2017-2018学年高中物理 阶段验收评估(四)远距离输电 鲁科版选修3-2

高中鲁科版物理新选修3-2第四章远距离输电章节练习学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、多选题1．如图，理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2=2:1, V和A均为理想电表，灯泡电阻R L=6Ω,AB端电压1(V)u tπ=.下列说法正确的是A．电流频率为50 HzB．V的读数为24VC．A的读数为0.5AD．变压器输入功率为6W二、单选题2．在远距离输电中，如果输送功率和输送距离不变，要减少输送导线上热损耗，目前最有效而又可行的输送方法是()A．采用超导材料做输送导线B．采用直流电输送C．提高输送电的频率D．提高输送电压3．一台理想变压器，原、副线圈的匝数比n1∶n2= 1∶4．原线圈接入220V交流电压，副线圈的电压为A．22V B．55V C．220V D．880V4．如图所示为某款电吹风的电路图．图中理想变压器的两线圈匝数分别为n1和n2，a、b、c、d为四个固定触点，可动的扇形金属片P可同时接触两个触点．触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机，吹热风和吹自然风三种不同的工作状态，关于该款电吹风，下列说法中正确的是（）A．小风扇线圈电阻为8ΩB．电热丝正常工作时电阻为2AC．变压器两线圈的匝数比n1：n2=22：5D．触片P与触点b、c接触时，电吹风吹热风5．如图为远距离高压输电的示意图，关于远距离输电，下列表述正确的是（）A．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B．高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小D．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好6．如图所示，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的示数不变，V2的示数增大D．A1的示数增大，A2的示数减小7．如图所示，左右两个电路中，当a、b两端和e、f两端分别接220V的交变电压时，测得c、d两端和g、h两端的电压均为110V．若分别在c、d两端和g、h两端加上110V 交变电压，则a、b两端和e、f两端测得的电压将分别是( )A．220V，220V B．220V，110VC．110V，110V D．220V，0V8．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为n:1. 原线圈接正弦交变电压U，副线圈接有一个交流电流表和一个电动机. 电动机线圈电阻为R，当变压器的输入端接通电源后，电流表的示数为I，电动机带动一质量为m的重物以速度v匀速上升，则下列判断正确的是〔〕A．电动机两端电压为IR B．电动机的输入功率为I2RC．变压器原线圈中的电流为nI D．变压器的输入功率为I U n三、填空题9．某发电厂输出的功率为200kW，输出电压为10kV．若采用200kV的高压输电，那么，升压变压器（不计变压器能量损失）的原线圈和副线圈的匝数比为________；输电线等效电阻为10Ω，输电线上的电压损失为________ V．10．输电过程中，电能的损失主要是有电流的________造成的；我国电网的交变电流周期为0.02s，因此电流方向在1s内改变________次．用________定则判定直线电流的磁感线方向．11．有些机床为了安全，照明电灯用的电压是36V，这个电压是把380V的交流电压经变压器降压后得到的．将变压器视为理想变压器，如图所示，如果原线圈是1140匝，则副线圈的匝数是________匝，变压器原、副线圈的电流之比为___________．四、解答题12．如图，理想变压器原线圈与一个10V的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡a 和b，小灯泡a的额定功率为0.3W，正常发光时电阻为30Ω，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09A，试计算：（1）原、副线圈的匝数比．（2）流过灯泡b的电流．13．如图所示为一理想变压器，副线圈上接了一个标有“220V，44W”字样的灯泡正常发光，原线圈中的电压表示数为1100V．求：（1）原、副线圈的匝数比；（2）电流表的示数．14．一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给某工厂，已知发电机的输出功率为为50 kW，输出电压为500 V，升压变压器原、副线圈匝数比为1:5，两个变压器间的输电导线的总电阻为15 Ω，降压变压器的输出电压为220 V，变压器本身的损耗忽略不计，在输电过程中电抗造成电压的损失不计，求：（1）升压变压器副线圈两端的电压；（2）输电线上损耗的电功率；（3）降压变压器原、副线圈的匝数比．（4）该厂安装的都是“220V 40W”的电灯，不考虑其他电器，则允许同时开多少盏灯？15．某发电机输出功率是100kW，输出电压是250V，从发电机到用户间的输电线总电阻R是8Ω，要使输电线上的功率损失为5%，而用户得到的电压正好为220V，求升压变压器和降压变压器（都认为是理想变压器）的匝数比各是多少？参考答案1．AD【解析】由u1.的瞬时表达式可知，f=，A错误；理想变压器输入电压的有效值为U1=12V，由变压比关系式，可得U2=6V，V的读数为6V，B错误；变压器输出电压的有效值，A的读数为1A C错误；变压器的输入功率等于输出功率，即P1=P2=U2I2=6W，D正确．【考点定位】正弦式交流电表达式、有效值、功率、部分电路欧姆定律、理想变压器规律，容易题2．D【详解】提高输送电压，因为输送功率不变，所以输送电压高了，输送电流就小了，根据2P I R可得输送导线上热损耗就小了；故选D．3．D【解析】试题分析：由变压器的电压与匝数的关系式得到，，D对，ABC错．考点：本题考查变压器的电压与匝数的关系式点评：本题学生明确变压器中原副线圈间的电压，电流，功率关系．4．A【解析】【详解】小风扇的热功率为：P热=50-42=8W；电流I=5050=1A；则由P=I2r可得，r=8Ω；故A正确；B、电热丝的功率P′=450-50=400W；由P=UI可知，那么电热丝正常工作时电阻为I=PU=1.8A；故B错误；根据变压器的原线圈、副线圈的匝数与电压的关系：n1：n2=50：220=5：22，故C错误；只有电热丝接入时才能吹热风；当触片P与触点a、b接触，电热丝没有接入电路，故D错误；故选A．【点睛】本题考查电功率公式的应用，难点是明白触点在不同位置时电路的连接情况，还要知道电源电压不变时，电阻越小电功率越大．5．ABD【解析】在导线材料、长度一定的情况下，导线的横截面积越大，导线电阻越小，导线损失的功率越小，故A正确；由P损=I2R可知，在输电导线电阻一定的情况下，输电电流越小损失的功率越小，减小输电电流，可以减少电路的发热损耗，故B正确；由P损=(P输U输)2R可知，输电电压一定，输送功率越大，输电损失功率越大，损失的电能越多，故C错误．在高压输电的过程中，电压过高时，感抗和容抗影响较大，所以不一定是电压越高越好，故D正确．本题选错误的；故选C．点睛：解决本题的关键掌握输电功率与输电电压的关系，以及损失功率与输电电流的关系.6．B【解析】电压表V1的示数不随负载的变化而变化，BC错误；当传感器R2所在处出现火情时，电阻R2阻值变小，总电流变大，R3两端电压变大，则R1两端电压变小，A2的示数减小，D正确．7．B【详解】当a、b两端接220V的交变电压时，测得c、d两端的电压为110V，则原副线圈匝数比为2：1，所以当c、d两端加上110V交变电压，a、b两端电压为220V，当g、h两端加上110V 交变电压时，e、f两端电压与g、h两端电压相同，也为110V，故B正确，ACD错误．故选B．【点睛】难度较小，根据已知算出变压器两端线圈匝数比，然后再根据1122U n U n = 算出变化后的ab 端电压，因为gh 端接110V 电压时，ef 两端电压与其相等，所以可解出8．D【详解】A 、电动机电路属于非纯电阻电路，则欧姆定律不适用。

