11.2 变压器 电能的输送（课件PPT）-【创新方案】2025年高考物理一轮总复习（江苏专版）

变压器　电能的输送 第二讲 |纲举目张|·|精要回顾| 高电压 低电压 大电流 小电流 [微点判断] (1)理想变压器的基本关系式中，电压和电流均为有效值。 ( ) (2)变压器不但能改变交变电流的电压，还能改变交变电流的频率。 ( ) (3)正常工作的变压器当副线圈与用电器断开时，副线圈两端无电压。 ( ) √ × × (4)变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈输入的电流随之减小。 ( ) (5)增大输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失。 ( ) (6)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗。 ( ) × √ √ 1 逐点清(一)　理想变压器的工作原理(重难点疏通) 3 逐点清(三)　 三种特殊的变压器(迷盲点精研) CONTENTS 目录 逐点清(二)　理想变压器的动态分析(提能点优化)　 2 课时跟踪检测 5 逐点清(四)　远距离输电问题(重难点疏通) 4 逐点清(一)　理想变压器的工作原理(重难点疏通) NO.1 |关键知能|·|升维学习|　 1．变压器的工作原理 2．理想变压器的基本关系 续表 [典例]　(2023·北京高考)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12 V的正弦交流电源，副线圈接额定电压为3.8 V的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为2.5 V。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3.8 V小灯泡并联起来接入副线圈 √ 由题意知，该变压器不是理想变压器，将原、副线圈匝数都增为原来的两倍，原线圈的电压不变，则副线圈的输出电压小于3.8 V，不能使小灯泡正常发光，故C错误； 将两个3.8 V小灯泡并联，但由于原线圈的电压不变，则副线圈的输出电压U2不变，不能使小灯泡正常发光，故D错误。 √ 题点2　原线圈连接用电器的变压器电路 2．(2024·淮安模拟)变压器是输配电的基础设备，广泛应用于工业、农业、交通、城市社区等。我国在网运行的变压器约1 700万台，总容量约110亿千伏安。如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，原线圈左侧输入如图乙所示的正弦式交流电，L1、L2是完全相同的灯泡。灯泡电阻值恒定，若灯泡L2能正常发光，则下列说法正确的是(　 ) A．灯泡L1能正常发光 B．灯泡L2的额定电压为40 V C．灯泡L1、L2的实际功率之比为2∶1 D．通过灯泡L2的电流方向一秒改变50次 √ 题点3　含有二极管的变压器电路 3．如图甲所示的充电器正在给手机充电。乙图是简化原理图，理想变压器原、副线圈匝数之比为55∶2，原线圈接220 V交流电，副线圈通过理想二极管连接手机。下列说法正确的是(　 ) A．副线圈的电流为8 A B．手机两端的电压为8 V C．通过手机的电流为直流电 D．拔掉手机，充电线两端电压为零 √ 因二极管具有单向导电性，所以通过手机的电流为直流电，故C正确； 拔掉手机，充电线两端电压不为零，故D错误。 逐点清(二)　理想变压器的动态分析(提能点优化)　 NO.2 (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。   [例1]　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 √ 原线圈的输入功率为P入＝U1I1，由于I1逐渐减小，则原线圈的输入功率逐渐减小，故C错误； 类型(二)　负载不变，匝数比变化 [例2]　(2022·湖南高考)如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，滑片P2初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是(　 ) A．