《2017-2018学年高中物理 第五章 交变电流 习题课 变压器的应用及远距离输电问题学案 新人教版选修3-2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中物理 第五章 交变电流 习题课 变压器的应用及远距离输电问题学案 新人教版选修3-2（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、习题课 变压器的应用及远距离输电问题目标定位1.进一步理解变压器的原理及规律.2.熟练应用变压器原、副线圈的决定因素解决动态分析问题.3.熟悉远距离输电中的各物理量关系和损耗问题，熟练解决远距离高压输电中的实际问题.一、理想变压器中的规律分析例1如图1所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为41.原线圈接入一电压为uU0sin t的交流电源，副线圈接一个R27.5 的负载电阻.若U0220 V，100 rad/s，则下述结论正确的是()图1A.副线圈中电压表的读数为55 VB.副线圈中输出交变电流的周期为 sC.原线圈中电流表的读数为0.5 AD.原线圈中的输入功率为110 W解析原线圈电压有效值
2、为U220 V，电压表读数为U2 V55 V，周期T s，副线圈中电流I22 A，原线圈中电流I10.5 A，PI1U110 W.答案AC(1)功率关系：P入P出.(2)电压关系：.(3)电流关系：若只有一个副线圈.若有多组副线圈n1I1n2I2n3I3.(4)变压器不改变频率.例2如图2所示，理想变压器原线圈的匝数为1 000匝，两个副线圈的匝数分别为n250匝和n3100匝，L1是“6 V2 W”的小灯泡，L2是“12 V4 W”的小灯泡.当原线圈接上交变电压时，L1、L2都正常发光，那么，原线圈中的电流为()图2A. A B. A C. A D. 解析对多个副线圈，其电压关系有.由于输入
3、功率和输出功率相等有n1I1n2I2n3I3.两灯泡正常发光，对L1有U26 V，I2 A，对L2有U312 V，I3 A.原线圈上的电压U1U26 V120 V.副线圈上总的输出功率P出PL1PL22 W4 W6 W.原线圈上的输入功率P入P出6 W.原线圈中的电流I1 A A.故选项C正确.答案C若理想变压器的次级有两组或多组线圈时：(1)电压仍与匝数成正比，如(2)求电流要根据P入P出，即U1I1U2I2U3I3或n1I1n2I2n3I3.二、理想变压器电路的动态问题分析例3如图3所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合开关S，下列说法正确的是()图3A
4、.P向下滑动时，灯L变亮B.P向下滑动时，变压器的输出电压不变C.P向上滑动时，变压器的输入电流变小D.P向上滑动时，变压器的输出功率变大解析由于理想变压器输入电压U1不变，原、副线圈匝数不变，所以输出电压U2也不变，灯L亮度不随P的滑动而改变，故选项A错误，选项B正确.P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，负载总电阻R总减小，由I2知，通过副线圈的电流I2增大，输出功率P2U2I2增大，再由知输入电流I1也增大，故选项C错误，D正确.答案BD负载发生变化时，电流和电压如何变化的判断，先要由判断U2是否变化，再根据U2及负载电阻的变化，由欧姆定律确定副线圈中的电流I2的变化，最后再由P入
5、P出判断原线圈中电流的变化.动态问题的分析思路可表示为：三、远距离高压输电中的损耗问题例4三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦.(1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？(2)某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它占输出功率的几分之几？(3)若将电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它占输出功率的几分之几？解析(1)由PUI得I2 500 A(2)输电线上损失的功率PI22r2 5002210 W1.25108 W损失功率与输出功率之比为(3)将电压升高至50万伏时，I1 000 A输电线上损失的功率PI22r1 00
6、02210 W2107 W损失功率与输出功率之比为答案(1)2 500 A(2)1.25108 W(3)1 000 A2107 W1.(变压器基本规律的应用)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为31，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上，如图4所示.设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则()图4A.U66 V，k B.U22 V，kC.U66 V，k D.U22 V，k答案A解析原、副线圈电压比等于匝数比，根据副线圈负载电阻的电压U，可知副线圈电压为U，原线圈电压为3U，副线圈电流I2，根据得原线圈电流
7、I1，那么原线圈输入电压220 V3UR，整理可得U66 V；原、副线圈电阻消耗的功率根据PI2R，电阻相等，I1I213，可得功率之比为P1P219，即k.根据以上分析可知选项A正确.2.(变压器电路的动态分析)如图5所示，用一理想变压器给负载供电，变压器输入端的电压不变，开始时开关S是断开的.现将开关S闭合，则图中所有交流电表的示数以及输入功率的变化情况是()图5A.V1、V2的示数不变，A1的示数增大，A2的示数减小，P入增大B.V1、V2的示数不变，A1、A2的示数增大，P入增大C.V1、V2的示数不变，A1、A2的示数减小，P入减小D.V1的示数不变，V2的示数增大，A1的示数减小，
