通用版2022-2023版高中物理第3章电能的输送与变压器章章末学案沪科版选修3

1、通用版2022-2023版高中物理第3章电能的输送与变压器章章末学案沪科版选修3 电能的输送与变压器一、电能输送中功率损失的计算1.P损I2R.2.在输电电流一定的情况下，如果电路的电阻减为原来的一半，则损失的功率变为原来的二分之一；在线路电阻不变的情况下，当电流为原来的一半，线路上损失的功率变为原来的四分之一.3.由2可知，减小电流对降低损耗更有效.4.PUI.5.由PUI可知I，由此式可知，在电功率不变的前提下，升高电压，可减小输电电流.例1图1为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压uUmsin t的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为()图1A.() B.()C.4()2()2r D.4()2()2r答案C解析原线圈电压的有效值：U1，根据可得U2，又因为是理想变压器，所以T的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P，所以输电线上的电流I，输电线上损失的电功率为PI22r4r22，所以C正确，A、B、D错误.二、理想变压器的分析思路1.电压思路：

2、变压器原、副线圈的电压之比为；当变压器有多个副线圈时，2.功率思路：理想变压器的输入、输出功率关系为P入P出，即P1P2；当变压器有多个副线圈时，P1P2P33.电流思路：由I知，当变压器有多个副线圈时，n1I1n2I2n3I3，对只有一个副线圈的变压器才有.4.动态分析变压器电路的思路可表示为例2如图2所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表.下列说法正确的是()图2A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大D.若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大答案B解析当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，变压器副线圈两端电压不变，副线圈中的电流变小，则R1消耗的功率及其两端电压均变小，故电压表的示数变大，选项A错误，B正确；当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，副线圈中的电流变小，则原线圈中的电流也变小，电流表A1示数变小，选项C错误；若闭合开关S，副线圈电路中总电阻变小，副线圈中的电流变大，R1两端电压变大

3、，R2两端电压变小，电流表A2示数变小，原线圈中的电流变大，电流表A1示数变大，选项D错误.三、远距离输电电路中的各种关系1.解决远距离输电问题时，应首先画出输电的电路图，如图3所示，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置.图32.分析三个回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源.3.综合运用下面三方面的知识求解(1)能量守恒PU1I1U2I2P用户PPI22RP用户U3I3U4I4.(2)电路知识U2UU3UI2R(3)变压器知识.其中PI22R，UI2R往往是解题的切入点.例3交流发电机两端电压是220 V，输出功率为4 400 W，输电导线总电阻为2 .试求：(1)用户得到的电压和功率各多大？输电损失功率多大？(2)若发电机输出端用110的理想升压变压器升压后，经同样输电导线输送，再用101的理想降压变压器降压后供给用户，则用户得到的电压和功率又是多大？答案(1)180 V3 600 W800 W(2)219.6 V 4 392 W解析(1)如图，由PIU得：I A20 A由UU用IR得：用户得到的电压为U用UIR220 V202 V18

4、0 V由PP用I2R得：用户得到的功率为P用PI2R4 400 W2022 W3 600 W输电损失功率为P损I2R2022 W800 W(2)输电线路示意图如图所示，根据理想变压器原、副线圈两端的电压与匝数成正比可得：，解得U2 V2 200 V因理想变压器不改变功率，即P2P，所以I22 AU3U2I2R2 200 V22 V2 196 V由得：降压变压器副线圈两端电压U4 V219.6 V用户得到的功率等于发电机的输出功率减去输电线上损失的功率，即P4P3P2I22RPI22R4 392 W. 1.(电能输送中功率损失的计算)通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R.当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为P2，则P1和分别为()A.， B.()2R，C.， D.()2R，答案D解析根据变压器的变压规律得k，nk，所以U1kU，U2nkU.根据PUI知匝数比为k和nk的变压器副线圈的电流分别为I1，I2.根据PI2R，输电线路损耗的电功率分别为P1IR()2

5、R，P2IR()2R，所以.选项D正确，选项A、B、C错误.2.(理想变压器基本规律的应用)(多选)如图4所示，理想变压器初级线圈的匝数为n1，次级线圈的匝数为n2，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R44 ，电流表A1的示数为0.20 A.下列判断中正确的是()图4A.初级线圈和次级线圈的匝数比为21B.初级线圈和次级线圈的匝数比为51C.电流表A2的示数为1.0 AD.电流表A2的示数为0.4 A答案BC解析对于理想变压器，P1U1I12200.20 W44 W，则负载电阻消耗的功率P2P144 W，据P2，得U2 V44 V，则5，故B正确.A2的读数I2 A1 A，故C正确.3.(理想变压器的动态分析)(多选)如图5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()图5A.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减小答案BC解析S由b切换a时，副线圈匝数增多，则输出电压U2增大，R消耗的功率增大，由变压器功率关系可知，其输入功率也增大，故I1增大，所以A错，C对；S由a切换到b时，副线圈匝数减少，则输出电压U2减少，I2减小，B对；P向上滑动时，R减小，I2增大，由电流与匝数的关系可知，I1增大，D错.4.(远距离高压输电的分析与计算)如图6所示为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2.则()图6A.用户端的电压为B.输电线上的电压降为UC.理想变压器的输入功率为IrD.输电线路上损失的电功率为I1U答案A解析根据理想变压器的工作原理，得I1U1I2U2，所以用户端的电压U2，选项A正确；输电线上的电压降UI1rUU1，选项B错误；变压器的输入功率P1I1UI12rI1U1，选项C错误；输电线路上损失的电功率PI12rI1(UU1)，选项D错误.

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