高中物理 第二章 交变电流 习题课：变压器的应用及远距离输电问题课件 教科版选修32.ppt

习题课 变压器的应用及远距离输电问题 第二章交变电流 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 目标定位 二 理想变压器电路的动态问题分析 三 远距离高压输电中的损耗问题 栏目索引 一 理想变压器中的规律分析 对点检测自查自纠 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 u0sin t的交流电源 副线圈接一个r 27 5 的负载电阻 若u0 220v 100 rad s 则下述结论正确的是 a 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 典例精析 图1 解析答案 总结提升 答案ac 总结提升 总结提升 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 6v2w 的小灯泡 l2是 12v4w 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 解析答案 总结提升 返回 由于输入功率和输出功率相等有n1i1 n2i2 n3i3 原线圈上的电压 解析答案 总结提升 答案c 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 总结提升 总结提升 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 返回 二 理想变压器电路的动态问题分析 典例精析 例3如图3所示 理想变压器原线圈接在交流电源上 图中各电表均为理想电表 下列说法正确的是 a 当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时 r1消耗的功率变大b 当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时 电压表v示数变大c 当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时 电流表a1示数变大d 若闭合开关s 则电流表a1示数变大 a2示数变大 解析答案 图3 总结提升 解析当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时 接入电路的阻值变大 变压器副线圈两端电压不变 副线圈中的电流减小 则r1消耗的功率及其两端电压均变小 故电压表的示数变大 选项a错误 b正确 当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时 副线圈中的电流减小 则原线圈中的电流也减小 电流表a1示数变小 选项c错误 若闭合开关s 副线圈电路中总电阻减小 副线圈中的电流变大 r1两端电压变大 r2两端电压减小 电流表a2示数减小 原线圈中的电流也变大 电流表a1示数变大 选项d错误 答案b 总结提升 总结提升 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 针对训练 多选 如图4所示为一理想变压器 k为单刀双掷开关 p为滑动变阻器的滑动触头 u1为加在原线圈上的电压 则 a 保持u1及p的位置不变 k由a合到b时 i1将增大b 保持u1及不变p的位置 k由b合到a时 r消耗的功率将减小c 保持u1不变 k合在a处 使p上滑 i1将增大d 保持p的位置不变 k合在a处 若u1增大 i1将增大 返回 解析答案 图4 解析k由a合到b时 n1减小而u1不变 由可知 副线圈上的电压增大 流过负载r的电流i2增大 p2增大 又由于p1 p2 u1i1 故i1增大 故选项a正确 同理k由b合到a时 p2减小 故选项b正确 p上滑时 负载电阻r增大 而u1 u2均不变 由i2 可知i2减小 又由于n1 n2均不变 由可知i1将减小 故选项c错误 答案abd 返回 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 典例精析 答案2500a 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 解析输电线上损失的功率 p i2 2r 25002 2 10w 1 25 108w 解析答案 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 输电线上损失的功率 p i 2 2r 10002 2 10w 2 107w 返回 解析答案 对点检测自查自纠 1 2 3 4 解析答案 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5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5 1 2 3 4 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 整理可得u 66v 原 副线圈电阻消耗的功率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 答案a 解析答案 2 变压器电路的动态分析 如图6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 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 1 2 3 4 图6 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 1 2 3 4 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 解析答案 1 2 3 4 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 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 答案b 1 2 3 4 3 变压器电路的动态分析 多选 如图7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 解析答案 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 图7 1 2 3 4 答案bc 1 2 3 4 4 远距离输电问题 有条河流 流量q 2m3 s 落差h 5m 现利用其发电 若发电机总效率为50 输出电压为240v 输电线总电阻r 30 允许损失功率为输出功率的6 为满足用电的需求 则该输电线路所使用的理想的升压 降压变压器的匝数比各是多少 能使多少盏 220v 100w 的电灯正常发光 取g 10n kg 解析答案 1 2 3 4 解析设 为水的密度电源端 p输出 mgh t 50 q gh 0 5 2 1 103 10 5 0 5w 5 104w 输出电压u0 240v 输送电路如图