02 变压器——2025-2026学年度高二物理下学期期末复习专题

2025-2026学年度高二物理下学期期末复习专题 02变压器 知识梳理 温故知新 一、变压器 1．构造和原理 （1）构造：如图所示，变压器是由①_  _  铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。 （2）原理：电磁感应的互感现象。 原线圈接交变电流,由于非均匀变化的电流产生变化的磁场,从而在副线圈中产生感应电动势,可以输出需要的电压。 2．理想变压器原、副线圈基本量间的关系 理想变压器:没有能量损耗的变压器。 电压关系：②_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ，与负载、副线圈多少无关； 电流关系：只有一个副线圈时，③_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ； 有多个副线圈时，④_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ； 功率关系：⑤_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 由能量守恒推出有多个副线圈时，。 二、远距离输电 1．远距离输电要解决的关键问题是减少输电导线上的电功率损失，有两个途径：减小输电线的⑥_  _  ；减小输电导线中的电流。 2.交流电远距离高压输电电路模式如图所示 3．远距离高压输电的几个基本关系 （1） 功率关系：，，⑦_  _  _  _  _  _  。 （2） 电压、电流关系：，，⑧_  _  _  _  _  _  ，。 （3）输电电流：。 （4） 电压损失：⑨_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （5） 功率损失：⑩_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 输电效率:。 题型速练 一题一思，查漏补缺 一、单选题 1．用如图所示的可拆变压器做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验，变压器两个线圈的铜导线粗细不同。将原线圈接在学生电源上，分别测量原、副线圈的电压。下列说法中正确的是（　　） A．原、副线圈之间依靠铁芯导电来传输能量 B．原线圈的匝数必须比副线圈的匝数多 C．线圈两端的电压可用多用电表直流电压挡测量 D．匝数较少的线圈应该是用较粗的铜导线绕制 2．利用如图所示的可拆变压器可以探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系，下列说法中正确的是（    ） A．为了保证人身安全，可以用4～6节干电池作为电源 B．使用电压表测电压时，要先用最小量程挡试测 C．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 D．由于漏磁，实际测得变压器原、副线圈的电压比会比原、副线圈的匝数比略大 3．无线充电技术能实现能量的无线传输。如图，无线充电设备给手机充电，下列关于无线充电的说法正确的是（    ） A．充电设备中的线圈通恒定电流也可以对手机无线充电 B．充电设备与手机必须接触才能充电 C．充电设备与手机的充电电流一定相等 D．充电的原理主要利用了互感 4．某理想变压器的原线圈接在220V的正弦交流电源上，副线圈输出电压为22000V，输出电流为300mA。该变压器（　　） A．原、副线圈的匝数之比为100∶1 B．输入电流的最大值为 C．原线圈输入的电功率为66000W D．原、副线圈交流电的频率之比为1∶100 5．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1：2，副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W，原线圈电路中接有电压表和电流表。已知灯泡正常发光，若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则（    ）    A．V B．I＝0.05A C．原线圈输入功率为W D．流过灯泡电流的最大值可达A 6．如图甲所示，某理想变压器原线圈与副线圈的匝数比n1∶n2=1∶2，原线圈a、b两端接入交流电压u随时间t的变化关系图像如图乙所示。已知R1=2R2，所有电表均为理想电表，下列说法正确的是（　　） A．t=0.01s时，电压表V1的示数为0 B．电压表V1与V2的示数之比为3∶2 C．电流表A1与A2的示数之比为1∶2 D．副线圈电流的频率为100Hz 7．如图所示，边长为L、匝数为N，电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度绕转轴OO'匀速转动，轴OO'垂直于磁感线且位于线圈平面内，在线圈外接一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2，保持线圈以恒定角速度转动，下列判断正确的是（    ） A．