1、返回目录2012高三物理复习课件（导与练福建）第10章章末指导返回目录远距离输电问题的处理方法 一般远距离输电的完整系统由三个回路组成，依次是发电回路、输电回路、用户回路，相邻回路彼此绝缘，但通过变压器关联各变压器的原线圈相当于用电器将电能转化为磁场能，副线圈相当于电源将磁场能转化为电能处理远距离输电问题，关键是正确建立输电的流程图，透彻理解题意，从“输电线”开始，或者从“发电”或者从“用户”开始，把握好各物理量之间的相互关系依次解决即可输电回路常用的关系有：返回目录1输电过程的电压关系2输电过程功率的关系返回目录【例题】某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站发电机输出功率为9kW.输出电
2、压为500 V输电线的总电阻为10，允许线路损耗的功率为输出功率的4%.求：(1)村民和村办小企业需要220 V电压时所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？(不计变压器的损耗)(2)若不用变压器而由发电机直接输送村民和村办小企业得到的电压和功率是多少？思路点拨：(1)建立正确的输电流程图；(2)输电线损失功率为突破口返回目录解析：建立如图(甲)所示的远距离输电模型要求变压器原、副线圈的匝数比，先要知道原、副线圈两端的电压之比本题可以线路上损耗的功率为突破口，先求出输电线上的电流I线，再根据输出功率求出U2，然后再求出U3.(1)由线路损耗的功率 P 线I2线R 线可得I 线P
3、线R线9 0004%10A6 A，又因为 P 输出U2I 线，所以U2P输出I线 9 0006V1 500 VU3U2I 线 R 线(1 500610)V1 440 V根据理想变压器规律n1n2U1U2 500 V1 500 V13，n3n4U3U41 440 V220 V 7211所以升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别是 13 和 7211.返回目录(2)若不用变压器而由发电机直接输送(模型如图(乙)所示)，由P 输出UI 线可得 I 线P输出U 9 000500A18 A，所以线路损耗的功率P 线I 线2R 线18210 W3 240 W，用户得到的电压U 用户UI 线R 线(5
4、001810)V320 V，用户得到的功率P 用户P 输出P 线(9 0003 240)W5 760 W.答案：(1)13 7211(2)320 V 5 760 W返回目录拓展训练：某电厂要将电能输送到较远的用户，输送的总功率为9.8104 W，电厂输出电压仅为350 V，为减少输送功率损失，先用一升压变压器将电压升高再输出已知输电线路的总电阻为4，允许损失的功率为输送功率的5%，所需电压为220 V，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比各是多少？返回目录解析：根据题意，画出输电线路图如图所示由电路中损失功率 P 损P 总5%I22R 得输电线路中电流为 I25%P总R35 A.升压变压器输
5、出电压 U2P总I2 2.8103 V，升压变压器的原、副线圈匝数比为n1n2U1U23502.810318降压变压器输入功率为P3P 总P 损P 总5%P 总95%P 总9.31104 W所以降压变压器的初级电压为 U3P3I3 2 660 V.所以降压变压器的原、副线圈匝数比为n3n4U3U42 660220 121.答案：18 121返回目录第十章 检测试题(对应学生用书第325328页)(时间：60分钟 满分：100分)返回目录【测控导航】考点题号1.交流电的产生及其变化规律1、5、10、12、142.变压器及远距离输电2、3、4、6、7、8、133.传感器的应用114.交流电与其他知
6、识结合9返回目录一、选择题(本题包括9小题，每小题5分，共45分)1一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示，下列说法中正确的是(D)At1时刻通过线圈的磁通量为零Bt2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大Ct3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大解析：t1、t3时刻线圈中的感应电动势e0，故为线圈通过中性面的时刻，线圈的磁通量为最大，磁通量的变化率为零，故A、C不对t2时刻eEm，线圈平面转至与磁感线平行时刻，磁通量为零，B也不对每当e变换方向时，也就是线圈通过中性面的时刻，通过线圈
7、的磁通量绝对值最大D正确返回目录2(2010 年福建省四校联考)如图，理想变压器原副线圈匝数之比为 41.原线圈接入一电压为 uU0sin t 的交流电源，副线圈接一个 R27.5 的负载电阻若 U0220 2 V，100 rad/s，则下述结论正确的是(C)A副线圈中电压表的读数为 552 VB副线圈中输出交流电的周期为 1100 sC原线圈中电流表的读数为 0.5 AD原线圈中的输入功率为 110 2 W解析：原线圈电压 U1U02220 V，副线圈电压 U2U1n1 n255 V，A 错误；交流电周期 T2 0.02 s，B 错误；副线圈电流 I2U2R 2 A，故原线圈中电流 I1n2
8、I2n1 0.5 A，C正确；P1U1I1110 W，D 错误返回目录3(2010年江西联考)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用电高峰时(C)A总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，每盏灯两端的电压较低B总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，通过每盏灯的电流较小C总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，输电线上损失的电压较大D供电线路上的电流恒定，但开的灯比深夜时多，通过每盏灯的电流小解析：照明供电线路的用电器是并联的，晚上七、八点钟用电高峰时，用电器越多，总电阻越小，供电线路上的电流越大，输电线上损失的电压较大，用户
