2024-2025人教高中物理同步講義練習(xí)選擇性必修二3.3 變壓器（含答案） （人教2019選擇性必修二）

2024-2025人教高中物理同步講義練習(xí)選擇性必修二3.3變壓器（含答案）（人教2019選擇性必修二）3.3變壓器基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)要點(diǎn)一、變壓器的原理1．變壓器的構(gòu)造由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成，如圖所示。(1)原線圈：與交流電源連接的線圈，也叫初級(jí)線圈。(2)副線圈：與負(fù)載連接的線圈，也叫次級(jí)線圈。2．原理：互感現(xiàn)象是變壓器的工作基礎(chǔ)。原線圈中電流的大小、方向不斷變化，在鐵芯中激發(fā)的磁場(chǎng)也不斷變化，變化的磁場(chǎng)在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。3．作用：改變交變電流的電壓，不改變交變電流的周期和頻率。4．注意(1)變壓器不改變交變電流的周期和頻率。(2)變壓器只對(duì)變化的電流起作用，對(duì)恒定電流不起作用。(3)變壓器的兩個(gè)線圈之間通過磁場(chǎng)聯(lián)系在一起，兩個(gè)線圈間是絕緣的。要點(diǎn)二、電壓與匝數(shù)的關(guān)系1．理想變壓器(1)定義：沒有能量損失的變壓器。(2)特點(diǎn)①變壓器鐵芯內(nèi)無漏磁。②原、副線圈不計(jì)內(nèi)阻，即不產(chǎn)生焦耳熱。③鐵芯中不產(chǎn)生渦流。2．原、副線圈的電壓關(guān)系(1)對(duì)理想變壓器，原、副線圈中每一匝線圈都具有相同的eq\f(ΔΦ,Δt)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E1＝n1eq\f(ΔΦ,Δt)，E2＝n2eq\f(ΔΦ,Δt)，所以eq\f(E1,E2)＝eq\f(n1,n2)。(2)由于不計(jì)原、副線圈的電阻，因此原線圈兩端的電壓U1＝E1，副線圈兩端的電壓U2＝E2，所以eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)。當(dāng)有多組線圈時(shí)，則有eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)…3．兩類變壓器(1)降壓變壓器：副線圈的電壓比原線圈電壓低的變壓器。(2)升壓變壓器：副線圈的電壓比原線圈電壓高的變壓器。要點(diǎn)突破突破一：變壓器和分壓器變壓器和分壓器都能起到改變電壓的作用，但二者有著本質(zhì)區(qū)別，如圖所示。1．變壓器是一種電感性儀器，是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的；而分壓器是一種電阻性儀器，是根據(jù)電阻串聯(lián)分壓原理工作的。2．變壓器只能改變交流電壓，不能改變直流電壓；而分壓器既可改變交流電壓，也可改變直流電壓。3．變壓器可以使交流電壓升高或降低；而分壓器不能使電壓升高。4．對(duì)于理想變壓器，電壓與線圈匝數(shù)成正比，即Uab∶Ucd＝n1∶n2；而對(duì)于分壓器，電壓與電阻成正比，即Uef∶Ugh＝Ref∶Rgh。5．若在cd間、gh間分別接入負(fù)載電阻R0后，對(duì)于變壓器，Ucd不隨R0的變化而變化；而對(duì)于分壓器，Ugh將隨R0的增大而增大，隨R0的減小而減小。6．理想變壓器工作時(shí)，穿過鐵芯的磁通量是一定的，線圈兩端的電壓遵循法拉第電磁感應(yīng)定律，兩線圈中存在E1＝n1eq\f(ΔΦ,Δt)，E2＝n2eq\f(ΔΦ,Δt)；而分壓器工作時(shí)，回路電流為定值，遵循歐姆定律，即Uef＝IRef，Ugh＝IRgh。7．理想變壓器的輸入功率隨輸出功率的變化而變化，且始終相等，即P入＝P出；而分壓器空載時(shí)，輸入功率P入＝I2Ref不變。突破二：理想變壓器的動(dòng)態(tài)變化問題1.變壓器的動(dòng)態(tài)電路分析一是要符合變壓器的基本規(guī)律(電壓、電流、功率關(guān)系)；二是要遵循歐姆定律。首先確定是哪些量在變，哪些量不變，然后根據(jù)相應(yīng)的規(guī)律判斷，具體問題具體分析。2．需要注意的幾點(diǎn)(1)負(fù)載增多，不等于電阻變大。并聯(lián)的負(fù)載增多對(duì)應(yīng)用電器增多，消耗功率增大，其總電阻減小。(2)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，電流和電壓如何變化的判斷：先要由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)判斷U2是否變化，再根據(jù)U2及負(fù)載電阻變大或變小的情況，由歐姆定律確定線圈中的電流I2的變化情況，最后再由P入＝P出判斷原線圈中電流的變化情況。3．動(dòng)態(tài)問題的分析思路可表示為突破三：理想變壓器的制約關(guān)系(1)電壓制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比eq\f(n1,n2)一定時(shí)，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，即U2＝eq\f(n2U1,n1).(2)功率制約：P出決定P入，P出增大，P入增大；P出減小，P入減小；P出為0，P入為0.(3)電流制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比eq\f(n1,n2)一定，且輸入電壓U1確定時(shí)，副線圈中的輸出電流I2決定原線圈中的電流I1，即I1＝eq\f(n2I2,n1)(只有一個(gè)副線圈時(shí))．突破四：常見的變壓器1．自耦變壓器如下圖所示．鐵芯上只繞一個(gè)線圈，低壓線圈是高壓線圈的一部分，既可以作為升壓變壓器使用，也可以作為降壓變壓器使用．2．電壓互感器(1)構(gòu)造：小型降壓變壓器，如下圖(a)．(2)接法：原線圈并聯(lián)在高壓電路中，副線圈接電壓表；為了安全，外殼和副線圈應(yīng)接地．(3)作用：將高電壓變?yōu)榈碗妷?，通過測(cè)量低電壓，計(jì)算出高壓電路的電壓．3．電流互感器(1)構(gòu)造：小型升壓變壓器，如圖(b)．(2)接法：原線圈串聯(lián)在被測(cè)電路中，副線圈接電流表；為了安全，外殼和副線圈應(yīng)接地．(3)作用：將大電流變成小電流，通過測(cè)量小電流，計(jì)算出被測(cè)電路中的大電流．典例精析題型一：理想變壓器規(guī)律的應(yīng)用例一．如圖所示，一理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為1∶2；副線圈電路中接有燈泡，燈泡的額定電壓為220V，額定功率為22W；原線圈電路中接有電壓表和電流表．現(xiàn)閉合開關(guān)，燈泡正常發(fā)光。若用U和I分別表示此時(shí)電壓表和電流表的讀數(shù)，則()A．U＝110V，I＝0.2AB．U＝110V，I＝0.05AC．U＝110eq\r(2)V，I＝0.2AD．U＝110eq\r(2)V，I＝0.2eq\r(2)A變式遷移1：一輸入電壓為220V，輸出電壓為36V的變壓器副線圈燒壞．為獲知此變壓器原、副線圈匝數(shù)，某同學(xué)拆下燒壞的副線圈，用絕緣導(dǎo)線在鐵芯上新繞上5匝線圈，如圖所示，然后將原線圈接到220V交流電源上，測(cè)得新繞線圈的端電壓為1V．按理想變壓器分析，該變壓器燒壞前的原、副線圈匝數(shù)分別為()A．1100,360 B．1100,180C．2200,180 D．2200,360題型二：理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問題例二．如下圖所示為一理想變壓器，S為單刀雙擲開關(guān)，P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)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()A．保持U1及P的位置不變，S由a合到b時(shí)，I1將增大B．