2020新亮剑高考物理总复习讲义：第十一单元 交变电流 传感器 课时2 Word版含解析.pdf
第十一单元交变电流 传感器 课时 2 变压器 远距离输电 见自学听讲P203 1.理想变压器 (1)构造:如图所示,变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。 原线圈:与交流电源连接的线圈,也叫作初级线圈。 副线圈:与负载连接的线圈,也叫作次级线圈。 (2)原理:电流磁效应、电磁感应。 (3)基本关系式 功率关系:P入=P出。 电压关系:只有一个副线圈时,=。 1 1 2 2 有多个副线圈时,=。 1 1 2 2 3 3 电流关系:只有一个副线圈时,=。 1 2 2 1 由P入=P出及P=UI推出有多个副线圈时,U1I1=U2I2+U3I3+。 2.远距离输电 (1)输电过程(如图所示) 1.(2018 湖北黄冈中学入学考试)关于理想变压器,下列说法正确的是( )。 A.变压器只对变化的电流起作用,对恒定电流不起作用 B.变压器不但能改变交变电流的电压,还能改变交变电流的频率 C.正常工作的变压器,当副线圈与用电器断开时,副线圈两端无电压 D.变压器副线圈并联更多的用电器时,原线圈输入的电流随之减小 答案 A 2.(2018 湖南宁远一中检测)(多选)图甲是远距离输电线路的示意图,图乙是发电机输出电压随时间变化的图象,则( )。 A.发电机输出交流电的电压有效值是 500 V B.用户用电器上交流电的频率是 50 Hz C.输电线中的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定 D.保持升压变压器原线圈匝数不变,增加副线圈匝数,可减少输电线上损失的功率 答案 BD (2)输电导线上的能量损失:主要是由输电线的电阻发热产生的,表达式Q=I2Rt。 (3)电压损失 U=U-U'。 U=IR。 (4)功率损失 P=P-P'。 P=I2R=R。( ) 2 (5)输送电流 I=。 I=。 - ' 3.(2018 浙江金华一中模拟)(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机的输出电压为 200 V,输电线的总电阻为r,升 压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2,降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器),要使额定电压为 220 V 的用电器正常工作,则( )。 A. 2 1 3 4 B.U2 B.U2=U3 C.I4I2 解析 在远距离输电的过程中,第一级为升压过程,故U1I2,A 项 错误,D 项正确;由部分电路欧姆定律可得,U3=U2-I2R线,B 项错误;由于第二级为降压变压器,故U3U4,由U3I2=U4I4,可知I2U1,U2降低 B.U2U1,U2升高 C.U2n2,当 S 闭合后,根据I1n1=I2n2可知,I1I2,I1是灯泡 L1中的电流,I2是灯泡 L2和 L3的电流 之和,则灯泡 L1、L2中的电流有效值可能相等,A 项正确;当 S 闭合后,副线圈回路总电阻变小,输出功率变大,输出电流变大,变压器 的输入功率等于输出功率,所以变压器的输入功率变大,输入电流变大,灯泡 L1分担的电压变大,灯泡 L1变亮,则原线圈两端电压减 小,又原、副线圈匝数不变,故副线圈两端电压变小,灯泡 L2两端的电压变小,L2变暗,B 项正确,C、D 两项错误。 答案 AB 10.(2019 重庆南开中学模拟)(多选)理想变压器原、副线圈的匝数比为 113,各电表均为理想交流电表,导线电阻不计,原线圈 ab端接有正弦式交变电压u=220sin 100t(V),副线圈cd端接有如图所示电路,三个定值电阻的阻值均为R=40 。开关 S 闭 2 合后,下列说法中正确的是( )。 A.副线圈cd端输出电压的频率约为 14 Hz B.电压表的示数为 20 V C.变压器的输入功率为 60 W D.开关 S 断开后,电流表的示数减小约 0.02 A 解析 变压器不改变交流电的频率,f=50 Hz,A 项错误;由u=220 sin 100t(V)可知原线圈ab端输入电压的有效值 2 U1=220 V,则副线圈cd端电压有效值U2=U1=60 V,由串并联电路特点知电压表的示数为=20 V,B 项正确;因副线圈电路的总电 2 1 2 3 阻为R=60 ,所以副线圈电路中电流I2=1 A,原线圈电流I1=I2= A,由P=U1I1得变压器的输入功率P=60 W,C 项正确;开关断开 3 2 2 1 3 11 后,副线圈总电阻增大,变为 80 ,电流变为I2'= A,此时原线圈中电流I1'=I2'= A,电流减小了 I= A0.07 A,D 项错误。 3 4 2 1 9 44 3 44 答案 BC 11.(2018 杭州高级中学测试)图甲为一理想变压器,ab为原线圈,ce为副线圈,d为副线圈引出的一个接头,原线圈输入正弦式交 变电压的uab-t图象如图乙所示。若只在ce间接一只Rce=400 的电阻或只在de间接一只Rde=225 的电阻,两种情况下电 阻消耗的功率均为 80 W。 (1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式。 (2)求只在ce间接 400 电阻时,原线圈中的电流I1。 (3)求ce和de间线圈的匝数比。 解析 (1)由题图乙知=200 rad/s,Um=400 V 电压瞬时值的表达式为uab=400sin 200t(V)。 (2)电压有效值U1=200 V 2 理想变压器P1=P2 原线圈中的电流I1=,解得I10.28 A。 1 1 (或 2 5 A) (3)设ab间匝数为n1,=,同理= 1 1 1 1 由题意知=,解得= 2 2 代入数据得=。 4 3 答案 (1)uab=400sin 200t(V) (2)0.28 A(或A) (3) 2 5 4 3 12.(2018 山西正定中学月考)如图所示,某学校一套校内备用供电系统由一台内阻为 1 的发电机向全校 22 个教室(每个教室 有“220 V 40 W”的白炽灯 6 盏)供电。如果输电线的总电阻R为 4 ,升压变压器和降压变压器(都看作理想变压器)原、副线 圈的匝数比分别是 14 和 41,问: (1)发电机的输出功率应是多大? (2)发电机的电动势是多大? (3)输电效率是多少? 解析 (1)全校教室白炽灯消耗的功率 P用=22×40×6 W=5280 W 设输电线路电流为I线,输电电压为U2 降压变压器原线圈电压为U3 =,而U4=220 V 3 4 3 4 4 1 则U3=4×220 V=880 V I线=6 A 用 3 输电线路损失的功率P损=R线=144 W 线2 所以P出=P用+P损=5424 W。 (2)U损=I线R线=24 V U2=U损+U3=904 V 由=得U1=226 V 1 2 1 2 21 2 升压变压器原线圈电流 I1= A=24 A 出 1 5424 226 发电机的电动势E=I1r+U1=250 V。 (3)=×100%=97.3%。 用 出 答案 (1)5424 W (2)250 V (3)97.3%
