2014高考物理一轮复习 第45讲 变压器 远距离输电精品课件

2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第45讲变压器远距离输电2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供编读互动第45讲│编读互动1．本讲应结合电磁感应的规律理解变压器的原理．对含有变压器的电路问题，要根据串、并联电路的性质、特点，根据变压器的特点，弄清各输入、输出物理量的关系，尤其注意电路中某个量变化时，常会引起电路中其他量的变化．关于电能的输送，应重点研究电能输送中能量的损失和哪些因素有关以及各物理量间的制约关系．2．本讲教学可以按下面的思路安排：(1)利用电磁感应中互感现象理解变压器的工作原理，推导原、副线圈电压与线圈匝数间的关系．(2)例1及变式题研究的是变压器电路的动态分析．(3)例2及变式题研究的是变压器基本公式的应用和综合计算．(4)例3及变式题研究的是远距离输电中能量的损失及高压输电电路.2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供考点整合第45讲│考点整合一、理想变压器1.工作原理：互感原理(穿过初级铁芯的________的变化率等于穿过次级铁芯的磁通量的变化率)．2.规律(1)电压关系：U1∶U2＝n1∶n2(2)功率关系：P入＝P出(3)电流关系①一个副线圈：I1∶I2＝n2∶n1②多个副线圈：I1n1＝I2n2＋I3n3＋…磁通量2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第45讲│考点整合3.制约关系(1)输入功率由__________决定．(2)输出电压由__________与________共同决定．(3)输入电流由__________与________共同决定．二、远距离输电1.减小输电线电能损失的主要途径(1)______输电线的电阻；(2)______输电．输出功率输入电压匝数比输出电流匝数比减小高压2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第45讲│考点整合2.高压输电(1)输电过程示意图，如图45－1所示图45－1(2)输电导线上的常用关系输电导线上的电流I线＝I2＝I3＝P4U3输电导线上的电压降U线＝I线R线输电导线上发热损耗的功率P线＝I2线R线(3)功率关系：P4＝P1－P线(4)电压关系：U2＝U3＋U线2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供要点探究►探究点一变压器电路分析第45讲│要点探究解决变压器问题的方法技巧1.电压切入法：变压器原、副线圈的电压之比为U1U2＝n1n2；当变压器有多个副绕组时U1n2＝U2n2＝U3n3＝…2.功率切入法：理想变压器的输入、输出功率为P入＝P出，即P1＝P2；当变压器有多个副绕组时P1＝P2＋P3＋…3.电流切入法：由I＝PU知，对只有一个副绕组的变压器有I1I2＝n2n1；当变压器有多个副绕组时n1I1＝n2I2＋n3I3＋…2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第45讲│要点探究4.动态分析问题的思维程序可表示为：2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第45讲│要点探究例1图45－2为某一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连，P为滑动头．现令P从均匀密绕的副线圈底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯泡L两端的电压等于其额定电压为止．用I1表示流过原线圈的电流，I2表示流过灯泡的电流，U2表示灯泡两端的电压，N2表示灯泡消耗的电功率(这里的电流、电压均指有效值；电功率指平均值)．图45－3中能够正确反映相应物理量的变化趋势的是()2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第45讲│要点探究例1C[解析]考查理想变压器的有关知识．滑动头P沿副线圈匀速上滑，则连入电路的副线圈的匝数均匀增大，根据U1U2＝n1n2可知，灯泡两端的电压将均匀增大，选项C正确；但随着灯泡两端电压的均匀增大，其电阻也相应增大，故电流增大得越来越慢，选项B错误；又I1I2＝n2n1，故原线圈的电流应增大，选项A错误；灯泡两端的电压线性增大，电流非线性增大，则灯泡消耗的电功率非线性增大，选项D错误．2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第45讲│要点探究[点评]本题属于变压器常规问题，涉及考点有变压器电压与匝数成正比、电流与匝数成反比等考点，同时联系功率的计算、金属电阻电阻率随温度变化关系等知识点，且涉及动态分析及对图象的理解．2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第45讲│要点探究[2010·重庆卷]一输入电压为220V、输出电压为36V的变压器副线圈烧坏，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图45－4所示，然后将原线圈接到220V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1V．按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为()A.1100,360B．1100,180C.2200,180D．2200,360图45－42014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第45讲│要点探究变式题B[解析]本题考查变压器的知识，中档题．设原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，当输出电压为36V时，有n1n2＝22036，当n2＝5时输出电压为1V，有n15＝2201，两式结合可得到原、副线圈的匝数分别是1100和180，B正确．