142變壓器-2024高考一輪復(fù)習100考點100講

2024年高考一輪復(fù)習100考點100講第14章交變電流、傳感器、電磁波第14.2講變壓器【知識點精講】1．理想變壓器構(gòu)造如圖所示，變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成的。(1)原線圈：與交流電源連接的線圈，也叫初級線圈。(2)副線圈：與負載連接的線圈，也叫次級線圈。2．原理：電磁感應(yīng)的互感現(xiàn)象。【特別提醒】(1)對于大小隨時間變化(如圖所示)的直流電，變壓器仍然有變壓作用。(2)對于恒定電流，變壓器沒有變壓作用。3．基本關(guān)系式(1)功率關(guān)系：P入＝P出。(2)電壓關(guān)系：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)。(3)電流關(guān)系：只有一個副線圈時，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)?！咎貏e提醒】當副線圈與用電器斷開(空載)時，無電流通過副線圈，但副線圈兩端仍存在電壓。4．理想變壓器及基本關(guān)系的理解基本關(guān)系功率關(guān)系能量守恒：原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，即P入＝P出電壓關(guān)系只有一個副線圈時：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)有多個副線圈時：eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)＝…電流關(guān)系只有一個副線圈時：eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)有多個副線圈時：I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn頻率關(guān)系f1＝f2(變壓器不改變交變電流的頻率)5．理想變壓器的制約關(guān)系電壓原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定副線圈電壓U2，U2＝eq\f(n2,n1)U1功率副線圈的輸出功率P出決定原線圈的輸入功率P入，P入＝P出電流副線圈電流I2和匝數(shù)比決定原線圈電流I1，I1＝eq\f(n2,n1)I26.含有多個副線圈的變壓器計算具有兩個或兩個以上副線圈的變壓器問題時，需注意三個關(guān)系：電壓關(guān)系：eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)＝…＝eq\f(Un,nn)功率關(guān)系：P1＝P2＋P3＋P4＋…＋Pn電流關(guān)系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋n4I4＋…＋nnIn7．分析變壓器電路的兩個難點(1)分析原線圈有串聯(lián)負載的變壓器電路問題時要注意：變壓器的輸入電壓不等于電源的電壓，而是等于電源電壓減去串聯(lián)負載的電壓，即U1＝U源－U串。(2)分析含有二極管的變壓器電路問題時要注意：理想二極管具有單向?qū)щ娦?，正弦式交變電流通過二極管后會變成半波直流電流，對應(yīng)的有效值會發(fā)生變化。8．自耦變壓器問題自耦變壓器(又稱調(diào)壓器)，它只有一個線圈，原、副線圈共用其中的一部分作為另一個線圈，當交流電源接不同的端點時，它可以升壓也可以降壓，變壓器的基本關(guān)系對自耦變壓器同樣適用，如圖所示。【最新高考題精練】1．（2023高考北京卷）自制一個原、副線圈匝數(shù)分別為600匝和190匝的變壓器，原線圈接的正弦交流電源，副線圈接額定電壓為的小燈泡．實際測得小燈泡兩端電壓為．下列措施有可能使小燈泡正常發(fā)光的是（）A．僅增加原線圈匝數(shù)B．僅增加副線圈匝數(shù)C．將原、副線圈匝數(shù)都增為原來的兩倍D．將兩個小燈泡并聯(lián)起來接入副線圈【參考答案】B【名師解析】原線圈接的正弦交流電源，副線圈接額定電壓為的小燈泡．實際測得小燈泡兩端電壓為．