高中物理 第二章 交变电流 微专题培优（四）含有变压器的动态电路问题讲义（含解析）粤教版选修3-2-粤教版高二选修3-2物理教案VIP免费

负载变化引起的动态变化1．含有变压器的动态电路问题的答题模型(1)构建模型(2)模型突破：解答这类问题的关键是分清变量和不变量。首先确定哪些量是不变的，然后结合变压器的基本规律和欧姆定律分析相关量的变化情况。①理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量出而入”，即用户消耗多少，原线圈就提供多少，因而输出功率决定输入功率。②可以把理想变压器的副线圈看做给用户供电的无阻电源，对负载电路进行动态分析时，可以参照直流电路动态分析的方法。2．负载变化的情况有(1)负载的数目发生变化，如某些用电器的开关断开或闭合。(2)滑动变阻器的触片移动，电路中的电阻发生变化。3．解题思路变与不变结合，根据答题模型从副线圈向原线圈推进。如果原副线圈的匝数不变，则副线圈电压不变，根据负载电阻的变化，判断出副线圈电流或功率的变化情况，然后根据输出功率决定输入功率的特点，分析原线圈电流或功率的变化。[例1](2016·全国乙卷)一含有理想变压器的电路如图1所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω，○为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为()图1A．2B．3C．4D．5[审题指导](1)开关断开时，负载为R2和R3，开关闭合时，负载为R2。(2)电流表的示数前后不同，R1上消耗的电压不同，则变压器的输入电压不同，输出电压也就不同，这一点需要特别注意。(3)理想变压器的输出功率决定输入功率，输入功率等于输出功率，或者根据前后两次电压源的总功率都等于R1、R2、R3相应的功率之和，也可以解题。[解析]设原、副线圈的匝数比为k，根据变压器匝数比与电流成反比的关系，则原线圈电流为I时，副线圈电流为kI；原线圈电流为4I时，副线圈电流为4kI。根据变压器的输入功率等于输出功率得UI－I2R1＝(kI)2(R2＋R3)4UI－(4I)2R1＝(4kI)2R2联立两式代入数据解得k＝3，选项B正确。[答案]B线圈匝数变化引起的动态变化1．线圈匝数变化的情况有(1)原线圈匝数不变，副线圈匝数变化。(2)副线圈匝数不变，原线圈匝数变化。(3)原副线圈的匝数同时变化，且变化后匝数比与之前不同。2．解题思路根据电压与匝数成正比的特点，判断输出电压如何变化，然后根据答题模型从副线圈向原线圈推进。[例2](多选)如图2所示，为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则()图2A．保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大B．保持U1及P的位置不变，K由b合到a时，R消耗的功率减小C．保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大D．保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大[思路点拨]本类型题目首先应该明确变压器的动态变化的原因是什么，要求辨清原副线圈中的变量与不变量，明确各量间“谁制约谁”的制约关系，处理这类题型，先找出不变的量，并以此量为突破口向其他量渗透。[解析]K由a合到b时，n1减小，由＝，可知U2增大，P2＝随之增大，而P1＝P2，又P1＝I1U1，从而I1增大，A正确；K由b合到a时，与上述情况相反，P2将减小，B正确；P上滑时，R增大，P2＝减小，又P1＝P2，P1＝I1U1，从而I1减小，C错误；U1增大，由＝可知，U2增大，I2＝随之增大，由＝可知I1也增大，D正确，故选项A、B、D正确。[答案]ABD1．(多选)对理想变压器，下列说法中正确的是()A．原线圈的输入功率，随着副线圈的输出功率增大而增大B．原线圈的输入电流，随副线圈的输出电流增大而增大C．原线圈的电流，不随副线圈的输出电流变化而变化D．当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零解析：选AB理想变压器的原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，且随副线圈的输出功率的变化而变化，原线圈的输入电流取决于副线圈的输出电流，当副线圈的电流为零时，原线圈的电流也为零，但原线圈电压并不一定为零，故A、B正确，C、D错误。2．一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R。设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2，当R增大时()A．I1减小，P1增大B．I1减小，P1...