高考物理母题解读(十一)交变电流2变压器
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高考物理新电磁学知识点之交变电流解析含答案一、选择题1.一理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1,原线圈输入电压的变化规律如图甲所示,副线圈所接电路如图乙所示,P 为滑动变阻器R 的滑动片。
下列说法正确的是( )A .副线圈输出电压的频率为100HzB .副线圈输出电压的有效值为62VC .P 向下移动时,变压器的输出功率增加D .P 向下移动时,原、副线圈的电流都减小2.某研究小组成员设计了一个如图所示的电路,已知定值电阻R 并联的是一个理想交流电压表,D 是理想二极管(正向电阻为零,反向电阻为无穷大).在A 、B 间加一交流电压,瞬时值的表达式为u=20sin100xt (v ),则交流电压表示数为( )A .10VB .20VC .15VD .14.1V3.如图所示,有一矩形线圈面积为S ,匝数为N ,总电阻为r ,外电阻为R ,接触电阻不计.线圈绕垂直于磁感线的轴'OO 以角速度w 匀速转动,匀强磁场的磁感应强度为.B 则()A .当线圈平面与磁感线平行时,线圈中电流为零B .电流有效值2NBSw I R r=+ C 2NBSwD .外力做功的平均功率()22222N B S w P R r =+4.一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a、b间作为原线圈.通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c、d间作为副线圈,在a、b间输入电压为U1的交变电流时,c、d间的输出电压为U2,在将滑动触头从M点顺时针转到N点的过程中()A.U2>U1,U2降低B.U2>U1,U2升高C.U2<U1,U2降低D.U2<U1,U2升高5.A、B是两个完全相同的电热器,A、B分别通以图甲、乙所示的交变电流。
则A.通过A、B两电热器的电流有效值之比为I A∶I B =3∶4B.通过A、B两电热器的电流有效值之比为I A∶I B =3:22C.A、B两电热器的电功率之比为P A∶P B =3∶2D.A、B两电热器的电功率之比为P A∶P B =5∶46.如图所示为某住宅区的应急供电系统,由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成.发电机中矩形线圈所围的面积为S,匝数为N,电阻不计,它可绕水平轴OO′在磁感应强度为B的水平匀强磁场中以角速度ω匀速转动.矩形线圈通过滑环连接降压变压器,滑动触头P上下移动时可改变输出电压,R0表示输电线的电阻.以线圈平面与磁场平行时为计时起点,下列判断正确的是A.若发电机线圈某时刻处于图示位置,变压器原线圈的电流瞬时值为零B.发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e = NBSω sinωtC.当用电量增加时,为使用户电压保持不变,滑动触头P应向上滑动D.当滑动触头P向下移动时,变压器原线圈两端的电压将升高7.如图所示,理想变压器原线圈a 、b 两端接正弦交变电压u ,u =2202sin (100πt )V ,原、副线圈的匝数比n 1∶n 2=10∶1,电压表接在副线圈c 、d 两端,输电线的等效电阻为R ,原来开关S 是断开的。
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母题2:变压器【方法归纳】变压器是根据电磁感应现象工作的。
变压器原副线圈的电压之比等于匝数之比,即12UU=12nn;理想变压器的输入功率等于输出功率。
对于变压器,输入电压决定输出电压,输出功率决定输入功率。
典例2(2012·山东理综)图甲是某燃气炉点火装置的原理图。
转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压,并加在一理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。
○V为交流电压表。
当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。
以下判断正确的是A.电压表的示数等于5VB.电压表的示数等于2VC.实现点火的条件是21nn>1000D.实现点火的条件是21nn<1000【答案】BC【解析】电压表的示数为电压有效值,等于2V,选项B正确A错误。
当变压器匝数比21nn>1000,变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。
选项C正确D错误。