保持P的位置及U1不變，S由b合到a時(shí)，R消耗的功率減小C．保持U1不變，S合在a處，使P上滑，I1將增大D．保持P的位置不變，S合在a處，若U1增大，I1將增大變式遷移2：為探究理想變壓器原、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交流電源上，副線圈連接相同的燈泡L1、L2，電路中分別接了理想交流電壓表V1、V2和理想交流電流表A1、A2，導(dǎo)線電阻不計(jì)，如圖所示．當(dāng)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)的比值不變強(qiáng)化訓(xùn)練選擇題1、小愛同學(xué)將一理想變壓器的原線圈接入的正弦交流電后，用理想交流電壓表測(cè)得其副線圈兩端的電壓為，為了得到原、副線圈的匝數(shù)，在變壓器副線圈外用絕緣導(dǎo)線繞了兩圈，測(cè)得這兩圈導(dǎo)線兩端的電壓為。下列說法正確的是（）A．副線圈上電壓的最大值為B．原線圈的匝數(shù)為匝C．原線圈的匝數(shù)為匝D．若在副線圈兩端接一標(biāo)有“”的燈泡，則原線圈中的電流為2、如圖甲所示電路中，為標(biāo)有“4V2W”字樣的小燈泡，、為兩只標(biāo)有“8V6W”字樣的相同燈泡，變壓器為理想變壓器，各電表為理想電表，當(dāng)端接如圖乙所示的交變電壓時(shí)，三只燈泡均正常發(fā)光。下列說法正確的是（）A．電流表的示數(shù)為0.75A B．交變電壓的最大值C．變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為3∶1 D．電壓表的示數(shù)為16V3、如圖所示的電路圖中，變壓器為理想變壓器，原線圈匝數(shù)n1=600匝，裝有熔斷電流為0.5A的保險(xiǎn)絲，副線圈匝數(shù)n2=120匝。當(dāng)原線圈接在180V的正弦式交流電源上時(shí)，要使整個(gè)電路正常工作，則副線圈（）A．可接電阻為12Ω的電烙鐵 B．可接電容器的耐壓值最大為36VC．可并聯(lián)接“36V

25W”的安全燈三盞 D．可串聯(lián)量程為0.6A的電流表測(cè)量副線圈電流4、如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1：n2，輸入端C、D接入電壓有效值恒定的交變電源。剛開始，滑動(dòng)變阻器滑片在a端，L1、L2兩燈均發(fā)光，在滑動(dòng)變阻器R的滑片從a端滑動(dòng)到b端的過程中，兩個(gè)燈泡始終工作在額定電壓以內(nèi)，下列說法正確的是（）A．L1變暗，L2變亮B．L1變亮，L2變亮C．L1變暗，L2變暗D．L1變亮，L2變暗5、圖乙是降壓變壓器圖甲給用戶供電的電路示意圖，表示輸電線的總電阻、假設(shè)用戶端為純電阻用電器，總電阻為R。若變壓器視為理想變壓器、輸入電壓恒定，電表視為理想電表，當(dāng)用戶使用的用電器減少時(shí)，則（）A．用戶總電阻R減少 B．電壓表示數(shù)增大C．用電器R兩端電壓升高 D．電流表示數(shù)保持不變6、如圖所示，理想變壓器原線圈輸入電壓，副線圈電路中為定值電阻，R是滑動(dòng)變阻器，和是理想交流電壓表，示數(shù)分別用和表示；和是理想交流電流表，示數(shù)分別用和表示，變壓器原副線圈匝數(shù)分別為和。下列說法正確的是（）A．B．C．滑片P向下滑動(dòng)過程中，不變、變大D．滑片P向下滑動(dòng)過程中，變小、變小7、如圖所示，交流發(fā)電機(jī)的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)的虛線軸以恒定的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。電路中理想變壓器副線圈接入電路的匝數(shù)可通過單刀雙開關(guān)改變，開始時(shí)開關(guān)S置于位置1，電流表、電壓表均為理想電表，下列說法正確的是（）A．圖示位置線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零 B．只將S從1撥向2時(shí)，電流表示數(shù)變大C．只將R的滑片上移，電流表示數(shù)變大 D．只將R的滑片上移，的電功率變小8、如圖，理想變壓器副線圈匝數(shù)為2000匝，原線圈匝數(shù)為1000匝。副線圈接有一個(gè)阻值為的燈泡，繞過鐵芯的單匝線圈接有一理想交流電壓表，示數(shù)為。則交流電流表的示數(shù)為（）A． B． C． D．9、一交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)圖像如圖所示，該交流電通過一自耦變壓囂對(duì)一電阻供電，不計(jì)發(fā)電機(jī)內(nèi)阻，則下列說法正確的是（）A．電壓表V示數(shù)為12VB．電阻中電流方向每秒鐘改變100次C．t=0.05s時(shí)發(fā)電機(jī)線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直D．當(dāng)自耦變壓器滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，電阻消耗的功率減小二、解答題10、圖甲為某同學(xué)設(shè)計(jì)的充電裝置示意圖，線圈ab匝數(shù)為n＝100匝，面積為S＝10－3m2，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，如圖乙所示。理想變壓器副線圈接充電器，已知額定電壓為6V的充電器恰能正常工作，不計(jì)線圈電阻。求：（1）線圈ab中的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Em；（2）變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1：n2。3.3變壓器基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)要點(diǎn)一、變壓器的原理1．變壓器的構(gòu)造由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成，如圖所示。(1)原線圈：與交流電源連接的線圈，也叫初級(jí)線圈。(2)副線圈：與負(fù)載連接的線圈，也叫次級(jí)線圈。2．原理：互感現(xiàn)象是變壓器的工作基礎(chǔ)。原線圈中電流的大小、方向不斷變化，在鐵芯中激發(fā)的磁場(chǎng)也不斷變化，變化的磁場(chǎng)在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。3．作用：改變交變電流的電壓，不改變交變電流的周期和頻率。4．注意(1)變壓器不改變交變電流的周期和頻率。(2)變壓器只對(duì)變化的電流起作用，對(duì)恒定電流不起作用。(3)變壓器的兩個(gè)線圈之間通過磁場(chǎng)聯(lián)系在一起，兩個(gè)線圈間是絕緣的。要點(diǎn)二、電壓與匝數(shù)的關(guān)系1．理想變壓器(1)定義：沒有能量損失的變壓器。(2)特點(diǎn)①變壓器鐵芯內(nèi)無漏磁。②原、副線圈不計(jì)內(nèi)阻，即不產(chǎn)生焦耳熱。③鐵芯中不產(chǎn)生渦流。2．原、副線圈的電壓關(guān)系(1)對(duì)理想變壓器，原、副線圈中每一匝線圈都具有相同的eq\f(ΔΦ,Δt)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E1＝n1eq\f(ΔΦ,Δt)，E2＝n2eq\f(ΔΦ,Δt)，所以eq\f(E1,E2)＝eq\f(n1,n2)。(2)由于不計(jì)原、副線圈的電阻，因此原線圈兩端的電壓U1＝E1，副線圈兩端的電壓U2＝E2，所以eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)。當(dāng)有多組線圈時(shí)，則有eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)…3．兩類變壓器(1)降壓變壓器：副線圈的電壓比原線圈電壓低的變壓器。(2)升壓變壓器：副線圈的電壓比原線圈電壓高的變壓器。