2015-2016学年高中物理 第五章 交变电流(课件+试题)(打包13套)新人教版选修3-2.zip

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自主学习 ·基础知识3 电 感和 电 容 对 交 变电 流的影响[学习目标 ] 1.电感和电容对交变电流的影响. (重点 )2.电感器和电容器的应用. (重点 ) 3.电感和电容对交变电流阻碍作用的理解. (难点 ) 4.影响感抗和容抗大小的因素. (难点 )合作探究 ·重难疑点解题技巧 ·素养培优2.感抗(1)物理意 义 :表示 电 感器 对 __________阻碍作用的大小的物理量.(2)影响因素: 线 圈的 ___________越大,交流的 _____越高,感抗越大.(3)应 用:扼流圈低 频 扼流圈:可以用来 “通 _____,阻 ______”.高 频 扼流圈:可以用来 “通 ______,通 ______,阻_____”.交变电流自感系数 频率直流 交流直流 低频高频电 感 线 圈 对 交 变电 流的阻碍作用 为 什么随 线 圈的自感系数、交 变电 流的 频 率的增大而增大呢?【 提示 】 电感线圈的阻碍作用是由交变电流通过线圈时产生的自感电动势引起的 , 自感系数越大时产生的自感电动势也越大;交变电流的频率越高 , 电流的变化率也越大 , 感应电动势也就越大 , 所以阻碍作用就越大 , 感抗也就越大.1. 电 感 对 交 变电 流阻碍作用越大,感抗就越小. ( )2.交流 电 的 频 率越高, 电 感 对 交流的阻碍作用越大. ( )3. 电 感 线 圈之所以 对 交 变电 流有阻碍作用,是由于自感 电动势总 是阻碍 电 流的 变 化. ( )√√×1.交变电流能通过电容器(1)实验电 路 (如 图 5­3­1)图 5­3­1(2)实验 目的:了解并 验证电 容器 对 交 变电 流的阻碍作用.(3)实验 方法:把白 炽 灯和 电 容器串 联 起来,先把它们 接到直流 电 源上,再把它 们 接到交流 电 源上, 观 察灯泡的 发 光情况.把 电 容器从 电 路中取下来,使灯泡直接与交流 电 源相 连 ,再 观 察灯泡的 发 光情况.(4)实验现 象接到 ______上的灯泡不亮,接到 ______上的灯泡亮.把 电 容器从 电 路中取下来,使灯泡直接与交流 电 源相 连 ,灯泡要比接有 电 容器 时 ___.(5)实验结论① _________能 够 “通 过 ”电 容器, _____不能通 过电 容器.② 电 容器 对 _________有 ______作用.直流 交流亮交变电流 直流交变电流 阻碍2.电容器对交变电流的阻碍作用(1)容抗:表示 电 容器 对 ______阻碍作用的大小.(2)影响容抗大小的因素: 电 容器的 电 容 ______,交流的 频 率 _____,容抗越小.(3)电 容器特点: “通交流、隔直流;通高 频 、阻低 频 ”.交流越大越高感抗的 实质 是由 线 圈的自感 现 象引起的,那么, 电 容器 对 交 变电 流阻碍作用的 实质 是什么呢?【 提示 】 当交变电流 “通过 ”电容器时 , 给电容器充电或放电 , 形成充电或放电电流 , 在形成电流的过程中 ,对自由电荷来说 , 当电源的电压推动它们向某一方向做定向移动时 , 电容器两极板上积累的电荷却反抗它们向这个方向做定向移动 , 也就是说在给电容器充电或放电过程中, 在电容器两极板形成跟原电压相反的电压 , 这就对电流产生了阻碍作用.1. 电 容器在交 变电 路中,相当于一个 电 阻,具有分压 作用. ( )2. 电 容器接到交流 电 源 时 ,有自由 电 荷通 过电 容器. ( )3. 