基 礎 自 主 梳 理 基 礎 自 主 梳 理 基 礎 自 主 梳 理 基 礎 自 主 梳 理 要 點 研 析 突 破理想變壓器原副線圈各物理量及其決定關(guān)系1.原副線圈的物理量關(guān)系 理 想 變 壓 器 (1)沒 有 能 量 損 失 (銅 損 、 鐵 損 )(2)沒 有 磁 通 量 損 失 (磁 感 線 全 部 集 中 在 鐵 芯 中 )基 本關(guān) 系 功 率 P1=P2,即 U1I1=U2 I2電 壓 2121 nnUU 電 流 1221 nnII (只 有 一 個 副 線 圈 ) 頻 率 f1=f2 要 點 一 要 點 研 析 突 破 要 點 研 析 突 破例 1 (多 選 )(2015海 南 卷 )如 圖 所 示 ， 理 想 變 壓 器 原 、 副 線 圈 匝 數(shù) 之 比 為 4 1，原 線 圈 與 一 可 變 電 阻 串 聯(lián) 后 ， 接 入 一 正 弦 交 流 電 源 ； 副 線 圈 電 路 中 固 定 電 阻 的阻 值 為 R0， 負 載 電 阻 的 阻 值 R 11R0， 是 理 想 電 壓 表 .現(xiàn) 將 負 載 電 阻 的 阻 值 減 小為 R 5R0， 保 持 變 壓 器 輸 入 電 流 不 變 ， 此 時 電 壓 表 的 讀 數(shù) 為 5.0 V， 則 ( )A.此 時 原 線 圈 兩 端 電 壓 的 最 大 值 約 為 34 VB.此 時 原 線 圈 兩 端 電 壓 的 最 大 值 約 為 24 VC.原 線 圈 兩 端 原 來 的 電 壓 有 效 值 約 為 68 VD.原 線 圈 兩 端 原 來 的 電 壓 有 效 值 約 為 48 V 要 點 研 析 突 破思 維 導 引 理 想 變 壓 器 的 變 壓 比 由 什 么 決 定 ？ 加 在 原 線 圈 接 線 柱 兩 端 的 電 壓是 否 可 視 為 加 在 變 壓 器 繞 組 上 的 電 壓 ？解 析 ： 當 電 阻 阻 值 減 小 為 5R0時 ， 根 據(jù) 串 并 聯(lián) 電 路 的 特 點 ， 可 知 R兩 端 的 電 壓 為R0兩 端 電 壓 的 5倍 ， 因 為 電 壓 表 測 量 R兩 端 的 電 壓 ， 所 以 UR0=1/5 5 V， 故 副 線圈 兩 端 電 壓 為 U 2=6 V， 根 據(jù) 變 壓 器 的 變 壓 比 可 知 ， 原 線 圈 兩 端 的 電 壓 為 24 V，因 此 原 線 圈 兩 端 的 最 大 值 約 為 24 V， 約 為 34 V,A項 正 確 ， B項 錯 誤 ； 因 為 變 化過 程 中 ， 變 壓 器 的 輸 入 電 流 不 變 ， 根 據(jù) 交 流 比 ， 副 線 圈 中 電 流 也 不 變 ， 變 化 前副 線 圈 兩 端 的 電 壓 U2 IR0+11IR0=12IR0， 變 化 后 副 線 圈 兩 端 的 電 壓 U2IR0+5IR0=6IR0， U2 =2U2， 由 變 壓 比 可 知 ， 原 線 圈 兩 端 原 來 的 電 壓 有 效 值 約 為48 V， D項 正 確 ， C項 錯 誤 .答 案 ： AD 2 感 悟 提 升 ： 對 理 想 變 壓 器 基 本 規(guī) 律 的 應 用 要 把 握 好 三 個 決 定 關(guān) 系 ：(1)電 壓 決 定 關(guān) 系 ： 輸 入 電 壓 U1決 定 輸 出 電 壓 U2， 這 是 因 為 輸 出 電 壓 U2(n2/n1)/U1， 當 U1不 變 時 ， 不 論 負 載 電 阻 R變 化 與 否 ， U2都 不 會 改 變 .