要點(diǎn)突破突破一：變壓器和分壓器變壓器和分壓器都能起到改變電壓的作用，但二者有著本質(zhì)區(qū)別，如圖所示。1．變壓器是一種電感性儀器，是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的；而分壓器是一種電阻性儀器，是根據(jù)電阻串聯(lián)分壓原理工作的。2．變壓器只能改變交流電壓，不能改變直流電壓；而分壓器既可改變交流電壓，也可改變直流電壓。3．變壓器可以使交流電壓升高或降低；而分壓器不能使電壓升高。4．對(duì)于理想變壓器，電壓與線圈匝數(shù)成正比，即Uab∶Ucd＝n1∶n2；而對(duì)于分壓器，電壓與電阻成正比，即Uef∶Ugh＝Ref∶Rgh。5．若在cd間、gh間分別接入負(fù)載電阻R0后，對(duì)于變壓器，Ucd不隨R0的變化而變化；而對(duì)于分壓器，Ugh將隨R0的增大而增大，隨R0的減小而減小。6．理想變壓器工作時(shí)，穿過鐵芯的磁通量是一定的，線圈兩端的電壓遵循法拉第電磁感應(yīng)定律，兩線圈中存在E1＝n1eq\f(ΔΦ,Δt)，E2＝n2eq\f(ΔΦ,Δt)；而分壓器工作時(shí)，回路電流為定值，遵循歐姆定律，即Uef＝IRef，Ugh＝IRgh。7．理想變壓器的輸入功率隨輸出功率的變化而變化，且始終相等，即P入＝P出；而分壓器空載時(shí)，輸入功率P入＝I2Ref不變。突破二：理想變壓器的動(dòng)態(tài)變化問題1.變壓器的動(dòng)態(tài)電路分析一是要符合變壓器的基本規(guī)律(電壓、電流、功率關(guān)系)；二是要遵循歐姆定律。首先確定是哪些量在變，哪些量不變，然后根據(jù)相應(yīng)的規(guī)律判斷，具體問題具體分析。2．需要注意的幾點(diǎn)(1)負(fù)載增多，不等于電阻變大。并聯(lián)的負(fù)載增多對(duì)應(yīng)用電器增多，消耗功率增大，其總電阻減小。(2)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，電流和電壓如何變化的判斷：先要由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)判斷U2是否變化，再根據(jù)U2及負(fù)載電阻變大或變小的情況，由歐姆定律確定線圈中的電流I2的變化情況，最后再由P入＝P出判斷原線圈中電流的變化情況。3．動(dòng)態(tài)問題的分析思路可表示為突破三：理想變壓器的制約關(guān)系(1)電壓制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比eq\f(n1,n2)一定時(shí)，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，即U2＝eq\f(n2U1,n1).(2)功率制約：P出決定P入，P出增大，P入增大；P出減小，P入減小；P出為0，P入為0.(3)電流制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比eq\f(n1,n2)一定，且輸入電壓U1確定時(shí)，副線圈中的輸出電流I2決定原線圈中的電流I1，即I1＝eq\f(n2I2,n1)(只有一個(gè)副線圈時(shí))．突破四：常見的變壓器1．自耦變壓器如下圖所示．鐵芯上只繞一個(gè)線圈，低壓線圈是高壓線圈的一部分，既可以作為升壓變壓器使用，也可以作為降壓變壓器使用．2．電壓互感器(1)構(gòu)造：小型降壓變壓器，如下圖(a)．(2)接法：原線圈并聯(lián)在高壓電路中，副線圈接電壓表；為了安全，外殼和副線圈應(yīng)接地．(3)作用：將高電壓變?yōu)榈碗妷海ㄟ^測(cè)量低電壓，計(jì)算出高壓電路的電壓．3．電流互感器(1)構(gòu)造：小型升壓變壓器，如圖(b)．(2)接法：原線圈串聯(lián)在被測(cè)電路中，副線圈接電流表；為了安全，外殼和副線圈應(yīng)接地．(3)作用：將大電流變成小電流，通過測(cè)量小電流，計(jì)算出被測(cè)電路中的大電流．典例精析題型一：理想變壓器規(guī)律的應(yīng)用例一．如圖所示，一理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為1∶2；副線圈電路中接有燈泡，燈泡的額定電壓為220V，額定功率為22W；原線圈電路中接有電壓表和電流表．現(xiàn)閉合開關(guān)，燈泡正常發(fā)光。若用U和I分別表示此時(shí)電壓表和電流表的讀數(shù)，則()A．U＝110V，I＝0.2AB．U＝110V，I＝0.05AC．U＝110eq\r(2)V，I＝0.2AD．U＝110eq\r(2)V，I＝0.2eq\r(2)A解析：由于燈泡正常發(fā)光，故燈泡兩端電壓即副線圈兩端電壓為U2＝220V，通過燈泡的電流即副線圈中的電流為I2＝eq\f(22W,220V)＝0.1A．根據(jù)理想變壓器電壓關(guān)系U1∶U2＝n1∶n2，得U1＝110V，電流關(guān)系I1∶I2＝n2∶n1，得I1＝0.2A，則U＝U1＝110V，I＝I1＝0.2A．故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤．答案：A變式遷移1：一輸入電壓為220V，輸出電壓為36V的變壓器副線圈燒壞．為獲知此變壓器原、副線圈匝數(shù)，某同學(xué)拆下燒壞的副線圈，用絕緣導(dǎo)線在鐵芯上新繞上5匝線圈，如圖所示，然后將原線圈接到220V交流電源上，測(cè)得新繞線圈的端電壓為1V．按理想變壓器分析，該變壓器燒壞前的原、副線圈匝數(shù)分別為()A．1100,360 B．1100,180C．2200,180 D．2200,360解析：根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可得eq\f(220,1)＝eq\f(n1,5)，可知n1＝1100.排除C、D兩項(xiàng)．再由eq\f(220,36)＝eq\f(n1,n2)可知n2＝180，故A錯(cuò)B對(duì)．答案：B題型二：理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問題例二．如下圖所示為一理想變壓器，S為單刀雙擲開關(guān)，P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)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()A．保持U1及P的位置不變，S由a合到b時(shí)，I1將增大B．保持P的位置及U1不變，S由b合到a時(shí)，R消耗的功率減小C．保持U1不變，S合在a處，使P上滑，I1將增大D．保持P的位置不變，S合在a處，若U1增大，I1將增大思路點(diǎn)撥：當(dāng)S變動(dòng)時(shí)解析：S由a合到b時(shí)，n1減小，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知U2增大，P2＝eq\f(U22,R)隨之增大．而P1＝P2，又P1＝I1U1，從而I1增大，A正確．S由b合到a時(shí)，與上述情況相反，P2將減小，B正確．P上滑時(shí)，R增大，P2＝eq\f(U22,R)減小，又P1＝P2，P1＝I1U1，從而I1減小，C錯(cuò)誤．U1增大，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，可知U2增大，I2＝eq\f(U2,R)隨之增大；由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)可知I1也增大，D正確．答案：ABD變式遷移2：為探究理想變壓器原、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交流電源上，副線圈連接相同的燈泡L1、L2，電路中分別接了理想交流電壓表V1、V2和理想交流電流表A1、A2，導(dǎo)線電阻不計(jì)，如圖所示．當(dāng)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)的比值不變解析：交流電源的電壓有效值不變，即V1示數(shù)不變，因eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，故V2示數(shù)不變，V1與V2示數(shù)的比值不變，D對(duì)．