《2019-2020學年高中物理 第2章 交變電流 習題課4 變壓器的應(yīng)用及遠距離輸電問題學案 粵教版選修3-2》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019-2020學年高中物理 第2章 交變電流 習題課4 變壓器的應(yīng)用及遠距離輸電問題學案 粵教版選修3-2(6頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、習題課4變壓器的應(yīng)用及遠距離輸電問題學習目標1.進一步理解變壓器的原理及規(guī)律.2.熟練應(yīng)用變壓器原、副線圈的決定因素解決動態(tài)分析問題.3.熟悉遠距離輸電中的各物理量關(guān)系和損耗問題,熟練解決遠距離高壓輸電中的實際問題,理想變壓器的規(guī)律分析【例1】如圖所示,為了浴室用電安全,某同學用理想變壓器給浴室降壓供電,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為51,原線圈輸入交變電壓u311sin 100t(V),已知照明燈額定功率為44 W,排氣扇電動機內(nèi)阻為1 ,電流表示數(shù)為2 A,各用電器均正常工作,電表均為理想表則()A電壓表示數(shù)為62 VB變壓器的輸入功率為186 WC排氣扇輸出功率為43 WD保險絲熔斷電流不
2、得低于2 AC變壓器輸入交變電壓u311sin 100t(V),有效值U220 V,變壓器原、副線圈匝數(shù)比為51,所以副線圈電壓U244 V,故A錯誤;電流表示數(shù)為2 A,所以輸出功率P442 W88 W,所以變壓器的輸入功率為88 W,故B錯誤;照明燈的電流IL A1 A;則排氣扇的電流為I22 A1 A1 A, 則排氣扇輸出功率為PU2I2I2r441121 W43 W,故C正確;變壓器的初級電流為I1I A0.4 A,故保險絲熔斷電流不得低于0.4 A,故D錯誤(1)功率關(guān)系:P入P出(2)電壓關(guān)系:.(3)電流關(guān)系:若只有一個副線圈.若有多組副線圈n1I1n2I2n3I3.(4)變壓器
3、不改變頻率1如圖所示,變壓器的輸入電壓U1一定,原線圈匝數(shù)為n1,兩個副線圈的匝數(shù)分別是n2和n3.當把電熱器接a、b,讓c、d空載時,電流表讀數(shù)是I1;當把同一電熱器接c、d,而a、b空載時,電流表讀數(shù)是I1,則I1I1等于()An2n3Bn3n2Cnn DnnC由電壓比知,由P2P1知,當電熱器接a、b,讓c、d空載時,有I1U1;當把同一電熱器接c、d而a、b空載時,有I1U1,所以I1I1UUnn.理想變壓器的動態(tài)分析【例2】(多選)如圖所示的電路中,P為滑動變阻器的滑片,保持理想變壓器的輸入電壓U1不變,閉合開關(guān)S,下列說法正確的是()AP向下滑動時,燈L變亮BP向下滑動時,變壓器的
4、輸出電壓不變CP向上滑動時,變壓器的輸入電流變小DP向上滑動時,變壓器的輸出功率變大思路點撥:P的滑動不影響U2.P向上滑,負載電阻減小,反之增加BD由于理想變壓器輸入電壓U1不變,原、副線圈匝數(shù)不變,所以輸出電壓U2也不變,燈L亮度不隨P的滑動而改變,故選項A錯誤,選項B正確P向上滑動時,滑動變阻器接入電路的電阻減小,負載總電阻R總減小,由I2知,通過副線圈的電流I2增大,輸出功率P2U2I2增大,再由知輸入電流I1也增大,故選項C錯誤,D正確負載發(fā)生變化時,電流和電壓如何變化的判斷,先要由判斷U2是否變化,再根據(jù)U2及負載電阻的變化,由歐姆定律確定副線圈中的電流I2的變化,最后再由P入P出
5、判斷原線圈中電流的變化2如圖甲所示的電路中,一理想變壓器原線圈兩端接電源,電壓按如圖乙所示的規(guī)律變化,已知原、副線圈匝數(shù)比為n1n2111,變壓器副線圈所接的電路中R1為定值電阻,R3為光敏電阻(電阻隨光照強度的增加而減小),則下列說法中正確的是()甲乙A當R2受光照時,電流表的示數(shù)變小B當R2受光照時,電壓表V2的示數(shù)變大C當R2受光照時,電壓表V1的示數(shù)不變D電壓表V1示數(shù)為20 VC當R2受光照時電阻減小,副線圈的電流變大,所以原線圈的電流也要增大,電流表A的示數(shù)變大,故A錯誤;R1的電壓要增大,由于副線圈的總電壓不變,所以R2的電壓就要減小,電壓表V2的示數(shù)變小,則B錯誤,C正確;由題
