XX省專用學年高中物理第五章交變電流第節(jié)電能輸送講義含解析新人教選修

XX省專用學年高中物理第五章交變電流第節(jié)電能的輸送講義含分析新人教版選修XX省專用學年高中物理第五章交變電流第節(jié)電能的輸送講義含分析新人教版選修PAGEXX省專用學年高中物理第五章交變電流第節(jié)電能的輸送講義含分析新人教版選修第5節(jié)電能的輸送1．輸送電能的基本要求是靠譜、保質(zhì)、經(jīng)濟。2．依據(jù)P損＝I2r可知，減小輸電線上的功率損失有兩個門路：一是減小輸電線的電阻，二是減小輸電電流。3．在輸送功率一準時，提升輸送電壓，能夠減小輸電電流。一、降低輸電耗資的兩個門路1．輸送電能的基本要求(1)靠譜：指保證供電線路靠譜的工作，罕有故障。(2)保質(zhì)：保證電能的質(zhì)量——電壓和頻次堅固。(3)經(jīng)濟：指輸電線路建筑和運轉(zhuǎn)的開銷eq\a\vs4\al(低)，電能耗資eq\a\vs4\al(少)。2．降低輸電耗資的兩個門路要減少輸電線路上的功率損失，由公式P損＝I2R線知，必然減小輸電線電阻或減小輸電電流。(1)要減小電阻，從R＝ρeq\f(l,S)看，在輸電距離必然的狀況下，能夠增大導線的橫截面積，但過粗的導線會耗資太多的金屬資料，同時也給鋪設線路帶來困難；還能夠夠采納電阻率較小的導體。(2)從公式P＝IU來看，在保證功率不改變的狀況下，要減小輸送電流就必然提升輸電電壓。前一種方法的作用十分有限，一般采納后一種方法。3．高壓輸電(1)現(xiàn)代遠距離輸電都采納高壓輸電。當前我國遠距離送電采納的電壓有110kV,220kV,330kV，輸電干線已采納500kV，西北電網(wǎng)甚至達到750kV。(2)高壓輸電其實不是越高越好。電壓越高，對輸電線路絕緣性能和變壓器的要求就越高，線路修筑開銷會增添。(3)實質(zhì)輸送電能時要綜合考慮輸送功率、距離、技術(shù)和經(jīng)濟等要求選擇適合的電壓。二、電網(wǎng)供電1．遠距離輸電基本源理在發(fā)電站內(nèi)用升壓變壓器升壓，此后進行遠距離輸電，在用電地域經(jīng)過降壓變壓器降到所需的電壓。2．電網(wǎng)經(jīng)過網(wǎng)狀的輸電線、變電站，將很多電廠和廣大用戶連結(jié)起來，形成全國性或地域性的輸電網(wǎng)絡。3．電網(wǎng)輸電的長處(1)降低一次能源的運輸成本，獲取最大經(jīng)濟效益。(2)減少斷電的風險，調(diào)劑不一樣樣地域電力供需的均衡，保障供電的質(zhì)量。(3)合理調(diào)動電力，使電力的供應更為靠譜，質(zhì)量更高。1．自主思慮——判一判(1)可是從減少能量損失的角度看，輸送功率必然的狀況下，輸電電壓越高，損失的能量越少。(√)(2)在輸送功率和輸電電壓必然，使用同種資料的導線時，越粗的導線損失的電壓越小。(√)(3)一般狀況下高壓輸電的導線是銅鋁合金而不是銀，原由是同種狀況下，使用銀資料，輸電線損失的功率大。(×)(4)從發(fā)電廠發(fā)出的電輸送到用戶均需要采納高壓輸電。(×)(5)使用升壓變壓器和降壓變壓器進行遠距離輸電時，用戶獲取的電壓能夠高于發(fā)電機輸出的電壓。(√)(6)遠距離輸電時，若升壓變壓器匝數(shù)比為1∶n，降壓變壓器匝數(shù)比為n∶1，則升壓變壓器的輸入電壓和降壓變壓器的輸出電壓相等。(×)2．合作研究——議一議(1)輸電電壓與輸電線路上損失的電壓有何不一樣樣？提示：輸電線路上損失的電壓是指下降在輸電線電阻上的電壓；輸電電壓是輸電線路兩頭的總電壓，它等于下降在輸電線電阻上的電壓與輸電線尾端的電壓之和。(2)輸電電壓越高越好嗎？提示：輸電電壓其實不是越高越好。輸電電壓越高，輸電線路方面，對導線的絕緣要求越高，安全問題要求也越高，線路修筑的開銷也會越高；變壓器方面，升壓變壓器輸出的電壓越高，變壓器在絕緣、構(gòu)造方面的制作要求也相應提升。所以，實質(zhì)輸送電能時，要綜合考慮各樣要素，如輸電功率的大小、距離的遠近、技術(shù)和經(jīng)濟要求等，依據(jù)不一樣樣狀況選擇適合的輸電電壓。(3)利用超導線輸電能夠很大程度地減少輸電耗資，從輸送電能的要求分析，我國此刻為何不大規(guī)模使用超導線輸電？提示：利用超導線輸電，資料比較名貴，不經(jīng)濟，技術(shù)要求也比較高，所以此刻我國不可以夠大規(guī)模使用。輸電線上電壓和功率損失的計算1．輸電線上的電壓損失(1)電壓損失：輸電導線有電阻，電流經(jīng)過輸電導線時，會在線路上產(chǎn)生電勢下降，以致輸電線路尾端的電壓比初步端電壓要低，這就是輸電線上的電壓損失。(2)減少輸電線路電壓損失的兩種方法。①減小輸電線路電阻：由R＝ρeq\f(L,S)可知，距離一準時，使用電阻率小的資料、增大導線橫截面積可減小電阻。②減小輸電電流：由I＝eq\f(P,U)可知，當輸送功率一準時，高升電壓能夠減小電流。2．