《2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 培優(yōu)計(jì)劃 高考必考題突破講座（11）理想變壓器的解題策略學(xué)案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 培優(yōu)計(jì)劃 高考必考題突破講座（11）理想變壓器的解題策略學(xué)案（7頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 高考必考題突破講座(十一)理想變壓器的解題策略 題型特點(diǎn) 考情分析 命題趨勢 高考對變壓器的考查主要集中在變壓器的工作原理、變壓器的動態(tài)分析以及電能的輸送與生產(chǎn)、生活的聯(lián)系問題，題型主要以選擇題形式出現(xiàn)，難度不太大 2016·全國卷Ⅲ，19　　2016·四川卷，2 2016·天津卷，5 2016·江蘇卷，4 原線圈端接有負(fù)載的變壓器問題是變壓器中的典型問題，物理量之間的關(guān)系更復(fù)雜，對考生的能力要求提高，高考對變壓器的考查在2015年難度有所上升，因此，2019年高考考查有負(fù)載的變壓器問題的可能性會加大 1．變壓器動態(tài)分析流程圖 →→→→ 2．涉及問題 (

2、1)U2＝U1，當(dāng)U1不變時(shí)，不論負(fù)載電阻R變化與否，U2都不會改變． (2)輸出電流I2決定輸入電流I1． (3)輸出功率P2決定輸入功率P1． ?解題方法 1．變壓器原線圈通入交變電流時(shí)，原線圈是交流電源的負(fù)載，此時(shí)原線圈和與之串、并聯(lián)的用電器同樣遵循串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)和性質(zhì)．對直流電，變壓器不起作用，副線圈輸出電壓為零． 2．變壓器的副線圈是所連接電路的電源，其電源電動勢U2由輸入電壓和匝數(shù)比決定． 3．對其他形狀的鐵芯(如“日”字)，應(yīng)認(rèn)真分析原、副線圈之間磁通量的關(guān)系，再結(jié)合其變壓原理來分析變壓器的電壓和匝數(shù)之間的關(guān)系． 角度1　匝數(shù)比不變，負(fù)載R變化(如圖甲)

3、 (1)U1不變，根據(jù)＝，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，可知不論負(fù)載電阻R如何變化，U2不變． (2)當(dāng)負(fù)載電阻R變化時(shí)，I2變化，可推出I1的變化． (3)I2變化引起P2變化，根據(jù)P1＝P2知P1的變化． 角度2　負(fù)載電阻R不變，匝數(shù)比變化(如圖乙) (1)U1不變，發(fā)生變化，故U2變化． (2)R不變，U2改變，故I2發(fā)生變化． (3)根據(jù)P2＝，P1＝P2，可以判斷P2發(fā)生變化時(shí)，P1變化，U1不變時(shí)，I1發(fā)生變化． 角度3　變壓器原線圈接有負(fù)載(如圖丙) 變壓器原線圈接有負(fù)載R時(shí)，原、副線圈的制約關(guān)系依然成立，但電路輸入的總電壓U不再等于變壓器原線圈的電壓U

4、1，而是U＝U1＋U負(fù)載，顯然U≠U1.變壓器原、副線圈兩端的功率也始終相等，但電路輸入的電功率P也不等于原線圈兩端的功率P1，而是P＝P1＋P負(fù)載． 角度4　變壓器副線圈接有二極管(如圖丁) 變壓器副線圈接有二極管時(shí)，由于二極管的單向?qū)щ娦?，使得cd端一個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)只有半個(gè)周期有電流，依據(jù)這一特點(diǎn)可畫出cd間I－t關(guān)系圖象展開分析． [例1]圖甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1∶n2＝5∶1，電阻R＝20 Ω，L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關(guān)．原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示．現(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時(shí)L2正常發(fā)光．下列說