(2)電 流 決 定 關(guān) 系 ： 輸 出 電 流 I2決 定 輸 入 電 流 I1.(3)功 率 決 定 關(guān) 系 ： 輸 出 功 率 P2決 定 輸 入 功 率 P1. 要 點 研 析 突 破1 如 圖 所 示 ， 一 理 想 變 壓 器 原 、 副 線 圈 匝 數(shù) 之 比 為 3 1， 在 原 、 副 線 圈 的 回 路中 分 別 接 有 阻 值 相 同 的 電 阻 ， 原 線 圈 一 側(cè) 接 在 電 壓 為 220 V的 正 弦 交 流 電 源 上 。設 副 線 圈 回 路 中 電 阻 兩 端 的 電 壓 為 U， 原 、 副 線 圈 回 路 中 電 阻 消 耗 的 功 率 比 值 為k， 則 ( ) A U 66 V， k 1/9 B U 22 V， k 1/9C U 66 V， k 1/3 D U 22 V， k 1/3 要 點 研 析 突 破解 析 ： 原 線 圈 與 電 阻 R串 聯(lián) ， 接 在 220 V正 弦 交 流 電 源 上 ， 有220 V=U1+I1R， 副 線 圈 回 路 中 R兩 端 電 壓 U即 為 副 線 圈 兩 端 電 壓U=I2R， 根 據(jù) 理 想 變 壓 器 變 壓 規(guī) 律 U1 U2 3 1， 又 由 理 想 變 壓 器變 流 規(guī) 律 得 I1 I2=1 3， 整 理 可 得 (220 V-I1R) 3I1R=3 1， 解 得I 1R=22 V， 因 而 U=I2R=3I1R=66 V， 電 阻 消 耗 功 率 之 比 k=I12R I22R 1 9， 故 A項 正 確 .答 案 ： A 要 點 研 析 突 破2.(2016 湖 南 長 郡 中 學 二 模 )調(diào) 壓 變 壓 器 就 是 一 種 自 耦 變 壓 器 ， 它 的 構(gòu) 造 如 圖 甲 所示 .線 圈 AB繞 在 一 個 圓 環(huán) 形 的 鐵 芯 上 ， CD之 間 輸 入 交 變 電 壓 ， 轉(zhuǎn) 動 滑 動 觸 頭 P就可 以 調(diào) 節(jié) 輸 出 電 壓 .圖 甲 中 兩 電 表 均 為 理 想 交 流 電 表 ， R1、 R2為 定 值 電 阻 ， R3為 滑動 變 阻 器 .現(xiàn) 在 CD兩 端 輸 入 圖 乙 所 示 正 弦 式 交 流 電 ， 變 壓 器 視 為 理 想 變 壓 器 ， 那么 (D)A.由 乙 圖 可 知 CD兩 端 輸 入 交 流 電 壓 u的 表 達 式 為 u=36 sin 100t(V)B.當 滑 動 觸 頭 P逆 時 針 轉(zhuǎn) 動 時 ， MN之 間 輸 出 交 流 電 壓 的 頻 率 變 大C.當 滑 動 變 阻 器 滑 動 觸 頭 向 下 滑 動 時 ， 電 流 表 讀 數(shù) 變 大 ， 電 壓 表 讀 數(shù) 也 變 大 D.當 滑 動 變 阻 器 滑 動 觸 頭 向 下 滑 動 時 ， 電 阻 R2消 耗 的 電 功 率 變 小2 要 點 研 析 突 破解 析 ： 由 圖 乙 可 知 u=36 sin 100t(V)， A項 錯 誤 ;M、 N之 間 輸 出 交 流 電 壓 的 頻 率 由輸 入 的 交 流 電 壓 的 頻 率 決 定 ， B項 錯 誤 ;滑 動 變 阻 器 的 滑 動 觸 頭 向 下 滑 動 時 ， R 3減小 ， 由 “ 串 反 并 同 ” 可 知 電 壓 表 讀 數(shù) 減 小 ， 電 流 表 讀 數(shù) 增 大 ， R2消 耗 的 電 功 率P2=U2/R2減 小 ， C項 錯 誤 ， D項 正 確 .