高中物理第3章电能的输送与变压器章末分层突破课件沪科版选修32

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每只灯泡的正常工作电流为 I 额＝UP额额＝24200 A＝121 A 用户最多可接电灯的盏数为 n＝II额＝320盏＝165 盏.
11 【答案】 165 盏
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1解答理想变压器问题离不开三个关系：电压关系、电流关系、功率关系， 在输入电压不变的情况下，输入电流、输入功率随负载的变化而变化.
图 3-3
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【解析】 由题意知原线圈的输入电压为
U1＝U2m＝1
410 2
V≈1
000 V
根据原、副线圈的匝数比得副线圈的电压为
U2＝nn21U1＝14×1 000 V＝250 V 用电器正常工作电压 U 用＝220 V，则线路损失电压为 ΔU＝U2－U 用＝250 V－220 V＝30 V 输电线上的电流为 I＝ΔrU＝310 A＝30 A
A＝0.6
A，选项
B
正确；根据
I＝
Im 得副线圈上的电流的最大值 2
I2m＝
2I2＝2.2
2A，选项 C 错误.
【答案】 BD
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远距离高压(gāoyā)输电
1.输电示意图(如图 3-2)
图 3-2
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图 3-2 2.正确理解几个基本关系 (1)功率关系：P1＝P2，P2＝P 损＋P3，P3＝P4. (2)电压关系：UU12＝nn12，U2＝U 线＋U3，UU34＝nn34. (3)电流关系：II12＝nn21，I2＝I 线＝I3，II34＝nn43. (4)输电电流：I 线＝UP22＝UP33＝UR线线.
图 3-5
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A.此时原线圈两端电压的最大值约为 34 V B.此时原线圈两端电压的最大值约为 24 V C.原线圈两端原来的电压有效值约为 68 V D.原线圈两端原来的电压有效值约为 48 V
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【解析】 电压表测的是电阻 R 两端的电压，根据 U2＝I2(R0＋R)得 U2＝6.0 V.由UU12＝nn12得 U1＝24 V，由于电压表的读数为有效值，故变压器原线圈两端的电 压的有效值为 24 V，其最大值 Um＝ 2U1≈34 V，A 正确，B 错误；由于变压器 输入电流不变，所以副线圈电流也不变，负载电阻总阻值原为 12R0，现为 6R0， 因此原电压应是现在的两倍，故原线圈两端原来的电压有效值约为 48 V，D 正 确，C 错误.所以选 A、D.
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(3)负载制约：①变压器副线圈中的功率 P2 由用户负载决定，P2＝P 负 1＋P 负 2＋…；②变压器副线圈中的电流 I2 由用户负载及输出电压 U2 决定，I2＝P2/U2.
5.原理思路 变压器原线圈中磁通量发生变化，铁心中 ΔΦ/Δt 相等，即ΔΔΦt1＝ΔΔΦt2.此式适 用于交流电或电压(电流)变化的直流电，但不适用于稳定或恒定电流的情况.
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(5)输电导线上损耗的电功率： P 损＝P2－P3＝I2线R 线＝UR线2线＝U 线 I 线. (6)输电导线上的电压损失： U 线＝I 线·R 线＝U2－U3.
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如图 3-3 所示，理想变压器原、副线圈匝数比 n1∶n2＝4∶1，原线 圈输入电压 U1＝1 410sin 100πt(V)，副线圈通过电阻 r＝1 Ω 的输电线对用户供 电，则用户处最多接多少盏“220 V 40 W”的电灯可保证正常发光？
A.变压器输入功率为 484 W B.通过原线圈的电流的有效值为 0.6 A C.通过副线圈的电流的最大值为 2.2 A D.变压器原、副线圈匝数比 n1∶n2＝11∶3
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【解析】 变压器的输入功率 P1＝P2＝I2U2＝2.2×60 W＝132 W，选项 A
错误；由UU12＝nn12得nn21 ＝UU12＝26200＝131，选项 D 正确；由II12＝nn21得 I1＝nn21I2＝131×2.2
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图 3-7 B.I2＝UR2 C.I1U1＝I22R D.I1U1＝I2U2
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【解析】 根据理想变压器的工作原理得 I1U1＝I2U2、II21＝nn21.U2 不是加在 R 两端的电压，故 I2≠UR2，而 I1U1 等于 R 上消耗的功率 I22R 与下一级变压器的输入 功率之和.选项 D 正确.
