福建省長泰一中高三物理 第十章 第2講 變壓器 遠距離輸電復習課件 新人教版選修32

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1、第2講 變壓器 遠距離輸電考點考點 1 1 理想變壓器理想變壓器1.1.構造：如圖所示構造：如圖所示理想變壓器由理想變壓器由_、_和閉合鐵芯組成和閉合鐵芯組成2.2.原理：電流磁效應、電磁感應原理：電流磁效應、電磁感應(_(_現(xiàn)象現(xiàn)象) )3.3.基本關系基本關系(1)(1)電壓關系：電壓關系： =_.=_.(2)(2)功率關系：功率關系：P P入入 =_.=_.(3)(3)電流關系：電流關系：只有一個副線圈時只有一個副線圈時: =_.: =_.有多個副線圈時：有多個副線圈時：U U1 1I I1 1=_.=_.原線圈原線圈副線圈副線圈互感互感12nnP P出出21nnU U2 2I I2 2

2、+U+U3 3I I3 3+U+Un nI In n12UU12II4.4.幾種常用的變壓器幾種常用的變壓器(1)(1)自耦變壓器自耦變壓器也叫也叫_變壓器變壓器. .(2)(2)互感器互感器. .電壓互感器，用來把高電壓變成電壓互感器，用來把高電壓變成_._.電流互感器，用來把大電流變成電流互感器，用來把大電流變成_._. 調壓調壓低電壓低電壓小電流小電流1.1.關于理想變壓器的四點說明關于理想變壓器的四點說明(1)(1)變壓器不能改變直流電壓變壓器不能改變直流電壓. .(2)(2)變壓器只能改變交變電流的電壓和電流，不能改變交變電流變壓器只能改變交變電流的電壓和電流，不能改變交變電流的頻率

3、的頻率. .(3)(3)理想變壓器本身不消耗能量理想變壓器本身不消耗能量. .(4)(4)理想變壓器基本關系中的理想變壓器基本關系中的U U1 1、U U2 2、I I1 1、I I2 2均為有效值均為有效值. .2.2.理想變壓器的三個制約關系理想變壓器的三個制約關系(1)(1)輸入電壓輸入電壓U U1 1決定輸出電壓決定輸出電壓U U2 2. .(2)(2)輸出電流輸出電流I I2 2決定輸入電流決定輸入電流I I1 1. .(3)(3)輸出功率輸出功率P P2 2決定輸入功率決定輸入功率P P1 1. .(2013(2013三亞模擬三亞模擬) )如圖所示，理想變壓器初級線圈的匝數(shù)為如圖所

4、示，理想變壓器初級線圈的匝數(shù)為n n1 1，次級線圈的匝數(shù)為次級線圈的匝數(shù)為n n2 2，初級線圈的兩端，初級線圈的兩端a a、b b接正弦交流電源，接正弦交流電源，電壓表電壓表V V的示數(shù)為的示數(shù)為220 V220 V，負載電阻，負載電阻R R44 44 ，電流表，電流表A A1 1的示數(shù)的示數(shù)為為0.20 A.0.20 A.下列判斷中正確的是下列判斷中正確的是( )( )A A初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比為初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比為2121B B初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比為初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比為5151C C電流表電流表A A2 2的示數(shù)為的示數(shù)為0.1 A0.1 AD D電流表電流

5、表A A2 2的示數(shù)為的示數(shù)為0.4 A0.4 A【解析】【解析】選選B.B.由題意可求得初級線圈的功率，利用理想變壓由題意可求得初級線圈的功率，利用理想變壓器初、次級線圈中的功率相等可求得次級線圈中的電流，再器初、次級線圈中的功率相等可求得次級線圈中的電流，再利用初、次級線圈中的電流之比可求得兩線圈的匝數(shù)比利用初、次級線圈中的電流之比可求得兩線圈的匝數(shù)比. .由電由電壓表壓表V V的示數(shù)和電流表的示數(shù)和電流表A A1 1的示數(shù)可得初級線圈中的功率的示數(shù)可得初級線圈中的功率P P1 1U U1 1I I1 1，P P1 1P P2 2I I2 22 2R R，所以電流表，所以電流表A A2 2

6、的示數(shù)為的示數(shù)為 1.0 A1.0 A，C C、D D錯誤；初級線圈和次級線圈的匝錯誤；初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比數(shù)比 A A錯誤，錯誤，B B正確正確. .1 12U IIR220 0.2 A441221nI5nI1 ，考點考點 2 2 遠距離輸電遠距離輸電1.1.輸電過程輸電過程( (如圖所示如圖所示) )2.2.電壓損失電壓損失(1)U=U-U.(1)U=U-U.(2)U=_.(2)U=_.3.3.功率損失功率損失(1)P=P-P.(1)P=P-P.(2)P=_=_.(2)P=_=_.4.4.輸送電流輸送電流(1)I= . (2)I= .(1)I= . (2)I= .IRIRI I2 2

