變壓器遠(yuǎn)距離輸電（教師版）

第二講變壓器遠(yuǎn)距離輸電[選擇性必修第二冊(cè)]1.課本第三章第3節(jié)圖3.3—1，變壓器原、副線圈兩端的電壓與線圈匝數(shù)有什么關(guān)系？提示：。2.課本第三章第3節(jié)【思考與討論】，在變壓器中能量是如何轉(zhuǎn)化的？提示：原線圈電流的電場(chǎng)能→鐵芯中的磁場(chǎng)能→副線圈電流的電場(chǎng)能。3.課本第三章第4節(jié)【思考與討論】，如何降低P損更有效？提示：采用控制變量法來討論P(yáng)損的大小。根據(jù)P損＝I2r。當(dāng)I一定時(shí)，r變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，則P損變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)；當(dāng)r一定時(shí)，I變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，則P損變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,4)，所以減小輸電電流對(duì)降低輸電損耗更有效。用戶的用電功率P一定的情況下，則應(yīng)提高輸電電壓。4.課本第三章第3節(jié)【科學(xué)漫步】，無線充電的原理是什么？提示：電磁感應(yīng)5.重做第三章第4節(jié)【練習(xí)與應(yīng)用】T2。提示：公式和U=IR都是錯(cuò)誤的，U是輸電電壓，而非輸電線分擔(dān)的電壓。正確的推導(dǎo)應(yīng)該是：設(shè)輸電電壓為U，輸送的電功率為P，則，。將兩式聯(lián)立求得。由此式可知，要減小功率損失P損，在輸送功率Р不變的條件下，應(yīng)當(dāng)升高電壓U或減小輸電線的電阻R。6.重做第三章【復(fù)習(xí)與提高】B組T5。提示：，設(shè)發(fā)電機(jī)輸出功率為P，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為，原線圈的電壓為U1，副線圈的電壓為U2，電流為I2；降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為，原線圈的電壓為U3，電流為I3，副線圈的電壓為U4，電流為I4。輸電線上的功率損失為，電壓損失為，輸電線電阻為R，水的流量為Q，發(fā)電機(jī)的效率為。水的密度為，重力勢(shì)能為E。發(fā)電機(jī)通過流水發(fā)電，水的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能，由此可得水的重力勢(shì)能。發(fā)電機(jī)的輸出功率。輸電線上的功率損失為。又，，又，由此可得，代入數(shù)據(jù)得。發(fā)電機(jī)輸出電壓即為原線圈的電壓U1，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比對(duì)=，可得=。降壓變壓器的輸入電壓，。降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比==?？键c(diǎn)一理想變壓器的工作原理和基本規(guī)律1.構(gòu)造：如圖所示，變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成的。(1)原線圈：與交流電源連接的線圈，也叫初級(jí)線圈。(2)副線圈：與負(fù)載連接的線圈，也叫次級(jí)線圈。2.原理：線圈的互感現(xiàn)象。．3.理想變壓器的基本關(guān)系(1)功率關(guān)系：。(2)電壓關(guān)系：只有一個(gè)副線圈時(shí)，eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)。若n1>n2，為降壓變壓器；若n1<n2，為升壓變壓器。有多個(gè)副線圈時(shí)，。(3)電流關(guān)系：只有一個(gè)副線圈時(shí)，＝；有多個(gè)副線圈時(shí)，n1I1＝n2I2＋n3I3＋…＋nnIn。(4)頻率關(guān)系：(變壓器不改變交變電流的頻率)。題型一理想變壓器的基本規(guī)律(2023高考·廣東卷)用一臺(tái)理想變壓器對(duì)電動(dòng)汽車充電，該變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為，輸出功率為，原線圈的輸入電壓。