高考物理 专题102 变压器 电能的输送热点题型和提分秘籍docWord文档下载推荐.docx

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cd间电压的大小决定于原线圈输入的电压大小，与负载电阻及阻值的大小无关，C错误；

二极管短路后，输出功率加倍，则输入功率加倍P入＝IU1，因为U1不变，所以I1加倍，电流表的示数加倍，D正确。

答案：

BD

【提分秘籍】

1.基本关系式

（1）功率关系：

P入＝P出。

（2）电压关系：

只有一个副线圈时，＝；

有多个副线圈时，＝＝＝…。

（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＋…。

2．制约关系

（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。

【特别提醒】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。

【举一反三】

如图所示，一台理想变压器的原副线圈的匝数比为n1︰n2＝40︰1，在副线圈两端接有“6V　40W”的电灯泡。

若灯泡正常发光，则下列说法中正确的是（　　）

A．在原副线圈中，通过每匝线圈的磁通量时时刻刻都相同

B．通过原副线圈的交变电流的频率相同

C．变压器输入电压的最大值为240V

D．变压器输入功率为40W

ABD

解析：

原线圈的磁场都在铁芯中，所以原副线圈中的磁场相同，通过每匝线圈的磁通量也相同，选项A对。

既然原副线圈是同一个磁场，那么原副线圈感应电流变化的频率就相等，选项B对。

根据理想变压器＝，副线圈的灯泡正常发光即U2＝6V，代入得U1＝240V，而额定电压指的是有效电压，所以变压器输入电压有效值是U1＝240V，选项C错。

理想变压器输入功率等于输出功率即灯泡正常发光的额定功率40W，选项D对。

热点题型二理想变压器的动态分析

例2、如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合电键S，下列说法正确的是（　　）

A．P向下滑动时，灯L变亮

B．P向下滑动时，变压器的输出电压不变

C．P向上滑动时，变压器的输入电流变小

D．P向上滑动时，变压器的输出功率变大

【提分秘籍】

常见的理想变压器的动态分析一般分匝数比不变和负载电阻不变两种情况。

（1）匝数比不变的情况（如图a所示）

①U1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。

③I2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（如图b所示）

①U1不变，发生变化，故U2变化。

②R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。

如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10︰1，b是原线圈中心的抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1＝220sin100πtV，则（　　）

A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表V1的示数为22V

B．当t＝s时，电压表V0的读数为220V

C．单刀双掷开关与a连接，当滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，电压表V1的示数增大，电流表示数变小

D．当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表V1和电流表示数均变小

BC

变大，由于副线圈输出电压U2是由变压器决定的，所以电流表示数变小，电压表V1示数变大，故C正确；

当单刀双掷开关由a扳向b时，理想变压器原、副线圈的匝数比变为5︰1，副线圈输出电压U2变大，电流表和电压表V1的示数均变大，故D错误。

热点题型三远距离输电问题

例3．如图所示为远距离交流输电的简化电路图。

发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1。

在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2。

则（　　）

A．用户端的电压为I1U1/I2

B．输电线上的电压降为U

C．理想变压器的输入功率为Ir

D．输电线路上损失的电功率为I1U

所以用户端电压U2＝U1，A正确，输电线上的电压降，ΔU＝I1R<

U，B错误；

理想变压器的输入功率P1＝U1I1，C错误；

输电线上损失功率P损＝Ir，D错误。

远距离输电中电路损耗功率P损＝IR线，其中I线＝。

A

1.远距离输电的处理思路

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．远距离高压输电的几个基本关系（以下图为例）

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。

【特别提醒】处理远距离输电问题的一般思维步骤

（1）画出远距离输电的示意图，并在图上标出相应物理量。

（2）以变压器铁芯为界线区分各个回路。

各回路独立，运用串联电路的特点和性质，分析回路中的电压、电流和功率等问题。

（3）各回路间通过变压器的匝数比、电压比、电流比和原、副线圈输入功率与输出功率相同的关系相联系。

（4）在计算输电线上的功率损耗时，思路应该是P损＝I2R线＝＝P送－P用，一定不能用P损＝。

（5）电网送电遵循“用多少送多少”的原则，说明原线圈电流由副线圈电流决定。

如图所示，某小型发电站发电机输出的交流电压为500V，输出的电功率为50kW，用电阻为3Ω的输电线向远处送电，要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%，则发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为220V供用户使用（两个变压器均为理想变压器）。

对整个送电过程，下列说法正确的是（　　）

A．输电线上的损失功率为300W

B．升压变压器的匝数比为1︰100

C．输电线上的电流为100A

D．降压变压器的输入电压为4700V

A

输电线上的损失功率为0.6%×

50kW＝300W，选项A正确。

由I2R＝300W可得输电线上电流I＝10A，升压变压器副线圈电压为5000V，升压变压器的匝数比为1︰10，选项B、C错误。

输电线损失电压为IR＝30V，降压变压器的输入电压为4970V，选项D错误。

1.【2017·

北京卷】如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有R=55Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2:

1，电流表、电压表均为理想电表。

下列说法正确的是

A．原线圈的输入功率为220W

B．电流表的读数为1A

C．电压表的读数为110V

D．副线圈输出交流电的周期为50s

【答案】B

1．【2016·

全国卷Ⅰ】一含有理想变压器的电路如图1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1

A．2B．3

C．4D．5

【答案】B　【解析】开关断开时，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＝5I，则U＝U1＋IR1＝5I＋3I；

开关闭合时，原、副线圈的电流比＝，通过R2的电流I′2＝，副线圈的输出电压U′2＝I′2R2＝，由＝可得原线圈两端的电压U′1＝4I，则U＝U′1＋4IR1＝4I＋12I，解得＝3，选项B正确．

2．【2016·

全国卷Ⅲ】如图1所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b.当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光．下列说法正确的是（　　）

A．原、副线圈匝数比为9∶1

B．原、副线圈匝数比为1∶9

C．此时a和b的电功率之比为9∶1

D．此时a和b的电功率之比为1∶9

3．【2016·

天津卷】如图1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（　　）

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】滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，总电阻也变大，而副线圈两端的电压没有变化，所以干路中的电流减小，R1消耗的功率变小，A错误；

干路中的电流变小，R1两端的电压变小，并联电路的电压变大，即电压表V示数变大，B正确；

由于变压器副线圈干路中的电流变小，所以原线圈中的电流变小，即电流表A1的示数变小，C错误；

闭合开关S后，并联电路的阻值变小，总电阻也变小，干路中的电流变大，R1两端的电压变大，并联电路的电压变小，通过R2的电流变小，即电流表A2示数变小，因变压器的功率变大，故电流表A1示数变大，D错误．

4．【2016·

江苏卷】一自耦变压器如图1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点顺时针旋转到N点的过程中（　　）

A．U2>

U1，U2降低

B．U2>

U1，U2升高

C．U2<

D．U2<

5．【2016·

四川卷】如图1所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则（　　）

A．小灯泡变亮

B．小灯泡变暗

C．原、副线圈两端电压的比值不变

D．通过原、副线圈电流的比值不变

【答案】B　【解析】由变压器相关知识得：

＝，原、副线圈减去相同的匝数n后：

＝＝，－＝<

0，则说明变压器原、副线圈的匝数比变大，则可得出C、D错误．由于原线圈电压恒定不变，则副线圈电压减小，小灯泡