S閉合使負(fù)載總電阻減小，I2＝eq\f(U2,R)，所以I2增大．因eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，所以A1示數(shù)增大，A1與A2示數(shù)比值不變，A對(duì)．答案：AD強(qiáng)化訓(xùn)練選擇題1、小愛同學(xué)將一理想變壓器的原線圈接入的正弦交流電后，用理想交流電壓表測(cè)得其副線圈兩端的電壓為，為了得到原、副線圈的匝數(shù)，在變壓器副線圈外用絕緣導(dǎo)線繞了兩圈，測(cè)得這兩圈導(dǎo)線兩端的電壓為。下列說法正確的是（）A．副線圈上電壓的最大值為B．原線圈的匝數(shù)為匝C．原線圈的匝數(shù)為匝D．若在副線圈兩端接一標(biāo)有“”的燈泡，則原線圈中的電流為【答案】B【解析】A．原線圈接入的正弦交流電后，用理想交流電壓表測(cè)得其副線圈兩端的電壓為，是副線圈交流電壓的有效值，則副線圈上電壓的最大值為，故A錯(cuò)誤；BC．在變壓器副線圈外用絕緣導(dǎo)線繞了兩圈，測(cè)得這兩圈導(dǎo)線兩端的電壓為，則解得原線圈的匝數(shù)為匝故C錯(cuò)誤B正確；D．若在副線圈兩端接一標(biāo)有“”的燈泡，則原線圈的輸入功率為，則原線圈中的電流為故D錯(cuò)誤。故選B。2、如圖甲所示電路中，為標(biāo)有“4V2W”字樣的小燈泡，、為兩只標(biāo)有“8V6W”字樣的相同燈泡，變壓器為理想變壓器，各電表為理想電表，當(dāng)端接如圖乙所示的交變電壓時(shí)，三只燈泡均正常發(fā)光。下列說法正確的是（）A．電流表的示數(shù)為0.75A B．交變電壓的最大值C．變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為3∶1 D．電壓表的示數(shù)為16V【答案】C【解析】AC．三只燈泡都正常發(fā)光，由可知流過、的電流均為0.75A，所以電流表的示數(shù)為1.5A，即副線圈中的電流為1.5A；同理可知流過的電流為0.5A，原線圈中的電流為0.5A，所以A錯(cuò)誤C正確；BD．原、副線圈兩端的電壓之比并且可得故電壓表的示數(shù)為24V，a、b兩端的電壓為而交變電壓的最大值為，BD錯(cuò)誤。故選C。3、如圖所示的電路圖中，變壓器為理想變壓器，原線圈匝數(shù)n1=600匝，裝有熔斷電流為0.5A的保險(xiǎn)絲，副線圈匝數(shù)n2=120匝。當(dāng)原線圈接在180V的正弦式交流電源上時(shí)，要使整個(gè)電路正常工作，則副線圈（）A．可接電阻為12Ω的電烙鐵 B．可接電容器的耐壓值最大為36VC．可并聯(lián)接“36V

25W”的安全燈三盞 D．可串聯(lián)量程為0.6A的電流表測(cè)量副線圈電流【答案】C【詳解】A．根據(jù)可得副線圈兩端的電壓的有效值根據(jù)可知流過副線圈電流的最大有效值為故副線圈所接電阻的最小值為，A錯(cuò)誤；B．副線圈電壓的最大值為，超過電容器的耐壓值，B錯(cuò)誤；C．每個(gè)燈泡的電阻，三只燈泡并聯(lián)后的總電阻，C正確；D．由于副線圈的電流，因此不能用0.6A的電流表測(cè)量副線圈電流，D錯(cuò)誤。故選C。4、如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1：n2，輸入端C、D接入電壓有效值恒定的交變電源。剛開始，滑動(dòng)變阻器滑片在a端，L1、L2兩燈均發(fā)光，在滑動(dòng)變阻器R的滑片從a端滑動(dòng)到b端的過程中，兩個(gè)燈泡始終工作在額定電壓以內(nèi)，下列說法正確的是（）A．L1變暗，L2變亮B．L1變亮，L2變亮C．L1變暗，L2變暗D．L1變亮，L2變暗【答案】D【詳解】滑動(dòng)變阻器R的滑片從a端滑動(dòng)到b端的過程中，滑動(dòng)變阻器連入電路電阻減小，有圖可以看出，燈泡L1、L2兩燈與滑動(dòng)變阻器分別等效為間接串聯(lián)和直接并聯(lián)，由串反并同的方法可知，L1變亮，L2變暗。故選D。5、圖乙是降壓變壓器圖甲給用戶供電的電路示意圖，表示輸電線的總電阻、假設(shè)用戶端為純電阻用電器，總電阻為R。若變壓器視為理想變壓器、輸入電壓恒定，電表視為理想電表，當(dāng)用戶使用的用電器減少時(shí)，則（）A．用戶總電阻R減少 B．電壓表示數(shù)增大C．用電器R兩端電壓升高 D．電流表示數(shù)保持不變【答案】C【詳解】當(dāng)用戶使用的用電器減少時(shí)，則用戶總電阻R變大，因V2的讀數(shù)由變壓器初級(jí)電壓和匝數(shù)比決定，可知V2讀數(shù)不變，次級(jí)電流減小，則R0的電壓減小，用電器R兩端電壓變大；因次級(jí)電流減小，則初級(jí)電流減小，即電流表A1示數(shù)減小。故選C。6、如圖所示，理想變壓器原線圈輸入電壓，副線圈電路中為定值電阻，R是滑動(dòng)變阻器，和是理想交流電壓表，示數(shù)分別用和表示；和是理想交流電流表，示數(shù)分別用和表示，變壓器原副線圈匝數(shù)分別為和。下列說法正確的是（）A．B．C．滑片P向下滑動(dòng)過程中，不變、變大D．滑片P向下滑動(dòng)過程中，變小、變小【答案】B【詳解】A．由圖可知，原副線圈兩端電壓滿足電壓之比為匝數(shù)之比，而不是副線圈兩端電壓，為變阻器兩端電壓，即，故A錯(cuò)誤；B．和是原副線圈電路中電流，滿足，故B正確；CD．滑片P向下滑動(dòng)過程中，變阻器接入電路電阻減小，所以副線圈所在回路電流變大，則由可知變大，又因?yàn)椴蛔儯锤本€圈兩端電壓不變，定值電阻兩端電壓增大，所以變小，故CD錯(cuò)誤。故選B。7、如圖所示，交流發(fā)電機(jī)的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)的虛線軸以恒定的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。電路中理想變壓器副線圈接入電路的匝數(shù)可通過單刀雙開關(guān)改變，開始時(shí)開關(guān)S置于位置1，電流表、電壓表均為理想電表，下列說法正確的是（）A．圖示位置線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零 B．只將S從1撥向2時(shí)，電流表示數(shù)變大C．只將R的滑片上移，電流表示數(shù)變大 D．只將R的滑片上移，的電功率變小【答案】D【詳解】A．示位置線圈處于中性面，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，故A錯(cuò)誤；B．由原、副線圈電壓比等于匝數(shù)比得可知只將S從1撥向2時(shí)，副線圈的匝數(shù)減少，副線圈兩端電壓減小，消耗的電功率減小，由，可知電流表示數(shù)變小，故B錯(cuò)誤；C．將R的滑片上移，R接入電路中的阻值變大，電路中總阻值變大，由減小，由可知只將R的滑片上移，電流表示數(shù)變小，故C錯(cuò)誤；D．將R的滑片上移，R接入電路中的阻值變大，R與R2的總電阻變大，由歐姆定律可知，通過R2的電流減小，由，可知的電功率變小，故D正確。故選D。8、如圖，理想變壓器副線圈匝數(shù)為2000匝，原線圈匝數(shù)為1000匝。副線圈接有一個(gè)阻值為的燈泡，繞過鐵芯的單匝線圈接有一理想交流電壓表，示數(shù)為。則交流電流表的示數(shù)為（）A． B． C． D．【答案】A【解析】理想交流電壓表的示數(shù)為一匝線圈的電壓的有效值，根據(jù)理想變壓器的原理可知，匝數(shù)與電壓成正比，則有，理想變壓器原副線圈的功率相等，則有解得即接在原線圈上的交流電流表的示數(shù)為2A，故選A。9、一交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)圖像如圖所示，該交流電通過一自耦變壓囂對(duì)一電阻供電，不計(jì)發(fā)電機(jī)內(nèi)阻，則下列說法正確的是（）A．電壓表V示數(shù)為12VB．電阻中電流方向每秒鐘改變100次C．t=0.05s時(shí)發(fā)電機(jī)線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直D．