輸電線上的電功率損失(1)電功率損失①原由：任何輸電導線都有電阻，所以當電流經(jīng)過輸電導線向遠方輸送時，輸電線因有電阻而發(fā)熱。②功率損失的計算：ΔP＝I2R，I為輸電線路上的電流，R為線路電阻。(2)減少功率損失的方法①減小輸電線的電阻R：依據(jù)R＝ρeq\f(L,S)，減小電阻率ρ，當前一般用電阻率較小的銅或鋁作為導線資料；增大導線的橫截面積S，這要多耗資金屬資料，增添成本，同時給輸電線的架設帶來很大的困難。②減小輸電電流I：依據(jù)I＝eq\f(P,U)，在輸送功率P必然，輸電線電阻R必然的條件下，輸電電壓提升到本來的n倍，依據(jù)P損＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2R知，輸電線上的功率耗資將降為本來的eq\f(1,n2)。[典例]在遠距離輸電時，要考慮盡量減少輸電線上的功率損失。有一個小型發(fā)電站，輸送的電功率P＝500kW，當使用U＝5kV的電壓輸電時，測得安裝在輸電線路起點和終點處的兩只電度表一日夜示數(shù)相差4800kW·h。求：(1)輸電效率η和輸電線的總電阻r；(2)若想使輸電效率提升到98%，又不改變輸電線，那么發(fā)電站應使用多高的電壓向外輸電？[思路點撥](1)輸電效率為相同時間內(nèi)輸電線終點獲取的電能與輸電線起點輸送的電能之比。(2)兩只電度表一日夜示數(shù)差為輸電線上一日夜損失的電能。[分析](1)輸送功率P＝500kW，一日夜輸送電能E＝Pt＝12000kW·h輸電線上損失的電能ΔE＝4800kW·h終點獲取的電能E′＝E－ΔE＝7200kW·h所以輸電效率η＝eq\f(E′,E)＝60%輸電線上的電流I＝eq\f(P,U)＝100A輸電線上耗資的功率Pr＝eq\f(ΔE,t)＝200kW輸電線的電阻r＝eq\f(Pr,I2)＝20Ω。(2)Pr＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2r要求輸電線上耗資的功率Pr′＝2%P＝10kW輸電電壓應調(diào)理為U′＝eq\r(\f(r,Pr′))P＝22.4kV。[答案](1)60%20Ω(2)22.4kV計算功率損失和電壓損失的三點提示(1)輸電電壓是指加在高壓輸電線初步端的電壓U，損失電壓是指下降在輸電線路上的電壓ΔU＝IR。(2)輸送功率是指高壓輸電線初步端輸出的功率，損失功率是輸電線上耗資的功率。(3)輸電線上的電流由I線＝eq\f(P送,U送)計算，而不可以夠由I線＝eq\f(U送,r線)計算。1．遠距離輸電，輸電功率必然，當輸電電壓為U0時，輸電線上的電流為I0，損失的電功率為P0。則當輸電電壓提升為2U0時()A．由I＝eq\f(U,R)得，輸電線上的電流變成2I0B．由I＝eq\f(P,U)得，輸電線上的電流變成eq\f(I0,2)C．由P＝eq\f(U2,R)得，輸電線上損失的電功率為4P0D．由P＝IU得，輸電線上損失的電功率為2P0分析：選B設輸電線的電阻為R，當輸電線上的電流為I0時，損失的電功率為P0＝I02R。當輸電電壓提升為2U0時，由I＝eq\f(P,U)可知輸電線上的電流變成eq\f(I0,2)，輸電線上損失的電功率為P損＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(I0,2)))2R＝eq\f(P0,4)。應選項B正確。2．輸電導線的電阻為R，輸送電功率為P。現(xiàn)分別用U1和U2兩種電壓來輸電，則兩次輸電線上損失的功率之比為()A．U1∶U2B．U12∶U22C．U22∶U12D．U2∶U1分析：選C由P＝UI得輸電線中的電流I＝eq\f(P,U)。輸電線上損失的功率P損＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2R＝eq\f(P2R,U2)，即在輸送功率和輸電線電阻不變的狀況下，損失的功率與輸電電壓的平方成反比。所以兩次輸電線上損失的功率之比為U22∶U12。C正確。3．[多項選擇]在遠距離輸電時，輸送的電功率為P，輸送電壓為U，所用導線的電阻率為ρ，橫截面積為S，總長度為L，輸電線損失的電功率為P′，用戶獲取的電功率為P用，則P′和P用的關(guān)系式正確的選項是()A．P′＝eq\f(U2S,ρL)B．P′＝eq\f(P2ρL,U2S)C．P用＝P－eq\f(U2S,ρL)D．P用＝Peq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(PρL,U2S)))分析：選BD輸電線電阻R＝ρeq\f(L,S)，輸電電流I＝eq\f(P,U)，故輸電線上損失的功率為P′＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2·ρeq\f(L,S)＝eq\f(P2ρL,U2S)，用戶獲取的電功率為P用＝P－P′＝Peq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(PρL,U2S)))。