第2讲　变压器[目标定位]　1.了解变压器的构造，理解变压器的工作原理.2.理解变压器的变压规律和变流规律，并运用此规律解决实际问题.3.了解自耦变压器的工作原理．一、变压器的结构1．构造：主要由闭合的铁芯和绕在铁芯上的两个或两个以上的线圈(绕组)组成．2．物理量：(1)与电源相连的线圈叫原线圈或初级线圈，与负载相连的线圈叫副线圈或次级线圈．(2)原线圈两端的电压叫输入电压，用符号U 1表示；副线圈两端的电压叫输出电压，用符号U 2表示．3．分类：按输出电压的升降，变压器分为升压变压器和降压变压器．二、变压器的工作原理1．工作原理：互感现象是变压器工作的基础．2．理想变压器：在理想变压器中，通过原、副线圈的变化磁通量相同，在原、副线圈上每匝产生的感应电动势相同．三、变压器电压与匝数的关系1.＝.U 1U 2n 1n 22.＝.I 1I 2n 2n 1四、自耦变压器1．特点：是只有1个绕组的变压器．2．作用：(1)这个绕组可以当做原线圈接电源，而绕组的一部分当做副线圈接负载，成为降压变压器．(2)可以将绕组的一部分当做原线圈接电源，而将整个绕组当做副线圈接负载，成为升压变压器．想一想　1.把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连接到交流电源的两端，另一个线圈连接到小灯泡上(如图1所示)，小灯泡能发光吗？为什么？图1答案　能．当左边线圈加上交流电压时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期性变化的磁通量，根据法拉第电磁感应定律知，在左、右线圈中都要产生感应电动势，右线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光．想一想　2.若把交流电源改为蓄电池，小灯泡发光吗？答案　不发光.一、变压器“变压”的原理　电压与匝数的关系1．变压器的工作基础是互感现象，由于互感作用，穿过原、副线圈的磁通量相等，磁通量的变化率相等，若原线圈匝数为n 1，则U 1＝n 1，副线圈匝数为n 2，则U 2＝n 2，所ΔΦΔt ΔΦΔt ΔΦΔt 以＝.U 1U 2n 1n 22．变压器的变压关系(1)只有一个副线圈：＝.U 1U 2n 1n 2(2)有多个副线圈：＝＝＝…U 1n 1U 2n 2U 3n 33．原、副线圈的地位(1)原线圈在其所处回路中充当负载．(2)副线圈在其所处回路中充当电源．4．变压器不改变交流电的频率例1　关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是( )A ．通过正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B ．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等C ．穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D ．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈答案　BC解析　I 变化，则磁场变化，由于面积S 不变，故Φ变化，A 错误；因理想变压器无漏磁，故B 、C 正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，故D 错误．二、理想变压器的功率关系和电流关系1．理想变压器的特点(1)变压器铁芯内无漏磁，无发热损失．(2)原、副线圈不计内阻，即无能量损失．2．理想变压器的功率关系从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率，P 入＝P 出．3．电流关系(1)只有一个副线圈时，有U 1I 1＝U 2I 2，得n 1I 1＝n 2I 2，即＝.I 1I 2n 2n 1(2)当有多个副线圈时，由U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…，得n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…4．电压、电流、功率的制约关系(1)电压制约：输入电压U 1决定输出电压U 2.(2)功率制约：P 出决定P 入，这体现了能量守恒的特点．(3)电流制约：输出电流I 2决定输入电流I 1.例2　理想变压器连接电路如图2甲所示，已知原、副线圈匝数比为10∶1，当输入电压波形如图乙时，电流表读数为2 A ，则( )图2A ．电压表读数为282 VB ．电压表读数为28.2 VC ．输入功率为56.4 WD ．输入功率为40 W答案　D 解析　由题图乙可知，U m ＝282 V ，则输入电压有效值U 1＝≈200 V ．根据＝知，U 2＝20 U m2U 1U 2n 1n 2V ，再根据＝知，I 1＝0.2 A ，输入功率P ＝U 1I 1＝40 W ，故A 、B 、C 错，D 正确．I 1I 2n 2n1答案　A解析　U 2＝220V ，根据U 1∶U 2＝n 1∶n 2得，U 1＝110V.I 2＝＝0.1A ，根据I 1∶I 2＝n 2∶n 1得I 1＝0.2A ．所以正确答案是A.P U2例3　如图3所示，理想变压器三个线圈的匝数之比为n 1∶n 2∶n 3＝10∶5∶1，其中n 1接到220V 的交流电源上，n 2和n 3分别与电阻R 2、R 3组成闭合回路．已知通过电阻R 3的电流I 3＝2A ，电阻R 2＝110Ω，求通过电阻R 2的电流I 2和通过原线圈的电流I 1.图3答案　1A 0.7A解析　由变压器原、副线圈电压比等于其匝数比可得，加在R 2上的电压U 2＝U 1＝×220V ＝110V n 2n 1510通过电阻R 2的电流I 2＝＝A ＝1A U 2R 2110110加在R 3上的电压U 3＝U 1＝×220V ＝22V n 3n 1110根据输出功率等于输入功率得：U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3代入数据解得通过原线圈的电流为：I 1＝0.7A.三、几种常见的变压器1．自耦变压器如图4所示，铁芯上只绕一个线圈，低压线圈是高压线圈的一部分，既可以作为升压变压器使用，也可以作为降压变压器使用．图4规律：＝，＝.U 1U 2n 1n 2I 1I 2n 2n 12．电压互感器(1)构造：小型降压变压器，如图5甲所示．(2)接法：原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表，为了安全，外壳和副线圈应接地．(3)作用：将高电压变为低电压，通过测量低电压，计算出高压电路的电压．图53．电流互感器(1)构造：小型升压变压器，如图乙所示．(2)接法：原线圈串联在被测电路中，副线圈接电流表．为了安全，外壳和副线圈应接地．(3)作用：将大电流变成小电流，通过测量小电流，计算出被测电路中的大电流．例4　普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，如图6所示，图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为I ab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为I cd，为了使电流表能正常工作，则( )图6A．ab接MN、cd接PQ，I ab＜I cdB．ab接MN、cd接PQ，I ab＞I cdC．ab接PQ、cd接MN，I ab＜I cdD．ab接PQ、cd接MN，I ab＞I cd答案　B解析　根据单一副线圈的理想变压器原理，电流比值等于匝数比的倒数，可得ab接MN、cd 接PQ，I ab＞I cd，故B正确.变压器原理分析1．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是( )A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1D．正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1答案　BD解析　对于理想变压器，认为无磁通量损失，因而穿过两个线圈每一匝的磁通量相同，磁通量的变化率相等，每匝线圈产生的感应电动势相等，电压与匝数成正比，故A、C错误，B正确；理想变压器没有能量损失，故输入功率等于输出功率，故D正确．理想变压器基本规律的应用2．理想变压器正常工作时，原、副线圈中的电流为I1、I2，电压为U1、U2，功率为P1、P2，关于它们之间的关系，下列说法中正确的是( )A．I1由I2决定 B．U2与负载有关C．P1由P2决定D．以上说法都不正确答案　AC3.如图7所示为一理想变压器，原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12V,6W”的小灯泡并联在副线圈的两端．当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想电表)的示数分别是( )图7A ．120V,0.10AB ．240V,0.025AC ．120V,0.05AD ．240V,0.05A答案　D解析　灯泡正常工作，副线圈电压U 2＝12V ，副线圈电流I 2＝2×A ＝1A ，根据匝数比得原线612圈电流I 1＝I 2＝0.05A ，原线圈电压U 1＝20U 2＝240V ，选项D 正确．120互感器的应用4．如图8所示，L 1和L 2是高压输电线，甲、乙是两只互感器，若已知n 1∶n 2＝1000∶1，n 3∶n 4＝1∶100，图中电压表示数为220V ，电流表示数为10A ，则高压输电线的送电功率为( )图8A ．2.2×103WB ．2.2×10－2WC ．2.2×108WD ．2.2×104W答案　C解析　由电流互感器知电压输电线中电流I ＝1000A ，由电压互感器知电压U ＝220×103V ，则高压输电线功率P ＝UI ＝2.2×108W.。