【考点定位】此题考查变压器、交变电流有效值及其相关知识。
【针对训练题精选解析】1.(2012·江苏物理)某同学设计的家庭电路保护装置如图所示,铁芯左侧线圈L1 由火线和零线并行绕成. 当右侧线圈L2 中产生电流时,电流经放大器放大后,使电磁铁吸起铁质开关K,从而切断家庭电路. 仅考虑L1 在铁芯中产生的磁场,下列说法正确的有(A) 家庭电路正常工作时,L2 中的磁通量为零(B) 家庭电路中使用的电器增多时,L2 中的磁通量不变(C) 家庭电路发生短路时,开关K 将被电磁铁吸起(D) 地面上的人接触火线发生触电时,开关K 将被电磁铁吸起3.(2011新课标理综)如图,一理想变压器原副线圈的匝数比为1:2;副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220V,额定功率为22W;原线圈电路中接有电压表和电流表。
第二节 变压器1.变压器的构造: 变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。
一个线圈跟电源连接,叫原线圈(也叫初级线圈);另一个线圈跟负载连接,叫副线圈(也叫次级线圈),两个线圈都是用绝缘导线绕制成的,铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。
2.原理:电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场,由于电流大小方向在不断的变化,铁芯中的磁场也在不断变化。
变化的磁场在副线圈中产生感应电动势,所以尽管两个线圈之间没有导线相连,副线圈也能够输出电流。
互感现象是变压器工作的基础3.不考虑一切耗损(如能耗磁耗)问题的变压器叫做理想变压器。
4.在理想变压器中,如果原线圈和副线圈的匝数分别为n 1和n 2,电压分别为U 1和U 2,电流分别为I 1和I 2,则 U 1U 2=n 1n 2=I 2I 1。
5.理想变压器的输入功率与输出功率相等,且变压器不改变交流电的频率。
例1 如下图所示,理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5,原线圈两端的交变电压为u =20 2 sin100πtV 。
氖泡在两端电压达到100V 时开始发光,下列说法中正确的有( )A .开关接通后,氖泡的发光频率为100HzB .开关接通后,电压表的示数为100 VC .开关断开后,电压表的示数变大D .开关断开后,变压器的输出功率不变【解析】 A 选项:交变电压的频率为f =100π2π=50Hz ,一个周期内电压两次大于100V ,即一个周期内氖泡能两次发光,所以其发光频率为100Hz ,A 选项正确。
B 选项:由交变电压的瞬时值表达式知,原线圈两端电压的有效值为U1=2022V=20V,由n1n2=U1U2得副线圈两端的电压为U2=100V,电压表的示数为交流电的有效值,B选项正确。
C选项:开关断开前后,输入电压不变,变压器的电压比不变,故输出电压不变,C选项错误。
D选项:断开后,电路消耗的功率减小,输出功率决定输入功率,D选项错误,选AB。
例2 (多选)如图所示,将额定电压为60 V的用电器,通过一理想变压器接在正弦交变电源上。
核心考点考纲要求交变电流、交变电流的图像正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值理想变压器远距离输电ⅠⅠⅡⅠ考点1 变压器一、变压器1.变压器的构造:原线圈、副线圈、铁芯2.电路图中的符号二、变压器的工作原理在变压器原、副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象,叫互感现象; 铁芯的作用:使绝大部分磁感线集中在铁芯内部,提高变压器的效率。
三、理想变压器原、副线圈基本关系的应用 1.基本关系 (1)P 入=P 出;(2)2121n n U U =,有多个副线圈时,仍然成立, =…;(3)1221n n I I =,电流与匝数成反比,只对一个副线圈的变压器适用,有多个副线圈时,由输入功率和输出功率相等确定电流关系,n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+…;(4)原、副线圈的每一匝的磁通量都相同,磁通量变化率也相同,频率也就相同。
2.制约关系(1)电压:副线圈电压U 2由原线圈电压U 1和匝数比决定; (2)功率:原线圈的输入功率P 1由副线圈的输出功率P 2决定; (3)电流:原线圈电流I 1由副线圈电流I 2和匝数比决定。
3.两种特殊的变压器模型 (1)自耦变压器高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损失的理想模型,自耦变压器(又称调压器),它只有一个线圈,其中的一部分作为另一个线圈,当交流电源接不同的端点时,它可以升压,也可以降压,变压器的基本关系对自耦变压器均适用。
