【师说】2017届高三物理一轮总复习 第10章《交变电流 传感器》2 变压器 电能的输送课件 新人教版
2017届高三物理一轮复习 第10章 交变电流 传感器 实验11 传感器的简单使用课件
解析
(1)由力的平衡知识 知 m0g m0g＝kx1， x1＝ k .
热点二
光敏电阻的特性及应用
热点三 创新实验设计
m0g k
热 点 热点一
热敏电阻的特性及应用
试题
如图所示为某种电子秤的原理示意图，AB 为一均匀的 滑动变阻器，阻值为 R，长度为 L，两边分别有 P1、P2 两个滑动头，与 P1 相连的金属细杆可在被固定的竖直 光滑绝缘杆 MN 上保持水平状态，金属细杆与托盘相 连．金属细杆所受重力忽略不计，弹簧处于原长时 P1 刚好指向 A 端，若 P1、P2 间出现电压时，该电压经过 放大通过信号转换器后在显示屏上显示出质量的大 小．已知弹簧的劲度系数为 k，托盘自身质量为 m0， 电源的电动势为 E，电源 的内阻忽略不计，信号放 大器、信号转换器和显示 器的分流作用忽略不计.求： (2)在托盘上放有质量为 m 的物体时 P1 距 A 端的距离 x2；
(2)数据处理 把记录的结果填入下表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性.
光照强度 阻值/Ω 弱 中 强 无光照射
结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变 大．
3．注意事项 (1)在做热敏实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相 同，并同时读出水温． (2)在做光敏实验时，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通 过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少． (3)欧姆表每次换挡后都要重新进行欧姆调零.
直流电源 E(电动势 3 V，内阻不计)； 定值电阻： R1＝ 10 kΩ，R2＝20 kΩ ，R3＝40 kΩ(限选其中之一并在图中标出)； 开关 S 及导线若干．
见解析
热 点 热点一
热敏电阻的特性及应用
高三物理一轮总复习 第10章《交变电流 传感器》2 变压器 电能的输送课时作业 新人教版
变压器电能的输送一、选择题1．(多选)(2016·武汉调研)如图所示，某变电站用10 kV的高压向10 km外的小区供电，输送的电功率为200 kW.现要求在输电线路上损耗的功率不超过输送电功率的2%，下列不同规格的输电线中，符合要求的是( )选项型号千米电阻(Ω/km)A DYD30/C 1B DYD50/C 0.6C DYD100/C 0.3D DYD150/C 0.2【解析】由P＝UI得输电电流为20 A，输电线路上损耗的功率不超过P损＝200 kW×2%＝4 kW，由P损＝I2R解得R＝10 Ω，输电线长度为20 km，故可选择千米电阻0.5 Ω/km 以下的型号DYD100/C或DYD150/C，C、D正确．【答案】CD2．如图所示为重庆某中学教学区供电示意图，供电部门通过理想变压器原线圈A、B 端送电，虚线框内表示教学区内各教室的照明电路．已知变压器副线圈C、D两端距教学区输入端E、F距离较远，电路之间输电线电阻不能忽略，设定A、B端输入电压一定，则以下说法正确的是( )A．如果教学区同时使用的电灯减少，A、B端输入功率仍不变B．C、D端电压一定为220 VC．E、F端电压一定为220 VD．教学区内同时使用的电灯越多，E、F端输入电压越低【解析】使用的电灯减少时，输电线与照明电路的总电阻变大，副线圈两端电压U2不变，故P出＝U22R总变小，又P入＝P出，所以A、B端输出功率变小．A项错误；由于输电线电阻的分压，要保证教室内照明灯正常工作，则应有U CD>220 V；而U EF会因为使用的电灯数量不同而获得不同电压，B、C项错误；当使用的电灯越多时，输电线上损失的电压就越多，EF端输入的电压就越低，D项正确．【答案】D3．(2016·厦门质检)如图所示，a、b间接入正弦交流电，变压器右侧部分为一火灾报警系统原理图，R2为热敏电阻，随着温度升高其电阻变小，所有电表均为理想电表，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R3为一定值电阻．当R2所在处出现火情时，以下说法中正确的是( )A．V1的示数不变，V2的示数减小B．V1的示数减小，V2的示数减小C．A1的示数增大，A2的示数增大D．A1的示数减小，A2的示数减小【解析】V1测量的是电源的电压，由电源本身决定，与负载无关，B项错；变压器的输出电压由输入电压及变压器的变压比决定，故是否出现火情，输出电压均不变；将输出电压等效为负载电路中电源的电动势，R 3等效为电源的内电阻．出现火情时，R 2所处位置温度升高，其电阻减小，故电路总电阻减小，因此电压表V 2示数减小，A 项正确；由欧姆定律可知，通过电阻R 1的电流减小，C 项错；电路总电流增大，变压器输出功率增大，故变压器输入功率也增大，由P ＝UI 可知，原线圈中电流增大，D 项错．【答案】 A4．(2016·唐山模拟)利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电．现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4 Ω，它提供给用电器的电功率为40 kW ，电压为800 V ．如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为( )A ．1 kWB ．1.6×103 kWC ．1.6 kWD ．10 kW【解析】 用电器的额定电流为：I ＝P U ＝40×103800A ＝50 A ，输电线上消耗的功率P 线＝I 2R ＝502×0.4 W ＝1 000 W ＝1 kW ，所以若采用超导电缆代替原来的输电线，线路上节约的电功率为1 kW .【答案】 A5．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2＝51，电阻R 1＝R 2＝10 Ω，D 为理想二极管，原线圈接入如图乙所示的交流电源．则A ．R 2中交变电流的频率为50 HzB ．通过R 1的电流为1 AC ．通过R 2的电流为 2 AD ．变压器的输入功率为30 W 【解析】 由题图乙可知，该交流电的周期为T ＝0.04 s ，所以频率为f ＝1T＝25 Hz ，变压器和二极管都不会改变交流电的频率，所以A 错误；根据变压公式U U 1＝n 1n 2得R 1两端的电压U 1＝10 2 V ，所以通过R 1的电流为 2 A ，B 错误；根据有效值的定义，设R 2两端的电压有效值为U 2，U 21R 2T 2＝U 22R 2T ，所以U 2＝10 V ，通过R 2的电流为1 A ，C 错；变压器的输入功率为P ＝I 21R 1＋I 22R 2＝30 W ，D 对．【答案】 D6．(多选)如图是自耦变压器的示意图，负载变化时输入电压不会有大的变化．输电线的电阻用R 0表示，如果变压器上的能量损失可以忽略．以下说法正确的是( )A ．开关S 1接a ，闭合开关S ，电压表V 示数减小，电流表A 示数增大B ．开关S 1接a ，闭合开关S 后，原线圈输入功率减小C ．断开开关S ，开关S 1接a 时电流表的示数为I 1，开关S 1接b 时电流表的示数为I 2，则I 1>I 2D ．断开开关S ，开关S 1接a 时原线圈输入功率为P 1，开关S 1接b 时原线圈输入功率为P 2，则P 1<P 2【解析】 闭合开关S ，不影响变压器副线圈两端电压，副线圈所接负载的电阻变小，根据欧姆定律，电流表的读数变大，输电线上的电压变大，导致电压表的读数变小，选项A 正确；根据P ＝UI ，副线圈输出功率变大，理想变压器的输入功率等于输出功率，故原线圈输入功率增大，选项B 错误；开关S 1从接a 变到接b ，理想变压器的原线圈的匝数变小，副线圈两端电压变大，电流表的读数变大，选项C 错误；根据P ＝UI ，副线圈输出功率变大，理想变压器的输入功率等于输出功率，故原线圈输入功率增大，选项D 正确．【答案】 AD7.如图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n 1，原线圈接正弦交流电，电压为u ＝U 0cos 100πt(V )，副线圈接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R ，当电键S 接通后，电流表读数为I ，电动机带动一电阻为r ，质量为m 、长为l 的金属杆在光滑的没有电阻的导轨上以速度v 匀速上升．下列判断正确的是( )A ．电动机两端电压为IR ，其消耗的电功率为I 2RB ．原线圈中的电流为nI ，变压器的输入功率为I 2R ＋mgv ，副线圈电流的频率为50 HzC ．变压器的输入功率为I 2R ＋mgv ＋B 2l 2v 2rD ．电动机的热功率为I 2R ，副线圈电压的有效值为U 0n【解析】 电动机两端电压大于IR ，IR 是电动机线圈电阻R 上的电压，用于发热，A错；原线圈中的电流为I n ，B 错；变压器的输入功率为I 2R ＋mgv ＋B 2l 2v 2r，即一部分在电动机线圈电阻R 上发热变成内能；另一部分用于对外做功，将其中一部分电能转化为金属杆的机械能，其余部分克服安培力做功，转化为电能，电流通过纯电阻电路转化为金属杆上的焦耳热，C 对；副线圈电压的有效值为U 02n，D 错． 【答案】 C8．(2015·江苏卷)一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V 交变电流改变为110 V ．已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为( )A ．200B ．400C . 1 600D ．3 200【解析】 由变压器变压比U 1U 2＝n 1n 2，可知n 2＝U 2U 1n 1＝110220×800＝400，B 正确． 【答案】 B9．(多选)(2015·海南卷)如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R 0，负载电阻的阻值R ＝11R 0，是理想电压表，现将负载电阻的阻值减小为R ＝5R 0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0 V ，则( )A ．此时原线圈两端电压的最大值约为34 VB ．此时原线圈两端电压的最大值约为24 VC ．原线圈两端原来的电压有效值约为68 VD ．原线圈两端原来的电压有效值约为48 V【解析】 副线圈两端电压U 2′＝5.0 V 5 R 0×6R 0＝6 V ，根据U 1′U 2′＝n 1n 2，得U 1′＝24 V ，即此时原线圈两端电压有效值为24 V ，最大值U 1m ′＝2U 1′≈34 V ，A 正确，B 错误．