交流电压表V1的示数等于 B．变压器的输入功率与输出功率之比为 C．滑片P上移，电压表V2示数不变 D．线圈中磁通量最大时，感应电动势也最大 8．如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时，开关K断开，当K接通时，以下说法正确的是（　　） A．副线圈两端M、N的输出电压减小 B．副线圈输电线等效电阻R上的电压减小 C．通过灯泡L1的电流增大 D．原线圈中的电流增大 9．自耦变压器在高铁技术中被广泛应用。如图所示，一理想自耦变压器接在u=Umsin100πt的正弦交流电压上，P为滑动触头，初始位置位于线圈CD的中点G， A1和A2为理想交流电表，R为定值电阻，下列说法正确的是（　　） A．将P向下滑动，A1的示数将变小 B．将P向上滑动，A2的示数将增大 C．将P下滑到GD的中点，电阻R的功率将变为原来的4倍 D．将P上滑到CG的中点，电阻R的功率将变为原来的倍 10．一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈，在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针转到N点的过程中(　　) A．U2>U1，U2降低 B．U2>U1，U2升高 C．U2<U1，U2降低 D．U2<U1，U2升高 11．互感器又称为仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的统称，用于测量或保护系统。如图，P1、P2是测量交流高压输电参数的互感器（均视为理想变压器），则P1、P2分别为（　　）      A．电压互感器，电流互感器 B．电流互感器，电压互感器 C．电流互感器，电流互感器 D．电压互感器，电压互感器 12．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，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 B．输电线上的电流 C．降压变压器的匝数比 D．用户得到的电流 二、解答题 13．如图甲所示，理想变压器原，副线圈匝数比，原线圈接在一电源上，副线圈接有一阻值的定值电阻。交流电压表和交流电流表均为理想电表。当电源电压随时间变化如图乙所示的正弦曲线时，求： (1)该理想变压器电源电压的瞬时值表达式； (2)电流表示数I； (3)原线圈的输入功率P。 14．如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈abcd匝N=100匝，面S=0.03m2，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电导线的总电阻为R=10Ω，降压变压器原、副线圈的匝数比n3:n4=10:1，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻r不可忽略。求： （1）输电线路上损耗的电功率； （2）升压变压器副线圈两端电压U2； （3）若升压变压器原、副线圈匝数比n1:n2=1:8，交流发电机线圈电阻r上消耗的热功率P。    15．如图，小型发电机在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生的正弦交流电压为，通过理想变压器向用电器输电，不计输电线电阻，副线圈回路中接有小灯泡L（8V，24W）和交流电动机M。闭合开关S，小灯泡L和交流电动机M均正常工作，交流电流表A1的示数为1A。已知交流电动机M的内阻为0.2Ω，电表均为理想电表。求： （1）理想变压器原、副线圈的匝数比； （2）交流电流表A2的示数； （3）交流电动机M的输出功率。 16．一小型发电站通过升压、降压变压器把电能输给用户，已知发电机的输出功率为500kW，路端电压为500V，升压变压器原、副线圈的匝数比为，两变压器间输电线的总电阻为，降压变压器的输出电压为220V，不计变压器能量损耗，求： （1）升压变压器副线圈两端的电压； （2）输电导线上的功率损失及用户得到的功率； （3）降压变压器原、副线圈的匝数比。 试卷第2页，共16页 试卷第1页，共16页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年度高二物理下学期期末复习专题 02变压器 知识梳理 温故知新 一、变压器 1．构造和原理 （1）构造：如图所示，变压器是由①_  _  铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。 （2）原理：电磁感应的互感现象。 原线圈接交变电流,由于非均匀变化的电流产生变化的磁场,从而在副线圈中产生感应电动势,可以输出需要的电压。 【答案】闭合 2．