2024屆高考物理二輪專題復習與測試第一部分專題四電路和電磁感應第11講直流電路與交流電路命題點四變壓器與遠距離輸電

命題點四變壓器與遠距離輸電一、變壓器1.理想變壓器：工作時無功率損失(即無銅損、鐵損)，因此，理想變壓器原副線圈電阻均不計.(1)構造：如圖所示，變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成的．(2)原理：電磁感應的互感現象．2．理想變壓器的關系式．(1)電壓關系：原決定副，eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)(變壓比)，即電壓與匝數成正比.(2)功率關系：副決定原，P入＝P出，即U1I1＝U2I2＋U3I3＋U4I4＋……(3)電流關系：副決定原，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)(變流比)，即對只有一個副線圈的變壓器電流跟匝數成反比.(4)頻率關系：f出＝f入．二、電能的輸送1．關鍵：減少輸電線上電能的損失：P損＝I2R線2．方法：(1)減小輸電導線的電阻，如采用電阻率小的材料；加大導線的橫截面積．(2)提高輸電電壓，減小輸電電流．前一方法的作用十分有限，代價較高，一般采用后一種方法.(2023·廣東大灣區(qū)一模)我國是全球唯一掌握超特高壓直流輸電技術的國家．下圖是特高壓直流輸電系統的模擬圖(只顯示變壓與傳輸部分)，則以下說法正確的是()A．題中描述的“特高壓直流輸電”，說明變壓器可以直接對直流電進行變壓作用B．變壓器在升壓過程中頻率隨著電壓的增大而升高C．在輸電功率一定條件下，輸電電壓提高十倍，線路損耗功率將降低為原來的一百分之一D．在上圖中，用戶接入電路的用電器越多，流過n4的電流越大，由匝數比等于電流的反比可知，流過電阻r的電流變小解析：根據變壓器工作原理可知，變壓器不可以直接對直流電進行變壓作用，故A項錯誤；變壓器在升壓過程中頻率保持不變，故B項錯誤；根據P送＝UI，P損＝I2r，聯立可得P損＝(eq\f(P送,U))2r.在輸電功率一定條件下，輸電電壓提高十倍，線路損耗功率將降低為原來的一百分之一，故C項正確；在上圖中，用戶接入電路的用電器越多，流過n4的電流越大，根據eq\f(I2,I4)＝eq\f(n4,n3)可知隨著I4增大，流過電阻r的電流I2變大，故D項錯誤．故選C.答案：C1．如圖，是某風力發(fā)電節(jié)能路燈的電路簡化圖．風速為v時，交流發(fā)電機的電動勢表達式為e＝2v·sinωt，能感應風速大小的調節(jié)器(不消耗副線圈電路的電能)可以控制變壓器副線圈的滑片P上下移動，使燈泡始終保持額定電壓正常發(fā)光，下列說法正確的是()A．風速變大時，流過燈泡的電流變大B．風速變大時，滑片P將向上移動C．風速變大時，變壓器的輸入電壓變大D．風速變大時，變壓器的輸出電壓變大解析：調節(jié)器可以控制變壓器副線圈的滑片P上下移動，使燈泡始終保持額定電壓正常發(fā)光，所以風速變大時，流過燈泡的電流不變，變壓器的輸出電壓不變，故A、D項錯誤；由變壓器原副線圈電壓與匝數關系eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，輸入電壓U1增大，輸出電壓U2不變，原線圈匝數n1不變時，n2應減小，則滑片P向下移動，故B項錯誤；由題意知e＝2v·sinωt，所以風速變大時，交流發(fā)電機的電動勢變大，則變壓器的輸入電壓變大，故C項正確．答案：C2．(多選)如圖所示為一種海上導航浮標的簡化原理圖．固定的內圓筒上繞有線圈．某段時間內，海浪驅動固定在外浮筒的磁體相對于線圈運動產生正弦式交變電流，頻率為1Hz，電壓最大值為31V．理想變壓器原、副線圈匝數比為1∶10，原線圈接內圓筒線圈的輸出端，副線圈接指示燈．下列說法正確的是()A．通過指示燈電流的頻率為10HzB．指示燈兩端電壓的有效值約為220VC．指示燈消耗的電功率等于變壓器的輸入功率D．變壓器的輸入電壓與繞在內圓筒上線圈的匝數無關解析：變壓器不改變交流電頻率，故通過指示燈電流的頻率為1Hz，A項錯誤；原線圈電壓有效值為U1＝eq\f(31V,\r(2))＝22V，根據eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(1,10)，可得指示燈兩端電壓有效值U2＝220V，B項正確；理想變壓器無能量損失，指示燈消耗的電功率等于變壓器的輸入功率，C項正確；根據交流電表達式e＝nBSωsinωt，可知與匝數有關，D項錯誤；故選BC.答案：BC3．某節(jié)能儲能輸電網絡如圖所示，發(fā)電機的輸出電壓U1＝250V，輸出功率500kW.降壓變壓器的匝數比n3∶n4＝50∶1，輸電線總電阻R＝62.5Ω.其余線路電阻不計，用戶端電壓U4＝220V，功率88kW，所有變壓器均為理想變壓器．下列說法正確的是()A．發(fā)電機的輸出電流為368AB．輸電線上損失的功率為4.8kWC．輸送給儲能站的功率為408kWD．升壓變壓器的匝數比n1∶n2＝1∶44解析：由題知，發(fā)電機的輸出電壓U1＝250V，輸出功率500kW，則有I1＝eq\f(P,U1)＝2×103A，A項錯誤；由題知，用戶端電壓U4＝220V，功率88kW，則有eq\f(U3,U4)＝eq\f(I4,I3)＝eq\f(n3,n4)，P′＝U4I4，聯立解得I4＝400A，I3＝8A，U3＝11000V，則輸電線上損失的功率為P損＝Ieq\o\al(2,3)R＝4kW，且U2＝U3＋I3R＝11500V