适用于新教材2024版高考物理一轮总复习第12章交变电流传感器第2讲理想变压器电能的输送课件

这是一份适用于新教材2024版高考物理一轮总复习第12章交变电流传感器第2讲理想变压器电能的输送课件，共38页。PPT课件主要包含了内容索引，强基础固本增分，研考点精准突破，基本关系式，两个联系等内容，欢迎下载使用。

一、理想变压器1.构造:如图所示,变压器是由　闭合铁芯　和绕在铁芯上的　两个线圈　组成的。 (1)原线圈:与交流电源连接的线圈,也叫　初级　线圈。 (2)副线圈:与　负载　连接的线圈,也叫　次级　线圈。 必须是交变电流2.原理:利用电磁感应的　互感　现象。 
易错辨析·判一判(1)变压器能改变交变电流的电压,不能改变交变电流的频率。(　√　)(2)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。(　×　)(3)变压器副线圈并联更多的用电器时,原线圈输入的电流随之减小。(　×　)
二、远距离输电1.输电过程(如图所示)2.输电导线上的能量损耗主要是由输电线的电阻发热产生的,表达式为Q=　I2Rt　。 3.电压损失(1)ΔU=U-U';(2)ΔU=　IR　。 
4.功率损失(1)ΔP=P-P';
易错辨析·判一判(4)增大输电导线的横截面积不利于减少输电过程中的电能损耗。(　×　)(5)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗。(　√　)(6)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耗越大。(　√　)
典例1.(2022山东卷)如图所示的变压器,输入电压为220 V,可输出12 V、18 V、30 V电压,匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u=Umcs(100πt)。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表,电压表的示数为0.1 V。将阻值为12Ω的电阻R接在BC两端时,功率为12 W。下列说法正确的是(　　)A.n1为1 100,Um为220 VB.BC间线圈匝数为120,流过R的电流为1.4 AC.若将R接在AB两端,R两端的电压为18 V,频率为100 HzD.若将R接在AC两端,流过R的电流为2.5 A,周期为0.02 s答案 D
对点演练1.(2021广东卷)某同学设计了一个充电装置,如图所示。假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交变电流,周期为0.2 s,电压最大值为0.05 V。理想变压器原线圈接螺线管,副线圈接充电电路,原、副线圈匝数比为1∶60。下列说法正确的是(　　)A.交变电流的频率为10 HzB.副线圈两端电压最大值为3 VC.变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关D.充电电路的输入功率大于变压器的输入功率答案 B
端电压最大值为3 V,选项B正确;Em=NBSω,变压器输入电压与永磁铁的磁场强弱有关,选项C错误;充电电路的输入功率等于变压器的输出功率,而理想变压器的输出功率等于输入功率,选项D错误。
2.(多选)(2020全国Ⅲ卷)在图甲所示的交流电路中,电源电压的有效值为220 V,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i2随时间t变化的正弦曲线如图乙所示。下列说法正确的是(　　)A.所用交变电流的频率为50 HzB.电压表的示数为100 VC.电流表的示数为1.0 AD.变压器传输的电功率为15.0 W答案 AD
1.匝数比不变(如图甲所示)
2.负载电阻不变(如图乙所示)
典例2.(2022湖南卷)如图所示,理想变压器原、副线圈总匝数相同,滑动触头P1初始位置在副线圈正中间,输入端接入电压有效值恒定的交流电源。定值电阻R1的阻值为R,滑动变阻器R2的最大阻值为9R,滑片P2初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U,理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是(　　)A.保持P1位置不变,P2向左缓慢滑动的过程中,I减小,U不变B.保持P1位置不变,P2向左缓慢滑动的过程中,R1消耗的功率增大C.保持P2位置不变,P1向下缓慢滑动的过程中,I减小,U增大D.保持P2位置不变,P1向下缓慢滑动的过程中,R1消耗的功率减小