下列措施有可能使小燈泡正常發(fā)光的是：僅增加副線圈匝數(shù)，僅減小原線圈匝數(shù)，ACD錯誤B正確。2．（2023廣東卷）用一臺理想變壓器對電動汽車充電．該變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為，輸出功率為，原線圈的輸入電壓．關(guān)于副線圈輸出電流的有效值和頻率正確的是（）A．B．C．D．【參考答案】A【名師解析】根據(jù)原線圈的輸入電壓，可知原線圈輸入電壓為220V，頻率為50Hz。根據(jù)變壓器變壓公式可知輸出電壓為440V，由P=UI可知副線圈輸出電流的有效值20A，選項A正確。3.（2023高考海南卷）下圖是工廠利用的交流電給照明燈供電的電路，變壓器原線圈匝數(shù)為1100匝，下列說法正確的是（）A.電源電壓有效值為 B.交變電流的周期為C.副線圈匝數(shù)為180匝 D.副線圈匝數(shù)為240匝【參考答案】BC【名師解析】電源電壓的有效值，選項A錯誤；交流電的周期，選項B正確；．根據(jù)變壓器變壓公式可得副線圈匝數(shù)匝，選項C正確，D錯誤。【最新模擬題精練】1.（2023河北張家口宣化一中二模）如圖甲所示為理想變壓器，原、副線圈匝數(shù)比為n1：n2＝44：1，變壓器原線圈接如圖乙所示的正弦式交流電，副線圈兩端接兩個串聯(lián)在一起的阻值大小分別為R1＝3Ω，R2＝2Ω的定值電阻，理想二極管與電阻R1并聯(lián)，電壓表為理想電表。下列說法正確的是（）A.副線圈中交流電頻率為100HzB.電壓表的示數(shù)為2VC.R1消耗的功率為3WD.變壓器輸入功率為8.75W【參考答案】D【名師解析】由變壓器的工作原理知，副線圈中交流電的頻率跟原線圈中交流電的頻率相同，為，A錯誤；由圖可知，原線圈兩端的電壓的有效值為U1=220V，根據(jù)電壓與匝數(shù)的關(guān)系有U1：U2＝n1：n2＝44：1，解得U2＝5V則電阻R1和R2兩端電壓的波形分別如圖1、圖2所示設(shè)電壓的有效值分別為E1和E2，根據(jù)有效值的定義有，解得E1＝V，E2＝V則電壓表的示數(shù)為E2＝V≈3.8V，B錯誤；R1消耗的功率為P1＝代入數(shù)據(jù)得P1＝1.5W，C錯誤；R2消耗的功率為P2＝，代入數(shù)據(jù)得P2＝7.25W則副線圈消耗的功率為8.75W，根據(jù)變壓器的功率關(guān)系知，變壓器的輸入功率也為8.75W，D正確。2.（2023湖南押題卷）如圖所示，一理想變壓器接在電壓有效值為200V、頻率為的正弦交流電源上，原、副線圈的匝數(shù)比，副線圈與定值電阻和滑動變阻器相連，的阻值為，的最大阻值為。下列說法正確的是（）A.電阻中的電流方向每秒鐘變化20次B.改變滑動變阻器接入電路的阻值時，滑動變阻器兩端電壓的最大值為24VC.通過原線圈的電流最大值為0.1AD.滑動變阻器消耗的最大電功率為5W【參考答案】CD【名師解析】變壓器不改變電流的變化頻率，電阻中的電流變化頻率為，方向每秒鐘變化100次，故A錯誤；由變壓器原、副線圈匝數(shù)比，可知副線圈兩端電壓當滑動變阻器的阻值最大時，滑動變阻器兩端電壓最大，最大的有效值最大峰值為，故B錯誤；當時，副線圈中電流最大原線圈中的電流，故C正確；滑動變阻器消耗的電功率當，即時有最大電功率，最大電功率為5W，故D正確。3．（2023湖北荊門三校5月聯(lián)考）在繞制變壓器時，某人誤將兩個線圈繞在如圖所示變壓器鐵芯的左右兩個臂上。當通過交變電流時，每個線圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過另一個線圈，另一半通過中間的臂，線圈1、2的匝數(shù)比。在不接負載的情況下（）A．當線圈1輸入電壓為220V的時，線圈2的輸出電壓為440VB．當線圈1輸入電壓為220V的時，線圈2的輸出電壓為110VC．當線圈2輸入電壓為110V的時，線圈1的輸出電壓為110VD．當線圈2輸入電壓為110V的時，線圈1的輸出電壓為220V【參考答案】C【名師解析】．本題中每個線圈通交變電流后，其內(nèi)部磁通量的一半通過另一個線圈，因此另一線圈的磁通量的變化率只有通電線圈的一半。由變壓器原理，所以當從線圈1輸入電壓U1=220V時，根據(jù)得線圈2輸出電壓U1=55V故AB錯誤；當從線圈2輸入電壓U2=110V時，所以線圈1輸出電壓U1=U2=110V，故D錯誤，C正確。