专题67 变压器模型-2024高考物理二轮复习80模型最新模拟题专项训练

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二、注重情景与过程的理解与分析。善于构建物理模型，明确题目考查的目的，恰当运用所学知识解决问题：情景是考查物理知识的载体。
三、加强能力的提升与解题技巧的归纳总结。学生能力的提升要通过对知识的不同角度、不同层面的训练来实现。
四、精选训练题目，使训练具有实效性、针对性。
五、把握高考热点、重点和难点。
2024高考物理二轮复习80热点模型
最新高考题模拟题专项训练
模型67 变压器模型
最新高考题
1． （2023高考海南卷）下图是工厂利用的交流电给照明灯供电的电路，变压器原线圈匝数为1100匝，下列说法正确的是（ ）

A. 电源电压有效值为
B. 交变电流的周期为
C. 副线圈匝数为180匝
D. 副线圈匝数为240匝
【参考答案】BC
【名师解析】
电源电压的有效值 ，选项A错误；
交流电的周期 ，选项B正确；
．根据变压器变压公式
可得副线圈匝数 匝，选项C正确，D错误。
2. （2022天津学业水平选择性考试） 如图所示，两理想变压器间接有电阻R，电表均为理想交流电表，a、b接入电压有效值不变的正弦交流电源。闭合开关S后（ ）
A. R发热功率不变
B. 电压表的示数不变
C. 电流表的示数变大
D. 电流表的示数变小
【参考答案】BC
【命题意图】本题考查变压器、动态电路及其相关知识点。
【名师解析】
闭合开关S后，负载电阻减小，匝数为的线圈输出功率变大，匝数为的线圈输入功率也变大，a、b两端电压有效值不变，由
可知电流表的示数变大，根据
因比值不变，变大，变大，因此，R的发热功率变大，故A错误，C正确；
根据理想变压器电压比等于匝数比
可知输出电压不变，电压表的示数不变，故B正确；
根据理想变压器电流与匝数关系可得，
由于匝数均保持不变，增大，所以、增大，故电流表的示数变大，故D错误。
3．（2023高考北京卷）自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器，原线圈接的正弦交流电源，副线圈接额定电压为的小灯泡．实际测得小灯泡两端电压为．下列措施有可能使小灯泡正常发光的是（ ）
A．仅增加原线圈匝数
B．仅增加副线圈匝数
C．将原、副线圈匝数都增为原来的两倍
D．将两个小灯泡并联起来接入副线圈
【参考答案】B
【名师解析】原线圈接的正弦交流电源，副线圈接额定电压为的小灯泡．实际测得小灯泡两端电压为．下列措施有可能使小灯泡正常发光的是：仅增加副线圈匝数，仅减小原线圈匝数，ACD错误B正确。
4．（2023广东卷）用一台理想变压器对电动汽车充电．该变压器原、副线圈的匝数比为，输出功率为，原线圈的输入电压．关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【参考答案】A
【名师解析】根据原线圈的输入电压
，可知原线圈输入电压为220V，频率为50Hz。根据变压器变压公式可知输出电压为440V，由P=UI可知副线圈输出电流的有效值20A，选项A正确。
最新模拟题
1. （2024黑龙江大庆第一次质检）风力发电有清洁、可再生等优点，某风力发电厂输出有效值恒定的正弦式交变电流。如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比，原线圈通过理想交流电流表A接入该正弦式交变电流，副线圈两端接阻值为的电阻，已知电流表的示数为，下列说法正确的是（ ）
A. 电阻R中的电流的最大值为
B. 原线圈接入的正弦式交变电流的电压的有效值为
C. 电阻R消耗的电功率为
D. 当通过电流表的电流增大时，通过电阻R的电流减小
【参考答案】BC
【名师解析】
