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1、精品教案可编辑第 3 章 电能的输送与变压器自我校对 P送UI线R线I线U损n1n2n2n1U2I2U3I3精品教案可编辑理想变压器问题1.电压思路理想变压器的输入电压U1，输出电压U2与原、副线圈匝数之间关系：U1U2n1n2.2.功率思路理想变压器的输入，输出功率关系为：P入P出，即P1P2；当变压器有多个副绕组时：P1P2P3.3.电流思路由IP/U知，对只有一个副绕组的变压器有：I1I2n2n1；当变压器有多个副绕组时：n1I1n2I2n3I3.4.制约思路(变压器动态问题)(1)电压制约：当变压器原、副线圈匝数比(n1/n2)一定时，输出电压U2由输入电压U1决定，即U2n2U1/n
2、1，可简述为“原制约副”.(2)电流制约：当变压器、原副线圈的匝数比(n1/n2)一定，且输入电压U1确定时，原线圈中的输入电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1n2I2/n1，可简述为“副制约原”.(3)负载制约：变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2P负 1P负 2；变压器副线圈中的电流I2由用户负载及输出电压U2决定，I2P2/U2.5.原理思路变压器原线圈中磁通量发生变化，铁心中/t相等，即1t2t.此式适用于交流电或电压(电流)变化的直流电，但不适用于稳定或恒定电流的情况.(多选)(2014山东高考)如图 3-1，将额定电压为60 V 的用电器，通过一理想变压器接在正弦交
3、变电源上.闭合开关 S 后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V 和 2.2 A.以下判断正确的是()精品教案可编辑图 3-1A.变压器输入功率为484 WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD.变压器原、副线圈匝数比n1n2 11 3【解析】变压器的输入功率P1P2I2U2 2.2 60 W 132 W，选项 A 错误；由U1U2n1n2得n1n2U1U222060113，选项 D 正确；由I1I2n2n1得I1n2n1I2311 2.2 A0.6 A，选项 B正确；根据IIm2得副线圈上的电流的最大值I2m
4、2I22.2 2A，选项 C 错误.【答案】BD远距离高压输电1.输电示意图(如图 3-2)图 3-22.正确理解几个基本关系(1)功率关系：P1P2，P2P损P3，P3P4.(2)电压关系：U1U2n1n2，U2U线U3，U3U4n3n4.(3)电流关系：I1I2n2n1，I2I线I3，I3I4n4n3.精品教案可编辑(4)输电电流：I线P2U2P3U3U线R线.(5)输电导线上损耗的电功率：P损P2P3I2线R线U2线R线U线I线.(6)输电导线上的电压损失：U线I线R线U2U3.如图 3-3 所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1n2 4 1，原线圈输入电压U1 1 410sin 100
5、t(V)，副线圈通过电阻r 1 的输电线对用户供电，则用户处最多接多少盏“220 V 40 W”的电灯可保证正常发光？图 3-3【解析】由题意知原线圈的输入电压为U1Um21 4102V 1 000 V 根据原、副线圈的匝数比得副线圈的电压为U2n2n1U114 1 000 V250 V用电器正常工作电压U用220 V，则线路损失电压为UU2U用250 V 220 V 30 V输电线上的电流为IUr301A30 A每只灯泡的正常工作电流为I额P额U额40220A211A用户最多可接电灯的盏数为nII额30211盏 165 盏.精品教案可编辑【答案】165 盏1解答理想变压器问题离不开三个关系：
6、电压关系、电流关系、功率关系，在输入电压不变的情况下，输入电流、输入功率随负载的变化而变化.2远距离高压输电问题中，损耗功率产生在高压输电线上，一般不计变压器上的功率损失.1.(多选)如图 3-4 所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1n2 1 10，副线圈与阻值R 20 的电阻相连，原线圈两端所加的电压u202sin20t(V)，则()图 3-4A.交流电压表的示数为202 VB.副线圈输出交流电的频率为10 HzC.电阻R上消耗的电功率为2 kWD.原线圈中电流的最大值为100 A【解析】交流电压表的示数为交流电电压的有效值，应为20 V，选项 A 错误；原线圈交流电的频率为10 Hz，变