當(dāng)自耦變壓器滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，電阻消耗的功率減小【答案】D【解析】A．電壓表的示數(shù)為交流電壓的有效值，則故A錯(cuò)誤；B．交流電的周期為則頻率為一個(gè)周期內(nèi)，電流方向改變2次，所以電阻中電流方向每秒鐘改變10次，故B錯(cuò)誤；C．t=0.05s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，磁通量為零，此時(shí)發(fā)電機(jī)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，故C錯(cuò)誤；D．當(dāng)自耦變壓器滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，根據(jù)可知兩端的電壓減小，電流減小，電阻消耗的功率減小，故D正確。故選D。二、解答題10、圖甲為某同學(xué)設(shè)計(jì)的充電裝置示意圖，線圈ab匝數(shù)為n＝100匝，面積為S＝10－3m2，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，如圖乙所示。理想變壓器副線圈接充電器，已知額定電壓為6V的充電器恰能正常工作，不計(jì)線圈電阻。求：（1）線圈ab中的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Em；（2）變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1：n2?！敬鸢浮浚?）V；（2）1：6【解析】（1）由題圖乙可知磁場(chǎng)變化周期T＝0.2s則ω＝＝10πrad/s又Em＝nBmSω代入數(shù)據(jù)可得Em＝V（2）對(duì)理想變壓器，有＝其中U1＝U2＝6V可得n1：n2＝1：63.4電能的輸送基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)要點(diǎn)一、降低輸電損耗的兩個(gè)途徑1．輸送電能的基本要求(1)可靠：指保證供電線路可靠地工作，少有故障。(2)保質(zhì)：保證電能的質(zhì)量——電壓和頻率穩(wěn)定。(3)經(jīng)濟(jì)：指輸電線路建造和運(yùn)行的費(fèi)用低，電能損耗少。2．降低輸電損耗的兩個(gè)途徑要減少輸電線路上的功率損失，由公式P損＝I2R線知，必須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，在輸電距離一定的情況下，可以增大導(dǎo)線的橫截面積，但過粗的導(dǎo)線會(huì)耗費(fèi)太多的金屬材料，同時(shí)也給鋪設(shè)線路帶來困難；還可以選用電阻率較小的導(dǎo)體。(2)從公式P＝IU來看，在保證功率不改變的情況下，要減小輸送電流就必須提高輸電電壓。前一種方法的作用十分有限，一般采用后一種方法。3．高壓輸電(1)現(xiàn)代遠(yuǎn)距離輸電都采用高壓輸電。目前我國(guó)遠(yuǎn)距離送電采用的電壓有110kV、220kV、330kV，輸電干線已采用500kV和750kV的超高壓，西北電網(wǎng)甚至達(dá)到1100kV的特高壓。(2)高壓輸電并不是越高越好。電壓越高，對(duì)輸電線路絕緣性能和變壓器的要求就越高，線路修建費(fèi)用會(huì)增多。(3)實(shí)際輸送電能時(shí)要綜合考慮輸送功率、距離、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等要求選擇合適的輸電電壓。要點(diǎn)二、電網(wǎng)供電1．遠(yuǎn)距離輸電基本原理在發(fā)電站內(nèi)用升壓變壓器升壓，然后進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，在用電區(qū)域通過降壓變壓器降到所需的電壓。2．電網(wǎng)通過網(wǎng)狀的輸電線、變電站，將許多電廠和廣大用戶連接起來，形成全國(guó)性或地區(qū)性的輸電網(wǎng)絡(luò)。3．電網(wǎng)輸電的優(yōu)點(diǎn)(1)降低一次能源的運(yùn)輸成本，獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。(2)減少斷電的風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)劑不同地區(qū)電力供需的平衡，保障供電的質(zhì)量。(3)合理調(diào)度電力，使電力的供應(yīng)更加可靠，質(zhì)量更高。要點(diǎn)突破突破一：輸電電壓與損失電壓、輸送功率與損失功率概念分析遠(yuǎn)距離輸電原理示意圖及輸電過程(如下圖所示)在發(fā)電站內(nèi)用升壓變壓器把電源電壓升壓到幾百千伏向遠(yuǎn)距離送電，在用電區(qū)通過降壓變壓器把電壓降壓到220V/380V，送給用戶．1．輸電(送)電壓是指加在高壓輸電線始端的電壓，即升壓變壓器的輸出電壓U2.2．損失電壓是指降落在輸電線路上的電壓，即I線R線．輸電導(dǎo)線有電阻，電流通過輸電導(dǎo)線時(shí)，會(huì)在線路上產(chǎn)生電勢(shì)降落，致使輸電線路末端的電壓U3比起始端電壓要低，這就是輸電線路上的電壓損失ΔU＝U2－U3.對(duì)于交流輸電線路來說，造成電壓損失的原因既有電阻又有感抗和容抗．其中電阻造成的電壓損失ΔU＝IR.高中階段在計(jì)算中只考慮輸電線路電阻所造成的電壓損失．3．輸送功率是指升壓變壓器輸出的功率，即P2＝P1.4．損失的功率是指在輸電線上電流發(fā)熱消耗的功率，即I線2R線．關(guān)于輸電線路上的功率損耗的計(jì)算，主要考慮因?qū)Ь€電阻的存在而發(fā)熱造成的損失，故由P損＝I線2R及ΔU＝I線R可知P損＝I線2R＝eq\f(ΔU2,R)＝I線·ΔU，但必須注意，式中ΔU為輸電線路上的電壓損失，不能與輸電線路的始端電壓U2或末端電壓U3相混，ΔU＝U2－U3.5．用戶用電器得到的功率為P3，它們間的關(guān)系U2－U3＝I線R線，P2－P3＝I線2R線．突破二：如何分析遠(yuǎn)距離輸電回路1．解決遠(yuǎn)距離輸電問題時(shí)，應(yīng)首先畫出輸電的電路圖，如圖所示，并將已知量和待求量寫在電路圖的相應(yīng)位置．2．電路被劃分為幾個(gè)獨(dú)立的回路，在每個(gè)回路中，變壓器的原線圈是回路的用電器，而相應(yīng)的副線圈是下一個(gè)回路的電源，每個(gè)回路均可以應(yīng)用閉合電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路規(guī)律，而變壓器的電壓、電流、功率關(guān)系是聯(lián)系不同回路的橋梁．(1)第一個(gè)回路：P1＝U1I1(2)第二個(gè)回路：①電流關(guān)系：I2＝I線＝I3②電壓關(guān)系：U2＝ΔU＋U3③功率關(guān)系：P2＝ΔP＋P3P3＝U3I3P2＝U2I2(3)第三個(gè)回路：P4＝U4I4(4)第一個(gè)回路與第二個(gè)回路之間eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)P1＝P2eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)(5)第二個(gè)回路與第三個(gè)回路之間eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)P3＝P4eq\f(I3,I4)＝eq\f(n4,n3)典例精析題型一：低壓輸電與高壓輸電的比較例一．某小型實(shí)驗(yàn)水電站輸出功率是20kW，輸電線路總電阻是6Ω.(1)若采用380V輸電，求輸電線路損耗的功率和用戶得到的電壓．(2)若改用5000V高壓輸電，用戶端利用n1∶n2＝22∶1的變壓器降壓，求用戶得到的電壓．變式遷移1：中國(guó)已投產(chǎn)運(yùn)行的1000kV特高壓輸電是目前世界上電壓最高的輸電工程．假設(shè)甲、乙兩地原來用500kV的超高壓輸電，輸電線上損耗的電功率為P.