2017-2018学年高中物理 模块专题复习 专题六 变压器的基本规律及动态电路问题学案 新人教版选修3-2

专题六 变压器的基本规律及动态电路问题一、变压器的基本规律1.电压关系：，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比.2.功率关系：P入P出， 有多个副线圈时，P1P2P3P4P5.3.电流关系：由功率关系，当只有一个副线圈时，I1U1I2U2，即；当有多个副线圈时，I1U1I2U2I3U3，即I1n1I2n2I3n3.复习过关1.(多选)如图1所示，理想变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，原线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表的示数为220 V，负载电阻R44 ，电流表A1的示数为0.20 A.下列判断中正确的是()图1A.原线圈和副线圈的匝数比为21B.原线圈和副线圈的匝数比为51C.电流表A2的示数为1.0 AD.电流表A2的示数为0.4 A答案BC解析对于理想变压器，P1U1I12200.20 W44 W，则负载电阻消耗的功率P2P144 W，据P2，得U2 V44 V，则，故B正确.A2的示数I2 A1.0 A，故C正确.2.某变压器原、副线圈匝数比为559，原线圈所接电源电压按如图2所示规律变化，副线圈接有负载，下列判断正确的是()图2A.输出电压的最大值为36 VB.原、副线圈中电流之比为559C.变压器输入、输出功率之比为559D.交流电源电压有效值为220 V，频率为50 Hz答案D解析由图知原线圈电压最大值为220 V，周期T2102 s，故有效值为220 V，频率为50 Hz；由，得输出电压最大值为36 V，原、副线圈中电流之比为955，输入、输出功率应相等，所以正确答案为D.3.如图3甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，R120 ，R230 ，C为电容器.已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则()图3A.交流电的频率为0.02 HzB.原线圈输入电压的最大值为220 VC.电阻R2的电功率约为6.67 WD.通过R3的电流始终为零答案C解析由题图乙知电流的周期是0.02 s，则其频率为f Hz50 Hz，则A错误，副线圈的最大电压为U2ImR120 V，则原线圈的输入电压为U1，由得U1200 V，故B错误.电阻R2的功率为P6.67 W，故C正确.电容器通交流，故R3有电流，故D错误.4.(多选)如图4所示，理想变压器原、副线圈的匝数比是101，原线圈输入交变电压u100sin 50t(V)，在副线圈中串接有理想电流表和定值电阻R，电容器并联在电阻R两端，电阻阻值R10 ，关于电路分析，下列说法中正确的是()图4A.电流表示数是1 AB.电流表示数是 AC.电阻R消耗的电功率为10 WD.电容器的耐压值至少是10 V答案CD解析由变压公式，副线圈输出电压为10 V，由于交变电流可以通过并联在电阻R两端的电容器，所以不能应用欧姆定律计算电流表示数，选项A、B错误；电阻R消耗的电功率为P W10 W，选项C正确；副线圈输出电压最大值为10 V，电容器的耐压值至少是10 V，选项D正确.5.如图5所示，变压器的输入电压U一定，两个副线圈的匝数是n2和n3.当把电热器接a、b，让c、d空载时，安培表读数是I2；当把同一电热器接c、d，而a、b空载时，安培表读数是I3，则I2I3等于()图5A. n2n3 B. n3n2C.nn D.nn答案C解析由变压比知：，由P入P出知，当电热器接a、b，让c、d空载时，有I2U；当把同一电热器接c、d，而a、b空载时，有I3U，所以I2I3UUnn，故答案为C.6.如图6甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数n1n231，原线圈电路中接有一量程为3 A的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻R以及若干规格为“6 V,6 W”的相同灯泡.输入端交变电压u的图象如图乙所示.图6(1)求图甲中电压表的读数.(2)要求灯泡均正常发光，求电路中最多允许接入的灯泡个数.(3)为满足第(2)问中要求，求可变电阻R应调到的电阻值.答案(1)9 V(2)9盏(3) 解析(1)根据图象可得原线圈电压的最大值U1m27 V其有效值为U127 V根据n1n2 U1U2代入数据后可得U29 V即为电压表的读数. (2)设原线圈中通过的电流为I1，副线圈中通过的电流为I2.为使副线圈接入的灯泡最多，则I1取允许通过的最大电流的有效值为3 A根据U1I1U2I2代入数据后可得I29 A正常发光时每个灯泡中电流为I灯1 A所以允许接入的灯泡个数为n9盏.(3)电阻R两端电压为URU2U灯3 V电阻阻值为R .二、含变压器的动态电路分析方法变压器问题往往与闭合电路的动态变化结合，处理此类问题的关键是要分清变量和不变量，弄清理想变压器中各物理量之间的联系和相互制约关系U2由U1和匝数比决定；I2由U2和负载电阻决定；I1由I2和匝数比决定.分析思路程序可表示为：复习过关7.如图7所示，理想变压器的a、b端加上一交流电压(电压有效值保持不变)，副线圈c、d端所接灯泡L恰好正常发光.此时滑动变阻器的滑片P位于图示位置.现将滑片下移，则以下说法中正确的是()图7A.灯仍能正常发光，原线圈输入电流变小B.灯不能正常发光，原线圈输入功率变大C.灯不能正常发光，原线圈输入电压变大D.灯仍能正常发光，原线圈输入功率不变答案A解析因为副线圈两端的电压没发生变化，所以灯仍能正常发光.当滑片下移时，由于滑动变阻器的电阻增大，所以副线圈中的电流减小，原线圈中输入的电流也变小，故输入的功率变小，A正确，B、C、D错误.8.如图8所示，理想变压器的输入电压保持不变.副线圈通过输电线接两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R.开始时，开关S断开，当S闭合时，下列说法正确的是()图8A.电压表示数变大 B.灯泡L1变亮C.电流表示数增大 D.变压器的输出功率减小答案C解析当S闭合时，通过R的电流增大，电压表示数变小，灯泡L1变暗，变压器的输出功率增大，电流表示数增大，选项C正确，A、B、D错误.9.如图9所示的交流电路中，理想变压器输入电压为U1，输入功率为P1，输出功率为P2，各交流电表均为理想电表.当滑动变阻器R的滑动头向下移动时()图9A.灯L变亮B.各个电表读数均变大C.因为U1不变，所以P1不变D.P1变大，且始终有P1P2答案 D解析当滑动变阻器R的滑动头向下移动时，电流表读数增大，变压器输出电流增大，电阻R0两端电压增大，电压表读数减小，电灯L变暗，选项A、B错误；根据变压器功率关系，P1变大，且始终有P1P2 ，选项C错误，D正确.10.(多选)如图10所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为定值电阻，开关S是闭合的，和为理想电压表，读数分别为U1和U2；、和为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3，现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是()图10A.U2变小、I3变小 B.U2不变、I3变大C.I1变小、I2变小 D.I2变大、I3变大答案BC解析断开S，负载总电阻增大，因为U2U1，U1不变，则U2不变，由I2，知I2变小，因为I1I2，故I1也变小.R1分压减小，则R3分压增大，故I3增大，综上可知B、C正确.6