2019年高考物理專題復(fù)習(xí)變壓器 電能的輸送知識(shí)遷移應(yīng)用一、回顧舊知（一）變壓器的構(gòu)造與原理（理想變壓器）（二）理想變壓器中的接個(gè)關(guān)系（電壓、電流、功率與線圈匝數(shù)的關(guān)系）（三）變壓器的動(dòng)態(tài)分析（四）電能的輸送二、新課講解（一）考點(diǎn)1、變壓器的動(dòng)態(tài)分析2、電能的輸送3、減少輸電線上電能損失的兩種方法4、求輸電線上電流的方法5、運(yùn)用歐姆定律和焦耳定律解決遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題（二）重難點(diǎn)1、變壓器的動(dòng)態(tài)分析2、電能的輸送3、減少輸電線上電能損失的兩種方法（三）易混點(diǎn)電能的輸送3、 例題精析 1(xx北京高考)一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2115，原線圈與正弦交變電源連接，輸入電壓u如圖1所示副線圈僅接入一個(gè)10 的電阻則 ()A流過(guò)電阻的電流是20 AB與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)是100 VC經(jīng)過(guò)1分鐘電阻發(fā)出的熱量是6103 JD變壓器的輸入功率是1103 W解析：原線圈中電壓的有效值是220 V由變壓比知副線圈中電壓為100 V，流過(guò)電阻的電流是10 A；與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)是100 V；經(jīng)過(guò)1分鐘電阻發(fā)出的熱量是6104 J；P入P出 V1103 W只有D項(xiàng)正確答案：D2如圖2所示，有一理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比為n.原線圈接正弦交流電壓U，輸出端接有一個(gè)交流電流表和一個(gè)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)線圈電阻為R.當(dāng)輸入端接通電源后，電流表讀數(shù)為I，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一重物勻速上升下列判斷正確的是 ()A電動(dòng)機(jī)兩端電壓為IRB電動(dòng)機(jī)消耗的功率為I2RC原線圈中的電流為nID變壓器的輸入功率為解析：因電動(dòng)機(jī)是非純電阻電路，UIR，PI2R，A、B錯(cuò)電動(dòng)機(jī)兩端電壓為，故電動(dòng)機(jī)消耗的功率為，即為變壓器的輸入功率，原線圈中的電流I0I/n，D對(duì)C錯(cuò)答案：D3如圖3所示，左側(cè)的圓形導(dǎo)電環(huán)半徑為r1.0 cm，導(dǎo)電環(huán)與一個(gè)理想變壓器的原線圈相連，變壓器的副線圈兩端與一個(gè)電容為C100 pF的電容器相連，導(dǎo)電環(huán)的電阻不計(jì)，環(huán)中有垂直于圓環(huán)平面的變化磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率為100 sint，若電容器C所帶電荷量的最大值為1.41109C，則所用理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)之比為(取210) ()A1100 B1001C1100 D1001解析：原線圈兩端電壓最大值U1m()mS0.1 V.副線圈兩端電壓的最大值即電容器兩端電壓的最大值由C得：U2m14.1 V，所以.故A對(duì)答案：A4如圖4所示，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為31，原線圈中串一個(gè)燈泡L，副線圈上接三個(gè)與L相同的燈泡，這三個(gè)燈泡均能正常發(fā)光，則 ()A燈L也能正常發(fā)光B燈L比另三燈都暗C燈L將會(huì)被燒壞D不能確定解析：原、副線圈中的電流之比為，而副線圈中通過(guò)每盞燈的電流均為其額定電流I額.