7、R R2P() RUPUU-UR1.1.降低輸電損耗的兩個途徑降低輸電損耗的兩個途徑(1)(1)減小輸電線的電阻，由電阻定律減小輸電線的電阻，由電阻定律R= R= 可知，在輸電距離可知，在輸電距離一定的情況下，為減小電阻，應采用電阻率小的材料，也可以一定的情況下，為減小電阻，應采用電阻率小的材料，也可以增加導線的橫截面積增加導線的橫截面積. .(2)(2)減小輸電導線中的輸電電流，由減小輸電導線中的輸電電流，由P=UIP=UI可知，當輸送功率一可知，當輸送功率一定時，提高輸電電壓，可以減小輸電電流定時，提高輸電電壓，可以減小輸電電流. .Sl2.2.遠距離輸電問題的四個關鍵遠距離輸電問題的四個

8、關鍵(1)(1)畫出一個模型畫出一個模型遠距離輸電模型圖遠距離輸電模型圖. .(2)(2)抓住輸電的兩端抓住輸電的兩端電源和用電器電源和用電器. .(3)(3)分析兩條導線分析兩條導線輸電導線輸電導線. .(4)(4)研究兩次電壓變換研究兩次電壓變換升壓和降壓升壓和降壓. .(2012(2012寧德模擬寧德模擬) )在如圖所示的遠距離輸電電路圖中，升壓在如圖所示的遠距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變，隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法中電線的電阻均不變，隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列

9、說法中正確的有正確的有( )( )A.A.升壓變壓器的輸出電壓增大升壓變壓器的輸出電壓增大B.B.降壓變壓器的輸出電壓增大降壓變壓器的輸出電壓增大C.C.輸電線上損耗的功率增大輸電線上損耗的功率增大D.D.輸電線上損耗的功率占總功率的比例減小輸電線上損耗的功率占總功率的比例減小【解析】【解析】選選C.C.由題意可知升壓變壓器的輸入電壓不變，則輸出由題意可知升壓變壓器的輸入電壓不變，則輸出電壓不變，電壓不變，A A錯誤；在電能輸出過程中有：錯誤；在電能輸出過程中有：I I2 2= U= U線線=I=I2 2R R線線, ,U U3 3=U=U2 2-U-U線線，因，因P P變大，變大，I I2

10、2變大，所以變大，所以U U線線變大，所以降壓變壓變大，所以降壓變壓器初級電壓器初級電壓U U3 3變小，則降壓變壓器的輸出電壓變小，變小，則降壓變壓器的輸出電壓變小，B B錯誤；錯誤；根據(jù)根據(jù)P P線線=( )=( )2 2R R線線，因，因P P變大，所以變大，所以P P線線變大，變大，C C正確；根據(jù)正確；根據(jù) , ,因因P P變大，所以比值變大，變大，所以比值變大，D D錯誤錯誤. .2PU，2PU2222P() RPPRU=PPU線線線熱點考向熱點考向 1 1 理想變壓器基本規(guī)律的應用理想變壓器基本規(guī)律的應用【例證【例證1 1】(2011(2011江蘇高考江蘇高考)(15)(15分分

11、) )圖甲為一理想變壓器，圖甲為一理想變壓器，abab為原線圈，為原線圈，cece為副線圈，為副線圈，d d為副線圈引出的一個接頭，原線圈為副線圈引出的一個接頭，原線圈輸入正弦式交變電壓的輸入正弦式交變電壓的u -tu -t圖象如圖乙所示圖象如圖乙所示. .若只在若只在cece間接一間接一只只R Rcece400 400 的電阻，或只在的電阻，或只在dede間接一只間接一只R Rdede225 225 的電阻，的電阻，兩種情況下電阻消耗的功率均為兩種情況下電阻消耗的功率均為80 W.80 W.(1)(1)請寫出原線圈輸入電壓瞬時值請寫出原線圈輸入電壓瞬時值u uabab的表達式；的表達式；(2

