2024届高考物理二轮复习导学案：专题10第03讲 变压器和电能的输送

HKA　　　 　　 　　　 高三物理二轮复习导学案 编号 ER－030 微专题10 直流电路和交流电路 第3讲 变压器和电能的输送 2024 .03. 30 1. 理解变压器的原理及U、I和P等有关变化规律； 2. 会分析交流电路的动态变化以及远距离输电问题。 考向1 变压器的原理 变压器中的U、I和P的变化和制约关系 制约关系 电压 副线圈的电压U2＝U1，由原线圈的电压U1和匝数比决定 功率 原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定 电流 原线圈电流I1＝I2由副线圈电流I2和匝数比决定 [例1] （2024·浙江嘉兴·统考一模）在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁态的左右两个臂上。为简化问题研究，假设当一个线圈通以交变电流时，该线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间臂。已知线圈1、2的匝数之比，若线圈电阻可不计，则当其中一个线圈输入交流电压时（　　） A．若线圈1为输入端，则空载的线圈2输出电压为0 B．若线圈1为输入端，则接有负载的线圈2输出电压为 C．若线圈2为输入端，则空载的线圈1输出电压为 D．若线圈2为输入端，则接有负载的线圈1输出电压为 【答案】D 考向2 变压器动态分析 1．变压器动态分析常见的两种情况： ①负载电阻不变，匝数比变化； ②匝数比不变，负载电阻变化. 2．处理此类问题应注意三点： ①根据题意分清变量和不变量； ②弄清“谁决定谁”的制约关系——电压是输入决定输出，电流和功率是输出决定输入 [例2] 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝1∶2，原线圈接电压随时间变化规律为u＝220sin 100πt(V)的交流电源，A1、A2、A3是三个理想电流表，D为理想二极管，R1是滑动变阻器，定值电阻R2＝R3＝220 Ω，下列说法中正确的是(　　) A.电流表A3的示数为2 A B.电流表A2的示数为 A C.滑动变阻器R1的滑片向上滑动时，电流表A1的示数将变大 D.滑动变阻器R1的滑片向下滑动时，电流表A3的示数将变小 答案　B 解析　原线圈接入电压的有效值为U1＝＝220 V，可得副线圈两端电压为U2＝·U1＝440 V，则电流表A3的示数为I3＝＝2 A，A错误；定值电阻R2和一个二极管串联，所以只有一半的时间有电流通过，设其电压有效值为U′，有·T＝·，解得U′＝220 V，则电流表A2的示数为I2＝＝ A，B正确；当滑动变阻器R1的滑片向上滑动时，接入电路的阻值增大，流过R1的电流变小，所以副线圈中的总电流减小，可得原线圈中电流也减小，C错误；滑动变阻器R1的滑片向下滑动时，由于副线圈中电压不变即R3两端电压不变，所以通过R3的电流不变，即A3的示数不变，D错误。 考向3 电能的输送 1．理清三个回路 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＝I22R线. ③在用户回路中，P4＝U4I4＝P用户. 2．抓住两个联系 ①理想的升压变压器中线圈1（匝数为n1）和线圈2（匝数为n2）中各个量间的关系是＝，＝，P1＝P2. ②理想的降压变压器中线圈3（匝数为n3）和线圈4（匝数为n4）中各个量间的关系是＝，＝，P3＝P4. 3．掌握一个守恒：能量守恒关系式P1＝P损＋P3. [例3] (2023·山东卷)某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1＝250 V，输出功率500 kW。降压变压器的匝数比n3∶n4＝50∶1，输电线总电阻R＝62.5 Ω，其余线路电阻不计，用户端电压U4＝220 V，功率88 kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是(　　) A.发电机的输出电流为368 A B.输电线上损失的功率为4.8 kW C.输送给储能站的功率为408 kW D.升压变压器的匝数比n1∶n2＝1∶44 答案　C 解析　由P＝UI得发电机的输出电流I1＝＝2×103 A，A错误；用户端电流I4＝＝ A＝400 A，由＝＝，解得I3＝8 A，U3＝11 000 V，则输电线上损失的功率为ΔP损＝IR＝4 kW，B错误；U2＝U3＋I3R＝11 500 V，根据理想变压器无功率损失，有P＝U2I3＋P储，代入数据有P储＝408 kW，C正确；根据＝，解得＝，D错误。 1．变压器“等效电阻法” 当理想变压器的副线圈接纯电阻元件时，可以把理想变压器(含副线圈中的元件)等效成一个电阻来处理，设原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原线圈输入电压为U1，电流为I1，副线圈输出电压为U2，电流为I2，副线圈负载电阻为R，则 等效电阻R等效＝＝＝()2＝()2R。 2．输电线路功率损失的四个表达