2022年高考物理一轮复习理想变压器电能的输送传感器教学案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载抱负变压器 电能的输送 传感器一考点整理 基本概念1抱负变压： 构造：如下列图,变压器是由 和绕在铁芯上的两个 组成的 原线圈：与 连接的线圈,也叫初级线圈 副线圈：与 连接的线圈,也叫次级线圈 原理：电流磁效应、 基本关系式： 功率关系： P入 = ； 电压关系： U1：n1 = U2：n2；有多个副线圈时,U1：n1 = U2：n2 = U3：n3 = = Un：nn； 电流关系：只有一个副线圈时,I1n1 = ；由 P入 = P 出及 P = UI 推出有多个副线圈时, U1I1 = U2I2 + U3I3 + + Un

2、In 几种常用的变压器：自耦变压器：调压变压器；互感器：用来把电压变成低电压互感器叫做电互感器；用来把大电流变成小电流的互感器叫做电流互感器2电能的输送： 输电过程：如下列图 输电导线上的能量缺失：主要是由输电线的电阻发热产生的,Q = 电压缺失： U = U U ； U = （R输电线电阻） 功率缺失： P = P P ； P = I 2R = 输送电流： I = P/ U；I = U U/ R3传感器： 感受非电学量, 并能把它们依据肯定的规律转换为电学量,或转换为电路的通断的一类元件叫做传感器 光敏电阻：特点：电阻值随光照增强而 原理：光敏电阻由半导体材料制成,无光照时,载流子极少,导电

3、性能不好；随着光照的增强,载流子增多,导电性变好 作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量 热敏电阻和金属热电阻：热敏电阻 金属热电阻特点 电阻率随温度上升而 电阻率随温度上升而制作材料 氧化锰 铂优点 灵敏度好 化学稳固性好,测温范畴大作用 将温度这个热学量转换为电阻这个电学量 霍尔元件： 组成：在一个很小的矩形半导体薄片上,制作 4 个电极 E、F、M、N,就成为一个霍尔元件,如下列图 原理： E、F 间通入恒定的电流 I,同时外加与薄片垂直的磁场 B 时,薄片中的载流子就在洛伦兹力作用下,向着与电流和磁场都垂直的方向漂移,使 M、N间显现电压霍尔电压： UH = kIB/ d（d

4、为薄片厚度, k 为霍尔系数,一个霍尔元件的d、k 为定值）,如保持 I 恒定,就 UH的变化就与B成正比作用：把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量 传感器的原理分析：感受量分析：要明确传感器所感受的物理量,如力、热、光、磁、声等输出信号分析：明确传感器的敏锐元件,分析它的输入信号及输出信号,以及输入信号与输出信号间的变化规律 电路结构分析：仔细分析传感器所在的电路结构,在熟识常用电子元件工作特点基础上,分析电路输出信号与输入信号间的规律名师归纳总结 二摸索与练习思维启动36 V 的变压器副线圈烧坏为获知此变压器原、副线圈匝数,第 1 页,共 6 页1一输入电压为220 V , 输出电压

5、为- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载220 V 沟通电某同学拆下烧坏的副线圈,用绝缘导线在铁芯上新绕了5 匝线圈,如下列图,然后将原线圈接到源上,测得新绕线圈的端电压为（）1 V 按抱负变压器分析,该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为A1 100 , 360 B 1 100 , 180 C2 200 , 180 D 2 200 , 360 2照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时开灯,电灯比深夜时要显得暗些这是由于用电高峰时（）A总电阻比深夜时大,供电线路上的电流小,每盏灯两端的电压较低B总电阻比深夜

6、时大,供电线路上的电流小,通过每盏灯的电流较小C总电阻比深夜时小,供电线路上的电流大,输电线上缺失的电压较大D供电线路上的电流恒定,但开的灯比深夜时多,通过每盏灯的电流小3美国科学家 Willard SBoyle 与 George E Smith 因电荷耦合器件（CCD）的重要创造荣获 20XX 年度诺贝尔物理学奖 CCD是将光学量转变成电学量的传感器以下器件可作为传感器的有（）A发光二极管 B热敏电阻C霍尔元件 D干电池三考点分类探讨 典型问题考点 1抱负变压器基本规律的应用【例 1】如下列图,抱负变压器原、副线圈匝数比为 201,两个标有“12 V,6 W” 的小灯泡并联在 副线圈的两端