12、)(2)求只在求只在cece間接間接400 400 電阻時，原線圈中的電流電阻時，原線圈中的電流I I1 1；(3)(3)求求cece和和dede間線圈的匝數(shù)比間線圈的匝數(shù)比 . .cedenn【解題指南】【解題指南】解答本題時應注意以下三點：解答本題時應注意以下三點：(1)(1)根據(jù)圖象得出瞬時值表達式、電壓最大值和有效值根據(jù)圖象得出瞬時值表達式、電壓最大值和有效值. .(2)(2)利用理想變壓器的利用理想變壓器的P P、U U、I I的關系計算原線圈中的電流的關系計算原線圈中的電流. .(3)(3)根據(jù)電壓關系求線圈的匝數(shù)比根據(jù)電壓關系求線圈的匝數(shù)比. .【規(guī)范解答】【規(guī)范解答】(1)(1

13、)由原線圈中交變電流的由原線圈中交變電流的u-tu-t圖象可知圖象可知=200 rad/s200 rad/s，電壓瞬時值電壓瞬時值u uabab=400sin200t(V) (3=400sin200t(V) (3分分) )(2)(2)電壓有效值電壓有效值U U1 1= (2= (2分分) )理想變壓器理想變壓器P P1 1=P=P2 2 (2(2分分) )原線圈中的電流原線圈中的電流I I1 1= =0.28 A (2= =0.28 A (2分分) )(3)(3)設設abab間匝數(shù)為間匝數(shù)為n n1 1，根據(jù)變壓器規(guī)律有，根據(jù)變壓器規(guī)律有 (4(4分分) )mU=2002(V)211PUced

14、e111ce1deUUUU=nnnn，由題意有：由題意有：聯(lián)立可得：聯(lián)立可得： (2(2分分) )答案：答案：(1)u(1)uabab=400sin200t (V)=400sin200t (V) (2)0.28 A (3) (2)0.28 A (3)22cedecedeUU=RR，ceden4n343【總結提升】【總結提升】理想變壓器問題的規(guī)范求解理想變壓器問題的規(guī)范求解1.1.一般解題思路一般解題思路(1)(1)分析題干條件找出不變量和變量分析題干條件找出不變量和變量. .(2)(2)利用原、副線圈之間的功率關系確定原、副線圈中的電流利用原、副線圈之間的功率關系確定原、副線圈中的電流. .(

15、3)(3)根據(jù)電磁感應原理，分析電壓、電流與原、副線圈匝數(shù)比根據(jù)電磁感應原理，分析電壓、電流與原、副線圈匝數(shù)比之間的關系之間的關系. .2.2.應注意的問題應注意的問題(1)(1)對于電源，原線圈相當于用電器；對于用電器，副線圈相對于電源，原線圈相當于用電器；對于用電器，副線圈相當于電源當于電源. .(2)(2)解決變壓器問題的三種切入法：解決變壓器問題的三種切入法：電壓切入法：變壓器原、副線圈的電壓之比為電壓切入法：變壓器原、副線圈的電壓之比為 ；當；當變壓器有多個副線圈時，變壓器有多個副線圈時， = =功率切入法：理想變壓器的輸入、輸出功率為功率切入法：理想變壓器的輸入、輸出功率為P P入

16、入=P=P出出，當變，當變壓器有多個副線圈時，壓器有多個副線圈時，P P1 1=P=P2 2+P+P3 3+ +電流切入法：由電流切入法：由 知，對只有一個副線圈的變壓器有知，對只有一個副線圈的變壓器有 當變壓器有多個副線圈時有當變壓器有多個副線圈時有n n1 1I I1 1=n=n2 2I I2 2+n+n3 3I I3 3+ + 1122Un=Un312123UUU=nnnPI=U1221In=In，【變式訓練】【變式訓練】(2012(2012新課標全國卷新課標全國卷) )自耦變壓器鐵芯上只繞有自耦變壓器鐵芯上只繞有一個線圈一個線圈, ,原、副線圈都只取該線圈的某部分原、副線圈都只取該線圈

17、的某部分. .一升壓式自耦調一升壓式自耦調壓變壓器的電路如圖所示壓變壓器的電路如圖所示, ,其副線圈匝數(shù)可調其副線圈匝數(shù)可調. .已知變壓器線圈已知變壓器線圈總匝數(shù)為總匝數(shù)為1 9001 900匝匝, ,原線圈為原線圈為1 1001 100匝匝, ,接在有效值為接在有效值為220 V220 V的交的交流電源上流電源上. .當變壓器輸出電壓調至最大時，負載當變壓器輸出電壓調至最大時，負載R R上的功率為上的功率為2.0 kW.2.0 kW.設此時原線圈中電流有效值為設此時原線圈中電流有效值為I I1 1, ,負載兩端電壓的有效負載兩端電壓的有效值為值為U U2 2, ,且變壓器是理想的且變壓器是

