衡水中学届高考物理一轮复习讲义第27讲变压器远距离输电文档格式.docx
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P入=P出。
(2)电压关系:
=;
有多个副线圈时,===…。
(3)电流关系:
只有一个副线圈时,=。
由P入=P出及P=UI推出有多个副线圈时,U1I1=U2I2+U3I3+…+UnIn。
[思维诊断]
(1)变压器不但可以改变交流电压,也可以改变直流电压。
( )
(2)理想变压器的基本关系式中,电压和电流均为有效值。
(3)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。
(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)变压器副线圈并联更多的用电器时,原线圈输入的电流随之减小。
答案:
(1)×
(2)√ (3)×
(4)×
(5)×
[题组训练]
1.[理想变压器]一电器中的变压器可视为理想变压器,它将220V交变电流改变为110V。
已知变压器原线圈匝数为800,则副线圈匝数为( )
A.200 B.400
C.1600D.3200
解析:
据变压器的变压规律=,可求副线圈匝数为400,所以B项正确。
B
2.[理想变压器和交变电流图象的综合]图甲为一理想变压器,负载电路中R=5Ω,若原线圈两端输入电压u是如图乙所示的正弦交流电,电压表示数为10V,则( )
A.输入电压u=100sin50πt(V)
B.电流表示数为0.2A
C.变压器原副线圈匝数比为5∶1
D.若输入电压稳定,R阻值减小,则输入电功率减小
由图乙知交流电峰值Um=100V,周期T=0.02s,ω==100πrad/s,故输入交流电压u=Umsinωt=100sin100πt(V),A错。
变压器匝数比===,C错。
副线圈电流I2==A=2A,=,得原线圈中电流I1=I2=0.2A,B对。
由P2=知电阻R减小,变压器输出功率增大,输入功率也增大,D错。
3.[原线圈接有负载的理想变压器]
(2020·
全国卷Ⅰ)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上,如图所示。
设副线圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则( )
A.U=66V,k=B.U=22V,k=
C.U=66V,k=D.U=22V,k=
由于变压器的匝数比为3∶1,可得原、副线圈的电流比为1∶3,根据P=I2R可知原、副线圈中电阻R的功率之比k=,由=,其中U2=U,则U1=3U,结合原、副线圈的电流比为1∶3,可得原线圈中电阻R上的电压为,所以有3U+=220V,得U=66V,故选项A正确。
A
4.[副线圈接有二极管的理想变压器]
江西宜春四校联考)一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是5∶1,原线圈接入电压为220V的正弦交流电,各元件正常工作,一只理想二极管和一个滑动变阻器R串联接在副线圈上,如图所示,电压表和电流表均为理想交流电表。
则下列说法正确的是( )
A.原、副线圈中的电流之比为5∶1
B.电压表的读数约为44V
C.若滑动变阻器接入电路的阻值为20Ω,则1分钟内产生的热量为2904J
D.若将滑动变阻器的滑片向上滑动,则两电表读数均增大
原、副线圈的匝数比是5∶1,根据=,则原、副线圈中的电流之比为1∶5,A错误;
根据=,原线圈电压为220V的正弦交流电,原、副线圈的电压与匝数成正比,所以副线圈两端电压为44V,由于副线圈接有二极管,它具有单向导电性,根据电流的热效应知·
=T,解得U=22V=31.11V,故B错误;
则1min内滑动变阻器产生的热量为Q=t=×
60J=2904J,故C正确;
将滑动变阻器滑片向上滑动时,副线圈中负载阻值变小,电流表的读数变大,但对原、副线圈两端的电压无影响,即电压表的读数不变,所以D错误。
C
考点二 理想变压器中有关物理量的动态分析
1.理想变压器的制约关系
制约
关系
电压
副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定
功率
原线圈的输入功率P入由副线圈的输出功率P出决定
电流
原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定
2.常见的理想变压器的动态分析一般分匝数比不变和负载电阻不变两种情况。
(1)匝数比不变的情况(如图甲所示):
①U1不变,根据=,输入电压U1决定输出电压U2,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,输出电流I2决定输入电流I1,故I1发生变化。
③I2变化引起P2变化,P1=P2,故P1发生变化。
甲 乙
(2)负载电阻不变的情况(如图乙所示):
①U1不变,发生变化,故U2变化。
②R不变,U2变化,故I2发生变化。
③根据P2=,P2发生变化,再根据P1=P2,故P1变化,P1=U1I1,U1不变,故I1发生变化。
天津理综·
6)(多选)如图所示,理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表,副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节,在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,P为滑动变阻器的滑动触头。
在原线圈上加一电压为U的正弦交流电,则( )
A.保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表读数变大
B.保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表读数变小