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变 B．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率增大 C．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大 D．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率减小 √ 类型(三)　匝数比、负载都变化 分析变压器电路动态变化问题的一般思路： (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)利用闭合电路的欧姆定律、串并联电路特点进行分析判定。 [例3]　(2024·泰兴模拟)如图所示，N匝矩形线圈以转速n绕轴OO′匀速转动，轴与线圈平面共面且与磁场方向垂直，磁场的磁感应强度为B，线圈面积为S，线圈电阻为r，线圈两个末端分别通过电刷与理想自耦变压器相连，P1为变压器上的滑动触头，P2为滑动变阻器上的滑片，电压表和电流表均为理想电表，则下列说法正确的是(　 ) √ [解析]　图示位置为中性面，从图示位置开始计时，线圈中的感应电压瞬时值表达式为e＝2πNBSnsin 2πnt，故A错误； 只增大线圈的转速，电源电动势的有效值增大，因为总电阻不变，故原线圈电流增大，副线圈电流也增大，根据P＝I2R0，定值电阻消耗的电功率也增大，故C错误； 逐点清(三)　 三种特殊的变压器(迷盲点精研) NO.3 类型(一)　两类互感器   电压互感器 电流互感器 原理图 原线圈的连接 并联在交流电路中 串联在交流电路中 续表 [针对训练] 1. 如图所示，甲、乙两图中的理想变压器以不同的方式接在高压电路中，甲图中变压器原、副线圈的匝数比为k1，电压表读数为U，乙图中变压器原、副线圈的匝数比为k2，电流表读数为I，则甲图中高压线电压和乙图中高压线电流分别为(　 ) √ 类型(二)　自耦变压器 自耦变压器(又称调压器)，它只有一个线圈，原、副线圈共用其中的一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以升压(如图甲所示)也可以降压(如图乙所示)，变压器的基本关系对自耦变压器同样适用。 [针对训练] 2．如图为理想的自耦变压器，其中P为变压器上的滑动触头，P′为滑动变阻器上的滑片，则(　 ) A．P不动，P′向下滑动时，U2一直在减小 B．P′不动，P顺时针转动一个小角度时，U1和U2的比值不变 C．P′不动，P顺时针转动一个小角度时，电流表读数在增大 D．P顺时针转动一个小角度，同时P′向下滑动时，小灯泡的亮度可以不变 √ 解析： P不动，P′向下滑动时，U2数值保持不变，故A错误； P′不动，P顺时针转动时，匝数比改变，U1和U2的比值改变，故B错误； [针对训练] 3．如图，发电机的矩形线圈长为2L、宽为L，匝数为N，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中。理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0、n1和n2，两个副线圈分别接有电阻R1和R2。当发电机线圈以角速度ω匀速转动时，理想电流表读数为I。不计线圈电阻，下列说法正确的是(　 ) √ 逐点清(四)　远距离输电问题(重难点疏通) NO.4 1．理清三个回路 在回路2中，U2＝ΔU＋U3，I2＝I线＝I3。 [典例]　(2023·山东高考)某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1＝250 V，输出功率500 kW。降压变压器的匝数比n3∶n4＝50∶1，输电线总电阻R＝62.5 Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4＝220 V，功率88 kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是(　 ) A．发电机的输出电流为368 A B．输电线上损失的功率为4.8 kW C．输送给储能站的功率为408 kW D．