2020届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练专题30 理想变压器模型与远距离输电【专题导航】目录热点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 (2)热点题型二理想变压器的动态分析 (3)（一）匝数不变时的动态分析 (4)（二）负载电阻不变时的动态分析 (4)（三）变压器副线圈接有二极管 (5)热点题型三远距离输电模型 (6)【题型归纳】 (7)【题型归纳】热点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（一）只有一个副线圈【例1】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．2B．3C．4D．5【变式1】(2019·山西高三二模)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为10∶1，原线圈两端连接正弦交流电源u＝220 2 i n3314t(V)，副线圈接电阻R，同时接有理想电压表和理想电流表。
下列判断正确的是()A．电压表读数约为31.1 VB．若仅将副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数增大到原来的2倍C．若仅将R的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来的2倍D．若R的阻值和副线圈匝数同时增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的4倍【变式2】(2019·湖南长沙长郡中学模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈各接一个电阻R1和R2，原线圈中接有220 V交流电源，此时两只电阻上的电压都是10 V，设变压器原、副线圈的匝数比为n∶1，电阻R1和R2消耗的功率之比为k∶1，则()A．n＝21，k＝121B．n＝21，k＝1576C．n＝441，k＝124D．n＝441，k＝1576（二）有多个副线圈【例2】(2019·唐山月考)如图所示，两种情况下灯泡L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，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()A ．P 、PB ．9P 、49PC.49P 、9P D.94P 、9P 【变式】如图所示，电路中变压器原线圈匝数n 1＝1 000，两个副线圈匝数分别为n 2＝500、n 3＝200，分别接一个R ＝55 Ω的电阻，在原线圈上接入U 1＝220 V 的交流电源．则两副线圈输出电功率之比P 2P 3和原线圈中的电流I 1分别是( )A ．P 2P 3＝52，I 1＝2.8 AB ．P 2P 3＝25，I 1＝2.8 AC ．P 2P 3＝254，I 1＝1.16 AD ．P 2P 3＝425，I 1＝1.16 A热点题型二 理想变压器的动态分析1．常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况．2.含有变压器的动态电路问题的解题思路（一）匝数不变时的动态分析【例2】(2019·广西南宁一模)如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1∶n2＝55∶1，原线圈接电压u＝2202·in3 100πt (V)的交流电源，电表均为理想电表．闭合开关后，在滑动变阻器的滑片P从最上端滑到最下端的过程中，下列说法正确的是()A．副线圈交变电流的频率是100 Hz B．电压表的示数为4 VC．滑动变阻器两端的电压先变大后变小D．电流表的示数变大【变式】．(2016·高考天津卷)如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表．下列说法正确的是()A．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大D．若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大（二）负载电阻不变时的动态分析【例3】(2019·广东东莞联考)如图所示，电源输出电压不变，要使电路中电流表示数变大，可采用的方()A．将R上的滑片向上移动B．将R上的滑片向下移动C．将开关S掷向1 D．将开关S掷向2【变式】．(2016·高考四川卷) 如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则()A．小灯泡变亮B．小灯泡变暗C．原、副线圈两端电压的比值不变D．通过原、副线圈电流的比值不变（三）变压器副线圈接有二极管变压器副线圈接有二极管时，由于二极管的单向导电性，使得cd端一个周期的时间内只有半个周期有电流，依据这一特点可画出cd间I－t关系图象展开分析．【例4】图乙中，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝5∶1.原线圈接入如图甲所示的正弦交流电．电路中电表均为理想电表，定值电阻R1＝R2＝4 Ω，D为理想二极管(该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大)，则()A．电阻R2两端的电压频率为50 Hz B．电流表的示数为5 AC．原线圈的输入功率为150 W D．将R1摘掉，电压表的示数不变【变式】(2018·湖北黄冈模拟)如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝22∶5，原线圈接u＝2202in3 100πt V的交流电，电阻R1＝R2＝25 Ω，D1、D2为两只理想二极管，假设两二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，则副线圈电路中理想交流电流表的读数为(B)A ．1 AB ．2 AC ． 2 AD ．2 2 A热点题型三 远距离输电模型 远距离输电问题的“三二二” 1．理清三个回路2．