高考物理总复习 第十一章 交变电流 传感器教案.pdf

一、交变电流的产生与变化规律考纲要求考情分析交变电流、交变电流的图像I1.命题规律近几年高考对本章内容常以选择题的形式考 查：交变电流的有效值、瞬时值，变压器的原 理及应用，远距离输电等知识。其中与变压器 有关的题目出现频率较高。2.考查热点预计XX年高考对交变电流的考查仍会集中于 变压器的原理及应用，还可能综合图像考查有 效值、瞬时值或远距离输电等知识。正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值I理想变压器II远距离输电I实验十二：传感器的简单使用1.正弦式交变电流的产生和图像产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。图像：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从主性面位置开始计时，其图像为正弦曲线。如图甲、乙所示。2.周期和频率周期(7)：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s),公式O)频率(7):交变电流在1 S内完成周期性变化的次数。单位是赫兹(Hz)。周期和频率的关系：7=1.。3.正弦式交变电流的M数表达式(线圈从中性面开始计时)(1)电动势 e=Esin a)t=nBSa)six a)to(2)电流，=/sin co t=sin co to-7r+r&、R(3)电压=&sin cd t=-sin cot。-7r+r小题练通L(xx 惠州模拟)如图甲所示，在磁感应强度大小为少的匀强磁场中，有一矩形单匝线圈，其面积为S,总电阻为r,线圈两端外接一电阻和一个理想交流电流表。若线圈绕对称轴精品文档仞以角速度3做匀速转动，图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间方变 化的图像，下列说法正确的是（）A.在。一七时间内，穿过线圈平面的磁通量的变化量为用B.在右0时间内，通过电阻的电荷量为当C.在方3时刻穿过线圈平面的磁通量的变化率为2傲3D.在右时刻电流表的示数为72 R+=解析：选D由题图可知，在G和右时刻穿过线圈平面的磁通量大小为S,方向相反，则在。一乙时间内穿过线圈平面的磁通量的变化量为2无；A错误；在套一。时间内，磁通一 BS E量的变化量为BS,则平均电动势E=因此通过电阻R的电荷量为q=A t=A t 7r+rBS BS-A t=-A t R+r 7?+f故B错误；在右时刻电动势=强也 则由法拉第电磁感应定律,A夕=弁可知,则穿过线圈的磁通量变化率为.0,故C错误；在右时刻电流表的示数为交 变电流的有效值，则有一=-一，故D正确。电R+工电R+彳 _2.处在匀强磁场中的矩形线圈&历4以恒定的角速度绕/边转动，磁场方向平行于纸面并与力边垂直。在力=0时刻，线圈平面与纸面重合，J I如图所示，线圈的cd边离开纸面向外运动。若规定沿af-Cf 方向 个的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流/随时间t变化的图像是（）解析：选C线圈在磁场中从题图位置开始匀速转动时可以产生按余弦规律变化的交流电。对于题图起始时刻，线圈的cd边离开纸面向外运动，速度方向和磁场方向垂直，产生的电动势的瞬时值最大；用右手定则判断出电流方向为逆时针方向，与规定的正方向相同，所以C对。解决交变电流图像问题的三点注意(1)只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦形式，其变化规 律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关。注意峰值公式=nBSa)中的S为有效面积。(3)在解决有关交变电流的图像问题时，应先把交变电流的图像与线圈的转动位置对应 起来，再根据特殊位置求特征解。二、有效值的理解和计算1.有效值的理解跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫作交变电流的有效值。对于正弦交流电，其F IJ T有效值和峰值的关系为=今，=亍，/=十勺2 勺22.有效值的计算(1)计算有效值时要注意根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电 阻”上产生“相同热量”列式求解。(2)利用两类公式0=之竺和0=1方可分别求得电流有效值和电压有效值。(3)若图像部分是正弦(或余弦)交流电,其中的从零(或最大值)开始的;周期整数倍的部 分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系而1、%=仍求解。3.几种典型的交变电流的有效值电流名称电流图像有效值正弦式交 变电流F正弦半波 电流Z八r t t2i=-2正弦单向 脉冲电流1 xx 万、wT t i1t L矩形脉动 电流1=非对称性 交变电流0i iI 1 i.1=错误！