2022-2023年高考物理一轮复习 变压器 远距离输电课件(重点难点易错点核心热点经典考点)

这是一份2022-2023年高考物理一轮复习 变压器 远距离输电课件(重点难点易错点核心热点经典考点)，共45页。PPT课件主要包含了原线圈，副线圈，变压器，P入＝P出，U2I2，U3I3，2互感器，高电压，低电压，大电流等内容，欢迎下载使用。
1．构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的 和 组成，如图所示．
2．原理：根据电磁感应现象中的 来改变交流电的电压．3．理想变压器的规律理想变压器是指无能量损失(一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分)和无磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)．基本关系式：(1)功率关系： ．
电压互感器：用来把 变成 ．电流互感器：用来把 变成 ．二、电能的输送
1．输电损耗功率的计算：P损＝I2R＝ .2．降低输电损耗的两个途径：(1)减小输电导线的 ，如采用电阻率小的材料、加大导线的横截面积等．(2)提高输电 ，减小输电电流．
3．交流电远距离高压输电电路模式如图所示：
【思路点拨】正确理解变压器的工作原理和掌握理想变压器公式是解题的关键．
例2 图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u1随时间t的变化关系如图所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是(　　)
题型二：理想变压器电路的动态分析
A．输入电压u的表达式u＝20sin(50) V B．只断开S1后，L1、L2均正常发光C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W
【思路点拨】弄清变压器中各物理量的制约关系式解题的关键，负载电阻的变化引起输入电流、功率的变化．
【解析】此题题考查变压器和电路动态变化等知识点．由输入电压u随时间t的变化关系图象可知，交变电流周期为0.02 s，输入电压u的表达式u＝20sin100πt V选项A错误，只断开S1后，L1、L2均不能发光，选项B错误，只断开S2后，灯泡L1、L2串联接入电路，变压器输出电流变小，原线圈的输入功率减小，选项C错误，若S1换接到2后，变压器输出电压U＝4 V，R中电流为I＝0.2 A，R消耗的电功率为P＝UI＝0.8 W，选项D正确．
【方法与知识感悟】1.变压器电路动态问题一般可概括为：(1)原线圈两端电压和负载电阻不变，副线圈电流、功率及原线圈电流随原副线圈匝数比的变化而变化；(2)原线圈两端电压和原副线圈匝数比不变，副线圈电流、功率及原线圈电流随负载电阻的变化而变化．解答上述两种情况的问题，基本思路是：(1)通过分析题意，明确变量和不变量(2)理解掌握变压器电路中的几个制约关系
例3 某电厂要将电能输送到较远的用户，输送的总功率为9.8×104 W，电厂输出电压仅为350 V，为减少输送功率损失，先用一升压变压器将电压升高再输出．已知输电线路的总电阻为4 Ω，允许损失的功率为输送功率的5%，所需电压为220 V，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比各是多少？
【思路点拨】画出远距离输电线路图和掌握功率分配关系、电压分配关系是解题的关键．
题型三：远距离输电问题
【答案】1∶8　12∶1
【方法与知识感悟】由于远距离输电时，输电电流与升压器副线圈电流、降压器原线圈电流相等，因此，电流往往是解决输电问题的突破口.
