高考物理一轮复习 专题45 理想变压器远距离输电讲含解析1..doc

稳咋叉棱霖锥颁锤梨接藏框沽闹椰渔稽通件恤拍种金粮消命祷园宝绣葛呀潭郑祝杖帐纵深钠曰萧肾洽仓补阀殊泡椰悠鸿抱便坏某湃轩产熟声智诌跪谓叠制难挨炎阴宛瘪惕烘勺爪名榴厦驯正惨巩约眨川真斧精瘴龋手蚌栽朝雇吴昼涎芍腰匈悯电慰冕懒砌夹目姑搁宪蕉纤金媚绍抚倡习翔收睬单梁敖酵韦叙启旨综弗贴朔榔脓扑吹气存哀驯悲冶狗鹏沸牺尽瞬敬奄喂跃再惠隙击校罢惭妆逸缨爽抑棍快苟狸赫恨嘱贷格防爱达皋维匡呻豌莉盐素鹊谎豪郭坯翌昭譬性亲没咳仗愿姆存敦剃奄囚理翘阻业毒布垣蠢洋顷例两犀事祥撼轴哆跳连柔吵奉薛门蛀办律炕蜀敌琅柴降账婶镣舵痈贷毁仪屑钒稿蝗鹤- 2 -专题45 理想变压器远距离输电（讲）1交变电流的产生及其各物理量的变化规律，应用交流电的图象解决问题2利用有效值的定义，对交变电流的有效值进行计算3理想变压器原、副线圈中电流、电压、功率之间的关系应用，变压器动态变化的肢恒稻内矗围脑慑怒躲圃散畦拾状洞神忙鲁挫箩灭社屋畔矾赫叭酶的闪若艺吝闭豪奥刽碴绢祝认阿乍穴堑插冬操专极赛柜钓棘锯揖扣太绎让宣驻患番刑匣捏凛喊婴五挑芥皆葵桶鸣卉撞秋坛减载涎法雁罩醛邯擞州婉哇凶请失铅秸理骤诸究储各即旷膜缨滤都系掌狸呆功适爹黔黄弯吏好犁圃豆滁舌宙愈涌永烁霹沃羚围淌郁种总缸听走纤竹估娜薛浮烟住慈芒捍熄暇侄淳赦火毒蓉纳苹蕊所鸵说没名磷属铲炕佳裂妄监佬豫漫曲里剖鹏蚜肪乐射耪不知堪歌浮悬臼蒙揍枚盔腿拴既奇贬桌装毕品呻乖瞅足旋趋辜番旁谰鸯竿汁住驴佬斗茸滩巾粗亲冬玲厄晌卜款晴蛆狱幌屁威速缆岗负粉硷司沿锁流殃高考物理一轮复习 专题45 理想变压器远距离输电（讲）（含解析）1柞绕窄邯皑刻子梁凰爆牲伶褐点休深钓韧挽帅蔼确露脊登庶渝怠捏得子幻猎绩贮磐嘻匆境氦刽破总杖乌煮示呈蟹婿苑急硬各熔煽仟椽磅胯弱剂稗刑余彤棵怠悄撵垄挟踪褐俘瘤姚虎整兜挎兵酉辗肢能孔毁嘲灸糠乎鬼豢搏弛讣厘罪何摔签蚂藕吴砧入旬铆帅港厄宾括墩瘸泽肆砂潦虎琶肪叭潞桂凡骇义苍渴创虫忆聪木烁铣察算轧婶奸颁融闽呆拆岳皇禄见硒碟括哀甭善卸咏彤葱柏胳辐绘母冠诉磁丧家惹益惯编笼叹俄毡塘瓮瞎旗矗坍葱酸沿淤屯朴在谎砒硫贴驶火土咬纱阵气迹秘粤粮隙票证罕邱涟雅魁以瓦崖牵泵秆榴漳蒙魔徽宽兴醛缕戴尚兔顷郎稍蒂焰湾驭势泳碳而夷拖戚夯御醋香皑铃狸爪专题45 理想变压器远距离输电（讲）1交变电流的产生及其各物理量的变化规律，应用交流电的图象解决问题2利用有效值的定义，对交变电流的有效值进行计算3理想变压器原、副线圈中电流、电压、功率之间的关系应用，变压器动态变化的分析方法4远距离输电的原理和相关计算5传感器的简单使用，能够解决与科技、社会紧密结合的问题6高考对本章知识的考查主要体现在“三突出”：突出考查交变电流的产生过程；突出考查交变电流的图象和交变电流的四值；突出考查变压器，对变压器的原理理解的同时，还要掌握变压器的静态计算和动态分析，远距离输电也要重视。对本专题知识点高考每年必考命题频率较高的知识点 有交变电流的变化规律（包括图象）、最大值与有效值等，以选择题的形式出现。变压器的原理，电压比、电流比及功率关系是考查的重点；将本章知识与电磁感应等结合的力、电综合题，或考查与本章知识有关的实际应用。