2025版高考物理一輪總復(fù)習(xí)考點突破第13章交變電流電磁振蕩和電磁波傳感器第32講理想變壓器電能的輸送考點1理想變壓器基本關(guān)系的應(yīng)用

考點1志向變壓器基本關(guān)系的應(yīng)用(基礎(chǔ)考點·自主探究)1．志向變壓器的基本特點(1)無漏磁、故原、副線圈中的Φ、eq\f(ΔΦ,Δt)相同。(2)線圈無電阻，因此無電壓損失，U＝E＝neq\f(ΔΦ,Δt)。(3)依據(jù)eq\f(U,n)＝eq\f(ΔΦ,Δt)得，套在同一鐵芯上的線圈，無論是原線圈，還是副線圈，該比例都成立，則有eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)＝…2．關(guān)于志向變壓器的四點說明(1)變壓器不能變更直流電壓。(2)變壓器只能變更交變電流的電壓和電流，不能變更交變電流的頻率。(3)志向變壓器本身不消耗能量。(4)志向變壓器基本關(guān)系中的U1、U2、I1、I2均為有效值。3．分析變壓器電路的兩個難點(1)分析原線圈有串聯(lián)負載的變壓器電路問題時要留意：變壓器的輸入電壓不等于電源的電壓，而是等于電源電壓減去串聯(lián)負載的電壓，即U1＝U源－U串。(2)分析含有二極管的變壓器電路問題時要留意：志向二極管具有單向?qū)щ娦裕沂浇蛔冸娏魍ㄟ^二極管后會變成半波直流電流，對應(yīng)的有效值會發(fā)生變更。【跟蹤訓(xùn)練】(變壓器的原理)(多選)(2024·湖北卷)近年來，基于變壓器原理的無線充電技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，其簡化的充電原理圖如圖所示。放射線圈的輸入電壓為220V、匝數(shù)為1100匝，接收線圈的匝數(shù)為50匝。若工作狀態(tài)下，穿過接收線圈的磁通量約為放射線圈的80%，忽視其他損耗，下列說法正確的是(AC)A．接收線圈的輸出電壓約為8VB．接收線圈與放射線圈中電流之比約為22∶1C．放射線圈與接收線圈中交變電流的頻率相同D．穿過放射線圈的磁通量變更率與穿過接收線圈的相同[解析]依據(jù)eq\f(n1,n2)＝eq\f(80%U1,U2)，可得接收線圈的輸出電壓約為U2＝8V，故A正確；由于存在磁漏現(xiàn)象，電流比不再與匝數(shù)成反比，故B錯誤；變壓器是不變更其交變電流的頻率的，故C正確；由于穿過放射線圈的磁通量與穿過接收線圈的磁通量大小不相同，所以穿過放射線圈的磁通量變更率與穿過接收線圈的不相同，故D錯誤。故選AC。(志向變壓器基本關(guān)系)(2024·廣東卷)用一臺志向變壓器對電動汽車充電，該變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2，輸出功率為8.8kW，原線圈的輸入電壓u＝220eq\r(2)sin(100πt)V。關(guān)于副線圈輸出電流的有效值和頻率正確的是(A)A．20A,50Hz B．20eq\r(2)A,50HzC．20A,100Hz D．20eq\r(2)A,100Hz[解析]由題可知原線圈輸入電壓的有效值為U1＝eq\f(220\r(2),\r(2))＝220V，原線圈電流為I1＝eq\f(P,U1)＝40A，副線圈輸出電流的有效值為I2＝eq\f(n1,n2)I1＝20A，變壓器無法變更電流的頻率，故f＝eq\f(ω,2π)＝eq\f(100π,2π)Hz＝50Hz，故選A。(志向變壓器原線圈接電阻問題分析)手機無線充電技術(shù)越來越普及，如圖甲所示是某款手機無線充電裝置，其工作原理如圖乙所示，其中送電線圈和受電線圈匝數(shù)比n1∶n2＝5∶1，兩個線圈中所接電阻的阻值均為R。