专题36+理想变压器精讲-高考物理双基突破二+版含解析

1、专氟三十总理急变4器，精稀J一、理想变压器1 .构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。(1)原线圈：与交流.电源连接的线圈，也叫初级线圈。(2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈。2 .原理：电流磁效应、电磁感应。3 .基本关系式(1)功率关系：P入=P出；(2)电压关系：匕=U2;有多个副线圈时匕=匕=U3=.：；nin2nin2n3(3)电流关系：只有一个副线圈时F=空。I2ni由P入=P出及P=UI推出有多个副线圈时，UiIi=U2l2+U3l3+UnIn。二、变压器基本规律的应用1 .理想变压器的规律没有能量损失(绕线无电阻、铁芯无涡流)；没有磁通量损失(

2、磁通量理想变压器全部集中在铁芯中)。功率原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率P入一P出，当变压器有多个副线圈时，R=F2+R+：。基原、副线圈的电压比等于匝数比，即为=小,与负载情况、副线圈个数的多少无关；U2n2本电压_U:_V.关当变压器有多个副线圈时，石%叫=:。系电流只个副线圈：电流和匝数成反比，即步：；多个副线圈：由输入功率和输出功率相等确定电流关系，即nili=g|2+必b+。频率原、副线圈中电流的频率相等制电压副线圈电压U2由原线圈电压Ui和匝数比决定，即U2=“Ui(原制约副)ni约关系功率副线圈中的功率P2由用户负载决定，原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定，即P1

3、=P2(副制约原)电流原线圈电流I1由副线圈的电流I2和匝数比决定，即11=*12(副制约原)2 .关于理想变压器的四点说明(1)变压器不能改变直流电压。(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率。(3)理想变压器本身不消耗能量。(4)理想变压器基本关系中的Ui、U2、Ii、I2均为有效值。【题1】如图所示，理想变压器的原线圈接入u=11000<2sin100tr(V)的交变电压，副线圈通过电阻r=6Q的导线对“220V,880W”的电器Rl供电，该电器正常工作.由此可知A.原、副线圈的匝数比为50：1B.交变电压的频率为100HzC.副线圈中电流的有效值为4AD.

4、变压器的输入功率为880W【答案】C【解析】由电器&正常工作，可得通过副线圈的电流为1=*=镖A=4A,故C对f副线圈导线所分电压为a=4x5V=24V,副线圈两端电压5=220V+24V=244V,因此原、副线圈的匝数比*=?=今罂二富，故A错*又尸尸凸故D错夕交变电压的频率户含=50Hz,故B错【题2(多选)如图，一理想变压器原、副线圈匝数分别为1、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两端。假设该二极.管正向电阻为零，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

5、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】若变压器初级电压为Uab,则次级电压为U2=n2Uab；由于二极管的单向导电性使得副线圈中ni的反向电流为零，由有效值的定义可得11=11解得Ucd=*U2,故Ub=曲,选项A错误；增大负载RR22Ucdn2的阻值R,则变压器次级电流减小，则初级电流也减小，即电流表的读数减小，选项B正确；cd间的电压由变压器的初级电压决定，与负载电阻R的大小无关，选项C错误；若二极管短路则Ucd=U2=V2Ucd,故2此时R消耗的功率P'=等为原来的2倍，则次级

6、电流会加倍，则初级电流也加倍，选项D正确。R【题3】如图甲所示电路，已知电阻Ri=R2=R。和Ri并联的D是理想二极管（正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大），在A、B之间加一个如图乙所示的交变电压（电压为正值时，Uab>0）。由此可知*y.工：协工广»|舄厂LA.在A、B之间所加的交变电压的周期为2sB.在A、B之间所加的交变电压的瞬时值表达式为u=20V2sin100tVC.在A、B之间所加的交变电压的最大值为20VD,加在R2上电压的有效值为20V【答案】B【解析】由图乙可知交变电压的周期7二002一选哽A错误;小E间所加交变电压的短时值表达式m二20/sinLCKM%选项

7、B正确；在&B之间所加的交变电压的最大值为20/V,有效值为20%选项C错误J由于电阻通和后串联，电压为正值的半个周期电阻为被二极管短路，处上电压的有效值为20V.电压为负值的半个周期，二极管中无电流通过，电阻义和此串联，心上电压的有效值为10V,根据有效值的定义可得二枭坐。Vn解得加在史上电压的有效值为25版V,选项D错误“题4一理想变压器的原、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U,原、阻，原线圈一侧接在电压为220V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副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则1A. U=66V,k=-91B. U=

8、22V,k=-9-1C. U=66V,k=-31D. U=22V,k=-3【答案】A【解析】军，副线圈电压比等于匝数比，根据副线圈负载电阻的电压G可知副线圈电压为U,原线圈电压为3,副线圈电流产器根据"僚导原线圈电流尸白,那么原线圈输入电压220V=3'4-圣心/I祖J/1整理可得U=66Vn原、副线圈电阻消耗的功率可根据尸=尸夫求得，电阻相等,九：人二1：3,可得功率之防马f=1：%即比=上根据以上分析可知选项A正确。三、变压器模型1 .自耦变压器：自耦变压器（称调压器）它只有一个线圈，其中的一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以升压也可以降压，变压器的基本