7、压器不改变交流电的频率，故选项B 正确；副线圈两端的电压有效值为U2n2n1U1200 V，则PU22RU2I2U1I1，解得P2 000 W，选项 C 正确；I1100 A，原线圈中电流的最大值为1002 A，选项 D 错误.【答案】BC2.(多选)(2015海南高考)如图，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R0，负载电阻的精品教案可编辑阻值R11R0，是理想电压表；现将负载电阻的阻值减小为R5R0，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 3-5A.此时原线圈两端电压的最大值约为34 VB
8、.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】电压表测的是电阻R两端的电压，根据U2I2(R0R)得U26.0 V.由U1U2n1n2得U124 V，由于电压表的读数为有效值，故变压器原线圈两端的电压的有效值为24 V，其最大值Um2U1 34 V，A 正确，B 错误；由于变压器输入电流不变，所以副线圈电流也不变，负载电阻总阻值原为12R0，现为 6R0，因此原电压应是现在的两倍，故原线圈两端原来的电压有效值约为48 V，D 正确，C 错误.所以选 A、D.【答案】AD3.(多选)(2014广东高考)如图 3
9、-6 所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合开关S，下列说法正确的是()图 3-6A.P向下滑动时，灯L 变亮B.P向下滑动时，变压器的输出电压不变C.P向上滑动时，变压器的输入电流变小D.P向上滑动时，变压器的输出功率变大精品教案可编辑【解析】由于理想变压器输入电压U1不变，原、副线圈匝数不变，所以输出电压U2也不变，灯L 亮度不随P的滑动改变，故选项A 错误，选项B 正确；P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，负载总电阻R总减小，由I2U2R总知，通过副线圈的电流I2增大，输出功率P2U2I2增大，再由I1I2n2n1知输入电流I1也增大，故选项C
10、 错误，D 正确.【答案】BD4.(2014江苏高考)远距离输电的原理图如图3-7 所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R.变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是()【导学号：72000085】图 3-7A.I1I2n1n2B.I2U2RC.I1U1I22RD.I1U1I2U2【解析】根据理想变压器的工作原理得I1U1I2U2、I1I2n2n1.U2不是加在R两端的电压，故I2U2R，而I1U1等于R上消耗的功率I22R与下一级变压器的输入功率之和.选项 D 正确.【答案】D5.如图 3-8 所示，电路中有四个完全相
11、同的灯泡，额定电压均为U，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n1n2和电源电压U1分别为()精品教案可编辑图 3-8A.1 2 2UB.1 2 4UC.2 1 4UD.2 1 2U【解析】设灯泡正常发光时的电流为I，则I1I，I22I.由n1n2I2I1得n1n221.由U1U2n1n2得U1n1n2U22U.故U14U，C 正确.【答案】C我还有这些不足：(1)(2)我的课下提升方案：(1)(2)章末综合测评(三)(时间：60 分钟满分：100 分)一、选择题(本大题共10 个小题，每小题 6 分，共 60 分，在每小题给出的四个选项中，第 17 题只有一项符合题目
12、要求，第8 10 题有多项符合题目要求，全部选对的得6 分，选对但不全的得3 分，有选错的得0 分)1.对于理想变压器来说，下列说法中不正确的是()A.变压器是利用互感现象制成的B.变压器可以改变各种电源的额定功率C.变压器不仅能改变电压，同时还能改变电流D.变压器的初级电流随次级电流的增大而增大精品教案可编辑【解析】由变压器的原理和电压、电流、功率的关系可判断.只有 B 说法不正确【答案】B2.(2016汕头二模)如图 1 是某型号手机充电器里的变压器(可视为理想变压器)，当a、b端接 220 V 交流电时，c、d端输出 4.2 V 交流电，则正常工作时()图 1A.从a、b端流入的电流大于