9、得到的电压较小，所以C正确返回目录4(2010 年湖南联考)如图为一理想变压器，原副线圈的匝数之比为 1n，副线圈接一定值电阻 R(C)A若 a、b 之间接直流电压 U，则 R 中的电流为nURB若 a、b 之间接直流电压 U，则原副线圈中的电流均为零C若 a、b 之间接交流电压 U，则原线圈中的电流为n2URD若 a、b 之间接交流电压 U，则副线圈中的电流为 UnR解析：变压器只能改变交流电，所以接直流电时，R 中没有电流，A 错误；但在原线圈中能形成闭合回路，有电流，B 错误；在 a、b 间接交流电压 U 时，由公式U1U2n1n2，I1I2n2n1得U2nU，I2nUR，I1n2UR，
10、所以 C 正确，D 错误返回目录5如图(甲)所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交流电源上，通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如图(乙)所示此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为(B)A110 V B156 V C220 V D311 V解析：多用电表测得的是电压的有效值 U，由Um22RT2U2R T，得 UUm2 3112V156 V故 B 对返回目录6(2010年安徽模拟)如图所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电压u311sin 314t(V)的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统，其中R2是用半导体热敏材料(电阻随温度升高而降低)制成的传感器，电流表A2、电
11、压表V2分别是值班室的显示器，A2显示通过R1的电流，V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R3是一定值电阻当传感器R2所在处出现火情时，下列说法正确的是(B)AA1的示数不变，A2的示数增大BA1的示数增大，A2的示数减小CV1的示数增大，V2的示数增大DV1的示数减小，V2的示数减小解析：随着R2温度升高，其电阻减小，两端电压减小，所以A2示数减小；副线圈中的电流增大，根据理想变压器的电流规律，原线圈中的电流增大，即A1示数变大返回目录7(2010年天津卷，改编)为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电
12、路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示当开关S闭合后(D)AA1示数变大，A1与A2示数的比值变小BA1示数变大，A1与A2示数的比值变大CV2示数变小，V1与V2示数的比值变大DV2示数不变，V1与V2示数的比值不变解析：原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，则无论副线圈电路的负载怎样变化，都不会影响原副线圈上的电压，所以V2的示数不变，V1与V2示数的比值不变，故D正确，C错误；S闭合后，副线圈电路的电阻减小，因而副线圈电路的电流增大，致使原线圈电路的电流增大又因线圈匝数比不变，所以原副线圈中的电流比不变故A，B错误返回目录8(2010年
13、江苏卷，改编)在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有(D)A升压变压器的输出电压增大B降压变压器的输出电压增大C输电线上损耗的功率减小D输电线上损耗的功率占总功率的比例增大返回目录解析：发电厂的输出电压不变，匝数比又不变，故升压变压器的输出电压不变，故 A错误；发电厂输出功率 PIU，故升压变压器原线圈电流变大，因此升压变压器副线圈中电流变大，输电线上损失的电压变大，降压变压器的输入、输出电压均变小，故 B 错误；由 P损I2线R 可知 C 错误；设升压变压器输出电压为 U 出，则总
14、功率 P 总I 线 U 出，损耗功率 P 损I2线R，故P损P总 I2线RI线U出I线RU出，因为 I 线变大，故 D 正确返回目录9在交流电电路中，如果电源电动势的最大值不变，频率可以改变，在如图所示电路的a、b两点间逐次将图中的电路元件甲、乙、丙单独接入，当交流电频率增加时，可以观察到下列论述的哪种情况(C)AA1读数不变，A2增大，A3减小BA1读数减小，A2不变，A3增大CA1读数增大，A2不变，A3减小DA1，A2，A3读数均不变解析：电容通高频阻低频，电感通低频阻高频当交流电频率增加时，甲元件对电流阻碍效果减小，A1读数增大；丙元件对电流阻碍效果增大，A3读数减小；而频率对乙元件(
15、电阻)无影响，所以C正确返回目录二、填空和实验题(共16分)10(6分)一交流电压随时间变化的图象如图所示，则此交流电的频率是_Hz，若将该电压加在10 F的电容器上，则电容器的耐压值不应小于_V；若将该电压加在一阻值为1 k的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝的额定电流不能低于_A.返回目录解析：根据 f1T 10.02 Hz50 Hz，在电路中接入电容器，电容器的耐压值是交流电压的峰值，应为 200 V，保险丝的额定电流对应交流电的有效值，应为 IUR0.14 A.答案：50 200 0.14返回目录11(2009年山东卷)(10分)为了节能和环保，一些
