高三物理第一轮复习 第十章变压器 远距离输电导学案49

学案49 变压器 远距离输电

一、概念规律题组

1．理想变压器的原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝10∶1，原线圈两端接通交流电源，则( ) A ．原、副线圈中电流频率之比f 1∶f 2＝10∶1 B ．原、副线圈两端电压之比为U 1∶U 2＝10∶1 C ．原、副线圈内交变电流之比I 1∶I 2＝1∶10 D ．变压器输入和输出功率之比P 1∶P 2＝10∶1

2．远距离输电时，在输送电功率不变的条件下( ) A ．只有增大导线的电阻，才能减小电流，提高输电效率 B ．提高输电电压，能减小电流，提高输电效率 C ．提高输电电压势必增大输电导线上的能量损耗 D ．提高输电电压势必增大输电导线上的电流

图1

3．如图1所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V，60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则( )

A ．电流表的示数为32

220

A

B ．电源输出功率为1 200 W

C ．电流表的示数为3

220

A

D ．原线圈端电压为11 V

二、思想方法题组

4．某发电站采用高压输电向外输送电能．若输送的总功率为P 0，输电电压为U ，输电导线的总电阻为R.则下列说法正确的是( )

A ．输电线上的电流I ＝U

R

B ．输电线上的电流I ＝P 0

U

C ．输电线上损失的功率P ＝(P 0

U )2R

D ．输电线上损失的功率P ＝U

2

R

图2

5．如图2所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L 1和L 2，输电线等效电阻为R.开始时，开关S 断开．当S 接通时，以下说法中正确的是( )

A ．副线圈两端M 、N 的输出电压减小

B ．副线圈输电线等效电阻R 上的电压增大

C ．通过灯泡L 1的电流减小

D ．原线圈中的电流增大

一、理想变压器原、副线圈基本量的关系

【例1】 (2011·广东·19)图3(a)左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R

＝55 Ω，、为理想电流表和理想电压表，若原线圈接入如图3(b)所示的正弦交变电压，电压表的示数为110 V ，下列表述正确的是( )

(a)

(b)

图3

A ．电流表的示数为2 A

B ．原、副线圈匝数比为1∶2

C ．电压表的示数为电压的有效值

D ．原线圈中交变电压的频率为100 Hz [规范思维]

二、变压器的动态分析问题

此类问题大致有两种情况：一是负载电阻不变，原、副线圈的电压(U 1、U 2)、电流(I 1、I 2)、输入功率、输出功率随匝数比变化而变化的情况；另一类是匝数比不变，上述各物理量随负载电阻变化而变化的情况．根据题意分清变量与不变量，要明确变量之间的相互制约关系，这是处理此类问题的关键．

动态分析问题的思路程序可表示为：

【例2】 如图4所示，T 为理想变压器，副线圈回路中的输电线ab 和cd 的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，则当开关S 闭合时( )

图4

A ．交流电压表V 2和V 3的示数一定都变小

B ．交流电压表V 3的示数变小

C ．交流电流表A 1、A 2和A 3的示数一定变大

D ．只有A 1的示数变大 [规范思维]

三、输电电路的基本分析

图5

1．如图5所示，发电站的输出电功率为P ，输出电压为U ，用户得到的电功率为P′，

电压为U′，则输电电流为I ＝P U ＝U －U′R 线＝U 线

R 线

.

2．输电导线损失的电压：U 线＝U －U′＝IR 线．

3．输电导线上损失的电功率 ΔP ＝P －P′＝I 2

R 线＝(P U )2R 线＝

U 线2

R 线

4．减少电能损失的基本途径：根据公式ΔP ＝I 2

R 线＝(P U )2R 线．可知有两个基本途径：①

减小输电线电阻，如加大输电导线的横截面积，采用电阻率小的材料等；②高压输电，在输送功率一定的条件下，提高电压，减小输送电流．

【例3】 (2010·浙江理综·17)某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是3×106

kW ，现用500 kV 的电压输电，则下列说法正确的是( )

A ．输电线上输送的电流大小为2.0×105

A B ．输电线上由电阻造成的电压损失为15 kV

C ．若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kW

D ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2/r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻 [规范思维]

四、远距离高压输电问题的分析

1．远距离高压输电的几个基本关系(以图6为例)

图6

(1)功率关系

P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 线＋P 3 (2)电压、电流关系 U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4

I 3 U 2＝U 线＋U 3 I 2＝I 3＝I 线

(3)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3

R 线

(4)输电导线上损失的电功率 P 线＝U 线I 线＝I 2线R 线＝(

P 2U 2

)2

R 线 2．关于远距离输电问题的处理思路 常见问题有两类：一类是按发电机→升压→输电线→降压→用电器的顺序分析或按用电器到发电机的顺序分析；还有一类常见的是从中间突破的题目，即由输电线上的功率损失求