(2)互感器电压互感器和电流互感器,比较如下:电压互感器电流互感器原理图原线圈的连接 并联在高压电路中 串联在待测高流电路中副线圈的连接 连接电压表 连接电流表 互感器的作用 将高电压变为低电压将大电流变成小电流利用的公式2121n n U U I 1n 1=I 2n 24.关于理想变压器的四点说明(1)变压器不能改变直流电压;(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流,不能改变交变电流的频率; (3)理想变压器本身不消耗能量;(4)理想变压器基本关系中的U 1、U 2、I 1、I 2均为有效值。
专题11.3 理想变压器的原理和制约关系一、选择题1.(2020中原名校联盟质检)如图所示为理想变压器,三个灯泡L1、L2、L3都标有“6V,6W”,L4标有“6V,12W”,若它们都能正常发光,则变压器原、副线圈匝数比n1 ∶n2和ab间电压分别为A.2 ∶1,24VB.2 ∶l,30VC.1 ∶2,24VD.1∶2,30V【参考答案】B【名师解析】L2、L3 并联后与 L4 串联,灯泡正常发光.说明副线圈电压为U2=12V;副线圈功率为P2=6W+6W+12W=24W,根据P2= U2 I2得I2=2A.。
根据变压器的输入的功率和输出的功率相等,P2= P1=U1 I1,而I2=2I1,所以U1=24V;根据变压器变压公式,电压与匝数成正比,得n1 ∶n2= U1 ∶U2=2 ∶l,所以 Uab=U1+UL1=(24+6)V=30V,选项B正确。
2. (2020广东湛江调研)将u=2202sin100πtV的电压输入如图所示的理想变压器的原线圈,原副线圈的匝数比为n1∶n2=55∶1,R=10Ω,则下列说法正确的是A.该交流电的频率为100HzB.闭合开关S后,电流表的读数为0.22AC.闭合开关S后,电阻消耗的电功率为1.6WD.断开开关S后,电流表的读数为0.22A【参考答案】C3.(2020·云南统测)如图所示,将理想变压器原线圈接入电压随时间变化规律为u =2202sin 100πt(V)的交流电源上,在副线圈两端并联接入规格为“22 V,22 W”的灯泡10个,灯泡均正常发光。
除灯泡外的电阻均不计,下列说法正确的是( )A .变压器原、副线圈匝数比为102∶1B .电流表示数为1 AC .电流表示数为10 AD .副线圈中电流的频率为5 Hz【参考答案】B【名师解析】由原线圈电压瞬时值表达式可知,原线圈输入电压有效值为220 V ,交变电流的频率f =1T=ω2π=50 Hz ,D 项错;副线圈上灯泡正常发光,说明副线圈输出电压有效值为22 V ,由理想变压器变压规律可知,n 1n 2=U 1U 2=10,A 项错;由灯泡电功率P =UI 可知,通过每只灯泡的电流为1 A ,故副线圈输出电流为10 A ,由理想变压器变流规律可知,I 2I 1=10,所以原线圈中电流的有效值为1 A ,B 项正确,C 项错。
高考物第二轮复习交变电流21如图甲所示,想变压器原副线圈的匝比为101,b 是原线圈的中心抽头,图中电表均为想的交流电表,定值电阻R =10Ω,其余电阻均不计.从某时刻开始在原线圈c 、d 两端加上如图乙所示的交变电压。
则下列说法中正确的有 A .当单刀双掷开关与连接时,电压表的示为311V B .当单刀双掷开关与b 连接且在001时,电流表示为22A .当单刀双掷开关由拨向b 时,副线圈输出电压的频率变为25Hz D .当单刀双掷开关由拨向b 时,原线圈的输入功率变大答案:BD 解析:当单刀双掷开关与连接时,电压表的示为22V ,选项A 错误;当单刀双掷开关与b 连接且在001时,电流表示为22A ,选项B 正确;当单刀双掷开关由拨向b 时,副线圈输出电压的频率仍为50Hz ,选项错误;当单刀双掷开关由拨向b 时,副线圈输出电压为44V ,副线圈输出功率增大,原线圈的输入功率变大,选项D 正确。
[XXK]2如图2甲所示,一个想变压器原、副线圈的匝比1:2=6:1,副线圈两端接图2s乙甲三条支路,每条支路上都接有一只灯泡,电路中L为电感线圈、为电容器、R为定值电阻。
当原线圈两端接有如图2乙所示的交流电时,三只灯泡都能发光。
如果加在原线圈两端的交流电的最大值保持不变,而将其频率变为原的2倍,则对于交流电的频率改变之后与改变前相比,下列说法中正确的是()A.副线圈两端的电压有效值均为216VB.副线圈两端的电压有效值均为6V.灯泡Ⅰ变亮D.灯泡Ⅲ变亮答案:BD解析:由变压器变压公式,将其频率变为原的2倍,副线圈输出电压不变,副线圈两端的电压有效值均为6V,选项A错误B正确;将其频率变为原的2倍,灯泡Ⅰ亮度不变。
