1、第十章 交变电流 传感器第二节 变压器 电能的输送突破考点02突破考点01突破考点03突破考点04课时作业高考真题 突破考点01 自主练透 变压器 1.构造和原理(如图所示)(1)主要构造：由_、_和铁芯组成(2)工作原理：电磁感应的_现象2.基本关系(1)电压关系：U1U2_.(2)电流关系：只有一个副线圈时：I1I2_.(3)功率关系：P入_.(4)频率关系：原、副线圈中电流的频率相等3.几种常用的变压器(1)自耦变压器也叫_变压器(2)互感器电压互感器，用来把高电压变成_；电流互感器，用来把大电流变成_答案1.(1)原线圈 副线圈(2)互感2.(1)n1n2(2)n2n1(3)P出3.(
2、1)调压(2)低电压 小电流1.理想变压器的特点(1)没有能量损失(铜损、铁损)(2)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)2.变压器的工作原理3.制约关系(1)电压制约关系：副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定(2)电流制约关系：原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定(3)功率制约关系：原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定4.关于理想变压器的几点说明(1)变压器不能改变恒定的直流电压(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)当原线圈中串联电阻(或灯泡)时，U1为加在原线圈两端的电压，并不是电源的电压1.如图所示，
3、理想变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，原线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表V的示数为220 V，负载电阻R44，电流表A1的示数为0.2 A下列判断正确的是()A.原线圈和副线圈的匝数比为2:1B.原线圈和副线圈的匝数比为5:1C.电流表A2的示数为0.1 AD.电流表A2的示数为0.4 A解析：由题意可求得原线圈的功率，利用理想变压器原、副线圈中的功率相等可求得副线圈中的电流，再利用原、副线圈中的电流之比可求得两线圈的匝数比由电压表V的示数和电流表A1的示数可得原线圈中的功率P1U1I1，P1P2I22R，所以电流表A2的示数为I2U1I1R 2200.244 A1 A，C、
4、D错误；原线圈和副线圈的匝数比n1n2I2I151，A错误，B正确答案：B2用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的电流图象如图所示，则()A.变压器输入功率约为3.9 WB.输出电压的最大值是110 VC.变压器原、副线圈匝数比是12D.负载电流的函数表达式i0.05sin(100t2)A解析：由题意知：U1220 V，U2110 V，所以n1n2U1U221，U2m110 2 V，选项B、C均错误由图象可知：I2m0.05 A，T0.02 s，则负载电流的函数表达式为i0.05sin(100t)A，选项D错误变压器的输入功率P1P2I2U2
5、0.052 110 W3.9 W，选项A正确答案：A3.如图，理想变压器原、副线圈匝数比n1n221，和均为理想电表，灯泡电阻RL6，AB端电压u112 2sin100t(V)下列说法正确的是()A.电流频率为100 Hz B.的读数为24 VC.的读数为0.5 A D变压器输入功率为6 W解析：由2f100 rad/s得：f50 Hz，A错有效值U112 V，又U2U1n2n1得U26 V，I2U2RL1 A，选项B、C错由能量守恒得P1P2U2I26 W，D选项对答案：D 突破考点02 分类例析理想变压器的动态分析 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
6、情况1.匝数比不变的情况(如图所示)(1)U1不变，根据U1U2n1n2，输入电压U1决定输出电压U2，可以得出不论负载电阻R如何变化，U2不变(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，根据输出电流I2决定输入电流I1，可以判断I1的变化(3)I2变化引起P2变化，根据P1P2，可以判断P1的变化2.负载电阻不变的情况(如图所示)(1)U1不变，n1n2发生变化，U2变化(2)R不变，U2变化，I2发生变化(3)根据P2U22R 和P1P2，可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化【例1】如下图所示，理想变压器输入端PQ接稳定的交流电源，通过单刀双掷开关S可改变变压器原线圈匝数(
7、图中电压表及电流表皆为理想电表)，则下列说法中正确的是()A.当滑片c向b端移动时，变压器输入功率变大B.当滑片c向a端移动时，电流表A1的示数将减小，电压表V的示数不变C.当滑片c向b端移动时，电流表A2的示数将变大，电压表V的示数也变大D.滑片c不动，将开关S由1掷向2时，三个电表A1、A2、V的示数都变大滑片c移动改变负载电阻的大小，从而改变副线圈中的电流、功率，改变原线圈中的电流开关S由1掷向2减少了原线圈的匝数，从而改变其他各物理量滑片c向b端移动时，R变大，输出功率P2U22R，又因U2不变，则P2减小，所以输入功率减小，A项错；滑片c向a端移动时，R变小，A2示数I2U2R 变大