电 容器是通直流、阻交流,通高 频 、阻低 频 . ( )××√预习 完成后, 请 把你 认为难 以解决的 问题记录 在下面的表格中问题 1问题 2问题 3问题 4学生分 组 探究一 电感器和电容器对交变电流的阻碍作用第 1步探究 —— 分层设问 , 破解疑难1.交流 电 路和直流 电 路中阻碍 电 流大小的因素分 别有哪些?【 提示 】 在直流电路中 , 受电阻的阻碍作用 ,在交流电路中除了电 阻外 ,还受电感器和电容器对交变电流的阻碍作用.2.交 变电 流的 频 率越高, 电 感器、 电 容器、 电 阻 对电 流的阻碍作用会怎 样变 化?【 提示 】 交变电流的频率越高 , 感抗越大 , 容抗越小 , 电阻值不变.第 2步 结论 —— 自我总结 , 素能培养1. 电阻、感抗、容抗的区别电阻 感抗 容抗产生的原因 定向移 动 的自由 电 荷与不动 的离子 间的碰撞由于 电 感线 圈的自感 现象阻碍电 流的变 化电 容器两极板上 积累的 电 荷 对 向 这个方向定向移 动的 电 荷的反抗作用在电路中的特点 对 直流、交流均有阻碍作用对 交流有阻碍作用对 直流的阻碍作用无限大, 对 交流的阻碍作用随 频率的降低而增大决定因素由 导 体本身 (长 短、粗细 、材料 )决定,与温度有关由 线 圈本身的自感系数和交流的 频 率 f决定由 电 容的大小和交流的 频 率 f决定电能的转化与做功 电 流通 过电阻做功,电 能 转 化为 内能电 能和磁 场能往复 转化电 能与 电场能往复 转化2.交变电流能够 “通过 ”电容器的理解当 电 容器接到交流 电 源上 时 ,由于两极板 间 的 电压变 化, 电压 升高 时 ,形成充 电电 流, 电压 降低 时 ,形成放 电电 流,充、放 电 交替 进 行, 电 路中就好像交 变电 流 “通 过 ”了 电 容器, 实际 上,自由 电 荷并没有通 过 两极板 间的 绝缘 介 质 .第 3步例 证 —— 典例印证 , 思维深化(多 选 )(2014·泰安高二检测 )在如 图 5­3­2所示的 电 路中, L为电 感 线 圈, R为 灯泡的 电 阻, 电 流表内阻 为 零, 电压 表内阻无限大,交流 电 源的 电压 U= 220sin100 πt (V).若保持 电 源 电压 有效 值 不 变 ,只将 电 源 频 率改 为 100 Hz,下列 说 法正确的是 ( )A. 电 流表示数增大 B. 电压 表示数增大C.灯泡 变 暗 D.灯泡 变 亮【 思路点拨 】 解答本题时应把握以下两点:(1)感抗与交变电流的频率的关系.(2)串联电路的电压关系.在电压不变的情况下 , 电路中的电流减小 , 选项 A错误;灯泡的电阻 R是一定的 , 电流减小时 , 实际消耗的电功率 (P= I2R)减小 , 灯泡变暗 , 选项 C正确 , D错误; 电压表与电感线圈并联 , 其示数为线圈两端的电压 UL, 设灯泡两端电压为 UR, 则电源电压的有效值为 U= UL+UR, 由于因 UR= IR, 由于电流 I减小 , 故 UR减小 , 因电源电压有效值保持不变 , 故 UL= (U- UR)增大 , 选项 B正确.【 答案 】 BC如 图 5­3­3所示白 炽 灯和 电 容器串 联 后接在交流 电 源的两端,当交流 电 源的 频 率增大 时 ( )A. 电 容器 电 容增大B. 电 容器 电 容减小C. 电 灯 变 暗D. 电 灯 变 亮【 思路点拨 】 (1)电容器的容抗与交变电流的频率有关.(2)频率增大时 , 容抗减小.【 解析 】 电容器的电容是由电容器本身的特性决定的 , 与外加的交流电源的频率无关 , 故选项 A和 B是错误的.