第4章 远距离输电一、选择题1．变压器的工作原理是( ) A ．电磁感应 B ．电流的磁效应 C ．磁场对通电导线的作用 D ．磁场对运动电荷的作用答案： A2．如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1＝800和n 2＝200的两个线圈，上线圈两端与u ＝51sin314t V 的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是( )A ．2.0 VB ．9.0 VC ．12.7 VD ．144.0 V 解析： 根据上线圈所加电压的表达式可得，最大值为51 V ，所以有效值U 1＝u m2＝36V ．若变压器为理想变压器：U 1U 2＝n 1n 2，可得：U 2＝9.0 V ．但由于铁芯不闭合，考虑到磁漏的存在，应有U 2<9.0 V ，所以A 正确．答案： A3．如图为远距离输电线路的示意图：若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是( ) A ．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关 B ．输电线中的电流只由升压变压器原副线圈的匝数比决定 C ．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大 D ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压解析： 变压器输入功率、输入电流的大小是由次级负载消耗的功率大小决定的，选项A 、B 错误．用户的总电阻减小，根据P ＝U 2R，消耗的功率增大，输电线电流增大，线路损失功率增大，C 项正确，升压变压器的输出电压等于输电线路电阻上损失电压加上降压变压器输入电压，D 项错误．答案： C4．如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1∶2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V ，额定功率为22 W ；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U 和I 分别表示此时电压表和电流表的读数，则( )A．U＝110 V，I＝0.2 A B．U＝110 V，I＝0.05 A C．U＝110 2 V，I＝0.2 A D．U＝110 2 V，I＝0.2 2 A解析：在副线圈电路中，I2＝PU2＝22 W220 V＝0.1 A，再根据U1U2＝n1n2及I2I1＝n1n2，得U1＝110 V，I1＝0.2 A，故B、C、D错，A正确．答案： A5．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，当导体棒l在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表A1的示数是12 mA，则电流表A2的示数为( )A．3 mA B．0C．48 mA D．与负载R的值有关解析：变压器只能工作于交流电路中，不能工作在恒定电压和恒定电流的电路中，导体棒l向左匀速切割磁感线时，在线圈n1中通过的是恒定电流，不能引起穿过线圈n2的磁通量变化，在副线圈n2上无感应电动势出现，所以A2中无电流通过．答案： B6．如图所示为一理想变压器和负载电阻R，下列哪些做法可增加变压器的输入功率( )A．只减少副线圈匝数B．只减少原线圈匝数C．只增加副线圈匝数D．只减小R的阻值解析：减少原线圈匝数，相当于增加副线圈匝数，改变了电压比．增加副线圈匝数，也是改变了匝数比，相当于提高了输出电压，增大了输出功率，而输入功率等于输出功率．减小电阻R，增大了变压器的输入功率．答案：BCD7．如图甲所示，两个相同的灯泡串联，并和电压表、电流表和起连接在正弦交变电源上，每只灯泡的电阻R＝110 Ω.如图乙是交变电源输出电压随时间t变化的图象，则( )A ．电压表读数是311 VB ．电流表读数是 2 AC ．每只小灯泡两端电压随时间变化的规律是U R ＝311cos 100πt VD ．通过每只灯泡的电流随时间变化的规律是i ＝2cos 100πt A 答案： D8．原副线圈的匝数均可调节，原线圈两端接一正弦交变电流，为了使变压器输入功率增大，可以采取的措施有( )A ．只增加原线圈的匝数n 1B ．只减少副线圈的匝数n 2C ．只减少负载电阻R 的阻值D ．只增大负载电阻R 的阻值解析： 由n 1n 2＝U 1U 2知，当n 1增大时，U 2减小，当减小n 2时，U 2也减小，又根据P 入＝P出＝U 22R知，A 、B 两项均错，C 项对，D 项错． 答案： C9．如图所示，理想变压器初级线圈的匝数为n 1，次级线圈的匝数为n 2，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R ＝44 Ω，电流表A 1的示数为0.20 A ．下列判断中正确的是( )A ．初级线圈和次级线圈的匝数比为2∶1B ．初级线圈和次级线圈的匝数比为5∶1C ．电流表A 2的示数为1.0 AD ．电流表A 2的示数为0.4 A 答案： BC10．如图甲、乙所示电路中，当A 、B 接10 V 交变电压时，C 、D 间电压为4 V ；M 、N接10 V 直流电压时，P 、Q 间电压也为4 V ．现把C 、D 接4 V 交流，P 、Q 接4 V 直流，下面哪个选项可表示A 、B 间和M 、N 间的电压( )A ．10 V,10 VB ．10 V,4 VC ．4 V,10 VD ．10 V,0解析： 甲图是一个自耦变压器，当A 、B 作为输入端，C 、D 作为输出端时，是一个降压变压器，两边电压之比等于两边线圈的匝数之比，当C 、D 作为输入端，A 、B 作为输出端时，是一个升压变压器，电压比也等于匝数比，所以C 、D 接 4 V 交流时，A 、B 间将得到10 V 交流．乙图是一个分压电路，当M 、N 作为输入端时，上下两个电阻上的电压跟它们的电阻的大小成正比．但是当把电压加在P 、Q 两端时，电流只经过下面那个电阻，上面的电阻中没有电流，两端也就没有电势差，即M 、P 两点的电势相等．所以当P 、Q 接4 V 直流时，M 、N 两端的电压也是4 V.顺便指出，如果M 、N 或P 、Q 换成交变电压，上述关系仍然成立，因为在交流纯电阻电路中欧姆定律照样适用．答案： B 二、非选择题11．有一个阻值为R 的电阻，若将它接在电压为20 V 的直流电源上时，消耗的电功率为P ；若将它接在图中的理想变压器的次级线圈两端时，消耗的电功率为P2.已知变压器输入的是正弦交流电，其电压的最大值为200 V ，不计电阻阻值随温度的变化，求：(1)理想变压器次级线圈两端电压的有效值． (2)此变压器的原、副线圈的匝数之比．解析： (1)直流电源的电压U 0＝20 V ，设变压器次级线圈两端的电压的有效值为U 2，根据题意有P ＝U 20R ，P 2＝U 22R ，解得U 2＝22U 0＝10 2 V.(2)变压器输入的交流电压有效值为U 1＝22U 1m ＝100 2 V根据变压器电压比关系，可得n 1∶n 2＝U 1∶U 2＝10∶1. 答案： (1)10 2 V (2)10∶112．一理想变压器原副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝1∶2，电源电压u ＝220 2 sin ωt V ，原线圈电路中接入一熔断电流I 0＝1 A 的保险丝，副线圈中接入一可变电阻R ，如上图所示，为了使保险丝不致熔断，调节R 时，其阻值的最小值为多少？解析： 当原线圈电流I 1＝I 0时，副线圈中的电流(即副线圈中电流的有效值)为I 2＝n 1n 2I 1＝n 1n 2I 0＝12A ．副线圈的输出电压有效值为U 2＝n 2n 1U 1＝n 2U 1mn 12＝440 V.因此副线圈电路中负载电阻的最小值为R min ＝U 2I 2＝880 Ω 答案： 880 Ω13．交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO ′匀速转动．一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S ＝0.05 m 2，线圈转动的频率为50 Hz ，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B ＝2πT ．为用此发电机所发出交流电带动两个标有“220 V 11 kW”的电机正常工作，需在发电机的输出端a 、b 与电机之间接一个理想变压器，电路如图所示．(1)发电机的输出电压为多少？ (2)变压器原、副线圈的匝数比为多少？(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多大？解析： (1)根据E m ＝nBS ω＝1100 2 V ，得输出电压的有效值为U 1＝E m2＝1100 V.(2)根据U 1U 2＝n 1n 2得n 1n 2＝51.(3)根据P 入＝P 出＝2.2×104W ，再根据P 入＝U 1I 1，解得I 1＝20 A ． 答案： (1)1100 V (2)5∶1 (3)20 A14．家庭电路的引线均有一定电阻(约几欧姆)．因此当家中大功率用电器如空调、电炉工作时，家中原来开着的电灯会变暗，下面通过一个简单的测试，可以估算出家庭电路引线部分的电阻，如图所示，用r 表示家庭电路引线部分的总电阻，为两表笔插入插座的交流电压表，M 为一个额定功率为P 额定电压为U 额的空调(P 较大)．测试时，先断开所有家电电路，测得电压为U 1，再闭合电键S ，测得电压为U 2.(1)试推导估算r 的表达式(设电源两端电压保持恒定)；(2)若P ＝2.0 kW ，U 额＝220 V ，测得U 1＝220 V ，U 2＝210 V ，则引线部分总电阻约为多少？解析： (1)断开所有家电电路时，U 额＝U 1，S 闭合后，I r ＝U 2U 2额P ，U r ＝U 1－U 2，所以r ＝U r I r ＝U 1－U 2U 2P·U 2额. (2)把U 1、U 2、U 额、P 代入公式得r ＝1.15 Ω. 答案： (1)r ＝U 1－U 2U 2PU 2额 (2)1.15 Ω。

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电能的远距离传输1．下列关于电能输送的说法正确的是( )A．输送电能的基本要求是可靠、保质、经济B．减小输电导线上功率损失的唯一方法是采用高压输电C．减小输电导线上电压损失的唯一方法是增大输电线的横截面积D．实际输电时，要综合考虑各种因素，如输电功率大小、距离远近、技术和经济条件等解析:输送电能的基本要求是可靠、保质、经济．减少输电线上的功率损失可采用高压输电，也可以减小输电线电阻，即增大导线横截面积，但不经济．实际输电时，应综合考虑各种因素．答案：AD2．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的．可是我们在晚上七八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些，这是因为此时( ）A．总电阻比深夜时大，干路电流小,每盏灯分到的电压就小B．总电阻比深夜时大,干路电流小，每一支路的电流就小C．总电阻比深夜时小,干路电流大，输电线上损失的电压大D．干路电流一定,支路比深夜时多,分去了一部分电流答案:C3．关于高压直流输电下列说法正确的是( )A．高压直流输电系统在输电环节是直流B．变压器能实现直流电和交流电的转换C．稳定的直流输电存在感抗和容抗引起的损耗D．直流输电时,要考虑电网中的各台交流发电机的同步运行问题解析：直流输电在发电环节和用电环节是交流，而输电环节是直流,A正确；换流器的功能是实现交流电和直流电的转换，B错误；稳定的直流输电，不存在感抗和容抗引起的损耗，不需要考虑电网中的各台交流发电机的同步运行问题，C、D错误．答案：A4．某山区小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压,它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压,然后通过高压输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器，经降低电压后再输送至村寨中各用户．设变压器都是理想的．那么随着村寨中接入电路的用电器消耗的总功率的增加，则（）A．通过升压变压器初级线圈中的电流变大B．升压变压器次级线圈两端的电压变小C．高压输电线路上的电压损失变大D．降压变压器次级线圈两端的电压变小解析：村寨中接入电路的用电器消耗的总功率加大，升压变压器初级线圈中功率也随之增大，发电站的发电机输出稳定的电压,则电流增大，由升压变压器的初级线圈与次级线圈的电压比等于匝数比值，可知次级线圈的电压（即输送电压）不变，A对，B错;输送功率增大，输送电压不变，则导线上的电流增大，导线上电压损失增大，C对；降压变压器的初级线圈的电压等于输送电压与导线上电压损失的差值，故而减小，从而由初级线圈与次级线圈电压比等于匝数比可知降压变压器次级线圈两端的电压变小，即用户得到的电压减小，这也是为什么用电高峰期用户灯泡比较暗的原因,D对．答案：ACD5．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高很多的电压进行输电．采用高压输电的优点是( )A．可节省输电线的铜材料B．可根据需要调节交流电的频率C．可减少输电线上的能量损失D．可加快输电的速度解析：本题考查输电过程．由于远距离输电,往往输送电功率一定，根据P＝UI,输送电压U越高，则输送电流I＝PU越小，根据P线＝I2r，当要求在输电线损耗一定的情况下,输电线电阻可略大,导线可做得细一些或选择电阻率略大的材料(非铜材料)；若输电线确定，即r确定，则可减小线路上的能量损耗,故A、C两项正确．而交流电的频率是一定的，不需调节，输电的速度就是电磁波的传播速度，也一定，故B、D两项错误．答案：AC6．发电厂发电机的输出电压是U1,发电厂至学校的输电导线总电阻为R，导线中的电流为I，学校得到的电压为U2，则输电线上损失的功率,下列表达式中错误的是( ）A．错误!B．错误!C．I2R D．I（U1－U2)解析：用P＝错误!求电阻上损失的功率时，U与R要相对应，选项A中的U1是输出电压不是输电线电阻上的电压，B选项中U1－U2是输电线电阻上的电压，故A错误，B正确．由P损＝I2R＝I·U线＝I(U1－U2)知C、D正确．答案:A7．若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是( ）A．升压变压器原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B．输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定C．当用户用电器的总电阻减少时，输电线上损失的功率增大D．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压解析：变压器输入功率、输入电流的大小是由次级负载消耗的功率大小决定的,选项A、B错误．用户的总电阻减小，据P＝U2R，消耗的功率增大,输电线电流增大,线路损失功率增大，C项正确，升压变压器的输出电压等于输电线路电阻上损失电压加上降压变压器输入电压,D项错误．答案:C8．水电站向小山村输电，输送电功率为50 kW,若以1 100 V送电，则线路损失为10 kW,若以3 300 V送电,则线路损失可降为（)A．3。

学年鲁科版高中物理选修32第4章远距离输电单元测试一、单项选择题1.如图甲所示，M是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数之比n1：n2=10：1，接线柱a、b接上一个正弦交变电源，电压随时间变化规律如图乙所示。

变压器右侧局部为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏资料〔电阻随温度降低而减小〕制成的传感器，R1为一定值电阻。