由于前后两次保持输入、输出电流不变，此时副线圈两端电压U 2′＝6R 0I ，原来副线圈两端电压U 2＝12R 0I ，原来副线圈两端电压U 2＝2U 2′，原线圈两端也应有U 1＝2U 1′，即原来原线圈两端电压有效值为48 V ，C 错误，D 正确．【答案】 AD10.(2015·广东卷)如图为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管．视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变．调节触头P ，使输出电压有效值由220 V 降至110 V ．调节前后( )A ．副线圈中的电流比为1∶2B ．副线圈输出功率比为2∶1C ．副线圈的接入匝数比为2∶1D ．原线圈输入功率比为1∶2【解析】 设加热管电阻为R ，对于副线圈，I 2＝220R ，I 2′＝110R，则调节前后I 2∶I 2′＝2∶1，A 错误．由P ＝U 2R可知，调节前后副线圈输出功率之比为4∶1，B 错误．原副线圈电压之比为匝数之比，电压减为原来一半，则副线圈匝数也减为原来的一半，C 正确．理想变压器副线圈功率等于原线圈功率，则原线圈输入功率之比为4∶1，D 错误．【答案】 C11．(多选)如图为远距离输送交流电的系统示意图，变压器均为理想变压器．随着用户负载增多，发电机F 达到额定功率时，降压变压器输出功率不足，用户的用电器不能正常工作．那么，在发电机以额定功率工作的情况下，为了适当提高用户的电功率，可采取的措施是( )A ．适当减小输电线的电阻rB ．适当提高n 4n 3C ．适当提高n 2n 1的同时，降低n 4n 3D ．适当降低n 2n 1的同时，提高n 4n 3【解析】 当发电机输出功率一定时，为使用户得到更大的功率，需减小输电线上的功率损失，根据ΔP ＝I 2r ，可以减小输电线的电阻r ，A 正确．根据输电线上的电流I ＝P U 2可知，也可以通过提高输电电压，减小输电电流，即提高n 2n 1，这样使线圈n 3两端电压变大，为使用户的用电器正常工作需要适当降低n 4n 3，C 正确． 【答案】 AC12．如图甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有0.5 A 的保险丝L ，原线圈匝数n 1＝600匝，副线圈匝数n 2＝120匝．已知原线圈接在如图乙所示的交流电源上，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接( )A ．阻值为12 Ω的电阻B ．并联两盏“36 V 40 W ”的灯泡C ．工作频率为10 Hz 的用电设备D ．耐压值为36 V 的电容器 【解析】 根据题图乙可知，原线圈输入的交变电压的最大值U 1m ＝180 2 V ，有效值U 1＝180 V ，周期T 1＝0.02 s ，频率f 1＝1/T 1＝50 Hz ，又n 1n 2＝51，所以副线圈的输出电压的最大值为U 2m ＝36 2 V ，有效值U 2＝36 V ，周期T 2＝T 1＝0.02 s ，频率f 2＝f 1＝50 Hz .若副线圈两端接阻值为12 Ω的电阻，则I 2＝U 2/R ＝3 A ，I 1＝n 2I 2/n 1＝0.6 A >0.5 A ，即流过保险丝的电流超过了其熔断电流，选项A 错误；若并联两盏“36 V 40 W ”的灯泡，那么，灯泡两端电压刚好为其额定电压，此外，流过保险丝的电流I′1＝n 2I′2/n 1＝0.2I 2＝0.2×2×(40 W /36 V )＝49A <0.5 A ，显然，整个电路和用电器均能正常工作，所以选项B 正确；输出交流电的频率为50 Hz ，所以副线圈两端不可以接工作频率为10 Hz 的用电设备，选项C 错误；电容器的耐压值指的是允许承受的最大电压值，题中副线圈的输出电压的最大值为U 2m ＝36 2 V >36 V ，即超过了电容器的耐压值，所以选项D 错误．【答案】 B二、非选择题13．交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动．一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S ＝0.05 m 2，线圈转动的频率为50 Hz ，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B ＝2πT .为用此发电机所发出交流电带动两个标有“220 V ，11 kW ”的电机正常工作，需在发电机的输出端a 、b 与电机之间接一个理想变压器，电路如图所示，求：(1)发电机的输出电压的有效值为多少？(2)变压器原、副线圈的匝数比为多少？(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多大？【解析】 (1)根据E m ＝NBSω＝1 100 2 V得输出电压的有效值为U 1＝E m 2＝1 100 V . (2)根据U 1U 2＝n 1n 2得n 1n 2＝51.(3)根据P 入＝P 出＝2.2×104W ，再根据P 入＝U 1I 1，解得I 1＝20 A .【答案】 (1)1 100 V (2)5 1 (3)20 A14．某发电厂发电机的输出功率P ＝100 kW ，发电机端电压U ＝250 V ，向远处送电的输电线的总电阻R ＝8 Ω.要使输电线上的功率损失不超过输送功率的5%，用户得到的电压又正好是220 V ，那么：(1)应该怎样安装变压器？画出输电线路的示意图．(2)求出所用的变压器的原、副线圈的匝数比．【解析】 (1)只要安装一台升压变压器和一台降压变压器，输电线路示意图如图所示． (2)按题意，P 损＝5%P ＝0.05×100×103 W＝5×103 W .设输电线路中的电流为I ，P 损＝I 2R ，I ＝ P 损R ＝ 5×1038A ＝25 A . 输送电压U 2＝P I ＝100×10325V ＝4 000 V ， 对升压变压器n 1n 2＝U 1U 2＝2504 000＝116， 输电线路上损失电压U 损＝IR ＝25×8 V ＝200 V ，降压变压器原线圈n 3两端电压U 3＝U 2－U 损＝(4 000－200)V ＝3 800 V ，用户在副线圈n 4两端得到电压U 4＝220 V ，所以n 3n 4＝U 3U 4＝3 800220＝19011. 即升压变压器原、副线圈匝数比为116；降压变压器原、副线圈匝数比为19011.【答案】 见解析。
2017高考物理一轮复习第10章交变电流传感器交变电流传感器基础课时27变压器远距离输电课件
由 P 入＝P 出及 P＝UI 推出有多个副线圈时，U1I1＝ _U_2_I_2＋__U__3I_3_＋__…__＋__U__nI_n_。
3.几种常用的变压器 (1)自耦变压器——调压变压器，如图A、B所示。
(2)互感器电电压流互互感感器器：：把把高大电电压流变变成成__低小____电电____压流____，，如如图图CD所所示示。。
方法提炼 含有变压器的动态电路问题的解题思路：
【变式训练】 2.(多选)(2016·江西南昌质检)如图9所示的电路中，T为一降压式
自耦调压变压器。开始时灯泡L正常发光，现在电源电压U略降 低，为使灯L仍能正常发光，可采用的措施是( )
图9 A.将自耦调压变压器的滑片P适当上滑 B.将自耦调压变压器的滑片P适当下滑 C.适当增大滑动变阻器R2的阻值 D.适当减小滑动变阻器R2的阻值
【变式训练】 1.(2015·新课标全国卷Ⅰ，16)一理想变压器的原、副线圈的匝数
比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻， 原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上，如图7所示。 设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻 消耗的功率的比值为k，则( )
图7
A.U＝66 V，k＝19
基础课时27 变压器 远距离输电
[知识梳理]
知识点一、理想变压器 1.构造和原理
(1)构造：如图1所示，变压器是由_闭__合__铁__芯__和绕在铁芯上的 _两__个__线__圈___组成的。
图1 (2)原理：电磁感应的互感现象。
2.基本关系式 (1)功率关系：_P_入_＝__P__出_。 (2)电压关系：_Un_11_＝__Un_2_2 _。 有多个副线圈时Un11＝__Un_22_＝__Un_3_3＝__…_。
2017届高三物理一轮复习 第10章 交变电流 传感器 第1讲 交变电流的产生和描述课件
电流
考点一
试题
解析
1.(多选)一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直 t1、t3 时刻感应电动势为
NO.1 梳理主干
于磁场的轴匀速转动，产生的感应电动势 零，线圈通过中性面，磁 e 随时间 t 的变化规律如图所示．下列说 通量最大但变化率为零， 法中正确的有( AC)
故 A、C 正确；t2 时刻， 感应电动势为最大值， 通 过线圈的磁通量为零， 故
考点二
试题
解析
3．如图所示为一个经双可控硅调节后加
NO.1 梳理主干
在电灯上的电压，正弦式交变电流的每一 个二分之一周期中，前面四分之一周期被 截去，则现在电灯上电压的有效值为 (D )
填准记牢
NO.2 题组训练 提升能力
A．Um
Um B． 2
Um C. 3
Um D． 2
设电灯的阻值为 R， 正弦式交变 电压的有效值与峰值的关系是 Um U＝ ， 由于一个周期内半个周 2 期有交变电压， 一个周期内交变 Um2 2 T 电流产生的热量为 Q＝ R · 2 2 Um T ＝ ·， 设交变电压的有效值为 2R 2 U2 mT U，由电流热效应得 Q＝ · ＝ 2R 2 2 U T，所以该交变电压的有效值 R· Um U＝ ，D 正确． 2
第十章 | 交变电流 传感器
考点内容 交变电流、交变电流的图象 正弦交变电流的函数表达式、 峰值和有效值 理想变压器 远距离输电
要求 ⅠⅠ Ⅱ Ⅰ
命题规律
复习策略
实验十一： 传感器的简单使用
(1)对交变电流的变化 规律，如交变电流瞬 时值表达式、交变电 流图象的考查； (2)对交变电流瞬时值 、峰值、有效值、平 均值的理解和计算； (3)对变压器的原理、 远距离输电的考查； (4)对含有变压器的动 态分析问题的考查
高三物理一轮总复习 第10章 交变电流传感器(选修3-2)
考点
要求
交变电流、交变电流 的图象
Ⅰ
说明
正弦交变电流的函数
表达式、峰值和有效 值
Ⅰ
Hale Waihona Puke 理想变压器Ⅱ远距离输电
Ⅰ
传感器的简单使用
1.不要求讨论交变电流的相位和相位差的问 题2.只限于单相理想变压器
本章的重点是对交变电流产生的分析， 能写出函数表达式和画出相应的图象， 弄清交变电流的峰值，有效值和平均值 的意义，能正确运用理想变压器的规律 分析解决问题．新旧考纲对知识、内容， 要求相同，仍然不要求讨论相位变化和 相位差的问题，变压器问题分析只限于 单相理想变压器．“变压器、远距离输 电”是本章高考命题的热点．
年份 考题
题型 分值
全国Ⅱ卷 选择题
第 21 题
山东卷第 选择题
17 题
2014
广东卷第 选择题
19 题
江苏卷第 选择题
3题