又I1I2，所以通過(guò)原線圈中燈L的電流恰為其額定電流，燈L正常發(fā)光，所以A正確答案：A5xx年1月份，我國(guó)南方大部分地區(qū)遭遇特大雪災(zāi)，輸電線表面結(jié)冰嚴(yán)重，導(dǎo)致線斷塔倒某學(xué)校實(shí)驗(yàn)興趣小組設(shè)計(jì)了利用輸電導(dǎo)線自身電阻發(fā)熱除冰的救災(zāi)方案，處理后的電路原理如圖5所示，輸電線路終端降壓變壓器用模擬負(fù)載R0代替，RL為輸電線電阻，并將電阻RL放入冰雪中，在變壓器原線圈兩端加上交變電流后即出現(xiàn)冰雪融化的現(xiàn)象為了研究最好除冰方案，下列模擬實(shí)驗(yàn)除給定操作外，其他條件不變，不考慮其可行性，你認(rèn)為其中最合理的是 ()A將調(diào)壓變壓器滑動(dòng)觸頭P向上移動(dòng)一些B將調(diào)壓變壓器滑動(dòng)觸頭P向下移動(dòng)一些，同時(shí)延長(zhǎng)通電時(shí)間C通過(guò)計(jì)算，選擇適當(dāng)輸出電壓，并閉合S將模擬負(fù)載R0短時(shí)短路D通過(guò)計(jì)算，選擇適當(dāng)輸出電壓，并將模擬負(fù)載R0的阻值增大一些解析：輸電線的電阻RL一定，將調(diào)壓變壓器滑動(dòng)觸頭P向上移動(dòng)一些，可以增大輸出電壓和輸出電流，因此RL上消耗的功率增大，可以增強(qiáng)除冰效果，但同時(shí)也增大了電能消耗；延長(zhǎng)通電時(shí)間，雖可以增大發(fā)熱量，但發(fā)熱快慢不變即功率不變，若發(fā)熱與導(dǎo)線散熱平衡，則導(dǎo)線上的冰是不能除去的；如果所加電壓適當(dāng)，閉合S將模擬負(fù)載R0短時(shí)短路，可以將電能在RL上釋放短時(shí)產(chǎn)生大量熱量而除冰，適當(dāng)電壓可保證輸電線不被燒斷，節(jié)能省時(shí)；若增大R0，則RL上的電功率會(huì)減小因此最合理的是方案 C.答案：C6(xx南通模擬)正弦式電流經(jīng)過(guò)匝數(shù)比為的變壓器與電阻R、交流電壓表 V、交流電流表A按如圖6甲所示方式連接，R10 .圖乙所示是R兩端電壓U隨時(shí)間變化的圖象，Um10 V，則下列說(shuō)法中正確的是 ()A通過(guò)R的電流iR隨時(shí)間t變化的規(guī)律是iRcos100t(A)B電流表A的讀數(shù)為0.1 AC電流表A的讀數(shù)為 AD電壓表的讀數(shù)為Um10 V解析：由圖乙所示圖象知T2102 s，f50 Hz，2f100 rad/s，Im A，故iRcos100t(A)，A正確再根據(jù)，I21 A知，I1的有效值為0.1 A，B正確，C錯(cuò)誤電壓表讀數(shù)應(yīng)為副線圈電壓的有效值，U10 V，故D錯(cuò)誤答案：AB7(xx江蘇高考)如圖7所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為15，原線圈兩端的交變電壓為u20sin100t V氖泡在兩端電壓達(dá)到100 V時(shí)開始發(fā)光下列說(shuō)法中正確的有 （ ） A開關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為100 HzB開關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為100 VC開關(guān)斷開后，電壓表的示數(shù)變大D開關(guān)斷開后，變壓器的輸出功率不變解析：由u20 sin100t V可知，Um20 V，f50 Hz，氖泡在一個(gè)周期內(nèi)發(fā)光 兩次，故其發(fā)光頻率為100 Hz，A正確電壓表示數(shù)為U5100 V，B正確開關(guān)斷開后電壓表示數(shù)不變，輸出功率變小，故C、D錯(cuò)誤答案：AB8如圖8所示是霓虹燈的供電電路，電路中的變壓器可視為理想變壓器已知變壓器原線圈與副線圈的匝數(shù)比，加在原線圈上的電壓為u1311sin100t(V)，霓虹燈正常工作的電阻R440 k，I1、I2表示原、副線圈中的電流下列判斷正確的是()A副線圈兩端電壓6220 V，副線圈中的電流14.1 mAB副線圈兩端電壓4400 V，副線圈中的電流10.0 mACI1I2DI1I2解析：原線圈電壓的有效值為U220 V，由得副線圈電壓U24400 V；由I2得I210.0 mA，選項(xiàng)B對(duì)根據(jù)n1n2，而，故I1I2，選項(xiàng)D對(duì)答案：BD9在某交流電路中，有一正在工作的變壓器，原、副線圈的匝數(shù)分別為n1600匝、n2120匝，電源的電壓為U311sin100t(V)，原線圈中串聯(lián)一個(gè)額定電流為0.2 A的保險(xiǎn)絲，為保證保險(xiǎn)絲不被燒毀，則 ()A負(fù)載功率不能超過(guò)44 WB副線圈電流的最大值不能超過(guò)1 AC副線圈電流的有效值不能超過(guò)1 AD無(wú)論副線圈電流有多大，保險(xiǎn)絲總不會(huì)被燒毀解析：保險(xiǎn)絲的額定電流指有效值，由電流與線圈匝數(shù)的關(guān)系及原線圈中電流的有效值I10.2 A得副線圈中的電流的有效值I21 A，則副線圈電流的最大值不能超過(guò)I2 A再由電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系及原線圈兩端的電壓的有效值U1220 V得副線圈兩端電壓的有效值U244 V，則有PU2I244 