（新課改省份專用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十一章 第2節(jié) 理想變壓器與遠(yuǎn)距離輸電學(xué)案（含解析）.doc

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第2節(jié)　理想變壓器與遠(yuǎn)距離輸電 一、理想變壓器 1．構(gòu)造和原理 (1)構(gòu)造：如圖所示，變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成的。 　　 (2)原理：電磁感應(yīng)的互感現(xiàn)象。 副線圈與用電器斷開時，無電流通過副線圈，但副線圈兩端存在電壓。變壓器不能改變交變電流的頻率。 2.基本關(guān)系式 (1)功率關(guān)系：P入＝P出。 (2)電壓關(guān)系：＝。 有多個副線圈時＝＝＝…。 (3)電流關(guān)系：只有一個副線圈時＝。 由能量守恒推出有多個副線圈時， U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn。 二、遠(yuǎn)距離輸電 1．功率關(guān)系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝ΔP＋P3。 2．電壓、電流關(guān)系：＝＝，＝＝，U2＝ΔU＋U3，I2＝I線＝I3。 3.輸電電流：I線＝＝＝。 4．電壓損失：ΔU＝U2－U3＝I2R線。 5．功率損失：ΔP＝P2－P3＝I22R線＝。 [深化理解] 1．在分析變壓器問題時，一定要注意原、副線圈中各量的決定關(guān)系：U1決定U2，I2決定I1，P2決定P1。 2．分析和計算輸電線上的電壓損失和功率損失時要用U損＝I線R線，P損＝I線2R線＝，注意P損≠。 [基礎(chǔ)自測] 一、判斷題 (1)理想變壓器的基本關(guān)系式中，電壓和電流均為有效值。(√) (2)變壓器不但能改變交變電流的電壓，還能改變交變電流的頻率。() (3)正常工作的變壓器當(dāng)副線圈與用電器斷開時，副線圈兩端無電壓。() (4)變壓器副線圈并聯(lián)更多的用電器時，原線圈輸入的電流隨之減小。() (5)增大輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失。 (√) (6)高壓輸電是通過減小輸電電流來減少電路的發(fā)熱損耗。(√) (7)在輸送電壓一定時，輸送的電功率越大，輸電過程中的電能損失越大。(√) 二、選擇題 1．[滬科版選修3－2 P75T3]如圖所示為一理想變壓器，其原、副線圈匝數(shù)之比n1∶n2＝4∶1，原線圈兩端連接光滑導(dǎo)軌，副線圈與電阻R組成閉合電路。當(dāng)直導(dǎo)線MN在勻強(qiáng)磁場中沿導(dǎo)軌向左勻速切割磁感線時，電流表 的示數(shù)是10 mA，那么電流表 的示數(shù)是(　　) A．40 mA　　　　　　　　 B．0 C．10 mA D．2.5 mA 解析：選B　由于直導(dǎo)線MN勻速運(yùn)動，則MN切割磁場產(chǎn)生的電流恒定，線圈中產(chǎn)生的磁通量也是恒定的，所以不會引起副線圈的磁通量變化，所以副線圈中不會有感應(yīng)電流產(chǎn)生，即電流表A2的示數(shù)為0，選項(xiàng)B正確。 2．[粵教版選修3－2 P59 T4改編]如圖所示，P是電壓互感器，Q是電流互感器，如果兩個互感器的變壓比和變流比都是50，電壓表的示數(shù)為220 V，電流表的示數(shù)為3 A，則輸電線路中的電壓和電流分別是(　　) A．11 000 V,150 A B．1 100 V,15 A C．4.4 V,16.7 A D．4.4 V,0.06 A 解析：選A　由兩個互感器的變壓比和變流比可知輸電線路中的電壓為U＝22050 V＝11 000 V，電流為I＝350 A＝150 A，故A正確。 3．