第13章 第2讲 变压器　远距离输电-2027届高考物理一轮复习考点精讲（通用版）

该高中物理高考复习课件聚焦“变压器与远距离输电”专题，依据高考评价体系梳理了理想变压器原理、电压电流关系、动态电路分析、输电功率与电压损失等核心考点，通过近五年真题统计明确变压器动态问题占30%、输电损失计算占25%的高频分布，归纳选择、计算常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题情境+模型建构+科学推理”策略，如以2025广东卷光伏输电题为例，解析“输电电流-电压损失-功率计算”三步法，培养科学思维与物理观念。设置“易错警示”（如多副线圈电流关系混淆）和“母题变式”训练，帮助学生掌握答题技巧，教师可据此精准复习，提升冲刺效率。

第十三章　交变电流　 电磁振荡与电磁波　传感器 第2讲　变压器　远距离输电 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 1．知道变压器的工作原理及特点。 2．能分析、解决与变压器相关的实际问题。 3．理解远距离输电的原理并会计算线路损失的电压和功率。 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 C -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 B -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 B -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 D -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 A -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 ABD -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 C -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 BD -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 D -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 B -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 A -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 谢谢观看 -‹#›- 第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器 考点一　理想变压器的原理及应用 【考点内化】 1．认识理想变压器的构造和工作原理。 (1)构造：如图所示，理想变压器由一个闭合铁芯、原线圈和副线圈组成。 (2)工作原理：变压器的工作原理是电磁感应现象，由于原线圈中的交变电流在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变的磁通量不仅穿过原线圈，也穿过副线圈，所以在副线圈中产生感应电动势。因此变压器只能在交流电路中工作，对恒定电流电路不起作用。 2．理解理想变压器的工作规律。 (1)理想变压器的特点：①变压器铁芯内无漏磁。②原、副线圈不计电阻，即不产生焦耳热。 说明：因为理想变压器不计一切电磁能量损失，因此理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出。实际变压器(特别是大型变压器)一般都可以看成是理想变压器。 (2)电动势关系：由于互感现象，没有漏磁，原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的，根据法拉第电磁感应定律，有E1＝n1，E2＝n2，即＝。 (3)电压关系：由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U1＝E1，副线圈两端的电压U2＝E2，所以＝。 说明：①＝，无论副线圈一端是空载还是有负载，都是适用的。 ②若变压器有两个副线圈，则有＝＝＝，所以有＝、＝、＝。 (4)电流关系：由功率关系可知，当只有一个副线圈时，U1I1＝U2I2，得＝＝，即原、副线圈电流和匝数成反比。 说明：原、副线圈电流和匝数成反比的关系只适用于原、副线圈各有一个的情况，一旦有多个副线圈时，反比关系就不适用了，可根据输入功率与输出功率相等的关系推导出。 根据U1I1＝U2I2＋U3I3＋U4I4＋……，再根据U2＝U1、U3＝U1、U4＝U1、…… 可得出：n1I1＝n2I2＋n3I3＋n4I4＋…… 结论：原线圈的匝数乘电流等于各个副线圈的匝数乘电流之和。 3．认识几种常见的变压器。 (1)自耦变压器。 特点：只有一个线圈、三个抽头，可升压(如图甲)，也可降压(如图乙、丙)。自耦变压器可以起到连续调压的作用。 甲　　　　　　乙　　　 　　丙 (2)互感器。 ①电压互感器：将高电压变为低电压。用处：测量交变高电压，并联在电路中，如图甲所示。 　 甲　　　 　　乙　　 ②电流互感器：将大电流变为小电流。用处：测量交变强电流，串联在电路中，如图乙所示。 说明：使用互感器时一定要将互感器的外壳和副线圈接地，防止触电。 【考点过关】 (单选)(2025韶关调考)如图甲所示的理想变压器，原、副线圈匝数比为10∶3，原线圈接入如图乙所示的正弦式交流电。副线圈与阻值为R＝33 Ω的定值电阻组成闭合电路，电流表、电压表均为理想交流电表。