第40讲 变压器 电能的输送（高效培优讲义）2027年高考物理一轮复习高效培优系列

第40讲 变压器 电能的输送（培优复习讲义） 参考答案 基础・知识梳理 核心梳理 知识2 理想变压器的原理及应用 1．（1）闭合铁芯 两个线圈 原线圈 副线圈 （2）互感 2．（1）P入＝P出（2）（3） 3．（2）并联 串联 电压表 电流表 低电压 小电流 知识3 电能的输送 1．（2）U－U'（3）P－P' I2R （4）横截面积 电阻率小 提高输电电压 重难・核心突破 重难01 变压器基本关系的理解 【典例突破】 B 【变式研析】1．BD 2．AD 重难02 理想变压器的动态分析问题 【典例突破】 C 【变式研析】1．D 2．C 3．C 重难03 远距离输电问题 【典例突破】 D 【变式研析】1．B 2．B 3．B 拔高・分层集训 基础演练 1．B 2．B 3．C 4．D 5．C 6．C 7．A 8．D 9．A 10．C 11．D 12．C 13．C 14．B 15．C 16．D 17．AD 18．BD 19．BC 20．AD 21．ACD 22．AD 23．（1）ADE （2）AC （3）大于 24．（1）uab＝500sin100πt （V） （2） （3） 25．（1） （2） （3） （4）升压变压器匝数比，降压变压器匝数比 能力进阶 1．C 2．C 3．B 4．A 5．B 6．D 7．C 8．C 9．AD 10．BC 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 第40讲 变压器 电能的输送（培优复习讲义） 内容导航 夯实基础·突破重难·分层提能 考情・分析解读（课标要求 考情解读 备考策略） 基础・知识梳理（专题线索 知识导图 知识梳理） 知识01 实验:探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 知识02 理想变压器的原理及应用 知识03 电能的输送 重难・核心突破（技法点拨 典例突破 变式研析） 重难01 变压器基本关系的理解 重难02 理想变压器的动态分析问题 重难03 远距离输电问题 拔高・分层集训（基础演练 能力进阶 真题实战） 考情·分析解读 课标要求 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。 考题统计 核心考点 2026年 2025年 2024年 考点01 变压器 （5年37考） 重庆卷T3、甘肃卷T9、浙江卷T5、北京卷T7、河南卷T4、湖北卷T8、河北卷T8 天津卷T6、海南卷T10、江西卷T3、广东卷T2、湖南卷T6、河北卷T6、安徽卷T8、福建卷T2、云南卷T8、广西卷T2 重庆卷T9、海南卷T9、北京卷T5、全国甲卷T6、，黑吉辽卷T13 考点02 远距离输电（5年12考） 海南卷T6、江苏卷T2、贵州卷T5、云南卷T8 重庆卷T9、山东卷T14、湖北卷T8 湖南卷T6 考情解读 1．考查频次：高考高频考点，多以选择题出现，偶尔结合电磁感应综合考查，属于交变电流板块必考小综合，难度中等。 2．考查要点：变压器工作原理、变压比与变流比、功率关系；理想变压器动态分析；远距离输电模型、输电线上功率损耗、电压损耗计算。 3．命题情境：家庭供电、充电桩输电、电网升压降压、新能源电站输电、实验探究变压器规律等真实电力场景。 备考策略 1．理清模型：牢牢区分理想变压器与远距离输电两个模型，熟记两组核心公式，规避 “电流决定电压” 等常见误区。 2．聚焦动态：掌握负载变化类动态分析顺序，从副边到原边逐步推导，规范变量判断思路。 3．重视损耗：抓住远距离输电的核心——输电损耗由输电电流决定，强化升压降流的逻辑，做好计算训练。 基础・知识梳理 知识导图 核心梳理 知识1 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 （2）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．操作步骤 （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：把两个线圈穿在闭合铁芯上，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，重复以上操作。 3．实验结论 原、副线圈的电压比等于原、副线圈的匝数比。 4．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）为保障人身安全，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5．误差分析 （1）由于漏磁，通过原、副线圈的每一匝的磁通量不严格相等造成误差。 （2）原、副线圈有电阻，原、副线圈中的焦耳热损耗造成误差。 （3）铁芯有磁损耗，形成涡流产生误差。 知识2 理想变压器的原理及应用 1．理想变压器的构造和原理 （1）构造：如图所示，变压器是由　闭合铁芯　和绕在铁芯上的　两个线圈　组成的。与交流电源连接的线圈叫　原线圈　，也叫初级线圈； 与负载连接的线圈叫　副线圈　，也叫次级线圈。 （2）原理：利用电磁感应的　互感　现象。 2．基本关系式 （1）功率关系：　P入＝P出 。 （2）电压关系：只有一个副线圈时，；有多个副线圈时，。 （3）电流关系：只有一个副线圈时，；有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn。 （4）频率关系：f1＝f2（变压器不改变交变电流的频率）。 3．几种常用的变压器 （1）自耦变压器——调压变压器，只有一个线圈，其中的一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以升压也可以降压，变压器的基本关系对自耦变压器均适用，如图所示。 （2）互感器 电压互感器 电流互感器 原理图 原线圈的连接 　并联　高压电路中 　串联　交流电路中 副线圈的连接 连接　电压表　 连接　电流表　 互感器的作用 将高电压变为　低电压　 将大电流变为　小电流　 利用的公式 I1n1＝I2n2 知识3 电能的输送 1．高压输电的原理 （1）输电电流：。 （2）电压损失：①ΔU＝　U－U'　；②ΔU＝IR。 （3）功率损失：①ΔP＝　P－P'　＝ΔU·I；②ΔP＝　I2R　＝。 （4）降低输电损耗的两个途径 ①减小输电线的电阻R。由知，可加大导线的　横截面积　、采用　电阻率小　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　提高输电电压　。 2．远距离高压输电线路分析及有关物理量的计算 （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＝。 重难・核心突破 重难01 变压器基本关系的理解 【技法点拨】 1．理想变压器的三点说明 （1）变压器不能改变直流电压。 （2）变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的周期和频率。 （3）理想变压器本身不消耗能量。 2．解决理想变压器问题的思路 （1）电压：变压器原、副线圈的电压之比为；当变压器有多个副线圈时。 （2）功率：理想变压器的输入、输出功率关系为P入＝P出；当变压器有多个副线圈时，P1＝P2＋P3＋…。 （3）电流：由知，对只有一个副线圈的变压器有；当变压器有多个副线圈时有U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn。。 3．非理想变压器问题的转化：常见非理想变压器的原线圈磁通量未被副线圈全部接收，要从变压器原理出发解决此类问题，，其中。 【典例突破】（2026·重庆·高考真题）重庆夜景闻名遐迩。吊脚楼在霓虹灯映衬下呈现出梦幻般的色彩。为启动霓虹灯，将变压器的原线圈接入有效值为220 V的家用交流电，副线圈接霓虹灯。当副线圈两端的电压有效值为15400 V时，流过霓虹灯的电流有效值为10 mA，若将该变压器视为理想变压器，则（     ） A．原、副线圈匝数比为 B．原线圈中电流有效值为0.7 A C．家用交流电的电压最大值为 D．副线圈的输出功率为2.2 W 【答案】B 【解析】已知理想变压器原线圈电压有效值，副线圈电压有效值，副线圈电流，结合理想变压器规律逐一分析选项： A．理想变压器电压与匝数成正比，即，原、副线圈匝数比为，故A错误； B．理想变压器输入功率等于输出功率，副线圈输出功率，原线圈电流，故B正确； C．