2020届高考物理一轮复习难点突破变压器问题难点探析〝3+X 〞高考突出对实践能力与创新能力的考查，命题更加贴近生活现实.由此，以变压器这一常用机电装置工作原理为知识载体的高考命题，愈来愈频繁地见诸卷面，是高考能力考查的热点和难点.●难点展台1.〔★★★★〕如图18-1所示，理想变压器的输入端接正弦交流电，副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L 1和L 2；输电线的等效电阻为R ，开始时，电键K 断开.当K 接通时，以下讲法中正确的选项是A.副线圈的两端M 、N 的输出电压减小B.副线圈输电线等效电阻R 上的电压增大C.通过灯泡L 1的电流减小D.原线圈中的电流增大2.〔★★★★〕如图18-2所示，理想变压器输入电压U 1一定，两个副线圈的匝数分不为n 2和n 3，当把同一个电阻先后接在a 、b 间和c 、d 间时，通过电阻的电流和电阻两端的电压分不为I 2、U 2和I 3、U 3，变压器输入的电流分不为I 1，I 1′，那么 A.3232n n U U = B.3232n n I I = C.232211n n I I =' D.U 1〔I 1+I 1′〕=U 2I 2+U 3I 33.〔★★★★★〕如图18-3所示，在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在图示变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，线圈1、2的匝数比为N 1∶N 2=2∶1，在不接负载的情形下A.当线圈1输入电压220 V 时，线圈2输出电压为110 V 图18—1 图18—2 图18—3B.当线圈1输入电压220 V 时，线圈2输出电压为55 VC.当线圈2输入电压110 V 时，线圈1输出电压为220 VD.当线圈2输入电压110 V 时，线圈1输出电压为110 V●案例探究［例1］〔★★★★〕如图18-4，为一理想变压器，K 为单刀双掷开关，P 为滑动变阻器的滑动触头，U 1为加在原线圈两端的电压，I 1为原线圈中的电流强度，那么A.保持U 1及P 的位置不变，K 由a 合到b 时，I 1将增大B.保持U 1及P 的位置不变，K 由b 合到a 时，R 消耗的功率减小C.保持U 1不变，K 合在a 处，使P 上滑，I 1将增大D.保持P 的位置不变，K 合在a 处，假设U 1增大，I 1将增大命题意图：以变压器动态咨询题为背景考查考生综合分析能力及逻辑思维能力.B 级要求.错解分析：部分考生对变压器工作原理明白得不深刻，辨不清原副线圈中的变量与不变量，理不明各量间"谁制约谁"的制约关系；导致错选.解题方法与技巧：K 由a 合到b 时，n 1减小，由U 1/U 2=n 1/n 2,可知U 2增大，P 2=U 22/R 随之增大，而P 1=P 2，又P 1=I 1U 1，从而I 1增大，A 正确；K 由b 合到a 时，与上述情形相反，P 2将减小，B 正确；P 上滑时，R 增大，P 2=U 22/R 减小，又P 1=P 2，P 1=I 1U 1，从而I 1减小，C 错误；U 1增大，由U 1/U 2=n 1/n 2可知，U 2增大，I 2=U 2/R 随之增大，由I 1/I 2=n 2/n 1可知I 1也增大，D 正确.应选项A 、B 、D 正确.［例2］〔★★★★〕一台理想变压器原线圈匝数n 1=1100匝，两个副线圈的匝数分不是n 2=60匝，n 3=600匝，假设通过两个副线圈中的电流强度分不是I 2=1 A ，I 3=4 A ，求原线圈中的电流强度.命题意图：考查考生分析推理能力.B 级要求. 错解分析：违抗能量守恒，生搬硬套公式，得出：132321n n n I I I +=+,I 1=3 A 的错解. 解题方法与技巧：电流强度与匝数成反比，仅适用于理想变压器只有一只副线圈的情形，此题有两个副线圈，应依照理想变压器无能量缺失来分析，由于理想变压器无能量缺失，因此有P 1=P 2+P 3〔P 1为原线圈输入功率，P 2、P 3分不为两只副线圈的输出功率〕图18—4依照电功率公式有：I 1U 1=I 2U 2+I 3U 3① 又因为2121n n U U =,U 2=112U n n ② 3131n n U U =,U 3=13n n U 1 ③把②③代入①，整理得：I 1n 1=I 2n 2+I 3n 3因此I 1=1100600460113322⨯+⨯=+n I n I n A=2.24 A ●锦囊妙计一、高考命题走势综观高考命题，关于变压器咨询题，多集中于对变压器的工作原理及I 、U 、P 、n 各量间差不多关系的考查.由于变压器与电能的输送紧密相关，贴近生活实际，触及能源利用的社会热点，符合贴近现实突出能力的命题趋势，仍不失为备考的重点.二、解题思路思路1 电压思路.变压器原、副线圈的电压之比为U 1/U 2=n 1/n 2;当变压器有多个副绕组时U 1/n 1=U 2/n 2=U 3/n 3=……思路2 功率思路.理想变压器的输入、输出功率为P 入=P 出，即P 1=P 2；当变压器有多个副绕组时P 1=P 2+P 3+……思路3 电流思路.