18、理想的, ,則則U U2 2和和I I1 1分別約為分別約為( )( )A.380 VA.380 V和和5.3 A B.380 V5.3 A B.380 V和和9.1 A9.1 AC.240 VC.240 V和和5.3 A D.240 V5.3 A D.240 V和和9.1 A9.1 A【解析】【解析】選選B.B.由理想變壓器原、副線圈中電壓、電流及功率關由理想變壓器原、副線圈中電壓、電流及功率關系可得：系可得： U U1 1I I1 1=P=P2 2. .所以所以, ,當變壓器輸出電壓調至當變壓器輸出電壓調至最大時，副線圈的匝數(shù)也最大為最大時，副線圈的匝數(shù)也最大為n n2 2=1 900=1

19、 900匝，負載匝，負載R R上的功率也上的功率也最大，為最大，為2.0 kW2.0 kW，則，則 故選項故選項B B正確正確. .11122221UnInUnIn，2211n1 900UU220380 (V)n1 100，3211P2.0 10I9.1 (A)U220，【變式備選】【變式備選】(2012(2012青島模擬青島模擬) )如圖如圖所示為一理想變壓器，原、副線圈的所示為一理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)之比為匝數(shù)之比為1n1n，副線圈接一定值電，副線圈接一定值電阻阻R R，則，則( )( )A.A.若若abab之間接直流電壓之間接直流電壓U U，則，則R R中的電流為中的電流為B.B.

20、若若abab之間接直流電壓之間接直流電壓U U，則原、副線圈中的電流均為零，則原、副線圈中的電流均為零C.C.若若abab之間接交流電壓之間接交流電壓U,U,則原線圈中的電流為則原線圈中的電流為D.D.若若abab之間接交流電壓之間接交流電壓U U，則副線圈中的電流為，則副線圈中的電流為nUR2n URUnR【解析】【解析】選選C.C.若若abab之間接直流電壓之間接直流電壓U U，則副線圈兩端的電壓為，則副線圈兩端的電壓為零，則零，則R R中的電流為零，但原線圈中的電流不為零，選項中的電流為零，但原線圈中的電流不為零，選項A A、B B均錯；若均錯；若abab之間接交流電壓之間接交流電壓U

21、U，則副線圈兩端的電壓為，則副線圈兩端的電壓為U U2 2=nU=nU，副線圈中的電流為副線圈中的電流為I I2 2= = 則原線圈中的電流為則原線圈中的電流為I I1 1=nI=nI2 2= = 選項選項C C正確而正確而D D錯誤錯誤. .nUR，2n U,R熱點考向熱點考向 2 2 變壓器的動態(tài)分析變壓器的動態(tài)分析【例證【例證2 2】(2012(2012福建高考福建高考) )如圖如圖, ,理想變壓器原線圈輸入電壓理想變壓器原線圈輸入電壓u=Uu=Um msint,sint,副線圈電路中副線圈電路中R R0 0為定值電阻為定值電阻,R,R是滑動變阻器是滑動變阻器. .和和 是理想交流電壓表

22、是理想交流電壓表, ,示數(shù)分別用示數(shù)分別用U U1 1和和U U2 2表示表示; ; 和和 是是理想交流電流表理想交流電流表, ,示數(shù)分別用示數(shù)分別用I I1 1和和I I2 2表示表示. .下列說法正確的是下列說法正確的是( )( )A.IA.I1 1和和I I2 2表示電流的瞬時值表示電流的瞬時值B.UB.U1 1和和U U2 2表示電壓的最大值表示電壓的最大值C.C.滑片滑片P P向下滑動過程中向下滑動過程中,U,U2 2不變、不變、I I1 1變大變大D.D.滑片滑片P P向下滑動過程中向下滑動過程中,U,U2 2變小、變小、I I1 1變小變小【解題指南】【解題指南】解答本題時可按以

23、下思路分析：解答本題時可按以下思路分析： 變壓比變壓比 歐姆定律歐姆定律U U1 1U U2 2I I2 2P P2 2P P1 1I I1 1【自主解答】【自主解答】選選C.C.交流電壓表和交流電流表顯示的示數(shù)都為交流電壓表和交流電流表顯示的示數(shù)都為有效值，有效值，A A、B B錯錯. .由于輸入端電壓由于輸入端電壓U U1 1和理想變壓器匝數(shù)比不變，和理想變壓器匝數(shù)比不變，所以所以U U2 2不變不變. .滑片滑片P P向下滑動過程中，電阻變小，電流向下滑動過程中，電阻變小，電流I I2 2變大，變大，輸出功率變大，則輸入功率變大，電流輸出功率變大，則輸入功率變大，電流I I1 1變大，變

