(课标人教版)2010年《高考风向标》物理 第11章交变电流 电磁振荡与电磁波 第2讲 变压器 电能的输送

第 2 讲 变压器 电能的输送 ★考情直播
1.考纲要求
考纲内容 能力要求 1.了解变压器的构造,理解变 压器的工作原理。 1.理想变压 器 2.远距离输 电 2.理解理想变压器原、副线圈 中电压与匝数的关系, 能应用它分析 解决有关问题。 3.知道远距离输电过程,知道 降低输电损耗的两个途径。 了解电网 供电的优点和意义。 考向定位 新课标考纲对理想变压器的的要求由旧 考纲的Ⅱ级降为Ⅰ级, 对远距离输电的要求也 为Ⅰ级. 但变压器与远距离输电是高考的热点 倾向,因为该问题与人们的生活息息相关,而 密切联系生活是新课标的重要理念, 故要一如 既往予以重视.

2.考点整合
考点 1 理想变压器 1.变压器的工作原理:在原、副线圈上由于有交变电流而发生的互相感应现象, 即 是变压器工作的基础. 2.理想变压器:磁通量全部集中在铁芯内,变压器没有能量损失,输入功率 输 出功率. 3.原、副线圈对应关系: 电压关系
n1 I 1 ? n 2 I 2 ? n3 I 3 ? ? ? ? ;电功率关系: P入 ?
U1 ? U2

;电流关系

I1 ? I2



[特别提醒]:根据变压器的原理可知,变压器对直流电不起作用。当变压器 有多个副线圈时,原、副线圈的电流关系不再是与匝数成简单的正、反比关系。 当原线圈之前接有用电器时,用电器的电压、电功率独立于变压器。
[例 1] (2009 北京西城区)如图所示,理想变压器的原线圈接在 u=220 2 sin(100πt) (V)的交流电源上,副线圈接有 R=55Ω 的负载电阻。原、副线圈匝数之比为 2∶ 1。电流 表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是( ) A A.原线圈中电流表的读数为 1 A B.原线圈中的输入功率为 220 2 W C.副线圈中电压表的读数为 110 2 V D.副线圈中输出交流电的周期为 50s [解析] 根据 u

~

R

V

U1 n1 可知副线圈电压为 110 2 V,则其有效值即电压表示数为 110V,C ? U 2 n2

错。副线圈中电流 I 2 ? U 2 / R ? 110 / 55A ? 2 A ,

I1 n2 ? 可知原线圈电流为 1A,A 选项正确。 I 2 n1 U 2 1102 ? W ? 220 ,B 错。变压器不改 W R 55

根据原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率 P ? 变交变电流的周期,故 T ? 【答案】A
用心 爱心

2?

?

?

2? ? 0.02s 100 ?

专心

[规律总结] 变压器的输出功率决定输入功率,且变压器不会改变电流的周期和频率。 考点 2 动态变压电路分析 1. 电压及匝数比决定 电压.只有负载变化时输出电压 . 2. 的功率、电流决定 的功率、电流.故负载变化 引起输入的变化.

[特别提醒]:理解变压器“决定与制约”关系,就要弄清其因果关系:对电压 而言,有输入才有输出,故输入决定输出;对电流、电功(率)而言,有输出才 有输入,故输出决定输入.
[例 2](2009 华师附中)调压变压器就是一种自耦变压器,它的构造如图所示.线圈 AB 绕在一个圆环形的铁芯上,CD 之间加上输入电压,转动滑动触头 P 就可以调节输出电 压. 图中 A 为交流电流表, 为交流电压表,R1、 V R2 为定值电阻,R3 为滑动变阻器,CD 两端接恒 压交流电源,变压器可视为理想变压器( ) A. 当动触头 P 逆时针转动时,电流表读数 变大,电压表读数变大 B. 当动触头 P 逆时针转动时,电流表读数 变小,电压表读数变大 C. 当滑动变阻器滑动触头向下滑动时, 电流表读数变小,电压表读数变大 D. 当滑动变阻器滑动触头向下滑动时, 电流表读数变大,电压表读数变小 [解析] 当动触头 P 逆时针转动时,相当于增加了副线圈的匝数,而原线圈匝数保持不 变,根据
U 1 n1 可知,输出电压增大,其它因素不变时,电压表读数变大,电流表读数变 ? U 2 n2