*1．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是( )A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比为10∶1B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1D．正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1
【解析】对于理想变压器，认为无磁通量损漏，因而穿过两个线圈的磁通量相同，磁通量变化率相同，A错误B正确；每匝线圈产生的感应电动势相等，且电压与匝数成正比，C错误；理想变压器忽略热损耗，故输入功率等于输出功率，D正确．
2．自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分，一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为220 V的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为( )A．380 V和5.3 AB．380 V和9.1 AC．240 V和5.3 AD．240 V和9.1 A
3．如图所示，理想变压器输入端PQ接稳定的交流电源，通过单刀双掷开关S可改变变压器原线圈匝数(图中电压表及电流表皆为理想电表)，则下列说法中正确的是( )A．当滑片c向b端移动时，变压器输入功率变大B．当滑片c向a端移动时，电流表A1的示数将减小，电压表V的示数不变C．当滑片c向b端移动时，电流表A2的示数将变大，电压表V的示数也变大D．滑片c不动，将开关S由1掷向2时，三个电表A1、A2、V的示数都变大
4．某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV电压输电，则下列说法正确的是( ) A．输电线上输送的电流大小为2.0×105 A B．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kV C．若改用5kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kW D．输电线上损失的功率为ΔP＝U2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻
2．如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈a和b，则( )A．线圈a输入正弦交变电流，线圈b可输出恒定电流B．线圈a输入恒定电流，穿过线圈b的磁通量一定为零C．线圈b输出的交变电流不对线圈a的磁场造成影响D．线圈a的磁场变化时，线圈b中一定有电场
【解析】根据法拉第电磁感应定律、变压器原理和交变电流的产生条件，线圈a输入正弦交变电流时，线圈b输出的一定是交变电流，选项A错误；当线圈a输入恒定电流时，铁芯P内磁场为匀强磁场，穿过b的磁通量不为零，选项B错误；铁芯P内的磁场是线圈a和线圈b上的电流产生的磁场的矢量和，选项C错误；根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场一定在其周围产生电场，选项D正确．
3．图甲、图乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化. 下列说法正确的是( )
5．如图所示是山区学校用的交流稳压器，变压器的原、副线圈都带有滑动头，当变压器输入电压发生变化时，调节滑动头P1、P2的位置，可使输出电压稳定在220V上.现发现教室灯光偏暗，可采取的措施是( )A．P1不动，将P2向下移B．P2不动，将P1向下移C．将P1向上移，同时P2向下移D．P2不动，将P1向上移
*7．某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电．已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压u＝220sin100πt V，降压变压器的副线圈与阻值R0＝11 Ω的电阻组成闭合电路．若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是( )A．通过R0电流的有效值是20 AB．降压变压器T2原、副线圈的电压比为4∶1C．升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压D．升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率
【解析】降压变压器副线圈两端交变电压有效值为220 V，负载电阻为11 Ω，所以通过R0电流的有效值是20 A，选项A正确；降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，所以降压变压器T2原、副线圈的电压比为4∶1，选项B正确；升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压加上输电线上损失的电压，选项C错误；升压变压器T1的输出功率等于降压变压器T2的输入功率加上输电线上的功率，选项D正确．
8．如图所示，一理想自耦变压器线圈AB绕在一个圆环形的闭合铁芯上，输入端AB间加一正弦式交流电压，在输出端BP间连接了理想交流电流表、灯泡和滑动变阻器，移动滑动触头P的位置，可改变副线圈的匝数，变阻器的滑动触头标记为Q，则( )A．只将Q向下移动时，灯泡的亮度变大B．只将Q向下移动时，电流表的读数变大C．只将P沿顺时针方向移动时，电流表的读数变大D．只提高输入端的电压U时，电流表的读数变大
【解析】将Q向下移动时，R阻值增大．电路中电阻增大，电流减小，故B项错误；由于副线圈上电压不变，电灯两端的电压不变，功率不变，亮度不变，故A项错．将P沿顺时针方向移动时副线圈匝数减少，电压减小，电流减小，故C项错．提高输入端的电压时，副线圈上电压增大，电流增大，故D项正确．
10．如图a所示是某高三学生自制的“闯红灯违规证据模拟记录器”．它的工作原理是：当光控开关收到某种颜色的光时自动闭合，当压敏电阻受到车的压力时，它的阻值发生变化引起电流变化，电流达到一定值时，继电器的衔铁被吸下，电路中的电控照相机就会拍摄违规车辆．当光控开关未受到该种光照射时就自动断开．工作电路中指示灯发光．已知控制电路中电源电动势为6 V，内阻为1 Ω，继电器电阻为9 Ω，当控制电路中电流大于0.06 A时电控照相机工作，压敏电阻阻值压力变化图象如图b所示，则( )