【创新设计】高中物理鲁科版选修3-2第4章_远距离输电专题突破4变压器及电能的输送
专题小练
1．一理想变压器原、副线圈匝数比，n1∶n2＝11∶5.原线圈与正弦交变电源连接，输入电压U 如图4所示．副线圈仅接入一个10 Ω的电阻．则( )．
图4
A ．流过电阻的电流是20 A
B ．与电阻并联的电压表的示数是100 2 V
C ．经过1分钟电阻发出的热量是6×103 J
D ．变压器的输入功率是1×103 W
解析 原线圈中电压的有效值是220 V ，由变压比知副线圈中电压为100 V ，再根据欧姆定律可知流过电阻的电流是10 A ；与电阻并联的电压表的示数是100 V ；经过1分钟电阻发出的热量是6×104 J.
答案 D
2．(2009·华师附中)如图5所示，理想变压器原、副线圈匝数n1∶n2∶n3＝3∶2∶1，副线圈n2接有“8 V 8 W ”的灯泡L1、L2，副线圈n3上接有“6 V 9 W ”的灯L3，L4，原线圈上接有电阻R1＝3 Ω，当a 、b 端接入交变电源后，L1、L2正常发光，则交变电源的输出功率为( )．
图5
A ．72 W
B ．36 W
C ．34 W
D ．24 W 解析 L 1、L 2正常发光，则副线圈n 2两端电压为U 2＝8 V ，
则原线圈两端电压为U 1＝12 V ，副线圈n 3两端电压为4 V ，灯泡
L 1、L 2的并联电阻R 12＝4 Ω，灯泡L 3、L 4的并联电阻为R 34＝2 Ω，
输出功率为四个灯泡功率之和P 4＝U 22R 12＋U 23R 34＝⎝ ⎛⎭
⎪⎫824＋422W ＝24 W ，原线圈的电流为I 1＝P 4U 1
＝2 A ，R 1的功率为P R 1＝I 21R 1＝12 W ，则交变电源的输出功率为P ＝P R 1＋P 4＝24 W ＋12 W ＝36 W ，故选
项B 正确．
3．调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图6所示．线圈AB 绕在一个圆环形的铁芯上，CD 之间加上输入电压，转动滑动触头P 就可以调节输出电压，图中A 为交流电流表，V 为交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，CD 两端接恒压交流电源，变压器可视为理想变压器( )．
图6
A ．当滑动触头P 逆时针转动时，电流表读数变大，电压表读数变大
B ．当滑动触头P 逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变大
C ．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变小，电压表读数变大
D ．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数变小 解析 当滑动触头P 逆时针转动时，相当于增加了副线圈的
匝数，而原线圈匝数保持不变，根据U 1U 2＝n 1n 2
可知，输出电压增大，其它因素不变时，电压表读数变大，电流表读数变大．当线
圈匝数不变化而将滑动变阻器滑动触头向下滑动时，输出电压不
变，总电阻减小，则总电流增大，R 1两端电压增大，R 2两端电压
减小，流过R 2的电流减小，因此，流过R 3的电流增大，电流表示
数变大．
答案 AD
4．某小型水电站，水以3 m/s 的速度流入水轮机，而以1 m/s 的速度流出，流出水位比流入水位低1.6 m ，水流量为2 m3/s.如果水流能量的75%供给发电机．求：
(1)若发电机效率为80%，则发电机的输出功率为多大？
(2)发电机的输出电压为240 V ，输电线路的电阻为19.2 Ω，许可损耗功率为2%，用户所需电压为220 V ，则所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数的比各是多少？
解析 (1)每秒钟流过发电机的水的质量为m ＝ρV ＝2×103 kg
每秒钟水流机械能的损失为ΔE ＝12
m (v 21－v 22)＋mgh ＝4×104 J ，发电机的输出功率P 出＝75%×80%·ΔE ＝24 000 W
(2)发电机经变压器到用户的供电线路如图所示．图中T 1为升
压变压器．T 2为降压变压器．输电线上损失功率为P 线＝I 2线R 线，而
P 线＝P 出·2%
所以I 线＝P 出·2%R 线
＝5 A ， 因为I 2＝I 线＝5 A ，I 1＝P 出U 1
＝100 A 所以升压变压器T 1原、副线圈的匝数比为：n 1n 2＝I 2I 1＝120
又因为I 3＝I 线＝5 A ，
I 4＝P 出·(1－2%)U 4＝1 17611
A ≈107A 所以降压变压器T 2的原、副线圈的匝数比为n 3n 4＝I 4I 3≈1075
.
