专题94理想变压器（原卷版+解析版）-2023届高考物理一轮复习知识点精讲与最新高考题模拟题同步训练

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2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练第十六章  交变电流、传感器和电磁波专题94  理想变压器第一部分  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：＝。(3)电流关系：只有一个副线圈时，＝。【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：＝有多个副线圈时：＝＝＝…电流关系只有一个副线圈时：＝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．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。6．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。 第二部分 最新高考题精选1. （2022高考湖北物理）近年来，基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用，其简化的充电原理图如图所示。发射线圈的输入电压为220V、匝数为1100匝，接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，忽略其它损耗，下列说法正确的是（　　）
 A. 接收线圈的输出电压约为8 VB. 接收线圈与发射线圈中电流之比约为22:1C. 发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同D. 穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同 2. （2022山东物理）如图所示的变压器，输入电压为，可输出、、电压，匝数为的原线圈中电随时间变化为．单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为。将阻值为的电阻R接在两端时，功率为。下列说法正确的是（　　）
A. n1为1100匝，为B. 间线圈匝数为120匝，流过R的电流为C. 若将R接在两端，R两端的电压为，频率为D. 若将R接在两端，流过R的电流为，周期为3. （2021重庆高考）某电动牙刷的充电装置含有变压器，用正弦交流电给此电动牙刷充电时，原线圈两端的电压为220V，副线圈两端的电压为4.4V，副线圈的电流为1.0A，若将该变压器视为理想变压器，则A. 原、副线圈匝数之比为25׃1B. 原线圈的电流为0.02AC. 副线圈两端的电压最大值为5VD. 原、副线圈的功率之比为50׃14．（2021年高考广东学业水平选择性测试）某同学设计了一个充电装置，如图5所示．假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2s，电压最大值为0.05V．理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1：60．下列说法正确的是　　A. 交流电的频率为10Hz B. 副线圈两端电压最大值为3VC. 变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关D. 充电电路的输入功率大于变压器的输入功率5. （2021重庆高考）某电动牙刷的充电装置含有变压器，用正弦交流电给此电动牙刷充电时，原线圈两端的电压为220V，副线圈两端的电压为4.4V，副线圈的电流为1.0A，若将该变压器视为理想变压器，则A. 原、副线圈匝数之比为25׃1B. 原线圈的电流为0.02AC. 副线圈两端的电压最大值为5VD. 原、副线圈的功率之比为50׃16．(2020高考全国理综III卷)在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2=10，R3=20，各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是A．所用交流电的频率为50Hz  B．电压表的示数为100VC．电流表的示数为1.0A D．变压器传输的电功率为15.0W7．（2020高考天津卷）手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中A．送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化B．受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变C．送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递D．手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失8. (2019·江苏高考)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　　　　　　　　 B．增加2 VC．降低200 V    D．增加200 V　9. (多选)(2020·全国卷Ⅲ)在图(a)所示的交流电路中，电源电压的有效值为220 V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2＝10 Ω，R3＝20 Ω，各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示。