理想变压器原、副线圈基本量间的关系 理想变压器:没有能量损耗的变压器。 电压关系：②_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ，与负载、副线圈多少无关； 电流关系：只有一个副线圈时，③_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ； 有多个副线圈时，④_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ； 功率关系：⑤_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 由能量守恒推出有多个副线圈时，。 【答案】； ； ； 二、远距离输电 1．远距离输电要解决的关键问题是减少输电导线上的电功率损失，有两个途径：减小输电线的⑥_  _  ；减小输电导线中的电流。 【答案】电阻 2.交流电远距离高压输电电路模式如图所示 3．远距离高压输电的几个基本关系 （1） 功率关系：，，⑦_  _  _  _  _  _  。 （2） 电压、电流关系：，，⑧_  _  _  _  _  _  ，。 （3）输电电流：。 （4） 电压损失：⑨_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （5） 功率损失：⑩_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 输电效率:。 【答案】（1） （2） （4） （5） 题型速练 一题一思，查漏补缺 一、单选题 1．用如图所示的可拆变压器做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验，变压器两个线圈的铜导线粗细不同。将原线圈接在学生电源上，分别测量原、副线圈的电压。下列说法中正确的是（　　） A．原、副线圈之间依靠铁芯导电来传输能量 B．原线圈的匝数必须比副线圈的匝数多 C．线圈两端的电压可用多用电表直流电压挡测量 D．匝数较少的线圈应该是用较粗的铜导线绕制 【答案】D 【详解】A．变压器工作时通过电磁感应将电能从原线圈传递到副线圈，不是通过铁芯导电来传输能量的，故A错误； B．降压变压器原线圈的匝数比副线圈的匝数多，但升压变压器原线圈的匝数比副线圈的匝数少，故B错误； C．线圈电压应该用多用电表的交流电压挡测量，故C错误； D．低压线圈匝数少而通过的电流大，要用较粗的导线绕制不易烧毁，故D正确。 故选D。 2．利用如图所示的可拆变压器可以探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系，下列说法中正确的是（    ） A．为了保证人身安全，可以用4～6节干电池作为电源 B．使用电压表测电压时，要先用最小量程挡试测 C．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 D．由于漏磁，实际测得变压器原、副线圈的电压比会比原、副线圈的匝数比略大 【答案】D 【详解】A．变压器只能改变交流电源的电压、电流，A错误； B．使用电压表测电压时，要先用最大量程挡试测，B错误； C．变压器工作时通过铁芯导磁，利用互感的原理把电能由原线圈输送到副线圈，C错误； D．由于漏磁，实际测得变压器原、副线圈的电压比会比原、副线圈的匝数比略大，D正确。 故选D。 3．无线充电技术能实现能量的无线传输。如图，无线充电设备给手机充电，下列关于无线充电的说法正确的是（    ） A．充电设备中的线圈通恒定电流也可以对手机无线充电 B．充电设备与手机必须接触才能充电 C．充电设备与手机的充电电流一定相等 D．充电的原理主要利用了互感 【答案】D 【详解】AD．无线充电技术利用的是电磁感应中的互感原理，而根据法拉第电磁感应定律可知，只有变化的电流才能产生变化的磁场，而变化的磁场才能在闭合线圈中感应出电流，因此，充电设备中的线圈必须通变化的电流才能实现对手机的无线充电，故A错误，D正确； B．根据电磁感应原理可知，充电设备与手机不需要接触就能充电，故B错误； C．充电设备与手机的充电电流不一定相等，就像理想变压器的工作原理一样，原副线圈的匝数不同，充电电流就不同，故C错误。 故选D。 4．某理想变压器的原线圈接在220V的正弦交流电源上，副线圈输出电压为22000V，输出电流为300mA。该变压器（　　） A．原、副线圈的匝数之比为100∶1 B．输入电流的最大值为 C．原线圈输入的电功率为66000W D．原、副线圈交流电的频率之比为1∶100 【答案】B 【详解】A．根据理想变压器原、副线圈电压比等于匝数比，可得原、副线圈的匝数之比为 故A错误； BC．原线圈输入的电功率等于副线圈的输出功率，则有 可得原线圈输入电流的有效值为 则输入电流的最大值为 故B正确，C错误； D．变压器不改变交流电的频率，所以原、副线圈交流电的频率之比为，故D错误。 故选B。 5．