2n1U12n15
=,A项对;由题知==,得=,所以只闭合开关S1时,灯泡L1两端电压为2 V,5n3U31n21通过的电流为1 A,消耗的功率为2 W,B项错;若两开关同时闭合,满足U1I10=U2I2+U3I3,代入数据得I10=I1+I1′=1.45 A,即电路消耗的总功率为P=U1I10=14.5 W,C项对;若两开关同时闭合,通过两灯泡电流与原来相同,即灯泡L1比灯泡L2暗,D项错。 答案 AC
微考点 2 理想变压器的动态分析
核|心|微|讲
1.匝数比不变的情况(如图)
(1)U1不变,根据=,输入电压U1决定输出电压U2,不论负载电阻R如何变化,U2也不变。 (2)当负载电阻发生变化时,I2变化,输出电流I2决定输入电流I1,故I1发生变化。 (3)I2变化引起P2变化,P1=P2,故P1发生变化。 2.负载电阻不变的情况(如图)
U1n1
U2n2
(1)U1不变,发生变化,故U2变化。 (2)R不变,U2改变,故I2发生变化。
n1n2
U22
(3)根据P2=,P2发生变化,再根据P1=P2,故P1变化,P1=U1I1,U1不变,故I1发生变化。
R典|例|微|探
【例2】 如图所示电路中,变压器为理想变压器,a、b接在电压有效值不变的交流电源两端,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑到另一位置,观察到
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电流表A1的示数增大了0.2 A,电流表A2的示数增大了0.8 A,则下列说法正确的是( )
A.电压表V1示数增大 B.电压表V2、V3示数均增大 C.该变压器起升压作用
D.变阻器滑片是沿c→d的方向滑动 【解题导思】
(1)变压器原线圈两端电压由电源决定还是由副线圈所接电路决定? 答:由所接电源决定。
(2)在副线圈和用电器构成的回路中副线圈能看成是无内阻的电源吗? 答:利用等效法可以把副线圈看成一无内阻的电源。
解析 对于理想变压器,原线圈电压决定副线圈电压,所以V1、V2示数均不变,A、B项错误;A1、A2中电流与原、副线圈中电流相同,由ΔI1∶ΔI2=n2∶n1,可知n1>n2,为降压变压器,C项错误;副线圈所连接的电路电压不变,电流变大,则电阻变小,即滑动变阻器沿
c→d的方向滑动,D项正确。
答案 D
【反思总结】
分析动态问题的思路
题|组|微|练
3.如图所示的电路中,有一自耦变压器,左侧并联一只理想电压表V1后接在稳定的交流电
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源上;右侧串联灯泡L和滑动变阻器R,R上并联一只理想电压表V2。下列说法正确的是( )
A.若F不动,滑片P向下滑动时,V1示数变大,V2示数变小 B.若F不动,滑片P向下滑动时,灯泡消耗的功率变小 C.若P不动,滑片F向下移动时,V1、V2的示数均变小 D.若P不动,滑片F向下移动时,灯泡消耗的功率变大
解析 若F不动,滑片P向下滑动时,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,则副线圈回路中总电阻变大,则回路中电流减小,灯泡两端电压减小,功率变小,滑动变阻器两端电压变大,V2的示数变大,而原线圈两端电压不变,则A项错误,B项正确;若P不动,滑片F向下移动时,根据理想变压器特点可知原线圈两端电压不变,副线圈两端电压减小,则副线圈回路中电流变小,灯泡L消耗的功率减小,电压表V2的示数变小,C、D项错误。 答案 B
4.(多选)图甲为理想变压器的示意图,其原、副线圈的匝数之比为4∶1,电压表和电流表均为理想电表。若发电机向原线圈输入图乙所示的正弦交流电,图中Rt为NTC型热敏电阻(阻值随温度升高而变小),R1为定值电阻。下列说法正确的是( )
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A.交流电压u的表达式为u=362sin50πt V B.t=0.01 s时,发电机线圈中穿过的磁通量最大 C.Rt温度升高时,变压器的输入功率变小
D.Rt温度升高时,电压表的示数不变、电流表的示数变大
解析 原线圈接的是题图乙所示的正弦交流电,由题图知最大电压为362 V,周期为0.02 s,故角速度是ω=100π rad/s,u=362sin100πt V,故A项错误;t=0.01 s时,感应电动势为0,线圈处于中性面位置,发电机线圈中穿过的磁通量最大,B项正确;Rt温度升高时,副线圈中的电阻减小,由于原、副线圈电压均不变,故电压表示数不变,电流表的示数变大,故输出功率变大,理想变压器的输入、输出功率相等,故输入功率变大,C项错误,D项正确。 答案 BD
微考点 3 远距离输电
核|心|微|讲
处理远距离输电问题的一般思路步骤
1.画出电能输送的原理草图,如图所示。
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2.以变压器铁芯为界线区分各个回路,各回路独立,运用欧姆定律,分析回路中的电压、电流和功率等问题。
3.各回路间通过变压器的匝数比、电压比、电流比和原、副线圈输入功率与输出功率相同的关系相联系。
U2U2损送
4.在计算输电线上的功率损失时,思路应该是P损=IR==P送-P用,绝对不能用P损=。
RR2
典|例|微|探
【例3】 图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2,在T的原线圈两端接入一电压u=Umsinωt的交流电源,若输送电功率为P,输电线的总电阻为2r,不考虑其他因素的影响,则该电阻上损失的电功率为( )
?n1?Um
A.?? ?n2?4rC.4????r
?n2??Um?【解题导思】
2
?n2?UmB.?? ?n1?4rD.4????r
?n1??Um?
2
?n1?2?P?2?n2?2?P?2
(1)升压变压器的原线圈和副线圈两端电压各是多少? 答:原线圈两端电压U1=
Um
,副线圈两端电压U2=U1。
n12
n2
(2)输电线电阻上消耗的功率如何计算? 答:输电线损失功率P损=I·2r,且I=。 解析 电源提供的交流电最大值为Um,因此有效值U1=
2
PU2
Um
2
,经过升压变压器,根据=,
U1n1U2n2
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高考物理一轮复习 第十一章 交变电流 传感器 第2讲 变压器 电能的输送学案(1)
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