专题95变压器动态变化（原卷版+解析版）-2023届高考物理一轮复习知识点精讲与最新高考题模拟题同步训练

这是一份专题95变压器动态变化（原卷版+解析版）-2023届高考物理一轮复习知识点精讲与最新高考题模拟题同步训练，文件包含专题95变压器动态变化解析版-2023高考一轮复习知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练docx、专题95变压器动态变化原卷版-2023高考一轮复习知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共29页， 欢迎下载使用。
2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练
第十六章 交变电流、传感器和电磁波
专题95 变压器的动态变化
第一部分 知识点精讲
1．理想变压器中各量的制约关系
制约关系
电压
副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定：U2＝U1
功率
原线圈的输入功率P入由副线圈的输出功率P出决定：P入＝P出
电流
原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定：I1＝I2
2．理想变压器的动态分析问题的两种情况
(1)匝数比不变，负载变化的情况。
(2)负载电阻不变，匝数比变化的情况。
3．解决理想变压器电路动态分析问题的一般思路
(1)分清不变量和变量。
(2)弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系。
(3)利用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点进行分析判定。
4. 匝数比不变，负载变化的情况的分析思路
一般电路如图所示，

(1)U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，可以得出不论负载电阻R如何变化，U2不变。
(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，根据输出电流I2决定输入电流I1，可以判断I1的变化。
(3)I2变化引起P2变化，根据P1＝P2，可以判断P1的变化。　 　　
5. 负载电阻不变，匝数比变化的情况的分析思路
一般电路如图所示。

(1)U1不变，发生变化，U2变化。
(2)R不变，U2变化，I2发生变化。
(3)根据P2＝和P1＝P2，可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化。　 　
第二部分 最新高考题精选
1．（2021高考新课程II卷海南卷）如图，理想变压器原线圈接在的交流电源上，副线圈匝数可通过滑片P来调节．当滑片P处于图示位置时，原、副线圈的匝数比，为了使图中“，”的灯泡能够正常发光，下列操作可行的是（ ）

A．仅将滑片P向上滑动
B．仅将滑片P向下滑动
C．仅在副线圈电路中并联一个阻值为的电阻
D．仅在副线圈电路中串联一个阻值为的电阻
【参考答案】BD
【名师解析】理想变压器原线圈接在的交流电源上，原线圈输入电压U1=220V，若原、副线圈的匝数比，则副线圈输出电压为110V，大于灯泡额定电压100V，为了使图中“，”的灯泡能够正常发光，可以仅将滑片P向下滑动，降低输出电压，也可仅在副线圈电路中串联一个阻值为的电阻，选项BD正确。
2．（2021年高考广东学业水平选择性测试）某同学设计了一个充电装置，如图5所示．假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2s，电压最大值为0.05V．理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1：60．下列说法正确的是
　　
A. 交流电的频率为10Hz
B. 副线圈两端电压最大值为3V
C. 变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关
D. 充电电路的输入功率大于变压器的输入功率
【参考答案】B
【名师解析】根据周期与频率成反比可知交流电的频率为f=1/T=5Hz，原线圈电压最大值为0.05V．根据变压器变压公式可知副线圈两端电压最大值为3V，选项B正确；变压器输入电压与永磁铁磁场强弱有关，选项C错误；对于理想变压器，充电电路的输入功率等于变压器的输入功率，选项D错误。

3、（2021高考新课程湖北卷）如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为2R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻。在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中

A.电流表A1示数减小
B.电流表A2示数增大
C.原线圈输入功率先增大后减小
D.定值电阻R消耗的功率先减小后增大
【参考答案】A
【解题思路】在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中，副线圈电路中的等效电阻一直增大，由欧姆定律可知，电流表A2示数减小，根据变压器变流公式可知，电流表A1示数减小，原线圈输入功率一直减小，选项A正确BC错误。由于定值电阻R中电流一直减小，由热功率公式，可知定值电阻R消耗的功率一直减小，选项D错误。
4. （2021新高考湖南卷）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为，输入端、接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡、的阻值始终与定值电阻的阻值相同。在滑动变阻器的滑片从端滑动到端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（ ）