5、法正確的是(　D　) A．輸入電壓u的表達(dá)式u＝20sin 50πt V B．只斷開S2后，L1、L2均正常發(fā)光 C．只斷開S2后，原線圈的輸入功率增大 D．若S1換接到2后，R消耗的電功率為0.8 W 解析　由圖象可知Um＝20 V，T＝0.02 s，故ω＝＝100π rad/s，輸入電壓u的表達(dá)式u＝20sin 100πt V，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；S1接1、S2閉合，此時(shí)電路中只有燈泡L2且正常發(fā)光，故燈泡的額定電壓U＝U2＝U1＝4 V，斷開S2后兩燈泡串聯(lián)，總電壓仍為4 V，所以L1、L2均不能正常發(fā)光，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)P入＝P出＝可知，斷開S2后R總增大，故P入變小，選項(xiàng)C

6、錯(cuò)誤；若S1接2，由P＝可得P＝0.8 W .故選項(xiàng)D正確． [例2]如圖所示，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2.原線圈通過一理想電流表A接正弦交流電源，一個(gè)二極管和阻值為R的負(fù)載電阻串聯(lián)后接到副線圈的兩端．假設(shè)該二極管的正向電阻為零，反向電阻為無窮大．用交流電壓表測得a、b端和c、d端的電壓分別為Uab和Ucd，則(　BD　) A．Uab∶Ucd＝n1∶n2 B．增大負(fù)載電阻的阻值R，電流表的讀數(shù)變小 C．負(fù)載電阻的阻值越小，cd間的電壓Ucd越大 D．將二級管短路，電流表的讀數(shù)加倍 解析　若變壓器初級電壓Uab，則次級電壓U2＝Uab，由于二極管的單向?qū)щ娦?，?/p>

7、得cd端只在一半的時(shí)間內(nèi)有電流，即Ucd＝U2，故＝，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；增大負(fù)載電阻的阻值R，副線圈中的電流減小，則原線圈中的電流也減小，即電流表的讀數(shù)變小，選項(xiàng)B正確；c、d間的電壓由原線圈中的電壓和變壓器的匝數(shù)比決定，與電阻R無關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；將二極管短路，副線圈中的電流加倍，則原線圈中的電流也加倍，選項(xiàng)D正確． 1．(2018·江蘇無錫模擬)如圖所示，理想變壓器的輸入端通過燈泡L1與輸出電壓恒定的正弦交流電源相連，副線圈通過導(dǎo)線與兩個(gè)相同的燈泡L2和L3相連，開始時(shí)開關(guān)S處于斷開狀態(tài)．當(dāng)S閉合后，所有燈泡都能發(fā)光，則下列說法中正確的有(　C　) A．副線圈兩端電壓不變 B．燈泡L

8、1亮度變亮，L2的亮度不變 C．副線圈中電流變大，燈泡L1變亮，L2變暗 D．因?yàn)椴恢儔浩髟⒏本€圈的匝數(shù)比，所以L1及L2的亮度變化不能判斷 解析　在原線圈回路中，U＝I1RL1＋U1，在副線圈回路中，U2＝I2RL，根據(jù)變壓器工作原理有＝，＝，綜合以上各式有U＝I2(RL1＋RL)，當(dāng)S閉合后，RL減小，通過副線圈的電流I2增大，由＝可知，通過原線圈的電流也增大，故L1因兩端電壓變大而變亮，則原線圈兩端的輸入電壓減小，副線圈兩端的輸出電壓也隨之減小，L2兩端電壓變小，L2變暗，所以只有選項(xiàng)C正確． 2．(2018·湖北黃岡模擬)如圖所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶

9、n2＝22∶5，原線圈接u＝220sin 100πt V的交流電，電阻R1＝R2＝ 25 Ω，D1、D2為兩只理想二極管，假設(shè)兩二極管的正向電阻為零，反向電阻為無窮大，則副線圈電路中理想交流電流表的讀數(shù)為(　B　) A．1 A B．2 A C． A D．2 A 解析　由于二極管具有單向?qū)щ娦?，在一個(gè)周期內(nèi)相當(dāng)于只有一個(gè)電阻能夠正常工作，由理想變壓器變壓規(guī)律＝可知，輸出電壓U2＝50 V，所以電流表讀數(shù)I＝ A＝2 A，選項(xiàng)B正確． 3．(多選)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和滑動變阻器R，

