變壓器電容阻和電能教師版

1、一. 變壓器1. 主要構(gòu)造：輸入線圈（原、初級）、輸出線圈（副、次級）、閉合鐵芯2. 工作原理：原線圈輸入交流電 U1，在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁通量，這樣原線圈產(chǎn)生自感，副線圈產(chǎn)生電磁感應(yīng)，反過來，副線圈在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁通量，引起原線圈的電磁感3. （1）理想變壓器：傳輸交流電能時，自身不消耗電能。P2=P1。原、副線圈沒有電阻，不產(chǎn)生焦耳熱，不計銅損。不計鐵芯內(nèi)電磁感應(yīng)，即不計鐵損。二. 遠(yuǎn)距離輸電1. 輸電原理：輸電線總電阻 R線，輸送電功率 P，輸電電壓 U。2. 高壓輸電原理：已知 P輸，輸電電壓 U，輸電線電阻 R線，n1，n2，n3，n4。一、選擇題1.理想變壓器的原、副線圈中一定

2、相同的物理量有()A交流電的頻率B磁通量的變化率C功率D交流電的峰值解析：選 ABC.理想變壓器沒有漏磁，沒有能量損失，所以原、副線圈中磁通量變化率相同，原、副線圈中功率相同，B、C 項正確，變壓器的原理是互感現(xiàn)象，其作用改變電壓不改變頻率，A 項正確，因原、副線圈的匝數(shù)不同，故交流電的峰值不同，D 項錯誤2.(2012杭州一中高二月考)如圖 5412 所示，原、副線圈匝數(shù)比為 21 的理想變壓器正常工作時()圖 5412A原、副線圈磁通量之比為 21B原、副線圈電流之比為 12C輸入功率和輸出功率之比為 11D原、副線圈磁通量變化率之比為 11解析：選 BCD.理想變壓器原副線圈的磁通量總相

3、等(無漏磁)，A 錯 D 對；輸入功率總等于輸出功率，C 對；電流與匝數(shù)滿足n1n2I2I1，B 對3 某用電器離供電電源的距離為 l，線路上的電流為 I，若要求線路上的電壓降不超過 U，已知輸電導(dǎo)線的電阻率為，那么，該輸電導(dǎo)線的橫截面積最小值是()A.lrB.2lIUC.UlID.2UlI解析：選 B.輸電線的電阻 r2lS，輸電線上電壓損失 UIrI2lS，所以 S2IlU，故 B 正確4.理想變壓器正常工作時，若增加接在副線圈兩端的負(fù)載，則()A副線圈中電流增大B副線圈輸出的電功率減小C原線圈中電流不變D原線圈輸入的電功率增大解析：選 AD.由于 U1、U2不變，負(fù)載增加，用電器的總電阻

4、減小，由 I2U2R知 I2增大，A對 C 錯由 PUI 解得 P2U2I2，所以 P2增大，P1增大，B 錯 D 對5.如圖 5413 所示為理想變壓器原線圈的匝數(shù)為 1000 匝，兩個副線圈 n250 匝，n3100 匝，L1是“6 V 2 W”的小燈泡，L2是“12 V 4 W”的小燈泡，當(dāng) n1接上交變電壓時，L1、L2都正常發(fā)光，那么原線圈中的電流為()圖 5413A.160AB.130AC.120AD.110A解析：選 C.P出2 W4 W6 W，由 P入P出，得 I1U16 W，又U1U2n1n2，所以 U1n1n2U21000506 V120 V，所以 I16120A120A故

5、正確答案為 C.6.(2012蚌埠二中高二期中)正弦式電流經(jīng)過匝數(shù)比為n1n2101的變壓器與電阻 R、交流電壓表V、交流電流表 A 按如圖 5415 甲所示方式連接，R10 .圖乙所示是 R 兩端電壓 U隨時間變化的圖象，Um10 2 V，則下列說法中正確的是()圖 5415A通過 R 的電流 iR隨時間 t 變化的規(guī)律是 iR 2sin100t(A)B電流表 A 的讀數(shù)為 0.1AC電流表 A 的讀數(shù)為210AD電壓表的讀數(shù)為 10 2 V解析： 選 B.因 Um10 2 V， 根據(jù)題圖乙， R 兩端電壓 U 隨時間變化的規(guī)律是 u10 2cos100t(V)，所以電壓表的讀數(shù)為 10 V