抓住两个联系(1)理想的升压变压器联系着回路1和回路2，由变压器原理可得：线圈1(匝数为n 1)和线圈2(匝数为n 2)中各个量间的关系是U 1U 2＝n 1n 2，I 1I 2＝n 2n 1，P 1＝P 2.(2)理想的降压变压器联系着回路2和回路3，由变压器原理可得：线圈3(匝数为n 3)和线圈4(匝数为n 4)中各个量间的关系是U 3U 4＝n 3n 4，I 3I 4＝n 4n 3，P 3＝P 4.3．掌握两种损耗(1)电压损耗：输电线上的电阻导致的电压损耗，ΔU ＝U 2－U 3＝I 线R 线．(2)功率损耗：输电线上的电阻发热的功率损耗，ΔP ＝P 2－P 3＝I 2线R 线．输电线上能量损耗是热损耗，计算功率损耗时用公式ΔP ＝I 2线R线或ΔP ＝ΔU 2R 线. 【例5】(2019·广东清远高三上学期期末)如图所示，一个小型水电站，其交流发电机的输出电压U 1一定，通过理想升压变压器T 1和理想降压变压器T 2向远处用户供电，输电线的总电阻为R 。
T 1的输入电压和输入功率分别为U 1和P 1，它的输出电压和输出功率分别为U 2和P 2，T 2的输入电压和输入功率分别为U 3和P 3，它的输出电压和输出功率分别为U 4和P 4。
下列说法正确的是( )A ．当用户的用电器增加时，U 2、U 3、U 4均变小B ．输电线的总电阻R 两端的电压等于U 2＋U 3，且随用户的用电器增加而增大C ．输电线上损失的功率为P 23RU 23，且随用户的用电器增加而增大D ．要减小输电线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比n 2n 1，同时应增大降压变压器的匝数比n 3n 4【变式】(2019·广西五市联考)如图为远距离输电示意图，发电机的输出电压U 1和输电线的电阻和理想变压器匝数均不变，且n 1∶n 2＝ n 4∶n 3，当用户消耗的功率增大时，下列表述正确的是( )A ．用户的总电阻增大B ．用户端的电压U 4减小C ．U 1∶U 2＝ U 4∶U 3D ．用户端增加的功率等于升压变压器多输入的功率 【题型归纳】1．如图所示为一种变压器的实物图，根据其铭牌上所提供的信息，以下判断正确的是( )A ．这是一个升压变压器B ．原线圈的匝数比副线圈的匝数多C ．当原线圈输入交流电压220 V 时，副线圈输出直流电压12 VD ．当原线圈输入交流电压220 V 、副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流小2．(2019·江西萍乡模拟)如图所示为汽车的点火装置，此装置的核心是一个变压器，该变压器的原线圈通过开关连接到12 V 的蓄电池上，副线圈连接到火花塞的两端，开关由机械控制，当开关由闭合变为断开时，副线圈中产生10 000 V 以上的电压，火花塞中产生火花．下列说法中正确的是( )A．变压器的原线圈要用粗导线绕制，而副线圈可以用细导线绕制B．若该点火装置的开关始终闭合，火花塞的两端会持续产生高压C．变压器原线圈输入的12 V电压必须是交流电，否则就不能在副线圈中产生高压D．该点火装置中变压器的副线圈匝数必须小于原线圈的匝数3.(2019·广西桂林、贺州、崇左高三下学期3月联合调研)如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，电流表和电压表均为理想电表，R是光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)、L是理想线圈、C是耐压值和电容都足够大的电容器、D是灯泡、K是单刀双掷开关。
当原线圈接入如图乙所示的正弦交流电时，下列说法正确的是()A．开关K连通1时，电压表的示数为44 V B．开关K连通1时，若光照增强，电流表的示数变小C．开关K连通2时，灯泡不亮D．开关K连通2时，若光照增强，电压表的示数减小4.如图为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管．视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变．调节触头P，使输出电压有效值由220 V降至110 V，调节前后()A．副线圈中的电流比为1∶2 B．副线圈输出功率比为2∶1C．副线圈的接入匝数比为2∶1 D．原线圈输入功率比为1∶25.(多选)(2019·泸州质检)如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经标出．左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中，下列说法中正确的是()A．当金属棒ab向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点B．当金属棒ab向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点等电势C．当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点D．当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点6．如图，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∶9C．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∶97．(2019·山西质量监测)某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向R0＝11 Ω的纯电阻用电器供电．已知输电线的总电阻R＝10 Ω，T2的原、副线圈匝数比为4∶1，用电器两端的电压为u＝2202in3 100πt(V)，将T1、T2均视为理想变压器．下列说法正确的是()A．降压变压器的输入功率为4 400 W B．升压变压器中电流的频率为100 HzC．输电线消耗的功率为500 W D．当用电器的电阻减小时，输电线消耗的功率减小8.(2019·河南省郑州市一模)如图甲所示，变压器原、副线圈上有L1、L2、L3、L4四只灯泡，它们的规格都是“9 V12 W”，当在该变压器cd端输入交变电压u(ut图象如图乙所示)时，四只灯泡都正常发光，各电表均为理想交流电表。