【文档说明】(新高考)高考物理一轮复习课件第11章第2讲《变压器电能的输送》(含解析).ppt，共(129)页，1.729 MB，由MTyang资料小铺上传

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交变电流传感器第十一章第2讲变压器电能的输送主干梳理对点激活次级线圈闭合铁芯绕在铁芯上的两个线圈初级线圈升压互感降压输电电压电阻率横截面积一堵点疏通1．变压器不但可以改变交流电压，也可以改变稳恒直流电压。()2．理想变压器的基本关系式中，电压和电流均为有效值。()3．高压输电的目的是增大输电的电

流。()4．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输送过程中损失的功率越小。()5．变压器原线圈中的电流由副线圈中的电流决定。()6．变压器副线圈两端的电压由原线圈两端的电压决定。()×√××√√二对点激活1．(人教版选择性必修

第二册·P60·T2改编)有些机床为了安全，照明电灯用的电压是36V，这个电压是把380V的电压降压后得到的。如果变压器的原线圈是1140匝，副线圈是()A．1081匝B.1800匝C.108匝D.8010匝答案解析2．(人教版选择性必修第二册·P60·T5改编)(多选)如图是街头变压

器通过降压给用户供电的示意图，变压器的输入电压是市区电网的电压，当滑动变阻器R的滑片向下移动时，下列说法正确的是()A.读数不变，读数不变B.读数变大，读数不变C.读数变大，读数变小D.读数不变，读数不变答案解析3．(人教版选择性必修第二册·P65·T3改编)从发电站输出的功率为2

20kW，输电线的总电阻为0.05Ω，用220V和11kV两种电压输电。两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为()A．50∶1B.1∶50C.1∶5D.5∶1答案解析答案解析考点细研悟法培优1.变压器的工作原理3．基本关系式中物理量之间

的决定关系制约关系电压原线圈电压U1和匝数比决定副线圈电压U2(当U1和匝数比不变时，不论负载电阻R变化与否，U2不会改变)功率副线圈的输出功率P出决定原线圈的输入功率P入(可简记为“用决定供”)电流副线圈电流I2和匝数比决定原线圈电流I1例1(

2020·吉林省白山市二模)在图示电路中，理想变压器原线圈的匝数为220，副线圈的匝数可调，L1、L2、L3和L4是四个相同的灯泡。当在a、b两端加上瞬时值表达式为u＝220sin100πt(V)的交变电压时，调节副线圈的匝数，使四个灯泡均正

常发光。下列说法正确的是()A．变压器副线圈的匝数为440B．灯泡的额定电压为55VC．变压器原线圈两端电压为220VD．穿过变压器原线圈的磁通量变化率的最大值为0.1V答案提示：电流比。(2)原线圈含有用电器时a、b两端电压还是变压器的

输入电压吗？提示：不是。尝试解答1.变压器原线圈所在电路中含有负载问题的分析(1)将原线圈看成用电器，在原线圈电路中可应用串并联电路规律、闭合电路欧姆定律等。(2)要求解原线圈电路中负载的电流、电压和功率，一般需先求副线圈中的电流，然后根据理想变压器

原、副线圈的电流关系求得原线圈电路中的电流，进而求解通过负载的电流。原、副线圈的电流关系往往是解决问题的突破口。2．含有多个副线圈的变压器的电路分析副线圈有两个或两个以上时，一般从原、副线圈的功率相等入手。利用P1＝P2＋P3＋„，结合原副线圈电压

关系、欧姆定律等分析。3．变压器与二极管相结合的分析当副线圈回路中含有二极管时，由于二极管具有单向导电性，二极管只有一半时间导通，经过二极管后的输出电压的有效值与副线圈两端交流电压的有效值不相等，应根据电流的热效应进行计算。答案解析答案解

析例2(2020·山西省长治市3月线上模拟)如图所示，理想交流电流表A1、A2，定值电阻R1、R2，光敏电阻RG(光照强度增大，阻值减小)，分别接在理想变压器的原、副线圈上，U0为正弦交流电源电压的有效值，且保持不变。若增大光照强度，则下列说法正确的是()A．电流表A1示数增大、A

