新高考物理一輪復習提升練習導學案第43講 變壓器和遠距離輸電（原卷版）

第43講變壓器和遠距離輸電第43講變壓器和遠距離輸電學習目標學習目標明確目標確定方向1變壓器的結構和基本原理變壓器的電壓，功率，電流關系遠距離輸電的分析和減少功率損失的分析【知識回歸】回歸課本夯實基礎第一部分基礎知識梳理一．理想變壓器1．構造：閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成的。(1)原線圈：與交流電源連接的線圈，也叫初級線圈。(2)副線圈：與負載連接的線圈，也叫次級線圈。2．原理：電磁感應的互感現象3．理想變壓器及其基本關系理想變壓器(1)沒有“銅損”(線圈電阻為零，不發(fā)熱)(2)沒有“鐵損”(鐵芯中無渦流，不發(fā)熱)(3)沒有“漏磁”(磁通量全部集中在鐵芯中)基本關系[注2]功率根據能量守恒可得：原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，即P入＝P出關系只有一個副線圈時：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)電壓關系有多個副線圈時：eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)＝…電流關系只有一個副線圈時：eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)有多個副線圈時：I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn頻率關系f1＝f2(變壓器不改變交變電流的頻率)二、電能的輸送如圖所示，若發(fā)電站輸出電功率為P，輸電電壓為U，用戶得到的電功率為P′，用戶的電壓為U′，輸電線總電阻為R。1．輸出電流：I＝eq\f(P,U)＝eq\f(P′,U′)＝eq\f(U－U′,R)。2．電壓損失：ΔU＝U－U′＝IR。3．功率損失：ΔP＝P－P′＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2R。4．減少輸電線上電能損失的方法(1)減小輸電線的電阻R。由R＝ρeq\f(l,S)知，可加大導線的橫截面積、采用電阻率小的材料做導線。(2)減小輸電線中的電流。在輸電功率一定的情況下，根據P＝UI，要減小電流，必須提高輸電電壓?！镜淅治觥烤x例題提高素養(yǎng)【例1】如圖為一理想自耦變壓器，輸入端接交流穩(wěn)壓源，輸出端電路由電阻SKIPIF1<0和SKIPIF1<0構成，變壓器的原、副線圈匝數之比為SKIPIF1<0，當k值由5變到10后（）

A．流經SKIPIF1<0的電流減小到原來的SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0兩端的電壓增加到原來的2倍C．電阻上的總功率減小到原來的SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0上的功率減小到原來的SKIPIF1<0【例2】多選．如圖所示為一理想變壓器，其中a、b、c為三個額定電壓相同的燈泡，電源電壓SKIPIF1<0。電源電壓有效值為燈泡額定電壓的4倍，三個燈泡剛好都正常發(fā)光。下列說法正確的是（）A．三個燈泡的額定電壓為2VB．變壓器原、副線圈匝數比為3：2C．流過燈泡c的電流，每0.02s方向改變一次D．此時燈泡a和b消耗的電功率之比為2：3【例3】．互感器又稱為儀用變壓器，是電流互感器和電壓互感器的統(tǒng)稱，用于測量或保護系統(tǒng)。如圖，P1、P2是測量交流高壓輸電參數的互感器（均視為理想變壓器），則P1、P2分別為（）

A．電壓互感器，電流互感器B．電流互感器，電壓互感器C．電流互感器，電流互感器D．電壓互感器，電壓互感器【例4】．風力發(fā)電是主要的綠色電能之一，其發(fā)電、輸電簡易模型如圖所示，已知風輪機葉片轉速SKIPIF1<0，通過轉速比為1:10的升速齒輪箱帶動發(fā)電機線圈高速轉動，發(fā)電機線圈面積為SKIPIF1<0，線圈匝數為100，勻強磁場的磁感應強度為SKIPIF1<0，發(fā)電機輸出功率為SKIPIF1<0，升壓變壓器原副線圈匝數比SKIPIF1<0，用戶得到電壓為220V，兩理想變壓器之間輸電線的總電阻為SKIPIF1<0，其它線路電阻不計。SKIPIF1<0時刻，發(fā)電機線圈所在平面與磁場方向垂直。求：（1）發(fā)電機產生電動勢的最大值；（2）發(fā)電機產生電動勢的瞬時值表達式；（3）降壓變壓器原副線圈匝數比?！眷柟叹毩暋颗e一反三提高能力_1．鉗形電流表由電流互感器和電流表組合而成，常用來測量電流強度很大的電流，其原理如圖所示。若原線圈與副線圈的匝數比為1:500，電流表A的示數為1A，則（）

