专题28 变压器　远距离输电——【人教】备战2023年高考物理一轮重难点复习（解析版）.docx

专题28 变压器　远距离输电
1.知道变压器的工作原理，掌握变压器的特点，并能分析、解决实际问题.
2.理解远距离输电的原理并会计算线路损失的电压和功率．
考点一　理想变压器的原理及应用
1．构造和原理
(1)构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的．
(2)原理：电磁感应的互感现象．
2．基本关系式
(1)功率关系：P入＝P出．
(2)电压关系：＝.
(3)电流关系：只有一个副线圈时＝.
(4)频率关系：f出＝f入．
1．理想变压器的制约关系
电压
原线圈电压U1和匝数比决定副线圈电压U2，U2＝U1
功率
副线圈的输出功率P出决定原线圈的输入功率P入，P入＝P出
电流
副线圈电流I2和匝数比决定原线圈电流I1，I1＝I2
2．含有多个副线圈的变压器
计算具有两个或两个以上副线圈的变压器问题时，需注意三个关系：
电压关系：＝＝＝…＝
功率关系：P1＝P2＋P3＋P4＋…＋Pn
电流关系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋n4I4＋…＋nnIn
【典例1】（2022·安徽淮北·二模）如图（a）所示，线圈的匝数比为3:1，Rr为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化，如图（b）所示。下列说法正确的是（　　）
A．变压器输入输出功率之比为3:1
B．变压器副线圈输出的交变电压的频率为150Hz
C．若热敏电阻Rr的温度升高，R1消耗的功率变大
D．若热敏电阻Rr的温度升高，电压表和电流表示数均变大
【答案】C
【解析】A．理想变压器的输入、输出功率相等，故A错误；
B．由图b可知交流电的频率为
所以副线圈输出的交变电压的频率也为50Hz，故B错误；
C．当热敏电阻Rr的温度升高时，由题可知其阻值将减小；所以副线圈所在电路的总电阻将减小，电路中的电流变大，电流表示数变大；由公式
可知定值电阻R1消耗的功率将变大，故C正确；
D．电阻Rr的阻值变化不会影响输入电压，所以电压表的示数不变，故D错误。
故选C。
【典例2】（2022·全国·高三课时练****如图甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电。当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率为10W的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为40Ω，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是（　　）
A．副线圈上交变电流的频率为100Hz
B．电压表的示数为220V
C．变压器原、副线圈的匝数比为11∶1
D．变压器的输入功率为110 W
【答案】C
【解析】A．由题图乙可知
变压器不改变交变电流的频率，故副线圈上交变电流的频率为50Hz，A错误；
B．小灯泡的额定功率P=10W，由可得小灯泡的额定电压
U=20V
小灯泡恰好正常发光，则电压表的示数为20V，B错误；
C．根据理想变压器电压与匝数的关系式，可得
C正确；
D．小灯泡恰好正常发光，则变压器输出功率为10W，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，可知该变压器的输入功率为10W，D错误。
故选C。
【典例3】（2022·广西柳州·模拟预测）如图，一理想变压器的原、副线圈匝数之比，原线圈接电压的交流电源，电表均为理想电表。闭合开关后，将滑动变阻器的滑片P从最上端往下滑的过程中（　　）
A．副线圈交变电流的频率是25Hz B．电压表的示数为4V
C．滑动变阻器两端的电压一直变大 D．电流表的示数一直变小
【答案】B
【解析】A．由电压知交流电的角速度为
频率
变压器不改变电源的频率，故副线圈交变电流的频率是50Hz，故A错误；
B．原线圈两端的输入电压有效值为220V，由电压与匝数成正比知
所以副线圈两端电压为
所以电压表的示数为4V，故B正确；
CD．当滑动变阻器的滑动触头P从最上端滑到最下端的过程中，电路中的总电阻减小，根据欧姆定律可知，变压器的输出电流增大，则输入的电流也是增大，即电流表的示数变大。定值电阻R两端的电压变大，副线圈两端电压不变，所以变阻器两端电压变小，故CD错误。
故选B。
考点二　理想变压器的动态分析
1．匝数比不变的分析思路
(1)U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻R如何变化，U2不变．
(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化．
(3)I2变化引起P2变化，P1＝P2，故P1发生变化．
2．负载电阻不变的分析思路
(1)U1不变，发生变化时，U2变化．
(2)R不变，U2变化时，I2发生变化．
(3)根据P2