[人教版選修3－2 P50 T3改編]從發(fā)電站輸出的功率為220 kW，輸電線的總電阻為0.05 Ω，用110 V和11 kV兩種電壓輸電。兩種情況下輸電線上由電阻造成的電壓損失之比為(　　) A．100∶1 B．1∶100 C．1∶10 D．10∶1 解析：選A　由P＝UI得輸電線的電流I＝，則輸電線上由電阻造成的電壓損失ΔU＝IR＝R，所以兩種情況下：ΔU1∶ΔU2＝U2∶U1＝100∶1，A正確。 4．如圖所示的電路中，變壓器為理想變壓器，a、b接在電壓有效值不變的交流電源兩端，R0為定值電阻，R為滑動變阻器?，F(xiàn)將變阻器的滑片從一個位置滑動到另一位置，觀察到電流表A1的示數(shù)增大了0.2 A，電流表A2的示數(shù)增大了0.8 A，則下列說法正確的是(　　) A．電壓表V1示數(shù)增大 B．電壓表V2、V3示數(shù)均增大 C．該變壓器起升壓作用 D．變阻器滑片是沿c→d的方向滑動 解析：選D　電壓表V1的示數(shù)和a、b間電壓的有效值相同，滑片滑動時V1示數(shù)不變，選項(xiàng)A錯誤；電壓表V2測量的電壓為副線圈兩端的電壓，原、副線圈匝數(shù)不變，輸入電壓不變，故V2示數(shù)不變，V3示數(shù)為V2示數(shù)減去R0兩端電壓，兩線圈中電流增大，易知R0兩端電壓升高，故V3示數(shù)減小，選項(xiàng)B錯誤；理想變壓器滿足U1I1＝U2I2，則U1ΔI1＝U2ΔI2，因ΔI2>ΔI1，故U2n1，原線圈要接在火線上，故選項(xiàng)A正確。 [名師微點(diǎn)] 理想變壓器以及原、副線圈基本量的關(guān)系 理想變壓器 沒有能量損失(銅損、鐵損)，沒有磁通量損失(磁通量全部集中在鐵芯中) 基 功率關(guān)系 原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，P入＝P出 本 電壓關(guān)系 原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，U1∶U2＝n1∶n2，與負(fù)載的多少無關(guān) 關(guān) 電流關(guān)系 只有一個副線圈時，I1∶I2＝n2∶n1；有多個副線圈時，由P入＝P出，即I1U1＝I2U2＋I(xiàn)3U3＋…＋I(xiàn)nUn，得I1n1＝I2n2＋I(xiàn)3n3＋…＋I(xiàn)nnn 系 頻率關(guān)系 f1＝f2(變壓器不改變交流電的頻率) 考點(diǎn)二　理想變壓器的動態(tài)分析問題[多維探究類] 常見的理想變壓器的動態(tài)分析問題一般有兩種：匝數(shù)比不變的情況和負(fù)載電阻不變的情況。 匝數(shù)比不變的情況 負(fù)載電阻不變的情況 (1)U1不變，根據(jù)＝，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，可以得出不論負(fù)載電阻R如何變化，U2不變 (2)當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時，I2變化，根據(jù)輸出電流I2決定輸入電流I1，可以判斷I1的變化 (3)I2變化引起P2變化，根據(jù)P1＝P2，可以判斷P1的變化 (1)U1不變，發(fā)生變化，U2變化 (2)R不變，U2變化，I2發(fā)生變化 (3)根據(jù)P2＝和P1＝P2，可以判斷P2變化時，P1發(fā)生變化，U1不變時，I1發(fā)生變化 考法(一)　匝數(shù)比不變，負(fù)載變化的情況 [例1]　如圖所示，理想變壓器原、副線圈接有額定電壓均為20 V的燈泡a和b。當(dāng)輸入u＝220sin(100πt)V的交變電壓時，兩燈泡均能正常發(fā)光。設(shè)燈泡不會被燒壞，下列說法正確的是(　　) A．原、副線圈匝數(shù)比為11∶1 B．原、副線圈中電流的頻率比為11∶1 C．當(dāng)滑動變阻器的滑片向下滑少許時，燈泡b變亮 D．