变压器与远距离输电专题 二轮复习讲义-2026届高考物理二轮复习讲义

变压器专题 1、 变压器 构造示意图及电路符号 副线圈 原线圈 1.各部分的作用 原线圈：接在电源上的线圈，产生变化的磁场； 副线圈：连接负载的线圈，产生感应电动势； 铁芯：可以增强磁场和集中磁感线； 2.工作原理 原线圈输入交变电流→铁芯中产生变化磁场→穿过副线圈磁通量变化→副线圈上产生感应电动势→对负载供电。 2、 理想变压器 特点： 1. 无漏磁：磁感线全部集中在铁芯内，穿过每匝线圈的磁通量都相同； 2. 无铜损：线圈的电阻不计，不产生热量，不引起电能损失； 3. 无铁损：铁芯中涡电流忽略不计，不发热，不引起电能损失； 基本规律： 1.功率关系：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率 2.电压关系：原、副线圈的电压比值等于匝数之比，即匝数之比，与负载无关，只与匝数有关； 3.电流关系： ①只有一个副线圈时， ②有多个副线圈时， 4. 物理量间的因果制约关系 ①由可知决定，原线圈两端的电压决定副线圈两端的电压； ②由，副线圈中的电流决定原线圈中的电流； ③输出功率决定输入功率，无论有多少个副线圈，输入功率始终等于所有副线圈的输出功率之和。 【例1】某变压器的原线圈匝数未知，将的正弦交流电输入原线圈。改变副线圈的匝数n，测得副线圈两端的电压U与匝数n之间的关系如图所示。若该变压器为理想变压器，则原线圈的匝数最接近（　　） A．110 B．160 C．210 D．310 【答案】C 【来源】2025年高考江西卷物理真题 【详解】设原线圈的匝数为，根据，可得 由题图可知当时，，代入可得 故选C。 【例2】2024年底，世界装机容量最大的抽水蓄能电站——河北丰宁抽水蓄能电站全面投产发电。如图，若该电站通过理想变压器调节输出电压时，输入电压保持不变。已知副线圈总匝数为n，分接头间和间的线圈匝数，开关S接3时输出电压的瞬时值，则S接2时的图像为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【来源】2025年高考河北卷物理真题 【详解】根据理想变压器电压比与匝数比关系可知， 由于输入电压不变，可知 即 解得； 可知此时输出的交流电的周期为。 故选D。 3、 电能的输送 1. 基本要求 ①安全性：供电线路工作可靠，少有故障； ②保质：电压、频率稳定； ③经济：电能损耗少，输电线路的建造与运行费用低； 2. 电能损失 输电线上由电阻、电流通过产生焦耳热， 3. 电压损失 ①输电线路始端电压和末端电压的差值称为输电线路上的电压损失，； ②输电线路中的电阻； 4. 减少电能损失的方法（使用高压输电的理由） 之所以产生功率损失，是因为部分电压被输送过程中的导线电阻分走了，并产生了热量，因此损失功率就是，; 也就是说我们有两种减少损失的思路： ①减小R：减小电阻率（一般我们用铜或者铝作为导线材料）、增大横截面积，但会增加材料、架设难度导致成本变高； ②减小输电电流：保证功率不见效的前提下，采用高压输电； 4、 高压输电的几个基本关系n2 U3 U4 U1 U2 发电机 发 用户端 电压关系： ；； 电流关系： ；； 功率关系： 【例3】如图所示。某光伏电站输出功率、电压的交流电，经理想变压器升压至后，通过输电线输送到变电站，输电线的等效电阻R为。下列说法正确的是（    ） A．变压器原、副线圈匝数比为 B．输电线上由R造成的电压损失为 C．变压器原线圈中的电流为 D．变压器原、副线圈中电流的频率不同 【答案】B 【来源】2025年高考广东卷物理真题 【详解】A．根据理想变压器原副线圈电压比等于匝数比可得 A错误； B．原副线圈两端的功率相等，流过副线圈的电流 输电线上由R造成的电压损失为 B正确； C．变压器原线圈中的电流为 C错误； D．变压器不改变交变电流的频率，变压器原、副线圈中电流的频率相同，D错误。 故选B。 【例4】2025年1月“疆电入渝”工程重庆段全线贯通，助力重庆形成特高压输电新格局，该工程计划将输电站提供的直流电由新疆输送至重庆，多次转换后变为的交流电，再经配电房中的变压器（视为理想变压器）降为的家用交流电，若输电线路输送功率为，且直流输电过程中导线电阻产生的电功率损耗不超过输送功率的5%，则（　　） A．直流输电导线中的电流为250A B．直流输电导线总阻值不超过16Ω C．家用交流电的电压最大值为220V，频率为50Hz D．