高考物理复习第十一章 第2讲文档格式.docx

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（3）电流关系：

只有一个副线圈时＝.

由P入＝P出及P＝UI推出有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn.

[深度思考]　请你根据以上分析总结理想变压器原、副线圈功率、电压和电流的决定关系．

答案　

（1）电压：

副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定．

（2）功率：

原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定．

（3）电流：

原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定．

二、远距离输电问题

1．减少输电电能损失的两种方法

（1）理论依据：

P损＝I2R.

（2）减小输电线的电阻：

根据电阻定律R＝ρ，要减小输电线的电阻R，在保证输电距离情况下，可采用减小材料的电阻率、增大导线的横截面积等方法．

（3）减小输电导线中的电流：

在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提高电压．

2．远距离高压输电的几个基本关系（以图2为例）

图2

P1＝P2，P3＝P4，P2＝P损＋P3.

（2）电压、电流关系：

＝＝，＝＝，U2＝ΔU＋U3，I2＝I3＝I线．

（3）输电电流：

I线＝＝＝.

（4）输电线上损耗的电功率：

P损＝I线ΔU＝IR线＝（）2R线．

当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的.

[深度思考]　根据以上分析，请你总结输电线路功率损失的计算方法有哪些？

答案　

（1）P损＝P－P′，P为输送的功率，P′为用户所得功率．

（2）P损＝IR线，I线为输电线路上的电流，R线为线路电阻．

（3）P损＝，ΔU为输电线路上损失的电压，R线为线路电阻．

（4）P损＝ΔUI线，ΔU为输电线路上损失的电压，I线为输电线路上的电流．

1．判断下列说法是否正确．

（1）变压器不但能改变交变电流的电压，还能改变交变电流的频率．（　×

　）

（2）理想变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变功率，即输入功率总等于输出功率．（　√　）

（3）变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈的输入电流随之增大．（　√　）

（4）变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用．（　√　）

（5）正常工作的变压器当副线圈与用电器断开时，副线圈两端无电压．（　×

2．（人教版选修3－2P44第2题改编）有些机床为了安全，照明电灯用的电压是36V，这个电压是把380V的电压降压后得到的．如果变压器的原线圈是1140匝，副线圈是（　　）

A．1081匝B．1800匝C．108匝D．8010匝

答案　C

解析　由题意知U1＝380V，U2＝36V，n1＝1140

则＝得n2＝n1＝108.

3．（人教版选修3－2P44第5题改编）如图3所示的电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器．现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2A，电流表A2的示数增大了0.8A，则下列说法正确的是（　　）

图3

A．电压表V1示数增大

B．电压表V2、V3示数均增大

C．该变压器起升压作用

D．变阻器滑片是沿c→d的方向滑动

答案　D

解析　电压表V1的示数和a、b间电压的有效值相同，滑片滑动时V1示数不变，选项A错误；

电压表V2测量的电压为副线圈两端的电压，原、副线圈匝数不变，输入电压不变，故V2示数不变，V3示数为V2示数减去R0两端电压，两线圈中电流增大，易知R0两端电压升高，故V3示数减小，选项B错误；

理想变压器U1I1＝U2I2，则U1ΔI1＝U2ΔI2，ΔI2＞ΔI1，故U2＜U1，变压器为降压变压器，选项C错误；

因I2增大，故知R减小，变阻器滑片是沿c→d的方向滑动，选项D正确．

4．（人教版选修3－2P50第3题改编）从发电站输出的功率为220kW，输电线的总电阻为0.05Ω，用110V和11kV两种电压输电．两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为（　　）

A．100∶1B．1∶100C．1∶10D．10∶1

答案　A

解析　由题意知输电线上的电流I＝，则输电线的总电阻造成的电压损失ΔU＝Ir＝

故＝＝＝＝，故选A.

命题点一　理想变压器基本关系和动态分析

1．匝数比不变的情况

（1）U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻R如何变化，U2不变．

（2）当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化．

（3）I2变化引起P2变化，P1＝P2，故P1发生变化．

2．负载电阻不变的情况

（1）U1不变，发生变化，故U2变化．

（2）R不变，U2变化，故I2发生变化．

（3）根据P2＝，P2发生变化，再根据P1＝P2，故P1变化，P1＝U1I1，U1不变，故I1发生变化．

3．变压器动态问题的分析流程

例1　（2016·

天津理综·

5）如图4所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表．下列说法正确的是（　　）

图4

A．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大

B．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大

C．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大

D．若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大

答案　B

解析　当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，接入电路的阻值变大，变压器副线圈两端电压不变，副线圈中的电流减小，则R1消耗的功率及其两端电压均变小，故电压表的示数变大，选项A错误，B正确；

当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，副线圈中的电流减小，则原线圈中的电流也减小，电流表A1示数变小，选项C错误；