家用正弦交流电的最大值为有效值的倍，有效值为220V，因此最大值为，故C错误； D．由上述计算可知副线圈输出功率为，故D错误。 故选B。 【变式研析】 1．（2026·云南怒江·一模）（多选）我国新能源汽车无线充电技术取得重要突破，某品牌电动汽车采用感应式无线充电系统，其工作原理可简化为如图所示的理想变压器模型。发射线圈（原线圈）与接收线圈（副线圈）的匝数比。为模拟实际传输过程中的能量损耗，在原、副线圈的回路中各接有一定值电阻、，且。原线圈一侧a、b两点间接有电压为220V的正弦交流电源，不计输电导线的电阻。下列说法正确的是（     ） A．两端电压大于两端电压 B．、消耗的功率之比为1：3 C．原线圈两端电压是两端电压的1.5倍 D．电源的输出功率与消耗的功率之比为4：3 【答案】BD 【解析】AC．由图可知，与原线圈串联，接在副线圈两端。理想变压器满足 且不消耗功率，故。代入匝数比得 由欧姆定律，和两端电压分别为，。结合该电流比和题给的电阻比，两电阻电压相等。副线圈与并联，其电压为，原线圈电压，故AC错误； BD．设和消耗的功率分别为，。由电阻功率公式及前述电流比，得 图中只有两个电阻消耗功率，理想变压器无能量损失，故电源输出功率 代入功率比得，故BD正确。 故选BD。 2．（2026·内蒙古包头·三模）（多选）如图所示，理想变压器的原线圈两端接的交流电源，三个定值电阻阻值相等，理想交流电压表V1、V2的读数之比为。下列说法正确的是（     ） A．原、副线圈的匝数比为 B．原、副线圈两端的电压比为 C．变压器的输入功率大于输出功率 D．1s的时间内，流过定值电阻的电流方向改变100次 【答案】AD 【解析】AB．设副线圈两端的电压为，根据欧姆定律得， 三个定值电阻阻值相等，解得 又， 解得 根据理想变压器原、副线圈两端电压之比与匝数之比的关系得，故A正确，B错误； C．由于理想变压器没有能量损失，所以变压器的输入功率等于输出功率，故C错误； D．根据 可知交流电的周期 则交流电的频率 由于变压器不改变交流电的频率，因此变压器输出电压的频率为50Hz，又1个周期内电流方向改变两次，所以1s的时间内，流过定值电阻的电流方向改变100次，故D正确。故选AD。 重难02 理想变压器的动态分析问题 【技法点拨】 1．制约关系 （1）电压：副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定。 （2）电流：原线圈的电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定。 （3）功率：原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定。 2．分析该类问题的一般思维流程 3．常见的理想变压器的动态分析问题 （1）匝数比不变，负载变化 如图所示，匝数比不变，负载变化的情况的分析思路： ①U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，可以得出不论负载电阻R如何变化，U2不变。 ②当负载电阻发生变化时，I2变化，根据输出电流I2决定输入电流I1，可以判断I1的变化。 ③I2变化引起P2变化，根据P1＝P2，可以判断P1的变化。 （2）负载不变，匝数比变化 如图所示，负载电阻不变，匝数比变化的情况的分析思路： ①U1不变，发生变化，U2变化。 ②R不变，U2变化，I2发生变化。 ③根据P2＝和P1＝P2，可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化。 【典例突破】（2026·北京·高考真题）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为2∶1，原线圈接在的交流电源上，副线圈接定值电阻和滑动变阻器，电流表、电压表均为理想电表。滑动变阻器的滑片由端向端缓慢滑动（     ） A．电压表、的示数之比为2∶1 B．电流表示数不变 C．电流表示数增加 D．变压器输出功率减小 【答案】C 【解析】A．理想变压器原副线圈的电压比等于匝数比，即原线圈两端电压（也就是V₁的示数）和副线圈两端总电压的比值为2:1。但V₂测量的是滑动变阻器R的分压，并非副线圈的总电压，因此V₁、V₂的示数之比不等于2:1，A错误； C． 滑片从a向b滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小。由于原线圈接的交流电源有效值恒定，根据变压规律 副线圈的总电压有效值保持不变， 副线圈回路总电阻为，总电阻减小，由欧姆定律可知副线圈总电流（即A₂的示数）增大，C正确； B．根据变流规律，副线圈电流增大时，原线圈电流（即A₁的示数）也会增大，B错误； D．变压器的输出功率 不变、增大，因此输出功率增大，D错误。故选C。 【变式研析】 1．（2026·广西·一模）如图甲所示，一理想变压器原线圈匝数匝，副线圈匝数匝，变压器输入端的正弦交变电压如图乙所示，定值电阻的阻值为，滑动变阻器的总阻值为。下列说法正确的是（     ） A．副线圈电压的频率为 B．副线圈电压的有效值为 C．变阻器的滑片P向左滑动时，电阻两端的电压变小 D．变阻器的滑片P滑到最右端时，变压器的输入功率为 【答案】D 【解析】A．变压器不改变频率，由图乙可知周期为，则频率为，故A错误； B．由图乙可知原线圈输入电压有效值为 由，可得副线圈电压的有效值为，故B错误； C．变阻器的滑片P向左滑动时，变阻器接入电路阻值变小，副线圈总电阻变小，根据欧姆定律可知，副线圈电流增大，即通过电阻的电流增大，所以电阻两端的电压变大，故C错误； D．变阻器的滑片P滑到最右端时，变压器的输入功率为，故D正确。 故选D。 2．（2026·湖南永州·一模）如图所示，理想变压器原线圈接电压有效值恒定的电源，副线圈接入滑动变阻器R、定值电阻R0和阻值不变的灯泡L、开关S。A1和A2为理想交流电流表，闭合开关S，灯泡L正常发光。现将滑动变阻器滑片从a端滑动到b端，此过程中（     ） A．A1示数增大 B．A2示数先增大后减小 C．原线圈输入功率先减小后增大 D．L先变暗后变亮 【答案】C 【解析】BD．根据变压器电压比等于匝数比可得 由于原线圈输入电压恒定，可知副线圈输出电压保持不变，则灯泡L两端电压不变，通过灯泡L的电流不变，灯泡L亮度不变，示数不变，故BD错误； AC．变阻器滑片在a端时，滑动变阻器并联后的阻值为0，在b端时，滑动变阻器并联的阻值也为0，所以将变阻器滑片从a端滑动到b端，滑动变阻器并联的阻值先增大后减小，则副线圈总电阻先增大后减小，根据欧姆定律可知副线圈电流先减小后增大，根据变压器电流比等于匝数比的反比可得，可知原线圈电流先减小后增大，即示数先减小后增大；根据，可知原线圈输入功率先减小后增大，故A错误，C正确。 故选C。 3．（2026·河南郑州·模拟预测）如图甲所示的交变电路中，交流电流表为理想电表，定值电阻阻值R1=R、R2=2R，滑动变阻器的最大电阻值为R3=18R，变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2=1∶3，开始时滑动变阻器的滑动触头位于最上端。现在MN两点间接有如图乙所示的交流电。下列说法正确的是（     ） A．T时刻电流表的示数为0 B．滑动触头向下滑动时，消耗的功率减小 C．滑动触头向下滑动时，消耗的功率减小 D．滑动触头向下滑动时，和消耗的总功率增大 【答案】C 【解析】A．图乙为电压的图像，时刻电压瞬时值为零，但交流电流表显示的是电流的有效值。回路中交流电压的有效值不为零，故电流表示数不为零，故A错误； B．设副边滑动变阻器接入电阻折算到原边后的阻值为，由理想变压器的电压、电流关系得 滑动触头向下滑动时，接入的减小，故减小。原边的与并联，其等效电阻为 所以减小，原边总电阻减小，电流表所在支路的电流增大。由焦耳定律得，故消耗的功率增大，故B错误； C．原边并联部分的电压为 随减小，减小。由电功率公式得，故消耗的功率减小，故C正确； D．理想变压器不消耗功率，与消耗的总功率等于原边并联部分的功率。令，则 且滑动触头向下滑动时减小。由电功率公式得 在 时，有 因此随减小而减小，故和消耗的总功率减小，故D错误。 故选C。 重难03 远距离输电问题 【典例突破】（2026·海南·高考真题）2025年12月，海南自贸港重大项目——海南500千伏主网架工程全面投产。海南电网主网架首次实现电压等级从到的历史性跨越。若保持输送电功率和输电线电阻都不变，采用500 kV输电与采用220 kV输电在输电线上损失的电功率之比为（     ） A．