以下说法中不正确的选项是〔〕A. 电压表V的示数为22VB. 当传感器R2所在处出现火警时，电压表V的示数减小C. 当传感器R2所在处出现火警时，电流表A的示数增大D. 当传感器R2所在处出现火警时，电阻R1的功率变大2.如下图，理想变压器原副线圈的匝数比为20：1，经过输电线衔接两只相反的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，原线圈输入图示的交流电压，当开关s闭合时，以下说法中正确的选项是〔〕A. 原线圈中电流不变B. R两端的电压减小C. 原线圈输入功率变大D. 副线圈输入电压小于11V3.如下图，甲是远距离输电线路的表示图，乙是发电机输入电压随时间变化的图象，那么〔〕A. 用户用电器上交流电的频率是100 HzB. 发电机输入交流电的电压有效值是500 VC. 输电线上的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决议D. 当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小4.一理想变压器原副线圈的匝数比为n1∶n2＝1∶2，电源电压，原线圈电路中接入一熔断电流I0＝1 A的保险丝，副线圈中接入一可变电阻R ，如下图，为了使保险丝不致熔断，调理R时，其阻值最低不能小于( )A. 440 ΩB.C. 880 ΩD.5.如下图，一理想变压器接在电压为U的交流电源上，原线圈接入电路的匝数可以经过调理滑动触头P来改动．副线圈衔接了交流电流表、定值电阻R0和可变电阻R，那么〔〕A. 坚持P的位置不动，将R的阻值增大，电流表的读数变小B. 坚持P的位置不动，将R的阻值增大，R0的电功率变大C. 坚持R的阻值不变，将P向上滑动，电流表的读数变大D. 坚持R的阻值不变，将P向上滑动，R0的电功率变大6.如下图，电压U坚持不变，理想变压器的原线圈电路中衔接者可变电阻R和灯泡a，副线圈电路中接着灯泡b．假定将可变电阻R的阻值增大，那么以下说法正确的选项是〔〕A. 灯泡a变亮，灯泡b变暗B. 灯泡a变暗，灯泡b变亮C. 灯泡a、灯泡b都变亮D. 灯泡a、灯泡b都变暗7.如下图，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，V和A均为理想电表，灯泡电阻R1＝6 Ω，AB端电压u1＝12 sin (100πt) V .以下说法正确的选项是( )A. 电流频率为100 HzB. V的读数为24 VC. A的读数为0.5 AD. 变压器输入功率为6 W二、多项选择题8.如图，理想变压器原线圈与一交流电源相连，原、副线圈区分接有相反的灯泡a、b和c．小灯泡的额外电压为0.3V，电阻为30Ω〔假定电阻不随温度变化而变化〕．闭合开关S，三个灯泡均能正常发光，以下说法正确的选项是〔〕A. 原副线圈的匝数比为2：1B. 交流电源的电压值为0.6VC. 断开开关S，小灯泡b能够会烧坏D. 断开开关S，小灯泡a能够会烧坏9.如图中B为理想变压器，接在原线圈上的交变电压有效值坚持不变．灯泡L1和L2完全相反〔阻值恒定不变〕，R是一个定值电阻，电压表、电流表都为理想电表．末尾时开关S是闭合的．当S断开后，以下说法正确的选项是〔〕A. 电压表的示数变大B. 电流表A1的示数变小C. 电流表A2的示数变大D. 灯泡L1的亮度变亮10.发电厂发电机的输入电压为U1，发电厂至用户的输电导线的总电阻为R，经过输电导线的电流为I，用户两端失掉的电压为U2，输电导线上损耗的功率可表示为〔〕A. B. C. I2R D. I〔U1﹣U2〕三、填空题11.某发电厂输入的功率为200kW，输入电压为10kV．假定采用200kV的高压输电，那么，升压变压器〔不计变压器能量损失〕的原线圈和副线圈的匝数比为________；输电线等效电阻为10Ω，输电线上的电压损失为________ V．12.在远距离输电中, 保送电压为220伏, 保送的电功率为44千瓦, 输电线的总电阻为0.2欧, 在运用原副线圈匝数比为1:10的升压变压器升压, 再用10:1的降压变压器降压方式送电时. 输电线上损失的电压为________ V, 损失的电功率为________ W13.为了减小远距离输电进程中在线路上的损耗，在功率和线路电阻一定时，应该采用提高________的方式输电．四、解答题14.水电站向小山村输电，保送的电功率为50Kw，假定以1500V送电，线路上电功率损失10Kw，线路的总电阻是？假定以4500V送电，线路上电功率损失可降至少少Kw？五、综合题15.某发电厂输入电压是400V，输入功率为200kW．发电厂内经升压变压器经过两条输电线向远距离送电，最后再经一次降压变压器将电保送给用户，用户失掉的电压是220V，输电线电阻为10Ω．假定输电线中因发热而损失的功率为保送功率的2%，试求：〔1〕用户失掉的电功率是多少？〔2〕输电线路中升、降压变压器原副线圈的匝数比？16.图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R=55Ω，两电表为理想电流表和电压表，变压器原副线圈匝数比为n1：n2=2：1，假定原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压．求：〔1〕交流电压的函数表达式；〔2〕电流表的示数I．答案解析局部一、单项选择题1.【答案】A【解析】【剖析】由图象可知，输入的电压为220V，变压器的电压与匝数成正比，由此可得副线圈的电压为22V，电压表测的是半导体热敏资料的电压，的总电压为22V，所以电压表的示数小于22V，所以A错误；当出现火警时，温度降低，电阻减小，副线圈的电流变大，所以的电压要增大，由于副线圈的总电压不变，所以的电压就要减小，副线圈的电阻减小，副线圈的电流变大，所以原线圈的电流也就要增大，由于的电阻不变，由可知，电阻的功率变大，所以BCD正确；应选A。

第四章远距离输电建议用时实际用时满分实际得分90分钟100分一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）1．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( )A．可节省输电线的材料B．可根据需要调节交流电的频率C．可减小输电线上的能量损失D．可加快输电的速度2.关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是( )A．通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁通量不变B．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等C．穿过副线圈磁通量的变化使副线圈产生感应电动势D ．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈3.关于理想变压器特点的下列说法中正确的是( )A．理想变压器能够使电压升高，同时电流变大B．原、副线圈具有相同的磁通量及变化率，产生的感应电动势也相同C．原、副线圈没有电阻，铁芯中不会产生涡流D．原线圈往往匝数少，绕线粗，电流大4.理想变压器正常工作时，原、副线圈中的电流为I1、I2，电压为U1、U2，功率为P1、P2，关于它们之间的关系，下列说法中正确的是( ) A．I1由I2决定B．U2与负载有关C．P 2由P1决定D．以上说法都不正确5.用理想变压器给电阻负载供电时，用下列哪些方法可以减小变压器的输入电流( )A．增加原线圈的匝数B．增加副线圈的匝数C．在副线圈上多并联些电阻D．增加副线圈的负载6.关于电能输送的以下分析，正确的是( )A．由公式知，输电电压越高，输电线上功率损失越大B．由公式知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少C．由公式知，输电电流越大，输电线上功率损失越大D．由公式知，输电线上的功率损失与电流成正比7.中国已投产运行的1 000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用 500 kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为( )A. B. C． D．8.钳形电流表的外形和结构如图1所示．图甲中电流表的读数为1.2 A．图乙中用同一电缆线绕了3匝，则( )图1A．这种电流表能测直流电流，图乙的读数为2.4 AB．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为0.4 AC．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为3.6 AD．这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图乙的读数为3.6 A9.如图2所示，理想变压器的副线圈上接有三个灯泡，原线圈与一个灯泡串联接在交流电源上．若四个灯泡完全相同，且都正常发光，则电源两端的电压U1与灯泡两端的电压U2之比为( )图2A．1∶1 B．2∶1C．3∶1 D．4∶110.图3甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比，电阻，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压随时间的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常开光．下列说法正确的是( )图3A．输入电压u 的表达式B．只断开S2后，L1、L2均正常发光C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大D．若S1换接到2后，消耗的电功率为0.8 W二、填空题(本题共2小题，每小题6分，共12分．请将正确答案填在横线上)11.某发电厂用2.2 kV的电压将电能输送到远处的用户，后改用22 kV的电压，在既有输电线路上输送同样的电功率．前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为________．要将2.2 kV的电压升高至22 kV，若变压器原线圈的匝数为180 匝，则副线圈的匝数应该是________匝．12.如图4所示，理想变压器原、副线圈匝数比，原线圈输入电压，副线圈通过电阻的输电线对用户供电，则用户处最多接________盏“220 V40 W”电灯可保证正常发光．图4三、计算题(本题共4小题，共48分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13.(10分)如图5所示，理想变压器的原、副线圈之比为，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B 的阻值相等．端加一交流电压后，求：图5(1)两电阻消耗的电功率之比；(2)两电阻两端的电压之比.14.(10分)如图6所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈匝数，接入电压的电路中．图6(1)要求在两个副线圈上分别得到电压，，它们的匝数分别为多少？(2)若在两副线圈上分别接上“”、“”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？15.(14分)如图7所示，某村在距村庄较远的地方建了一座小型水电站，发电机的输出功率为，输出电压为，输电线电阻为，允许线路消耗的功率为输出功率的，求：图7(1)若不用变压器而由发电机直接输送，用户得到的电压和功率是多少？(2)用如图所示电路输电，若用户需要电压时，所用升压、降压变压器原副线圈匝数比为多少？(不计变压器能量损失) 16．(14分)利用太阳能电池这个能量转换器件将太阳能转变为电能的系统又称光伏发电系统．光伏发电系统的直流供电方式有其局限性，绝大多数光伏发电系统均采用交流供电方式．将直流电变为交流电的装置称为逆变器．(1)用逆变器将直流电变为交流电进行供电有哪些好处？请简要回答．(2)有一台内阻为的太阳能发电机，供给一个学校照明用电，如图8所示，升压变压器匝数比为，降压变压器的匝数比为，输电线的总电阻，全校共22个班，每班有“”灯6盏，若全部电灯正常发光，则图8①发电机输出功率多大？②发电机电动势多大？③输电效率多少？第四章远距离输电得分：一、选择题题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案二、填空题11. 12.三、计算题13.14.15.16.第四章远距离输电参考答案一、选择题1．AC 解析：远距离输电，往往输送电功率一定，根据，输送电压越高，则输送电流越小，据可知，当要求在输电线能量损耗一定的情况下，输电线电阻可略大，导线可做得细一些或选择电阻率大的材料(非铜材)；若输电线确定，即确定，则可减小线路上的能量损耗，故A、C项正确；而交变电流的频率是一定的，不随输送电压的改变而改变，输电的速度就是电磁波的传播速度，也一定，故B、D项不正确．2.C 解析：通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积不变，故磁通量变化，A错误；因理想变压器无漏磁，故B错误；由互感现象知C正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原、副线圈通过磁联系在一起，故D错误．3.C 解析：理想变压器原、副线圈功率相等，即，不可能同时使电压升高，电流增大，A错；原副线圈匝数不同，感应电动势不同，B错；理想变压器不考虑绕线铜损、铁芯的热损，当然要求线圈无电阻，铁芯不产生涡流，C对；原、副线圈中匝数少的一边，电流大，绕线粗，但不一定作为原线圈使用，D错．4.A 解析：理想变压器的电流关系可写成，原线圈中的电流与副线圈中的电流成正比，所以原线圈中的电流由副线圈中的电流决定；功率关系为：负载用多少，原线圈端就输入多少，因此选项A正确．5.A 解析：原线圈的电压是不变的，所以当增加原线圈的匝数时，副线圈两端的电压一定减小，也一定减小，两线圈功率关系是，即，那么一定减小，所以A是正确的．根据、不变，增大，则增大，对副线圈电路来说，相当于电源电动势，外电阻不变，所以副线圈电流增大，而，不变，所以必增大，B错.当、不变时，并联电阻增多，减小，根据闭合电路欧姆定律，增大，同上面推导，必增大，C错.负载增多时，要知道是副线圈上所接的总电阻变小，从而副线圈中的电流增大，此时原线圈中电流也增大，D错．6.C 解析：输电线上损失的功率，公式中的指输电线上(即电阻的分压，而不是输电电压，A、B两项错；公式是电源提供的总电功率，而不是输电线上损失的电功率，D项错．7.A 解析：在高压输电中，设输送电功率为，输电电压为，输电线电阻为，则输电线上损耗的电功率为，当输电电压升为原来的2倍时，输电线损耗的电功率变为原来的，故选A.8.C 解析：钳形表是根据电磁感应原理制成的，故只能用来测量交流电流；对钳形表的原、副线圈满足，，钳形表在使用时，原线圈是串联在被测电路中的，故同一电缆线虽多绕了几匝，但电缆线中的电流保持不变，不变，故当增加到3倍时，，C正确．9.D 解析：由于四个灯都正常发光，所以每个灯两端电压和通过各灯的电流相等．原、副线圈中电流之比，原、副线圈两端的电压之比，又灯A和原线圈串联后接在电源两端：.上面三式联立后得，所以.答案应为D项．10.D 解析：由题图，则，输入电压，故A错；由变压器的变压规律知：，故，由题中将S1接1、S2闭合时，灯泡L2正常发光可得，灯泡L2的额定电压为4 V，当只断开S2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为L 1、L2串联，故L1、L2均不能正常发光，B错；此时，副线圈负载增大，故减小，又，故原线圈的输入功率减小，C错误；当S 1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻，故，D正确．二、填空题11.解析：由得，输电线上损失的电功率，所以.由变压器的电压与匝数的关系知：，匝．12.解析：由题意知原线圈的输入电压为.根据原、副线圈的匝数比得，副线圈的电压为.用电器正常工作电压，则线路损失电压为输电线上的电流为每只灯泡的正常工作电流为用户最多可接电灯的盏数为盏．三、计算题13.(1)(2)解析：(1)由电流与匝数之间关系得，理想变压器的原、副线圈中的电流之比：.又因为，所以两电阻消耗的电功率之比：(2)由，得两电阻两端电压之比：. 14.(1)30匝550匝(2)0.3 A解析：(1)根据原、副线圈间电压与匝数的关系，由，得匝，匝．(2)设原线圈输入电流为，由，即，所以.15.(1)(2)解析：(1)不用变压器而直接输送时，输电线上的电流电压损失功率损失用户得到的电压和功率分别是(2)由得，由得由得.所以.16.(1)见解析 (2)①②③解析：(1)可以改变电压的大小以适应不同的需要；通过升压、降压在远距离输电中减少电能在输电线上的损耗，提高供电效率．所以用逆变器将直流电变为交流电，可以提高发电系统的利用率．(2)①发电机的输出功率：而所以，．②，为发电机内阻，，；所以，. ③.。

