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

习题课：变压器应用及远距离输电问题第二章交变电流1/291.深入了解变压器原理及规律.2.熟练应用变压器原、副线圈决定原因处理动态分析问题.3.熟悉远距离输电中各物理量关系和损耗问题，熟练处理远距离高压输电中实际问题.目标定位2/29二、理想变压器电路动态问题分析三、远距离高压输电中损耗问题栏目索引一、理想变压器中规律分析对点检测自查自纠3/29一、理想变压器中规律分析例1如图1所表示，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＝U0sinωt交流电源，副线圈接一个R＝27.5Ω负载电阻.若U0＝220V，ω＝100πrad/s，则下述结论正确是(

)A.副线圈中电压表读数为55VB.副线圈中输出交变电流周期为sC.原线圈中电流表读数为0.5AD.原线圈中输入功率为110W典例精析图1解析答案总结提升4/29答案AC总结提升5/29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.6/29例2如图2所表示，理想变压器原线圈匝数为1000匝，两个副线圈匝数分别为n2＝50匝和n3＝100匝，L1是“6V

2W”小灯泡，L2是“12V

4W”小灯泡.当原线圈接上交变电压时，L1、L2都正常发光，那么，原线圈中电流为(

)图2解析答案总结提升返回7/29因为输入功率和输出功率相等有n1I1＝n2I2＋n3I3.原线圈上电压解析答案总结提升8/29答案C副线圈上总输出功率P出＝PL1＋PL2＝2W＋4W＝6W.原线圈上输入功率P入＝P出＝6W.总结提升9/29总结提升若理想变压器次级有两组或多组线圈时：(1)电压仍与匝数成正比，如 .(2)求电流要依据P入＝P出，即U1I1＝U2I2＋U3I3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋….返回10/29二、理想变压器电路动态问题分析典例精析例3

如图3所表示，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．以下说法正确是(

)A．当滑动变阻器滑动触头P向上滑动时，R1消耗功率变大B．当滑动变阻器滑动触头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11/29解析当滑动变阻器滑动触头P向上滑动时，接入电路阻值变大，变压器副线圈两端电压不变，副线圈中电流减小，则R1消耗功率及其两端电压均变小，故电压表示数变大，选项A错误，B正确；当滑动变阻器滑动触头P向上滑动时，副线圈中电流减小，则原线圈中电流也减小，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12/29总结提升负载发生改变时，电流和电压怎样改变判断，先要由

判断U2是否改变，再依据U2及负载电阻改变，由欧姆定律确定副线圈中电流I2改变，最终再由P入＝P出判断原线圈中电流改变.动态问题分析思绪可表示为：13/29针对训练(多项选择)如图4所表示为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器滑动触头，U1为加在原线圈上电压，则(

)A.保持U1及P位置不变，K由a合到b时，I1将增大B.保持U1及不变P位置，K由b合到a时，R消耗

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位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大返回解析答案图414/29解析K由a合到b时，n1减小而U1不变，由

可知，副线圈上电压增大，流过负载R电流I2增大，P2增大，又因为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，又因为n1、n2均不变，由

可知I1将减小，故选项C错误；答案

ABD返回15/29三、远距离高压输电中损耗问题例4三峡电站某机组输出电功率为50万千瓦.(1)若输出电压为20万伏，则输电线上电流为多少？典例精析答案2500A

(2)某处与电站间每根输电线电阻为10欧，则输电线上损失功率为多少？它占输出功率几分之几？解析输电线上损失功率ΔP＝I2·2r＝25002×2×10W＝1.25×108W解析答案16/29(3)若将电压升高至50万伏，输电线上电流为多少？输电线上损失功率又为多少？它占输出功率几分之几？输电线上损失功率ΔP′＝I′2·2r＝10002×2×10W＝2×107W返回解析答案17/29对点检测自查自纠1234解析答案1.(变压器基本规律应用)一理想变压器原、副线圈匝数比为3∶1，在原、副线圈回路中分别接有阻值相同电阻，原线圈一侧接在电压为220V正弦交流电源上，如图5所表示.设副线圈回路中电阻两端电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗功率比值为k，则(

)图518/291234解析原、副线圈电压比等于匝数比，依据副线圈负载电阻电压U，可知副线圈电压为U，原线圈电压为3U，副线圈电流I2＝

，依据整理可得U＝66V；原、副线圈电阻消耗功率P＝I2R，电阻相等，I1∶I2＝1∶3，可得功率之比为P1∶P2＝1∶9，即k＝.依据以上分析可知选项A正确.答案A19/29解析答案2.(变压器电路动态分析)如图6所表示，用一理想变压器给负载供电，变压器输入端电压不变，开始时开关S是断开.现将开关S闭合，则图中全部交流电表示数以及输入功率改变情况是(

)A.V1、V2示数不变，A1示数增大，A2示数减小，P入增大B.V1、V2示数不变，A1、A2示数

增大，P入增大C.V1、V2示数不变，A1、A2示数

减小，P入减小D.V1示数不变，V2示数增大，A1示数减小，A2示数增大，P入减小1234图620/29解析电压表V1示数由输入电压决定；电压表V2示数由输入电压U1(大小等于电压表V1示数)和匝数比

决定；1234电流表A2示数即I2由输出电压U2(大小等于电压表V2示数)和负载电阻R负决定；电流表A1示数即I1由变压器匝数比

和输出电流I2决定；P入随P出而改变，由P出决定.因输入电压不变，所以电压表V1示数不变；据公式U2=

，可知U2也不变，即电压表V2示数不变；解析答案21/291234输入电流I1随输出电流I2增大而增大，故电流表A1示数增大；因P出＝U2I2，故P出增大；P入随P出改变，故P入也增大；可见本题正确选项为B.又据I2＝

知，S闭合后R负减小，故I2增大，电流表A2示数增大；答案B22/2912343.(变压器电路动态分析)(多项选择)如图7所表示，理想变压器原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数能够经过滑动触头Q来调整，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器滑动触头.在原线圈上加一电压为U正弦交流电，则(

)解析答案A.保持Q位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大B.保持Q位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小C.保持P位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大D.保持P位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小图723/291234答案BC24/2912344．(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＝30Ω，允许损失功率为输出功率6%，为满足用电需求，则该输电线路所使用理想升压、降压变压器匝数比各是多少？能使多少盏“220V,100W”电灯正常发光？(取g＝10N/kg)解析答案25/291234解析设ρ为水密度电源端：P输出＝mgh/t×50%＝Qρgh×0.5＝2×1×103×10×5×0.5W＝5×104W.输出电压U0＝240V，输送电路如图所表示．为满足输电要求，据ΔP损＝IR，解析答案26/29123