第12章 第2讲 变压器 电能的输送(课件PPT)-【金榜题名】2026年高考物理一轮总复习

第十二章　交变电流　电磁波　传感器 　第2讲　变压器　电能的输送 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 目录 contents Part 01 知识储备 核心考点 Part 02 提分集训 Part 03 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 知 识 储 备 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 电源 负载 互感 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 低电压 小电流 串联 并联 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 横截面积 小 输电电压 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 × √ √ × √ 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 √ 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 核 心 考 点 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 提 分 集 训 （七 十） 点击进入word 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 谢谢观看 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 考向 定位 1.知道变压器的工作原理，掌握变压器的规律，会分析变压器的动态变化问题；2.理解远距离输电的原理，会计算线路损失的电压、功率和输送的功率． 1. eq \f(n1,n2) P出 eq \f(n2,n1) 2. eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U))) eq \s\up12(2)R 3. eq \f(P,U) IR I2R [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．(√) (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．( ) 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＝ eq \f(n2,n1)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＝ eq \f(n2,n1)I2. 2.含有多个副线圈的变压器 计算具有两个或两个以上副线圈的变压器问题时，需注意三个关系： 电压关系： eq \f(U1,n1)＝ eq \f(U2,n2)＝ eq \f(U3,n3)＝…＝ eq \f(Un,nn) 功率关系：P1＝P2＋P3＋P4＋…＋Pn 电流关系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋n4I4＋…＋nnIn eq \a\vs4\al(角度1　变压器基本规律的应用) [例1]　如下图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220 eq \r(2)sin 100πt(V)的交流电源上，副线圈接有R＝5 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为10∶1，电流表、电压表均为理想电表．下列说法正确的是(　　) A.电流表的示数为4.4 A B.原线圈的输入功率为96.8 W C.电压表的示数为22 eq \r(2) V D.副线圈输出交流电的周期为50 s 【解析】　AC.由题意可知变压器输入电压的有效值为 U1＝ eq \f(220\r(2),\r(2)) V＝220 V 根据原副线圈电压与匝数的关系 eq \f(U1,U2)＝ eq \f(n1,n2) 可得，副线圈两端电压为 U2＝22 V 电压表的示数为22 V；通过电阻R的电流 I2＝ eq \f(U2,R)＝ eq \f(22,5) A＝4.4 A 由n1I1＝n2I2得I1＝0.44 A 电流表的示数为0.44 A，故AC错误； B.变压器两端功率相等，故原线圈的输入电功率等于输出功率 P＝U2I2＝22×4.4 W＝96.8 W 故B正确； D.交流电的周期T＝ eq \f(2π,ω)＝0.02 s 变压器不改变交流电的频率，故D错误． 