由于容抗变小,感抗变大,灯泡Ⅲ变亮,灯泡II变暗,选项错误D正确。
[||]3如图所示,某变电站用10V的高压向10外的小区供电,输送的电功率为200W。
现要求在输电线路上损耗的功率不超过输送电功率的2%,下列不同规格的输电线中,符合要求的是06答案:D解析:由P=UI解得输电电流I=P/U=20A。
1.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220 V 的正弦交流电源上,如图所示。
设副线圈回路中电阻两端的电压为U ,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k ,则( )点击观看解答视频A .U =66 V ,k =19B .U =22 V ,k =19C .U =66 V ,k =13D .U =22 V ,k =13答案 A解析 设原线圈中电流为I 1,由变压器变压公式可得220 V -I 1R U =n 1n 2=3,由变压器变流公式有,I 1I 2=13,由欧姆定律可得,副线圈回路中电阻两端电压U =I 2R ,联立解得U =66 V 。
电阻消耗功率P =I 2R ,由于I 1I 2=13,所以原、副线圈回路中电阻消耗功率的比值为19,选项A 正确。
2.(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R 0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( )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 答案 BC解析 保持Q 的位置不动,则副线圈的输出电压不变,当P 向上滑动时,副线圈电路中的总电阻变大,副线圈中的电流减小,根据变流比可知,原线圈中的电流减小,因此电流表的读数变小,A 项错误,B 项正确;保持P 的位置不动,副线圈电路中的总电阻不变,当Q 向上移时,副线圈的匝数增多,由变压比可知,副线圈的输出电压增大,副线圈中的电流增大,由变流比可知,原线圈中的电流增大,电流表读数变大,C 项正确,D 项错误。
3.图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T 的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2,在T 的原线圈两端接入一电压u =U m sin ωt 的交流电源,若输送电功率为P ,输电线的总电阻为2r ,不考虑其他因素的影响,则输电线上损失的电功率为()A.⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 2U 2m 4rB.⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 1U 2m 4r C .4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2rD .4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 12⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2r答案 C解析 因为u =U m sin ωt ,所以有U 1=U m 2,根据变压器变压规律有:U 2=n 2U 1n 1,根22m2mA、B、D项错误。
交变电流【原卷】1.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为11∶2,原线圈两端的输入正弦交流电压2202sin100u t π=(V ),副线圈所接电压表为理想电压表,定值电阻R 0=10Ω,滑动变阻器R 的阻值变化范围为0~20Ω,下列说法正确的是( )A .电压表的示数为40VB .副线圈输出电压的频率为50HzC .滑动变阻器R 消耗功率的最大值为40WD .滑动变阻器滑片向下移动,变压器的输出功率不变2.远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n 2,电压分别为U 1、U 2,电流分别为I 1、I 2,输电线上的电阻为R .变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是( )A .12I I =12n nB .I 2=2U RC .I 1U 1 > I 22RD .I 1U 1=I 2U 23.如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd 处于磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里的水平匀强磁场中,线框面积为S ,电阻为R .线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω从中性面开始匀速转动,下列说法中正确的是( )A .线框转过6π时,线框中的电流方向为abcdaB .线框中感应电流的有效值为22BS R ωC .线框转一周过程产生的热量为222B S Rπω D .线框从中性面开始转过2π过程,通过导线横截面的电荷量为BS R4.科技改变生活,如今手机无线充电已经日趋流行。