答案 (1)24 000 W (2)升压变压器n 1n 2＝120，降压变压器n 3n 4＝
1075。
高中鲁科版物理新选修3-2第四章远距离输电章节练习含答案解析
高中鲁科版物理新选修3-2第四章远距离输电章节练习学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、多选题1．如图，理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2=2:1, V和A均为理想电表，灯泡电阻R L=6Ω,AB端电压1(V)u tπ=.下列说法正确的是A．电流频率为50 HzB．V的读数为24VC．A的读数为0.5AD．变压器输入功率为6W二、单选题2．在远距离输电中，如果输送功率和输送距离不变，要减少输送导线上热损耗，目前最有效而又可行的输送方法是()A．采用超导材料做输送导线B．采用直流电输送C．提高输送电的频率D．提高输送电压3．一台理想变压器，原、副线圈的匝数比n1∶n2= 1∶4．原线圈接入220V交流电压，副线圈的电压为A．22V B．55V C．220V D．880V4．如图所示为某款电吹风的电路图．图中理想变压器的两线圈匝数分别为n1和n2，a、b、c、d为四个固定触点，可动的扇形金属片P可同时接触两个触点．触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机，吹热风和吹自然风三种不同的工作状态，关于该款电吹风，下列说法中正确的是（）A．小风扇线圈电阻为8ΩB．电热丝正常工作时电阻为2AC．变压器两线圈的匝数比n1：n2=22：5D．触片P与触点b、c接触时，电吹风吹热风5．如图为远距离高压输电的示意图，关于远距离输电，下列表述正确的是（）A．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B．高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小D．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好6．如图所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电压u＝311sin314t（V）的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压（报警器未画出），R3为一定值电阻．当传感器R2所在处出现火警时，以下说法中正确的是：（）A．A1的示数不变，A2的示数增大B．V1的示数不变，V2的示数减小C．V1的示数不变，V2的示数增大D．A1的示数增大，A2的示数减小7．如图所示，左右两个电路中，当a、b两端和e、f两端分别接220V的交变电压时，测得c、d两端和g、h两端的电压均为110V．若分别在c、d两端和g、h两端加上110V 交变电压，则a、b两端和e、f两端测得的电压将分别是( )A．220V，220V B．220V，110VC．110V，110V D．220V，0V8．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为n:1. 原线圈接正弦交变电压U，副线圈接有一个交流电流表和一个电动机. 电动机线圈电阻为R，当变压器的输入端接通电源后，电流表的示数为I，电动机带动一质量为m的重物以速度v匀速上升，则下列判断正确的是〔〕A．电动机两端电压为IR B．电动机的输入功率为I2RC．变压器原线圈中的电流为nI D．变压器的输入功率为I U n三、填空题9．某发电厂输出的功率为200kW，输出电压为10kV．若采用200kV的高压输电，那么，升压变压器（不计变压器能量损失）的原线圈和副线圈的匝数比为________；输电线等效电阻为10Ω，输电线上的电压损失为________ V．10．输电过程中，电能的损失主要是有电流的________造成的；我国电网的交变电流周期为0.02s，因此电流方向在1s内改变________次．用________定则判定直线电流的磁感线方向．11．有些机床为了安全，照明电灯用的电压是36V，这个电压是把380V的交流电压经变压器降压后得到的．将变压器视为理想变压器，如图所示，如果原线圈是1140匝，则副线圈的匝数是________匝，变压器原、副线圈的电流之比为___________．四、解答题12．如图，理想变压器原线圈与一个10V的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡a 和b，小灯泡a的额定功率为0.3W，正常发光时电阻为30Ω，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09A，试计算：（1）原、副线圈的匝数比．（2）流过灯泡b的电流．13．如图所示为一理想变压器，副线圈上接了一个标有“220V，44W”字样的灯泡正常发光，原线圈中的电压表示数为1100V．求：（1）原、副线圈的匝数比；（2）电流表的示数．14．一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给某工厂，已知发电机的输出功率为为50 kW，输出电压为500 V，升压变压器原、副线圈匝数比为1:5，两个变压器间的输电导线的总电阻为15 Ω，降压变压器的输出电压为220 V，变压器本身的损耗忽略不计，在输电过程中电抗造成电压的损失不计，求：（1）升压变压器副线圈两端的电压；（2）输电线上损耗的电功率；（3）降压变压器原、副线圈的匝数比．（4）该厂安装的都是“220V 40W”的电灯，不考虑其他电器，则允许同时开多少盏灯？15．某发电机输出功率是100kW，输出电压是250V，从发电机到用户间的输电线总电阻R是8Ω，要使输电线上的功率损失为5%，而用户得到的电压正好为220V，求升压变压器和降压变压器（都认为是理想变压器）的匝数比各是多少？参考答案1．AD【解析】由u1.