當(dāng)滑動變阻器的滑片向下滑少許時，燈泡a變亮 [解析]　兩燈均正常發(fā)光，則原線圈輸入的電壓為：U1＝U－U燈＝(220－20)V＝200 V，副線圈電壓：U2＝U燈＝20 V，根據(jù)理想變壓器變壓比得＝＝＝，故A錯誤；變壓器不改變交流電的頻率，即頻率比為1∶1，故B錯誤；當(dāng)滑動變阻器的滑片向下滑少許時，阻值減小，副線圈電流變大，根據(jù)＝，可知原線圈電流變大，燈泡a分擔(dān)的電壓變大，原線圈輸入的電壓變小，副線圈輸出電壓變小，所以燈泡a變亮，b變暗，故C錯誤，D正確。 [答案]　D [例2] 有一理想變壓器，副線圈所接電路如圖所示，燈L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡。當(dāng)S斷開時，燈L1正常發(fā)光。S閉合后，下列說法正確的是(　　) A．電阻R消耗的電功率增大 B．燈L1、L2都能正常發(fā)光 C．原線圈的輸入功率減小 D．原、副線圈的電流比減小 解析：選A　當(dāng)S閉開后，由變壓器電壓與匝數(shù)比關(guān)系：＝，可知副線圈電壓U2不變，而電路的電阻減小，所以副線圈的電流增大，由P＝I2R知R消耗的功率增大，故A正確；副線圈的電流增大，所以電阻R的電壓增大，而副線圈電壓U2不變，所以燈泡兩端的電壓減小，燈L1、L2都不能正常發(fā)光，故B錯誤；由于副線圈中負(fù)載電阻減小，消耗的功率為P＝，故消耗的功率增大，又因?yàn)檩斎牍β实扔谳敵龉β剩试€圈的輸入功率增大，所以C錯誤；變壓器原、副線圈的匝數(shù)不變，由電流與匝數(shù)關(guān)系＝，知原、副線圈中電流之比不變，故D錯誤。 考法(二)　匝數(shù)比改變，負(fù)載不變的情況 [例3]　(多選)如圖所示，電路中的變壓器為理想變壓器，S為單刀雙擲開關(guān)，U1為加在原線圈兩端的交變電壓，I1、I2分別為原、副線圈中的電流。下列說法中正確的是(　　) A．保持U1不變，S由b切換到a，則R上消耗的功率減小 B．保持U1不變，S由a切換到b，則I2減小 C．保持U1不變，S由b切換到a，則I1增大 D．保持U1不變，S由a切換到b，則變壓器的輸入功率增大 [解析]　保持U1不變，S由b切換到a時，副線圈匝數(shù)增多，則輸出電壓U2增大，電流I2增大，R消耗的功率增大，由變壓器功率關(guān)系可知，其輸入功率也增大，故I1增大；S由a切換到b時，副線圈匝數(shù)減少，則輸出電壓U2減小，輸出電流I2減小，所以根據(jù)P2＝I2U2，P2減?。挥忠騊1＝P2，所以變壓器輸入功率減小。由以上分析可知，正確選項(xiàng)為B、C。 [答案]　BC [例4] 如圖所示，接在家庭電路上的理想降壓變壓器給小燈泡L供電，如果將原、副線圈減少相同匝數(shù)，其他條件不變，則(　　) A．小燈泡變亮 B．小燈泡變暗 C．原、副線圈兩端電壓的比值不變 D．通過原、副線圈電流的比值不變 解析：選B　由于家庭電路上理想變壓器為降壓變壓器，故n1＞n2，當(dāng)原、副線圈減少相同的匝數(shù)時，其變壓比變大，根據(jù)＝，U1一定，U2變小，故小燈泡變暗，選項(xiàng)A錯誤，B正確；由＝知，原、副線圈電壓的比值變大，選項(xiàng)C錯誤；根據(jù)＝，則通過原、副線圈電流的比值變小，選項(xiàng)D錯誤。 [共性歸納] 含有變壓器的動態(tài)電路問題的解題思路 考點(diǎn)三　遠(yuǎn)距離輸電[師生共研類] 謹(jǐn)記遠(yuǎn)距離輸電問題的“三 二 一” 1．理清三個回路 在回路2中，U2＝ΔU＋U3，I2＝I線＝I3。 2．抓住兩個聯(lián)系 (1)理想的升壓變壓器聯(lián)系著回路1和回路2，由變壓器原理可得：線圈1(匝數(shù)為n1)和線圈2(匝數(shù)為n2)中各個量間的關(guān)系是＝，＝，P1＝P2。 (2)理想的降壓變壓器聯(lián)系著回路2和回路3，由變壓器原理可得：線圈3(匝數(shù)為n3)和線圈4(匝數(shù)為n4)中各個量間的關(guān)系是＝，＝，P3＝P4。 3．掌握一個守恒 能量守恒關(guān)系式P1＝P損＋P4。 [典例]　如圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器T的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，在T的原線圈兩端接入一電壓u＝Umsin ωt的交流電源。若輸送電功率為P，輸電線的總電阻為2r，不考慮其他因素的影響，則輸電線上損失的電功率為(　　) A.　　　　　　　　 B. C．422r D．422r [解析]　升壓變壓器T的原線圈兩端電壓的有效值為U1＝；由變壓關(guān)系可得＝，則U2＝；因?yàn)檩斔碗姽β蕿镻，輸電線中的電流為I2＝＝，則輸電線上損失的電功率為ΔP＝I22(2r)＝，故選項(xiàng)C正確。 [答案]　C 輸電線路功率損失的計算方法 P損＝P1－P4 P1為輸送的功率，P4為用戶得到的功率 P損＝I線2R線 I線為輸電線路上的電流，R線為線路電阻 P損＝ ΔU為輸電線路上損失的電壓，不要與U2、U3相混 P損＝ΔUI線 ΔU不要錯代入U2或U3 [題點(diǎn)全練] 1．[輸電原理] 遠(yuǎn)距離輸電的原理圖如圖所示，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，電壓分別為U1、U2，電流分別為I1、I2，輸電線上的電阻為R。變壓器為理想變壓器，則下列關(guān)系式中正確的是(　　) A.＝ B．I2＝ C．I1U1＝I22R D．I1U1＝I2U2 解析：選D　根據(jù)變壓器的工作原理可知＝，所以選項(xiàng)A錯誤；因U2、I2、R不滿足歐姆定律公式中物理量之間的對應(yīng)關(guān)系，所以選項(xiàng)B錯誤；U1I1＝U2I2，但U2I2≠I22R，選項(xiàng)C錯誤，D正確。 2．[電壓、功率損失] 用一臺某型號的柴油發(fā)電機(jī)給災(zāi)民臨時安置區(qū)供電，如圖所示。發(fā)電機(jī)到安置區(qū)的距離是400 m，輸電線路中的火線和零線均為GBCZ60型單股銅導(dǎo)線，該型號導(dǎo)線單位長度的電阻為2.510－4Ω，安置區(qū)家用電器的總功率為44 kW，當(dāng)這些額定電壓為220 V的家用電器都正常工作時(　　) 型號 AED6500S 輸出電壓范圍 220～300 V 最大輸出功率 60 kW A.輸電線路中的電流為20 A B．發(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出電壓為300 V C．在輸電線路上損失的電功率為8 kW D．如果該柴油發(fā)電機(jī)發(fā)出的是正弦式交變電流，則其輸出電壓最大值是300 V 解析：選C　當(dāng)這些額定電壓為220 V的家用電器都正常工作時，輸電線路中的電流為I＝＝200 A，選項(xiàng)A錯誤；導(dǎo)線電阻為R＝2.510－44002 Ω＝0.2 Ω，則發(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出電壓為U輸＝U＋I(xiàn)R＝260 V，選項(xiàng)B錯誤；在輸電線路上損失的電功率為P損＝I2R＝8 kW，選項(xiàng)C正確；如果該柴油發(fā)電機(jī)發(fā)出的是正弦式交變電流，則其輸出電壓的最大值是Um＝U輸＝368 V，選項(xiàng)D錯誤。 3．[輸電電路的計算] (多選)如圖為某小型水電站的電能輸送示意圖，發(fā)電機(jī)通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電。已知輸電線的總電阻R＝10 Ω，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1，副線圈與用電器R0組成閉合電路。若T1、T2均為理想變壓器，T2的副線圈兩端電壓u＝220sin(100πt)V。當(dāng)用電器電阻R0＝11 Ω時，下列說法正確的是(　　) A．