8、，则A1示数变大，B项错；滑片c向b端移动时，R变大，由I2U2R 知，A2示数变小，故C项错；当滑片c不动，开关S由1掷向2时，原线圈匝数n1减少，由U2n2n1U1知U2变大，故A2示数变大，A1示数变大，故D项正确D1.(多选)如图所示，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，绕OO轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度匀速转动滑动触头P上下移动时可改变输出电压，副线圈接有定值电阻R，从图示位置开始计时，下列判断正确的是()A.电流表测得的是电流最大值B.感应电动势的瞬时值表达式为eNBSsintC.P向上移动时，电流表示数变大D.P向上移动时，电流表示数变小解析：电流表测得的是电流有效值，选
9、项A错误；从图示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为eNBSsint，选项B正确；P向上移动时，输出电压降低，电流表示数变小，选项C错误D正确答案：BD2.(多选)如图所示，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接电阻R0、R1和R2.电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示当开关S闭合后()A.V1、V2示数变小，变压器的输出功率减小B.A1、A2示数变大，变压器的输出功率增大C.A1示数不变、A2示数变大，变压器的输出功率减小D.V1示数不变、V2示数变小，变压器的输出功率增大解析：据题意，当开关闭合后，副线圈总电阻R减小，
10、据闭合电路欧姆定律可知，副线圈总电流为I2U2R0r，其中r表示R1和R2并联后的总电阻，即电流表A2示数增加，据变压器原副线圈电流规律I1I2n2n1，匝数比恒定，I2增大，则原线圈电流I1增大，即电流表A1示数增加；原线圈中输入电压U1不变，则电压表V1示数不变；副线圈两端电压也不变，电压表V2测量的是电阻R1电压，当电流增大时，电阻R0两端的电压增大，所以R1和R2并联后两端的电压减小，即V2示数减小；副线圈输出功率为P2U2I2，即输出功率增大，副线圈功率决定原线圈功率，所以原线圈功率也增大；故选项B、D正确答案：BD3.图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1n251，电阻R20，L
11、1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光下列说法正确的是()A.输入电压u的表达式u20 2sin50t(V)B.只断开S2后，L1、L2均正常发光C.只断开S2后，原线圈的输入功率增大D.若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W解析：由题图乙可知周期T0.02 s，2T 100，所以u20 2sin100t(V)原本L2正常发光，只断开S2后，电压被两灯泡均分，不会正常发光，且两灯泡串联，负载电阻增大，输出功率减小，输入功率也减小由U1U2n1n2可得副线圈输出电压为4 V，S1
12、换接到2后，R消耗的功率PU22R 4220 W0.8 W，D正确答案：D 突破考点03 自主练透 电能的输送 1.减少输电电能损失的两种方法(1)理论依据：P损_.(2)减小输电线的电阻：根据电阻定律RlS，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_、增大导线的_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PUI，要减小电流，必须提高_ 2.远距离输电的功率损失输电功率一定时，线路电流IPU输电线上损失的功率P损I2R线P2U2R线可知P损 1U2答案1.(1)I2R(2)电阻率 横截面积(3)输电电压 1.远距离高压输电的几个基本关系(如图所示)(1)
13、功率关系P1P2，P3P4，P2P损P3(2)电压、电流关系U1U2n1n2I2I1，U3U4n3n4I4I3U2U线U3，I2I3I线(3)输电电流I线P2U2P3U3U2U3r(4)输电导线上损失的电功率P损U线I线I2线rP2U22r2.关于远距离输电问题的处理思路(1)画出输电线路图，将已知量和未知量标在图中相应位置(2)将输电线路划分为几个独立回路(3)根据串并联电路特点、欧姆定律、电功率公式等确定各部分回路物理量之间的关系(4)根据升压、降压，原、副线圈的电压、电流关系和功率关系列式求解4.中国已投产运行的1 000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程假设甲、乙两地原来用
14、500 kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为()A.P4 B.P2C.2PD4P解析：远距离输电问题中，若输送电功率不变，则输电电压与输电电流成反比，所以用1 000 kV特高压输电时，输电电流为原来输电电流的一半，而输电线上损耗的电功率与输电电流的平方成正比，所以输电线上损耗的电功率为原来输电线上损耗的电功率的14，即P4，A正确答案：A5.(多选)如图所示是通过变压器降压给用户供电的示意图输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动两条输电