的瞬时表达式可知，f=，A错误；理想变压器输入电压的有效值为U1=12V，由变压比关系式，可得U2=6V，V的读数为6V，B错误；变压器输出电压的有效值，A的读数为1A C错误；变压器的输入功率等于输出功率，即P1=P2=U2I2=6W，D正确．【考点定位】正弦式交流电表达式、有效值、功率、部分电路欧姆定律、理想变压器规律，容易题2．D【详解】提高输送电压，因为输送功率不变，所以输送电压高了，输送电流就小了，根据2P I R可得输送导线上热损耗就小了；故选D．3．D【解析】试题分析：由变压器的电压与匝数的关系式得到，，D对，ABC错．考点：本题考查变压器的电压与匝数的关系式点评：本题学生明确变压器中原副线圈间的电压，电流，功率关系．4．A【解析】【详解】小风扇的热功率为：P热=50-42=8W；电流I=5050=1A；则由P=I2r可得，r=8Ω；故A正确；B、电热丝的功率P′=450-50=400W；由P=UI可知，那么电热丝正常工作时电阻为I=PU=1.8A；故B错误；根据变压器的原线圈、副线圈的匝数与电压的关系：n1：n2=50：220=5：22，故C错误；只有电热丝接入时才能吹热风；当触片P与触点a、b接触，电热丝没有接入电路，故D错误；故选A．【点睛】本题考查电功率公式的应用，难点是明白触点在不同位置时电路的连接情况，还要知道电源电压不变时，电阻越小电功率越大．5．ABD【解析】在导线材料、长度一定的情况下，导线的横截面积越大，导线电阻越小，导线损失的功率越小，故A正确；由P损=I2R可知，在输电导线电阻一定的情况下，输电电流越小损失的功率越小，减小输电电流，可以减少电路的发热损耗，故B正确；由P损=(P输U输)2R可知，输电电压一定，输送功率越大，输电损失功率越大，损失的电能越多，故C错误．在高压输电的过程中，电压过高时，感抗和容抗影响较大，所以不一定是电压越高越好，故D正确．本题选错误的；故选C．点睛：解决本题的关键掌握输电功率与输电电压的关系，以及损失功率与输电电流的关系.6．B【解析】电压表V1的示数不随负载的变化而变化，BC错误；当传感器R2所在处出现火情时，电阻R2阻值变小，总电流变大，R3两端电压变大，则R1两端电压变小，A2的示数减小，D正确．7．B【详解】当a、b两端接220V的交变电压时，测得c、d两端的电压为110V，则原副线圈匝数比为2：1，所以当c、d两端加上110V交变电压，a、b两端电压为220V，当g、h两端加上110V 交变电压时，e、f两端电压与g、h两端电压相同，也为110V，故B正确，ACD错误．故选B．【点睛】难度较小，根据已知算出变压器两端线圈匝数比，然后再根据1122U n U n = 算出变化后的ab 端电压，因为gh 端接110V 电压时，ef 两端电压与其相等，所以可解出8．D【详解】A 、电动机电路属于非纯电阻电路，则欧姆定律不适用。
高中物理第4章远距离输电第2节变压器教学案鲁科版选修3-2(new)
（2)负载电阻不变，分析各物理量随原、副线圈的匝数比的变化而变化的情况,进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1。
2．理想变压器工作时的制约关系
电压制约
当变压器原、副线圈的匝数比 一定时，输入电压U1决定输出电压U2，即U2＝
图4。2.7
A．电压表V1示数增大
B．电压表V2、V3示数均增大
C．该变压器起升压作用
D．变阻器滑片是沿c→d的方向滑动
解析:选D 由于变压器原线圈的电压不变，因此电压表V1、V2的读数均不变，选项A、B均错误;由题意可知，该变压器起降压作用,选项C错误；由于副线圈的电压不变，电流表A2的示数增大，根据欧姆定律可知负载的电阻变小，所以滑动变阻器连入电路的阻值变小,选项D正确.
2．（2016·全国卷Ⅰ）一含有理想变压器的电路如图4 2。4所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，○为理想交流电流表,U
为正弦交流电压源,输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为I;当S闭合时，电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为( ）
图4。2。4
自耦变压器与互感器
1．自耦变压器
图4。2.10甲所示是自耦变压器的示意图。这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈.如果把整个线圈作原线圈，副线圈只取线圈的一部分,就可以降低电压；如果把线圈的一部分作原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压。
图4 2。10
调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，AB之间加上输入电压U1，移动滑动触头P的位置就可以调节输出电压U2.
高中物理 第4章 远距离输电 第2节 变压器课件 鲁科版选修3-2
[解析] 变压器只能改变变化的电压或电流，不能改变恒定电 压或电流，故 A 选项错误；变压器可以有一个或多个副线圈， C 选项正确；变压器的工作原理是电磁感应现象中的互感现象， 副线圈输出的电流(或电压)是原线圈电流(或电压)的感应电流 (或感应电压)，故 B 选项正确；根据变压器的结构特点和在电 路中的作用可知选项 D 正确． [答案] BCD
1.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为 1∶2，两端分别接有四个阻值相同的灯泡，已知 4 盏灯均能正 常发光，则 L1 和 L2 的功率之比为( )
A．1∶1 C．9∶1
B．1∶3 D．3∶1
解析：选 C.由题意知原、副线圈电压之比为 1∶2，又灯泡电 阻相等且正常发光，则灯泡 2、3、4 的额定功率相同，电流相 同为 I；由于电流与匝数成反比，所以原、副线圈中电流之比 为 2∶1，所以灯泡 L1 电流为 3I，根据 P＝I2R 知，L1 和 L2 的 功率之比为 9∶1，故选 C.