配电房中变压器原、副线圈中电流比为 【答案】BD 【来源】2025年高考重庆卷物理真题 【详解】A．直流输电电流由公式计算得 ，故A错误； B．导线允许的最大功率损耗为5%的输送功率 由 得导线总阻值上限 ，故B正确； C．家用交流电表达式为，其最大值为； 频率为，故C错误； D．变压器原线圈电压，副线圈电压，匝数比 电流比与匝数比成反比可知，故D正确。 故选BD。 5、 巩固练习 5．某理想变压器的实验电路如图所示，原、副线圈总匝数之比，A为理想交流电流表。初始时，输入端a、b间接入电压的正弦式交流电，变压器的滑动触头P位于副线圈的正中间，电阻箱R的阻值调为。要使电流表的示数变为，下列操作正确的是（　　） A．电阻箱R的阻值调为 B．副线圈接入电路的匝数调为其总匝数的 C．输入端电压调为 D．输入端电压调为 【答案】B 【来源】2025年高考安徽卷物理真题 【详解】A．输入电压峰值为，则输入电压有效值为，滑动触头在正中间，根据变压比可知，输出电压，若将电阻箱阻值调为18欧姆，则电流为1A，故A错误； B．若将副线圈匝数调为总匝数的，根据变压比可知，输出电压，则副线圈电流变为，故B正确； C．输入端电压调为时，其有效值不变，不会导致电流的变化，仍然为，故C错误； D．将输入电压峰值减小一半，则输入电压有效值变为，输出电压，副线圈电流变为，故D错误。 故选B。 6．在图(a)所示电路中，理想变压器原、副线圈匝数比4：1，电阻的阻值是的2倍，电压表为理想电压表。若原线圈输入如图(b)所示的正弦交流电，则（　　） A．交流电周期为2.25s B．电压表示数为12V C．流经副线圈的电流是流经R1的2倍 D．变压器的输入、输出功率之比为4：1 【答案】B 【来源】2025年高考福建卷物理部分真题 【详解】A．由图可知，交流电的周期，故A错误； B．根据图乙可知，输入电压最大值，则输入电压有效值为，根据变压比可知，副线圈电压即电压表示数为，故B正确； C．R1的阻值为R2的2倍，根据并联规律可知，两电阻的电压相同，根据欧姆定律可知，流经R1和R2的电流之比为，副线圈干路电流等于流经两电阻的电流之和，则副线圈干路的电流为R1电流的3倍，故C错误； D．根据变压器的原理可知，原副线圈功率相同，故D错误。 故选 B。 7．某变压器输入正弦交流电的电压有效值为220V．输出电压最大值为，该变压器视为理想变压器，其原、副线圈匝数之比为（   ） A． B． C． D． 【答案】C 【来源】2025年高考广西卷物理真题 【详解】变压器次级电压有效值为 则变压器原副线圈的匝数比 故选C。 8．有关下列四幅图的描述，正确的是（　　） A．图1中， B．图2中，匀速转动的线圈电动势正在增大 C．图3中，电容器中电场的能量正在增大 D．图4中，增大电容C，调谐频率增大 【答案】C 【来源】2025年1月浙江高考真题物理试题 【详解】A．理想变压器原副线圈与匝数的关系为，A错误； B．从图2所示位置转动至线框与磁感线垂直的过程中，逐渐转向中性面，因此线框中的电动势逐渐减小，B错误； C．电容器中电场强度方向竖直向上，因此下极板带正电，上极板带负电，根据线圈的磁场方向结合安培定则可知电流流向正极板，因此电容器正在充电，电场的能量正在增大，C正确； D．电容C增大，根据电磁振荡的频率可知调谐频率减小，D错误。 故选C。 二、多选题 9．如图所示，理想变压器的原线圈接在电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈接有滑动变阻器和定值电阻，各电表均为理想交流电表。当滑动变阻器的滑动片向右滑动时，则（　　） A．电流表的示数变小 B．电流表的示数变小 C．电压表V的示数变大 D．变压器的输入功率变大 【答案】CD 【来源】2025年高考天津卷物理真题 【详解】理想变压器的输出的电压由输入电压和电压比决定，输入电压不变，所以输出电压也不会变： AB．当滑动变阻器的滑动片向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据欧姆定律可知副线圈回路中电流变大，即电流表的示数变大，根据可知原线圈回路中电流变大，即电流表的示数变大，故AB错误； C．电压表V测电阻两端的电压，滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据串联电路分压规律可知电压表V的示数变大，故C正确； D．