因为是理想变压器，所以有
因为电流表的示数为，所以电阻R中的电流为，但是因为电流表中显示的是有效值，所以最大值为
故A项错误；
电阻R两边的电压有效值为
根据理想变压器有
解得
故B项正确；
电阻R消耗的功率为
故C项正确；
因为是理想变压器，所以有
整理有
因为电流表示数变大，即变大，所以通过电阻R电流也增大，故D项错误。
2. （2023辽宁丹东二模）家用燃气热水器的内部构造如图甲所示，位于底部的脉冲点火器工作原理电路如图乙所示：点火器电源为2节的干电池，先利用转换器将直流电压转换为正弦交变电压，再将该交变电压加在理想变压器的原线圈上，当副线圈两端的放电针之间电压的最大值超过时就可以高压放电，所产生的电火花就可点燃燃气。则下列说法正确的是（ ）
A. 图中电压表的示数为
B. 点火器正常工作时，每秒点火100次
C. 若转换器损坏了，副线圈两端的放电针依然可以点火
D. 只有变压器的匝数超过时，点火器才能正常工作
【参考答案】BD
【名师解析】
由正弦交变电压可知，最大值为
图中电压表的示数为有效值
故A错误；
交变电流的频率为
交变电流一个周期两次达到电压最大值，所以点火器正常工作时，每秒点火100次，故B正确；
若转换器损坏了，变压器不能工作，副线圈两端没有电压，放电针不可以点火，故C错误；
由变压器电压与匝数的关系，可得
所以只有变压器的匝数超过时，点火器才能正常工作，故D正确。
3. （2023福建厦门四模）如图所示，电流互感器是一种测量大电流的仪器，将待测通电导线绕过铁芯作为原线圈，副线圈两端接在电流表上，则该电流互感器（ ）
A. 电流表示数为电流的瞬时值
B. 能测量直流输电电路的电流
C. 原、副线圈电流的频率不同
D. 副线圈的电流小于原线圈的电流
【参考答案】D
【名师解析】
电流表示数为电流的有效值，故A错误；
电流互感器不能测量直流输电电路的电流，故B错误；
原、副线圈电流的频率相同，故C错误；
根据变压器原副线圈电流与匝数关系可得
由于原线圈匝数小于副线圈匝数，可知副线圈的电流小于原线圈的电流，故D正确。
4. （2023浙江台州二模）如图所示为手机的无线充电原理示意图。正常工作状态下，输入电压为220V时，接收线圈的电压为8V。已知发射线圈的匝数为1100匝，装置的磁通量损耗约为。下列说法正确的是（ ）
A. 接收线圈的匝数为40匝
B. 两线圈中交变电流的频率不相同
C. 让手机略微远离充电装置，接收线圈的电压不变
D. 相比有线充电器，该装置能量损耗率更高
【参考答案】D
【名师解析】
由法拉第电磁感应定律得，发射线圈的电压为
装置的磁通量损耗约为，则接收线圈的电压为
所以
可得，接收线圈的匝数为
A错误；
发射线圈与接收线圈中磁通量变化的频率相等，则发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同，B错误；
让手机略微远离充电装置，受电线圈中感应电流变小，发射线圈中的感应电流变小，则接收线圈的电压发生变化，C错误；
无线充电利用能量转化的原理充电的，将电场能变成磁场能，然后再变成电场能给电池充电，相比有线充电器，该装置能量损耗率更高，D正确。
5. （2023湖南二轮复习联考）图甲是一种家用台灯的原理图.理想自耦变压器的、间接入的交流电，变压器线圈总匝数为1100匝，交流电流表 eq \\ac(○,A)为理想电表，定值电阻，灯泡的伏安特性曲线如图乙所示.当、之间线圈匝数为750匝时，则（ ）
A.灯泡两端的电压约为47VB.通过电阻的电流约为0.02A
C.通过电流表的示数约为0.03AD.灯泡的功率约为2.3W
【参考答案】.D
【名师解析】由，得，又有，即，在图中作出的图线如图所示，与灯泡的伏安特性曲线交于，故灯泡两端的电压约为，通过电阻的电流约为，灯泡的功率约为，由，得，D正确，A、B、C错误.