故選C。4．（2023重慶名校聯(lián)盟二模）如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為2︰1，電阻R1=R2，電流表和電壓表均為理想電表，若電流表的示數(shù)為0.5A，電壓表的示數(shù)為6V，則電阻R1的大小為（）A．30Ω B．20Ω C．25Ω D．10Ω【參考答案】A.【名師解析】由理想變壓器原副線圈電壓、電流與線圈匝數(shù)的關(guān)系可得，，已知，則，，設(shè)流過的電流為，則，副線圈上的電流，由題意可知，流過電流表的電流，解得，即，A正確，BCD錯誤。5.（2023河北衡水中學一模）如圖所示，理想變壓器原線圈匝數(shù)為匝，副線圈匝數(shù)為匝，將原線圈接在的交流電源上，已知電阻，電流表A為理想交流電表，則下列說法正確的是（）A.穿過鐵芯的磁通量的最大變化率為0.2Wb/sB.交流電頻率為50HzC.電流表A的示數(shù)為0.4AD.變壓器的輸入功率是16W【參考答案】D【名師解析】由法拉第電磁感應(yīng)定律由電壓表達式知電壓最大值為，所以磁通量的最大變化率為A錯誤；根據(jù)表達式知原線圈輸入的交流電的角速度為120π，所以頻率為，B錯誤；根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比得所以，C錯誤；由而變壓器的輸入功率，D正確。【點睛】根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，電流與匝數(shù)成反比，變壓器的輸入功率和輸出功率相等，逐項分析即可得出結(jié)論，掌握變壓器的特點，本題的難點在于磁通量的最大變化率的求法。6.（2023重慶一中質(zhì)檢）如圖所示，兩理想變壓器的匝數(shù)，定值電阻阻值均為，為相同規(guī)格的小燈泡，其燈絲電阻，忽略燈絲電阻隨溫度的變化，為相同的理想交流電流表，D為理想二極管。當A、B端接入電壓有效值恒為U的交流電時（）A.的熱功率比的熱功率小B.表示數(shù)是表示數(shù)的2倍C.兩端電壓D.兩燈泡的亮度相同【參考答案】C【名師解析】由熱功率公式可得，，解得，故AD錯；由歐姆定律可知，，，，，故表示數(shù)是表示數(shù)的倍。，故C正確，B錯誤。7.（2023浙江杭州學軍中學質(zhì)檢）如圖所示，在直鐵棒上有兩組線圈，線圈匝，匝，原線圈輸入電壓隨時間變化如圖所示，則（）A.電壓表讀數(shù)為B.電壓表讀數(shù)為20VC.滑動變阻器滑片向上滑動，則電路輸入功率變小D.副線圈交流電的周期為2s【參考答案】C【名師解析】由于該變壓器磁芯是鐵棒，會出現(xiàn)漏磁，不滿足理想變壓器的電壓規(guī)律，原線圈輸入電壓有效值為副線圈輸出電壓滿足但由于鐵棒磁芯出現(xiàn)漏磁，所以電壓表讀數(shù)會小于20V，故AB錯誤；滑動變阻器滑片向上滑動，則副線圈電阻增大，但輸入電壓不變，則輸出電壓不變，電壓表示數(shù)不變，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，副線圈的輸出電流減小，根據(jù)可得輸出功率變小，則電路輸入功率變小，故C正確；變壓器不改變交變電流的周期，根據(jù)圖乙知交流電的周期則副線圈交流電的周期為0.02s，故D錯誤。8.（2023浙江臺州部分重點高中聯(lián)考）無線充電是近年發(fā)展起來的新技術(shù)，如圖所示，該技術(shù)通過交變磁場在發(fā)射線圈和接收線圈間傳輸能量。內(nèi)置接收線圈的可以直接放在無線充電基座上進行充電，關(guān)于無線充電的說法正確的是（）A.無線充電效率高，線圈不發(fā)熱B.無線充電基座可以用穩(wěn)恒直流電源供電C.無線充電過程主要利用了電磁感應(yīng)原理D.無線充電基座可以對所有進行無線充電【參考答案】：C【名師解析】．接收線圈的磁通量只是發(fā)射線圈產(chǎn)生的一部分，則無線充電效率低；充電時線圈中有電流，根據(jù)電流的熱效應(yīng)，可知線圈會發(fā)熱，故A錯誤；如果無線充電基座用穩(wěn)恒直流電源供電，則接收線圈的磁通量不變，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，無法對充電，故B錯誤；無線充電過程主要利用互感現(xiàn)象來實現(xiàn)能量傳遞的，故C正確；如果內(nèi)沒有接受線圈，則無線充電基座不可以對進行充電，故D錯誤。