2018版高中物理第4章远距离输电章末整合提升学案鲁科版选修.docx

第4章 远距离输电一、变压器原理及相关电路的动态分析处理此类问题的关键是分清变量和不变量，弄清理想变压器中各物理量之间的联系和相互制约关系，大致有两种情况：1负载不变，原、副线圈匝数比改变2原、副线圈匝数比不变，负载改变该类动态分析问题的思路可表示为：例1一理想变压器原、副线圈的匝数比为101，原线圈输入电压的变化规律如图1甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的滑片下列说法正确的是()图1A副线圈输出电压的频率为50HzB副线圈输出电压的有效值为31VCP向右移动时，原、副线圈的电流比减小DP向右移动时，变压器的输入功率增大答案AD解析变压器不改变电压的频率，副线圈中的电压频率等于原线圈中的电压频率为fHz50Hz；由可得副线圈中电压的最大值为31V，故有效值为V；P向右移动时，输出电压不变，电阻减小，电流增大，由于输出电流决定输入电流，输入电流也增大，由知，原、副线圈电流比不变；输出电压不变，输出电流增大，所以输出功率增大，变压器的输入功率等于输出功率，输入功率也增大，故正确的选项为A、D.针对训练图2甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1n251，电阻R20，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u随时间t的变化关系如图乙所示现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光下列说法正确的是()图2A输入电压u的表达式u20sin (50t) VB只断开S1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，R消耗的电功率为0.8W答案D解析由输入电压u随时间t的变化关系图象可知，交变电流周期为0.02s，输入电压u的表达式u20sin (100t) V，选项A错误；只断开S1后，L1、L2均不能发光，选项B错误；只断开S2后，灯泡L1、L2串联后接入电路，变压器输出电流减小，原线圈的输入功率减小，选项C错误；若S1换接到2后，变压器输出电压U4V，R中电流为I0.2A，R消耗的电功率为PUI0.8W，选项D正确二、电能的输送解决远距离输电问题要注意以下两点：1画出输电线路示意图：包括发电机、升压变压器、输电线、降压变压器、负载等，在图中标出相应物理量符号2分别在“三个回路”以及“两个变压器”上找各物理量之间的关系，特别注意以升压变压器的副线圈、输电线、降压变压器的原线圈组成的回路，在此回路中利用电路知识分析电压关系和功率关系例2有一台内阻为1 的发电机，供给一个学校照明用电，如图3所示，升压变压器的匝数比为14，降压变压器的匝数比为41，输电线的总电阻R4 ，全校共22个班，每班有“220 V,40 W”的电灯6盏，若要保证电灯全部正常发光，求：图3(1)发电机输出功率；(2)发电机电动势；(3)输电效率；(4)若使用灯数减半且正常发光，发电机输出功率是否减半答案(1)5 424 W(2)250 V(3)97%(4)大于一半解析由于发电机至升压变压器、降压变压器至学校距离较短，不必考虑这两部分输电导线上的功率损耗，发电机的电动势E，一部分降在电源内阻上，另一部分为发电机的路端电压U1，升压变压器副线圈电压U2的一部分降在输电线上，其余的就是降压变压器原线圈电压U3，而U4应为灯的额定电压U额(1)对降压变压器：P3P4U4I4nP灯22640 W5 280 W而U3U4880 V所以I3 A6 A对升压变压器：U1I1U2I2IRU3I3IRP3624 W5 280 W 5 424 W所以，发电机的输出功率P出5 424 W(2)因为U2U3I线RU3I3R880 V64 V904 V所以U1U2904 V226 V又U1I1U2I2所以I14I24I324 A故EU1I1r226 V241 V250 V(3)100%100%97%(4)电灯减少一半时nP灯2 640 W，I3 A3 A所以P出nP灯IR2 640 W324 W2 676 W发电机输出功率减少一半还要多，因输电线上的电流减少一半，输电线上电功率的损失减少到原来的.