7、当两灯泡都正常工作时, 原线圈电路中电压表和电流表（可视为抱负的）的示数分别是（）A 120 V , 0.10 A B240 V , 0.025 A C 120 V , 0.05 A D240 V , 0.05 A 【变式跟踪 1】如下列图为一抱负变压器,原副线圈的匝数之比为 1 n,副线圈接肯定值电阻 R（）A如 a、b 之间 接直流电压 U,就 R中的电流为 nU/RB如 a、b 之间接直流电压 U,就原副线圈中的电流均为零C如 a、b 之间接沟通电压 U,就原线圈中的电流为 n 2U/ RD如 a、b 之间接沟通电压 U,就副线圈中的电流为 U/ nR考点 2变压器的动态分析【例 2】如

8、下列图,抱负变压器原线 圈输入电压 u = Umsin t ,副线圈电路中 R0 为定值电阻, R 是滑动变阻器, V1和 V2 是抱负沟通电压表,示数分别用 U1和 U2表示； A1和A2 是 理 想 交 流 电 流 表 , 示 数 分 别 用 I 1 和 I 2 表 示 下 列 说 法 正 确 的 是（）AI1 和 I2 表示电流的瞬时值BU1 和 U2 表示电压的最大值C滑片 P 向下滑动过程中, U2不变、 I 1变大D滑片 P 向下滑动过程中, U2变小、 I 1变小【变式跟踪 2】为探究抱负变压器原、副线圈电压、电流的关系,将原线圈接到电压有效值不变的正弦沟通电源上,副线圈连接相同

9、的灯泡 L1、L2,电路中分别接了抱负沟通电压表 V1、V2 和抱负沟通电流表 A1、A2,导线电阻不计,如下列图当开关 S闭合后（）AA1 示数变大, A1 与 A2示数的比值不变BA1 示数变大, A1 与 A22 示数的比值变大CV2 示数变小, V1 与 V2示数的比值变大DV2 示数不变, V1 与 V2示数的比值不变名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载考点 3远距离输电问题【例 3】通过一抱负变压器,经同一线路输送相同的电功率 P,原线圈的电压 U保持不变, 输电线路的总电阻为 R当副线圈

10、与原线圈的匝数比为 k时,线路损耗的电功率为 P1,如将副线圈与原线圈的匝数比提高到 nk,线路损耗的电功率为 P2,就 P1和 P2：P1分别为（）APR/ kU、 1/ n B P/ kU 2R、1/ n CPR/ kU、 1/ n 2 D P/ mU 2R、1/ n 2【变式跟踪 3】如下列图,发电厂的输出电压和输电线的电阻、变压器不变,如发电厂增大输出功率,就以下说法正确的是（）A升压变压器的输出电压增大B降压变压器的输出电压增大C输电线上损耗的功率增大D输电线上损耗的功率占总功率的比例减小名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 6 页精选学习资料 - - - - -

11、- - - - 名师归纳总结 学习必备欢迎下载第 4 页,共 6 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载参考答案：一考点整理基本概念电磁感应P出I2n2排除 C、 D两项再由220/36 = n1/ n21闭合铁芯线圈沟通电源负载2I2RtIR P/ U2Rn1/5 ,可知 n1 = 1 100.3减小减小增大二摸索与练习思维启动1B；依据 U1/ U2 = n1/ n2 可得 220/1 = 可知 n2 = 180 , 故 A 错、 B 对2C；照明供电线路的用电器是并联的,晚上七、八点钟用电高峰时,用电器越多,总电阻越小,供电线路上

