2019-2020年高中物理第二章交變電流第三節(jié)表征交變電流的物理量學(xué)案粵教版

1、2019-2020 年高中物理第二章交變電流第三節(jié)表征交變電流的物理量學(xué)案 粵教版學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握交變電流的周期、頻率、線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度三者之間的關(guān)系2 能理解電流的有效值是與熱效應(yīng)有關(guān)的量，而平均值不是簡(jiǎn)單意義的平均3 掌握交變電流有效值與峰值的關(guān)系，會(huì)進(jìn)行有效值的計(jì)算.一、交變電流的周期和頻率導(dǎo)學(xué)探究如圖 1 所示，交變電流完成一次周期性變化需要多長(zhǎng)時(shí)間？在 1s 內(nèi)完成多少次周期性變化?答案 完成一次周期性變化需要0.02s ;在 1s 內(nèi)完成 50 次周期性變化.知識(shí)梳理周期、頻率及它們之間的關(guān)系：(1)周期(T):交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間.(2)頻率(f):交變電流在 1s

2、 內(nèi)完成周期性變化的次數(shù).T=1 或f=T.即學(xué)即用我國(guó)電網(wǎng)中交流電的頻率為_r/mi n.答案 3000二、交變電流的峰值和有效值導(dǎo)學(xué)探究某交流電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式50Hz,則我國(guó)提供市電的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為u= 6 2sin (100nt) V，把標(biāo)有“ 6V 2W 的小6V 的電容器接在此電源上會(huì)不會(huì)被擊穿？燈泡接在此電源上會(huì)不會(huì)被燒壞？把標(biāo)有答案小燈泡不會(huì)被燒壞，交流電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式u= 6 2sin (100nt) V 中 6 . 2V 是最大值，其有效值為 6V,而標(biāo)有“ 6V 2W 的小燈泡中的 6V 是有效值電容器會(huì)被擊穿.知識(shí)梳理交變電流的峰值和有效值：(1)峰值：交變電流的

3、電壓、電流能達(dá)到的最大數(shù)值叫峰值,若交流電接入純電阻電路中,電流及外電阻兩端的電壓的最大值分別為lm=, Un=ImRR+ r使用交變電流的用電器，其最大耐壓值應(yīng)大于其使用的交流電壓的最大值._(2) 有效值：確定交變電流有效值的依據(jù)是電流_讓交流與恒定電流通過(guò)大小相同的電阻,如果在交流的一個(gè)周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相同，則此恒定電流值叫做交流電的有效值.(3) 在正弦式交變電流中，最大值與有效值之間的關(guān)系為：Im0.707in,I=0.707Im.- 2 -即學(xué)即用判斷下列說(shuō)法的正誤.(1) 正弦式交變電流的正負(fù)兩部分是對(duì)稱的，所以有效值為零.(2) 交變電流的有效值就是一個(gè)周期內(nèi)的平均值.()

4、(3) 一個(gè)正弦式交變電流的峰值同周期頻率一樣是不變的，但有效值是隨時(shí)間不斷變化的.()(4) 交流電路中，電壓表、電流表的測(cè)量值都是有效值.()答案X(2)X(3)X(4)V題型探究重點(diǎn)難盤亍乍擊破一、周期和頻率的理解交變電流的周期和頻率跟發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度3或轉(zhuǎn)速n有關(guān).3(n)越大，周期越短，頻2n率越高，其關(guān)系為T=,3= 2nf= 2nn.3例 1 (多選)矩形金屬線圈共 10 匝，繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的情況如圖 2 所示下列說(shuō)法中正確的是()A.此交變電流的頻率為 0.2HzEn匕E= = 0.707 En,i=22圖

5、2B. 1s 內(nèi)電流方向變化 10 次C.t= 0.1s 時(shí)，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行D. 1s 內(nèi)線圈轉(zhuǎn) 5 圈答案 BD1 1解析 由圖象知T= 0.2s，故f=0yHz= 5Hz,即卩 1s 內(nèi)完成 5 個(gè)周期，線圈轉(zhuǎn) 5 圈，每 轉(zhuǎn) 1 圈電流方向改變 2 次，故 A 錯(cuò)，B D 對(duì)；在t= 0.1s 時(shí)，e= 0,所以線圈平面與磁場(chǎng) 方向垂直，故 C 錯(cuò).二、非正弦式交變電流有效值的計(jì)算利用有效值的定義，根據(jù)電流的熱效應(yīng)計(jì)算，計(jì)算時(shí)注意取一個(gè)完整周期的時(shí)間，而不是簡(jiǎn)單地對(duì)電壓求平均值.例 2 如圖 3 所示的交變電流由正弦式交變電流的一半和反向脈沖電流組合而成，則這種交變電流的有效值為