当交流电源的频率增加时 , 电容器充、放电的速度加快, 电容器的容抗减小 , 电流增大 , 电灯变亮.【 答案 】 D电容器、电感器、二极管的导电性能它们的导电特性不同 , 接不同的电源电压 , 就会产生不同的现象 , 应根据它们的特性和所加的电压逐一判断发生的现象.第 4步巧 练 —— 精选习题 , 落实强化图 5­3­41. (2014·曲阜师大附中高二检测 )一个灯泡通 过 一个粗 导线 的 线 圈与一交流 电 源相 连 接,如 图 5­3­4所示.一 铁棒插 进线 圈之后, 该 灯将 ( )A. 变 亮 B. 变 暗C.没有影响 D.无法判断【 解析 】 在线圈内由于磁场变化而产生的感应电动势 , 总是反抗电流的变化.正是这种反抗变化的特性 (电惰性 ), 使线圈产生了感抗.加入铁芯改变了电感的自感系数, 自感系数增大 , 感抗增大 , 降落的电压增大 , 灯泡上的电压减小 , 所以灯变暗.故 B正确.【 答案 】 B2.图 5­3­5(2014·徐州一中高一检测 )如 图 5­3­5所示的 电 路中,正弦式 电 流源 电压 的有效 值为 220 V, 则 关于交流 电压 表的示数,以下 说 法中正确的是 ( )A.等于 220 V B.大于 220 VC.小于 220 V D.等于零【 解析 】 虽然交变电流能通过电容器 , 但也受到阻碍作用 , 电容器与电阻串联 , 根据分压原理可知电阻两端的电压小于电源电压 , 电压表测的是电阻两端的电压 , C正确.【 答案 】 C学生分 组 探究二 电感器、电容器在交变电路中的应用第 1步探究 —— 分层设问 , 破解疑难1.使用 220 V交流 电 源的 电 气 设备 和 电 子 仪 器,金属外壳和 电 源之 间 都有良好的 绝缘 ,但是有 时 用手触摸外壳 时 会有 “麻手 ”的感 觉 ,用 试电 笔 测试时氖 管也会 发 光, 这 是 为 什么呢?采用什么措施可解决 这 一 问题 ?【 提示 】 与电源连接的机芯和金属外壳构成一个电容器 ,交变电流能够通过这个电容器,也就是说机芯、外壳间始终在进行着充放电,所以能感觉到 “漏电 ”. 解决方案就是金属外壳接地 , 其实现在生产的电气设备都增加了接地线.1电感和电容对交变电流的影响[全 员 参 与 ·基 础 练 ]1.关于电感对交变电流的影响,下列说法正确的是( )A.电感不能通直流电流,只能通交变电流B.电感对各种不同频率的交变电流的阻碍作用相同C.同一个电感线圈对频率低的交变电流的阻碍较小D.同一个电感线圈对频率高的交变电流的阻碍较小【解析】 电感线圈可以通直流,A 错;电感对不同频率的交变电流阻碍作用不同,B错;同一电感线圈对高频交流电阻碍作用大,D 错,C 正确.【答案】 C2.(多选)关于感抗,下列说法中正确的是( )A.感抗是由于电流变化时在线圈中产生了自感电动势,阻碍电流的变化B.感抗的大小不仅与自感系数有关,还与电流的频率有关C.感抗虽然对交变电流有阻碍作用,但不消耗能量D.感抗是线圈的电阻产生的【解析】 交流通过线圈时,由于电流时刻变化,在线圈中产生感应电动势.感应电动势总是阻碍电流的变化,这就是产生感抗的原因,A 正确,D 错误.频率越高,电流变化越快,自感电动势越大,线圈自感系数越大,对电流变化的阻碍作用越大,感抗越大,B正确.电感不是耗能元件,是储能元件,它储存的能量用来与电能转换,并不消耗,C 正确.【答案】 ABC3.(多选)对交变电流能够通过电容器的正确理解是( )A.在有电容器的交流电路中,没有电荷定向移动B.在有电容器的交流电路中,有电荷定向移动C.当电容器接到交变电源上时,电容器交替进行充、放电,电路中才有交变电流D.