通過用電器R0的電流有效值是20 A B．當(dāng)用電器R0的阻值減小時，輸電線損耗的功率也隨著減小 C．發(fā)電機(jī)中的電流變化頻率為100 Hz D．升壓變壓器的輸入功率為4 650 W 解析：選AD　通過用電器R0的電流有效值I＝＝ A＝20 A，A正確；當(dāng)用電器R0的阻值減小時，由于電壓不變，電流增大，輸電線上的電流也增大，輸電線上損失的功率增大，B錯誤；變壓器不改變交流電的頻率，f＝50 Hz，C錯誤；降壓變壓器的輸出功率為P1＝UI＝22020 W＝4 400 W，由理想變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)成反比，得輸電線上的電流為I′＝5 A，輸電線上損失的功率ΔP＝I′2R＝5210 W＝250 W，升壓變壓器的輸入功率P＝P1＋ΔP＝4 650 W，D正確。 考點(diǎn)四　實(shí)驗(yàn)：探究變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系 1．實(shí)驗(yàn)器材：學(xué)生電源、可拆變壓器(配備幾個不同匝數(shù)的線圈)、多用電表。 2．實(shí)驗(yàn)步驟 (1)把兩個線圈套到可拆變壓器的鐵芯上。一個線圈作為原線圈，連到學(xué)生電源的交流輸出端。另一個作為副線圈，兩端可以不接用電器。 (2)閉合電源開關(guān)，用多用電表的交流電壓擋分別測量兩個線圈兩端的電壓，測量時，先用量程比較大的交流電壓擋，例如交流50 V擋，如果電壓讀數(shù)表明實(shí)際電壓不太大，可以改用較小一級的電壓擋。測量完畢時斷開學(xué)生電源的開關(guān)。 (3)改變學(xué)生電源的電壓設(shè)置，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)。 (4)原線圈與副線圈對調(diào)，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)。 (5)換用其他線圈，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)。 3．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)成正比， ＝。 [基礎(chǔ)考法] 1．(2019浙江臺州中學(xué)模擬)在“探究變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)利用“教學(xué)用的可拆變壓器”進(jìn)行探究。 (1)下列器材中，實(shí)驗(yàn)需要的器材是________。(填字母) A．干電池　　　　　　　　 B．低壓交流電源 C．220 V交流電源 D．條形磁鐵 E．可拆變壓器和導(dǎo)線 F．直流電壓表 G．多用電表 (2)關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作，下列說法正確的是________ 。(填字母) A．為了人身安全，原線圈兩端只能使用低壓交流電源，所用電壓不要超過12 V B．實(shí)驗(yàn)通電時，可用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱等檢查電路 C．使用多用電表測電壓時，先用中等量程擋試測，再選用恰當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量 解析：(1)“探究變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，需要的器材有學(xué)生電源，提供低壓交流電，同時還需要交流電壓表來測量電壓及可拆變壓器和導(dǎo)線；故選B、E、G。 (2)實(shí)驗(yàn)時，為了人身安全，原線圈兩端只能使用低壓交流電源，所用電壓不超過12 V，故A正確；實(shí)驗(yàn)通電時，用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱等檢查電路，這樣無形之中，將人體并聯(lián)電路中，導(dǎo)致所測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，故B錯誤；使用多用電表測電壓時，先用最高量程擋試測，再選用恰當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量，故C錯誤。 答案：(1)BEG　(2)A 2．(2019大慶模擬)有一個教學(xué)用的可拆變壓器，如圖甲所示，它有兩個外觀基本相同的線圈A、B，線圈外部還可以繞線。 (1)某同學(xué)用一多用電表的同一歐姆擋先后測量了A、B線圈的電阻值，指針分別對應(yīng)圖乙中的a、b位置，由此可推斷________線圈的匝數(shù)較多(選填“A”或“B”)。 (2)如果把它看成理想變壓器，現(xiàn)要測定A線圈的匝數(shù)，提供的器材有：一根足夠長的絕緣導(dǎo)線、一只多用電表和低壓交流電源，請簡要敘述實(shí)驗(yàn)的步驟(寫出要測的物理量，并用字母表示)。 解析：(1)歐姆表示數(shù)等于指針示數(shù)與擋位的乘積，用同一擋位測電阻，指針偏角越大，所測電阻阻值越小，指針偏角越小，電阻阻值越大，由題圖所示可知，a位置指針偏角小，線圈A的電阻大，線圈A的匝數(shù)較多。 (2)實(shí)驗(yàn)步驟： ①用長導(dǎo)線繞一個n匝線圈，作為副線圈替代A線圈； ②把低壓交流電源接B線圈，測得線圈的輸出電壓為U； ③用A線圈換下繞制的線圈測得A線圈的輸出電壓為UA，由＝可得線圈A的匝數(shù)nA＝n。 答案：(1)A　(2)①用長導(dǎo)線繞一個n匝線圈，作為副線圈替代A線圈；②把低壓交流電源接B線圈，測得線圈的輸出電壓為U；③用A線圈換下繞制的線圈測得A線圈的輸出電壓為UA，由＝可得線圈A的匝數(shù)nA＝n。 “專項(xiàng)研究”拓視野——遠(yuǎn)距離輸電電路的兩類動態(tài)分析問題 類型(一)　發(fā)電電壓一定的動態(tài)分析問題 [例1]　(多選)小型水力發(fā)電站的發(fā)電機(jī)有穩(wěn)定的輸出電壓，該電壓先通過發(fā)電站附近的升壓變壓器升壓，然后通過輸電線路把電能輸送到遠(yuǎn)處用戶附近的降壓變壓器，經(jīng)降壓變壓器降低電壓后再輸送至各用戶，如圖所示。設(shè)變壓器都是理想變壓器，那么在用電高峰期，隨著用電器增多，用戶消耗的電功率增加，下列說法正確的是(　　) A．發(fā)電機(jī)的輸出電流變小 B．高壓輸電線路的功率損失變大 C．降壓變壓器副線圈兩端的電壓變小 D．升壓變壓器副線圈兩端的電壓變大 [思路點(diǎn)撥]　根據(jù)用電器增加，可知降壓變壓器的輸出電流變大，故輸電線上的電流增大，升壓變壓器的輸入電流增大，進(jìn)而分析其他物理量。 [解析]　用電高峰期用電器增多，降壓變壓器的輸出電流增大，由變壓器原副線圈電流關(guān)系可知輸電線上的電流I增大，發(fā)電機(jī)的輸出電流變大，選項(xiàng)A錯誤；輸電線路上損失的功率P損＝I2r，r為輸電線路電阻，故P損變大，選項(xiàng)B正確；升壓變壓器副線圈的輸出電壓U2只與輸入電壓U1及原、副線圈匝數(shù)比有關(guān)，即升壓變壓器副線圈兩端的電壓不變，選項(xiàng)D錯誤；降壓變壓器原線圈兩端的電壓U3＝U2－U損，U損＝Ir，I增大，U損增大，故U3減小，由理想變壓器原副線圈的電壓關(guān)系可知降壓變壓器副線圈兩端的電壓變小，選項(xiàng)C正確。 [答案]　BC [針對訓(xùn)練] 1．如圖所示為某小型發(fā)電站的輸電示意圖，發(fā)電站輸出U1＝220sin(100πt)V的交流電通過升壓變壓器升壓后進(jìn)行高壓輸電，接近用戶時再通過降壓變壓器降壓給用戶供電。圖中高壓輸電線部分總電阻為r，負(fù)載端的電壓表是理想電壓表。下列有關(guān)描述正確的是(　　) A．