若闭合开关S，副线圈电路中总电阻减小，副线圈中的电流变大，R1两端电压变大，R2两端电压减小，电流表A2示数减小；

原线圈中的电流也变大，电流表A1示数变大，选项D错误．

例2　（2016·

全国Ⅰ卷·

16）一含有理想变压器的电路如图5所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S断开时，电流表的示数为I；

当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为（　　）

图5

A．2B．3C．4D．5

解析　开关断开时，电路如图甲所示，原、副线圈的电流比＝，通过R2的电流I2＝，副线圈的输出电压U2＝I2（R2＋R3）＝，由＝可得原线圈两端的电压U1＝5I2，则U＝U1＋IR1＝5I2＋3I；

开关闭合时，电路如图乙所示，原、副线圈的电流比＝，通过R2的电流I2′＝，副线圈的输出电压U2′＝I2′R2＝，由＝可得原线圈两端的电压U1′＝4I2，则U＝U1′＋4IR1＝4I2＋12I，联立解得＝3，选项B正确．

甲　　　　　　　　　　乙

1．关于理想变压器的四点说明

（1）变压器不能改变直流电压．

（2）变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率．

（3）理想变压器本身不消耗能量．

（4）理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值．

2．变压器与电路动态分析相结合问题的分析方法

（1）分清不变量和变量；

（2）弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系；

（3）利用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点进行分析判定．

1．如图6所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，和均为理想电表，灯泡电阻RL＝6Ω，AB端电压u1＝12sin100πt（V）．下列说法正确的是（　　）

图6

A．电流频率为100Hz

B.的读数为24V

C.的读数为0.5A

D．变压器输入功率为6W

解析　由ω＝100π＝2πf得f＝50Hz，A错；

由题知：

Um1＝12V，则有效值U1＝＝12V．由＝得U2＝6V，I2＝＝1A，B、C错；

由能量守恒得P1＝P2＝U2I2＝6W，D对．

2．一自耦变压器如图7所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈，在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针转到N点的过程中（　　）

图7

A．U2>

U1，U2降低B．U2>

U1，U2升高

C．U2<

U1，U2降低D．U2<

解析　由＝，n1>

n2知U2<

U1；

滑动触头从M点顺时针旋转至N点过程，n2减小，则U2降低，C项正确．

命题点二　远距离输电问题

分析思路及常见的“三个误区”

1．分析思路：

对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”，或按从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析．

2．三个误区：

（1）不能正确地利用公式P损＝2R计算输电线上的损耗功率导致错误；

（2）不能正确理解升压变压器的输出电压U2、降压变压器的输入电压U3和输电线上损失的电压ΔU的关系导致错误，三者关系是U2＝ΔU＋U3；

（3）不能正确理解升压变压器的输入功率P1、降压变压器的输出功率P4和输电线上损失的功率P损的关系导致错误，三者关系是P1＝P损＋P4.

例3　（2015·

福建理综·

15）图8为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压u＝Umsinωt的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为（　　）

图8

A．（）B．（）

C．4（）2（）2rD．4（）2（）2r

解析　原线圈电压的有效值：

U1＝，根据＝可得U2＝·

，又因为是理想变压器，所以T的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P，所以输电线上的电流I＝，输电线上损失的电功率为P′＝I22r＝4r22，所以C正确，A、B、D错误．

3．如图9所示为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1及输电线的电阻、理想变压器的匝数均不变，且n1∶n2＝n4∶n3.当用户消耗的功率增大时，下列表述正确的是（　　）

图9

A．用户的总电阻增大

B．用户得到的电压U4增大

C．U1∶U2＝U4∶U3

D．用户消耗的功率等于发电机的输出功率

解析　当用户消耗的功率增大时，用电器增多，总电阻减小，降压变压器的输出电流增大，输电线上的电流增大，可知输电线上的电压损失增大，而发电机的输出电压U1不变，则U2不变，可知降压变压器的输入电压减小，所以用户得到的电压U4减小，选项A、B错误；

因为原、副线圈的电压比等于匝数比，则＝，＝，因为n1∶n2＝n4∶n3，所以U1∶U2＝U4∶U3，选项C正确；

用户消耗的功率等于发电机的输出功率减去输电线上损失的功率，选项D错误．

4．（多选）如图10为远距离输电的示意图，若电厂输出电压u1＝220·

sin100πt（V），则下列表述正确的是（　　）

图10

A．U1＜U2，U3＞U4

B．U1＝220V

C．若U2提高为原来的10倍，输电线上损失的功率为原来的

D．用户得到的交变电流频率为25Hz

答案　AC

解析　远距离采用高压输电，然后降压后再使用，所以A正确；

U1为有效值，应该是220V，所以B错误；

输电线上损失的功率为P损＝2R线，所