2027届高考物理一轮复习专项训练-第十三章　变压器与理想变压器及动态分析

**基本信息** 聚焦理想变压器规律及动态分析，以题载法构建“基础规律-动态推理-综合应用”的科学思维体系，强化模型建构与科学推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |变压器|5题|匝数比与电压/电流关系、功率守恒、有效值计算|从基本规律（U1/U2=n1/n2）到含二极管/电阻的综合应用，构建“概念-公式-计算”逻辑链| |理想变压器及动态分析|5题|动态分析“负载→副线圈→原线圈”步骤、等效电阻法|从静态规律到动态变化，形成“负载变化-电流/电压调整-功率分配”推理路径|

变压器 (分值：30分) 1~5题每题6分 1.(2026·陕西汉中市校际联考)某品牌手机充电器内部可视为理想变压器，可将交流电降压后给手机充电。已知变压器原副线圈匝数之比为44∶1，充电器输入功率为20 W，原线圈的输入电压u=220sin V，则下列说法正确的是(　　) A.原线圈输入电压最大值为220 V B.副线圈的电压为5 V C.副线圈中电流的频率为100 Hz D.副线圈的电流为5 A 2.在如图所示的电路中，开关S闭合，理想变压器的输入电压U=Umsin ωt，原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，定值电阻R1、R2、R3的阻值均为R。在变压器的闭合铁芯上还绕有一匝线圈，该线圈接理想交流电压表，电压表的示数为U0。下列说法正确的是(　　) A.Um=U0 B.电阻R2的功率为 C.原线圈中的电流为 D.若仅断开开关S，则电压表的示数变为U0 3.(2026·河北秦皇岛市第一中学检测)如图(a)所示，理想变压器副线圈两端接有一灯泡L(110 V，55 W)，二极管为理想二极管，电流表为理想交流电流表，定值电阻R=55 Ω，原线圈所接电源输出电压变化规律如图(b)所示，灯泡L正常发光，下列说法正确的是(　　) A.原、副线圈的匝数比为4∶1 B.原、副线圈的匝数比为3∶1 C.电流表的示数为2.25 A D.电流表的示数为4.25 A 4.(2026·山东省名校联盟检测)如图甲所示，理想变压器的原线圈与定值电阻R0串联后接在U0=220sin 100πt的交流电源上，副线圈接理想电压表、理想电流表和滑动变阻器R。改变滑动变阻器接入电路的阻值，得到多组理想电表的示数，并绘制出U-I图像，如图乙所示，则R0的阻值为(　　) A.5 Ω B.20 Ω C.40 Ω D.80 Ω 5.(多选)(2026·河北保定市四校联考)2025年6月19日，我国300兆瓦级变速抽水蓄能发电电动机全尺寸交流集电系统顺利完成验证试验，标志着我国变速抽蓄核心技术实现重大突破。如图甲所示为抽水蓄能的原理图，当电网中用户负荷较低时，某水电站一台输出电压如图乙所示的发电机与理想变压器相连，理想变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2，副线圈接有一台抽水蓄能发电电动机，其额定电压为380 V，内阻为1 Ω，电动机正常工作时，与原线圈相连的电流表(内阻不计)示数为12.5 A，重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是(　　) A.理想变压器的原、副线圈匝数比=2 B.抽水蓄能发电电动机内阻上的发热功率为625 W C.抽水蓄能发电电动机的输出功率为9 500 W D.抽水蓄能发电电动机1 s内可将88.75 kg水抽到10 m高处 理想变压器及动态分析 (分值：30分) 1~5题每题6分 1.(2025·河南信阳市一模)图甲是医用红外理疗灯，图乙是其内部电路结构示意图，自耦变压器可视为理想变压器，其抽头P与M、N点间的线圈匝数分别为n1和n2(n1<n2)。若单刀双掷开关从a切换到b，则(　　) A.电流表示数变大 B.电流表示数变小 C.电压表示数变大 D.电压表示数变小 2.(2026·福建全国名校联盟联考)某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示，图中R为输电线的总电阻。若变压器视为理想变压器，所有电表视为理想电表，不考虑变压器的输入电压随负载变化，则当住户使用的用电器减少时，图中各电表的示数变化情况是(　　) A.A1增大，V2不变，V3增大 B.A1减小，V2不变，V3增大 C.A2减小，V2增大，V3增大 D.A2增大，V2不变，V3减小 3.