2019年高考物理總復習 第十一章 交變電流 傳感器 第2課時 變壓器 電能的輸送課件 教科版.ppt

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第2課時變壓器電能的輸送 基礎回顧 核心探究 演練提升 基礎回顧自主梳理 融會貫通 知識梳理 一 理想變壓器1 變壓器的原理 現(xiàn)象是變壓器工作的基礎 電流通過原線圈時在鐵芯中激發(fā) 由于電流的大小 方向在不斷變化 鐵芯中的磁場也在不斷 變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生電動勢 在輸入電壓一定時 原 副線圈取不同的匝數(shù) 副線圈輸出的電壓也不一樣 互感 磁場 變化 感應 2 理想變壓器的基本關系 1 功率關系 P入 P出 降壓 升壓 請根據(jù)變壓器的原理寫出當理想變壓器有多個副線圈時的電壓關系 并根據(jù)P入 P出推出電流關系 3 幾種常見的變壓器 1 自耦變壓器 調壓變壓器 2 互感器 電壓 電壓 多于 電流 電流 少于 二 電能的輸送1 輸電過程 如圖所示 3 電壓損失 1 U 2 U U U 4 功率損失 Ir I2r 2 P P P 自主檢測 1 思考判斷 1 理想變壓器的基本關系式中 電壓和電流可以均為有效值 2 變壓器不但能改變交變電流的電壓 也能改變直流電流的電壓 還能改變交變電流的頻率 3 正常工作的變壓器 當副線圈與用電器斷開時 副線圈兩端無電壓 4 變壓器副線圈并聯(lián)更多的用電器時 原線圈輸入的電流隨之減小 5 高壓輸電是通過減小輸電電流來減少電路的發(fā)熱損耗 答案 1 2 3 4 5 2 如圖所示 一理想變壓器原 副線圈的匝數(shù)比為1 2 副線圈電路中接有燈泡 燈泡的額定電壓為220V 額定功率為22W 原線圈電路中接有理想電壓表和理想電流表 現(xiàn)閉合開關 燈泡正常發(fā)光 若用U和I分別表示此時電壓表和電流表的讀數(shù) 則 A 3 2018 深圳模擬 如圖為遠距離輸電的電路原理圖 則下列判斷正確的是 A U1 U2B U2 U3C I4I2 D 解析 從電廠經(jīng)升壓變壓器 電壓被提高 U1I2 故A錯誤 D正確 由于輸電線存在電阻 所以U2 U3 故B錯誤 用戶處為降壓變壓器 根據(jù)電流與匝數(shù)成反比 知I2 I4 故C錯誤 核心探究分類探究 各個擊破 考點一理想變壓器的原理和基本關系 1 變壓器的工作原理 2 理想變壓器的制約關系 典例1 2016 全國 卷 19 多選 如圖 理想變壓器原 副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b 當輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時 兩燈泡均能正常發(fā)光 下列說法正確的是 A 原 副線圈匝數(shù)之比為9 1B 原 副線圈匝數(shù)之比為1 9C 此時a和b的電功率之比為9 1D 此時a和b的電功率之比為1 9 AD 反思總結關于理想變壓器的四點注意 1 變壓器不能改變恒定電流 2 變壓器只能改變交變電流的電壓和電流 不能改變交變電流的頻率 3 理想變壓器本身不消耗能量 所以沒有能量損失 4 理想變壓器沒有磁通量損失 磁通量全部集中在鐵芯中 多維訓練 1 變壓器的有關規(guī)律 2018 北京模擬 多選 如圖所示 理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比為4 1 原線圈接入一電壓為u U0sin t的交流電源 副線圈接一個R 27 5 的負載電阻 若U0 220V 100 rad s 則下述結論正確的是 AC 解析 原線圈電壓有效值U1 220V 由電壓比等于匝數(shù)比可得副線圈電壓有效值U2 55V A正確 電阻R上的電流為2A 由原副線圈電流比等于匝數(shù)的反比 可得電流表示數(shù)為0 5A C正確 輸入功率為P 220 0 5W 110W D錯誤 周期T 0 02s B錯誤 2 