高考物理复习 13_专题十三　交流电

专题十三交流电 真题多维细目表 真题涉分 考点 交变电流的 产生和描述 变压器 电能的输送 电磁场和 电磁波 题型难度设题情境思想方法试题结构素养要素 北京理综，（）电磁波辐射计算难 天 体 辐 射 电 磁波 建模计算型科学推理 北京理综， 变压器相关 量的计算 选择中理想变压器建模选项并列 科学推理 北京理综， 电 磁 波 的 干涉 选择中飞机降落类比法选项并列 科学推理 北京理综，电磁波选择易概念理解选项并列 科学推理 北京理综， 电磁波的产 生、 发 射 和 接收 选择易公交一卡通建模选项并列 科学推理 北京理综， 交流电的有 效值 选择中小型电热器极值法选项互斥 科学推理 北京理综，电磁波辐射选择难 超导体和绝缘 体制成材料 比值法选项互斥 科学推理 总计 卷均分 题 卷 题 卷 题 分选择中 占比考频常见考法 命题规律与趋势 考查内容 正弦式交变电流的产生，交变电流的有效 值，电感、电容在交变电流电路中的作用， 理想变压器的原理和规律，变压器在远距 离输电中的应用，电磁场与电磁波，电磁波 的实际应用等。 考查核心 简单概念和现象的理解。 考查能力 考查考生对知识的理解能力，实际情景中 的提取信息能力，应用基本概念规律分析、 推理和计算的能力。 体现模型建构和科学 推理的核心素养。 命题特点 以选择题为主，多与现代新科技、现实生活 现象或简单应用结合。 考题难度 以中等偏易的题目多见。 趋势预测 预计在今后的学业水平等级性考试中仍然 会保持以往的命题思路，以交变电流的产 生、有效值的理解与计算、变压器、远距离 输电等相关内容为考查重点，难度仍将维 持较低的水平。 备考建议 在本专题复习过程中，首先要理解交变电 流的产生，它是电磁感应的应用；重点掌握 变压器的原理和应用，对于变压器的动态 变化问题的分析，作为本专题的难点和重 点，要落实到位。 专题十三 交流电 对应学生用书起始页码 考点一交变电流的产生和描述 一、交变电流的产生 矩形线圈绕垂直于匀强磁场的轴 转动时，线圈的两条边 切割磁感线产生感应电动势，如图所示，设线圈的匝数为 ，转动 角速度为 ， 边的长度为 ， 边的长度为 。 若从中性面开始计时，经时间 ，线圈中的总电动势 。 其中 为电动势的最大值。 立 体 图 图 像 相关结论： （）一个周期内电流的方向改变两次。 （）线圈平面每经过中性面一次，电流方向改变一次。 （）线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，所产 生的正弦式交变电流与转轴的位置无关，与线圈的形状无关。 图 是交流发电机模型示意图。 在磁感应强度为 的 匀强磁场中，有一矩形线圈 可绕线圈平面内垂直于磁感线 的轴 转动，由线圈引出的导线 和 分别与两个跟线圈一 起绕 转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定 的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外 电路电阻 形成闭合电路。 图 是线圈的主视图，导线 和 分别用它们的横截面来表示。 已知 长度为 ， 长度为 ， 线圈以恒定角速度 逆时针转动。 （只考虑单匝线圈） （）线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导 时刻整 个线圈中的感应电动势 的表达式； （）线圈平面处于与中性面成 夹角位置时开始计时，如 图 所示，试写出 时刻整个线圈中的感应电动势 的表达式； （）若线圈电阻为 ，求线圈每转动一周电阻 上产生的焦 耳热。 （其他电阻均不计） 解析 （）矩形线圈 转动过程中，只有 和 切割 磁感线，设 和 的转动速度为 ，则 在 时刻，导线 和 因切割磁感线而产生的感应电动势 均为 由图可知 则整个线圈的感应电动势为 （）当线圈由图 位置开始运动时，在 时刻整个线圈的感 应电动势为 （） （）由闭合电路欧姆定律可知 则线圈转动一周在 上产生的焦耳热为 其中 于是 答案 （）见解析 （） （） （） 二、交变电流的有效值和平均值 物理含义重要关系适用情况及说明 有 效 值 跟交变 电流 的热效 应等 效的恒 定电 流值 对正（余） 弦交 流电有： （）计算与电流热效应 有关的量（如功、功率、 热量等） （）电压表、电流表的读 数为有效值 （）电器设备“铭牌”上 所标的一般是有效值 （）保险丝的熔断电流 为有效值 平 均 值 交变电 流图 像中图 线与 时间轴 所夹 的面积 与时 间的比值 计算通过电路横截面的 电荷量 如图甲所示，交流发电机的矩形金属线圈 的匝数 ，线圈的总电阻 ，线圈位于匀强磁场中，且线圈平 面与磁场方向平行。 线圈的两端分别与两个彼此绝缘的铜环 、（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值 的定值 电阻连接。 现使线圈绕过 和 边中点且垂直于磁场的转动 轴 以一定的角速度匀速转动。 穿过线圈的磁通量 随时间 变化的图像如图乙所示。 若电路其他部分的电阻以及线圈的 自感系数均可忽略不计。 则下列说法中正确的是（ ） 年高考年模拟 版（教师用书） 线圈匀速转动的角速度为 线圈中产生感应电动势的最大值为 线圈中产生感应电动势的有效值为 线圈中产生感应电流的有效值为 解析 根据 图像可知： ， 所以 ， 项错误； ， 项错误； ， 项错误； ， 项正确。 答案 考查点 交流发电机发电的最大值、有效值及闭合电路 欧姆定律。 解题关键 感应电动势最大值 ，电动势 有效值 。 三、电阻、电感和电容在交流电路中的作用 电阻感抗容抗 在电路 中的 特点 对直流、交流均 有阻碍作用 只对变化的电流 （如交流） 有阻碍 作用 对直流的阻碍作用 无限大，对交流有阻 碍作用 决定 式 如图所示，交流电流表 、分别与电阻 、电容 器 和电感线圈 串联后接在同一个正弦式交流电源上。 交流 电流表 与电阻 串联后接在理想变压器副线圈两端。 如果 保持供电电压的最大值不变，而增大供电电压的频率，电流表示 数不变的是 （ ） 电流表 和 电流表 和 电流表 和 电流表 和 解析 电阻对交流电的阻碍作用与其频率无关，而感抗 ，容抗 会随 变化相应变化，因此 变大时， 示数减小，示数增大，、示数不变。 答案 （ 北京西城二模，）如图所示为交流发电机的示意图，从 线圈通过如图所示的位置开始计时。 如果发电机产生的交变 电流的频率为 ，电动势的最大值为 ，则发电机产生 的电动势瞬时值表达式为（ ） （） （） （） （） 答案 由题图所示位置开始计时，磁通量为 ，感应电动 势最大，则其产生的电动势瞬时值表达式为 ，又知 ， ，可得 （）。 解题关键 时， 最大。 如图所示，有一个电热器 ，接在电压为 （） 的交流电源上。 电热器工作时的电阻为 ，电路中的交流 电表均为理想电表。 由此可知（ ） 电压表的示数为 电流表的示数为 电热器的发热功率为 交流电的频率为 答案 交流电表测量的是有效值， ，故 错误； （）， ，故 正确；电热 器的发热功率根据电压、电流的有效值计算， ，故 错误；由电压 （）可知，频率 ， 故 错误。 （ 北京朝阳期末，）电阻 、与交流电源按照图 方式 连接， ， 。 闭合开关 后，通过电阻 的正 弦交变电流 随时间 变化的情况如图 所示。 则（ ） 图 图 通过 的电流有效值是 通过 的电流最大值是 专题十三 交流电 两端的电压有效值是 两端的电压最大值是 答案 由图 可知，与 串联接在交流电源两端，故 与 中电流相等，通过 的电流有效值为 ，故 错误；由图 可知，通过 的电流最大值是 ，故 错误；两端电压有效值为 ，故 正确；两端电压的最大值为 ，故 错误。 解题关键 根据图 判断 与 中电流的大小关系；根据 图 中的信息得出 中电流的最大值、有效值；用欧姆定律分 析 、两端电压的大小。 （ 北京西城一模，）图 和图 是教材中演示电感器对 交变电流的阻碍作用的两个电路图。 