江苏省桃州中学高考物理一轮复习 5.2 交流电的产生和描述导学案 新人教版选修32.doc

选修3-22013届桃州中学高三物理导学案第五章 电磁感应【课 题】5.1 交流电的产生和描述【学习目标】1掌握理想变压器原、副线圈中电压、电流与匝数的关系及功率关系2知道输电线上的功率损失及减少功率损失的方法；能解决高压送电的实际问题【知识要点】一、变压器 1主要构造：变压器是由 和绕在铁芯上的两个 组成的，如图所示(1)原线圈：与 连接的线圈，也叫 线圈(2)副线圈：与 连接的线圈，也叫 线圈2工作原理(1)电流通过原线圈时在铁芯中激发 ，由于电流的 、 在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化(2)变化的磁场在副线圈中产生 ，所以尽管两个线圈之间没有导线相连，副线圈也能够输出电流(3) 是变压器工作的基础3理想变压器不考虑铜损(线圈电阻产生的焦耳热)、铁损(涡流产生的焦耳热)和漏磁的变压器，即它的输入功率和 相等4基本关系式(1)功率关系： (2)电压关系： ；有多个副线圈时， .(3)电流关系：只有一个副线圈时， .由p入p出及pui推出有多个副线圈时，u1i1 .5几种常用的变压器(1)自耦变压器也叫 变压器(2)互感器电压互感器，用来把高电压变成 电流互感器，用来把大电流变成 二、远距离输电1根据p损 ，减小输电电能损失有两种方法(1)减小输电线的电阻：根据电阻定律r，要减小输电线的电阻，在保证输电距离不变的情况下，可采用减小材料的 、增大导线的 等方法，但是不实际，不容易实现(2)减小输电导线中的电流：在输电功率一定的情况下，根据pui，要减小电流，必须提高 。2远距离输电的功率损失输送功率一定时，线路电流i ，输电线上损失功率p损i2r线 ，可知p损.3远距离输电中的功率关系：p输 【典型例题】 一、理想变压器原、副线圈基本量的关系【例题1】(2011全国新课标理综)如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为12；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 v，额定功率为22 w；原线圈电路中接有电压表和电流表现闭合开关，灯泡正常发光若用u和i分别表示此时电压表和电流表的读数，则()au110 v，i0.2 abu110 v，i0.05 acu110 v，i0.2 adu110 v，i0.2 a【变式训练1】.如图所示，理想变压器原副线圈匝数之比为41.原线圈接入一电压为uu0sin t的交流电源，副线圈接一个r27.5 的负载电阻若u0220 v，100 rad/s，则下述结论正确的是()a副线圈中电压表的读数为55 vb副线圈中输出交流电的周期为 sc原线圈中电流表的读数为0.5 ad原线圈中的输入功率为110 w二、理想变压器动态分析问题【例题2】(2011福建理综)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1n251，电阻r20 ，l1、l2为规格相同的两只小灯泡，s1为单刀双掷开关原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示现将s1接1、s2闭合，此时l2正常发光下列说法正确的是()a输入电压u的表达式u20sin 50 vb只断开s1后，l1、l2均正常发光c只断开s2后，原线圈的输入功率增大d若s1换接到2后，r消耗的电功率为0.8 w【变式训练2】(2010山东理综)一理想变压器原、副线圈的匝数比为101，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，p为滑动变阻器的触头，下列说法正确的是()a副线圈输出电压的频率为50 hzb副线圈输出电压的有效值为31 vcp向右移动时，原、副线圈的电流比减小dp向右移动时，变压器的输出功率增加三、关于远距离输电问题的分析1.远距离输电的处理思路对高压输电问题，应按“发电机升压变压器远距离输电线降压变压器用电器”这样的顺序，或从“用电器”倒推到“发电机”一步一步进行分析2远距离高压输电的几个基本关系(以图为例)：(1)功率关系：p1p2，p3p4，p2p损p3.(2)电压、电流关系：，u2uu3，i2i3i线(3)输电电流：i线.(4)输电线上损耗的电功率：p损i线uir线()2r线当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的.【例题3】(2010福建理综)中国已投产运行的1000 kv 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程假设甲、乙两地原来用500 kv的超高压输电，输电线上损耗的电功率为p.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000 kv特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为()a. b. c2p d4p【变式训练3】(2010江苏物理)在如图所示的远距离输电电路图中，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随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的是()a升压变压器的输出电压增大b降压变压器的输出电压增大c输电线上损耗的功率增大d输电线上损耗的功率占总功率的比例增大【能力训练】 1用理想变压器给负载电阻r供电，变压器输入电压一定时，在下列四个办法中，可以使变压器输入功率增加的是()a增加变压器原线圈匝数，而副线圈匝数及负载电阻r保持不变b减小负载电阻的阻值，而变压器原、副线圈匝数不变c增加负载电阻的阻值，而变压器原、副线圈匝数不变d减少变压器副线圈匝数，而原线圈匝数和负载电阻保持不变2.