《2018-2019學(xué)年高中物理 第五章 交變電流 第4節(jié) 變壓器學(xué)案 新人教版選修3-2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第五章 交變電流 第4節(jié) 變壓器學(xué)案 新人教版選修3-2（18頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第4節(jié)變壓器1.了解變壓器的構(gòu)造及幾種常見的變壓器，理解變壓器的工作原理2.掌握理想變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系并能用它解決相關(guān)問題3.掌握理想變壓器的功率關(guān)系，并能推導(dǎo)出原、副線圈的電流關(guān)系一、變壓器的原理1構(gòu)造：由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成，與交流電源連接的線圈叫原線圈，與負(fù)載連接的線圈叫副線圈2原理互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)原線圈中電流的大小、方向不斷變化，在鐵芯中激發(fā)的磁場(chǎng)也不斷變化，變化的磁場(chǎng)在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).二、電壓與匝數(shù)的關(guān)系1理想變壓器：沒有能量損失的變壓器叫做理想變壓器，它是一個(gè)理想化模型2電壓與匝數(shù)的關(guān)系原、副線圈的電壓比等于兩個(gè)線圈的匝數(shù)比，即.3兩類變壓器：
2、副線圈的電壓比原線圈電壓低的變壓器叫降壓變壓器；副線圈的電壓比原線圈電壓高的變壓器叫升壓變壓器 判一判(1)理想變壓器原、副線圈的電壓之比等于兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比()(2)理想變壓器是一個(gè)理想化模型()(3)學(xué)校中用的變壓器工作時(shí)沒有能量損失()(4)理想變壓器不僅可以改變交變電流的電壓和電流，還可以改變交變電流的功率和頻率()提示：(1)(2)(3)(4) 做一做下圖中能將電壓升高供給電燈的變壓器是()提示：選C.A圖中原線圈接入恒定電流，變壓器不能工作，故A錯(cuò)誤；B圖中，原線圈匝數(shù)比副線圈匝數(shù)多，所以是降壓變壓器，故B錯(cuò)誤；C圖中，原線圈匝數(shù)比副線圈匝數(shù)少，所以是升壓變壓器，故C正確；D圖中
3、，原線圈接入恒定電流，變壓器不能工作，故D錯(cuò)誤 想一想如果將變壓器的原線圈接到直流電源上，在副線圈上還能輸出電壓嗎？提示：不能變壓器的工作原理是互感現(xiàn)象，在原線圈上接直流電源，在鐵芯中不會(huì)形成變化的磁場(chǎng)，所以在副線圈上不會(huì)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生理想變壓器的原理和基本規(guī)律的應(yīng)用1理想變壓器的特點(diǎn)(1)原、副線圈的電阻不計(jì)，不產(chǎn)生熱量(2)變壓器的鐵芯無漏磁，原、副線圈磁通量無差別(3)變壓器自身的能量損耗不計(jì)，原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率2電壓關(guān)系：由于不計(jì)原、副線圈的電阻，因此原線圈兩端的電壓U1E1，副線圈兩端的電壓U2E2，所以.當(dāng)有n組線圈時(shí)，則有：.3功率關(guān)系：對(duì)于理想變壓器，不考慮
4、能量損失，P入P出4電流關(guān)系：由功率關(guān)系，當(dāng)只有一個(gè)副線圈時(shí)，I1U1I2U2，得.當(dāng)有多個(gè)副線圈時(shí)，I1U1I2U2I3U3，得I1n1I2n2I3n3. 命題視角1理想變壓器的原理(多選)理想變壓器正常工作時(shí)，原、副線圈中一定相同的物理量是()A每匝線圈中磁通量的變化率B交變電流的頻率C原線圈的輸入功率和副線圈的輸出功率D原線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和副線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)解析理想變壓器，改變電壓、電流，不改變頻率、功率和磁通量及磁通量變化率答案ABC 命題視角2理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用(2018成都高二檢測(cè))如圖所示，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為12；副線圈電路中接有燈泡，燈泡的額定電壓為220