13、从c、d端流出的电流B.连接a、b端的线圈匝数多于连接c、d端的线圈匝数C.当c、d端空载(断路)时，c、d端的电压为零D.输入电流的频率高于输出电流的频率【解析】根据理想变压器电压与匝数成正比，知a、b端匝数大于c、d的匝数，根据电流与匝数成反比知从a、b端流入的电流小于从c、d端流出的电流，故A 错误，B 正确；当c、d端空载(断路)时，无感应电流，但仍有感应电动势，c、d端的电压不为零，故C 错误；变压器不改变功率和频率，故D 错误.【答案】B3.(2016广州二模)如图 2 为模拟远距离输电电路，两理想变压器的线圈匝数n1n4n2n3，A1，A2，A3为相同的理想交流电流表，当a，b端
14、接入低压交流电源时，则()图 2A.A1，A2的示数相等B.A1，A2，A3的示数相等C.A1的示数大于A2的D.A2的示数大于A3的精品教案可编辑【解析】根据变压器的规律电流与匝数成反比，得I1I2n2n1，且n1n2，故 A1的示数大于 A2，故 AB 错误，C 正确；同理，A2的示数小于A3的，故 D 错误.【答案】C4.如图 3 所示，M为理想变压器，电表均可视为理想电表，接线柱a、b间接电压u311 sin 314t(V)的正弦交流电源.当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，示数发生变化的电表是()图 3A.A1、A2B.A2、V2C.A1、A2、V2D.A1、A2、V1、V2【解析】P下
15、滑，负载电阻增大，A2示数减小，A1示数也减小，而V1和 V2不变.A正确.【答案】A5.如图 4 所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2 1 3，次级回路中连入三个均标有“36 V 40 W”的灯泡，且均正常发光，那么，标有“36 V 40 W”的灯泡A()图 4A.也正常发光B.将被烧毁C.比另三个灯暗D.无法确定【解析】由电压关系知原线圈两端电压为36 V，所以 A 灯正常发光.故 A 正确.【答案】A6.(2015福建高考)如图 5 为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器 T 的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在 T 的原线圈两端接入一电压uUmsin t的交流精品
16、教案可编辑电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为()【导学号：72000086】图 5A.n1n2U2m4rB.n2n1U2m4rC.4n1n22PUm2rD.4n2n12PUm2r【解析】升压变压器T 的原线圈两端电压的有效值为U1Um2；由变压关系可得U1U2n1n2，则U2n2Um2n1；因为输送电功率为P，输电线中的电流为I2PU22n1Pn2Um，则输电线上损失的电功率为PI22(2r)4n21P2rn22U2m，故选项 C 正确.【答案】C7.(2016湛江一模)如图 6，理想变压器原、副线圈匝数比n1100 匝，n210 匝，
17、和均为理想电表，灯泡额定功率P6 W，灯泡正常发光，AB端电压u11202sin 100t(V).下列说法正确的是()图 6A.电流频率为100 Hz B.的读数为122 VC.的读数为0.5 A D.变压器输入功率为24 W【解析】理想变压器的输入端电压u1202sin 100t(V)，则电压的有效值为120 精品教案可编辑V，频率为：f2100 250 Hz.故 A 错误；理想变压器原、副线圈匝数n1100 匝，n210 匝，电压表的读数：U2n2n1U110100 120 12 V.故 B 错误；电流表的读数，I2PU2612A0.5 A，故 C 正确；原线圈中的输入功率等于副线圈消耗的
18、功率，即6 W，故 D 错误.【答案】C8.如图 7 甲中的变压器为理想变压器，原线圈的匝数n1与副线圈的匝数n2之比为 10 1.变压器的原线圈接如图乙所示的正弦交流电，两个20 的定值电阻串联接在副线圈两端.电压表 V 为理想电表，则()甲乙图 7A.原线圈上电压的有效值为100 VB.原线圈上电压的有效值约为70.7 VC.电压表的读数为5.0 VD.电压表的读数约为3.5 V【解析】原线圈上电压的最大值为100 V，有效值为502 V，即 70.7 V，A 错，B对；根据原、副线圈电压之比与线圈匝数之比的关系可得，副线圈电压的有效值为7.07 V，而电压表的读数为其中一个定值电阻两端电