当电容器接到交变电源上时,因为有自由电荷通过电容器,电路中才有交变电流【解析】 电容器能够通过交变电流,是通过电容器交替充、放电而进行的,实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质,故 C 对,D 错.既然电容器交替充、放电,电路中就有了电荷的定向移动,故 B 对,A 错.【答案】 BC4.电感和电容对交流电的阻碍作用的大小不但跟电感、电容本身有关,还跟交流电的频率有关,下列说法中正确的是( )A.电感是通直流、阻交流,通高频、阻低频B.电容是通直流、阻交流,通高频、阻低频C.电感是通直流、阻交流,通低频、阻高频D.电容是通交流、隔直流,通低频、阻高频【解析】 电感线圈的作用是“通直流、阻交流,通低频、阻高频” ,电容器的作用是“通交流、隔直流,通高频、阻低频” ,所以 C 项正确.【答案】 C2图 5­3­145.(2014·济南中学检测)两只相同的白炽灯 L1、L 2接到如图 5­3­14 所示的电路中,灯 L1与电容器串联,灯 L2与电感器串联,当 a、 b 处接电压最大值为 Um、频率为 f 的正弦式电流源时,两灯都发光,且亮度相同.更换一个新的正弦式电流源后灯 L1的亮度大于灯L2的亮度,新电源的电压最大值和频率可能是( )A.最大值仍为 Um,而频率大于 fB.最大值仍为 Um,而频率小于 fC.最大值小于 Um,而频率仍为 fD.最大值大于 Um,而频率仍为 f【解析】 灯 L1的亮度大于 L2的亮度,这是因为交流电频率增大,容抗减小,L 1变亮,又频率增大,感抗增大,L 2变暗.【答案】 A6.(2014·台州中学高二检测)直流电源的电压与交流电源电压的有效值相同,自感线圈的直流电阻不计,则灯泡发光最亮的是图中的 ( )【解析】 电容 C、电感 L 都对交流电有阻碍作用,故 A、B 两图中灯不是最亮的;C图中灯被短路,不亮;D 图中电容 C 有隔直流作用,所以 D 中灯泡最亮.【答案】 D图 5­3­157.如图 5­3­15 所示,在电路两端加上正弦式电流,保持电压有效值不变,使频率增大,发现各灯的亮暗情况是:灯 1 变亮,灯 2 变暗,灯 3 不变,则 M、 N、 L 中所接元件可能是( )A. M 为电阻, N 为电容器, L 为电感线圈B. M 为电感线圈, N 为电容器, L 为电阻C. M 为电容器, N 为电感线圈, L 为电阻D. M 为电阻, N 为电感线圈, L 为电容器【解析】 当交变电流的频率增大时,线圈的感抗变大,电容器的容抗变小,由灯 1变亮,灯 2 变暗可知 M 为电容器, N 为电感线圈,而电阻与交变电流的频率无关,故 L 为电阻,C 正确.【答案】 C8.如图 5­3­16 所示,从某一装置中输出的电流既有交流成分,又有直流成分,现要把交流成分输送给下一级,有关甲、乙两图的说法正确的是( )3图 5­3­16A.应选甲图电路,其中 C 的电容要大B.应选甲图电路,其中 C 的电容要小C.应选乙图电路,其中 C 的电容要大D.应选乙图电路,其中 C 的电容要小【解析】 要把交流成分输送给下一级,则电容器要起到“隔直流,通交流”的作用,故应选用乙图电路,要使交流成分都顺利通过电容器而输送到下一级,需容抗较小,容抗与电容成反比,故应选 C.【答案】 C图 5­3­179.如图 5­3­17 所示,电路由交变电源供电,最大电压保持不变,如果交变电流的频率升高,则下列说法中正确的是( )A.电容器上的电荷量最大值增大B.电容器容抗增大C.电路中灯泡亮度变亮D.电路中灯泡亮度变暗【解析】 本题考查电容对交流的阻碍作用.