【物理】2019届二轮复习理想变压器学案（全国通用）

【物理】2019届二轮复习理想变压器学案（全国通用）

‎2019届二轮复习 理想变压器 学案（全国通用）‎ 题型特点 考情分析 命题趋势 高考对变压器的考查主要集中在变压器的工作原理、变压器的动态分析以及电能的输送与生产、生活的联系问题，题型主要以选择题形式出现，难度不太大 ‎2016·全国卷Ⅲ，19　　2016·四川卷，2‎ ‎2016·天津卷，5 2016·江苏卷，4‎ 原线圈端接有负载的变压器问题是变压器中的典型问题，物理量之间的关系更复杂，对考生的能力要求提高，高考对变压器的考查在2015年难度有所上升，因此，2019年高考考查有负载的变压器问题的可能性会加大 ‎1．变压器动态分析流程图 →→→→ ‎2．涉及问题 ‎(1)U2＝U1，当U1不变时，不论负载电阻R变化与否，U2都不会改变．‎ ‎(2)输出电流I2决定输入电流I1．‎ ‎(3)输出功率P2决定输入功率P1．‎ ‎►解题方法 ‎1．变压器原线圈通入交变电流时，原线圈是交流电源的负载，此时原线圈和与之串、并联的用电器同样遵循串、并联电路的特点和性质．对直流电，变压器不起作用，副线圈输出电压为零．‎ ‎2．变压器的副线圈是所连接电路的电源，其电源电动势U2由输入电压和匝数比决定．‎ ‎3．对其他形状的铁芯(如“日”字)，应认真分析原、副线圈之间磁通量的关系，再结合其变压原理来分析变压器的电压和匝数之间的关系．‎ 角度1　匝数比不变，负载R变化(如图甲)‎ ‎(1)U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，可知不论负载电阻R如何变化，U2不变．‎ ‎(2)当负载电阻R变化时，I2变化，可推出I1的变化．‎ ‎(3)I2变化引起P2变化，根据P1＝P2知P1的变化．‎ 角度2　负载电阻R不变，匝数比变化(如图乙)‎ ‎(1)U1不变，发生变化，故U2变化．‎ ‎(2)R不变，U2改变，故I2发生变化．‎ ‎(3)根据P2＝，P1＝P2，可以判断P2发生变化时，P1变化，U1不变时，I1发生变化．‎ 角度3　变压器原线圈接有负载(如图丙)‎ 变压器原线圈接有负载R时，原、副线圈的制约关系依然成立，但电路输入的总电压U不再等于变压器原线圈的电压U1，而是U＝U1＋U负载，显然U≠U1.变压器原、副线圈两端的功率也始终相等，但电路输入的电功率P也不等于原线圈两端的功率P1，而是P＝P1＋P负载．‎ 角度4　变压器副线圈接有二极管(如图丁)‎ 变压器副线圈接有二极管时，由于二极管的单向导电性，使得cd端一个周期的时间内只有半个周期有电流，依据这一特点可画出cd间I－t关系图象展开分析．‎ ‎[例1]图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是(　D　)‎ A．输入电压u的表达式u＝20sin 50πt V B．只断开S2后，L1、L2均正常发光 C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大 D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W 解析　由图象可知Um＝20 V，T＝0.02 s，故ω＝＝100π rad/s，输入电压u的表达式u＝20sin 100πt V，所以选项A错误；S1接1、S2闭合，此时电路中只有灯泡L2且正常发光，故灯泡的额定电压U＝U2＝U1＝4 V，断开S2后两灯泡串联，总电压仍为4 V，所以L1、L2均不能正常发光，选项B错误；根据P入＝P出＝可知，断开S2后R总增大，故P入变小，选项C错误；若S1接2，由P＝可得P＝0.8 W .故选项D正确．‎ ‎[例2]如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表A接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大．用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则(　BD　)‎ A．Uab∶Ucd＝n1∶n2‎ B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小 C．负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大 D．