(时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1．关于三相交流电，下列说法正确的是( )A ．三相交流发电机输出的三相交变电流的有效值不一定是相同的B ．三相交流发电机输出的三相交变电流的频率可以不同C ．若三相电源采用星形接法，一定要采用三相四线制对外输电D ．生活照明用电一定采用三相四线制供电解析：选D ．三相交流发电机的三相绕组完全相同，产生的交变电流的有效值一定相同，频率一定相同，瞬时值、最大值依次落后三分之一个周期，A 、B 错．电源的星形接法对外供电时可以是三相四线制，也可以是三相三线制，在生活用电中，很难做到三相负载完全对称，一定要用三相四线制供电，C 错，D 对．2．如图所示，理想变压器的原线圈接入u ＝11 0002sin 100πt (V)的交变电压，副线圈通过电阻r ＝6 Ω的导线对“220 V 880 W ”的电器R L 供电，该电器正常工作．由此可知( )A ．原、副线圈的匝数比为50∶1B ．交变电压的频率为100 HzC ．副线圈中电流的有效值为4 AD ．变压器的输入功率为880 W解析：选C.由交变电压的表达式可知，该交流电的电压的有效值U 1＝11 000 V ，交流电的频率f ＝ω2π＝100π2π Hz ＝50 Hz ，B 错误；由于电器R L 正常工作，则由P ＝U 0I 可知，副线圈中电流I ＝P U 0＝880220 A ＝4 A ，C 正确；由于理想变压器的变压比等于匝数比，则原、副线圈的匝数比n 1n 2＝U U ′＝11 000 V 220 V ＋4×6 V ＝2 75061，A 错误；理想变压器的输入功率等于输出功率，即P 入＝P 出＝880 W ＋I 2r ＝976 W ，D 错误．3．理想变压器的原、副线圈匝数之比为n ∶1, 副线圈的负载电阻为R ，如图所示，当变压器正常工作时，a 、b 间的等效电阻是( )A ．nRB ．R nC ．n 2RD ．R n2解析：选C.由电阻的定义知R ＝U 2I 2a 、b 间的等效电阻R ab ＝U 1I 1因为U 1U 2＝n 1n 2＝n ，I 1I 2＝n 2n 1＝1n所以R ab ＝U 1I 1＝nU 2I 2/n ＝n 2U 2I 2＝n 2R .4．水电站向小山村输电，输送电功率为50 kW ，若以1 100 V 送电，则线路损失为10 kW ，若以3 300 V 送电，则线路损失可降为( ) A ．3.3 kW B ．1.1 kW C ．30 kW D ．11 kW解析：选B ．由P ＝UI ，ΔP ＝I 2R 可得ΔP ＝P 2U2R ，所以当输送电压增大为原来3倍时，线路损失变为原来的19，即ΔP ＝1.1 kW.5．用220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V ，通过负载的电流图象如图所示，则( )A ．变压器输入功率约为3.9 WB ．输出电压的最大值是110 VC ．变压器原、副线圈匝数比是1∶2D ．负载电流的函数表达式i ＝0.05sin ⎝⎛⎭⎫100πt ＋π2 A 解析：选A.根据i -t 图象，负载电流的函数表达式i ＝0.05sin 100πt (A)且I m ＝0.05 A ，通过负载的电流的有效值I 2＝I m2，输出电压的最大值U m ＝2U 2＝110 2 V ，变压器的输入功率P 1＝P 2＝I 2U 2≈3.9 W ，变压器原、副线圈匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝21.综上知选项A 正确，选项B 、C 、D 错误．6．如图所示，a 、b 为输入端，接交流电源，c 、d 为输出端，则输出电压大于输入电压的电路是( )解析：选C.选项A 、B 中为分压器，A 项中滑片P 与c 间的电阻没有分得电压，所以输出电压等于输入电压，而B 项中的输出电压为滑动变阻器的部分电阻分得的电压，所以小于输入电压．要注意分压器是不可能升压的．7．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的．但是我们在晚上七八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些．这是因为此时( )A ．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小B ．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小C ．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失电压大D ．干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电流解析：选C.在用电高峰期，总负载较重，负载等效电阻较小，线路中的电流过大，线路上损失电压过大，造成用户灯两端的电压减小，所以变暗了．二、多项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意)8.如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a 、b 表示电表，已知电压比为100，电流比为10，电压表的示数为220 V ，电流表的示数为10 A ，则( ) A ．a 为电流表，b 为电压表 B ．a 为电压表，b 为电流表 C ．线路输送电功率是2 200 W D ．线路输送电功率是2.2×106 W解析：选BD ．电压互感器并联到电路里，电流互感器串联到电路里，所以a 是电压表，b 是电流表，故B 正确；电压表和电流表的示数不是线路中的电压和电流，电表的示数是副线圈两端的电压或电流，线路中的还要通过变比进行计算，所以，线路电压为22 000 V ，电流为100 A ，输送功率为2 200 kW ，所以D 正确，选项B 、D 正确．9．如图为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连，P 为滑动头．现令P 从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯泡L 两端的电压等于其额定电压为止．用I 1表示流过原线圈的电流，I 2表示流过灯泡的电流，U 2表示灯泡两端的电压，N 2表示灯泡消耗的电功率(这里的电流、电压均指有效值；电功率指平均值)．下列4个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是( )解析：选BC.当滑动头P 匀速上滑时，副线圈匝数均匀增大，由U 1U 2＝n 1n 2知，U 2＝n 2n 1U 1，U 2随时间均匀增大，C 项正确；由于灯泡的电阻随温度的升高而增大，所以当电压均匀增加时，由欧姆定律I ＝UR 知灯泡中电流并非均匀增加，而是增加的越来越慢，其I 2－t 图线的斜率逐渐减小，B 项正确；灯泡消耗的功率N 2＝U 2I 2，N 2随时间并不是均匀增加的，D 项错误；变压器的输入功率与输出功率相等，当灯泡功率增大时，输入功率也在增大，原线圈中电流增大，A 项错误．10．如图所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P 处于图示位置时，灯泡L 能发光．要使灯泡变亮，可以采取的方法有( ) A ．向下滑动PB ．增大交流电源的电压C ．增大交流电源的频率D ．减小电容器C 的电容解析：选BC.要使灯泡变亮，根据欧姆定律，一方面可使U 2变大，另一方面可使电路对交流电的阻碍作用减小．由U 1U 2＝n 1n 2知，向下滑动P 时，U 2变小，选项A 错误；增大交流电源的电压U 1，U 2变大，选项B 正确；由X C ＝12πfC知，增大交流电源的频率时，容抗X C 变小，选项C 正确；减小电容器C 的电容，容抗X C 变大，选项D 错误．11．如图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n ，原线圈接正弦交流电压U ，输出端接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R ，当输入端接通电源后，电流表读数为I ，电动机带动一重物匀速上升，下列判断正确的是( ) A ．原线圈中的电流为nIB ．变压器的输入功率为UInC ．电动机输出的总功率为I 2RD ．电动机两端电压为Un解析：选BD ．电流表的读数为副线圈电流，所以原线圈电流为In，故A 错误；原线圈的输入功率则为U I n ，故B 对；电动机上的热功率为I 2R ，电动机消耗功率为U I n ，两端电压为Un ，故C 错误，D 正确．12．如图所示为一理想变压器，S 为单刀双掷开关，P 为滑动变阻器的滑动触头，U 1为加在原线圈的电压，则( )A ．保持U 1及P 的位置不变，S 由a 合到b 时，I 1将增大B ．保持P 的位置及U 1不变，S 由b 合到a 时，R 消耗功率将减小C ．保持U 1不变，S 合在a 处，使P 上滑，I 1将增大D ．保持P 的位置不变，S 合在a 处，若U 1增大，I 1将增大解析：选ABD ．S 由a 合到b 时，n 1减小而U 1不变，由U 1U 2＝n 1n 2可知副线圈上电压U 2增大，负载R 的电流I 2增大，P 2增大；又由于P 1＝P 2＝U 1I 1，故I 1增大，A 项正确．同理S 由b合到a 时，P 2减小，B 项正确．P 上滑时，负载电阻R 增大，而U 1、U 2均不变，由I 2＝U 2R可知I 2减小，又由于n 1、n 2均不变，由I 1I 2＝n 2n 1可知I 1将减小，故C 项错误．当U 1增大时，由U 1U 2＝n 1n 2可知U 2也增大，I 2＝U 2R 增大，再由I 1I 2＝n 2n 1可知I 1增大，故D 项正确． 三、填空题(本题共1小题，共8分．按题目要求作答)13.如图所示为一理想自耦变压器，当它的滑片P 向b 方向移动时，R 和R ′保持不变，则交流电压表的示数将________，交流电流表的示数将________；若P 的位置不动，滑动变阻器滑片Q 向上移动时，电压表示数将________，电流表示数将________．(填“增大”“减小”或“不变”)解析：当P 向b 滑动时，原线圈匝数增多，两端电压不变，而副线圈匝数不变，故副线圈两端电压将减小，电流减小，输出功率减小，原线圈输入功率减小，电压不变，电流减小；若P 不动，Q 上移，副线圈的总电阻减小，原、副线圈电压不变，副线圈消耗的功率增大，原线圈输入功率增大，电流增大． 答案：减小 减小 不变 增大四、计算题(本题共3小题，共34分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位) 14．(8分)(2014·济南高二检测)发电机输出功率为40 kW ，输出电压为400 V ，用变压比(原、副线圈匝数比)为1∶5的变压器升压后向远处供电，输电线的总电阻为5 Ω，到达用户后再用变压器降为220 V ，求：(1)输电线上损失的电功率是多少？ (2)降压变压器的变压比是多少？解析：(1)发电机输出的电压为400 V ，经升压变压器后电压为U ＝51×400 V ＝2.0×103 V(1分)由P ＝UI 得输电线上的电流I ＝P U ＝40×1032.0×103 A ＝20 A(1分) 输电线上的功率损失ΔP ＝I 2r ＝202×5 W ＝2.0×103 W(2分) (2)输电线上的电压损失 ΔU ＝Ir ＝20×5 V ＝100 V(1分) 加在降压变压器原线圈两端的电压U 1＝U －ΔU ＝2.0×103 V －100 V ＝1.9×103 V(1分) 降压变压器副线圈两端的电压(用户所需的电压) U 2＝220 V降压变压器的变压比n 1n 2＝U 1U 2＝1.9×103220＝9511(2分) 答案：(1)2.0×103W (2)95∶1115．(12分)如图所示，理想变压器B 的原线圈跟副线圈的匝数比n 1∶n 2＝2∶1，交流电源电压U 1＝220 V ，F 为熔断电流为I 0＝1.0 A 的保险丝，负载为一可变电阻．(1)当电阻R ＝100 Ω时，保险丝能否被熔断？ (2)要使保险丝不被熔断，电阻R 的阻值应不小于多少？变压器输出的电功率不能超过多少？解析：(1)由U 1U 2＝n 1n 2得，副线圈两端的电压U 2＝n 2n 1U 1＝12×220 V ＝110 V(2分)当R ＝100 Ω时，副线圈中电流 I 2＝U 2R ＝110100 A ＝1.10 A(1分)原线圈中的电流为I 1＝U 2U 1·I 2＝110220×1.10 A ＝0.55 A(2分)由于I 1<I 0(熔断电流)，故保险丝不会熔断．(1分)(2)设电阻R 取某一值R 0时，原线圈中的电流I 1刚好达到熔断电流I 0，即I 1＝1.0 A 则副线圈中的电流为 I 2＝U 1U 2I 1＝n 1n 2·I 1＝2×1.0 A ＝2.0 A(2分)变阻器阻值为R 0＝U 2I 2＝1102.0 Ω＝55 Ω(1分)此时变压器的输出功率为P 2＝I 2·U 2＝2.0×110 W ＝220 W ．(2分)可见，要使保险丝F 不被熔断，电阻R 的阻值不能小于55 Ω，输出的电功率不能大于220 W ．(1分)答案：(1)不会 (2)电阻R 的阻值不能小于55 Ω，输出的电功率不能大于220 W 16．(14分)(2014·黄冈高二检测)三峡水利工程中某一水电站发电机组设计为：水以v 1＝3 m/s 的速度流入水轮机后以v 2＝1 m/s 的速度流出，流出水位比流入水位低10 m ，水流量为Q ＝10 m 3/s.水轮机效率为75%，发电机效率为80%，g ＝10 m/s 2.试问： (1)发电机的输出功率是多少？(2)如果发电机输出电压为240 V ，用户所需电压为220 V ，输电线路中能量损耗为5%，输电线的电阻共为12 Ω，那么所需的升、降压变压器的原、副线圈匝数比分别是多少？ 解析：(1)水轮机的输出功率即发电机的输入功率，为P 1＝75%×(mgh ＋m v 21/2－m v 22/2)t＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤Qρgh ＋Qρv 21－v 222×75%＝7.8×105 W(5分)发电机的输出功率为P 0＝P 1×80%＝6.24×105 W ．(2分) (2)输电示意图如图所示，发电机输出的电流 I 1＝P 0U 1＝6.24×105240 A ＝2 600 A ．(1分)输电导线中的热损耗P 耗＝P 0×5%＝3.12×104 W ．(1分) 输电线路中的电流 I 2＝P 耗R＝ 3.12×10412A ≈51 A ，(1分) 所以升压变压器T 1的原、副线圈匝数比 n 1n 2＝I 2I 1≈1∶51.(1分) 降压变压器T 2的输出功率 P ＝P 0－P 耗＝5.928×105 W ．(1分) T 2的输出电流I 3＝P U 4＝5.928×105220 A ≈2.7×103 A ，(1分)所以降压变压器T 2的原、副线圈匝数比n 3n 4＝I 3I 2＝2.7×10351≈53∶1.(1分)答案：(1)6.24×105 W(2)1∶5153∶1。

