【物理】2019届一轮复习人教版变压器传感器学案 12页

第33课 ·变压器　传感器 ‎1．变压器 a．互感现象是变压器的工作基础 ‎(1)(多选)(经典题，6分)某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成。当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路。仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有(　　)‎ A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零 B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变 C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起 D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起 答案：ABD 解析：由于火线和零线并行绕制，所以在家庭电路正常工作时，火线和零线的电流大小相等，方向相反，因此合磁通量为零，L2中的磁通量为零，故A项正确。当家庭电路中使用的电器增多时，火线和零线的电流仍然大小相等，方向相反，L2中的磁通量不变，故B项正确。家庭电路发生短路时，火线和零线的电流同时增大，合磁通量仍然为零，因此开关K不会被电磁铁吸起，故C项错误。当地面上的人接触火线发生触电时，火线的电流突然变大，即L1中的磁场发生变化，导致L2中的磁通量变化，L2中产生感应电流，电磁铁将开关K吸起，故D项正确。‎ b．理想变压器基本规律＝、＝、P1＝P2的应用 ‎(2)(2017北京理综，6分)如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220 sin 100πt(V)的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是(　　)‎ A．原线圈的输入功率为220 W B．电流表的读数为1 A C．电压表的读数为110 V D．副线圈输出交流电的周期为50 s 答案：B 解析：原线圈所接交流电源的最大值为220 V，则原线圈两端电压有效值为220 V。电表 的读数均为有效值，由理想变压器原、副线圈两端电压与线圈匝数关系＝可知副线圈两端电压有效值为110 V，故C项错误。根据欧姆定律I＝可知流过电阻R的电流为2 A，则负载电阻R消耗的功率P＝UI＝220 W，根据理想变压器功率关系可知原线圈的输入功率也为220 W，故A项错误。由P＝UI可知，电流表的读数为1 A，故B项正确。由交流电源的瞬时表达式u＝220sin 100π t(V)可知ω＝100π rad/s，周期T＝＝0.02 s，故D项错误。‎ ‎(3)(2015全国Ⅰ，6分)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上，如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则(　　)‎ A．U＝66 V，k＝ B．U＝22 V，k＝ C．U＝66 V，k＝ D．U＝22 V，k＝ 答案：A 解析：由题意知，副线圈的电流为I2＝，则原线圈的电流为I1＝I2＝，与原线圈串联的电阻的电压为UR＝I1R＝，由变压器的匝数比可知，原线圈的电压为3U，所以有＋3U＝220 V，解得U＝66 V。原线圈回路中的电阻的功率为P1＝IR＝，副线圈回路中的电阻的功率为P2＝，所以k＝＝，故A项正确，B项、C项、D项均错误。‎ ‎(4)(2013天津理综，6分)普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则(　　)‎ A．ab接MN、cd接PQ，IabIcd C．ab接PQ、cd接MN，IabIcd 答案：B 解析：根据变压器中电流与匝数成反比可知，变压器中匝数较多一边电流较小，所以ab上的电流大于cd上的电流，故A、C项均错误。根据题意，高压线中电流较大，不能用普通交流电流表直接测量其电流，要通过电流互感器来连接，即要求通过电流表的电流小于高压线上的电流，所以ab接MN而cd接PQ，故B项正确，D项错误。‎ c．以电流“副制约原”为突破点分析负载变化的动态问题 ‎(5)(2016天津理综，6分)如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是(　　)‎ A．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大 B．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大 C．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大 D．若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大 答案：B 解析：当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R的阻值变大，变压器的次级电压不变，则次级电流减小，则R1两端电压及消耗的功率均变小，电压表的示数等于变压器次级电压减去R1两端的电压，因此电压表的示数变大，故A项错误，B项正确。由于当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，次级电流减小，因此初级电流也减小，电流表A1示数变小，故C项错误。若闭合开关S，则变压器的次级电阻减小，次级电流变大，R1的电压变大，则电压表V示数减小，则R2两端电压减小，电流表A2示数减小；次级电流变大，则初级电流变大，则电流表A1示数变大，故D项错误。‎ ‎ (6)(多选)(2014全国Ⅱ，6分)如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。原线圈通过一理想电流表 接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端。假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大。用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则(　　)‎ A．Uab∶Ucd＝n1∶n2‎ B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小 C．负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大 D．将二极管短路，电流表的读数加倍 答案：BD 解析：二极管的单向导电性使交流电只有一半时间通电，电压的有效值与正弦交流电压的正 常有效值不相等。副线圈两端电压的有效值为U2，由于二极管的单向导电性，交流电压表的读数为电压的有效值，由有效值的定义，有T＝·，则Ucd＝U2。对于理想变压器 ＝，则≠，故A项错误。负载电阻R增大时，副线圈输出的功率减小，则原线圈输入的功率减小，而输入电压不变，因此原线圈电流减小，电流表示数变小，故B项正确。cd间电压的大小取决于原线圈输入的电压大小，与负载电阻及阻值的大小无关，故C项错误。二极管短路后，输出功率加倍，则输入功率加倍P入＝IU1，因为U1不变，所以I1加倍，电流表的示数加倍，故D项正确。 ‎ d．以电压“原制约副”为突破点分析匝数比变化的动态问题 ‎(7)(多选)(2018改编，6分)如图所示为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P，使输出电压有效值由220 V降至110 V。调节前后(　　)‎ A．副线圈中的电流比为1∶2(2015广东理综)‎ B．副线圈输出功率比为2∶1(2015广东理综)‎ C．副线圈的接入匝数比为2∶1(2015广东理综)‎ D．原线圈输入功率比为1∶2(2015广东理综)‎ E．原线圈中的电流比为4∶1‎ 答案：CE 解析：输出电压的有效值由220 V降到110 V，在原线圈的输入电压和匝数不变的情况下，根据原、副线圈电压之比等于匝数比，可以知道副线圈的匝数变为原来的一半，故C项正确。负载电阻不变，电压减半，根据欧姆定律，电流随之减半，故A项错误。由P＝UI可知，副线圈输出功率变为原来的，故B项错误。根据输入功率等于输出功率可知，原线圈的输入功率也变为原来的，故D项错误。原线圈的输入功率变为原来的，接入电压不变，由P＝UI可知，原线圈的电流变为原来的，故E项正确。‎ ‎(8)(2016江苏单 ，3分)一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈。在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2。在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中(　　)‎ A．U2>U1，U2降低 B．U2>U1，U2升高 C．U2