i:r:1小题练通1.多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇，过去是用变压器来实现上述调节的，缺 点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或风扇的转速。现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的，如图所示为一个经过双向可控硅电子元件调 节后加在电灯上的电压，即在正弦式电流的每一个I周期中，前面的;被截去，从而改变了电 灯上的电压，那么现在电灯上的电压为（）A.UmC.g解析：选c由有效值的定义知X,得=今。C项正确。K K 乙 Z2.如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为区电阻为R,半径为、圆心角为45 的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的。轴以角速度。匀速转动（。轴位于磁场边界）。则线框内产生的感应电流的有效值为（）“应2 3,27?ylBL2 coB，-2R3应2“BE 3D.4A解析：选D线框的转动周期为7,而线框转动一周只有1的时间内有感应电流，此时感 应电流的大小为：/=工钎=筌，根据电流的热效应有：(*)=/有初，解得了BlJ cd,丁八有=,故D正确。求解有效值的一般方法和技巧(1)首先要分析交变电流的变化规律，正弦式电流的最大值和有效值的关系是/=与，U V2=三,非正弦式交变电流一般不符合此关系。(2)对于非正弦式交变电流，可在一个周期内分段求出产生的热量，再求热量的总和Q。1将总热量。用相应的物理量/或来表示(如Q=fRt或Q=t),则/或为其交变电流的 相应有效值。三、交变电流的“四值”及应用小题练通1.(多选)(xx 安徽“江南十校”联考)如图所示，处在垂直纸面向外、磁感应强度大小物理含义重要关系适用情况瞬时值交变电流某一时刻的值e=Esin co t计算线圈某一时刻的受力 情况峰值最大的瞬时值瓦=nBS co KZn=-7/?+r确定用电器的耐压值，电 容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效 的恒定电流值E=/(1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量)(2)交流电表的测量值(3)电器设备标注的额定电压、额定电流(3)保险丝的熔断电流平均值交变电流图像中图线与时 间轴所围面积与时间的比 值A t_ EI 一R+r计算通过电路某截面的电荷量为方的匀强磁场中的矩形线框MNP Q,以恒定的角速度。绕对角线M转动。已知腑长为；,版长为4线框电阻为凡在方=0时刻线框平面与纸面重合，下列说法正确的是（）A.矩形线框产生的感应电动势有效值为苗皮2。B,矩形线框转过半周时，通过线框的瞬时电流为零C.矩形线框转动一周时，通过线框的电荷量为罕D.矩形线框在转动半周过程中产生的热量为吟产解析：选A B D矩形线框转动产生正弦交变电流最大值：有效值;当Bhko),故A正确；转过半周，线圈平面与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为零,瞬时电流为零，B正确；转过一周通过横截面的电荷量为零，C错误；转过半周时间内产生的热量为Q=g 2Bld2C O)土_ 逑白血R t=R*1=点 1D正确。2.如图所示，N=50匝的矩形线圈abed,aS边长4=20 cm,ad边长心 一=25 cm,放在磁感应强度4=0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的例轴以=3 000 r/min的转速匀速转动，线圈电阻-1：-fr=lQ,外电路电阻=9 Q,%=0时，线圈平面与磁感线平行，助边正转 匕,“出纸外，“边转入纸内。H(1)写出感应电动势的瞬时表达式；(2)线圈转一圈外力做功多少？(3)从图示位置转过90的过程中流过电阻火的电荷量是多少？解析：(1)线圈以=3 000 r/min的转速匀速转动，所以线圈的角速度3=100兀rad/s感应电动势的最大值为：5,=/?=100 71(V)所以感应电动势的瞬时值表达式为e=nBScocos co t=100 it cos 100 it t(V)p(2)电动势有效值为“;忑,电流/=-线圈转一圈外力做功等于电功的大小，即 V=/(A+r)T2 98.6 J(3)线圈由题图位置转过90的过程中，A G=6Ssin90,通过的电量为0考R+r=0.1 C答案：(1)e=100 瓦 cos 100 7c t(V)(2)98.6 J(3)0.1 C线框在匀强磁场中匀速转动，产生正弦式交变电流。