變壓器和遠距離輸電_含答案

1、變壓器和遠距離輸電重點突破知識點一理想變壓器的原理及基本關(guān)系式由于理想變壓器沒有漏磁和能量損失，所以穿過原、副線圈的磁通量相等，磁通量的變化率/t也總是相等，這種使原、副線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與原、副線圈的匝數(shù)成正比故變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)（互感現(xiàn)象）Bn1n2AabU變壓器的基本規(guī)律可概括為“三變?nèi)蛔儭保矗嚎筛淖兘涣鞯碾妷?、電流、等效電阻；不能改變功率、頻率和直流的電壓。變壓器的變壓比: U1n1 = U2n2= U3n3 = = Un = k變壓器的變流比: n1I1=n2I2+n3I3+理想變壓器的輸入功率由輸出功率決定：【應(yīng)用1】如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為n1：n

2、2=4:1，原線圈回路中的電阻A與副線圈回路中的負載電阻B的阻值相等。a、b端加一定交變電流電壓后，兩電阻消耗的電功率之比PA：PB = 和電阻兩端的電壓之比UA：UB = 。知識點二遠距離輸電1、遠距離輸電示意圖2、幾個常用關(guān)系式：若發(fā)電站輸出電功率為P，輸出電壓為U，用戶得到的電功率為P，用戶得到的電壓為U，輸電導線的總電阻為R。（如圖）導線損失的電壓U=U-U=IR。輸電電流I=P/U=（U-U）/R。輸電導線上損失的電功率P損= P-P=I2R=P2R/U2。由以上公式可知，當輸送的電功率一定時，輸電電壓增大到原來的n倍，輸電導線上損耗的功率就減少到原來的1/n2。R【應(yīng)用2】 學校有

3、一臺應(yīng)急備用發(fā)電機，內(nèi)阻為r=1，升壓變壓器匝數(shù)比為14，降壓變壓器的匝數(shù)比為41，輸電線的總電阻為R=4，全校22個教室，每個教室用“220V，40W”的燈6盞，要求所有燈都正常發(fā)光，則：（1）發(fā)電機的輸出功率多大？（2）發(fā)電機的電動勢多大？（3）輸電線上損耗的電功率多大？【應(yīng)用3】17、三峽水利工程中某一水電站發(fā)電機組設(shè)計為：水以v13m/s的速度流入水輪機后以v21m/s的速度流出，流出水位比流放水位低10m，水流量為Q103m3/s.水輪機效率為75%，發(fā)電機效率為80%，試問：(1)發(fā)電機的輸出功率是多少？(2)如果發(fā)電機輸出電壓為240V，用戶所需電壓為220V，輸電線路中能量損耗

4、為5%，輸電線的電阻共為12，那么所需用升、降壓變壓器的原副線圈匝數(shù)比分別是多少？【應(yīng)用4】19、如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)n1n2=3l，原線圈電路中接有一量程為3A的理想交流電流表，副線圈兩端接有理想交流電壓表一只和可變電阻R以及若干“6V、6W”的相同燈泡，原線圈輸入如圖乙所示的交變電壓。求：（1）圖甲中電壓表的示數(shù)；（2）燈泡均正常發(fā)光時電路中最多允許接入的燈泡個數(shù)。方法探究類型 理想變壓器動態(tài)問題分析【例】如圖，為一理想變壓器，K為單刀雙擲開關(guān)，P為滑動變阻器的滑動觸頭，U1為加在原線圈兩端的電壓，I1為原線圈中的電流強度，則（ ）A.保持U1及P的位置不變，K由a合到b

5、時，I1將增大B.保持U1及P的位置不變，K由b合到a時，R消耗的功率減小C.保持U1不變，K合在a處，使P上滑，I1將增大D.保持P的位置不變，K合在a處，若U1增大，I1將增大處理這類問題的關(guān)鍵是分清變量和不變量，弄清理想變壓器中“誰決定誰”的問題。注意因果關(guān)系，對電壓而言，輸入決定輸出；而對于電流、功率，輸出決定輸入。成功體驗1（南京市2007-2008學年度第一學期期末調(diào)研測試卷）某理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為55：9，原線圈所接電源電壓按圖示規(guī)律變化。副線圈接有一燈泡，此時燈泡消耗的功率為40W。則下列判斷正確的是（ ）A、副線圈兩端電壓為VB、原線圈中電流表的示數(shù)約為0.18AC

6、、變壓器的輸入、輸出功率之比為55：9D、原線圈兩端電壓的瞬時表達式為u=220sin100t（V）AVabcdu1n1n2Rpooooo2（揚州市07-08學年度第一學期高三期末調(diào)研卷）如圖所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10:1，b是原線圈的中心抽頭，電壓表和電流表均為理想電表，從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時值表達式為u1=220sin100t（V），則（ ）A當單刀雙擲開關(guān)與a連接時，電壓表的示數(shù)為22VB當t=s時，c、d間的電壓瞬時值為110VC單刀雙擲開關(guān)與a連接，在滑動變阻器觸頭P向上移動的過程中，電壓表和電流表的示數(shù)均變小D當單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時，電