2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供►探究点二变压器的综合计算第45讲│要点探究变压器电路综合问题一般可概括为：(1)原线圈两端电压和负载电阻不变，副线圈电流、功率及原线圈电流随原副线圈匝数比的变化而变化；(2)原线圈两端电压和原副线圈匝数比不变，副线圈电流、功率及原线圈电流随负载电阻的变化而变化．对上述两种情况的问题解答，基本思路是：(1)通过分析题意，明确变量和不变量；(2)理解掌握变压器电路中的几个制约关系：2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第45讲│要点探究①电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比n1n2一定时，输出电压U2由输入电压U1决定，即U2＝n2U1n1，可简述为“原线圈电压制约副线圈电压”．②电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比n1n2一定，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1＝n2I2n1，可简述为“副线圈电流制约原线圈电流”．2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第45讲│要点探究③负载制约：变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2＝P负1＋P负2＋…；变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2决定，I2＝P2U2.2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第45讲│要点探究例2用电高峰期，电灯往往会变暗，其原理可简化为如下问题．如图45－5所示，理想变压器的副线圈上，通过输电线连接两只灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，原线圈输入恒定的交变电压，开始时，开关S断开，当开关S闭合时，以下说法正确的有()图45－5A.副线圈输出的电压减小B.原线圈输入的功率减小C.通过灯泡L1的电流增加D.等效电阻R的电压增加2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第45讲│要点探究例2D[解析]原线圈输入电压不变，副线圈输出电压不变，开关S闭合后，负载总电阻变小，变压器输出电流增大，通过等效电阻R的电流增大，R两端的电压增大，L1两端的电压减小，通过L1的电流也减小，原线圈的输入电流增大，原线圈的输入功率也增大．故A、B、C选项错误，D选项正确．2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第45讲│要点探究[点评]解答本题的关键是要分清变量和不变量，弄清理想变压器中“谁决定谁”的问题：副线圈两端U2由原线圈电压U1和匝数比决定，副线圈电流I2由副线圈电压U2和负载决定，原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定，变压器输入功率P入由输出功率P出决定，且始终有P入＝P出．2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图45－6所示．当开关S闭合后()A.A1示数不变，A1与A2示数的比值不变B.A1示数变大，A1与A2示数的比值变大C.V2示数变小，V1与V2示数的比值变大D.V2示数不变，V1与V2示数的比值不变图45－6第45讲│要点探究2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第45讲│要点探究变式题D[解析]本题考查变压器的知识．由于输入电压不变，根据U1U2＝n1n2，可知只要原副线圈匝数之比不变，则输出电压不变，即开关S闭合后电压表的示数不变，D对、C错．S闭合后，电流表A2的示数变大，根据I1I2＝n2n1，电流表A1的示数也变大，但比值不变，A、B错．2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供►探究点三远距离输电问题第45讲│要点探究远距离输电问题的基本分析思路：1.清楚远距离输电流程图及各参量间的定量关系，详见本讲“考点整合”2——远距离输电；2.画出远距离输电模型图，对照模型图逐步分析；2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第45讲│要点探究3.输电导线功率损失的定量分析：(1)减小导线的电阻可减小损失功率．(2)减小输送电流可大大减小损失功率，在线路和输送功率不变时，可提高输送电压以减小输送电流．(3)在输送功率和线路一定时，线路损失功率与输送电压的二次方成反比.2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第45讲│要点探究例3某小型水电站的电能输送示意图如图45－7所示，发电机的输出电压为220V，输电线总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220V的用电器正常工作，则()A.n2n1＝n3n4B.n2n1n3n4C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第45讲│要点探究例3D[解析]根据变压器工作原理可知n1n2＝220VU2，n3n4＝U3220V，由于输电线上损失一部分电压，升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，有U2＞U3，所以n2n1＞n3n4，A、B、C不正确．升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率加上输电线损失功率，D正确．2014高考一轮精品复习课件北京博浩文化公司内部专供第45讲│要点探究[点评]输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的．分析和计算时都必须用Pr＝I22r，Ur＝I2r和Pr＝U2rr，Ur为输电线上的电压降．