而对于电表读数、求产生的热量均 由交变电的有效值来确定，涉及耐压值时，则由最大值来确定，而通过某一电量时，则用平 均值来求。课时达标检测一、单项选择题1.一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间 变化的图像如图甲所示。则下列说法正确的是()A.力=0时刻，线圈平面与中性面垂直B.2=0.01 s时刻，0的变化率最大C.2=0.02 s时刻，交流电动势达到最大D,该线圈相应产生的交流电动势的图像如图乙所示解析：选B由题图甲可知，方=0时，通过线圈的磁通量最大，线圈处于中性面位置。t=0.01 S时刻，磁通量为零，但磁通量变化率最大，所以A错误，B正确。=0.02s时,交流电动势应为0,C、D均错误。2.一矩形线圈在匀强磁场中转动，产生交变电流的电动势为e=22()Ssin 100 7：t V,对于这个交变电流的说法正确的是()A.此交变电流的频率为100 Hz,周期为0.01 sB.此交变电流电动势的有效值为220 VC.耐压为220 V的电容器能够在该交变电路中使用D.力=0时，线圈平面与中性面垂直，此时磁通量为零解析：选B由电动势瞬时值表达式可知，此交变电流的频率为50Hz,周期为0.02 s,电动势的有效值为220 V,最大值为220Sv,故A、C选项错误，B选项正确。当方=0时，电动势的瞬时值为零，说明方=0 时线圈处于中性面位置，通过线圈的磁通量最大，故D选项错误。3.如图所示是一交变电流的，-方图像，则该交变电流的有效值为（）A.4 A B.2sA8 2帆C.-A D.-A解析：选D由小方图像知，该交变电流一个周期的时间为3x10-2 s,前g周期为正 弦交变电流,后|周期为恒定电流,则该电流通过一个电阻在1个周期内产生的热量为（%）I：rt=/RT,可确定有效值/=斗区A,故D正确。4.如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴00,以恒定的 角速度勿转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙 所示的余弦规律变化，则在方=丹时刻（）2 coo甲 乙A.线圈中的电流最大B.穿过线圈的磁通量为零C.线圈所受的安培力为零D.穿过线圈磁通量的变化率最大解析：选C线圈中产生的交变电流按照题图乙所示的余弦规律变化，即i=Xcos co t,7T 7T在t=时刻，=4cos C D t=Z.COS-69=0,此时刻线圈位于与磁场方向垂直所在的 z co 2 co平面，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，B、D错误；产生的感应电流为零，所以安培力为零，C正确，A错误。5.（xx 南京、盐城一模）一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如图所示，则在相同时间内电阻产生热量最大的是（）解析：选D由A、B图像，对应正弦式交变电流，有效值：/=手A=S A,根据焦 耳定律得：Q,=I；RT=G2RT=2RT,C选项对应恒定电流，根据焦耳定律得：Q尸fRT=2.25A T,D选项对应方波交变电流，根据焦耳定律得：2 R=2RT+2RT=ART,故选项D正确。二、多项选择题6.如图中各图面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场方中以角速度。匀 速转动，则能产生正弦交变电动势e=6Sgsin。1的图是（）解析：选A C线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴（轴在线圈所在平面内）匀速转 动，产生的正弦交变电动势为e=S3sin cot,由这一原则判断，A图和C图符合要求；B 图中的转轴不在线圈所在平面内；D图转轴与磁场方向平行，而不是垂直。故A、C正确。7.如图甲为风力发电的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁 铁转动，转速与风速成正比。某一风速时，线圈中产生的正弦式电流如图乙所示，贝卜）A.电流的表达式为/=0.6 sin 10无MA）B.磁铁的转速为10 r/sC.风速加倍时电流的表达式为，=1.2sin 10九(A)D.风速加倍时线圈中电流的有效值为0.63A2 7T解析：选A D通过题图乙可知电流的最大值为0.6 A,周期7=0.2 s,故co=-=10 nrad/s,故电流的表达式为，=0.6sin 10兀寅A),故A正确；电流的周期为7=0.2 s,故磁体的转速为=：=六r/s=5 r/s,故B错误；风速加倍时，角速度加倍，树g区=可知产生的感应电动势加倍，形成的感应电流加倍，故风速加倍时电流的表达式为i=1.2sin 20 7rz(A),故C错误；根据C项分析，形成的感应电流4=1.2 A,故有效值为/=12A=0.6/2 A,故 D 正确。勺2勺28.