在保持輸送電功率和輸電線電阻都不變的條件下，現(xiàn)改用1000kV特高壓輸電，若不考慮其他因素的影響，則輸電線上損耗的電功率將變?yōu)?)A．eq\f(P,4)B．eq\f(P,2)C．2P D．4P題型二：遠(yuǎn)距離輸電的電路分析與計(jì)算例二．一座小型水電站，水以3m/s的速度流入水輪機(jī)，而以1m/s的速度流出，流出水位比流入水位低1.6m，水的流量為1m3/s，如果水流損失的機(jī)械能有75%供給發(fā)電機(jī)．求：(g取10m/s2)(1)若發(fā)電機(jī)效率為80%，則發(fā)電機(jī)的輸出功率為多大；(2)若發(fā)電機(jī)的輸出電壓為240V，輸電線的總電阻eq\f(50,3)Ω，允許損失的電功率為輸出功率的5%，用戶所需電壓為220V，則在送電過程中所用的升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比各是多少．變式遷移2：某發(fā)電站的輸出功率為104kW，輸出電壓為4kV，通過理想變壓器升壓后向80km遠(yuǎn)處用戶供電．已知輸電線的電阻率ρ＝2.4×10－8Ω·m，導(dǎo)線橫截面積為1.5×10－4m2，輸電線路損失的功率為輸出功率的4%，求：(1)升壓變壓器的輸出電壓；(2)輸電線路上的電壓損失．強(qiáng)化訓(xùn)練選擇題1、2021年6月28日，白鶴灘水電站正式并網(wǎng)發(fā)電，使用了我國(guó)領(lǐng)先全球的特高壓輸電技術(shù)。若發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變，遠(yuǎn)距離輸電的示意圖如圖所示。則下列敘述中正確的是（）A．用戶接入電路的用電器越多，用電器兩端電壓越大B．用戶接入電路的用電器越多，發(fā)電機(jī)的輸出功率越大C．用戶接入電路的用電器越多，升壓變壓器輸出電壓變大D．用戶接入電路的用電器越多，輸電線電阻r兩端電壓越小2、如圖所示，交流電源與理想升壓變壓器相連進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，升壓變壓器與降壓變壓器間輸電線路的總電阻為R。降壓變壓器副線圈接入一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)恰好正常工作。圖中電表均為理想電表，電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)為I，下列說法一定正確的是（）A．電動(dòng)機(jī)內(nèi)線圈的阻值為 B．電動(dòng)機(jī)的輸入功率為UIC．輸電線路的損耗功率為 D．輸電線路的總電阻3、玉門有充沛的風(fēng)力資源。風(fēng)力發(fā)電是最環(huán)保的發(fā)電方式之一。遠(yuǎn)距離輸電是實(shí)現(xiàn)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展的必要因素之一。某同學(xué)模擬“遠(yuǎn)距離輸電”，將實(shí)驗(yàn)室提供的器材連接成如圖所示電路，A、B為理想變壓器，燈L1、L2相同且阻值不變。保持A的輸入電壓不變，開關(guān)S斷開時(shí)，燈L1正常發(fā)光。則（）A．僅閉合S，L1變亮B．僅閉合S，A的輸入功率變小C．僅將滑片P上移，L1變亮D．僅將滑片P上移，A的輸入功率變小4、如圖為某山區(qū)小型水電站的電能輸送示意圖，發(fā)電機(jī)輸出的電壓和輸電線路上的電阻恒定，用電器均為純電阻元件，當(dāng)用電高峰來臨時(shí)，下列判斷正確的是()A．用電器等效電阻R0變大B．升壓變壓器T1的輸出電壓變大C．降壓變壓器T2的輸出電壓變大D．輸電線路總電阻R上消耗的功率變大5、遠(yuǎn)距離輸電示意圖如圖所示，兩變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器T的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，在T的原線圈兩端接入一電壓u＝Umsinωt的交流電源。若輸送電功率為P，輸電線的總電阻為2r，不考慮其他因素的影響，則輸電線上損失的電功率為（）A． B．C． D．6、如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，某個(gè)小水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率為，發(fā)電機(jī)的電壓為。通過升壓變壓器升高電壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻為，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為。要求在輸電線上損失的功率控制為（即用戶得到的功率為）。下列說法正確的是（

）A．輸電線上通過的電流為B．降壓變壓器的輸入電壓為C．升壓變壓器的匝數(shù)比為D．降壓變壓器的匝數(shù)比為7、如圖所示為某小區(qū)通過理想變壓器給居民供電的電路示意圖。變壓器的輸入電壓為10kV，負(fù)載變化時(shí)輸入電壓保持不變。從變壓器到居民家中的兩條輸電線的總電阻用R0表示，其阻值保持不變，居民家庭用電器的額定電壓均為220V。下列說法正確的是（）A．當(dāng)變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為500：11時(shí)，可使家庭用電器正常工作B．當(dāng)居民使用的用電器增多時(shí)，交流電壓表的示數(shù)變大C．當(dāng)居民使用的用電器減少時(shí)，交流電壓表的示數(shù)變化量與電流表的示數(shù)變化量的比值的絕對(duì)值不變D．當(dāng)居民便用的用電器減少時(shí)，交流電壓表的示數(shù)變化量與電流表的示數(shù)變化量的比值的絕對(duì)值變大8、如圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，升壓變壓器的原副線圈匝數(shù)比為，降壓變壓器的原副線圈匝數(shù)比為，交流電源的輸出電壓有效值不變。當(dāng)用電器消耗的總功率為P時(shí)，其兩端的電壓為U，已知輸電線電阻為r，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，則輸電線上損失的功率為（）A． B． C． D．9、如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，某個(gè)小水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率為，發(fā)電機(jī)的電壓為。通過升壓變壓器升高電壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻為，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為。要求在輸電線上損失的功率控制為（即用戶得到的功率為）。下列說法正確的是（）A．輸電線上通過的電流為B．降壓變壓器的輸入電壓為C．升壓變壓器的匝數(shù)比為D．降壓變壓器的匝數(shù)比為10、如圖所示，某小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率，發(fā)電機(jī)輸出的電壓，經(jīng)變壓器升壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為。已知輸電線上損失的功率，假設(shè)兩個(gè)變壓器均為理想變壓器，下列說法正確的是（）A．發(fā)電機(jī)輸出的電流B．輸電線上的電流C．降壓變壓器的匝數(shù)比D．用戶得到的電流二、解答題11、為做好疫情防控供電準(zhǔn)備，供電部門為醫(yī)院設(shè)計(jì)的供電系統(tǒng)輸電電路簡(jiǎn)圖如圖所示，發(fā)電機(jī)的矩形線框ABCD處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框面積S＝0.25m2，匝數(shù)n＝100匝，電阻不計(jì)。