25∶11 B．11∶25 C．625∶121 D．121∶625 【答案】D 【解析】输电过程中，输送功率、输电电压、输电电流满足，因此输电电流；输电线上损失的功率为电流的热功率，即，联立得 两种输电方式损失功率之比为 故选D。 【变式研析】 1．（2026·贵州·高考真题）如图，某发电站输出电压的交流电，经两个变压器先后将电压升至和，再并入电网。输电线电阻，。设所用变压器均为理想变压器，若发电站输出功率，则和上损失的总功率为（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】发电站输出总功率 因此所在回路电流： 的功率损失： 理想变压器无损耗，第一个变压器副线圈输出功率等于原线圈输入功率，即 结合，得所在回路电流： 的功率损失： 故选B。 2．（2026·甘肃白银·一模）某乡村光伏发电站发出低压交流电，通过升压变压器升压后，经长距离输电线输送到山下村落，再经降压变压器降压后供村民使用，其输电线路如图所示。不考虑变压器线圈损耗，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器原线圈匝数大于副线圈匝数，目的是增大输电线上的电流 B．输电线有电阻，输电电压越高，输电线上损耗的电功率越小 C．若村落同时开启更多家用电器，则输电线上损耗的电压变小 D．更换电阻更小的输电线，只能减小电压损耗，无法减小功率损耗 【答案】B 【解析】A．本题变压器均为理想变压器，则可得，，，，，，，，， 远距离输电时输电线上满足，，， 升压变压器原副线圈电压应满足，则由可得升压变压器原副线圈匝数满足，即升压变压器原线圈匝数小于副线圈匝数，且由可得其目的是减小输电线上的电流，故A错误； B．该光伏发电站发电时功率恒定，即为定值，由，可得输电电压越高，输电线上的电流越小，输电线上损耗的电功率越小，故B正确； C．若村落同时开启更多家用电器，则可得用户用电总电流变大，由，可得输电线上的电流变大，输电线上损耗的电压变大，故C错误； D．仅更换电阻更小的输电线，用户用电总电流不变，由得输电线上的电流不变，则由，可知输电线上损耗的电压与电功率均减小，故D错误。 故选B。 3．（2026·广东湛江·模拟预测）新能源电动汽车常用交流充电桩进行充电，如图所示为交流充电桩的供电电路，输电线的总电阻。配电设施的输出电压为，降压变压器原、副线圈的匝数比为，充电桩的输出电压，充电桩实际功率为，变压器均视为理想变压器，则（　　） A．配电设施输出电流的频率为 B．输电线损失的电压为 C．升压变压器原、副线圈的匝数比为 D．该情境下输电效率为 【答案】B 【解析】A．由充电桩输出电压表达式可知，角速度，则交流电的频率 变压器不改变交流电的频率，故配电设施输出电流的频率为，故A错误； B．充电桩输出电压的有效值 根据功率可得充电桩电流 根据理想变压器电流与匝数成反比，可得输电线电流 则输电线损失的电压，故B正确； C．根据理想变压器电压与匝数成正比，可得降压变压器原线圈电压 升压变压器副线圈电压 则升压变压器原、副线圈的匝数比，故C错误； D．输电线上损失的功率 输电效率，故D错误。 故选B。 拔高・分层集训 基础演练 1．手机充电器中装有降压变压器（视为理想变压器）。若将手机充电器连接到家用交流电源上，则下列说法正确的是（     ） A．变压器原线圈的匝数比副线圈的匝数少 B．手机充电器连接手机时，变压器原、副线圈功率相等 C．手机充电器连接手机时，变压器副线圈中的电流比原线圈中的电流小 D．手机充电器未连接手机时，穿过变压器副线圈的磁通量为零 【答案】B 【解析】A．设原、副线圈的电压有效值分别为和，匝数分别为和。该变压器为降压变压器，原线圈电压大于副线圈电压，根据理想变压器电压与匝数成正比的关系可得，故A错误； BC．连接手机时，理想变压器没有能量损耗，输入功率等于输出功率。设原、副线圈的电流有效值分别为和，由电功率公式和能量守恒得 结合原线圈电压大于副线圈电压，可得，故B正确，C错误； D．未连接手机时，副线圈中没有电流，但原线圈仍接交流电源，铁芯中仍有交变磁场，因而仍有随时间变化的磁通量穿过副线圈，故D错误。 故选B。 2．街头某变压器原理结构如图所示，下列说法正确的是（     ） A．该变压器是升压变压器 B．互感现象是变压器工作的基础 C．原线圈导线比副线圈导线要粗一些 D．为减小涡流影响，可以用陶瓷替换铁芯 【答案】B 【解析】A．由图可知，原线圈匝数多于副线圈匝数，根据变压器电压比，可得，是降压变压器，故A错误； B．变压器依靠原线圈产生变化磁场，副线圈通过互感感应出电动势，互感现象确实是变压器工作的基础，故B正确； C．根据理想变压器功率关系，原线圈电压高、电流小，副线圈电压低、电流大；导线电流越大，需要越粗的导线减小发热损耗，因此副线圈导线比原线圈更粗，故C错误； D．铁芯的核心作用是导磁，陶瓷是不导磁的绝缘材料，替换后变压器无法正常工作，实际中是用绝缘硅钢片叠放铁芯减小涡流，不能直接替换为陶瓷，故D错误。 故选B 。 3．某款多功能电加热器内部结构可简化为如图所示理想变压器模型。原线圈匝数为，副线圈有两个，匝数分别为和。副线圈的两端接有发热电阻，副线圈的两端通过开关接有发热电阻。已知，原线圈输入正弦式交变电流的电压恒为。当开关断开时，原线圈中的电流为；当开关闭合时，原线圈中的电流变为。电阻与的阻值之比为（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】设原线圈输入电压的有效值为，两副线圈输出电压的有效值分别为和。理想变压器无漏磁，各线圈中磁通量的变化率相同，由电磁感应规律有 题给，两副线圈的电压分别为， 理想变压器不计能量损失，输入功率等于输出功率，即，把电压关系代入得 开关断开时，原线圈中的电流，副线圈回路断开，其中电流，只有副线圈所在回路有电流，由电流关系得 即副线圈中的电流为，由欧姆定律得 开关闭合后，原线圈电压不变，两副线圈电压仍为和，所在回路的电流不变，即，原线圈中的电流变为，电流关系为 把和代入，副线圈中的电流为 所以 两式相比得 故选C。 4．我国是目前世界上唯一用特高压输电技术进行远距离输电的国家，也是全球特高压输电线最长、核心专利最多、技术最完备的国家。如图所示是交流特高压远距离输电的原理图，假定在远距离输电过程中，等效理想变压器T1的输入功率P0=2.2×108 W，输入电压U0=11 kV，输电线上的电流I1=200 A，输电线中损失的功率为输入功率P0的4%。U1为理想变压器T1副线圈两端的电压，U2为理想变压器T2原线圈两端的电压。则（     ） A．U1=1100 V B．R线=1.0×103 Ω C．U1与U2的差与输入功率无关 D．变压器T1的原、副线圈匝数比为1∶100 【答案】D 【解析】A．理想变压器T1副线圈两端的电压，故A错误； B．输电线中损失的功率为 解得R线=220 Ω，故B错误； C．U1与U2的差为，故U1与U2的差与输入功率有关，故C错误； D．理想变压器T1的原、副线圈匝数比为，故D正确。 故选D。 5．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比，定值电阻，在M、N两端接的正弦交流电如图乙所示。当开关S闭合后，下列说法正确的是（     ） A．流过电阻的电流的频率为100 Hz B．变压器的输入电压有效值为220 V C．两端的电压为66 V D．变压器的输入功率为440 W 【答案】C 【解析】A．通过题图乙可知M、N两端输入电压的最大值为，有效值为U=220V，交变电流的周期，交变电流的频率， 变压器不改变频率，则流过电阻的电流的频率为50Hz，故A错误； C．设流过R2的电流为，则原线圈电流为，根据 解得 R2两端的电压为，故C正确； B．变压器两端的电压比等于匝数比，可知 即变压器的输入电压有效值为198 V，故B错误； D．变压器的输入功率为，故D错误。 故选C。 6．如图所示的理想变压器电路中，变压器原、副线圈的匝数比为1∶3，电表均为理想电表，定值电阻R1=4 Ω，R2=6 Ω，在a、b两端加上有效值恒为20 V的正弦交流电，将阻值范围合适的滑动变阻器R3的滑片从c端向d端移动，则下列判断正确的是（     ） A．电流表的示数变小，电压表的示数变大 B．电流表的示数变大，电压表的示数变大 C．当电压表的示数为36 V时，a、b端输入的功率为40 W D．当电流表示数为1 A时，变压器的输入功率最大 【答案】C 【解析】AB．