遠距離輸電1．遠距離輸電表示圖2．遠距離輸電中的6個基本關(guān)系(1)功率關(guān)系：P1＝P2，P2＝P損＋P3，P3＝P4。(2)電壓關(guān)系：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，U2＝U線＋U3，eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)。(3)電流關(guān)系：eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，I2＝I線＝I3，eq\f(I3,I4)＝eq\f(n4,n3)。(4)輸電電流：I線＝eq\f(U線,R線)＝eq\f(P2,U2)＝eq\f(P3,U3)。(5)功率耗資：P損＝P2－P3＝I線2R線＝eq\f(U線2,R線)＝U線I線。(6)電壓損失：U線＝U2－U3＝I線R線。[典例]發(fā)電機的輸出電壓為220V，輸出功率為44kW，每條輸電線的電阻為0.2Ω，求：(1)此時用戶獲取的電壓和電功率各為多少？(2)假如發(fā)電站先用變壓比為1∶10的升壓變壓器將電壓高升，經(jīng)相同的輸電線路后經(jīng)10∶1的降壓變壓器將電壓降低后供應用戶，則用戶獲取的電壓和電功率各是多少？[思路點撥][分析](1)輸電線上的電流IR＝eq\f(P,U)＝eq\f(44000,220)A＝200A損失的電壓UR＝IRR＝2×0.2×200V＝80V損失的功率PR＝URIR＝80×200W＝16kW故用戶獲取的電壓U用戶＝U－UR＝140V用戶獲取的功率為P用戶＝P－PR＝28kW。(2)已知升壓變壓器的匝數(shù)比n1∶n2＝1∶10輸入電壓U1＝220V所以，升壓變壓器的輸出電壓U2＝eq\f(n2,n1)U1＝2200V輸電線上的電流IR′＝eq\f(P,U2)＝eq\f(44000,2200)A＝20A損失的電壓UR′＝IR′R＝2×0.2×20V＝8V損失的功率PR′＝UR′IR′＝8×20W＝160W所以，降壓變壓器的輸入電壓U3＝U2－UR′＝2192V已知降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4＝10∶1所以用戶獲取的電壓U4＝eq\f(n4,n3)U3＝219.2V用戶獲取的功率P用戶′＝P－PR′＝43.84kW。[答案](1)140V28kW(2)219.2V43.84kW辦理遠距離輸電的方法技巧(1)畫好一張圖——遠距離輸電表示圖；(2)抓住電兩頭——發(fā)電站和用戶；(3)分析一條線——輸電線；(4)研究兩次變——升壓變壓器升壓和降壓變壓器降壓；(5)劃分三個量——輸送電壓(功率)、損失電壓(功率)、用戶電壓(功率)。1．某小型水電站的電能輸送表示圖以以下圖，發(fā)電機經(jīng)過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向R0＝11Ω的純電阻用電器供電。已知輸電線的總電阻R＝10Ω，T2的原、副線圈匝數(shù)比為4∶1，用電器兩頭的電壓為u＝220eq\r(2)sin100πt(V)，將T1、T2均視為理想變壓器。以下說法正確的選項是()A．降壓變壓器的輸入功率為4400WB．升壓變壓器中電流的頻次為100HzC．輸電線耗資的功率為500WD．當用電器的電阻減小時，輸電線耗資的功率減小分析：選A由題可知，用電器兩頭電壓有效值為220V，交變電流頻次f＝eq\f(ω,2π)＝eq\f(100π,2π)Hz＝50Hz，由電功率公式可知，降壓變壓器輸出功率P＝eq\f(U2,R0)＝4400W，理想變壓器輸入功率與輸出功率相等，故A項正確；理想變壓器不改變交變電流的頻次，B項錯誤；由變壓規(guī)律eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，降壓變壓器輸入電壓為880V，由電功率定義式P＝UI可知，降壓變壓器輸入電流為I＝5A，由焦耳定律可知，輸電線電阻耗資的功率PR＝I2R＝250W，C項錯誤；當用電器的電阻減小時，輸出功率增大，故降壓變壓器輸入功率增大，進而輸入電流增大，再由PR＝I2R可知，輸電線耗資的功率增大，D項錯誤。2．輸送4.0×106W的電能，若發(fā)電機輸出電壓為2000V，采納變壓器升壓后應用橫截面積為4.25cm2的銅導線，把電能送到400km遠處，線路耗資的功率為5.0×105W。若已知銅的電阻率ρ＝1.7×10－8Ω·m，求：(1)應采納匝數(shù)比為多少的升壓變壓器；(2)在用戶方使用降壓變壓器，其原線圈兩頭的電壓為多大。