2024届高考物理一轮复习第十一章交变电流电磁振荡与电磁波传感器第2讲理想变压器与电能的输送课件

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二、电能的输送1．输电损耗：如图所示，若发电站输出电功率为P，输电电压为U，用户得到的电功率为P′，用户的电压为U′，输电线总电阻为R。
情境创设变压器是生活、生产用电的专门设备，如图所示是电能输送的简单示意图。
微点判断　(1)对于恒定电流，变压器没有变压作用。( )(2)理想变压器的基本关系式中，电压和电流均为有效值。( )(3)变压器能改变交变电流的频率。( )(4)正常工作的变压器当副线圈与用电器断开时，副线圈两端无电压。( )(5)变压器副线圈接入负载越多，原线圈的输入电流越小。( )(6)增大输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失。 ( )(7)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗。 ( )(8)在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越大。 ( )
A．交流电的频率为50 HzB．电流表A1的示数为0.2 AC．电流表A2的示数为2 AD．电压表的示数为44 V
2．[含有二极管的变压器电路]如图甲所示的充电器正在给手机充电。乙图是简化原理图，理想变压器原、副线圈匝数之比为55∶2，原线圈接220 V交流电，副线圈通过理想二极管连接手机。下列说法正确的是 (　 ) A．副线圈的电流为8 AB．手机两端的电压为8 VC．通过手机的电流为直流电D．拔掉手机，充电线两端电压为零
3．[初级线圈连接元件的变压器电路]如图，理想变压器原线圈匝数为1 100匝，接有一 阻值为R的电阻，电压表V1示数为110.0 V。副线圈接有一个阻值恒为RL的灯泡，绕过铁芯的单匝线圈接有一理想电压表V2，示数为0.10 V。已知RL∶R＝4∶1，则副线圈的匝数为 (　　)A．225 B．550 C．2 200 D．4 400
[要点自悟明]1．理想变压器的基本关系
2．分析原线圈与负载串联的变压器电路时要注意变压器的输入电压不等于电源的电压，而是等于电源电压减去串联负载的电压，即：U1＝U源－U串。3．分析含有二极管的变压器电路问题时，要注意理想二极管的单向导电性对交变电流的影响及对应有效值的变化。
(二) 理想变压器的动态分析(精研点)1．理想变压器的制约关系
2.理想变压器的两种动态分析(1)匝数比不变，负载变化的情况。(2)负载不变，匝数比变化的情况。
[例1]　(2021·湖南高考)如图，理想变压器原、副线圈匝 数比为n1∶n2，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻R0的阻值相同。在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是 (　 )A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮B．L1先变亮后变暗，L2一直变亮C．L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗D．L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗
[针对训练]1．(2021·湖北高考)如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为2R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻。在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中 (　　)A．电流表A1示数减小B．电流表A2示数增大C．原线圈输入功率先增大后减小D．定值电阻R消耗的功率先减小后增大
[例2]　(多选)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝10∶1，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，定值电阻R1、R2均为10 Ω。在原线圈c、d两端加上图乙所示的交流电压，下列说法正确的是 (　 )A．当S与a连接后，理想电流表示数为2.2 AB．当S与a连接后，理想电压表示数为11 VC．当S由a拨到b后，副线圈输出电压的频率变为25 HzD．当S由a拨到b后，原线圈的输入功率变为原来的4倍