5、V，額定功率為22 W；原線圈電路中接有電壓表和電流表現(xiàn)閉合開關(guān)，燈泡正常發(fā)光若用U和I分別表示此時(shí)電壓表和電流表的讀數(shù)，則()AU110 V，I0.2 ABU110 V，I0.05 ACU110 V，I0.2 ADU110 V，I0.2 A思路點(diǎn)撥 解析U2220 V，根據(jù)U1U2n1n2得U1110 VI20.1 A，根據(jù)I1I2n2n1得I10.2 A所以正確答案是A.答案A 命題視角3有多個(gè)副線圈的變壓器如圖所示，理想變壓器三個(gè)線圈的匝數(shù)之比為n1n2n31051，其中n1接到220 V的交流電源上，n2和n3分別與電阻R2、R3組成閉合回路已知通過電阻R3的電流I32 A，電阻R21
6、10 ，求通過電阻R2的電流I2和通過原線圈的電流I1.思路點(diǎn)撥 (1)電壓關(guān)系：.(2)電流關(guān)系：n1I1n2I2n3I3.(3)功率關(guān)系：U1I1U2I2U3I3.解析由變壓器原、副線圈電壓比等于其匝數(shù)比可得，加在R2上的電壓U2U1220 V110 V通過電阻R2的電流I2 A1 A加在R3上的電壓U3U1220 V22 V根據(jù)輸出功率等于輸入功率得：U1I1U2I2U3I3代入數(shù)據(jù)解得通過原線圈的電流為：I10.7 A.答案1 A0.7 A關(guān)于理想變壓器的五點(diǎn)說明(1)變壓器不能改變直流電壓(2)變壓器只能改變交變電流的電壓和電流，不能改變交變電流的頻率(3)理想變壓器本身不消耗能量(
7、4)理想變壓器基本關(guān)系中的U1、U2、I1、I2均為有效值(5)理想變壓器的變壓關(guān)系是一個(gè)普適關(guān)系，而電流比則不然，它只適用于副線圈僅有一個(gè)的情況而對(duì)副線圈有多個(gè)的情況則應(yīng)根據(jù)功率關(guān)系P入P出，即U1I1U2I2U3I3來找出各線圈間的電流關(guān)系 【通關(guān)練習(xí)】1(2018河北雞澤一中檢測(cè))如圖所示，甲圖中兩導(dǎo)軌不平行，而乙圖中兩導(dǎo)軌平行，其余物理?xiàng)l件都相同，金屬棒MN正在導(dǎo)軌上向右勻速運(yùn)動(dòng)，在金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中，將觀察到()AL1發(fā)光，L2不發(fā)光BL1、L2都不發(fā)光CL2發(fā)光，L1不發(fā)光DL1、L2都發(fā)光，只是亮度不同解析：選A.金屬棒MN在軌道上向右勻速平動(dòng)，由EBLv可知，甲圖中有效切割長度增
8、大，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)增大，回路中的感應(yīng)電流也增大；乙圖中的切割長度恒定，產(chǎn)生的是恒定電動(dòng)勢(shì)，電流恒定，根據(jù)變壓器的原理可知，甲的副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，乙的副線圈沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，所以L1發(fā)光，L2不發(fā)光，A正確2(高考全國卷)一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為31，在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻，原線圈一側(cè)接在電壓為220 V的正弦交流電源上，如圖所示設(shè)副線圈回路中電阻兩端的電壓為U，原、副線圈回路中電阻消耗的功率的比值為k，則()AU66 V，kBU22 V，kCU66 V，kDU22 V，k解析：選A.設(shè)原、副線圈中的電流分別為I1、I2，則，故k.設(shè)原線圈兩端的電壓為U1，則，故U
9、13U，而原線圈上電阻分擔(dān)的電壓為U，故3U220 V，解得U66 V選項(xiàng)A正確理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問題1理想變壓器工作時(shí)的制約關(guān)系(1)電壓制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比一定時(shí)，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，即U2.(2)功率制約：P出決定P入(3)電流制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比一定，且輸入電壓U1確定時(shí)，副線圈中的輸出電流I2決定原線圈中的電流I1，即I1.2對(duì)理想變壓器進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的兩種常見情況(1)原、副線圈匝數(shù)比不變，分析各物理量隨負(fù)載電阻變化而變化的情況，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的順序是RI2P出P入I1；(2)負(fù)載電阻不變，分析各物理量隨匝數(shù)比的變化而變化的情況，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的順序是
10、n1、n2U2I2P出P入I1.(多選)(2018成都七中高二月考)如圖所示為一理想變壓器，S為單刀雙擲開關(guān)，P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭，U1為加在原線圈兩端的電壓，I1為原線圈中的電流，則()A保持U1及P的位置不變，S由a合到b時(shí)，I1將增大B保持P的位置及U1不變，S由b合到a時(shí)，R消耗的功率減小C保持U1不變，S合在a處，使P上滑，I1將增大D保持P的位置不變，S合在a處，若U1增大，I1將增大思路點(diǎn)撥 解析S由a合到b時(shí)，n1減小而U1不變，由可知副線圈上電壓U2增大，負(fù)載R的電流I2增大，P2增大；又由于P1P2U1I1，故I1增大，A項(xiàng)正確；同理S由b合到a時(shí)，P2減小，B項(xiàng)正確；
11、P上滑時(shí)，負(fù)載電阻R增大，而U1、U2均不變，由I2可知I2減小，又由于n1、n2均不變，由可知I1將減小，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)U1增大時(shí)，由可知U2也增大，I2增大，再由可知I1增大，故D項(xiàng)正確答案ABD理想變壓器動(dòng)態(tài)問題的處理方法(1)首先抓住三個(gè)決定原則：輸入電壓U1決定輸出電壓U2；輸出電流I2決定輸入電流I1；輸出功率P2決定輸入功率P1.(2)把副線圈當(dāng)作電源，研究副線圈電路電阻變化(3)根據(jù)閉合電路的歐姆定律，判定副線圈電流的變化、功率的變化(4)根據(jù)理想變壓器的變壓規(guī)律、變流規(guī)律和功率規(guī)律判定原線圈電流的變化及輸入功率的變化 (2016高考全國卷)一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中
12、電阻R1、R2和R3的阻值分別為3 、1 和4 ，A為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為4I.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比值為()A2B3C4 D5解析：選B.設(shè)理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比值為k，根據(jù)題述，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電流表示數(shù)為I，則由閉合電路歐姆定律得，UIR1U1.由變壓公式U1/U2k及功率關(guān)系U1IU2I2，可得I2/Ik，即副線圈輸出電流為I2kI，U2I2(R2R3)kI(R2R3)當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電流表示數(shù)為4I，則有U4IR1U1.由變壓器公式U1/U2k及功率關(guān)系U14IU2I2，可得I2/(
13、4I)k，即副線圈輸出電流為I24kI，U2I2R24kIR2；聯(lián)立解得k3，選項(xiàng)B正確其他幾種變壓器的應(yīng)用1自耦變壓器如圖甲所示是自耦變壓器的示意圖這種變壓器的特點(diǎn)是鐵芯上只繞有一個(gè)線圈如果把整個(gè)線圈作原線圈，副線圈只取線圈的一部分，就可以降低電壓；如果把線圈的一部分作原線圈，整個(gè)線圈作副線圈，就可以升高電壓調(diào)壓變壓器就是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖乙所示線圈AB繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上，AB之間加上輸入電壓U1，移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P的位置就可以調(diào)節(jié)輸出電壓U2.2互感器(1)分類(2)特點(diǎn)電壓互感器：使用時(shí)把原線圈與電路并聯(lián)，原線圈匝數(shù)多于副線圈匝數(shù)，即n1n2.電流互感器：使用時(shí)把原線圈與電路串
14、聯(lián)，原線圈匝數(shù)少于副線圈匝數(shù)，即n1n2.(2018北京一零一中學(xué)測(cè)試)如圖所示，一自耦變壓器(可看做理想變壓器)輸入端AB間加一正弦式交流電壓，在輸出端CD間接燈泡和滑動(dòng)變阻器轉(zhuǎn)動(dòng)滑片P可以改變副線圈的匝數(shù)，移動(dòng)滑片Q可以改變接入電路電阻的阻值則()A只將P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，燈泡變亮B只將P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，燈泡變亮C只將Q向上移動(dòng)，燈泡變亮D只將Q向下移動(dòng)，燈泡變亮解析理想變壓器原、副線圈電壓之比等于匝數(shù)之比，即，只將P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，原線圈匝數(shù)n1不變，副線圈匝數(shù)n2減小，原線圈兩端電壓U1不變，則副線圈電壓U2減小，即燈泡變暗；同理可知將P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，燈泡變亮；燈泡L與滑動(dòng)變阻器R并聯(lián)，若只是移動(dòng)滑
15、片Q，燈泡兩端電壓不變，燈泡亮度不變故選B.答案B (1)區(qū)分電壓互感器與電流互感器的三個(gè)標(biāo)志測(cè)量儀器不同，前者V后者A.原副線圈匝數(shù)關(guān)系不同原線圈接線方式不同，前者接在火線和零線間，后者接在火線上(2)使用互感器時(shí)，一定要將互感器的外殼和副線圈接地 (多選)(2018福建永春一中檢測(cè))如圖所示，在鐵芯上、下分別繞有匝數(shù)n1800和n2200的兩個(gè)線圈由于鐵芯不閉合，上線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)將在空間發(fā)散，磁感線用虛線表示，下線圈得到的磁場(chǎng)很少，所以這種變壓器能量的損耗很大當(dāng)上線圈兩端與u14.1sin 314t (V)的交流電源相連，將下線圈兩端接交流電壓表，則交流電壓表的讀數(shù)可能是()A14.1 V
16、 B2.5 VC2.0 V D1.0 V解析：選CD.根據(jù)u14.1sin 314t(V)可知交流電的最大值為Um14.1 V，則其有效值U110 V，由圖可知線圈n1是原線圈，線圈n2是副線圈，如果變壓器是理想變壓器，那么輸入電壓和輸出電壓的關(guān)系有U1U2n1n2，可得U2U12.5 V，因?yàn)榻涣麟妷罕碇甘镜氖怯行е?，故如果是理想變壓器則B正確，但實(shí)際變壓器存在漏磁現(xiàn)象，故通過原線圈的磁通量大于通過副線圈的磁通量，故實(shí)際副線圈的輸出電壓小于2.5 V，故C、D正確隨堂檢測(cè)1(2018湖北武漢檢測(cè))理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)為n1和n2，電流為I1和I2，電壓為U1和U2，功率為P1和P2，下
17、面關(guān)系正確的是()A.B.C. D.解析：選A.理想變壓器中原副線圈的電壓滿足：；理想變壓器中不考慮銅損和鐵損，輸出功率等于輸入功率，即P1P2，則U1I1U2I2，即n1I1n2I2，故選A.2(2018浙江義烏月考)在繞制變壓器時(shí)，某人將兩個(gè)線圈繞在如圖所示變壓器鐵芯的左右兩個(gè)臂上當(dāng)通以交流電時(shí)，每個(gè)線圈產(chǎn)生 的磁通量都只有一半通過另一個(gè)線圈，另一半通過中間的臂已知線圈 1，2 的匝數(shù)之比 n1n221.在不接負(fù)載的情況下()A當(dāng)線圈 1 輸入電壓為 220 V 時(shí)，線圈 2 輸出電壓為 110 VB當(dāng)線圈 1 輸入電壓為 220 V 時(shí)，線圈 2 輸出電壓為 55 VC當(dāng)線圈 2 輸入電
18、壓為 110 V 時(shí)，線圈 1 輸出電壓為 220 VD當(dāng)線圈 2 輸入電壓為 110 V 時(shí)，線圈 1 輸出電壓為 55 V解析：選B.因?yàn)槔硐胱儔浩髟?、副線圈電壓之比等于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比，所以當(dāng)從線圈1輸入電壓U1220 V時(shí)，由得U255 V當(dāng)從線圈2輸入電壓U2110 V時(shí)，同理得U1110 V故B正確3(2018吉林吉化一中檢測(cè))如圖所示，與理想變壓器相連的四只燈泡相同，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為31，接在副線圈上的三只燈泡正常發(fā)光，則對(duì)于串聯(lián)在原線圈上的燈泡A()A比正常發(fā)光時(shí)的亮度更大B也能正常發(fā)光C比正常發(fā)光時(shí)的亮度更暗D無法判斷其亮度情況解析：選B.設(shè)燈泡正常發(fā)光時(shí)
19、的電流為I，故副線圈中的電流為3I，根據(jù)公式可得原線圈中的電流為I，故通過燈泡A的電流為I，所以燈泡A仍舊會(huì)正常發(fā)光，B正確4.(多選)(高考天津卷)如圖所示，理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表，副線圈匝數(shù)可以通過滑動(dòng)觸頭Q來調(diào)節(jié)，在副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R，P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電，則()A保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大B保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小C保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大D保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小解析：選BC.保持Q的位置不動(dòng)，則U2不變，將P向
20、上滑動(dòng)時(shí)，R接入電路的電阻變大，根據(jù)I2知，I2變小，由得I1也變小，即電流表讀數(shù)變小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，U2變大，則根據(jù)P2知副線圈輸出功率變大，由P1P2知，變壓器原線圈輸入功率P1變大，而P1I1U，輸入電壓U一定，I1變大，即電流表讀數(shù)變大，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤5(高考安徽卷)如圖所示電路中，變壓器為理想變壓器，a、b接在電壓有效值不變的交流電源兩端，R0為定值電阻，R為滑動(dòng)變阻器現(xiàn)將變阻器的滑片從一個(gè)位置滑動(dòng)到另一位置，觀察到電流表A1的示數(shù)增大了0.2 A，電流表A2的示數(shù)增大了0.8 A，則下列說法正確的是()A電壓表V1示數(shù)增大B電壓表
21、V2、V3示數(shù)均增大C該變壓器起升壓作用D變阻器滑片是沿cd的方向滑動(dòng)解析：選D.電壓表V1的示數(shù)和a、b間電壓的有效值相同，滑片滑動(dòng)時(shí)V1示數(shù)不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電壓表V2測(cè)量的電壓為副線圈兩端的電壓，原、副線圈匝數(shù)不變，輸入電壓不變，故V2示數(shù)不變，V3示數(shù)為V2示數(shù)減去R0兩端電壓，兩線圈中電流增大，易知R0兩端電壓升高，故V3示數(shù)減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；理想變壓器U1I1U2I2，則U1I1U2I2，I2I1，故U2U1，變壓器為降壓變壓器，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因I2增大，故知R減小，變阻器滑片是沿cd的方向滑動(dòng)，選項(xiàng)D正確課時(shí)作業(yè) 一、單項(xiàng)選擇題1如圖中理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比n1n241，原線
22、圈兩端連接光滑導(dǎo)軌，副線圈與電阻R相連組成閉合回路當(dāng)直導(dǎo)線AB在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌勻速地向右做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，安培表A1的讀數(shù)是12毫安，那么安培表A2的讀數(shù)是()A0 B3毫安C48毫安 D與R值大小無關(guān)解析：選A.當(dāng)直導(dǎo)線AB在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌勻速向右做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，原線圈中產(chǎn)生恒定的電流，不能在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，副線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故選A.2(2018廣東惠州月考)有一額定電壓為55 V的特種燈泡，要使它正常發(fā)光，則應(yīng)通過一個(gè)理想變壓器再接入家中的電源，則選用的變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1n2應(yīng)為()A12 B14C21 D41解析：選D.額定電壓為55 V的特種燈泡，要使
23、它正常發(fā)光，副線圈兩端電壓的有效值U255 V；理想變壓器接入家中的電源，原線圈兩端電壓的有效值U1220 V；變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1n2U1U241；故D項(xiàng)正確3用220 V的正弦交流電通過理想變壓器對(duì)一負(fù)載供電，變壓器輸出電壓是110 V，通過負(fù)載的電流隨時(shí)間變化的圖象如圖所示，則()A變壓器輸入功率約為3.9 WB輸出電壓的最大值是110 VC變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是12D負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式i0.05sinA解析：選A.變壓器的輸入功率等于輸出功率，等于輸出電壓的有效值與輸出電流的有效值的乘積，所以PUI110 V A3.9 W，A對(duì)；輸出電壓的有效值是110 V，最大值是11
24、0 V，所以B錯(cuò)；變壓器原、副線圈匝數(shù)之比是21，C錯(cuò)；負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式是i0.05sin(100t)A，D錯(cuò)4如圖甲、乙所示電路中，當(dāng)A、B接10 V交變電壓時(shí)，C、D間電壓為4 V，M、N接10 V直流電壓時(shí)，P、Q間電壓也為4 V現(xiàn)把C、D接4 V交流，P、Q接4 V直流，下面哪個(gè)選項(xiàng)可表示A、B間和M、N間的電壓()A10 V10 V B10 V4 VC4 V10 V D10 V0解析：選B.題圖甲是一個(gè)自耦變壓器，當(dāng)A、B作為輸入端，C、D作為輸出端時(shí)，是一個(gè)降壓變壓器，兩邊電壓之比等于兩邊線圈的匝數(shù)之比，當(dāng)C、D作為輸入端，A、B作為輸出端時(shí)，是一個(gè)升壓變壓器，電壓比也等于匝數(shù)
25、比，所以C、D接4 V交流時(shí)，A、B間將得到10 V交流題圖乙是一分壓電路，當(dāng)M、N作為輸入端時(shí)，上、下兩個(gè)電阻上的電壓跟它們的電阻的大小成正比但是當(dāng)把電壓加在P、Q兩端時(shí)，電流只經(jīng)過下面那個(gè)電阻，上面的電阻中沒有電流，兩端也就沒有電勢(shì)差，即M、P兩點(diǎn)的電勢(shì)相等所以當(dāng)P、Q接4 V直流時(shí)，M、N兩端的電壓也是4 V.5(2018江蘇揚(yáng)州中學(xué)月考)如圖所示，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b，當(dāng)輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時(shí)，兩燈泡均能正常發(fā)光，下列說法正確的是()A原、副線圈匝數(shù)比為91B原、副線圈匝數(shù)比為110C此時(shí)a和b上的電功率之比為91D此時(shí)a和b的電功率之比為1
26、01解析：選A.燈泡正常發(fā)光，則其電壓均為額定電壓U額，則說明原線圈輸入電壓為9U額，輸出電壓為U額；則可知，原副線圈匝數(shù)之比為91，故A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)公式可得，由于小燈泡兩端的電壓相等，所以根據(jù)公式PUI可得兩者的電功率之比為19，故C、D錯(cuò)誤6(高考廣東卷)如圖為氣流加熱裝置的示意圖，使用電阻絲加熱導(dǎo)氣管，視變壓器為理想變壓器原線圈接入電壓有效值恒定的交流電并保持匝數(shù)不變，調(diào)節(jié)觸頭P，使輸出電壓有效值由220 V降至110 V調(diào)節(jié)前后()A副線圈中的電流比為12B副線圈輸出功率比為21C副線圈的接入匝數(shù)比為21D原線圈輸入功率比為12解析：選C.根據(jù)歐姆定律I，U2由220 V降至11
27、0 V，副線圈上的電流變?yōu)樵瓉淼模凑{(diào)節(jié)前后，副線圈上電流之比為21，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)PUI知，U、I均變?yōu)樵瓉淼臅r(shí)，副線圈上輸出的功率變?yōu)樵瓉淼?，即調(diào)節(jié)前后副線圈的輸出功率之比為41，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系，當(dāng)U2由220 V降至110 V時(shí)，n2變?yōu)樵瓉淼模凑{(diào)節(jié)前后副線圈接入的匝數(shù)比為21，選項(xiàng)C正確；根據(jù)理想變壓器P入P出，所以原線圈輸入功率等于副線圈的輸出功率，即調(diào)節(jié)前后原線圈輸入功率之比為41，選項(xiàng)D錯(cuò)誤7(2018北京一零一中月考)如圖所示，匝數(shù)為100的矩形線圈abcd處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B T的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈面積S0.5 m2，內(nèi)阻不計(jì)線圈繞垂直于磁場(chǎng)的軸
28、以角速度10 rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈通過金屬滑環(huán)與理想變壓器原線圈相連，變壓器的副線圈接入一只“12 V12 W”燈泡，燈泡正常發(fā)光，下列說法中正確的是()A通過燈泡的交變電流的頻率是50 HzB變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為101C矩形線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為120 VD若將燈泡更換為“12 V24 W”且保證其正常發(fā)光，需要增大矩形線圈的轉(zhuǎn)速解析：選B.通過燈泡的交流電的頻率f(Hz)5 Hz，故A錯(cuò)；變壓器原線圈兩端電壓U1(V)120 V，原、副線圈匝數(shù)之比等于原、副線圈電壓之比，即101，故B正確；矩形線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為120 V，故C錯(cuò)；增大線圈的轉(zhuǎn)速會(huì)增大原線圈兩端電壓
29、，在變壓器原、副線圈匝數(shù)之比不變時(shí)，會(huì)使得副線圈兩端電壓增大，故D錯(cuò)二、多項(xiàng)選擇題8(高考海南卷)如圖，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為41，原線圈與一可變電阻串聯(lián)后，接入一正弦交流電源；副線圈電路中固定電阻的阻值為R0，負(fù)載電阻的阻值R11R0，V是理想電壓表；現(xiàn)將負(fù)載電阻的阻值減小為R5R0，保持變壓器輸入電流不變，此時(shí)電壓表讀數(shù)為5.0 V，則()A此時(shí)原線圈兩端電壓的最大值約為34 VB此時(shí)原線圈兩端電壓的最大值約為24 VC原線圈兩端原來的電壓有效值約為68 VD原線圈兩端原來的電壓有效值約為48 V解析：選AD.當(dāng)負(fù)載電阻的阻值減小為R5R0時(shí)，根據(jù)串并聯(lián)電路規(guī)律，R兩端電壓為R0兩
30、端電壓的5倍，因?yàn)殡妷罕頊y(cè)量R兩端的電壓，所以UR05.0 V1 V，故副線圈兩端電壓為U26 V，根據(jù)公式可得此時(shí)原線圈兩端電壓的有效值為U124 V，所以此時(shí)原線圈兩端電壓的最大值約為24 V34 V，A正確，B錯(cuò)誤；因?yàn)樽兓^程中變壓器的輸入電流不變，所以對(duì)于副線圈中變化前后電流也不變，則變化后電壓U2IR05IR06IR0，變化前，U2IR011IR012IR0，所以U22U212 V，根據(jù)公式可得原線圈兩端原來的電壓有效值為48 V， D正確，C錯(cuò)誤9(2018河北邢臺(tái)月考)如圖所示，一理想變壓器副線圈與滑動(dòng)變阻器相連，P是滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭，原線圈一端接交流電源，另一端a和一線圈