命题视角 1 “匝数不变”的动态分析 (多选)如图所示的电路中，P 为滑动变阻器的滑片，保
持理想变压器的输入电压 U1 不变，闭合开关 S，下列说法正确 的是( )
A．P 向下滑动时，灯 L 变亮 B．P 向下滑动时，变压器的输出电压不变 C．P 向上滑动时，变压器的输入电流变小 D．P 向上滑动时，变压器的输出功率变大 [解题探究] 当 P 向下(或向上)移动时，回路中电阻如何变化？
命题视角 2 “一原多副”变压器的分析与计算
如图所示，理想变压器三个线圈的匝数之比为 n1∶n2∶ n3＝10∶5∶1，其中 n1 接到 220 V 的交流电源上，n2 和 n3 分 别与电阻 R2、R3 组成闭合回路．已知通过电阻 R3 的电流 I3＝2 A，电阻 R2＝110 Ω，求通过电阻 R2 的电流 I2 和通过原线圈的 电流 I1.
(鲁科版)高中物理选修3-2课件：第4章 远距离输电本章高效整合4
答案： V
(1)U4＝219.6 V
P4＝4.392×104 W
(2)U′＝180
P′＝3.6×104 W
物理 L 选修3-2
第3章 交变电流
知识网络 专题归纳 单元评估
单元评估
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第3章 交变电流
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第3章 交变电流
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2． 变压器电路的动态分析， 理解好各量的制约关系是关键， 制约关系如： n1 (1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比 一定时，输 n2 n2 出电压 U2 由输入电压 U1 决定，即 U2＝ U1，可简述为“原制 n1 约副”．
kW，输电线总电阻为0.2 Ω，如果用初、次级线圈匝数之比为
1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用初、次级线圈匝 数比为10∶1的降压变压器降压后给用户供电．
(1)求用户得到的电压和功率；
(2) 若不用升压和降压而直接向用户供电，求用户得到的 电压和功率．
【思路导图】 远距离输 升压变压 输电线路 降压变压 用户的电 → → → → 电示意图 器的分析 的计算 器的分析 压和功率
负
1＋…；b.变压器副线圈中的电流
I2 由用户负载及电压
P2 U2 确定，I2＝ . U2
物理 L 选修3-2
第3章 交变电流
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如图所示为一理想自耦变压 器， 当它们的滑键 P 向 b 方向移动时， R和 R′保持不变，电压表读数将__________， 电流表的读数将__________；若 P 的位置 不动，变阻器滑片 Q 向上滑动时，电压表 的 读 数 将 __________ ， 电 流 表 的 读 数 将 __________.(填“增大”“减小”或“不变”， R 表示滑动变阻 器的总电阻)
2018版高中物理鲁科版选修3-2学案：第4章+远距离输电+4.3+电能的远距离传输
第3讲电能的远距离传输[目标定位] 1.了解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关.2.应用理想变压器、电路知识对简单的远距离输电线路进行定量计算.3.了解交变电流从变电站到用户的输电过程及电网设计.4.了解高压直流输电的原理．一、为什么要采用高压输电1．电功率损失(1)损失的电功率P＝I2R，即在输电线上因发热而损耗的电功率与电阻成正比，与电流的二次方成正比．(2)在输送电功率不变的前提下，要减少电功率损失，只能采取减小导线中电流的方法．2．电压损失：在输送电功率不变的前提下，要减少电压损失，只能采取减小输电电流的方法，或减小输电线电阻的方法．3．高压输电：由P＝UI知，在保证P不变的情况下，必须提高输送电压U，才能减小电流I.二、高压交流输电1．远距离输电的基本思路．如图1所示．在发电站内用升压变压器升高电压．然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降压．图12．电网通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电网络．3．电网送电的优点(1)降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益．(2)合理地调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高．三、高压直流输电直流输电系统只在输电这个环节是直流，发电和用电环节仍是交流；输电过程中只用两根导线．整流器和逆变器可以实现交流电和直流电的转换.一、降低输电损耗的两个途径1．输电导线上的功率损失(1)损失功率计算：设输电电流为I，输电线电阻为R线，则输电线上的功率损失为ΔP＝I2R线．(2)减小输电线上功率损失的方法：①减小输电线的电阻R线：由R线＝ρlS得，要减小R线，在l保持不变的情况下，可以减小ρ，增大S.②减小输电电流I：由P＝UI得，在输送功率一定的情况下，提高输电电压，即可减小输电电流．采用高压输电是减小输电线上功率损失最有效、最经济的措施．2．输电线上的电压损失(1)输电线路始端电压U跟末端电压U′的差值，称为输电线路上的电压损失，ΔU＝U－U′，如图2所示，电压损失还可以表示为ΔU＝IR线＝PU R线．图2(2)减少输电线上电压损失的方法： ①减小输电线的电阻． ②提高输送电压．例1 远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压升高为原来的n 倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是(不考虑电抗产生的损失)( ) A ．