6分 6分 6分 3分
主要考点
理想变压器 电能的输送 电能的输送 理想变压器
高三物理一轮复习 第十章 交变电流 传感器 第2节 变压器 电能的输送课时跟踪检测
变压器电能的输送对点训练：理想变压器1．(多选)如图1所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1。
电池和交变电源的电动势都为6 V，内阻均不计。
下列说法正确的是( )图1A．S与a接通的瞬间，R中无感应电流B．S与a接通稳定后，R两端的电压为0C．S与b接通稳定后，R两端的电压为3 VD．S与b接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为2∶1解析：选BC 由理想变压器的原理可知，当S与a接通电流稳定时，由于通过原线圈与副线圈中的磁通量不发生变化，故在副线圈中无感应电流，但在刚接通瞬间，副线圈两端的电压不为零，R中有感应电流，故A错误，B正确；当S与b接通稳定后，原线圈中接有交变电流，由变压器的变压比可得副线圈两端电压为3 V，C正确；变压器并不改变交变电流的频率，D错误。
2．(多选)在如图2所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，四个灯泡完全相同。
其额定电压为U，若已知灯泡L3和L4恰能正常工作，那么( )图2A．L1和L2都能正常工作B．L1和L2都不能正常工作C．交流电源电压为2UD．交流电源电压为4U解析：选AD 根据灯泡L3和L4恰能正常工作，变压器原线圈输入电压为灯泡L3和L4额定电压U的2倍，输入电流为灯泡L3和L4的额定电流。
所以L1和L2都能正常工作，交流电源电压为4U，选项A、D正确，B、C错误。
3. (多选)(2015·海南高考)如图3，一理想变压器原、副线圈匝数比为4∶1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R＝11R0，○V是理想电压表。
现将负载电阻的阻值减小为R＝5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0 V，则( )图3A ．此时原线圈两端电压的最大值约为34 VB ．此时原线圈两端电压的最大值约为24 VC ．原线圈两端原来的电压有效值约为68 VD ．原线圈两端原来的电压有效值约为48 V解析：选AD 当负载电阻的阻值减小为R ＝5R 0时，根据串并联电路规律，R 两端电压为R 0两端电压的5倍，因为电压表测量R 两端的电压，所以UR 0＝15×5 V ＝1 V ，故副线圈两端电压为U 2＝6 V ，根据公式U 1U 2＝n 1n 2可得此时原线圈两端电压的有效值为U 1＝24 V ，所以此时原线圈两端电压的最大值约为24 2 V≈34 V，A 正确，B 错误；因为变化过程中变压器的输入电流不变，所以对于副线圈中变化前后电流也不变，则变化后电压U 2＝IR 0＋5IR 0＝6IR 0，变化前，U 2′＝IR 0＋11IR 0＝12IR 0，所以U 2′＝2U 2＝12 V ，根据公式U 1U 2＝n 1n 2可得原线圈两端原来的电压有效值约为48 V ，D 正确，C 错误。
高考物理一轮核动力资源包：第10章-交变电流、传感器第2单元变压器电能的输送
P A.4
P B.2
C．2P
D．4P
题
理 自 主
【解析】
设输送功率为 P′，输送电流为 I，
组 演
练
预 习
高 频 考
输送电压为 U，则 P′＝UI，I＝PU′，P 损＝P＝I2R.
综 合 提
升
输送电压升为原来的 2 倍，则输送电流降为原来的一
点 透
半，P 降为原来的四分之一，故选 A.
析
导 悟
【答案】 A
确的是( ) A．电流频率为 100 Hz B. 的读数为 24 V
练 综 合 提 升
考
点 透
C. 的读数为 0.5 A D．变压器输入功率为 6 W
析
导
悟
课
时
多 维
作 业
拓
展
能
力
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新课标高考总复习·物理
第十章 交变电流 传感器
基
础
梳
题
理 自
【解析】
交流电的瞬时值的表达式为 u＝Umsin ωt＝Umsin
基
础 梳 理 自
(1)U1 不变，根据UU12＝nn12，输入电压 U1 决定输出电
主 预
压 U2，不论负载电阻 R 如何变化，U2 也不变．
习
(2)当负载电阻发生变化时，I2 变化，输出电流 I2 决
题 组 演 练 综 合
高 频
定输入电流 I1，故 I1 发生变化．
提 升
考 点
(3)I2 变化引起 P2 变化，P1＝P2，故 P1 发生变化．
提 升
考
点
透 析
2．变压器的以上关系都是根据“口”字型的变压器推
2017年高考物理一轮复习第10章交变电流传感器第2讲讲义(新课标全国)
考点一 理想变压器基本关系的应用1．构造如图1所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的．图1(1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈． (2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈． 2．原理电流磁效应、电磁感应． 3．基本关系式(1)功率关系：P入＝P 出． (2)电压关系：U 1n 1＝U 2n 2.有多个副线圈时U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝….(3)电流关系：只有一个副线圈时I 1I 2＝n 2n 1.由P 入＝P 出及P ＝UI 推出有多个副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n . 4．几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器．(2)互感器⎩⎪⎨⎪⎧电压互感器：用来把高电压变成低电压.电流互感器：用来把大电流变成小电流.[思维深化]1．理想变压器物理量的制约关系：(1)电压：副线圈电压U 2由原线圈电压U 1和匝数比决定． (2)功率：原线圈的输入功率P 1由副线圈的输出功率P 2决定． (3)电流：原线圈电流I 1由副线圈电流I 2和匝数比决定． 2．判断下列说法是否正确：(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．( √ )1．[变压器的有关规律](2015·课标Ⅰ·16)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V 的正弦交流电源上，如图2所示．设副线圈回路中电阻两端的电压为U ，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k ，则( )图2A ．U ＝66 V ，k ＝19B ．U ＝22 V ，k ＝19C ．U ＝66 V ，k ＝13D ．U ＝22 V ，k ＝13答案 A解析 原、副线圈电压比等于匝数比，根据副线圈负载电阻的电压U ，可知副线圈电压为U ，原线圈电压为3U ，副线圈电流I 2＝U R ，根据I 1I 2＝n 2n 1得原线圈电流I 1＝U3R ，那么原线圈输入电压220 V ＝3U ＋U3R ·R ，整理可得U ＝66 V ；原、副线圈电阻消耗的功率可根据P ＝I 2R 求得，电阻相等，I 1∶I 2＝1∶3，可得功率之比为P 1∶P 2＝1∶9，即k ＝19.根据以上分析可知选项A 正确．2．[交变电流和理想变压器的综合应用](2013·四川·2)用220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V ，通过负载的电流图象如图3所示，则( )图3A ．变压器输入功率约为3.9 WB ．输出电压的最大值是110 VC ．变压器原、副线圈匝数比是1∶2D ．负载电流的函数表达式i ＝0.05sin (100πt ＋π2) A答案 A解析 由题意知：U 1＝220 V ，U 2＝110 V ，所以n 1n 2＝U 1U 2＝2∶1，U 2m ＝110 2 V ，选项B 、C均错误．由图象可知：I 2m ＝0.05 A ，T ＝0.02 s ，则负载电流的函数表达式为i ＝0.05sin (100πt ) A ，选项D 错误．变压器的输入功率P 1＝P 2＝I 2U 2＝0.052×110 W ≈3.9 W ，选项A 正确．3．[变压器的有关规律](2013·广东·16)如图4，理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝2∶1，和均为理想电表，灯泡电阻R L ＝6 Ω，AB 端电压u 1＝122sin 100πt (V)．下列说法正确的是( )图4A.电流频率为100 HzB.的读数为24 VC.的读数为0.5 AD.变压器输入功率为6 W答案 D解析 由ω＝2πf ＝100π rad/s 得：f ＝50 Hz ，A 错．有效值U 1＝12 V ，又因为U 2U 1＝n 2n 1得：U 2＝6 V ，I 2＝U 2R L＝1 A ，选项B 、C 错．由能量守恒得P 1＝P 2＝U 2I 2＝6 W ，D 选项对．4．[变压器的基本关系与交流电有效值]自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图5所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1 900匝，原线圈为1 100匝，接在有效值为220 V的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流的有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为()图5A．380 V和5.3 A B．380 V和9.1 AC．240 V和5.3 A D．240 V和9.1 A答案 B解析由题图并根据理想变压器电压比关系U1U2＝n1n2，代入数据解得副线圈两端的电压有效值U2＝380 V，因理想变压器原、副线圈输入和输出的功率相等，即P入＝P出＝U1I1，解得I1＝2.0×103220A≈9.1 A，选项B正确，选项A、C、D错误．5．[交变电流与变压器的综合应用]如图6所示，匝数为50匝的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B＝210T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.5 m2，线框电阻不计．线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝100 rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220 V,60 W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10 A，下列说法正确的是()图6A．