2019版高考物理一轮复习培优计划高考必考题突破讲座(11)理想变压器的解题策略学案

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1、高考必考题突破讲座(十一)理想变压器的解题策略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,22016·天津卷,52016·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)U

2、2=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

3、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

4、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=20Ω,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

5、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=20sin50πtVB.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0.8W解析 由图象可知Um=20V,T=0.02s,故ω==100πrad/s,输入电压u的表达式u=20sin100πtV,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=4V,断开S2后两灯泡串联,总电压仍为4V,所以L1、L2均不能正

6、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=0.8W.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∶n2B.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

7、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

8、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,

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