C.保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表读数变大
D.保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表读数变小
保持Q的位置不动,副线圈电压U2不变,当P上滑时,R增大,由P=可知总功率减小,原线圈电压U1不变,由P=U1I1可知原线圈电流I1减小,故A错误,B正确;
当P位置不动,Q上滑时,由=知U2增大,同理分析原线圈电流I1增大,故C正确,D错误。
BC
[考法拓展1] [匝数比不变,负载改变时的动态分析](2020·
5)如图所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表。
下列说法正确的是( )
A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,R1消耗的功率变大
B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电压表示数变大
C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电流表示数变大
D.若闭合开关S,则电流表示数变大、示数变大
由于原、副线圈两端电压不变,当滑动变阻器滑动触头P向上滑动时,连入电路的电阻变大,所在电路总电阻变大,副线圈中电流减小,R1中电流减小,R1消耗的功率减小,A项错误;
R1中电流减小,则R1两端电压减小,而副线圈两端电压不变,所以滑动变阻器两端电压增大,电压表示数变大,B项正确;
副线圈中电流减小,原线圈中电流随之减小,故C项错误;
若闭合开关S,负载电路的总电阻减小,副线圈中电流增大,R1中电流增大,则R1两端电压升高,R2两端电压减小,示数变小,D项错误。
[考法拓展2] [匝数比改变,负载不变时的动态分析]
广东理综·
15)如图为气流加热装置的示意图,使用电阻丝加热导气管,视变压器为理想变压器,原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变,调节触头P,使输出电压有效值由220V降至110V。
调节前后( )
A.副线圈中的电流比为1∶2
B.副线圈输出功率比为2∶1
C.副线圈的接入匝数比为2∶1
D.原线圈输入功率比为1∶2
在输入电压U1和原线圈匝数n1不变的情况下,使输出电压U2有效值由220V降至110V,由=知,副线圈接入匝数应该减为原来的一半,故副线圈的接入匝数之比为2∶1,故C正确;
副线圈电压减半,电阻不变,电流也随之减半,所以电流之比为2∶1,故A错误;
由P=UI知,输出功率之比为4∶1,故B错误;
副线圈输出功率等于原线圈输入功率,所以原线圈输入功率之比为4∶1,故D错误。
方法技巧 分析动态问题的思路程序为:
1.(2020·
甘肃第一次诊断)图中B为理想变压器,接在交变电压有效值保持不变的电源上。
指示灯L1和L2完全相同(其阻值均恒定不变),R是一个定值电阻,电压表、电流表都为理想电表。
开始时开关S是闭合的,当S断开后,下列说法正确的是( )
A.电流表A2的示数变大
B.电压表的示数变大
C.电流表A1的示数变小
D.灯L1的亮度变暗
变压器输出电压由输入电压和匝数比决定,S断开后输入电压和匝数比不变,所以电压表的示数不变;
但负载电阻变大,则输出电流变小,A2的示数变小;
输出、输入功率变小,则A1的示数变小;
因R上电压变小,则L1上电压变大,亮度变亮。
故只有C对。
2.如图甲所示为理想调压变压器,原线圈A、B端的输入电压如图乙所示,则当此变压器工作时,以下说法正确的是( )
A.若滑动触头P处于某一确定位置,当变阻器R的滑动触头下滑时,电流表示数将变小
B.若滑动触头P处于某一确定位置,当变阻器R的滑动触头上滑时,电压表示数变大
C.若滑动触头P和变阻器R的滑动触头同时上移,则电流表示数一定变大
D.若变阻器最大阻值为100Ω,且变阻器R的滑动触头置于最上端,则在滑动触头P滑动的过程中,电流表的电流变化范围为0~2.2A
若滑动触头P处于某一确定位置时,变压器次级电压是确定的,所以电压表的示数不变,当变阻器的触头下滑时,R阻值减小,电流表示数变大,A、B均错误;
若滑动触头P和变阻器R的滑动触头同时上移,次级电压变大,电阻R阻值也变大,则电流表示数不一定变大,选项C错误;
若变阻器R的滑动触头置于最上端时,R=100Ω,此时若P在最上端,则此时次级电压有效值U==220V,电流表的读数最大值:
Im===2.2A,则在滑动触头P滑动的过程中,电流表的电流变化范围为0~2.2A,D正确。
D
方法技巧
(1)分析动态问题的思路程序为
(2)分析变压器的动态变化问题的注意事项
①要明确变压器的各基本物理量之间的制约关系。
②要明确“不变量”和“变化量”,从主动变化量开始,根据制约关系从前到后或从后到前逐一分析各物理量的变化情况。
考点三 远距离输电
1.降低输电损耗的两个途径
(1)减小输电线的电阻,由电阻定律R=ρ可知,在输电距离一定的情况下,为了减小电阻,应采用电阻率小的材料,也可以增加导线的横截面积。
(2)减小输电导线中的输电电流,由P=UI可知,当输送功率一定时,提高输电电压,可以减小输电电流。
2.远距离输电
(1)输电过程(如图所示):
示意图结构:
电厂―→升压变压器―→高压线路―→降压变压器―→用户
(2)远距离高压输电的几个基本关系
①功率关系:
P1=P2,P3=P4,P2=P损+P3。
②电压、电流关系:
==,==,U2=ΔU+U3,I2=I3=I线。
③输电电流:
I线===。
④输电线上损耗的电功率:
P损=I线ΔU=IR线=2R线。
当输送功率一定时,输电电压增大到原来的n倍,输电线上损耗的功率就减小到原来的。
(1)高压输电的目的是增大输
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- 衡水 中学 高考 物理 一轮 复习 讲义 27 变压器 远距离 输电