高中物理人教版 (新課標(biāo))選修34 變壓器學(xué)案及答案-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

變壓器電能的輸送【考點(diǎn)聚焦】變壓器的工作原理是利用互感原理，即電磁感應(yīng)。所以變壓器不能改變?cè)€圈的電壓。理想變壓器中原線圈和副線圈中電壓、電流、功率的關(guān)系是：電壓由原線圈決定副線圈，電流由副線圈決定原線圈，功率由副線圈決定原線圈。原副線圈的頻率相等。輸電過(guò)程中，為了減小線路損失，可以采取的辦法是：升高電壓或減小輸電線電阻【知識(shí)掃描】 1、變壓器的工作原理是__________ 2、理想變壓器中原線圈和副線圈中電壓、電流、功率的決定關(guān)系是：電壓由______決定__________，電流由______決定_________，功率由______決定__________（分別填原線圈或副線圈）輸電過(guò)程中，為了減小線路損失，可以采取的辦法是：________、_______ 【好題精析】例1 如圖所圖13-2-1示，一個(gè)變壓器(可視為理想變壓器)的原線圈接在220V的市電上，向額定電壓為1.80×104V的霓虹燈供電，使它正常發(fā)光．為了安全，需在原線圈回路中接入熔斷器，使副線圈電路中電流超過(guò)12mA時(shí)，熔絲就熔斷．（1）熔絲的熔斷電流是多大? 圖13-2-1 （2）當(dāng)副線圈電路中電流為10mA時(shí)．變壓器的輸入功率是多大? 解析：(1)設(shè)原、副線圈上的電壓、電流分別為．根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，有當(dāng)=12 mA時(shí)，即為熔斷電流．代人數(shù)據(jù)，得=0．98 A (2)設(shè)副線圈中電流為=lO mA時(shí)，變壓器的輸入功率為P1。，根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，有代人數(shù)據(jù)，得 =180 W 點(diǎn)評(píng)：抓住原副線圈中電功率、電流、電壓之間的關(guān)系例2 有一理想變壓器原線圈匝數(shù)為1320，副線圈匝數(shù)為144，將原線圈接在220V的交流電壓上，副線圈上電壓為多少？穿過(guò)鐵芯的磁通量的最大變化率為多少？解析由可得， U2=24V 穿過(guò)鐵芯的磁通量的最大變化率等與美伊扎線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)的最大值，即點(diǎn)評(píng) 注意正確理解磁通量變化率與自感電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系。例3 如圖13-2-2所示，為一理想變壓器，S為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，P為滑動(dòng)編組起觸頭，U1為加在原線圈兩端的電壓，I1為原線圈中的電流強(qiáng)度，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）保持U1及P的位置不變，S由a合到b時(shí)，I1將增大。圖13-2-2 保持U1及P的位置不變，S由a合到b時(shí)，R消耗的功率將減小。保持U1不變，S合在a處，使P上滑，I1將增大。保持P的位置不變，S合在a處，若U1增大，I1將增大。解析 S由a合到b時(shí)，n1減小，由可知U2增大，，P2隨之增大，而P2=P1，又，從而I1增大，故A正確。S由b合到a時(shí)，與上述情況相反，P1應(yīng)減小，故B正確。P上滑時(shí)，R增大，因，所以P2減小，又P2=P1，又，從而I1減小，故C錯(cuò)誤。U1增大時(shí)，由可知U2增大，，P2隨之增大，因而I2增加，由所以I1也增大，故D正確。答案選C. 點(diǎn)評(píng) 處理這類問(wèn)題關(guān)鍵要分清變量和不變量，弄清變壓器中物理量的決定關(guān)系，注意因果關(guān)系。例4、如圖13-2-3所示為理想變壓器，原線圈的匝數(shù)是n1兩個(gè)副線圈的匝數(shù)分別是n2、n3，當(dāng)原線圈兩端加上交變電壓U1后，測(cè)得原線圈中的電流為I1，設(shè)兩個(gè)副線圈兩端的電壓分別是U2、U3，其中的電流分別為I2、I3，則有 A、，圖13-2-3 B、， C、 D、解析推導(dǎo)變壓器的變壓比公式時(shí)，可將兩個(gè)副線圈等效為一個(gè)副線圈來(lái)處理，因?yàn)榇┻^(guò)原副線圈的磁通量變化率相同，沒(méi)匝線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)相等。