8、A2的示数增大，P入减小答案B解析电压表V1的示数由输入电压决定；电压表V2的示数由输入电压U1(大小等于电压表V1的示数)和匝数比决定；电流表A2的示数即I2由输出电压U2(大小等于电压表V2的示数)和负载电阻R负决定；电流表A1的示数即I1由变压器的匝数比和输出电流I2决定；P入随P出而变化，由P出决定.因输入电压不变，所以电压表V1的示数不变；据公式U2，可知U2也不变，即电压表V2的示数不变；又据I2知，S闭合后R负减小，故I2增大，电流表A2的示数增大；输入电流I1随输出电流I2的增大而增大，故电流表A1的示数增大；因P出U2I2，故P出增大；P入随P出变化，故P入也增大；可见本题的
9、正确选项为B.3.(变压器电路的动态分析)(多选)如图6所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头.在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则()图6A.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大B.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小C.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大D.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小答案BC解析Q位置不动，副线圈电压U2不变，当P上滑时，R增大，由P可知总功率减小，原线圈电压U1不变，由PU1I1可知原线圈电流I1
10、减小，故A错误，B正确；当P位置不动，Q上滑时，由知U2增大，同理分析原线圈电流I1增大，故C正确，D错误.4.(远距离输电问题)风力发电作为新型环保能源，近年来得到了快速发展，如图7所示的风车阵中发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线电阻为10 .若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：图7(1)画出此输电线路的示意图.(2)用户得到的电功率是多少.(3)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比.答案(1)见解析(2)96 kW(3)12024011解析(1)如图所示(2)用户得到的功率P用PP损96 kW.(3)输电线损失
11、的功率P损P4%100 kW4%4 kW.输电线电流I2 A20 A.升压变压器输出电压U2 V5103 V.升压变压器原、副线圈匝数比：.电压损失U损I2R线2010 V200 V.降压变压器原线圈输入电压U3U2U损4 800 V.降压变压器原、副线圈匝数比.题组一变压器基本规律的应用1.如图1所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为201，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V,60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则()图1A.电流表的示数为 AB.电源输出功率为1 200 WC.电流表的示数为 AD.原线圈两端电压为11 V答案C解析由于灯泡正常发光，可知副线圈两端电压为220 V，
12、由可知，原线圈两端电压U120220 V4 400 V，选项D错误；又因输入功率等于输出功率，P1P260 W，故选项B错误；电流表读数为有效值，原线圈中电流I1 A A，故选项A错误，选项C正确.2.如图2所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比n1n2101，输出端电阻R50 ，把原线圈接入“220 V，50 Hz”的正弦交流电时(电表为理想电表)()图2A.当X为电流表时，若电阻R增大，则原线圈中的电流将增大B.当X为电流表时，电压表V的示数为22 VC.当X为电流表时，电流表的示数为0.44 AD.当X为二极管时，电压表V的示数为11 V答案B解析当X为电流表时，若电阻R增大，副线圈中的电
13、流变小，原线圈中的电流也变小，A项错误；当X为电流表时，根据公式，解得U222 V，电压表测量的电压为有效值，所以电压表V的示数为22 V，B项正确；当X为电流表时，电流表的示数为I2 A0.44 A，C项错误；当X为二极管时，在一个周期内只有半个周期的时间有电流通过，此时由T，解得U11 V，D项错误.3.(多选)如图3所示，一理想变压器原线圈与频率为50 Hz的正弦交流电源相连，两个阻值均为20 的电阻串联后接在副线圈的两端，图中的电流表、电压表均为理想交流电表，原、副线圈匝数分别为200匝和100匝，电压表的示数为5 V.则()图3A.电流表的示数为0.5 AB.流过电阻的交变电流的频率
14、为100 HzC.交流电源的输出电压的最大值为20 VD.交流电源的输出功率为2.5 W答案CD解析根据欧姆定律可得副线圈中的电流I20.25 A，根据理想变压器原、副线圈中的电流与匝数的关系，可解得I10.125 A，A错误；理想变压器原、副线圈中的交变电流的频率相同，都为50 Hz，B错误；副线圈输出电压的有效值为10 V，根据正弦交变电流的最大值和有效值的关系可得其最大值应为U2m10 V，原、副线圈电压比为，可得交流电源输出电压的最大值为U1m20 V，C正确；对于理想变压器，交流电源的输出功率等于变压器副线圈负载消耗的功率，P2 W2.5 W，故D正确.4.如图4所示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器.现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是()图4A.电压表V1示数增大B.电压表V2、V3示数均增大C.该变压器起升压作用D.变阻器滑片是沿cd的方向滑动答案D解析由于a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，故电压表V1示数不变，选项A错误；由理想变压器原理公式且U1、n1、