升压变压器的匝数比n1∶n2＝1∶44 √ [解析]　对发电机端，由P1＝U1I1得，I1＝2 000 A，故A错误； [规律方法] (1)三种电压和三种电功率的区别 (2)远距离输电的处理方法 ①正推法：按照发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器。 ②倒推法：用电器→降压变压器→远距离输电线→升压变压器→发电机。　　 题点1　远距离输电关系式的应用 1．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P＝100 kW，发电机的电压U1＝250 V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线＝8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4＝220 V。已知输电线上损失的功率P线＝5 kW，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是(　 ) √ 题点2　输电线上功率损失的计算 2．(2024·江苏盐城月考)如图为某小型发电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器。在输电线路的起始端接入甲、乙两个互感器，两互感器原、副线圈的匝数比分别为100∶1和1∶10。互感器中，电压表的示数为220 V，电流表的示数为4 A，输电线路总电阻r＝20 Ω，电表均为理想电表，则下列说法正确的是(　 ) A．甲是电流互感器，乙是电压互感器 B．输电线路上损耗的功率为32 kW C．用户得到的电功率为858 kW D．若用户用电设备增多，则升压变压器输出电压U2和降压变压器输入电压U3均变大 √ 解析：由题图可知，甲并联在电路中是电压互感器，乙串联在电路中是电流互感器，故A错误； 线路上损耗的电功率P损＝I2r＝402×20 W＝32 000 W＝32 kW，理想变压器输入功率等于输出功率，发电机的输出功率P发电机＝P输电＝U2I＝22 000×40 W＝880 000 W＝880 kW，用户得到的电功率为p′＝P发电机－P损＝848 kW，故C错误，B正确； 升压变压器输出电压由输入电压决定，U1不变则U2不变，用户使用的用电设备越多，用户电流增大，输电电流变大，输电导线损失的电压增大，降压变压器输入电压U3变小，故D错误。 课时跟踪检测 NO.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 1．(2023·浙江6月选考)我国1 100 kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流，用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。下列说法正确的是(　 ) A．送电端先升压再整流 B．用户端先降压再变交流 C．1 100 kV 是指交流电的最大值 D．输电功率由送电端电压决定 √ 11 13 6 7 8 9 10 12 1 2 3 4 5 11 解析：升压和降压都需要在交流的时候才能进行，故送电端应该先升压再整流，用户端应该先变交流再降压，故A正确，B错误； 1 100 kV指的是交流电的有效值，故C错误； 输电功率是由用户端负载的总功率来决定的，故D错误。 13 1 5 6 7 8 9 10 12 2 3 4 11 13 A．电源电压有效值为220 V B．交变电流的周期为0.2 s C．副线圈匝数为180匝 D．副线圈匝数为240匝 √ 1 5 6 7 8 9 10 12 2 3 4 11 13 1 5 6 7 8 9 10 12 2 3 4 √ 11 13 1 5 6 7 8 9 10 12 解析：卤素灯上标记的额定电压12 V即为卤素灯两端的电压有效值，A错误； 2 3 4 11 13 1 5 6 7 8 9 10 12 4．(2024·常熟模拟)图甲所示为可24小时连续发电的敦煌100兆瓦熔盐塔式光热电站，太阳能光热发电被认为是具备成为基础负荷电源潜力的新兴能源应用技术，敦煌100兆瓦熔盐塔式光热电站借助良好的电网基础优势，将新能源不断输往全国各地。若该发电站输出正弦交流电，利用图乙电路对各地进行远距离输电，变压器T1、T2均为理想变压器，输电线总电阻为R，发电站输出电压有效值始终不变。