在图示位置线框中产生的感应电动势最大B．线框中产生电动势的有效值为250 2 VC．变压器原、副线圈匝数之比为25∶22D．允许变压器输出的最大功率为1 000 W答案 C解析在图示位置线框和磁感线垂直，磁通量最大，线框中产生的感应电动势为零，A错误；线框中产生的感应电动势最大值E m＝NBSω＝250 2 V，其有效值E＝22E m＝250 V，B错误；灯泡能正常发光，则副线圈两端电压U 2＝220 V ，由U 1U 2＝n 1n 2可知变压器原、副线圈匝数之比为25∶22，C 正确；熔断器允许通过的最大电流为10 A ，即I 1＝10 A ，P 1＝U 1I 1＝250×10 W ＝2 500 W ，因此变压器允许输出的最大功率为2 500 W ，D 错误．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U 1、U 2、I 1、I 2均为有效值．考点二 理想变压器的动态分析1．匝数比不变的情况(如图7所示)(1)U 1不变，根据U 1U 2＝n 1n 2，输入电压U 1决定输出电压U 2，不论负载电阻R 如何变化，U 2不变．(2)当负载电阻发生变化时，I 2变化，输出电流I 2决定输入电流I 1，故I 1发生变化． (3)I 2变化引起P 2变化，P 1＝P 2，故P 1发生变化．图7 图82．负载电阻不变的情况(如图8所示) (1)U 1不变，n 1n 2发生变化，故U 2变化．(2)R 不变，U 2变化，故I 2发生变化．(3)根据P 2＝U 22R ，P 2发生变化，再根据P 1＝P 2，故P 1变化，P 1＝U 1I 1，U 1不变，故I 1发生变化．6．(2015·安徽理综·16)如图9所示电路中，变压器为理想变压器，a 、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，R 0为定值电阻，R 为滑动变阻器．现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A 1的示数增大了0.2 A ，电流表A 2的示数增大了0.8 A ，则下列说法正确的是( )图9A ．电压表V 1示数增大B ．电压表V 2、V 3示数均增大C ．该变压器起升压作用D ．变阻器滑片是沿c →d 的方向滑动 答案 D解析 由于a 、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，故电压表V 1示数不变，选项A 错误；由理想变压器原理公式U 1U 2＝n 1n 2且U 1、n 1、n 2不变，则U 2不变，即V 2的示数不变，V 3的示数U 3＝U 2－I 2R 0应减小，故选项B 错误；由公式I 1I 2＝n 2n 1得：n 1n 2＝ΔI 2ΔI 1＝0.80.2＝4，则n 1＞n 2，该变压器起降压作用，故C 错误；又I 2＝U 2R 0＋R ，I 2增大，R 应减小，故滑片应沿c →d 方向滑动，故D 正确．7．(2015·天津理综·6)(多选)如图10所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q 来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R 0和滑动变阻器R ，P 为滑动变阻器的滑动触头．在原线圈上加一电压为U 的正弦交流电，则( )图10A ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变大B ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变小C ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变大D ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变小 答案 BC解析 Q 位置不动，副线圈电压U 2不变，当P 上滑时，R 增大，由P ＝U 22R ＋R 0可知总功率减小，原线圈电压U 1不变，由P ＝U 1I 1可知原线圈电流I 1减小，故A 错误，B 正确；当P 位置不动，Q 上滑时，由U 2U 1＝n 2n 1知U 2增大，同理分析原线圈电流I 1增大，故C 正确，D 错误．8．(2014·课标Ⅱ·21)(多选)如图11，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2.原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，用交流电压表测得a 、b 端和c 、d 端的电压分别为U ab 和U cd ，则( )图11A ．U ab ∶U cd ＝n 1∶n 2B ．增大负载电阻的阻值R ，电流表的读数变小C ．负载电阻的阻值越小，cd 间的电压U cd 越大D ．将二极管短路，电流表的读数加倍 答案 BD解析 变压器的变压比U 1U 2＝n 1n 2，其中U 1、U 2是变压器原、副线圈两端的电压．U 1＝U ab ，由于二极管的单向导电特性，U cd ≠U 2，选项A 错误．增大负载电阻的阻值R ，负载的电功率减小，由于P 入＝P 出，且P 入＝I 1U ab ，所以原线圈上的电流I 1减小，即电流表的读数变小，选项B 正确．c 、d 端的电压由输入电压U ab 决定，负载电阻R 的阻值变小时，U cd 不变，选项C 错误．根据变压器上的能量关系有E 输入＝E 输出，在一个周期T 内，二极管未短路时有U ab I 1T ＝U 2R ·T 2＋0(U 为副线圈两端的电压)，二极管短路时有U ab I 2T ＝U 2R T ，由以上两式得I 2＝2I 1，选项D 正确．9．图12甲为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为4∶1，原线圈接图乙所示的正弦交流电．图甲中R t 为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R 1为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表．则下列说法正确的是( )图12A ．图乙所示电压的瞬时值表达式为u ＝51sin 50πt VB ．变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4C ．变压器输入、输出功率之比为1∶4D ．R t 处温度升高时，电压表和电流表的示数均变大 答案 B解析 题图乙所示电压的瞬时值表达式为u ＝51sin 100πt V ，A 错误；根据n 1n 2＝I 2I 1可知，原、副线圈中的电流与匝数成反比，理想变压器的输入、输出功率相等，B 正确，C 错误；R t 处温度升高时，R t 的阻值减小，电压表示数不变，电流表示数变大，所以D 选项错误．10．如图13甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为n 1∶n 2＝2∶1，电表均为理想电表，两个电阻的阻值均为1 Ω，C 是电容器，其击穿电压为22V ．图乙为原线圈两端的输入电压与时间的关系图象．下列说法正确的是( )图13A ．输入电压的频率为50 Hz ，经过变压器后通过电阻的交流电频率为25 HzB ．S 断开时电压表的示数为1.41 V ，电流表的示数为0.35 AC ．S 断开时电压表的示数为1 V ，电流表的示数为0.25 AD ．闭合开关S ，电容器将被击穿 答案 C解析 由题图乙知T ＝0.02 s ，则f ＝1T ＝50 Hz ，变压器不改变交流电的频率，所以输出的交流电的频率仍为50 Hz ，故A 错误．当S 断开时，由U 1U 2＝n 1n 2可知，电压表的示数U 2＝n 2n 1U 1＝1 V ，I 2＝U 22R ＝0.5 A ，又I 1I 2＝n 2n 1，则电流表的示数I 1＝n 2n 1I 2＝0.25 A ，所以B 项错误，C 项正确．开关S 闭合前，右端电阻R 两端电压最大值为22V ，开关S 闭合后，电容器C 与右端电阻R 并联，则并联总电阻小于1 Ω，电容器两端的最大电压小于22 V ，因为电容器的击穿电压为22V ，所以电容器不能被击穿，D 项错误．变压器动态问题的分析流程U 1――――→U 1 U 2＝n 1n 2U 2――――→I 2＝U 2R 负载I 2―――→I 1I 2＝n 2n 1I 1――――→P 1＝I 1U 1P 1考点三 远距离输电问题1．减少输电电能损失的两种方法 (1)理论依据：P 损＝I 2R .(2)减小输电线的电阻：根据电阻定律R ＝ρlS ，要减小输电线的电阻R ，在保证输电距离情况下，可采用减小材料的电阻率、增大导线的横截面积等方法．(3)减小输电导线中的电流：在输电功率一定的情况下，根据P ＝UI ，要减小电流，必须提高电压．2．远距离高压输电的几个基本关系(以图14为例)图14(1)功率关系：P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 损＋P 3.(2)电压、电流关系：U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3，U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线．(3)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线. (4)输电线上损耗的电功率：P 损＝I 线ΔU ＝I 2线R 线＝(P 2U 2)2R 线．当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n 倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的1n 2.[思维深化]输电线路功率损失的计算方法(1)P 损＝P －P ′，P 为输送的功率，P ′为用户所得功率．(2)P 损＝I 2线R 线，I 线为输电线路上的电流，R 线为线路电阻．(3)P 损＝ΔU 2R 线，ΔU 为输电线路上损失的电压，R 线为线路电阻．(4)P 损＝ΔUI 线，ΔU 为输电线路上损失的电压，I 线为输电线路上的电流．11．(多选)在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么( ) A ．输电线路上损失的电压与输送电流成正比 B ．输送电压越高，输电线路上损失的电压越大 C ．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比 D ．输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比 答案 AC解析 输电线路上损失电压ΔU ＝Ir ，在r 一定时，ΔU 和I 成正比．若U 越高，I ＝PU ，I 越小，那么ΔU 越小．输电线路上损失的功率ΔP ＝I 2r ，当P 一定时，I ＝P U ，所以ΔP ＝(PU )2r ，即ΔP和U 的平方成反比，跟I 的平方成正比，故A 、C 正确．