2示数减小B．U1、U2都不变C．R1、R2的电功率都增大D．RG两端电压增大答案(2)如何分析RG两端电压的变化？提示：先分析U1、U2如何变化，U2减去R2两端电压就是RG两端电压。尝试解答答案解析分析图甲可知，光照强度增强时，流过电

阻R的电流增大，说明光敏电阻阻值减小。在其他条件不变的情况下，如果光照变强，则光敏电阻阻值减小，灯泡两端电压减小，则灯泡的亮度减小，A正确，B错误；在其他条件不变的情况下，将自耦式变压器的滑片P适当下滑，则副线圈匝数减小，输出电压减小，灯泡的亮度减小，C

错误；在其他条件不变的情况下，适当增大滑动变阻器R1的阻值，则通过灯泡的电流减小，灯泡亮度减小，D错误。解析答案解析1.远距离输电问题的分析方法对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”这

样的顺序，或从“用电器”倒推到“发电机”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)答案提示：P＝I2R＋P1。(2)升压变压器的原、副线圈匝数比变为kn时，输电线的电流变为原来的多少？提示：k倍

。尝试解答解决远距离输电问题应注意下列几点(1)画出输电电路图。(2)注意升压变压器副线圈中的电流与降压变压器原线圈中的电流相等。(3)输电线长度等于输电距离的2倍。(4)计算线损功率一般用P损＝IR线。[变式3－1](2020·北京市海淀区查

漏补缺)某高压变电所通过变压器向一工厂送电，输送电压为U，输送功率为P，输电线电阻为R，下列说法正确的是()A．如果输送功率与输电线电阻不变，输送电压变为原来的2倍，则输电线上损失的功率变为原来的四倍B．如果输送功率与输送电压不变，输电线电阻变为原来的2倍，则损

失功率变为原来的二分之一C．如果输送功率P不变，输电电压越高，则输电线上的电流一定越小D．输送功率P的具体数值由变电所决定，与工厂的用电情况无关答案解析[变式3－2](2020·山西省临汾市能力测试)(多选)如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，

发电厂的输出电压恒定、输电线上的电阻不变，假设用户所用用电器都是纯电阻用电器，若发现发电厂发电机输出的电流增大了，则可以判定()A．通过用户的电流减小了B．用户接入电路的总电阻减小了C．用户消耗的电功率减小了D．加在

用户两端的电压变小了答案解析1.自耦变压器自耦变压器(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，如下图所示。例4(2020·福

建省泉州市第一次质量检测)如图，T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器(均视为理想变压器)，T1的原、副线圈匝数比为1∶1000，a、b是交流电压表或交流电流表，其中交流电压表两端的电压为10V，高压线路输送的电功率是2.2×103kW、电压是22kV，则()A．a是交流电压表B．T2的原、

副线圈匝数比为1000∶1C．通过交流电流表的电流为0.1AD．绕制T1原线圈的导线应比副线圈的细答案提示：串联在高压输电线上的为电流互感器，其副线圈接电流表。(2)变压器匝数少的这端电流大，用粗导线还是

细导线？提示：粗导线。尝试解答(1)对于自耦变压器，若原线圈能调节，则为升压变压器；若副线圈能调节，则为降压变压器。(2)电压互感器和电流互感器的区分：一是看匝数，二是看串联还是并联在高压电路中。[变

式4](2020·江苏省苏锡常镇四市二模)(多选)如图甲所示为一种自耦变压器(可视为理想变压器)的结构示意图。线圈均匀绕在圆环形铁芯上，滑动触头P在某一位置，在B、C间接一个交流电压表和一个电阻R。若A、B间输入如图乙所

示的交变电压，则()A．t＝1×10－2s时，电压表的示数为零B．A、B间输入电压的瞬时值为u＝220sin100πt(V)C．滑动触头P顺时针转动时，R两端的电压增大D．滑动触头P逆时针转动时，A、B间输入功率增大答案解析考点5实验：探究变压器原、副线圈电压与匝

数的关系1.实验操作步骤(1)组装可拆变压器。(2)按电路图连接电路，注意原线圈一侧接低压交流电源。(3)原、副线圈各取一定的匝数，闭合开关，用多用电表测出原、副线圈两端的电压，将数据记入设计的表格。(4)保持原线圈的匝数

