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

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第 2 讲 变压器 电能的输送 ★考情直播
1.考纲要求 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, 是变压器工作的基础. 即 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=55 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 R V u 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 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 解析] 解析
U2 n2

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

I1 n2 = 可知原线圈电流为 1A,A 选项正确。 I 2 n1 U 2 110 2 = W = 220W ,B 错。变压器不改 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


ω

=

2π = 0.02s 100π

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[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。 规律总结] 考点 2 动态变压电路分析 1. 电压及匝数比决定 2. 的功率、电流决定 电压.只有负载变化时输出电压 . 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 解析] 解析 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, 规律总结] 首先要弄清什么量没有发生变化, 什么量发生了变化。 规律总结 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 , I 2 = 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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,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 = ρV = 2 × 10 3 kg 解析] 解析 每秒钟水流机械能的损失为 E =
1 2 m v1 v 2 + mgh = 4 × 10 4 J , 2 2

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 19.2

(

)

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 =

=5 A,

因为 I 2 = I 线 = 5 A ,

I1 =

= 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

n1 n 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 规律总结] 规律总结 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
交变电流的图象、变压器及其简单综合 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 6×103 J D.变压器的输入功率是 1×103W [解析 原线圈中电压的有效值是 220V,由 解析] 解析 变压比知副线圈中电压为 100V,再根据欧姆定

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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 的热量是 6×1034J。 【答案】D [名师指引 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 名师指引 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 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 新题导练 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 π 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 a c ( ) 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 b d D.变压器的输入功率与输出功率的比为 n1:n2 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 、 4. L 原线圈上接有电阻 R1 = 3 , a 、 b 端 当 接入交变电源后, Ll 、L2 正常发光,则交变电源的输出功 率为( ) B . 36 W D. 24 W

A . 72W C . 34W

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( )
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A. 电压表的示数为 36V B. 电流表的示数为 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 π (V)要 n 1. t . 使保险丝不熔断,R 的阻值一定( ) A.不能小于 55 B.不能大小 55 C.不能小于 77 D.不能大于 77 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 = 220sin100π tV , ) 原、副线圈的匝数比为n1:n2=10:1电阻R的阻值为100 ,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.① ② B.① ③ C.② ③ D.③ ④

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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 = 10 ,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 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 sin100π t (V ) ,电阻 R=44 ,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∶n2 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.2.2×103W B.2.2×10-2W C.2.2×l08W D.2.2×104W 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

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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 1.80×104 V 的霓虹灯供电,使它正常发光。为了安全, 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 6 。 (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 -4 远处供电.已知输电导线的电阻率为 ρ=2.4×10 m,导线横截面积为 1.5×10 m2,输电 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∶n2∶n3 = 4∶3∶2,副线圈 上分别接标有“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,

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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( 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



A.一定是升压变压器,因为 P =UI,升压后,电流减小,

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。 和 V V A1 A2 为理想电压表,读数分别为 U1 和 U2; 、 和 R1 A A A 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
u1 a b R

的中心抽头,伏特表和安培表均为理想表,除
c n1:n2
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R以外其余电阻不计. 从某时刻开始在原线圈两端加上瞬时值表达式 为 u1=220 2 sin100πt V 的交变电压,下列说法中正确的是( ) A.在副线圈上瞬时值表达式为 u1=22 2 sin10πt V B.电压表的读数为 22V 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 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 γ 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 h )?(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=1 ,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=4 ,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, ⑴发电机的输出功率多大?⑵发电机的电动势多大? 则: 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 2 ,(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 1:10 的升压器将电压升高,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
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◇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, 新题导练] 新题导练 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 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] 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 10 7 = A = 2.5 × 10 3 A ① 3 U 1 4 × 10

电线路损失的功率

2 P损=4% P = I 2 R ②

则 I2 =

4% P = R

4% × 10 7 A = 2 ×10 2 A ③ 10

变压器的匝数比

n1 I 2 2 ×10 2 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×l05V,输送电流为 1×103V] 6.AC 5.B [温度升高则 R2 减小而报警,即输出功率增大]

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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= I2U2=180W 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

U1 n1 n 1 = 用户得到的电压为 U2= 2 U1 = ×4976V=226.18V U 2 n2 n1 22
l = 25.6 . 线路损失的功率 S P = 8×10 4 V . I

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 = ρ


P

=4%P=I2R,解得 I =

4% P = 125 A . R

由 P=IU 得 U =

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

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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 8.(1) n =
n P (2) 2 ≤ 10 n1 40hγ

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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