专题突破(3)——含变压器电路的分析与计算（Word）-【全效作业本】2022-2023学年高中选择性必修第二册物理（人教版2019）

专题突破(三)——含变压器电路的分析与计算 [见学生用书P85] 在高中物理中，对比直流电路，交流电路的差异是多一个元件——变压器，掌握好变压器的规律，可以突破交流电路分析与计算的难点。解题时注意：利用＝时，U1必须是原线圈两端的电压，它不一定等于电源电压(当原线圈回路里串联电阻或灯泡时，U1小于电源电压)；U2是副线圈两端的电压，它是副线圈与用电器构成的回路的总电压，等于回路各部分电压之和。对理想变压器，还要注意隐含信息：P入＝P出，P出为副线圈回路中消耗的总的电功率，变压器可以改变交变电压、电流，但不能改变功率，也不能改变交流电的频率。 【例1】　如图所示，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　) 例1图 A．U＝110V，I＝0.2A B．U＝110V，I＝0.05A C．U＝110 V，I＝0.2A D．U＝110 V，I＝ A 【解析】 依题意可求出副线圈中的电压、电流分别为220 V、0.1 A，故原线圈中的电压、电流分别为110 V、0.2 A。 【例2】　在变电站里，经常要用交流电表监测电网上的强电流。所用的器件叫电流互感器，下列图示中能正确反映其工作原理的是(　A　) 【解析】 电流互感器把大电流变成小电流，测量时更安全，根据变压器原理，＝，I2＝I1，所以要求线圈匝数n2>n1，原线圈要接在火线上，A正确。 【例3】　如图甲所示电路中，L1、L2、L3为三只“6V 3W”的灯泡，变压器为理想变压器。各电表均为理想电表。当ab端接如图乙所示的交变电压时，三只灯泡均正常发光。下列说法正确的是(　B　) 例3图 A．变压器原副线圈的匝数比为1∶2 B．副线圈两端输出的交流电频率为50 Hz C．电流表的示数为0.5 A D．电压表的示数为18V 【解析】 灯泡正常发光时的电流I0＝ A＝0.5 A，则副线圈中电流I2＝2I0，而原线圈中电流I1＝I0，则变压器原副线圈的匝数比n1∶n2＝I2∶I1＝2∶1，A错误；由乙图可知，交流电的周期T＝0.02 s，则频率f＝＝50 Hz，变压器不改变交流电的频率，B正确；电流表的示数IA＝I2＝2I0＝1 A，C错误；因灯泡正常发光，则副线圈的两端电压U2＝6 V，则原线圈的两端电压U1＝U2＝12 V，即电压表示数为12 V，D错误。 【例4】　(多选)如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1∶n2＝55∶1，原线圈接电压U＝220sin 100πt V的交流电源，电表均为理想电表。闭合开关后，在滑动变阻器的滑片P从最上端滑到最下端的过程中，下列说法正确的是(　BD　) 例4图 A．副线圈交变电流的频率是100 Hz B．电压表的示数为4V C．滑动变阻器两端的电压先变大后变小 D．电流表的示数变大 【解析】 由电压公式知，交变电流的角速度为ω＝100π rad/s，则频率f＝＝50 Hz，变压器不改变交流电的频率，故副线圈交变电流的频率是50 Hz，A错误；原线圈两端的输入电压有效值为220 V，由＝知，副线圈两端电压为U2＝4 V，即为电压表的读数，B正确；在滑动变阻器的滑片P从最上端滑到最下端的过程中，电路中的总电阻减小，根据欧姆定律可知，变压器的输出电流增大，则输入的电流也增大，即电流表的示数变大，D正确；定值电阻R两端的电压变大，副线圈两端电压不变，所以滑动变阻器两端电压变小，C错误。 【例5】　一台发电机最大输出功率为4 000 kW，电压为4 000V，经变压器T1升压后向远方输电。输电线路总电阻为R＝1 kΩ。到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220V　60W)。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则下列说法错误的是(　C　) A．T1原、副线圈电流分别为103 A和20 A B．T2原、副线圈电压分别为1.8×105 V和220V C．T1和T2的变压比分别为1∶50和40∶1 D．有6×104盏灯泡正常发光 【解析】 如图，I1＝＝103 A，I2＝＝20 A，A正确；U4＝220 V，I4＝，P4＝P1(1－10%)，＝＝，所以U3＝1.8×105 V，B正确；＝＝，＝＝，C错误；P4＝n·P灯，所以n＝6×104，D正确。 1．如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220sin 100πt V的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是(　B　) 第1题图 A．原线圈的输入功率为220 W B．电