6、（）圖 3B.l。D. I。答案 C解析 由it圖象知交變電流的周期T= 2s. 一個(gè)周期內(nèi)：前半個(gè)周期電流的有效值：I1廠技巧點(diǎn)撥計(jì)算時(shí)要注意三個(gè)相同：“相同電阻”上“相同時(shí)間”內(nèi)產(chǎn)生“相同熱量” 般取一個(gè)周期，半周期對(duì)稱的可取半個(gè)周期.三、正弦式交流電有效值、最大值、平均值的對(duì)比例 3 如圖 4 所示，矩形線圈面積為S,匝數(shù)為n線圈電阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng) 磁場(chǎng)中繞00軸以角速度3勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò) 90的過(guò) 程中，求：1A.【o3C.I02I0_2，后半個(gè)周期電流的有效值:I2=I0.設(shè)交變電流的有效值為I，根據(jù)交變電流有效值的定義有R2 +I2R2=

7、Q2）R+I2R，解得I=乎|0.故選項(xiàng)C正確.22T2TI2RT=11“相同時(shí)R的電荷量為q=1At=研-線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值E和最大值Em的關(guān)系是Emn BScdr十r r、r土亠、FEnBSwE=.，電路中電流的有效值為I=-,22R+r2R+r2 2 2電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q=I2R-At=；R廠總結(jié)提升-11 有效值(1) 只有正(或余)弦式交流電的有效值根據(jù)E=計(jì)算.V2(2) 計(jì)算與電流熱效應(yīng)有關(guān)的量(如電功、電功率、熱量)要用有效值.交流電表的測(cè)量值，電氣設(shè)備標(biāo)注的額定電壓、額定電流，通常提到的交流電的數(shù)值都 是指有效值.2.平均值(1)求某一過(guò)程中的電動(dòng)勢(shì)是平均值,(1

8、)通過(guò)電阻R的電荷量q；(2)電阻R上所產(chǎn)生的熱量Q答案nBSR+7(2)4 R+ r2解析(1)依題意磁通量的變化量平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為111BM k i-TO圖hpa4T Q BS線圈轉(zhuǎn)過(guò) 90的時(shí)間為At= 4 =十總E=nA=勺壘，平均感應(yīng)電流為TAtn2nBSwR+rnR+r,通過(guò)電阻(2)計(jì)算通過(guò)線圈橫截面的電荷量時(shí)用電動(dòng)勢(shì)的平均值，即丄AAt=nAT達(dá)標(biāo)檢測(cè)1 小型手搖發(fā)電機(jī)線圈共N匝，每匝可簡(jiǎn)化為矩形線圈abed,磁極間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于線圈中心軸0O，線圈繞00勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖 5 所示矩形線圈ab邊和ed邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都為eo,不計(jì)線圈電阻，則發(fā)電機(jī)輸出電

9、壓()B.峰值是 2eoD.有效值是，2Ne答案 D解析 由題意可知，線圈ab邊和ed邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都為eo,因此對(duì)單匝矩形線圈總電動(dòng)勢(shì)最大值為 2eo，又因?yàn)榘l(fā)電機(jī)線圈共N匝，所以發(fā)電機(jī)線圈中總電動(dòng)勢(shì)最大值 為 2Neo,根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，在不計(jì)線圈內(nèi)阻時(shí)，輸出電壓等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小, 即其峰值為 2Ne),故 A、B 錯(cuò)誤；又由題意可知，若從圖示位置開始計(jì)時(shí)，發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為正弦式交變電流，由其有效值與峰值的關(guān)系可知, 故 C 錯(cuò)誤，D 正確.2.一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖象如圖圈內(nèi)阻為 5Q,外接一只電阻為 95Q的燈泡，如圖乙所示

10、，貝 U(A. 電壓表的示數(shù)為 220VB.電路中的電流方向每秒鐘改變50 次C.燈泡實(shí)際消耗的功率為484WA.峰值是 eoU-Um，即 山何60,6 甲所示.已知發(fā)電機(jī)線圖 5C.有效值是圖 6D.發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為 24.2J答案 D解析電壓表示數(shù)為燈泡兩端電壓的有效值，由題圖知電動(dòng)勢(shì)的最大值Em= 220 2 V，有效RE值E= 220 V，燈泡兩端電壓 U= 209 V , A 錯(cuò)；R+r由題圖甲知T= 0.02 s，一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變兩次，可知1 s 內(nèi)電流方向變化 100 次，B 錯(cuò)；if2092燈泡的實(shí)際功率P=豪=95 W=459.8 W , C 錯(cuò)；電流

11、的有效值I= = 2.2 A，發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為Q=I2rt= 2.22X5R+rX1 J = 24.2 J , D 對(duì).3通過(guò)一阻值R= 100Q的電阻的交變電流如圖7 所示，其周期為 1s該電阻兩端電壓的有效值為()圖 7A.12VB. 4 10VC. 15VD. 8 5V答案 B解析根據(jù)電流的熱效應(yīng)計(jì)算電流的有效值，由(0.1 A)2RX0.4 sX2+ (0.2 A)2RX0.1 sX2 =I2RX1 s 可得，流過(guò)電阻的電流的有效值1=10A，該電阻兩端電壓的有效值為U25=IR= 4.10 V , B 正確.4.如圖 8 所示，單匝矩形閉合導(dǎo)線框abed全部處于磁感