[解析]　由题图可知，交变电流的电压有效值为220 V、周期为0.02 s，频率为50 Hz。当S接a时，由变压器的原理可知，n2两端电压有效值为22 V，所以理想电压表的示数为22 V，理想电流表示数为2.2 A，A正确，B错误；当S由a拨到b后，原线圈电压、频率不变，原线圈匝数减半，则副线圈频率不变，C错误；副线圈两端电压加倍，负载电阻不变，副线圈的输出功率变为原来的4倍，原线圈的输入功率也变为原来的4倍，D正确。[答案]　AD
[针对训练]2. 如图所示，理想变压器的原线圈连接一个r＝9 Ω的电阻，且原线圈匝数n1可以通过滑动触头P来调节，在副线圈两端连接了R＝16 Ω的电阻，副线圈匝数n2＝1 000匝。在原线圈上加一输出电压恒定的正弦交流电，下列说法正确的是 (　 )A．若交流电的周期增大，则变压器的输出功率增大B．若触头P向上移动，则电阻R消耗的功率一定减小C．若触头P向下移动，则流过电阻r的电流减小D．当n1＝750匝时，电阻R消耗的功率最大
考法(三)　匝数比、负载都变化　 分析变压器电路动态分析问题的一般思路：(1)分清不变量和变量。(2)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。(3)利用闭合电路的欧姆定律、串并联电路特点进行分析判定。
[例3]　(多选)图甲为某应急发电机，图乙为它服务于应急供电系统的简易原理图，不计发电机中矩形线圈的电阻，它工作时绕轴在磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动，图中有一降压变压器，它的副线圈上有一滑动触头P可上下移动，若用R0表示右侧输电线电阻，则下列说法正确的是(　 )
A．若发电机矩形线圈某时刻处于图乙所示位置，则此时矩形线圈的磁通量变化最快B．若发电机矩形线圈稳定转动时，将滑动触头P向上滑动，流过R0的电流将变小C．当用户数目增多时，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向下滑动D．若发电机线圈的转速减为原来的一半，用户获得的功率也将减为原来的一半
(三) 三种特殊的变压器(融通点)类型(一)　两类互感器
[针对训练]1．在变电站里，经常要用交流电表监测电网上的强电流。所用的器材叫电流互感器。如图所示，能正确反映其工作原理的是 (　 )
类型(二)　自耦变压器自耦变压器(又称调压器)，它只有一个线圈，原、副线圈共用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(如图甲所示)也可以降压(如图乙所示)，变压器的基本关系对自耦变压器同样适用。
[例2]　(2023·浙江温州模拟)如图为理想的自耦变压器，其中P为变压器上的滑动触头，P′为滑动变阻器上的滑片，则 (　 )A．P不动，P′向下滑动时，U2一直在减小B．P′不动，P顺时针转动一个小角度时，U1和U2的比值不变C．P′不动，P顺时针转动一个小角度时，电流表读数在增大D．P顺时针转动一个小角度，同时P′向下滑动时，小灯泡的亮度可以不变
[针对训练]2． 如图所示，理想自耦变压器线圈均匀绕在圆环型铁芯上，a、b为线圈的始端和末端。P1为线圈的滑动触头，调节P1可以改变b、c间线圈的匝数。a、b两端接电压稳定的交流电源，指示灯L与一小段线圈并联，b、c间接入滑动变阻器R，调节P2可以改变R接入电路的阻值。开关S处于闭合状态，电压表为理想交流电表，下列说法正确的是 (　 )A．仅向下滑动P2，a、b端输入功率变小B．仅顺时针滑动P1，a、b端输入功率变小C．仅顺时针滑动P1，电压表示数变大D．若断开开关S，指示灯L将熄灭
[例3]　 如图所示，接在理想变压器回路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n1∶n2∶n3为 (　 )A．1∶1∶1B．3∶2∶1C．6∶2∶1D．2∶2∶1
(四) 电能的输送问题(培优点)远距离输电问题的“三 二 一”1．理清三个回路在回路2中，U2＝ΔU＋U3，I2＝I线＝I3。
[规律方法]1．三种电压和三种电功率的区别
[多维训练]题型1　远距离输电关系式的应用1．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P＝100 kW，发电机的电压U1＝250 V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线＝8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4＝220 V。已知输电线上损失的功率P线＝5 kW，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＝40 AB．输电线上的电流I线＝625 AC．降压变压器的匝数比n3∶n4＝190∶11D．用户得到的电流I4＝455 A