(多选)(2026·广东深圳市检测)如图甲所示为一理想变压器的原理图，原、副线圈的匝数分别为n1、n2，a、b为输入端，c、d为输出端。除了通过调节原、副线圈的匝数比来调节输出端的电压外，还可以通过调节R1和R2的比值来调节输出端的电压，若在a、b端接入如图乙所示的电压，电压随时间按正弦规律变化，电压表和电流表均为理想交流电表，则下列说法正确的是(　　) A.输入端电压的变化规律为e=220·sin (100πt)(V) B.若n1∶n2=1∶10，输出端电压的有效值可能为1 100 V C.若输入端的电压保持不变，原、副线圈的匝数比和R1的阻值不变，要使R2的功率最大，则有R2=R1 D.若输入端的电压保持不变，原、副线圈的匝数比和R1的阻值不变，增大电阻R2，则电流表示数变小，电压表示数增大 4.(2025·河北秦皇岛市模拟)如图所示为一理想变压器的原理图，a、b间接输出电压有效值恒定的正弦式交流电源，通过总电阻为r的导线与原线圈连接。副线圈所接四个灯泡规格相同，开关S断开时，三个灯泡亮度一样，若不考虑灯泡电阻的变化，当开关S闭合后，下列说法正确的是(　　) A.L1、L2、L3都变亮 B.L1、L2、L3都变暗 C.L1、L2变亮，L3变暗 D.L1、L2变暗，L3变亮 5.(2026·湖南永州市一模)如图甲所示，小型交流发电机的输出端与含理想变压器的电路相连，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，穿过线圈的磁通量随时间的变化关系图像如图乙所示。已知原、副线圈匝数比为1∶2，原线圈上定值电阻R0的阻值为6 Ω，副线圈上定值电阻R1的阻值为16 Ω，滑动变阻器R2的阻值范围0~20 Ω，发电机线圈匝数为10匝，其电阻忽略不计，电表均为理想交流电表。下列说法正确的是(　　) A.若R2=0时，电压表的示数为48 V B.R2接入电路的阻值为8 Ω时，变压器输出功率最大 C.R2接入电路的阻值增大时，电流表示数增大 D.保持R2滑片位置不变，由于R0电阻部分短路，其电阻变小，则电压表示数变小 参考答案 变压器 (分值：30分) 1~5题每题6分 1.(2026·陕西汉中市校际联考)某品牌手机充电器内部可视为理想变压器，可将交流电降压后给手机充电。已知变压器原副线圈匝数之比为44∶1，充电器输入功率为20 W，原线圈的输入电压u=220sin V，则下列说法正确的是(　　) A.原线圈输入电压最大值为220 V B.副线圈的电压为5 V C.副线圈中电流的频率为100 Hz D.副线圈的电流为5 A 答案　B 解析　原线圈输入电压表达式为u=220sin V，最大值为220 V，故A错误；原线圈电压有效值为220 V，原副线圈匝数比为44∶1，根据=，副线圈电压为U2= V=5 V，故B正确；由ω=100π rad/s，得原线圈电压频率f==50 Hz，理想变压器不改变频率，故C错误；输入功率P=20 W，副线圈功率P=U2I2，则I2= A=4 A，故D错误。 2.在如图所示的电路中，开关S闭合，理想变压器的输入电压U=Umsin ωt，原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，定值电阻R1、R2、R3的阻值均为R。在变压器的闭合铁芯上还绕有一匝线圈，该线圈接理想交流电压表，电压表的示数为U0。下列说法正确的是(　　) A.Um=U0 B.电阻R2的功率为 C.原线圈中的电流为 D.若仅断开开关S，则电压表的示数变为U0 答案　C 解析　根据变压器原、副线圈电压与线圈匝数的关系可知=，解得Um=n1U0，故A错误； 同理可知=，解得U2=n2U0，根据串并联电路电流规律可知I2=，则通过R2的电流为I=×I2=，R2的功率为P=I2R2=，故B错误；根据变压器原、副线圈电流与线圈匝数的关系可知=，解得I1=，故C正确；仅断开开关S，则电压表的示数不变，故D错误。 3.(2026·河北秦皇岛市第一中学检测)如图(a)所示，理想变压器副线圈两端接有一灯泡L(110 V，55 W)，二极管为理想二极管，电流表为理想交流电流表，定值电阻R=55 Ω，原线圈所接电源输出电压变化规律如图(b)所示，灯泡L正常发光，下列说法正确的是(　　) A.原、副线圈的匝数比为4∶1 B.原、副线圈的匝数比为3∶1 C.电流表的示数为2.25 A D.