电容器上的电荷量是 Q= CU,它决定于电容器的电容和电容器两板间的电压,与交变电流的频率无关,因此选项 A 错;当交变电流的频率升高时,电容器的容抗减小,灯泡的亮度变亮,故选项 C 正确,选项 D 错;交流电频率越高,容抗越小,故选项 B 错.【答案】 C [超 越 自 我 ·提 升 练 ]图 5­3­1810.如图 5­3­18 所示,L 1、 L2和 L3是相同型号的白炽灯,L 1与电容器 C 串联,L 2与带铁芯的线圈 L 串联,L 3与一个定值电阻 R 串联.当 a、 b 间接电压有效值为 U、频率为 f的正弦式交流电源时,三只灯泡的亮度相同.现在 a、 b 间接另一正弦式交流电源,发现灯泡 L1变亮、L 2变暗、L 3亮度不变.由此可知,另一正弦式交流电源可能是( )A.电压有效值仍为 U,而频率大于 fB.电压有效值大于 U,而频率大于 fC.电压有效值仍为 U,而频率小于 fD.电压有效值小于 U,而频率大于 f【解析】 电阻对交变电流阻碍作用的大小与电流的频率无关,由 L3亮度不变可知,4电压的有效值不变;电感线圈对交变电流阻碍作用的大小用感抗表示,电流的频率越高,感抗也就越大,因此,通过电感线圈的电流的有效值变小;电容器对交变电流阻碍作用的大小用容抗表示,电容一定时,在相同的电压下电容器容纳的电荷一定,频率越高,充(放)电的时间越短,充(放)电的电流越大,容抗越小,因此,通过电容器的电流的有效值变大.由 L1变亮、L 2变暗可知,频率大于 f,所以 A 正确.【答案】 A11.(多选)如图 5­3­19 所示电路中,电源电动势为 E,线圈 L 的电阻不计.以下判断不正确的是( )图 5­3­19A.闭合 S 稳定后,电容器两端电压为 EB.闭合 S 稳定后,电容器的 a 极板不带电C.断开 S 后的很短时间里,电容器的 a 极板将带正电D.断开 S 后的很短时间里,电容器的 a 极板将带负电【解析】 闭合 S 稳定后,线圈 L 相当于导线,则电容器被短路,则其电压为零,故A 错误;当闭合 S 稳定后,电容器被短路,则其电压为零,电容器的 a 极板不带电,故 B正确;断开 S 的瞬间,线圈 L 中电流减小,产生自感电动势,相当于电源,给电容器充电,根据线圈的电流方向不变,则电容器的 a 极板将带正电.故 C 正确,D 错误.【答案】 AD12.(多选)(2014·徐州高二检测)某同学在研究电容器、电感器对恒定电流与交变电流的影响时,采用了如图 5­3­20 所示的电路,其中 L1、L 2是两个完全相同的灯泡.当双刀双掷开关置于 3、4 时,电路与交流电源接通,稳定后的两个灯泡发光亮度相同.则该同学在如下操作中能观察到的实验现象是( )图 5­3­20A.当开关置于 1、2 时,稳定后 L1亮、L 2不亮B.当开关置于 3、4 时,频率增加且稳定后,L 1变亮、L 2变暗C.当开关从置于 1、2 的稳定状态下突然断开,L 1将会立即熄灭D.当开关从置于 1、2 的稳定状态下突然断开,L 1不会立即熄灭【解析】 如果开关置于 1、2 时,接直流电,电流稳定后能通过电感器,而不能通过电容器,所以 L1亮,L 2不亮,A 项正确;稳定后突然断开, L、L 1、L 2、 C 能构成充放电回路,由于自感现象,L 1、L 2将慢慢熄灭,故 D 正确,C 错;当置于 3、4 时,且交流电频率增大,则感抗增大,容抗减小,所以 L1变暗,L 2变亮,故 B 错.【答案】 AD13.(多选)如图 5­3­21 所示,某输电线路横穿公路时,要在地下埋线通过.为了保护输电线不至于被压坏,可预先铺设结实的过路钢管,再让输电线从钢管中穿过.电线穿管5的方案有两种:甲方案是铺设两根钢管,两条输电线分别从两根钢管中穿过;乙方案是只铺设一根钢管,两条输电线都从这一根钢管中穿过,如果输电导线输送的电流很大,那么,以下说法正确的是( )图 5­3­21A.