有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头q调节，如图所示，在副线圈两输出端连接了定值电阻r0和滑动变阻器r，在原线圈上加一电压为u的交流电，则()a保持q的位置不动，将p向上滑动时，电流表的读数变大b保持q的位置不动，将p向上滑动时，电流表的读数变小c保持p的位置不动，将q向上滑动时，电流表的读数变大d保持p的位置不动，将q向上滑动时，电流表的读数变小3输电导线的电阻为r，输送电功率为p.现分别用u1和u2两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为()au1u2 buucuu du2u14. 发电机的路端电压为u，经电阻为r的输电线向远处的用户供电，发电机的输出功率为p，则()a输电线上的电流为 b输电线上的功率损失为c用户得到的功率为p()2r d用户得到的电压为5(2011浙江理综)如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1800和n2200的两个线圈，上线圈两端与u51sin 314t v的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是()a2.0 v b. 9.0 v c12.7 v d144.0 v图2urlc123u/v0-36t/10-2s乙36甲6（2012海淀区期末）如图2甲所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2=6：1，副线圈两端接三条支路，每条支路上都接有一只灯泡，电路中l为电感线圈、c为电容器、r为定值电阻。当原线圈两端接有如图2乙所示的交流电时，三只灯泡都能发光。如果加在原线圈两端的交流电的最大值保持不变，而将其频率变为原来的2倍，则对于交流电的频率改变之后与改变前相比，下列说法中正确的是 （ ）a副线圈两端的电压有效值均为216vb副线圈两端的电压有效值均为6vc灯泡变亮d灯泡变亮7(2012苏北四市三模)某同学自制变压器，原线圈为n1匝，在做副线圈时，将导线ab对折后并在一起，在铁芯上绕n2圈，从导线对折处引出一个接头c，连成图示电路。s为单刀双掷开关，线圈电阻不计，原线圈接u1=umsint的交流电源。下列说法正确的是pvu1sn1 acbn2ras接b时，电压表示数为bs接c时，电压表示数为cs接c时，滑动触头p向下移动，变压器输入功率变大 ds接c时，滑动触头p向上移动，变压器输入电流变大an1 n2r2r1sn2r0uv8（2012苏北四市二模）如图所示，理想变压器原线圈的匝数n1=1100匝，副线圈的匝数n2=110匝，r0、r1、r2均为定值电阻，原线圈接u=311sin(314t) (v)的交流电源。起初开关s处于断开状态。下列说法中正确的是a电压表示数为22vb当开关s闭合后，电压表示数变小c当开关s闭合后，电流表示数变大d当开关s闭合后，变压器的输出功率增大例题答案：例1.答案a解析。主要考查理想变压器原副线圈电压、电流与匝数的关系u2220 v，根据u1u2n1n2得，u1110 vi2p/u20.1 a，根据i1i2n2n1得i10.2 a所以正确答案是a.变式1：ac解析。原线圈中电压的有效值u1220 v，由，得u2u155 v，a正确；由p入p出，而p出110 w，p入u1i1110 w，故i10.5 a，c正确，d错误；由t s，b错误例2. d解析此题考查变压器和电路动态变化等知识点由输入电压u随时间t的变化关系图象可知，交变电流周期为0.02 s，输入电压u的表达式u20sin 100t v，选项a错误；只断开s1后，l1、l2均不能发光，选项b错误；只断开s2后，灯泡l1、l2串联接入电路，变压器输出电流变小，原线圈的输入功率减小，选项c错误；若s1换接到2后，变压器输出电压u4 v，r中电流为i0.2 a，r消耗的电功率为pui0.8 w，选项d正确变式2. ad解析由图甲知，原线圈两端输入电压的最大值为u1m310 v，有效值为u1220 v，周期为t2102 s，频率f50 hz，变压器不改变电压的频率，a项正确；由知，u2u122 v，b项错误；变压器原、副线圈的电流比与匝数成反比，由于匝数未变，所以原、副线圈的电流比不变，c项错误；p向右移动时，滑动变阻器的有效阻值减小，副线圈中电流增大，由p2u2i2知变压器的输出功率增加，d项正确.例题3. a 解析。设输送功率为p，输送电流为i，输送电压为u，则pui，i，p损i2r.输送电压升为原来的2倍，则输送电流降为原来的，p损降为原来的，故选a.变式3. cd解析升压变压器的输出电压由电源电压及匝数比决定，输出功率变大时升压变压器的输出电压不变，a项错误由i可知当输出功率增大时输出电流增大由u损ir及p损i2r可知u损及p损均增大故c项正确当u损增大时降压变压器的输出电压减小，b选项错误由p损r可知r，当输出功率增大时输电线损耗比例增大，d项正确能力训练答案 1. 解析b由，当n1增加时，u2减小，p2，p2减小，a错；u1、n1、n2不变，则u2不变，r减小时，p2，p2增大，b正确；c与b相反，故c错误；当n1、u1不变，n2减小时，则u2减小，由p2(r不变)，p2会减小，d错2. 解析bc保持q的位置不动，副线圈匝数不变，由知u2不变，当p向上滑动时，由i2知i2减小，i1也减小，故电流表的读数变小，b正确，a错误；保持p的位置不动，将q向上滑动时，副线圈的匝数增多，由知，u2增大，由i2知i2增大，故i1增大，c正确，d错误3. 解析c由pui，p损i2r可得p损，所以输电线上损失的功率与输送电压的平方成反比，c项正确4. 解析ac由题知，其供电原理如图所示，由pui得输电线上的电流为，a正确；输电线上的功率损失为pi2r()2r，b错误；用户得到的功率为p()2r，c正确；用户得到的电压为uuuiru()r，d错误5，解析a交