12、應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框面積為S,電阻為R線框繞與ed邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度3勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框中感n應(yīng)電流的有效值I=_.線框從中性面開始轉(zhuǎn)過(guò)3的過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量q=_.C. 2JD. 2.8JA.該交流電的電壓的有效值為100VB. 該交流電的頻率為 25HzC.該交流電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u= 1OOsin （25t） VD. 并聯(lián)在該電壓兩端的電壓表指針不停擺動(dòng) 答案 B答案.2BSBS2RR解析感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值40 分鐘課時(shí)作業(yè)Em=BS，有效值E=:，感應(yīng)電流的有效值I=|=今許,BSt= t=-厶R.tRR.強(qiáng)址訓(xùn)嫌抵展提升一、選擇題（17 題為單選題，8

13、10 題為多選題）1.下列選項(xiàng)中提到的交流電，不是指有效值的是（）A. 交流電壓表的讀數(shù)B. 保險(xiǎn)絲熔斷電流C. 電容器擊穿電壓D. 220V 交流電壓答案 C解析 電容器擊穿電壓指電容器兩端允許加的電壓的最大值.2.(解析 根據(jù)題圖可知該交變電流電壓的最大值為100V,周期為 4X102s，所以頻率為 25Hz,A 錯(cuò)，B 對(duì)；而3=2nf= 50nrad/s，所以u(píng)= 100sin （50nt） V , C 錯(cuò)；交流電壓表的示數(shù)為交流電的有效值而不是瞬時(shí)值，不隨時(shí)間變化，D 錯(cuò).3.一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為T.從中性面開始計(jì)時(shí)，1 一當(dāng)t= 12T時(shí)，線圈中

14、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為2V,則此交變電壓的有效值為（）A. 2 2VB. 2VC. 2VD.孑 V答案 A一2nT解析 先用代入法求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值，由e=Esin31，得 2V=Esin （x了 2），由此得Em= 4V,因此此交變電壓的有效值為2 2V,選項(xiàng) A 正確.4.一個(gè)小型電熱器若接在輸出電壓為10V 的直流電源上，消耗電功率為P;若把它接在某P個(gè)正弦交流電源上，其消耗的電功率為.如果電熱器電阻不變，則此交流電源輸出電壓的最 大值為（）A. 5VB. 5 2VC. 10VD. 10 2V答案 C解析 設(shè)電熱器電阻為 R,正弦交流電源的電壓有效值為U有效，接 10V 直流電源時(shí)，P

15、= =10P U有效-;接交流電源時(shí)，聯(lián)立得U有效= 5 2V,故電壓的最大值U= 2U有效=10V,選項(xiàng) C 正確.5.阻值為 1Q的電阻上通一交變電流，其it關(guān)系圖象如圖 2 所示，則在 01s 內(nèi)電阻上產(chǎn)生的熱量為（）9i/A1111 1 11111J i1 *th-21 !C. 2JD. 2.8J圖 2B. 1.5JA. 1J答案 D解析 因?yàn)樗拥碾娏鳛榻蛔冸娏?，大小在變化，所以只能分時(shí)間段來(lái)求熱量在01s內(nèi)電流的瞬時(shí)值大小為 1A 和 2A 的時(shí)間段分別為ti= 0.4s ,t2= 0.6s，所以Q= l1Rti+12Rt2=2.8J.6.在圖 3 所示電路中，A是熔斷電流為lo=

16、 2A 的保險(xiǎn)絲，電阻可不計(jì)，R是可變電阻，是交 流電源.交流電源的內(nèi)電阻不計(jì)，其電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律是e= 220 2sin （314t） V.為了不使保險(xiǎn)絲熔斷，可變電阻的阻值應(yīng)該大于（）A. 110 2QD. 220 2Q答案 B一U220解析電源電動(dòng)勢(shì)的有效值為U=220V，隘=肓丐Q=110Q，故 B 項(xiàng)正確.7電阻R、R與交流電源按照如圖 4 甲所示方式連接，R= 10Q、20Q.合上開關(guān) S 后,通過(guò)電阻Ra的正弦式交變電流i隨時(shí)間t變化的情況如圖乙所示則（）答案 BB. 110QC. 220QA.B.C.D.-CZF豈流電源通過(guò)R的電流的有效值是6A5R兩端的電壓有效值是 6

