电路与电能传输
①通路 ②做功
③I2Rt ④I2R
⑤U0sin 2πft ⑥I0sin 2πft
⑦隔直 ⑧阻交
⑨IR线 ⑩n2>n1
?n2[学思心得] ____________________________________________
_______________________________________________________
远距离高压输电
解决远距离输电问题有以下两个重要环节：
(1)画出输电示意图，以便于分析电路，明确各量的对应关系；
(2)以升压变压器的副线圈、输电线、降压变压器的原线圈为回路，利用电路知识分析三者的电压和功率关系，具体为：①由输电功率和电压确定输电线的电流；②计算线路电压损耗、功率损耗，确定降压变压器的输入电压、输入功率；③计算两变压器的变压比．
【例1】 一小型发电机输出功率为50 kW，输出电压为240 V．现用一台升压变压器使其升压，用户处再用一台降压变压器降到所需要的220 V，输电线总电阻为30 Ω，损失电功率为总功率的6%，变压器是理想的．求这两台变压器原、副线圈的匝数比各是多少，并画出送电电路简图．
[解析] 输电示意图为
已知U1＝240 V U4＝220 V
P总＝50 kW R＝30 Ω
ΔP＝P总×6%＝3 kW
又因为ΔP＝IR 得I线＝10 A
P总＝U2I线 得U2＝5 000 V
所以升压变压器原副线圈匝数比
＝＝＝
ΔU＝I线R＝300 V
U3＝U2－ΔU＝4 700 V
所以降压变压器原、副线圈匝数比＝＝.
【答案】 见解析
[一语通关]
损失功率的三种算法
(1)P损＝I2R线＝2R线．
(2)P损＝IU损．
(3)P损＝.
1．“西电东送”工程中，为了减少输电损耗，必须提高输电电压．从西部某电站向华东某地区输送的电功率为106 kW，输电电压为1 000 kV，输电线电阻为100 Ω，若改用超导材料作为输电线，则可减少输电损耗的功率为( )
A．105 kW B．104 kW
C．106 kW D．103 kW
A [输电电流I＝，输电线路损失的电功率P损＝I2R＝2R＝1×105 kW；当改用超导输电时，就不损失电能，因此减少的输电损耗就等于P损，A正确．]
理想变压器
1．变压器是把交流电压升高或降低的装置，其基本构造是由原线圈、副线圈和闭合铁芯构成，原线圈和副线圈分别绕在同一个闭合铁芯上．
2．工作原理：变压器是通过电磁感应来改变交流电压的，原线圈n1接交流电源，由于电流的变化在闭合铁芯中产生的变化的磁通量也通过了副线圈，根据法拉第电磁感应定律，便在副线圈n2中产生了感应电动势，如果输出电压高于输入电压，则为升压变压器；如果输出电压低于输入电压，则为降压变压器．
3．理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.
电压关系：＝.
由于理想变压器的结构一定，n1、n2均为定值，所以输出电压U2由输入电压U1决定，与负载电阻的大小无关，U1增大，U2也增大；U1减小，U2也减小．
4．变压器不改变交变电流的频率．
5．理想变压器P入＝P出，原、副线圈的制约关系应由P入＝P出，结合法拉第电磁感应定律界定．
【例2】 (多选)如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时，开关S断开，当开关S接通时，以下说法正确的是( )
A．副线圈两端M、N的输出电压减小
B．副线圈输电线等效电阻R上的电压增大
C．通过灯泡L1的电流减小
D．通过电流表A的电流增大
BCD [副线圈两端电压U2＝U1，电源电压不变，则U2不变，M、N两端电压不变，A错误．开关S闭合，L2与L1并联，使副线圈的负载电阻的阻值变小，M、N间的输出电压不变，副线圈中的总电流I2增大，电阻R上的电压降UR＝I2R亦增大，灯泡L1两端的电压减小，L1中的电流减小，B、C正确．由I2增大，导致原线圈中电流I1相应增大，故D正确．]
2．如图所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数之比为1∶n，副线圈接一定值电阻R( )
A．若a、b之间接直流电压U，则R中的电流为
B．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
D．若a、b之间接交流电压U，则副线圈中的电流为
C [根据变压器原理可知，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＝，＝得U2＝nU，I2＝，I1＝，所以C正确，D错误．]
课件20张PPT。第三章 电路与电能传输章末复习课远距离高压输电 理想变压器 Thank you for watching !章末综合测评(三) 电路与电能传输
(时间：90分钟 分值：100分)
一、选择题(本题共10小题，每小题4分．在每小题给出的四个选项中第1～6题只有一项符合题目要求．第7～10题有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得零分．)
1．在一次闪电形成过程中，流动的电荷量约为300 C，持续时间约为
0.005 s，则这次闪电产生的电流大小约为( )
A．12×104 A B．9×104 A
C．6×104 A D．3×104 A
C [根据电流的定义式I＝得：电流I＝ A＝6×104 A，故C正确，A、B、D错误．故选C．]
2．关于电功W和电热Q的说法正确的是( )
A．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝Q
B．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不一定等于Q
C．W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立
D．W＝UIt在任何电路中都成立，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中才成立
B [非纯电阻电路中，W＝UIt用来求电功，Q＝I2Rt用来求电热，但W>Q；只有在纯电阻电路，根据能量守恒，电功和电热才相等，电功可用公式W＝UIt计算，也可用公式W＝I2Rt计算，故A错误，B正确；W＝UIt可用于任何电路求总电功，而Q＝I2Rt可以适用任何电路求电热，故C、D错误；故选B．]
3．关于减小远距离输电时输电线上的功率损耗，下列说法正确的是( )
A．由功率P＝知，应降低输电电压，增大导线电阻
B．由P＝IU知，应用低电压小电流输电
C．由P＝I2R知，应减小导线电阻或减小输电电流
D．上述说法均不正确
C [由P＝I2R知，要减小输电线上的损耗，应减小导线电阻；也可减小输电电流(在不减小输电功率的前提下)，要使功率损耗减小，必须提高输电电压，故C正确．而A、B中的U是输电电压，不是输电线上的电压损失，即U≠IR，故A、B、D错误．]
4．理想变压器的原副线圈的匝数之比为4∶1，在原线圈上加上U＝200 V的交流电压，在副线圈上接交流电压表，其示数为( )
A．0 B．50 V
C．200 V D．800 V
B [理想变压器中＝，则U2＝U1＝×200 V＝50 V，故B对．]
5．有额定电压、额定电功率均相同的电风扇、电烙铁、日光灯，各自在额定电压下正常工作相同的时间，比较它们产生热量的多少，结果是( )
A．一样多 B．电风扇最多
C．电烙铁最多 D．日光灯最多
C [这三种用电器中，电烙铁是把电能全部转化成电热的用电器，所以发热量电烙铁最多．]
6．一只手机电池的背面有如图所示的一些符号，另外在手机使用说明书上对手机电池的说明书中还写有“通话3小时，待机100小时”．则该手机通话和待机时消耗的功率分别约为( )
A．1.8 W、5.4×10－2 W
B．0.6 W、1.8×10－2 W
C．3.6 W、0.108 W
D．6.48×103 W、1.94×102 W
B [电动势E＝3.6 V，电量Q＝500 mA·h，能做功W＝EQ＝6 480 J，所以，通话功率为P1＝＝0.6 W，待机功率为P2＝＝1.8×10－2 W．]
7．一节五号干电池的电动势是1.5 V，下列说法正确的是( )
A．一节一号干电池的电动势也是1.5 V
B．直接用电压表测干电池两端电压(不接入电路)，电压表示数应该是1.5 V
C．把这节电池与一个小灯泡构成闭合回路，这时两极间电压还是1.5 V
D．我们使用电池时常需几节串联起来用，这样是为了获得较高的电压
ABD [不同型号的干电池的电动势都是1.5 V，故A正确；直接用电压表测该干电池两端电压时，此时显示可以近似认为就是电源的电动势，故电压表示数应该是1.5 V，故B正确；若构成回路，则电压表所测电压为电源的路端电压，小于1.5 V，故C错误；若电池串联使用，则电动势应为各电池的电动势之和，故D正确．]
8．下列关于电流热效应的理解正确的是( )
A．白炽灯通电以后，一会儿就热得烫手是电流的热效应
B．电饭锅消耗电能煮饭，不符合能量守恒定律
C．电流通过导体时都要产生热效应
D．通电导体能发热，说明电能是热能
AC [白炽灯通电以后，一会儿就热得烫手是电流的热效应，A正确；电饭锅消耗电能转化为内能，是符合能量守恒的，B错误；电流通过导体时都会产生热效应，C正确；通电导体发热是因为电能转化为内能，说明电能可以转化为热能，D错误．]
9．滑动变阻器的原理如图所示，则下列说法中正确的是( )
A．若将a、c两端连在电路中，则当滑片OP向右滑动时，变阻器的阻值增大
B．若将a、d两端连在电路中，则当滑片OP向右滑动时，变阻器的阻值减小
C．若将b、c两端连在电路中，则当滑片OP向右滑动时，变阻器的阻值增大
D．若将b、d两端连在电路中，则当滑片OP向右滑动时，变阻器的阻值减小
AD [若将a、c两端连在电路中，则当滑片OP向右滑动时，变阻器的阻值增大，选项A正确；若将a、d两端连在电路中，则当滑片OP向右滑动时，变阻器的阻值增大，选项B错误；若将b、c两端连在电路中，则当滑片OP向右滑动时，变阻器的阻值减小，选项C错误；若将b、d两端连在电路中，则当滑片OP向右滑动时，变阻器的阻值减小，选项D正确；故选A、D．]
10．关于如图所示电路，以下结论正确的是( )
A．a、b若接直流电，灯泡不亮
B．a、b若接直流电，灯泡也可发光
C．a、b若接交流电，灯泡发光，灯泡和电容器都有电荷通过
D．a、b若接交流电，灯泡发光，电容器中无电荷通过
AD [电容器有“通交流，隔直流”的作用，故a、b接直流电时，灯泡不亮，A正确，B错误；接交流电时，灯泡亮，但电路中电流的形成缘于电容器的不断充电、放电，并没有电荷通过电容器，故C错误，D正确．]
二、非选择题(本题共6小题，共60分)
11．(8分)从发电厂输出的电功率为220 kW，输电线的总电阻为0.25 Ω.若输送电压为1.1 kV，输电线上损失的电功率为________W；保持输送功率不变，要使输电线上损失的电功率不超过100 W，输送电压至少为________V.