无论输送的电流是恒定电流还是交变电流.甲、乙两方案都是可行的B.若输送的电流是恒定电流,甲、乙两方案都是可行的C.若输送的电流是交变电流,乙方案是可行的,甲方案是不可行的D.若输送的电流是交变电流,甲方案是可行的,乙方案是不可行的【解析】 恒定电流对于一根还是两根钢管毫无影响,但交变电流通过的导线和钢管之间形成电容器,对交变电流有阻碍作用,而两根线从一根钢管中穿过,因任一时刻电流的方向都等大反向,产生的影响可互相抵消.【答案】 BC图 5­3­2214.如图 5­3­22 所示,两位同学利用图示装置做实验,第一位同学使 ab 在导轨上匀速运动,第二位同学使 ab 在导轨上做变速运动,但两位同学对 ab 杆做的功一样多,第一位同学的方法使小灯泡消耗电能为 W1,第二位同学的方法使小灯泡消耗的电能为 W2,它们相比较( )A. W1= W2 B. W1> W2C. W1< W2 D.无法确定【解析】 匀速运动时,产生的感应电动势是恒定的,感应电流也是恒定的,因此在线圈上不会产生感抗,所以通过小灯泡的电流大,消耗的电能多;当 ab 做变速运动时,产生的感应电动势是变化的,感应电流也是变化的,在线圈上产生感抗,使通过小灯泡的电流减小,因此消耗的电能少.故 B 正确.【答案】 B1变压器[全 员 参 与 ·基 础 练 ]1.下面可以将电压升高供给家用电灯的变压器是( )【解析】 电压升高,原线圈的匝数要少于副线圈的匝数,要接交流电,接直流电时变压器不工作,故 C 正确.【答案】 C2.(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】 此题考查的是对变压器原理的掌握.理想变压器无漏磁,因而穿过两个线圈的磁通量相同,磁通量变化率相同,因而每匝线圈产生的感应电动势相等,电压与匝数成正比;理想变压器可以忽略热损耗,故输入功率等于输出功率.B、D 正确.【答案】 BD3.一理想变压器原线圈接交流,副线圈接电阻,下列哪些方法可使输入功率增加为原来的 2 倍( )A.副线圈的匝数增加为原来的 2 倍B.原线圈的匝数增加为原来的 2 倍C.负载电阻变为原来的 2 倍D.副线圈匝数和负载电阻均变为原来的 2 倍【解析】 理想变压器的输入功率由输出功率决定,即 P 入 = P 出 ,输出功率 P 出= , U 增大为原来的 2 倍,负载电阻也变为原来的 2 倍时, P 出 为原来的 2 倍.U2R【答案】 D图 5­4­154.(2012·海南高考)如图 5­4­15,理想变压器原、副线圈匝数比为 20∶1,两个标有“12 V 6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端.当两灯泡都正常工作时,原线圈中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是( )A.120 V,0.10 A B.240 V,0.025 AC.120 V,0.05 A D.240 V,0.05 A【解析】 当两灯泡都正常工作时,每个灯泡中电流为 0.5 A.副线圈输出电压 12 V,输出电流为 2×0.5 A=1.0 A.由变压器变压公式 = 知原线圈中电压表读数为 240 U1U2 n1n2V.由功率关系 U1I1= U2I2可知线圈中电流表读数为 0.05 A,选项 D 正确.2【答案】 D5. 如图 5­4­16 所示,一低压交流变压器中,变压器的原、副线圈都带有滑动头,通过上下调节 P1、 P2的位置,可以改变变压器输入、输出电压.