142变压器-2024高考一轮复习100考点100讲

2024年高考一轮复习100考点100讲第14章交变电流、传感器、电磁波第14.2讲变压器【知识点精讲】1．理想变压器构造如图所示，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：电磁感应的互感现象。【特别提醒】(1)对于大小随时间变化(如图所示)的直流电，变压器仍然有变压作用。(2)对于恒定电流，变压器没有变压作用。3．基本关系式(1)功率关系：P入＝P出。(2)电压关系：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)。(3)电流关系：只有一个副线圈时，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)。【特别提醒】当副线圈与用电器断开(空载)时，无电流通过副线圈，但副线圈两端仍存在电压。4．理想变压器及基本关系的理解基本关系功率关系能量守恒：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即P入＝P出电压关系只有一个副线圈时：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)有多个副线圈时：eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)＝…电流关系只有一个副线圈时：eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)有多个副线圈时：I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn频率关系f1＝f2(变压器不改变交变电流的频率)5．理想变压器的制约关系电压原线圈电压U1和匝数比决定副线圈电压U2，U2＝eq\f(n2,n1)U1功率副线圈的输出功率P出决定原线圈的输入功率P入，P入＝P出电流副线圈电流I2和匝数比决定原线圈电流I1，I1＝eq\f(n2,n1)I26.含有多个副线圈的变压器计算具有两个或两个以上副线圈的变压器问题时，需注意三个关系：电压关系：eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)＝…＝eq\f(Un,nn)功率关系：P1＝P2＋P3＋P4＋…＋Pn电流关系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋n4I4＋…＋nnIn7．分析变压器电路的两个难点(1)分析原线圈有串联负载的变压器电路问题时要注意：变压器的输入电压不等于电源的电压，而是等于电源电压减去串联负载的电压，即U1＝U源－U串。(2)分析含有二极管的变压器电路问题时要注意：理想二极管具有单向导电性，正弦式交变电流通过二极管后会变成半波直流电流，对应的有效值会发生变化。8．自耦变压器问题自耦变压器(又称调压器)，它只有一个线圈，原、副线圈共用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，变压器的基本关系对自耦变压器同样适用，如图所示。【最新高考题精练】1．（2023高考北京卷）自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器，原线圈接的正弦交流电源，副线圈接额定电压为的小灯泡．实际测得小灯泡两端电压为．下列措施有可能使小灯泡正常发光的是（）A．仅增加原线圈匝数B．仅增加副线圈匝数C．将原、副线圈匝数都增为原来的两倍D．将两个小灯泡并联起来接入副线圈【参考答案】B【名师解析】原线圈接的正弦交流电源，副线圈接额定电压为的小灯泡．实际测得小灯泡两端电压为．下列措施有可能使小灯泡正常发光的是：仅增加副线圈匝数，仅减小原线圈匝数，ACD错误B正确。2．（2023广东卷）用一台理想变压器对电动汽车充电．该变压器原、副线圈的匝数比为，输出功率为，原线圈的输入电压．关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是（）A．B．C．D．【参考答案】A【名师解析】根据原线圈的输入电压，可知原线圈输入电压为220V，频率为50Hz。根据变压器变压公式可知输出电压为440V，由P=UI可知副线圈输出电流的有效值20A，选项A正确。3.（2023高考海南卷）下图是工厂利用的交流电给照明灯供电的电路，变压器原线圈匝数为1100匝，下列说法正确的是（）A.电源电压有效值为 B.交变电流的周期为C.副线圈匝数为180匝 D.副线圈匝数为240匝【参考答案】BC【名师解析】电源电压的有效值，选项A错误；交流电的周期，选项B正确；．根据变压器变压公式可得副线圈匝数匝，选项C正确，D错误。【最新模拟题精练】1.