12．(2014·四川理综·1)如图15所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则( )图15A ．用户用电器上交流电的频率是100 HzB ．发电机输出交流电的电压有效值是500 VC ．输电线上的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D ．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小 答案 D解析 由u －t 图象可知，交流电的周期T ＝0.02 s ，故频率f ＝1T ＝50 Hz ，选项A 错误；交流电的电压最大值U m ＝500 V ，故有效值U ＝U m2＝250 2 V ，选项B 错误；输电线上的电流由降压变压器副线圈上的电阻和降压变压器原副线圈的匝数比决定，选项C 错误；当用户用电器的总电阻增大时，副线圈上的电流减小，根据I 1I 2＝n 2n 1，原线圈(输电线)上的电流减小，根据P＝I 21R 得，输电线损失的功率减小，选项D 正确．13．(多选)一台发电机最大输出功率为4 000 kW ，电压为4 000 V ，经变压器T 1升压后向远方输电．输电线路总电阻为R ＝1 kΩ.到目的地经变压器T 2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V 、60 W)．若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T 1和T 2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则( )A ．T 1原、副线圈电流分别为103 A 和20 AB ．T 2原、副线圈电压分别为1.8×105 V 和220 VC ．T 1和T 2的变压比分别为1∶50和40∶1D ．有6×104盏灯泡(220 V 、60 W)正常发光答案 ABD解析 远距离输电的模型如图所示．T 1原线圈的电流为I 1＝P 1U 1＝4 000×1034 000A ＝1×103 A ，输电线上损失的功率为P 损＝I 22R ＝10%P 1，所以I 2＝ 10%P 1R ＝ 4 000×103×0.11×103 A ＝20 A ，A 正确；T 1的变压比为n 1n 2＝I 2I 1＝20103＝150；T 1副线圈的电压为U 2＝50U 1＝2×105 V ，T 2原线圈的电压为U 3＝U 2－I 2R ＝2×105 V －20×103 V ＝1.8×105V ，B 正确；T 2的变压比为n 3n 4＝U 3U 4＝1.8×105220＝9×10311，C 错误；能正常发光的灯泡盏数为N ＝90%P 160＝6×104，D 正确． 14．(2014·福建理综·16)图16为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n 1＝n 4<n 2＝n 3，四根模拟输电线的电阻R 1、R 2、R 3、R 4的阻值均为R ，A 1、A 2为相同的理想交流电流表，L 1、L 2为相同的小灯泡，灯丝电阻R L >2R ，忽略灯丝电阻随温度的变化．当A 、B 端接入低压交流电源时( )图16A ．A 1、A 2两表的示数相同B ．L 1、L 2两灯泡的亮度相同C ．R 1消耗的功率大于R 3消耗的功率D ．R 2两端的电压小于R 4两端的电压答案 D解析 设A 、B 两端所加电压为U .由欧姆定律知，通过A 2表的电流大小I 2＝U 2R ＋R L.通过升压变压器升压后输出电压U ′＝n 2n 1U ，降压变压器获得电压为U ′－I 1·2R ＝n 2n 1U －I 1·2R ，灯泡L 1两端电压为(n 2n 1U －I 1·2R )n 4n 3，则通过灯泡L 1的电流为(n 2n 1U －I 1·2R )n 4n 3R L.故 由变压器电流变化规律得I 1＝(n 2n 1U －I 1·2R )n 4n 3R L n 4n 3.又因为n 1＝n 4<n 2＝n 3，解上式得I 1＝U n 2n 1R L ＋n 1n 2·2R .因为R L >2R ，所以I 1<I 2.选项A 错误．通过灯泡L 1的电流为n 3n 4I 1＝n 2n 1I 1＝U R L ＋n 21n22·2R >I 2，故灯炮L 1亮度更大，选项B 错误．由于I 1<I 2，根据欧姆定律以及电功率的有关知识可知，选项C 错误，选项D 正确．远距离输电问题的分析思路及常见的“三个误区”1．分析思路：对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”，或按从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析．2．三个误区：(1)不能正确地利用公式P 损＝⎝⎛⎭⎫P 2U 22R 计算输电线上的损耗功率导致错误；(2)不能正确理解升压变压器的输出电压U 2、降压变压器的输入电压U 3和输电线上损失的电压ΔU 的关系导致错误，三者关系是U 2＝ΔU ＋U 3；(3)不能正确理解升压变压器的输入功率P 1、降压变压器的输出功率P 4和输电线上损失的功率P 损的关系导致错误，三者关系是P 1＝P 损＋P 4.1．(2015·江苏单科·1)一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V 交变电流改变为110 V ．已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为( )A ．200B ．400C ．1 600D ．3 200答案 B解析 根据变压器的变压规律U 1U 2＝n 1n 2得，n 2＝U 2U 1n 1＝110220×800＝400，选项B 正确． 2．(多选)如图17，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R 0，负载电阻的阻值R ＝11R 0，是理想电压表．现将负载电阻的阻值减小为R ＝5R 0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0 V ，则( )图17A ．此时原线圈两端电压的最大值约为34 VB ．此时原线圈两端电压的最大值约为24 VC ．原线圈两端原来的电压有效值约为68 VD ．原线圈两端原来的电压有效值约为48 V答案 AD解析 当R ＝5R 0时，示数为5.0 V ，所以输出电流I 出＝5.0 V 5R 0，U R 0＝I 出R 0＝1 V ，则变压器输出电压为6 V ，由n 1n 2＝U 1U 2得到输入电压的有效值为24 V ，所以原线圈两端电压最大值为2U 1≈34 V ，A 正确，B 错误．因I 入∶I 出＝n 2∶n 1不变，故输入电流不变时输出电流也不变，当负载由R ＝11R 0变为R ＝5R 0时，由U ＝IR 知副线圈电压由I (R 0＋11R 0)降到I (R 0＋5R 0)＝6 V ，则副线圈两端原来的电压有效值为12 V ，原线圈两端原来的电压有效值为48 V ，C 错误，D 正确．3．如图18所示，匀强磁场的磁感应强度B ＝25πT ，单匝矩形线圈的面积S ＝1 m 2，电阻不计，绕垂直于磁场的轴OO ′匀速转动．线圈通过电刷与理想变压器原线圈相连接，A 为交流电流表．调整副线圈的触头P ，当变压器原、副线圈的匝数比为2∶1时，副线圈电路中标有“6 V 6W ”的灯泡正常发光，以下判断正确的是( )图18A ．电流表的示数为1 AB ．矩形线圈产生电动势的有效值为18 VC ．从矩形线圈转到中性面开始计时，矩形线圈产生的电动势随时间的变化规律为e ＝122sin 30πt VD ．若矩形线圈的转速增大，为使灯泡仍能正常发光，应将P 适当上移答案 D解析 因灯泡正常发光，则副线圈两端的电压有效值为U 2＝6 V ，通过灯泡的电流为I 2＝66A ＝1 A ，电流表的示数为I 1＝n 2n 1I 2＝0.5 A ，原线圈两端电压的有效值为U 1＝n 1n 2U 2＝12 V ，矩形线圈产生电动势的有效值为12 V ，最大值为E m ＝BSω＝12 2 V ，得ω＝60π rad/s ，矩形线圈产生的电动势随时间的变化规律为e ＝122sin 60πt V ，矩形线圈的转速增大，产生的感应电动势增大，P 适当上移可以保持副线圈两端电压不变，小灯泡仍能正常发光．4．(多选)如图19甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，原线圈接交流电源和交流电压表，副线圈与热水器、抽油烟机连接．已知副线圈上的电压按图乙所示规律变化，现闭合开关S 接通抽油烟机，下列说法正确的是( )图19A ．电压表示数为44 VB ．副线圈上电压的瞬时值表达式u ＝2202sin(100πt ) VC ．热水器消耗的功率变大D ．变压器的输入功率增大答案 BD解析 由题图乙可知，交变电流的峰值是220 2 V ，角速度ω＝2πT＝100π rad/s ，则副线圈两端电压的瞬时值表达式为u ＝2202sin(100πt ) V ，选项B 正确；根据U 1U 2＝n 1n 2得，U 1＝n 1n 2U 2＝1 100 V ，则电压表示数为1 100 V ，选项A 错误；接通开关，变压器的输出功率增大，则变压器的输入功率增大，选项D 正确；热水器消耗的功率P ＝U 2R不变，选项C 错误． 5．(2014·浙江理综·15)如图20所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U ，用等效总电阻是r 的两条输电线输电，输电线路中的电流是I 1，其末端间的电压为U 1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I 2.则( )图20A ．用户端的电压为I 1U 1I 2B ．输电线上的电压降为UC ．理想变压器的输入功率为I 21rD ．输电线路上损失的电功率为I 1U答案 A解析 根据理想变压器的工作原理，得I 1U 1＝I 2U 2，所以用户端的电压U 2＝I 1U 1I 2，选项A 正确；输电线上的电压降U ′＝I 1r ＝U －U 1，选项B 错误；变压器的输入功率P 1＝I 1U －I 21r ＝I 1U 1，选项C 错误；输电线路上损失的功率P ′＝I 21r ＝I 1(U －U 1)，选项D 错误．6．(多选)如图21为发电厂向远处用户的输电电路示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变．若输送功率增大，下列说法中正确的有( )图21A ．升压变压器的输出电压增大B ．降压变压器的输出电压增大C ．输电线上损耗的功率增大D ．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大答案 CD解析 已知发电厂的输出电压不变，升压变压器的原、副线圈匝数比不变，则由n 1n 2＝U 1U 2知，升压变压器的输出电压U 2不变，A 错；若输送功率增大，输电电压U 2不变，则由P ＝U 2I 2知，输电线上电流I 2增大，又输电线的电阻不变，由U 损＝I 2R 知输电线上损失电压增大，则降压变压器输出电压减小，B 错．