图中 L 是一个小灯泡, R2是定值电阻, R1、 R3是滑动变阻器,若要增大灯泡 L 的亮度,可以采取的办法是 ( )图 5­4­16A. P1、 P3、 P4不动, P2下移B. P1、 P2、 P3不动, P4下移C. P2、 P3、 P4不动, P1上移D. P1、 P2、 P4不动, P3上移【解析】 根据变压器的变压原理 = ,要增大输出电压,需要使 P1下移或 P2上移;U1U2 n1n2滑动变阻器 R1是分压接法, P3上移可以使灯泡两端电压增大,灯泡功率也就增大,使其变亮;滑动变阻器 R3的触头 P4上移时才能使灯泡两端的电压增大,使灯泡变亮,所以只有 D项正确.【答案】 D图 5­4­176.(2012·课标全国卷)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 5­4­17 所示,其副线圈匝数可调.己知变压器线圈总匝数为 1900 匝;原线圈为 1100 匝,接在有效值为 220 V 的交流电源上.当变压器输出电压调至最大时,负载 R 上的功率为 2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为 I1,负载两端电压的有效值为 U2,且变压器是理想的,则 U2和 I1分别约为( )A.380 V 和 5.3 A B.380 V 和 9.1 AC.240 V 和 5.3 A D.240 V 和 9.1 A【解析】 根据理想变压器电压比关系 = ,代入数据解得副线圈两端的电压U1U2 n1n2U2=380 V,因理想变压器原、负线圈输入和输出的功率相等,即 P 入 = P 出 = U1I1,解得I1= A=9.1 A,B 正确;A、C、D 错误.2×103220【答案】 B7.(多选)如图 5­4­18 甲所示,变压器原、副线圈的匝数比为 3∶1,L 1、L 2、L 3、L 4为四只规格均为“9 V 6 W”的相同灯泡,各电表均为理想交流电表,输入端交变电压 u 的图象如图 5­4­18 乙所示.则以下说法中正确的是( )3图 5­4­18A.电压表的示数为 36 VB.电流表的示数为 2 AC.四只灯泡均能正常发光D.变压器副线圈两端交变电流的频率为 50 Hz【解析】 若灯泡 L2、L 3、L 4都正常发光,则电流表的示数为 ×3 A=2 A,B 对;副69线圈两端的电压为 9 V,又变压器原、副线圈的匝数比为 3∶1,所以电压表的示数为 27 V,因电源输入电压为 36 V,所以 L1所分电压为 9 V,四只灯泡都正常发光,C 对,A 错;变压器不能改变交变电流的频率,D 对.【答案】 BCD图 5­4­198.(多选)如图 5­4­19 所示,理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和 L2,输电线的等效电阻为 R,开始时,开关 S 断开.当 S 接通时,以下说法中正确的是( )A.副线圈两端 M、 N 的输出电压减小B.副线圈输电线等效电阻 R 两端的电压增大C.通过灯泡 L1的电流减小D.原线圈中的电流增大【解析】 由于输入电压不变,所以 S 接通时,理想变压器副线圈两端 M、 N 输出电压不变.并联灯泡 L2后,总电阻变小,由欧姆定律知,通过 R 的电流增大, R 两端的电压UR= IR 增大.副线圈输出电流增大,根据输入功率等于输出功率(即 I1U1= I2U2)得,原线圈输入电流 I1也增大. UMN不变, UR变大,所以 UL1变小,通过灯 L1的电流减小.【答案】 BCD [超 越 自 我 ·提 升 练 ]图 5­4­209.