【物理】2019届一轮复习人教版变压器与远距离输电学案

【物理】2019届一轮复习人教版变压器与远距离输电学案

第2讲 变压器与 远距离输电 温故知新 基础训练 1. 当理想变压器副线圈空载时，副线圈的 A．负载电阻为0 B．输出电流为0 ]‎ C．两端电压为0 D．输出功率为0‎ 【答案】 BD ]‎ ‎（教学师版备注：副线圈空载是指副线圈电路断开）‎ 2. 如图所示，理想变压器原副线圈匝数比，当导体棒向右匀速切割磁感线时，电流表的读数是，则副线圈中电流表的读数应该为 A． B． C． D．与阻值有关 【答案】 C ‎ ‎ 3. 如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数和的两个线圈，上线圈两端与的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是 A．‎ B．‎ C．‎ D．‎ 【答案】 A 4. 一理想变压器原副线圈匝数比为，原线圈接入电压时，将副线圈拆去匝，输出电压为，则该变压器原线圈的匝数应为 A．495匝 B．1320匝 C．2640匝 D．990匝 【答案】 B ‎ 5. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电阻，原线圈两端接一正弦式交变电流，该交变电流电压的有效值为。电路中交流电压表和电流表的示数分别为 A．、 B．、 ‎ C．、 D．、‎ 【答案】 A 6. 如图所示为理想变压器原线圈所接正弦交流电源两端的图象。原、副线圈匝数比，串联在原线圈电路中交流电流表的示数为，则 A．变压器原线圈所接交流电压的有效值为 B．变压器输出端所接电压表的示数为 C．变压器输出端交变电流的频率为 D．变压器的输出功率为 【答案】 AC 1. 图7（a）左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中，若原线圈接入如图7（b）所示的正弦交变电压，电压表的示数为，下列表述正确的是 A．电流表的示数为 B．原副线圈匝数比为 C．电压表的示数为电压的有效值 D．原线圈中交变电压的频率为 【答案】 AC 2. 如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为，额定功率为；原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用和分别表示此时电压表和电流表的读数，则 A．‎ B．，‎ C．， ‎ D．，‎ 【答案】 A ‎2.1 动态分析问题 知识点睛 变压器动态问题是指电路中某一部分或某一物理量的变化，引起其他部分或其他物理量的变化情况。理想变压器的动态分析大致有两种情况：一是负载不变时原副线圈电压、电流、功率随匝数比的变化而变化；二是匝数不变时各个物理量随原副线圈负载的变化而变化的问题（这类问题比较常见）‎ ‎。处理问题的关键在于搞清楚“谁制约谁”的问题。‎ 电压制约：“原线圈电压制约副线圈电压。”‎ 电流制约：“副线圈电流制约原线圈电流。”‎ 功率制约：“输出功率决定输入功率，即用多少，给多少。”‎ 例题精讲 例题说明：例1为匝数变化引起的动态变化，例2、3、4为副线圈负载变化引起的动态变化。难题突破模块的例13也涉及动态变化，但该问题中原线圈有负载，难度较大，老师可根据实际情况选用。‎ 【例1】 如图所示是一理想自耦变压器，A、V是理想交流电流表和电压表，在间接一正弦交流电，若变压器原线圈两端的电压保持不变，将滑动头向下移动一小段距离，则以下说法正确的是 ]‎ A．电压表和电流表示数都减小 B．电压表示数减小，电流表示数不变 C．输出功率不变 D．输入功率减小 【答案】 AD | | ]‎ 【例2】 如图所示，理想变压器副线圈通过导线接两个相同学的灯泡和。导线的等效电阻为。现将原来断开的开关闭合，若变压器原线圈两端的电压保持不变，则下列说法中正确的是 A．副线圈两端的电压不变 B．通过灯泡的电流增大 C．原线圈中的电流减小 D．