13.第13讲 变压器 电能的输送-2023-2024学年高二物理下学期同步培优练（教科版2019选择性必修第二册）

第13讲　 变压器　电能的输送 13.1基础巩固 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.某同学设计了一个充电装置，如图1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流电，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(　　) 图1 A.交流电的频率为10 Hz B.副线圈两端电压最大值为3 V C.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 13.2考点精析 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 电压 副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定，U2＝U1。 功率 原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定，P1＝P2。 电流 原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定，I1＝I2。 2.关于理想变压器的四点说明 (1)变压器不能改变直流电压。 (2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率。 (3)理想变压器本身不消耗能量。 (4)理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值。 角度　变压器基本关系的应用 例1如图2所示，理想变压器的原线圈接在u＝220sin(100πt)V的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，交流电流表、交流电压表均为理想电表。下列说法正确的是(　　) 图2 A.电压表的读数为110 V B.电流表的读数为2 A C.副线圈的输出功率为220 W D.副线圈输出的交变电流的频率为100 Hz 跟踪训练 1.图3甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝22∶3，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15 Ω，额定电压为24 V。定值电阻R1＝10 Ω、R2＝5 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为(　　) 图3 A.1 Ω B.5 Ω C.6 Ω D.8 Ω 角度　原线圈接入负载电阻的变压器问题 例2 (多选)在如图4所示的电路中，变压器为理想变压器，电压表、电流表均为理想电表，给电路输入端通以正弦交流电，a、b、c三个灯泡均正常发光。灯泡a上标有“9 V　3 W”字样，a、c两个灯泡完全相同，变压器原、副线圈的匝数之比为3∶1，则(　　) 图4 A.电流表的示数为 A B.灯泡b的额定功率为9 W C.电压表的示数为27 V D.电路输入端的输入电压为36 V 跟踪训练 2.如图5所示，理想变压器的原线圈接在有效值为100 V的正弦交流电源上，原、副线圈匝数比为2∶1，定值电阻R1、R2、R3的阻值分别为10 Ω、20 Ω、20 Ω，电流表为理想交流电流表。下列说法正确的是(　　) 图5 A.R1的电功率为40 W B.电流表示数为1 A C.副线圈两端电压为20 V D.副线圈的输出功率为80 W 角度　两种特殊的变压器模型 例3 (多选)如图6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)，其中的线圈匝数关系为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(　　) 图6 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V表示数为30 V，则输电线两端的电压最大值为6 000 V D.若A表示数为5 A，则通过输电线的电流有效值为500 A 跟踪训练 3.(多选)如图7所示是一种调压变压器的原理图，线圈AB绕在一个圆形的铁芯上，A、B端加上u＝220sin(100πt)V的交流电压，通过移动滑动触头P来调节C、D端输出电压。当P处于图示位置时，原、副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1，现想将一个“38 V　19 W”的灯泡接到输出端C、D，下列操作可使灯泡正常发光的是(　　) 图7 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 考点二　理想变压器的动态分析 角度　匝数比不变、负载变化的情况 1.U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