(多选)(2013·江苏高考)如图 5­4­20 所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片 P 处于图示位置时,灯泡 L 能发光.要使灯泡变亮,可以采取的方法有( )A.向下滑动 PB.增大交流电源的电压C.增大交流电源的频率4D.减小电容器 C 的电容【解析】 要使灯泡变亮,根据欧姆定律,一方面可使 U2变大,另一方面可使电路对交流电的阻碍作用减小.由 = 知,向下滑动 P 时, U2变小,选项 A 错误;增大交流电源U1U2 n1n2的电压 U1, U2变大,选项 B 正确;由 XC= 知,增大交流电源的频率时,容抗 XC变小,12π fC选项 C 正确;减小电容器 C 的电容,容抗 XC变大,选项 D 错误.【答案】 BC10.(多选)为保证用户电压稳定在 220 V,变电所需适时进行调压,如图 5­4­21 甲所示为调压变压器示意图.保持输入电压 u1不变,当滑片 P 上下移动时可改变输出电压.某次检测得到用户电压 u2随时间 t 变化的曲线如图 5­4­21 乙所示.以下正确的是( )图 5­4­21A. u2=190 sin50π t V2B. u2=190 sin100π t V2C.为使用户电压稳定在 220 V,应将 P 适当下移D.为使用户电压稳定在 220 V,应将 P 适当上移【解析】 根据题图乙可知该交流的最大值 Um=190 V,周期 T=0.02 s,则角速度2ω = =100π,结合正弦式交变电流的瞬时值表达式 u= Umsinωt ,可知选项 B 正确,A2πT错误.根据变压器的变压比 = , u1、 n2不变,要提高 u2,只能减小 n1,所以 P 应上移,u1u2 n1n2选项 D 正确,C 错误.【答案】 BD图 5­4­2211.(多选)如图 5­4­22 所示,某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节,原线圈两端电压为一最大值不变的正弦式电流, 在其他条件不变的情况下,为了使变压器输入功率增大,可使( )A.原线圈匝数 n1增加 B.副线圈匝数 n2增加C.负载电阻 R 的阻值增大 D.负载电阻 R 的阻值减小【解析】 由 = , P 出 =U1U2 n1n2可得 P 出 =又因为 P 入 = P 出 ,所以 P 入 =5分析可得选项 B、D 正确.【答案】 BD12.(2014·太原高二检测)如图 5­4­23 所示,理想变压器原线圈中输入电压 U1=3 300 V,副线圈两端电压 U2=220 V,输出端连有完全相同的两个灯泡 L1和 L2,绕过铁芯的导线所接的电压表 的示数 U=2 V.求:图 5­4­23(1)原线圈 n1为多少匝?(2)当开关 S 断开时,电流表 A2的示数 I2=5 A.则电流表 A1的示数 I1为多少?(3)当开关 S 闭合时,电流表 A1的示数 I′ 1为多少?【解析】 (1)由变压器电压与匝数的关系可得:= = U,则 n1=1 650 匝.U1n1 U2n2(2)当开关 S 断开时,由U1I1= U2I2可知, I1= =0.33 A.U2I2U1(3)当开关 S 断开时,有: R1= =44 Ω.U2I2当开关 S 闭合时,设副线圈总电阻为 R′,有 R′= =22 ΩR12副线圈中的总电流为 I2′= =10 A.U2R′由 U1I′ 1= U2I′ 2可知, I1′= =0.67 A.U2I2′U1【答案】 (1)1 650 匝 (2)0.33 A (3)0.67 A
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