關(guān)于副線圈輸出電流的有效值和頻率正確的是()A. B. C. D.A由題可知原線圈輸入電壓的有效值為,原線圈電流為，副線圈輸出電流的有效值為，變壓器無法改變電流的頻率，故，故選：A。題型二原線圈有負(fù)載的變壓器電路(2020·全國卷Ⅲ)(多選)在圖a所示的交流電路中，電源電壓的有效值為220V，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為，R1、R2、R3均為固定電阻，R2＝10Ω，R3＝20Ω，各電表均為理想電表。已知電阻R2中電流i2隨時(shí)間t變化的正弦曲線如圖b所示。下列說法正確的是()A.所用交流電的頻率為50HzB.電壓表的示數(shù)為100VC.電流表的示數(shù)為1.0AD.變壓器傳輸?shù)碾姽β蕿?5.0WAD變壓器不改變交流電的頻率，故所用交流電的頻率等于電流i2的頻率，即f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.02s)＝50Hz，A正確；通過R2電流的有效值為I2＝eq\f(\r(2)A,\r(2))＝1A，根據(jù)歐姆定律可知，R2兩端的電壓即副線圈兩端的電壓，為U2＝I2R2＝1×10V＝10V，根據(jù)理想變壓器的電壓規(guī)律eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，可知原線圈兩端的電壓為U1＝eq\f(n1,n2)U2＝10×10V＝100V，電壓表示數(shù)即電阻R1兩端的電壓，為UV＝U0－U1＝220V－100V＝120V，B錯(cuò)誤；電流表的示數(shù)即通過R3的電流，為IA＝eq\f(U2,R3)＝eq\f(10,20)A＝0.5A，C錯(cuò)誤；變壓器傳輸?shù)碾姽β始锤本€圈電路的總功率，為P＝(I2＋I(xiàn)A)U2＝(1＋0.5)×10W＝15.0W，D正確。故選：AD。題型三含有二級(jí)管的變壓器電路在如圖所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝22∶5，電阻R1＝R2＝25Ω，D為理想二極管，原線圈接u＝220eq\r(2)sin(100πt)V的交流電，則()A.交流電的頻率為100HzB.通過R2的電流為1AC.通過R2的電流為AD.變壓器的輸入功率為200WC由原線圈交流電瞬時(shí)值表達(dá)式可知，交變電流的頻率f＝eq\f(1,T)＝eq\f(ω,2π)＝50Hz，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由理想變壓器電壓與壓數(shù)的關(guān)系eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，輸出電壓U2＝50V，由理想二極管單向?qū)щ娦钥芍蛔冸娏髅總€(gè)周期只有一半時(shí)間有電流通過R2，由交變電流的熱效應(yīng)可知，·＝·T，解得U＝eq\f(\r(2),2)U2＝25V，由歐姆定律可知，通過R2的電流為eq\r(2)A，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；電阻R2的功率P2＝UI＝50W，而電阻R1的電功率P1＝＝100W，由理想變壓器輸入功率等于輸出功率可知，變壓器的輸入功率為P＝P1＋P2＝150W，D項(xiàng)錯(cuò)誤。故選：C。題型四多個(gè)副線圈的變壓器問題(多選)(2021·河北高考)如圖，發(fā)電機(jī)的矩形線圈長為2L、寬為L，匝數(shù)為N，放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n0、n1和n2，兩個(gè)副線圈分別接有電阻R1和R2，當(dāng)發(fā)電機(jī)線圈以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，理想電流表讀數(shù)為I，不計(jì)線圈電阻，下列說法正確的是()A.通過電阻R2的電流為B.電阻R2兩端的電壓為C.n0與n1的比值為D.