把带铁芯的线圈 与小 灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，如图 所示，再把它 们接到交流电源上，如图 所示。 取直流电源的电压与交流电 压的有效值相等，观察比较两种情况下电路稳定时灯泡的亮 度。 下列叙述正确的是（ ） 接交流时灯泡更亮些 接直流和接交流灯泡一样亮 线圈对直流和交流的阻碍作用相同 线圈对交流的阻碍作用更大 答案 电感器通直流阻交流，所以接直流时灯泡更亮。 正确。 解题关键 交流有效值的概念。 电感器对交变电流的阻碍 作用。 如图所示，交流发电机的矩形金属线圈 的边长 ， ，匝数 ，线圈的总电阻 ，线 圈位于磁感应强度 的匀强磁场中，线圈平面与磁 场方向平行。 线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环 、 （集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值 的定值电 阻连接。 现使线圈绕过 和 边中点且垂直于磁场的转轴 以角速度 匀速转动。 电路中其他电阻以及 线圈的自感系数均可忽略不计。 求： （）线圈中感应电流的最大值； （）线圈转动过程中电阻 的发热功率； （）从线圈经过图示位置开始计时，经过 周期通过电阻 的电荷量。 答案 （） （） （） 解析 （）线圈产生感应电动势的最大值 根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中感应电流的最大值 解得： （）通过电阻 的电流的有效值 线圈转动过程中电阻 的发热功率 解得： （）根据法拉第电磁感应定律有： 根据闭合电路欧姆定律有： （） 解得： 考点二变压器 电能的输送 一、理想变压器原、副线圈基本量的关系 理想变压器 没有能量损失（铜损、铁损），没有磁通量损失（磁通量 全部集中在铁芯中） 基 本 关 系 功率 关系 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率 入 出 电压 关系 原、副线圈的电压比等于匝数比，公式： ， 与负载、副线圈的多少无关 电流 关系 （）只有一个副线圈时： （）有多个副线圈时：由 入 出得 或 频率 关系 （变压器不改变交流电的频率） 如图所示，用理想变压器为一个“ 、 ”的小灯泡 供电，变压器原线圈中的输入电压为 。 闭合开关 ，小灯 泡恰好正常发光。 则下列说法中错误的是 （ ） 变压器原副线圈的匝数之比为 变压器原线圈中的输入电流为 变压器原线圈中的输入功率为 变压器副线圈中的输出功率为 解析 由题意知， ， ，所以 ， 对； ，所以 ， 错；由理想变压器的 特点知 ，故 、 正确。 只有 项符合题意。 答案 二、远距离输电 年高考年模拟 版（教师用书） 功率关系： ， 耗。 电流、电压关系： ， ， 线 ， 。 输电电流： 线 。 输电导线上损耗的电功率 耗 （ ） （ ） 线 线。 输电效率： 耗 。 某小型发电站的发电机输出交流电压为 ，输出电 功率为 ，（）如果用电阻为 的输电线向远处用户送 电，这时用户获得的电压和电功率是多少？ （）如果要求输电线 上损失的电功率是输送功率的 ，则发电站要安装一个升压 变压器，到达用户前再用降压变压器变为 供用户使用，不 考虑变压器的能量损失，这两个变压器原、副线圈的匝数比各是 多少？ 解析 （）用 电压送电时示意图如图所示 输电线上的电流 用户获得电压 （） 用户获得的电功率 （）改用高压输送时，示意图如图所示 要求 损，即 损 输电电流 损 发电站升压后输电电压 升压变压器原、副线圈匝数比 输电线上损失的电压 降压变压器的输入电压 降压变压器原、副线圈匝数比 答案 （） （） 方法技巧 远距离输电问题的分析思路 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”，或按从“用电器”倒推到“发电机” 的顺序一步一步进行分析。 （ 北京丰台期末，）如图所示，理想变压器的原线圈接在 （）的交流电源上，副线圈接的负载电阻 ，原、副线圈匝数之比为 ，交流电流表、电压表 均为理想电表。 下列说法正确的是（ ） 交流电压表的读数为 交流电流表的读数为 副线圈输出交流电的周期为 原线圈的输入功率为 答案 ， ，则 ， 错。 ， ，则 ， 正确。 入 ， 错。 ， 错。 （ 北京朝阳期末，）如图所示，电路中的变压器为理想变 压器， 为滑动变阻器，为加在原线圈两端的交流电压， 为原线圈中的电流，为副线圈两端的交流电压，为副线圈 中的电流，为滑动变阻器上消耗的电功率。 若 保持不 变，改变滑动变阻器滑片的位置，下列说法中正确的是 （ ） 保持不变保持不变 保持不变保持不变 答案 在理想变压器中， ，由题意知 不变，、 不变，故 不变，故选项 正确；在副线圈回路中 ， 当 变化时，发生变化，故 选项错误；由 可知 也随着变化，故 选项错误； ，当 变化时 也随之变 化，故选项 错误。 解题关键 知道理想变压器的电压比与匝数比的关系、电流 比与匝数比的关系。 关于电压、电流、功率的变化因果关系要 熟练掌握，以便正确分析电压、电流、功率如何随电阻的变化 而变化。 如图所示，理想变压器的原线圈通过保险丝接在一个交变电源 上，交变电压瞬时值随时间变化的规律为 （）， 副线圈所在电路中接有电热丝、电动机、理想交流电压表和理 想交流电流表。 已知理想变压器原、副线圈匝数比为 ， 电热丝额定功率为 ，电动机内电阻为 ，电流表示数为 ，各用电器均正常工作。 则（ ） 电压表示数为 电动机的输出功率为 变压器的输入功率为 通过保险丝的电流为 专题十三 交流电 答案 由题意知： ，所以 ， ， 错；变压器的输出功率 ，所以电 动机的输入功率为 机 电热丝 ，电热丝的电流 电热丝 电热丝 ， 故电动机的电流 机 电热丝 ，电动 机的热功率 机热 机机 ，所以电动机的输出功率 机出 机 机热 ， 对；变压器的输入功率 ， 错； ， 错。 如图所示为模拟街头变压器通过降压给用户供电的示意图， 变压器输入的交流电压可视为不变。 变压器输出的低压交流 电通过输电线输送给用户。 定值电阻 表示输电线的电阻， 变阻器 表示用户用电器的总电阻。 若变压器为理想变压 器，电表为理想电表，则在变阻器的滑片 向上移动的过程中 （ ） 示数变小示数变大 示数变大示数变小 答案 由 知，在变压器原、副线圈匝数不变时， 不变，则 不变，故 、 均错误；变阻器的滑片 向上移动， 副线圈中负载电阻增大，由 可知，当 增大时，减 小，即 示数减小，又由 ，可知当 减小时，随之变 小，即 示数变小，故 错误， 正确。 在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。 有 一个小型发电站，输送的电功率为 ，当使用 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 度表一昼夜示数相差 。 求： （）输电效率 和输电线的总电阻 ； （）若想使输电效率提高到 ，又不改变输电线，那么 发电站应使用多高的电压向外输电？ （小数点后保留 位） 答案 （） （） 解析 （）输送的电功率 ，一昼夜输送电能 输电线上损失的电能 终点得到的电能 ， 所以输电效率 输电线上的电流 输电线上损耗功率 ，其中 得 。 （）输电线上损耗功率 () 原来 ，现在要求 ， 解得输电电压应调节为 。 考点三电磁场和电磁波 一、麦克斯韦电磁场理论 理论 内容 变化的磁场能够产生电场，变化的电场能够产生磁场。 