導學號58826238 變壓器規(guī)律的應用 2017 江蘇蘇錫常鎮(zhèn)一模 鉗形電流測量儀的結構圖如圖所示 其鐵芯在捏緊扳手時會張開 可以在不切斷被測載流導線的情況下 通過內(nèi)置線圈中的電流值I和匝數(shù)n獲知載流導線中的電流大小I0 則關于該鉗形電流測量儀的說法正確的是 C 考點二理想變壓器的動態(tài)分析 1 變壓器動態(tài)分析的以下兩種情況 1 匝數(shù)比不變 負載發(fā)生變化的情況 如圖 當負載電阻發(fā)生變化時 I2變化 輸出電流I2決定輸入電流I1 故I1發(fā)生變化 I2變化引起P2變化 P1 P2 故P1發(fā)生變化 2 負載電阻不變 匝數(shù)發(fā)生變化的情況 如圖 R不變 U2改變 故I2發(fā)生變化 2 分析動態(tài)問題的思維程序可表示為 典例2 2018 湖北黃石模擬 多選 如圖所示為原 副線圈匝數(shù)比為n1 n2 10 1的理想變壓器 b是原線圈的中心抽頭 電壓表和電流表均為理想交流電表 從某時刻開始在原線圈c d兩端加上u1 220sin100 t V 的交變電壓 則 AD A 當單刀雙擲開關與a連接時 電壓表的示數(shù)為22VB 當單刀雙擲開關與a連接時 在滑動變阻器觸頭P向上移動的過程中 電壓表和電流表的示數(shù)均變小C 當僅把單刀雙擲開關由a扳向b時 原線圈輸入功率變小D 當單刀雙擲開關由a扳向b時 調節(jié)滑動變阻器滑片到適當位置 有可能實現(xiàn)調節(jié)前 后原線圈輸入功率相等 題后反思變壓器動態(tài)分析要點處理此類問題的關鍵是要分清變量和不變量 弄清理想變壓器中各物理量之間的聯(lián)系和相互制約關系 U2由U1和匝數(shù)比決定 I2由U2和負載電阻決定 I1由I2和匝數(shù)比決定 多維訓練 1 導學號58826239 負載電阻變化 2018 石家莊模擬 如圖所示電路中 變壓器為理想變壓器 a b接在電壓有效值不變的交流電源兩端 R0為定值電阻 R為滑動變阻器 現(xiàn)將變阻器的滑片從一個位置滑動到另一位置 觀察到電流表A1的示數(shù)增大了0 2A 電流表A2的示數(shù)增大了0 8A 則下列說法正確的是 A 電壓表V1示數(shù)增大B 電壓表V2 V3示數(shù)均增大C 該變壓器起升壓作用D 變阻器滑片是沿c d的方向滑動 D 解析 電壓表V1的示數(shù)和a b間電壓的有效值相同 滑片滑動時V1示數(shù)不變 選項A錯誤 電壓表V2測量的電壓為副線圈兩端的電壓 原 副線圈匝數(shù)不變 輸入電壓不變 故V2示數(shù)不變 V3示數(shù)為V2示數(shù)減去R0兩端電壓 兩線圈中電流增大 知R0兩端電壓升高 故V3示數(shù)減小 選項B錯誤 理想變壓器U1I1 U2I2 則U1 I1 U2 I2 I2 I1 故U2 U1 變壓器為降壓變壓器 選項C錯誤 因I2增大 故知R減小 變阻器滑片是沿c d的方向滑動 選項D正確 2 原 副線圈匝數(shù)都變化 2016 四川卷 2 如圖所示 接在家庭電路上的理想降壓變壓器給小燈泡L供電 如果將原 副線圈減少相同匝數(shù) 其他條件不變 則 A 小燈泡變亮B 小燈泡變暗C 原 副線圈兩端電壓的比值不變D 通過原 副線圈電流的比值不變 B 考點三遠距離輸電 遠距離輸電問題的 三二一 1 理清三個回路 在回路2中 U2 U U3 I2 I線 I3 2 抓住兩個聯(lián)系 3 掌握一個守恒能量守恒關系式P1 P損 P4 典例3 2018 山東濟寧質檢 圖 甲 為遠距離輸電示意圖 變壓器為理想變壓器 升壓變壓器原副線圈匝數(shù)比為1 100 輸入電壓如圖 乙 所示 遠距離輸電線的總電阻為100 降壓變壓器右側部分為一火警報警系統(tǒng)原理圖 報警器未畫出 R1為定值電阻 R2為半導體熱敏材料制成的傳感器 當溫度升高時其阻值變小 未出現(xiàn)火警時 升壓變壓器的輸入功率為660kW 下列說法中正確的是 A A 遠距離輸電線路損耗的功率為90kWB 遠距離輸電線路損耗的功率為180kWC 當傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時 輸電線上的電流變小D 當傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時 R2兩端的電壓變大 解析 由題圖 乙 知升壓變壓器輸入端電壓有效值為220V 根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比知副線圈電壓為22000V 所以輸電線中的電流I 30A 輸電線路損耗的功率 P I2R 90kW 故A正確 B錯誤 當傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時其阻值減小 降壓變壓器副線圈中電流增大 則降壓變壓器原線圈中電流增大 即輸電線上的電流增大 升壓變壓器輸出電壓不變 而輸電線兩端的電壓變大 故降壓變壓器輸入電壓減小 可知降壓變壓器輸出電壓也減小 由降壓變壓器副線圈電流增大可知 定值電阻的分壓增大 所以電壓表V的示數(shù)變小 即R2兩端的電壓變小 故C D錯誤 針對訓練 導學號58826240 2017 天津一模 已投產(chǎn)運行的1000kV特高壓輸電項目 是目前世界上輸電電壓最高的輸電工程 假設甲 乙兩地原來用500kV的超高壓輸電 在保持輸送電功率和輸電線電阻都不變的條件下 現(xiàn)改用1000kV特高壓輸電 不考慮其他因素的影響 則 D 演練提升真題體驗 強化提升 高考模擬 B 2 原線圈電路中含電阻的變壓器問題 2016 全國 卷 16 一含有理想變壓器的電路如圖所示 圖中電阻R1 R2和R3的阻值分別為3 1 和4 為理想交流電流表 U為正弦交流電壓源 輸出電壓的有效值恒定 當開關S斷開時 電流表的示數(shù)為I 當S閉合時 電流表的示數(shù)為4I 該變壓器原 副線圈匝數(shù)比為 B A 2B 3C 4D 5 3 遠距離輸電 2015 福建卷 15 圖為遠距離輸電示意圖 兩變壓器均為理想變壓器 升壓變壓器T的原 副線圈匝數(shù)分別為n1 n2 在T的原線圈兩端接入一電壓u Umsin t的交流電源 若輸送電功率為P 輸電線的總電阻為2r 不考慮其他因素的影響 則輸電線上損失的電功率為 C 4 變壓器的動態(tài)分析 2016 天津卷 5 如圖所示 理想變壓器原線圈接在交流電源上 圖中各電表均為理想電表 下列說法正確的是 B A 當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時 R1消耗的功率變大B 當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時 電壓表V示數(shù)變大C 當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時 電流表A1示數(shù)變大D 若閉合開關S 則電流表A1示數(shù)變大 A2示數(shù)變大 拓展增分 把握三點 解決含二極管的變壓器問題1 二極管具有單向導電性 正向導通 反向截止 2 先假設二極管不存在 分析副線圈的電流 再利用二極管的單向導電性對副線圈的電流進行修正 3 結合能量守恒定律進行分析 A Uab Ucd n1 n2B 增大負載電阻的阻值R 電流表的讀數(shù)變小C 負載電阻的阻值越小 cd間的電壓Ucd越大D 將二極管短路 電流表的讀數(shù)加倍 BD 解析 因副線圈負載中有二極管 因此a b兩點間電壓與c d兩點間電壓不再滿足與線圈匝數(shù)成正比 因此A項錯誤 增大負載電阻的阻值R 會使副線圈中的電流變小 因此原線圈中的電流表示數(shù)變小 故B項正確 根據(jù)變壓器原理知原副線圈電壓比由原 副線圈匝數(shù)決定 當負載電阻變化時原 副線圈的電壓比不變 故c d兩點間電壓不變 選項C錯誤 當二極管導通時會造成半波損失 若將二極管短路 半波損失會消失 因此電阻消耗的電能會加倍 由P UI知 因P加倍而U不變 因此I加倍 因此電流表的讀數(shù)加倍 故D項正確