电流表的示数为4.25 A 答案　C 解析　由题图(b)可得原线圈电压有效值为U1=220 V，副线圈电压为110 V，则原、副线圈的匝数比为===2，故A、B错误；根据能量守恒定律可得·+PT=U1IT 解得I=2.25 A，故C正确，D错误。 4.(2026·山东省名校联盟检测)如图甲所示，理想变压器的原线圈与定值电阻R0串联后接在U0=220sin 100πt的交流电源上，副线圈接理想电压表、理想电流表和滑动变阻器R。改变滑动变阻器接入电路的阻值，得到多组理想电表的示数，并绘制出U-I图像，如图乙所示，则R0的阻值为(　　) A.5 Ω B.20 Ω C.40 Ω D.80 Ω 答案　A 解析　设变压器原线圈两端的电压为U1，流过原线圈的电流为I1，原、副线圈的匝数分别为n1、n2，可知== 根据闭合电路欧姆定律可得=I1R0+U1=IR0+U 根据题图乙的图像可知，当I为0时，U等于440 V，代入上式得= 当I为22 A时，U等于0，代入上式得R0=5 Ω，故选A。 5.(多选)(2026·河北保定市四校联考)2025年6月19日，我国300兆瓦级变速抽水蓄能发电电动机全尺寸交流集电系统顺利完成验证试验，标志着我国变速抽蓄核心技术实现重大突破。如图甲所示为抽水蓄能的原理图，当电网中用户负荷较低时，某水电站一台输出电压如图乙所示的发电机与理想变压器相连，理想变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2，副线圈接有一台抽水蓄能发电电动机，其额定电压为380 V，内阻为1 Ω，电动机正常工作时，与原线圈相连的电流表(内阻不计)示数为12.5 A，重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是(　　) A.理想变压器的原、副线圈匝数比=2 B.抽水蓄能发电电动机内阻上的发热功率为625 W C.抽水蓄能发电电动机的输出功率为9 500 W D.抽水蓄能发电电动机1 s内可将88.75 kg水抽到10 m高处 答案　BD 解析　由题意，原线圈两端电压有效值为U1=760 V 副线圈两端电压有效值为U2=380 V 则理想变压器的原、副线圈匝数比===2，故A错误；由题意，原线圈电流有效值I1=12.5 A 由=可知，副线圈电流有效值I2=25 A 则抽水蓄能发电电动机内阻上的发热功率为P热=r=252×1 W=625 W，故B正确；抽水蓄能发电电动机的输出功率为P出=I2U2-P热=25×380 W-625 W=8 875 W，故C错误；1 s内，发电电动机的输出机械功W=P出t=8 875 J 由W=mgh，其中m=88.75 kg 解得水升高h=10 m，故D正确。 理想变压器及动态分析 (分值：30分) 1~5题每题6分 1.(2025·河南信阳市一模)图甲是医用红外理疗灯，图乙是其内部电路结构示意图，自耦变压器可视为理想变压器，其抽头P与M、N点间的线圈匝数分别为n1和n2(n1<n2)。若单刀双掷开关从a切换到b，则(　　) A.电流表示数变大 B.电流表示数变小 C.电压表示数变大 D.电压表示数变小 答案　A 解析　单刀双掷开关从a切换到b，由题知，变压器原线圈的电压不变，故电压表的示数不变，故C、D错误；由题知，变压器原线圈的电压和匝数不变，单刀双掷开关从a切换到b，n1<n2，则副线圈的匝数增加，根据原副线圈的电压之比等于匝数比，可知变压器副线圈的电压变大，则副线圈的电流变大，故变压器的输出功率变大，根据变压器两端功率不变，可知输入功率也变大，根据P=U1I1，可知原线圈的电流增大，即电流表的示数变大，故A正确，B错误。 2.(2026·福建全国名校联盟联考)某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示，图中R为输电线的总电阻。若变压器视为理想变压器，所有电表视为理想电表，不考虑变压器的输入电压随负载变化，则当住户使用的用电器减少时，图中各电表的示数变化情况是(　　) A.A1增大，V2不变，V3增大 B.A1减小，V2不变，V3增大 C.A2减小，V2增大，V3增大 D.A2增大，V2不变，V3减小 答案　B 解析　不考虑变压器的输入电压随负载变化，则原线圈输入电压U1不变，根据= 可知，副线圈输出电压U2不变，即V2不变；当住户使用的用电器减少时，相当于用户电阻增大，可知副线圈总电阻增大，根据欧姆定律I2=可知，副线圈电流I2减小，即A2减小； 根据=可知，原线圈电流I1减小，即A1减小；由于通过输电线电阻R的电流减小，输电线电阻R两端电压减小，所以用户两端电压增大，即V3增大。