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1：2，副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W，原线圈电路中接有电压表和电流表。已知灯泡正常发光，若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则（    ）    A．V B．I＝0.05A C．原线圈输入功率为W D．流过灯泡电流的最大值可达A 【答案】D 【详解】AB．灯泡正常发光，所以副线圈电压和电流大小分别为 ， 所以原线圈中电压和电流大小分别为 ， 所以 ， 故AB错误； C．原线圈输入功率等于副线圈输出功率，等于灯泡的功率22W，故C错误； D．流过灯泡电流的最大值为 故D正确。 故选D。 6．如图甲所示，某理想变压器原线圈与副线圈的匝数比n1∶n2=1∶2，原线圈a、b两端接入交流电压u随时间t的变化关系图像如图乙所示。已知R1=2R2，所有电表均为理想电表，下列说法正确的是（　　） A．t=0.01s时，电压表V1的示数为0 B．电压表V1与V2的示数之比为3∶2 C．电流表A1与A2的示数之比为1∶2 D．副线圈电流的频率为100Hz 【答案】B 【详解】A．由图乙可知，原线圈输入电压的峰值为，周期。电压表测量的是交流电的有效值，不随时间变化。原线圈电压的有效值，故A错误； B．根据理想变压器电压与匝数的关系 可得副线圈两端的电压 电压表V2测量的是电阻R2两端的电压 因此，电压表V1与V2的示数之比为3 : 2，故B正确； C．根据理想变压器电流与匝数的关系 可得电流表A1与A2的示数之比为2 : 1，故C错误； D．变压器不改变交流电的频率。由图乙可知，输入交流电的周期，所以频率，因此副线圈电流的频率也为50Hz，故D错误。 故选B。 7．如图所示，边长为L、匝数为N，电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度绕转轴OO'匀速转动，轴OO'垂直于磁感线且位于线圈平面内，在线圈外接一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2，保持线圈以恒定角速度转动，下列判断正确的是（    ） A．交流电压表V1的示数等于 B．变压器的输入功率与输出功率之比为 C．滑片P上移，电压表V2示数不变 D．线圈中磁通量最大时，感应电动势也最大 【答案】C 【详解】A．交流电压的最大值为，电压表的示数为有效值，故A错误； B．理想变压器的输入功率与输出功率之比为1:1，故B错误； C．交流电压表的示数为副线圈两端电压的有效值，输出电压与变压器的输入电压和变压器的原、副线圈的匝数比有关，与电路的电流和电阻无关，由于输入电压和原、副线圈的匝数都不变，因此滑片P上移，电压表V2示数不变，故C正确； D．线圈中磁通量最大时，感应电动势为零，故D错误。 故选C。 8．如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时，开关K断开，当K接通时，以下说法正确的是（　　） A．副线圈两端M、N的输出电压减小 B．副线圈输电线等效电阻R上的电压减小 C．通过灯泡L1的电流增大 D．原线圈中的电流增大 【答案】D 【详解】A．输入电压和原、副线圈的匝数比不变，由 可知副线圈两端M、N的输出电压不变，A错误； BC．当K接通时，副线圈电路的总电阻减小，总电流I2变大，输电线等效电阻R上的电压增大，并联部分的电压减小，通过灯泡L1的电流减小，BC错误； D．由 可知，电流I2变大，则I1变大，即原线圈中的电流增大，D正确。 故选D。 9．自耦变压器在高铁技术中被广泛应用。如图所示，一理想自耦变压器接在u=Umsin100πt的正弦交流电压上，P为滑动触头，初始位置位于线圈CD的中点G， A1和A2为理想交流电表，R为定值电阻，下列说法正确的是（　　） A．将P向下滑动，A1的示数将变小 B．将P向上滑动，A2的示数将增大 C．将P下滑到GD的中点，电阻R的功率将变为原来的4倍 D．将P上滑到CG的中点，电阻R的功率将变为原来的倍 【答案】C 【详解】AB．将P下滑时，升压比变大，电阻R两端电压变大， A1A2示数均变大，AB错误； C．若将滑动P向下滑动到GD的中点，升压比将由1：2变为1∶4，电阻R的电压将变为原来2倍，故功率变为原来4倍，C正确； D．若将P向上滑动到CG的中点，升压比将从1∶2变为3∶4，电阻R的电压将变为原来的倍，电阻功率将变为原来的，D错误。 故选C。 10．一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈，在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针转到N点的过程中(　　) A．U2>U1，U2降低 B．U2>U1，U2升高 C．U2<U1，U2降低 D．U2<U1，U2升高 【答案】C 【详解】设a、b两端所接线圈匝数为n1，c、d两端所接线圈匝数为n2，根据理想变压器变压规律有 因为 所以 将滑动触头从M点顺时针转到N点的过程中，n1不变，n2减小，所以U2降低。 