因输电电流增大，则由P ＝I 22R 知，输电线上损耗的功率变大，C 对．输电线上损耗功率占总功率的比例(I 22R U 2I 2＝I 2R U 2)增大，D 对． 练出高分基础巩固1．有一种调压变压器的构造如图1所示．线圈AB 绕在一个圆环形的铁芯上，C 、D 之间加上输入电压，转动滑动触头P 就可以调节输出电压．图中A 为交流电流表，V 为交流电压表，R 1、R 2为定值电阻，R 3为滑动变阻器，C 、D 两端接正弦交流电源，变压器可视为理想变压器，则下列说法正确的是( )图1A ．当R 3不变，滑动触头P 顺时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小B ．当R 3不变，滑动触头P 逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小C ．当P 不动，滑动变阻器滑动触头向上滑动时，电流表读数变小，电压表读数变小D ．当P 不动，滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数变大 答案 A解析 当R 3不变，P 顺时针转动时，n MN 减小，由U CD U MN ＝n CD n MN，知U MN 减小，则电压、电流表读数均减小，A 项正确，同理知B 项错；当P 不动时，匝数n MN 不变，输出电压U MN 不变，滑动触头向上滑动，R 3阻值变大，根据串反并同，得电压表示数变大，电流表示数变小，C 项错误，同理知D 项也错误．2．如图2所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b 是原线圈的中心接头，电压表V 和电流表A 均为理想电表，除滑动变阻器电阻R 、定值电阻R 0以外的其余电阻不计，从某时刻开始在原线圈c 、d 两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u 1＝2202sin 100πt (V)．下列说法中正确的是 ( )图2A ．t ＝1600s 时刻，c 、d 两点间的电压瞬时值为110 V B ．当单刀双掷开关与a 连接时，电压表的示数为22 2 VC ．单刀双掷开关与a 连接，在滑动变阻器滑片P 向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小D ．当单刀双掷开关由a 扳向b 时，电压表和电流表的示数均变大答案 D解析 由c 、d 两点间的电压瞬时值表达式u 1＝2202sin 100πt (V)，当t ＝1600s 时，u 1＝2202sin π6 V ＝110 2 V ，选项A 错误．由U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝U 1n 2n 1＝220×110V ＝22 V ，选项B 错误．单刀双掷开关与a 连接，滑片P 向上移动时，电压表示数变大，选项C 错误．3．如图3为远距离输电的示意图，若电厂输出电压u 1＝2202sin 100πt (V)，则下列表述不正确的是( )图3A ．U 1＜U 2，U 3＞U 4B ．U 1＝220 VC ．若U 2提高为原来的10倍，输电线上损失的功率为原来的1100D ．用户得到的交变电流频率为25 Hz答案 D解析 远距离输电采用高压输电，降压后才能使用，所以A 正确；U 1为有效值，应该是220 V ，所以B 正确；输电线上损失的功率为P 损＝(P U 2)2R 线，所以C 正确；由交变电流的瞬时值表达式可得交变电流的频率为f ＝100π2πHz ＝50 Hz ，所以D 错误． 4．(多选)图4甲为一火灾报警系统．其中R 0为定值电阻，R 为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小．理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，副线圈输出电压如图乙所示，则下列说法正确的是( )图4A ．原线圈输入电压有效值为220 VB ．副线圈输出电压瞬时值表达式u ＝442cos 100πt (V)C ．R 处出现火情时，原线圈电流增大D ．R 处出现火情时，电阻R 0的电功率减小答案 AC解析 由题图乙可知，副线圈电压的峰值U m ＝44 2 V ，则副线圈电压的有效值为44 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2＝51，得U 1＝220 V ，故选项A 正确． 由题图乙可知，副线圈电压的峰值U m ＝44 2 V ，周期T ＝0.016 s ，ω＝2πT＝125π rad/s ，所以u ＝442cos 125πt (V)，故选项B 错误．R 处出现火情时，其阻值变小，则副线圈电流变大，线圈匝数比不变，所以原线圈电流增大，故选项C 正确．R 处出现火情时，其阻值变小，则副线圈电流变大，通过电阻R 0的电流变大，根据P ＝I 2R ，可知电阻R 0的电功率增大，故选项D 错误．5．(多选)如图5甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝10∶1，b 是原线圈的中心抽头，S 为单刀双掷开关，定值电阻R ＝10 Ω.从某时刻开始在原线圈c 、d 两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法中正确的是( )图5A ．当S 与a 连接后，理想电流表的示数为2.2 AB ．当S 与a 连接后，t ＝0.01 s 时理想电流表示数为零C ．当S 由a 拨到b 后，原线圈的输入功率变为原来的4倍D ．当S 由a 拨到b 后，副线圈输出电压的频率变为25 Hz答案 AC解析 S 与a 连接后，由U 1U 2＝n 1n 2，又知U 1＝22022V ＝220 V ，得U 2＝22 V ，则理想电压表的示数为22 V ，又知定值电阻R ＝10 Ω，可得理想电流表示数为I ＝U 2R＝2.2 A ，故A 对，B 错；S 由a 拨到b 后，n 1∶n 2＝5∶1，则U 1∶U 2′＝5∶1，得U 2′＝2U 2，据P ＝U 2R得功率变为原来的4倍，故C 对；输出电压频率不变，仍为50 Hz ，故D 错．6．(多选)在如图6所示的电路中，T 为一降压式自耦调压变压器，开始时灯泡L 正常发光，现在电源电压U 略降低，为使灯L 仍能正常发光，可采取的措施是( )图6A ．将自耦调压变压器的滑片P 适当上滑B ．将自耦调压变压器的滑片P 适当下滑C ．适当增大滑动变阻器R 2的阻值D ．适当减小滑动变阻器R 2的阻值答案 AC解析 根据U U 2＝n 1n 2可得U 2＝n 2n 1·U ，所以应增加n 2，故A 正确；匝数比不变，应使R 1两端电压减小，则总电流减小，所以使R 2阻值增加，故C 正确．7．(多选)远距离输电装置如图7所示，升压变压器和降压变压器均是理想变压器．当S 由2改接为1时，下列说法正确的是( )。
高考物理一轮复习 第十章 交变电流 传感器 第二节 变压器 电能的输送课时作业
变压器电能的输送时间：45分钟一、单项选择题1．如图所示，半径为L＝1 m的金属圆环，其半径Oa是铜棒，两者电阻均不计且接触良好．今让Oa以圆心O为轴，以角速度ω＝10 rad/s匀速转动，圆环处于垂直于环面，磁感应强度为B＝2 T的匀强磁场中．从圆心O引出导线，从圆环上接出导线，并接到匝数比为n1n2＝14的理想变压器原线圈两端．则接在副线圈两端的理想电压表的示数为( )A．40 V B．20 VC．80 V D．0 V解析：由于Oa以圆心O为轴，以角速度ω＝10 rad/s匀速转动，产生恒定的感应电动势，变压器铁芯中磁通量不变，接在副线圈两端的理想电压表的示数为0，选项D正确．答案：D2．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为21，电阻R＝55.0 Ω，原线圈两端接一正弦式交变电流，电压u随时间t变化的规律为u＝1102sin20πt V，时间t的单位是s.那么，通过电阻R的电流有效值和频率分别为( )A．1.0 A、20 Hz B. 2 A、20 HzC. 2 A、10 Hz D．1.0 A、10 Hz解析：原线圈电压有效值为110 V，副线圈电压有效值为55 V，通过电阻R的电流有效值1.0 A，频率为10 Hz，选项D正确．答案：D3．一理想变压器原、副线圈匝数比n1n2＝115，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t的变化规律如图所示，副线圈仅接入一个10 Ω的电阻，则( ) A．流过电阻的最大电流是20 AB．与电阻并联的电压表的示数是141 VC．变压器的输入功率是2.2×103 WD．在交变电流变化的一个周期内，电阻产生的焦耳热是20 J解析：由变压器变压公式，副线圈输出电压U＝100 V，输出电流I＝10 A，由欧姆定律可得流过电阻的最大电流是I m＝2I＝10 2 A，选项A错误；由变压器变压公式，与电阻并联的电压表的示数是100 V，选项B错误；变压器输出功率P＝UI＝100×10 W＝1 000 W，变压器的输入功率是1 000 W，选项C错误；在交变电流变化的一个周期内，电阻产生的焦耳热是Q＝I2RT＝102×10×0.02 J＝20 J，选项D正确．答案：D4．如图所示，理想变压器原线圈输入电压u＝U m sinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器；V1和V2是理想电压表，示数分别是U1和U2，A1和A2是理想电流表，示数分别是I1和I2.下列说法正确的是( )A．I1和I2表示电流的瞬时值B．U1和U2表示电压的最大值C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变小D．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大解析：I1和I2表示电流的有效值，U1和U2表示电压的有效值，选项A、B错误；滑片P 向下滑动过程中，U2不变、I2变大、I1变大，选项C错误D正确．答案：D5．如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压及输电线的电阻均不变．在用电高峰期，随着发电厂输出功率的增大，下列说法正确的是( )A．升压变压器的输出电压增大B ．降压变压器的输出电压增大C ．输电线上损耗的功率增大D ．输电线上损耗的功率占总功率的比例不变解析：发电厂输出功率的增大，升压变压器的输出电压不变，由于输电线电流增大，输电线损失电压增大，降压变压器的输出电压减小，选项A 、B 错误，C 正确；输电线上损耗的功率占总功率的比例增大，选项D 错误．答案：C6．如图甲所示电路，理想变压器原线圈输入电压如图乙所示，副线圈电路中R 0为定值电阻，R 是滑动变阻器，C 为耐压值为22 V 的电容器，所有电表均为理想电表．