（2023河北张家口宣化一中二模）如图甲所示为理想变压器，原、副线圈匝数比为n1：n2＝44：1，变压器原线圈接如图乙所示的正弦式交流电，副线圈两端接两个串联在一起的阻值大小分别为R1＝3Ω，R2＝2Ω的定值电阻，理想二极管与电阻R1并联，电压表为理想电表。下列说法正确的是（）A.副线圈中交流电频率为100HzB.电压表的示数为2VC.R1消耗的功率为3WD.变压器输入功率为8.75W【参考答案】D【名师解析】由变压器的工作原理知，副线圈中交流电的频率跟原线圈中交流电的频率相同，为，A错误；由图可知，原线圈两端的电压的有效值为U1=220V，根据电压与匝数的关系有U1：U2＝n1：n2＝44：1，解得U2＝5V则电阻R1和R2两端电压的波形分别如图1、图2所示设电压的有效值分别为E1和E2，根据有效值的定义有，解得E1＝V，E2＝V则电压表的示数为E2＝V≈3.8V，B错误；R1消耗的功率为P1＝代入数据得P1＝1.5W，C错误；R2消耗的功率为P2＝，代入数据得P2＝7.25W则副线圈消耗的功率为8.75W，根据变压器的功率关系知，变压器的输入功率也为8.75W，D正确。2.（2023湖南押题卷）如图所示，一理想变压器接在电压有效值为200V、频率为的正弦交流电源上，原、副线圈的匝数比，副线圈与定值电阻和滑动变阻器相连，的阻值为，的最大阻值为。下列说法正确的是（）A.电阻中的电流方向每秒钟变化20次B.改变滑动变阻器接入电路的阻值时，滑动变阻器两端电压的最大值为24VC.通过原线圈的电流最大值为0.1AD.滑动变阻器消耗的最大电功率为5W【参考答案】CD【名师解析】变压器不改变电流的变化频率，电阻中的电流变化频率为，方向每秒钟变化100次，故A错误；由变压器原、副线圈匝数比，可知副线圈两端电压当滑动变阻器的阻值最大时，滑动变阻器两端电压最大，最大的有效值最大峰值为，故B错误；当时，副线圈中电流最大原线圈中的电流，故C正确；滑动变阻器消耗的电功率当，即时有最大电功率，最大电功率为5W，故D正确。3．（2023湖北荆门三校5月联考）在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上。当通过交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，线圈1、2的匝数比。在不接负载的情况下（）A．当线圈1输入电压为220V的时，线圈2的输出电压为440VB．当线圈1输入电压为220V的时，线圈2的输出电压为110VC．当线圈2输入电压为110V的时，线圈1的输出电压为110VD．当线圈2输入电压为110V的时，线圈1的输出电压为220V【参考答案】C【名师解析】．本题中每个线圈通交变电流后，其内部磁通量的一半通过另一个线圈，因此另一线圈的磁通量的变化率只有通电线圈的一半。由变压器原理，所以当从线圈1输入电压U1=220V时，根据得线圈2输出电压U1=55V故AB错误；当从线圈2输入电压U2=110V时，所以线圈1输出电压U1=U2=110V，故D错误，C正确。故选C。4．（2023重庆名校联盟二模）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为2︰1，电阻R1=R2，电流表和电压表均为理想电表，若电流表的示数为0.5A，电压表的示数为6V，则电阻R1的大小为（）A．30Ω B．20Ω C．25Ω D．10Ω【参考答案】A.【名师解析】由理想变压器原副线圈电压、电流与线圈匝数的关系可得，，已知，则，，设流过的电流为，则，副线圈上的电流，由题意可知，流过电流表的电流，解得，即，A正确，BCD错误。5.（2023河北衡水中学一模）如图所示，理想变压器原线圈匝数为匝，副线圈匝数为匝，将原线圈接在的交流电源上，已知电阻，电流表A为理想交流电表，则下列说法正确的是（）A.穿过铁芯的磁通量的最大变化率为0.2Wb/sB.交流电频率为50HzC.电流表A的示数为0.4AD.变压器的输入功率是16W【参考答案】D【名师解析】由法拉第电磁感应定律由电压表达式知电压最大值为，所以磁通量的最大变化率为A错误；根据表达式知原线圈输入的交流电的角速度为120π，所以频率为，B错误；根据电压与匝数成正比得所以，C错误；由而变压器的输入功率，D正确。【点睛】根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，变压器的输入功率和输出功率相等，逐项分析即可得出结论，掌握变压器的特点，本题的难点在于磁通量的最大变化率的求法。6.（2023重庆一中质检）如图所示，两理想变压器的匝数，定值电阻阻值均为，为相同规格的小灯泡，其灯丝电阻，忽略灯丝电阻随温度的变化，为相同的理想交流电流表，D为理想二极管。当A、B端接入电压有效值恒为U的交流电时（）A.的热功率比的热功率小B.表示数是表示数的2倍C.两端电压D.两灯泡的亮度相同【参考答案】C【名师解析】由热功率公式可得，，解得，故AD错；由欧姆定律可知，，，，，故表示数是表示数的倍。，故C正确，B错误。7.（2023浙江杭州学军中学质检）如图所示，在直铁棒上有两组线圈，线圈匝，匝，原线圈输入电压随时间变化如图所示，则（）A.