下列说法正确的是(　 ) 2 3 4 11 13 1 5 6 7 8 9 10 12 A．以100兆瓦的功率运行，每天连续发电量为2.4×109 kW·h B．T1为降压变压器，T2为升压变压器 C．T1的原线圈所用的导线应比副线圈所用的导线细 D．T1是升压变压器，T2是降压变压器 2 3 4 11 13 √ 1 5 6 7 8 9 10 12 解析：该光热电站每天连续发电量为W＝Pt＝100×103 kW×24 h＝2.4×106 kW·h，故A错误； 远距离交流输电，要先升压后降压，T1为升压变压器，T2为降压变压器，故B错误，D正确； T1为升压变压器，原线圈中的电流比副线圈中的电流大，原线圈所用导线较粗，故C错误。 2 3 4 11 13 1 5 6 7 8 9 10 12 5．(2024·南京一中月考)无线充电技术已经在新能源汽车等领域得到应用。地下铺设供电的送电线圈，车上的受电线圈与蓄电池相连，如图甲所示。送电线圈和受电线圈匝数比为n1∶n2＝4∶1。当送电线圈接图乙中的正弦交流电后，受电线圈中的电流为2 A。不考虑线圈的自感，忽略电能传输的损耗，下列说法正确的是(　 ) 2 3 4 11 13 1 5 6 7 8 9 10 12 2 3 4 11 13 √ 1 5 6 7 8 9 10 12 2 3 4 11 13 1 5 6 7 8 9 10 12 2 3 4 11 13 1 5 6 7 8 9 10 12 2 3 4 11 6．某同学设计了一个充电装置，如图所示。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0.2 s，电压最大值为0.05 V。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(　 ) 13 1 5 6 7 8 9 10 12 A．交流电的频率为10 Hz B．副线圈两端电压最大值为3 V 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 2 3 4 11 13 √ 1 5 6 7 8 9 10 12 2 3 4 11 13 1 5 6 7 8 9 10 12 2 3 4 11 13 √ 1 5 6 7 8 9 10 12 2 3 4 11 13 1 5 6 7 8 9 10 12 2 3 4 11 13 1 5 6 7 8 9 10 12 2 3 4 11 13 √ 1 5 6 7 8 9 10 12 2 3 4 11 13 1 5 6 7 8 9 10 12 2 3 4 11 13 9．(2024·苏州模拟)在离变压器较远的地方， 用户电压会明显低于正常值220 V，甚至家用电器 不能正常工作。该地居民常常会用调压器来调整 电压，其原理图如图所示。交变电压从ab端输入，由cd端输出连接到家用电器R，滑片P可以上、下滑动。调压器视为理想变压器，匝数n2<n1＝n3，下列说法正确的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 12 2 3 4 11 A．此调压器既能升压也能降压 B．此调压器只能升压 C．若滑片P向上滑动，则家用电器R两端的电压减小 D．若滑片P向下滑动，则家用电器R的功率会增大 13 √ 1 5 6 7 8 9 10 12 2 3 4 11 13 1 5 6 7 8 9 10 12 2 3 4 11 13 1 5 6 7 8 9 10 12 10．(2023·江阴模拟)某理想变压器原、 副线圈的匝数之比为k，原线圈与定值电阻R0 串联后接入输出电压大小恒定的交流电源，副线圈电路中接有理想电流表和滑动变阻器R(最大阻值等于R0)，开始时滑片P位于滑动变阻器电阻丝的中央位置，如图所示。将滑片P向下滑至电阻丝长度四分之一处的a点时，电流表的示数记为I1，将滑片P向上滑至电阻丝长度四分之三处的b点时，电流表的示数记为I2。已知I2＝2I1，则(　 ) 2 3 4 11 13 1 5 6 7 8 9 10 12 2 3 4 11 A．k＝2 B．k＝4 C．k＝6 D．k＝8 13 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 变压器部分，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝1∶4。