18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32文档格式.docx
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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 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2
A.
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电压仍与匝数成正比，如
2求电流要根据P入＝P出，即U1I1＝U2I2＋U3I3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋….
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3
A.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？
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×
10W＝2×
107W
答案
（1）2500A
（2）1.25×
108W
（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4
A.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＝
，那么原线圈输入电压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5
A.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6
A.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P＝U1I1可知原线圈电流I1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100kW，输出电压是250V，用户需要的电压是220V，输电线电阻为10Ω.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）96kW （3）1∶20 240∶11
解析
（1）如图所示
（2）用户得到的功率P用＝P－P损＝96kW.
（3）输电线损失的功率
P损＝P×
4%＝100kW×
4%＝4kW.
输电线电流
I2＝
A＝20A.
升压变压器输出电压
V＝5×
103V.
升压变压器原、副线圈匝数比：
电压损失U损＝I2R线＝20×
10V＝200V.
降压变压器原线圈输入电压
U3＝U2－U损＝4800V.
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20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220V,60W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则（ ）
A.电流表的示数为
A
B.电源输出功率为1200W
C.电流表的示数为
D.原线圈两端电压为11V
解析 由于灯泡正常发光，可知副线圈两端电压为220V，由
可知，原线圈两端电压U1＝20×
220V＝4400V，选项D错误；
又因输入功率等于输出功率，P1＝P2＝60W，故选项B错误；
电流表读数为有效值，原线圈中电流I1＝
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n1∶n2＝10∶1，输出端电阻R＝50Ω，把原线圈接入“220V，50Hz”的正弦交流电时（电表为理想电表）（ ）
A.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22V
C.当X为电流表时，电流表的示数为0.44
A
D.当X为二极管时，电压表V的示数为11V
解析 当X为电流表时，若电阻R增大，副线圈中的电流变小，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U2＝22V，电压表测量的电压为有效值，所以电压表V的示数为22V，B项正确；
当X为电流表时，电流表的示数为I2＝
A＝0.44A，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U＝11
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50Hz的正弦交流电源相连，两个阻值均为20Ω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5V.则（ ）
A.电流表的示数为0.5A
B.流过电阻的交变电流的频率为100Hz
C.交流电源的输出电压的最大值为20
V
D.交流电源的输出功率为2.5W
答案 CD
解析 根据欧姆定律可得副线圈中的电流I2＝
＝0.25A，根据理想变压器原、副线圈中的电流与匝数的关系
，可解得I1＝0.125A，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50Hz，B错误；
副线圈输出电压的有效值为10V，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U2m＝10
V，原、副线圈电压比为
，可得交流电源输出电压的最大值为U1m＝20
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，P＝2×
W＝2.5W，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
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