發(fā)電機(jī)的功率為BC由題意知理想電流表讀數(shù)為I，則根據(jù)歐姆定律有U1＝IR1，根據(jù)變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系有＝，＝，代入有U0＝IR1，U2＝IR1，再由歐姆定律，有U2＝I2R2，可計(jì)算出I2＝I，A錯(cuò)誤，B正確；由于矩形線圈產(chǎn)生的交變電流直接輸入原線圈，則有Emax＝NB2L2ω，U0＝＝NBL2ω，由選項(xiàng)A、B知U0＝IR1，則＝，C正確；由于變壓器為理想變壓器，則有P0＝P1＋P2＝U1I＋U2I2＝I2R1＋U2I2，代入選項(xiàng)A、B、C公式有P0＝·，由于矩形線圈產(chǎn)生的交變電流直接輸入原線圈，則發(fā)電機(jī)的功率為P0，D錯(cuò)誤。故選：BC。1.變壓器原線圈所在電路中含有負(fù)載問題的分析(1)將原線圈看成用電器，在原線圈電路中可應(yīng)用串并聯(lián)電路規(guī)律、閉合電路歐姆定律等。(2)要求解原線圈電路中負(fù)載的電流、電壓和功率，一般需先求副線圈中的電流，然后根據(jù)理想變壓器原、副線圈的電流關(guān)系求得原線圈電路中的電流，進(jìn)而求解通過負(fù)載的電流。原、副線圈的電流關(guān)系往往是解決問題的突破口。2.變壓器與二極管相結(jié)合的分析當(dāng)副線圈回路中含有二極管時(shí)，由于二極管具有單向?qū)щ娦?，二極管只有一半時(shí)間導(dǎo)通，經(jīng)過二極管后的輸出電壓的有效值與副線圈兩端交流電壓的有效值不相等，應(yīng)根據(jù)電流的熱效應(yīng)進(jìn)行計(jì)算。3.含有多個(gè)副線圈的變壓器的電路分析副線圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)，一般從原、副線圈的功率相等入手。利用P1＝P2＋P3＋…，結(jié)合原副線圈電壓關(guān)系、歐姆定律等分析。1.(多選)在繞制變壓器時(shí)，某人誤將兩個(gè)線圈繞在如圖所示變壓器鐵芯的左右兩個(gè)臂上，當(dāng)通以交變電流時(shí)，每個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過另一個(gè)線圈，另一半通過中間的臂，已知線圈1、2的匝數(shù)之比＝，在不接負(fù)載的情況下()A.當(dāng)線圈1輸入電壓220V時(shí)，線圈2輸出電壓為110VB.當(dāng)線圈1輸入電壓220V時(shí)，線圈2輸出電壓為55VC.當(dāng)線圈2輸入電壓110V時(shí)，線圈1輸出電壓為220VD.當(dāng)線圈2輸入電壓110V時(shí)，線圈1輸出電壓為110VBD當(dāng)線圈1作為輸入端時(shí)，eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1\f(ΔΦ1,Δt),n2\f(ΔΦ2,Δt))＝eq\f(n1ΔΦ1,n2ΔΦ2)＝eq\f(2,1)×eq\f(2,1)＝eq\f(4,1)，因?yàn)閁1＝220V，所以U2＝55V，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確。當(dāng)線圈2作為輸入端時(shí)，eq\f(U1′,U2′)＝eq\f(n1ΔΦ1′,n2ΔΦ2′)＝eq\f(2,1)×eq\f(1,2)＝1，因?yàn)閁2′＝110V，所以U1′＝110V，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。故選：BD。2.如圖甲所示為半波整流電路，在理想變壓器的輸出電路中有一只整流二極管，已知原、副線圈的匝數(shù)比為，電阻R＝10Ω，原線圈的輸入電壓隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示，電表均為理想交流電表，則()A.電壓表V1的讀數(shù)為28VB.電壓表V2的讀數(shù)為20VC.電流表A的讀數(shù)為0.18AD.原線圈的輸入功率為20WD由題圖可知，原線圈輸入電壓的有效值為U0＝220V，根據(jù)原、副線圈匝數(shù)比與電壓比的關(guān)系可知eq\f(n0,n1)＝eq\f(U0,U1)，解得U1＝eq\f(n1,n0)·U0＝eq\f(1,11)×220V＝20V，所以電壓表V1的讀數(shù)為20V，A錯(cuò)誤；由于二極管具有單向?qū)щ娦?