17、V艮兩端的電壓圖 3i/AC. 2JD. 2.8J解析由題圖乙可得，正弦式交變電流的最大值Im=|m3所以電流的有效值I=5A電阻R、R串聯(lián)，所以電流的最大值均為352A,有效值均為 3 代 故A C項(xiàng)錯(cuò)誤由歐姆定 律 U=IR得，Ui=IRi= 6V,故 B 項(xiàng)正確.Li =IR2= 12V,所以 Um=2li= 12 寸 2v,故 D 項(xiàng)錯(cuò) 誤.&如圖 5 甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖， 兩磁極 N、S 間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)， 為交流電流表.線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的水平軸0O沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示，以下判斷正確的是

18、（）答案 AC 9.圖 6 甲、乙分別表示兩種電壓的波形，其中圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化，下列說(shuō)法正確的是（）圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u= 311sin （100nt） V答案 CD311解析圖甲、乙都表示交流電，圖甲中有效值U=寸220V，而圖乙中的有效值不存在這A.B.C.D.電流表的示數(shù)為 10A線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50nrad/st= 0.01s 時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行t= 0.02s 時(shí)電阻R中電流的方向自右向左A.B. 兩種電壓的有效值相等C.D.兩種電壓的周期相同甲圖 5圖甲表示交流電,圖 8o2n一關(guān)系，所以它們的有效值不相同.由圖甲看出T= 2x10-2S,3=100nr

19、ad/s，所以u(píng)= 311sin(100nt) V .由圖象可知兩種電壓的周期都是2x10S.10如圖 7 甲所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)圖象如圖乙中曲線a、b所示，則()A. 兩次 t = 0 時(shí)刻線圈平面均與中性面重合B.曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為 2 : 3C.曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為 25HzD.曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為10V答案 AC解析 線圈位于中性面時(shí)，磁通量最大，電動(dòng)勢(shì)為零，A 正確；轉(zhuǎn)速之比等于周期的反比,故該比值為 3 : 2, B 錯(cuò)誤；頻率為周期的倒數(shù)，正弦式交變電流的電動(dòng)勢(shì)的有效值為

20、215 呂=X一 V= 5 2V, D 錯(cuò)誤.32二、非選擇題11.如圖 8 所示，線圈abcd的面積是 0.05m2,共 100 匝，線圈電阻為 1Q,外接電阻R=9Q,1勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=T，當(dāng)線圈以 300r/min 的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，求：n(1)電路中交流電壓表和交流電流表的示數(shù);EmNB&”15口E帀不，已知日=忌，且23b= - 3a,故可知屮圖 7(2)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90的過(guò)程中通過(guò)電阻R的電荷量.答案(1)31.86V3.54A(2)0.16C解析En=nBS1300=100XX 0.05X2n XVn60=50 VEmE= = 25，2電流表的示數(shù)I= =

21、 3.54 A ,R+ r電壓表的示數(shù)U=IR= 3.54X9 V = 31.86 V.從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò) 90的過(guò)程中，E = n 蘭，t_E又因?yàn)镮=，q=It,nnBS聯(lián)立得q=0.16 C.R+rR+ r12.如圖 9 所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)內(nèi)阻r= 3Q、面積S= 0.02m2的半圓形導(dǎo)線框可繞00軸旋轉(zhuǎn).已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=若線框以3= 100nrad/s 的角速度勻速轉(zhuǎn)n動(dòng)，圖 9且通過(guò)電刷給“ 6V,12W的小燈泡供電，則：(1) 若從圖示位置開始計(jì)時(shí)，求線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；(2) 由題中所給已知條件，外電路所接小燈泡能否正常發(fā)光？如不能，則小燈泡實(shí)際功率為多

22、大?答案e= 10 2cos (100nt) V解析(1)線框轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值因線框轉(zhuǎn)動(dòng)從平行于磁感線位置開始計(jì)時(shí)，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為2 V35.4 V.25(2)不能W3En=3 X0.02X7t100nV=10 2Ve=Emcos31=o10 2C0S (100nt)V.由題意知燈泡的電阻R= 3Q2 2常發(fā)光，其實(shí)際功率P=U=5W=25W.R332019-2020 年高中物理第二章交變電流第六節(jié)變壓器學(xué)案粵教版學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 了解變壓器的構(gòu)造及幾種常見(jiàn)的變壓器，理解變壓器的工作原理.2.掌握理想變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系并能用它解決相關(guān)問(wèn)題3 掌握理想變壓器的功率關(guān)系

23、，并能推導(dǎo)出原、副線圈的電流關(guān)系.一、變壓器的原理及電壓與匝數(shù)的關(guān)系導(dǎo)學(xué)探究如圖 1 所示，把兩個(gè)沒(méi)有導(dǎo)線相連的線圈套在同一個(gè)閉合鐵芯上，一個(gè)線圈(原線圈)通過(guò)開關(guān)可以連接到交流電源的兩端，另一個(gè)線圈(副線圈)連到小燈泡上.連接電路，接通電源，小燈泡能發(fā)光.(1) 兩個(gè)線圈并沒(méi)有連接，小燈泡為什么會(huì)發(fā)光？(2) 小燈泡兩端的電壓與學(xué)生電源的輸出電壓相等嗎？答案(1)當(dāng)左邊線圈加上交流電壓時(shí)，左邊線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知，在右線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，右線圈作為電源給小燈泡供電，小燈泡就會(huì)發(fā)光. 左、右線圈中每一圈上磁通量的變化率 厶t都相同，若

