2026届高考物理一轮复习课件：13.2　变压器　远距离输电

该高中物理高考复习课件聚焦“变压器 远距离输电”专题，依据高考评价体系梳理了理想变压器原理、远距离输电损耗分析、实验探究电压与匝数关系三大核心考点，通过近五年真题统计明确动态分析（占比40%）、输电计算（占比35%）等高频考点，构建了“原理-模型-应用”的完整复习体系。 课件亮点在于“真题情境+素养落地”的备考设计，如结合2024全国甲卷变压器动态分析题，运用“等效电阻法”培养科学思维中的模型建构能力，通过2023山东卷输电计算实例强化科学推理。特设“易错警示”（如漏磁对实验的影响）和“解题模板”，助力学生掌握得分技巧，教师可据此实现考点精准突破，提升复习效率。

第十三章 交变电流　 电磁振荡电磁波　传感器 第2讲 变压器　远距离输电 1.会用实验探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，体会控制变量法，了解实验误差的产生原因。 2.知道变压器的工作原理，掌握变压器的特点，并能分析、解决实际问题。 3.会对远距离输电线路各物理量分析和计算。 第2讲 变压器　远距离输电 　 【目标要求】 02 01 目录 CONTENTS 03 04 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 理想变压器原理及应用　 高压输电线路的电压损失和功率损失 远距离输电 第2讲 变压器　远距离输电 3 一、理想变压器: 线圈无电阻、铁芯无漏磁 1.电压： 第2讲 变压器　远距离输电 第2讲 变压器　远距离输电 一、理想变压器: 线圈无电阻、铁芯无漏磁 1.电压： n2 n3 n1 U2 U3 第2讲 变压器　远距离输电 一、理想变压器: 线圈无电阻、铁芯无漏磁 1.电压： n2 n3 n1 U2 U3 n2 n3 n1 U2 U3 U1 第2讲 变压器　远距离输电 一、理想变压器: 线圈无电阻、铁芯无漏磁 1.电压： U1I1=U2I2 U1I1=U2I2+U3I3 2.功率： P入=P出 U1I1=U2I2 3.电流： I1:I2= n2:n1(一个副线圈) n1I1=n2I2+n3I3(多个) 注意：变压器无法改变频率， 关系式中为有效值 I1 I2 I1 I2 I3 4.动态分析: ①原无阻:U1不变 , ②原有阻: 变压器与负载的R等= 当R等=R0时，负载功率最大 ③副接二极管： 思考1：滑片上移，U1、U2、I1、I2如何变化 第2讲 变压器　远距离输电 一、理想变压器: 线圈无电阻、铁芯无漏磁 U1 n1 U2 n2 U0 R I1 I2 U0 R0 R等= U1 I1 R0 U2不变 , I1、I2减小 = U1 U2 I1 I2 Pm= 4.动态分析: ①原无阻:U1不变 , ②原有阻: 变压器与负载的R等= 当R等=R0时，负载功率最大 ③副接二极管： 思考1：滑片上移，U1、U2、I1、I2如何变化 第2讲 变压器　远距离输电 一、理想变压器: 线圈无电阻、铁芯无漏磁 U1 n1 U2 n2 U0 R I1 I2 U2不变 , I1、I2减小 U1 U2 I1 I2 U1I1=URI2 UR 思考2：R的电压等于U2? I2 UR= U2= I1变为原来的 I2变为原来的 UR变为原来的 P入、P出变为原来的 = = 二、电能输送: U2 U3 1.功率关系： U1I1=U2I2 U3I3=U4I4 U2I2=P损+U3I3 P损=I22R线 × U损 思考：用户多开灯，各物理量如何变化？ 第2讲 变压器　远距离输电 一、理想变压器: 线圈无电阻、铁芯无漏磁 U2 U3 U损 2.动态变化： 即U3=U损时，P用最大 二、电能输送: 1.功率关系： U1I1=U2I2 U3I3=U4I4 U2I2=P损+U3I3 思考：用户多开灯，各物理量如何变化？ 第2讲 变压器　远距离输电 一、理想变压器: 线圈无电阻、铁芯无漏磁 主题一、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 1.实验原理 (1)实验电路图(如图所示)： (2)实验方法：控制变量法 ①n1、U1一定，研究n2和U2的关系。 ②n2、U1一定，研究n1和U2的关系。 2.实验器材 学生电源(低压交流电源，小于12 V)1个、可拆变压器1个、多用电表1个、导线若干。 一、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 3.实验过程 (1)保持原线圈的匝数n1和电压U1不变，改变副线 圈的匝数n2，研究n2对副线圈电压U2的影响。 ①估计被测电压的大致范围，选择多用电表交流电压挡适当量程，若不知道被测电压的大致范围，则应选择交流电压挡的最大量程进行测量。 ②组装可拆变压器：把两个线圈穿在铁芯上，闭合铁芯，用交流电压挡测量输入、输出电压。 (2)保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变，研究原线圈的匝数对副线圈电压的影响。重复(1)中步骤。 一、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 4.