6.（2023广州二模） 如图甲所示的黑光灯利用紫色光引诱害虫飞近高压电网罩来击杀害虫。图乙是黑光灯高压电网罩的工作电路，变压器将有效值为220V的交变电压变成高压，当高压电网罩的电压峰值达到3110V时，可击杀害虫，则变压器的匝数比n1：n2为（ ）
A. 1:10B. 1:20C. 22:311D. 311:22
【参考答案】：A
【名师解析】：变压器原副线圈的匝数比等于原副线圈两端的电压比，原线圈电压的有效值为，则可知其峰值为,可得变压器的匝数比为，故选A。
7. （2023湖北武汉部分重点高中高二联考）电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上。则电流互感器（ ）
A. 是一种降压变压器
B. 能测量直流电路的电流
C. 原、副线圈电流的频率不同
D. 副线圈的电流小于原线圈的电流
【参考答案】D
【名师解析】
原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，A选项错误。
电流互感器工作原理是电磁感应中的互感现象，只可以测量交变电流，B选项错误。
电流互感器不会改变电流的频率，只改变电流，故原、副线圈电流的频率相同。C选项错误。原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流变压器，副线圈的电流小于原线圈的电流。D正确。
8. （2023湖北荆州高二期末）某国产“超薄磁吸无线充电器”的充电功率为，同时支持磁力吸附，可直接吸附在手机上进行无线充电。该充电器的工作原理如图所示，当充电器上的发射线圈通入正弦式交变电流后，就会在接收线圈中感应出电流，实现为手机电池充电。某次测试时，该充电器接入电压瞬时值的交流电源，发射线圈和接收线圈的匝数之比为22：1，不计能量损耗，下列说法正确的是（ ）
A. 接收线圈中电流产生的磁场恒定不变
B. 接收线圈中电流的频率为
C. 接收线圈两端电压的有效值为
D. 接收线圈中的电流为
【参考答案】BD
【名师解析】
当充电器上的发射线圈通入正弦式交变电流后，就会在接收线圈中感应出正弦交变电流，故接受线圈中电流周期性变化，产生的磁场也会周期性变化，A错误；由发射线圈电压瞬时值表达式V可知，故发射线圈中交流电的频率为
接收线圈中电流的频率与发射线圈中电流的频率相同，故接收线圈中电流的频率为50Hz，B正确；
发射线圈中电压的有效值为
由可得接收线圈两端电压的有效值为，C错误；
本题中充电器不计能量损耗，则有
可得接收线圈中的电流为，D正确。
9. （2022福建福州三模）汽车内燃机利用火花塞产生的电火花来点燃气缸中的燃料空气混合物。要使火花塞产生电火花，两电极间必须要有几千伏的高压，而某种汽车蓄电池的电压只有12V，一同学设计了如图所示的几种点火电路图，下列各电路图中能在输出端产生高压的是（ ）
A B.
C. D.
【参考答案】A
【名师解析】要使火花塞产生电火花，两电极间必须要有几千伏的高压，变压器必须是升压变压器，开关必须串联在原线圈中，所以图A正确。
10. . (2023鄂东南省级示范性高中教育改革联盟5月模拟)如图所示，两接线柱间接入电压恒定的交流电，三个灯泡、、的规格完全相同，变压器可视为理想变压器，在以下各种操作中电路元件都没有损坏，下列说法正确的是（ ）
A. 仅使滑片M上移，灯泡变暗
B. 仅使滑片M上移，灯泡、都变亮
C. 仅使滑片N自变阻器a端向b端移动，电流表示数一直增大
D. 仅使滑片N自变阻器a端向b端移动，灯泡中的电流一直增大
【参考答案】D
【名师解析】
设输入端电压U0，初级电流电压I1、U1次级电流电压I2、U2，每个灯泡电阻R，次级总电阻R2则
解得
可知当仅使滑片M上移时，减小，则I1变大，灯泡变亮，灯泡两端电压变大，则变压器输入电压减小，则变压器输出电压大小不能确定，则灯泡、不一定都变亮，选项AB错误；