在用户部分电路中电表均为理想电表，定值电阻R1＝R2＝4 Ω，D为理想二极管(该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大)，则(　 ) 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 13 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 12．(2023·靖江模拟预测)某学生电源内部的降压变压器，可等效为如图中所示的模型，a、b为变压器的输入端，c、d为变压器的输出端，虚框内为理想变压器，原线圈回路中电阻r1＝9.68 Ω，副线圈回路中有电阻r2。某实验小组在a、b间接入电压为U0＝220 V的交流电，改变c、d间接入的负载，可得c、d间电压U与输出电流I的伏安特性曲线如图乙所示，下列说法正确的是(　 ) 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 A．c、d间的最大输出功率为7 W B．a、b间的最大输入功率为10 W C．原、副线圈的匝数之比为11∶1 D．副线圈回路中电阻r2＝4.98 Ω 13 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 13．(2024·南通模拟)新一代标准动车组“复兴号”是中国自主研发、集成了大量现代国产高新技术的新一代高速列车。如图，“复兴号”高铁的供电流程是将电网高压U1经过牵引变电所(可视作理想变压器)进行变压降至U2，通过接触网上的电线与车顶上的受电器进行接触完成受电，机车最终获得U3的电压使高铁机车运行，牵引变电所到机车之间线路的电阻不可忽略。根据上述信息可知(　 ) 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 13 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 13 功率关系 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即P入＝P出 电压关系 (1)只有一个副线圈时：＝ (2)有多个副线圈时：＝＝＝… 电流关系 (1)只有一个副线圈时：＝ (2)有多个副线圈时：I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn 频率关系 f1＝f2(变压器不改变交变电流的频率) [解析]　由＝知，仅增加原线圈匝数，副线圈的输出电压U2减小，不能使小灯泡正常发光，故A错误； 由＝知，仅增加副线圈匝数，副线圈的输出电压U2增大，有可能使小灯泡正常发光，故B正确； 题点1　理想变压器基本规律的应用 1．(2023·广东高考)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1∶2，输出功率为8.8 kW，原线圈的输入电压u＝220 sin(100πt)V。关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是(　 ) A．20 A,50 Hz B．20 A,50 Hz C．20 A,100 Hz D．20 A,100 Hz 解析：由题可知，原线圈输入电压的有效值为U1＝ V＝220 V，原线圈输入电流的有效值为I1＝＝40 A，副线圈输出电流的有效值为I2＝I1＝20 A，变压器无法改变电流的频率，故f＝＝ Hz＝50 Hz，故选A。 解析：设灯泡L2的额定电流为I额，根据理想变压器的电流规律可知，原线圈中的电流为，则灯泡L1不能正常发光，由P＝I2R，可知灯泡L1、L2的实际功率之比为1∶4，A、C错误； 设变压器及其右侧回路的等效电阻为R1，则根据变压器原理可知＝，可得R1＝4RL2＝4RL1，则原线圈两端的电压U1＝U＝80 V，根据理想变压器原理，可知灯泡L2的额定电压为40 V，B正确； 由题图乙可知交流电的周期为0.02 s，一个周期内电流方向改变两次，故通过灯泡L2的电流方向一秒改变100次，D错误。 