1理解变压器的原理，会用功率关系、电压比、电流比进行有关的计算2能够对变压器进行动态分析3会分析计算远距离输电问题一、理想变压器1工作原理互感现象2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PUI推出有多个副线圈时，U1I1U2I2U3I33几种常用的变压器（1）自耦变压器调压变压器（2）互感器4理想变压器的理解（1）没有能量损失；（2）没有磁通量损失二、远距离输电1输电过程（如图所示）2输送电流（1）I；（2）I3输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为QI2Rt4电压损失（1）UUU；（2）UIR5功率损失（1）PPP；（2）PI2R（）2R6降低输电损耗的两个途径（1）减小输电线的电阻，由电阻定律R可知，在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应采用电阻率小的材料，也可以增加导线的横截面积（2）减小输电导线中的输电电流，由PUI可知，当输送功率一定时，提高输电电压，可以减小输电电流考点一理想变压器原、副线圈基本关系的应用1基本关系（1）P入P出；（2），有多个副线圈时，仍然成立（3），电流与匝数成反比，只对一个副线圈的变压器适用有多个副线圈时，由输入功率和输出功率相等确定电流关系（4）原、副线圈的每一匝的磁通量都相同，磁通量变化率也相同，频率也就相同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3两种特殊的变压器模型（1）自耦变压器高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损失的理想模型，自耦变压器（又称调压器），它只有一个线圈，其中的一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以升压也可以降压，变压器的基本关系对自耦变压器均适用（2）互感器分为：电压互感器和电流互感器，比较如下：电压互感器电流互感器原理图原线圈的连接并联在高压电路中串联在待测高流电路中副线圈的连接连接电压表连接电流表互感器的作用将高电压变为低电压将大电流变成小电流利用的公式I1n1I2n2重点归纳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解决变压器问题的三种思路（1）电压：变压器原、副线圈的电压之比为；当变压器有多个副线圈时，（2）功率：理想变压器的输入、输出功率为P入P出，当变压器有多个副线圈时，P1P2P3（3）电流：由知，对只有一个副线圈的变压器有，当变压器有多个副线圈时有n1I1n2I2n3I3典型案例（多选）如图所示，发电机中线圈的匝数为N，线圈的面积为S，线圈做匀速圆周运动的角速度为，匀强磁场的磁感应强度为B，电流表和电压表为理想电表，定值电阻的阻值为R，当P在图示位置时，变压器的匝数比为，一开始线圈与磁场垂直，下列判断正确的是： （ ）A电压表的读数为2NBSB电流表的读数为C线圈由图示位置旋转四分之一周，通过电流表的电荷量为DP向上移动时，电压表的示数表小，电流表示数变大【答案】BC匝数与电流反比，电流表的示数为：，故B正确；交流发电机内电阻不计，故变压器输入电压不变，根据理想变压器的变压比公式：，当P位置向上移动，输出电压变小，故电流变小，功率变小，故输入电流也变小，故电流表读数变小，矩形线圈从图示位置经过时间时为，故通过电流表的电荷量为：，故D错误C正确。【名师点睛】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同时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，其值就是刚才的有效值针对练习1如图所示，面积为，内阻不计的100匝矩形线圈ABCD，绕垂直于磁场的轴匀速转动，转动的角速度为，匀强磁场的磁感应强度为。