24、大，C C對、對、D D錯，錯，故選故選C.C.【變式訓練】【變式訓練】(2011(2011福建高考福建高考) )圖甲中理想變壓器原、副線圈圖甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比的匝數(shù)之比n n1 1nn2 2=51=51，電阻，電阻R=20 R=20 ，L L1 1、L L2 2為規(guī)格相同的兩為規(guī)格相同的兩只小燈泡，只小燈泡，S S1 1為單刀雙擲開關為單刀雙擲開關. .原線圈接正弦交變電源，輸入電原線圈接正弦交變電源，輸入電壓壓u u隨時間隨時間t t的變化關系如圖乙所示的變化關系如圖乙所示. .現(xiàn)將現(xiàn)將S S1 1接接1 1、S S2 2閉合，此時閉合，此時L L2 2正常發(fā)光正常發(fā)光.

25、.下列說法正確的是下列說法正確的是( )( ) A.A.輸入電壓輸入電壓u u的表達式的表達式u=20 sin(50t)Vu=20 sin(50t)VB.B.只斷開只斷開S S2 2后，后，L L1 1、L L2 2均正常發(fā)光均正常發(fā)光C.C.只斷開只斷開S S2 2后，原線圈的輸入功率增大后，原線圈的輸入功率增大D.D.若若S S1 1換接到換接到2 2后，后，R R消耗的電功率為消耗的電功率為0.8 W0.8 W【解析】【解析】選選D.D.由圖乙知周期為由圖乙知周期為0.02 s0.02 s，因此輸入電壓的表達式，因此輸入電壓的表達式u=20 sin(100t)Vu=20 sin(100t

26、)V，A A錯；只斷開錯；只斷開S S2 2，L L1 1、L L2 2兩端的電壓小于兩端的電壓小于額定電壓，都不能正常發(fā)光，額定電壓，都不能正常發(fā)光，B B錯；只斷開錯；只斷開S S2 2，負載電阻變大，負載電阻變大，功率變小，功率變小，C C錯；錯；S S1 1換接到換接到2 2后，據(jù)后，據(jù) 和和 得得R R消耗的消耗的功率為功率為0.8 W0.8 W，故選，故選D.D.222UP=R出12Un=Un入出熱點考向熱點考向 3 3 “模型法模型法”處理遠距離輸電問題處理遠距離輸電問題【例證【例證3 3】一臺發(fā)電機最大輸出功率為一臺發(fā)電機最大輸出功率為4 000 kW4 000 kW，電壓為，

27、電壓為4 000 V4 000 V，經(jīng)變壓器，經(jīng)變壓器T T1 1升壓后向遠方輸電升壓后向遠方輸電. .輸電線路總電阻為輸電線路總電阻為R=1 k.R=1 k.到目的地經(jīng)變壓器到目的地經(jīng)變壓器T T2 2降壓，負載為多個正常發(fā)光的降壓，負載為多個正常發(fā)光的燈泡燈泡(220 V(220 V、60 W).60 W).若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機輸若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機輸出功率的出功率的10%10%，變壓器，變壓器T T1 1和和T T2 2的耗損可忽略，發(fā)電機處于滿負的耗損可忽略，發(fā)電機處于滿負荷工作狀態(tài)，則下列說法不正確的是荷工作狀態(tài)，則下列說法不正確的是( )( )A.TA.T1

28、 1原、副線圈電流分別為原、副線圈電流分別為10103 3 A A和和20 A20 AB.TB.T2 2原、副線圈電壓分別為原、副線圈電壓分別為1.81.810105 5 V V和和220 V220 VC.TC.T1 1和和T T2 2的變壓比分別為的變壓比分別為150150和和401401D.D.有有6 610104 4盞燈泡盞燈泡(220 V(220 V、60 W)60 W)正常發(fā)光正常發(fā)光【解題指南】【解題指南】解答本題應從以下三點重點把握：解答本題應從以下三點重點把握：(1)(1)畫出遠距離輸電的模型圖，并在圖上標出各個參量畫出遠距離輸電的模型圖，并在圖上標出各個參量. .(2)(2)

