高考物理 43变压器交流动态电路精解分析

高考题精解分析：43变压器交流动态电路

高频考点：变压器交流动态电路

动态发布：2011山东理综卷第20题、2011福建理综第15题、2010全国理综2第19题、2010天津理综物理第7题、2010山东理综第19题

命题规律：变压器交流动态电路是高考考查的重点和热点，考查变压器交流动态电路为选择题，难度中等。

命题分析

考查方式变压器交流动态电路

【命题分析】变压器交流动态电路主要有两种情况：一是负载电阻不变，原副线圈电压、电流、功率随匝数比变化而变化；二是匝数比不变，原副线圈电压、电流、功率随负载变化而变化。解决变压器交流动态电路问题首先要明确变量之间的相互制约关系。在理想变压器中，负线圈的输出电压U2由原线圈的输入电压U1和匝数比决定，与负载电阻无关，即输入电压U1决定输出电压U2；在原线圈输入电压U1和匝数比确定的情况下，原线圈的输入电流由副线圈输出电流决定，副线圈输出电流由负载确定，即负载决定输入电流；变压器输入功率由输出功率确定，即输出功率决定输入功率。分析变压器交流动态电路的思路是：由输入电压和匝数比得出输出电压，由输出电压和负载得出输出电流，最后由输出功率得出输入功率。考查变压器交流动态电路的试题难度中等。

例1（2011山东理综卷第20题）为保证用户电压稳定在220V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图。保持输入电压u1不变，当滑动接头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

化的曲线如图乙所示。以下正确的

是

A、u2πt)V

B、u2πt)V

C、为使用户电压稳定在220V，应将P适当下移

D、为使用户电压稳定在220V，应将P适当上移

【解析】：由于用户电压u2随时间t变化的曲线周期为0.02s，所以u2πt)V，选项B正确A错误；为使用户电压稳定在220V，由变压器变压公式可知应减小变压器原线圈

匝数，应将P适当上移，选项C错误D正确。

【答案】：BD

【点评】此题通过变电所适时进行调压稳定用户电压，考查交变电流的图象、表达式、变压公式等知识点。

解析由输入电压u随时间t的变化关系图象可知，交变电流周期为0.02s，输入电压u的表达式

π)V，选项A错误；只断开S1后，L1、L2均不能发光，选项B错误；只断开S2后，灯泡L1、L2串联后接入电路，变压器输出电流减小，原线圈的输入功率减小，选项C错误；若S1换接到2后，变压器输出电压U=4V，R中电流为I=0.2A，R消耗的电功率为P=UI=0.8W，选项D正确。

【答案】：D

【点评】：此题考查变压器和电路动态变化等知识点。

例3(2010全国理综2第19题)图5中为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连：P为滑动头。现令P从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯L两端的电压等于其额定电压为止。用I1表示流过原线圈的电流，I2表示流过灯泡的电流，U2表示灯泡两端的电压， N2表示灯泡消耗的电功率（这里的电流、电压均指有效值；电功率指平均值）。下列4个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是

【解析】副线圈是均匀密绕的且滑动头匀速上滑，说明副线圈的匝数n 2在均匀增大，n 2=kt 。由变压器的变压公式2211

U n U n =，得21U U kt n =，即U 2随时间t 均匀增大，选项C 正确。灯泡两端的电压由零逐渐增大时，其灯泡电阻增大，其流过灯泡的电流I 2随时间变化趋势图象B 正确。灯泡消耗的电功率P= U 2 I 2，随时间增大，但一定不是均匀增大，选项D 错误。；根据理想变压器输入功率等于输出功率，流过原线圈的电流I 1增大，选项A 错误。

【答案】BC

【点评】此题考查理想变压器、灯泡的伏安特曲线、图象等知识点。

例4．（2010天津理综物理第7题）为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L 1、L 2，电路中分别接了理想交流电压表V 1、V 2和理想交流电流表A 1、A 2，导线电阻不计，如图所示。当开关S 闭合后

A ．A 1示数变大，A 1与A 2示数的比值不变

B ．A 1示数变大，A 1与A 2示数的比值变大

C ．V 2示数变小，V 1与V 2示数的比值变大

D ． V 2示数不变，V 1与V 2示数的比值不变

【解析】当开关S 闭合后接入理想变压器副线圈中灯泡数目增加，副线圈输出电流增大，理想交流电流表A 2增大，根据变压器输入功率与输出功率的关系可知输入功率增大，理想交流电流表A 1示数增大。由于输入电压不变，变压器输出电压不变，理想交流电压表V 2示数不变，V 1与V 2示数的比值不变，选项D 正确C 错误。由U 1I 1=U 2I 2可知，A 1与A 2示数的比值不变，选项A 正确B 错误。

【答案】AD

【点评】此题考查变压器和交流动态电路。

例5．（2010山东理综第19题）一理想变压器原、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，P 为滑动变阻器的触头。下列说法正确的是