阶段验收评估（四） 远距离输电(时间：50分钟 满分：100分)一、选择题(共8小题，每小题6分，共48分，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～8题有多项符合题目要求，全都选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1．关于电能输送的分析，下列说法正确的是( )A ．由公式P ＝U 2R 知，输电电压越高，输电线上功率损失越大B ．由公式P ＝U 2R知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少C ．由公式P ＝I 2R 知，输电电流越大，输电线上功率损失越大 D ．由公式P ＝UI 知，输电线上的功率损失与电流成正比解析：选C 输电线上损失的功率P 损＝I 2R 线＝U 损2R 线，公式中的U 损指输电线上(即电阻R线)的分压，而不是输电电压，A 、B 两项错；公式P ＝UI 是电源提供的总电功率，而不是输电线上损失的电功率，D 项错。

2．理想变压器的原、副线圈匝数之比为n 1∶n 2＝10∶1，原线圈两端接通交流电源，则下列判断错误的是( )A ．原、副线圈中电流频率之比f 1∶f 2＝10∶1B ．原、副线圈两端电压之比为U 1∶U 2＝10∶1C ．原、副线圈内交变电流之比I 1∶I 2＝1∶10D ．变压器输入和输出的功率之比P 1∶P 2＝1∶1解析：选A 根据变压器的电压比U 1U 2＝n 1n 2和电流比I 1I 2＝n 2n 1可知选项B 、C 是正确的。

