2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章《交變電流》（第2課時(shí)）變壓器 遠(yuǎn)距離輸電導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修3-2

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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章《交變電流》（第2課時(shí)）變壓器 遠(yuǎn)距離輸電導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修3-2 【考綱考點(diǎn)】 內(nèi)容 要求 說明 電感和電容對(duì)交變電流的影響 Ⅰ 　 理想變壓器 Ⅱ 限于單個(gè)副線圈的理想變壓器 遠(yuǎn)距離輸電 Ⅰ 　 【知識(shí)梳理】 1．變壓器的構(gòu)造，如圖所示，變壓器是由　　　　和繞在鐵芯上的　　　　組成的。 (1) 原線圈：與交流電源連接的線圈，也叫　 　線圈。 (2) 副線圈：與　 　連接的線圈，也叫　　 　 線圈。 2．變壓器的原理:電流通過原線圈時(shí)在鐵芯中激發(fā)磁場(chǎng)，由于電流的　　　　、　　

2、　　在不斷變化，鐵芯中的磁場(chǎng)也在不斷變化，變化的磁場(chǎng)在副線圈中產(chǎn)生　　　　　　，所以盡管兩個(gè)線圈之間沒有導(dǎo)線相連，副線圈也能夠輸出電流?！　? 　　　 是變壓器工作的基礎(chǔ)。? 3．理想變壓器：沒有　　　　　的變壓器，即　　　　功率等于　　　　功率。 4. 基本關(guān)系式 (1) 功率關(guān)系：　　 　　。 (2) 電壓關(guān)系：有兩個(gè)線圈時(shí)，　　　；有多個(gè)副線圈時(shí)，=　　　　= =… (3) 電流關(guān)系：只有一個(gè)副線圈時(shí)， 由P入= P出及P=UI推出有多個(gè)副線圈時(shí)，U1I1 =

3、　　　 　　　? 5．電感和電容對(duì)交變電流的阻礙作用可概括為： 電感是　　　　、 　　　　， 　　　　、 　　　?。? 電容是　　　　、　　 　　，　　 　　、　　 　　 6．遠(yuǎn)距離輸電 (1) 根據(jù)P損=　 　　　，降低輸電損耗有兩種方法： ①減小輸電線的電阻； ②減小輸電導(dǎo)線中的電流：在輸送功率一定的情況下，根據(jù)P=UI，要減小電流，必須提高 　 (2) 遠(yuǎn)距離輸電的功率損失 輸送功率一定時(shí)，線路電流I=　　　　，輸電線上損失功率P損 = I2R線 = 　　　　， 可知P損∝

4、 遠(yuǎn)距離輸電中的功率關(guān)系P輸=P損+P用戶? 【基礎(chǔ)檢測(cè)】 （ ）1、如圖所示，一只理想變壓器原線圈與頻率為50Hz的正弦交流電源相連，兩個(gè)阻值均為20Ω的電阻串聯(lián)后接在副線圈的兩端.圖中的電流表、電壓表均為理想交流電表，原、副線圈分別為200匝和100匝，電壓表的示數(shù)為5V.則(　　) A. 電流表的讀數(shù)為0.5A B. 流過電阻的交變電流的頻率為100Hz C. 交流電源輸出電壓的最大值為20 V D. 交流電源的輸出功率為2.5W ( )2、如圖所示，理想變壓器原線圈接有交流電源，當(dāng)副線圈上的滑片P處于圖示位置時(shí)，燈泡L能發(fā)光.要使燈

5、泡變亮，可以采取的方法有(　　) A. 向下滑動(dòng)P B. 增大交流電源的電壓 C. 增大交流電源的頻率 D. 減小電容器C的電容 ( )3、如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=1∶10，b是副線圈的中心抽頭，各交流電表均為理想電表，定值電阻R1=R2=10Ω.原線圈c、d端加上圖乙所示的交流電壓.下列說法中正確的是(　　) A. 單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí)，電流表的示數(shù)為1A B. 單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí)，變壓器的輸入功率為5W C. 單刀雙擲開關(guān)由a撥向b后，電壓表V1、V2的讀數(shù)均變小 D. 單刀雙擲開關(guān)由a撥向b后，流過R1的電流頻率不變