6、圖乙可知,輸入電壓的有效值為220 V,變壓器線圈的電壓與匝數(shù)成正比,由此可得副線圈的電壓為20 V,電壓表V1測的是副線圈的電壓,故D錯誤,遠距離輸電的損耗問題【例3】某發(fā)電廠引進秸稈焚燒發(fā)電機設(shè)備,該發(fā)電機輸出功率為40 kW,輸出電壓為400 V,用變壓比(原、副線圈匝數(shù)比)為n1n215的變壓器升壓后向某小區(qū)供電,輸電線的總電阻為r5 ,電能到達該小區(qū)后再用變壓器降為220 V.(1)畫出輸電過程的電路示意圖;(2)求輸電線上損失的電功率;(3)求降壓變壓器的變壓比n3n4.思路點撥:由PU2I2及P損Ir計算電功率損失由U3U2I2r及n3n4U3U4計算n3n4.解析(1)輸電過程
7、的電路示意圖如圖所示(2)因為輸電電壓U2U1400 V2 000 V因為P輸U2I解得輸電電流I20 A輸電線上損失的功率P損I2r(20 A)25 2 000 W.(3)輸電線上損失的電壓U損Ir20 A5 100 V降壓變壓器的輸入電壓U3U2U損2 000 V100 V1 900 V降壓變壓器的變壓比.答案(1)見解析圖(2)2 000 W(3)9511(1)分析遠距離輸電的思路對高壓輸電問題應(yīng)按“發(fā)電機升壓變壓器遠距離輸電線降壓變壓器用電器”,或從用電器到發(fā)電機一步一步地進行分析(2)遠距離輸電問題的四個關(guān)鍵畫出一個模型遠距離輸電模型抓住輸電的兩端發(fā)電機和用電器分析一條線輸電線研究兩
8、次電壓變換升壓和降壓(3)注意各物理量的對應(yīng),防止張冠李戴而出錯3(多選)在圖所示的遠距離輸電電路圖中,升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器,發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變隨著發(fā)電廠輸出功率的增大,下列說法正確的有()A升壓變壓器的輸出電壓增大B降壓變壓器的輸出電壓增大C輸電線上損耗的功率增大D輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大CD匝數(shù)比和輸入電壓U1不變,由U1U2n1n2可知,輸出電壓U2不變,故A項錯誤;因P變大,I,則I變大,又U損IR,故U損變大,U3U2U損,因此降壓變壓器的輸入電壓U3變小,而降壓變壓器的匝數(shù)比不變,故降壓變壓器的輸出電壓U4變小,B項錯誤;由P損2R可知
9、,因U2不變、P變大,所以P損變大,故C項正確;因U2不變、P變大,由可知,變大,故D項正確1一發(fā)電站的輸出功率為4 400 kW,現(xiàn)采用110 kV的高壓輸電,若要使輸電效率不低于90%,則輸電線的電阻不能大于 ()A68.75 B275 C137.5 D200 B根據(jù)輸電效率可知,輸電線損失的電功率不得超過PmaxP(190%) kW440 kW,根據(jù)PUI可知,輸電電流為I40 A,又PmaxI2Rmax,所以輸電線電阻不能大于Rmax275 ,選項B正確,A、C、D錯誤2(多選)某電站用11 kV交變電壓輸電,輸送功率一定,輸電線的電阻為R,現(xiàn)若用變壓器將電壓升高到220 kV送電,下
10、面說法正確的是()A因I,所以輸電線上的電流增為原來的20倍B因I,所以輸電線上的電流減為原來的C因P,所以輸電線上損失的功率為原來的400倍D若要使輸電線上損失的功率不變,可將輸電線的直徑減為原來的BD電壓提高了20倍,由公式I可知,電流將是原來的,選項B正確再由電阻定律R,得P損2,在功率損失不變的情況下,輸送電壓與導(dǎo)線橫截面積的平方根成反比,從而得出選項D正確3.如圖所示,理想變壓器的原線圈匝數(shù)n11 600匝,副線圈匝數(shù)n2800匝,交流電源的電動勢瞬時值 e220sin(100t) V,交流電表A和V的內(nèi)阻對電路的影響可忽略不計則()A當可變電阻R的阻值為110 時,變壓器的輸入功率為110 WB當可變電阻R的阻值為110 時,電流表的示數(shù)為2 AC當可變電阻R的阻值增大時,電壓表的示數(shù)增大D通過可變電阻R的交變電流的頻率為100 HzA由可知,副線圈的電壓瞬時值U110 sin(100t) V,故可變電阻R的阻值為110 時,可變電阻消耗的功率為P,則變壓器的輸入功率為110 W,A正確;電流表示數(shù)為電流的有效值,經(jīng)計算可知應(yīng)為0.5 A,B錯誤;由于原、副線圈的匝數(shù)比確定,則副線圈電壓恒定,C錯誤;變壓器并不改變電流的頻率,原線圈中電流的頻率為50 Hz,故副線圈中電流的頻率為50 Hz,D錯誤- 6 -