专题14.2　变压器　远距离输电【讲】——2023年高考物理一轮复习讲练测（人教）（解析版）.docx

专题14.2　变压器　远距离输电【讲】
【讲核心素养】
物理观念：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.
科学思维：“动态分析方法” “极值法”。
科学探究：传感器的特性及使用。
科学态度：发电机和电动机、电能的输送、生活中各种变压器的应用、传感器的使用。
【讲考点题型】
【知识点一】理想变压器基本规律的应用
1．构造和原理如图
(1)主要构造：由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成。
(2)工作原理：电磁感应的互感现象。
2．理想变压器的基本关系式
(1)功率关系：P入＝P出。
(2)电压关系：＝，若n1＞n2，为降压变压器；
若n1＜n2，为升压变压器。
(3)电流关系：只有一个副线圈时，＝；
有多个副线圈时仍有P入＝P出，据P＝UI可推出，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn。
(4）制约关系
①电压：副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定．
②功率：原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定．
③电流：原线圈的电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定．
3．几种常用的变压器
(1)自耦变压器——调压变压器，如图A、B所示。
(2)互感器
【特别提醒】理想变压器以及原、副线圈基本量的关系
理想变压器
没有能量损失(铜损、铁损)，没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)
基本关系
功率关系
原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，P入＝P出
电压关系
原、副线圈的电压比等于匝数比，U1∶U2＝n1∶n2，与负载的多少无关
电流关系
只有一个副线圈时，I1∶I2＝n2∶n1；有多个副线圈时，由P入＝P出得I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋InUn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn
频率关系
f1＝f2(变压器不改变交流电的频率)
【例1】（2022·山东·高考真题）如图所示的变压器，输入电压为，可输出、、电压，匝数为的原线圈中电压随时间变化为．单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为。将阻值为的电阻R接在两端时，功率为。下列说法正确的是（　　）
A．n1为1100匝，为
B．间线圈匝数为120匝，流过R的电流为
C．若将R接在两端，R两端的电压为，频率为
D．若将R接在两端，流过R的电流为，周期为
【答案】 D
【解析】A．变压器的输入电压为220V，原线圈的交流电的电压与时间成余弦函数关系，故输入交流电压的最大值为，根据理想变压器原线圈与单匝线圈的匝数比为
解得原线圈为2200匝，A错误；
B．根据图像可知，当原线圈输入220V时，BC间的电压应该为12V，故BC间的线圈匝数关系有
BC间的线圈匝数为120匝，流过R的电流为
B错误；
C．若将R接在AB端，根据图像可知，当原线圈输入220V时，AB间的电压应该为18V。根据交流电原线圈电压的表达式可知，交流电的角速度为，故交流电的频率为
C错误；
D．若将R接在AC端，根据图像可知，当原线圈输入220V时，AC间的电压应该为30V，根据欧姆定律可知，流过电阻R的电流为
交流电的周期为
D正确。
故选D。
【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念和科学思维。
【变式训练1】（2022·浙江·高三开学考试）如图甲所示，100匝圆形线圈接入理想变压器的原线圈，变压器的副线圈接入阻值为R的电阻，电表都是理想电表。已知每匝线圈的电阻均为R，线圈位置存在垂直于线圈平面的磁场，磁感应强度B随时间t按正弦规律变化的图像如图乙所示，圆形线圈的热功率与电阻R的功率相等。下列说法正确的是（  ）
A．原、副线圈匝数比
B．时刻两电流表示数均为0
C．原副线圈电流周期之比为
D．对圆形线圈某一小段导线（长度小于周长）而言，当磁感应强度最大时，其受到的安培力最大
【答案】 A
【解析】A．题意，圆形线圈的热功率与电阻R的功率相等，则
则原、副线圈匝数比
A正确；
B．电流表测量的是交变电流的有效值，所以电流表的示数不变，且不为零，B错误；
C．变压器不改变交变电流的周期，所以原副线圈电流周期相等，周期之比为1:1，C错误；
D．圆形线圈中产生的感应电动势
当当磁感应强度最大时，由图乙可知
则感应电动势为零，电流为零，对圆形线圈某一小段导线（长度小于周长）而言，其受到的安培力为零，D错误。
故选A。
【技巧总结】关于理想变压器的四点说明
(1)变压器不能改变直流电压。
(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率。