但不能用此來(lái)推導(dǎo)電流比，因?yàn)槿魏我粋€(gè)副線圈有輸出時(shí)，其輸出功率不等于原線圈的輸入功率，計(jì)算副線圈的輸出電流，要依據(jù)能量守恒定律即輸入功率等于輸出功率，因此選AC。點(diǎn)評(píng) 理想變壓器中，各物理量的決定關(guān)系：電壓由原線圈決定副線圈，電流和功率由副線圈決定原線圈。例5 有一臺(tái)內(nèi)阻為1Ω的發(fā)電機(jī)用高壓輸電的方法給一學(xué)校供電，已知升壓變壓器的匝數(shù)比為1∶4，降壓變壓器的匝數(shù)比為4∶1，輸電線的總電阻為4Ω，全校共有22個(gè)班，每班有“220V，40W”的電燈6盞。若保證全部電燈都正常發(fā)光，試求：（1）發(fā)電機(jī)的輸出功率；（2）發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)；（3）高壓輸電的效率。解析：（1）設(shè)升壓變壓器原線圈中的電流為I1、兩端電壓為U1，功率P1，升壓變壓器副線圈中的電流為I2、兩端電壓為U2，功率P2，降壓變壓器原線圈中的電流為I3、兩端電壓為U3，功率P3，降壓變壓器副線圈中的電流為I4、兩端電壓為U4，功率P4，由題意得U4=220V，P4=22×6×40=5280W，I4=24A 由I3/I4=n4/n3，U3/U4=n3/n4得I3=24×1/4=6A，U3=220×4=880V 所以P線=I32R=62×4=144W， U線=I3R=6×4=24V P2=P1=P輸出=5280+144=5424W 所以發(fā)電機(jī)的輸出功率為5424W （2）U2=880+24=904V U1=904/4=226V I1=6×4=24A 發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì) E=U1+I1r=226+24=250V。（3）η=P4/P1×100%=5280/5424×100%=97.3% 點(diǎn)評(píng) 對(duì)遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的分析計(jì)算，要注意不同公式中各物理量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。【變式遷移】 A1 V1 V2 A2 R 1、用理想變壓器向負(fù)載供電，變壓器的輸入電壓不變，如圖圖13-2-4所示，如果負(fù)載電阻的滑動(dòng)觸頭向上移動(dòng)，則圖中所有交流電表的讀數(shù)及變壓器輸入功率的變化情況為 A．V1、V2不變，A1增大、A2減小，P增大 B．V1、V2不變，A1、A2增大，P增大圖13-2-4 C．V1、V2不變，A1、A2減小，P減小 D．V1不變、V2增大，A1減小、A2增大，P減小　 2、山區(qū)小型水力發(fā)電站的發(fā)電機(jī)有穩(wěn)定的輸出電壓，它發(fā)出的電先通過(guò)電站附近的升壓變壓器升壓，然后通過(guò)輸電線路把電能輸送到遠(yuǎn)處村寨附近的降壓變壓器，經(jīng)降低電壓后再輸送至各用戶．設(shè)變壓器都是理想的，那么在用電高峰期，隨用電器總功率的增加將導(dǎo)致（　）　　A．升壓變壓器初級(jí)線圈中的電流變小　　B．升壓變壓器次級(jí)線圈兩端的電壓變小　　C．高壓輸電線路的電壓損失變大　　D．降壓變壓器次級(jí)線圈兩端的電壓變小【能力突破】 1、遠(yuǎn)距離輸送交流電都采用高壓輸電，我國(guó)正在研究用比高得多的電壓進(jìn)行輸電，采用高壓輸電的優(yōu)點(diǎn)是（）可節(jié)省電線的銅材料可根據(jù)需要調(diào)解交流電的頻率可減少輸電線上的能量損失可加快輸電速度圖13-2-5 2、發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U1，發(fā)電廠至學(xué)校的輸電導(dǎo)線R的電流為?I，學(xué)校得到的電壓為U2，則輸電導(dǎo)線上損耗的功率可以表示為（ abc ） A、 B、 C、I2R D、I(U1-U2) 3、如圖13-2-5所示的電路中，理想變壓器原線圈上加一個(gè)固定的交變電壓，那么下列情況正確的是（）當(dāng)滑動(dòng)頭E上移時(shí)，燈泡L變亮當(dāng)滑動(dòng)頭E上移時(shí)，電流表讀數(shù)A1變大當(dāng)滑動(dòng)頭E上移時(shí)，電壓表V讀數(shù)變大若開(kāi)關(guān)閉合，則電流表A1讀數(shù)變大，而電流表A2讀數(shù)變小 4、如圖13-2-6所示，理想變壓器的副線圈上接有三個(gè)燈泡，原線圈與一燈泡串聯(lián)在交流電源上。