不变，多次改变副线圈的匝数，用多用电表测出原、副线圈两端的电压，将一系列数据记入设计的表格1。(5)保持副线圈的匝数不变，多次改变原线圈的匝数，用多用电表测出原、副线圈两端的电压，将一系列数据记入设计的表格2。(6)先将两个

多用电表从电路中断开，然后断开交流电源的开关，拆除电路。(7)将多用电表的选择开关置于交流电压最大量程挡或“OFF”位置，整理器材。2．分析数据，得出结论原、副线圈上的电压之比近似等于它们的匝数之比。3．误差分析实验数据

没有严格遵从实验结论所述规律，是因为(1)实验变压器工作时存在多种损耗：①变压器线圈通过电流时会发热；②铁芯在交变磁场的作用下会发热；③交变电流产生的磁场不可能完全局限在铁芯内。(2)多用电表的读数存在误差等。4．实验操作

的注意事项(1)连接电路后要由同组的几位同学分别独立检查，并经过确认。只有这时才能接通电源。(2)为了保证人身安全，只能使用低压交流电源，所用电压不要超过12V；即使这样，通电时也不要用手接触裸露的导线、接线柱。(3)为了保证多用电表的安全，使用交流

电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。(4)先拆除多用电表，再断开开关，以免烧坏电表。例5(2021·北京市通州区高三一模)某同学在实验室进行“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验。(1)下列实验器材必须要用的有____________(选填字母代

号)。A．干电池组B.学生电源C．多用电表D.直流电压表E．滑动电阻器F．条形磁体G．可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)BCG(2)下列说法正确的是______________(选填字母代号)。A．为确保实验

安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数B．要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数C．测量电压时，先用最大量程挡试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量D．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线

圈BC(3)该同学通过实验得到了如下表所示的实验数据，表中n1、n2分别为原、副线圈的匝数，U1、U2分别为原、副线圈的电压，通过实验数据分析可以得到的实验结论是：_______________________________________

___________________________________________________________________。实验次数n1/匝n2/匝U1/VU2/V1160040012.12.90280040010.24.95340020

011.95.92提示：互感现象。(2)本实验应用的物理学方法是什么？提示：控制变量法。尝试解答尝试解答(1)只有理解实验原理及人身和器材的安全要求，才能正确选择实验器材、设计实验步骤。(2)本实验用的是多用电表的交流电压挡，应复习多用电表

的有关知识。(3)对本实验作数据分析和误差分析时，要注意可拆变压器与理想变压器的区别。[变式5]在“探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，(1)为了确保实验的安全，下列做法正确的是_______________。A．为了人身安全，只能使用低压直

流电源，所用电压不要超过12VB．连接好电路后，可不经检查电路是否正确，直接接通电源C．因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱D．为了多用表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测D(2)某同学在完成上述实验后，采用如图乙所示的电路测量变压器原线圈的电阻(阻值

较小)，为保证电路中各元件安全，实验结束时，首先应断开___________(填选项字母)。A．导线AB.导线BC.开关CD.导线DA(3)如图，当左侧线圈“0”“16”间接入12V交变电压时，右侧线圈“0”“4”接线柱间输出的电压可能是________________。A．6VB

．4.3VC．2.1VC解析(1)为了人身安全，只能使用低压交流电源，所用电压不要超过12V，故A错误；连接好电路后，要先检查电路是否正确，然后再接通电源，B错误；为了保证人体安全，即使使用电压较低，通电时，也不可直接用手接触裸露的导线、接线柱，故C错误；为了多

用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，应先用最大量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，故D正确。(2)实验结束时，应先把电压表从电路中断开，否则在断开开关瞬间，线圈由于自感会产生较高的电压烧毁电压表，故应

先断开导线A，故A正确。解析解析高考模拟随堂集训答案解析2．(2020·全国卷Ⅲ)(多选)在图a所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2＝10Ω，R3＝20Ω，各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i

2随时间t变化的正弦曲线如图b所示。下列说法正确的是()A．所用交流电的频率为50HzB．电压表的示数为100VC．电流表的示数为1.0AD．变压器传输的电功率为15.0W答案解析3.(2020·江苏高考)电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理