分析：(1)由P＝I2R得I＝eq\r(\f(P,R))，式中P為線路耗資功率，R為線路總電阻，兩條導線總電阻R＝ρeq\f(L′,S)＝ρeq\f(2L,S)，則R＝1.7×10－8×eq\f(4×105×2,4.25×10－4)Ω＝32Ω所以I＝eq\r(\f(P,R))＝eq\r(\f(5.0×105,32))A＝125A因為P輸入＝P輸出，所以在升壓變壓器副線圈兩頭的電壓為U2＝eq\f(P2,I)＝eq\f(4.0×106,125)V＝3.2×104V故eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(1,16)。(2)設U2′為降壓變壓器原線圈兩頭的電壓，則U2′＝U2－IR＝2.8×104V。答案：(1)1∶16(2)2.8×104V1．[多項選擇]在遠距離輸電中，當輸電線的電阻和輸送的電功率不變時，那么()A．輸電線路上損失的電壓與輸電電流成正比B．輸電電壓越高，輸電線路上損失的電壓越大C．輸電線路上損失的功率跟輸電電壓的平方成反比D．輸電線路上損失的功率跟輸電線上的電流成正比分析：選AC輸電線路上損失的電壓ΔU＝Ir，在r一準時，ΔU和I成正比。若U越高，由I＝eq\f(P,U)，則I越小，那么ΔU越小。輸電線路上損失的功率ΔP＝I2r，當P一準時，I＝eq\f(P,U)，所以ΔP＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2r，即ΔP和U的平方成反比，跟I的平方成正比，應選項A、C正確，B、D錯誤。2．[多項選擇]遠距離輸電裝置以以下圖，升壓變壓器和降壓變壓器均是理想變壓器。當S由2改接為1時，以下說法正確的選項是()A．電壓表讀數(shù)變大B．電流表讀數(shù)變大C．電流表讀數(shù)變小D．輸電線損失的功率減小分析：選AB改接為1時，升壓變壓器的原線圈匝數(shù)不變，副線圈匝數(shù)變大，所以輸電電壓變大，降壓變壓器的輸入電壓和輸出電壓均變大，電壓表讀數(shù)變大，選項A正確；降壓變壓器的輸出電壓變大時，流過燈泡的電流I燈也變大，輸電線上的電流I線跟著I燈的變大而變大，所以電流表讀數(shù)變大，選項B正確，選項C錯誤；I線變大，輸電線損失的功率P線＝I線2R變大，選項D錯誤。3．[多項選擇]發(fā)電廠發(fā)電機的輸出電壓是U1，發(fā)電廠至學校的輸電導線總電阻為R，導線中的電流為I，學校獲取的電壓為U2，則輸電線上損失的功率以下表達式正確的選項是()A.eq\f(U12,R)B.eq\f(U1－U22,R)C．I2RD．I(U1－U2)分析：選BCD用P＝eq\f(U2,R)求電阻上損失的功率時，U要與電阻R相對應，選項A中的U1是輸出電壓不是輸電線上的電壓，應選項A是錯誤的。選項B中的U1－U2是輸電線上的電壓，所以，選項B是正確的。選項C、D中的電流I是輸電線中的電流，應選項C、D都是正確的。4．某小型發(fā)電站發(fā)電機輸出的溝通電壓為500V，輸出的電功率為50kW，用電阻為3Ω的輸電線向遠處送電，要求輸電線上損失功率為輸電功率的0.6%，則發(fā)電站要安裝一升壓變壓器，抵達用戶再用降壓變壓器變成220V供用戶使用(兩個變壓器均為理想變壓器)。對整個送電過程，以下說法正確的選項是()A．輸電線上損失的功率為300WB．升壓變壓器的匝數(shù)比為1∶100C．輸電線上的電流為100AD．降壓變壓器的輸入電壓為4700V分析：選A輸電線上損失的功率P損＝50×103×0.6%W＝300W，A項正確。由P損＝I22R得I2＝10A，C項錯誤。升壓變壓器輸入電流I1＝eq\f(P,U1)＝eq\f(50×103,500)A＝100A，由eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)得eq\f(n1,n2)＝eq\f(1,10)，B項錯誤。依據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得U2＝eq\f(n2,n1)U1＝5000V，輸電線上損失的電壓U線＝I2R＝10×3V＝30V，所以降壓變壓器輸入電壓U3＝U2－U線＝4970V，D項錯誤。5．用U1和U2兩種電壓經(jīng)過相同長度和資料的導線輸電，若輸送的電功率相等，在輸電導線上損失的電功率也相同，則在兩種狀況下輸電導線截面積之比S1∶S2為()A.eq\f(U2,U1)B.eq\f(U1,U2)C.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(U2,U1)))2D.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(U1,U2)))2分析：選C由輸送的電功率P＝IU，損失的電功率ΔP＝I2R，得ΔP＝eq\f(P2,U2)R。由題意知，eq\f(P2,U12)R1＝eq\f(P2,U22)R2，由此得eq\f(R1,R2)＝eq\f(U12,U22)，因為R＝ρeq\f(L,S)，所以eq\f(S1,S2)＝eq\f(U22,U12)。