A. 先变暗后变亮，一直变亮
B. 先变亮后变暗，一直变亮
C. 先变暗后变亮，先变亮后变暗
D. 先变亮后变暗，先变亮后变暗
【参考答案】A
【命题意图】本题考查变压器动态变化及其相关知识点。
【解题思路】在滑动变阻器R的滑片从a滑动到b的过程中，在滑动R的中点时，变压器负载电阻最大，输出电流和输出电功率最小，灯泡L2一直变亮，灯泡L1先变暗后变亮，选项A正确BCD错误。
【名师点评】两个电阻并联，若两个电阻之和为定值，当两个电阻阻值相等时，并联等效电阻最大。
5．（2020高考北京卷）如图所示， 理想变压器原线圈接在的交流电源上， 副线圈接三个阻值相同的电阻R，不计电表内电阻影响。闭合开关S后

A．电流表的示数减小
B．电压表的示数减小
C．电压表的示数不变
D．电流表的示数不变
【参考答案】A
【命题意图】本题考查变压器动态变化及其相关知识点。
【解题思路】闭合开关S后，副线圈输出电流增大，电压表V1示数不变，V2示数减小，A2示数减小，选项A正确BC错误；根据变压器的输出电功率决定输入电功率，可知副线圈输出电流增大，导致变压器输入电流增大，即电流表A1的示数增大，选项D错误。

第三部分 最新模拟题精选
1. （2022河南三市一模）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为n1：n2=2：1，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终为滑动变阻器R总阻值的一半。滑动变阻器的滑片P初始时刚好位于R的正中央。若滑动滑片P的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的为（　　）


A. 初始时，灯泡L2两端的电压UL2等于原线圈的电压U1
B. 初始时，灯泡L2两端电压UL2等于原线圈的电压U1的四分之一
C. 将滑片P从中央缓慢向上滑到b端，灯泡L1先变暗再变亮
D. 将滑片P从中央缓慢向上滑到b端，灯泡L2一直变亮
【参考答案】BCD
【名师解析】
根据，
解得，A错误，B正确；
当 时，滑动变阻器和灯泡L2的总电阻最大，将滑片P从中央缓慢向上滑到b端，滑动变阻器和灯泡L2的总电阻先变大后变小，副线圈的电流先变小后变大，根据
原线圈的电流也先变小后变大，所以灯泡L1先变暗再变亮，C正确；
将滑片P从中央缓慢向上滑到b端，灯泡L2两端电压一直增大，灯泡L2一直变亮，D正确。
2. （2022河北唐山三模）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为，端接电压一定的正弦交流电，原线圈接入阻值为恒定不变的灯泡L，副线圈接入可变电阻R、理想电压表V，则下列说法正确的是（　　）

A. 端电压与可变电阻的电压比一定为
B. 原副线圈的电流比为
C. 若可变电阻接入电路的阻值变大，电压表示数不变
D. 当可变电阻接入电路的电阻为9时，可变电阻消耗功率最大
【参考答案】BD
【名师解析】
设端的输入电压为U，则原线圈的输入电压为
由理想变压器的电压关系有
而等于可变电阻的电压，所以端电压与可变电阻的电压比不为，故A错误；
根据理想变压器的电流关系有，所以原副线圈的电流比为，故B正确；
若可变电阻接入电路的阻值变大，设副线圈的输出电压不变，则副线圈中的电流减小，由变压器的电流关系可知，原线圈的电流也会减小。由
可知灯泡两端电压会减小，根据
可知，由于变压器的输入电压不变，则原线圈输入电压变大，根据变压器的电压关系可知，副线圈的输出电压变大，则电压表示数变大，故C错误；
根据能量守恒可得，可变电阻消耗功率为
可知，当时，可变电阻消耗功率最大。则有
根据理想变压器的电压关系
可得，此时可变电阻的电压为
根据理想变压器电流关系
可得，此时可变电阻的电流为
则此时，可变电阻的阻值为
所以当可变电阻接入电路的电阻为9时，可变电阻消耗功率最大，故D正确。
3. （2022山西临汾模拟）如图所示，理想变压器原线圈、端接电压稳定的交流电源，副线圈接一灯泡和滑动变阻器，电压表均视为理想电表。不计小灯泡电阻的变化，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，下列说法正确的是（　　）

