高中物理人教专题67 变压器及远距离输电（解析版）.docx

2023届高中物理一轮复****多维度导学与分层专练
专题67 变压器及远距离输电
导练目标
导练内容
目标1
理想变压器原理与基本关系
目标2
理想变压器的动态分析
目标3
远距离输电
【知识导学与典例导练】
理想变压器原理与基本关系
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出即I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋InUn得I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn
频率关系
f1＝f2(变压器不改变交流电的频率)
处理技巧
等效电阻
【例1】如图为日常生活中常见的点火装置原理图，先将直流电压通过转换器转换为正弦式交变电压，然后将其加在理想变压器的原线圈n1上，当副线圈n2两端电压达到以上时放电针之间空气被击穿，从而引发电火花点燃气体。下列说法正确的是（　　）
A．原线圈两端所接交流电压表的读数为4.24 V
B．副线圈中交流电压与原线圈中交流电压频率不相等
C．要实现点火则副线圈与原线圈的匝数比至少大于
D．要实现点火则副线圈与原线圈的匝数比至少大于2 000
【答案】AD
【详解】A．根据题意可知，原线圈两端电压的最大值为则有效值为即电压表示数为，故A正确；
B．变压器不能改变频率，故副线圈中交流电压与原线圈中交流电压频率相等，故B错误；
CD．当变压器副线圈电压的瞬时值大于时，就会在放电针间引发电火花进而点燃气体，转换器所输出的正弦式交变电压最大值为6 V，根据电压与匝数成正比，所以实现点火的条件是
故C错误，D正确。故选AD。
【例2】如图所示为某水电站输电线路原理图，水电站输出电压稳定的正弦交流电，升至特高压U后向远距离用户供电，总功率为P。用户端理想变压器原、副线圈匝数分别为和，为输电线总电阻，为不断电用户电阻（可视为定值电阻），R为可变用户电阻（可视为可变电阻），电压表和电流表均为理想电表。当可变用户电阻R增大时，下列说法正确的是（　　）
A．电流表示数将变大
B．电压表示数将变大
C．输电线路上损耗的功率为
D．对于原线圈回路，虚线框所圈部分的等效电阻为
【答案】BD
【详解】AB．由闭合电路欧姆定律可知，当可变电阻R增大时，副线圈中的电流将减小，则电流表示数会变小，从而原线圈中电流也会变小，原线圈电压将增大，副线圈电压也将增大，电压表示数将增大，故A错误，B正确；
CD．设虚线框所圈部分的等效电阻为，由，结合和，联立可得则上消耗的功率为故C错误，D正确。故选BD。
理想变压器的动态分析
匝数比不变的情况
负载电阻不变的情况
(1)U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，可以得出不论负载电阻R如何变化，U2不变。
(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，根据输出电流I2决定输入电流I1，可以判断I1的变化。
(3)I2变化引起P2变化，根据P1＝P2，可以判断P1的变化。
(1)U1不变，发生变化，U2变化。
(2)R不变，U2变化，I2发生变化。
(3)根据P2＝和P1＝P2，可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化。
【例3】如图所示，一理想变压器原线圈连接正弦交流电源、电阻R1和电流表A1，副线圈连接电压表V、电流表A
2和滑动变阻器R2，电路中电表均为理想电表，将滑动变阻器R2的滑片向下滑动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．电压表V示数不变
B．电流表A1示数变小
C．电流表A2示数变大
D．电流表A1与电流表A2示数比值不变
【答案】CD
【详解】ABC．将变压器、R1、电流表A1及电源等效成一个有内阻的电源，而电流表A2、电压表和R2为外电路，当滑动变阻器R2的滑片向下滑动过程中，相当于外电路的电阻减小，电流I2增大，即电流表A2的示数变大，根据原、副线圈电流与匝数的关系电流I2增大，I1增大，即电流表A1示数变大，R1的分压变大，则原线圈两端的电压U1变小，根据原、副线圈电压与匝数的关系原线圈两端的电压U1变小，U2变小，即电压表V示数变小，故AB错误，C正确；
D．由于原、副线圈的电流之比为所以电流表A1与电流表A2示数比值不变，故D正确。故选CD。
【例4】如图所示，电源输出电压不变，要使电路中电流表示数变大，可采用的方法（　　）
A．将R上的滑片向上移动 B．将R上的滑片向下移动
C．将开关S掷向