24、左邊匝數(shù)為 門，則U=E1=n1厶t.日m若右邊匝數(shù)為n2,貝UU= Ea=n匚，故有匚=二；若忽略左邊線圈的電阻則有U=U電源，這線框產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的有效值2=10V,燈泡兩端電壓U=點(diǎn)社5Vni時(shí)，U2U為升壓變壓器；當(dāng)ni時(shí),為降壓變壓器.U Ua U32有多個(gè)副線圈：一=ni na氐即學(xué)即用判斷下列說(shuō)法的正誤.(1) 理想變壓器原、副線圈的電壓之比等于兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比.()(2) 輸入交變電流的頻率越高，輸出交變電流的電壓就越高.()(3) 我們?cè)谑褂觅|(zhì)量好的變壓器工作時(shí)沒(méi)有能量損失.()(4) 理想變壓器不能改變交變電流的頻率.()答案(1)V(2)X(3)XV二、理想變壓器原、副線

25、圈的功率關(guān)系和電流關(guān)系導(dǎo)學(xué)探究閱讀教材回答下列三個(gè)問(wèn)題：(1) 什么是理想變壓器？理想變壓器原、副線圈中的功率有什么關(guān)系？(2) 根據(jù)能量守恒推導(dǎo)只有一個(gè)副線圈時(shí)原、副線圈中的電流與匝數(shù)的關(guān)系.(3) 根據(jù)能量守恒推導(dǎo)有多個(gè)副線圈時(shí)原、副線圈中的電流與匝數(shù)的關(guān)系.答案(1)理想變壓器的理想化條件一般指的是：忽略原、副線圈內(nèi)阻上的分壓，忽略原、副線圈磁通量的差別， 忽略變壓器自身的能量損耗.所以理想變壓器的輸入功率等于輸出功 率，即p入=p出.(2)由能量守恒有P入=P出，即UI1=UI2.I1U2若有多個(gè)副線圈，則P=F2+R+,即Ul1=UI2+UI3+將U:U:U3:=n1:n2:n3:代

26、入得nd1=n2l2+n3l3+知識(shí)梳理變壓器原、副線圈中功率關(guān)系和電流關(guān)系: （1）功率關(guān)系：P入=P出，即U11=Ud2.電流關(guān)系：只有一個(gè)副線圈時(shí), 有多個(gè)副線圈時(shí)：nil1=n212+ml3+即學(xué)即用一臺(tái)理想降壓變壓器從 10kV 的線路中降壓并提供 200A 的負(fù)載電流.已知兩個(gè) 線圈的匝數(shù)比為40： 1，則變壓器原線圈中的電流為 _，副線圈中的輸出電壓為_，輸出功率為_ .答案 5A 250V 50kW3”, l1n2n21Un1口Un210 x10 x1解析由廠=，得I1=I2=x200A= 5A;由譏=，得Lb=V= 250V;12n1n140L2n2n140由理想變壓器功率關(guān)

27、系，得P入=P出=Ll1=L2I2= 250 x200W= 50kW.題型探究、理想變壓器基本關(guān)系的應(yīng)用1.電壓制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比一定時(shí)，輸入電壓U決定輸出電壓L2,即L2n2n2U2.功率制約：P出決定P入，P出增大，P入增大；P出減小，P入減??；P出為 0,P入為 0.3電流制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比空一定，且輸入電壓U確定時(shí)，副線圈中的輸n2圧12出電流I2決定原線圈中的電流 丨1,即I1=.n1例 1 如圖 2 所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為20 : 1,兩個(gè)標(biāo)有“ 12V 6W 的小燈泡并聯(lián)在副線圈的兩端當(dāng)兩燈泡都正常工作時(shí)，原線圈電路中電壓表和電流表（可視為

28、理想電表）的示數(shù)分別是（）A. 120V,0.10AC. 120V,0.05A直點(diǎn)難點(diǎn)個(gè)個(gè)擊破D. 240V,0.05A答案 D解析 燈泡正常工作，副線圈兩端的電壓Ua= 12 V,副線圈中的電流I2= 2X12 A = 1 A,根1I1= 20|2= 0.05 A,原線圈兩端的電壓U=20U2= 240 V,選項(xiàng) D正確.二、理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析 理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表，副線圈匝數(shù)可以通過(guò)滑動(dòng)觸頭Q來(lái)調(diào)節(jié)，在副線圈兩端連接了定值電阻R)和滑動(dòng)變阻器R P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭.在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電，則()答案BC解析tiQ位置不動(dòng)，副線圈電壓U不變，當(dāng)P上滑時(shí)

