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2020年高考物理一轮复习热点题型专题27变压器与远距离输电

题型一 理想变压器原理的应用 题型二 理想变压器的动态分析 题型三 远距离输电

题型四 两种特殊的变压器模型

题型一 理想变压器原理的应用

理想变压器原、副线圈基本量的关系

理想变 压器 (1)没有能量损失(绕线无电阻、铁芯无涡流) (2)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中) 功率 根据能量守恒可得：原线圈的输入功率等于副线圈的关系 输出功率，即P入＝P出 电压 原、副线圈的电压之比等于其匝数之比，公式：＝，基 本 关 系 电流 关系 与负载、副线圈的个数无关 (1)只有一个副线圈时：＝ U1n1U2n2I1n2I2n1由P入＝P出得I1U1＝I2U2＋I3U3＋…关系 (2)有多个副线圈时：＋InUn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn 频率 关系 f1＝f2(变压器不改变交变电流的频率)

【例题1】（2019·江苏卷）某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1：10，当输入电压增加20

V时，输出电压 A．降低2 V C．降低200 V 【答案】D

B．增加2 V ．增加200 V

n2U1n1U?U1，即?【解析】由理想变压器原、副线圈的电压比等于匝数比即，得：2n1U2n2副线圈两端电压与原线圈两端电压成正比，所以有：?U2?n2??U1，当输入电压增加20n11

V时，输出电压增大200V，故D正确。

2．（2019·山东省潍坊市高三模拟训练）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2

=1

1:5，原线圈接ul=110sin100πt V的交流电，电阻R1=R2=25 Ω，D为理想二极管，则

A．通过电阻R1的电流为2 A B．二极管的反向耐压值应大于50 V C．原线圈的输入功率为大于50 W D．通过原线圈的电流为【答案】BC

15A 11U?【解析】由表达式知原线圈电压有效值为

nU110?1?552VUn2，得副线圈两2，根据2端电压为

U2?252V，则通过电阻R的电流为

1

I1?U2252??2AR125；故A错误；输

出电压最大值为50 V；故要使电路正常工作，反向耐压值应大于50 V，故B正确；根据电

(252)2TU32??TR22R2，所以R2两端的电压为U3?25V，则通过R2的电流为

流热效应，I2?U325??1AR225，输出端的总功率

【例题3】(2016·全国卷Ⅰ·16)一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，

为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压

的有效值恒定.当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为( )

A.2 B.3 C.4 D.5 【答案】 B

2

【解析】 开关断开时，电路如图甲所示，原、副线圈的电流比＝，通过R2的电流I2＝

In2I2n1

In15In1U1n1?n1?2

，副线圈的输出电压U2＝I2(R2＋R3)＝，由＝可得原线圈两端的电压U1＝5I??，n2n2U2n2?n2?

则U＝U1＋IR1＝5I??＋3I；开关闭合时，电路如图乙所示，原、副线圈的电流比

n?n1?2?2?

4In2

＝，I2′n1

4In14In1U1′n1

通过R2的电流I2′＝，副线圈的输出电压U2′＝I2′R2＝，由＝可得原线圈两

n2n2U2′n2端的电压U1′＝4I??，则U＝U1′＋4IR1＝4I??＋12I，联立解得＝3，选项B正确.

?n1?2

?n2??n1?2?n2?

n1n2

【例题4】(多选)(2016·全国卷Ⅲ·19)如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b.当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光.下列说法正确的是( )

A.原、副线圈匝数比为9∶1 B.原、副线圈匝数比为1∶9 C.此时a和b的电功率之比为9∶1 D.此时a和b的电功率之比为1∶9 【答案】 AD

【解析】 设灯泡的额定电压为U0，两灯泡均能正常发光，所以原线圈输入端电压为U1＝9U0，

U19n1U19

副线圈两端电压为U2＝U0，故＝，＝＝，A正确，B错误；根据公式

U21n2U21

I1n2I11

＝可得，＝，由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式P＝UI可得，灯泡a和b的I2n1I29

电功率之比为1∶9，C错误，D正确.

题型二 理想变压器的动态分析

1.匝数比不变的情况(如图)

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