在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T,转轴QQ垂直于磁场方向，如图所示，线圈电阻为2 Q,从线圈平面与磁场方向平行时开始计 2P时，线圈转过了 60时的感应电流为1 A,那么()I：1-A.线圈中感应电流的有效值为2 A-kB,线圈消耗的电功率为4 W2 TTC.任意时刻线圈中的感应电动势为e=4cost(V)T 9 7TD.任意时刻穿过线圈的磁通量为G=-sin-t(W b)71 1解析：选B C因为是从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，所以其电流瞬时表达式 为i=Leos co t,因为线圈转过了 60的感应电流为1A,即1=A cos 60 ,解得/=2A,故感应电流有效值为/=,A=S A,A错误；线圈消耗的电功率为P=/A=()2x2 W=2 tt4 W,B正确；电路中感应电动势最大为区=j?=4 V,线圈的角速度为。=7,所以线圈 转动过程中产生的感应电动势的瞬时值为e=Ecos o)=4cosfy-tj(V),C正确；任意时2 7r 2 7r F F刻穿过线圈的磁通量为=BSsin-t,根据公式K=NBSco=A in,可得工六=F一=I 1 A 3 2 7CJ亍4 2无 lxv279 Tt故D错误。第64课时 变压器(重点突破课)基础点自主落实必备知识一、理想变压器1.构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两仝线圈组成的。原线圈：与交流电源连接的线圈，也,叫初级线圈:副线圈：与自载连接的线圈，也叫次级线圈。2.原理：电流磁效应、电磁感应。二、理想变压器几个基本关系小题热身电压电流功率关系式0=色Ik n-2I=nI2P人=p出依据,A e=FUI=U/2能量守恒注意电流关系式仅适用于一个副线圈的情况L（多选）理想变压器原、副线圈匝数比为10：1,以下说法中正确的是（）A.穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10:1B.穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C.原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10：1D.正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1:1解析：选B D对于理想变压器，认为无磁通量损失，因而穿过两个线圈每一匝的磁通 量相同，磁通量的变化率相同，每匝线圈产生的感应电动势相等，电压与匝数成正比。理想 变压器没有能量损失，故输入功率等于输出功率。2.（多选）对于理想变压器，下列说法中正确的是（）A.原线圈的输入功率随着副线圈的输出功率增大而增大B,原线圈的输入电流随着副线圈的输出电流增大而增大C.原线圈的电压不随副线圈的输出电流变化而变化D,当副线圈断开时，原线圈的电流不一定为零解析：选A B C原线圈的电压决定副线圈的电压，即使副线圈开路也是如此，副线圈电 压在开路时也不会为零；原线圈的电流由副线圈的电流决定，当副线圈电流为零时，原线圈 电流也为零；输出功率决定输入功率，输出功率变大时，输入功率也变大，且二者总相等，故正确的选项为A、B、Co3.（多选）（xx 临沂二模）某交流发电机的输出电压随时间变化-220“炉的图像如图所示，输出功率是20 kW,现用5 000 V高压输电，输电线上的总电阻是40 Q,再利用力：m=22：1的降压变压器降压后供给用户，则下列说法正确的是（）A.交变电流的频率为100 HzB.发电机输出电压的有效值为220 VC,流过高压输电线的电流为125 AD.降压变压器输出电压的有效值为220 V解析：选B D由题图可知周期7=0.02 s,所以频率/=50 Hz,故选项A错误；交流发电机的输出电压为4=220 V,故选项B正确；由尸=4可知高压输电电流）=:nncU 5 000A=4 A,故选项C错误；降压变压器的输入电压=一=5 000 V-4X40 V=4 840 V,由乡=生可知降压变压器的输出电压为=殁=答V=220 V,故选项D正确。提能点师生互动提能点（一）理想变压器典例（XX 全国卷I）含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R、尼和尼的阻 值分别为3 Q、1 Q和4 Q,合为理想交流电流表，为正弦交流电压源，输出电压的有 效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为/;当S闭合时，电流表的示数为4/。该变压 器原、副线圈匝数比为（）A.2 B.3C.4 D.5解析设原、副线圈的匝数比为，根据变压器匝数比与电流成反比的关系，则原线 圈电流为/时，副线圈电流为公；原线圈电流为4/时，副线圈电流为4A/。