将二级管短路，电流表的读数加倍 解析　若变压器初级电压Uab，则次级电压U2＝Uab，由于二极管的单向导电性，使得cd端只在一半的时间内有电流，即Ucd＝U2，故＝，选项A错误；增大负载电阻的阻值R，副线圈中的电流减小，则原线圈中的电流也减小，即电流表的读数变小，选项B正确；c、d间的电压由原线圈中的电压和变压器的匝数比决定，与电阻R无关，选项C错误；将二极管短路，副线圈中的电流加倍，则原线圈中的电流也加倍，选项D正确．‎ ‎1．(2018·江苏无锡模拟)如图所示，理想变压器的输入端通过灯泡L1与输出电压恒定的正弦交流电源相连，副线圈通过导线与两个相同的灯泡L2和L3相连，开始时开关S处于断开状态．当S闭合后，所有灯泡都能发光，则下列说法中正确的有(　C　)‎ A．副线圈两端电压不变 B．灯泡L1亮度变亮，L2的亮度不变 C．副线圈中电流变大，灯泡L1变亮，L2变暗 D．因为不知变压器原、副线圈的匝数比，所以L1及L2的亮度变化不能判断 解析　在原线圈回路中，U＝I1RL1＋U1，在副线圈回路中，U2＝I2RL，根据变压器工作原理有＝，＝，综合以上各式有U＝I2(RL1＋RL)，当S闭合后，RL减小，通过副线圈的电流I2增大，由＝可知，通过原线圈的电流也增大，故L1因两端电压变大而变亮，则原线圈两端的输入电压减小，副线圈两端的输出电压也随之减小，L2两端电压变小，L2变暗，所以只有选项C正确．‎ ‎2．(2018·湖北黄冈模拟)如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝22∶5，原线圈接u＝220sin 100πt V的交流电，电阻R1＝R2＝ 25 Ω，D1、D2为两只理想二极管，假设两二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，则副线圈电路中理想交流电流表的读数为(　B　)‎ A．1 A B．2 A ‎ C． A D．2 A 解析　由于二极管具有单向导电性，在一个周期内相当于只有一个电阻能够正常工作，由理想变压器变压规律＝可知，输出电压U2＝50 V，所以电流表读数I＝ A＝2 A，选项B正确．‎ ‎3．(多选)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头．在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则(　BC　)‎ A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大 B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小 C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大 D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小 解析　Q位置不动，副线圈电压U2不变，当P上滑时，R增大，由P＝可知总功率减小，原线圈电压U1不变，由P＝U1I1，可知原线圈电流I1减小，故选项A错误，B正确；当P位置不动，Q上滑时，由＝知U2增大，同理分析原线圈电流I1增大，故选项C正确，D错误．‎ ‎4．为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1＝n42R，忽略灯丝电阻随温度的变化．当A、B端接入低压交流电源时(　D　)‎ A．A1、A2两表的示数相同 B．L1、L2两灯泡的亮度相同 C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率 D．R2两端的电压小于R4两端的电压 解析　设A、B两端所加电压为U.由欧姆定律知，通过A2表的电流大小I2＝.通过升压变压器升压后输出电压U′＝U，降压变压器获得电压为U′－I1·2R＝U－I1·2R，灯泡L1两端电压为(U－I1·2R)，则通过灯泡L1的电流为.故由变压器电流变化规律得I1＝ .又因为n1＝n42R，n2>n1，求差得RL＋·2R－(RL＋2R)＝(n2－n1)·(－)>0，即RL＋·2R>RL＋2R，所以I1I2，故灯泡L1亮度更大，选项B错误；由于I11 000 D．实现点火的条件是<1 000‎ 解析　根据题图乙可知原线圈中电压最大值U1m＝5 V，有效值U1＝ V，又电压表的示数为有效值，选项A错误，B正确；由变压器的电压关系得＝＝，当实现点火时需满足U2m>5 000 V，选项C正确，D错误．‎