故选B. 【答案】　B [对点训练] 1．(多选)(2025·陕西汉中一模)如图所示，变压器为理想变压器，副线圈中三个电阻的阻值大小关系为R1＝R2＝2r＝2 Ω，电流表为理想交流电表原线圈输入正弦式交流电e＝110 eq \r(2)sin 100πt(V)，开关S断开时，电阻r消耗的电功率为100 W．下列说法正确的是(　　) A.通过电阻r的电流方向每秒钟变化50次 B.开关S闭合前后，电流表的示数之比为2∶3 C.开关S闭合前后，通过电阻R1的电流之比为2∶3 D.变压器原副线圈的匝数之比为11∶3 解析：选BD　交流电的频率为f＝ eq \f(ω,2π)＝50 Hz，可知通过电阻r的电流方向每秒钟变化100次，选项A错误；开关S闭合之前，次级电阻3 Ω，次级电流I2＝ eq \f(U2,3)；开关S闭合之后，次级电阻2 Ω，次级电流I2′＝ eq \f(U2,2)；开关S闭合前后次级电流比为2∶3，因变压器初级和次级电流成正比，可知开关S闭合前后，电流表的示数之比为2∶3，选项B正确；开关S闭合之前，通过电阻R1的电流IR1＝I2＝ eq \f(U2,3)；开关S闭合之后，通过电阻R1的电流I′R1＝ eq \f(1,2)I′2＝ eq \f(U2,4)；开关S闭合前后，通过电阻R1的电流之比为4∶3，选项C错 误；开关S断开时，电阻r消耗的电功率为100 W，可知次级电流I2＝ eq \r(\f(P,r))＝ eq \r(\f(100,1)) A＝10 A，次级电压有效值U2＝I2(R1＋r)＝30 V，变压器初级电压有效值U1＝ eq \f(110\r(2),\r(2))V＝100 V，则变压器原副线圈的匝数之比为 eq \f(n1,n2)＝ eq \f(U1,U2)＝ eq \f(110,30)＝ eq \f(11,3)，选项D正确，故选BD. eq \a\vs4\al(角度2　原线圈接入负载电阻的变压器问题) [例2]　(多选)(2025·广东佛山三模)如图所示，理想变压器原线圈a匝数n1＝200匝，副线圈b匝数n2＝100匝，线圈a接在u＝44 eq \r(2)sin 314t V的交流电源上，“12 V　6 W”的灯泡恰好正常发光，电阻R2＝16 Ω，电压表V为理想电表．下列推断正确的是(　　) A.交变电流的频率为100 Hz B.穿过铁芯的磁通量的最大变化率为 eq \f(\r(2),5) Wb/s C.电压表V的示数为22 V D.R1消耗的功率是1 W 【解析】　由表达式知ω＝100π，交变电流的频率为f＝ eq \f(1,T)＝ eq \f(ω,2π)＝50 Hz，故A错误；副线圈电流的有效值为I2＝ eq \f(P,U)＝ eq \f(6,12)A＝0.5 A，电阻R2两端的电压为：U2′＝I2R2＝0.5×16 V＝8 V，副线圈两端电压的有效值为：U2＝U2′＋UL＝20 V，副线圈电压的最大值为：Em＝20 eq \r(2) V，根据Em＝n2 eq \f(ΔΦ,Δt)，可得： eq \f(ΔΦ,Δt)＝ eq \f(Em,n2)＝ eq \f(20\r(2),100)＝ eq \f(\r(2),5) Wb/s，故B正确；由B可知：电压表V的示数为20 V，故C错误；原线圈的电流强度为：I1＝ eq \f(n2,n1)I2＝0.25 A，原线圈的电 压为：U1＝ eq \f(n2,n1)U2＝40 V，电阻R1消耗的功率为：P＝(E－U1)I1＝(44－40)×0.25 W＝1 W，故D正确．所以BD正确，AC错误． 【答案】　BD [对点训练] 2．在图甲所示的交流电路中，电源电压的有效值为220 V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为定值电阻，R2＝10 Ω，R3＝20 Ω，各电表均为理想电表．已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图乙所示．下列说法正确的是(　　) A.电压表的示数为100 eq \r(2) V B.A1表的示数为15 A C.A2表的示数为1.0 A D.R1两端电压最大值为120 eq \r(2) V 解析：选D　C．通过R2电流的有效值为 I＝ eq \f(\r(2),\r(2)) A＝1 A 副线圈两端电压 U2＝IR2＝10 V 通过R3电流，即电流表A2的示数为 I3＝ eq \f(U2,R3)＝0.5 A 选项C错误； B.副线圈中流过的总电流为 I2＝I＋I3＝1 A＋0.5 A＝1.5 A 根据 eq \f(I1,I2)＝ eq \f(n2,n1) 原线圈流经的电流即电流表A1的示数为 I1＝0.15 A 选项B错误； A.根据 eq \f(n1,n2)＝ eq \f(U1,U2) 原线圈两端电压 U1＝100 V 所以电压表示数为 U＝U0－U1＝100 V 选项A错误； D.