答 案 ： D 2 要 點 研 析 突 破3.(2014 全 國 新 課 標 卷 ) 如 圖 所 示 ， 一 理 想 變 壓 器 原 、 副 線 圈 的 匝 數(shù) 分別 為 n 1、 n2.原 線 圈 通 過 一 理 想 電 流 表 接 正 弦 交 流 電 源 ， 一 個 二 極 管 和阻 值 為 R 的 負 載 電 阻 串 聯(lián) 后 接 到 副 線 圈 的兩 端 .假 設 該 二 極 管 的 正 向 電 阻 為 零 ， 反 向電 阻 為 無 窮 大 .用 交 流 電 壓 表 測 得 a、 b端 和c、 d端 的 電 壓 分 別 為 U ab和 Ucd， 則 （ ）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 ， c、 d間 的 電 壓 Ucd越 大D.將 二 極 管 短 路 ， 電 流 表 的 讀 數(shù) 加 倍 要 點 研 析 突 破解 析 ： 經(jīng) 交 流 電 壓 表 、 交 流 電 流 表 測 得 的 值 分 別 為 交 變 電 壓 和 交 變 電 流的 有 效 值 ， 根 據(jù) 變 壓 器 公 式 212 nnUUab 得 到 輸 出 電 壓 ， 而 輸 出 電 壓 U2不 等于 c、 d端 電 壓 ， 因 二 極 管 具 有 單 向 導 電 性 ， 輸 入 電 壓 通 過 變 壓 器 變 壓 后經(jīng) 二 極 管 整 流 后 有 效 值 發(fā) 生 變 化 ， 122 2222 nUnUU abcd ， 則 Uab Ucd 2 n1 n2， 故 A 錯 誤 .增 大 負 載 電 阻 的 阻 值 R,Uab不 變 ， Ucd也 不 變 ， 根據(jù) P 出 RUcd2 可 知 輸 出 功 率 減 小 ， 根 據(jù) 理 想 變 壓 器 的 輸 入 功 率 等 于 輸 出 功率 可 知 ， 輸 入 功 率 必 減 小 ， 故 電 流 表 讀 數(shù) 變 小 ， B 正 確 ， C 錯 誤 .二 極 管 短路 時 ， U cd U2， 輸 出 功 率 P出 RUcd2 RU22 2P 出 ， 故 輸 入 功 率 P1也 加倍 ， 而 輸 入 電 壓 U1不 變 ， 根 據(jù) P1 U1I1得 電 流 表 讀 數(shù) 加 倍 ， D正 確 .答 案 ： BD 要 點 研 析 突 破 遠距離輸電問題的探究輸 電 線 上 的 功 率 損 耗 由 輸 出 功 率 、 輸 出 電 壓 和 導 線 電 阻 決 定 ,P=I2R 線=(UP )2R線 .當 輸 送 功 率 和 導 線 電 阻 一 定 時 ,輸 電 線 上 的 損 耗 功 率 和 輸 出 電 壓的 平 方 成 反 比 ,這 就 是 采 用 高 壓 輸 電 的 原 因 .要 點 二 要 點 研 析 突 破例 2 (2016 貴 陽 市 期 中 測 試 )在 遠 距 離 輸 電 時 ， 要 考 慮 盡 量 減 少 輸電 線 上 的 功 率 損 失 .有 一 個 小 型 發(fā) 電 站 ， 輸 送 的 電 功 率 為 P=500 kW，當 使 用 U=5 kV的 電 壓 輸 電 時 ， 測 得 安 裝 在 輸 電 線 路 起 點 和 終 點 處的 兩 只 電 度 表 一 晝 夜 示 數(shù) 相 差 4 800 kWh.求 ：(1)輸 電 效 率 和 輸 電 線 的 總 電 阻 r；(2)若 想 使 輸 電 效 率 提 高 到 98%， 又 不 改 變 輸 電 線 ， 那 么 發(fā) 電 站 應 使用 多 高 的 電 壓 向 外 輸 電 ？