其工作原理如图所示,该装置可等效为一个理想变压器,送电线圈为原线圈,受电线圈为副线圈。
当ab 间接上220V 的正弦交变电流后,受电线圈中产生交变电流。
送电线圈的匝数为n 1, 受电线圈的匝数为n 2,且n 1∶n 2=10∶1。
两个线圈中所接电阻的阻值均为R ,当该装置给手机充电时,手机两端的电压为1.8V ,流过手机的电流为1A ,则下列说法正确的是( )A .受电线圈cd 两端的输出电压为22VB .充电时,两线圈上所接电阻的阻值R =20ΩC .充电时,与送电线圈相连的电阻R 两端的电压为20VD .充电时,受电线圈cd 两端的输出电压为21.8V5.如图所示,在xOy 平面内存在B =2T 的匀强磁场,OA 与OCA 为固定于竖直平面内的光滑金属导轨,其中OCA 满足曲线方程x =0.5sin 5y (m ),C 点的横坐标最大,导轨OA 与OCA 相交处的O 点和A 点分别接有体积可忽略的定值电阻R 1=6Ω和R 2=12Ω(图中末画出)。
高考物理最新电磁学知识点之交变电流图文解析一、选择题1.如图所示,变压器输入有效值恒定的电压,副线圈匝数可调,输出电压通过输电线送给用户(电灯等用电器),R 表示输电线的电阻,则( )A .用电器增加时,变压器输出电压增大B .要提高用户的电压,滑动触头P 应向下滑C .用电器增加时,输电线的热损耗减少D .用电器增加时,变压器的输入功率增加2.如图所示,有一矩形线圈面积为S ,匝数为N ,总电阻为r ,外电阻为R ,接触电阻不计.线圈绕垂直于磁感线的轴'OO 以角速度w 匀速转动,匀强磁场的磁感应强度为.B 则()A .当线圈平面与磁感线平行时,线圈中电流为零B .电流有效值2NBSw I =C 2NBSwD .外力做功的平均功率()22222N B S w P R r =+ 3.采用220 kV 高压向远方的城市输电.当输送功率一定时,为使输电线上损耗的功率减小为原来的14,输电电压应变为( ) A .55 kV B .110 kV C .440 kV D .880 kV4.图甲是某燃气炉点火装置的原理图转换器能将电压恒为3V 的直流电压转换转为如图乙所示的正弦交变电压,并加在一理想变压器的原线圈上,变压器原副线圈的匝数分别为n 1、n 2。
当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V 时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。
以下判断正确的是( )A.电压表的示数等于3V B.电压表的示数等于10VC.实现点火的条件之一是121500nn<D.实现点火的条件是钢针和金属板紧密接触5.如图是交流发电机的示意图,匀强磁场方向水平向右,磁感应强度为B,线圈ABCD从图示位置(中性面)开始计时,绕垂直于磁场方向的轴OO′逆时针匀速转动。
已知转动角速度为ω,线圈ABCD的面积为S,匝数为N,内阻为r,外电路总电阻为R(包括滑环和电刷的接触电阻和电表电阻),规定线圈中产生的感应电流方向沿ABCD为正方向,下列说法正确的是()A.线圈产生感应电动势的瞬时值为2sine NB S tωω=B.电路中产生的电流有效值为022()NB SIR rω=+C.外电路的电压峰值为02mNB S RUR rω=+D.1秒内线圈中电流方向改变2ωπ次6.有一种自行车,它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机,其原理示意图如图甲所示,图中N,S是一对固定的磁极,磁极间有一固定的绝缘轴上的矩形线圈,转轴的一端有一个与自行车后轮边缘结束的摩擦轮.如图乙所示,当车轮转动时,因摩擦而带动摩擦轮转动,从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电.关于此装置,下列说法正确的是()A.自行车匀速行驶时线圈中产生的是直流电B.小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关C.知道摩擦轮与后轮的半径,就可以知道后轮转一周的时间里摩擦轮转动的圈数D.线圈匝数越多,穿过线圈的磁通量的变化率越大7.