解析：手机的电阻未知，根据题给条件无法求出副线圈的电流，故A错误； 根据＝可得，副线圈输出电压为U2＝U1＝8 V，经过二极管后，根据有效值定义可得·T＝·，解得手机两端的电压为U＝4 V，故B错误； 类型一　匝数比不变，负载变化 如图所示，匝数比不变，负载变化的情况的分析思路： (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。 [解析]　由于原线圈所接电压恒定，匝数比恒定，故变压器副线圈的输出电压恒定，变阻器的滑片从a端向b端缓慢移动的过程中，由数学知识可知，变压器副线圈所接的电阻值逐渐增大，则由欧姆定律得I2＝，可知副线圈的电流逐渐减小，由＝可知变压器原线圈的电流I1也逐渐减小，故A正确，B错误； 由于副线圈的电流逐渐减小，则定值电阻与变阻器右半部分并联的总电流减小，又与定值电阻并联的变阻器右半部分的电阻值逐渐减小，则由并联分流规律可知，流过定值电阻的电流逐渐减小，则由公式PR＝I2R可知，定值电阻R消耗的电功率逐渐减小，故D错误。 如图所示，负载电阻不变，匝数比变化的情况的分析思路： (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。 [解析]　由题意可知，原副线圈的匝数比为2∶1，则副线圈的电流为2I，副线圈的电压为U2＝2IR1，则变压器原线圈的电压有效值为U1＝2U2＝4IR1，设输入交流电的电压有效值为U0，则U0＝4IR1＋IR2，可得I＝， 保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I不断变大，根据欧姆定律U1＝4IR1，可知变压器原线圈的电压有效值变大，输入电压有效值不变，则R2两端的电压不断变小，则电压表示数U变小，原线圈的电压、电流都变大，则功率变大，由原副线圈的功率相等，可知R1消耗的功率增大，故B正确，A错误； 设原副线圈的匝数比为n∶1，同理可得U1＝n2IR1，则U0＝n2IR1＋IR2，整理可得I＝，保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，n不断变大，则I变小，对R2，由U＝IR2可知U不断变小，由于原副线圈的功率相等可知R1消耗的功率P1＝IU1＝·，整理可得P1＝， 可知n＝3时，R1消耗的功率有最大值，可知R1消耗的功率先增大，后减小，故C、D错误。 A．从图示位置开始计时，线圈中的感应电压瞬时值表达式为e＝2πBSnsin 2πnt B．若保持P2不动，P1从M位置逆时针转到N位置，则电压表V1示数增大 C．只增大线圈的转速，定值电阻R0消耗的电功率减小 D．若P1不动，P2向左滑动，则电流表示数增大，减小 根据理想变压器和副线圈构成的等效电阻表达式R等效＝，当P1从M位置逆时针转到N位置，理想变压器n2增大，等效电阻减小，即外电阻减小，路端电压U1减小，故B错误； P2向左滑动，R减小，等效电阻减小，则U1减小，原线圈和副线圈电流都增大，电流表示数增大，U2增大，减小，故D正确。 副线圈的连接 连接电压表 连接电流表 互感器的作用 将高电压变为低电压 将大电流变成小电流 利用的公式 ＝ I1n1＝I2n2 A．k1U，k2I B．k1U， C．，k2I D．， 解析：根据原、副线圈的电压、电流与线圈匝数关系可知＝＝k1，＝＝，由此可知U1＝k1U，I1＝，B正确。 P′不动，P顺时针转动时，原、副线圈匝数比变大，U2减小，I2减小，根据公式＝，I1减小，电流表读数减小，故C错误； P顺时针转动一个小角度，U2减小，同时P′向下滑动，R减小，小灯泡的亮度可以不变，故D正确。 类型三　多个副线圈的变压器 具有两个(或两个以上)副线圈的变压器的三个关系： (1)电压关系：＝＝＝… (2)电流关系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋… (3)功率关系：P1＝P2＋P3＋… A．通过电阻R2的电流为 B．电阻R2两端的电压为 C．n0与n1的比值为 D．发电机的功率为 解析：电阻R1两端的电压U1＝IR1，由变压器电压规律有＝，解得U2＝，则通过电阻R2的电流I2＝＝，A错误，B正确； 由题意可知发电机电动势的最大值Em＝NBSω＝2NBL2ω，电动势的有效值E＝＝NBL2ω，由变压器的电压规律有＝，所以＝＝，C错误； 发电机的功率等于变压器的输入功率，发电机的功率P＝EI原＝NBL2ωI，D错误。 