如图所示。其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上。则电流互感器()A．是一种降压变压器B．能测量直流电路的电流C．原、副线圈电流的频率不同D．副线圈的电流小于原线圈的电流答案解析4

．(2020·天津高考)(多选)手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻

近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中()A．送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化B．受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变C．送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递D．手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损

失答案解析由于送电线圈通入的是正弦式交变电流，电流呈周期性变化，因此产生的磁场也呈周期性变化，A正确；送电线圈中电流产生的周期性变化的磁场会使受电线圈中产生周期性变化的感应电流，此电流产生的磁场也呈周期

性变化，B错误；由手机无线充电的特点可知，送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递，C正确；手机和基座无需导线连接就能实现充电，但磁场能有一部分以电磁波辐射的形式损失掉，因此这样传递能量是有损失的，D错误。解析答案解析6．(2020·北京高考)如

图所示，理想变压器原线圈接在u＝Umsin(ωt＋φ)的交流电源上，副线圈接三个阻值相同的电阻R，不计电表内电阻影响。闭合开关S后()A．电流表A2的示数减小B．电压表V1的示数减小C．电压表V2的示数不变D．电流表A1的示数不变答案解析闭合开关S后，变压器副线圈电路中的总电阻减小，

由于变压器的匝数比和输入电压都不变，所以输出电压也不变，即电压表V1的示数不变，则副线圈中的电流增大，原线圈中的电流也增大，故电流表A1的示数增大，故B、D错误；由于副线圈中的电流增大，故电阻R两端的电压增大，而副线圈两端的电压不变，所以并联电路两端的电压减小，即电压表V2的示

数减小，故电流表A2的示数减小，故A正确，C错误。解析7．(2020·浙江7月选考)如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P＝100kW，发电机的电压U1＝250V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线＝8Ω，在用户端用降压变压器把

电压降为U4＝220V。已知输电线上损失的功率P线＝5kW，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是()A．发电机输出的电流I1＝40AB．输电线上的电流I线＝625AC．降压变压器的匝数比n3∶n4＝190∶11D．用户得到的电流I4＝455A答案解析8．(2019·江苏高考)某理

想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶10，当输入电压增加20V时，输出电压()A．降低2VB.增加2VC．降低200VD.增加200V答案解析9．(2021·浙江1月选考节选)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验

中，可拆变压器如图所示。为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成，硅钢片应平行于___________。A．平面abcdB.平面abfeC．平面abghD.平面aehd答案解析变压器的正视图如图，变压器线圈中磁感线环绕的方向沿着闭合铁芯，根据楞次定律及右手螺旋定则

，产生的涡流所在平面垂直于图示变压器铁芯的正面aehd，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，相互绝缘的硅钢片应平行于平面aehd，故选D。解析10．(2017·浙江4月选考节选)为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，必须要选用的是____________(多选)。A．有闭合铁芯

的原副线圈B．无铁芯的原副线圈C．交流电源D．直流电源E．多用电表(交流电压挡)F．多用电表(交流电流挡)ACE用匝数na＝60匝和nb＝120匝的变压器，实验测量数据如下表：根据测量数据可判断连接电源的线圈是____________________

____(填“na”或“nb”)。U1/V1.802.803.804.90U2/V4.006.018.029.98解析课时作业1．(2021·八省联考广东卷)科学中心某款手摇点火器原理如图所示。当钢针和金属板间瞬时电压超过

5000V时可以产生电火花。已知匀强磁场的磁感应强度B大小为0.2T，手摇发电机线圈的面积为0.25m2，共50匝，不计内阻，变压器为理想变压器，其原、副线圈匝数比为1∶100。下列说法正确的是()A．线

圈转速等于2r/s时，点火器可以产生电火花B．线圈转速等于4r/s时，点火器可以产生电火花C．电压表的示数为5V时，点火器可以产生电火花D．电压表的示数为25V时，点火器可以产生电火花答案解析答案解析答案解析答案解析5.在绕制变压器时，某人将两

个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上。当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂。已知线圈1、2的匝数之比n1∶n2＝2∶1。在不接负载的情况下()A．当线圈1输入电压为2