对于理想变压器，输入与输出的功率应相等，即P 1＝P 2，所以选项D 是正确的。

变压器不改变电流频率，A 错误。

3.如图1所示为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管。

视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变。

调节触头P ，使输出电压有效值由220 V 降至110 V ，调节前后( )图1A ．副线圈中的电流比为1∶2B ．副线圈输出功率比为2∶1C ．副线圈的接入匝数比为2∶1D ．原线圈输入功率比为1∶2解析：选C 设原线圈输入电压为U 1，原线圈的匝数为n 1，副线圈输出电压为U 2，副线圈的匝数为n 2，则U 1U 2＝n 1n 2，当副线圈的输出电压降为原来的一半时，副线圈的匝数减为原来的12，C 项正确；由I 2＝U 2R ，可知副线圈的电流减为原来的一半，A 项错误；由P ＝U2R ，可知副线圈输出的功率减为原来的14，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，因此原线圈的输入功率也减为原来的14，B 、D 项错误。

电能的输送知识导学学好本节知识关键要处理以下两个方面的问题：（1）学会分析输电原理，即分析如何减少输电导线上的功率损失，如何减少输电线路上的电压损失，远距离输电应采取什么方法，这些问题弄清楚了，就抓住了电源输送的脉搏.（2）明确现实生活中输电的物理图景，远距离输电时应先将发电机输出的电压经升压变压器升高，然后通过输电线远距离送电，到达目的地后，再经降压变压器将电压降至合适的值，供给用电器.关键概念：功率损失、电压损失.关键原理：输送电能的基本要求，减少功率损失的方法.疑难导析处理远距离输电问题的基本思路(1)远距离送电电网结构图：图5-5-1(2)输电导线上损失的电功率的计算：(按上面网络图中的字母表示)P损=I线2R线P损=（PU2）2R线P损=I线U损.（3）两个基本公式：U2=U损+U3P=P损+P用.（4）注意的问题：涉及的物理量比较多，像功率方面：总输送电功率、线路损失功率、用户端功率；电压方面：发电机输出电压、升压变压器输出电压、线路损失电压、降压变压器输入电压、用户电压；电流方面：升压变压器原线圈中电流、输电导线中的电流、用户端电流；电阻方面：发电机组内阻、线路电阻、用户端用电器电阻；变压器方面：升、降变压器,原、副线圈匝数等等.这些物理量不一定全用，但毕竟较多，一定要规定好所用字母.问题导思减小输电线上的功率损失有两种方法：一种是减小输出电线的电阻，另一种方法是减小输电导线中的电流.（1）目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料，但是要增大导线的横截面积就要多耗费金属材料，会使输电线太重，给架线带来很大困难.（2）在导线电阻不变的条件下，电流如果减小到原来的百分之一，功率损失ΔP=I2R就减小到原来的万分之一.输送功率的大小是由输电任务决定的，不能任意变动，要保证输送功率P不变，由P=UI知道，提高输电的电压U，就能减小电流I，这就是采用高压输电的道理.要探究输电线上电压的损失，必须要知道造成电压损失的原因：ΔU=U-U 损⎩⎨⎧=∆电压损失更大导线横截面较大时电抗造成的电压损失电阻造成的电压损失,::IR U 其次才有相对应的减损方法：⎩⎨⎧)(),(利用变压器升压减小输电线的电流电抗有负面影响增大横截面减小输电线的电阻 典题导考绿色通道：通过求用电设备的电阻来求降压变压器副线圈的电流，最后的结果是21n n =)()(101202P P P P P P --，当知道结果错了之后竟找不到原因.用电设备这个概念很广泛，但有一点必须明确，用电设备绝不是纯电阻的用电器，没有理由应用P=I 2R 这个公式来求其电流，一定要注意公式的适用范围.【典题变式】 发电机输出功率为100 kW ，输出电压是250 V ，用户需要的电压是220 V ，输电线电阻为10 Ω.若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：在输电线路中设置的升、降压变压器中原、副线圈的匝数比.思路解析：输电线因发热损耗的功率为：ΔP=P ×4%=100×4% kW=4 kW 由ΔP=I 22R 得，输电电流即升压变压器副线圈中的电流为I 2=101043⨯=∆R P A=20 A 升压变压器原线圈中的输入电流为：I 1=2501010031⨯=U P A=400 A 所以升压变压器中原、副线圈的匝数比为：201400201221===I I n n ，升压变压器副线圈两端的电压为：U 2=12n n U 1=250×20 V=5 000 V ，输电线路上损失的电压为：ΔU=I 2R=200 V.降压变压器原线圈两端的电压为：U 3=U 2-ΔU=5 000 V-200 V=4800 V. 所以，降压变压器原、副线圈的匝数比为：1124022048004343===U U n n . 答案：1∶20 240∶11。

高中鲁科版物理新选修3-2 第四章远距离输电章节练习一、单选题1.如图，理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2=2：1，V和A均为理想电表，灯光电阻R L=6Ω，AB端电压u1=12 sin100πt（V）．下列说法正确的是（）A. 电流频率为100HzB. V的读数为24VC. A的读数为0.5AD. 变压器输入功率为6W2.在远距离输电中,如果输送功率和输送距离不变,要减少输送导线上热损耗,目前最有效而又可行的输送方法是（）A. 采用超导材料做输送导线B. 采用直流电输送C. 提高输送电的频率D. 提高输送电压3.一台理想变压器，原、副线圈的匝数比n1∶n2= 1∶4。

原线圈接入220V交流电压，副线圈的电压为（）A. 22VB. 55VC. 220VD. 880V4.如图所示为某款电吹风的电路图．图中理想变压器的两线圈匝数分别为n1和n2，a、b、c、d为四个固定触点，可动的扇形金属片P可同时接触两个触点．触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机，吹热风和吹自然风三种不同的工作状态，关于该款电吹风，下列说法中正确的是（）A. 小风扇线圈电阻为8ΩB. 电热丝正常工作时电阻为2AC. 变压器两线圈的匝数比n1：n2=22：5D. 触片P与触点b、c接触时，电吹风吹热风5.如图所示为远距离高压输电示意图，关于远距离输电，下列表述错误的是（）A. 增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B. 高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗的C. 在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小D. 高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好6.如图所示，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. A1的示数增大，A2的示数增大C. V1的示数增大，V2的示数增大D. V1的示数不变，V2的示数减小7.如图所示(a)、(b)两电路中，当a、b两端和e、f两端分别加上220V的交流电压时，测得c、d间与g、h 间的电压均为110V。

电能的输送共同成长见仁见智我们国家农村电网低压改造已经基本结束，由于低压改造使我国广大人民获得了实惠.农村电网没有改造前，某些农村经常出现以下现象：离变压器较远的用户电灯不亮，日光灯不能启动，洗衣机没有劲等，尤其到过节现象更明显.同学甲：出现此种情况的可能是电线老化，造成电阻较大，致使末端电压低于额定电压.同学乙：到了过节的时候，各家用电量增多，线路电流增大，用户处电压降低，上述现象更加明显.我的看法：_______________________________________________________。

合作共赢由交流发电机提供的电源频率是固定的，一般是低频的，如我国的交流电频率是50 Hz.由于这种固定低频电源技术在现代高新技术中的应用有很多不利的因素，随着半导体技术、自动控制技术、计算机（微处理器）技术和电磁波技术的发展，电源技术也高速发展，数字变频技术就是20世纪80年代发展起来并在很多技术领域被广泛应用的电源高新技术.20世纪80年代，大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合，出现了一批全新的全控型功率器件，首先是功率OSFET（半导体场效应管）的问世，而后是绝缘门极双极晶体管（IGBT）的出现，使得变频率技术更加成熟，它的主要原理是工频电源通过整流器变成固定的直流电压，然后由大功率晶体管MLSFET和IGBT组成的高频变换器，将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出，电源输出波形近似于正弦波，用于驱动交流电动机无级调速.现代调频技术数字信号处理技术的日趋完善成熟，显示出越来越多的优点，便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸形失真、减少杂散信号的干扰（提高抗干扰能力），便于软件包调试，也便于自诊断、容错等技术的植入，实现了用电设备高效节材节能，性能更加完善可靠，使用电设备朝小型轻量化、机电一体化和智能化方向发展.请你与同学合作查阅相关详细资料（可以利用互联网），并邀请老师一起讨论数字变频技术在生活和生产中的应用，加深对数字变频技术的了解和认识.。