A. 电压表的示数变小
B. 电压表的示数变大
C. 小灯泡消耗的功率变大
D. 变压器原、副线圈的电流之比增大
【参考答案】C
【名师解析】
当滑动变阻器的滑片向下滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，因为原线圈的电压保持不变，且原副线圈的匝数比也保持不变，故原副线圈的电压都保持不变，AB错误；副线圈电压不变，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，根据欧姆定律可知，副线圈中的电流变大，根据功率的公式，可知，小灯泡L消耗的功率变大，C正确；因为原副线圈两端的电流之比满足，因此原副线圈的电流之比保持不变，D错误；故选C。
4. （2022河北衡水中学一模） 如图，理想变压器原线圈与定值电阻R0串联后接在电压U0＝36 V的交流电源上，副线圈接理想电压表、电流表和滑动变阻器R，原、副线圈匝数比为1∶3，已知R0＝4 Ω，R的最大阻值为100 Ω。现将滑动变阻器R的滑片P向下滑动，下列说法错误的是（　　）

A. 电压表示数变小，电流表示数变大
B. 电源的输出功率变小
C. 当R＝4 Ω时，电压表示数为10.8 V
D. 当R＝36 Ω时，R获得的功率最大
【参考答案】B
【名师解析】
由理想变压器的特点可知,
可知
滑动变阻器R的滑片P向下滑动，R减小，所以I1变大，则I2变大，故电流表示数变大，电源的输出功率为
则电源的输出功率变大，原线圈两端电压，因为I1变大，所以U1减小，得U2减小，电压表示数减小，故A正确，不符合题意；B错误，符合题意；原线圈与副线圈两端电压之比为
电流之比I1∶I2＝3∶1
联立可得，即
电压表示数为，故C正确，不符合题意；
R获得的功率
当，R获得的功率最大，此时R＝9R0＝36 Ω，故D正确，不符合题意。故选B。
5. （2022湖北新高考协作体高二质检）如图所示的理想变压器，原线圈电路中有定值电阻R1，阻值为2R0，接入电动势为的交流电源，内阻不计。副线圈电路中定值电阻R2和滑动变阻器R串联，R2的阻值和滑动交阻器的最大阻值均为R0，原、副线圈的匝数比为10：1，电压表和电流表均为理想交流电表。在滑动变阻器滑片P从最上端缓慢向下滑动至最下端的过程中，下列说法正确的是（　　）


A. 电压表和电流表的示数均逐渐减小
B. R1两端电压与R2两端电压之比始终为1：5
C. 通过R2的电流的频率始终为5Hz
D. R1和R2消耗的总功率逐渐增大
【参考答案】BD
【名师解析】
在滑动变阻器滑片P从最上端缓慢向下滑动至最下端的过程中，滑动变阻器的有效值减小，则副线圈的总电阻减小，所以副线圈的电流增大，即电流表的示数逐渐增大；根据变压器的电流比，可知原线圈的电流也增大，故两端的电压增大，因交流电源的电动势有效值不变，所以原线圈两端的电压变小，故电压表的示数逐渐减小，故A错误；设原线圈的电流为，副线圈的电流为，则的电压为
的电压为，则有。又，
解得，故B正确；电源的电动势的瞬时值表达式
可知，则交流电的频率为，因变压器不会改变交流电的频率，故通过R2的电流的频率始终为50Hz，故C错误。
D．由A项分析，可知流过原、副线圈的电流都增大，根据，可知R1和R2消耗的总功率逐渐增大，故D正确。
6. （2022湖北十堰四模）如图所示，一理想变压器的原线圈的匝数，所加交流电压有效值，串联了一个阻值为的电阻r；可以通过调节滑动触头Q来改变接入电路的副线圈匝数，调节范围为0~2400匝，副线圈接有阻值为的电阻R。下列说法正确的是（　　）

A. 将滑动触头从中点往上调到最高点的过程中，R两端的电压先增大后减小
B. 将滑动触头从中点往上调到最高点的过程中，R的功率一直在增大
C. 当时，R的功率最大
D. 当时，通过R的电流最大
【参考答案】AD
【名师解析】
原线圈电压，根据变压比可知
副线圈电流，根据变流比得，以上联立可得
根据数学知识可知，R两端的电压最大时，解得
将滑动触头从中点（此时）往上调到最高点的过程中，R两端的电压先增大后减小，故A正确；
R的功率，将滑动触头从中点（此时）往上调到最高点的过程中，R两端的电压先增大后减小，则R的功率先增大后减小，故B错误；时R两端的电压最大，此时R的功率最大，通过R的电流最大，故C错误，D正确。
7. （2022湖南长沙长郡中学模拟）如图甲所示，理想变压器原，副线圈的匝数之比为10∶1，B是原线圈的中心接头，原线圈输入电压如图乙所示，副线圈电路中R1，R3为定值电阻，R2为NTC型热敏电阻(阻值随温度升高而减小)，C为耐压值为70 V的电容器，所有电表均为理想电表．下列判断正确的是(　　)