29、根據(jù)根據(jù)P=UIP=UI計算輸電電流計算輸電電流. .(3)(3)根據(jù)升壓變壓器和降壓變壓器原、副線圈的電壓、電流和根據(jù)升壓變壓器和降壓變壓器原、副線圈的電壓、電流和功率關系列式求解功率關系列式求解. .【自主解答】【自主解答】選選C.C.遠距離輸電的模型如圖所示遠距離輸電的模型如圖所示. .T T1 1原線圈的電流為原線圈的電流為I I1 1= =1= =110103 3 A,A,輸電線上輸電線上損失的功率為損失的功率為P P損損=I=I2 22 2R=10%PR=10%P1 1, ,所以所以311P4 000 10= AU4 000312310%P4 000 100.1I =AR1 10

30、=20 A=20 A，選項，選項A A正確；正確；T T1 1的匝數(shù)比為的匝數(shù)比為 T T1 1上副線上副線圈的電壓為圈的電壓為U U2 2=50U=50U1 1=2=210105 5 V,T V,T2 2原線圈的電壓為原線圈的電壓為U U3 3=U=U2 2-I-I2 2R=R=2 210105 5 V-20 V-2010103 3 V=1.8 V=1.810105 5 V, V,選項選項B B正確；正確；T T2 2上原、副線上原、副線圈的變壓比為圈的變壓比為 選項選項C C錯誤；能正常錯誤；能正常發(fā)光的燈泡的盞數(shù)為：發(fā)光的燈泡的盞數(shù)為： 選項選項D D正確，故正確，故選選C.C.1232

31、1nI201=nI1050；533344nU1.8 109 10=,nU220114190%PN6 10 ,60【總結提升】【總結提升】應用應用“模型法模型法”解題時應注意的問題解題時應注意的問題模型法是分析、解決物理問題的常見方法，該方法是舍去表面模型法是分析、解決物理問題的常見方法，該方法是舍去表面的、次要的條件，抓住主要的本質因素，得出一種能反映原事的、次要的條件，抓住主要的本質因素，得出一種能反映原事件本質特性的理想模型、理想過程、理想狀態(tài)等，能使一些復件本質特性的理想模型、理想過程、理想狀態(tài)等，能使一些復雜的問題簡單化、形象化、具體化，在使用模型法處理問題時，雜的問題簡單化、形象化、

32、具體化，在使用模型法處理問題時，需注意以下三點：需注意以下三點：(1)(1)要熟練掌握各種常見的物理模型要熟練掌握各種常見的物理模型. .(2)(2)能判斷出所遇到的問題屬于哪種物理模型能判斷出所遇到的問題屬于哪種物理模型. .(3)(3)能把物理模型和實際問題正確地結合起來能把物理模型和實際問題正確地結合起來. .【變式訓練】【變式訓練】(2012(2012天津高考天津高考) )通過一理想變壓器通過一理想變壓器, ,經(jīng)同一線經(jīng)同一線路輸送相同的電功率路輸送相同的電功率P,P,原線圈的電壓原線圈的電壓U U保持不變保持不變, ,輸電線路的總輸電線路的總電阻為電阻為R.R.當副線圈與原線圈的匝數(shù)

33、比為當副線圈與原線圈的匝數(shù)比為k k時時, ,線路損耗的電功率線路損耗的電功率為為P P1 1, ,若將副線圈與原線圈的匝數(shù)比提高到若將副線圈與原線圈的匝數(shù)比提高到nk,nk,線路損耗的電功線路損耗的電功率為率為P P2 2, ,則則P P1 1和和 分別為分別為( )( )21PP2222PR 1P1A.,B.() R,kU nkUnPR1P1C.,D.() R,kU nkUn【解析】【解析】選選D.D.原線圈的電流為原線圈的電流為 由于由于P P、U U不變，故不變，故I I1 1不不變，由變，由 得得 由由得得P P2 2=I=I2 22 2R= R= 則則 故選項故選項D D正確正確.

34、 . 1PIU，1221InkIn2212PPI R() RkU；1221InnkIn2P() RnkU，221P1Pn，考查內容考查內容變壓器有多個副線圈的情況變壓器有多個副線圈的情況【例證】【例證】如圖所示，接于理想變壓器中的四個規(guī)格相同的燈泡如圖所示，接于理想變壓器中的四個規(guī)格相同的燈泡都正常發(fā)光，那么，理想變壓器的匝數(shù)比都正常發(fā)光，那么，理想變壓器的匝數(shù)比n n1 1nn2 2nn3 3為多少？為多少？【規(guī)范解答】【規(guī)范解答】燈泡正常發(fā)光，可得燈泡正常發(fā)光，可得U UA A=U=UB B=U=UC C=U=UD D, ,所以所以U U2 2=2U=2U3 3. .由變壓器的電壓比公式由