大。当线圈匝数不变化而将滑动变阻器滑动触头向下滑动时,输出电压不变,总电阻减小, 则总电流增大,R1 两端电压增大,R2 两端电压减小,流过 R2 的电流减小,因此,流过 R3 的电流增大,电流表示数变大。 【答案】A、D [规律总结] 分析动态变化问题, 首先要弄清什么量没有发生变化, 什么量发生了变化。 其次要对各物理量间的制约关系非常清楚。 这样才能准确判断变化的物理量会引起另外有哪 些物理量变化及其变化情况。 考点 3 远距离输电 1.远距离输电的经典模型如图 13-2-5 所示. 2.远距离输电的三组关系及两种损耗如下: 电压关系: 电流关系:
U 1 n1 ? U 2 n2

, U3
U4

?

n3 n4

,U 2 ? U R ?U3 , I2 ? I R ? I3

I1 n2 ? I 2 n1



I 3 n4 ? I 4 n3

电功率关系: P1 ? P2 , P3 ? P4 , P2 ? PR ? P3
2 两种损耗:功率损耗 PR ? I R R ,输送电压损耗 U R ? I R R ? U 2 ? U 3 2 2 [特别提醒]: 输电线上的能量损耗是热损耗, 计算时只能用 PR ? I R R 或 U R / R ,

而不能乱用 U 2 / R .
[例 3] 2009 华师附中) ( 某小型水电站, 水以 3 m / s 的速度流入水轮机, 而以 l m / s 的 3 速度流出。流出水位比流入水位低 1. 6 m ,水流量为 2 m /s。如果水流能量的 75% 供给 发电机。求:
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⑴ 若发电机效率为 80%,则发电机的输出功率为多大? ⑵ 发电机的输出电压为 240V,输电线路的电阻为 19.2Ω ,许可损耗功率为 2%,用 户所需电压为 220V,则所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数的比各是多少? [解析] ⑴每秒钟流过发电机的水的质量为 m ? ?V ? 2 ?103 kg 每秒钟水流机械能的损失为 ?E ?
1 2 m v1 ? v 2 ? mgh ? 4 ?104 J , 2 2

?

?

发电机的输出功率 P出 ? 75% ? 80% ? ?E ? 24000W (2)发电机经变压器到用户的供电线路如图所示.图中 T1 为升压变压器.T2 为降压变 压器。输电线上损失功率为
2 P线 ? I 线 R 线

,而 P线 ? P出 ? 2%
P出 ? 2% R线
P出 U1

所以

I线 ?
I1 ?

?5 A,

因为 I 2 ? I 线 ? 5 A ,

? 100A
n1 I 2 1 ? ? n2 I1 20

所以升压变压器 T1 原、副线圈的匝数比为: 又因为 I 3 ? I 线 ? 5A,
I4 ? P出 ? ?1 ? 2% ? U4 ? 1176 A ≈107 A 11

所以降压变压器 T2 的原、副线圈的匝数比为 【答案】⑴ 24000W (2)升压变压器

n 3 I 4 107 ? ? n 4 I3 5

n n1 1 107 ? ,降压变压器 3 ? n 2 20 n4 5

[规律总结] 由于远距离输电时,输电电流与升压器副线圈电流、降压器原线圈电流相 等,因此,电流往往是解决输电问题的突破口.