若開關(guān)S1、S2都斷開，則電壓表示數(shù)為零 B．負(fù)載端所接收交流電的頻率為25 Hz C．深夜開燈時燈較亮是因?yàn)楦邏狠旊娋€上電壓損失減小的緣故 D．用電高峰期燈泡較暗，可通過減少降壓變壓器副線圈的匝數(shù)來提高其亮度 解析：選C　開關(guān)都斷開時降壓變壓器空載，其副線圈兩端有電壓，電壓表示數(shù)不為零，選項(xiàng)A錯誤；變壓器不能改變交流電的頻率，故負(fù)載端所接收交流電的頻率還是50 Hz，選項(xiàng)B錯誤；深夜大部分用戶已關(guān)燈，干路中電流減小，線路損耗電壓也減小，用戶得到的電壓升高，故此時開燈較亮，選項(xiàng)C正確；用電高峰時，負(fù)載增多，負(fù)載電阻減小，干路中電流增大，因此輸電線路上損耗電壓增大，導(dǎo)致降壓變壓器的輸入電壓降低，為提高負(fù)載電壓，可增大降壓變壓器副線圈的匝數(shù)，使負(fù)載電壓提高，選項(xiàng)D錯誤。 類型(二)　發(fā)電功率一定的動態(tài)分析問題 [例2]　(多選)如圖所示為某小型發(fā)電站高壓輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機(jī)輸出功率P＝20 kW。在輸電線路上接入一個電流互感器，其原、副線圈的匝數(shù)比為1∶10，電流表的示數(shù)為1 A，輸電線的總電阻r＝10 Ω。下列說法正確的是(　　) A．采用高壓輸電可以增大輸電線路中的電流 B．升壓變壓器的輸出電壓U2＝2 000 V C．用戶獲得的功率為19 kW D．將P下移，用戶獲得的電壓將增大 [思路點(diǎn)撥]　本題屬于發(fā)電機(jī)功率不變的遠(yuǎn)距離輸電問題，解題時先利用電流互感器求得輸電線路上的電流，從而得到輸電線路上損失的功率，然后利用P＝Pr＋P用，得到降壓變壓器上的功率。 [解析]　采用高壓輸電可以減小輸電線路中的電流，從而減小輸電損耗，選項(xiàng)A錯誤；電流表的示數(shù)為1 A，電流互感器匝數(shù)比為1∶10，故輸電線路中電流的大小I2＝10 A，根據(jù)P＝U2I2可得升壓變壓器的輸出電壓U2＝2 000 V，選項(xiàng)B正確；線路損耗的功率Pr＝I22r＝1 kW，故用戶獲得的功率為19 kW，選項(xiàng)C正確；將P下移，降壓變壓器原線圈匝數(shù)增大，用戶獲得的電壓將減小，選項(xiàng)D錯誤。 [答案]　BC [針對訓(xùn)練] 2．(多選)如圖甲為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶100，其輸入電壓如圖乙所示，遠(yuǎn)距離輸電線的總電阻為100 Ω。降壓變壓器右側(cè)部分為一火警報警系統(tǒng)原理圖，其中R1為一定值電阻，R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，當(dāng)溫度升高時其阻值變小。電壓表V顯示加在報警器上的電壓(報警器未畫出)。未出現(xiàn)火警時，升壓變壓器的輸入功率為750 kW。下列說法正確的是(　　) A．降壓變壓器副線圈輸出的交變電流頻率為50 Hz B．遠(yuǎn)距離輸電線路損耗功率為180 kW C．當(dāng)出現(xiàn)火警時，電壓表V的示數(shù)變小 D．當(dāng)出現(xiàn)火警時，輸電線上的電流變小 解析：選AC　由題圖乙知交變電流的周期為0.02 s，所以頻率為50 Hz，A正確；由題圖乙知升壓變壓器輸入電壓有效值為250 V，根據(jù)變壓比公式知升壓變壓器副線圈兩端電壓為25 000 V，所以輸電線中的電流為I＝＝30 A，輸電線損失的電壓為ΔU＝IR＝30100 V＝3 000 V，輸電線路損耗功率為ΔP＝ΔUI＝90 kW，B錯誤；當(dāng)出現(xiàn)火警時傳感器R2阻值減小，降壓變壓器副線圈中電流增大，輸電線上電流變大，輸電線損失的電壓變大，降壓變壓器輸入、輸出電壓都變小，定值電阻的分壓增大，電壓表V的示數(shù)變小，C正確，D錯誤。