综上所述故选C。 11．互感器又称为仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的统称，用于测量或保护系统。如图，P1、P2是测量交流高压输电参数的互感器（均视为理想变压器），则P1、P2分别为（　　）      A．电压互感器，电流互感器 B．电流互感器，电压互感器 C．电流互感器，电流互感器 D．电压互感器，电压互感器 【答案】B 【详解】P1串联在电路中，是电流互感器，P2并联在电路中，是电压互感器。 故选B。 12．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，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 B．输电线上的电流 C．降压变压器的匝数比 D．用户得到的电流 【答案】C 【详解】A．由功率 得发电机输出的电流 故A错误； B．由输电线上损失的功率 得 故B错误； C．由升压变压器的电流关系有 升压变压器电压关系 解得 输电线上损失的电压 由电压关系 解得 故C正确； D．由降压变压器的电流关系 解得 故D错误。 故选C。 二、解答题 13．如图甲所示，理想变压器原，副线圈匝数比，原线圈接在一电源上，副线圈接有一阻值的定值电阻。交流电压表和交流电流表均为理想电表。当电源电压随时间变化如图乙所示的正弦曲线时，求： (1)该理想变压器电源电压的瞬时值表达式； (2)电流表示数I； (3)原线圈的输入功率P。 【答案】(1) (2)2A (3)40W 【详解】（1）由图可知周期为0.02s，则角频率为 电源电压的瞬时值表达式 （2）初级电压有效值 根据变压器电压与线圈匝数关系有 解得 电流表示数为 （3）次级电阻上消耗的功率 则原线圈的输入功率 14．如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈abcd匝N=100匝，面S=0.03m2，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电导线的总电阻为R=10Ω，降压变压器原、副线圈的匝数比n3:n4=10:1，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻r不可忽略。求： （1）输电线路上损耗的电功率； （2）升压变压器副线圈两端电压U2； （3）若升压变压器原、副线圈匝数比n1:n2=1:8，交流发电机线圈电阻r上消耗的热功率P。    【答案】（1）；（2）；（3）640W 【详解】（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，则有 根据理想变压器的变流比可知 解得 所以输电线路上损耗的电功率 解得 （2）根据理想变压器的变压比可知 解得 升压变压器副线圈两端电压 解得 （3）根据理想变压器的变压比可知 可得 升压变压器的原线圈输入功率 可得 根据 解得 根据正弦式交变电流产生规律可知，最大值为 代入数据解得 电机线圈内阻上消耗的热功率 可得 15．如图，小型发电机在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生的正弦交流电压为，通过理想变压器向用电器输电，不计输电线电阻，副线圈回路中接有小灯泡L（8V，24W）和交流电动机M。闭合开关S，小灯泡L和交流电动机M均正常工作，交流电流表A1的示数为1A。已知交流电动机M的内阻为0.2Ω，电表均为理想电表。求： （1）理想变压器原、副线圈的匝数比； （2）交流电流表A2的示数； （3）交流电动机M的输出功率。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）由题意得原线圈两端的电压 副线圈两端的电压，根据理想变压器原副线圈电压比与匝数比关系有 （2）已知原线圈的电流，由 得 且通过小灯泡L的电流 交流电流表A2的示数 （3）交流电动机M消耗的总功率 交流电动机M的发热功率 交流电动机M的输出功率 16．一小型发电站通过升压、降压变压器把电能输给用户，已知发电机的输出功率为500kW，路端电压为500V，升压变压器原、副线圈的匝数比为，两变压器间输电线的总电阻为，降压变压器的输出电压为220V，不计变压器能量损耗，求： （1）升压变压器副线圈两端的电压； （2）输电导线上的功率损失及用户得到的功率； （3）降压变压器原、副线圈的匝数比。 【答案】（1）2500V；（2）60kW，440kW；（3） 【详解】输电线路原理图如图所示    （1）升压变压器副线圈两端的电压为 （2）输电导线上的电流为 输电导线上的功率损失为 用户得到的功率为 （3）输电导线上的电压为 降压变压器原线圈两端的电压为 降压变压器原、副线圈的匝数比为 试卷第2页，共16页 试卷第1页，共16页 学科网（北京）股份有限公司 $