电源电压的有效值为220 V，电压表示数为100 V，则R1两端电压为 U＝220 V－100 V＝120 V R1两端电压最大值为 120× eq \r(2) V＝120 eq \r(2) V 选项D正确． 故选D. eq \a\vs4\al(角度3　两种特殊的变压器模型) [例3]　我国已建成和在建的特高压输电工程总长度超过4万公里，形成了覆盖全国的特高压输电网络，这些特高压输电线路有效地连接了中国西部的能源基地和东部的经济中心，实现了跨区域、大规模的能源优化配置，为实时监测高压输电线的电压和电流，需要测量出输电线上的电压和电流的大小．因高压输电线的电压和电流很大，可采用互感器进行测量．如图所示，在输电线路的起始端接入电压互感器和电流互感器，设电压互感器和电流互感器的原、副线圈的匝数比外别为k1、k2，两个互感器所连的电表的示数分别为U、I，各互感器和电表均为理想状态，则下列判断正确的是(　　) A.P为电流表，Q为电压表，输送功率为k1k2UI B.P为电流表，Q为电压表，输送功率为 eq \f(k2,k1)UI C.P为电压表，Q为电流表，输送功率为 eq \f(UI,k2k1) D.P为电压表，Q为电流表，输送功率为 eq \f(k1,k2)UI 【解析】　电压互感器并联在输电线上，故左侧为电压互感器，P为电压表，对电压互感器 eq \f(U线,U)＝k1 电流互感器要串联在输电线上，故Q为电流表，则 eq \f(I,I线)＝k2 输送的电功率 P＝I线U线＝ eq \f(k1UI,k2) 故选D. 【答案】　D [对点训练] 3．(2025·黑龙江大庆期末)如图是一种理想自耦变压器示意图，线圈绕在一个圆环形的铁芯上，P是可移动的滑动触头．AB间接电压有效值U恒定的交变电源，输出端接通了两个相同的灯泡L1和L2，Q为滑动变阻器的滑动触头．当开关S闭合，P处于如图所在的位置时，两灯均能发光．下列说法正确的是(　　) A.P不动，将Q向左移动，两灯均变亮 B.P不动，将Q向右移动，输入功率变大 C.将P沿逆时针方向转动，两灯均变暗 D.断开开关S，L1将变暗 解析：选A　A．P不动，将Q向左移动，则R减小，则次级电流变大，两灯均变亮，故A正确； B.P不动，将Q向右移动，则R变大，次级电流减小，根据P2＝U2I2，可知次级功率减小，则变压器的输入功率变小，故B错误； C.将P沿逆时针方向移动，则次级匝数变大，变压器次级电压变大，次级电流变大，次级功率变大，两灯均变亮，故C错误； D.P、Q都不动，断开开关S，则次级电阻变大，次级电流减小，R上的电压减小，则L1电压变大，则L1将变亮，故D错误． 故选A. 考点二　理想变压器的动态分析 eq \a\vs4\al(角度1　匝数比不变、负载变化的情况) 1．U1不变，根据 eq \f(U1,U2)＝ eq \f(n1,n2)知，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． eq \f(n1,n2)不变，负载R变化 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． 3．I2变化引起P2变化，P1＝P2，故P1发生变化． [例4]　如图所示，理想变压器的原线圈通过电阻r与输出电压不变的电源连接，刚线圈上接有定值电阻R0以及滑动变阻器R，电路中的电流表与电压表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片向下移动时，则(　　) A.电流表的示数变小 B.电压表的示数变大 C.电阻R0消耗的功率变大 D.电压表示数与电流表示数乘积一定变大 【解析】　A．将变压器和副线圈负载看成一个等效电阻，则有 R等＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))2(R0＋R) 根据欧姆定律有 U＝I1(r＋R等) 当滑动变阻器的滑片向下移动时，滑动变阻器接入电路阻值变小，则等效电阻变小，原线圈上电流变大，根据变压器的变流规律可知，副线圈上电流变大，即电流表示数变大，故A错误； B.由于电阻r上分压变大，所以变压器原线圈输入电压减小，根据变压器的变压规律可知，副线圈输出电压减小，即电压表示数减小，故B错误； C.由于副线圈上电流变大，根据P＝I2R0可知，电阻R0消耗的电功率变大，故C正确； D.电压表示数与电流表示数乘积表示变压器的输出功率，变压器的输出功率等于输入功率，所以 P＝IU－I2r 输入功率可能增大也可能减小，故D错误． 故选C. 【答案】　C eq \a\vs4\al(角度2　负载电阻不变、匝数比变化的情况) 1．U1不变， eq \f(n1,n2)变化，故U2变化． 2．R不变，U2变化，故I2发生变化． 3．