根 据这个理论，周期性变化的电场和磁场相互联系，交替产 生，形成一个不可分割的统一体，即电磁场 深度 理解 （）恒定的电场不产生磁场 （）恒定的磁场不产生电场 （）均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 （）均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 （）振荡电场产生同频率的振荡磁场 （）振荡磁场产生同频率的振荡电场 电磁波是横波，电磁波的电场、磁场、传播方向三者两两垂 直，如图所示，电磁波沿 轴传播 二、电磁波谱 电磁 波谱 波的名称 无线电波 红外线可见光紫外线 射线 射线 主要作用 无线通信 热效应 视觉效应 荧光效 应、杀菌 穿透作用 穿透作用 产生 机理 振 荡 电 路 中 自 由 电 子 的 周 期 性运动 原子外层电子受激发 原 子 的 内 层 电 子受 激发 原子核受 激发 真空中 的速度 都是 类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新 知识，提高学习效率。 在类比过程中，既要找出共同之处，又 要抓住不同之处。 某同学对机械波和电磁波进行类比，总结 出下列内容，其中不正确 的是 （ ） 机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也 适用 机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象 机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播 机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波 答案 无论机械波还是电磁波，波速、波长和频率间的 关系都满足 ，说法 是正确的。 干涉和衍射现象是一切 波具有的特性，说法 是正确的。 机械波只能在介质中传播， 而电磁波可以在真空中传播，说法 是正确的。 机械波既有 横波又有纵波，电磁波只有横波，说法 是错误的。 故答案 为 。 下列关于电磁波的说法正确的是（ ） 电磁波必须依赖介质传播 年高考年模拟 版（教师用书） 电磁波可以发生衍射现象 电磁波不会发生偏振现象 电磁波无法携带信息传播 答案 电磁波在真空中也能传播，选项 错。 衍射是一 切波所特有的性质，电磁波可以发生衍射现象，选项 正确。 电磁波是横波，横波能发生偏振现象，故电磁波也会发生偏振 现象，选项 错。 所有波都能传递信息，选项 错。 关于电磁波，下列说法正确的是（ ） 雷达是用 光来测定物体位置的设备 使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调 用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出 可见光 周期性变化的电场可以产生周期性变化的磁场 答案 项中的雷达是利用无线电波来测定物体位置 的，所以 项错误；使电磁波随各种信号而改变的技术叫调 制，所以 项错误；用紫外线照射时，大额钞票上用荧光物质 印刷的文字会发出可见光， 项错误；周期性变化的电场可以 产生周期性变化的磁场，故 项正确。 据飞行国际报道称，中国制造的首款具有“隐身能力”和强 大攻击力的第四代作战飞机“歼”（如图），于 年 月 日进行了公开首飞。 它的首飞成功标志着中国继美国和俄 罗斯之后，成为世界上第三个进入第四代战机的研发序列的 国家。 隐形飞机的原理是：在飞机研制过程中设法降低其可 探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击。 根据你所学的物 理知识，判断下列说法中正确的是（ ） 运用隐蔽色涂层，无论距你多近的距离，即使你拿望远镜也 不能看到它 使用吸收雷达电磁波材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很 少、很弱，很难被发现 使用吸收雷达电磁波涂层后，传播到复合金属机翼上的电磁 波在机翼上不会产生感应电流 主要是对发动机、喷气尾管等因为高温容易产生紫外线辐射 的部位采取隔热、降温等措施，使其不易被敌方发现 答案 隐形飞机的原理是在飞机制造过程中使用吸收 雷达电磁波的材料，使反射的雷达电磁波很弱，在雷达屏幕上 显示的反射信息很少、很弱，飞机在雷达屏幕上很难被发现， 故 正确。 