二、電能的輸送1．輸電損耗：如圖所示，若發(fā)電站輸出電功率為P，輸電電壓為U，用戶得到的電功率為P′，用戶的電壓為U′，輸電線總電阻為R。
情境創(chuàng)設(shè)變壓器是生活、生產(chǎn)用電的專門設(shè)備，如圖所示是電能輸送的簡(jiǎn)單示意圖。
微點(diǎn)判斷　(1)對(duì)于恒定電流，變壓器沒有變壓作用。( )(2)理想變壓器的基本關(guān)系式中，電壓和電流均為有效值。( )(3)變壓器能改變交變電流的頻率。( )(4)正常工作的變壓器當(dāng)副線圈與用電器斷開時(shí)，副線圈兩端無電壓。( )(5)變壓器副線圈接入負(fù)載越多，原線圈的輸入電流越小。( )(6)增大輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失。 ( )(7)高壓輸電是通過減小輸電電流來減少電路的發(fā)熱損耗。 ( )(8)在輸送電壓一定時(shí)，輸送的電功率越大，輸電過程中的電能損失越大。 ( )
A．交流電的頻率為50 HzB．電流表A1的示數(shù)為0.2 AC．電流表A2的示數(shù)為2 AD．電壓表的示數(shù)為44 V
2．[含有二極管的變壓器電路]如圖甲所示的充電器正在給手機(jī)充電。乙圖是簡(jiǎn)化原理圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為55∶2，原線圈接220 V交流電，副線圈通過理想二極管連接手機(jī)。下列說法正確的是 (　 ) A．副線圈的電流為8 AB．手機(jī)兩端的電壓為8 VC．通過手機(jī)的電流為直流電D．拔掉手機(jī)，充電線兩端電壓為零
3．[初級(jí)線圈連接元件的變壓器電路]如圖，理想變壓器原線圈匝數(shù)為1 100匝，接有一 阻值為R的電阻，電壓表V1示數(shù)為110.0 V。副線圈接有一個(gè)阻值恒為RL的燈泡，繞過鐵芯的單匝線圈接有一理想電壓表V2，示數(shù)為0.10 V。已知RL∶R＝4∶1，則副線圈的匝數(shù)為 (　　)A．225 B．550 C．2 200 D．4 400
[要點(diǎn)自悟明]1．理想變壓器的基本關(guān)系
2．分析原線圈與負(fù)載串聯(lián)的變壓器電路時(shí)要注意變壓器的輸入電壓不等于電源的電壓，而是等于電源電壓減去串聯(lián)負(fù)載的電壓，即：U1＝U源－U串。3．分析含有二極管的變壓器電路問題時(shí)，要注意理想二極管的單向?qū)щ娦詫?duì)交變電流的影響及對(duì)應(yīng)有效值的變化。
(二) 理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析(精研點(diǎn))1．理想變壓器的制約關(guān)系
2.理想變壓器的兩種動(dòng)態(tài)分析(1)匝數(shù)比不變，負(fù)載變化的情況。(2)負(fù)載不變，匝數(shù)比變化的情況。
[例1]　(2021·湖南高考)如圖，理想變壓器原、副線圈匝 數(shù)比為n1∶n2，輸入端C、D接入電壓有效值恒定的交變電源，燈泡L1、L2的阻值始終與定值電阻R0的阻值相同。在滑動(dòng)變阻器R的滑片從a端滑動(dòng)到b端的過程中，兩個(gè)燈泡始終發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說法正確的是 (　 )A．L1先變暗后變亮，L2一直變亮B．L1先變亮后變暗，L2一直變亮C．L1先變暗后變亮，L2先變亮后變暗D．L1先變亮后變暗，L2先變亮后變暗
[針對(duì)訓(xùn)練]1．如圖所示，理想變壓器原線圈接入電壓恒定的正弦交流電，副線圈接入最大阻值為2R的滑動(dòng)變阻器和阻值為R的定值電阻。在變阻器滑片從a端向b端緩慢移動(dòng)的過程中 (　　)A．電流表A1示數(shù)減小B．電流表A2示數(shù)增大C．原線圈輸入功率先增大后減小D．定值電阻R消耗的功率先減小后增大
[例2]　(多選)如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝10∶1，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10 Ω。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2.2 AB．當(dāng)S與a連接后，理想電壓表示數(shù)為11 VC．當(dāng)S由a撥到b后，副線圈輸出電壓的頻率變?yōu)?5 HzD．當(dāng)S由a撥到b后，原線圈的輸入功率變?yōu)樵瓉淼?倍
[解析]　由題圖可知，交變電流的電壓有效值為220 V、周期為0.02 s，頻率為50 Hz。當(dāng)S接a時(shí)，由變壓器的原理可知，n2兩端電壓有效值為22 V，所以理想電壓表的示數(shù)為22 V，理想電流表示數(shù)為2.2 A，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，C錯(cuò)誤；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，D正確。[答案]　AD
[針對(duì)訓(xùn)練]2. 如圖所示，理想變壓器的原線圈連接一個(gè)r＝9 Ω的電阻，且原線圈匝數(shù)n1可以通過滑動(dòng)觸頭P來調(diào)節(jié)，在副線圈兩端連接了R＝16 Ω的電阻，副線圈匝數(shù)n2＝1 000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．若觸頭P向上移動(dòng)，則電阻R消耗的功率一定減小C．若觸頭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
考法(三)　匝數(shù)比、負(fù)載都變化　 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)利用閉合電路的歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)進(jìn)行分析判定。