19、压的有效值，约为3.5 V，C 错，D 对.【答案】BD9.(2015天津高考)如图 8 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精品教案可编辑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 8A.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】保持Q的位置不动，则U2不变，将P向上滑动时，R接入电路的电阻变大，根据I2
20、U2R0R知，I2变小，由I1I2n2n1得I1也变小，即电流表读数变小，选项A 错误，选项B 正确；保持P的位置不动，将Q向上滑动时，U2变大，则根据P2U22R0R知副线圈输出功率变大，由P1P2知，变压器原线圈输入功率P1变大，而P1I1U，输入电压U一定，I1变大，即电流表读数变大，选项C 正确，选项D 错误.【答案】BC10.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，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()图 9
21、A.电压表 V1示数增大B.电压表 V2、V3示数均增大C.该变压器起降压作用D.变阻器滑片是沿cd的方向滑动精品教案可编辑【解析】电压表 V1的示数和a、b间电压的有效值相同，滑片滑动时V1示数不变，选项 A 错误；电压表V2测量的电压为副线圈两端的电压，原、副线圈匝数不变，输入电压不变，故V2示数不变，V3示数为V2示数减去R0两端电压，两线圈中电流增大，易知R0两端电压升高，故V3示数减小，选项B 错误；理想变压器U1I1U2I2，则U1I1U2I2，I2I1，故U2U1，变压器为降压变压器，选项C 正确；因I2增大，故知R减小，变阻器滑片是沿cd的方向滑动，选项D 正确.【答案】CD二
22、、计算题(本大题共3 个小题，共40 分，按题目要求作答)11.(12 分)如图 10 所示为一理想变压器，原线圈的输入电压U13 300 V，副线圈的输出电压U2 220 V，绕过铁芯的导线所接的电压表的示数U02 V，则：【导学号：72000087】图 10(1)原、副线圈的匝数分别是多少？(2)当 S 断开时，A2的示数I25 A，那么 A1的示数是多少？(3)当 S 闭合时，A2的示数如何变化？A1的示数如何变化？【解析】(1)根据变压比n1n0U1U0及n2n0U2U0可得n1U1U0n03 30021 匝 1 650 匝n2U2U0n022021 匝 110 匝(2)由理想变压器知
23、P入P出，即I1U1I2U2故I1U2U1I22203 300 5 A 0.33 A精品教案可编辑(3)开关 S 闭合时，负载增加，总电阻减小，副线圈的输出电压U2不变，I2U2R，即I2增大，输出功率P出I2U2也增大.根据理想变压器P入P出，即I1U1I2U2，原线圈中的电流I1也随之增大，即电流表A2、A1的示数均变大.【答案】(1)1 650匝、110 匝(2)0.33 A(3)A2、A1的示数均变大12.(14 分)某发电站的输出功率为104 kW，输出电压为4 kV，通过理想变压器升压后向 80 km的远处供电.已知输电导线的电阻率为 2.4 10 8m，导线横截面积为1.5 10
24、 4m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：(1)升压变压器的输出电压；(2)输电线路上的电压损失.【解析】(1)供电线路如图所示输电线的电阻为R2LS输电线上的功率损失为PI2R4%P1 升压变压器原、副线圈的功率关系为P2P1IU2 由式得升压变压器的输出电压U2 8 104 V.(2)输电线路上的电压损失为UIR 3.2 103 V.【答案】(1)8 104 V(2)3.2 103 V13.(14分)如图 11 所示，某发电厂的输出电压恒定，分别用甲、乙两种线路向同一用电器送电，用电器上的功率相同.甲线路中不用变压器，线路总电阻为0.9；乙线路中在用电器处装原、副线圈匝数比为9 10的升压变压器，线路总电阻为1.8，求：(1)甲、乙两线路中输电线损耗的功率之比是多少？(2)用电器的电阻是多少？精品教案可编辑甲乙图 11【解析】(1)由用电器的功率相同，得甲图中：P线I2R甲；乙图中：P线109I2R乙，所以P线P线81R甲100R乙81 0.9100 1.881200.(2)由U源IR甲IR用109I U源109I2R乙I2R用解得R用 11.【答案】(1)81200(2)11