15、线总电阻用R0表示当负载增加时，则()A.电压表V1、V2的读数几乎不变B.电流表A2的读数增大，电流表A1的读数减小C.电压表V3的读数增大，电流表A2的读数增大D.电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变解析：由变压器的变压规律知电压表V1、V2的读数几乎不变，A对；负载增加时，副线圈所连接的总电阻减小，电流表A2的读数增大，R0两端电压增大，由变压器的电流变化规律知电流表A1的读数也增大，B错；电压表V3的读数减小，C错；电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值为R0不变，D对答案：AD6.2013年4月20日8时2分在四川省雅安市芦山县发生7.0级地震后，常州常
16、发集团向灾区人民捐赠一批柴油发电机，该发电机说明书的部分内容如下表所示现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图所示发电机到安置区的距离是400 m，输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为2.5104，安置区家用电器的总功率为44 kW，当这些额定电压为220 V的家用电器都正常工作时()型号AED6500S输出电压范围 220300 V最大输出功率 60 kW 柴油发电机=火线零线 安置区A.输电线路中的电流为20 AB.发电机的实际输出电压为300 VC.在输电线路上损失的电功率为8 kWD.如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输
17、出电压最大值是300 V解析：当这些额定电压为220 V的家用电器都正常工作时，输电线路中的电流为IPU200 A，A错；导线电阻为R2.51044002 0.2，则发电机的实际输出电压为U输UIR260 V，B错；在输电线路上损失的电功率为P损I2R8 kW，C对；如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压的最大值是Um 2U输368 V，D错答案：C 突破考点04 思想方法三种特殊的变压器模型 模型一 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
18、以降压，变压器的基本关系对自耦变压器均适用如图所示模型二 互感器分为电压互感器和电流互感器，比较如下：类型比较项目 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交流电路中类型比较项目 电压互感器电流互感器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U1U2n1n2I1n1I2n2模型三 双副线圈变压器计算具有两个(或两个以上)副线圈的变压器问题时，应注意三个关系：(1)电压关系：U1n1U2n2U3n3(2)电流关系：n1I1n2I2n3I3(3)功率关系：P1P2P34.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的
19、某部分一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝，接在有效值为220 V的交流电源上当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0 kW，设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为()A.380 V和5.3 A B380 V和9.1 AC.240 V和5.3 A D240 V和9.1 A解析：根据理想变压器电压比关系U1U2n1n2，代入数据解得副线圈两端的电压有效值U2380 V，因理想变压器原、副线圈输入和输出的功率相等，即P入P出U1I1，解得I12103220
20、A9.1 A，选项B正确；选项A、C、D错误答案：B5.普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，右图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则()Aab接MN、cd接PQ，IabIcdC.ab接PQ、cd接MN，IabIcd解析：测电流时，需副线圈中的电流较小，由I1I2n2n1可知；n2较大，n1较小，所以ab接MN，cd接PQ，IabIcd，选项B正确答案：B6如图所示，接于理想变压器中的四个规格相同的灯泡都正常发光，那么，理想变压器的匝数比n1n2n3为()A.1:1:1B.3:2:1C.6:2:1D.2:2:1解析：灯泡正常发光，可得UAUBUCUD，所以U22U3.由变压器的电压比公式n2n3U2U32U3U3 21，所以n22n3，同理，灯泡正常发光，功率相等，即PAPBPCPD.由PI2R，得IAIBICID，即I1I2I3.由U1I1U2I2U3I3得n1I1n2I2n3I3，即n1n2n32n3n33n3，所以n1n2n3321.答案：B温示提馨请 做：课时作业 30（点击进入）温示提馨请 做：高考真题（点击进入）