图 3-6
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【解析】 由于理想变压器输入电压 U1 不变，原、副线圈匝数不变，所以 输出电压 U2 也不变，灯 L 亮度不随 P 的滑动改变，故选项 A 错误，选项 B 正 确；P 向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，负载总电阻 R 总减小，由 I2＝RU总2知，通过副线圈的电流 I2 增大，输出功率 P2＝U2I2 增大，再由II12＝nn21知输 入电流 I1 也增大，故选项 C 错误，D 正确.
【解析】 设灯泡正常发光时的电流为 I，则 I1＝I，I2＝2I.由nn12＝II21得nn12＝21. 由UU1′2 ＝nn12得 U1′＝nn12U2＝2U.故 U1＝4U，C 正确. 【答案】 C
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我还有这些不足： (1) ________________________________________________________ (2) ________________________________________________________ 我的课下提升方案： (1) ________________________________________________________ (2) ________________________________________________________
【答案】 AD
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3.(多选)(2014·广东高考)如图 3-6 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
拓
巩 固
展 (
(
t
g
u
ǒ
ò
n
z
g
h
g
ǎ
ù) 层
n
章末分层突破
) 层
提
升
(
章
t
末
í
综
s
合
h
测
ē
评
n
g)
层
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[自我校对] P送
①U ②I线 R线 ③I 线U 损
n1 ④ n2
n2 ⑤ n1 ⑥U2I2＋U3I3
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理想(lǐxiǎng)变压器问题
1.电压思路 理想变压器的输入电压 U1，输出电压 U2 与原、副线圈匝数之间关系：UU12＝ nn12. 2.功率思路 理想变压器的输入，输出功率关系为：P 入＝P 出，即 P1＝P2；当变压器有多 个副绕组时：P1＝P2＋P3＋….
【答案】 BC
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2.(多选)(2015·海南高考)如图，一理想变压器原、副线圈匝数之比为 4∶1， 原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的 阻值为 R0，负载电阻的阻值 R＝11R0， 是理想电压表；现将负载电阻的阻值减 小为 R＝5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为 5.0 V，则( )
2远距离高压输电问题中，损耗功率产生在高压输电线上，一般不计变压 器上的功率损失.
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1.(多选)如图 3-4 所示，理想变压器的原、副线圈匝数比 n1∶n2＝1∶10，副
线圈与阻值 R＝20 Ω 的电阻相连，原线圈两端所加的电压 u＝20 2sin20πt(V)，
则( ) A.交流电压表的示数为 20 2 V
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(多选)(2014·山东高考)如图 3-1，将额定电压为 60 V 的用电器，通 过一理想变压器接在正弦交变电源上.闭合开关 S 后，用电器正常工作，交流电 压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为 220 V 和 2.2 A.以下判断正确的 是( )
图 3-1
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B.副线圈输出交流电的频率为 10 Hz
C.电阻 R 上消耗的电功率为 2 kW
D.原线圈中电流的最大值为 100 A
图 3-4
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【解析】 交流电压表的示数为交流电电压的有效值，应为 20 V，选项 A 错误；原线圈交流电的频率为 10 Hz，变压器不改变交流电的频率，故选项 B 正 确；副线圈两端的电压有效值为 U2＝nn21U1＝200 V，则 P＝UR22＝U2I2＝U1I1，解得 P＝2 000 W，选项 C 正确；I1＝100 A，原线圈中电流的最大值为 100 2 A，选 项 D 错误.
【答案】 D
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5.如图 3-8 所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为 U，变压器 为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比 n1∶n2 和电源电 压 U1 分别为( )
A.1∶2 2U C.2∶1 4U
图 3-8 B.1∶2 4U D.2∶1 2U
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3.电流思路 由 I＝P/U 知，对只有一个副绕组的变压器有：I1∶I2＝n2∶n1；当变压器有 多个副绕组时：n1I1＝n2I2＋n3I3＋…. 4.制约思路(变压器动态问题) (1)电压制约：当变压器原、副线圈匝数比(n1/n2)一定时，输出电压 U2 由输 入电压 U1 决定，即 U2＝n2U1/n1，可简述为“原制约副”. (2)电流制约：当变压器、原副线圈的匝数比(n1/n2)一定，且输入电压 U1 确 定时，原线圈中的输入电流 I1 由副线圈中的输出电流 I2 决定，即 I1＝n2I2/n1，可 简述为“副制约原”.
【答案】 BD
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4.(2014·江苏高考)远距离输电的原理图如图 3-7 所示，升压变压器原、副线 圈的匝数分别为 n1、n2，电压分别为 U1、U2，电流分别为 I1系式中正确的是( )
【导学号：72000085】
A.II21＝nn12