12、的电流越大,输电线上缺失的电压较大,用户得到的电压较小,所以 C正确3BC；发光二极管有单向导电性,A 错；热敏电阻和霍尔元件都可作为传感器,B、C对；干电池是 电源, D错三考点分类探讨 典型问题 例 1 D；副线圈电压 U2 = 12 V ,由 U1/ U2 = n1/ n2 得 U1 = 240 V ,副线圈中电流 I2 = 2 P/ U = 1A ,由 I 1/ I 2 = n2/ n1得 I 1 = 0.05 A变式 1 C ；依据变压器原理可知,接直流电时,R 中没有电流, A 错误；但在原线圈中能形成闭合回路,有电流,B 错误；在a、b 间接沟通电压U 时,由公式U1： U2 =

13、 n1：n2,I1：I2 = n2：n1得 U2 = nU,I 2 = nU/ R,I 1 = n2U/ R,所以 C正确, D错误例 2 C；沟通电表的示数为有效值,故A、 B 两项均错误； P 向下滑动过程中,R 变小,由于沟通电源、原副线圈匝数不变, U1、U2均不变,所以 I 2 = U2/ R0 + R 变大,由 I 1/ I 2 =n2/ n1,得 I 1 = n2/ n1 I 2变大,故 C项正确、 D项错误变式 2 AD；沟通电源电压有效值不变,即 V1示数不变,因 U1： U2 = n1：n2,故 V2 示数不变, V1与 V2示数的比值不变,D 对 S 闭合使负载总电阻减小

14、,I 2 = U2/ R,所以 I 2增大因 I 1：I 2 = n2：n1,所以 A1示数增大, A1 与 A2示数比值不变,A对例 3 D；依据变压器的变压规律,得U1/ U = k,U2/ U = nk,所以 U1 = kU, U2 = nkU；依据 P = UI,知匝数比为 k 和 nk 的变压器副线圈的电流分别为 I 1 = P/ U1 = P/ kU,I 2 = P/ U2 = P/ nkU；依据P = I 2R,输电线路损耗的电功率分别为 P1 = I1 2R = P/ kU 2R,P2 = I 2 2R = P/ nkU 2R,所以 P2/ P1= 1/ n 2；选项 D正确,

15、 A、B、C错误变式 3 C；发电厂的输出电压不变,就升压变压器的输出电压不变,A 项错；发电厂输出功率增大,就输电线中电流增大,导线上损耗功率和损耗电压增大,降压变压器的输入、输出电压减小,B错、 C对；输电线上损耗的功率与总功率的比值为 I 2R/ IU = IR/ U,该比值随电流的增大而增大,D项错名师归纳总结 四考题再练高考试题第 5 页,共 6 页1 由图乙知 = 200 rad/s,电压瞬时值uab = 400sin 200 t V 电压有效值U1 = 2002 V ,抱负变压器P入 = P 出,P 出 = 80 W ,原线圈中的电流I 1 = P 入/ U1,解得 I 1 =

16、2/5 A 设 ab 间匝数为 n1,就 U1：n1 = Uce：nce；同理 U1：n1 = Ude： nde；由题意知Uce2/ Rce = Ude2/ Rde,解得 nce：nde = R ce,代入数据得nce：nde = 4 ：3R de猜测 1 D；由题图乙知,输出电压最大值为311 V,就有效值为220 V,故电压表示数应为220 V,A错误；电流表示数为1 A ,B 错误；灯泡两端电压随时间变化规律为uR = 311/2 cos100 t ,C错误；电流i = 2cos100 t , D正确2B；依据抱负变压器电压比关系U1/ U2 = n1/ n2,代入数据解得副线圈两端的电

17、压有效值U2 = 380 V,- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载P 入 = P 出 = U1I 1,解得 I 1 = 2 103/220 A 因抱负变压器原、副线圈输入和输出的功率相等,即 9.1 A ,选项B 正确；选项A、C、D错误猜测 2 B；当 P沿逆时针方向移动时,副线圈的匝数n2 增大,由 U1/ U2 = n1/ n2 知, U2增大, L1、 L2 均变亮, A错；当 P 不动时 U2不变, Q向左移动, R减小, L1、L2的电压增大,两灯泡变亮,B 对；当 P 不动, Q向右移动时, R增大,变压器输出功率 P2 =

