2017年高考物理一轮复习教案：交流电2

教师寄语：苦战几月终生不悔，迎六月一生无憾。
高三物理学案
变压器
电能的输送
一、考纲解读：
1.掌握变压器原理及电压与电流和匝数关系，会分析变压器交流电路的动态分析。
2.会计算远距离输电间距。
3.高考以选择题形式考查，分值6分。
二、重难点：变压器
电能的输送
三、规律方法：变压器相关物理量关系，电能输送规律
四、知识结构（课本选修3-2,40页——49页）
（1）
变压器
1．构造：由
、
和
组成。
2．原理：利用电磁感应的
效应。
3.理想变压器原、副线圈基本量的关系
基
本
关
系
功率关系
根据能量守恒可得：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即P入=
电压关系
原、副线圈的电压之比等于其匝数之比，公式：U1：U2=
电流关系
只有一个副线圈时：I1：I2=
有多个副线圈时：由P入=P出得I1U1=I2U2+I3U3+…+InUn或I1n1=I2n2+I3n3+…+Innn
频率关系
f1=f2（变压器不改变交变电流的频率）
4．几种常见的变压器
（1）自耦变压器——调压变压器
（2）互感器（如图所示）
电压互感器：用来把
电压变成
电压。
电流互感器：用来把
电流变成
电流。
（2）
电能的输送
如图所示，若发电站输出电功率为P，输电电压为U，用户得到的电功率P’，用户的电压为U’。
1.输电电流：I=
==。
2.输电导线损耗的电功率：P损=I2·R线=
。
即在输送功率一定时，输电电压增大为原来的n倍，输电导线上损耗的功率就减少为原来的
。
3．输电导线损耗的电压：U损=I·R线=
。
五．自主测评
1．请判断下列表述是否正确，对不正确的表述，请说明原因。
（1）原线圈输入电压U1一定，负载电阻R变化时，输出电压U2也随着变化。
（
）
（2）理想变压器的副线圈的匝数不论是一组还是多组，线圈上的电压总与匝数成正比。（3）理想变压器的副线圈的匝数不论是一组还是多组，通过线圈的电流总与匝数成反
比。
（
）
（4）远距离输电时输电电压和输电线的损失电压相等。
（
）
（5）理想变压器原线圈接入直流电，副线圈输出变压后的直流电。
（
）
2.某电池充电器的工作原理可以简化为理想变压器。如果正常工作时输入电压为220V，输出电压为4.2V，输出电流为0.65A，则（
）
A．原线圈输入电流约为0.20A
B．原线圈输入电流约为0.01A
C．原副线圈的匝数比约为52:1
D．原副线圈的匝数比约为1:52
3.如图所示，图(a)中的变压器是一理想变压器，其输出端输出电压信号如图(b)所示(图线为正弦曲线)，电路中电阻R=55Ω，图中交流电流表、交流电压表为理想电表，其中电流表A1与电流表A2的读数之比为1：4，下列说法中正确的是(　　)
A.电压表V1的示数为880
V
B.电压表V2的示数为220V
C.原线圈输入功率为220
W
D.原线圈中交变电压的频率为100
Hz
4.
利用超导材料零电阻的性质可实现无损耗输电.现有一直流电路,输电线的总电阻为0.4
Ω,它提供给用电器的电功率为40
kW、电压为800
V.如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线,保持供给用电器的功率和电压不变,那么节约的电功率为
(
)
A.1
kW
B.1.6×103kW
C.1.6
kW
D.10
kW
六．典型例题
考点一、理想变压器的基本规律
例1．如图，理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2=2：1，V和A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(
)
A.电流频率为100 Hz
B.V的读数为24V
C.A的读数为0.5A
D.变压器输入功率为6W
拓展训练：如图所示，原线圈2200匝、副线圈440匝的理想变压器，副线圈上接有一个100Ω的负载电阻，原线圈通过单刀双掷开关与直流或交流电源相连，直流电源输出电压50V，交流电源输出电压u=50sin100πt（V）。下列说法正确的是（
）
A．
电流频率为100Hz
B．
电压表的读数为24V
C．
电流表的读数为0.5A
D．
变压器输入功率为6W
考点二、交变电路的动态分析
例2．一台理想变压器，原线圈两端接在电压U不变的交流电源上，理想电流表接在原线圈电路中，理想电压表接在副线圈两端。有四盏相同的灯泡L1、L2、L3和L4接在原、副线圈电路中，灯泡名牌上标有（P0、U0），电路如图所示。开始时开关S闭合，四灯都正常发光，现在断开S，则下列判断正确的是（
）
A．
U=4U0
B．
电压表示数可能不变
C．
灯L1变暗
D．
灯L4变亮
拓展训练：如图所示，矩形线圈面积为0.1m2，匝数为100，绕OO’轴在磁感应强度为T的匀强磁场中以角速度5π
rad/s匀速转动，从图示位置开始计时。理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，两电表均为理想电表，电阻R=50Ω，其他电阻不计，下列判断正确的是（
）
A．
在t=0.1s时，穿过线圈的磁通量最大
B．
=时，变压器的输入功率为50W
C．
P向上移动时，电压表示数变大
D．
P向上移动时，电流表示数变小
考点三、远距离输电
例3.
