高中物理 第4章 远距离输电 习题课 变压器的应用及远距离输电问题学案 鲁科版选修3-2-鲁科版高二选修3-2物理学案.docx

第4讲习题课变压器的应用及远距离输电问题[目标定位]1.进一步理解变压器原理及规律.2.熟练应用变压器原、副线圈的决定因素解决动态分析问题.3.熟悉远距离输电中的各物理量关系和损耗问题熟练解决远距离高压输电中的实际问题．1．理想变压器原、副线圈的三个关系：P入＝P出eq\f(U1U2)＝eq\f(n1n2)eq\f(I1I2)＝eq\f(n2n1).(一个副线圈)2．输电线上的功率损失P损＝I2R线输电线上的电压损失ΔU＝IR线．3．减小输电线路上功率、电压损失的途径：减小输电线的电阻、减小输电导线中的电流(即提高输电电压)．4．远距离输电的基本原理：在发电站内用升压变压器升压然后进行远距离输电在用电区域通过降压变压器降到所需的电压.一、理想变压器中的规律分析1．功率关系：P入＝P出．2．电压关系：eq\f(U1n1)＝eq\f(U2n2)＝eq\f(U3n3)＝…3．电流关系：若只有一个副线圈eq\f(I1I2)＝eq\f(n2n1).若有多组副线圈n1I1＝n2I2＋n3I3＋…4．变压器不改变频率5．原、副线圈的地位(1)原线圈在原线圈回路中所处的地位是充当负载．(2)副线圈在副线圈回路中所处的地位是充当电源．例1如图1甲所示左侧的调压装置可视为理想变压器负载电路中R＝55Ω、为理想电流表和理想电压表．若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压电压表的示数为110V下列表述正确的是()图1A．电流表的示数为2AB．原、副线圈匝数比为1∶2C．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100Hz答案AC解析由题图乙可知原线圈两端电压的有效值U1＝220V由eq\f(U1U2)＝eq\f(n1n2)可得原、副线圈匝数之比eq\f(n1n2)＝eq\f(U1U2)＝eq\f(220V110V)＝2∶1故B错误；电流表示数与电压表示数都为有效值故C正确；电流表示数I＝eq\f(UR)＝eq\f(11055)A＝2A故A正确；由题图乙可知T＝0.02s所以交变电压的频率为f＝eq\f(1T)＝eq\f(10.02)Hz＝50HzD错误．针对训练1如图2所示理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1.原线圈接入一电压为u＝U0sinωt的交流电源副线圈接一个R＝27.5Ω的负载电阻．若U0＝220eq\r(2)Vω＝100πrad/s则下述结论正确的是()图2A．副线圈中电压表的读数为55VB．副线圈中输出交变电流的周期为eq\f(1100π)sC．原线圈中电流表的读数为0.5AD．原线圈中的输入功率为110eq\r(2)W答案AC解析原线圈电压有效值为U＝220V电压表读数为U2＝eq\f(2204)V＝55V周期T＝eq\f(2πω)＝eq\f(150)s副线圈中电流I2＝eq\f(U2R)＝2A原线圈中电流I1＝eq\f(I24)＝0.5AP＝I1U＝110W.二、理想变压器电路的动态问题分析1．首先明确变压器各物理量间的制约关系(1)输入电压U1决定输出电压U2：变压器原、副线圈匝数n1、n2确定U1便决定了U2与输出端有无负载、负载大小无关也与变压器有无其他副线圈无关．(2)输出功率P2决定输入功率P1：即用多少送多少．(3)输出电流I2决定输入电流I1：U2与负载电阻R通过欧姆定律决定输出电流I2的大小由I1＝eq\f(n2n1)I2决定I1的大小．2．分清动态变化中哪个量变化结合串、并联电路的特点欧姆定律及变压器各物理量间因果关系来依次确定其他量变化．例2如图3所示理想变压器原线圈输入电压u＝Umsinωt副线圈电路中R0为定值电阻R是滑动变阻器.和是理想交流电压表示数分别用U1和U2表示；和是理想交流电流表示数分别用I1和I2表示．下列说法正确的是()图3A．I1和I2表示电流的瞬时值B．U1和U2表示电压的最大值C．滑片P向下滑动过程中U2不变、I1变大D．滑片P向下滑动过程中U2变小、I1变小答案C解析交流电表测量的是交变电流的有效值故A、B皆错误；由于理想变压器的输出电压U2＝eq\f(n2n1)U1与负载无关即滑片P下滑时U2不变故D错误；由I1U1＝eq\f(U\o\al(22)R0＋R)知R减小时I1变大故C正确．针对训练2如图4所示用一理想变压器给负载供电变压器输入端的电压不变开始时开关S是断开的．现将开关S闭合则图中所有交流电表的示数以及输入功率的变化情况是()图4A．V1、V2的示数不变A1的示数增大A2的示数减小P入增大B．V1