如图所示为某雷达的荧光屏，屏上标尺的分度值对应的时间 为 。 雷达天线朝东方时，屏上的波形如图甲；雷达天 线朝西方时，屏上的波形如图乙。 问：雷达在何方发现了目 标？ 目标与雷达相距多远？ 答案 雷达在西方发现了目标 解析 雷达向东方发射电磁波时，没有反射回来的信号，向 西方发射时，有反射回来的信号，所以目标在西方。 目标到雷达的距离 。 对应学生用书起始页码 题型一 交变电流有效值的计算 交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，求解交 变电流的有效值，通常采用以下两种方法： （）若按正（余）弦规律变化的电流，可利用交变电流的有 效值与峰值间的关系求解，即： ， ， 。 （）若按非正（余）弦规律变化的电流，可从有效值的定义 出发，根据热效应的“三同原则”（同电阻、同时间、同热量）求 解，一般选择一个周期内的时间进行计算。 如图所示，单匝矩形闭合导线框 一半处于磁感应 强度为 的水平有界匀强磁场中，线框面积为 ，电阻为 。 线 框绕与其中心线重合的竖直固定转动轴 以角速度 匀速转 动，固定转动轴恰好位于匀强磁场的右边界。 则线框中感应电 流的有效值为（ ） 解析 线框中产生感应电动势的最大值： ， 设感应电动势的有效值为 ，则： ， 感应电流的有效值 ， 联立解得： ， 故选 。 答案 知识归纳 常见的几种交变电流的有效值 解得： 专题十三 交流电 续表 解得： 解得： （ ） 解得： 一个边长为 的正方形金属线框置于匀强磁场 中，线框平面与磁场垂直，电阻为 。 磁感应强度 随时间 的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为（ ） 答案 由法拉第电磁感应定律和欧姆定律可得 内产生的感应电动势 ，产生的感应电流 ， 内产生的感应电流 ， 且与 内感应电流方向相反，于是可作出 随时间 变 化的图像如图所示。 由有效值的定义得 ，代入数据可得 ，故 选项正确。 通过一阻值 的电阻的交变电流如图所示， 其周期为 。 电阻两端电压的有效值为（ ） 答案 由有效值定义可得 （ ） （ ） ，其中 ，可得 ， 正确。 题型二 理想变压器的动态分析技巧 理想变压器中相关物理量间的制约关系的分析程序可表 示为： 决定 负载 决定 （或 ） 决定 决定 。 如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。 变 压器的输入电压是市区电网的电压，假设负载变化时输入电压 保持不变。 输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总 电阻用 表示，变阻器 代表用户用电器的总电阻，当用电器 增加时，相当于 的值减小。 忽略变压器上的能量损失，不计电 压表、电流表的内阻对电路的影响。 当用户的用电器增加时，下 列说法正确的是（ ） 电压表读数增大，电流表读数增大 电压表读数减小，电流表读数增大 电压表读数不变，电流表读数增大 电压表读数不变，电流表读数减小 解析 设原、副线圈的匝数分别为 和 ，原、副线圈两 端电压分别为 和 ，原、副线圈中电流分别为 和 。 由 可知 不变，即电压表读数不变，故 、 选项错误。 由 知，当 减小时 增大，由 可知 增大，即电 流表读数增大，故 对而 错。 答案 如图所示是一种理想自耦变压器示意图，线圈绕在一 个圆环形的铁芯上， 是可移动的滑动触头。 、 间接交流电压 ，输出端连接了两个相同的灯泡 和 ， 为滑动变阻器的滑 动触头。 当开关 闭合， 处于如图所在的位置时，两灯均能发 光。 