高三物理一轮总复习 专题11.4 远距离输电名师伴学.doc

专题11.4 远距离输电课前预习 自我检测1. 判断正误，正确的划“”，错误的划“” (1)高压输电的目的是增大输电的电流。()(2)在输送电压一定时，输送的电功率越大，输送过程中损失的功率越小。()(3)变压器原线圈中的电流由副线圈中的电流决定。()2(多选)如图所示，有一台交流发电机e，通过理想升压变压器t1和理想降压变压器t2向远处用户供电，输电线的总电阻为r。t1的输入电压和输入功率分别为u1和p1，它的输出电压和输出功率分别为u2和p2；t2的输入电压和输入功率分别为u3和p3，它的输出电压和输出功率分别为u4和p4。设t1的输入电压u1一定，当用户消耗的电功率变大时，有()au2减小，u4变大 bu2不变，u3变小cp1变小，p2变小 dp2变大，p3变大【答案】bd32013年4月20日8时2分在四川省雅安市芦山县发生7.0级地震后，常州常发集团向灾区人民捐赠一批柴油发电机，该发电机说明书的部分内容如下表所示，现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图所示。发电机到安置区的距离是400 m，输电线路中的火线和零线均为gbcz60型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为2.5104 ，安置区家用电器的总功率为44 kw，当这些额定电压为220 v的家用电器都正常工作时()型号aed6500s输出电压范围220300 v最大输出功率60 kwa输电线路中的电流为20 ab发电机的实际输出电压为300 vc在输电线路上损失的电功率为8 kwd如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是300 v【答案】c课堂讲练 典例分析【典例1】图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器t的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在t的原线圈两端接入一电压uumsin t的交流电源，若输送电功率为p，输电线的总电阻为2r，不考虑其它因素的影响，则输电线上损失的电功率为()a. b.c422r d422r【答案】c【解析】原线圈电压的有效值：u1，根据可求；u2，又因为是理想变压器，所以t的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率p，所以输电线上的电流i，输电线上损失的电功率为pi22r4r22，所以c正确，a、b、d错误。【典例2】如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是u，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是i1，其末端间的电压为u1。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为i2。则()a用户端的电压为b输电线上的电压降为uc理想变压器的输入功率为ird输电线路上损失的电功率为i1u【答案】a【反思总结】1. 解远距离输电问题必备技巧(1)正确画出输电过程示意图并在图上标出各物理量。(2)抓住变压器变压前后各物理量间的关系，求出输电线上的电流。(3)计算电路功率问题时常用关系式：p损ir线，注意输电线上的功率损失和电压损失。(4)电网送电遵循“用多少送多少”的原则，说明原线圈电流由副线圈电流决定2. 远距离输电模型(1) 输电过程的电压关系：u2u3ur，即升压变压器副线圈两端电压u2等于降压变压器原线圈两端电压u3与输电线上的电压ur之和。(2) 输电过程功率的关系：p1p2pr，即升压变压器原、副线圈功率p1等于降压变压器原、副线圈功率p2与输电线损失功率pr之和；输电线上损失功率prir，其中输电电流i2。(3) 解题过程中应注意变压器原副线圈之间电流、电压、功率的制约关系。【跟踪短训】1. 如图所示为远距离输电的示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变。闭合开关s后()a升压变压器的输出电压增大b降压变压器的输出电流减小c输电线上损耗的功率增大d输电线上交流电的频率减小【答案】c2如图所示，匝数为n100、面积为s0.448 m2的导线框abcd所在处的磁感应强度大小b t。线框绕垂直于磁场的轴oo以角速度100 rad/s匀速转动，并与理想升压变压器相连进行远距离输电，升压变压器的原、副线圈匝数比为25，理想降压变压器副线圈接入一只“220 v1 100 w”的灯泡，且灯泡正常发光，输电线路总电阻r20 ，导线框及其余导线电阻不计，电表均为理想电表。则下列说法中正确的是()a电压表的读数为448 vb输电线路的电流为0.98 ac电流表的读数为2.5 ad降压变压器的原、副线圈匝数比为51【答案】acd设降压变压器的匝数比是n1，则降压变压器中的输入电流i3i4该电流即为输电线中的输电电流，则输电线上损失的电压u3i3r降压变压器的输入电压u3u送i3r联立得n5，u31 100 v，i31 a，故b错误，d正确；升压变压器副线圈的电流与输送的电流是相等的，i2i31 a，由于电流与匝数成反比，所以升压变压器原、副线圈电流之比为，所以i1i21 a2.5 a，故c正确。 