根据理想变压器的工作原理可知，变压器原、副线圈两端电压之比满足 设原、副线圈的电流分别为、，原线圈的输入功率与副线圈的输出功率相等，即 可得 可将变压器及输出部分等效为电阻，满足 由闭合电路的欧姆定律可知a、b两端的电压满足 当滑动变阻器的滑片从c端向d端移动时，减小，变大，根据变流比可知，电流表示数变大；两端的电压变大，变压器输入电压变小，根据变压比可知，副线圈两端的电压即电压表的示数变小，故AB错误； C．当电压表的示数为36V时，根据变压比可知，原线圈两端的电压为 则原线圈中电流为 因此a、b端输入的功率为 即当电压表的示数为36V时，a、b端输入的功率为40W，故C正确； D．由电源的输出功率 可知时电源的输出功率最大。 所以当时，变压器的输入功率最大，解得 代入，可知原线圈中电流 由变流比可知，此时电流表的示数为 即当电流表示数为时，变压器的输入功率最大，故D错误。 故选C。 7．如图所示为高铁供电流程的简化图，高铁动力车厢利用降压变压器为动力系统供电。动力系统总电阻为（可调节）。若某次高铁进站过程，保持输入电压和变压器线圈匝数比不变，仅通过调节电阻使得电流减小到原来的一半。下列说法正确的是（     ） A．动力系统的电压不变 B．高铁车厢的输入功率不变 C．图中电流关系 D．电流的频率将减小到原来的一半 【答案】A 【解析】AB．理想变压器原、副线圈电压之比由匝数比决定。因和匝数比不变，所以不变。理想变压器原、副线圈功率相等，电功率公式为，本题有 因减为原来的一半而不变，所以减为原来的一半，故A正确，B错误； C．理想变压器原、副线圈电流与匝数的关系为，故C错误； D．变压器只改变交流电的电压和电流，不改变频率，故D错误。 故选A。 8．如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值减小（滑动片向下移）。如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，有关图中各表的读数变化判断正确的是（     ） A．A2读数变小 B．A1读数变小 C．V1读数变大 D．V3读数不变 【答案】D 【解析】C．由于负载变化时对输入电压不会有大的波动，所以电压表读数不变，故C错误； D．根据可知，输入电压不变，输出电压也不变，电压表测量输出电压，所以电压表读数不变，故D正确； A．当用电器增加时，相当于R的值减小，副线圈回路的总电阻减小，由欧姆定律可知，副线圈电流增大，即电流表读数变大，故A错误； B．根据可知，副线圈电流增大，主线圈电流也增大，即读数变大，故B错误； 故选D。 9．某山区光伏电站输出的交流电通过两级理想变压器输送至村内居民用户，简化模型如图所示。已知升压变压器的原、副线圈匝数比，输电线电阻，发电站输出的电压有效值为、总功率为，则和上损失的总功率为（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】R1的电流为 则R1消耗的功率 升压变压器次级电流 则R2消耗的功率 可得和上损失的总功率为 故选A。 10．一理想自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在间作为原线圈，通过滑动触头取该线圈的一部分，接在间作为副线圈，副线圈两端连有一电阻，在间输入电压为的交变电压时，间的电压为，在将滑动触头从图中点逆时针旋转到点的过程中（　　） A．有可能大于 B．、均增大 C．不变、增大 D．间输入功率不变 【答案】C 【解析】A．根据变压器的电压关系有，由于，所以，故A错误； BC．当滑动触头逆时针转动时，增大，输入电压由发电机决定不变，根据，可得增大，B错误、C正确； D．当增大且负载不变时，输出功率增大，则变压器的输入功率也增大，D错误。 故选C。 11．电压互感器是一种测量电路中电压的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较多，副线圈匝数较少，并联在电路中，两端接在电压表上。则电压互感器（     ） A．是一种升压变压器 B．能测量直流电路的电流 C．原、副线圈电流的频率不同 D．副线圈的电流大于原线圈的电流 【答案】D 【解析】A．由于副线圈的匝数小于原线圈的匝数，是一个降压变压器，故A错误； B．电压互感器的工作原理是电磁感应中的互感现象，因此电压互感器可以测量交变电压，故B错误； C．电压互感器不会改变电流的频率，只改变电压，故原、副线圈电流的频率相同，故C错误； D．根据理想变压器的原理，因为副线圈匝数较少，副线圈的电流大于原线圈的电流，故D正确。 故选D。 12．在检查高压输电线路时，为确保安全，工作人员会用到电压互感器和电流互感器，其目的是将非常大的输电电压、输电电流降低为比较安全的小电压、小电流。下列说法正确的是（     ） A．甲、乙两图中通过原线圈的电流可以是恒定电流 B．互感器在改变电压、电流的同时也会改变电流的频率 C．甲图为电流互感器，乙图为电压互感器 D．甲图中的线圈匝数可以比多，乙图中的线圈匝数可以比少 【答案】C 【解析】A．变压器是根据互感原理，原线圈不可以接恒定电流，故A错误； B．互感器可以改变电压、电流，但不会改变电流的频率，故B错误； C．甲图的原线圈串联接入输电线的一根导线，所以是电流互感器，乙图的原线圈两端接电源两端的电压，所以是电压互感器，故C正确； D．由图可知，乙并联在电路中是电压互感器，电路中是强电压，通过变压器变成弱电压，用电压表测量，又因为电压之比等于线圈匝数比，所以n1 > n2 由图可知，甲串联在电路中是电流互感器，电路中是强电流，通过变压器变成弱电流，用电流表测量，又因为电流之比等于线圈匝数的倒数比，所以n1 < n2，故D错误。 故选C。 13．如图，L1和L2是输电线，甲、乙是两个互感器（可视为理想变压器），其中的线圈匝数关系为，，电流表和电压表均为理想交流电表，下列说法正确的是（　　） A．甲是电流互感器，乙是电压互感器 B．互感器可以测量直流电压和电流 C．若V表示数为30V，则输电线两端的电压有效值为6000V D．若A表示数为5A，则通过输电线的电流最大值为500A 【答案】C 【解析】A．电压互感器并联在输电线两端，原线圈匝数多，副线圈匝数少，用来测高电压；电流互感器串联在输电线中，原线圈匝数少，副线圈匝数多，用来测大电流。所以甲是电压互感器，乙是电流互感器，故A错误； B．互感器（变压器）的工作原理是电磁感应，只能对交流电进行变压或变流，不能测量直流电压和电流。故B错误； C．甲是电压互感器，由于电压表测量的是交流电压的有效值，则根据理想变压器电压与匝数的关系可知，若V表示数为30V，则输电线两端的电压有效值为，故C正确； D．乙是电流互感器，电流表测量的是交流电流的有效值，根据理想变压器电流与匝数的关系有 所以若A表示数为5A，则通过输电线的电流有效值为 所以根据正弦式交变电流最大值与有效值间的关系可知，通过输电线的电流最大值为，故D错误。 故选C。 14．如图，利用理想变压器进行远距离输电，发电厂的输出电压恒定，输电线路的电阻不变，当用电高峰到来时（　　） A．输电线上损耗的功率减小 B．发电厂的输出功率增大 C．电压表的示数减小，电流表的示数增大 D．电压表的示数增大，电流表的示数减小 【答案】B 【解析】AB．设降压变压器原、副线圈的匝数分别为和，用户端总电阻为。折算到降压变压器原线圈侧的等效电阻为 设升压变压器副线圈两端的送电电压为。发电厂输出电压恒定，理想升压变压器的匝数比不变，故恒定。输电电流为 用电高峰时减小，因而减小、增大。输电线上损耗的功率为，损耗功率增大；发电厂的输出功率等于理想升压变压器的输出功率，即，输出功率增大，故A错误，B正确； CD．电压表接在升压变压器副线圈两端，其示数等于恒定的；电流表的示数等于，故其示数增大。设降压变压器原线圈两端的受电电压为，则 由于不变，增大，所以减小。理想降压变压器的匝数比不变，故电压表的示数减小；由理想变压器的电流关系可知，所以电流表的示数增大，故CD错误。 故选B。 15．如图所示为一新能源汽车充电的供电电路示意图，配电设施的输出电压有效值始终为250V，升压变压器原、副线圈的匝数比为5∶36，降压变压器原、副线圈的匝数比为8∶1，输电线的总电阻可等效为的定值电阻，充电桩的输入功率为3520W。已知两变压器均可视为理想变压器，不考虑其他因素，下列说法正确的是（     ） A．升压变压器副线圈两端的电压为 B．输电线上损失的功率为40W C．降压变压器副线圈两端的电压为220V D．充电桩的输入电流为2A 【答案】C 【解析】A．