，一個(gè)周期內(nèi)只有半個(gè)周期有電流通過，故有·eq\f(T,2)＝eq\f(U22,R)·T，有效值為U2＝10V，即電壓表V2的讀數(shù)為10eq\r(2)V≈14.14V，B錯(cuò)誤；流過R的電流為I2＝eq\f(U2,R)＝A≈1.4A，由原線圈輸入功率等于輸出功率可知，U0I0＝U2I2，解得I0≈0.09A，C錯(cuò)誤；原線圈的輸入功率等于輸出功率，即P0＝P1＝U2I2＝20W，D正確。故選：D。3.如圖甲、乙所示，兩種情況下變壓器燈泡L2、L3的功率均為P，且L1、L2、L3為相同的燈泡，匝數(shù)比＝，燈泡均未被燒壞，則圖甲中L1的功率和圖乙中L1的功率分別為()A.P，P B.9P，eq\f(4P,9)C.eq\f(4P,9)，9P D.eq\f(4P,9)，PB由題意可知，n2＝n3，兩種情況下變壓器輸出功率均為2P，設(shè)燈泡L2、L3的電壓為U，電流為I，電阻為R，兩種情況下變壓器輸入電壓為3U，變壓器輸入電流為I；題圖甲中L1的功率為P1＝＝9P；題圖乙中L1的功率為P2＝R＝，故選：B?？键c(diǎn)二兩類特殊變壓器1.自耦變壓器自耦變壓器(又稱調(diào)壓器)，它只有一個(gè)線圈，其中的一部分作為另一個(gè)線圈，當(dāng)交流電源接不同的端點(diǎn)時(shí)，它可以升壓也可以降壓，變壓器的基本關(guān)系對(duì)自耦變壓器均適用，如圖所示。2.互感器分為電壓互感器和電流互感器，兩者比較如下：電壓互感器電流互感器原理圖原線圈的連接并聯(lián)在高壓電路中串聯(lián)在交流電路中副線圈的連接連接電壓表連接電流表互感器的作用將高電壓變?yōu)榈碗妷簩⒋箅娏髯優(yōu)樾‰娏骼玫墓絜q\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)I1n1＝I2n2一自耦變壓器如圖所示，環(huán)形鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，將其接在a、b間作為原線圈。通過滑動(dòng)觸頭取該線圈的一部分，接在c、d間作為副線圈。在a、b間輸入電壓為U1的交變電流時(shí)，c、d間的輸出電壓為U2。當(dāng)滑動(dòng)觸頭與a間的匝數(shù)等于滑動(dòng)觸頭與b間的匝數(shù)時(shí)()A.U2＞U1 B.U2＝2U1C.U2＝U1 D.2U2＝U1D當(dāng)滑動(dòng)觸頭與a間的匝數(shù)等于滑動(dòng)觸頭與b間的匝數(shù)時(shí)，原線圈匝數(shù)n1等于副線圈匝數(shù)n2的2倍，則eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(2,1)，即2U2＝U1，故選：D。(多選)(2021·四川成都市診斷)如圖所示，L1和L2是輸電線，甲、乙是兩個(gè)互感器(可視為理想變壓器)，其中線圈匝數(shù)的關(guān)系為＝，＝，電流表和電壓表均為理想交流電表。下列說法正確的是()A.甲是電流互感器，乙是電壓互感器B.甲是電壓互感器，乙是電流互感器C.若V表示數(shù)為30V，則輸電線兩端的電壓最大值為6000VD.若A表示數(shù)為5A，則通過輸電線的電流有效值為500ABD圖甲的原線圈兩端并接在高壓線路中，所以是電壓互感器，圖乙的原線圈串聯(lián)接在輸電線路中，所以是電流互感器，故A錯(cuò)誤，B正確；電壓表測(cè)電壓的有效值，若V表示數(shù)為30V，已知＝，則輸電線兩端的電壓有效值為U1＝eq\f(n1,n2)U2＝eq\f(200,1)×30V＝6000V，故C錯(cuò)誤；電流表測(cè)電流的有效值，若A表示數(shù)為5A，則通過輸電線的電流的有效值為I3＝eq\f(n4,n3)I4＝eq\f(100,1)×5A＝500A，故D正確。故選：BD。自耦變壓器只是輸出的線圈有共用的部分，其電壓及電功率關(guān)系與一般變壓器相同；電壓、電流互感器工作在高壓或強(qiáng)電流環(huán)境之下，在應(yīng)用過程中副線圈必須接地。1.(2022·福建四地市第一次質(zhì)檢)工廠檢驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量時(shí)，要用到1千多伏電壓可調(diào)的高壓電。利用一個(gè)自耦變壓器和一個(gè)升壓變壓器可滿足這個(gè)要求。如圖為自耦變壓器部分示意圖，已知該自耦變壓器可視為理想變壓器，線圈總匝數(shù)為1250匝，其中原線圈為1100匝，接在有效值為220V的交流電源上，則輸出端AB可以得到最高電壓是()A.193.6V B.1936VC.250V D.2500VC對(duì)于自耦變壓器，若要計(jì)算輸出的最大電壓，只需滿足副線圈為1250匝時(shí)，由變壓器兩端的電壓與匝數(shù)成正比，即有UAB＝eq\f(n2,n1)U＝eq\f(1250,1100)×220V＝250V。