當(dāng)ab間接上220V的正弦交變電源后，受電線圈中產(chǎn)生交變電流給手機快速充電，這時手機兩端的電壓為5V，充電電流為2A。若把裝置線圈視為志向變壓器，下列說法正確的是(A)A．快速充電時，送電線圈的輸入電壓U1＝212.5VB．快速充電時，cd間電壓U2＝44VC．快速充電時，送電線圈的輸入功率為10WD．R的值為187.5Ω[解析]對送電線圈有220V＝I1R＋U1，受電線圈有U2＝I2R＋5V，由原副線圈電流和匝數(shù)的關(guān)系可得eq\f(I2,I1)＝eq\f(5,1)，由原副線圈電壓和匝數(shù)的關(guān)系可得eq\f(U1,U2)＝eq\f(5,1)，聯(lián)立解得U1＝212.5V，U2＝42.5V，A正確，B錯誤；變壓器原副線圈的功率相等，則送電線圈的輸入功率P1＝P2＝U2I2＝42.5×2W＝85W，C錯誤；由歐姆定律可得R＝eq\f(U2－U,I2)＝eq\f(42.5－5,2)Ω＝18.75Ω，D錯誤。(志向變壓器副線圈接二極管問題分析)如圖甲所示的充電器正在給手機充電。乙圖是簡化原理圖，志向變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為55∶2，原線圈接220V交變電流，副線圈通過志向二極管連接手機。下列說法正確的是(C)A．副線圈的電流為8AB．手機兩端的電壓為8VC．通過手機的電流為直流電D．拔掉手機，充電線兩端電壓為零[解析]手機的電阻未知，依據(jù)題給條件無法求出副線圈的電流，故A錯誤；依據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可得，副線圈輸出電壓為U2＝eq\f(n2,n1)U1＝8V，經(jīng)過二極管后，依據(jù)有效值定義可得eq\f(U2,R)·T＝eq\f(U\o\al(2,2),R)·eq\f(T,2)，解得手機兩端的電壓U＝4eq\r(2)V，故B錯誤；因二極管具有單向?qū)щ娦裕酝ㄟ^手機的電流為直流電，故C正確；拔掉手機，充電線兩端電壓不為零，故D錯誤。(2024·山東卷)如圖所示的變壓器，輸入電壓為220V，可輸出12V、18V、30V電壓，匝數(shù)為n1的原線圈中電壓隨時間變更為u＝Umcos(100πt)V。單匝線圈繞過鐵芯連接溝通電壓表，電壓表的示數(shù)為0.1V。將阻值為12Ω的電阻R接在BC兩端時，功率為12W。下列說法正確的是(D)A．n1為1100匝，Um為220VB．BC間線圈匝數(shù)為120匝，流過R的電流為1.4AC．若將R接在AB兩端，R兩端的電壓為18V，頻率為100HzD．若將R接在AC兩端，流過R的電流為2.5A，周期為0.02s[解析]變壓器的輸入電壓為220V，原線圈的溝通電的電壓與時間成余弦函數(shù)關(guān)系，故輸入溝通電壓的最大值為220eq\r(2)V，依據(jù)志向變壓器原線圈與單匝線圈的匝數(shù)比為eq\f(n1,1)＝eq\f(220V,0.1V)，解得原線圈為2200匝，A錯誤；依據(jù)圖像可知，當(dāng)原線圈輸入220V時，BC間的電壓應(yīng)當(dāng)為12V，故BC間的線圈匝數(shù)關(guān)系有eq\f(nBC,1)＝eq\f(12V,0.1V)＝120，BC間的線圈匝數(shù)為120匝，流過R的電流為IBC＝eq\f(P,UBC)＝eq\f(12W,12V)＝1A，B錯誤；若將R接在AB端，依據(jù)圖像可知，當(dāng)原線圈輸入220V時，AB間的電壓應(yīng)當(dāng)為18V。依據(jù)溝通電原線圈電壓的表達式可知，溝通電的角速度為100π，故溝通電的頻率為f＝eq\f(1,T)＝eq\f(ω,2π)＝50Hz，C