思维点拨 本题突破口为把副线圈回路和原线圈等效为原线圈回路的一个电阻,然后根据闭合电路欧姆定律结合电路特点逐一分析。答案 B
解析 保持P1位置不变,由题意可知,变压器接入电路中原、副线圈的匝数比为2,若原线圈的电流为I,则副线圈的电流为2I,根据欧姆定律可得副线圈两端的电压有效值为U2=2IR1,则变压器原线圈两端的电压有效值为U1=2U2=4IR1,设输入电压有效值为U0,则U0=4IR1+IR2,可得I= 。P2向左缓慢滑动的过程中,R2减小,I变大,而U1=4IR1,可知变压器原线圈两端的电压有效值变大,输入电压有效值不变,则R2两端的电压不断变小,即电压表示数U变小,原线圈两端的电压、输入的电流都变大,则变压器输入功率变大,根据原、副线圈的功率相等,可知R1消耗的功率增大,故B正确,A错误。
对点演练3.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,b是原线圈中心的抽头,电压表和电流表均为理想电表,从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交流电压,其瞬时值表达式为u1=220 sin 100πt(V),则(　　)A.当单刀双掷开关与a连接时,电压表V1的示数为22 V
C.单刀双掷开关与a连接,滑动变阻器滑片P向上移动的过程中,电压表V1的示数变小,电流表示数增大D.当单刀双掷开关由a扳向b时,变压器输入功率增大答案 D
4.如图所示,一理想变压器的原线圈接有电压为U的交变电流,副线圈接有电阻R1、光敏电阻R2(阻值随光照增强而减小),开关S开始时处于闭合状态,下列说法正确的是(　　)A.当光照变弱时,变压器的输入功率增加B.当滑动触头PL向下滑动时,电阻R1消耗的功率增加C.当开关S由闭合到断开,原线圈中电流变大D.当U增大时,副线圈中电流变小答案 B
远距离输电问题的分析要点1.三个回路(如图)在回路2中,U2=ΔU+U3,I2=I线=I3。
3.一个守恒能量守恒关系式P1=P损+P4。
典例3.一台发电机最大输出功率为8 000 kW,电压为4 000 V,经变压器T1升压后向远方输电。输电线路总电阻R=2 kΩ,到目的地经变压器T2降压,负载为多个正常发光的灯泡,每个灯泡额定电压220 V,额定功率72 W,若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%,变压器T1和T2的耗损可忽略,发电机处于满负荷工作状态。(1)变压器T1和T2的匝数比分别为多少?(2)发电机处于满负荷工作状态时可供多少盏灯泡正常发光?
思维点拨 (1)根据输入功率求出输入电流,根据损失功率求出输出电流,从而求出变压器T1的匝数比,根据变压比求出升压变压器的输出电压,再求出输电线上的电压损失,进而求出降压变压器的输入电压,即可得到降压变压器的匝数比。(2)由于降压变压器的负载能正常工作,求出用户得到的功率,从而确定可供多少盏灯泡正常发光。
升压变压器的输出电压U2=4×105V输电线上的电压损失U损=I2R=4×104V降压变压器的输入电压U3=U2-U损=3.6×105 V用户得到的电压即为降压变压器的输出电压U4=220 V
规律方法 输电线路功率损失的四种计算方法(1)输送功率是指升压变压器输出的功率,损失功率是指由于输电线发热而消耗的功率。两者关系是P损=P-P'(P为输送功率,P'为用户所得功率)。
对点演练5.(多选)(2021山东卷)输电能耗演示电路如图所示。左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3,输入电压为7.5 V的正弦式交变电流。连接两理想变压器的导线总电阻为r,负载R的阻值为10Ω。开关S接1时,右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1,R上的功率为10 W;接2时,匝数比为1∶2,R上的功率为P。以下判断正确的是(　　)A.r=10ΩB.r=5ΩC.P=45 WD.P=22.5 W答案 BD
6.(2020浙江卷)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=8Ω,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答案 C