根据变压器的输入功率等于输出功率得UI-7兄=（/）2（石+）40（47）27?,=HA TT 兄联立两式代入数据解得衣=3选项B正确。答案B理想变压器关系式应用时的注意事项理想变压器的变压关系是一个普适关系，而电流比4=生则不然，它只适用于副线圈仅有一个的情况。而对副线圈有多个的情况则应根据功率关系户入=尸出,即UI=U2I2+UI3+来找出各线圈间的电流关系。集训冲关1.（多选）（XX 全国丙卷）如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b。当输入电压为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是（）A.原、副线圈匝数比为9：1B.原、副线圈匝数比为1:9C.此时a和b的电功率之比为9：1D.此时&和b的电功率之比为1:9解析：选A D设灯泡的额定电压为，输入电压为灯泡额定电压的10倍时灯泡正常发 光，则变压器原线圈的电压为9%变压器原、副线圈的匝数比为9：1,选项A正确，选项 B错误；由得，流过6灯泡的电流是流过a灯泡电流的9倍，根据尸=/,a、b 灯泡的电功率之比为1：9,选项C错误，选项D正确。2.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比m：上=1：2,副线圈与阻值7?=10 Q 的电阻相连，原线圈两端所加的电压=lOsin 100 7t t（V）,下列说法正确的是（）A.交流电压表的示数为14.1 VB.原线圈中的电流为4 AC.电阻a消耗的电功率为400 WD.副线圈中交流电的频率为100 Hz解析：选B交流电压表的示数为电压的有效值，所以电压表的示数为10 V,所以A 错误。根据电压与匝数成正比可得，副线圈的电压为20 V,所以电阻“上消耗的电功率为产 2（）2 U 20=1=777 W=40W,所以C错误。副线圈的电流为72=-=A=2 A,根据电流与匝数成反 K iU K 1U比可得，原线圈中的电流为4 A,所以B正确。变压器不会改变电流的频率，所以副线圈输 出交流电的频率为广=：=券=券=50 Hz,所以D错误。提能点（二）三种特殊的变压器自耦变压器自耦变压器（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 源按不同的端点时，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，如图 所示C例1（XX 江苏高考）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4、6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、6间输入电压为的交变电流时，C、d间的输出电压为丛。在将滑动触头从必点顺时针旋转到点的过程中()A.心风小降低 B.lkU,升高C.“见 降低 D.必见升高解析a、6间原线圈的匝数大于。、d间副线圈的匝数，在滑动触头由必点移动到N点的过程中，副线圈的匝数进一步减小，由变压器工作原.=生知，4心 目4降低，Ui n-2选项C正确。答案C多副线圈变压器-_计算具有两个(或两个以上)副线圈的变压器问题时，应注意三个关系:八、士 U&(1)电压关系:=72i n2 n-s(2)电流关系：nI=n2Ii+(3)功率关系：X=g+A+例2如图所示，接在理想变压器回路中的四个规格相同的灯泡都正常发光，那么，理想变压器的匝数比小：生：小为()A.1：1：1B.3：2：1C.6：2：1D.2：2：1解析灯泡正常发光，可得4=保=/=，所以=2的 由理想变压器的电压关系 若可得2人灯泡都正常发光，则功率相等，即M-=几由P/得14=Ib=L=瓜 即/i=乙=4由理想变压器的功率关系得/=A+,nI=rkl2+n3l3f可得s=m+a=23+/23=3/2:io 所以 m：4：/2:i=3：2：lo答案B电压互感器和电流互感器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交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&Iii=12n2例3（多选）（xx 江苏四市联考）如图所示，在某一输电线路的 起始端接入两个互感器，原、副线圈的匝数比分别为100：1和1：100,图中a、6表示电压表或电流表，已知电压表的示数为22 V,电流表的示数为1A,贝卜）A.a为电流表，6为电压表B.a为电压表，6为电流表C.线路输送电功率是220 kWD.输电线路总电阻为22 Q解析左侧的互感器原线圈并联在输电线路上,测量的是输电电压,所以a为电压表；右侧的互感器原线圈串联在输电线路上，测量的是输电电流，b为电流表，选项B正确，A 错误；电压表的示数为22V,根据变压公式，擀=100,输电电压为=100 x22V=2200V；U2电流表的示数为1 A,根据变流公式，7=-=100,输电电流=100 x1 A=100 A,线路 12 4输送电功率为夕=/=220 kW,选项C正确；根据题述条件，不能求出输电线路总电阻，选项D错误。