線框繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO′以一定的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，并與升壓變壓器的原線圈相連，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1:20，降壓變壓器的副線圈接入到醫(yī)院供電，兩變壓器間的輸電線等效電阻R＝40Ω，變壓器均為理想變壓器。當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出功率P＝5×104W時(shí)，電壓表的示數(shù)為250V，額定電壓為220V的醫(yī)療設(shè)備正常工作。求：（1）線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度大??；（2）降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)之比。3.4電能的輸送基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)要點(diǎn)一、降低輸電損耗的兩個(gè)途徑1．輸送電能的基本要求(1)可靠：指保證供電線路可靠地工作，少有故障。(2)保質(zhì)：保證電能的質(zhì)量——電壓和頻率穩(wěn)定。(3)經(jīng)濟(jì)：指輸電線路建造和運(yùn)行的費(fèi)用低，電能損耗少。2．降低輸電損耗的兩個(gè)途徑要減少輸電線路上的功率損失，由公式P損＝I2R線知，必須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，在輸電距離一定的情況下，可以增大導(dǎo)線的橫截面積，但過粗的導(dǎo)線會(huì)耗費(fèi)太多的金屬材料，同時(shí)也給鋪設(shè)線路帶來困難；還可以選用電阻率較小的導(dǎo)體。(2)從公式P＝IU來看，在保證功率不改變的情況下，要減小輸送電流就必須提高輸電電壓。前一種方法的作用十分有限，一般采用后一種方法。3．高壓輸電(1)現(xiàn)代遠(yuǎn)距離輸電都采用高壓輸電。目前我國(guó)遠(yuǎn)距離送電采用的電壓有110kV、220kV、330kV，輸電干線已采用500kV和750kV的超高壓，西北電網(wǎng)甚至達(dá)到1100kV的特高壓。(2)高壓輸電并不是越高越好。電壓越高，對(duì)輸電線路絕緣性能和變壓器的要求就越高，線路修建費(fèi)用會(huì)增多。(3)實(shí)際輸送電能時(shí)要綜合考慮輸送功率、距離、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等要求選擇合適的輸電電壓。要點(diǎn)二、電網(wǎng)供電1．遠(yuǎn)距離輸電基本原理在發(fā)電站內(nèi)用升壓變壓器升壓，然后進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，在用電區(qū)域通過降壓變壓器降到所需的電壓。2．電網(wǎng)通過網(wǎng)狀的輸電線、變電站，將許多電廠和廣大用戶連接起來，形成全國(guó)性或地區(qū)性的輸電網(wǎng)絡(luò)。3．電網(wǎng)輸電的優(yōu)點(diǎn)(1)降低一次能源的運(yùn)輸成本，獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。(2)減少斷電的風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)劑不同地區(qū)電力供需的平衡，保障供電的質(zhì)量。(3)合理調(diào)度電力，使電力的供應(yīng)更加可靠，質(zhì)量更高。要點(diǎn)突破突破一：輸電電壓與損失電壓、輸送功率與損失功率概念分析遠(yuǎn)距離輸電原理示意圖及輸電過程(如下圖所示)在發(fā)電站內(nèi)用升壓變壓器把電源電壓升壓到幾百千伏向遠(yuǎn)距離送電，在用電區(qū)通過降壓變壓器把電壓降壓到220V/380V，送給用戶．1．輸電(送)電壓是指加在高壓輸電線始端的電壓，即升壓變壓器的輸出電壓U2.2．損失電壓是指降落在輸電線路上的電壓，即I線R線．輸電導(dǎo)線有電阻，電流通過輸電導(dǎo)線時(shí)，會(huì)在線路上產(chǎn)生電勢(shì)降落，致使輸電線路末端的電壓U3比起始端電壓要低，這就是輸電線路上的電壓損失ΔU＝U2－U3.對(duì)于交流輸電線路來說，造成電壓損失的原因既有電阻又有感抗和容抗．其中電阻造成的電壓損失ΔU＝IR.高中階段在計(jì)算中只考慮輸電線路電阻所造成的電壓損失．3．輸送功率是指升壓變壓器輸出的功率，即P2＝P1.4．損失的功率是指在輸電線上電流發(fā)熱消耗的功率，即I線2R線．關(guān)于輸電線路上的功率損耗的計(jì)算，主要考慮因?qū)Ь€電阻的存在而發(fā)熱造成的損失，故由P損＝I線2R及ΔU＝I線R可知P損＝I線2R＝eq\f(ΔU2,R)＝I線·ΔU，但必須注意，式中ΔU為輸電線路上的電壓損失，不能與輸電線路的始端電壓U2或末端電壓U3相混，ΔU＝U2－U3.5．用戶用電器得到的功率為P3，它們間的關(guān)系U2－U3＝I線R線，P2－P3＝I線2R線．突破二：如何分析遠(yuǎn)距離輸電回路1．解決遠(yuǎn)距離輸電問題時(shí)，應(yīng)首先畫出輸電的電路圖，如圖所示，并將已知量和待求量寫在電路圖的相應(yīng)位置．2．電路被劃分為幾個(gè)獨(dú)立的回路，在每個(gè)回路中，變壓器的原線圈是回路的用電器，而相應(yīng)的副線圈是下一個(gè)回路的電源，每個(gè)回路均可以應(yīng)用閉合電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路規(guī)律，而變壓器的電壓、電流、功率關(guān)系是聯(lián)系不同回路的橋梁．(1)第一個(gè)回路：P1＝U1I1(2)第二個(gè)回路：①電流關(guān)系：I2＝I線＝I3②電壓關(guān)系：U2＝ΔU＋U3③功率關(guān)系：P2＝ΔP＋P3P3＝U3I3P2＝U2I2(3)第三個(gè)回路：P4＝U4I4(4)第一個(gè)回路與第二個(gè)回路之間eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)P1＝P2eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)(5)第二個(gè)回路與第三個(gè)回路之間eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)P3＝P4eq\f(I3,I4)＝eq\f(n4,n3)典例精析題型一：低壓輸電與高壓輸電的比較例一．某小型實(shí)驗(yàn)水電站輸出功率是20kW，輸電線路總電阻是6Ω.(1)若采用380V輸電，求輸電線路損耗的功率和用戶得到的電壓．(2)若改用5000V高壓輸電，用戶端利用n1∶n2＝22∶1的變壓器降壓，求用戶得到的電壓．解析：(1)輸電線上的電流強(qiáng)度為I＝eq\f(P,U)＝eq\f(20×103,380)A≈52.63A輸電線路損耗的功率為：P損＝I2R＝52.632×6W≈16620W＝16.62kW用戶得到的電壓U1＝U－IR＝(380－52.63×6)V＝64.22V.(2)改用高壓輸電后，輸電線上的電流強(qiáng)度變?yōu)镮′＝eq\f(P,U′)＝eq\f(20×103,5000)A＝4A用戶端在變壓器降壓前獲得的電壓U′1＝U′－I′R＝(5000－4×6)V＝4976V根據(jù)eq\f(U′1,U′2)＝eq\f(n1,n2)用戶得到的電壓為U′2＝eq\f(n2,n1)U′1＝eq\f(1,22)×4976V≈226.18V.答案：(1)16.62kW64.22V(2)226.18V變式遷移1：中國(guó)已投產(chǎn)運(yùn)行的1000kV特高壓輸電是目前世界上電壓最高的輸電工程．假設(shè)甲、乙兩地原來用500kV的超高壓輸電，輸電線上損耗的電功率為P.在保持輸送電功率和輸電線電阻都不變的條件下，現(xiàn)改用1000kV特高壓輸電，若不考慮其他因素的影響，則輸電線上損耗的電功率將變?yōu)?)A．eq\f(P,4)B．eq\f(P,2)C．2P D．