A. 当单刀双掷开关与A连接，传感器R2所在处温度升高，A1的示数变大，A2的示数减小
B. 当单刀双掷开关与B连接，副线圈两端电压的频率变为25 Hz
C. 当单刀双掷开关由A→B时，电容器C不会被击穿
D. 其他条件不变，单刀双掷开关由A→B时，变压器的输出功率变为原来的0.5倍
【参考答案】AC
【名师解析】
若传感器R2所在处温度升高，R2的阻值减小，根据欧姆定律知，副线圈的电流变大，所以原线圈电流跟着变大，即A1的示数变大，R2与R1并联后的总电阻减小，故在副线圈中分的电压减小，所以A2的示数减小，故A正确；交流电的频率与匝数无关，不会发生变化，还是50Hz，所以B错误；
原线圈电压最大值为220V，当单刀双掷开关由A→B时，匝数之比为5:1，根据变压规律可得副线圈电压最大值为44V ，小于电容器的耐压值，故电容器不会被击穿，所以C正确；
D．开关由A→B时，副线圈电压U2为原来的2倍，输出功率，为原来的4倍，所以D错误。
8 （2022河南洛阳一模）如图为模拟市区用户供电的示意图。是电网电压有效值，可视为不变。为电网至变压器间电缆的电阻，是变压器至用户间电缆的电阻，R是所有用电器的等效电阻。变压器为理想变压器。当用户端的用电器（并联）增多时，下列说法正确的是（　　）

A. 的电功率减小 B. 的电功率减小
C. 电压表示数减小 D. 电流表的示数减小
【参考答案】C
【名师解析】设变压器原线圈两端电压为，电流为，副线圈两端电流为，副线圈总电阻为R，因此有
，
因此在原线圈两端由等效电阻为，即变压器副线圈的电阻可以和原线圈等效为一个电路。
当用户端的用电器（并联）增多时，并联部分的合电阻减小，根据“串反并同”可知，电压表的示数减小，流过电流增大。故C正确；由于流过电流增大，根据可知的电功率增大。故B错误；由于流过电流增大，根据变压器特点可知电流表的示数增大。故D错误；由于电流表的示数增大，根据可知的电功率增大。故A错误。故选C。
9．（2022浙江三地市二模）如图甲所示理想变压器线圈均匀密绕，原线圈接220V交流电，标称为“220V，40W”的灯泡的一端与副线圈底端连接，另一端通过滑片P与副线圈连接。从副线圈底端开始缓慢向上移动滑片P，直至灯泡两端电压为220V，测得灯泡两端电压UL随时间t的变化是一条过原点O的直线，如图乙所示。若流过灯泡的电流为IL，功率为PL；原线圈中的电流为I1，输入功率为P1。则
A．IL—t图线是一条过原点O的直线
P

图甲
～
图乙

t

UL

O


B．I1—t图线是一条过原点O的直线，图线斜率比IL—t斜率小
C．PL—t图线是一条过原点O的曲线，且是抛物线
D．P1—t图线是一条过原点O的曲线，且不是抛物线
【参考答案】D
【名师解析】由于灯泡的电阻随温度的升高而增大，灯泡两端电压UL随时间t的变化是一条过原点O的直线，根据欧姆定律可知，IL—t图线是一条过原点O的曲线，选项A错误；由变压器变流公式，原线圈中的电流I1与流过灯泡的电流IL成正比，所以I1—t图线是一条过原点O的曲线，选项B错误；灯泡消耗的电功率PL=ULIL，所以PL—t图线是一条过原点O的曲线，且不是抛物线，选项C错误；根据原线圈输入电功率等于副线圈输出电功率，等于灯泡消耗的电功率，所以P1—t图线是一条过原点O的曲线，且不是抛物线，选项D正确。
10. . （2022陕西宝鸡陈仓区二模）由半导体材料制成的热敏电阻，电阻率随温度的升高而减小，经常用于火警报警装置。如图甲所示是一火警报警器的电路示意图，理想变压器原线圈接入图乙所示的正弦交流电，副线圈与理想电压表、理想电流表、热敏电阻及报警器（有内阻）组成闭合电路，流过报警器的电流超过时就会发出警报声。则以下判断正确的是（　　）

