《2025年金版教程高中新课程创新导学案高中物理选择性必修第二册人教版》

[变式训练2 - 1] 交流电压表有一定的量度范围，它的绝缘能力也有限，不能直接测量过高的电压。用变压器把高电压变成低电压再接到交流电压表上，这个问题就解决了。这样的变压器叫作电压互感器。为了安全，互感器的铁壳和副线圈应该接地。下面四个示意图中，能正确反映其工作原理的是( )
　

答案： D [为了测量高压输电线两端的电压，电压互感器需要并联在高压输电线路中;为了便于测量，需要电压互感器把输电线路上的高压变为低压，根据理想变压器原、副线圈两端电压之比等于线圈匝数比，则互感器接电压表一端的线圈匝数要少于互感器输入端的线圈匝数。故选D。]

[变式训练2 - 2] 变压器是输配电的基础设备，广泛应用于工业、农业、交通、城市社区等。我国在网运行的变压器约1700万台，总容量约110亿千伏安。如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为2:1，原线圈左侧输入如图乙所示的正弦式交流电，$L_{1}$、$L_{2}$是完全相同的灯泡。灯泡电阻值恒定，若灯泡$L_{2}$能正常发光，则下列说法正确的是( )
　　
A. 灯泡$L_{1}$能正常发光
B. 灯泡$L_{2}$的额定电压为40 V
C. 灯泡$L_{1}$、$L_{2}$的实际功率之比为2:1
D. 通过灯泡$L_{2}$的电流方向一秒改变50次

答案： B [设灯泡$L_{2}$的额定电流为$I_{额}$，根据理想变压器原、副线圈上的电流与原、副线圈匝数成反比可知，原线圈中的电流为$\frac{I_{额}}{2}$，则灯泡$L_{1}$不能正常发光，由$P = I^{2}R$可知，灯泡$L_{1}$、$L_{2}$的实际功率之比为1:4，A、C错误;由图乙可知，正弦式交流电的电压为100 V，设灯泡$L_{2}$的额定电压为$U_{额}$，根据理想变压器原、副线圈两端电压与原、副线圈匝数成正比可知，原线圈两端的电压为$2U_{额}$，由$U = IR$，可知灯泡$L_{1}$两端的电压为$\frac{U_{额}}{2}$，在原线圈回路中，有$100\ V = 2U_{额}+\frac{U_{额}}{2}$，可知灯泡$L_{2}$的额定电压为$U_{额}=40\ V$，B正确;由图乙可知，该交流电的周期$T = 0.02\ s$，一个周期内电流方向改变两次，而变压器不改变交流电的周期和频率，故通过灯泡$L_{2}$的电流方向一秒改变$\frac{1}{T}\times2 = 100$次，D错误。]

例3 (多选)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1，$b$是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈$c$、$d$两端加上交变电压，其瞬时值表达式为$u_{1}=220\sqrt{2}\sin(100\pi t)\ V$，则( )
　　　　　
A. 当单刀双掷开关与$a$连接时，电压表的示数为22 V
B. 当$t=\frac{1}{600}\ s$时，$c$、$d$间的电压瞬时值为110 V
C. 单刀双掷开关与$a$连接，在滑动变阻器触头$P$向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小
D. 变阻器$R$不变，当单刀双掷开关由$a$扳向$b$时，输入功率变大
[实践探究]电路的动态分析需要注意什么?
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答案： [规范解答] 变压器的输入电压的最大值为$220\sqrt{2}\ V$，故有效值为220 V，当单刀双掷开关与a连接时，原、副线圈的匝数比为10:1，根据理想变压器原、副线圈电压关系，电压表的示数为22 V，故A正确;当$t=\frac{1}{600}\ s$时，c、d间电压的瞬时值$u_{1}=220\sqrt{2}\sin(100\pi\times\frac{1}{600})\ V = 110\sqrt{2}\ V$，故B错误;单刀双掷开关与a连接，滑动变阻器触头向上移，滑动变阻器接入电路的电阻变大，副线圈的电压由原、副线圈匝数比和输入电压决定，则电压表的示数不变，电流表示数变小，故C错误;单刀双掷开关由a扳向b，原、副线圈的匝数比变小，输入电压有效值不变，所以输出电压有效值变大，变压器输出功率变大，则输入功率也变大，故D正确。[答案] AD
@@提示:由变量开始推导，进而得出其他量的变化，注意物理量之间的制约关系。