29、，R增大，由P=D可知總功率減小，R十R)原線圈電壓U不變，由P=UI1可知原線圈電流I1減小，故 A 錯(cuò)誤，B 正確；當(dāng)P位置不動(dòng),U n2Q上滑時(shí)，由斗=丄知 U 增大，同理分析知原線圈電流I1增大，故 C 正確，D 錯(cuò)誤.U m技巧點(diǎn)撥 對(duì)理想變壓器進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的兩種常見(jiàn)情況：(1) 原、副線圈匝數(shù)比不變，分析各物理量隨負(fù)載電阻變化而變化的情況，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的 順序是I2TP出TP入TI1.(2) 負(fù)載電阻不變，分析各物理量隨匝數(shù)比的變化而變化的情況，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的順序是m、n2TU2TI2TP出TP入TI1.三、幾種常見(jiàn)的變壓器1自耦變壓器據(jù)匝數(shù)比得原線圈中的電流例 2(多選)如圖 3

30、 所示,A. 保持Q的位置不動(dòng)，將B. 保持 Q 的位置不動(dòng)，將C. 保持 P 的位置不動(dòng)，將D. 保持 P 的位置不動(dòng)，將圖 3P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小鐵芯上只繞有一個(gè)線圈， 如果把整個(gè)線圈作為原線圈， 副線圈只取線圈的一部分，就可以降低電壓，反之則可以升高電壓，如圖4 所示.圖 42.互感器交流電壓表和電流表都有一定的量度范圍，不能直接測(cè)量高電壓和大電流.互感器是利用變壓器的原理來(lái)測(cè)量高電壓或大電流的儀器.電壓互感器：實(shí)質(zhì)是降壓變壓器，可以把高電壓變成低電壓.（如圖 5 所示）（2）電流互感器：實(shí)質(zhì)是升

31、壓變壓器，可以把大電流變成小電流.（如圖 6 所示）圖 6例 3 （多選）圖 7 甲、乙是配電房中的互感器和電表的接線圖，下列說(shuō)法中正確的是（）A. 線圈匝數(shù)nin2,n3n2,n3mC. 甲圖中的電表是電壓表降壓甲乙D.乙圖中的電表是電流表甲乙圖 9答案 CD解析 題圖甲中的原線圈并聯(lián)在電路中，為電壓互感器，是降壓變壓器，nin2,題圖甲中的電表為電壓表；題圖乙中的原線圈串聯(lián)在電路中，為電流互感器，是升壓變壓器，n3n2知UU,U降低C. lbU,U升高D. 12U, Ua 升高圖 11A.甲圖中的電表是電壓表，輸電電壓為2xxVB.甲圖是電流互感器，輸電電流是100AC.乙圖中的電表是電壓

32、表，輸電電壓為2xxVD.乙圖是電流互感器，輸電電流是100A答案 AD解析 根據(jù)匝數(shù)比*=二有U=凸100X220V= 2xxV，故 A 正確；甲圖是電壓互感器，U n2n21故 B 錯(cuò)誤；乙圖是電流互感器，電表是電流表，故C 錯(cuò)誤；只有一個(gè)副線圈的變壓器，電流比等于匝數(shù)的反比 =二有I1=出2=10X10A= 100A，故 D 正確.|2nini12如圖 10 所示，理想變壓器原線圈輸入電壓u=Usin3t，畐U線圈電路中F0為定值電阻,R是滑動(dòng)變阻器和是理想交流電壓表，示數(shù)分別用U和U2表示；和是理想交流電流表，示數(shù)分別用丨1和丨2表示下列說(shuō)法正確的是（A. |1和I2表示電流的平均值B

33、. U和Lb表示電壓的最大值C.滑片P向下滑動(dòng)過(guò)程中，U不變、I1變大D.滑片P向下滑動(dòng)過(guò)程中，L2變小、12變大 答案 C解析電路中的電壓表和電流表表示的都是有效值，選項(xiàng)A、B 錯(cuò)誤.滑片P向下滑動(dòng)過(guò)程中，接入電路中的電阻變小，L2不變、丨1變大，故 C 正確，D 錯(cuò)誤.3.（多選）如圖 11（a）中，理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為4 ： 1,FT為阻值隨溫度升高而減小的熱敏電阻，F(xiàn)為定值電阻，電壓表和電流表均為理想交流電表原線圈所接電壓)II-110圖 11隨時(shí)間t按正弦規(guī)律變化，如圖（b）所示.A.變壓器輸入、輸出功率之比為4 ： 1C.零D.與 R 的阻值有關(guān)B.變壓器原、副線圈中的