★ 高考重点热点题型探究
热点 1 交变电流的图象、变压器及其简单综合 [真题 1](2008 北京高考)一理想变压器原、副线圈匝数比 n1:n2=11:5。原线圈与正弦交 变电源连接,输入电压 u 如图所示。副线圈仅接入一个 10 ? 的电阻。则( ) A.流过电阻的电流是 20 A B. 与电阻并联的电压表的示数是 100 2 V C.经过 1 分钟电阻发出的热量是 6× 3 J 10 3 D.变压器的输入功率是 1× W 10 [解析] 原线圈中电压的有效值是 220V,由 变压比知副线圈中电压为 100V,再根据欧姆定 律可知流过电阻的电流是 10A;与电阻并联的电压表的示数是 100V;经过 1 分钟电阻发出
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的热量是 6× 34J。 10 【答案】D [名师指引] 这类问题往往综合考查交变电流的图象、变压器、欧姆定律等知识题目 的难度并不大,要求考生全面掌握基础知识. 此外, 由于变压器与日常生活联系较紧密, 近年已经成为全国各地高考的主要考查对象, 考生应引起注意。 [新题导练]1. (2008 山东高考)图 1、图 2 分别表示两种电压的波形,其中图 1 所示电 压按正弦规律变化。下列说法正确的是 u/V
311 0 -311 图1 1 2 3 4 t/(10-2 s) 311 0 -311 图2 1 2 3 4 t/(10-2 s)

u/V

A.图 1 表示交流电,图 2 表示直流电 B.两种电压的有效值相等 C.图 1 所示电压的瞬时值表达式为 u=311sin100 ? t V D.图 1 所示电压经匝数比为 10:1 的变压器变压后,频率变为原来的

1 10

★ 抢分频道
限时基础训练卷 1. (2009 北京丰台区)某变电站用原副线圈匝数比为 n1:n2 的变压器,将远距离输来 的电能送到用户,如图所示。将变压器看作理想变压器,当正常工作时,下列说法正确的是 c a ( ) A. 原副线圈电压比为 n2:n1 R B.原副线圈电流比为 n1:n2 C.原副线圈电压比为 n1:n2 D.变压器的输入功率与输出功率的比为 n1:n2 b d 2. (2009 华师附中) 如图, 理想变压器原、 副线圈匝数 n 1: n 2 : n3 = 3 : 2 : 1 , 副线圈 n2 接有 “8V 8 W ” 的灯泡 Ll 、L2,副线圈 n3 上接有 “6 V 9W ” 的灯 L3 、L4.原线圈上接有电阻 R1 = 3 ? ,当 a 、 b 端接 入交变电源后, Ll 、L2 正常发光,则交变电源的输出功率 为( ) A . 72W C . 34W B . 36 W D. 24 W

3. (2008 江苏徐州)如图甲所示,变压器原副线圈的匝数比为 3:1,L1、L2、L3、L4 为 四只规格均为“9V,6W”的相同灯泡,各电表均为理想交流电表,输入端交变电压 u 的图象 如图乙所示.则以下说法中正确的是( ) A. 电压表的示数为 36V B. 电流表的示数为
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2A C.四只灯泡均能正常发光 D.变压器副线圈两端交变电流的频率为 50Hz 4.如图 13-2-8 所示,Q 是熔断电流为 1A 的保险丝;R 为用电器;理想变压器的原副 线圈的匝数比为 n1:2=2: 原线圈的电压为 U=220 2 sin100 ? (V)要 n 1. t . 使保险丝不熔断,R 的阻值一定( ) A.不能小于 55Ω B.不能大小 55Ω C.不能小于 77Ω D.不能大于 77Ω 5.(2009江苏苏州)如图所示,理想变压器的原线圈的输入电压 u ? 220sin100? tV , 原、副线圈的匝数比为n1:n2=10:1电阻R的阻值为100Ω,则1s内电 阻R上产生的焦耳热为( ) A.484 J B.242 J C.2.42J D.1.21 J 6. (2009 阳江调研)某理想变压器的原、副线圈按如图所示电路连接,图中电表均为 理想交流电表,且 R1=R2,电键 S 原来闭合。现将 S 断开,则电压表的示数 U、电流表的示 数 I、电阻 R1 上的功率 P1、变压器原线圈的输入功率 P 的变化情况分别是( A.U 增大 C.P1 减小 B.I 增大 D.P 增大
A n1 n2 R
1


