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2025年高考物理二轮复习第十二章 交变电流 电磁振荡 第二讲 变压器 电能的输送课件+讲义(教师+学生)+跟踪练习
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1.知道变压器的工作原理,掌握变压器的规律,会分析变压器的动态变化问题。 2.理解远距离输电的原理,会计算线路损失的电压、功率和输送的功率。
1.思考判断(1)变压器不但能改变交变电流的电压,还能改变交变电流的频率。( )(2)理想变压器能改变交变电压、交变电流,但不改变功率,即输入功率总等于输出功率。( )(3)变压器副线圈并联更多的用电器时,原线圈的输入电流随之增大。( )(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。( )
2.(2023·天津卷)如图为输电线为用户输电的情景,电路中升压变压器T1和降压变压器T2都认为是理想变压器,中间输电电路电阻为R,下列说法正确的有( )A.T1输出电压与T2输入电压相等B.T1输出功率大于T2输入功率C.若用户接入的用电器增多,则R功率降低D.若用户接入的用电器增多,则T2输出功率降低
考点二 理想变压器的动态分析
考点一 理想变压器的原理及应用
1.理想变压器的制约关系
角度 变压器基本规律的应用
A.开关S闭合前后,电流表的示数之比为1∶3B.开关S闭合前后,电流表的示数之比为2∶3C.变压器原、副线圈的匝数之比为11∶1D.变压器原、副线圈的匝数之比为11∶3
角度 原线圈接入负载电阻的变压器问题
例3 (多选)如图3所示,L1和L2是输电线,甲、乙是两个互感器(可视为理想变压器),其中线圈匝数关系为n1∶n2=200∶1,n3∶n4=1∶100,电流表和电压表均为理想交流电表。下列说法正确的是( )A.甲是电流互感器,乙是电压互感器B.甲是电压互感器,乙是电流互感器C.若电压表示数为30 V,则输电线两端的电压最大值为6 000 VD.若电流表示数为5 A,则通过输电线的电流有效值为500 A
角度 两种特殊的变压器模型
A.仅将P顺时针旋转到合适位置B.仅将P逆时针旋转到合适位置C.仅将灯泡并联一个阻值为144 Ω的电阻D.仅将灯泡串联一个阻值为144 Ω的电阻
角度 匝数比不变、负载变化的情况
例4 如图6所示,理想变压器原线圈接有效值保持不变的正弦交流电压,电压表和电流表均为理想交流电表,RT为热敏电阻(温度升高,电阻减小),R0、R1为定值电阻,C为电容器,通电后随着RT温度升高,下列说法正确的是( )A.电压表V1的示数和V2的示数都不变B.理想变压器的输入功率减小C.通过R1的电流始终为零,R1不消耗电能D.若电容器电容减小,则电流表A2的示数增大
角度 负载电阻不变、匝数比变化的情况
例5 如图8所示,原、副线圈匝数比为100∶1的理想变压器,b是原线圈的中心抽头,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两端加上交变电压,其瞬时值表达式为u1=310sin(314t)V,则( )
A.当单刀双掷开关与a连接时,电压表的示数为3.1 VB.副线圈两端的电压频率为50 HzC.当单刀双掷开关由a扳向b时,原线圈输入功率变小D.当单刀双掷开关由a扳向b时,电压表和电流表的示数均变小
1.三个回路(如图9)(1)在电源回路中,P发电机=U1I1=P1。(2)在输送回路中,I2=I线=I3,U2=ΔU+U3,ΔU=I2R线,ΔP=IR线。(3)在用户回路中,P4=U4I4=P用户。
A.通过用电器R0的电流有效值是20 AB.当用电器R0的阻值减小时,输电线损耗的功率也随着减小C.发电机中电流变化的频率为100 HzD.升压变压器的输入功率为4 650 W
3.如图11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