数据处理 由数据分析变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比与原、副线圈的匝数n1、n2之比的关系。 5.注意事项 (1)在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开电源开关，再进行操作。 (2)为了人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱。 (3)为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。 一、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 【典例1】某兴趣小组用如图所示的可拆变压器进行“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验。 (1)下列说法正确的是　　　。 A.变压器工作时，通过铁芯导电把电 能由原线圈输送到副线圈 B.变压器工作时在原线圈上将电能转化为磁场能， 在副线圈上将磁场能转化为电能 C.理想变压器的输入功率等于输出功率，没有能量损失 D.变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零 BC 一、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 (2)如图所示，实验时，原线圈接“0”“8”接线柱，副线圈接“0”“1”接线柱，原线圈两端连接低压交流电源10 V挡，用交流电压表测得副线圈两端的电压为0.4 V，这与其他小组的正确实验结论明显不一致。对于这个小组实验结论出现明显偏差的原因，最有可能的是　　　　。 A.原线圈匝数太多，电阻过大 B.铁芯没有闭合，漏磁过多 C.副线圈匝数太少，增加实验误差 D.副线圈的电阻太小 B 一、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 (3)实际操作中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0 V，则可推断原线圈的输入电压可能为　　　。 A.3.0 V B.5.3 V C.6.0 V D.6.2 V D 一、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 (4)为了实验过程中的安全，下列做法正确的是　　　　。 A.为了人身安全，只能使用低压直流电源，所用电压不要超过12 V B.连接好电路后，应先检查电路连接是否正确，再接通电源进行实验 C.因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱 D.为了测量电表的安全，测量电压时，先选用最大量程试测 BD 一、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 主题二、理想变压器原理及应用 二、理想变压器原理及应用 1.构造和原理 (1)构造：如图所示，变压器是由__________ 和绕在铁芯上的 组成的。 (2)原理：电磁感应的互感现象。 闭合铁芯 两个线圈 二、理想变压器原理及应用 2.基本关系式 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， 且输出功率P出决定输入功率P入 电压关系 原、副线圈的电压比等于匝数比，， 与副线圈的个数无关，且U1决定U2 电流关系 ①只有一个副线圈时，，且I2决定I1 ②有多个副线圈时，由P入＝P出得U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn，输出决定输入 频率关系 f1＝f2，变压器不改变交变电流的频率 1.变压器只对交变电流起作用，对恒定电流不起作用。 (　　) 2.变压器不仅能改变交变电流的电压，还能改变交变电流的频率。 (　　) 3.在任何情况下，理想变压器均满足、P入＝P出。 (　　) √ × × 二、理想变压器原理及应用 【判断正误】 【典例2】牙医所用的口腔X射线机，需利用变压器将电压从220 V升到96 kV，输出电流为1.0 mA。若将此变压器视为理想变压器，则( ) A.该变压器的输入功率为96 kW B.该变压器的原、副线圈匝数比为11∶4 800 C.该变压器的输入电流约为0.4 mA D.该变压器功能主要利用自感现象实现 B 二、理想变压器原理及应用 【针对训练1】 (多选)(2024·海南卷·9)电动汽车充电站变压器输入电压为10 kV，输出电压为220 V，每个充电桩输入电流为16 A，设原副线圈匝数分别为n1、n2，输入正弦交流电的频率为50 Hz，则下列说法正确的是( ) A.交流电的周期为0.02 s B.原副线圈匝数比n1∶n2＝11∶500 C.输出的最大电压为220 V D.