下列说法正确的是(　　) 　 甲 乙 A．原线圈中电压有效值是311 V B．副线圈中交流电频率为25 Hz C．电压表的示数约为66 V D．电流表的示数约为0.2 A 解析：原线圈中电压最大值为311 V，有效值是U1＝≈220 V，故A错误；交流电的周期T＝0.02 s，则频率f＝＝50 Hz，变压器不改变交流电的频率，则副线圈中交流电频率为50 Hz，故B错误；电压表的示数约为U2＝＝66 V，故C正确；电流表的示数约为I2＝＝2 A，故D错误。故选C。 【考教衔接】 　(单选)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(　　) 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 解析：周期为T＝0.2 s，频率为f＝＝5 Hz，故A错误；由理想变压器原理可知＝，解得副线圈两端的最大电压为U2＝U1＝3 V，故B正确；根据法拉第电磁感应定律可知，永磁铁磁场越强，线圈中产生的感应电动势越大，变压器的输入电压会越大，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。故选B。 【练习1】　(单选)某理想变压器的原线圈接在220 V的正弦式交流电源上，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＝100×300×10-3 A＝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。故选B。 【练习2】　(单选)如图所示的变压器，输入电压为220 V，可输出12 V、18 V、30 V电压，匝数为n1的原线圈中电压随时间变化的表达式为u＝Umcos 100πt。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1 V。将阻值为12 Ω的电阻R接在B、C两端时，功率为12 W。下列说法正确的是(　　) A．n1为1 100匝，Um为220 V B．B、C间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4 A C．若将R接在A、B两端，R两端的电压为18 V，频率为100 Hz D．若将R接在A、C两端，流过R的电流为2.5 A，周期为0.02 s 解析：变压器的输入电压为220 V，原线圈的交流电的电压与时间成余弦函数关系，故输入交流电压的最大值为220 V，根据理想变压器原线圈与单匝线圈的匝数比为＝，解得原线圈为2 200匝，故A错误；根据题图可知，当原线圈输入电压为220 V时，B、C间的电压为UBC＝12 V，故B、C间的线圈与单匝线圈匝数关系有＝，则B、C间的线圈匝数为120匝，流过R的电流为IBC＝＝＝1 A，故B错误； 若将R接在A、B两端，根据题图可知，当原线圈输入电压为220 V时，A、B间的电压应该为18 V，根据交流电原线圈电压的表达式可知，交流电的角速度为100π rad/s，故交流电的频率为f＝＝＝50 Hz，故C错误；若将R接在A、C两端，根据题图可知，当原线圈输入电压为220 V时，A、C间的电压应该为30 V，根据欧姆定律可知，流过电阻R的电流为IAC＝＝ A＝2.5 A，交流电的周期为T＝＝0.02 s，故D正确。故选D。 考点二　理想变压器与动态电路 【考点内化】 1．匝数比不变的分析思路。 (1)U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，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，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化。 (3)I2变化引起P2变化，而P1＝P2，故P1发生变化。 2．负载电阻不变的分析思路。 (1)U1不变，发生变化时，U2变化。 (2)R不变，U2变化时，I2发生变化。 (3)根据P2＝，P2发生变化，再根据P1＝P2，故P1变化，P1＝U1I1，U1不变，故I1发生变化。 【考点过关】 (单选)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。在滑动变阻器滑片从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 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，滑动变阻器的滑片从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；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；滑片从a端向b端滑动时，副线圈干路电流减小，滑动变阻器右半部分和R并联总电阻减小，则并联部分分压减小，由PR＝知，定值电阻R消耗的功率减小，故D错误。故选A。 【考教衔接】 　(多选)(教材改编)一理想变压器，原线圈回路有抽头，并接一单刀双掷开关S，副线圈回路连接电流表A、滑动变阻器R1、电阻R2、小电灯L，如图所示。现给原线圈回路加有效值恒为U1的交流电源，下列说法正确的是(　 　) A．当P不动，S由1接到2时，A示数变大，L变得更亮 B．当P不动，S由1接到2时，变压器的输入功率P入变大 C．当S接在2不动，P向下移动时，A示数变大，L变得更亮 D．当S接在2不动，P向下移动时，变压器的输入功率P入变大 解析：当P不动，S由1接到2时，变大，由U2＝U1，知U2变大；由I2＝，知I2变大，A的示数变大(注意：有的同学可能用I2＝，变小，所以I2变小，A的示数变小，不选A，其实I1也变了，看B项分析)，UL也变大，L变亮，故A正确。