由I =P /U 知，对只有一个副绕组的变压器有I 1/I 2=n 2/n 1;当变压器有多个副绕组时n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+……思路4 〔变压器动态咨询题〕制约思路.〔1〕电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比〔n 1/n 2〕一定时，输出电压U 2由输入电压决定，即U 2=n 2U 1/n 1，可简述为〝原制约副〞.〔2〕电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比〔n 1/n 2〕一定，且输入电压U 1确定时，原线圈中的电流I 1由副线圈中的输出电流I 2决定，即I 1=n 2I 2/n 1，可简述为〝副制约原〞.〔3〕负载制约：①变压器副线圈中的功率P 2由用户负载决定，P 2=P 负1+P 负2+…；②变压器副线圈中的电流I 2由用户负载及电压U 2确定，I 2=P 2/U 2；③总功率P 总=P 线+P 2.动态分析咨询题的思路程序可表示为：U 122222121I R U I U n n U U 决定负载决定−−−−−→−=−−−−→−=决定决定−−−−→−=−−−−−−−−→−==1112211211)(U I P I U I U I P P P 1 思路 5 原理思路.变压器原线圈中磁通量发生变化，铁芯中ΔΦ/Δt 相等；当遇到〝〞型变压器时有ΔΦ1/Δt =ΔΦ2/Δt +ΔΦ3/Δt ,此式适用于交流电或电压〔电流〕变化的直流电，但不适用于稳压或恒定电流的情形. ●消灭难点训练1.〔★★★★〕在某交流电路中，有一正在工作的变压器，原、副线圈匝数分不为n 1=600,n 2=120,电源电压U 1=220 V ，原线圈中串联一个0.2 A 的保险丝，为保证保险丝不被烧毁，那么A.负载功率不能超过44 WB.副线圈电流最大值不能超过1 AC.副线圈电流有效值不能超过1 AD.副线圈电流有效值不能超过0.2 A2.〔★★★★〕如图18-5〔a 〕、〔b 〕所示，当图中a 、b 两端与e 、f 两端分不加上220 V 的交流电压时，测得c 、d 间与g 、h间的电压均为110 V.假设分不在c 、d 两端与g 、h 两端加上110 V 的交流电压，那么a 、b 与e 、f 间的电压为A.220 V ，220 VB.220 V ，110 VC.110 V ，110 VD.220 V ，03.〔★★★★★〕一理想变压器原线圈接交流电源，副线圈接电阻，那么以下哪些方法可使输入功率增加为原先的2倍A.次级线圈的匝数增加为原先的2倍B.初级线圈的匝数增加为原先的2倍 图18—5图18—6C.负载电阻变为原先的2倍D.副线圈匝数和负载电阻均变为原先的2倍4.〔★★★★〕如图18-6所示，变压器的原、副线圈的匝数比一定，原线圈的电压为U 1时，副线圈的输出电压为U 2，L 1、L 2、L 3为三只完全相同的电灯，开始时，电键K 开启，然后当电键K 闭合时A.电压U 1不变，U 2变大B.电灯L 1变亮，L 2变暗C.电灯L 1变暗，L 2变亮D.原线圈中的电流变大5.〔★★★★★〕如图18-7所示，理想变压器原、副线圈匝数n 1∶n 2∶n 3=3∶2∶1,副线圈Ⅱ上接有〝8 V ，8 W 〞的灯泡L 1、L 2，副线圈Ⅲ上接有〝6 V ，9 W 〞的灯泡L 3、L 4，原线圈上接有电阻R 1=3 Ω，当a 、b 两端接交变电源后，L 1、L 2正常发光，那么交变电源的输出功率为A.24 WB.34 WC.36 WD.72 W6.〔★★★★★〕如图18-8，n 1∶n 2=4∶3,R 2=100 Ω,变压器没有功率损耗，在原线圈上加上交流电压U 1=40 sin100πtV,那么R 2上的发热功率是________W.假设R 3=25 Ω,发热功率与R 2一样，那么流过原线圈的电流I 1和流过R 3的电流I 3之比为________.7.〔★★★★★〕发电机输出功率为100 kW ，输出电压是250 V ，用户需要的电压是220 V ，输电线电阻为10 Ω.假设输电线中因发热而缺失的功率为输送功率的4%，试求：〔1〕在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比.〔2〕画出此输电线路的示意图.〔3〕用户得到的电功率是多少？ 参考答案［难点展台］1.BCD2.ABCD3.BD［消灭难点训练］1.AC2.B3.D4.BD5.C 图18—7 图18—86.4.5;3∶47.解析：输电线路的示意图如图18′—1所示， 输电线损耗功率P 线=100×4% kW=4 kW ，又 P 线=I 22R 线输电线电流I 2=I 3=20 A原线圈中输入电流I 1=2501000001=U P A=400 A 因此201400201221===I I n n 如此U 2=U 112n n =250×20 V=5000 V U 3=U 2-U 线=5000-20×10 V=4800 V因此1124022048004343===U U n n 用户得到的电功率P 出=100×96% kW=96 kW图18′—1。