2.(2023·北京卷,7)自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器,原线圈接12 V的正弦交流电源,副线圈接额定电压为3.8 V的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为2.5 V。下列措施有可能使小灯泡正常发光的是( )A.仅增加原线圈匝数B.仅增加副线圈匝数C.将原、副线圈匝数都增为原来的两倍D.将两个3.8 V小灯泡并联起来接入副线圈
4.(2024·山东潍坊模拟)如图3所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=k,电阻R1=R2=R。当A、B两接线柱接正弦交变电源时,流过R2的电流为I,则正弦交变电源AB端的输出功率为( )
对点练2 理想变压器的动态分析5.(多选)(2024·重庆市巴南区一模)如图4所示,理想变压器的原、副线圈分别接理想电流表 、理想电压表 ,原线圈接输出电压恒定的交流电源,副线圈上通过输电线接有一个灯泡L,一个电吹风M(内阻与灯泡L相同),输电线的等效电阻为R,副线圈匝数可以通过调节滑片P改变。S断开时,灯泡L正常发光。滑片P位置不动,当S闭合时,以下说法中正确的是( )A.电压表读数增大B.电流表读数增大C.为使灯泡L正常发光,滑片P应向上滑动D.灯泡L与电吹风M消耗的电功率一定相同
6.(多选)(2024·广东汕头仲元中学模拟)如图5所示为正弦交流电通过理想变压器对某家庭供电的电路图,线路电阻R较大。开关S1、S2均合上,各用电器均正常工作。某时突然发现指示灯L亮度增加,可能的原因是( )
A.电阻R变大B.开关S2断开C.输入电压U变小D.关闭了电视机
解析 电阻R变大,则副线圈总电流减小,通过指示灯L的电流减小,指示灯L亮度减小,故A错误;开关S2断开,则副线圈输出功率减小,副线圈总电流减小,电阻R两端电压减小,则指示灯L两端电压增大,指示灯L亮度增加,故B正确;输入电压U变小,则副线圈输出电压U2减小,副线圈总电流减小,通过指示灯L的电流减小,指示灯L亮度减小,故C错误;关闭了电视机,则副线圈输出功率减小,副线圈总电流减小,电阻R两端电压减小,则指示灯L两端电压增大,指示灯L亮度增加,故D正确。
A.保持滑片P不动,若照射R的光变强,则灯泡L变暗B.保持滑片P不动,若照射R的光变强,则电流表示数变大C.保持R上的光照强度不变,若滑片P向下滑动,则灯泡L变亮D.保持R上的光照强度不变,若滑片P向下滑动,则电流表示数减小
解析 滑片P不动时照射R的光变强,光敏电阻R的阻值减小,流过光敏电阻的电流变大,流经灯泡的电流不变,灯泡L的亮度不变,副线圈中总电流变大,原线圈电流变大,则电流表示数变大,故A错误,B正确;照射R的光强度不变时,滑片P向下滑动,副线圈的匝数减小,两端电压减小,两支路电流均减小,灯泡L变暗,副线圈中的总电流减小,则电流表示数减小,故C错误,D正确。
对点练3 电能的输送8.(2024·广东广州模拟)如图7所示为远距离交流输电的原理示意图,其中各个物理量已经在图中标出,下列说法正确的是( )A.变压器线圈的匝数关系为n1>n2,n3I线>I4D.输送功率不变时,输电电压越高,输电线上损失的功率越小
9.(2024·北京海淀区模拟)某水电站首批初装机容量1 600万千瓦正式并网发电,在传输电能总功率不变情况下,从原来150 kV高压输电升级为1 350 kV特高压输电。则下列说法正确的是( )
11.(2024·广东汕头统考)如图10甲所示是某智能手表所采用的无线充电方式,其工作原理示意图(可视为理想变压器)如图乙所示,在充电器线圈M中接入220 V交流电,在手表线圈N中感应出5 V交流电,已知手表的充电电流为2 A,则手表充电时( )
C级 培优加强练13.如图12所示,一理想变压器由一个原线圈和两个副线圈组成,匝数比n1∶n2∶n3=3∶2∶1,a、b端接正弦交变电流,电路中电阻R1=R2=R3,其余电阻均不计。若R3消耗的功率为P,则R1消耗的功率为( )
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