根据可知副线圈回路的功率变大，根据理想变压器原副线圈功率相等可知变压器的输入功率变大，故D正确。 故选CD。 10．如图所示，理想变压器接在交流电上，此时电压表读数为，电流表读数为，电表皆为理想电表，则（    ） A．输入电压有效值为 B．原线圈输入电流为 C．滑动变阻器向下滑动，电压表读数减小 D．滑动变阻器向上滑动，电流表读数增大 【答案】AD 【来源】2025年高考海南卷物理部分真题 【详解】A．根据题干信息可知输入电压的最大值 输入电压有效值为，故A正确； B．理想变压器原副线圈电压比 电流比 其中， 可得，故B错误； C．原线圈输入电压不变，匝数比不变，根据，副线圈两端的电压不变，即电压表读数不变，C错误； D．滑动变阻器向上滑动，滑动变阻器接入的阻值减小，副线圈电压不变，根据可知电流增大，即电流表读数增大，D正确。 故选AD。 11．2025年1月“疆电入渝”工程重庆段全线贯通，助力重庆形成特高压输电新格局，该工程计划将输电站提供的直流电由新疆输送至重庆，多次转换后变为的交流电，再经配电房中的变压器（视为理想变压器）降为的家用交流电，若输电线路输送功率为，且直流输电过程中导线电阻产生的电功率损耗不超过输送功率的5%，则（　　） A．直流输电导线中的电流为250A B．直流输电导线总阻值不超过16Ω C．家用交流电的电压最大值为220V，频率为50Hz D．配电房中变压器原、副线圈中电流比为 【答案】BD 【来源】2025年高考重庆卷物理真题 【详解】A．直流输电电流由公式计算得 ，故A错误； B．导线允许的最大功率损耗为5%的输送功率 由 得导线总阻值上限 ，故B正确； C．家用交流电表达式为，其最大值为； 频率为，故C错误； D．变压器原线圈电压，副线圈电压，匝数比 电流比与匝数比成反比可知，故D正确。 故选BD。 12．电动汽车充电桩的供电变压器（视为理想变压器）示意图如图所示。变压器原线圈的匝数为，输入电压；两副线圈的匝数分别为和，输出电压。当I、Ⅱ区充电桩同时工作时，两副线圈的输出功率分别为和，下列说法正确的是（　　） A． B． C．变压器的输入功率为 D．两副线圈输出电压最大值均为 【答案】AC 【来源】2025年高考云南卷物理真题 【详解】AB．根据理想变压器的电压比等于匝数比可得， 故A正确，B错误； C．根据能量守恒可知变压器的输入功率等于总的输出功率，故 故C正确； D．输出电压为交流电的有效值，根据正弦交流电的最大值与有效值的关系可知，两副线圈输出电压最大值均为 故D错误。 故选AC。 高中物理·学科网：八爪鱼大王Cosmin 学科网（北京）股份有限公司 $ 变压器专题 1、 变压器 构造示意图及电路符号 副线圈 原线圈 1. 各部分的作用 原线圈：接在电源上的线圈，产生变化的磁场； 副线圈：连接负载的线圈，产生感应电动势； 铁芯：可以增强磁场和集中磁感线； 2. 工作原理 原线圈输入交变电流→铁芯中产生变化磁场→穿过副线圈磁通量变化→副线圈上产生感应电动势→对负载供电。 2、 理想变压器 特点： 1. 无漏磁：磁感线全部集中在铁芯内，穿过每匝线圈的磁通量都相同； 2. 无铜损：线圈的电阻不计，不产生热量，不引起电能损失； 3. 无铁损：铁芯中涡电流忽略不计，不发热，不引起电能损失； 基本规律： 1.功率关系：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率 2.电压关系：原、副线圈的电压比值等于匝数之比，即匝数之比，与负载无关，只与匝数有关； 3.电流关系： ①只有一个副线圈时， ②有多个副线圈时， 4. 物理量间的因果制约关系 ①由可知决定，原线圈两端的电压决定副线圈两端的电压； ②由，副线圈中的电流决定原线圈中的电流； ③输出功率决定输入功率，无论有多少个副线圈，输入功率始终等于所有副线圈的输出功率之和。 【例1】某变压器的原线圈匝数未知，将的正弦交流电输入原线圈。改变副线圈的匝数n，测得副线圈两端的电压U与匝数n之间的关系如图所示。若该变压器为理想变压器，则原线圈的匝数最接近（　　） A．110 B．160 C．210 D．310 【例2】2024年底，世界装机容量最大的抽水蓄能电站——河北丰宁抽水蓄能电站全面投产发电。如图，若该电站通过理想变压器调节输出电压时，输入电压保持不变。已知副线圈总匝数为n，分接头间和间的线圈匝数，开关S接3时输出电压的瞬时值，则S接2时的图像为（　　） A． B． C． D． 3、 电能的输送 1. 