35、變壓器的電壓比公式所以所以n n2 2=2n=2n3 3. .同理，燈泡正常發(fā)光，功率相等，即同理，燈泡正常發(fā)光，功率相等，即P PA A=P=PB B=P=PC C=P=PD D. .由由P=IP=I2 2R R，得，得I IA A=I=IB B=I=IC C=I=ID D，即，即I I1 1=I=I2 2=I=I3 3. .由由U U1 1I I1 1=U=U2 2I I2 2+U+U3 3I I3 3得得n n1 1I I1 1=n=n2 2I I2 2+n+n3 3I I3 3，即，即n n1 1=n=n2 2+n+n3 3=2n=2n3 3+n+n3 3=3n=3n3 3, ,所所以

36、以n n1 1nn2 2nn3 3=321.=321.答案：答案：3213213223332UnU2=,nUU11.1.如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為112112，原線，原線圈兩端的輸入電壓圈兩端的輸入電壓u=220 sin100t(V),u=220 sin100t(V),電表均為理想電電表均為理想電表，滑動變阻器表，滑動變阻器R R接入電路部分的阻值為接入電路部分的阻值為10 .10 .下列敘述中正下列敘述中正確的是確的是( )( )2A.A.該交流電的頻率為該交流電的頻率為100Hz100HzB.B.電壓表的讀數(shù)為電壓表的讀數(shù)為40 V40

37、 VC.C.電流表的讀數(shù)為電流表的讀數(shù)為4 A4 AD.D.若滑動變阻器的滑片若滑動變阻器的滑片P P向向a a端移動，電流表的讀數(shù)變大端移動，電流表的讀數(shù)變大【解析】【解析】選選C.C.根據(jù)原線圈兩端輸入電壓的表達式可知，交流電根據(jù)原線圈兩端輸入電壓的表達式可知，交流電的頻率的頻率 Hz,AHz,A錯誤；變壓器原線圈電壓的有效錯誤；變壓器原線圈電壓的有效值為值為U U1 1=220 V=220 V，利用變壓器的變壓比，利用變壓器的變壓比U U1 1UU2 2=n=n1 1nn2 2，可求得，可求得U U2 2= =40 V40 V，電壓表的讀數(shù)為，電壓表的讀數(shù)為40 V40 V，B B錯誤；

38、電流表的讀數(shù)為錯誤；電流表的讀數(shù)為I= =I= =4 A,C4 A,C正確；若滑動變阻器的滑片正確；若滑動變阻器的滑片P P向向a a端移動，接入電路的電端移動，接入電路的電阻增大，而阻增大，而U U2 2不變，電流表示數(shù)變小，不變，電流表示數(shù)變小，D D錯誤錯誤. . 100f= Hz=50 222UR22.(20132.(2013泉州模擬泉州模擬) )如圖所示，理如圖所示，理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比為想變壓器原副線圈匝數(shù)之比為4141，原線圈接入一電壓為原線圈接入一電壓為u=Uu=U0 0sintsint的的交流電源，副線圈接一個交流電源，副線圈接一個R=27.5 R=27.5 的負載電阻

39、的負載電阻. .若若=100 rad/s,=100 rad/s,則下述結論正確的是則下述結論正確的是( )( )A.A.副線圈中電壓表的讀數(shù)為副線圈中電壓表的讀數(shù)為B.B.副線圈中輸出交流電的周期為副線圈中輸出交流電的周期為C.C.原線圈中電流表的讀數(shù)為原線圈中電流表的讀數(shù)為0.5 A0.5 AD.D.原線圈中的輸入功率為原線圈中的輸入功率為0U220 2 V，55 2 V1 s100110 2 W【解析】【解析】選選C.C.原線圈中的輸入電壓的有效值為原線圈中的輸入電壓的有效值為由變壓器的變壓原理可知由變壓器的變壓原理可知, ,副線圈輸出電壓的有效值為副線圈輸出電壓的有效值為U=U=55 V

40、,A55 V,A錯誤；副線圈中的電流錯誤；副線圈中的電流 原線圈中原線圈中的電流的電流 C C正確；原線圈中的輸入功率正確；原線圈中的輸入功率P=UI=220P=UI=2200.5 W=110 W,D0.5 W=110 W,D錯誤；交流電的周期錯誤；交流電的周期B B錯誤錯誤. .0UU220 V,2U55IA2 AR27.5 ，1II0.5 A,4 22T s0.02 s,1003.(20123.(2012寧德模擬寧德模擬) )如圖所示，有一如圖所示，有一理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比為理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比為n.n.原線圈接正弦交流電壓原線圈接正弦交流電壓U U，輸出端，輸出端接有