6．以以下圖，某發(fā)電機輸出功率是100kW，輸出電壓是250V，從發(fā)電機到用戶間的輸電線總電阻為8Ω，要使輸電線上的功率損失為發(fā)電機輸出功率的5%，而用戶獲取的電壓正好為220V，則升壓變壓器和降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比分別是()A．16∶1190∶11B．1∶1611∶190C．1∶16190∶11D．16∶111∶190分析：選C輸電線損失功率P損＝100×103×5%W＝5×103W，所以，輸電線上電流I2＝eq\r(\f(P損,R總))＝25A，升壓變壓器原線圈電流I1＝eq\f(P總,U1)＝400A，故升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)＝eq\f(1,16)。升壓變壓器副線圈兩頭電壓U2＝eq\f(n2,n1)U1＝4000V，輸電線損失電壓U損＝I2R總＝200V，降壓變壓器原線圈兩頭電壓U3＝U2－U損＝3800V，故降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為eq\f(n3,n4)＝eq\f(U3,U4)＝eq\f(190,11)。應選項C正確。7．以以下圖為某發(fā)電站電能輸送表示圖。已知發(fā)電機的輸出電壓、輸電線的電阻及理想升壓、降壓變壓器的匝數(shù)均不變。若用戶電阻R0減小，以下說法正確的選項是()A．發(fā)電機的輸出功率減小B．輸電線上的功率損失減小C．用戶獲取的電壓減小D．輸電線輸電電壓減小分析：選C若用戶電阻減小，則降壓變壓器輸出功率增大，以致發(fā)電機的輸出功率增大，選項A錯誤。降壓變壓器輸出功率增大，以致輸電線上電流增大，輸電線上損失的電壓增大，輸電線上的功率損失增大，選項B錯誤。發(fā)電機的輸出電壓不變，則升壓變壓器的原線圈輸入電壓不變，因為升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)不變，則輸電線上輸電電壓不變，選項D錯誤。輸電線上損失電壓增大，升壓變壓器的輸出電壓不變，則降壓變壓器的輸入電壓變小，因為降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比不變，故降壓變壓器副線圈輸出電壓(即用戶獲取的電壓)減小，選項C正確。8．某發(fā)電機說明書的部分內(nèi)容如表所示，此刻用一臺該型號的柴油發(fā)電機給難民暫時部署區(qū)供電，以以下圖。發(fā)電機到部署區(qū)的距離是400m，輸電線路中的火線和零線均為某型號單股銅導線，該型號導線單位長度的電阻為2.5×10－4Ω。部署區(qū)家用電器的總功率為44kW，當這些額定電壓為220V的家用電器都正常工作時()型號××××最大輸出功率60kW輸出電壓范圍220～300VA．輸電線路中的電流為20AB．發(fā)電機實質(zhì)輸出電壓是300VC．在輸電線路上損失的電功率為8kWD．假如該柴油發(fā)電機發(fā)的電是正弦式交變電流，則輸出電壓最大值是300V分析：選C額定電壓為220V的家用電器正常工作時，輸電線路中的電流I＝eq\f(P,U)＝eq\f(44×103,220)A＝200A，應選項A錯誤。發(fā)電機的實質(zhì)輸出電壓U0＝U＋Ir＝220V＋200×2×400×2.5×10－4V＝260V，應選項B錯誤。輸電線上損失的功率P損＝I2r＝2002×2×400×2.5×10－4W＝8kW，應選項C正確。該柴油機輸出電壓的最大值Um＝260eq\r(2)V＝368V，應選項D錯誤。9．[多項選擇]以以下圖是遠距離輸電表示圖，電站的輸出電壓U1＝250V，輸出功率P1＝100kW，輸電線電阻R＝8Ω。則進行遠距離輸電時，以下說法正確的選項是()A．若電站的輸出功率忽然增大，則降壓變壓器的輸出電壓減小B．若電站的輸出功率忽然增大，則升壓變壓器的輸出電壓增大C．輸電線耗資比率為5%時，所用升壓變壓器的匝數(shù)比eq\f(n1,n2)＝eq\f(1,16)D．用10000V高壓輸電，輸電線耗資功率為8000W分析：選AC由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)知，U1不變時，U2也不變，應選項B錯誤；由U3＝U2－eq\f(P1,U2)R知，電站的輸出功率忽然增大，U3減小，又eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)，故U4也減小，選項A正確；I1＝eq\f(P1,U1)＝400A，I2＝eq\r(\f(ΔP,R))＝eq\r(\f(5%P,R))＝25A，eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)＝eq\f(25,400)＝eq\f(1,16)，選項C正確；用10000V高壓輸電，即U2′＝10000V，I2′＝eq\f(P1,U2′)＝10A，ΔP′＝I′22R＝8×102W，選項D錯誤。