如图甲所示为远距离输电示意图，升压变压器原副线圈匝数比为1:10，降压变压器副线圈接有负载电路，升压变压器和降压变压器之间的长距离输电线路的电阻不能忽略，变压器视为理想变压器，升压变压器左侧输入端输入如图乙所示交变电压，下列说法中正确的有（
）
A.
升压变压器副线圈输出电压的频率为50
Hz
B.
升压变压器副线圈输出电压的有效值为31
V
C.
滑片P向右移动时，降压变压器的输出电压变大
D.
滑片P向右移动时，整个输电系统的效率降低
拓展训练：在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变．随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有（
）
A．升压变压器的输出电压增大
B．降压变压器的输出电压增大
C．输电线上损耗的功率增大
D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
七．当堂达标
1.如图所示，理想变压器初级线圈的匝数为n1，次级线圈的匝数为n2，初级线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表V的示数为220
V，负载电阻R＝44
Ω，电流表A1的示数为0.20
A。下列判断中正确的是(
)
A.初级线圈和次级线圈的匝数比为2∶1
B.初级线圈和次级线圈的匝数比为5∶1
C.电流表A2的示数为0.1
A
D.电流表A2的示数为0.4
A
2.如图，将额定电压为60V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上。闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表（均为理想电表）的示数分别为220V和2.2A。以下判断正确的是(
)
A．变压器输入功率为484W
B．通过原线圈的电流的有效值为0.6A
C．通过副线圈的电流的最大值为2.2A
D．变压器原、副线圈的匝数比
3.随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益扩大，节能变得越来越重要。某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U1，输电导线总电阻为R，在某一时段用户需求的电功率为P0，用户的用电器正常工作的电压为U2。在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是(
)
A.输电线上损耗的功率为
B.输电线上损耗的功率为
C.若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电
D.采用更高的电压输电会降低输电的效率
4.一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R。设原线圈的电流为I1,输入功率为P1,副线圈的电流为I2,输出功率为P2,当R增大时(
)
A.I1减小,P1增大
B.I1减小,P1减小
C.I2增大，P2减小
D.I2增大,P2增大
5.通过一理想变压器,经同一线路输送相同的电功率P,原线圈的电压U保持不变,输电线路的总电阻为R。当副线圈与原线圈的匝数比为k时,线路损耗的电功率为P1,若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk,线路损耗的电功率为P2,则P1和分别为(
)
A.,
B.
C.,
D.,
6.如图甲，一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t的变化规律如图乙所示，副线圈仅接入一个10
Ω的电阻。则(
)
A.变压器的输入电压最大值是220
V
B.正弦交变电流的周期是1×10-3
s
C.变压器的输入功率是1×103
W
D.电压表的示数是100
V
7.
如图所示，甲图是一理想变压器，原、副线圈的匝数比为10：1。若向原线圈输入图乙所示的正弦式交变电流，图中Rt为热敏电阻(阻值随温度升高而变小)，R1为可变电阻，电压表和电流表均为理想电表，下列说法中正确的是(
)
A．在t=0．01s时，电压表的示数为0
B．变压器原、副线圈中的电流之比为10：1
C．Rt温度降低时，适当增大Rl可保持Rt两端的电压不变
D．Rt温度升高时，电压表的示数不变、电流表的示数变大
8.为保证用户电压稳定在220
V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图。保持输入电压u1不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压。某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示。以下正确的是(
)
A.u2=190sin(50πt)
V
B.u2=190sin(100πt)
V
C.为使用户电压稳定在220
V，
应将P适当下移
D.为使用户电压稳定在220
V，
应将P适当上移
9.如图所示的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只理想电压表V1后接在稳定的交流电源上；右侧串联灯泡L和滑动变阻器R，R上并联一只理想电压表V2。下列说法中正确的是(
)
A.若F不动，滑片P向下滑动时，V1示数变大，V2示数变小
B.若F不动，滑片P向下滑动时，灯泡消耗的功率变小
C.若P不动，滑片F向下移动时，V1、V2的示数均变小
D.若P不动，滑片F向下移动时，灯泡消耗的功率变大
10.如图所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为B＝T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.5
m2，线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝200
rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220
V
60
W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10
A，下列说法正确的是(
)
A.图示位置穿过线框的磁通量为零
B.线框中产生交变电压的有效值为500
V
C.变压器原、副线圈匝数之比为25∶11
D.允许变压器输出的最大功率为5
000
W
11．下图为学校配电房向各个教室的供电示意图，T为理想变压器，原副线圈的匝数比为4:1。V1、A1为监控市电供电端的电压表和电流表，V2、A2为监控校内变压器的输出电压表和电流表，R1、R2为教室的负载电阻，V3、A3为教室内的监控电压表和电流表，配电房和教室间有相当长的一段距离，则当开关S闭合时(
)
A．电流表A1、A2和A3的示数都变大
B．只有电流表A1的示数变大
C．电压表V3的示数变小
D．电压表V1和V2的示数比始终为4:1
12.如图所示电路中理想变压器原、副线圈的匝数之比为2：1，在原线圈两端加上交变电压u=220V时，灯L1、L2均正常发光，且电压表和电流表可视为理想电表，不计导线电阻。下列说法中正确的是(
)
A．该交流电的频率为100Hz
B．灯Ll两端的电压为110
C．将变阻器的滑片P向上滑动，则灯L1变暗，灯L2变亮
D．将变阻器的滑片P向上滑动，则电压表示数不变
V1
-
5
-