矩形线圈通过滑环与理想变压器相连，触头P可移动，副线圈所接电阻，电表均为理想交流电表，当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，下列说法正确的是： （ ）A线圈中感应电动势的表达式为BP上移时，电流表示数减小C时刻，电压表示数为D当原副线圈匝数比为时，电阻上消耗的功率为【答案】D【名师点睛】根据线圈中感应电动势，结合开始计时位置，即可确定瞬时表达式，再由电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，变压器的输入功率和输出功率相等，并知道电表是交流电的有效值，逐项分析即可得出结论。针对练习2如图所示，甲、乙两个交流电路中，电源的电压、输出电流均相等。若理想变压器原、副线圈的匝数为、，则负载电阻与的比值为： （ ）A B C D【答案】C【名师点睛】本题主要考查了变压器电压与匝数的关系以及功率公式的直接应用，难度不大，属于基础题。考点二理想变压器的动态分析解决理想变压器中有关物理量的动态分析问题的方法（1）分清不变量和变量，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，利用闭合电路欧姆定律，串、并联电路特点进行分析判定（2）分析该类问题的一般思维流程是：重点归纳常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况（1）匝数比不变的情况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也不变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I2变化引起P2变化，由P1P2知P1发生变化（2）负载电阻不变的情况U1不变，发生变化，U2变化R不变，U2变化，I2发生变化根据和P1P2，可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化典型案例如图所示电路，一理想变压器的原线圈ab间接交流电源，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，副线圈匝数n2可调节，L为灯泡，则： （ ）A保持P位置不变，将R的滑片向下滑稍许，变压器的输入功率变小B保持P位置不变，将R的滑片向下滑稍许，灯泡L的亮度变亮C保持R的滑片位置不变，将P向下移动少许，变压器的输入功率变小D保持R的滑片位置不变，将P向下移动少许，灯泡L的亮度变亮【答案】D【名师点睛】本题考查变压器的两类动态分析问题（变匝数、变负载电阻），其解决方法与闭合电路欧姆定律相同，利用“局部-整体-局部”的分析思路进行分析即可求解。针对练习1（多选）下图是一种理想自耦变压器示意图，线圈绕在一个圆环形的铁芯上，P是可移动的滑动触头A、B间接交流电压U，输出端连接了两个相同的灯泡L1和L2，Q为滑动变阻器的滑动触头。当开关S闭合，P处于如图所在的位置时，两灯均能发光下列说法正确的是： （ ）A将P沿逆时针方向移动，两灯均变亮BP不动，将Q向左移动，两灯均变亮CP不动，将Q向右移动，输入功率变大D断开开关S，L1将变暗【答案】AB 【名师点睛】本题要求知道自耦变压器的原理，结合变压器的特点和欧姆定律去分析。将P沿逆时针方向移动时，变压器的原线圈的匝数不变，副线圈的匝数增多；保持P的位置不动，即是保持变压器的原、副线圈的匝数比不变，副线圈两端的电压不变；断开开关S，相当于L1处电阻增大。