高考物理三轮冲刺突破训练专题23 理想变压器模型与远距离输电（解析版）.doc

专题23理想变压器模型与远距离输电

目录

TOC\o1-2\h\u专题23理想变压器模型与远距离输电 1

考向一理想变压器基本规律的应用 1

考查方式一只有一个副线圈 1

考查方式二有多个副线圈 4

考向二理想变压器的动态分析 6

考查方式一匝数不变时的动态分析 7

考查方式二负载电阻不变时的动态分析 8

考查方式三变压器副线圈接有二极管 9

考向三远距离输电模型 10

【巩固练习】 14

考向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(磁通量全部集中在铁芯中)

基本关系

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

电压关系

原、副线圈的电压比等于匝数比，U1∶U2＝n1∶n2，与负载的多少无关

电流关系

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＋…＋InUn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn

频率关系

f1＝f2(变压器不改变交流电的频率)

考查方式一只有一个副线圈

【例1】如图所示，理想变压器的原线圈接在u=220sin100πt（V）的交流电源上，副线圈接有R=55Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2:1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（）

A．原线圈的输入功率为220W

B．电流表的读数为1A

C．电压表的读数为110V

D．副线圈输出交流电的频率为50Hz

【答案】D

【详解】C．原线圈的电压的有效值为

SKIPIF10

根据原副线圈电压与匝数的关系

SKIPIF10

解得

SKIPIF10

故C错误；

B．变压器的副线圈的电流为

SKIPIF10

根据原副线圈电流与匝数的关系

SKIPIF10

解得原线圈的电流，即电流表的读数为

SKIPIF10

故B错误；

A．原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即

SKIPIF10

故A错误；

D．根据变压器的工作原理可知，变压器原副线圈的电流变化的频率相等，即

SKIPIF10

故D正确。

故选D。

[变式]一含有理想变压器的电路如图，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω，SKIPIF10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1A；当开关S闭合时，电流表的示数为4A，下列说法正确的是（）

A．该交流电源电压最大值为SKIPIF10V

B．该变压器原、副线圈匝数比为4：1

C．开关S闭合时，R1消耗功率大于R2消耗功率

D．开关S从闭合到断开，电源输出功率增大

【答案】A

【详解】设变压器原、副线圈匝数比为k，当开关S断开时，电流表的示数为1A，由

SKIPIF10

可得副线圈电流

SKIPIF10

副线圈电压

SKIPIF10

SKIPIF10

求得

SKIPIF10

电源电压

SKIPIF10

同理，当开关S闭合时，电流表的示数为4A时

SKIPIF10

SKIPIF10

SKIPIF10

SKIPIF10

求得

SKIPIF10

A．由上述分析，电压源电压的有效值

SKIPIF10

由SKIPIF10可求得

SKIPIF10

A正确；

B．由上述分析，变压器原、副线圈匝数比为SKIPIF10，B错误；

C．由上述分析，开关S闭合时

SKIPIF10，SKIPIF10

R1消耗功率

SKIPIF10

R2消耗功率

SKIPIF10

C错误；

D．由C项分析，开关S闭合，电源输出功率为

SKIPIF10

开关断开，电源输出功率

SKIPIF10

开关S从闭合到断开，电源输出功率减小，D错误．

故选A。

考查方式二有多