对一道高考题的反思
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对一道高考题的反思
作者:汪桂清童志华
来源:《高中生学习·高二文综版》2014年第07期
近几年物理习题中经常会碰到变压器中涉及二极管的相关问题,对这个问题争议很大,今年高考中又再次遇到这类问题,请看2014年新课标Ⅱ卷的第21题:
例1 一理想变压器原、副线圈的匝数分别为[n1、n2]. 原线圈通 [A] ]过一理想电流表A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
对选项D的判断由[U1U2=n1n2]得,副线圈两端的电压为[U2=n2n1Uab],通过二极管时
存在如图2所示的半波损失,故[R]两端电压的有效值为[Ucd=22U2],相应的流过[R]的电流为[I2=UcdR=22RU2=2n2Uab2n1R],再由公式[I1n1=I2n2],得[I1=2n22Uab2n21R];将二极管短路后,再由[I1′n1=I 2′n2]及[Ucd=n2n1Uab],不难得到[I1′=n22Uabn21R],故D答案错误.
错误原因探析电流与线圈匝数的反比关系,是由输出功率与输入功率相等得到的,实质
是能量守恒,在有二极管的情况下,这种反比关系是不适用的,应该由[UabI1=UcdI2],得到[I1=n22Uab2n21R],故将二极管短路,电流表的读数加倍,D选项正确.
例2 一理想变压器的原、副线圈的匝数比是10∶1,原线圈接入如图3乙所示的正弦交流电,一只理想二极管和一个阻值为10Ω的电阻串联后接在副线圈上,则()
[3.11][-3.11][0.01][0.02] [A] [V]
甲乙
A.原线圈电压有效值为311V
B.电压表示数约为22V