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

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.電壓關系：，即對同一變壓器的任意兩個線圈，都有電壓和匝數(shù)成正比.2.功率關系：P入P出， 有多個副線圈時，P1P2P3P4P5.3.電流關系：由功率關系，當只有一個副線圈時，I1U1I2U2，即；當有多個副線圈時，I1U1I2U2I3U3，即I1n1I2n2I3n3.復習過關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，負載電阻R44 ，電流表A1的示數(shù)為0.20 A.下列判斷中正確的是()圖1A.原線圈和副線圈的匝數(shù)比為21B.原線圈和副線圈的匝數(shù)比為51C.電流表A2的示數(shù)為1.0 AD.電流表A2的示數(shù)為0.4 A答案BC解析對于理想變壓器，P1U1I1220×0.20 W44 W，則負載電阻消耗的功率P2P144 W，據(jù)P2，得U2 V44 V，則，故B正確.A2的示數(shù)I2 A1.0 A，故C正確.2.某變壓器原、副線圈匝數(shù)比為559，原線圈所接電源電壓按如圖2所示規(guī)律變化，副線圈接有負載，下列判斷正確的是()圖2A.輸出電壓的最大值為36 VB.原、副線圈中電流之比為559C.變壓器輸入、輸出功率之比為559D.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T2×102 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955，輸入、輸出功率應相等，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101，R120 ，R230 ，C為電容器.已知通過R1的正弦交流電如圖乙所示，則()圖3A.交流電的頻率為0.02 HzB.原線圈輸入電壓的最大值為220 VC.電阻R2的電功率約為6.67 WD.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 Hz50 Hz，則A錯誤，副線圈的最大電壓為U2ImR120 V，則原線圈的輸入電壓為U1，由得U1200 V，故B錯誤.電阻R2的功率為P6.67 W，故C正確.電容器通交流，故R3有電流，故D錯誤.4.(多選)如圖4所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是101，原線圈輸入交變電壓u100sin 50t(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R10 ，關于電路分析，下列說法中正確的是()圖4A.電流表示數(shù)是1 AB.電流表示數(shù)是 AC.電阻R消耗的電功率為10 WD.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，所以不能應用歐姆定律計算電流表示數(shù)，選項A、B錯誤；電阻R消耗的電功率為P W10 W，選項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D正確.5.如圖5所示，變壓器的輸入電壓U一定，兩個副線圈的匝數(shù)是n2和n3.當把電熱器接a、b，讓c、d空載時，安培表讀數(shù)是I2；當把同一電熱器接c、d，而a、b空載時，安培表讀數(shù)是I3，則I2I3等于()圖5A. n2n3 B. n3n2C.nn D.nn答案C解析由變壓比知：，由P入P出知，當電熱器接a、b，讓c、d空載時，有I2U；當把同一電熱器接c、d，而a、b空載時，有I3U，所以I2I3UUnn，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)n1n231，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數(shù).(3)為滿足第(2)問中要求，求可變電阻R應調(diào)到的電阻值.答案(1)9 V(2)9盞(3) 解析(1)根據(jù)圖象可得原線圈電壓的最大值U1m27 V其有效值為U127 V根據(jù)n1n2 U1U2代入數(shù)據(jù)后可得U29 V即為電壓表的讀數(shù). (2)設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)U1I1U2I2代入數(shù)據(jù)后可得I29 A正常發(fā)光時每個燈泡中電流為I燈1 A所以允許接入的燈泡個數(shù)為n9盞.(3)電阻R兩端電壓為URU2U燈3 V電阻阻值為R .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)變化結合，處理此類問題的關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)系和相互制約關系U2由U1和匝數(shù)比決定；I2由U2和負載電阻決定；I1由I2和匝數(shù)比決定.分析思路程序可表示為：復習過關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7A.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解析因為副線圈兩端的電壓沒發(fā)生變化，所以燈仍能正常發(fā)光.當滑片下移時，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相同的燈泡L1和L2，輸電線的等效電阻為R.開始時，開關S斷開，當S閉合時，下列說法正確的是()圖8A.電壓表示數(shù)變大 B.燈泡L1變亮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S閉合時，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C正確，A、B、D錯誤.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.當滑動變阻器R的滑動頭向下移動時()圖9A.燈L變亮B.各個電表讀數(shù)均變大C.因為U1不變，所以P1不變D.P1變大，且始終有P1P2答案 D解析當滑動變阻器R的滑動頭向下移動時，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，電壓表讀數(shù)減小，電燈L變暗，選項A、B錯誤；根據(jù)變壓器功率關系，P1變大，且始終有P1P2 ，選項C錯誤，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10A.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，負載總電阻增大，因為U2U1，U1不變，則U2不變，由I2，知I2變小，因為I1I2，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