7、壓表和電流表的示數(shù)均變小3 （09年廣東物理）圖為遠距離高壓輸電的示意圖。關(guān)于遠距離輸電，下列表述正確的是A增加輸電導線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失B高壓輸電是通過減小輸電電流來減小電路的發(fā)熱損耗C在輸送電壓一定時，輸送的電功率越大，輸電過程中的電能損失越小D高壓輸電必須綜合考慮各種因素，不一定是電壓越高越好4.（09年山東卷）某小型水電站的電能輸送示意圖如下。發(fā)電機的輸出電壓為200V，輸電線總電阻為r，升壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n，n2。降壓變壓器原副線匝數(shù)分別為n3、n4（變壓器均為理想變壓器）。要使額定電壓為220V的用電器正常工作，則ABC升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變

8、壓器的輸入電壓D升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率5. （09年四川卷）如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10：1，R120 ，R230 ，C為電容器。已知通過R1的正弦交流電如圖乙所示，則A.交流電的頻率為0.02 HzB.原線圈輸入電壓的最大值為200 VC.電阻R2的電功率約為6.67 WD.通過R3的電流始終為零6. （09年福建卷）一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖甲所示。已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為5.0，則外接一只電阻為95.0的燈泡，如圖乙所示，則A.電壓表的示數(shù)為220v B.電路中的電流方向每秒鐘改變50次C.燈泡實際消耗的功率為484w D.

9、發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2J7(2009年高考四川理綜卷)如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101，R120 ，R230 ，C為電容器，已知通過R1的正弦交流電如圖乙所示，則()A交流電的頻率為0.02 Hz B原線圈輸入電壓的最大值為220 VC電阻R2的電功率約為6.67 W D通過R3的電流始終為零8. （2010天津卷）為探究理想變壓器原、副線圈電壓、電流的關(guān)系，將原線圈接到電壓有效值不變的正弦交流電源上，副線圈連接相同的燈泡L1、L2，電路中分別接了理想交流電壓表V1、V2和理想交流電流表A1，A2，導線電阻不計，如圖所示。當開關(guān)S閉合后 A. A1示數(shù)變大，

10、A1與A2示數(shù)的比值不變B. A1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)的比值變大C. V2示數(shù)變小，V1與V2示數(shù)的比值變大D. V2示數(shù)不變，V1與V2示數(shù)的比值不變9. （2010江蘇卷）在如圖多事的遠距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變，隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法中正確的有w w w.ks5 u .c omA升壓變壓器的輸出電壓增大B降壓變壓器的輸出電壓增大C輸電線上損耗的功率增大D輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大10. （2010廣東卷）圖是某種正弦式交變電壓的波形圖，由圖可確定該電壓的A.周期是0.01S B.最大值是311V

11、C.有效值是220V D.表達式為U=220sin100t（V） 11. （2010山東卷）一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10：1，原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖甲所示，副線圈所接電路如圖乙所示，P為滑動變阻器的觸頭。 A副線圈輸出電壓的頻率為50Hz B副線圈輸出電壓的有效值為31V CP向右移動時，原、副線圈的電流比減小 DP向右移動時，變壓器的輸出功率增加 12. (2011四川第20題)如圖所示，在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的矩形線圈的周期為T，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場方向，線圈電阻為2。從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈轉(zhuǎn)過60°時的感應(yīng)電流為1A。那么A.線圈消耗的電功率為4

12、WB.線圈中感應(yīng)電流的有效值為2AC.任意時刻線圈中的感應(yīng)電動勢為e=4cosD. 任意時刻穿過線圈的磁通量為=sin13. (2011廣東第19題)圖（a）左側(cè)的調(diào)壓裝置可視為理想變壓器，負載電路中R=55， 為理想電流表和電壓表，若原線圈接入如圖（b）所示的正弦交變電壓，電壓表的示數(shù)為110V，下列表述正確的是A電流表的示數(shù)為2AB. 原、副線圈匝數(shù)比為1:2C. 電壓表的示數(shù)為電壓表的有效值D. 原線圈中交變電壓的頻率為100HzAvR(a)(b)14. (2013四川卷)用220V的正弦交流電通過理想變壓器對一負載供電，變壓器輸出電壓是110V，通過負載的電流圖像如圖所示，則A變壓器輸