根据P2＝2,2) eq \f(U,R) ，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． [例5]　在如图所示的电路中，理想变压器原线圈接入恒定的正弦交流电，电流表、电压表均为理想表，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，开关S开始接在1端，则下列判断正确的是(　　) A.将开关S由1合向2，电流表的示数变大，电压表的示数变小 B.将开关S由1合向2，电流表的示数变小，电压表的示数变小 C.将滑动变阻器的滑片P向下移，电流表的示数变大、电压表的示数不变 D.将滑动变阻器的滑片P向下移，电流表的示数不变，电压表的示数变小 【解析】　AB. 根据电压匝数关系有 eq \f(U,U2)＝ eq \f(n1,n2) 得U2＝ eq \f(n2,n1)U 将开关S由1合向2，原线圈匝数n1增大，则副线圈两端电压减小，电压表的示数变小，根据欧姆定律I2＝ eq \f(U2,R1＋R2) 得副线圈电流减小，所以原线圈电路中电流表的示数变小，故A错误，B正确； CD.原线圈两端电压一定，根据电压匝数关系 eq \f(U,U2)＝ eq \f(n1,n2) 可知，副线圈两端电压一定，电压表的示数不变，当滑片P向下移，接入电阻增大，根据欧姆定律I2＝ eq \f(U2,R1＋R2) 则副线圈电流减小，所以原线圈电路中电流表的示数变小，故CD错误． 故选B. 【答案】　B eq \a\vs4\al([方法指导]) 考点三　电能的输送 1．三个回路(如图) (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＝I eq \o\al(2,2)R线． (3)在用户回路中，P4＝U4I4＝P用户． 2．两个联系 (1)理想的升压变压器联系了电源回路和输送回路，由理想变压器原理可得 eq \f(U1,U2)＝ eq \f(n1,n2)，P1＝P2，I1n1＝I2n2. (2)理想的降压变压器联系了输送回路和用户回路，由理想变压器原理可得 eq \f(U3,U4)＝ eq \f(n3,n4)，P3＝P4，I3n3＝I4n4. 3．一个守恒：能量守恒关系式P1＝P线损＋P用户． [例6]　如图所示为某一输电示意图，电厂的发电机输出功率为100 kW，输出电压U1＝500 V，升压变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝1∶20，输电线电阻为40 Ω，用户需要的电压U4＝220 V，变压器均为理想变压器，则(　　) A.输电线上的输送电流为250 A B.输电线上损失的电压为280 V C.输电线上损失的电功率为4 kW D.降压变压器的原、副线圈的匝数比为n3∶n4＝960∶11 【解析】　A．根据 eq \f(U1,U2)＝ eq \f(n1,n2)知 U2＝20U1＝10 000 V 所以输电线上的电流为I2＝ eq \f(P,U2)＝10 A 故A错误； B.输电线上损耗的电压为 ΔU＝I2R线＝10×40 V＝400 V 故B错误； C.输电线上损耗的功率为 ΔP＝I eq \o\al(2,2)R线＝102×40 W＝4 000 W＝4 kW 故C正确； D.因为U3＝U2－ΔU＝9 600 V 降压变压器的原、副线圈的匝数比为 eq \f(n3,n4)＝ eq \f(U3,U4)＝ eq \f(9 600,220)＝ eq \f(480,11) 故D错误． 故选C. 【答案】　C [对点训练] 4．(2025·兰州月考)风能是一种清洁无公害可再生能源，风力发电非常环保，且风能蕴量巨大．如图所示为某风力发电厂向一学校供电的线路图，已知发电厂的输出功率为8 kW，输出电压为400 V，用户端电压为220 V，输电线总电阻R＝20 Ω，升压变压器原，副线圈匝数比n1∶n2＝1∶10，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是(　　) A.输电线上损耗的功率为40 W B.用户端的电流为36 A C.降压变压器的匝数比n3∶n4＝22∶1 D.若用户端的用电器变多，则输电线上损失的功率会减小 解析：选B　A．升压变压器原线圈的电流为 I1＝ eq \f(8 000,400) A＝20 A 输电线电流为 I2＝ eq \f(1,10)×20 A＝2 A 输电线上损耗的功率为 P损＝I eq \o\al(2,2)R＝80 W A错误； B.用户端的电流为 8 kW－80 W＝I4U4 解得I4＝36 A B正确； C.降压变压器的匝数比为 eq \f(n3,n4)＝ eq \f(I4,I2)＝ eq \f(18,1) C错误； D.若用户端的用电器变多，降压变压器副线圈的电流增大，降压变压器原线圈电流增大，输电线电流增大，则输电线上损失的功率增大，D错 误． 故选B. $$