思 維 導 引 : 什 么 是 輸 電 效 率 ？ “ 兩 只 電 度 表 一 晝 夜 示 數(shù) 相 差 4 800 kWh” 是 什 么 意 義 ？ 知 道 什 么 條 件 可 計 算 輸 電 線 的 總 電 阻 ？ 要 點 研 析 突 破解 析 ： (1)輸 送 功 率 P=500 kW， 一 晝 夜 輸 送 電 能 E=Pt=12 000 kW h，輸 電 線 上 損 失 的 電 能 E=4 800 kW h，終 點 得 到 的 電 能 E =E E=7 200 kW h，所 以 ， 輸 電 效 率 =E /E=60%.輸 電 線 上 的 電 流 I=P/U=100 A,輸 電 線 損 耗 功 率 Pr=I 2r，其 中 Pr=E/t=200 kW,得 r=20 . (2)輸 電 線 上 損 耗 功 率 Pr=(P/U) 2r 1/U2，原 來 Pr=200 kW， 現(xiàn) 在 要 求 Pr =10 kW，解 得 輸 電 電 壓 應 調(diào) 節(jié) 為 U =22.4 kV. 答 案 ： (1)60% 20 (2)22.4 kV 要 點 研 析 突 破感 悟 提 升 ： 遠 距 離 輸 電 問 題 中 ， 需 要 輸 送 的 電 功 率 是 由 用 戶 決 定 的 ，在 題 目 中 一 般 是 確 定 的 ， 輸 電 導 線 上 的 電 流 便 決 定 于 輸 電 的 電 壓 ，即 I=P/U;導 線 上 的 功 率 損 耗 則 決 定 于 輸 電 電 流 和 導 線 電 阻 ， 即P=I 2r.解 題 過 程 中 要 抓 住 這 兩 個 基 本 關(guān) 系 . 要 點 研 析 突 破4.(2015 福 建 卷 )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 ( ) 解 析 ： 因 為 u=Umsin t， 所 以 有 U1=Um/ ， 根 據(jù) 變 壓 器 變 壓 規(guī) 律有 ： U2=(n2u1)/n1， 根 據(jù) P=U2I2得 線 路 損 失 的 功 率 為 ， 所以 C項 正 確 ， A、 B、 D項 錯 誤 .答 案 ： C 2 速 效 提 升 訓 練1.(2015 廣 東 卷 )如 圖 為 氣 流 加 熱 裝 置 的 示 意 圖 ， 使 用 電 阻 絲 加 熱 導 氣 管 .視 變 壓器 為 理 想 變 壓 器 ， 原 線 圈 接 入 電 壓 有 效 值 恒 定 的 交 流 電 并 保 持 匝 數(shù) 不 變 .調(diào) 節(jié) 觸 頭P， 使 輸 出 電 壓 有 效 值 由 220 V降 至 110 V， 調(diào) 節(jié) 前 后 ( )A.副 線 圈 中 的 電 流 比 為 1 2B.副 線 圈 輸 出 功 率 比 為 2 1C.副 線 圈 的 接 入 匝 數(shù) 比 為 2 1D.原 線 圈 輸 入 功 率 比 為 1 2 解 析 ： 設 原 線 圈 輸 入 電 壓 為 U1， 原 線 圈 的 匝 數(shù) 為 n1， 副 線 圈 輸 出 電壓 為 U2， 副 線 圈 的 匝 數(shù) 為 n2， 則 U1/U2=n/n2， 當 副 副 線 圈 的 輸 出 電壓 降 為 原 來 的 一 半 時 ， 副 線 圈 的 匝 數(shù) 減 為 原 來 的 1/2， C項 正 確 ； 由I2=U2/R可 知 ， 副 線 圈 的 電 流 減 為 原 來 的 一 半 ， A項 錯 誤 ； 由P=U2/R可 知 ， 副 線 圈 輸 出 的 功 率 減 為 原 來 的 1/4， 原 線 圈 的 輸 入 功率 等 于 副 線 圈 的 輸 出 功 率 ， 因 此 原 線 圈 的 輸 入 功 率 也 減 為 原 來 的1/4， B、 D兩 項 錯 誤 .