【物理】2018届一轮复习人教版专题12变压器远距离输电学案

【物理】2018届一轮复习人教版专题12变压器远距离输电学案

专题12 变压器 远距离输电 ‎1．理想变压器：变压器有原副线圈和铁芯组成，其原理是原副线圈互感，要求原线圈必须输入交流电，这样才能产生电磁感应在副线圈感应出交流电，原副线圈磁通量变化率相同，所以有，，即原副线圈电压表等于匝数比。根据能量守恒有即，所以原副线圈电流和匝数成反比即。若有多个副线圈则，，电流关系则变为 ‎2．变压器动态分析：，，‎ ‎3．远距离输电简化电路如下 远距离输电主要经过升压变压器和降压变压器，电路分析的顺序从输入端开始：，，，电功率分析从用户端开始：，电流的分析同样从用户端开始：，，。远距离输电时主要问题在于输电线电阻导致的电压损失，即输电线电阻。损失的电功率，要减少输电线上损失的电功率，就要减少输电线上面的电流，根据输电功率一定，采用增大输电电压来减小输电电流从而减少输电线的能量损失。‎ ‎2017年天津卷 ‎（多选）在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 Ω，则： （ ）‎ A．t=0时，线圈平面平行于磁感线 B．t=1 s时，线圈中的电流改变方向 C．t=1.5 s时，线圈中的感应电动势最大 D．一个周期内，线圈产生的热量为 ‎【答案】AD 答题思路 ‎【点拨】本题要正确理解正弦交变电流的规律和法拉第电磁感应定律。‎ ‎【命题意图】 考查变压器的工作原理、欧姆定律、闭合电路欧姆定律和电功率等知识，意在考查考生的理解能力和综合分析能力。‎ ‎【命题方向】 对理想变压器的动态分析的考查：一是负载不变，通过匝数变化求解原副线圈的各参量；二是匝数不变，负载变化，讨论各量的变化。‎ ‎【得分要点】 1、 电压器的几个常用关系：‎ ‎（1）电压关系：或者或者（多个副线圈时），即原副线圈两端电压之比等于线圈的匝数之比。‎ ‎（2）电流关系：根据P入=P出可求出，或者n1I1=n2I2或者n1I1=n2I2+n3I3+n4I4+n5I5+…（有多个副线圈时）。‎ ‎（3）功率关系：P入＝P出，即I1U1＝I2U2（一个副线圈）或者I1U1＝I2U2+I3U3+I4U4+…（多个副线圈）。‎ ‎（4）各物理量之间的制约关系：输入电压U1决定输出电压U2；输出功率P出决定输入功率P入；输出电流I2决定输入电流I1。 ‎ 对于动态变化问题，求解思路是：通过某一电阻变化判断整体电阻变化，据闭合电路欧姆定律判断干路电流变化；再抓住“原线圈电压决定副线圈电压、副线圈电路决定原线圈电流、副线圈输出功率决定输入功率”这个结论。‎ ‎2、解远距离输电问题必备技巧 ‎（1）正确画出输电过程示意图，并在图上标出各物理量．‎ ‎（2）抓住变压器变压前、后各量间关系，求出输电线上的电流．‎ ‎（3）计算电路功率问题时常用关系式：，注意输电线上的功率损失和电压损失．‎ ‎（4）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．‎ ‎1.【2017年北京卷】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=55 Ω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1 A C．电压表的读数为110V D．副线圈输出交流电的周期为50 s ‎【答案】B ‎【点拨】理想变压器原副线圈两端电压、电流、功率与匝数的关系需注意因果关系，电压由原线圈决定副线圈，电流与功率则由副线圈决定原线圈。‎ ‎2． 【2017·江苏卷】（多选）某音响电路的简化电路图如图所示，输入信号既有高频成分，也有低频成分，则： （ ）‎ ‎（A）电感L1的作用是通高频 （B）电容C2的作用是通高频 ‎（C）扬声器甲用于输出高频成分 （D）扬声器乙用于输出高频成分 ‎【答案】BD ‎【解析】电感线圈对交流电的阻碍作用由感抗描述，，频率越高阻碍作用越大，对输入端的高频和低频交流信号的作用是通低频阻高频，所以A错误；电容对交流电的阻碍作用，频率越高阻碍作用越小，所以是通高频阻低频，故BD正确；C错误．‎ ‎【点拨】本题主要考查电感、电容对交流电的阻碍作用，即感抗、容抗的大小与什么因素有关，记住这个问题不难解决．‎ ‎3．【2016·四川卷】如图所示，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，其它条件不变，则： （ ）‎ A．小灯泡变亮 B．小灯泡变暗 C．原、副线圈两段电压的比值不变 D．通过原、副线圈电流的比值不变 ‎【答案】B ‎【点拨】此题是对变压器原理的考查；首先要记住原副线圈的电压与匝数关系，从题目中知道为降压变压器，原线圈匝数大于副线圈匝数；判断原副线圈减小相同的匝数时原副线圈的匝数比的变化要用到数学知识，这里稍微有点难度.‎ ‎4． 【2016·全国新课标Ⅲ卷】（多选）如图，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 ‎【答案】AD ‎【解析】设灯泡的额定电压为，两灯泡均能正常发光，所以原线圈输出端电压为，副线圈两端电压为，故，根据 ‎，A正确，B错误；根据公式可得，由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式可得两者的电功率之比为1:9，C错误，D正确。‎ ‎【点拨】对于变压器需要掌握公式、，以及知道副线圈的电流以及功率决定了原线圈中的电流和功率，理想变压器是理想化模型：一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象。当电路中有变压器时，只要将变压器的有效值求出，则就相当于一个新的恒定电源。‎ ‎5． 【2016·天津卷】如图所示，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 ‎【点拨】此题考查变压器问题的动态分析；要知道变压器副线圈电压是由原线圈电压和匝数比决定的，与副线圈中负载无关；副线圈电路的动态分析基本上和直流电路的动态分析一样，先从局部变化的电阻开始分析，然后分析总电阻，再分析电流，然后再分析各局部的电压和电流。‎ ‎6． 【2016·全国新课标Ⅰ卷】一含有理想变压器的电路如图所示，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： （ ）‎ A．2 B．3 C．4 D．5‎ ‎【答案】B ‎【解析】该变压器原、副线圈匝数比为k，当开关S断开时，原线圈两端电压，电流为I1=I，副线圈的电压，根据欧姆定律，当开关S闭合时，原线圈两端电压，电流为I1'  =4I，副线圈的电压，根据欧姆定律综上解得k=3，故A、C、D错误，B正确。‎ ‎【点拨】本题主要考查变压器、欧姆定律。解决这类问题的关键是掌握变压器的构造和原理，对于变压器需要掌握公式、，并能熟练运用。此题值得注意的是变压器的原线圈与电阻串联后接入交流电压。‎ ‎7． 【2016·江苏卷】一自耦变压器如图所示，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

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