对升压变压器，由理想变压器电压比 其中， 解得，故A错误； B．充电桩输入功率等于降压变压器的输出功率，理想变压器输入功率等于输出功率，因此降压变压器输入功率 设输电线电流为，降压变压器原线圈电压 且 代入数据得 解得 则输电线上损失功率，故B错误； C． 降压变压器原线圈电压 由降压变压器电压比 代入 解得，故C正确； D．充电桩的输入电流为降压变压器副线圈电流，由 解得，故D错误。 故选C。 16．一座小型水电站向山下村镇供电的示意图如图所示，升压变压器T1与降压变压器T2都是理想变压器。已知发电机输出电压U1=250 V，两个变压器的匝数比n1∶n2=1∶100，n3∶n4=110∶1，输电线电阻为R=20 Ω，发电机输出功率为P=1000 kW。则下列说法正确的是（     ） A．用户得到的电压为200 V B．输电线上损失的功率为16 kW C．深夜，用户的用电器减少时输电线上损失的功率将变大 D．输电线上损失的电压为800 V 【答案】D 【解析】A．理想升压变压器满足，因此升压变压器副线圈电压为 代入数据解得 理想变压器不损耗功率，根据可得输电电流为 代入数据解得 输电线上的电压损失为 代入数据解得 降压变压器原线圈两端电压为 解得 理想降压变压器满足，因此用户得到的电压为 代入数据解得，故A错误； B．输电线损失的功率为 代入数据解得，故B错误； C．深夜用户的用电器减少时，输送功率减小，而升压变压器输出电压不变，根据可知输电电流减小，由可知输电线损失的功率减小，故C错误； D．输电线损失的电压为 代入数据解得，故D正确。 故选D。 17．（多选）如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出，经原、副线圈匝数分别为n1和n2的变压器升压至峰值大于10kV，就会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火。下列正确的是（　　） A． B． C．原线圈两端电压最大值为 D．副线圈输出电压的频率为50Hz 【答案】AD 【解析】ABC．输入电压，原线圈电压最大值，变压器电压最大值关系，要求 即 所以，A正确，BC错误。 D．由表达式知，根据 得 变压器不改变交流电频率，所以副线圈频率为，D正确。 故选AD。 18．（多选）在如图所示的电路中，用一交流电源给理想变压器供电，交流电源电压的瞬时值变化规律为（V），理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈回路接有一阻值为的电阻和一理想交流电流表，理想变压器的副线圈回路中接有一个电阻R2，闭合开关S后电流表的示数为0.2 A，则下列说法正确的是（     ） A．变压器副线圈电流的频率为12.5 Hz B．变压器副线圈的电压为20 V C．变压器副线圈的电流为0.05 A D．原线圈的输入功率为16 W 【答案】BD 【解析】A．由交流电源瞬时值表达式 可得，交流电的频率 理想变压器不改变交流电的频率，因此副线圈电流频率也为50 Hz，故A错误； B．电源电压的有效值，原线圈回路中与原线圈串联，电流表测原线圈电流，因此的分压 原线圈两端的实际电压 根据变压比 代入匝数比4：1，得副线圈电压，故B正确； C．根据理想变压器变流比 可得副线圈电流，故C错误； D．原线圈的输入功率，故D正确。 故选BD。 19．（多选）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，输入端接入电压为的正弦式交流电。电阻，，滑动变阻器 的阻值调节范围为 0～40 Ω。电压表、电流表均为理想电表。下列说法正确的是（    ） A．交流电的周期为 0.02 s，电压表示数为 B．滑动变阻器的滑片下移时，电压表示数不变，电流表示数增大 C．、构成的并联电路消耗的最大功率为 1000 W D．滑动变阻器 消耗的最大功率为 1000 W 【答案】BC 【解析】A．输入交流电的角速度 则周期 原线圈输入电压有效值 根据理想变压器原副线圈与电压的关系 可得副线圈两端电压有效值 由于交流电压表测量的是有效值，则电压表示数为200V，故A错误； B．滑动变阻器滑片下移时，接入电路的阻值减小，副线圈侧总负载电阻减小。由于原线圈输入电压和匝数比不变，副线圈的输出电压（电压表示数）始终为200V保持不变，总电阻减小则副线圈总电流增大，即电流表示数增大，故B正确； C．把等效为副线圈的“内阻”，并联部分的电压 并联部分的功率 当并联总电阻时，并联部分功率最大，此时 则，故C正确； D．滑动变阻器消耗的功率为 其中，， 代入化简可得 当时即有，故D错误。 故选BC。 20．（多选）如图甲所示是可拆变压器的实验装置图，已知小灯泡额定电压为2V，调节学生电源，使小灯泡正常发光，此时原线圈上的电压随时间变化的图像如图乙所示。变压器可看作理想变压器，下列说法正确的是（     ） A．此时变压器的原、副线圈匝数之比为5：1 B．若拆走可拆卸铁芯，则小灯泡两端没有电压 C．若原线圈接学生电源直流输出端，则小灯泡仍能正常发光 D．此时通过小灯泡的交变电流周期为0.02s 【答案】AD 【解析】A．由图乙可知，原线圈电压最大值 因此原线圈电压有效值 小灯泡正常发光，故副线圈电压 根据 解得，故A正确； B．若拆走可拆卸铁芯，还是有互感现象，副线圈仍会产生感应电动势，小灯泡两端仍有电压，只是电压变小，故B错误； C．原线圈接直流输出时，直流电流产生的磁通量不变，副线圈不会产生感应电动势，小灯泡不能发光，故C错误； D．由图乙可知，原线圈交流电的周期，变压器不改变交变电流的周期，因此小灯泡的交变电流周期也为，故D正确。 故选AD。 21．（多选）如图，一个发电系统的输出电压恒为250V，输送功率为1×105W。通过理想变压器向远处输电，所用输电线的总电阻为8Ω，升压变压器原、副线圈匝数比为1：16，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器副线圈两端的电压U2=4×103V B．输电线损失的电压为3.8×103V C．输电线损失的功率为5×103W D．若用户获得220V电压，则降压变压器T2原、副线圈的匝数比为190：11 【答案】ACD 【解析】A．升压变压器副线圈两端的电压，故A正确； B．输电线电流 则输电线损失的电压为，故B错误； C．输电线损失的功率为，故C正确； D．降压变压器原线圈电压 降压变压器T2原、副线圈的匝数比为，故D正确。 故选ACD。 22．（多选）北方地区冬季多低温雨雪冰冻天气，高压输电线结冰易造成线路严重损毁，为消除高压输电线上的冰凌，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰。在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热耗功率为∆P；除冰时，需要输电线上电流为3I。若输电功率和输电线的电阻不变，则除冰时（　　） A．输电线上热耗功率为9∆P B．输电线上热耗功率为3∆P C．输电电压为3U D．输电电压为 【答案】AD 【解析】AB．根据焦耳定律可得，输电线上热耗功率为 由此可知，电流为I，热耗功率为∆P，除冰时，电流为3I，输电线上热耗功率为9∆P，故A正确，B错误； CD．输电功率不变，即输送的总功率不变，输电电压为U，电流为I，则输电功率为 除冰时电流为3I，则输电电压为，故C错误，D正确。 故选AD。 23．某实验小组用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”，可拆变压器如图所示。 （1）本实验中，实验室有下列器材： A、可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈） B、条形磁铁 C、直流电源 D、多用电表 E、开关、导线若干 上述器材在本实验中需要的有___________（填器材序号）； （2）关于本实验，下列说法正确的有______； A．铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成，目的是为了减小涡流，提高变压器效率 B．变压器正常工作时，通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈 C．实验结束时，应先断开连接电表的导线，再断开电源开关 （3）实验小组选择的原线圈匝数为400匝，副线圈匝数为800匝，原线圈接学生电源的正弦交流输出端“”挡位，测得副线圈的电压为，其原因可能是学生电源实际输出电压______（选填“大于”或“小于”）标注的“”。