故選：C。2.(2022·北京房山區(qū)一模)互感器又稱儀用變壓器，是電流互感器和電壓互感器的統(tǒng)稱。它能將高電壓變成低電壓、大電流變成小電流，用于測(cè)量或保護(hù)系統(tǒng)。如圖所示，T1、T2是監(jiān)測(cè)交流高壓輸電參數(shù)的互感器，a、b是交流電壓表或交流電流表，若高壓輸電線間電壓為220kV，T1的原、副線圈匝數(shù)比為，交流電壓表的示數(shù)為100V，交流電流表的示數(shù)為1A，則()A.a是交流電壓表，b是交流電流表B.T2的原、副線圈匝數(shù)比為100：1C.高壓線路輸送的電流為1AD.高壓線路輸送的電功率為2.2×104kWDT1兩端接在同一根電線上，因此a是交流電流表，T2兩端接在兩根電線上，因此b是交流電壓表，A錯(cuò)誤；變壓器原、副線圈電壓之比等于匝數(shù)之比，所以T2原、副線圈匝數(shù)之比為＝，B錯(cuò)誤；變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)成反比，則高壓線路輸送的電流為100A，C錯(cuò)誤；由C選項(xiàng)可知高壓線路輸送的電功率為P＝UI＝220kV×100A＝2.2×104kW，D正確。故選：D?？键c(diǎn)三理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析常見的理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問題一般有兩種:匝數(shù)比不變的情況和負(fù)載電阻不變的情況。匝數(shù)比不變的情況負(fù)載電阻不變的情況不變，負(fù)載R變化變化，負(fù)載R不變(1)U1不變，根據(jù)=，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，可以得出不論負(fù)載電阻R如何變化，U2不變(2)當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，I2變化，根據(jù)輸出電流I2，決定輸入電流I1，可以判斷I1的變化(3)I2變化引起P2變化，根據(jù)P1=P2，可以判斷P1的變化(1)U1不變，發(fā)生變化，U2變化(2)R不變，U2變化，I2發(fā)生變化(3)根據(jù)和P1=P2，可以判斷P2變化時(shí)，P1發(fā)生變化，U1不變時(shí)，I1發(fā)生變化題型一匝數(shù)比不變(2020·北京卷，9)如圖所示，理想變壓器原線圈接在u＝Umsin(ωt＋φ)的交流電源上，副線圈接三個(gè)阻值相同的電阻R，不計(jì)電表內(nèi)電阻影響。閉合開關(guān)S后()A.電流表A2的示數(shù)減小B.電壓表V1的示數(shù)減小C.電壓表V2的示數(shù)不變D.電流表A1的示數(shù)不變A開關(guān)S閉合時(shí)，副線圈的總電阻減小，由于變壓器的匝數(shù)比和輸入的電壓都不變，所以輸出的電壓也不變，即V1示數(shù)不變，副線圈的總電流增大，則原線圈的電流增大，故A1的示數(shù)變大；由于副線圈的電流增大，故串聯(lián)在副線圈的電阻R兩端的電壓增大，副線圈并聯(lián)部分的電壓減小，即V2的示數(shù)減小，故電流表A2的示數(shù)減小，故選：A。題型二負(fù)載電阻不變?nèi)鐖D所示，理想變壓器的原線圈連接一個(gè)r＝9Ω的電阻，且原線圈匝數(shù)n1可以通過滑片P來調(diào)節(jié)，在副線圈兩端連接了R＝16Ω的電阻，副線圈匝數(shù)n2＝1000匝。在原線圈上加一輸出電壓恒定的正弦交流電，下列說法正確的是()A.若交流電的周期增大，則變壓器的輸出功率增大B.滑片P向上移動(dòng)，則電阻R消耗的功率一定減小C.滑片P向下移動(dòng)，則流過電阻r的電流減小D.當(dāng)n1＝750匝時(shí)，電阻R消耗的功率最大D輸出功率與電壓和電阻有關(guān)，與周期無關(guān)，故A錯(cuò)誤；設(shè)變壓器原線圈兩端的電壓為U1，電流為I1，副線圈兩端的電壓為U2，電流為I2，則有U1＝U－I1r，又根據(jù)＝，可得U1＝U2，根據(jù)＝，I2＝，聯(lián)立得U2＝和U＝I1，則R消耗的功率為P＝，由數(shù)學(xué)知識(shí)可知當(dāng)n1＝n2＝1000×匝＝750匝時(shí)P有最大值，若滑片P向上移動(dòng)，電阻R消耗的功率不一定減小，故B錯(cuò)誤，D正確；當(dāng)滑片P向下移動(dòng)時(shí)，原線圈匝數(shù)減小，由U＝I1可知原線圈電流將增大，所以流過電阻r的電流增大，故C錯(cuò)誤。