《2019版高中物理 第3章 电能的输送与变压器章章末学案 沪科版选修3-2.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版高中物理 第3章 电能的输送与变压器章章末学案 沪科版选修3-2.doc（6页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、1第第 3 3 章章 电能的输送与变压器电能的输送与变压器章末总结章末总结电能的输送与变压器Error!一、电能输送中功率损失的计算1.P损I2R.2.在输电电流一定的情况下，如果电路的电阻减为原来的一半，则损失的功率变为原来的二分之一；在线路电阻不变的情况下，当电流为原来的一半，线路上损失的功率变为原来的四分之一.3.由 2 可知，减小电流对降低损耗更有效.4.PUI.5.由PUI可知I ，由此式可知，在电功率不变的前提下，升高电压，可减小输电电流.P U例 1 图 1 为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器 T 的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在 T 的原线圈两端接入一电
2、压uUmsin t的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为 2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为( )2图 1A.() B.()n1 n2U2 m 4rn2 n1U2 m 4rC.4()2()2r D.4()2()2rn1 n2P Umn2 n1P Um答案 C解析 原线圈电压的有效值：U1，根据可得U2，又因为是理想变压器，Um2U1 U2n1 n2n2 n1Um2所以 T 的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P，所以输电线上的电流I，输电线P U2上损失的电功率为PI22r4r22，所以 C 正确，A、B、D 错误.(n1 n2) (P Um)二、理想变压器的分析思
3、路1.电压思路：变压器原、副线圈的电压之比为；当变压器有多个副线圈时，U1 U2n1 n2U1 n1U2 n2U3 n32.功率思路：理想变压器的输入、输出功率关系为P入P出，即P1P2；当变压器有多个副线圈时，P1P2P33.电流思路：由I 知，当变压器有多个副线圈时，n1I1n2I2n3I3，对只有一个副P U线圈的变压器才有.I1 I2n2 n14.动态分析变压器电路的思路可表示为2112 22121122111() 12211UUnIRUnPPI UI UPI UUUIIP 负载 决定决定决定决定例 2 如图 2 所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表.下列说法正
4、确的是( )图 2A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大3B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表 V 示数变大C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表 A1示数变大D.若闭合开关S，则电流表 A1示数变大，A2示数变大答案 B解析 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，变压器副线圈两端电压不变，副线圈中的电流变小，则R1消耗的功率及其两端电压均变小，故电压表的示数变大，选项 A 错误，B 正确；当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，副线圈中的电流变小，则原线圈中的电流也变小，电流表 A1示数变小，选项 C 错误；若闭合开关 S，副线圈
5、电路中总电阻变小，副线圈中的电流变大，R1两端电压变大，R2两端电压变小，电流表A2示数变小，原线圈中的电流变大，电流表 A1示数变大，选项 D 错误.三、远距离输电电路中的各种关系1.解决远距离输电问题时，应首先画出输电的电路图，如图 3 所示，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置.图 32.分析三个回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源.3.综合运用下面三方面的知识求解(1)能量守恒PU1I1U2I2P用户PPI22RP用户U3I3U4I4.(2)电路知识U2UU3UI2R(3)变压器知识 .U1 U2I2 I1n1 n2U3 U4I4 I3n
6、3 n4其中 PI22R，UI2R往往是解题的切入点.例 3 交流发电机两端电压是 220 V，输出功率为 4 400 W，输电导线总电阻为 2 .试求：(1)用户得到的电压和功率各多大？输电损失功率多大？4(2)若发电机输出端用 110 的理想升压变压器升压后，经同样输电导线输送，再用 101的理想降压变压器降压后供给用户，则用户得到的电压和功率又是多大？答案 (1)180 V 3 600 W 800 W (2)219.6 V 4 392 W解析 (1)如图，由PIU得：I A20 AP U4 400 220由UU用IR得：用户得到的电压为U用UIR220 V202 V180 V由PP用I2
7、R得：用户得到的功率为P用PI2R4 400 W2022 W3 600 W输电损失功率为P损I2R2022 W800 W(2)输电线路示意图如图所示，根据理想变压器原、副线圈两端的电压与匝数成正比可得：，U1 U2n1 n2解得U2 V2 200 VU1n2 n1220 10 1因理想变压器不改变功率，即P2P，所以I22 AP U2U3U2I2R2 200 V22 V2 196 V由得：降压变压器副线圈两端电压U4 U3n4 n3U4 V219.6 VU3n4 n32 196 1 10用户得到的功率等于发电机的输出功率减去输电线上损失的功率，即P4P3P2I22RPI22R4 392 W.
8、51.(电能输送中功率损失的计算)通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R.当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为P2，则P1和分别为( )P2 P1A.， B.()2R，PR kU1 nP kU1 nC.， D.()2R，PR kU1 n2P kU1 n2答案 D解析 根据变压器的变压规律得k，nk，所以U1kU，U2nkU.根据PUI知匝数U1 UU2 U比为k和nk的变压器副线圈的电流分别为I1，I2.根据PI2R，输电线P U1P kUP U2P nkU路损耗的
9、电功率分别为P1IR()2R，P2IR()2R，所以.选项 D 正确，12P kU22P nkUP2 P11 n2选项 A、B、C 错误.2.(理想变压器基本规律的应用)(多选)如图 4 所示，理想变压器初级线圈的匝数为n1，次级线圈的匝数为n2，初级线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表 V 的示数为 220 V，负载电阻R44 ，电流表 A1的示数为 0.20 A.下列判断中正确的是( )图 4A.初级线圈和次级线圈的匝数比为 21B.初级线圈和次级线圈的匝数比为 51C.电流表 A2的示数为 1.0 AD.电流表 A2的示数为 0.4 A答案 BC解析 对于理想变压器，P1U1I1220
10、0.20 W44 W，则负载电阻消耗的功率P2P144 W，据P2，得U2 V44 V，则5，故 B 正确.A2的读U22 RP2R44 44n1 n2U1 U2220 44数I2 A1 A，故 C 正确.U2 R44 443.(理想变压器的动态分析)(多选)如图 5 所示电路中的变压器为理想变压器，S为单刀双掷开关.P是滑动变阻器R的滑动触头，U1为加在原线圈两端的交变电压，I1、I2分别为原线6圈和副线圈中的电流.下列说法正确的是( )图 5A.保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则R上消耗的功率减小B.保持P的位置及U1不变，S由a切换到b，则I2减小C.保持P的位置及U1不变，S由
11、b切换到a，则I1增大D.保持U1不变，S接在b端，将P向上滑动，则I1减小答案 BC解析 S由b切换a时，副线圈匝数增多，则输出电压U2增大，R消耗的功率增大，由变压器功率关系可知，其输入功率也增大，故I1增大，所以 A 错，C 对；S由a切换到b时，副线圈匝数减少，则输出电压U2减少，I2减小，B 对；P向上滑动时，R减小，I2增大，由电流与匝数的关系可知，I1增大，D 错.4.(远距离高压输电的分析与计算)如图 6 所示为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2.则( )图 6A.用户端的电压为I1U1 I2B.输电线上的电压降为UC.理想变压器的输入功率为Ir12D.输电线路上损失的电功率为I1U答案 A解析 根据理想变压器的工作原理，得 I1U1I2U2，所以用户端的电压 U2，选项 AI1U1I2正确；输电线上的电压降 UI1rUU1，选项 B 错误；变压器的输入功率 P1I1UI12rI1U1，选项 C 错误；输电线路上损失的电功率 PI12rI1(UU1)，选项 D 错误.