故选B。 3.(多选)(2026·广东深圳市检测)如图甲所示为一理想变压器的原理图，原、副线圈的匝数分别为n1、n2，a、b为输入端，c、d为输出端。除了通过调节原、副线圈的匝数比来调节输出端的电压外，还可以通过调节R1和R2的比值来调节输出端的电压，若在a、b端接入如图乙所示的电压，电压随时间按正弦规律变化，电压表和电流表均为理想交流电表，则下列说法正确的是(　　) A.输入端电压的变化规律为e=220·sin (100πt)(V) B.若n1∶n2=1∶10，输出端电压的有效值可能为1 100 V C.若输入端的电压保持不变，原、副线圈的匝数比和R1的阻值不变，要使R2的功率最大，则有R2=R1 D.若输入端的电压保持不变，原、副线圈的匝数比和R1的阻值不变，增大电阻R2，则电流表示数变小，电压表示数增大 答案　BCD 解析　由题图乙可知T=0.2 s，故输入端电压的变化规律为e=220sint (V)=220sin 10πt (V)，故A错误；设原、副线圈两端电压有效值分别为U1、U2，则U1= V=220 V，根据=，可得U2=2 200 V 当R1=R2时，输出端电压有效值为U3==1 100 V，故B正确；若输入端的电压保持不变，原、副线圈的匝数比和R1的阻值不变，则副线圈中电流为I2=，R2的功率为P=R2=，可知当R2=R1时，R2的功率最大；输出端电压U3=U2-I2R1，增大R2，I2变小，U3变大，即电流表示数变小，电压表示数增大，故C、D正确。 4.(2025·河北秦皇岛市模拟)如图所示为一理想变压器的原理图，a、b间接输出电压有效值恒定的正弦式交流电源，通过总电阻为r的导线与原线圈连接。副线圈所接四个灯泡规格相同，开关S断开时，三个灯泡亮度一样，若不考虑灯泡电阻的变化，当开关S闭合后，下列说法正确的是(　　) A.L1、L2、L3都变亮 B.L1、L2、L3都变暗 C.L1、L2变亮，L3变暗 D.L1、L2变暗，L3变亮 答案　B 解析　电路图可简化为如图所示 原线圈输入电压为U1=U-I1r 根据=可知，两副线圈两端的电压分别为U2=U1=(U-I1r)，U3=U1=(U-I1r) 对理想变压器，根据原副线圈功率相等有U1I1=+ 把U1、U2、U3代入可得(U-I1r)I1=+ 整理得= 可得-r= 题中开关S闭合后，R3减小，可知I1增大，则原线圈输入电压U1减小，所以两副线圈两端电压都减小，所以L1、L2、L3都变暗，故选B。 5.(2026·湖南永州市一模)如图甲所示，小型交流发电机的输出端与含理想变压器的电路相连，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，穿过线圈的磁通量随时间的变化关系图像如图乙所示。已知原、副线圈匝数比为1∶2，原线圈上定值电阻R0的阻值为6 Ω，副线圈上定值电阻R1的阻值为16 Ω，滑动变阻器R2的阻值范围0~20 Ω，发电机线圈匝数为10匝，其电阻忽略不计，电表均为理想交流电表。下列说法正确的是(　　) A.若R2=0时，电压表的示数为48 V B.R2接入电路的阻值为8 Ω时，变压器输出功率最大 C.R2接入电路的阻值增大时，电流表示数增大 D.保持R2滑片位置不变，由于R0电阻部分短路，其电阻变小，则电压表示数变小 答案　B 解析　交流发电机的电动势最大值为Em=NBSω=10××10-2× V=240 V，交流发电机的电动势有效值为E==240 V，将变压器与副线圈负载看成一个等效电阻，则有R等===()2·=(R1+R2)，若R2=0时，则原线圈电流为I1== A=24 A，副线圈电流为I2=I1=12 A，副线圈电压为U2=I2R1=192 V，可知电压表的示数为192 V，故A错误；变压器输出功率等于等效电阻的功率，则有P出=()2R等=，可知当R等=R0时，即(R1+R2)=R0，解得R2=8 Ω，变压器输出功率最大，故B正确；R2接入电路的阻值增大时，根据I1==，可知原线圈电流减小，即电流表示数减小，故C错误；保持R2滑片位置不变，由于R0电阻部分短路，其电阻变小，可知等效电阻分到的电压增大，即原线圈输入电压U1增大，副线圈输出电压U2增大，则电压表示数变大，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $