2017-2018學(xué)年高中物理 模塊專題復(fù)習(xí) 專題六 變壓器的基本規(guī)律及動態(tài)電路問題學(xué)案 新人教版選修3-2

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1、 專題六 變壓器的基本規(guī)律及動態(tài)電路問題 一、變壓器的基本規(guī)律 1.電壓關(guān)系：＝，即對同一變壓器的任意兩個(gè)線圈，都有電壓和匝數(shù)成正比. 2.功率關(guān)系：P入＝P出， 有多個(gè)副線圈時(shí)，P1＝P2＋P3＋P4＋P5＋…. 3.電流關(guān)系：由功率關(guān)系，當(dāng)只有一個(gè)副線圈時(shí)，I1U1＝I2U2，即＝＝；當(dāng)有多個(gè)副線圈時(shí)，I1U1＝I2U2＋I(xiàn)3U3＋…，即I1n1＝I2n2＋I(xiàn)3n3＋…. [復(fù)習(xí)過關(guān)] 1.(多選)如圖1所示，理想變壓器原線圈的匝數(shù)為n1，副線圈的匝數(shù)為n2，原線圈的兩端a、b接正弦交流電源，電壓表的示數(shù)為220 V，負(fù)載電阻R＝44 Ω，電流表A1的示數(shù)為0.20 A.下列

2、判斷中正確的是(　　) 圖1 A.原線圈和副線圈的匝數(shù)比為2∶1 B.原線圈和副線圈的匝數(shù)比為5∶1 C.電流表A2的示數(shù)為1.0 A D.電流表A2的示數(shù)為0.4 A 答案　BC 解析　對于理想變壓器，P1＝U1I1＝220×0.20 W＝44 W，則負(fù)載電阻消耗的功率P2＝P1＝44 W，據(jù)P2＝，得U2＝＝ V＝44 V，則＝＝＝，故B正確.A2的示數(shù)I2＝＝ A＝1.0 A，故C正確. 2.某變壓器原、副線圈匝數(shù)比為55∶9，原線圈所接電源電壓按如圖2所示規(guī)律變化，副線圈接有負(fù)載，下列判斷正確的是(　　) 圖2 A.輸出電壓的最大值為36 V B.原、副線

3、圈中電流之比為55∶9 C.變壓器輸入、輸出功率之比為55∶9 D.交流電源電壓有效值為220 V，頻率為50 Hz 答案　D 解析　由圖知原線圈電壓最大值為220 V，周期T＝2×10－2 s，故有效值為220 V，頻率為50 Hz；由＝，＝得輸出電壓最大值為36 V，原、副線圈中電流之比為9∶55，輸入、輸出功率應(yīng)相等，所以正確答案為D. 3.如圖3甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，R1＝20 Ω，R2＝30 Ω，C為電容器.已知通過R1的正弦交流電如圖乙所示，則(　　) 圖3 A.交流電的頻率為0.02 Hz B.原線圈輸入電壓的最大值為220 V C

4、.電阻R2的電功率約為6.67 W D.通過R3的電流始終為零 答案　C 解析　由題圖乙知電流的周期是0.02 s，則其頻率為f＝＝ Hz＝50 Hz，則A錯(cuò)誤，副線圈的最大電壓為U2＝ImR1＝20 V，則原線圈的輸入電壓為U1，由＝得U1＝200 V，故B錯(cuò)誤. 電阻R2的功率為P＝≈6.67 W，故C正確. 電容器通交流，故R3有電流，故D錯(cuò)誤. 4.(多選)如圖4所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是10∶1，原線圈輸入交變電壓u＝100sin 50πt(V)，在副線圈中串接有理想電流表和定值電阻R，電容器并聯(lián)在電阻R兩端，電阻阻值R＝10 Ω，關(guān)于電路分析，下列說法中正確的

5、是(　　) 圖4 A.電流表示數(shù)是1 A B.電流表示數(shù)是 A C.電阻R消耗的電功率為10 W D.電容器的耐壓值至少是10 V 答案　CD 解析　由變壓公式，副線圈輸出電壓為10 V，由于交變電流可以通過并聯(lián)在電阻R兩端的電容器，所以不能應(yīng)用歐姆定律計(jì)算電流表示數(shù)，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；電阻R消耗的電功率為P＝ W＝10 W，選項(xiàng)C正確；副線圈輸出電壓最大值為10 V，電容器的耐壓值至少是10 V，選項(xiàng)D正確. 5.如圖5所示，變壓器的輸入電壓U一定，兩個(gè)副線圈的匝數(shù)是n2和n3.當(dāng)把電熱器接a、b，讓c、d空載時(shí)，安培表讀數(shù)是I2；當(dāng)把同一電熱器接c、d，而a、b空載時(shí)，安

6、培表讀數(shù)是I3，則I2∶I3等于(　　) 圖5 A. n2∶n3 B. n3∶n2 C.n∶n D.n∶n 答案　C 解析　由變壓比知：＝＝，由P入＝P出知，當(dāng)電熱器接a、b，讓c、d空載時(shí)，有I2U＝；當(dāng)把同一電熱器接c、d，而a、b空載時(shí)，有I3U＝，所以I2∶I3＝U∶U＝n∶n，故答案為C. 6.如圖6甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)n1∶n2＝3∶1，原線圈電路中接有一量程為3 A的理想交流電流表，副線圈兩端接有理想交流電壓表一只和可變電阻R以及若干規(guī)格為“6 V,6 W”的相同燈泡.輸入端交變電壓u的圖象如圖乙所示. 圖6 (1)求圖甲中電壓表