、 【答案】（1）ADE （2）AC （3）大于 【解析】（1）A．可拆变压器的铁芯和两个已知匝数的线圈是实验的研究装置，故A正确； B．条形磁铁不参与变压器的工作，故B错误； C．变压器需要交变电流使铁芯中的磁通量持续变化，直流电源不能提供这种工作条件，故C错误； D．多用电表用于测量原、副线圈两端的交流电压，故D正确； E．开关、导线用于连接和控制实验电路，故E正确。 故选ADE。 （2）A．铁芯由相互绝缘的硅钢片叠成，可以增大铁芯的电阻，减小涡流损耗，从而提高变压器的效率，故A正确； B．变压器工作时，原线圈中的交变电流在铁芯中产生交变磁场，副线圈因电磁感应产生感应电动势，能量通过交变磁场传递，而不是通过铁芯导电传递，故B错误； C．实验结束时，先断开连接电表的导线，再断开电源开关，可避免断电瞬间的感应电动势损坏电表，故C正确。 故选AC。 （3）理想变压器原、副线圈的电压与匝数满足 其中下标1、2分别表示原线圈和副线圈。代入，和测得的，得 实际原线圈电压大于电源上标注的，故填“大于”。 24．如图甲所示的是一理想变压器，ab为原线圈，cd为副线圈。原线圈输入正弦式交变电压的u-t图像如图乙所示。若在c、d间接一只的电阻，电阻消耗的功率为50W。 （1）请写出原线圈输入电压瞬时值的表达式； （2）若在cd间接256Ω电阻时，原线圈中的电流； （3）求ab和cd间线圈的匝数比。 【答案】（1）uab＝500sin100πt （V） （2） （3） 【解析】（1）由题图乙知T=0.02s，则 电压瞬时值uab＝500sin100πt （V） （2）原线圈输入电压的有效值为 根据理想变压器 解得 （3）根据 解得副线圈的电流为 根据理想变压器电流与匝数成反比可得ab和cd间线圈的匝数比 25．有一条河流，河水流量为4m3/s，落差为5m，现利用河流落差来发电，水电站的总效率为50%，发电机的输出电压为500V。水电站到用户之间要进行远距离输电，两地间输电线的总电阻为8Ω，允许输电线上损耗的功率为发电机输出功率的5%，用户所需要电压为220V，认为所用的变压器都是理想变压器，g取10m/s2。水的密度ρ=1.0×103kg/m3。 （1）根据河水流量计算出该河流每秒流动的水的质量。 （2）求发电机输出的电功率； （3）在（2）的情况下，远距离输电线上的电流为多大； （4）求升压、降压变压器原、副线圈的匝数比。 【答案】（1） （2） （3） （4）升压变压器匝数比，降压变压器匝数比 【解析】（1）每秒流过河水的体积 根据质量密度关系 解得 （2）水每秒下落减少的重力势能为 结合发电效率，可得输出功率 解得 （3）输电线允许损耗功率 根据功率损耗公式 可得 （4）升压原线圈电压，原线圈电流 ，输电电流即升压副线圈电流 因此升压变压器匝数比 输电线电压损失，升压副线圈电压 因此降压原线圈电压 ，用户端电压（降压副线圈电压） 因此降压变压器匝数比 能力进阶 1．如图所示的交流电路中，电源电压的有效值为，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，阻值为的定值电阻甲与原线圈串联，开关与甲并联。阻值为的定值电阻乙与滑动变阻器并联接在副线圈的两端，滑动变阻器的最大阻值为。下列说法正确的是（     ） A．若合上，把滑动变阻器的滑片从上向下移动到的正中央，副线圈的电流逐渐减小 B．若合上，把滑动变阻器的滑片置于的正中央，电源输出的功率为 C．若断开，把滑动变阻器的滑片置于的最上端，原线圈的端电压为 D．若断开，把滑动变阻器的滑片置于的正中央，甲的功率为 【答案】C 【解析】A．合上后甲被短路，原线圈端电压恒为，副线圈电压不变；滑片由最上端移到正中央时，滑动变阻器接入阻值由减小到，与乙并联的总电阻随之减小，故副线圈电流逐渐增大，故A错误； B．此时、，电源输出的功率全部消耗在副线圈负载上，为，故B错误； C．断开后甲与原线圈串联；滑片置于最上端时滑动变阻器接入阻值为，副线圈负载 等效到原线圈一侧为 原线圈的端电压，故C正确； D．滑片置于正中央时、，原线圈电流 甲的功率为，故D错误。 故选C。 2．如图所示为某火灾报警器的简化电路图，理想变压器原线圈接入电压有效值不变的正弦交流电源，副线圈连接报警系统，为热敏电阻（阻值随温度的升高而减小），为定值电阻，滑动变阻器R用于设定报警温度。当通过的电流大于设定的临界值时就会触发报警，下列说法错误的是（     ） A．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压减小 B．警戒范围内出现火情时，则两端电压降低 C．当时，原线圈的输入功率最大 D．若将滑动变阻器R的滑片向右移一点，则可以降低报警温度 【答案】C 【解析】A．变压器、和整体可以等效为一个新电阻，新电阻的阻值为 设a、b两端接入的交流电源的电压有效值为U，则新电阻两端的电压为 若出现火情，则环境温度升高，减小，故减小，减小，根据变压器原、副线圈电压与匝数的关系 可得副线圈两端电压，所以副线圈两端电压减小，故A正确； B．根据闭合电路欧姆定律可得两端电压 由于和均减小，则减小，即两端电压降低，故B正确； C．将R等效为电源的内阻，则当时R1两端电压最大，功率最大，即原线圈的输入功率最大，故C错误； D．根据变压器原、副线圈电流与线圈匝数关系 可得副线圈中的电流 若将滑动变阻器R的滑片向右移一点，滑动变阻器R接入电路的阻值将减小，导致会增大，故可以降低报警温度，故D正确。 本题选择错误选项，故选C。 3．图甲是某使用220V正弦交流电的手机无线充电装置，其简化工作原理如图乙所示。其中S为探测开关，如果手机支持无线快充，则S与1接通，此时送电线圈和受电线圈的匝数比，手机两端的电压为10V，给手机的充电功率为30W；若手机不支持快充，则S与2接通，此时送电线圈和受电线圈的匝数比，手机两端的电压为5V，给手机的充电功率为5W。开关1所接电阻为，开关2所接电阻为，若把装置线圈视为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．的阻值为10Ω B．的阻值为39Ω C．快速充电时，送电线圈中的电流为12A D．快速充电时，ab间输入功率为660W 【答案】B 【解析】A．开关接1时，受电线圈两端电压 此时通过手机电流 则，故A错误； B.开关接2时，受电线圈两端电压 此时通过手机电流 则，故B正确； C．由A选项可知，快速充电时，受电线圈中的电流为，由 解得：,故C错误； D．由A选项可知，快速充电时，ab间输入功率为P=U2I=(55×3）W=165W，故D错误。 故选B。 4．如图所示，在M、N端输入正弦交变电流，调节滑动变阻器滑片，理想电压表示数变化量的绝对值为∆U，理想电流表示数变化量的绝对值为∆I。已知理想变压器原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2、n3，滑动变阻器接入电路的阻值记为R2，两定值电阻阻值分别为R1、R3。则∆U与∆I的比值为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】设正弦交变电源电压有效值为，理想变压器原线圈两端的电压有效值为，通过原线圈的电流有效值为，理想变压器副线圈两端的电压有效值分别为（电压表读数）、，通过副线圈的电流分别为（电流表读数）、。 由理想变压器规律得 原线圈回路中，由闭合电路欧姆定律得 联立解得 故 故选A。 5．在如图甲所示的远距离输电线路中，a、b两端接图乙所示的正弦交流电，熔断丝的熔断电流为，电阻为，升压理想变压器原、副线圈匝数比为，输电线总电阻为，降压理想变压器原、副线圈匝数比为，电阻R两端并联理想交流电压表。电路可以长时间工作，下列说法正确的是（     ） A．时，电压表的示数为零 B．输电线上的热功率可能为 C．升压变压器输出电压有效值可能为 D．R的阻值可能为 【答案】B 【解析】A．电压表示数是电压的有效值，电压表示数不为零，故A错误； B．理想变压器规律 熔断丝中电流为时输电线的热功率最大，此时输电线中的电流，输电线最大热功率 输电线上的热功率可能为，故B正确； C．由题图乙可得a、b间所接交流电压的有效值 熔断丝两端电压的最大值 则升压变压器原线圈两端电压的最小值 副线圈输出电压最小值为 升压变压器输出电压有效值不可能为，故C错误； D．降压变压器原线圈两端电压最小值 R两端电压最小值 此时通过R的电流 则其阻值最小为 R的阻值不可能为，故D错误。 