基本要求 ①安全性：供电线路工作可靠，少有故障； ②保质：电压、频率稳定； ③经济：电能损耗少，输电线路的建造与运行费用低； 2. 电能损失 输电线上由电阻、电流通过产生焦耳热， 3. 电压损失 ①输电线路始端电压和末端电压的差值称为输电线路上的电压损失，； ②输电线路中的电阻； 4. 减少电能损失的方法（使用高压输电的理由） 之所以产生功率损失，是因为部分电压被输送过程中的导线电阻分走了，并产生了热量，因此损失功率就是，; 也就是说我们有两种减少损失的思路： ①减小R：减小电阻率（一般我们用铜或者铝作为导线材料）、增大横截面积，但会增加材料、架设难度导致成本变高； ②减小输电电流：保证功率不见效的前提下，采用高压输电； 4、 高压输电的几个基本关系n2 U3 U4 U1 U2 发电机 发 用户端 电压关系： ；； 电流关系： ；； 功率关系： 如图所示。某光伏电站输出功率、电压的交流电，经理想变压器升压至后，通过输电线输送到变电站，输电线的等效电阻R为。下列说法正确的是（    ） A．变压器原、副线圈匝数比为 B．输电线上由R造成的电压损失为 C．变压器原线圈中的电流为 D．变压器原、副线圈中电流的频率不同 【例4】2025年1月“疆电入渝”工程重庆段全线贯通，助力重庆形成特高压输电新格局，该工程计划将输电站提供的直流电由新疆输送至重庆，多次转换后变为的交流电，再经配电房中的变压器（视为理想变压器）降为的家用交流电，若输电线路输送功率为，且直流输电过程中导线电阻产生的电功率损耗不超过输送功率的5%，则（　　） A．直流输电导线中的电流为250A B．直流输电导线总阻值不超过16Ω C．家用交流电的电压最大值为220V，频率为50Hz D．配电房中变压器原、副线圈中电流比为 5、 巩固练习 5．某理想变压器的实验电路如图所示，原、副线圈总匝数之比，A为理想交流电流表。初始时，输入端a、b间接入电压的正弦式交流电，变压器的滑动触头P位于副线圈的正中间，电阻箱R的阻值调为。要使电流表的示数变为，下列操作正确的是（　　） A．电阻箱R的阻值调为 B．副线圈接入电路的匝数调为其总匝数的 C．输入端电压调为 D．输入端电压调为 6．在图(a)所示电路中，理想变压器原、副线圈匝数比4：1，电阻的阻值是的2倍，电压表为理想电压表。若原线圈输入如图(b)所示的正弦交流电，则（　　） A．交流电周期为2.25s B．电压表示数为12V C．流经副线圈的电流是流经R1的2倍 D．变压器的输入、输出功率之比为4：1 7．某变压器输入正弦交流电的电压有效值为220V．输出电压最大值为，该变压器视为理想变压器，其原、副线圈匝数之比为（   ） A． B． C． D． 8．有关下列四幅图的描述，正确的是（　　） A．图1中， B．图2中，匀速转动的线圈电动势正在增大 C．图3中，电容器中电场的能量正在增大 D．图4中，增大电容C，调谐频率增大 二、多选题 9．如图所示，理想变压器的原线圈接在电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈接有滑动变阻器和定值电阻，各电表均为理想交流电表。当滑动变阻器的滑动片向右滑动时，则（　　） A．电流表的示数变小 B．电流表的示数变小 C．电压表V的示数变大 D．变压器的输入功率变大 10．如图所示，理想变压器接在交流电上，此时电压表读数为，电流表读数为，电表皆为理想电表，则（    ） A．输入电压有效值为 B．原线圈输入电流为 C．滑动变阻器向下滑动，电压表读数减小 D．滑动变阻器向上滑动，电流表读数增大 11．2025年1月“疆电入渝”工程重庆段全线贯通，助力重庆形成特高压输电新格局，该工程计划将输电站提供的直流电由新疆输送至重庆，多次转换后变为的交流电，再经配电房中的变压器（视为理想变压器）降为的家用交流电，若输电线路输送功率为，且直流输电过程中导线电阻产生的电功率损耗不超过输送功率的5%，则（　　） A．直流输电导线中的电流为250A B．直流输电导线总阻值不超过16Ω C．家用交流电的电压最大值为220V，频率为50Hz D．配电房中变压器原、副线圈中电流比为 12．电动汽车充电桩的供电变压器（视为理想变压器）示意图如图所示。变压器原线圈的匝数为，输入电压；两副线圈的匝数分别为和，输出电压。当I、Ⅱ区充电桩同时工作时，两副线圈的输出功率分别为和，下列说法正确的是（　　） A． B． C．变压器的输入功率为 D．两副线圈输出电压最大值均为 高中物理·学科网：八爪鱼大王Cosmin 学科网（北京）股份有限公司 $