由P出＝I2U2,知P出变大,由P入 ＝P出，知P入变大(I1变大)，故B正确。当S接到2不动，P向下移动 时，由U2＝U1，知U2不变，而R1变小，则R总变小，由I2＝，知I2变大，A的示数变大，R2的电压UR2＝I2R2变大，由U并＝U2－UR2，知U并变小，L变暗，故C错误。由I1＝I2，知I1变大，由P入＝U1I1，知P入变大，故D正确。故选ABD。 【练习3】　(单选)(2025深圳一模)如图所示，某同学利用自耦变压器设计了家庭护眼灯的工作电路。A、B端输入220 V交流电压，为两个相同的护眼灯L1和L2供电。开关S断开，L1正常发光。现闭合S，为使两灯仍正常发光，只需调节的是(　　) A．q向左滑动　　　 B．p向下滑动 C．p向上滑动 D．不需要任何调节 解析：闭合S后副线圈电阻减小，则滑动变阻器电压增大，为保证灯泡电压不变，可将滑动变阻器阻值减小，即q向右滑动；若滑动变阻器阻值不变，可增大副线圈电压，也可使得并联电路电压不变，根据＝可知，应将p向上滑动。故选C。 【练习4】　一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω、4 Ω，A为理想交流电流表，U为正弦式交流电源，输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为多少？ 解答：切中法就是指能抓住问题的本质，拿出最佳的工具和手段，一举切中要害，迅速解决问题。 通过研究发现，原、副线圈回路都是串联的，各回路的电流处处相等，若采用电流比公式，再用电流列出电源功率等于各用电器功率之和，则能快速准确解答。 当开关S断开时，＝，得I2＝I， 由P入＝P出，有UI＝I2R1＋I22(R2＋R3)， 即UI＝I2·3 Ω＋I2·5 Ω， ① 当开关S闭合时，有＝，得I2′＝4I， 由P入＝P出，有4UI＝16I2R1＋I2′2R2， 即4UI＝I2·48 Ω＋16I2·1 Ω， ② 联立①②，解得＝，即该变压器原、副线圈匝数比为3∶1。 点评：本题是变压器试题的经典之作。通过比对，科学选择，才能在考试中节省时间，准确解答，体现了创新性。 考点三　远距离输电 【考点内化】 1．远距离输电结构示意图。 2．理解几个关系。 (1)功率关系：P1＝P2，P2＝ΔP＋P3，P3＝P4。 (2)电压、电流关系： ＝＝，＝＝，U2＝ΔU＋U3，I2＝I线＝I3。 (3)输电电流：I线＝＝＝。 (4)电压损失：ΔU＝U2－U3＝I2R线。 (5)功率损失：ΔP＝P2－P3＝I22R线＝＝ΔUI线。 【考点过关】 (多选)某小型发电站的电能输送示意图如下，变压器均为理想变压器并标示了电压和匝数。若电压U1＝U4，输电线总电阻为r，用户端的用电器正常工作，则(　　) A．U2＝U3 B．U2>U3 C．＝ D．> 解析：因为线路有电压损失，即U2>U3，故A错误，B正确；又因为电压与匝数的关系为＝，＝以及U1＝U4，可得>，故C错误，D正确。故选BD。 【考教衔接】 　(单选)(教材改编)如图为远距离输电示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，R为输电线的等效电阻。保持交流发电机输出电压不变，若电压表示数变小，下列判断正确的是(　　) A．电流表示数变小 B．降压变压器原、副线圈 两端的电压之比变小 C．升压变压器输出电压变小 D．输电线损失的功率变大 解析：电压表示数变小，说明降压变压器的副线圈电压减小，则原线圈电压减小，因保持交流发电机输出电压不变，则升压变压器的原线圈电压不变，副线圈电压不变，可知导线上的电压损失变大，即输电线上的电流变大，输电线损失的功率变大，电流表的示数变大，故A错误，D正确；升压变压器输出电压由匝数比和输入电压决定，则升压变压器输出电压不变，故C错误；降压变压器原、副线圈两端的电压之比等于匝数之比，则降压变压器原、副线圈两端的电压之比不变，故B错误。故选D。 【练习5】　(单选)(2025广东卷)如图所示，某光伏电站输出功率 1 000 kW、电压400 V的交流电，经理想变压器升压至10 kV后，通过输电线输送到变电站，输电线的等效电阻R为5 Ω。下列说法正确的是(　　) A．变压器原、副线圈匝数比为1∶100 B．输电线上由R造成的电压损失为500 V C．变压器原线圈中的电流为100 A D．变压器原、副线圈中电流的频率不同 解析：根据理想变压器原、副线圈电压比等于匝数比可得＝＝＝，故A错误；原、副线圈两端的功率相等，流过副线圈的电流I2＝＝ A＝100 A，输电线上由R造成的电压损失为ΔU＝I2R＝100×5 V＝500 V，故B正确；变压器原线圈中的电流为I1＝＝ A＝2 500 A，故C错误；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，故D错误。故选B。 【练习6】　(单选)远距离交流输电的简化电路图如图所示。发电厂的输出电压为U，用等效总电阻为r的两条输电线输电，输电线路中的电流为I1，其末端间的电压为U1，在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2，则(　　) A．用户端的电压为 B．输电线上损失的电压为U C．理想变压器的输入功率为I12r D．输电线路上损失的电功率为I1U 解析：因为P入＝P出，设用户端电压为U2，所以U1I1＝U2I2，即U2＝，故A正确；输电线上损失的电压为U线＝U－U1，故B错误；理想变压器的输入功率P入＝I1U1，输电线路上损失的电功率P损＝I12r＝I1(U－U1)，故CD错误。故选A。 $