第4章 远距离输电(分值：100分 时间：60分钟)一、选择题(本题共7小题，每小题6分，共42分．每小题至少有一个选项是正确的．)1．如图1所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R 相连组成闭合回路．当直导线AB 在匀强磁场中沿导轨匀速向右做切割磁感线运动时，安培表A 1的读数为12 mA ，那么安培表A 2的读数为( )图1A ．0B ．3 mAC ．48 mAD ．与R 的大小有关【解析】 当直导线AB 在匀强磁场中沿导轨匀速向右做切割磁感线运动时，原线圈中产生的是恒定电流，而变压器只能改变交变电流，不能改变直流电，所以副线圈中没有电流，故选A.【答案】 A2．一台理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为n 1和n 2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别为U 1和U 2，I 1和I 2，P 1和P 2，已知n 1>n 2，则( )A ．U 1>U 2，P 1<P 2B ．P 1＝P 2，I 1<I 2C ．I 1＝I 2，U 1>U 2D ．P 1>P 2，I 1>I 2【解析】 因为是理想变压器，故有U 1U 2＝n 1n 2，P 1＝P 2，已知n 1>n 2则U 1>U 2，又I 1U 1＝I 2U 2，则I 1<I 2，故正确答案为B.【答案】 B3．(2011·新课标全国高考)如图2，一理想变压器原副线圈的匝数比为1∶2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V ，额定功率为22 W ；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U 和I 分别表示此时电压表和电流表的读数，则( )图2A ．U ＝110 V ，I ＝0.2 AB ．U ＝110 V ，I ＝0.05 AC ．U ＝1102，I ＝0.2 A VD ．U ＝110 2 V ，I ＝0.2 2 A【解析】 电压表、电流表的读数为有效值，灯泡正常发光，副线圈两端电压为220 V ，由理想变压器原副线圈的匝数比为1∶2可知，电压表读数为110 V ，由P 1＝P 2可知：电流表读数为0.2 A ，选项A 正确．【答案】 A4．在家用交流稳压器中，变压器的原、副线圈都带有滑动头，如图3所示．当变压器输入电压发生变化时，可上下调节滑动头P 1、P 2的位置，使输出电压稳定在220 V 上，现发现输出电压低于220 V ，下列措施不正确的是( )图3A ．P 1不动，将P 2向上移B ．P 2不动，将P 1向下移C ．将P 1向上移，同时P 2向下移D ．将P 1向下移，同时P 2向上移【解析】 由变压器的变压关系U 1U 2＝n 1n 2，得U 2＝n 2n 1U 1，要使U 2增大，若n 1不变，应增大n 2，即P 2向上移动；若n 2不变，应减小n 1，即P 1向下移动；若n 1、n 2均变化，保证n 2n 1增大即可，而n 1增大，n 2减小，使n 2n 1减小，所以P 1向上移动，同时P 2向下移动，不能做到使输出电压为220 V ，故选C.【答案】 C5.(2013·崇明区检测)为了解决农村电价居高不下的问题，有效地减轻农民负担，在我国广大农村普遍实施了“农网改造”工程，工程包括两项主要内容：(1)更新变电设备，提高输电电压；(2)更新电缆，减小输电线电阻．若某输电线路改造后输电电压变为原来的2倍，线路电阻变为原来的0.8倍，在输送的总功率不变的条件下，线路损耗功率将变为原来的( )A ．0.4倍B ．0.32倍C ．0.2倍D ．0.16倍 【解析】 设输送功率为P ，输送电压为U ，输电线电阻为r ，依据ΔP ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U2r ，若某输电线路改造后输电电压变为原来的2倍，线路电阻变为原来的0.8倍，线路损耗功率将变为原来的0.2倍，C 对．【答案】 C6．某同学设计了下列四种电路以调节风扇的转动快慢，你认为这四个电路中哪个可行并最省电(C 中为理想变压器)( )【解析】 A 、B 选项中，虽能调节电扇转速，但不仅电扇要消耗电能，滑动变阻器也要消耗电能；D 中滑动变阻器与电扇并联，不能调节电扇转速，却需消耗电能；C 中为理想变压器，不消耗电能，仅有电扇消耗电能．故既可以调节风扇转动的快慢，又最省电的是C.【答案】 C7．有5个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原、副线圈中，如图4所示．若将该线路与交流电源接通，且开关S 接在位置1时，5个灯泡发光亮度相同；若将开关S 接在位置2时，灯泡均未烧坏．则下列可能的是( )图4A ．该变压器是降压变压器，原、副线圈匝数比为4∶1B ．该变压器是升压变压器，原、副线圈匝数比为1∶4C ．副线圈中的灯泡仍能发光，只是更亮些D ．副线圈中的灯泡仍能发光，只是亮度变暗【解析】 若S 接1时，五个灯泡亮度相同，说明通过各个灯泡的电流相同，则通过副线圈的电流是通过原线圈的4倍．由I 1I 2＝n 2n 1，故n 1n 2＝41，此变压器是降压变压器，所以选项A 正确；若S 接2时，原线圈的输入电压增大，副线圈的输出电压随之增大，则接于副线圈的灯泡均比原来更亮些，所以选项C 正确．故选A 、C.【答案】 AC二、非选择题(本题共5个小题，共58分．计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．)图58．(8分)如图5所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为n 1∶n 2＝4∶1，原线圈回路中的电阻A 与副线圈回路中的负载电阻B 的阻值相等．a 、b 端加一交流电压后，两电阻消耗的电功率之比P A ∶P B ＝________；两电阻两端的电压之比U A ∶U B ＝________.【解析】 理想变压器的原、副线圈中的电流之比I A ∶I B ＝n 2∶n 1＝1∶4，又R A ＝R B ，因此消耗的电功率之比P A ∶P B ＝I 2A R A ∶I 2B R B ＝I 2A ∶I 2B ＝1∶16，由U A ＝I A R A 、U B ＝I B R B ，得U A ∶U B ＝I A ∶I B ＝n 2∶n 1＝1∶4.【答案】 1∶16 1∶4图69．(10分)黑光灯是利用物理方法灭蛾杀虫的一种环保型设备，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”．如图6是高压电网的工作电路，高压电网是利用变压器将有效值为220 V 的交流电压变成高压，高压电网相邻两极间距离为0.5 cm ，已知空气在常温常压下的击穿电压为6 220 V/cm ，为防止空气被击穿而造成短路，变压器的次、初级线圈匝数比不得超过多少？【解析】 电网两极间电场可看做匀强电场U m ＝E m d由题意，空气被击穿时E m ＝6 220 V/cm由理想变压器电压关系：U 1m U m ＝n 1n 2由峰值与有效值关系U 1m ＝2U 1由以上各式得n 1n 2＝110所以次、初级线圈匝数比不得超过10∶1.【答案】 10∶110．(10分)一台理想降压变压器从10 kV 的线路中降压并提供200 A 的负载电流，已知两个线圈的匝数比为40∶1，则变压器的原线圈电流、输出电压及输出功率各是多少？【解析】 设原线圈输入电压、电流、功率分别为U 1、I 1、P 1，副线圈的输出电压、电流、功率分别为U 2、I 2、P 2，原、副线圈匝数分别为n 1、n 2.由电压与匝数的关系U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝140×10×103 V ＝250 V. 又由电流与匝数的关系I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2n 1I 2＝140×200 A＝5 A. 输出功率P 2＝U 2I 2＝250×200 W＝5×104 W.【答案】 5 A 250 V 5×104 W11．(14分)(2013·农垦高二检测)如图7所示为演示远距离输电的装置，理想变压器B 1、B 2的变压比分别为1∶4和5∶1，交流电源的内阻r ＝1 Ω，三只灯泡的规格均为“6 V 1 W”，输电线总电阻为10 Ω.若三只灯泡都正常发光，则交变电源的电动势E 为多大？图7【解析】 设变压器B 1的原线圈电压为U 1，副线圈电压为U 2，变压器B 2的原线圈电压为U 3，副线圈电压为U 4.通过B 1原线圈的电流为I 1，输电线上的电流为I 2，B 2副线圈上的电流为I 3根据题意得：U 4＝6 V ，而I 3＝0.5 A ．对B 2由电流关系：I 2＝n 4n 3I 3＝0.1 A线路上的损失电压为ΔU 线＝I 2R 线＝1 V由线路上的电压关系：U 2＝ΔU ＋U 3，U 3U 4＝n 3n 4，U 1U 2＝n 1n 2，将有关数据代入得U 1＝7.75 V 再对B 1使用电流关系I 1n 1＝I 2n 2，求得：I 1＝0.4 A最后由闭合电路欧姆定律：E ＝I 1r ＋U 1＝8.15 V.【答案】 8.15 V12．(16分)有条河流，流量Q ＝2 m 3/s ，落差h ＝5 m ，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240 V ，输电线总电阻R ＝30 Ω，允许损失功率为输出功率的6%，为满足用电的需求，则该输电线路所使用的升压变压器、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220 V 100 W”的电灯正常发光．图8【解析】 依题意，电源端P 输出＝mgh t×50%＝Qρgh ×0.5＝2×1×103×10×5×0.5 W＝5×104 W 输出电压U 0＝240 V 为满足输电要求，由ΔP 损＝I 2总R有：I 送＝Δ P 损R ＝P 输出×6%R ＝5×104×0.0630 A ＝10 A则送电电压为U 送＝P 输送I 送＝5×10410V ＝5×103V所以升压变压器的变压比为n 1∶n 2＝U 0∶U 送＝2405×103＝6∶125输电线电压损失ΔU 损＝I 送R ＝10×30 V＝300 V用户端U 1＝U 送－ΔU 损＝5×103V －300 V ＝4 700 V ，据题意可知U 2＝220 V所以降压变压器的匝数比为n 1′∶n 2′＝U 1∶U 2＝4 700220＝235∶11因为理想变压器没有能量损失，所以可正常发光的电灯的盏数为： N ＝P 输－ΔP 损P 灯＝5×104－5×104×0.06100(盏)＝470(盏)．【答案】 升压变压器n 1n 2＝6125，降压变压器n 1′n 2′＝23511470盏。

鲁科版高中物理选修3-2 第四章远距离输电单元检测一、单选题1.如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，副线圈向电阻R1、R2和R3供电，A为理想交流电流表，V为理想交流电压表，开关S闭合后与闭合前相比（）A. V示数变大，A示数变小，R1消耗的电功率变大B. V示数变大，A示数变大，R1消耗的电功率大C. V示数变小，A示数变小，R1消耗的电功率变小D. V示数变小，A示数变大，R1消耗的电功率变小2.今年我国北方部分地区遭遇了雨雪冰冻灾害。

马路上的冰层坚硬如铁、光滑如玻璃，高压电线覆冰后有成人大腿般粗，为清除高压输电线上的冰凌，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰。

若在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热损耗功率为ΔP；除冰时，输电线上的热损耗功率需变为9ΔP，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变) （）A. 输电电流为B. 输电电流为9IC. 输电电压为3UD. 输电电压为3.如图所示，可以将电压升高供给电灯的变压器是（）A. B. C. D.4.钳形电流表的外形和结构如图甲所示．图甲中电流表的读数为0.9A．图乙中用同一电缆线绕了3匝，则（）A. 这种电流表能测直流电流，图乙的读数为0.9AB. 这种电流表能测交变电流，图乙的读数为0.3AC. 这种电流表能测交变电流，图乙的读数为2.7AD. 这种电流表既能测直流电流，又能测交变电流，图乙的读数为2.7A5.一理想变压器的原，副线圈的匝数比为3：1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上，如图所示，设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则（）A. U=66V，k=B. U=22V，k=C. U=66V，k=D. U=22V，k=6.某水电站用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV电压输电，则下列说法正确的是( )A. 输电线上输送的电流大小为2×105 AB. 输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC. 若改用5kV电压输电，则输电线上的损失的功率为9×106kWD. 输电线上损失的功率为，U为输电电压，r为输电线的电阻7.如图甲所示，M是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数之比n1：n2=10：1，接线柱a、b接上一个正弦交变电源，电压随时间变化规律如图乙所示。