A．鉗形電流表能夠用來測量直流電的電流B．被測電路電流的有效值為500AC．被測電路電流的平均值為500AD．被測電路電流的最大值為500A2．如圖為可調壓式自耦變壓器，在電壓SKIPIF1<0保持不變的情況下，滑片P順時針轉過適當角度，滑片SKIPIF1<0向上移動適當距離，則（）

A．SKIPIF1<0將增大B．SKIPIF1<0將不變C．定值電阻SKIPIF1<0的熱功率減小D．流經定值電阻SKIPIF1<0的電流不變3．某節(jié)能儲能輸電網絡如圖所示，發(fā)電機的輸出電壓U1=250V，輸出功率500kW。降壓變壓器的匝數比n3：n4=50：1，輸電線總電阻R=62.5Ω。其余線路電阻不計，用戶端電壓U4=220V，功率88kW，所有變壓器均為理想變壓器。下列說法正確的是（

）

A．發(fā)電機的輸出電流為368A B．輸電線上損失的功率為4.8kWC．輸送給儲能站的功率為408kW D．升壓變壓器的匝數比n1：n2=1：444．如圖甲所示，我國西部山區(qū)建有許多水電站，極大改善了當地居民的生產、生活，如圖乙所示為某水電站遠距離輸電的原理圖。SKIPIF1<0為升壓變壓器，其原、副線圈匝數比為SKIPIF1<0，輸電線等效總電阻為R，SKIPIF1<0為降壓變壓器，其原、副線圈匝數比為SKIPIF1<0，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機輸出的電壓恒為SKIPIF1<0，若由于用戶端用戶數量變化，使得輸電線輸送電流增加SKIPIF1<0。則下列說法正確的是（）

A．損失在輸電線的功率增加SKIPIF1<0 B．用戶端電壓減少了SKIPIF1<0C．發(fā)電機輸出功率增加SKIPIF1<0 D．用戶端的總電流增加了SKIPIF1<05．中國已投產運行的1000kV特高壓輸電，是目前世界上電壓最高的輸電工程。假設甲、乙兩地原來用500kV的超高壓輸電，在保持輸電功率和輸電線電阻都不變的條件下，現改用1000kV特高壓輸電，不考慮其他因素的影響。則（）A．交變電流的頻率變?yōu)樵瓉淼腟KIPIF1<0 B．輸電線上的電流變?yōu)樵瓉淼腟KIPIF1<0C．輸電線上損失的電壓變?yōu)樵瓉淼?倍 D．輸電線上損耗的電功率變?yōu)樵瓉淼?倍6．我國已成功掌握并實際應用了特高壓輸電技術。假設從A處采用SKIPIF1<0的超高壓向B處輸電，輸電線上損耗的電功率為SKIPIF1<0，到達B處時電壓下降了SKIPIF1<0。在保持A處輸送的電功率和輸電線電阻都不變的條件下，改用SKIPIF1<0特高壓輸電，輸電線上損耗的電功率變?yōu)镾KIPIF1<0，到達B處時電壓下降了SKIPIF1<0。不考慮其他因素的影響，則（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<07．如圖所示的電路中，a、b接在電動勢SKIPIF1<0恒定、內阻為r的正弦交變電源上，變壓器為理想變壓器，A、V均為理想交流電表，電壓表示數為U、電流表示數為I，電源的總功率為P。移動滑片改變滑動變阻器的電阻R，下列圖像可能正確的是（）