S V R2

7. (2009 广东四校联考)如图所示,理想变压器的副线圈上通过输电线接两个相同的灯 泡 L1 和 L2,输电线的等效电阻为 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.副线圈输电线的等效电阻 R 上的电压将增大 C.通过灯泡 L1 的电流减小 D.原线圈中的电流增大 8.如图 13-2-4 所示,变压器初级线圈接电压一定的交流电,在下列措施中能使电流表示 数变小的是( ) A.只将 S1 从 2 拨向 1 B.只将 S2 从 4 拨向 3 C.只将 S3 从闭合改为断开 D.只将变阻器 R3 的滑动触头上移 9. (2009 北京石景山区) 远距离输送交流电都采用高压输电. 我国正在研究用比 330 kV 高得多的电压进行输电.采用高压输电的优点是① 可节省输电线的铜材料 ② 可根据需要 调节交流电的频率 ③ 可减少输电线上的能量损失 ④ 可加快输电的速度 上述四种说法正确的是( ) A.①② B.①③ C.②③ D.③④ 10.电站的输出功率 P = 104kW,输出电压 U1 = 4kV,通过理想变压器升压后向远处供 电.已知输电导线的总电阻为 R = 10Ω,输电线路损失的功率为输出功率的 4%,求变压器 的匝数比. 基础提升训练
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1. (2009 江门调研) 如图所示,一理想变压器原线圈匝数 n1=1100 匝,副线圈匝数 n2=220 匝,交流电源的电压 u ? 220 2 sin100? t (V ) ,电阻 R=44Ω,电压表、电流表均为 理想电表.则下列说法错误的是( ) .. A.交流电的频率为 50Hz B.电流表 A1 的示数为 0.2A C.电流表 A2 的示数约为 2 A D.电压表的示数为 44V 2.如图 13-2-2 所示为理想变压器,三个灯泡 L1、L2、L3 都标有“5V,5W”,L4 标有“5V, 10W”,若它们都能正常发光,则变压器原、副线圈匝数比 n1∶ 2 n 和 ab 间电压应为 ( ) A.2∶ 1,25V B.2∶ 1,20V C.3∶ 2,15V D.1∶ 2,20V 3. (2008 韶关二模)如图所示,灯泡 L1、L2 规格完全相同,原线圈匝数比副线圈匝数 多,下列判断错误的是( ) ... A.变压器工作时,两灯不可能同时正常发光 B.L2 正常工作时,L1 比 L2 暗 C.L2 正常工作时,L1 可能已经烧毁 D.L1 正常工作时,L2 可能已经烧毁 4. (2009 江苏扬州)如图所示,L1 和 L2 是输电线,甲是电压互感器,乙是电流互感器。 若已知甲的变压比为 1000:1,乙的变流比为 100: l, 并且已知加在电压表两端的电压为 220V, 通过电 流表的电流为 10A,则输电线的输送功率为( ) A.2.2× 3W 10 B.2.2× -2W 10 8 C.2.2× W l0 D.2.2× 4W 10 5.如图 13-2-12 所示,M 是一小型理想变压器,接线柱 a、b 接在电压 u=311sin314t(V) 的正弦交流电源上,变压器右侧部分为一火警报警系统原理图,其中 R2 为用半导体热敏材 料制成的传感器,电流表 A2 为值班室的显示器,显示通过 R1 的电流,电压表 V2 显示加在 报警器上的电压(报警器未画出),R3 为一定值电阻.当传感器 R2 所在处出现火警时,以下 说法中正确的是( ) A.A1 的示数不变,A2 的示数增大 B.V1 的示数不变,V2 的示数减小 C.V1 的示数增大,V2 的示数增大 D.A1 的示数增大,A2 的示数增大 6. (2009 江苏南京期末调研)街头通过降压变压器给用户供电的示意图如图所示.变 压器输入电压是市区电网的电压,可忽略其波动.输出电压通 过输电线输送给用户,输电线的电阻用 R0,表示,输电线消耗 的电功率用 P0 表示,变阻器 R 表示用户的总电阻,P 表示用户 的总功率,当用电器增加时,相当于 R 的阻值减小,滑动片向 下移(R 始终大于 R0) .当用户的用电器增加时,图中电流表示
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数 I1,I2 及 P0、P 变化为( ) A.I1 变大,I2 变大 B.I1 变小,I2 变小 C.P0 变大,P 变大 D.P0 变小,P 变小 7.如图 13-2-7 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 分别为原线圈和副线圈中的电 流.下列说法正确的是( ) A.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 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 8.如图所示,一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在 220V 的市电上,向额定电 压为 1.80× 4 V 的霓虹灯供电,使它正常发光。为了安全, 10 需要在原线圈回路中接入熔断器使副线圈电路中电流超过 12mA 时,熔丝就熔断,(1)熔丝的熔断电流是多大?(2)当副 线圈电路中电流为 10mA,变压器的输入功率是多大? 9. (2008 上海高考)某小型实验水电站输出功率是 20kW,输电线路总电阻是 6Ω。 (1) 若采用 380V 输电,求输电线路损耗的功率。 (2)若改用 5000 高压输电,用户端利用 n1:n2 =22:1 的变压器降压,求用户得到的电压。 10. 某发电站的输出功率为 104 kW, 输出电压为 4 kV, 通过理想变压器升压后向 80 km -8 - 远处供电.已知输电导线的电阻率为 ρ=2.4× 10 Ω· m,导线横截面积为 1.5× 4 m2,输电 10 线路损失的功率为输出功率的 4%,求: ⑴ 升压变压器的输出电压;⑵ 输电线路上的电压损失. 能力提高训练 1.如图 13-2-11 所示,理想变压器原、副线圈匝数比为 n1∶ 2∶ 3 = 4∶ 2,副线圈上 n n 3∶ 分别接标有“6V,12W”、“12V,36W”的灯泡 L1 和 L2,当 a、b 两端接交变电源后,L1 正常 发光,则变压器的输入功率为( ) A.16W B.40W C.48W D.不能确定,