答案B C对于副线圈有两个及以上的理想变压器，电压与匝数成正比是成立的，而电流与匝数成 反比的规律不成立。但在任何情况下，电流关系都可以根据原线圈的输入功率等于副线圈的 输出功率即入=出进行求解。集训冲关1.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某 部分。一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调。已 知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝，接在有效值为220V的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时，负载上的功率为2.0 kW。设此时原线圈 中电流有效值为1,负载两端电压的有效值为心 且变压器是理想的，则和/分别约为（）A.380 V 和 5.3 AB.380 V 和 9.1 AC.240 V 和 5.3 AD.240 V 和 9.1 Ap 9 000解析：选B对理想变压器，原、副线圈功率相同，故通过原线圈的电流/=77=工-U zzuA9.1A,负载两端电压即为副线圈电压，*即U=丁船，可得&=380 V,故/?1 愚 1 1 uu 1 yuuB对。2.（多选）如图甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说法中正确的是（）A.线圈匝数 77i7?2,niC.甲图中的电表是电压表，输出端不可短路D.乙图中的电表是电流表，输出端不可断路解析：选CD题图甲中的原线圈并联在电路中，为电压互感器，是降压变压器，外 题图甲中的电表为电压表；题图乙中的原线圈串联在电路中，为电流互感器，是升压变压器,题图乙中的电表为电流表，故选项C、D正确。提能点（三）理想变压器的动态分析典例（xx 天津高考）如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均 为理想电表。下列说法正确的是（）A.当滑动变阻器的滑动触头月向上滑动时，用消耗的功率变大B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C.当滑动变阻器的滑动触头向上滑动时，电流表A示数变大D.若闭合TT关S,则电流表A示数变大，A?示数变大解析当滑动变阻器的滑动触头户向上滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻变大,则副线圈所在电路的总电阻片总变大，因原、副线圈两端的电压、不变，则通过IL用的电流石=会小，用消耗的功率4=犷帛变小，选项A错误；用两端的电压取=A用变小，则电压表v的示数4=-%变大，选项B正确；因通过原、副线圈的电流关系4=生，心变小，则变小，即电流表人的示数变小，选项C错误；若闭合开关S,则副线 h nU,圈所在电路的总电阻A总变小，通过副线圈的电流入=豆下变大，则通过原线圈的电流Il 变大，电流表A 1的不数变大，发两端的电压Uri 7=R变大，则R1两端的电压Um=W-4 变小，电流表2的示数变小，选项D错误。答案B理想变压器动态分析的两种情况匝数比不变，负载变。如图所示:来不变,他找K变化不变，根据之=卫，不论负载电阻火如何变化，不变。当负载电阻发生变化时，A=5变化，由于=生，故发生变化。n 12 刀 1心变化引起鸟变化，P=P z,故6发生变化。（2）负载电阻不变，匝数比变。如图所示：不变当生变化,根威噂 凄化。不变，变化，故=发生变化。2根据2=，月发生变化，再根据片=2,故X变化。根据X=不变，故Z发生变化。集训冲关1.（多选）如图所示的电路中，户为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压不变，闭合开关S,下列说法正确的是（）A.尸向下滑动时，灯L变亮B.尸向下滑动时，变压器的输出电压不变C.向上滑动时，变压器的输入电流变小D.尸向上滑动时，变压器的输出功率变大解析：选B D尸向上或向下滑动时，由变压器的电压特点）=生可知，&是不变的，灯U2 n2L亮度也不变，A项错误，B项正确；刀向上滑动时，滑动变阻器的阻值减小，由，=，可知，变压器的输出功率2变大，又理想变压器的输入功率等于输出功率，则输入功率片也变大,由=及不变可知，变压器的输入电流变大，C项错误，D项正确。2.（xx 南昌模拟）某供电系统是由交流发电机输出电压和副线圈匝数可调的变压器组 成，如图所示。图中发表示输电线的电阻。贝心）A.当电压表%示数减小，而用电器负载不变时，不改变触头位置，电流表8示数增大B.当电压表示数减小，而用电器负载不变时，适当上移触头匕可使电流表A?示数 不变C.