答 案 ： C 速 效 提 升 訓 練2.(2014 山 東 卷 )如 圖 所 示 ， 將 額 定 電 壓 為 60V的 用 電 器 ， 通 過 一 理 想 變壓 器 接 在 正 弦 交 變 電 源 上 .閉 合 開 關(guān) S 后 ， 用 電 器 正 常 工 作 ， 交 流 電 壓 表 和交 流 電 流 表 (均 為 理 想 電 表 )的 示 數(shù) 分 別 為 220V和 2.2A.以 下 判 斷 正 確 的 是 （ ）A.變 壓 器 輸 入 功 率 為 484WB.通 過 原 線 圈 的 電 流 的 有 效 值 為 0.6AC.通 過 副 線 圈 的 電 流 的 最 大 值 為 2.2AD.變 壓 器 原 、 副 線 圈 匝 數(shù) 比 n 1 n2 11 3 解 析 ： 理 想 電 流 表 沒 有 電 阻 ， 顯 示 的 2.2A是 理 想 變 壓 器 的 輸 出 電 流 的 有效 值 ， 理 想 電 壓 表 的 電 阻 無 窮 大 ， 顯 示 的 220V 是 理 想 變 壓 器 的 輸 入 電 壓的 有 效 值 .用 電 器 正 常 工 作 ， 所 以 ， 理 想 變 壓 器 的 輸 出 電 壓 的 有 效 值 為 60V.根 據(jù) 理 想 變 壓 器 的 電 壓 與 匝 數(shù) 成 正 比 ， 可 得 n1 n2 U1 U2 11 3 ， 選項 D正 確 .理 想 變 壓 器 的 輸 入 功 率 等 于 輸 出 功 率 ， P 入 P出 602.2W 132W ， 選 項 A 錯 誤 .根 據(jù) 理 想 變 壓 器 的 電 流 與 匝 數(shù) 成 反 比 ， 即 I1 I2 n2 n1，可 得 通 過 原 線 圈 的 電 流 的 有 效 值 為 I1 212 Inn 0.6A ， 選 項 B正 確 .通 過變 壓 器 的 是 正 弦 交 流 電 ， 所 以 副 線 圈 的 電 流 的 最 大 值 為 Im 2 I22.2 2 A， 選 項 C 錯 誤 .答 案 ： BD 速 效 提 升 訓 練3.(多 選 )如 圖 所 示 ， 理 想 變 壓 器 原 、 副 線 圈 的 匝 數(shù) 比 為 11 2， 原 線圈 兩 端 的 輸 入 電 壓 u=220 sin 100t(V)， 電 表 均 為 理 想 電 表 ， 滑 動 變阻 器 R接 入 電 路 部 分 的 阻 值 為 10 .下 列 敘 述 中 正 確 的 是 ( )A.該 交 流 電 的 頻 率 為 50 HzB.電 壓 表 的 讀 數(shù) 為 40 VC.電 流 表 的 讀 數(shù) 為 4 AD.若 滑 動 變 阻 器 的 滑 片 P向 a端 移 動 ， 電 流 表 的 讀 數(shù) 變 大22 解 析 ： 根 據(jù) 原 線 圈 兩 端 輸 入 電 壓 的 表 達 式 可 知 ， 交 流 電 的 頻 率 f=/(2)=(100)/(2) Hz=50 Hz， A項 正 確 ； 變 壓 器 原 線 圈 電 壓 的 有 效值 為 U1=220 V， 利 用 變 壓 器 的 變 壓 比 U1 U2=n1 n2， 可 求 得 U2=40 V， 電 壓 表 的 讀 數(shù) 為 40 V,B項 錯 誤 ； 電 流 表 的 讀 數(shù) 為 I=U2/R=4 A,C項 正 確 ； 若 滑 動 變 阻 器 的 滑 片 P向 a端 移 動 ， 接 入 電 路 的 電 阻 增 大 ，而 U2不 變 ， 電 流 表 示 數(shù) 變 小 ， D項 錯 誤 .