故選：D。(多選)理想變壓器的原線圈連接一只電流表，副線圈接入電路的匝數(shù)可以通過滑動(dòng)觸頭Q調(diào)節(jié)，如圖所示，在副線圈上連接了定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R，P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭。原線圈兩端接在電壓為U的交流電源上，則()A.保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變大B.保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變小C.保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變大D.保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變小BC在原、副線圈匝數(shù)比一定的情況下，變壓器的輸出電壓由輸入電壓決定，因此當(dāng)Q位置不變時(shí)，輸出電壓U不變，此時(shí)P向上滑動(dòng)，負(fù)載電阻值R′增大，則輸出電流I′減小。根據(jù)輸入功率P入等于輸出功率P出，電流表的讀數(shù)I變小，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；P位置不變，將Q向上滑動(dòng)，則輸出電壓U′變大，輸出電流I′變大，變壓器的輸入功率變大，電流表的讀數(shù)變大，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。故選：BC。1.分析變壓器電路動(dòng)態(tài)分析問題的一般思路：(1)分清不變量和變量。(2)弄清理想變壓器中電壓、電流、功率之間的聯(lián)系和相互制約關(guān)系。(3)利用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)進(jìn)行分析判定。2.分析動(dòng)態(tài)問題的一般步驟U1U2I2P2P1I1。1.(2023高考·北京卷)自制一個(gè)原、副線圈匝數(shù)分別為600匝和190匝的變壓器，原線圈接12V的正弦交流電源，副線圈接額定電壓為的小燈泡。實(shí)際測(cè)得小燈泡兩端電壓為。下列措施有可能使小燈泡正常發(fā)光的是()A.僅增加原線圈匝數(shù) B.僅增加副線圈匝數(shù)C.將原、副線圈匝數(shù)都增為原來的兩倍 D.將兩個(gè)小燈泡并聯(lián)起來接入副線圈B由知，僅增加原線圈匝數(shù)，副線圈的輸出電壓U2減小，不能使小燈泡正常發(fā)光，A錯(cuò)誤；由知，僅增加副線圈匝數(shù)，副線圈的輸出電壓U2增大，有可能使小燈泡正常發(fā)光，B正確；由知，將原、副線圈匝數(shù)都增為原來的兩倍，但由于原線圈的電壓不變，則副線圈的輸出電壓U2不變，不能使小燈泡正常發(fā)光，故C錯(cuò)誤；將兩個(gè)小燈泡并聯(lián)，但由于原線圈的電壓不變，則副線圈的輸出電壓U2不變，不能使小燈泡正常發(fā)光，故D錯(cuò)誤。故選：B。2.(2020·山東等級(jí)考)圖甲中的理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比，輸入端a、b所接電壓u隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示。燈泡L的電阻恒為15Ω，額定電壓為24V。定值電阻R1＝10Ω、R2＝5Ω，滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為10Ω。為使燈泡正常工作，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)為()A.1ΩB.5ΩC.6Ω D.8ΩA由題圖乙可知理想變壓器輸入電壓U1＝220V，由理想變壓器變壓公式eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(22,3)，可得副線圈輸出電壓U2＝30V。