13、入功率約為3. 9WB輸出電壓的最大值是110VC變壓器原、副線圈匝數(shù)比是1：2D負載電流的函數(shù)表達式=0.05sin(100t+)A15. （2013廣東卷）如圖5，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1：n2=2:1, 和均為理想電表，燈泡電阻R1=6,AB端電壓u1=sin100t（V）.下列說法正確的是A. 電流頻率為100HzB. 的讀數(shù)為24VC. 的讀數(shù)為0.5AD. 變壓器輸入功率為6W16. （2013山東理綜）圖甲是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場，為交流電流表。線圈繞垂直于磁場方向的水平軸沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時，產(chǎn)生的交變電流

14、隨時間變化的圖像如圖乙所示，以下判斷正確的是A電流表的示數(shù)為10AB.線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50rad/sC.0.01s時線圈平面與磁場方向平行D0.02s時電阻R中電流的方向自右向左問題總結(jié)與反饋：應(yīng)用2、(1)6.24×105W(2)53解析(1)水輪機的輸出功率即發(fā)電機的輸入功率，為P17.8×105W，  （2分）發(fā)電機的輸出功率P0P1×80%6.24×105W.           （1分）  (2)輸電示意圖如圖所示，發(fā)電機輸

15、出的電流I1A2 600A.     （2分）輸電導線中的熱損耗P耗P0×5%3.12×104W，                     （1分）輸電線路中的電流I2A51A，             

16、60;  （2分）        所以升壓變壓器T1的原副線圈匝數(shù)比1/51，                   （2分） 降壓變壓器T2的輸出功率PP0P耗5.928×105W，            &#

17、160;    （1分）  T2的輸出電流I3A2.7×103A.                      （2分）所以降壓變壓器T2的原副線圈匝數(shù)比53.               （2分） 應(yīng)

18、用3、解：（1）由圖象可知原線圈兩端電壓的最大值為：                                             原線圈兩端電壓有效值為：     &#

19、160;                                      對理想變壓器有：                

20、60;                           聯(lián)解代入數(shù)據(jù)解得：U2=9V                          

21、                             （2）設(shè)輸出端電路中最多接入的燈泡個數(shù)為N，每個燈泡正常發(fā)光時通過原、副線圈的電流分別為I1、I2，則根據(jù)理想變壓器有：                 

22、;                                                         &#

23、160;                                                        

24、   聯(lián)解代入數(shù)據(jù)解，并取N的整數(shù)部分得：N=9                                                  

25、評分參考意見：本題共8分，式各1分；若有其他合理解法且答案正確，可同樣給分。16.答案：AC 15.答案：D 14.答案：A12.【思路點撥】線圈從垂直于中性面位置啟動，則瞬時值的表達式為余弦函數(shù)。由此構(gòu)造出瞬時值表達式，可求出電動勢的最大值，然后是有效值，再到功率，從而完成ABC的篩選；再畫出線圈轉(zhuǎn)動的截面圖，可知其磁通量變化規(guī)律確是正弦函數(shù)，但對線圈的最大磁通量，即BS的計算有誤，即排除D項。 【精講精析】選AC。由于線圈垂直于中性面啟動，則瞬時表達式可記為，代入數(shù)據(jù)可知，得最大值，即有效值以及，功率為，瞬時值表達式為。再由于，則任意時刻穿過線圈的磁通量為，可知D 11.答案：A

26、D 解析： A.周期，頻率，A正確；B.原線圈輸入電壓的有效值為，所以，副線圈輸出電壓的有效值為，B錯誤；C.根據(jù)，所以，不變。C錯誤；D.變壓器的輸出功率，P向右移動時，電阻變小，變壓器的輸出功率增加，D正確。10.答案：BC解析：交流電考察由圖知：最大值Um=311V有效值周期T=0.02s 表達式 選BC。9.答案：CD 【解析】逐項判斷A.應(yīng)不變，A錯誤； B.，,，因P變大，I變大，所以U損變大，所以降壓變壓器初級電壓U3變小，B錯誤； C.,因P變大，所以P損變大，C正確； D.，因P變大，所以比值變大，D正確；本題選CD。8.答案：AD7.解析：選C.由圖乙可知交流電的周期T0.02 s，頻率為f50 Hz，所以A錯誤；副線圈電壓最大值U2mI2mR120 V，由可知U1m200 V，B錯誤；R1和R2并聯(lián)，P26.67 W，C正確；因電容器接交流電有充放電電流通過R3，故D錯誤6.答案：D解析：電壓表示數(shù)為燈泡兩端電壓的有效值,由圖像知電動勢的最大值Em=V，有效值E=220V，燈泡兩端電壓，A錯；由圖像知T=0.02S，一個周期內(nèi)電流方向變化兩次，可知1s內(nèi)電流方向變化100次，B錯；燈泡的實際功率,C錯；電流的有效值，發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為，D對。5.答案：C解析：