功率损失是原来的1n B ．功率损失是原来的1n 2C ．电压损失是原来的1n D ．电压损失是原来的n 倍答案 BC解析 设输电电压为U ，所输送的功率为P ，输电线路总电阻为R 线，则输电电流I 线＝PU，线路的功率损失ΔP ＝I 2线R 线＝P 2R 线U 2，可知ΔP ∝1U2，当输电电压U 升高为原来的n 倍时，功率损失变为原来的1n 2，故选项B 正确；线路上的电压损失ΔU ＝I 线R 线＝PR 线U ，可知ΔU ∝1U，当输电电压升高为原来的n 倍时，电压损失变为原来的1n ，故选项C 正确．针对训练 发电厂发电机的输出电压为U 1，发电厂至学校的输电线总电阻为R 线，通过导线的电流为I ，学校输入电压为U 2，下列计算输电线功率损耗的式子中，正确的是( ) A.U 21R 线 B.(U 1－U 2)2R 线 C ．I 2R 线 D ．I (U 1－U 2) 答案 BCD解析 输电线功率损耗P 损＝I 2R 线＝U 2线R 线＝IU 线，其中U 线＝U 1－U 2，故B 、C 、D 正确．二、远距离输电及基本关系 1．输电线路的构成由发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器构成． 2．远距离输电的基本关系(如图3所示)图3(1)功率关系P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝ΔP ＋P 3→能量守恒 (2)电压、电流关系U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3→理想变压器 U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线→串联电路中电压、电流关系 (3)输电导线中电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线.(4)输电导线上损耗的电功率：ΔP ＝ΔUI 线＝I 2线R 线＝⎝⎛⎭⎫P 2U 22R 线． 3．特别强调(1)升压变压器副线圈的电压U 2不等于降压变压器原线圈的电压U 3，输电线上的电压损失ΔU ＝I 线R 线，输电线上的功率损耗ΔP ＝I 2线R 线．(2)计算输电线的电阻时，应注意输电线长度为距离的两倍． (3)处理远距离输电问题．首先要画出输电线路示意图，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置；其次解题时要抓“两头”——电源、用电器．要注意“中间两条线”——输电线，以变压器为界将整个输电电路划分为三个独立的回路．以变压器为联系的纽带将“两头”与中间“输电线”联系起来，利用能量守恒、变压比、变流比等规律进行分析与计算．例2发电机两端电压为220V，输出功率44kW，输电导线的总电阻为0.2Ω，如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．(1)画出全过程的线路示意图；(2)求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的电压和功率．答案见解析解析(1)示意图如图所示．(2)由图可知，升压变压器副线圈两端的输出电压U2＝n2n1U1＝2200V．据理想变压器P入＝P出，则升压变压器副线圈的输出电流I2＝PU2＝44×1032200A＝20A，输电线上的功率损失和电压损失分别为P损＝I22R线＝202×0.2W＝80W.U损＝ΔU＝I2R线＝20×0.2V＝4V.所以降压变压器原线圈的输入电压和电流为U3＝U2－U损＝2200V－4V＝2196V，I3＝I2＝20A.降压变压器副线圈的输出电压和电流为U 4＝n 4n 3U 3＝110×2196V ＝219.6V ，I 4＝n 3n 4I 3＝10×20A ＝200A.用户得到的功率为P 4＝U 4I 4＝219.6×200W ＝4.392×104W.(3)若直接用220V 低压供电，电路如图所示，则输电电流I ′＝P U 1＝44×103220A ＝200A ．输电线路上的电压损失ΔU ′＝I ′R 线＝200×0.2V ＝40V .所以用户得到的电压U 2′＝U 1－ΔU ′＝220V －40V ＝180V ， 用户得到的功率为P ′＝U 2′I ′＝180×200W ＝3.6×104W.输电线上损耗的问题1．某发电厂原来用电压为U 1的交流电输电，后改用变压比为1∶50的升压器将电压升高为U 2后输电，输送的电功率保持不变．若输电线路的总电阻为R 线，则下列说法中正确的是( ) A ．由公式I ＝P U 2可知，提高电压后输电线上的电流降为原来的150B ．由公式I ＝U 2R 线可知，提高电压后输电线上的电流增为原来的50倍C ．由公式P ＝I 2R 线可知，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的12500D ．由公式P ＝U 22R 线可知，提高电压后输电线上的功率损耗增大为原来的2500倍答案 AC解析 由U 1U 2＝n 1n 2可知，U 2＝50U 1，输送功率不变，由公式I ＝PU 2可知，输电线中的电流变为原来的150，选项A 正确；由P ＝I 2R 线＝⎝⎛⎭⎫P U 22·R 线可知，输电线上的功率损耗减为原来的12500，C 选项正确；B 、D 选项中的U 2应为损失的电压，所以选项B 、D 是错误的．2．某水电站，用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km 外的用户，其输出电功率是3×106kW.现用500kV 电压输电，则下列说法正确的是( ) A ．输电线上输送的电流大小为2×105A B ．输电线上由电阻造成的损失电压为15kVC ．