10．[多項選擇]某小型水電站的電能輸送表示圖以以下圖，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n1、n2，降壓變壓器原、副線圈匝數(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()A.eq\f(n2,n1)>eq\f(n3,n4)B.eq\f(n2,n1)＜eq\f(n3,n4)C．升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓D．升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率分析：選AD因為輸電線上的功率耗資，故升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率，P出－P損＝P入，故D正確。eq\f(U2,U1)＝eq\f(n2,n1)，eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)，因為U1＝200V＜U4＝220V，U2＞U3＝U2－U線，故eq\f(n2,n1)＞eq\f(n3,n4)，選項A正確。11．某小型發(fā)電站的發(fā)電機輸出溝通電壓為500V，輸出的電功率為50kW，假如用電阻為3Ω的輸電線向遠處用戶送電，這時用戶獲取的電壓和電功率是多少？若要求輸電線上損失的電功率是輸電功率的0.6%，則發(fā)電站要安裝一個升壓變壓器，抵達用戶前再用降壓變壓器變成220V供用戶使用，不考慮變壓器的能量損失，這兩個變壓器原、副線圈的匝數(shù)比各是多少？分析：用500V電壓送電時表示圖如圖甲所示，輸電功率為50kW時輸電線上的電流甲I0＝eq\f(P,U0)＝eq\f(50×103,500)A＝100A。用戶獲取電壓U1＝U0－I0R＝500V－100×3V＝200V，所以用戶獲取的功率P1＝I0U1＝2×104W。改用高壓輸送時，表示圖如圖乙所示。要求P損＝0.6%×P，即P損＝50×103×0.6%W＝300W。乙輸電電流I＝eq\r(\f(P損,R))＝eq\r(\f(300,3))A＝10A。發(fā)電站升壓后輸電電壓U＝eq\f(P,I)＝eq\f(50×103,10)V＝5000V。升壓變壓器匝數(shù)比eq\f(n1,n2)＝eq\f(U0,U)＝eq\f(500,5000)＝eq\f(1,10)。輸電線上損失的電壓U′＝IR＝10×3V＝30V。抵達用戶輸入變壓器電壓U2＝U－U′＝5000V－30V＝4970V。故降壓變壓器的匝數(shù)比eq\f(n3,n4)＝eq\f(U2,U3)＝eq\f(4970,220)＝eq\f(497,22)。答案：200V20kW1∶10497∶2212．某學校有一臺應急備用發(fā)電機，內(nèi)阻為R＝1Ω，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r＝4Ω，全校22個教室，每個教室用“220V40W”的燈泡6盞，要求全部燈都正常發(fā)光，則(1)輸電線上耗資的電功率多大？(2)發(fā)電機的輸出功率多大？(3)發(fā)電機的電動勢多大？分析：(1)依據(jù)題意，畫出從發(fā)電機到教室燈泡之間的輸電過程，以以下圖。全部燈都正常工作的總功率為P2′＝22×6×40W＝5280W用電器都正常工作時的總電流I2′＝eq\f(P2′,U2′)＝eq\f(5280,220)A＝24A兩個變壓器之間輸電線上的電流Ir＝I2＝eq\f(I2′,4)＝6A故輸電線上耗資的電功率Pr＝Ir2r＝144W。(2)升壓變壓器的輸出功率P1′＝Pr＋P2′＝5424W。而發(fā)電機輸出功率即為升壓變壓器的輸入功率P出＝P1＝P1′＝5424W。(3)降壓變壓器上的輸入電壓U2＝4U2′＝880V輸電線上的電壓損失Ur＝Irr＝24V所以升壓變壓器的輸出電壓U1′＝Ur＋U2＝904V升壓變壓器的輸入電壓U1＝eq\f(U1′,4)＝226V升壓變壓器的輸入電流I1＝4Ir＝24A發(fā)電機的電動勢E＝U1＋I1R＝226V＋24×1V＝250V。答案：(1)144W(2)5424W(3)250V含有變壓器的動向電路問題1．[多項選擇]對理想變壓器，以下說法中正確的選項是()A．原線圈的輸入功率，跟著副線圈的輸出功率增大而增大B．原線圈的輸入電流，隨副線圈的輸出電流增大而增大C．原線圈的電流，不隨副線圈的輸出電流變化而變化D．當副線圈的電流為零時，原線圈的電壓也為零分析：選AB理想變壓器的原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，且隨副線圈的輸出功率的變化而變化，原線圈的輸入電流取決于副線圈的輸出電流，當副線圈的電流為零時，原線圈的電流也為零，但原線圈電壓其實不用然為零，故A、B正確，C、D錯誤。