2020版新一线高考物理(人教版)一轮复习教学案：第11章 第2节 变压器 电能的输送 含答案

第2节 变压器 电能的输送

知识点一| 理想变压器

1．构造和原理 (1)构造(如图所示)

变压器由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成。 (2)原理：电磁感应的互感现象。 2．基本关系 (1)电压关系：

U1n1＝。 U2n2

(2)功率关系：P入＝P出。

I1n2(3)电流关系：①只有一个副线圈时：＝。

I2n1②有多个副线圈时：n1I1＝n2I2＋n3I3＋…＋nnIn。 3．几种常见的变压器

(1)自耦变压器——调压变压器。

?电压互感器：把高电压变成低电压。

(2)互感器?

电流互感器：把大电流变成小电流。?自耦变压器原理如图所示：

若AX为输入端，触头a向上移动时，副线圈匝数N2增加，输出电压升高。 [判断正误]

(1)变压器能改变交变电流的电压，不能改变交变电流的频率。

(2)正常工作的变压器当副线圈与用电器断开时，副线圈两端无电压。 (3)变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈输入的电流随之减小。

考法1 变压器的工作原理

1．(2019·惠州模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈＝10∶1，a、b两点间的电压为u＝220 2sin 100πt(V)，用铅锑合金制成的保险丝，其电阻可忽略不计，熔断电流不熔断，可变电阻R连入电路的最小阻值应大于( )

A．

112

Ω B．1.1 Ω C．11 Ω D．112 Ω 10

的匝数比为n1∶n2R为可变电阻，P为为2 A。为使保险丝

B [由a、b两点间的电压为u＝2202sin 100πt(V)，可知变压器原线圈输入电压U1＝220 V，根n2据变压器变压公式可得变压器输出电压U2＝ U1＝22 V，保险丝熔断电流为2 A，原线圈中电流为

n1I1＝2 A时，由U1I1＝U2I2可得副线圈中电流为I2＝20 A，此时保险丝会熔断。为保证保险丝不熔断，由欧姆定律可得可变电阻R连入电路的最小阻值应大于

U2＝1.1 Ω，选项B正确。] I2

2.(2017·北京高考)如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝2202sin 100πt(V)的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是( )

A．原线圈的输入功率为2202 W B．电流表的读数为1 A C．电压表的读数为1102 V D．副线圈输出交流电的周期为50 s

B [理想变压器原线圈两端电压的有效值为U1＝220 V，由

U1n1n2U1＝得U2＝＝110 V，即电压U2n2n1

U2110

表的读数为110 V，通过负载电阻的电流I2＝R＝ A＝2 A，则副线圈的输出功率P＝U2I2＝110×2

55W＝220 W，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，为220 W，故选项A、C错误。由n1I1＝n2I2

得I1＝

n2I2＝1 A，即电流表的读数为1 A，选项B正确。由u＝2202sin 100πt(V)可知，角速度ω＝n1

2π

100π rad/s，原线圈所接交流电的周期T＝ω＝0.02 s，副线圈输出交流电的周期不变，仍为0.02 s，选项D错误。]

考法2 原线圈中接有负载电路的分析

3.(2019·莆田模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1∶4，a、b两端接到交流电源上，R1、R2为阻值相同的定值电阻，下列说法正确的是( )

1A．副线圈两端电压是电源电压的

4B．流过R1的电流是流过R2电流的4倍 C．R1上的电功率是R2上电功率的

1 16

D．R1上的电功率是R2上电功率的16倍

C [原线圈两端电压等于电源电压，根据电压之比等于匝数之比可得过R1的电流I1＝

U2n2＝＝4∶1，A错误。流U1n1

U1U24U1，流过R2电流I2＝＝＝4I1，B错误。根据电功率P＝I2R可得R1上的电功R1R2R1

1

，C正确，D错误。] 16

示，变压器原、副线210

别是4 Ω、 Ω和

33理想电流表的示数

率是R2上电功率的

4.(2019·南昌检测)一含有理想变压器的电路如图所圈匝数比n1∶n2＝3∶1，图中电阻R1、R2和R3的阻值分Ω，U为有效值恒定的正弦交流电源。当开关S断开时，

为I。当S闭合时，电源电压增加到2U，则电流表的示数为( )

A．6I B．8I C．10I D．12I

I1n2U1n1B [S断开时，由＝得I2＝3I，副线圈两端的电压U2＝I2(R2＋R3)＝12I，由＝得U1＝36I，

I2n1U2n2故U＝U1＋IR1＝40I。S闭合时，电流表示数为I′，副线圈中电流I′2＝3I′，副线圈两端的电压U′2＝I′2R2＝2I′，原线圈两端的电压U′1＝6I′，故2U＝I′R1＋U′1＝10I′，联立解得I′＝8I，B正确。]

考法3 变压器电路的动态分析 [考法指导] 1．匝数比不变的情况 (1)U1不变，根据U1n1＝，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻R如何变化，U2不变。 U2n2(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化。 (3)I2变化引起P2变化，P1＝P2，故P1发生变化。 2．负载电阻不变的情况 n1(1)U1不变，发生变化，故U2变化。 n2(2)R不变，U2变化，故I2发生变化。 U22(3)根据P2＝R，P2发生变化，再根据P1＝P2，故P1变化，P1＝U1I1，U1不变，故I1发生变化。 5．(2019·防城港模拟)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，原线圈两端所加电压如图乙所示，与副线圈相连的两个灯泡完全相同，闭合开关S后，下列说法正确的是( )

甲 乙

A．电流表示数减小 B．电压表示数为1102 V C．变压器的输入功率增大

D．灯泡上的交流电每秒钟方向改变50次

C [原线圈输入电压不变，线圈匝数不变，则副线圈电压不变，即电压表示数不变，灯泡电阻不变，则电流表示数不变，A错误。原线圈的输入电压U1＝

2202

V＝220 V，根据变压器原理可得2

n2U2＝U1＝110 V，所以电压表的示数为110 V，B错误。当S接通后，两个灯泡并联，增加一个负

n1载，则副线圈功率增大，所以变压器的输入功率增大，C正确。根据题图乙可知，周期T＝0.02 s，则频率f＝50 Hz，灯泡上的交流电每秒钟方向改变100次，D错误。]

6.(2019·贵阳检测)如图是原、副线圈都有中心抽头(匝数一半处)的理想变压器，原线圈通过单刀双掷开关S1与电流表连接，副线圈通过另一单刀双掷开关S2与定值电阻R0相连接，通过S1、S2可以改变原、副线圈的匝数。现在原线圈加一电压有效值为U的正弦交流电，当S1接a，S2接c时，