若改用5kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9×108kWD ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2R ，U 为输电电压，R 为输电线的电阻答案 B解析 输电线上输送的电流为I ＝P U ＝3×106×103500×103A ＝6×103A ，A 错；输电线上损失的电压为U 损＝IR ＝6×103×2.5V ＝1.5×104V ＝15kV ，B 项正确；当用5kV 电压输电时，输电线上损失的功率若超过3×106kW ，与实际情况相矛盾，故C 项错误；当用公式ΔP ＝U 2R 计算损失的功率时，U 为输电线上损失的电压而不是输电电压，D 项错误．远距离高压输电的应用3．某小型水电站的电能输送示意图如图4所示，发电机的输出电压为200V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220V 的用电器正常工作，则( )图4A.n 2n 1＞n 3n 4B.n 2n 1＜n 3n 4C ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D ．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率答案 AD解析 由于输电线上有电阻，所以考虑到电压损失，则有升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，根据变压器的电压与匝数的关系，可知要让用电器正常工作，必须有n 2n 1＞n 3n 4，故A 项对，B 、C 项错；考虑到输电线上也有电功率的损失，可知D 项也正确．4．在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失．有一个电站，输送的电功率为P ＝500kW ，当使用U ＝5kV 的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800度．求：(1)这时的输电效率η和输电线的总电阻R 线；(2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？ 答案 (1)60% 20Ω (2)22.4kV解析 (1)由于输送功率为P ＝500kW ，一昼夜输送电能E ＝Pt ＝12000度，终点得到的电能E ′＝7200度，因此效率η＝60%.输电线上的电流可由I ＝PU计算，为I ＝100A ，而输电线损耗功率可由P 损＝I 2R 线计算，其中P 损＝480024kW ＝200kW ，因此可求得R 线＝20Ω.(2)输电线上损耗功率P 损＝⎝⎛⎭⎫P U 2·R 线∝1U 2，原来P 损＝2200kW ，现在要求P 损′＝10kW ，计算可得输电电压应调节为U ′＝22.4kV .。
高中物理第4章远距离输电章末分层突破课件鲁科版选修3-2
变压器的三种应用
1.电压互感器 把原线圈并在高压电路上，副线圈两端接入交流电压表，如图 4-2 甲所示， 它将高电压变成低电压，便于仪表测量，电压互感器的外壳接地，副线圈接地， 保证安全．
图 4-2
远距离输电问题
输电示意图(如图 4－5 所示)
图 4－5
1．(2015·全国卷Ⅰ)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为 3∶1 ，在原、 副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为 220 V 的正弦 交流电源上，如图 4-7 所示．设副线圈回路中电阻两端的电压为 U.原、副线圈 回路中电阻消耗的功率的比值为 k，则( )
巩
拓
固
展
层
层
章末分层突破
章
提
末
升
综
层
合
测
评
变压器问题的类型及分析思 路
1.变压器问题的分析思路
变压器规律中各量均为有效值，先分析已知量，再应用物理量间关系求解
未知量．
2．电压思路
变压器原、副线圈的电压之比为UU12＝nn12；当变压器有多个副绕组时，Un11＝Un22 ＝Un33＝…
1．变压器的副线圈相当于电源． 2．先根据欧姆定律分析副线圈中电流的变化． 3．再结合变压器规律分析原线圈中电流的变化．
A．U＝66 V，k＝19 C．U＝66 V，k＝13
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
B．U＝22 V，k＝19
图 4-7
D．U＝22 V，k＝13
我还有这些不足： (1) ________________________________________________________ (2) ________________________________________________________ 我的课下提升方案： (1) ________________________________________________________ (2) ________________________________________________________
鲁科版高中物理选修3-2第四章 远距离输电