9、关系对自耦变压器均适用如图所示。题5自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分。一升压式自耦调压变压器的电路如图，其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为220V的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0kWo设此时原线圈中电流有效值为I1,负载两端电压的有效值为U2,且变压器是理想的，则U2和I1分别约为B.380V和9.1AC. 240V和5.3AD. 240V和9.1A【答案】B【解析】根据理想变压器电压比关系*二?,代入数据解得副线圈两端的电压有效值5=380V,因理想变压器原、副线圈输入和输出的功率

10、相等，即P=F，尸解得a=aM.1A,选项B正确,选项A、C、D错误口【题6】（多选）如图甲所示，为一种可调压自耦变压器的结构示意图，线圈均匀绕在圆环形铁芯上,P到如图甲中所示位置，在BC间接一个理想的交流电若AB间输入如图乙所示的交变电压，转动滑动触头A.AB间输入的交流电的电压瞬时值表达式为u=22072sin(100大)VB.该交流电的频率为100Hz一2C. t=1M0s时电压表读数为零D. BC间输出的电功率为零【解析】由乙图可读出交流电的最大值为Um=2202V,周期T=2X10-2s,o=2兀一，、一=100%ad/s.贝U父流电的电压瞬时值u=Umsino220'j2s

11、in(100t)V,A正确.1f=T=50Hz,知B错.因电压表测交流电电压时，读数为交流电的有效值，不能读出瞬时值,U2Rv无否大，则P=-=0,D正确。R所以读数为220V,则C错.由于BC间接理想电压表,【答案】AD2.互感器：分为电压互感器和电流互感器，比较如下:电压互感器电流互感器原理图%原线圈连接并联在茴压电路中串联在交流电路中副线圈连接连接电压表连接电流表互感器作用将高电压变为低电压将大电流变成小电流利用的公式Uini=-U2n2Iini=12n2【题7】（多选）电流互感器和电压互感器如图。其中ni、及、出、n4分别为四组线圈的匝数，a、b为两只交流电表，则A.A为电流互感器，且

12、B. A为电压互感器，且ni>n2,a是电压表C. B为电流互感器，且n3<n4,b是电流表D. B为电压互感器，且n3>n4,b是电压表n1<n2,a是电流表【答案】AD【解析】由题图可知）为电流互感器，月为电压互感器，因此也是电流表，力是电压表口在/中，有和n二五他，要把大电流变为小电流，有封科在B中，有|二容要把高电压变成低电压，则有心即综上所述可知，选项A、D正确。【题8】（多选）图中甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，利用互感器可以实现用普通的电表测高压或大电流，以下说法正确的是A.线圈Ni两端电压高于线圈N2两端电压B.线圈N3中电流小于线圈N4中电流C

13、.甲图中的电表是电压表，乙图中的电表是电流表D.甲图中的电表是电流表，乙图中的电表是电压表【答案】AC【解析】甲并联在电路中是电压互感器，电路中是强电压，通过变压器变成弱电压，用电压表测量,因为电压之比等于线圈匝数比，所以Ui>U2,由图可知，乙串联在电路中是电流互感器，电路中是强电流，通过变压器变成弱电流，用电流表测量，因为电流之比等于线圈匝数的倒数比，所以I3>"综上所述，AC正确，故BD错误。【13题】（多选）一理想变压器如图，其原线圈电压一定，副线圈上通过输电线接两个相同的灯泡Li和L2。输电线的等效电阻为R。开始日电键K断开。当K接通后，以下说法正确的是A.副线

14、圈两端MN的输出电压减小B.通过灯泡Li的电流减小C.原线圈中的电流增大D.变压器的输入功率变小【答案】BC【解析】理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的,由于输入电压和匝数比不变，所以副线圈的输出电压也不变削故A错误？当K接通后，两个灯泡并联，电路的电阻减小，副线圈的电流变大，所以通过电阻式的电流变大,电压变大，那么并联部分的电压减小，所以通过灯泡L的电流减小，故B正确$变压器的输入功率和输出功率相等，由于副线圈的负载电阻减小了，输出功率变大，所以原线圈的输入功率也要变大，因为输入的电压不变，所以原线圈中的电流要变大，故C正确，D错误口情感语录1 .爱情合适就好，不要委屈将就，只要随

15、意，彼此之间不要太大压力2 .时间会把最正确的人带到你身边，在此之前，你要做的，是好好的照顾自己3 .女人的眼泪是最无用的液体，但你让女人流泪说明你很无用4 .总有一天，你会遇上那个人，陪你看日出，直到你的人生落幕5 .最美的感动是我以为人去楼空的时候你依然在6 .我莫名其妙的地笑了，原来只因为想到了你7 .会离开的都是废品，能抢走的都是垃圾8 .其实你不知道，如果可以，我愿意把整颗心都刻满你的名字9 .女人谁不愿意青春永驻，但我愿意用来换一个疼我的你10 .我们和好吧，我想和你拌嘴吵架，想闹小脾气，想为了你哭鼻子，我想你了11 .如此情深，却难以启齿。其实你若真爱一个人，内心酸涩，反而会说不出话来12 .生命中有一些人与我们擦肩了，却来不及遇见；遇见了，却来不及相识；相识了，却来不及熟悉，却还要是再见13 .对自己好点，因为一辈子不长；对身边的人好点，因为下辈子不一定能遇见14 .世上总有