[解析] P损＝()2R＝1×104 W，
由P损′＝()2R，得U′＝P＝1.1×104 V.
[答案] 1×104 1.1×104
12．(8分)在远距离输电时，采用升压变压器使输电电压升高n倍，在输送电功率一定的条件下，输电线路上的电流将变为原来的________倍，输电线路上的电能损失将变为原来的________倍．
[解析] (1)如果保证输送的电功率不变，将输电电压升高到原来的n倍，根据P＝UI，电流变为原来的.
(2)在电阻、通电时间一定时，根据Q＝I2Rt，电流变为原来的，电热变为原来的，所以输电线上的能量损失就减小到原来的.
[答案]
13．(10分)一个标有“110 V,10 W”字样的灯泡，求：
(1)它的电阻；
(2)正常工作时的电流；
(3)如果接在100 V的电路中实际功率多大？
(4)接在220 V电压的电路中，它的实际功率多大？会发生什么现象？
[解析] (1)它的电阻R＝＝ Ω＝1 210 Ω.
(2)正常工作时的电流I＝＝ A＝ A＝0.09 A．
(3)如果接在100 V的电路中实际功率
P′＝＝ W＝8.26 W.
(4)接在220 V电压的电路中，大于其额定电压，故灯丝会很快烧断，则它的实际功率为零．
[答案] (1)1 210 Ω (2)0.09 A (3)8.26 W (4)0 灯丝烧断
14．(10分)如图所示，变压器副线圈电路中电阻R＝7.26 Ω，消耗功率为6 W，另有一匝线圈接电压表，读数U0＝50 mV.原线圈两端电压为U＝311sin 100 πt V，求原、副线圈的匝数．
[解析] 由题中条件可知该变压器每匝线圈感应电压有效值为50 mV，由P2＝可得，U2＝6.6 V，即可得n2＝ 匝＝132匝，由原线圈上电压表达式可知交流电压U1的有效值U1＝220 V，再由＝得原线圈匝数n1＝n2＝4 400匝．
[答案] 4 400匝 132匝
15．(12分)由4个电阻连接成的混联电路如图所示．R1＝8 Ω，R2＝4 Ω，R3＝6 Ω，R4＝3 Ω.
(1)求a、d之间的总电阻；
(2)如果把42 V的电压加到a、d两端，通过每个电阻的电流是多少？
[解析] (1)由图可知Rcd＝ Ω＝2 Ω
故Rad＝8 Ω＋4 Ω＋2 Ω＝14 Ω.
(2)由欧姆定律知I＝＝ A＝3 A，此即为通过R1、R2的电流．设通过R3、R4的电流分别为I3、I4.
则由并联电路电压相等，I3R3＝I4R4
即6I3＝3I4而I3＋I4＝3 A．解得I3＝1 A，I4＝2 A．
[答案] (1)14 Ω (2)3 A 3 A 1 A 2 A
16．(12分)下表是一种电水壶的铭牌．某同学用这种电水壶烧水，他将水放至最大水量，测得水的温度是18 ℃，通电5 min 50 s水烧开(标准大气压下)，试通过计算，回答下列问题：
电水壶?
型号：91440?电压：220 V
频率：50Hz?功率：1 280 W 最大水量：1 kg
(1)此水壶正常工作时的电流是多大？
(2)该电水壶电热丝的电阻是多少？
(3)若测得电源电压实际为210 V，算一算此电水壶工作的效率是多大？
[解析] (1)水壶的额定电压为220 V，额定功率为1 280 W，根据公式：I额＝＝ A＝5.82 A．
(2)由于电水壶是纯电阻用电器，所以
R＝＝ Ω＝37.8 Ω.
(3)电压为210 V时，实际功率
P实＝＝1 166.7 W
5 min 50 s放出热量Q＝P实t＝408 345 J；电水壶传给水的热量Q′＝cm·Δt＝344 400 J
所以电水壶效率η＝×100%＝84.3%.
[答案] (1)5.82 A (2)37.8 Ω (3)84.3%