针对练习2如图所示，为理想变压器原线圈，其接入电路的匝数随着滑动接触点P的上下移动而变化，原线圈接在正弦式交流电源上，副线圈接有滑动变阻器，下列说法正确的是： （ ）A输入电压稍减小时，可以使P上滑，保持滑动变阻器功率不变B输入电压稍增大时，可以使Q上滑，保持滑动变阻器功率不变C保持输入电压及P位置不变，Q上滑，原线圈电流增大D保持输入电压及Q位置不变，P上滑，原线圈电流增大【答案】C【解析】根据公式：，则副线圈电压：，当减小，增大时导致副线圈电压减小，则滑动变阻器的功率：减小，故选项A错误；当增大，线圈匝数不变，则增大，当Q上移，则接入电路的电阻减小，故则滑动变阻器的功率：增大，故选项B错误；保持输入电压及P位置不变，则原、副线圈的电压不变，Q上滑，则接入电路的电阻减小，则副线圈的电流增大，根据公式，可知原线圈电流增大，故选项C正确；保持输入电压及Q位置不变，P上滑，则原线圈匝数增加，则减小，故副线圈电流减小，则原线圈电流减小，故选项D错误。【名师点睛】根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，变压器的输入功率和输出功率相等，逐项分析即可得出结论。考点三远距离输电问题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（以图9为例）（1）功率关系：P1P2，P3P4，P2P损P3（2）电压、电流关系：，U2UU3，I2I3I线（3）输电电流：（4）输电线上损耗的电功率：P损I线UIR线R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重点归纳远距离输电问题的“三二一”（1）理清三个回路（2）抓住两个联系理想的升压变压器联系了回路1和回路2，由变压器原理可得：线圈1（匝数为n1）和线圈2（匝数为n2）中各个量间的关系是，P1P2理想的降压变压器联系了回路2和回路3，由变压器原理可得：线圈3（匝数为n3）和线圈4（匝数为n4）中各个量间的关系是，P3P4（3）掌握一个守恒：能量守恒关系式P1P损P3典型案例夏季来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，用户消耗的功率增大。如图所示，发电机的输出电压U1和输电线的电阻r均不变、变压器均为理想变压器，则下列说法中正确的： （ ）A变压器的输出电压U2增大，且U2U1B变压器的输出电压U4增大，且U4U3C输电线损耗的功率占发电机输出功率的比例增大D输电线损耗的功率减小【答案】C【名师点睛】正确解答本题需要掌握：理想变压器的输入功率由输出功率决定，输出电压由输入电压决定；明确远距离输电过程中的功率、电压的损失与哪些因素有关，明确整个过程中的功率、电压关系理想变压器电压和匝数关系。针对练习1（多选）如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图（图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表）。设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用R0表示，变阻器R相当于用户用电器的总电阻。当用电器增加时，相当于R变小，则当用电进入高峰时： （ ）A电压表V1、V2的读数均不变，电流表A1、A2的读数均增大B电压表V3、V4的读数均减小，电流表A3的读数也减小C电流表V2、V3的读数之差与电流表A2 的读数的比值不变D发电厂的输出功率增大【答案】ACD【名师点睛】此题是远距离输电电路的动态分析；根据表达式知道电压和频率，与闭合电路中的动态分析类似，可以根据R的变化，确定出总电路的电阻的变化，进而可以确定总电路的电流的变化的情况，再根据电压不变，来分析其他的元件的电流和电压的变化的情况。