6、，選項 D 錯誤；通過 R 的電流 iR隨時間 t 變化的規(guī)律是iRu/R 2cos100t(A)，選項 A 錯誤；副線圈中電流有效值 I2Im/ 21 A，根據(jù)變壓器電流與匝數(shù)的關(guān)系 I1I2n2n1可知，原線圈中電流 I10.1A，所以電流表 A 的讀數(shù)為 0.1A，選項 B 正確，C 錯誤圖 54167.(2010高考天津卷)為探究理想變壓器原、副線圈電壓、電流的關(guān)系，將原線圈接到電壓有效值不變的正弦交流電源上，副線圈連接相同的燈泡 L1、L2，電路中分別接了理想交流電壓表 V1、V2和理想交流電流表 A1、A2，導(dǎo)線電阻不計，如圖 5416 所示當(dāng)開關(guān) S 閉合后()AA1示數(shù)變大，A

7、1與 A2示數(shù)的比值不變BA1示數(shù)變大，A1與 A2示數(shù)的比值變大CV2示數(shù)變小，V1與 V2示數(shù)的比值變大DV2示數(shù)不變，V1與 V2示數(shù)的比值不變解析：選 AD.電源電壓有效值不變，所以 V1示數(shù)不變，原副線圈的電壓之比等于匝數(shù)之比，匝數(shù)之比不變，故 V2示數(shù)不變，V1與 V2示數(shù)的比值也不變，所以 C 錯誤，D 正確；當(dāng)開關(guān) S 閉合后，副線圈電路中的電阻減小，因為電壓不變，所以副線圈電路中的電流增大，A2的示數(shù)增大，原副線圈的電流之比等于匝數(shù)反比，匝數(shù)之比不變，A1與 A2示數(shù)的比值不變，所以 A 正確，B 錯誤8.(2012浙江金華一中高二檢測)有一理想變壓器的原線圈連接一只交流電流

8、表，副線圈接入電路的匝數(shù)可以通過滑動觸頭 Q 調(diào)節(jié)，如圖 5417 所示，在副線圈兩輸出端連接了定值電阻 R0和滑動變阻器 R，在原線圈上加一電壓為 U 的交流電，則()圖 5417A保持 Q 的位置不動，將 P 向上滑動時，電流表的讀數(shù)變大B保持 Q 的位置不動，將 P 向上滑動時，電流表的讀數(shù)變小C保持 P 的位置不動，將 Q 向上滑動時，電流表的讀數(shù)變大D保持 P 的位置不動，將 Q 向上滑動時，電流表的讀數(shù)變小解析：選 BC.保持 Q 的位置不動，副線圈匝數(shù)不變，由U1U2n1n2知 U2不變，當(dāng) P 向上滑動時，由 I2U2R0R知 I2減小，故電流表的讀數(shù)變小，B 正確，A 錯誤；

9、保持 P 的位置不動，將 Q向上滑動時，副線圈的匝數(shù)增多，由U1U2n1n2知，U2增大，由 I2U2RR0知 I2增大，故 I1增大，C 正確，D 錯誤9.(2011高考山東卷)為保證用戶電壓穩(wěn)定在 220 V，變電所需適時進(jìn)行調(diào)壓，圖 5418 甲為調(diào)壓變壓器示意圖 保持輸入電壓 u1不變， 當(dāng)滑動接頭 P 上下移動時可改變輸出電壓 某次檢測得到用戶電壓 u2隨時間 t 變化的曲線如圖乙所示以下正確的是()圖 5418Au2190 2sin(50t) VBu2190 2sin(100t) VC為使用戶電壓穩(wěn)定在 220 V，應(yīng)將 P 適當(dāng)下移D為使用戶電壓穩(wěn)定在 220 V，應(yīng)將 P 適當(dāng)