[例3]　(多選)圖甲為某應(yīng)急發(fā)電機(jī)，圖乙為它服務(wù)于應(yīng)急供電系統(tǒng)的簡(jiǎn)易原理圖，不計(jì)發(fā)電機(jī)中矩形線圈的電阻，它工作時(shí)繞軸在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，圖中有一降壓變壓器，它的副線圈上有一滑動(dòng)觸頭P可上下移動(dòng)，若用R0表示右側(cè)輸電線電阻，則下列說法正確的是(　 )
A．若發(fā)電機(jī)矩形線圈某時(shí)刻處于圖乙所示位置，則此時(shí)矩形線圈的磁通量變化最快B．若發(fā)電機(jī)矩形線圈穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)，流過R0的電流將變小C．當(dāng)用戶數(shù)目增多時(shí)，為使用戶電壓保持不變，滑動(dòng)觸頭P應(yīng)向下滑動(dòng)D．若發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速減為原來的一半，用戶獲得的功率也將減為原來的一半
[針對(duì)訓(xùn)練]3．如圖甲所示的電路中，S為單刀雙擲開關(guān)，電表均為理想電表，Rt為熱敏電阻(阻值隨溫度的升高而減小)，理想變壓器原線圈接如圖乙所示的正弦式交流電，則(　 )
(三) 三種特殊的變壓器(融通點(diǎn))類型(一)　兩類互感器
[針對(duì)訓(xùn)練]1．在變電站里，經(jīng)常要用交流電表監(jiān)測(cè)電網(wǎng)上的強(qiáng)電流。所用的器材叫電流互感器。如圖所示，能正確反映其工作原理的是 (　 )
類型(二)　自耦變壓器自耦變壓器(又稱調(diào)壓器)，它只有一個(gè)線圈，原、副線圈共用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(如圖甲所示)也可以降壓(如圖乙所示)，變壓器的基本關(guān)系對(duì)自耦變壓器同樣適用。
[例2]　如圖為理想的自耦變壓器，其中P為變壓器上的滑動(dòng)觸頭，P′為滑動(dòng)變阻器上的滑片，則 (　 )A．P不動(dòng)，P′向下滑動(dòng)時(shí)，U2一直在減小B．P′不動(dòng)，P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度時(shí)，U1和U2的比值不變C．P′不動(dòng)，P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度時(shí)，電流表讀數(shù)在增大D．P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，同時(shí)P′向下滑動(dòng)時(shí)，小燈泡的亮度可以不變
[針對(duì)訓(xùn)練]2． 如圖所示，理想自耦變壓器線圈均勻繞在圓環(huán)型鐵芯上，a、b為線圈的始端和末端。P1為線圈的滑動(dòng)觸頭，調(diào)節(jié)P1可以改變b、c間線圈的匝數(shù)。a、b兩端接電壓穩(wěn)定的交流電源，指示燈L與一小段線圈并聯(lián)，b、c間接入滑動(dòng)變阻器R，調(diào)節(jié)P2可以改變R接入電路的阻值。開關(guān)S處于閉合狀態(tài)，電壓表為理想交流電表，下列說法正確的是 (　 )A．僅向下滑動(dòng)P2，a、b端輸入功率變小B．僅順時(shí)針滑動(dòng)P1，a、b端輸入功率變小C．僅順時(shí)針滑動(dòng)P1，電壓表示數(shù)變大D．若斷開開關(guān)S，指示燈L將熄滅
[例3]　 如圖所示，接在理想變壓器回路中的四個(gè)規(guī)格相同的燈泡都正常發(fā)光，那么，理想變壓器的匝數(shù)比n1∶n2∶n3為 (　 )A．1∶1∶1B．3∶2∶1C．6∶2∶1D．2∶2∶1
[針對(duì)訓(xùn)練]3．(多選)如圖，發(fā)電機(jī)的矩形線圈長(zhǎng)為2L、寬為L(zhǎng)，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(　 )
(四) 電能的輸送問題(培優(yōu)點(diǎn))遠(yuǎn)距離輸電問題的“三 二 一”1．理清三個(gè)回路在回路2中，U2＝ΔU＋U3，I2＝I線＝I3。
[典例]　(多選)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1∶3，輸入電壓為7.5 V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10 Ω。開關(guān)S接1時(shí)，右側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1，R上的功率為10 W；接2時(shí)，匝數(shù)比為1∶2，R上的功率為P。以下判斷正確的是(　 )A．r＝10 Ω B．r＝5 ΩC．P＝45 W D．P＝22.5 W
[規(guī)律方法]1．三種電壓和三種電功率的區(qū)別
[多維訓(xùn)練]題型1　遠(yuǎn)距離輸電關(guān)系式的應(yīng)用1．如圖所示，某小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率P＝100 kW，發(fā)電機(jī)的電壓U1＝250 V，經(jīng)變壓器升壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻R線＝8 Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為U4＝220 V。已知輸電線上損失的功率P線＝5 kW，假設(shè)兩個(gè)變壓器均是理想變壓器，下列說法正確的是 (　 )
A．發(fā)電機(jī)輸出的電流I1＝40 AB．輸電線上的電流I線＝625 AC．降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4＝190∶11D．用戶得到的電流I4＝455 A

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