2．一理想變壓器的原線圈上接有正弦交變電壓，其最大值保持不變，副線圈接有可調(diào)電阻R。設原線圈的電流為I1，輸入功率為P1，副線圈的電流為I2，輸出功率為P2，當R增大時()A．I1減小，P1增大B．I1減小，P1減小C．I2增大，P2減小D．I2增大，P2增大分析：選B理想變壓器副線圈輸出的電壓U2不變，當R增大時，副線圈中的電流I2＝eq\f(U2,R)，則I2減??；功率P2＝eq\f(U22,R)，則P2減小，又因為P1＝P2，則P1減小，I1減小，所以選項B正確。3．[多項選擇]以以下圖，理想變壓器原線圈的匝數(shù)n1＝1100，副線圈的匝數(shù)n2＝110，R0、R1、R2均為定值電阻，且阻值相同，電流表、電壓表均為理想溝通電表，原線圈接u＝220sin314t(V)的溝通電壓，開初開關(guān)S處于斷開狀態(tài)。以下說法正確的選項是()A．溝通電壓表的示數(shù)為22VB．當開關(guān)S閉合后，溝通電壓表的示數(shù)變小C．當開關(guān)S閉合后，溝通電流表的示數(shù)變大D．當開關(guān)S閉合后，變壓器的輸出功率增大分析：選BCD變壓器的輸入電壓的有效值為eq\f(220,\r(2))V，則副線圈兩頭的電壓有效值為eq\f(22,\r(2))V，依據(jù)串聯(lián)分壓原理，開關(guān)S閉合前，溝通電壓表的示數(shù)為eq\f(11,\r(2))V，選項A錯誤；當開關(guān)S閉合后，輸出功率增大，流過R0的電流增大，R0兩頭的電壓增大，則溝通電壓表的示數(shù)變小，原線圈輸入功率增大，溝通電流表的示數(shù)變大，選項B、C、D正確。4.如圖為氣流加熱裝置的表示圖，使用電阻絲加熱導氣管，視變壓器為理想變壓器。原線圈接入電壓有效值恒定的溝通電并保持匝數(shù)不變，調(diào)理觸頭P，使輸出電壓有效值由220V降至110V。調(diào)理前后()A．副線圈中的電流比為1∶2B．副線圈輸出功率比為2∶1C．副線圈的接入匝數(shù)比為2∶1D．原線圈輸入功率比為1∶2分析：選C依據(jù)歐姆定律I＝eq\f(U,R)，U2由220V降至110V，副線圈上的電流變成本來的eq\f(1,2)，即調(diào)理前后，副線圈上電流之比為2∶1，選項A錯誤；依據(jù)P＝UI知，U、I均變成本來的eq\f(1,2)時，副線圈上輸出的功率變成本來的eq\f(1,4)，即調(diào)理前后副線圈的輸出功率之比為4∶1，選項B錯誤；依據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，當U2由220V降至110V時，n2變成本來的eq\f(1,2)，即調(diào)理前后副線圈接入的匝數(shù)比為2∶1，選項C正確；依據(jù)理想變壓器P入＝P出，即原線圈輸入功率等于副線圈的輸出功率，則調(diào)理前后原線圈輸入功率之比為4∶1，選項D錯誤。5.理想降壓變壓器的原線圈接電流表A1和電阻R1后，接6V恒定直流電源，以以下圖，當副線圈的負載電阻R2變小時，以下說法正確的選項是()A．輸出功率增大B．A2讀數(shù)增大C．A1讀數(shù)增大D．A1讀數(shù)不為零，且保持不變分析：選D依據(jù)變壓器的工作原理，變壓器不可以夠用來改變恒定直流電壓，所以此題變壓器原線圈接在6V恒定直流電源上，副線圈上無電壓，無輸出功率，因為原線圈組成直流通路，故電流表A1有恒定讀數(shù)，此題選項D正確。6．[多項選擇]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。以下說法正確的選項是()A．副線圈輸出電壓的頻次為50HzB．副線圈輸出電壓的有效值為31VC．P向右挪動時，原、副線圈的電流比減小D．P向右挪動時，變壓器的輸出功率增添分析：選AD由圖像可知原線圈輸入電壓的最大值：Um＝311V，T＝2×10－2s，則原線圈輸入電壓的有效值：U1＝eq\f(Um,\r(2))＝220V，f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,2×10－2s)＝50Hz，選項A正確。由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可得：U2＝eq\f(n2,n1)U1＝22V，B錯誤。P向右挪動時，副線圈的電阻減小，副線圈輸出電壓不變，所以副線圈的電流增大，原線圈的電流也增大，而匝數(shù)比不變，所以原、副線圈的電流比不變，C錯誤。P向右挪動時，副線圈的電阻減小，副線圈輸出電壓不變，所以變壓器的輸出功率增添，D正確。7．