下列说法正确的是（ ） 将 沿逆时针方向移动，两灯均变暗 不动，将 向左移动，两灯均变亮 不动，将 向右移动，输入功率变大 断开开关 ，将变暗 答案 当 沿逆时针方向移动时，副线圈的匝数 增大，由 知，增大，、均变亮， 错；当 不动 时 不变， 向左移动，滑动变阻器连入电路的阻值减小， 年高考年模拟 版（教师用书） 、两端的电压增大，两灯泡变亮， 对；当 不动， 向 右移动时，滑动变阻器连入电路的阻值增大，变压器输出功 率 总，总增大， 减小，而 ，故 减小， 错；断 开开关 ，负载电阻增大，两端的电压增大，将变亮， 错。 （多选）如图所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数 均可调节，原线圈两端电压为一峰值不变的正弦交变电压，副线 圈接一可变电阻 。 在其他条件不变的情况下，为使变压器输 入功率增大，下面的措施正确的是（ ） 仅增加原线圈匝数 仅增加副线圈匝数 仅减小电阻 的阻值 仅增大电阻 的阻值 答案 变压器的输入功率由输出功率决定，而 出 ，故仅增大 或仅减小 ，都可以达到增大 出的目的，而 ，故仅增加 也就意味着仅增加 ，故 、 正确。 交流输电与直流输电 “输电”是“发电”和“用电”的中间环节。 现代输电工程中 并存着两种输电方式：高压交流输电和高压直流输电。 两种方 式各有自己的长处和不足，同时使用它们，可以取得更大的经济 效益。 这里进行以下简略介绍。 （）输电方式的变化 人类输送电力，已有一百多年的历史。 输电方式是从直流 输电开始的。 年，在俄罗斯圣彼得堡第一次实现了直流输 电，当时输电电压仅 。 随着直流发电机制造技术的提高， 到 年，直流输电电压已提高到 。 但要进一步提高大 功率直流发电机的额定电压，存在着绝缘等一系列技术难题。 由于不能直接给直流电升压，使得输电距离受到极大的限制，不 能满足输送容量增长和输电距离增加的要求。 世纪 年代末发明了三相交流发电机和变压器。 年，世界上第一个三相交流发电站在德国劳风竣工，以 高压向法兰克福输电。 此后，交流输电就普遍地代替了直流输 电。 但是随着电力系统的迅速扩大，输电功率和输电距离的进 一步增加，交流输电的缺点越来越突现。 而大功率换流器（整流 和逆变）的研究成功，为高压直流输电突破了技术上的障碍。 因 此直流输电重新受到人们的重视。 年，美国通用电器公司 布尔德坝枢纽工程设计出高压直流输电装置； 年在瑞典，从 本土到果特兰岛，建起了世界上第一条远距离高压直流输电 工程。 （）直流输电系统简介 在直流输电系统中，只有输电环节是直流电，发电系统和用 电系统仍然是交变电流。 图为高压直流输电的典型线路示意 图。 在输电线路的始端，发电系统的交流电经换流变压器 、 升压后，送到整流器 和 中去。 整流器的主要部件是可控 硅变流器和进行交直流变换的整流阀，它的功能是将高压交变 电流变为高压恒定电流后，送入输电线路。 直流电通过输电线 路 和 被送到逆变器 和 中。 逆变器的结构与整流器 相同而作用刚好相反，它把高压直流电变为高压交变电流。 再 经过换流变压器 和 降压，交流系统 的电能就输送到了交 流系统 中。 在直流输电系统中，通过改变换流器的控制状态， 也可以把交流系统 中的电能送到系统 中去，即整流器和逆 变器是可以互相转换的。 （）交变电流和直流电的优缺点比较 高压直流输电方式与高压交流输电方式相比，有明显的优 越性。 历史上仅仅由于技术的原因，才使得交流输电代替了直 流输电。 下面先就交变电流和直流电的主要优缺点作出比较， 从而说明它们各自在应用中的价值。 交变电流的优点主要表现在发电和配电方面：利用建立在 电磁感应原理基础上的交流发电机可以很方便地把机械能（水 能、风能）、化学能（石油、天然气）等其他形式的能转化 为电能；交变电流源和交流变电站与同功率的直流电源和直流 换流站相比，造价大为低廉；交变电流可以方便地通过变压器升 压和降压，给配送电能带来极大的方便。 直流的优点主要在输电方面： 输送相同功率时，直流输电所用线材仅为交流输电 的 。 直流输电采用两线制，与采