34、電流強(qiáng)度之比為 1 : 4C.u隨t變化的規(guī)律為u= 51sin （50nt） VD. 若熱敏電阻 Rr 的溫度升高，則電壓表的示數(shù)不變，電流表的示數(shù)變大答案 BD解析 由題意，變壓器是理想變壓器，故變壓器輸入、輸出功率之比為1 : 1，故 A 錯(cuò)誤；In1變壓器原、副線圈中的電流之比與匝數(shù)成反比，即:=2=，故選項(xiàng) B 正確；由題圖（b）可12片 4，知交流電壓最大值 Un= 51V,周期T= 0.02s，可由周期求出角速度的值為3= 100nrad/s , 則可得交流電壓u隨t變化的規(guī)律為u= 51sin （100nt） V，故選項(xiàng) C 錯(cuò)誤；R處溫度升高 時(shí)，阻值減小，電流表的示數(shù)變大，

35、電壓表示數(shù)不變，故選項(xiàng)D 正確.40 分鐘課時(shí)作業(yè)、選擇題（17 題為單選題，811 題為多選題）1如圖所示的四個(gè)電路，能夠?qū)崿F(xiàn)升壓的是（）答案 D解析 變壓器只能對(duì)交變電流變壓，不能對(duì)直流變壓，故A、B 錯(cuò)誤；由于電壓與線圈匝數(shù)成正比，所以 D 能實(shí)現(xiàn)升壓，C 不能實(shí)現(xiàn)升壓.2如圖 1 所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比m : n2= 4 : 1，當(dāng)導(dǎo)線在平行導(dǎo)軌上勻速切割磁感線時(shí)，電流表的示數(shù)是12nA 則副線圈中電流表的示數(shù)是（）強(qiáng)址訓(xùn)練拓展提升三1 1三1TAA.變壓器輸入、輸出功率之比為4 ： 1C.零D.與 R 的阻值有關(guān)圖 1B. 48mAA. 3mA圖 3A.變壓器輸入電壓的瞬

36、時(shí)值表達(dá)式為u= 220 .2sinnt(V)電表，下列說(shuō)法正確的是(答案 C解析 當(dāng)導(dǎo)線在平行導(dǎo)軌上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的電流是恒定的，不會(huì)使副線圈的磁通量變化，因而副線圈中無(wú)感應(yīng)電流，選項(xiàng)C 正確.3如圖 2 為氣流加熱裝置的示意圖，使用電阻絲加熱導(dǎo)氣管，視變壓器為理想變壓器，原線圈接入電壓有效值恒定的交流電并保持匝數(shù)不變，調(diào)節(jié)觸頭P,使輸出電壓有效值由 220V降至 110V.調(diào)節(jié)前后()A. 副線圈中的電流比為 1 : 2B. 副線圈輸出功率比為 2 : 1C.副線圈的接入匝數(shù)比為 2 : 1D. 原線圈輸入功率比為 1 : 2答案 C解析 在輸入電壓U和原線圈匝數(shù) m 不變的情況下，使輸

37、出電壓 Ua 有效值由 220V 降至 110V, 由衛(wèi)知，畐U線圈接入匝數(shù)應(yīng)該減為原來(lái)的一半，故副線圈的接入匝數(shù)之比為2 : 1，故 CU m正確；畐U線圈電壓減半，電阻不變，電流也隨之減半，所以電流之比為2 : 1，故 A 錯(cuò)誤；由P=UI知，輸出功率之比為 4： 1，故 B 錯(cuò)誤；副線圈輸出功率等于原線圈輸入功率，所以原線圈輸入功率之比為 4 ： 1,故 D 錯(cuò)誤.4.如圖 3 甲所示，一理想變壓器給一個(gè)小燈泡供電.當(dāng)原線圈輸入如圖乙所示的交變電壓時(shí)，額定功率為 10W 的小燈泡恰好正常發(fā)光，已知燈泡的電阻為40Q，圖中電壓表為理想)圖 7B.電壓表的示數(shù)為 220VC.變壓器原、副線圈

38、的匝數(shù)比為11 : 1D.變壓器的輸入功率為 110W答案 C2n解析 由題圖乙可知，=100nrad/s，故 A 錯(cuò)誤；原線圈輸入電壓為220V,電壓表ni示數(shù)為燈泡的額定電壓U=PR=20V，故 B 錯(cuò)誤；由 B 分析，結(jié)合電壓與匝數(shù)的關(guān)系得 -=220 11 -20-=彳，故 C 正確；變壓器的輸入功率與輸出功率相等，為10W,故 D 錯(cuò)誤.5鉗式電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖4a、b 所示圖 b 中電流表的讀數(shù)為 1.2A，圖 c 中用同一電纜線繞了 3 匝，則（）答案 C解析 鉗式電流表利用了變壓器的工作原理，因此鉗式電流表只能測(cè)交變電流根據(jù)nil1=n2l2可知，題圖 b 中線圈單匝時(shí)，的