10、上移解析：選 BD.由題圖乙知交變電流的周期 T2102s，所以2T100 rad/s，故 u2Umsint190 2sin(100t) V，A 錯誤，B 正確由U1U2n1n2得 U2n2n1U1，欲使 U2升高，n1應(yīng)減小，P 應(yīng)上移，C 錯誤，D 正確10.如圖 5419 甲所示， 理想變壓器原、 副線圈的匝數(shù)比為 101， R120 ， R260 ，C 為電容器已知通過 R1的正弦交流電如圖乙所示，則()圖 5419A交流電的頻率為 0.02 HzB原線圈輸入電壓的最大值為 220 2 VC通過 R3的電流始終為零D電阻 R2的電功率約 3.33 W解析：選 D.由題圖乙可知交流電頻率

11、為 50 Hz，所以選項 A 錯誤；副線圈電壓最大值 U2I1R120 V，由n1n2U1U2可知 U1200 V，選項 B 錯誤；因電容器接交流電有充放電電流，所以通過 R3的電流始終不為零， 選項 C 錯誤； R1和 R2并聯(lián)， 電阻 R2的電功率 P2U222/60 W3.33 W，選項 D 正確二、非選擇題11.如圖 5420 所示，交流發(fā)電機(jī)電動勢的有效值 E20 V，內(nèi)阻不計，它通過一個 R6的指示燈連接變壓器變壓器輸出端并聯(lián) 24 只彩色小燈泡，每只燈泡都是“6 V0.25W” ，燈泡都正常發(fā)光，導(dǎo)線電阻不計求：圖 5420(1)降壓變壓器初級、次級線圈匝數(shù)比；(2)發(fā)電機(jī)的輸出

12、功率解析：(1)彩色小燈泡額定電流 ILPU0.256A124A，次級線圈總電流 I224IL1A變壓器輸入功率等于 I1U1I2U26 W，變壓器初級線圈電路中，利用閉合電路歐姆定律可得 EU1I1R6I16I1，代入 E 值解得 I113A(I13 A 應(yīng)舍去，據(jù)題意是降壓變壓器，應(yīng) I1I21A)，所以n1n2I2I131.(2)發(fā)電機(jī)輸出功率 PI1E6.67 W.答案：(1)31(2)6.67 W12.如圖 5421 所示理想變壓器輸入的交流電壓 U1220 V，有兩組副線圈，其中 n236匝，標(biāo)有“6 V9 W” 、 “12 V12 W”的電燈分別接在兩副線圈上均正常發(fā)光，求：(1

13、)原線圈的匝數(shù) n1和另一副線圈的匝數(shù) n3；(2)原線圈中電流 I1.解析：(1)由于兩燈泡均正常發(fā)光所以有 U26 V，U312 V根據(jù)原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系由U1U2n1n2，U2U3n2n3得圖 5421n1U1U2n22206361320(匝)n3U3U2n21263672(匝)(2)由于 P入P出，P出P2P3，所以 P入P2P3即 I1U1P2P3，則I1P2P3U1912220A0.095 A.13.(2012成都七中高二檢測)一座小型發(fā)電站的輸出功率是 20 kW，輸電線路總電阻是 5 .(1)若輸電電壓是 400 V，輸電線路損耗的功率是多少？(2)若改用 5000 V

14、 高壓輸電，用戶端利用 n1n2221 的變壓器降壓，用戶得到的電壓是多少？解析：(1)輸電線上的電流強(qiáng)度為IPU20103400A50 A，輸電線路損耗的功率為P損I2R5025 W12500 W12.5 kW.(2)改用高壓輸電后，輸電線上的電流強(qiáng)度變?yōu)镮PU201035000A4 A，用戶端在變壓器降壓前獲得的電壓U1UIR(500045)V4980 V根據(jù)U1U2n1n2可知，用戶得到的電壓為U2n2n1U11224980 V226.4 V.12圖 10-2-12 甲為一理想變壓器，ab 為原線圈，ce 為副線圈，d 為副線圈引出的一個接頭，原線圈輸入正弦式交變電壓的 ut 圖象如圖 10-2-34 乙所示，若只在 ce 間接一只 Rce400 的電阻，或只在 de 間接一只 Rde225 的電阻，兩種情況下電阻消耗的功率均為 80 W.圖 10-2-12(1)請寫出原線圈輸入電壓瞬時值 uab 的表達(dá)式；(2)求只在 ce 間接 400 電阻時，原線圈中的電