若10台充电桩同时使用，输入功率为35.2 kW AD 二、理想变压器原理及应用 【典例3】(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为1∶2，原线圈与定值电阻R1串联后，接入输出电压有效值恒定的正弦交流电源，副线圈电路中负载电阻为可变电阻R2，A、V为理想交流电表。当R2＝2R1时，电流表的读数为1 A，电压表的读数为4 V，则( ) A.电源输出电压为6 V B.电源输出功率为4 W C.保持R1阻值不变，当 R2＝8 Ω时，电压表的读数为6 V D.保持R1阻值不变，当R2＝8 Ω时，变压器输出的功率最大 ACD 二、理想变压器原理及应用 【典例4】(多选)(2024·全国甲卷·19)如图，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节，副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R0和R1、开关S。S处于闭合状态，在原线圈电压U0不变的情况下，为提高R1的热功率，可以( ) A.保持T不动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动 B.将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片位置不变 C.将T向a端移动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动 D.将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片向e端滑动 AC 二、理想变压器原理及应用 主题三、高压输电线路的电压损失和功率损失 三、高压输电线路的电压损失和功率损失 1.输电电流 I＝。 2.电压损失 (1)ΔU＝ ； (2)ΔU＝IR。 3.功率损失 (1)ΔP＝ ＝ΔU·I； (2)ΔP＝ ＝()2R U－U' P－P' I2R (U) (U') (I) 4.降低输电损耗的两个途径 (1)减小输电线的电阻R。由R＝ρ知，可加大导线的 、采用 的材料做导线。 (2)减小输电导线中的电流。在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须 。 横截面积 电阻率小 提高输电电压 【典例5】 (多选)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP，到达B处时电压下降了ΔU。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电。输电线上损耗的电功率变为ΔP'，到达B处时电压下降了ΔU'。不考虑其他因素的影响，则( ) A.ΔP'＝ΔP B.ΔP'＝ΔP C.ΔU'＝ΔU D.ΔU'＝ΔU AD 三、高压输电线路的电压损失和功率损失 主题四、远距离输电 四、远距离输电 1.理清输电电路图的三个回路(如图) (1)在电源回路中，P发电机＝U1I1＝P1。 (2)在输送回路中，I2＝I线＝I3，U2＝ΔU＋U3，ΔU＝I2R线，ΔP＝R线。 (3)在用户回路中，P4＝U4I4＝P用户。 2.抓住两组关联式 (1)理想的升压变压器联系着电源回路和输送回路， 由理想变压器原理可得：，，P1＝P2。 (2)理想的降压变压器联系着输送回路和用户回路， 由理想变压器原理可得：，，P3＝P4。 3.掌握一个守恒观念 功率关系：P2＝ΔP＋P3，其中ΔP＝ΔU·I线＝R线＝。 【典例6】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( ) 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 C 四、远距离输电 【练习1】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 D 课堂练习 34 【练习2】(多选)某发电厂原来用11 kV的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到550 kV后再输电。若输电的电功率都是P，输电线路的电阻均为R，则下列说法中正确的是( ) A.根据公式P损＝I2R，为减小输电功率损失，可以减小输电电流 B.根据公式P损＝，为减小输电功率损失，可以降低输电电压 C.根据公式I＝，提高电压后输电线上的电流增大为原来的50倍 D.根据公式I＝，提高电压后输电线上的电流减小为原来的 AD 课堂练习 【练习3】(2024·北京卷·5)如图甲所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上，输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示，副线圈接规格为“6 V，3 W”的灯泡。若灯泡正常发光，下列说法正确的是( ) A.原线圈两端电压的有效值为24 V B.副线圈中电流的有效值为0.5 A C.原、副线圈匝数之比为1∶4 D.