燈泡正常工作時(shí)，燈泡兩端電壓為UL＝24V，電流IL＝eq\f(UL,RL)＝1.6A。設(shè)R1兩端電壓為U，由U2＝UL＋U，可得U＝6V。由eq\f(U,R1)＋eq\f(U,R2＋R)＝IL，解得R＝1Ω，選選：A。3.(多選)如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比，b是原線圈的中心抽頭，S為單刀雙擲開關(guān)，定值電阻R1、R2均為10Ω。在原線圈c、d兩端加上圖乙所示的交流電壓，下列說法正確的是()A.當(dāng)S與a連接后，理想電流表示數(shù)為2.2AB.當(dāng)S與a連接后，理想電壓表示數(shù)為11VC.當(dāng)S由a撥到b后，副線圈輸出電壓的頻率變?yōu)?5HzD.當(dāng)S由a撥到b后，原線圈的輸入功率變?yōu)樵瓉淼?倍AD由題圖乙可知，交變電流的電壓有效值為220V，周期為0.02s，頻率為50Hz。當(dāng)S接a時(shí)，由變壓器的原理可知，副線圈兩端電壓有效值為22V，所以理想電壓表的示數(shù)為22V，理想電流表的示數(shù)為2.2A，故A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)S由a撥到b后，原線圈電壓、頻率不變，原線圈匝數(shù)減半，則副線圈頻率不變，副線圈兩端電壓加倍，負(fù)載電阻不變，副線圈的輸出功率變?yōu)樵瓉淼?倍，原線圈的輸入功率也變?yōu)樵瓉淼?倍，故C錯(cuò)誤，D正確。故選：AD。4.(2022·湖南高考)如圖，理想變壓器原、副線圈總匝數(shù)相同，滑動(dòng)觸頭P1初始位置在副線圈正中間，輸入端接入電壓有效值恒定的交變電源。定值電阻R1的阻值為R，滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值為9R，滑片P2初始位置在最右端。理想電壓表的示數(shù)為U，理想電流表的示數(shù)為I。下列說法正確的是()A.保持P1位置不變，P2向左緩慢滑動(dòng)的過程中，I減小，U不變B.保持P1位置不變，P2向左緩慢滑動(dòng)的過程中，R1消耗的功率增大C.保持P2位置不變，P1向下緩慢滑動(dòng)的過程中，I減小，U增大D.保持P2位置不變，P1向下緩慢滑動(dòng)的過程中，R1消耗的功率減小B設(shè)原線圈兩端電壓為U1，副線圈兩端電壓為U2，通過原線圈的電流為I1，通過副線圈的電流為I2，由理想變壓器變壓規(guī)律和變流規(guī)律可得，原、副線圈及定值電阻R1的等效電阻為R'＝＝＝＝R1；保持P1位置不變，將原、副線圈及電阻R1等效為一定值電阻，P2向左緩慢滑動(dòng)過程中，R2接入電路的電阻減小，則整個(gè)電路的總電阻減小，由歐姆定律可知，回路中電流I增大，原線圈兩端電壓增大，又電源電壓不變，故電壓表示數(shù)U減小，A錯(cuò)誤；由于原線圈兩端電壓增大，由理想變壓器變壓規(guī)律可知，副線圈兩端電壓增大，故R1消耗的功率增大，B正確；當(dāng)P2位置不變，P1向下滑動(dòng)時(shí)，n2減小，等效電阻R'增大，由歐姆定律可知，回路中電流減小，R2兩端電壓減小，C錯(cuò)誤；把R2看成電源內(nèi)阻，即r＝9R，初始時(shí)刻，等效電阻R'＝R1＝4R1＝4R。隨著P1向下移動(dòng)，n2減小，增大，的數(shù)值由4逐漸增大，當(dāng)R'＝9R時(shí)，等效電源內(nèi)阻與變壓器等效電阻相等，變壓器消耗的功率最大，所以R1消耗的功率有最大值，可知R1消耗的功率先增大后減小，故D錯(cuò)誤。故選：B?？键c(diǎn)四遠(yuǎn)距離輸電原理及應(yīng)用1.遠(yuǎn)距離輸電問題的分析方法對(duì)高壓輸電問題，應(yīng)按“發(fā)電機(jī)→升壓變壓器→遠(yuǎn)距離輸電線→降壓變壓器→用電器”這樣的順序，或從“用電器”倒推到“發(fā)電機(jī)”一步一步進(jìn)行分析。2.解題技巧(1)厘清三個(gè)回路(2)抓住兩個(gè)聯(lián)系①理想的升壓變壓器聯(lián)系了回路1和回路2，由變壓器原理可得：線圈1(匝數(shù)為n1)和線圈2(匝數(shù)為n2)中各個(gè)量間的關(guān)系是，，P1=P2。