下列说法正确的是( )A ．副线圈两端电压的变化频率为0.5 HzB ．电流表的示数表示电流的瞬时值C ．为保证电容器C 不被击穿，原、副线圈匝数比应大于101D ．滑动片P 向下移时，电流表A 1和A 2示数均增大解析：变压器原、副线圈中交流电频率相等，根据图乙可知周期T ＝2×10－2s ，频率f ＝1T＝50 Hz ，选项A 错误；电流表、电压表的示数以及用电器所标的额定电压、额定电流等都是有效值，选项B 错误；电容器的耐压值是22 V ，即输出电压最大值不超过22 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2有311 V 22 V ≠101，选项C 错误；滑片向下移动时，滑动变阻器阻值变小，副线圈两端的总电阻变小，电流变大，即电流表A 2示数变大，根据I 1I 2＝n 2n 1可知原线圈电流也增大，即电流表A 1示数变大，选项D 正确．答案：D 二、多项选择题7．在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么( ) A ．输电线路上损失的电压与输送电流成正比 B ．输送电压越高，输电线路上损失的电压越大 C ．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比 D ．输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比解析：输电线路上损失电压ΔU ＝Ir ，在r 一定时，ΔU 和I 成正比．若U 越高，I ＝P U，I 越小，那么ΔU 越小．输电线路上损失的功率ΔP ＝I 2r ，当P 一定时，I ＝PU，所以ΔP ＝(P U)2r ，即ΔP 和U 的平方成反比，跟I 的平方成正比，故A 、C 正确．答案：AC8．下图甲为理想变压器的示意图，其原、副线圈的匝数之比为41，电压表和电流表均为理想电表．若发电机向原线圈输入图乙所示的正弦交流电，图中R T 为NTC 型热敏电阻(阻值随温度升高而变小)，R 1为定值电阻．下列说法中正确的是( )A ．交流电压u 的表达式为u ＝362sin50πt VB ．t ＝0.01 s 时，发电机线圈中穿过的磁通量最大C ．R T 温度升高时，变压器的输入功率变小D ．R T 温度升高时，电压表的示数不变，电流表的示数变大解析：原线圈接的是题图乙所示的正弦交流电，由图知最大电压为36 2 V ，周期为0.02 s ，故角速度是ω＝100π rad/s，u ＝362sin100πt V ，故A 错误．t ＝0.01 s 时，感应电动势为0，线圈处于中性面位置，发电机线圈中穿过的磁通量最大，B 正确．R T 温度升高时，副线圈中的总电阻减小，由于原、副线圈两端的电压均不变，故电压表示数不变，电流表的示数变大，故输出功率变大，理想变压器的输入、输出功率相等，故输入功率变大，C 错误，D 正确．答案：BD9．如图甲所示为一个小型电风扇的电路简图，其中理想变压器的原、副线圈匝数之比n 1n 2＝101，接线柱a 、b 接上一个正弦交变电源，电压随时间变化规律如图乙所示，输出端接有额定电压均为12 V 的灯泡和风扇电动机，电动机线圈电阻r ＝2 Ω.接通电源后，灯泡正常发光，风扇正常工作，则( )A．电阻R两端的电压是10 VB．通过风扇电动机的电流是6 AC．通过灯泡的交流电频率是100 HzD．风扇突然卡住的瞬间，灯泡变暗解析：据题图乙可知原线圈电压的有效值为220 V，周期为0.02 s，故其频率为50 Hz.由于理想变压器原、副线圈的电压跟匝数成正比，故副线圈两端的电压为22 V，又额定电压为12 V的灯泡正常发光，故电阻R两端的电压是10 V，A正确．风扇电动机不是纯电阻用电器，故风扇电动机线圈两端的电压小于12 V，通过风扇电动机的电流小于6 A，B错误．变压器不改变交流电的频率，故通过灯泡的交流电频率是50 Hz，C错误．风扇突然卡住的瞬间，风扇电动机线圈两端的电压增大，通过风扇的电流增大，则副线圈干路电流增大，R两端的电压增大，由于原、副线圈匝数不变，故副线圈两端的电压不变，加在灯泡两端的电压减小，灯泡变暗，D正确．答案：AD10．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为110，接线柱a、b接在电压为u＝222 sin100πt(V)的交流电源上，R1为定值电阻，其阻值为100 Ω，R2为用半导体热敏材料制成的传感器．下列说法中正确的是( )A．t＝1600s时，a、b两点间电压的瞬时值为11 VB．t＝1600s时，电压表的读数为220 VC．当温度升高时，电压表示数不变，电流表示数变大D ．在1分钟内电阻R 1上产生的热量为2 904 J 解析：由u ＝222sin100πt (V)知，t ＝1600s 时，a 、b 两点间电压的瞬时值为11 2 V ，A 错误；电压表示数为有效值，根据n 1n 2＝U 1U 2可知，电压表示数U 2＝n 2n 1·U max2＝220 V ，B 正确；变压器输入电压决定输出电压，原副线圈匝数比不变，则输出电压不变，温度升高，R 2变小，R 1、R 2并联，则总阻值也变小，输出电流变大，由n 1n 2＝I 2I 1可知输入电流也变大，C 正确；电阻R 1在1分钟内产生的热量Q ＝U 22R 1t ＝29 040 J ，D 错误．答案：BC 三、非选择题 11.如图所示，理想变压器有两个副线圈，L 1、L 2是两盏规格为“8 V,10 W”的灯泡，L 3、L 4是两盏规格为“6 V,12 W”的灯泡，当变压器的输入电压为U 1＝220 V 时，四盏灯泡恰好都能正常发光，如果原线圈的匝数n 1＝1 100匝，求：(1)副线圈n 2、n 3的匝数； (2)电流表的读数． 解析：(1)由变压器原理可知n 1n 2n 3＝U 1U 2U 3，则n 2＝U 2U 1n 1＝8220×1 100匝＝40匝n 3＝U 3U 1n 1＝2×6220×1 100匝＝60匝．(2)由输入功率等于输出功率知I 1U 1＝P 2＋P 3＋P 4＋… 即有I 1＝2P 2＋2P 3U 1＝2×10＋2×12220 A ＝0.2 A.答案：(1)40匝 60匝 (2)0.2 A12．某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9 kW ，输出电压为500 V ，输电线的总电阻为10 Ω，允许线路损耗的功率为输出功率的4%，求：(1)村民和村办小企业需要220 V 电压时，求所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少；(不计变压器的损耗)(2)若不用变压器而由发电机直接输送，村民和村办小企业得到的电压和功率各是多少． 解析：(1)建立如图所示的远距离输电模型，要求变压器原、副线圈的匝数比，先要知道原、副线圈两端的电压之比．本题可以以线路上损耗的功率为突破口，先求出输电线上的电流I 线，再根据输出功率求出U 2，然后再求出U 3.由线路损耗的功率P 损＝I 2线R 线和P 损＝4%P 出可得I 线＝P 损R 线＝9 000×4%10A ＝6 A 又因为P 输出＝U 2I 线，所以U 2＝P 输出I 线＝9 0006V ＝1 500 VU 3＝U 2－I 线R 线＝(1 500－6×10) V＝1 440 V根据理想变压器规律n 1n 2＝U 1U 2＝500 V 1 500 V ＝13 n 3n 4＝U 3U 4＝1 440 V 220 V ＝7211所以升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别是13和7211. (2)若不用变压器而由发电机直接输送(模型如图所示)，由P 输出＝UI 线′可得I 线′＝P 输出U ＝9 000500A ＝18 A所以线路损耗的功率P线＝I线′2R线＝182×10 W＝3 240 W用户得到的电压U用户＝U－I线′R线＝(500－18×10) V＝320 V 用户得到的功率P用户＝P输出－P线＝(9 000－3 240) W＝5 760 W. 答案：(1)13 7211 (2)320 V 5 760 W。
高三物理一轮复习 第10章 交变电流传感器精品课件 新人教
第1节 交变电流的产生和描述
正弦式电流的变化规律
1．正弦式交流电的变化规律(注意图与图的对应关系)
2．交变电流瞬时值表达式的基本书写思路 (1)确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图象或由公式 Em＝nBSω求出相应峰值． (2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式． ①线圈从中性面开始转动，则it图象为正弦函数图象，函数式为i＝Imsin ωt. ②线圈从垂直中性面开始转动，则it图象为余弦函数图象．函数式为i＝Imcos ωt. ③线圈不是从以上两位置开始转动，先通过三角函数变换到以上两种形式，再写出函数表达式．
对交变电流的“四值”的理解和应用
如图所示，一个边长L＝10 cm，匝数n＝100匝的 正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的 对称轴OO′匀速运动，磁感应强度B＝0.50 T， 角速度ω＝10π rad/s，外电路电阻R＝4.0 Ω， 线圈内阻r＝1.0 Ω. (1)求线圈转动的周期和感应电动势的最大值． (2)写出线圈由图中所示位置开始计时时，感应电 动势的瞬时值表达式． (3)求交流电压表的示数． 【点拨】 由磁场情况和线圈转动情况可以确定 瞬时值表达式，电压表和电流表的示数均为电路 中电压和电流的有效值．
【解析】物体在重力、推力、斜面的支持力和摩擦力四个力的作用下做匀速直线运动，所以受力平衡．但这四个力不在同一平面内，不容易看出它们之间的关系．我们把这些力分解在两个平面内，就可以将空间问题变为平面问题，使问题得到解决．将重力沿斜面、垂直于斜面分解．我们从上面、侧面观察，如图甲、图乙所示．
(b)
(2010·全国卷Ⅱ)如图所示，一热敏电阻RT放在控温容器M内：为毫安表，量程6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9 Ω；S为开关. 已知RT在95℃时阻值为150 Ω，在20 ℃时的阻值约为550 Ω. 现要求在降温过程中测量在95～20 ℃之间的多个温度下RT的阻值. (1)在图中画出连线，完成实验原理电路图． (2)完成下列实验步骤中的填空． ①依照实验原理电路图连线． ②调节控温容器M内的温度，使得RT温度为95 ℃. ③将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全． ④闭合开关. 调节电阻箱，记录电流表的示数I0 ，并记录________. ⑤将RT的温度降为T1 (20 ℃＜T1＜95 ℃)；调节电阻箱，使得电流表的读数________，记录________________. ⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1＝________. ⑦逐步降低T1的数值，直至20 ℃为止；在每一温度下重复步骤⑤⑥