当电压表片示数不变，而用电器负载增加时，不改变触头位置，电流表8示数不变D.当电压表片示数不变，而用电器负载增加时，适当上移触头尸，电流表8示数一定 减小解析：选B在不改变触头位置时，读数减小导致V?读数减小，负载电阻不变，导致 心减小，71减小，A错误；电压关系为4=色，减小同时增大m可以使得不变，心不变,B正确；不变，又不改变触头位置则不变，此时增加负载（即减小负载电阻），心增大，从而上增大，C错误；根据在不变时，上移触头，增大，此时增加负载，人增 U2 2大,从而/增大，D错误。课时达标检测一、单项选择题1.（xx 四川高考）如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，贝11（）A.小灯泡变亮B.小灯泡变暗C.原、副线圈两端电压的比值不变D.通过原、副线圈电流的比值不变解析：选B由于家庭电路上理想变压器为降压变压器，故外也 当原、副线圈减少相同的匝数时，其变压比色;变大，根据%=生:，一定，变小，故小灯泡变暗，选项A 2 Ik 772错误，选项B正确；联=力知，原、副线圈电压的比值变大，选项C错误；根据”=,则通过原、副线圈电流的比值变小，选项D错误。2.（xx 江苏高考）一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V交变电流改变为 110 V。已知变压器原线圈匝数为800,则副线圈匝数为（）A.200 B.400C.1 600 D.3 200解析:选B根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系女,得甘=用吗”=400,选项B正确。3.（xx全国卷I）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 压在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R的电压为立原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为攵贝h）1 1A.=66 V,k=B.=22 V,k9 91 1C.=66 V,k=D.=22 V,k=。o解析：选A设原、副线圈中的电流分别为、k,贝4=楙4,故上晋 J 设原线 圈两端的电压为U、,贝冷=?=：，故U=3U。结合原副线圈的电流比为1:3,则原线圈上电阻两端的电压为故g+3=220 V,解得=66 V。选项A正确。4.用220 V的正弦式交变电流通过理想变压器对一负载供电,压器输出电压是110 V,通过负载的电流图像如图所示，贝（A,变压器输入功率约为3.9 WB.输出电压的最大值是110 VC.变压器原、副线圈匝数比是1:2D.负载电流的函I数表达式7=0.05sinfl00兀t+解析：选A由题图知，副线圈电流的有效值右=0.05 x,副线圈的输出功率是P i精品文档Z4x=110 x0.05x W 3.9 W,A正确；输出电压的有效值是110 V,B错误；根据理想变压器电压与匝数的关蜀=詈祟C错误;从题图可以看出，交变电流的 周期是0.02 s,角速度是100兀rad/s,负载电流的函数表达式，=0.05sin 100兀Z（A）,D项错误。5.（xx 保定期末）如图所示，有一自耦变压器接在稳定的交流电源上，、V2为理想电压表。下列说法中正确的是（）A.若尸不动，滑片P向上滑动时，示数变大，V2示数变小B.若分不动，滑片尸向上滑动时,灯泡消耗的功率变小C.若尸不动,滑片方向下移动时，示数不变，V2示数增大D.若分不动，滑片方向下移动时,灯泡消耗的功率变小解析：选D电压表的示数由交流电源决定，与其他因素无关，A项错误；尸不动，变压器输出电压不变，滑片尸上滑，副线圈电路总电阻减小，由欧姆定律可知，电流增大,灯泡L功率增大，B项错误；若滑片不动，叶移，副线圈匝数n减小，由变压规磴V 可知，输出电压减小，由欧姆定律可知，电路总电流减小，故灯泡消耗功率减小、滑动 变阻器两端电压减小，C项错误，D项正确。6.（xx 杭州质检）如图所示，电路中有五个完全相同的灯泡，额定电压均为36 V,变 压器为理想变压器，现在五个灯泡都正常发光，则变压器的原、副线圈匝数比必：m和电源 电压分别为（）A.2：3 72 V B,3：2 54 VC.3：1 180 V D,3：1 108 V解析：选C设灯泡正常发光时电流为/,则副线圈中电流为3/,原线圈中电流为/,由理想变压器原、副线圈中的电流之比与原、副线圈匝数之比的关系可知，a：/72=3：1,由变压器原、副线圈两端的电压之比与原、副线圈匝数之比的关系可知，原线圈两端电压为 108 V,再加上两个灯泡两端电压可知=180 V,选项C正确。7.下图中甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化。下列说法正确的是（精品文档A.图甲表示交流电压，图乙表示直流电压B.两种电压的有效值相等C.图甲所示电压的瞬时值表达式为=31 Isin 100 7T t(V)D.