6、 4、某小型實(shí)驗(yàn)水電站輸出功率是20kW，輸電線路總電阻是6Ω. (1) 若采用380V輸電，求輸電線路損耗的功率； (2) 若改用5000V高壓輸電，用戶端利用n1∶n2=22∶1的變壓器降壓，求用戶得到的電壓。 ◇◇◇◇◇◇課堂導(dǎo)學(xué)案◇◇◇◇◇◇ F要點(diǎn)提示E 一、理想變壓器 1．理想變壓器的構(gòu)造、原理及特征． 構(gòu)造：兩組線圈(原、副線圈)繞在同一個(gè)閉合鐵芯上構(gòu)成，如圖所示， 原理：其工作原理是利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 特征：正因?yàn)槭抢秒姶鸥袘?yīng)現(xiàn)象來工作的，所以變壓器只能改變交流電壓。 2．理想變壓器的理想化條件及規(guī)律 理想變壓器是一種理想化的

7、物理模型，是沒有能量損失的變壓器.應(yīng)牢固掌握其基本關(guān)系： (1) 功率關(guān)系P入 = P出； (2) 電壓關(guān)系； (3) 電流關(guān)系(只有一組副線圈)： 二、理想變壓器輸入、輸出的制約關(guān)系和動(dòng)態(tài)分析問題 1. 制約關(guān)系 (1)電壓制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比一定時(shí)，輸出電壓U2 由輸入電壓U1決定，即 ，可簡(jiǎn)述為“原制約副”。 (2) 電流制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比一定，且輸入電壓U1 確定時(shí)，原線圈中的電流I1由副線圈中的輸出電流I2決定，即，可簡(jiǎn)述為“副制約原”。 (3) 負(fù)載制約:

8、變壓器副線圈中的功率P2由用戶負(fù)載決定，P2=P負(fù)1+P負(fù)2+…;變壓器副線圈中的電流I2由用戶負(fù)載及電壓U2決定， 2.動(dòng)態(tài)分析問題的思路可表示為 U1U2I2I1P1 三、遠(yuǎn)距離輸電 遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，由于輸電線路存在電阻，根據(jù)電流熱效應(yīng)Q=I2Rt，總有一部分電能損失在輸電線路上.減少線路上的電能損失，有兩種方法：一是減小導(dǎo)線上的電阻；二是減小輸電線上通過的電流。 根據(jù)P=UI可知，通過減小輸電線路的電流，可減少輸電線路的能量損失，即采用高壓輸電，這是減少線路電能損失的有效方法(如圖)。 1.輸電過程的電壓關(guān)系：U出=U損+U用。 2.輸電過程功率的關(guān)系:P出=P損+P用.

9、 @考點(diǎn)突破? 問題1 理想變壓器的電壓、電流、功率規(guī)律 【典型例題1】如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=2∶1，V和A均為理想電表，燈泡電阻R1=6 Ω，AB端電壓u1=12sin(100πt)V.下列說法中正確的是(　　) A. 電流頻率為100 Hz B. V的讀數(shù)為24 V C. A的讀數(shù)為0.5 A D. 變壓器輸入功率為6 W 變式：如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為10∶1，變壓器輸入端的交流電壓如圖甲所示，若圖乙中電流表的示數(shù)為2 A，則下列說法中正確的是(　　) 甲

10、 乙 A. 電壓表的示數(shù)為20 V B. 電壓表的示數(shù)為20 V C. 電阻R的阻值為14.1 Ω D. 變壓器的輸入功率為40 W 問題2 理想變壓器輸入、輸出的制約關(guān)系和動(dòng)態(tài)分析問題 【典型例題2】如圖所示的電路中,P為滑動(dòng)變阻器的滑片,保持理想變壓器的輸入電壓U1不變,閉合開關(guān)S.下列說法中正確的是(　　) A. P向下滑動(dòng)時(shí),燈L變亮 B. P向下滑動(dòng)時(shí),變壓器的輸出電壓不變 C. P向上滑動(dòng)時(shí),變壓器的輸入電流變小 D. P向上滑動(dòng)時(shí),變壓器的輸出功率變大 變式：如圖所示,一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2.原線圈通過一理想電流表

11、A接正弦交流電源,一個(gè)二極管和阻值為R的負(fù)載電阻串聯(lián)后接到副線圈的兩端.假設(shè)該二極管的正向電阻為零,反向電阻為無窮大.用交流電壓表測(cè)得a、b端和c、d端的電壓分別為Uab和Ucd,則(　　) A. Uab∶Ucd=n1∶n2 B. 增大負(fù)載電阻的阻值R,電流表的讀數(shù)變小 C. 負(fù)載電阻的阻值越小,c、d間的電壓Ucd越大 D. 將二極管短路,電流表的讀數(shù)加倍 問題3遠(yuǎn)距離輸電電壓、電流、功率計(jì)算 【典型例題3】圖甲為遠(yuǎn)距離輸電示意圖,升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶100,降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為100∶1,遠(yuǎn)距離輸電線的總電阻為100Ω.若升壓變壓器的輸入電壓如圖乙所