20V时，线圈2输出电压为110VB．当线圈1输入电压为220V时，线圈2输出电压为55VC．当线圈2输入电压为110V时，线圈1输出电压为220VD．当线圈2输入电压为110V时，线圈1输出电压为440V答案解析解析答案解析答案解析8.(

2020·河北省张家口市5月模拟)如图所示为一理想变压器，原线圈a、b两端接入电压u＝Umsinωt的交变电流，Um和原线圈接入电阻阻值均保持不变，电表均为理想电表。当用户并联在副线圈两端上的用电器增加时，下列说法正确的是()A．电

流表A1的示数变大B.电流表A2的示数变小C．电压表V1的示数变大D.电压表V2的示数变小答案解析Um和原线圈接入电阻阻值均保持不变，当用户并联在副线圈两端的用电器增加时，副线圈两端总电阻减小，则原线圈

两端的等效电阻减小，根据闭合电路欧姆定律知，A1示数增大，V1示数减小；再根据理想变压器的电流、电压与匝数的关系可知，A2示数增大，V2示数减小。故A、D正确，B、C错误。解析9.(2020·云南省高中毕业生统一检测)如图所示，理想变压器的原线圈接在稳压交流电源上，R1、R2、R3是阻

值相等的定值电阻，电表A为理想电流表，调节滑片P可以改变原线圈匝数。初始时，开关K处于断开状态，下列说法正确的是()A．只把滑片P向上滑动，电流表示数将增大B．只把滑片P向下滑动，电阻R1消耗的功率将增大C．只闭合开关K，电阻R2消耗的功率将增大D．只闭合开关K，电流表示数将变大

答案解析10．(2021·八省联考重庆卷)如图1、2所示，理想变压器对电器供电，其输入电压u＝27000sin100πt(V)，电器RL与RL′的参数分别为“220V1100W”“220V440W”，输电线的总电阻r＝2Ω。若两图中电器都能正常工作，则()A．图1中电阻r的功率为50WB．图2中变

压器的输入功率比图1中变压器的输入功率增加了440WC．图1中原、副线圈匝数比n1∶n2＝2700∶23D．图2中原、副线圈匝数比n1∶n2＝1500∶13答案解析解析11．(2020·贵州省贵阳市调研)在图甲所示的理想变压器a、b端加图乙所示的交变

电压。已知变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，R1为热敏电阻(温度升高时，其电阻减小)，R为定值电阻，两电压表均为理想电表。下列判断正确的是()A．电压表V1的示数为22VB．电压表V2的示数为11VC．R1处温度升高时，V1示数与V2示数的比值变小D．R1处温度升高时，V1示数与

V2示数的比值变大答案解析二、非选择题(本题共2小题，共23分)12．(9分)在“探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系”实验中，某同学利用“教学用的可拆变压器”进行探究。(1)下列器材中，实验需要的器材是___________

___。A．干电池B.低压交流电源C．220V交流电源D.条形磁体E．可拆变压器和导线F．直流电压表G．多用电表BEG(2)该同学认真检查电路无误后，先保证原线圈匝数不变，改变副线圈匝数；再保证副线圈匝数不变，改变原线圈匝数。分别测出相应的原、副

线圈两端的电压值。由于交变电流的电压是变化的，所以，我们实际上测量的是电压的___________(选填“有效”或“最大”)值。其中一次操作后副线圈所接多用电表读数如图所示，此时电表读数为___________。有效7.2

(3)理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成___________(选填“正比”或“反比”)，实验中由于变压器的铜损和铁损导致原线圈与副线圈的电压之比一般______________(选填“大于”“小于”或“等于”)原线圈与副

线圈的匝数之比。正比大于解析13．(14分)某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9kW，输出电压为500V，输电线的总电阻为10Ω，允许线路损耗的功率为输出功率的4%。求：(1)村民和村办小企业需要220V电压时，所用升压变压器和降压变

压器的原、副线圈的匝数比各为多少？(不计变压器的损耗)(2)若不用变压器而由发电机直接输送，村民和村办小企业得到的电压和功率是多少？答案(1)1∶372∶11(2)320V5760W答案解析解析本课结束