2．抓住两个联系 (1)理想的升压变压器联系着回路1和回路2，由变压器原理可得：线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是＝，＝，P1＝P2。 (2)理想的降压变压器联系着回路2和回路3，由变压器原理可得：线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是＝，＝，P3＝P4。 3．掌握一个守恒 能量守恒关系式P1＝P损＋P4。 对用户端由P4＝U4I4得，I4＝400 A，对降压变压器由＝得，I3＝8 A，对输电线由P损＝I32R得，P损＝4 kW，故B错误； 由能量守恒定律得P1＝P损＋P4＋P5，解得P5＝408 kW，故C正确； 对降压变压器由＝得，U3＝11 000 V，对输电线有U损＝I3R＝500 V，则U2＝U3＋U损＝11 500 V，对升压变压器有＝＝，故D错误。 A．发电机输出的电流I1＝40 A B．输电线上的电流I线＝625 A C．降压变压器的匝数比n3∶n4＝190∶11 D．用户得到的电流I4＝455 A 解析：发电机输出的电流I1＝＝400 A，A错误。 升压变压器的副线圈输出电压U2＝＝4×103 V，输电线损耗电压ΔU＝I线R线＝200 V，降压变压器的原线圈电压U3＝U2－ΔU＝3 800 V，故降压变压器的匝数比＝＝，C正确。 输电线上的电流I线＝ ＝25 A，B错误。 降压变压器的副线圈的输出功率P4＝P3＝P－P线＝95 kW，故用户得到的电流I4＝≈431.8 A，D错误。 由变压器的变压比可知＝，代入数据解得U2＝22 000 V，由变压器的电流比可知＝，代入数据解得输电电流I＝40 A， 2．如图是工厂利用u＝220sin 100πt V的交流电给36 V照明灯供电的电路，理想变压器原线圈匝数为1 100匝，下列说法正确的是(　 ) 解析：电源电压的有效值U＝ V＝220 V，选项A错误； 交流电的周期T＝＝ s＝0.02 s，选项B错误； 根据＝，可得副线圈匝数n2＝n1＝×1 100＝180匝，选项C正确，D错误。 3．(2022·重庆高考)低压卤素灯在家庭电路中使用时需要变压器降压。若将“12 V　50 W”的交流卤素灯直接通过变压器(视为理想变压器)接入电压为220 V的交流电后能正常工作，则(　 ) A．卤素灯两端的电压有效值为6 V B．变压器原、副线圈的匝数比为55∶3 C．流过卤素灯的电流为0.24 A D．卤素灯的电阻为968 Ω 根据理想变压器的原理可知＝＝＝，B正确； 流过卤素灯的电流为I＝＝＝ A，C错误； 卤素灯是非线性元件，电阻随着电压不同而改变，在正常工作时电阻为R＝＝2.88 Ω，D错误。 A．受电线圈的电流方向每秒改变50次 B．送电线圈的输入功率为110 W C．受电线圈的输出电压为50 V D．送电线圈的输入电压为220 V 解析：受电线圈的电流频率与送电线圈中的电流频率相同，即为f＝＝50 Hz，一个周期内电流方向改变2次，所以电流方向每秒改变100次，A错误； 根据题图乙可知送电线圈上正弦交流电的有效值为U有效＝U输入＝220× V＝220 V，受电线圈中的电流为2 A，可得送电线圈中的电流大小为I送＝·I受＝×2 A＝0.5 A，送电线圈的输入功率为P＝220×0.5 W＝110 W，B正确，D错误； 由＝，得U受＝55 V，C错误。 变压器的输入电压由螺线管与永磁铁相对运动产生，故输入电压与永磁铁的磁场强弱有关，故C错误； 由理想变压器原理可知，充电电路的输入功率等于变压器的输入功率，故D错误。 解析：周期T＝0.2 s，频率f＝＝5 Hz，故A错误； 由理想变压器原理可知＝，副线圈两端的最大电压为U2＝U1＝3 V，故B正确； 7．(2022·北京高考)某理想变压器的原线圈接在220 V 的正弦交流电源上，副线圈输出电压为22 000 V，输出电流为300 mA。该变压器(　 ) A．原、副线圈的匝数之比为100∶1 B．输入电流为30 A C．输入电流的最大值为15 A D．原、副线圈交流电的频率之比为1∶100 解析：原、副线圈的匝数之比为＝＝＝，故A错误； 根据＝可得输入电流为I1＝I2＝100×300×10－3A＝30 A，故B正确； 输入电流的最大值为Im＝I1＝30 A，故C错误； 变压器不会改变交流电的频率，故原、副线圈交流电的频率之比为1∶1，故D错误。 