2019高考物理一轮复习专题65理想变压器基本关系与理想变压器的动态分析问题学案.docx

专题65 理想变压器基本关系与理想变压器的动态分析问题一、理想变压器的基本关系理想变压器没有能量损失(铜损、铁损)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)基本关系功率关系P入P出电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比：电流关系只有一个副线圈时，电流和匝数成反比：频率关系原、副线圈中电流的频率相等制约关系电压副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定功率原线圈的输入功率P入由副线圈的输出功率P出决定电流原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定【典例1】如图所示，正弦交流电源的电压有效值保持恒定，电流表为理想交流电流表，理想变压器的副线圈接电阻R1和R2，R1和R2的阻值分别为1惟和3的。当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I，则（ ）A 开关闭合前后，流经R1的电流之比为1：4B 开关闭合前后，流经R1的电流之比为1：2C 开关闭合前后，副线圈的输出电压比为4：1D 开关闭合前后，变压器的输入功率之比为1：2【答案】A【解析】（1）根据题意，该理想变压器原线圈两端电压U1不变，原、副线圈匝数比一定，故副线圈电压U2保持不变，与开关S闭合断开无关，C错误；开关断开时，副线圈电流；闭合开关后，副线圈电流I2=U2R1=U2，故开关闭合前后，流过电阻R1的电流之比I2:I2=14，A正确，B错误；（2）理想变压器输入功率和输出功率相等。闭合开关前，变压器输入功率为P=U22R1+R2=14U22；在闭合开关之后，变压器输入功率为，故开关闭合前后，变压器输入功率之比为1:4，D错误。故本题选A【典例2】电阻为R的负载接到20V直流电压上消耗的电功率是P，现用一个变压器，将电压最大值为200V的正弦交流电压接原线圈，副线圈接电阻R，则R上消耗的电功率为P/2，该变压器原副线圈的匝数比为（ ）A 20:1 B 102：1 C 10:1 D 1:10【答案】C二、理想变压器的动态分析1匝数比不变的情况(如图所示)(1)U1不变，根据，输入电压U1决定输出电压U2，可以得出不论负载电阻R如何变化，U2不变 (2)当负载电阻发生变化时，I2变化，根据输出电流I2决定输入电流I1，可以判断I1的变化(3)I2变化引起P2变化，根据P1P2，可以判断P1的变化2负载电阻不变的情况(如图所示) (1)U1不变，发生变化，U2变化(2)R不变，U2变化，I2发生变化(3)根据P2和P1P2，可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化【典例3】如图所示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是()A电压表V1示数增大B电压表V2、V3示数均增大C该变压器起升压作用D变阻器滑片是沿cd的方向滑动【答案】 D【典例4】如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，b是原线圈中心的抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1220sin 100t V，则()A当单刀双掷开关与a连接时，电压表V1的示数为22 VB当t s时，电压表V0的读数为220 VC单刀双掷开关与a连接，当滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，电压表V1的示数增大，电流表示数变小D当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表V1和电流表的示数均变小【答案】 BC【解析】 当单刀双掷开关与a连接时，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，副线圈输出电压为U222 V，但电压表V1示数小于U2，故A错误；当t s时，电压表V0的读数为有效值220 V，故B正确；单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，滑动变阻器的电阻变大，电路的总电阻变大，由于副线圈输出电压U2是由变压器决定的，所以电流表示数变小，电压表V1示数变大，故C正确；当单刀双掷开关由a扳向b时，理想变压器原、副线圈的匝数比变为51，副线圈输出电压U2变大，电流表和电压表V1的示数均变大，故D错误【跟踪短训】1如图所示，理想变压器原线圈连接的交流电源电压佾定，电表对电路的影响不计，其中R2为用NTC半导体热敏材料制成的传感器当R2所在处出现火情时，各个交流电表示数的变化情况是A I1变大，U变大 B I1变大，U不变C I2变小，U变小 D I2变大，U不变【答案】B【解析】由于变压器的匝数比和输入的电压都不变，所以输出的电压也不变，所以电压表的示数不变. 