A. 变压器原线圈两端交变电压
B. 当所在处出现火情时，变压器输入功率增大
C. 当所在处出现火情时，电压表示数增大
D. 在时，电流表示数为
【参考答案】B
【名师解析】
由图乙可知变压器原线圈两端交变电压为
A错误；当所在处出现火情时，可知减小，根据欧姆定律可得

副线圈输出功率为

可知副线圈输出功率增大，即变压器输入功率增大，B正确；
当所在处出现火情时，可知减小，根据欧姆定律可得
可知副线圈电流增大，两端电压为
可知两端电压减小，即电压表示数减小，C错误；
电流表示数为电流有效值，故在时，电流表示数不为，D错误；
12. （2021广东惠州第三次调研）如图甲所示的电路中，S为单刀双掷开关，电表为理想电表，Rt为热敏电阻（阻值随温度的升高而减小），理想变压器原线圈接如图乙所示的正弦交流电，则

A.变压器原线圈中交流电压u的表达式
B.开关S接在a端，Rt温度升高时，变压器的输入功率变小
C.开关S接在a端，Rt温度升高时，电压表和电流表的示数均变大
D.开关S由a切换到b，Rt消耗的功率变小
【参考答案】.D【命题意图】本题考查变压器动态变化及其相关知识点。
【解题思路】由交变电压图像可知，交变电流周期T=0.02s，所以变压器原线圈中交流电压u的表达式，选项A错误；开关S接在a端，Rt温度升高时，热敏电阻的阻值减小，变压器输出电流增大，输出电功率增大，变压器的输入功率变大，选项B错误；开关S接在a端，Rt温度升高时，热敏电阻的阻值减小，变压器输出电流增大，输出电压不变，电压表示数不变，电流表的示数变大，选项C错误；开关S由a切换到b，变压器副线圈匝数减小，输出电压减小，由平面的里可知输出电流减小，Rt消耗的功率变小，选项D正确。
13．如图所示，变压器为理想变压器，电流表A1内阻不可忽略，其余的均为理想的电流表和电压表。a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。将滑动变阻器的滑片沿c→d的方向滑动时，则下列说法正确的是(　　)

A．电压表V1、V2示数不变，V3示数变小
B．电压表V1、V2示数变小，V3示数变大
C．电流表A1、A2的示数都增大
D．电流表A1的示数变小，A2的示数增大
【参考答案】C　
【名师解析】当滑动变阻器的滑片从c向d滑动的时候，滑动变阻器接入电路的电阻变小，副线圈的总电阻减小。假设副线圈的总电压不变，则副线圈的总电流I2＝增大，根据变压器的电流关系＝可知原线圈的总电流I1增大，则原线圈两端的电压U1＝U0－I1RA减小，又根据＝可知副线圈两端的电压U2减小，滑动变阻器两端的电压U3＝U2－I2R0减小。由电路图可知电压表V1测量值是U1，电压表V2测量值是U2，电压表V3测量值是U3，电流表A1测量值是I1，电流表A2测量值是I2，故A、B、D错误，C正确。
14.(多选)理想变压器的原线圈连接一只电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图所示，在副线圈上连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头。原线圈两端接在电压为U的交流电源上，则(　　)
A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大
B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小
C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大
D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小
【参考答案】BC　
【名师解析】　在原、副线圈匝数比一定的情况下，变压器的输出电压由输入电压决定。因此，当Q位置不变时，输出电压U不变，此时P向上滑动，负载电阻值R′增大，则输出电流I′减小。根据输入功率P入等于输出功率P出，电流表的读数I变小，A项错误，B项正确；P位置不变，将Q向上滑动，则输出电压U′变大，I′变大，电流表的读数变大，变压器的输入功率变大，C项正确，D项错误。
15．图示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一个位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A。则下列说法正确的是(　　)

A.电压表V1示数增大
B．电压表V2、V3示数均增大
C．该变压器起升压作用
D．变阻器滑片是沿c→d的方向滑动
【参考答案】D　
【名师解析】　电流表A1的示数增大，说明副线圈中的电流也在增大，滑动变阻器的阻值一定在减小，所以变阻器滑片从c滑向d，故D正确。原、副线圈的匝数不变，原线圈中的电压不变，所以副线圈中的电压也不变，故A、B错误。因为原、副线圈的电压不变，所以电流的变化就为功率的变化，原线圈的功率等于副线圈的功率，所以＝＝，所以该变压器为降压变压器，故C错误。