【创新设计】2015-2016学年高中物理5.7习题课变压器的应用及远距离输电问题学案新人教版选修3-2课案.doc

习题课　变压器的应用及远距离输电问题 [目标定位]　1.进一步理解变压器的原理及规律.2.熟练应用变压器原、副线圈的决定因素解决动态分析问题.3.熟悉远距离输电中的各物理量关系和损耗问题，熟练解决远距离高压输电中的实际问题． 1．理想变压器原、副线圈的三个关系： P入＝P出，＝，＝.(一个副线圈) 2．输电线上的功率损失P损＝I2R线，输电线上的电压损失ΔU＝IR线． 3．减小输电线上功率、电压损失的途径：减小输电线的电阻、减小输电线中的电流(即提高输电电压)． 4．远距离输电的基本原理：在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降到所需的电压. 一、理想变压器中的规律分析 1．功率关系：P入＝P出． 2．电压关系：＝＝＝……. 3．电流关系：若只有一个副线圈＝. 若有多组副线圈n1I1＝n2I2＋n3I3＋……. 4．变压器不改变频率 5．原、副线圈的地位 (1)原线圈在原线圈回路中所处的地位是充当负载． (2)副线圈在副线圈回路中所处的地位是充当电源． 例1　如图1甲所示，左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R＝55 Ω，、为理想电流表和理想电压表．若原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压，电压表的示数为110 V，下列表述正确的是(　　) 图1 A．电流表的示数为2 A B．原、副线圈匝数比为1∶2 C．电压表的示数为电压的有效值 D．原线圈中交流电压的频率为100 Hz 解析　由题图乙可知原线圈两端电压的有效值U1＝220 V，由＝，可得原、副线圈匝数之比＝＝＝2∶1，故B错误；电流表示数与电压表示数都为有效值，故C正确；电流表示数I＝＝ A＝2 A，故A正确；由题图乙可知T＝0.02 s，所以交流电压的频率为f＝＝ Hz＝50 Hz，D错误． 答案　AC 针对训练1　如图2所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1.原线圈接入一电压为u＝U0sin ωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5 Ω的负载电阻．若U0＝220 V，ω＝100π rad/s，则下述结论正确的是(　　) 图2 A．副线圈中电压表的读数为55 V B．副线圈中输出交变电流的周期为 s C．原线圈中电流表的读数为0.5 A D．原线圈中的输入功率为110 W 答案　AC 解析　原线圈电压有效值为U＝220 V，电压表读数为U2＝ V＝55 V，周期T＝＝ s，副线圈中电流I2＝＝2 A，原线圈中电流I1＝＝0.5 A，P＝I1U＝110 W. 二、理想变压器电路的动态问题分析 1．首先明确变压器各物理量间的制约关系 (1)输入电压U1决定输出电压U2：若变压器原、副线圈匝数n1、n2确定，U1便决定了U2，与输出端有无负载、负载大小无关，也与变压器有无其他副线圈无关． (2)输出功率P2决定输入功率P1：即用多少送多少． (3)输出电流I2决定输入电流I1：U2与负载电阻R通过欧姆定律决定输出电流I2的大小，由I1＝I2决定I1的大小． 2．分清动态变化中哪个量变化，结合串、并联电路的特点，欧姆定律及变压器各物理量间因果关系来依次确定其他量的变化． 例2　如图3所示，理想变压器原线圈输入电压u＝Umsin ωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器.和是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示．下列说法正确的是(　　) 图3 A．I1和I2表示电流的瞬时值 B．U1和U2表示电压的最大值 C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大 D．滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小 解析　交流电表测量的是交变电流的有效值，故A、B皆错误；由于理想变压器的输出电压U2＝U1与负载无关，即滑片P下滑时U2不变，故D错误；由I1U1＝知R减小时I1变大，故C正确． 答案　C 针对训练2　如图4所示，用一理想变压器给负载供电，变压器输入端的电压不变，开始时开关S是断开的．现将开关S闭合，则图中所有交流电表的示数以及输入功率的变化情况是(　　) 图4 A．V1、V2的示数不变，A1的示数增大，A2的示数减小，P入增大 B．V1、V2的示数不变，A1、A2的示数增大，P入增大 C．V1、V2的示数不变，A1、A2的示数减小，P入减小 D．V1的示数不变，V2的示数增大，A1的示数减小，A2的示数增大，P入减小 答案　B 解析　电压表V1的示数由输入电压决定；电压表V2的示数由输入电压U1(大小等于电压表V1的示数)和匝数比决定；电流表A2的示数即I2由输出电压U2(大小等于电压表V2的示数)和负载电阻R负决定；电流表A1的示数即I1由变压器的匝数比和输出电流I2决定；P入随P出而变化，由P出决定．因输入电压不变，所以电压表V1的示数不变；据公式U2＝，可知U2也不变，即电压表V2