故选B。 6．江苏大丰800兆瓦海上风电项目全面启动建设，该项目的建设将为我国海上风电向深远海发展积累重要经验。根据国家能源局统计，我国风电截至2024年底累计并网装机容量约5.3亿千瓦，在电源结构中占比超15%。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图甲所示，已知发电机输出的交变电流如图乙所示，升、降压变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈的匝数比为1：10，降压变压器原、副线圈的匝数比为10：1，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻R0=20Ω。用户端接一个定值电阻R=2Ω，其余电阻不计。下列说法错误的是（　　） A．线框的转速为3000r/min B．t=0.01s时穿过线圈的磁通量最大 C．输电线上的电流为10A D．若保持发电机输出电压不变，在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则输电线上损耗的功率占总功率的比值减小 【答案】D 【解析】A．由图乙可知，交变电流的周期 又因为，故A正确。 B．时，由图乙可知此时感应电动势为0，线圈处在中性面，穿过线圈的磁通量最大，故B正确； C．发电机输出电压有效值，升压变压器原、副线圈的匝数比为1：10，，则升压后 对降压变压器 输出功率 将降压变压器和负载电阻等效为一个电阻 输出功率 又 联立解得 即用户端的电阻等效为 等效电路如下图所示 故 故C正确； D．用户端并联电阻后，减小，C选项中总电阻（）减小，不变，也不变，则输电电流变大。而输电线上损耗的功率占总功率的比值 由于发电机输出电压不变，所以不变，也不变，是定值电阻，所以损耗功率占比随增大而增大，故D错误。 故选D。 7．风能是一种可再生清洁能源，如图甲所示为一风力发电机，其叶片转动时可形成半径为r的圆面，每立方米空气质量为m0，某时间内该地区的风速为v，且风向恰好跟叶片转动的圆面垂直。图乙是该地区学生实验小组模拟风力发电、输电的简易装置，已知发电机转子以角速度匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可等效为一个定值电阻R0。当用户端接入一个定值电阻R时，R0上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正确的是（     ） A．每秒冲击叶片圆面的气流质量大小为 B．每秒冲击叶片圆面的气流的动能为 C．风速增加，若转子角速度增加为，则上消耗的功率为9P D．若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则上消耗的功率为4P 【答案】C 【解析】A．每秒冲击叶片圆面的气流质量大小为，故A错误； B．每秒冲击叶片圆面的气流的动能为，故B错误； C．等效电路图如图所示 设降压变压器的原副线圈匝数比为，电压分别为、，用户电流为，根据电压关系 其中 电流关系 根据 联立得输电线上的电流为 转子在磁场中转动时产生的电动势 当转子角速度增加为，则升压变压器原副线圈两端电压变为3倍，输电线上的电流变为原来的3倍，故上消耗的电功率变为原来的9倍，故C正确； D．若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，用户端电阻变为原来一半，输电线上的电流为 由数学知识可知 且 故上消耗的功率为，故D错误。 故选C。 8．某同学在实验室中研究远距离输电，设计了如图所示的模拟电路，变压器均可视为理想变压器，匝数，，四根模拟输电线的电阻（等效成电阻、、、）阻值均为，、为理想交流电流表，、为相同的小灯泡，灯丝电阻，忽略灯丝电阻随温度的变化。当、端接输出电压有效值为8V的正弦式交流电源时（     ） A．、两表的示数之比为 B．、两灯泡的功率之比为 C．、消耗的功率之比为 D．上、下两个回路消耗功率之比为 【答案】C 【解析】A．、两端间输入电压有效值为，由理想变压器的电压匝数关系可得，线圈两端输出电压的有效值为 设通过的电流为，则线圈两端的电压为，根据变压器的电压匝数关系可得线圈两端的输出电压为，由欧姆定律可得，通过灯泡的电流 根据理想变压器电流匝数关系可得，解得，通过灯泡的电流，则电流表、的示数之比为，故A错误。 B．结合通过两灯泡的电流可得，两灯泡消耗功率之比为，故B错误。 C．、消耗的功率之比等于通过电流的平方之比，为，故C正确。 D．上、下两个回路消耗功率之比等于通过的电流与之比，为，故D错误。 故选C。 9．（多选）如图所示，线圈AB绕在一个圆环形闭合铁芯上，构成理想自耦变压器，左端输入正弦交流电压（V），L1、L2为相同的灯泡，其电阻均为110Ω且恒定不变。当滑动触头P处于如图所示位置时，AB端与PB端匝数比为4:1，S1、S2闭合时，两灯泡消耗的电功率相同。下列说法正确的是（     ） A．灯泡L1的电流为0.4A B．灯泡L1的电流为0.5A C．断开S1，闭合S2，将P沿逆时针方向转动（灯泡一直完好），定值电阻R0消耗的电功率一直增加 D．断开S1，闭合S2，将P沿逆时针方向转动（灯泡一直完好），定值电阻R0消耗的电功率先增加后减小 【答案】AD 【解析】AB．输入电压，有效值。 两相同的灯泡消耗的功率相等，则流过两灯泡的电流相等，即，灯泡电阻 原、副线圈匝数比。根据理想变压器电压比，副线圈电压等于​两端电压 即，因此原线圈电压 输入端总电压满足 代入、 解得， 即​电流为，A正确，B错误； CD．根据变压器电流比 可得副线圈总电流，的电流 ，故 断开​、闭合后，副线圈只接有负载，将等效到原线圈侧，等效电阻为 原线圈电路为（内阻）与等效电阻串联，的功率等于等效电阻的功率，即 根据电源输出功率规律：当外电阻等于内阻时，输出功率最大。 沿逆时针转动时，（副线圈匝数）逐渐增大，因此​逐渐减小 初始，，由前面条件算出，得初始； 当增大到时，。 因此从大于逐渐减小到小于，的功率先增大后减小，故C错误，D正确。 故选 AD。 10．（多选）如图所示为远距离输电示意图，各变压器均视为理想变压器，若发电机的输出电压不变。在用电高峰时（可等效为用户的总电阻减小），电路中所标物理量变化正确的是（　　） A．降压变压器的输入电压不变 B．降压变压器的输出电压减小 C．输电线上损失的电压增大 D．输电线上的电流减小 【答案】BC 【解析】CD．根据原副线圈电压与匝数的关系可知 若发电机的输出电压不变，则不变。 将降压变压器及用户部分等效为电阻，则有 又有 求得 和是串联，则，，， 在用电高峰时，减小，减小，减小（则减小），增大，增大，C正确，D错误。 AB．降压变压器输入电压，不变、增大，因此减小，再由降压变压器电压比，匝数比不变、减小，因此输出电压减小，A错误，B正确。 故选BC。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 第40讲 变压器 电能的输送（培优复习讲义） 内容导航 夯实基础·突破重难·分层提能 考情・分析解读（课标要求 考情解读 备考策略） 基础・知识梳理（专题线索 知识导图 知识梳理） 知识01 实验:探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 知识02 理想变压器的原理及应用 知识03 电能的输送 重难・核心突破（技法点拨 典例突破 变式研析） 重难01 变压器基本关系的理解 重难02 理想变压器的动态分析问题 重难03 远距离输电问题 拔高・分层集训（基础演练 能力进阶 真题实战） 考情·分析解读 课标要求 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。 考题统计 核心考点 2026年 2025年 2024年 考点01 变压器 （5年37考） 重庆卷T3、甘肃卷T9、浙江卷T5、北京卷T7、河南卷T4、湖北卷T8、河北卷T8 天津卷T6、海南卷T10、江西卷T3、广东卷T2、湖南卷T6、河北卷T6、安徽卷T8、福建卷T2、云南卷T8、广西卷T2 重庆卷T9、海南卷T9、北京卷T5、全国甲卷T6、，黑吉辽卷T13 考点02 远距离输电（5年12考） 海南卷T6、江苏卷T2、贵州卷T5、云南卷T8 重庆卷T9、山东卷T14、湖北卷T8 湖南卷T6 考情解读 1．考查频次：高考高频考点，多以选择题出现，偶尔结合电磁感应综合考查，属于交变电流板块必考小综合，难度中等。 2．