②理想的降壓變壓器聯(lián)系了回路2和回路3，由變壓器原理可得：線圈3(匝數(shù)為n3)和線圈4(匝數(shù)為n4)中各個(gè)量間的關(guān)系是，，P3=P4。3.掌握兩種守恒(1)電壓損耗：輸電線上的電阻分壓導(dǎo)致的電壓損耗，。(2)功率損耗：輸電線上的電阻發(fā)熱導(dǎo)致的功率損耗，。(多選)(2021·山東高考)輸電能耗演示電路如圖所示。左側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為，輸入電壓為7.5V的正弦交流電。連接兩理想變壓器的導(dǎo)線總電阻為r，負(fù)載R的阻值為10Ω。開關(guān)S接1時(shí)，右側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為，R上的功率為10W；接2時(shí)，匝數(shù)比為12，R上的功率為P。以下判斷正確的是()A.r＝10Ω B.r＝5ΩC.P＝45W D.P＝22.5WBD當(dāng)開關(guān)S接1時(shí)，左側(cè)變壓器輸出電壓U2＝3×7.5V＝22.5V，電阻R上的電壓，即右側(cè)變壓器的輸＝0.5A，則r＝＝5Ω，當(dāng)開關(guān)S接2時(shí)，設(shè)輸電電流為I，則右側(cè)變壓器的輸出電流為I，由右側(cè)變壓器兩邊電壓關(guān)系可知＝，解得I＝3A，則R上的功率P＝＝22.5W，故選：BD。(多選)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖所示，發(fā)電機(jī)通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電。已知輸電線的總電阻R＝10Ω，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為41，副線圈與用電器R0組成閉合電路。若T1、T2均為理想變壓器，T2的副線圈兩端電壓u＝2202sin100πt(V)。當(dāng)用電器電阻R0＝11Ω時(shí)，下列說法正確的是()A.通過用電器R0的電流有效值是20AB.當(dāng)用電器R0的阻值減小時(shí)，輸電線損耗的功率也隨著減小C.發(fā)電機(jī)中的電流變化頻率為100HzD.升壓變壓器的輸入功率為4650WAD通過用電器R0的電流有效值I＝＝A＝20A，A正確；當(dāng)用電器R0的阻值減小時(shí)，由于電壓不變，電流增大，輸電線上的電流也增大，輸電線上損失的功率增大，B錯(cuò)誤；變壓器不改變交流電的頻率，f＝50Hz，C錯(cuò)誤；降壓變壓器的輸出功率為P1＝UI＝220×20W＝4400W，由理想變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)成反比，得輸電線上的電流為I'＝5A，輸電線上損失的功率ΔP＝I'2R＝52×10W＝250W，升壓變壓器的輸入功率P＝P1＋ΔP＝4650W，D正確。故選：AD。(多選)(2020·全國Ⅱ卷)特高壓輸電可使輸送中的電能損耗和電壓損失大幅降低。我國已成功掌握并實(shí)際應(yīng)用了特高壓輸電技術(shù)。假設(shè)從A處采用550kV的超高壓向B處輸電，輸電線上損耗的電功率為ΔP，到達(dá)B處時(shí)電壓下降了ΔU。在保持A處輸送的電功率和輸電線電阻都不變的條件下，改用1100kV特高壓輸電，輸電線上損耗的電功率變?yōu)棣'，到達(dá)B處時(shí)電壓下降了ΔU'。不考慮其他因素的影響，則()A.ΔP'＝ΔP B.ΔP'＝ΔPC.ΔU'＝ΔU D.ΔU'＝ΔUAD若采用550kV的超高壓輸電，輸電線上的功率損耗ΔP＝·r，輸電線路損失的電壓ΔU＝·r，若改用1100kV的特高壓輸電，同理有ΔP'＝·r，ΔU'＝·r，可得ΔP'＝，ΔU'＝，故B、C項(xiàng)錯(cuò)誤，A、D項(xiàng)正確。故選：AD。解決遠(yuǎn)距離輸電問題的一般思路(1)畫出輸電電路圖。(2)注意升壓變壓器副線圈中的電流與降壓變壓器原線圈中的電流相等。(3)輸電線長度等于輸電距離的2倍。(4)計(jì)算線損功率一般用P損＝Ieq\o\al(2,線)R線。(5)分析遠(yuǎn)距離輸電的動(dòng)態(tài)問題時(shí)，可參照分析變壓器動(dòng)態(tài)問題的方法，將降壓變壓器及負(fù)載整體(或升壓變壓器、輸電線、降壓變壓器及負(fù)載整體)等效成一個(gè)電阻，利用閉合電路的規(guī)律分析。1.(2022·福建高考)(多選)某同學(xué)利用如圖所示