图甲所示电压经匝数比为10：1的变压器变压后，频率变为原来的解析：选C因图像的纵坐标一一电压的正负表示电压的方向，因此两图均为交流电压,A错；对于正弦式交变电流才有有效=3,虽然两图的峰值相同，但题图乙是非正弦式交变电流，不适用上式有效值的求法，故B错;正弦式交流电压瞬时值的表达式为u=sin st,2 7T由题图可知a=311 V,7=2 x 10-2s,可得。=7=100兀rad/s,代入上式得=311sin 100 7rt(V),故C对；由变压器原理可知变压器只能根据匝数比改变电压和电流，它不会改 变周期和频率，故D错。8.(xx 唐山统考)如图所示，理想变压器的原、副线圈分别接 行尸向理想电流表A、理想电压表V,副线圈上通过输电线接有一个灯泡L、H心由4一个电吹风此输电线的等效电阻为R,副线圈匝数可以通过调节滑 I 1L片改变。S断开时，灯泡L正常发光，滑片位置不动，当S闭合时，以下说法正确的是()A,电压表读数增大B.电流表读数减小C.等效电阻两端电压增大D.为使灯泡L正常发光，滑片产应向下滑动解析：选C当S闭合时，变压器副线圈电路电流增大，两端电压不变，电压表读数不 变，选项A错误。由于变压器输出功率增大，输入电流增大，电流表读数增大，选项B错误。由于输电线中电流增大，所以输电线等效电阻两端电压增大，选项C正确。为使灯泡L 正常发光，应该增大变压器输出电压，滑片产应向上滑动，选项D错误。二、多助选择题9.(xx 泰州一模)如图甲所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1,原线圈的 电压随时间变化规律如图乙所示，副线圈电路中接有灯泡，额定功率为22 W；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，若用和/分别表示此时电压表和电 流表的读数，贝心)甲2 t/(X10)乙a.灯泡的电压为no vB.副线圈输出交流电的频率为50 HzC.=220 V,/=0.2 AD,原线圈输入电压的瞬时表达式为“=220啦sin 100 nt（V）解析：选A B D由题图乙可知原线圈的电压有效值为：=喳V=220 V,副线圈的勺27?9 I电压为：4#=n。V,则A正确。原线圈的频率为：/=-Hz=50阻变压器不会22 I改变频率，故B正确；副线圈电流为：入=元A=0.2A,原线圈的电流为：71=572=0.1 A,则C错误；。=2兀/=100无，原线圈输入电压的瞬时表达式为：=22s/sin 100兀（V）,故D正确。10.有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入 电路的匝数可以通过滑动触头0调节，如图所示，在副线圈输出端连 接了定值电阻尼和滑动变阻器用在原线圈上加一电压为的交流电,则（）A.保持。的位置不动，将向上滑动时，电流表的读数变大B.保持0的位置不动，将尸向上滑动时，电流表的读数变小C.保持户的位置不动，将0向上滑动时，电流表的读数变大D.保持的位置不动，将0向上滑动时，电流表的读数变小解析：选B C保持0的位置不动，副线圈匝数不变，由机=必知6不变，当夕向上滑动 1k rk时，变大，由4=年%口 A减小，/减小，故电流表的读数变小，A错误，B正确；保持夕的位置不动，将0向上滑动时，副线圈的匝数增多，由怖=知增大，由人=知心 U2 rh R+Ro增大，小增大，故电流表的读数变大，c正确，D错误。IL（xx 广东四校联考）理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1,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，为滑动变阻器的触头，贝11（）A.副线圈输出电压的频率为50 HzB,副线圈输出电压的有效值为31 VC.尸向右移动时，原、副线圈的电流之比减小D.向右移动时，变压器的输出功率增大解析：选A D原线圈输入电压的频率为50 Hz,变压器不改变交变电流的频率，A正确;原线圈输入电压的有效值为/79=220 V,根据理想变压器的电压规律可得，副线圈输出电压的有效值为=22v,B错误；根据?=必知向右移动时，原副线圈的电流之比不变，C错误；户向右移动时,b 口滑动变阻器接入电路部分的电阻减小，而副线圈两端的电压不变，则副线圈中的电流变大，变压器的输出功率增大，D正确。12.如图所示为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，变压器可视为理想变 压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电，调节触头尸，使输出功率由1 000W降至250 Wo 若电阻丝的阻值不变，则调节前后（）A.副线圈两端的电压比为4：1B.原线圈输入电流比为1:2C,副线圈的接入匝数比为2：1D.原线圈输入功率比为4：1解析：选CD调