12、示,輸入功率為750kW.下列說法中正確的是(　　) 甲 A. 用戶端交變電流的頻率為50Hz B. 用戶端電壓為250V C. 輸電線中的電流為30A D. 輸電線路損耗的功率為180kW 乙 變式：發(fā)電機(jī)的端電壓為220 V，輸出電功率為44 kW，輸電導(dǎo)線的電阻為0.2 Ω，如果用原、副線圈匝數(shù)之比為1∶10的升壓變壓器升壓，經(jīng)輸電線路后，再用原、副線圈匝數(shù)比為10∶1的降壓變壓器降壓供給用戶. (1) 畫出全過程的線路圖. (2) 求用戶得到的電壓和功率. (3) 若不經(jīng)過變壓而直接送到用戶，求用戶得到的功率和電壓. 第2課時(shí) 變壓器 遠(yuǎn)距離輸電 參考答

13、案 【知識(shí)梳理】 1．閉合鐵芯　兩個(gè)線圈　(1) 初級(jí)　(2) 負(fù)載　次級(jí) 2．大小　方向　感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)　互感現(xiàn)象 3．能量損失　輸入　輸出 4. (1) P入= P出　(2) =　=…　(3) U2I2+U3I3+…+UnIn 5. 通直流　阻交流　通低頻　阻高頻　通交流　隔直流　通高頻　阻低頻 6. (1) I2R線?、谳旊婋妷骸?2) 　 【基礎(chǔ)檢測(cè)】 1．CD 2．BC 3．BD C 4．(1) 16.62kW　(2) 226.18V @考點(diǎn)突破? 【典型例題1】D 【解析】由的表達(dá)式可知：周期為0.02s，頻率為50hz,A錯(cuò)；

14、電壓的峰值、有效值分別為12v、12v，由原副線圈電壓比等于匝數(shù)比可得V表示數(shù)為6V，A表示數(shù)為1A,燈泡消耗的功率為I2R=6w，因此BC錯(cuò)D對(duì)； 變式：BD 【典型例題2】BD 【解析】由于理想變壓器輸入電壓不變,則副線圈電壓U2不變,滑片P滑動(dòng)時(shí),對(duì)燈泡兩端的電壓沒有影響,故燈泡亮度不變,則A錯(cuò)誤,B正確;滑片P上滑,電阻減小,副線圈輸出電流I2增大,則原線圈輸入電流I1也增大,故C錯(cuò)誤;此時(shí)變壓器輸出功率P2=U2I2將變大,故D正確. 變式：D 【解析】經(jīng)交流電壓表、交流電流表測(cè)得的值均為有效值,根據(jù)變壓器公式=得到輸出電壓,而輸出電壓U2不等于c、d端電壓,因二極

15、管具有單向?qū)щ娦?輸入電壓通過變壓器變壓后經(jīng)二極管整流后有效值發(fā)生變化,Ucd==,則Uab∶Ucd=n1∶n2,故A錯(cuò)誤;增大負(fù)載電阻的阻值R,Uab不變,Ucd也不變,根據(jù)P出=可知輸出功率減小,根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率可知,輸入功率必減小,故電流表讀數(shù)變小,B正確,C錯(cuò)誤;二極管短路時(shí),U'cd=U2,輸出功率P出'===2P出,故輸入功率P1也加倍,而輸入電壓U1不變,根據(jù)P1=U1I1得電流表讀數(shù)加倍,D正確. 【典型例題3】AC 【解析】由圖乙知交變電流的周期為0.02s,故頻率為50Hz,所以A正確;升壓變壓器原線圈電壓U1=250V, 根據(jù)變壓規(guī)律得副線圈電壓U2=25000V,又輸入功率為750kW,輸電線中電流I==30A,故C正確;輸電線上損 耗電壓U=IR=3000V,降壓變壓器原線圈電壓U3=U2-U=22000V,根據(jù)變壓規(guī)律可得,用戶端電壓U4=220V,故B錯(cuò)誤;輸電線損耗的功率P'=I2R=90kW,故D錯(cuò)誤. 變式：(1) 線路圖如圖所示. (2) U4=219.6 V, P4=43.92 kW.