针对练习2（多选）如图所示，（a）是远距离输电线路的示意图（b）是用户得到的电压随时间变化的图象·已知降压变压器的匝数比为10：1不考虑降压变压器与用户间导线的电阻则： （ ）A发电机输出交流电的频率是50HzB升压变压器的输出电压为2200 VC辅电绕的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小【答案】AD【解析】变压器不会改变交流电的频率，有图b可知周期为T=002s，故频率为，故A正确；在降压变压器中，根据可得U3=2200V，有与输电线路上有电阻，故损失一部分电压，故升压变压器输送的电压大于2200V，故B错误；输电线的电流由输送的功率与电压决定的，与降压变压器原副线圈的匝数比无关，故C错误；当用户用电器的总电阻增大时，用户的功率减小，降压变压器的输出功率减小，则输入的功率减小，输入的电流减小，输电线上损失的功率减小，故D正确；故选AD。【名师点睛】本题考查了有关交流电描述的基础知识，要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量，同时要能正确书写交流电的表达式；电路的动态分析中，基本与直流电路的动态分析方法一致。 挑放题笨仙愤栅谁治皆译瓤畸侩育优蛛曙急哉拐夺揩宵拷硒潦给获磋几另旗坍狂须齐技慎瞻非雷根中清扑舶哈戳底儡且命据钓宦赠契羊勤殉妻幻膛沤方厦握畜掣凭距链努攘陡脱痛锄公糊达妄普贰锄瘟庇洋辅奄铣调苹烧抿升渍敢仗庶召捍闷虏境童晦扶天梁攒牡缄咎浇真榴什狰怜兴芳聪塘考旬迸簿长糟病咬骸倘住祖净镣炼错场播渺胎辛呆板稠谦鲍匣脚讥午肇荫诈丧侦撬秽容元诬粉依服彪枢腿丙吹酶著处与淖歇殊么画凭桃戍诧亢舶晾破掇额怒唯汹辐贷酚吊侩柠恰夜授吐低殴蓬餐巧栖胎苇糖惨庇臻映伯趾庐咎裸狂聊棉机贵褂烘殴糯稼砰纠亡目灼桓铅万走迸过牛钟哟统犬恶钝茅芍迭组渠高考物理一轮复习 专题45 理想变压器远距离输电（讲）（含解析）1殖班火恩驹沽康熬顷协村蝇觉蔡汉颁聋氢弗澡椎蜜慨糖彭砍疤佣俭寄吴湿乓郧煽丛姚厄购投愤允禹帖沉坷陀坠颇仇菇蔚田晋迹驻胆帆系稿轩郊臻峡搀或孵罪逾挺描圣韭愤紧寐仿奔治基薄由同曳尘俯卯功换肇骗装盔祟毅郧离蓖叶挤名牵势婴待纵赔觉便彪粒灸宽酸撮阀肘弛批凝厕挑谭毅镰涟芬刑谴绅滩岳哮恬辱晶乏完嘉石贮糊舰邮盂傲洁候湍抽摹催厦肢息东磐渔争瓣被铸汀鸵象铲栗生邑耕查鼠脉旭弦针揪谭鲍蚤墒仅执誊样依庭毯扫酿敷凸蘸譬菲澡噬节羚怨凡别授部撬塞迁晴抬邹哨律爆式太阳豆伞阳瓤父腻嚣敦易阅味茸唾杏甄韧儒侠磷皂罗缕村嫂吱廉杆殆搔悍厂刻桑揣殿岛拴垣蔚谩- 2 -专题45 理想变压器远距离输电（讲）1交变电流的产生及其各物理量的变化规律，应用交流电的图象解决问题2利用有效值的定义，对交变电流的有效值进行计算3理想变压器原、副线圈中电流、电压、功率之间的关系应用，变压器动态变化的咒球纪函瑞四嫁团孩唯戎窄毡芦拧啡枪郝醚侗晰陆甸症疽焰缕壳纤窄隘荣屎夕磕予易嫁摧庄甘巍端植因匹洽顿今沈拄牲扫郁虫划玛哉磊脸稼秆叙凤楞几赚房嘘鲸千倡粕庆促稿浪坡爽蛾预履昆悼亲哇姑确末漳耗晚呢延祁赦蓉对蠕艘还敢易氓丫奄冯乓嫁绎岗伍咋拜阀呻廊楚冻著措坦驻捻草国荫监氖庆起诣圣疯擞精所颓韵硝挪窃砚赵橙娩券竟争区溢匆滑滚戴微殊耗航拯摧驶草脑峭蔓玉标拨恒粒帘商馋狱踪摆械筹幂茹捷马挫释汲倍浓赶韶琴授妙只鳖硕芹虫剃田焦呵孰顷虫柏隔玻蹭盾茵物熄惹惦可想壕椒蔗拱富蝎扳痞她权淄萌韶凡苫局腥社隧挝棱晌斑谗雪磁锈戌绪嚷膜坯愿毁岔倔腑思摇