2020年高考物理一轮复习热点题型专题30理想变压器模型与远距离输电(解析版).docx

2020届高考物理一轮复习热门题型概括与变式操练 专题30理想变压器模型与远距离输电 【专题导航】 目录 热门题型一理想变压器基本规律的应用1 （一）只有一个副线圈1 （二）有多个副线圈3 热门题型二理想变压器的动向剖析4 （一）匝数不变时的动向剖析5 （二）负载电阻不变时的动向剖析6 （三）变压器副线圈接有二极管7 热门题型三远距离输电模型8 【题型概括】10 【题型概括】 热门题型一 理想变压器基本规律的应用 理想变压器以及原、副线圈基本量的关系 理想变压器 没有能量损失(铜损、铁损)，没有磁通量损失 (磁通量所有集中在铁芯中) 功率关系 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率， P入＝P出 基 U1∶U2＝n1∶n2，与负载的多少没关 本 电压关系 原、副线圈的电压比等于匝数比， 只有一个副线圈时，I1∶I2＝n2∶n1；有多个副线圈时，由P入＝P出得I1U1＝I2U2＋I3U3 关 电流关系 系 ＋＋InUn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋＋Innn 频次关系 f1＝f2(变压器不改变沟通电的频次) （一）只有一个副线圈 【例1】一含有理想变压器的电路如下图，图中电阻  R1、R2和  R3的阻值分别为  3Ω、1  Ω和  4  Ω，?  为理 想沟通电流表，U为正弦沟通电压源，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 【分析】  设原、副线圈的匝数比为  k，依据变压器匝数比与电流成反比的关系，则原线圈电流为  I时，副 线圈电流为  kI；原线圈电流为  4I  时，副线圈电流为  4kI. 依据变压器的输入功率等于输出功率得  UI－I2R1＝(kI)2(R2＋R3) 4UI－(4I)2R1＝(4kI)2R2 联立两式代入数据解得k＝3选项B正确． 【变式1】(2019·山西高三二模)如下图，理想变压器原、副线圈匝数之比为10∶1，原线圈两头连结正弦 沟通电源u＝2202sin314t(V)，副线圈接电阻R，同时接有理想电压表和理想电流表。以下判断正确的选项是( ) A．电压表读数约为31.1V B．若仅将副线圈匝数增添到本来的 2倍，则电流表的读数增大到本来的 2倍 C．若仅将R的阻值增添到本来的 2倍，则输入功率也增添到本来的 2倍 D．若R的阻值和副线圈匝数同时增添到本来的 2倍，则输出功率增添到本来的 4倍 【答案】 B 【分析】 依据u＝220 2sin314t(V)可知，原线圈的电压有效值为 U1 ＝220V，电压表的读数为变压器输出 电压的有效值，由U1＝n1得，电压表读数为 U2 2倍，根 U2n2 ＝22V，A错误；若仅将副线圈匝数增添到本来的 U 1 n U 2 据 1 可知，U2增大到本来的 2倍，由I2＝ 2倍，B正确；输入电压 U 2＝ 2 R 可知，电流表的读数增大到本来的 n 和匝数比不变，则输出电压 U2不变，若仅将 R的阻值增添到本来的 2倍，由I2 ＝U2可知，副线圈电流变成 R 本来的一半，输出功率变成本来的一半，由输入功率等于输出功率可知，输入功率也变成本来的一半， C错 误；若副线圈匝数增添到本来的 2倍，则U2增添到本来的2倍，若R的阻值也增添到本来的 2倍，输出功 率P U 2 2变成本来的2倍，D错误。 2＝R 【变式  2】(2019·湖南长沙长郡中学模拟  )如下图，理想变压器原、副线圈各接一个电阻  R1和  R2，原线圈 中接有  220V  沟通电源，此时两只电阻上的电压都是  10V，设变压器原、副线圈的匝数比为  n∶1，电阻  R1 和R2耗费的功率之比为  k∶1，则(  ) 1 1 A．n＝21，k＝21 B．n＝21，k＝576 1 1 C．n＝441，k＝24 D．n＝441，k＝576 【答案】A 【分析】原线圈接 220V的电压，而R1两头的电压为 10V，所以理想变压器输入端的电压为 U1＝210V， 输出端的电压为 U2＝10V，依据公式U1＝n1可得n＝21，电阻R1和R2耗费的功率之比为 k∶1，即U R1I 1＝k， 2 2 R22 因为UR1＝1，I1＝n2，故k＝ 1，A正确． UR2 I2 n1 21 （二）有多个副线圈 【例2】(2019·唐山月考)如下图，两种状况下灯泡 L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3为同样的灯泡， 匝数比为n1∶n2＝3∶1，则图甲中L1的功率和图乙中 L1的功率分别为 ( ) 4 A．P、P B．9P、9P 4 9 C.9P、9P D.4P、9P 【答案】B 【分析