高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）第四章远距离输电建议用时实际用时满分实际得分90分钟100分一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）1．远距离输送交流电都采用高压输电．我国正在研究用比330 kV高得多的电压进行输电．采用高压输电的优点是( )A．可节省输电线的材料B．可根据需要调节交流电的频率C．可减小输电线上的能量损失D．可加快输电的速度2.关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是( )A．通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁通量不变B．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等C．穿过副线圈磁通量的变化使副线圈产生感应电动势D．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈3.关于理想变压器特点的下列说法中正确的是( )A．理想变压器能够使电压升高，同时电流变大B．原、副线圈具有相同的磁通量及变化率，产生的感应电动势也相同C．原、副线圈没有电阻，铁芯中不会产生涡流D．原线圈往往匝数少，绕线粗，电流大4.理想变压器正常工作时，原、副线圈中的电流为I1、I2，电压为U1、U2，功率为P1、P2，关于它们之间的关系，下列说法中正确的是( )A．I1由I2决定B．U2与负载有关C．P2由P1决定D．以上说法都不正确5.用理想变压器给电阻负载供电时，用下列哪些方法可以减小变压器的输入电流( )A．增加原线圈的匝数B．增加副线圈的匝数C．在副线圈上多并联些电阻D．增加副线圈的负载6.关于电能输送的以下分析，正确的是( )A．由公式知，输电电压越高，输电线上功率损失越大B．由公式知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少C．由公式知，输电电流越大，输电线上功率损失越大D．由公式知，输电线上的功率损失与电流成正比7.中国已投产运行的1 000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用 500 kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV 特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为( )A. B. C． D．8.钳形电流表的外形和结构如图1所示．图甲中电流表的读数为1.2 A．图乙中用同一电缆线绕了3匝，则( )图1A．这种电流表能测直流电流，图乙的读数为2.4 A B．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为0.4 A C．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为3.6 A D．这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图乙的读数为3.6 A9.如图2所示，理想变压器的副线圈上接有三个灯泡，原线圈与一个灯泡串联接在交流电源上．若四个灯泡完全相同，且都正常发光，则电源两端的电压U1与灯泡两端的电压U2之比为( )图2A．1∶1 B．2∶1C．3∶1 D．4∶110.图3甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比，电阻，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压随时间的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常开光．下列说法正确的是( )图3A．输入电压u的表达式B．只断开S2后，L1、L2均正常发光C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大D．若S1换接到2后，消耗的电功率为0.8 W二、填空题(本题共2小题，每小题6分，共12分．请将正确答案填在横线上) 11.某发电厂用2.2 kV的电压将电能输送到远处的用户，后改用22 kV的电压，在既有输电线路上输送同样的电功率．前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为________．要将2.2 kV的电压升高至22 kV，若变压器原线圈的匝数为180 匝，则副线圈的匝数应该是________匝．12.如图4所示，理想变压器原、副线圈匝数比，原线圈输入电压，副线圈通过电阻的输电线对用户供电，则用户处最多接________盏“220 V40 W”电灯可保证正常发光．图4三、计算题(本题共4小题，共48分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13.(10分)如图5所示，理想变压器的原、副线圈之比为，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等．、端加一交流电压后，求：图5(1)两电阻消耗的电功率之比；(2)两电阻两端的电压之比.14.(10分)如图6所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈匝数，接入电压的电路中．图6(1)要求在两个副线圈上分别得到电压，，它们的匝数、分别为多少？(2)若在两副线圈上分别接上“”、“”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？15.(14分)如图7所示，某村在距村庄较远的地方建了一座小型水电站，发电机的输出功率为，输出电压为，输电线电阻为，允许线路消耗的功率为输出功率的，求：图7(1)若不用变压器而由发电机直接输送，用户得到的电压和功率是多少？(2)用如图所示电路输电，若用户需要电压时，所用升压、降压变压器原副线圈匝数比为多少？(不计变压器能量损失) 16．(14分)利用太阳能电池这个能量转换器件将太阳能转变为电能的系统又称光伏发电系统．光伏发电系统的直流供电方式有其局限性，绝大多数光伏发电系统均采用交流供电方式．将直流电变为交流电的装置称为逆变器．(1)用逆变器将直流电变为交流电进行供电有哪些好处？请简要回答．(2)有一台内阻为的太阳能发电机，供给一个学校照明用电，如图8所示，升压变压器匝数比为，降压变压器的匝数比为，输电线的总电阻，全校共22个班，每班有“”灯6盏，若全部电灯正常发光，则图8①发电机输出功率多大？②发电机电动势多大？③输电效率多少？第四章远距离输电得分：一、选择题题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10答案二、填空题11. 12.三、计算题13.14.15.16.第四章远距离输电参考答案一、选择题1．AC 解析：远距离输电，往往输送电功率一定，根据，输送电压越高，则输送电流错误！未定义书签。