A．

B．

C．

D．

8．如圖甲所示是一種逆變器，逆變器是能夠把蓄電池提供的直流電轉變?yōu)榻涣麟姷脑O備。如圖乙所示為逆變器的簡易電路圖，核心的控制電路稱為“逆變模塊”，它的功能是把直流電轉化為交流電，共有5個接線端子。其中1、2、3為輸入端，與兩塊相同的蓄電池連接，蓄電池的電動勢為E，內阻不計，兩塊蓄電池同時工作；4、5為輸出端，與理想變壓器的原線圈相連，原線圈匝數為n1，副線圈匝數為n2，副線圈連一個電阻阻值為R的燈泡L。已知電壓表讀數為U，電流表讀數為I，逆變模塊自身消耗的電功率忽略不計，則理想變壓器原、副線圈的匝數比為（）

A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0多選9．如圖所示，理想變壓器的輸入電壓保持不變。副線圈通過輸電線接兩個相同的燈泡SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，輸電線的等效電阻為R。開始時，開關S斷開。電壓表、電流表為理想電表，現將S閉合，下列說法正確的是（）

A．電阻R上的電壓變小 B．燈泡SKIPIF1<0兩端電壓變小C．交流電流表的示數變大 D．變壓器的輸入功率變小多選10．如圖所示的變壓器為理想變壓器，副線圈所在電路中三個電阻的阻值關系為SKIPIF1<0，電流表為理想交流電表，原線圈輸入的正弦式交流電的瞬時電壓表達式為SKIPIF1<0。開關S斷開時，電阻r消耗的電功率為100W。下列說法中正確的是（）

A．開關S閉合前后，電流表的示數之比為SKIPIF1<0B．開關S閉合前后，電流表的示數之比為SKIPIF1<0C．變壓器原、副線圈的匝數之比為SKIPIF1<0D．變壓器原、副線圈的匝數之比為SKIPIF1<0多選11．如圖甲所示，理想變壓器原副線圈的匝數比為5：1，V和SKIPIF1<0、SKIPIF1<0分別是電壓表、定值電阻，且SKIPIF1<0已知ab兩端電壓u按圖乙所示正弦規(guī)律變化SKIPIF1<0下列說法正確的是（）

A．電壓u瞬時值的表達式SKIPIF1<0B．電壓表示數為40VC．SKIPIF1<0、SKIPIF1<0兩端的電壓之比為1：3D．SKIPIF1<0、SKIPIF1<0消耗的功率之比為1：10多選12．圖甲所示為可24小時連續(xù)發(fā)電的敦煌100兆瓦熔鹽塔式光熱電站，太陽能光熱發(fā)電被認為是具備成為基礎負荷電源潛力的新興能源應用技術，敦煌100兆瓦熔鹽塔式光熱電站借助良好的電網基礎優(yōu)勢，將新能源不斷輸往全國各地。若該發(fā)電站輸出正弦交流電，利用圖乙電路對各地進行遠距離輸電，變壓器SKIPIF1<0、SKIPIF1<0均為理想變壓器，輸電線總電阻為R，發(fā)電站輸出電壓有效值始終不變。下列說法正確的是（）

A．以100兆瓦的功率運行，每天連續(xù)發(fā)電量為SKIPIF1<0B．SKIPIF1<0為降壓變壓器，SKIPIF1<0為升壓變壓器C．SKIPIF1<0的原線圈所用的導線應比副線圈所用的導線粗D．SKIPIF1<0是升壓變壓器，SKIPIF1<0是降壓變壓器多選13．如圖，是遠距離輸電的線路圖，電壓表SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的示數分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，電流表SKIPIF1<0的示數為I，其中SKIPIF1<0為遠距離輸電線的等效電阻，線路圖中的所有的電表均為理想電表，變壓器是理想變壓器，下列說法正確的是（

）

A．遠距離輸電線路上等效電阻消耗的功率為SKIPIF1<0B．電壓SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0滿足SKIPIF1<0C．電流表SKIPIF1<0的示數為SKIPIF1<0D．用電高峰期，電流表SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的示數均增大多選14．如圖所示，理想變壓器的原、副線圈的匝數比為SKIPIF1<0，在原、副線圈的回路中分別接有阻值均為SKIPIF1<0的電阻，原線圈一側接在電壓為220V的正弦交流電源上。下列描述正確的是（）

A．通過原線圈的電流為1AB．副線圈兩端的電壓為SKIPIF1<0VC．電源的