8．(2023·兴化模拟预测)水电是清洁能源，发展水电对我国实现碳达峰和碳中和有着重要的意义。某水电站输出的功率恒为P，第一次直接通过输电线向用户供电时，用户得到的功率为P1，第二次利用如图所示的理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向用户供电时，用户得到的功率为P2，两次输电过程中输电线电阻和用户电压均相同，则的值为(　 ) A. B. C. D. 解析：由能量守恒P－I2R＝P1，P－I线2R＝P2，根据P＝UI，两次输电用户电压相同，则第二次输电用户的电流为I′＝I，降压变压器原、负线圈电流关系为＝，联立得＝ ，故选B。 解析：设bP间线圈匝数为n2′，由理想变压器电压与匝数的关系可得：＝，＝，由于n2<n1＝n3得U3＝U1，而n2′与n2的大小关系不确定，所以此调压器既能升压也能降压，A正确，B错误； 若滑片P向上滑动，U2增大，由＝，n2、n3均不变，所以U3增大，即家用电器R两端的电压增大，C错误； 若滑片P向下滑动，U2减小，n2、n3均不变，所以U3减小，由P＝，可得，家用电器R的功率会减小，D错误。 解析：设当滑动变阻器阻值为R时，电流表读数为I，则次级电压为IR，初级电压为kIR，初级电流为，则u＝R0＋kIR为定值，根据题意得u＝R0＋kI1·R，u＝R0＋kI2·R，其中I2＝2I1，R＝R0，解得k＝2，故选A。 11．为了激发同学们的学习兴趣和探究精神，某学校建有节能环保风力发电演示系统，该系统由风力发电机、交流电变压器和用户三部分构成，简易示意图如下。t＝0时刻，发电机线圈所在平面与磁场方向垂直，风轮机叶片通过升速齿轮箱带动发电机线圈以每秒50转的转速转动，已知发电机线圈面积S＝ m2，匝数为N＝100匝，内阻不计；匀强磁场的磁感应强度为B＝ T。 A．发电机产生的瞬时电动势e＝10sin(50πt)V B．电压表的示数为40 V C．电流表的示数为5 A D．原线圈的输入功率为800 W 解析：发电机产生的最大电动势为Em＝NBSω＝NBS·2πn＝10 V，因为t＝0时刻，发电机线圈所在平面与磁场方向垂直，所以其瞬时电动势为e＝Emsin(ωt)＝Emsin(2πnt)＝10sin(100πt)V，故A项错误； 因为发电机线圈无内阻，所以变压器原线圈两端的电压有效值为U1＝ V＝10 V，因为变压器为理想变压器，所以副线圈两端的电压有效值为U2＝U1＝×10 V＝40 V，又因为电压表的示数为有效值，所以电压表的示数为40 V，故B项错误； 因为二极管为理想二极管，电流表的示数也为有效值，所以有2R2＝I2R2T，解得I＝5 A，故C项正确； 电阻R1的功率为P1＝＝400 W，电阻R2的功率为P2＝I2R2＝200 W，副线圈功率为P副＝P1＋P2＝600 W，因为是理想变压器，所以P原＝P副＝600 W，故D项错误。 解析：根据图乙，有U＝10－5I，c、d间的输出功率为P＝UI ，解得P＝5I＝－5(I－1)2＋5，即I＝1 A时，P最大，P的最大值为Pcd＝5 W，A错误； 当I2＝0时，Ucd＝10 V，则＝＝＝22∶1，C错误； 当I2＝2 A时，Ucd＝0，则U0I1－I12r1＝I22r2，又因为＝＝22∶1，联立解得r2＝4.98 Ω，D正确； 根据Pab＝U0I1，解得Pab＝220× W＝20 W，a、b间的最大输入功率为20 W，B错误。 A．牵引变电所变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2＝U2∶U1 B．机车获得的电压U3与牵引变电所输出的电压U2相等 C．如果高铁机车功率为P，则牵引变电所到机车之间线路的等效电阻为r＝ D．如果高铁机车功率为P，则牵引变电所到机车之间线路损耗的电功率为P损＝ 解析：牵引变电所可视为理想变压器，电网的电压为U1，根据理想变压器原副线圈匝数与电压的关系，可得＝，故A错误； 由于牵引变电所到机车之间线路有电阻，故电压有损失，则机车获得的电压U3与牵引变电所输出的电压U2不相等，故B错误； 如果高铁机车功率为P，根据P＝U3I，则I＝，牵引变电所到机车之间线路的等效电阻为R＝＝·U3，牵引变电所到机车之间线路损耗的电功率为P损＝I2R＝，故C错误，D正确。 $$