如图所示为某住宅区的应急供电系统,由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成.发电机中矩形线圈所围的面积为S,匝数为N,电阻不计,它可绕水平轴OO′在磁感应强度为B的水平匀强磁场中以角速度ω匀速转动.矩形线圈通过滑环连接降压变压器,滑动触头P上下移动时可改变输出电压,R0表示输电线的电阻.以线圈平面与磁场平行时为计时起点,下列判断正确的是A.若发电机线圈某时刻处于图示位置,变压器原线圈的电流瞬时值为零B.发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e = NBSω sinωtC.当用电量增加时,为使用户电压保持不变,滑动触头P应向上滑动D.当滑动触头P向下移动时,变压器原线圈两端的电压将升高8.如图,一理想变压器原副线圈的匝数比为1:2;副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220V,额定功率为22W;原线圈电路中接有电压表和电流表.现闭合开关,灯泡正常发光.若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数,则A.U=110V,I=0.2A B.U=110V,I=0.05AC.2V,I=0.2A D.2V,2A9.如图所示,一个N匝矩形闭合线圈,总电阻为R,在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO'以恒定的角速度ω转动,线圈产生的电动势的最大值为m E,从线圈平面与磁感线平行时开始计时,则()A .线圈电动势的瞬时值表达式为m sin e E t ω=B .当线圈转过2π时,磁通量的变化率达到最大值C .穿过线圈的磁通量的最大值为m E ωD .线圈转动一周产生的热量为2mE R πω10.如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为5:1,原线圈输入如图乙所示的交变电压。
高考母题解读
高考题千变万化,但万变不离其宗。
千变万化的新颖高考题都可以看作是由母题衍生而来。
研究母题,掌握母题解法,使学生触类旁通,举一反三,可使学生从题海中跳出来,轻松备考,事半功倍。
母题2:变压器
【方法归纳】变压器是根据电磁感应现象工作的。
变压器原副线圈的电压之比等于匝数之比,即12
U U =
12
n n ;理想变压器的输入功率等于输出功率。
对于变压器,输入电压决定输出电压,
输出功率决定输入功率。
典例2(2012·山东理综)图甲是某燃气炉点火装置的原理图。
转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压,并加在一理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为
n 1、n 2。
○V 为交流电压表。
当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V 时,就会在钢针和金属
板间引发电火花进而点燃气体。
以下判断正确的是
A .电压表的示数等于5V B
5V
C .实现点火的条件是
21n n >1000
D .实现点火的条件是21
n n <1000
【答案】BC
5V ,选项B 正确A 错误。
当变压器匝数比
21
n n >1000,变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V 时,就会在钢针和金属板间引发电火花进
而点燃气体。
选项C 正确D 错误。
【考点定位】此题考查变压器、交变电流有效值及其相关知识。
【针对训练题精选解析】
1.(2012·江苏物理)某同学设计的家庭电路保护装置如图所示,铁芯左侧线圈L1 由火线和零线并行绕成. 当右侧线圈L2 中产生电流时,电流经放大器放大后,使电磁铁吸起铁质开关K,从而切断家庭电路. 仅考虑L1 在铁芯中产生的磁场,下列说法正确的有
(A) 家庭电路正常工作时,L2 中的磁通量为零
(B) 家庭电路中使用的电器增多时,L2 中的磁通量不变
(C) 家庭电路发生短路时,开关K 将被电磁铁吸起
(D) 地面上的人接触火线发生触电时,开关K 将被电磁铁吸起
3.(2011新课标理综)如图,一理想变压器原副线圈的匝数比为1:2;副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220V,额定功率为22W;原线圈电路中接有电压表和电流表。
现闭合开关,灯泡正常发光。
若用U和I分别表示此时电压表和电流
表的读数,则
A.U=110V, I=0.2A
B.U=110V,I=0.05A