答 案 ： D 速 效 提 升 訓 練4.(2014 福 建 卷 )下 圖 為 模 擬 遠 距 離 輸 電 實 驗 電 路 圖 ， 兩 理 想 變 壓 器 的 匝數(shù) n1 n42R，忽 略 燈 絲 電 阻 隨 溫 度 的 變 化 .當 A、 B端 接 入 低 壓 交 流 電 源 時 （ ）A.A1、 A2兩 表 的 示 數(shù) 相 同B.L1、 L2 兩 燈 泡 的 亮 度 相 同C.R 1消 耗 的 功 率 大 于 R3消 耗 的 功 率D.R2兩 端 的 電 壓 小 于 R4兩 端 的 電 壓 速 效 提 升 訓 練解 析 ： 由 于 n1n2， 所 以 左 邊 的 理 想 變 壓 器 為 升 壓 變 壓 器 ， 低 壓 交 流 電 源經(jīng) 過 理 想 升 壓 變 壓 器 后 ， 由 于 功 率 不 變 ， 所 以 電 流 變 小 ， 則 A1表 的 示 數(shù)小 于 A 2表 的 示 數(shù) ， 故 A 項 錯 誤 ； 由 2121 nnUU ， U3 U2-IA12R及 43UU 43nn 可知 ， L1兩 端 的 電 壓 UL1 U4 U1- 34nn IA12R， 又 L2兩 端 的 電 壓 UL2U 1-IA22R， 因 34nn IA1UL2， 由 P RU2 可 知 ， L1的 功 率 大 于 L2的 功 率 ， 所 以 L1的 亮 度 大 于 L2， 故 B 項 錯 誤 ； 由 于 A1表 的 示 數(shù) 小 于 A2表 的 示 數(shù) ， 由 P I2R可 知 ， R1消 耗 的 功 率 小 于 R3消 耗 的 功 率 ， 故 C 項 錯誤 ； 由 于 A1表 的 示 數(shù) 小 于 A2表 的 示 數(shù) ， 由 U IR可 知 ， R2兩 端 的 電 壓 小于 R 4兩 端 的 電 壓 ， 故 D項 正 確 .答 案 ： D 速 效 提 升 訓 練5.(2016 濟 南 市 學 業(yè) 水 平 測 試 )某 水 電 站 ， 用 總 電 阻 為 2.5 的 輸 電 線 輸 電 給 500 km外 的 用 戶 ， 其 輸 出 電 功 率 是 3 106 kW.現(xiàn) 用 500 kV電 壓 輸 電 ， 則 下 列 說 法 正 確 的是 ( )A.輸 電 線 上 輸 送 的 電 流 大 小 為 2.0 10 5 AB.輸 電 線 上 由 電 阻 造 成 的 損 失 電 壓 為 15 kVC.若 改 用 5 kV電 壓 輸 電 ， 則 輸 電 線 上 損 失 的 功 率 為 9 10 8 kWD.輸 電 線 上 損 失 的 功 率 為 P U 2/r， U為 輸 電 電 壓 ， r為 輸 電 線 的 電 阻解 析 ： 由 P=IU得 輸 電 線 上 輸 送 的 電 流 I=P/U=(3 106 103)/(500 103 )A=6 103 A， 選 項 A錯 誤 ； 由 U Ir得 輸 電 線 路 上 的 電 壓 損 失 U=6 103 2.5 V=15 103 V， 選 項 B正 確 ， 選 項 D錯 誤 ； 輸 電 線 上 損 失 的 功 率 為P=I2r=(P2/U2)r=(3 106） /52 2.5 W=9 107 W， 選 項 C錯 誤 .答 案 ： B 速 效 提 升 訓 練 速 效 提 升 訓 練