9.（2023遼寧朝陽名校聯(lián)考）圖甲是電動公交車無線充電裝置，供電線圈設(shè)置在充電站內(nèi)，受電線圈和電池系統(tǒng)置于車內(nèi)。如圖乙所示，供電線路中導(dǎo)線的等效電阻為，當輸入端接入電壓為正弦交流電時，供電線圈與受電線圈兩端電壓分別、，通過電池系統(tǒng)的電流為。若不計其他電阻，忽略線圈中的能量損失，下列說法正確的是（）A.端的輸入功率等于B.端的輸入功率等于C.供電線圈和受電線圈匝數(shù)比為D.供電線圈和受電線圈匝數(shù)比為【正確答案】D【名師解析】根據(jù)題意，變壓器輸出電功率為U2I，由于原線圈上串聯(lián)的電阻R也要消耗功率，所以.端的輸入功率大于，變壓器原線圈中的電流不等于I，所以端的輸入功率也不等于，AB錯誤；根據(jù)變壓器變壓公式，供電線圈和受電線圈匝數(shù)比為，C錯誤D正確。10（2023福建龍巖三模）圖甲是某品牌的無線充電器，其工作原理圖可簡化為如圖乙所示。給基座線圈接上220V、50Hz的交流電，受電線圈通過一個二極管可給電池充電。已知快速充電時受電線圈兩端的電壓為11V，設(shè)充電過程中基座線圈的磁場全部穿過受電線圈而無能量損失。下列說法正確的是（）A.受電線圈能夠給電池充電是利用了自感現(xiàn)象B.基座線圈和受電線圈的匝數(shù)比為10：1C.受電線圈兩端電壓的峰值為22VD.當受電線圈的輸出功率為40W時，基座線圈的電流為【正確答案】C【名師解析】基座線圈接上220V、50Hz的交流電，可以產(chǎn)生交變磁場，受電線圈中產(chǎn)生交變電流，所以受電線圈能夠給電池充電是利用了電磁感應(yīng)原理（互感現(xiàn)象），A錯誤；根據(jù)變壓器變壓公式，基座線圈和受電線圈的匝數(shù)比為20?1，B錯誤；受電線圈接一理想二極管，=,解得：受電線圈兩端電壓的峰值為Um=22V，C正確；當受電線圈的輸出功率為40W時，根據(jù)輸入電功率等于輸出電功率，U1I=40W，解得基座線圈的電流為I=，D錯誤。11.（2023湖北荊州高二期末）如圖甲所示的電路中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10：1，原線圈接入圖乙所示的正弦脈沖電壓，副線圈接火災(zāi)報警系統(tǒng)（報警器未畫出），電壓表和電流表均為理想電表，為定值電阻，為熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減小。下列說法正確的（）A.圖乙中電壓的有效值為B.電壓表的示數(shù)約為C.處出現(xiàn)火警時，電流表示數(shù)變大D.處出現(xiàn)火警時，電阻消耗的電功率減小【參考答案】C【名師解析】設(shè)將此電流加在阻值為R的電阻上，電壓的最大值為，電壓的有效值為U，則解得，故A錯誤；理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為，由于則，電壓表示數(shù)為，故B錯誤；R處溫度升高時，電壓表示數(shù)不變，阻值減小，副線圈電流增大，則輸出功率增大，而輸出功率和輸入功率相等，所以原線圈電流增大，即電流表示數(shù)變大，根據(jù)則電阻消耗的電功率增大，故C正確，D錯誤。。12．（2022河北重點中學期中素養(yǎng)提升）小寧同學仿照法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的裝置，在鐵環(huán)上用漆包線（銅絲，表面刷有絕緣漆）繞制了兩個線圈匝、（匝數(shù)沒有記錄），線圈與開關(guān)、干電池、交流電源構(gòu)成電路，交流電源的電動勢，線圈與開關(guān)、電流計G、交流電壓表V構(gòu)成電路。當置于2、置于4時，電壓表V的示數(shù)為，取1.4。下列說法正確的是（）A.由實驗數(shù)據(jù)可算得，線圈的匝數(shù)為200匝B.由實驗數(shù)據(jù)可估計，線圈的匝數(shù)超過280匝C.S2置于3，當S1從0扳到1時，G中不會有電流D.S2置于3，當S1從0扳到1時，G中電流慢慢增大并穩(wěn)定到某一值【參考答案】B【名