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3．功率损失： (1)ΔP＝P－P′. 2 Δ U (2)ΔP＝I2R＝ . R 4．输送电流： P (1)I＝ . U U－U′ (2)I＝ . R
[思维诊断] (1)变压器不但可以改变交流电压，也可以改变直流电压．( × ) (2)增加理想变压器副线圈的匝数，其输出功率会大于原线圈的输 入功率．( × ) (3)高压输电会减小输送电流，减小输电线的功率损失．( √ ) (4)在输送电压一定时，输送的电功率越大，输送过程中损失的功 率越小．( × ) (5) 变 压 器原 线 圈中 的电 流 会随 着副 线 圈 中电 流的 变 化而 变 化．( √ )
类题拓展 (多选)为保证用户电压稳定在 220 V，变电所需适时进 行调压，如图甲所示为调压变压器示意图．保持输入电压 u1 不变，当 滑动接头 P 上下移动时可改变输出电压，某次检测得到用户电压 u2 随 时间 t 变化的图线如图乙所示，则以下说法正确的是( )
A．u2＝190 2sin(50πt) V B．u2＝190 2sin(100πt) V C．为使用户电压稳定在 220 V，应将 P 适当下移 D．为使用户电压稳定在 220 V，应将 P 适当上移
提能微课 31 理想变压器的动态分析 1．电压：原决定副 n2 根据变压器的原理可知， 输入电压 U1 决定输出电压 U2， U2＝ U1. n1 当 U1 不变时，不论负载电阻 R 变化与否，U2 都不会改变． 2．电流：副决定原 输出电流 I2 决定输入电流 I1，当负载电阻 R 增大时，I2 减小，则 I1 相应减小；当负载电阻 R 减小时，I2 增大，则 I1 相应增大．因此， 在使用变压器时不能使变压器副线圈短路．
变式训练 1 (2016· 云南一模)如图所示，将理想变压器原线圈接 入电压随时间变化规律为：u＝220 2sin100πt(V)的交流电源上，在副 线圈两端并联接入规格为“22 V,22 W”的灯泡 10 个，灯泡均正常发 光．除灯泡外的电阻均不计，下列说法正确的是( )
A．变压器原、副线圈匝数比为 10 2：1 B．电流表示数为 1 A C．电流表示数为 10 A D．副线圈中电流的频率为 5 Hz
变式训练 2 如图所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂 的输出电压是 U，用等效总电阻是 r 的两条输电线输电，输电线路中 的电流是 I1， 其末端间的电压为 U1.在输电线与用户间连有一理想变压 器，流入用户端的电流为 I2.则 ( ) I1U1 A．用户端的电压为 I2 B．输电线上的电压降为 U C．理想变压器的输入功率为 I2 1r D．输电线路上损失的电功率为 I1U
U [解析] 设两电流表示数分别为 IA1、IA2，则 IA2＝ .由题意 2R＋RL 知，升压变压器的升压比与降压变压器的降压比相等，设为 k，由变 压器匝数与电流、电压的关系可知，升压变压器副线圈两端电压 U2 ＝kU，降压变压器副线圈中电流 I4＝kIA1，U4＝I4RL＝kIA1RL，则降压 U2－U3 2 变压器原线圈两端电压 U3＝kU4＝k IA1RL，则 IA1＝ ，解得 IA1 2R kU IA1 k2U ＝ 2 ，则 <1，故 IA1<IA2，选项 A 错误；I4＝kIA1＝ 2 ， IA2 2R＋k RL 2R＋k RL I4 因 >1，故两灯泡亮度不同，选项 B 错误；由 P＝I2R 可知，PR1<PR3， IA2 选项 C 错误；由 U＝IR 可知，UR2<UR4，选项 D 正确． [答案] D
【解析】 灯泡正常发光，则灯泡两端的电压为 22 V，由于原线 圈两端电压有效值为 220 V， 原、 副线圈的匝数比为 10∶1， A 错误． 副 P 22 线圈中的电流 I＝ ＝ ×10 A＝10 A，电流与匝数成反比，所以电流 U 22 表示数为 1 A，B 正确，C 错误．由表达式知 ω＝100π rad/s，则交流 2π 电的频率 f＝ ＝50 Hz，D 错误． ω 【答案】 B
真题检测 1.(2015· 新课标全国卷Ⅰ)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为 31，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧 接在电压为 220 V 的正弦交流电源上，如图所示．设副线圈回路中电 阻两端的电压为 U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为 k， 则( ) 1 1 A．U＝66 V，k＝ B．U＝22 V，k＝ 9 9 1 1 C．U＝66 V，k＝ D．U＝22 V，k＝ 3 3
[例 2] 如图为模拟远距离输电实验电路图， 两理想变压器的匝数 n1＝n4<n2＝n3，四根模拟输电线的电阻 R1、R2、R3、R4 的阻值均为 R， A1、A2 为相同的理想交流电流表，L1、L2 为相同的小灯泡，灯丝电阻 RL>2R，忽略灯丝电阻随温度的变化．当 A、B 端接入低压交流电源时 ( ) A．A1、A2 两表的示数相同 B．L1、L2 两灯泡的亮度相同 C．R1 消耗的功率大于 R3 消耗的功率 D．R2 两端的电压小于 R4 两端的电压
3．功率：副决定原 输出功率 P2 决定输入功率 P1， 理想变压器的输出功率与输入功率 相等，即 P2＝P1，在输入电压 U1 一定的情况下，当负载电阻 R 增大 时，I2 减小，则 P2＝I2U2 减小，P1 也将相应减小；当 R 减小时，I2 增 大，P2＝I2U2 增大，则 P1 也将增大．
[解析] 对于理想变压器，原线圈电压决定副线圈电压，所以 V1、 V2 示数均不变，A、B 错误．A1、A2 中电流与原、副线圈中电流相同， 由 I1∶I2＝n2∶n1，可知 n1>n2，为降压变压器，C 错误．副线圈所连 接的电路电压不变，电流变大，则电阻变小，即滑动变阻器沿 c→d 的 方向滑动，D 正确． [答案] D
【解析】 根据理想变压器原副线圈的功率相等，有 U1I1＝U2I2， I1U1 解得用户端电压为 U2＝ ，选项 A 正确；输电线上的电压降为 I1r， I2 选项 B 错误；理想变压器的输入功率为 UI1－I2 1r，选项 C 错误；输电 线路上损失的电功率为 I2 1r，选项 D 错误． 【答案】 A
2π [解析] 由题图乙可知 ω＝ ＝100π rad/s，则变压器输入电压的 T 瞬时值表达式为 u＝220 2sin100πt(V)，A 错误．小灯泡的额定功率 P U2 ＝10 W，由 P＝ 可得小灯泡的额定电压 U＝20 V，小灯泡恰好正常 R 发光，电压表的示数为 20 V，B 错误．根据变压器变压公式 U1∶U2 n1 220 11 ＝n1∶n2，可得 ＝ ＝ ，C 正确．根据额定功率 10 W 的小灯泡恰 n2 20 1 好正常发光，理想变压器的输入功率等于输出功率，D 错误． [答案] C
2．(多选)(2015· 天津卷)
如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线 圈匝数可以通过滑动触头 Q 来调节，在副线圈两端连接了定值电阻 R0 和滑动变阻器 R，P 为滑动变阻器的滑动触头．在原线圈上加一电 压为 U 的正弦交流电，则( ) A．保持 Q 的位置不动，将 P 向上滑动时，电流表读数变大 B．保持 Q 的位置不动，将 P 向上滑动时，电流表读数变小 C．保持 P 的位置不动，将 Q 向上滑动时，电流表读数变大 D．保持 P 的位置不动，将 Q 向上滑动时，电流表读数变小
【解析】 设变压器原、副线圈电压分别为 U1、U2，电流分别为 U0－U1 U2 U1 3 I1 1 I1、I2，可知 I1＝ ，I2＝ ，又因为 U0＝220 V， ＝ ， ＝ ， R R U2 1 I2 3 22 66 可解得 U2＝66 V，U1＝198 V，I1＝ ，I2＝ ，原线圈中 P1＝(U0－ R R P1 1 U1)I1，副线圈中 P2＝U2I2，易知 ＝ ，故 A 正确． P2 9 【答案】 A
3．几种常用的变压器： (1)自耦变压器——调压变压器，如图 A、B 所示．
电压互感器：把高电压变成低电压，如图C所示. 2互感器 电流互感器：把大电流变成小电流，如图D所示.
知识点二 远距离输电 1．输电过程(如图所示)：
2．电压损失： (1)ΔU＝U－U′. (2)ΔU＝IR.
பைடு நூலகம்
[典例] (2015· 安徽卷)图示电路中，变压器为理想变压器，a、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，R0 为定值电阻，R 为滑动变阻 器．现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表 A1 的示数增大了 0.2 A，电流表 A2 的示数增大了 0.8 A，则下列说法正确 的是( ) A．电压表 V1 示数增大 B．电压表 V2、V3 示数均增大 C．该变压器起升压作用 D．变阻器滑片是沿 c→d 的方向滑动
[例 1] (2016· 广东测汕头教学质量测评)如图甲所示，一理想变压 器给一个小灯泡供电．当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定 功率 10 W 的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为 40 Ω，图中电 压表为理想电表，下列说法正确的是( )
A．变压器输入电压的瞬时值表达式为 u＝220 2sinπt(V) B．电压表的示数为 220 V C．变压器原、副线圈的匝数比为 11∶1 D．变压器的输入功率为 110 W
2．理想变压器原、副线圈基本量的关系 功率 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即 P 入＝P 出 关系 U1 n1 电压 原、副线圈的电压比等于匝数比，即 ＝ ，与副线圈的个数 U2 n2 关系 无关 I1 n2 ①只有一个副线圈时： ＝ ； I2 n1 电流 由 P 入＝P 出得 U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn， 关系 ②有多个副线圈时： 或 I1n1＝I2n2＋…＋Innn 频率 f1＝f2，变压器不改变交流电的频率 关系
【解析】 由题图乙可知用户电压为正弦式交变电压，故瞬时值 2π －2 表达式为 u2＝Umsinωt， 其中 Um＝190 2 V， T＝2×10 s， 故 ω＝ ＝ T － 100π s 1，代入 u2 瞬时值表达式可知，A 错误，B 正确．根据理想变压 U1 n1 n2 器的变压原理 ＝ ，得 U2＝ U1，在 U1 和 n2 不变的情况下，欲使 U2 n2 n1 U2 增大，n1 应减小，即 P 应上移，C 错误，D 正确． 【答案】 BD