18、 U 2/ R 总,R 总增大, P2减小,而 P1 = P2,故 P1减小, C错；断开开关 S,负载电阻增大,L1的电压增大, L1将变亮, D错五课堂演练 自我提升1C；由电器 RL 正常工作,可得通过副线圈的电流为 I = P/ U = 880/220A = 4 A,故 C对；副线圈导线所分电压为 Ur = 4 6 V = 24 V,副线圈两端电压 U2 = 220 V + 24 V = 244 V,因此原、副线圈的匝数比 n1/ n2 = U1/ U2 = 11000/244 = 2750/61,故 A 错；又 P1 = P2 = U2I 2 = 244 4 W= 976 W ,故

19、D错；交变电压的频率f = /2 = 50 Hz ,故 B 错2C；由沟通电压 u 随时间 t 的变化规律可知,输入的最大电压为 220 2V,由电压关系可知 U1/ U2 = n1/ n2,可得输出电压的最大值为 100 2V,电压的有效值为 100V,最大电流为 10 2 A ,电流的有效值为 10 A,选项 A 错误；电压表示数应为电压有效值,因此选项 B 错误；变压器的输出输入功率相等,可得 P = UI = 1 10 3 W,选项 C 正确；在交变电流变化的一个周期内,电阻产生的焦耳热为 Q = I 2Rt = 20 J,选项 D错误3D；原线圈两端 P、Q间的输入电压 U1不变,选

20、项 A 错误；输入电压打算输出电压,U1不变,所以副线圈两端 M、N间的输出电压 U2也不变,当 S 断开时,副线圈电路的总电阻 R 总变大,所以输出电流 I 2 = U1/ R 总变小,等效电阻 R 上消耗的功率 P = I 2R 变小,选项 B 错误；输出电流 I 2 变小,输入电流 I1 = n2/ n1I2也变小,所以原线圈中电流表示数减小,选项 C错误；输出电压 U2不变,输出电流 I2变小,灯泡 L1和 L2 串联电路的电压值 U = U2 I2R 变大,流过两个灯泡的电流变大,两灯泡均变亮,选项 D正确4BC；由题 u t 图象知,沟通电压的最大值 Um = 5V ,所以电压表的

21、示数 U = Um/ 2 = 5/ 2V,应选项 A 错误,选项 B 正确；依据 U1：U2 = n1：n2 得 n2：n1 = U2：U1,变压器副线圈电压的最大值 U2m= 5000 V时,有效值 U2 = U2m/ 2 = 5000/ 2V,所以点火的条件 n2/ n1 5000/ 2/5/ 2 =1000,应选项 C正确,选项 D错误5D；在远距离输电的过程中,第一级为升压过程,故U1 I 2,A 错误、 D 正确；由部分电路欧姆定律可得U3 = U2 I 2R 线,B错误；由于其次级为降压过程,故U3 U4,由 U3I 2 = U4I 4,可知 I 2 I 4, C错误名师归纳总结

22、6ABD；降压变压器副线圈两端交变电压有效值为220 V,负载电阻为11 ,所以通过R0电流的有第 6 页,共 6 页效值是 20 A ,选项 A 正确；降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41,所以降压变压器T2原、副线圈的电压比为41,选项 B 正确；升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压加上输电线上缺失的电压,选项C错误；升压变压器T1的输出功率等于降压变压器T2的输入功率加上输电线上缺失的功率,选项D正确7 输送功率 P = 500 kW ,一昼夜输送电能E = Pt = 12 000 kW h；输电线上缺失的电能 E = 4 800 kW h；终点得到的电能E= E E7 200 kW h,所以输电效率= E/ E = 60%；输电线上的电流I = P/ U = 100 A ,输电线损耗功率Pr = I2r,其中 Pr = E/ t = 200 kW ,得r = 20 . 输电线上损耗功率Pr = P/ U2r 1/ U 2,原先 Pr = 200 kW ,现在要 求 Pr = 10 kW ,解得输电电压应调剂为U = 22.4 kV- - - - - - -