2018版高中物理第4章远距离输电习题课 变压器的应用及远距离输电问题学案鲁科版选修.docx

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1、第4讲 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.1.理想变压器原、副线圈的三个关系:P入=P出,=,=.(一个副线圈)2.输电线上的功率损失P损=I2R线,输电线上的电压损失ΔU=IR线.3.减小输电线路上功率、电压损失的途径:减小输电线的电阻、减小输电导线中的电流(即提高输电电压).4.远距离输电的基本原理:在发电站内用升压变压器升压,然后

2、进行远距离输电,在用电区域通过降压变压器降到所需的电压.一、理想变压器中的规律分析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5.原、副线圈的地位(1)原线圈在原线圈回路中所处的地位是充当负载.(2)副线圈在副线圈回路中所处的地位是充当电源.例1 如图1甲所示,左侧的调压装置可视为理想变压器,负载电路中R=55Ω,、为理想电流表和理想电压表.若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压,电压表的示数为110V,下列表述正确的

3、是(  )图1A.电流表的示数为2AB.原、副线圈匝数比为1∶2C.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100Hz答案 AC解析 由题图乙可知原线圈两端电压的有效值U1=220V,由=,可得原、副线圈匝数之比===2∶1,故B错误;电流表示数与电压表示数都为有效值,故C正确;电流表示数I==A=2A,故A正确;由题图乙可知T=0.02s,所以交变电压的频率为f==Hz=50Hz,D错误.针对训练1 如图2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

4、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2A.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.原线圈中电流表的读数为0.5AD.原线圈中的输入功率为110W答案 AC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.二、理想变压器电路的动态问题分析1.首先明确变压器各物理量间的制约关系(1)输入电压U1决定输出电压U2:变压器原、副

5、线圈匝数n1、n2确定,U1便决定了U2,与输出端有无负载、负载大小无关,也与变压器有无其他副线圈无关.(2)输出功率P2决定输入功率P1:即用多少送多少.(3)输出电流I2决定输入电流I1:U2与负载电阻R通过欧姆定律决定输出电流I2的大小,由I1=I2决定I1的大小.2.分清动态变化中哪个量变化,结合串、并联电路的特点,欧姆定律及变压器各物理量间因果关系来依次确定其他量变化.例2 如图3所示,理想变压器原线圈输入电压u=Umsinωt,副线圈电路中R0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U1和

6、U2表示;和是理想交流电流表,示数分别用I1和I2表示.下列说法正确的是(  )图3A.I1和I2表示电流的瞬时值B.U1和U2表示电压的最大值C.滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变大D.滑片P向下滑动过程中,U2变小、I1变小答案 C解析 交流电表测量的是交变电流的有效值,故A、B皆错误;由于理想变压器的输出电压U2=U1与负载无关,即滑片P下滑时U2不变,故D错误;由I1U1=知R减小时I1变大,故C正确.针对训练2 如图4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

7、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4A.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,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

8、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而增大,故电流表A1的示数增大;因P出=U2I2,故P出增

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