新版鲁科版高中物理选修3-2精品课件：第4章 远距离输电(3课时199张PPT)
感应电动势可用函数分别表示为eA=Emsinωt,
eB=Emsin(ωt-
2 3
),eC=Emsin(ωt-
4 3
)。
(3)e -t图象:三相交变电流的e -t图象如图所示。
3.三相电流的异同:
(1)相同量。
①同为正弦式交变电流,最大值与有效值都满足关 系:E= Em 。
2
②具有相同的周期(频率)、峰值(最大值)和有效值。
3
【补偿训练】 在匀速转动的三相交流发电机中,关于三个线圈中产生 的电动势,下列说法错误的是 ( ) A.按相同规律变化,同时达到最大值和最小值 B.具有相同的有效值 C.具有相同的周期和频率 D.具有相同的最大值
火线的电势高。
()
(4)三相交流发电机的三个线圈的每一个线圈都可以单
独向外供电。
()
(5)三相交流发电机的三个线圈产生的电动势不同时达
到最大值。
()
提示:(1)√。照明电路中火线与零线间的电压为 220 V。 (2)×。照明电路中电流大小和方向都是周期性变化的, 时而由火线流入、零线流出,时而由火线流出、零线流 入。开关接在火线上,断开开关使用电器脱离火线,避免 检修时接触火线触电。
C.在转动过程中,某时刻每个绕组产生的感应电动势的 瞬时值相同 D.在转动过程中,每个绕组独立产生的感应电动势的瞬 时值、最大值、周期都不相同
【解析】选B。三个绕组匝数相同,绕向相同,互成
120°,所以每个绕组产生的电动势最大值相同,周期
频率相同,但瞬时值不同,到达最大值的时间依次落 后 T ,B对,A、C、D错。
新版鲁科版高中物理选修3-2精品课件
第4章 远距离输电
第1节 三相交变电流
一、三相交流发电机
【创新设计】2013-2014学年高中物理鲁科版选修3-2第4章 远距离输电章末整合4
图4
网络构建
解密高考
解析
对新绕线圈的理想变压器，根据变压比公式得 n1＝
n3U1 5×220 n1U2 1 100×36 ＝ ＝1 100 变压器烧坏前， 同理 n2＝ ＝ ＝ U3 1 U1 220 180，B 正确．
网络构建
解密高考
1．(2010· 江苏卷)在如图 5 所示的远距离输电电路图中，升压 变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电 线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确 的有( )．
A．升压变压器的输出电压增大 B．降压变压器的输出电压增大 C．输电线上损耗的功率增大 D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
P 变大，所以 P 损变大，C 正确；
P损 PR D. ＝ ＝ ，因 P 变大，所以比值变大，D 正确． P P U
答案 CD
网络构建
解密高考
2．(2010·福建卷)中国已投产运行的1 000 kV特高压输电
是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原采用500 kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功
电压有效值不变的交流电源相连：P为滑动头．现令P从均匀密
绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯L两端 的电压等于其额定电压为止．用I1表示流过原线圈的电流，I2表
示流过灯泡的电流，U2表示灯泡两端的电压，N2表示灯泡消耗
的电功率(这里的电流、电压均指有效值：电功率指平均值)．下 列4个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是( )．
图2
网络构建
解密高考
解析
【创新设计】2013-2014学年高中物理鲁科版选修3-2第4章 远距离输电专题突破4
3.有一交变电流如图4所示，则由此图象可知( A．它的周期是0.8 s B．它的峰值是4 A C．它的有效值是2 2 A D．它的频率是0.8 Hz
)．
图4
解析 1 由图象可读得其T＝0.8 s，f＝ ＝1.25 Hz，故A对，D T Im ＝2 2，C错． 2
错；又可由图象读得Im＝4 A，故B对；因此电流非正弦交流电， 故有效值I≠
线圈L有“通直流、阻交流”的功能，直流成分电流顺利通过 L，一小部分交流成分通过L；到达C2两端时，由于C2具有“通
交流、隔直流”的功能，C2 进一步滤除电流中残余的交流成
分，这样在输出端得到较稳定的直流电． 借题发挥 交流电路的分析跟直流电路的分析有很多相似 的地方，但是由于电感、电容等电路元件自身的特点，而造成 在分析电路时的不同，要特别注意这些元件的特性．
N (2) K
借题发挥
(1)在研究某一时刻的电流和电压时，只能用瞬
时值．
(2)在研究电容器的耐压值时，应该用最大值 (3)在研究电流做功，电功率及产生的热量时，涉及到保险
丝的额定电流时，应该用有效值．
(4)在研究交变电流通过导体横截面的电荷量时，应该用平 均值．
二、交变电流的图象问题 交流电的图象反映了交流电动势(电流)随时间的变化特征， 对正弦交流电来说，我们可以从图象中获取如下信息： (1)交流电的周期(T)：一个完整的正弦波对应的时间段．知 2π 道了周期便可以算出线圈转动的角速度ω＝ . T (2)交流电的峰值(Em，Im)：图象上的峰值．知道了峰值，便 Em Im 可计算出交流电动势(交流电流)的有效值，E＝ ，I＝ . 2 2 (3)任意时刻交流电的瞬时值：图象上每个“点”表示某一时 刻的交流电的瞬时值．