仅使滑片N自变阻器a端向b端移动，则整个并联部分的总电阻先变大后变小，副线圈电压不变，则副线圈电流，即电流表示数先减小后增大，选项C错误；仅使滑片N自变阻器a端向b端移动，灯泡所在支路电阻逐渐减小，则灯泡中的电流一直增大，D正确。
11. （2023山东烟台一模）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为，电源的输出电压，定值电阻，，滑动变阻器的最大阻值为，a、b为滑动变阻器的两个端点，所有电表均为理想电表。现将滑动变阻器滑片P置于a端，则（ ）
A. 电流表示数为1.5A
B. 电压表示数为15V
C. 滑片P由a向b缓慢滑动，消耗的功率增大
D. 滑片P由a向b缓慢滑动，变压器的输出功率减小
【参考答案】C
【名师解析】
题图的电路图可以等效为
设原线圈两端电压为，副线圈两端电压为，又因为理想变压器原副线圈的功率相等，有
整理有
电源的电压输出为，因为电流表和电压表测量的为有效值，电源的有限值为30V，电流表的示数为
原线圈两端电压的有效值为
电压表测量的是副线圈两端的电压，即
整理有
故AB错误；
C．当滑片P从a向b缓慢滑动过程中，其电阻的阻值减小，根据电流规律可知，其总电阻减小，结合之前的分析可知，其电流将增加，即流过电阻的电流变大，根据
可知，电阻不变，电流变大，所以功率变大，故C项正确；
D．由之前的分析，电路图等效为
当滑片在a端时，其等效电阻为
当滑片在b端时，其等效电阻为
可以将电阻与电源放在一起，等效成新电源，其副线圈输出功率变为新电源的输出功率，有电源的输出功率的规律可知，当等效电阻等于新电源的内阻时，即等效电阻为时，其输出功率最大，所以在滑片从a向b缓慢滑的过程中，其副线圈的输出功率先增大，后减小，故D项错误。
故D项错误。
12. （2023湖南新高考联盟第一次联考） 如图所示为理想变压器，其原、副线圈匝数比为k，所接电源为有效值恒定的正弦交流电压，且不计电源内阻。原线圈接有定值电阻，副线圈接有定值电阻、，以及滑动变阻器，四个理想交流电表的连接如图所示。现将的滑动触头向下滑动少许，电表的示数变化量的绝对值分别为、、、，则下列说法正确的是（ ）
A. 电压表示数减小，电流表的示数减小
B. 电压表的示数增大，电流表的示数增大
C.
D.
【参考答案】D
【名师解析】
滑动变阻器的触头向下滑动，则副线圈电路电阻值增大，作出该变压器的等效电路如图所示，可知等效电阻增大，则电流表示数减小，从而示数也减小，又因为分压减小，示数增大，由变压比可知示数增大，AB两项错误；
C．由原副线圈电压比与匝数比的关系可得
可知
由原副线圈电流比与匝数比的关系可得
可知
则有
则有
C选项错误；
由以上分析可知 ，
则有
D选项正确。
13. （2023河南开封二模）如图所示，b是理想变压器原线圈的中心抽头，灯泡、的铭牌上均标注“，”字样，电流表为理想电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图所示的交流电，当单刀双掷开关与b连接时，灯泡恰好正常发光，则（ ）
A. 理想变压器原副线圈匝数之比为
B. 1秒内流过灯泡的电流方向改变50次
C. 当单刀双掷开关与b连接时，向上移动滑片P，两灯泡均变暗
D. 当单刀双掷开关由b扳向a时，电流表的示数变大
【参考答案】A
【名师解析】
b是理想变压器原线圈的中心抽头，当单刀双掷开关与b连接时，灯泡恰好正常发光，灯泡的额定电压为，而由原线圈c、d两端所加交流电的图像可得此交流电的有效值为，则有
解得 ，故A正确；
由原线圈c、d两端所加交流电的图像可得交流电的变化周期为，可知其频率为，正弦式交流电的方向一个周期内改变两次，因此可知1秒内流过灯泡的电流方向改变100次，故B错误；