当R2所在处出现火情时, R2的电阻减小,副线圈的总电阻减小,所以副线圈的总电流增大,原线圈的电流也增大,所以I1变大.因为副线圈电流增大,所以R1两端电压增大, R3两端电压减小,所以I2变小.故选择B答案。2如图所示，变压器输入的交变电压，副线圈匝数可调，电阻R=100，均是额定电压为20V，额定功率为20W的小灯泡，通过调节副线圈的匝数，使S闭合前后，均能正常发光，则S闭合前后副线圈的匝数之比为A 1：11 B 2：1 C 3：5 D 6：11【答案】D3如图所示，理想变压器原线圈接一正弦交流电源，副线圈的c端接一个二极管，假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻阻值无穷大。副线圈的b端为中心触头，ab、bc间线圈匝数相等。定值电阻阻值为r ，可变电阻的阻值为R可调，下列说法中正确的是（ ）A 若R恒定，当K分别接b、c时，电压表读数之比为1:1B 若R恒定，当K分别接b、c时，电流表读数之比为1:4C 若R恒定，当K分别接b、c时，变压器输出功率之比为1:2D 当K接b时，若Rr ，则可变电阻R消耗功率最大【答案】CD【解析】设原线圈两端电压为U1，副线圈两端电压为U2，原线圈匝数为n1，副线圈总匝数为n2，当K接B时，解得：U2n2U22n1；当K接到C时，则U2n2U2n1，而因二极管的单向导电性，根据有效值得定义得：，即电压表得示数为：U2 ，所以电压表读数之比为：，故A错误；若R恒定，根据欧姆定律得，电流跟电压成正比，即当K分别接b、c时，电流表读数之比为，故B错误；若R恒定，根据PU2R得，当K分别接b、c时，变压器输出功率之比为，故C正确；当K接b时，把定值电阻阻值为r等效为副线圈得内阻，当内外电阻相等时，即R=r时，电源输出功率最大，即可变电阻R消耗功率最大，故D正确；故选CD。课后作业1如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为，电池和交变电源的电动势都为，内阻均不计，下列说法正确的是（ ）A S与a接通稳定后，R两端的电压为B S与a接通的瞬间，R中无感应电流C S与b接通稳定后，两端的电压为D 与b接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为2:1【答案】ACD、变压器不会改变交流电源的频率，所以原、副线圈中电流的频率是相同的，故D错误；故选AC。2如图所示，理想变压器的副线圈上，通过输电线连接两只灯泡和，输电线的等效电阻为R，原线圈输入恒定的交变电压开始时，开关S断开，当开关S闭合时，以下说法正确的有A 等效电阻R的电压增加 B 通过灯泡的电流增加C 副线圈输出的电压增加 D 原线圈输入的功率增加【答案】AD3某理想变压器原、副线圈匝数比为21,原线圈所接电源电压按图示规律变化,副线圈接一负载,并用交流电压表测其两端电压。下列判断正确的是（ ）A 交流电压表的测量值为110 VB 原、副线圈中电流之比为21C 变压器输入、输出功率之比为21D 交流电压有效值为2202V,频率为50 Hz【答案】A【解析】A. 原线圈所接交流电源电压按图示规律变化，原线圈输出电压的最大值是2202V，所以有效值为200V，变压器原、副线圈匝数比为2:1，变压器的输入和输出电压之比等于原副线圈匝数比，所以副线圈输出电压的有效值为110V，所以交流电压表的测量值为110V，故A正确；B. 变压器的输入和输出电压之比等于原副线圈匝数比，电流之比等于原副线圈匝数的反比，所以原、副线圈中电流之比为1:2，故B错误；C. 变压器只能改变交流电的电压，而不能改变频率和功率，即对于理想变压器的输入功率和输出功率相等，故C错误；D. 交流电源有效值为220V，周期T=0.02s，所以频率为50Hz，故D错误；故选：A.4如图所示，一理想变压器给一标有“20V，10W”的小灯泡供电，原副线圈分别接一理想电流表和一理想电压表。当原线圈输入220V的交变电流时，闭合开关S小灯泡恰好正常发光。