2. (2008 揭阳一模)如图所示,动圈式话筒能够将声音转变为微弱的电信号(交变电 流) ,产生的电信号一般都不是直接送给扩音机,而是经过 一只变压器之后再送给扩音机放大, 变压器的作用是能够减 少电信号沿导线传输过程中的电能损失, 关于话筒内的这只 变压器,下列说法中正确的是( )
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A.一定是升压变压器,因为 P =UI,升压后,电流减小,导线上损失的电能减少 B.一定不是升压变压器,因为 P ? C.一定是降压器,因为 I 2 ?
U2 ,升压后,导线上损失的电能会增加 R

n1 I 1 ,降压后,电流增大,使到达扩音机的信号加强 n2

D.一定不是降压器,因为 P =I2R,降压后,电流增大,导线上损失的电能会增加 3. (2008 山东泰安)某理想变压器原线圈输入电功率为 P,原、副线圈匝数比为 k,其 副线圈接一内阻为 r 的电动机,电动机正以速度 v 匀速向上提升质量 m 的重物,已知重力 加速度为 g,则变压器原线圈两端的电压为( ) A. Pk
r P ? mgv

B.

P k

r P ? mgv

C. Pk

P ? mgv r

D.

P k

P ? mgv r

4. (2009 江苏淮安二调)一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是 5︰l,原线圈接入 电压为 220V 的正弦交流电,一只理想二极管和一个滑动变阻器 R 串联接在副线圈上,如图 所示.电压表和电流表均为理想交流电表,则下列说法正确的是( ) A.原、副线圈电流之比为 1︰5 B.电压表的读数为 44V C.若滑动变阻器接入电路的阻值为 20 ? ,则 1min 内产生 的热量为 2904J D.若将滑动变阻器滑片向上滑动,两电表读数均减小 5. (2008 四川高考)如图,一理想变压器原线圈接入一交流电源,副线圈电路中 R1、 R2、R3 和 R4 均为固定电阻,开关 S 是闭合的。 V1 和 V2 A1 A2 为理想电压表,读数分别为 U1 和 U2; A1 、 A2 和 A3 R1 为理想电流表,读数分别为 I1、I2 和 I3。现断开 S,U1 R2 R3 R4 V2 ~ V1 数值不变,下列推断中正确的是( ) A3 S A.U2 变小、I3 变小 B.U2 不变、I3 变大 C.I1 变小、I2 变小 D.I1 变大、I2 变大 6. (2008 惠州三模)如图所示,理想变压器原副线圈的匝数比为 10∶ 1,b 是原线圈的 中心抽头, 伏特表和安培表均为理想表, 除R以外其余电阻不 a 计.从某时刻开始在原线圈两端加上瞬时值表达式为 b R u1=220 2 sin100?t V 的交变电压,下列说法中正确的是( ) u1 A.在副线圈上瞬时值表达式为 u1=22 2 sin10?t V B.电压表的读数为 22V c n1:n2 C. 当滑动变阻器触片向上移, 伏特表和安培表的示数均 变大 D.当单刀双掷开关由 a 搬向 b,伏特表和安培表的示数均变小 7. (2007 肇庆统考)如图 13-2-15 所示,交流发电机电动势的有效值为 E=20V,内阻 不计,它通过一个 R=6 的指示灯连接变压器,变压器输出端并联 24 只彩色小灯泡,每只灯泡都是“6V、0.25W”,灯泡都正常发光,导线 电阻不计.求: (1)降压变压器初、次级线圈匝数比; (2)发电机的 输出功率. (计算结果保留三位有效数字) 8.黑光灯是利用物理方法灭蛾虫的一种环保设备,它发出的紫色光能够引诱害虫飞近