下列说法正确的是(　　)A．所用交流电的频率为50 HzB．电压表的示数为100 VC．电流表的示数为1.0 AD．变压器传输的电功率为15.0 W10．(2020·山东等级考)图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝22∶3，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15 Ω，额定电压为24 V。定值电阻R1＝10 Ω、R2＝5 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为(　　)A．1 Ω    B．5 ΩC．6 Ω    D．8 Ω　11．(2018·天津高考)教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的，则(　　)A．R消耗的功率变为PB．电压表V的读数变为UC．电流表A的读数变为2ID．通过R的交变电流频率不变　第三部分 最新模拟题精选1. （2022山东济南5月模拟）如图所示，理想变压器三个线圈的匝数比为n1∶n2∶n3 = 4∶1∶1，电阻R1 = R2 = R3 = R。当A、B两接线柱接正弦交变电源时，R2的电流为I，则电源的输出功率为（   ）
A. 2I2R B.  C. 3I2R D. 18I2R2. （2022山东青岛二模）如图为“日”字形变压器的示意图，中间和两臂上分别绕有匝数为、、的线圈，线圈匝数比，两臂电路中接有相同的电阻。将中间线圈接入电压的交变电流，下列说法正确的是（　　）
 A. 每匝线圈中磁通量的变化率都相同B. 电压表的示数为C. 电压表和示数比为D. 电流表和示数比为3. (2022天津南开二模)如图甲所示电路中，为标有“4V，2W”字样的小灯泡，、为两只标有“8V，6W”字样的相同灯泡，变压器为理想变压器，各电表为理想电表，当ab端接如图乙所示的交变电压时，三只灯泡均正常发光。下列说法正确的是（　　）
A. 电流表的示数为1.5A B. 交变电压的最大值C. 变压器原、副线圈的匝数之比为3∶1 D. 电压表的示数为24V4. (2022广东潮州二模)某同学的电动自行车充电器是一输入电压为220V，输出电压为48V的变压器，由于副线圈烧坏了，为修复该充电器，该同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上绕了5匝线圈，如图所示，将原线圈接到220V交流电源上，测得新绕线圈两端电压为2V。则（　　）
 A. 该充电器原线圈有550匝 B. 该充电器原线圈有1100匝C. 被烧坏的副线圈有120匝 D. 被烧坏的副线圈有240匝 5. （2022山东枣庄二模）一含有理想变压器电路如图所示，图中电阻和的阻值分别为和，A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；当开关S闭合时，电流表的示数为。该变压器原、副线圈匝数比为（　　）A. 7 B. 6 C. 5 D. 46. (2022河北唐山一模) “如图所示含有理想变压器的电路中，电阻、的阻值分别为2Ω、3Ω，电流表、和电压表、均为理想交流电表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。此时，电流表、的示数之比为1：2，下列说法正确的是（　　）
 A. 电压表、示数之比为2：1B. 电压表、示数之比为7：3C. 电阻、电功率之比1：3D. 电阻、电功率之比为1：67．（2022河北普通高中第一次联考）某同学设计了一种无线供电装置，原理如图甲所示，感应线圈处在垂直于感应线圈平面的磁场中，磁场的磁感应强度变化如图乙所示，规定磁场垂直感应线圈平面向上为正，下列说法正确的是 甲        乙A．时间内，感应线圈中的电流方向自b流向aB．时间内，感应线圈中的电流方向自a流向bC．保持磁场磁感应强度最大值不变，使其周期减半，则端感应电动势将加倍D．保持磁场磁感应强度最大值不变，使其周期加倍，则端感应电动势将加倍 8．（2022河北普通高中第一次联考）如图所示，高铁的供电流程是将高压或经过牵引变电所进行变压，降至，通过接触网上的电线与车顶上的受电器进行接触而完成受电，机车最终获得的电力使高铁机车运行。以下说法正确的是A．若电网的电压为，则变电所的变压器原、副线圈匝数比B．若电网的电压为，则变电所的变压器原、副线圈匝数比C．如果高铁机车功率为，则自牵引变电所至机车间的等效电阻约为6.9ΩD．如果高铁机车功率为，则自牵引变电所至机车间的等效电阻约为7.6Ω9. (2022重庆涪陵高中冲刺)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为，、为定值电阻，且，已知ab两端电压按图乙所示正弦规律变化。下列说法正确的是 （　　）
 A. 电阻中的电流方向每秒钟改变50次B. 电压表示数为110VC. 电阻、消耗的功率之比为D. ab两端与副线圈两端的电压之比为 10. （2021四川绵阳三模）如图所示电路中，R1、R2分别为220Ω、5Ω的定值电阻，电压表V为理想电表。电路中接入交流电源,标有“20V 8W”的灯泡L正常发光，已知理想变压器是降压变压器。则
A.灯泡L中的电流方向每秒钟改变50次B.电压表V的示数为32.5VC.R1、R2消耗功率之比11:4D.原副线圈匝数之比为5:2