电压表读数为B.电压表读数为20VC.滑动变阻器滑片向上滑动，则电路输入功率变小D.副线圈交流电的周期为2s【参考答案】C【名师解析】由于该变压器磁芯是铁棒，会出现漏磁，不满足理想变压器的电压规律，原线圈输入电压有效值为副线圈输出电压满足但由于铁棒磁芯出现漏磁，所以电压表读数会小于20V，故AB错误；滑动变阻器滑片向上滑动，则副线圈电阻增大，但输入电压不变，则输出电压不变，电压表示数不变，根据闭合电路欧姆定律可知，副线圈的输出电流减小，根据可得输出功率变小，则电路输入功率变小，故C正确；变压器不改变交变电流的周期，根据图乙知交流电的周期则副线圈交流电的周期为0.02s，故D错误。8.（2023浙江台州部分重点高中联考）无线充电是近年发展起来的新技术，如图所示，该技术通过交变磁场在发射线圈和接收线圈间传输能量。内置接收线圈的可以直接放在无线充电基座上进行充电，关于无线充电的说法正确的是（）A.无线充电效率高，线圈不发热B.无线充电基座可以用稳恒直流电源供电C.无线充电过程主要利用了电磁感应原理D.无线充电基座可以对所有进行无线充电【参考答案】：C【名师解析】．接收线圈的磁通量只是发射线圈产生的一部分，则无线充电效率低；充电时线圈中有电流，根据电流的热效应，可知线圈会发热，故A错误；如果无线充电基座用稳恒直流电源供电，则接收线圈的磁通量不变，不能产生感应电流，无法对充电，故B错误；无线充电过程主要利用互感现象来实现能量传递的，故C正确；如果内没有接受线圈，则无线充电基座不可以对进行充电，故D错误。9.（2023辽宁朝阳名校联考）图甲是电动公交车无线充电装置，供电线圈设置在充电站内，受电线圈和电池系统置于车内。如图乙所示，供电线路中导线的等效电阻为，当输入端接入电压为正弦交流电时，供电线圈与受电线圈两端电压分别、，通过电池系统的电流为。若不计其他电阻，忽略线圈中的能量损失，下列说法正确的是（）A.端的输入功率等于B.端的输入功率等于C.供电线圈和受电线圈匝数比为D.供电线圈和受电线圈匝数比为【正确答案】D【名师解析】根据题意，变压器输出电功率为U2I，由于原线圈上串联的电阻R也要消耗功率，所以.端的输入功率大于，变压器原线圈中的电流不等于I，所以端的输入功率也不等于，AB错误；根据变压器变压公式，供电线圈和受电线圈匝数比为，C错误D正确。10（2023福建龙岩三模）图甲是某品牌的无线充电器，其工作原理图可简化为如图乙所示。给基座线圈接上220V、50Hz的交流电，受电线圈通过一个二极管可给电池充电。已知快速充电时受电线圈两端的电压为11V，设充电过程中基座线圈的磁场全部穿过受电线圈而无能量损失。下列说法正确的是（）A.受电线圈能够给电池充电是利用了自感现象B.基座线圈和受电线圈的匝数比为10：1C.受电线圈两端电压的峰值为22VD.当受电线圈的输出功率为40W时，基座线圈的电流为【正确答案】C【名师解析】基座线圈接上220V、50Hz的交流电，可以产生交变磁场，受电线圈中产生交变电流，所以受电线圈能够给电池充电是利用了电磁感应原理（互感现象），A错误；根据变压器变压公式，基座线圈和受电线圈的匝数比为20׃1，B错误；受电线圈接一理想二极管，=,解得：受电线圈两端电压的峰值为Um=22V，C正确；当受电线圈的输出功率为40W时，根据输入电功率等于输出电功率，U1I=40W，解得基座线圈的电流为I=，D错误。11.（2023湖北荆州高二期末）如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，原线圈接入图乙所示的正弦脉冲电压，副线圈接火灾报警系统（报警器未画出），电压表和电流表均为理想电表，为定值电阻，为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。下列说法正确的（）A.图乙中电压的有效值为B.电压表的示数约为C.处出现火警时，电流表示数变大D.处出现火警时，电阻消耗的电功率减小【参考答案】C【名师解析】设将此电流加在阻值为R的电阻上，电压的最大值为，电压的有效值为U，则解得，故A错误；理想变压器原、副线圈匝数比为，由于则，电压表示数为，故B错误；R处温度升高时，电压表示数不变，阻值减小，副线圈电流增大，则输出功率增大，而输出功率和输入功率相等，所以原线圈电流增大，即电流表示数变大，根据则电阻消耗的电功率增大，故C正确，D错误。。12．（2022河北重点中学期中素养提升）小宁同学仿照法拉第发现电磁感应现象的装置，在铁环上用漆包线（铜丝，表面刷有绝缘漆）绕制了两个线圈匝、（匝数没有记录），线圈与开关、干电池、交流电源构成电路，交流电源的电动势，线圈与开关、电流计G、交流电压表V构成电路。当置于2、置于4时，电压表V的示数为，取1.4。下列说法正确的是（）A.由实验数据可算得，线圈的匝数为200匝B.由实验数据可估计，线圈的匝数超过280匝C.S2置于3，当S1从0扳到1时，G中不会有电流D.S2置于3，当S1从0扳到1时，G中电流慢慢增大并稳定到某一值【参考答案】B【名