变压器的输入功率减小 【答案】 A 【例3】 如图，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中和均为固定电阻，开关是闭合的。和为理想电压表，读数分别为和；和为理想电流表，读数分别为和。现断开，数值不变，下列推断中正确的是 A．变小、变小 B．不变、变大 ]‎ C．I1变小、变小 D．变大、变大 【答案】 BC 【例1】 如图，理想变压器原线圈输入电压，副线圈电路中为定值电阻，R是滑动变阻器。和是理想交流电压表，示数分别用和表示；和是理想交流电流表，示数分别用和表示。下列说法正确的是 ‎ ]‎ A．和表示电流的瞬间值 B．和表示电压的最大值 C．滑片P向下滑动过程中，不变、变大 D．滑片P向下滑动过程中，变小、变小 【解析】 C ‎2.2 多组副线圈与原线圈有负载的问题 知识点睛 ‎1．多组副线圈问题 多组副线圈的理想变压器问题与只有一个副线圈的问题思路基本相同学，但不再成立。解题关键在于抓住两个关系：‎ ‎⑴ 电压关系：‎ ‎⑵ 功率关系：，‎ 即 ‎2．原线圈带有负载问题 当原线圈串联一个电阻时，原线圈上的电压不再等于电动势。这时结合原、副线圈电路的欧姆定律、“电压关系”、“功率关系”联立即可求解。‎ 例题精讲 例题说明：例5、6为多组副线圈的问题，例7为原线圈有负载的问题，例8为多组副线圈及原线圈有负载的综合问题。‎ 【例2】 如图所示，理想变压器的线圈匝数分别为匝，匝，匝，已知交流电表示数为‎0.5A，示数为0.8A，则电流表的示数为 。 , , ]‎ 【答案】 ‎1.48A 【例1】 如图所示，一理想变压器匝，匝，和均是“220V，15W”的灯泡，与一匝线圈相连的电压表，读数为11V，那么变压器的实际输入功率为 W。‎ 【答案】 【例2】 三个相同学的灯泡与理想变压器按如图所示的方式接在、间加上交流电压后，三个灯泡均正常发光，则变压器原、副线圈的匝数比 ，如果电源电压有效值为，灯泡的额定电压为，则∶＝ 。‎ 【答案】 ‎2:1， 3:1‎ 【例3】 如图所示，一个原线圈和两个副线圈、组成理想变压器，已知，电阻，副线圈接2个“”的灯泡，副线圈接4个的灯泡，所有灯均正常发光，则电源的输出功率为 A． B． C． D．‎ 【答案】 C ‎2.3 远距离输电 知识点睛 为了合理地利用自然资源，水电站要建在水坝上，以煤为燃料的火电站最好建在煤矿附近。但是用电的距离很远，因此常常要把电能输送到远方。下面，我们重点研究怎样在输电过程中减少电能的损失。‎ ‎1．远距离输电示意图 ‎2．输电导线上的功率损失 任何导线都有电阻，电能向远方输送时，在输电导线上因发热而损失的电能。‎ ‎3．减少电能损失的方法 ‎⑴ 减少输电导线的电阻 ‎，我们做以下分析。 ]‎ ‎①减小输电导线的长度 由于输电距离一定，所以在实际中不可能用减小来减小。‎ ‎②增大导线的横截面积 这要多耗费金属材料，增加成本，同学时给输电线的架设带来很大的困难。‎ ‎③减小电阻率 目前已经采用电阻率较小的铜或铝作为导线材料。‎ ‎⑵ 减小输电电流 由，我们做以下分析：‎ 发电站的输出功率由用户的实际使用功率决定。那么在功率一定的情况下，我们可以通过提高输电电压来减小电流。输电电压提高到原来的倍，电流将变为原来的，输电导线上的功率损失将降为原来的。‎ 根据以上分析可知，采用高压输电是减少输电导线上电能损失最经济有效的方法。‎ ‎4．理想变压器的等效电阻 等效的思想在物理 中有着广泛的应用，我们可以把理想变压器连同学其负载等效为一阻值为的导体，如图所示：‎ 由欧姆定律有：，，‎ 再由理想变压器的电压、电流比关系可知：，，‎ 联立可得：。‎ 或者从能量关系出发，由于理想变压器不消耗能量，输入功率等于输出功率，即，可得。‎ 理想变压器的等效电阻有时能简化一些复杂问题。‎ 例题精讲 例题说明：这部分所选的4道远距离输电的例题难度都不算太大。‎ 【例1】 右图为远距离高压输电的示意图．关于远距离输电，下列表述正确的是 A．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失 B．