10、P為滑動變阻器的滑動觸頭．在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電，則(　BC　) A．保持Q的位置不動，將P向上滑動時(shí)，電流表讀數(shù)變大 B．保持Q的位置不動，將P向上滑動時(shí)，電流表讀數(shù)變小 C．保持P的位置不動，將Q向上滑動時(shí)，電流表讀數(shù)變大 D．保持P的位置不動，將Q向上滑動時(shí)，電流表讀數(shù)變小 解析　Q位置不動，副線圈電壓U2不變，當(dāng)P上滑時(shí)，R增大，由P＝可知總功率減小，原線圈電壓U1不變，由P＝U1I1，可知原線圈電流I1減小，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)P位置不動，Q上滑時(shí)，由＝知U2增大，同理分析原線圈電流I1增大，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤． 4．為模擬遠(yuǎn)距離輸電實(shí)驗(yàn)電路圖，兩理

11、想變壓器的匝數(shù)n1＝n42R，忽略燈絲電阻隨溫度的變化．當(dāng)A、B端接入低壓交流電源時(shí)(　D　) A．A1、A2兩表的示數(shù)相同 B．L1、L2兩燈泡的亮度相同 C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率 D．R2兩端的電壓小于R4兩端的電壓 解析　設(shè)A、B兩端所加電壓為U.由歐姆定律知，通過A2表的電流大小I2＝.通過升壓變壓器升壓后輸出電壓U′＝U，降壓變壓器獲得電壓為U′－I1·2R＝U－I1·2R，燈泡L1兩端電壓為(U－I1·2R)，則通

12、過燈泡L1的電流為.故由變壓器電流變化規(guī)律得I1＝ .又因?yàn)閚1＝n42R，n2>n1，求差得RL＋·2R－(RL＋2R)＝(n2－n1)·(－)>0，即RL＋·2R>RL＋2R，所以I1I2，故燈泡L1亮度更大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于I1

13、C．增大交流電源的頻率 D．減小電容器C的電容 解析　要使燈泡變亮，可將電壓調(diào)大，或增大副線圈匝數(shù)，即向上滑動P，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；電容器對交變電流的作用為“通高頻，阻低頻”，且電容越小，阻礙作用越大，故增大頻率，電壓增大，減小電容，電壓減小，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．電容器的特點(diǎn)：阻直流，通交流，阻低頻，通高頻． 6．自耦變壓器鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分．一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖所示，其副線圈匝數(shù)可調(diào)．已知變壓器線圈總匝數(shù)為1 900匝；原線圈為1 100匝，接在有效值為220 V的交流電源上．當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時(shí)，負(fù)載R上的功率為2.0 kW.設(shè)此時(shí)

14、原線圈中電流有效值為I1，負(fù)載兩端電壓的有效值為U2，且變壓器是理想的，則U2和I1分別約為(　B　) A．380 V　5.3 A B．380 V　9.1 A C．240 V　5.3 A D．240 V　9.1 A 解析　理想變壓器功率P1＝P2＝U1I1＝2 kW，U1＝220 V，可得I1＝≈9.1 A；由＝可得U2＝U1＝380 V．選項(xiàng)B正確． 7．(多選)圖甲是某燃?xì)鉅t點(diǎn)火裝置的原理圖．轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為圖乙所示的正弦交變電壓，并加在一理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2.V為交流電壓表．當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時(shí)值大于5 000 V時(shí)，就會在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進(jìn)而點(diǎn)燃?xì)怏w．以下判斷正確的是(　BC　) A．電壓表的示數(shù)等于5 V B．電壓表的示數(shù)等于 V C．實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的條件是>1 000 D．實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的條件是<1 000 解析　根據(jù)題圖乙可知原線圈中電壓最大值U1m＝5 V，有效值U1＝ V，又電壓表的示數(shù)為有效值，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；由變壓器的電壓關(guān)系得＝＝，當(dāng)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火時(shí)需滿足U2m>5 000 V，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤． 7