下列说法正确的是A 变压器原、副线圈的匝数比为111B 变压器原、副线圈中每匝线圈的磁通量的变化率之比为111C 将开关断开，电压表的示数将为0D 灯泡两端再并联一盏相同的灯泡，电流表的示数将变为原来的两倍【答案】D5如图所示，一理想变压器原线圈匝数=1000匝，副线圈匝数=100匝，将原线圈接在u=1002sin100t(V)的交流电压上，副线圈接有阻值R=5的定值电阻、理想电流表和理想电压表.现在A、B两点间接入不同的电子元件，下列说法正确的是（ ）A 穿过铁芯的磁通量的最大变化率为1Wb/sB 若在A、B两点间接入一阻值R=15 的定值电阻，则电压表示数为2.5 VC 若在A、B两点间接入一内阻r=5 的电动机(正常工作) ，则电流表的示数为1AD 若在A、B两点间接入一只电容器，则降低交流电的频率时，电压表的示数减小【答案】BD【解析】6如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，变压器原、副线圈的匝数比为3:2，其中接在原、副线圈中的三个灯泡、b、c完全相同，灯泡的额定电压为，额定功率为。通过调节滑动变阻器，恰好可以使、b两个灯泡正常发光，则下列说法正确的是（ ）A 交流电源的电压为B 滑动变阻器此时接入电路的阻值为U2PC 交流电源的输出功率为D 将滑动变阻器触头向下滑动，灯泡c一定会变亮【答案】BD【解析】b灯正常发光，可知此时副线圈两端得电压U2=U，根据U1U2=n1n2，得原线圈两端的电压。因灯泡a也正常发光，故交流电源的电压为，A错误；原线圈中电流I1=PU，根据I1I2=n2n1，得副线圈电流I2=n1n2I1=3P2U，故流过滑动变阻器中的电流，故此时滑动变阻器电阻R=UIR-Rc=2U2P-U2P=U2P，B正确；交流电源的输出功率为，C错误；因为副线圈两端电压=U不变，将滑动变阻器触头向下滑动，其所在支路总电阻变小，故流过灯泡c的电流变大，c等变亮，D正确；故本题选BD7如图所示，理想变压器原线圈输入电压u=2202sin100蟺t(V)，原、副线圈匝数比为10:1，副线圈电路中为定值电阻，R是光敏电阻（其阻值随光照强度的增大而减小），图中电表均为理想电表，下列说法正确的是A 电压器输出电压的频率为50HzB 电压表V2的示数为222VC 照射R的光变强时，灯泡L变暗D 照射R的光变强时，电压表、电流表A1的示数都不变【答案】AC8如图所示的电路中要使电流表读数变大,可采用的方法有（ ）A 将上的滑片向下移动 B 将上的滑片向上移动C 将开关由1掷向2 D 将开关由1掷向3【答案】AC【解析】输入的电压和匝数比不变，输出的电压也不变，当向下移动滑片时，电路的电阻变小，所以电流要变大，所以A正确；同理可知，选项B错误；将电键S由1掷向2时，原线圈的匝数减小，由电压与匝数成正比可得，副线圈的输出电压要变大，电路的电阻不变，所以电流要增大，所以C正确；将电键S由1掷向3时，原线圈的匝数变大，由电压与匝数成正比可得，副线圈的输出电压要减小，电路的电阻不变，所以电流要减小，所以D错误；故选AC。9如图所示，有一理想变压器，原线圈匝数为，两个副线圈的匝数分别为和，原副线圈的电压分别为U1、U2、U3，电流分别为I1、，两个副线圈负载电阻的阻值未知，下列结论中，正确的是A ：U2=n1：U3=n2：n3B C n1I1=n2I2+n3I3D I1U1=I2U2+I3U3【答案】ACD10理想变压器的原线圈连接一只电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图在副线圈上连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头原线圈两端接在电压为U的交流电源上则（ ）A 保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小B 保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大C 保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大D 保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小【答案】AC11如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想交流电表，除R以外其余电阻不计，从某时刻开始开关扳向a，在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1=2202sin100蟺t(/V)，下列说法中正确的是( )A 时，电压表的读数为22VB 时，a、c两点电