7、的讀數(shù). (2)要求燈泡均正常發(fā)光，求電路中最多允許接入的燈泡個(gè)數(shù). (3)為滿足第(2)問中要求，求可變電阻R應(yīng)調(diào)到的電阻值. 答案　(1)9 V　(2)9盞　(3) Ω 解析　(1)根據(jù)圖象可得原線圈電壓的最大值 U1m＝27 V 其有效值為U1＝27 V 根據(jù)n1∶n2＝ U1∶U2 代入數(shù)據(jù)后可得U2＝9 V 即為電壓表的讀數(shù). (2)設(shè)原線圈中通過的電流為I1，副線圈中通過的電流為I2.為使副線圈接入的燈泡最多，則I1取允許通過的最大電流的有效值為3 A 根據(jù)U1I1＝U2I2 代入數(shù)據(jù)后可得I2＝9 A 正常發(fā)光時(shí)每個(gè)燈泡中電流為I燈＝＝1 A 所以允

8、許接入的燈泡個(gè)數(shù)為n＝＝9盞. (3)電阻R兩端電壓為UR＝U2－U燈＝3 V 電阻阻值為R＝＝ Ω. 二、含變壓器的動態(tài)電路分析方法 變壓器問題往往與閉合電路的動態(tài)變化結(jié)合，處理此類問題的關(guān)鍵是要分清變量和不變量，弄清理想變壓器中各物理量之間的聯(lián)系和相互制約關(guān)系——U2由U1和匝數(shù)比決定；I2由U2和負(fù)載電阻決定；I1由I2和匝數(shù)比決定.分析思路程序可表示為： [復(fù)習(xí)過關(guān)] 7.如圖7所示，理想變壓器的a、b端加上一交流電壓(電壓有效值保持不變)，副線圈c、d端所接燈泡L恰好正常發(fā)光.此時(shí)滑動變阻器的滑片P位于圖示位置.現(xiàn)將滑片下移，則以下說法中正確的是(　　) 圖7

9、 A.燈仍能正常發(fā)光，原線圈輸入電流變小 B.燈不能正常發(fā)光，原線圈輸入功率變大 C.燈不能正常發(fā)光，原線圈輸入電壓變大 D.燈仍能正常發(fā)光，原線圈輸入功率不變 答案　A 解析　因?yàn)楦本€圈兩端的電壓沒發(fā)生變化，所以燈仍能正常發(fā)光.當(dāng)滑片下移時(shí)，由于滑動變阻器的電阻增大，所以副線圈中的電流減小，原線圈中輸入的電流也變小，故輸入的功率變小，A正確，B、C、D錯(cuò)誤. 8.如圖8所示，理想變壓器的輸入電壓保持不變.副線圈通過輸電線接兩個(gè)相同的燈泡L1和L2，輸電線的等效電阻為R.開始時(shí)，開關(guān)S斷開，當(dāng)S閉合時(shí)，下列說法正確的是(　　) 圖8 A.電壓表示數(shù)變大 B.燈泡L1變亮

10、 C.電流表示數(shù)增大 D.變壓器的輸出功率減小 答案C 解析　當(dāng)S閉合時(shí)，通過R的電流增大，電壓表示數(shù)變小，燈泡L1變暗，變壓器的輸出功率增大，電流表示數(shù)增大，選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤. 9.如圖9所示的交流電路中，理想變壓器輸入電壓為U1，輸入功率為P1，輸出功率為P2，各交流電表均為理想電表.當(dāng)滑動變阻器R的滑動頭向下移動時(shí)(　　) 圖9 A.燈L變亮 B.各個(gè)電表讀數(shù)均變大 C.因?yàn)閁1不變，所以P1不變 D.P1變大，且始終有P1＝P2 答案 　D 解析　當(dāng)滑動變阻器R的滑動頭向下移動時(shí)，電流表讀數(shù)增大，變壓器輸出電流增大，電阻R0兩端電壓增大，電壓表讀

11、數(shù)減小，電燈L變暗，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；根據(jù)變壓器功率關(guān)系，P1變大，且始終有P1＝P2 ，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確. 10.(多選)如圖10所示，一理想變壓器原線圈接入一交流電源，副線圈電路中R1、R2、R3和R4均為定值電阻，開關(guān)S是閉合的，和為理想電壓表，讀數(shù)分別為U1和U2；、和為理想電流表，讀數(shù)分別為I1、I2和I3，現(xiàn)斷開S，U1數(shù)值不變，下列推斷中正確的是(　　) 圖10 A.U2變小、I3變小 B.U2不變、I3變大 C.I1變小、I2變小 D.I2變大、I3變大 答案　BC 解析　斷開S，負(fù)載總電阻增大，因?yàn)閁2＝U1，U1不變，則U2不變，由I2＝，知I2變小，因?yàn)镮1＝I2，故I1也變小.R1分壓減小，則R3分壓增大，故I3增大，綜上可知B、C正確. 6