如圖甲所示，為一種可調(diào)壓自耦變壓器的構(gòu)造表示圖，線圈平均繞在圓環(huán)型鐵芯上，若AB間輸入如圖乙所示的交變電壓，轉(zhuǎn)動滑動觸頭P到如圖甲中所示地點，在BC間接一個55Ω的電阻(圖中未畫出)，則()A．該溝通電的電壓瞬市價表達式為u＝220eq\r(2)sin(25πt)VB．該溝通電的頻次為50HzC．流過電阻的電流湊近于4AD．電阻耗資的功率湊近于220W分析：選D由題圖乙可知正弦溝通電的周期T＝0.04s，則f＝eq\f(1,T)＝25Hz，ω＝2πf＝50πrad/s，所以該溝通電的電壓瞬市價的表達式為u＝220eq\r(2)sin(50πt)V，A、B錯誤；從題圖甲中能夠看出，自耦變壓器的副線圈的匝數(shù)約是原線圈匝數(shù)的eq\f(1,2)，故副線圈兩頭的電壓約為110V，流過電阻的電流約為2A，C項錯誤；電阻耗資的功率P＝U2I2＝220W，D項正確。8．以以下圖，理想變壓器原線圈輸入電壓u＝Umsinωt，副線圈電路中R0為定值電阻，R是滑動變阻器。和是理想溝通電壓表，示數(shù)分別用U1和U2表示；和是理想溝通電流表，示數(shù)分別用I1和I2表示。以下說法正確的選項是()A．I1和I2表示電流的瞬市價B．U1和U2表示電壓的最大值C．滑片P向下滑動過程中，U2不變、I1變大D．滑片P向下滑動過程中，U2變小、I1變小分析：選C電流表和電壓表的示數(shù)表示有效值，應選項A、B錯；滑片P向下滑動時，R減小，因U1＝eq\f(Um,\r(2))，所以U1不變，又由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)知，U2不變，由I2＝eq\f(U2,R＋R0)知，I2增大，又由I1U1＝I2U2知，I1變大，所以選項C對，D錯。9．[多項選擇]為研究理想變壓器原、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溝通電源上，副線圈連結(jié)相同的燈泡L1、L2，電路中分別接了理想溝通電壓表V1、V2和理想溝通電流表A1、A2，導線電阻不計，以以下圖。當開關(guān)S閉合后()A．A1示數(shù)變大，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)的比值不變分析：選AD電源電壓有效值不變，所以V1示數(shù)不變，原、副線圈的電壓之比等于匝數(shù)之比，匝數(shù)之比不變，故V2示數(shù)不變，V1與V2示數(shù)的比值也不變，所以C錯誤，D正確；當開關(guān)S閉合后，副線圈電路中的電阻減小，因為電壓不變，所以副線圈電路中的電流增大，A2的示數(shù)增大，原、副線圈的電流之比等于匝數(shù)反比，匝數(shù)之比不變，A1與A2示數(shù)的比值不變，所以A正確，B錯誤。10．如圖甲所示，理想變壓器的原線圈匝數(shù)n1和副線圈匝數(shù)n2均可調(diào)理。原線圈兩頭接如圖乙所示的溝通電，副線圈接負載電阻R和理想溝通電流表○eq\a\vs4\al(A)。則以下說法正確的選項是()A．原線圈所接溝通電的瞬市價表達式為u＝220eq\r(2)sin50πt(V)B．增大n1，其余條件不變，變壓器的輸出電壓變大C．增大n2，其余條件不變，電流表的示數(shù)變大D．增大R，其余條件不變，變壓器的輸入功率變大分析：選C由題圖乙可知T＝0.02s，所以f＝50Hz，原線圈中溝通電的瞬市價表達式為u＝220eq\r(2)sin100πt(V)，選項A錯；依據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)知，增大n1，U2減小，選項B錯；增大n2，U2增大，電流表示數(shù)增大，C正確；增大R，電流表示數(shù)減小，變壓器的輸出功率減小，變壓器的輸入功率減小，D錯誤。11.以以下圖為理想變壓器，其原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1，原線圈接有溝通電壓u＝220sin100πt(V)，圖中電壓表和電流表均為理想溝通電表，R2為負溫度系數(shù)的熱敏電阻(即當溫度高升時，阻值減小)，R1為定值電阻，C為電容器。以下說法正確的選項是()A．溝通電壓表的示數(shù)是110VB．溝通電的頻次為100HzC．經(jīng)過R1的電流素來為零D．當R2處溫度高升時，溝通電壓表的示數(shù)不變，溝通電流表的示數(shù)變大分析：選D原線圈所接交變電壓的有效值為U1＝eq\f(220,\r(2))V，由理想變壓器的變壓比公式eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，可得U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(1,2)×eq\f(220,\r(2))V＝55eq\r(2)V，選項A錯誤；由交變電壓的瞬市價表達式u＝220sin