16、公共场所使用光控开关控制照明系统光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如下表：照度(lx)0.20.40.60.81.01.2电阻(k)75 40 28 23 20 18返回目录(1)根据表中数据，请在给定的坐标系(如图(甲)中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点返回目录(2)如图(乙)所示，当 1、2 两端所加电压上升至 2 V 时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路给 1、2 两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至 1.0lx 时
17、启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下：光敏电阻 Rp(符号，阻值见上表)；直流电源 E(电动势 3 V，内阻不计)；定值电阻：R110 k，R220 k，R340 k(限选其中之一并在图中标出)开关 S 及导线若干返回目录解析：所设计电路给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0 lx时控制开关启动照明系统，即此时光敏电阻阻值为20 k，两端电压为2 V，电源电动势为3 V，所以应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为10 k，即选用R1.答案：(1)光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图所示：返回目录特点：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线
18、性减小(2)电路原理图如图所示返回目录三、计算题(共39分)12(9分)多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇，过去是用变压器来实现的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速现在的调光灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现的，如图所示为经过一个可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压即在正弦交流电的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，调节台灯上的旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯上的电压那么现在电灯上的电压为多少？返回目录解析：求电灯上的电压，实际上就是求该交变电压的有效值由交变电压有效值的定义，在一个周期内Q 交2(Um2)21RT4Um24R T，(2 分
19、)Q 直U2R T，(2 分)由 Q 直Q 交，(2 分)得交变电压有效值 UUm2.(3 分)答案：Um2返回目录13(14分)风力发电作为新型环保新能源，近几年来得到了快速发展如图是山东荣成市滨海大道所建的风车阵如果风车阵中某发电机输出功率为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.若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%.试求：(1)画出此输电线路的示意图(2)在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比；(3)用户得到的电功率是多少？返回目录解析：(1)输电线路的示意图如图所示(2 分)(2)输电线损耗功率 P 线1004%kW4 kW(
20、1 分)又 P 线I22R 线(1 分)输电线电流 I2I320 A(1 分)原线圈中输入电流 I1PU1100 000250A400 A(2 分)n1n2I2I1 20400 120(1 分)U2U1n2n125020 V5 000 V(1 分)U3U2U 线(5 0002010)V4 800 V(2 分)n3n4U3U44 800220 24011.(1 分)(3)依题意得：P 用10096%kW96 kW.(2 分)答案：(1)见解析(2)120 24011(3)96 kW返回目录14(16 分)如图所示，线圈面积为 0.05 m2，共 100 匝，线圈总电阻为 1，与外电阻 R9 相连
21、，线圈在 B2T 的匀强磁场中绕 OO以转速 n300 r/min 匀速转动时，求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出电动势的瞬时值表达式；(2)两电表 A、V 的示数；(3)线圈转过160 s 的过程中，电动势的瞬时值；(4)线圈转到130 s 的过程中，通过电阻的电荷量；(5)线圈匀速转一周外力做的功返回目录解析：(1)EmNBS，2n，因为 n300 r/min5 r/s，2n25 rad/s10 rad/s，(1 分)EmNBS10020.0510 V100 V(1 分)当线圈处于中性面开始计时，则 eEmsint.所以 e100sin 10t V(2 分)(2)此时两表的示数：I
22、 ERrEm2Rr100210A7.1 A，URIR529 V63.6V(4 分)(3)当线圈转过160 s 时，e100sin(10 160)V100sin 6 V50 V(2 分)返回目录(4)线圈转到 t130 s 的过程中，通过电阻的电荷量q I tERrtNtRrtNRr.(2 分)|21|BS(cos31)|12BS.(1 分)所以 qNRr10012BS10 12 C(1 分)(5)线圈匀速转动一周，外力做功与电流做功相等，WF E2RrT1002210 15 J100 J(2 分)答案：(1)e100sin 10t V(2)7.1A 63.6 V(3)50 V(4)12 C(5)100 J