专题27 变压器与远距离输电——【起飞计划】2024年高考物理热点知识清单与题型讲练（全国通用）

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 1 题型二 两种特殊的变压器模型 3 题型三 理想变压器的动态分析 5 题型四 远距离输电 8 题型一 理想变压器原理的应用 1．基本关系式 (1)功率关系：P入＝P出． (2)电压关系：只有一个副线圈时，＝；有多个副线圈时，＝＝＝…. (3)电流关系：只有一个副线圈时，＝. 由P入＝P出及P＝UI推出有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…. 2．制约关系 (1)电压：副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定． (2)功率：原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定． (3)电流：原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定． [题型专练1]. （2023春•青羊区校级月考）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1Ω、2Ω和6Ω，U为正弦交流恒压电源。当开关S断开和S闭合时，连接在副线圈的负载电阻消耗的电功率相等。该变压器原、副线圈匝数比为（　　） A．1：2 B．1：3 C．1：4 D．1：5 [题型专练2]. （2023春•榆林期末）如图甲所示，理想变压器的原线圈接在一正弦交变电源上，M、N是输入端，原线圈匝数n1＝1500匝，副线圈的匝数为n2＝300匝，变压器副线圈连接三个定值电阻R1＝R2＝20Ω，R3＝40Ω已知R3中电流i3随时间t变化的规律如图乙所示，电压表和电流表可视为理想电表，则（　　） A．电源交流电的频率为100Hz B．电压表的示数为1000V C．电流表的示数为1.8A D．变压器的输入功率1440W [题型专练3]. （2023春•龙陵县校级期末）如图甲所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为55：6，其原线圈两端接入如图乙所示的正弦交流电，副线圈通过电流表与负载电阻R相连。若交流电压表和交流电流表都是理想电表，则下列说法中正确的是（　　） A．变压器输入电压的最大值是220V B．若电流表的示数为0.50A，变压器的输入功率是12W C．原线圈输入的正弦交变电流的频率是100Hz D．电压表的示数是24 V [题型专练4]. （2023•杭州一模）近年，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。发射线圈所加电压为U＝220V的家用交流电、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的有效值约为8V B．发射线圈与接收线圈中电流之比约为1：22 C．发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比约为22：1 D．发射线圈中的磁通量变化率与接收线圈的磁通量变化率相同 [题型专练5]. （2023春•湟中区校级期末）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为1000匝和100匝，R1＝5Ω，R2＝10Ω，电容器的电容C＝100μF。已知电容器上极板所带电荷量q按图乙所示的正弦规律变化，则下列判断正确的是（　　） A．电阻R1的电功率为20W B．原线圈输入电压的有效值为100V C．穿过变压器原线圈的磁通量变化率的最大值为0.2Wb/s D．变压器原线圈中电流的周期为0.4s 题型二 两种特殊的变压器模型 （1）自耦变压器 自耦变压器(又称调压器)，它只有一个线圈，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均适用，如下图所示。 （2）互感器 分为电压互感器和电流互感器，两者比较如下： 电压互感器 电流互感器 原理图 原线圈的连接 并联在高压电路中 串联在交流电路中 副线圈的连接 连接交流电压表 连接交流电流表 互感器的作用 将高电压变为低电压 将大电流变为小电流 利用的公式 ＝ I1n1＝I2n2 [题型专练6]. （2023春•黄山期末）电风扇的挡位变换器电路如图所示，把它视为一个可调压的理想变压器，总匝数为N匝的原线圈输入电压，输出挡位为1、2、3、4如图所示，风扇电动机M的内阻r＝8Ω，额定功率P＝110W。当输出接4时风扇恰好以额定功率工作，则下列判断正确的是（　　） A．该交变电源的频率为100Hz B．当选择挡位4后，电动机的输出功率为110W C．当选择挡位4后，电动机的热功率为2W D．由高速挡降到低速挡时原线圈的电流增大 [题型专练7]. （2023•龙凤区校级模拟）图甲是一种家用台灯的原理图，理想自耦变压器的a、b间接入220V的交流电，变压器线圈总匝数为1100匝，交流电流表A为理想电表，定值电阻R＝2500Ω，灯泡L的伏安特性曲线如图乙所示。当c、P之间线圈匝数为750匝时，则（　　） A．灯泡两端的电压约为47V