41、一個交流電流表和一個電動機接有一個交流電流表和一個電動機. .電動機線圈電阻為電動機線圈電阻為R.R.當輸入端接通電源后，電流表讀數(shù)為當輸入端接通電源后，電流表讀數(shù)為I I，電動機帶動一重物勻速上升電動機帶動一重物勻速上升, ,下列判斷正確的是下列判斷正確的是( )( )A.A.電動機兩端電壓為電動機兩端電壓為IRIRB.B.電動機消耗的功率為電動機消耗的功率為I I2 2R RC.C.原線圈中的電流為原線圈中的電流為nInID.D.變壓器的輸入功率為變壓器的輸入功率為UIn【解析】【解析】選選D.D.因為電動機是非純電阻電路，因為電動機是非純電阻電路，UIR,PIUIR,PI2 2R R，A

42、 A、B B錯誤；電動機兩端電壓為錯誤；電動機兩端電壓為 故電動機消耗的功率為故電動機消耗的功率為即為變壓器的輸入功率，原線圈中的電流即為變壓器的輸入功率，原線圈中的電流I I0 0= D= D正確，正確，C C錯誤錯誤. .Un，In，IUn，4.4.利用如圖所示的電流互感器可以測利用如圖所示的電流互感器可以測量被測電路中的大電流，若互感器原、量被測電路中的大電流，若互感器原、副線圈的匝數(shù)比副線圈的匝數(shù)比n n1 1nn2 2=1100=1100，交流，交流電流表電流表A A的示數(shù)為的示數(shù)為50 mA50 mA，則，則( )( )A.A.被測電路的電流有效值為被測電路的電流有效值為0.5 A

43、0.5 AB.B.被測電路的電流平均值為被測電路的電流平均值為0.5 A0.5 AC.C.被測電路的電流最大值為被測電路的電流最大值為5 A5 AD.D.原、副線圈中的電流同時達到最大值原、副線圈中的電流同時達到最大值 2【解析】【解析】選選C.C.交流電流表示數(shù)為副線圈中電流的有效值，即交流電流表示數(shù)為副線圈中電流的有效值，即I I2 2=50 mA=0.05 A=50 mA=0.05 A，根據(jù)，根據(jù) 得，得，I I1 1=5 A=5 A，A A、B B均錯誤；原均錯誤；原線圈線圈( (被測電路被測電路) )中電流的最大值中電流的最大值 C C項正確；原項正確；原線圈中電流最大時，線圈中磁通

44、量的變化率等于零，此時副線線圈中電流最大時，線圈中磁通量的變化率等于零，此時副線圈中的電流最??；原線圈中電流等于圈中的電流最??；原線圈中電流等于0 0時，磁通量的變化率最時，磁通量的變化率最大，副線圈中電流最大大，副線圈中電流最大. .所以原、副線圈電流有相位差，故不所以原、副線圈電流有相位差，故不能同時達到最大值，能同時達到最大值，D D項錯誤項錯誤. .1221In=In1 m1I=2I =52 A,5.5.一個理想變壓器原線圈輸入功率為一個理想變壓器原線圈輸入功率為P P0 0=1 200 W,=1 200 W,原、副線圈匝原、副線圈匝數(shù)比為數(shù)比為n n1 1nn2 2=21,=21,其

45、副線圈兩端接一內阻為其副線圈兩端接一內阻為r=4 r=4 的電動的電動機機, ,此電動機正以速度此電動機正以速度v=0.8 m/sv=0.8 m/s勻速向上提升質量為勻速向上提升質量為m=100 kgm=100 kg的重物的重物, ,已知重力加速度已知重力加速度g=10 m/sg=10 m/s2 2, ,則變壓器原線圈兩端的電則變壓器原線圈兩端的電壓為多大壓為多大? ?【解析】【解析】由能量守恒知由能量守恒知, ,理想變壓器原線圈輸入功率等于輸出理想變壓器原線圈輸入功率等于輸出功率功率, ,又等于電動機的輸入功率又等于電動機的輸入功率. .據(jù)題意知據(jù)題意知P P0 0-mgv=I-mgv=I2 2r,r,式中式中I I為變壓器的輸出電流為變壓器的輸出電流, ,即電動機的輸即電動機的輸入電流入電流, , 得得變壓器的輸出電壓為變壓器的輸出電壓為 . .設變壓器原線圈兩端的電壓為設變壓器原線圈兩端的電壓為U U1 1, ,據(jù)題意知據(jù)題意知則則U U1 1= =240 V.= =240 V.答案：答案：240 V240 V 0P -mgvI=10 A,r02PU =120 VI1122Un2=,Un1122nUn