39、讀數(shù)為 1.2A 在題圖 c 中繞 3 匝時(shí)，的讀數(shù)應(yīng)為 3.6A , 故選項(xiàng) CA.這種電流表能測(cè)直流電流，圖B.這種電流表能測(cè)交變電流，圖C.這種電流表能測(cè)交變電流，圖c 的讀數(shù)為 2.4Ac 的讀數(shù)為 0.4Ac 的讀數(shù)為 3.6AD.這種電流表既能測(cè)直流電流，又能測(cè)交變電流，圖c 的讀數(shù)為 3.6A正確.6. 一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為3： 1，在原、畐 U 線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻，原線圈一側(cè)接在電壓為220V 的正弦交流電源上，如圖5 所示設(shè)副線圈回路中電阻兩端的電壓為U,原、畐 U 線圈回路中電阻消耗的功率的比值為k，則（）圖 7解析 原、副線圈電壓比等于匝數(shù)比

40、，根據(jù)副線圈負(fù)載電阻的電壓U,可知副線圈電壓為 U,一U 11n2U原線圈電壓為 3U,副線圈電流12=，根據(jù)廠= 得原線圈電流I1=,，原線圈輸入電壓 220VR I2n13RU2=3U+ -R整理可得U=66V;原、副線圈電阻消耗的功率根據(jù)P=l2R,電阻相等，丨1:3R1|2= 1 : 3，可得功率之比為P1:P2= 1 : 9,即k=根據(jù)以上分析可知選項(xiàng) A 正確.7.如圖 6 所示，接在家庭電路上的理想降壓變壓器給小燈泡L 供電，如果將原、副線圈減A.小燈泡變亮B. 小燈泡變暗C. 原、副線圈兩端電壓的比值不變答案 B知，U U,再由 P= 旨知，小燈泡變暗，選項(xiàng) A 錯(cuò)誤，B 正確

41、.1A. U=66V,k=91C.U=1B.U=22V,k=-1D. U= 22V,k= 3D.通過(guò)原、副線圈電流的比值不變解析原、副線圈減少相同的匝數(shù)n后有n-=n，可以得出,n1n1nn2mn2n2n2n2n0,則說(shuō)明-的比值變大，由n2 =U，U丫一知，選項(xiàng) C、D 錯(cuò)誤;I1n1U nJ U=和 =n，Ua和n，U2少相同匝數(shù)，其他條件不變，則&如圖 7 所示，理想變壓器的副線圈上通過(guò)輸電線接有兩個(gè)相同的燈泡等效電阻為R開始時(shí)，開關(guān) S 斷開.當(dāng)開關(guān) S 接通時(shí)，以下說(shuō)法中正確的是（）A. 畐U線圈兩端M N的輸出電壓減小B.副線圈輸電線等效電阻 R 上的電壓增大C. 通過(guò)燈泡

42、 Li的電流減小D. 原線圈中的電流增大答案 BCD解析 由于輸入電壓不變，所以當(dāng) S 接通時(shí)，理想變壓器副線圈M N兩端輸出電壓不變，故 A 項(xiàng)錯(cuò)誤.并聯(lián)燈泡 L2,總電阻變小，由歐姆定律知，流過(guò)R的電流增大，等效電阻上的電壓lh=IR增大，故 B 項(xiàng)正確.副線圈輸出電流增大，根據(jù)輸入功率等于輸出功率Ill=I2l2，得I2增大，原線圈輸入電流Ii也增大，故 D 項(xiàng)正確.IMN不變，IR變大，所以Hi變小，流過(guò)燈泡 Li的電流減小，故 C 項(xiàng)正確.9如圖 8 所示的電路中，P為滑動(dòng)變阻器的滑片，保持理想變壓器的輸入電壓U不變，閉合開關(guān) S,下列說(shuō)法正確的是（）圖 8A.P向下滑動(dòng)時(shí)，燈 L

43、變亮B. P 向下滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出電壓不變C. P 向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸入電流變小D. P 向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出功率變大答案 BD解析 由于理想變壓器輸入電壓U不變，原、副線圈匝數(shù)不變，所以輸出電壓12也不變，L 和 L2，輸電線的圖 7燈 L 的亮度不隨P的滑動(dòng)而改變，故選項(xiàng) A 錯(cuò)誤，選項(xiàng) B 正確.P向上滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器12接入電路的電阻減小，負(fù)載總電阻R總減小，由I2=-知，通過(guò)副線圈的電流 丨2增大，輸出R總In功率F2=1212增大，再由7=亠知輸入電流Ii也增大，故選項(xiàng) C 錯(cuò)誤，D 正確.12niiO理想自耦變壓器的原線圈接有如圖9 乙所示的正弦式交變電壓，副線圈接有可調(diào)電阻R觸頭F與線圈始終接觸良好，下列判斷正確的是（）A.交變電源