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗 C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损 失越小 ‎ D．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好 【答案】 ABD 【例1】 某小型水电站的电能输送示意图如下。发电机的输出电压为，输电线总电阻为，升压变压器原副线圈匝数分别为，。降压变压器原副线匝数分别为、（变压器均为理想变压器）。要使额定电压为的用电器正常工作，则 A．‎ B．‎ C．升压变压器的输出电流等于降压变压器的输入电流 D．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 【答案】 ACD 【例2】 远距离输电线路的示意图如下，若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是 A．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关 B．输电线上的电流只由升压变压器原副线圈的匝数比决定 C．当用户用电器的总电阻减少时，输电线上损失的功率增大 D．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 【答案】 C 【例3】 ‎ 校有一台应急备用发电机，内阻，升压变压器的匝数比为，降压变压器的匝数比为，输电线的总电阻，全校个教学室，每个教学室用“”的灯盏，要求所有灯都能正常发光，求：‎ ‎⑴ 发电机的输出功率；‎ ‎⑵ 发电机的电动势；‎ ‎⑶ 输电线上损耗的电功率。‎ 【答案】 ‎⑴ ⑵ ⑶ ‎ 难题突破 例题说明：例13为动态变化的问题，但原线圈有负载，难度较大；例14涉及多铁芯的问题，作为补充的题型，老师可以选讲。例15、16是一个综合性较强的远距离输电问题。‎ 【例4】 如图所示的电路中，交流电源输出电压不变，理想变压器的两端共接有4只规格相同学的灯泡，在开关闭合的情况下，4只灯泡的亮度相同学，若将开关断开，灯泡都不会损坏，则 A．灯泡比闭合时暗一些 B．灯泡比S闭合时亮一些 C．灯泡、的亮度不变 D．灯泡、比闭合时亮一些 【答案】 AD ‎ , , ]‎ 【例1】 在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交流电时，每个线圈产学生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知线圈l、2的匝数比为，在不接负载的情况下 A．当线圈l输入电压时，线圈2输出电压 B．当线圈l输入电压时，线圈2输出电压为 C．当线圈2输入电压时，线圈l输出电压为 D．当线圈2输入电压时，线圈l输出电压为 【答案】 BD 【例2】 某同学 设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈由火线和零线并行绕成，当右侧线圈中产学生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关 ，从而切断家庭电路，仅考虑在铁芯中产学生的磁场，下列说法正确的有 A．家庭电路正常工作时，中磁通量为零 B．家庭电路中使用的电器增多时， 中的磁通量不变 C．家庭电路发学生短路时，开关 将被电磁铁吸起 D．地面上的人接触火线发学生触电时，开关 将被电磁铁吸起。‎ 【答案】 ABD 【例3】 三峡水利工程中某一水电站发电机组设计为：水以的速度流入水轮机后以的速度流出，流出水位比流入水位低，水流量为。水轮机效率为，发电机效率为，试问：‎ ‎⑴ 发电机的输出功率是多少?‎ ‎⑵ 如果发电机输出电压为，用户所需电压为，输电线路中能量损耗为，输电线的电阻共为，那么所需的升、降压变压器的原副线圈匝数比分别是多少?‎ 【答案】 ‎⑴ ‎ ‎⑵ 升压变压器的原副线圈匝数比；降压变压器的原副线圈匝数比