31、中間引出端 b分別與單刀雙擲開關(guān)S兩接線柱相連，電源電壓的最大值恒定，I為電源電流，則()A保持P的位置不變，S由a合向b時(shí)，I將增大B保持P的位置不變，S由a合向b時(shí)，R消耗的功率減小CS合在a處，使P向c端滑動(dòng)，I將增大DS合在b處，使P向c端滑動(dòng)，R消耗的功率減小解析：選AD.根據(jù)變壓器原副線圈電壓關(guān)系：，U2，原線圈匝數(shù)減小，輸出電壓增大，R消耗的功率增大，輸入功率隨之增大，電源電流增大，故A正確，B錯(cuò)誤；保持S不動(dòng)，輸出電壓不變，向c端移動(dòng)P，電阻增大，R消耗的功率減小，輸入功率隨之減小，電源電流減小，故C錯(cuò)誤，D正確10如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101，b是原線圈的中
32、心抽頭，電壓表和電流表均為理想交流電表，從某時(shí)刻開始在原線圈兩端加上交變電壓u，其瞬時(shí)值表達(dá)式為u220 sin(100t) V，現(xiàn)把單刀雙擲開關(guān)與a連接，則()A電壓表的示數(shù)為22 VB流過滑動(dòng)變阻器的電流的方向每秒改變100次C在滑動(dòng)變阻器的觸頭P向上移動(dòng)的過程中，電壓表和電流表的示數(shù)均變大D若把單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時(shí)，保持滑動(dòng)變阻器的觸頭P不動(dòng)，電壓表示數(shù)變大，電流表的示數(shù)變小解析：選AB.理想變壓器可以變壓、變流，但不改變功率和頻率；由交變電壓的表達(dá)式可知，該交變電壓的頻率為50 Hz，而產(chǎn)生交變電壓的線圈每轉(zhuǎn)一圈，其電流變向兩次，故B正確；電壓表的讀數(shù)是有效值，根據(jù)理想變壓器的變壓
33、比等于匝數(shù)比可知，該電壓表的讀數(shù)為22 V，A正確；滑動(dòng)變阻器的觸頭P向上移動(dòng)，其接入電路的阻值減小，而變壓器兩端的電壓不變，則電壓表的讀數(shù)不變，副線圈中的電流變大，則電流表的讀數(shù)變大，C錯(cuò)誤；單刀雙擲開關(guān)由a扳向b，變壓器的原線圈的有效匝數(shù)減小，由可知，U變大，變壓器的輸出功率和輸入功率變大，故電壓表和電流表的讀數(shù)都變大，D錯(cuò)誤三、非選擇題11圖甲為一理想變壓器，ab為原線圈，ce為副線圈，d為副線圈引出的一個(gè)接頭，原線圈輸入正弦式交變電壓的ut 圖象如圖乙所示若只在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.(1)請(qǐng)寫出原
34、線圈輸入電壓瞬時(shí)值Uab的表達(dá)式；(2)求只在ce間接400 電阻時(shí)，原線圈中的電流I1；(3)求ce和de間線圈的匝數(shù)比.解析：(1)由原線圈中交變電壓的ut圖象可知200 rad/s電壓瞬時(shí)值表達(dá)式Uab400sin 200t(V)(2)電壓有效值U1200 V理想變壓器P1P2原線圈中的電流I10.28 A.(3)設(shè)ab間匝數(shù)為n1，根據(jù)變壓器規(guī)律有，由題意有：，聯(lián)立可得：.答案：(1)Uab400sin 200t(V)(2)0.28 A(3)12.如圖所示，理想變壓器B的原線圈跟副線圈的匝數(shù)比n1n221，交流電源電壓u311sin 100t V，F(xiàn)為熔斷電流為I01.0 A的保險(xiǎn)絲，
35、負(fù)載R為一可變電阻(1)當(dāng)電阻R100 時(shí)，保險(xiǎn)絲能否被熔斷？(2)要使保險(xiǎn)絲不被熔斷，電阻R的阻值應(yīng)不小于多少？變壓器輸出的電功率不能超過多少？解析：原線圈電壓的有效值為U1 V220 V由得副線圈兩端的電壓U2U1220 V110 V.(1)當(dāng)R100 時(shí)，副線圈中電流I2 A1.10 A.由U1I1U2I2得原線圈中的電流為I1I21.10 A0.55 A，由于I1I0(熔斷電流)，故保險(xiǎn)絲不會(huì)被熔斷(2)設(shè)電阻R取某一值R0時(shí)，原線圈中的電流I1剛好到達(dá)熔斷電流I0，即I11.0 A，則副線圈中的電流為I2I1I121.0 A2.0 A變阻器阻值為：R0 55 此時(shí)變壓器的輸出功率為P2I2U22.0110 W220 W可見，要使保險(xiǎn)絲F不被熔斷，電阻R的阻值不能小于55 ，輸出的電功率不能大于220 W.答案：(1) 保險(xiǎn)絲不會(huì)被熔斷(2)55 220 W18
2018-2019學(xué)年高中物理 第五章 交變電流 第4節(jié) 變壓器學(xué)案 新人教版選修3-2