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黑光灯,然后被黑光灯周围的交流高压电网“击毙”. (1)一只额定功率为 P 的黑光灯正常工 作时,约有 5%的电能转化为光能,光能中约有 50%的频率为 ? 的紫光, 求黑光灯每秒钟向外辐射多少个该频率的紫光光子(已知普朗克常量为 ? )?(2)如图 13-2-16 所示为高压电网的工作示意图,理想变压器将 有效值为 220V 的交流电变成高压,输送到高压电网上,电网相邻两电 极 间 距 离 为 0.5cm, 空 气 在 常 温 常 压 下 被 击 穿 的 临 界 电 场 强 度 为 6220V/cm,为防止两电极间空气被击穿,造成短路,变压器的次、初级线圈匝数之比 满足什么条件? 9.学校有一台应急备用发电机,内阻为 r=1Ω,升压变压器匝数比为 1∶ 4,降压变压器 的匝数比为 4∶ 1,输电线的总电阻为 R=4Ω,全校 22 个教室,每个教室用“220V,40W”的 灯 6 盏,要求所有灯都正常发光,则:⑴ 发电机的输出功率多大?⑵ 发电机的电动势多大? ⑶ 输电线上损耗的电功率多大? 10.发电机的输出电压为 220V 输出功率为 44kW,每条输电线上的电阻为 2Ω, (1)若 将发电机发出的电不经过变压器, 直接输送给用户, 求用户得到的电压和功率分别是多少? (2) 如果发电站先用变压比为 1: 的升压器将电压升高, 10 经同样的输电线路后再经过 10: 1 的变压器变压后输送给用户,那么用户得到的电压和功率各是多少?
n2 应 n1

参考答案
◇ 考情直播 考点整合
考点 1 理想变压器 1.互感现象 2.等于 3.
n n1 、 2 、 P出 n1 n2

考点 2 动态变压电路分析 1.输入、输出、保持不变

2.输出、输入、会

★ 高考重点热点题型探究
[新题导练] C[大小和方向都随时间变化的电流即为交变电流,可见题中两种都是交变电流, 则 A 错。有效值 E ?

Em 2

只对正弦交流电成立,所以 B 错。根据图象可知,C 对。变压器

并不会改变电流的频率,D 错]

★ 抢分频道
限时基础训练卷 1.C [根据变压器的原理分析] 2.B [Ll 、L2 正常发光,则副线圈 n 2 两端电压为 8V,则原线圈两端电压为 12V,副线圈 [输入电压等于灯泡 L1 与原线圈电压之和,而电压表测量到的实际上是原线圈两 n3 两端电压为 4V,输出功率为四个灯泡功率之和] 3.BCD 端电压]
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4.A

[保险丝对应电流的热效应]

5.D [每个周期内只有半个周期有电流通过 R] 6.A 7.BCD 8. B、C、D[使电流表示数变小,实际上是要使输出功率减小。要使输出电压减小,根据
n n U 1 n1 得U 2 ? 2 U1 , 故应使 2 增大, A 错 B 对. 则 或者使负载增大, 可知 C、 正确。 D ] ? n1 n1 U 2 n2

9.B [考查远距离输电的特点] 10.发电站的输出电流 I 1 ?
P 107 ? A ? 2.5 ? 103 A ① 电线路损失的功率 U 1 4 ? 103

2 P损=4%P ? I 2 R ②

则 I2 ?

