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

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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4∶1.原线圈接入一电压为u＝U0sinωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5Ω的负载电阻.若U0＝220V，ω＝100πrad/s，则下述结论正确的是(　　)图1A.副线圈中电压表的读数为55VB.副线圈中输出交变电流的周期为sC.原线圈中电流

2、表的读数为0.5AD.原线圈中的输入功率为110W解析　原线圈电压有效值为U＝220V，电压表读数为U2＝V＝55V，周期T＝＝s，副线圈中电流I2＝＝2A，原线圈中电流I1＝＝0.5A，P＝I1U＝110W.答案　AC13(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n1I1＝n2I2＋n3I3＋…….(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1000匝，两个副线圈的匝数分别为n2＝50匝和n3＝100匝，L1是“6V　2W”的小灯泡，L2是“12V　

3、4W”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.AB.AC.AD.解析　对多个副线圈，其电压关系有＝＝.由于输入功率和输出功率相等有n1I1＝n2I2＋n3I3.两灯泡正常发光，对L1有U2＝6V，I2＝＝A，对L2有U3＝12V，I3＝＝A.原线圈上的电压U1＝U2＝×6V＝120V.副线圈上总的输出功率P出＝PL1＋PL2＝2W＋4W＝6W.原线圈上的输入功率P入＝P出＝6W.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

4、数成正比，如(2)求电流要根据P入＝P出，即U1I1＝U2I2＋U3I3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋….13二、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.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

5、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P2＝U2I2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＝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

6、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？13(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P＝UI得I＝＝＝2500A(2)输电线上损失的功率ΔP＝I2·2r＝25002×2×10W＝1.25×108W损失功率与输出功率之比为＝＝(3)将电压升高至50万伏时，I′＝＝＝1000A输电线上损失的功率ΔP′＝I′2·2r＝10002×2×10W＝2×107W损失功率与输出功率之比为＝＝答案　(1)2500A　(2)1.25×10

7、8W　(3)1000A　2×107W　1.(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3∶1，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220V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.U＝66V，k＝B.U＝22V，k＝C.U＝66V，k＝D.U＝22V，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I1＝13，那么原

8、线圈输入电压220V＝3U＋×R，整理可得U＝66V；原、副线圈电阻消耗的功率根据P＝I2R，电阻相等，I1∶I2＝1∶3，可得功率之比为P1∶P2＝1∶9，即k＝.根据以上分析可知选项A正确.2.(变压器