4P解析：設(shè)輸送功率為P，輸送電流為I，輸送電壓為U，則P＝UI，I＝eq\f(P,U)，P損＝I2R.輸送電壓升為原來的2倍，則輸送電流降為原來的一半，P損降為原來的四分之一，故選A.答案：A題型二：遠(yuǎn)距離輸電的電路分析與計(jì)算例二．一座小型水電站，水以3m/s的速度流入水輪機(jī)，而以1m/s的速度流出，流出水位比流入水位低1.6m，水的流量為1m3/s，如果水流損失的機(jī)械能有75%供給發(fā)電機(jī)．求：(g取10m/s2)(1)若發(fā)電機(jī)效率為80%，則發(fā)電機(jī)的輸出功率為多大；(2)若發(fā)電機(jī)的輸出電壓為240V，輸電線的總電阻eq\f(50,3)Ω，允許損失的電功率為輸出功率的5%，用戶所需電壓為220V，則在送電過程中所用的升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比各是多少．思路點(diǎn)撥：eq\x(\a\al(水流的,機(jī)械能))75%,eq\x(電能)80%,eq\x(輸出功率)5%,eq\b\lc\\rc\](\a\vs4\al\co1(\x(損失功率),\x(輸電線電阻)))→eq\x(\a\al(輸電線中,的電流))電流比,eq\x(匝數(shù)比)解析：(1)每秒鐘水流損失的機(jī)械能ΔE＝eq\f(1,2)m(v12－v22)＋mgΔh＝2×104J，發(fā)電機(jī)的輸出功率為P輸＝eq\f(75%×ΔE×80%,t)＝12kW(2)畫出從發(fā)電機(jī)經(jīng)變壓器到用戶的供電線路示意圖所示．輸電線上損失的功率為P線＝5%P輸＝600W根據(jù)P線＝I線2R線，可得I線＝eq\r(\f(P線,R線))＝6A由于I2＝I線＝6A，I1＝eq\f(P輸,U1)＝50A，所以對(duì)升壓變壓器有eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)＝eq\f(3,25)，而I3＝I線＝6A，I4＝eq\f(P輸－P線,U4)＝eq\f(570,11)A所以對(duì)降壓變壓器有eq\f(n3,n4)＝eq\f(I4,I3)＝eq\f(\f(570,11),6)＝eq\f(95,11).答案：(1)12kW(2)eq\f(3,25)eq\f(95,11)變式遷移2：某發(fā)電站的輸出功率為104kW，輸出電壓為4kV，通過理想變壓器升壓后向80km遠(yuǎn)處用戶供電．已知輸電線的電阻率ρ＝2.4×10－8Ω·m，導(dǎo)線橫截面積為1.5×10－4m2，輸電線路損失的功率為輸出功率的4%，求：(1)升壓變壓器的輸出電壓；(2)輸電線路上的電壓損失．解析：(1)輸電線的電阻．r＝ρeq\f(2l,S)＝2.4×10－8×eq\f(2×80×103,1.5×10－4)Ω＝25.6Ω，輸電電路圖如圖所示：根據(jù)公式P損＝I2r及P損＝P出·4%得，輸送電流為I＝eq\r(\f(P出×4%,r))＝eq\r(\f(104×103×4%,25.6))A＝125A.升壓變壓器的輸出電壓U2＝eq\f(P出,I)＝eq\f(104×103,125)V＝8×104V.(2)電壓損失U損＝Ir＝125×25.6V＝3200V.答案：(1)8×104V(2)3200V強(qiáng)化訓(xùn)練選擇題1、2021年6月28日，白鶴灘水電站正式并網(wǎng)發(fā)電，使用了我國(guó)領(lǐng)先全球的特高壓輸電技術(shù)。若發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變，遠(yuǎn)距離輸電的示意圖如圖所示。則下列敘述中正確的是（）A．用戶接入電路的用電器越多，用電器兩端電壓越大B．用戶接入電路的用電器越多，發(fā)電機(jī)的輸出功率越大C．用戶接入電路的用電器越多，升壓變壓器輸出電壓變大D．用戶接入電路的用電器越多，輸電線電阻r兩端電壓越小【答案】B【解析】根據(jù)發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1不變，由可知升壓變壓器輸出電壓U2不變，用戶接入電路的用電器越多，用電器所消耗的功率增大，發(fā)電機(jī)的輸出功率也增大，根據(jù)P=U1I1可知I1增大，由可得I2增大，由可得Ur增大，U3減小，由可知，隨著U3減小，U4也應(yīng)該減小，即用電器兩端電壓減小。2、如圖所示，交流電源與理想升壓變壓器相連進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，升壓變壓器與降壓變壓器間輸電線路的總電阻為R。降壓變壓器副線圈接入一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)恰好正常工作。圖中電表均為理想電表，電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)為I，下列說法一定正確的是（）A．電動(dòng)機(jī)內(nèi)線圈的阻值為 B．電動(dòng)機(jī)的輸入功率為UIC．輸電線路的損耗功率為 D．輸電線路的總電阻【答案】C【解析】A．因I不是通過電動(dòng)機(jī)的電流，U也不是電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻上的電壓，則電動(dòng)機(jī)內(nèi)線圈的阻值不等于，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．因?yàn)閁和I均不是電動(dòng)機(jī)兩端的電壓和通過電動(dòng)機(jī)的電流，則電動(dòng)機(jī)的輸入功率不等于UI，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．輸電線路的損耗功率為，選項(xiàng)C正確；

D．因U不是輸電線的電壓損失，則輸電線路的總電阻，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3、玉門有充沛的風(fēng)力資源。風(fēng)力發(fā)電是最環(huán)保的發(fā)電方式之一。遠(yuǎn)距離輸電是實(shí)現(xiàn)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展的必要因素之一。某同學(xué)模擬“遠(yuǎn)距離輸電”，將實(shí)驗(yàn)室提供的器材連接成如圖所示電路，A、B為理想變壓器，燈L1、L2相同且阻值不變。保持A的輸入電壓不變，開關(guān)S斷開時(shí)，燈L1正常發(fā)光。則（）A．僅閉合S，L1變亮B．僅閉合S，A的輸入功率變小C．僅將滑片P上移，L1變亮D．僅將滑片P上移，A的輸入功率變小【答案】D【解析】AB．僅閉合S，用戶端用電器增多，消耗的功率增大，對(duì)于理想變壓器輸入功率等于輸出功率，則A端輸入功率增大，由于A的輸入電壓不變，則電流增大，輸電線電阻R兩端的電壓增大，理想變壓器B原副線圈的電壓減小，即L1兩端電壓減小，電流減小，L1變暗，故AB錯(cuò)誤；CD．僅將滑片上移，A的副線圈匝數(shù)減小，根據(jù)原副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系n2減小，U2減小，則B的輸入電壓和輸出電壓都減小，即L1兩端電壓減小，電流減小，L1變暗，電路中總電流減小，A的原線圈中的電流減小，輸入電壓不變，所以輸入功率變小，故C錯(cuò)誤，D正確。4、如圖為某山區(qū)小型水電站的電能輸送示意圖，發(fā)電機(jī)輸出的電壓和輸電線路上的電阻恒定，用電器均為純電阻元件，當(dāng)用電高峰來臨時(shí)，下列判斷正確的是()A．用電器等效電阻R0變大B．升壓變壓器T1的輸出電壓變大C．降壓變壓器T2的輸出電壓變大D．輸電線路總電阻R上消耗的功率變大【答案】D【解析】A．在用電高峰期，因?yàn)楦嗟挠脩粼谟秒?，每個(gè)用戶之間的電阻是并聯(lián)關(guān)系，由并聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)可知用電器等效電阻R0變小，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)變壓器的原理可知，升壓變壓器的輸入電壓保持