C.,I=0.2A
D.,
5(2011广东理综)图7(a)左侧的调压装置可视为理想变压器,负载电路中R=55Ω,○A、
○V为理想电流表和电压表。
若原线圈接入如图7(b)所示的正弦交变电压,电压表示数为110V,下列表述正确的是
A.电流表的示数为2A
B.原副线圈匝数比为1∶2
C.电压表的示数为电压表的有效值
D.原线圈中交变电压的频率为100Hz
解析:电流表的示数为I=U/R=110/55A=2A,由变压器变压公式可知,原副线圈匝数比为2∶1,选项A正确B错误;电压表的示数为电压表的有效值,选项C正确;由正弦交变电压图线可知,原线圈中交变电压的频率为50Hz,选项D错误。
【答案】:AC
【点评】此题考查交变电流的图象、变压公式等知识点。
6.(2010重庆理综)输入电压为220V,输出电压为36V的
变压器副线圈烧坏,为获知此变压器原、副线圈匝数,某同学拆下烧坏的副线圈,用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈,如图2所示,然后将原线圈接到220V交流电源上,测得新绕线圈的端电压为1V,按理想变压器分析,该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为:A.1100、360 B. 1100、180
C.2200、180 D.220、360
7.(2010四川理综)图甲所示电路中,A
1、A
2
、
A 3为相同的电流表,C为电容器,电阻R
1
、R
2
、
R
3
的阻值相同,线圈L的电阻不计。
在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示,则在t2~ t1时间内
A.电流表A
1的示数比A
2
的小
B.电流表A
2的示数比A
1
的小
C.电流表A
1和A
2
的示数相同
D.电流表的示数都不为零
8.(2010海南物理)如右图,一理想变压器原副线圈匝数之比为4︰1 ,原线圈两端接入一正弦交流电源;副线圈电路中R为负载电阻,交流电压表和交流电流表都是理想电表.下列
结论正确的是
A.若电压表读数为6V,则输入电压的最大值为V
B.若输入电压不变,副线圈匝数增加到原来的2倍,则电流表
的读数减小到原来的一半
C.若输入电压不变,负载电阻的阻值增加到原来的2倍,则输入功率也增加到原来的2倍D.若保持负载电阻的阻值不变.输入电压增加到原来的2倍,则输出功率增加到原来的4倍
【解析】若电压表读数为6V,即变压器输出电压有效值为6V,则输入电压有效值为U
1
=4×
6V=24V,其最大值为,选项A正确;若输入电压不变,副线圈匝数增加到原来的2
倍,则输出电压也增加到原来的2倍,电流表示数应增加到原来的2倍,选项B错;若输入电压不变,负载电阻的阻值增加到原来的2倍,则输出电压不变,输出电流减小到原来的一半,输出功率减小到原来的一半,输入功率等于输出功率即P IU
也减小到原来的一半,选项C错;若保持负载电阻的阻值不变.输入电压增加到原来的2倍,输出电压也增大到原
来的2倍,则由2
U
P R
可知输出功率增加到原来的4倍,选项D 正确。
10(2011江苏物理)题13-1图为一理想变压器,ab 为原线圈,ce 为副线圈,d 为副线圈引出的一个接头。
原线圈输入正弦式交变电压的u-t 图象如题13-2图所示。
若只在ce 间接一只R ce =400 Ω的电阻,或只在de 间接一只R de =225 Ω的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为80W 。
(1)请写出原线圈输入电压瞬时值u ab 的表达式;
(2)求只在ce 间接400Ω的电阻时,原线圈中的电流I 1; (3)求ce 和de 间线圈的匝数比
ce de
n n 。
11(2009年江苏物理第6题).如图所示,理想变压器的原、副线圈匝数比为1:5,原线圈
两端的交变电压为100V u t π= 氖泡在两端电压达到100V 时开始发光,下列说法中正确的有 A .开关接通后,氖泡的发光频率为100Hz B .开关接通后,电压表的示数为100 V C .开关断开后,电压表的示数变大
D .开关断开后,变压器的输出功率不变 答案:AB
【解析】由交变电压的瞬时值表达式知,
原线圈两端电压的有效值为1U =
V=20V ,由
112
2
n U n U =
得副线圈两端的电压为2100U =V ,电压表的示数为交流电的有效值,B 项正确;
交变电压的频率为100502f ππ
==Hz ,一个周期内电压两次大于100V ,即一个周期内氖泡
能两次发光,所以其发光频率为100Hz ,A 项正确;开关断开前后,输入电压不变,变压器的变压比不变,故输出电压不变,C 项错误;断开后,电路消耗的功率减小,输出功率决定输入功率,D 项错误。