原线圈的输入功率为12 W B 课堂练习 【练习4】(多选)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，电流表为理想电表，若输入电压U1一定，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的比值增大 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 BD 课堂练习 【练习5】(2024·辽宁省模拟)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，两个学习小组采用了如图甲所示的可拆 式变压器进行研究，原、副线圈的电压由电压传感器获得。 (1)观察变压器的铁芯，发现它的结构 和材料是　　　　； A.整块不锈钢铁芯 B.整块硅钢铁芯 C.绝缘的不锈钢片叠加而成 D.绝缘的硅钢片叠加而成 D 课堂练习 (2)第一组同学将变压器正确组装好，如图乙所示。连接到图乙中的电源上，闭合电源开关，发现原线圈两端电压传感器有示数，但无论如何调节电源的电压旋钮，副线圈两端电压传感器均无示数，经检查导线和各连接处均无断路，则最可能的原因是___________________________。 连接的是电源ab间的直流电 课堂练习 (3)第二组同学正确组装变压器后，记录数据如下： 原线圈n1(匝) 100 100 400 400 副线圈n2(匝) 200 800 200 800 原线圈电压U1(伏) 1.96 1.50 4.06 2.80 副线圈电压U2(伏) 3.90 11.8 2.00 5.48 通过分析实验数据可得出的实验结论是___________________________________。 原、副线圈两端电压U与匝数n成正比 (4)第二组同学继续探究实验，把2.0 V的学生电源cd接到原线圈“0”“100”接线柱，副线圈接到“200”“800”接线柱，则接在副线圈两端的传感器示数最有可能是　　　。 A.1.0 V B.2.0 V C.11.5 V D.15.8 V C 课堂练习 【练习6】(2023·天津卷·6)如图为输电线为用户输电的情景，电路中升压变压器T1和降压变压器T2都认为是理想变压器，中间输电电路电阻为R，下列说法正确的有( ) A.T1输出电压与T2输入电压相等 B.T1输出功率大于T2输入功率 C.若用户接入的用电器增多，则R功率降低 D.若用户接入的用电器增多，则T2输出功率降低 B 课堂练习 【练习7】理想变压器的原线圈通过a或b与频率为f、电压为u的交流电源连接，副线圈接有三个支路，如图所示。当S接a时，三个灯泡均发光，若( ) A.电容C增大，L1灯泡变亮 B.频率f增大，L2灯泡变亮 C.RG上光照增强，L3灯泡变暗 D.S接到b时，三个灯泡均变暗 A 课堂练习 【练习8】由匝数为n1的原线圈和两个匝数分别为n2和n3的副线圈组成的理想变压器，如图所示。已知图中定值电阻R1＝3 Ω，R2＝4 Ω，电流表为理想交流电表。当原线圈接入电压恒定的正弦交变电流，开关S1、S2均闭合时电流表示数为仅闭合S1时的4倍，则n2∶n3为( ) A.1∶2 B.2∶1 C.1∶3 D.3∶1 A 课堂练习 U1I1= 仅闭合S1: S1、S2均闭合: U1·4I1= 【练习9】(多选)(2022·湖北卷·9)近年来，基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用，其简化的充电原理图如图所示。发射线圈的输入电压为220 V、匝数为1 100匝，接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，忽略其他损耗，下列说法正确的是( ) A.接收线圈的输出电压约为8 V B.接收线圈与发射线圈中电流之比约 为22∶1 C.发射线圈与接收线圈中交变电流的 频率相同 D.穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同 AC 课堂练习 【练习10】如图，一理想变压器ab端接电压恒定的交流电源，原、副线圈匝数分别为n1、n2，已知R1＝R2＝R3＝R。当开关S断开时，变压器输出功率为P1；当开关S闭合时，变压器输出功率为P2，且P1∶P2＝18∶25，则原、副线圈匝数比为( ) A.n1∶n2＝2∶1 B.n1∶n2＝1∶2 C.n1∶n2＝3∶2 D.n1∶n2＝2∶3 A 课堂练习 S断开 : R等= R P1＝ I12R等 S闭合 : R等/= P1＝ I1/2R等/ =()2R等 =()2R等/ 由P1∶P2＝18∶25得：n1∶n2＝2∶1 【练习11】(2023·山东卷·7)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 C 课堂练习 46 由题知，发电机的输出电压U1＝250 V，输出功率500kW，则有I1＝＝2×103 A，A错误； 由题知，用户端电压U4＝220 V，功率P4＝88 kW，则有，P4＝U4I4，解得I4＝400 A，I3＝8 A，U3＝11 000 V，则输电线上损失的功率为ΔP＝R＝4 kW，且U2＝U3＋I3R＝11 500 V，再根据，B、D错误； 根据P1＝U2I3＋P5，代入数据得P5＝408 kW，C正确。 课堂练习 JIESU END $