若所有燈泡都完全相同且都正常發(fā)光，則電源兩端的電壓U1與燈泡兩端的電壓U2之比為（）圖13-2-6 A、1:1 B、2:1 C、3:1 D、4:1 5、如圖圖13-2-7所示，一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1=1100匝，副線圈匝數(shù)n2=180匝，交流電源的電壓u=220sin120πtV,電阻R=45Ω，電壓表、電流表均為理想電表，則: A、交流電的頻率為50Hz B、的示數(shù)約為0.13 A C、的示數(shù)約為1.1 A 圖13-2-7 D、的示數(shù)約為36V 6、一理想變壓器的原線圈為n1=100匝，副線圈n2=30匝，n3=20匝，一個(gè)電阻為48.4Ω的小燈泡接在副線圈n2與n3上，如圖13.2-9所示，當(dāng)原線圈與的交流電源連接后，變壓器的輸入功率是（） A、10w B、20w C、250w D、500w 7、在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，輸送的電功率為P，輸電電壓為U，所用導(dǎo)線電阻率為ρ，橫截面積為S，總長(zhǎng)度為L(zhǎng)，輸電線損失的電功率為P損，用戶得到的電功率為P用，則下列關(guān)系是正確的是（） A、P損=US2/ρL B、P損=P2ρL/U2S C、P 用=P- US2/ρL D、P 用=P（1- PρL/U2S） 8、如圖13-2-8所示的變壓器，當(dāng)通以交流電時(shí)，每一個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通量只有一半通過(guò)另一線圈，另一半通過(guò)中間臂，已知線圈1、2匝數(shù)之比n1:n2，當(dāng)線圈1輸入電壓U時(shí)，線圈2輸出電壓是________V，當(dāng)線圈2輸入電壓U時(shí)，線圈1輸出電壓是________V，圖13-2-8 9、照明電路中，為了安全，一般在電能表后面電路上安接一漏電保護(hù)器，如圖13-2-9 所示，當(dāng)漏電保護(hù)器的ef兩端未接有電壓時(shí)，脫扣開(kāi)頭K能始終保持接通，當(dāng)ef兩端有一電壓時(shí)，脫扣開(kāi)關(guān)K立即斷開(kāi)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（　）圖13-2-9 　　A．站在地面上的人觸及b線時(shí)（單線接觸電），脫扣開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，即有觸電保護(hù)作用　　B．當(dāng)用戶家的電流超過(guò)一定值時(shí)，脫扣開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，即有過(guò)流保護(hù)作用　　C．當(dāng)相線和零線間電壓太高時(shí)，脫扣開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，即有過(guò)壓保護(hù)作用　　D．當(dāng)站在絕緣物上的帶電工作的人兩手分別觸到b線和d線時(shí)（雙線觸電）脫扣開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，即有觸電保護(hù)作用 10、發(fā)電機(jī)的端電壓220v，輸出電功率44kw，輸電導(dǎo)線的電阻為0.2Ω，如果用原副級(jí)線圈匝數(shù)比為1:10的升壓變壓器，經(jīng)輸電線后，再用原副級(jí)線圈匝數(shù)比為10:1的降壓變壓器降壓供給用戶。畫(huà)出全過(guò)程的示意圖求用戶得到的電壓和功率若不經(jīng)過(guò)變壓而直接送到用戶，求用戶得到的電壓和功率變壓器電能的輸送答案【變式遷移】1． C 2．CD 【能力突破】 1、AC 2、ABC 3C 4D 5、BD 6、A 7、 BD 8、U/4，U 9、BCD 10、（1）略（2）219.6V， 43.92kW （3）180V，36kW

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