W，故A、C選項(xiàng)正確，B、D選項(xiàng)錯(cuò)誤答案：AC10(xx山東高考)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖9所示，發(fā)電機(jī)的輸出電壓為200 V，輸電線總電阻為r，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n3、n4(變壓器均為理想變壓器)要使額定電壓為220 V的用電器正常工作，則（ ） A.B.C升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓D升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率解析：由于輸電線上的功率損耗，故升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率，P出P損P入，故D正確.，因?yàn)閁1200 VU4220 V，U2U3U2U線，故，A正確答案：AD11(14分)理想變壓器原線圈中輸入電壓U13300 V，副線圈兩端電壓U2為220 V，輸出端連有完全相同的兩個(gè)燈泡L1和L2，繞過(guò)鐵芯的導(dǎo)線所接的電壓表V的示數(shù)U2 V求：(1)原線圈n1等于多少匝？(2)當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電流表A2的示數(shù)I25 A則電流表A1的示數(shù)I1為多少？(3)當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電流表A1的示數(shù)I1等于多少？解析：(1)由電壓與變壓器匝數(shù)的關(guān)系可得：U1/n1U2/n2U，則n11650匝(2)當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，有：U1I1U2I2，I1 A(3)當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，有：RLU2/I244 .當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，設(shè)副線圈總電阻為R，有RRL/222 ，副線圈中的總電流為I2，則I2U2/R10 A由U1I1U2I2可知，I1 A.答案：(1)1650匝(2) A(3) A12(16分)三峽水利樞紐工程是長(zhǎng)江流域治理開發(fā)的關(guān)鍵工程，是中國(guó)規(guī)模最大的水利工程樞紐控制流域面積為1.0106 km2，占長(zhǎng)江流域面積的56%，壩址處年平均流量為Q4.511011m3.水利樞紐的主要任務(wù)包括防洪、發(fā)電、航運(yùn)三方面在發(fā)電方面，三峽電站安裝水輪發(fā)電機(jī)組26臺(tái)，總裝機(jī)容量(指26臺(tái)發(fā)電機(jī)組同時(shí)工作的總發(fā)電功率)為P1.82107 kW，年平均發(fā)電量約為W8.401010 kWh.該工程已全部竣工，電站主要向華中、華東電網(wǎng)供電，以緩解這兩個(gè)地區(qū)的供電緊張局面閱讀上述資料，解答下列問(wèn)題(水的密度1.0103 kg/m3，g取10 m/s2)：(1)若三峽電站上、下游水位差按h100 m計(jì)算，試推導(dǎo)三峽電站將水流的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的效率的公式，并計(jì)算出效率的數(shù)值(2)若26臺(tái)發(fā)電機(jī)組全部建成并發(fā)電，要達(dá)到年發(fā)電量的要求，每臺(tái)發(fā)電機(jī)組平均年發(fā)電時(shí)間t為多少天？(3)將該電站的電能輸送到華中地區(qū)，送電功率為P14.5105 kW，采用超高壓輸電，輸電電壓為U500 kV，而發(fā)電機(jī)輸出的電壓約為U018 kV.若輸電線上損耗的功率為輸電功率的5%，求發(fā)電站的升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比和輸電線路的總電阻解析：(1)一年里水流做功(即減少的勢(shì)能)WQgh.水流的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的效率，將數(shù)據(jù)代入上式得67%.(2)設(shè)每臺(tái)發(fā)電機(jī)組平均年發(fā)電n天，則WPt，即Pn24W.所以n天192.3天(3)升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比，輸電線上的電流I900 A.損失功率P損5%P1I2r，所以r27.8 .答案：(1)67%(2)192.3天(3)27.8 四、總結(jié)課堂，指出考點(diǎn)，布置作業(yè)。