C．当单刀双掷开关与b连接时，向上移动滑片P，滑动变阻器的接入电路中的阻值增大，副线圈所在回路中的总电阻增大，则副线圈回路中的电流减小，由于原线圈两端的电压不变，因此副线圈两端的电压也不变，而灯泡两端的电压等于副线圈两端的电压，故灯泡正常发光，流过灯泡的电流不变，但灯泡与灯泡并联，从而分流，而干路电流减小，则可知通过灯泡的电流减小，因此将变暗，故C错误；
当单刀双掷开关由b扳向a时，原线圈的匝数增大，原线圈与副线圈的匝数比增大，而原线圈两端的电压不变，又原副线圈两端的电压比等于匝数比，因此可知副线圈两端的电压减小，副线圈中的电流减小，导致原线圈中的电流减小，则接在原线圈回路中的电流表的示数减小，故D错误。
。
14 .(2023湖南怀化名校联考)如图所示，发电机可输出频率一定、电压有效值恒为U的正弦交流电，变压器原、副线圈的匝数分别为、，变压器可视为理想变压器。开始时开关断开，闭合，四个灯泡亮度相同。灯泡规格一样且不计灯丝电阻随温度的变化。下列说法正确的是（ ）
A. 变压器原、副线圈匝数比
B. 发电机输出电压U与一个灯泡两端电压的比为
C. 若开关闭合，则灯泡变亮，、变暗
D. 若开关断开，则灯泡、变暗，变亮
【参考答案】D
【名师解析】
根据理想变压器的规律有，可知原、副线圈匝数比为2∶1，故A错误；
又
故
即，故B错误；
研究灯泡亮度变化时，可把变压器和其右侧电路等效为一个电阻，对理想变压器有，
当闭合开关时，等效电阻不变，灯泡被短路，总电阻减小，总电流增大，灯泡分压变大，变亮，等效电阻分压变大，即原线圈两端电压变大，灯泡、变亮，故C错误；
当开关断开时，等效电阻，变大，分压变大，即原线圈两端电压变大，灯泡变亮，灯泡、的分压变小，、变暗，D正确。
15. (2023重庆巴蜀中学期末)如图甲所示是一个简易发电机模型，发电机通过理想变压器对外工作，变压器原、副线圈的匝数比，电路中小灯泡完全相同且电阻恒定为R，电压表为理想电压表，若线圈以恒定角速度转动，线圈电阻忽略不计，闭合开关S后，四盏灯都能发光，副线圈输出的电压如图乙所示，下列说法正确的是（ ）

A. 通过灯泡的电流方向每1分钟变化150次
B. 原线圈中电流的最大值为
C. 若断开开关S，则电压表的示数不变
D. 若断开开关S，则灯泡、、三个灯泡都变暗
【参考答案】B
【名师解析】
由乙图可知，交变电流的周期为0.4s，一个周期内电流方向变化两次，所以通过灯泡的电流方向每1分钟变化的次数为
故A错误；
由图可知，副线圈电压最大值为U。副线圈中电流的最大值为
则原线圈中电流的最大值为
故B正确；
若断开开关S，根据电路构造可知副线圈总电阻变大，副线圈总电流变小，则L2变暗。由
可知，副线圈总电流变小时，原线圈电流减小，则L1变暗，其电压减小，原线圈两端电压升高，由
可知，副线圈的电压升高，电压表示数变大，由于L2电流变小，则其电压变小，所以L3的电压变大，L3将变亮，故CD错误。
16. （2024湖南长沙一中质检）如图所示，理想变压器的原、副线圈分别接理想电流表、理想电压表，副线圈上通过输电线接有一个灯泡，一个电吹风，输电线的等效电阻为，副线圈匝数可以通过调节滑片改变。断开时，灯泡正常发光。滑片位置不动，当闭合时，以下说法中正确的是（ ）

A. 电压表读数变小
B. 电流表读数减小
C. 等效电阻两端电压增大
D. 为使灯泡L正常发光，滑片应向下滑动
【参考答案】C
【名师解析】
滑片位置不动，则变压器匝数不变，可知次级电压不变，则电压表读数不变，选项Ａ错误； S闭合后，次级电阻减小，则次级电流变大，可知初级电流变大，即电流表读数变大，选项B错误；次级电流变大，则等效电阻两端电压增大，此时灯泡两端电压减小，灯泡变暗，则为使灯泡L正常发光，滑片应向上滑动，从而增加次级电压，选项C正确，D错误。