课后巩固 课时作业1一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 v交变电流改变为110 v。已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为()a200b400c1 600 d3 200【答案】b【解析】根据变压器的变压规律得，n2n1800400匝，选项b正确。2. 图示电路中，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()a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】d3一理想变压器的原、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()au66 v，k bu22 v，kcu66 v，k du22 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。4一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是51，原线圈接入电压为220 v的正弦交流电，各元件正常工作，一只理想二极管和一个滑动变阻器r串联接在副线圈上，如图所示，电压表和电流表均为理想交流电表。则下列说法正确的是()a原、副线圈中的电流之比为51b电压表的读数约为44 vc若滑动变阻器接入电路的阻值为20 ，则1分钟内产生的热量为2 904 jd若将滑动变阻器的滑片向上滑动，则两电表读数均增大【答案】c5. 如图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器t1的原、副线圈匝数之比为n1n2110，在t1的原线圈两端接入一正弦交流电，输电线的总电阻为2r2，降压变压器t2的原、副线圈匝数之比为n3n4101，若t2的“用电设备”两端的电压为u4200v且“用电设备”消耗的电功率为10kw，不考虑其他因素的影响，则( )at1的副线圈两端电压的最大值为2010vbt2的原线圈两端的电压为2000vc输电线上损失的电功率为50wdt1的原线圈输入的电功率为10.1kw【答案】 abc【解析】，解得u32000v，“用电设备”中的电流i450a，输电线上的电流i2i35a，输电线上损失的电压为ui22r10v，升压变压器副线圈两端的电压u2u3u2010v，t1的副线圈两端电压的最大值为2010v，a、b正确；输电线上损失的电功率pi2r50w，c正确；t1的原线圈输入的电功率为ppp10000w50w10050w，d错误。6、如图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器t的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在t的原线圈两端接入一电压uumsin t的交流电源，若输送电功率为p，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为()a. b. c. 422r d. 422r【答案】 c7. 某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器t1和降压变压器t2向r011 的纯电阻用电器供电。已知输电线的总电阻r10 ，t2的原、副线圈匝数比为41，用电器两端的电压为u220sin 100t(v)，将t1、t2均视为理想变压器。下列说法正确的是()a降压变压器的输入功率为4 400 wb升压变压器中电流的频率为100 hzc输电线消耗的功率为500 wd当用电器的电阻减小时，输电线消耗的功率减小【答案】 a 【解析】 由题可知，用电器两端电压有效值为220 v，交流电频率f hz50 hz，由电功率公式可知，降压变压器输出功率p4 400 w，理想变压器输入功率与输出功率相等，故a项正确；理想变压器不改变交变电流的频率，b项错；由变压规律可知，降压变压器输入电压为880 v，由电功率定义式pui可知，降压变压器输入电流为i5 a，由焦耳定律可知，输电线电阻消耗的功率pi2r250 w，c项错；当用电器的电阻减小时，输出功率增大，故降压变压器输入功率增大，从而输入电流增大，再由pi2r可知，输电线消耗的功率增大，d项错。8在远距离输电时，要尽量考虑减少输电线上的功率损失。有一个电站，输送的电功率p500kw，当使用u5kv的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电能表一昼夜表示数相差4800kwh。求：(1) 输电效率和输电线总电阻r。(2) 若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电。【答案】(1)60%20(2)22.4kv9发电机的端电压为220 v，输出电功率为44 kw，输电导线的电阻为0.2 ，如果用初、次级线圈匝数之比为110的升压变压器升压，经输电线路后，再用初、次级匝数比为101的降压变压器降压供给用户。(1)画出全过程的线路图；(2)求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电压。【答案】 (1)略(2)21