4% P ? R

4% ?107 A ? 2 ?102 A ③ 10

变压器的匝数比

n1 I 2 2 ?102 2 ? ? ? ④ 3 n2 I 1 2.5 ?10 25

基础提升训练 1.C 2. A [
U 1 n1 , U ab ? U L1 ? U 1 ] ? U 2 n2

3.C 4.C[依题输送电压为 2.2× 5V,输送电流为 1× 3V] l0 10 5.B [温度升高则 R2 减小而报警,即输出功率增大] 6.AC 7.B、C [保持 P 的位置及 U1 不变,S 由 b 切换到 a,则副线圈匝数增加,输出电压增大, 输出功率增大,则输入功率随之增大.故 A 错,C 对.S 由 a 切换到 b,副线圈匝数减小, 输出电压减小,则输出电流减小,B 对.只是将 P 上滑,R 减小, I 2 增大,由 I 1 ? n 2 I 2 / n1 可知 I 1 增大.则 D 错] 8. (1)设原副线圈上的电压、电流分别为 U1、U2、I1、I2,理想变压器工作时,输入功率等 于输出功率,存在 U1I1=U2I2,当 I2 等于 12mA 时,原线圈中的电流达到熔断电流,代入数 据得 I1=0.98A (2)设此时副线圈的电流为 I2? ,则输入功率等于输出功率,故 P1=P2= I2? 2=180W U 9. (1)输电线上的电流强度为 I=

P 20 ?103 ? A=52.63A U 380

输电线路损耗的功率为 P 损=I2R=52.632×6W≈16620W=16.62kW (2)改用高压输电后,输电线上的电流强度变为 I′=

P 20 ?103 ? A=4A U? 5000

用户端在变压器降压前获得的电压 U1=U-I′R=(5000-4× 6)V=4976V 根据

1 U1 n1 n ? 用户得到的电压为 U2= 2 U 1 = ×4976V=226.18V 22 U 2 n2 n1
l 线路损失的功率 ? 25.6 ? . S

10. ⑴ 设线路电阻为 R,线路的损失功率为 P 损,线路的损失电压为 U 损,发电站的输出功 率为 P, 升压变压器的输出电压为 U, 由电阻定律得:R ? ? P

用心

爱心

专心



=4%P=I2R,解得 I ?

4% P ? 125A . R

由 P=IU 得 U ?

P ? 8?104 V . I

能力提高训练 1.A [输入功率等于两灯实际工作功率之和] 2.AD 3.A[变压器的输出功率等于物体重力的功率 mgv] 4.C 5.BC [因为变压器的匝数与 U1 不变,所以 U2 与两电压表的示数均不变.当 S 断开时,因 为负载电阻增大,故次级线圈中的电流 I2 减小,由于输入功率等于输出功率,所以 I1 也将 减小,C 正确;因为 R1 的电压减小,故 R2、R3 两端的电压将增大,I3 变大,B 正确] 6.B 7. (1)彩色小灯泡额定功率:IL=

P U

①,次级线圈总电流 I2=24 IL



变压器输入功率 P 入=P1U1=I2U2 ③ 变压器原线圈电路中,利用欧姆定律可得:E=U1+I1R ④ 由理想变压器的公式可得:

n1 I 2 n 3 ? ⑤,将 E=24V 代入上式可解得: 1 ? ⑥ n2 I1 n2 1

(2)发电机的输出功率 P 出=I1E ⑦ 代入数据可解得:P 出=6.67(W) ⑧ n P 8. (1) n ? (2) 2 ? 10 n1 40?? 9. (1)5424W (2)250V (3)144W [利用模型及公式求解] 10. (1)140V, 28000W (2)219.2V,43840W [利用模型及公式求解]

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