考查要点：变压器工作原理、变压比与变流比、功率关系；理想变压器动态分析；远距离输电模型、输电线上功率损耗、电压损耗计算。 3．命题情境：家庭供电、充电桩输电、电网升压降压、新能源电站输电、实验探究变压器规律等真实电力场景。 备考策略 1．理清模型：牢牢区分理想变压器与远距离输电两个模型，熟记两组核心公式，规避 “电流决定电压” 等常见误区。 2．聚焦动态：掌握负载变化类动态分析顺序，从副边到原边逐步推导，规范变量判断思路。 3．重视损耗：抓住远距离输电的核心——输电损耗由输电电流决定，强化升压降流的逻辑，做好计算训练。 基础・知识梳理 知识导图 核心梳理 知识1 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 （2）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．操作步骤 （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：把两个线圈穿在闭合铁芯上，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，重复以上操作。 3．实验结论 原、副线圈的电压比等于原、副线圈的匝数比。 4．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）为保障人身安全，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5．误差分析 （1）由于漏磁，通过原、副线圈的每一匝的磁通量不严格相等造成误差。 （2）原、副线圈有电阻，原、副线圈中的焦耳热损耗造成误差。 （3）铁芯有磁损耗，形成涡流产生误差。 知识2 理想变压器的原理及应用 1．理想变压器的构造和原理 （1）构造：如图所示，变压器是由 和绕在铁芯上的 组成的。与交流电源连接的线圈叫 ，也叫初级线圈； 与负载连接的线圈叫 ，也叫次级线圈。 （2）原理：利用电磁感应的 现象。 2．基本关系式 （1）功率关系：　 。 （2）电压关系：只有一个副线圈时， ；有多个副线圈时，。 （3）电流关系：只有一个副线圈时， ；有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn。 （4）频率关系：f1＝f2（变压器不改变交变电流的频率）。 3．几种常用的变压器 （1）自耦变压器——调压变压器，只有一个线圈，其中的一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以升压也可以降压，变压器的基本关系对自耦变压器均适用，如图所示。 （2）互感器 电压互感器 电流互感器 原理图 原线圈的连接 　 　高压电路中 　 交流电路中 副线圈的连接 连接　 　 连接　 　 互感器的作用 将高电压变为　 　 将大电流变为　 　 利用的公式 I1n1＝I2n2 知识3 电能的输送 1．高压输电的原理 （1）输电电流：。 （2）电压损失：①ΔU＝　 ；②ΔU＝IR。 （3）功率损失：①ΔP＝　 ＝ΔU·I；②ΔP＝　 ＝。 （4）降低输电损耗的两个途径 ①减小输电线的电阻R。由知，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　 。 2．远距离高压输电线路分析及有关物理量的计算 （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＝。 重难・核心突破 重难01 变压器基本关系的理解 【技法点拨】 1．理想变压器的三点说明 （1）变压器不能改变直流电压。 （2）变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的周期和频率。 （3）理想变压器本身不消耗能量。 2．解决理想变压器问题的思路 （1）电压：变压器原、副线圈的电压之比为；当变压器有多个副线圈时。 （2）功率：理想变压器的输入、输出功率关系为P入＝P出；当变压器有多个副线圈时，P1＝P2＋P3＋…。 （3）电流：由知，对只有一个副线圈的变压器有；当变压器有多个副线圈时有U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn。。 3．非理想变压器问题的转化：常见非理想变压器的原线圈磁通量未被副线圈全部接收，要从变压器原理出发解决此类问题，，其中。 【典例突破】（2026·重庆·高考真题）重庆夜景闻名遐迩。吊脚楼在霓虹灯映衬下呈现出梦幻般的色彩。为启动霓虹灯，将变压器的原线圈接入有效值为220 V的家用交流电，副线圈接霓虹灯。当副线圈两端的电压有效值为15400 V时，流过霓虹灯的电流有效值为10 mA，若将该变压器视为理想变压器，则（     ） A．原、副线圈匝数比为 B．原线圈中电流有效值为0.7 A C．家用交流电的电压最大值为 D．副线圈的输出功率为2.2 W 【变式研析】 1．（2026·云南怒江·一模）（多选）我国新能源汽车无线充电技术取得重要突破，某品牌电动汽车采用感应式无线充电系统，其工作原理可简化为如图所示的理想变压器模型。发射线圈（原线圈）与接收线圈（副线圈）的匝数比。为模拟实际传输过程中的能量损耗，在原、副线圈的回路中各接有一定值电阻、，且。原线圈一侧a、b两点间接有电压为220V的正弦交流电源，不计输电导线的电阻。下列说法正确的是（     ） A．两端电压大于两端电压 B．、消耗的功率之比为1：3 C．原线圈两端电压是两端电压的1.5倍 D．电源的输出功率与消耗的功率之比为4：3 2．（2026·内蒙古包头·三模）（多选）如图所示，理想变压器的原线圈两端接的交流电源，三个定值电阻阻值相等，理想交流电压表V1、V2的读数之比为。下列说法正确的是（     ） A．原、副线圈的匝数比为 B．原、副线圈两端的电压比为 C．变压器的输入功率大于输出功率 D．1s的时间内，流过定值电阻的电流方向改变100次 重难02 理想变压器的动态分析问题 【技法点拨】 1．制约关系 （1）电压：副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定。 （2）电流：原线圈的电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定。 （3）功率：原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定。 2．分析该类问题的一般思维流程 3．常见的理想变压器的动态分析问题 （1）匝数比不变，负载变化 如图所示，匝数比不变，负载变化的情况的分析思路： ①U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，可以得出不论负载电阻R如何变化，U2不变。 ②当负载电阻发生变化时，I2变化，根据输出电流I2决定输入电流I1，可以判断I1的变化。 ③I2变化引起P2变化，根据P1＝P2，可以判断P1的变化。 （2）负载不变，匝数比变化 如图所示，负载电阻不变，匝数比变化的情况的分析思路： ①U1不变，发生变化，U2变化。 ②R不变，U2变化，I2发生变化。 ③根据P2＝和P1＝P2，可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化。 【典例突破】（2026·北京·高考真题）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为2∶1，原线圈接在的交流电源上，副线圈接定值电阻和滑动变阻器，电流表、电压表均为理想电表。滑动变阻器的滑片由端向端缓慢滑动（     ） A．电压表、的示数之比为2∶1 B．电流表示数不变 C．电流表示数增加 D．变压器输出功率减小 【变式研析】 1．（2026·广西·一模）如图甲所示，一理想变压器原线圈匝数匝，副线圈匝数匝，变压器输入端的正弦交变电压如图乙所示，定值电阻的阻值为，滑动变阻器的总阻值为。下列说法正确的是（     ） A．副线圈电压的频率为 B．副线圈电压的有效值为 C．变阻器的滑片P向左滑动时，电阻两端的电压变小 D．变阻器的滑片P滑到最右端时，变压器的输入功率为 2．（2026·湖南永州·一模）如图所示，理想变压器原线圈接电压有效值恒定的电源，副线圈接入滑动变阻器R、定值电阻R0和阻值不变的灯泡L、开关S。A1和A2为理想交流电流表，闭合开关S，灯泡L正常发光。现将滑动变阻器滑片从a端滑动到b端，此过程中（     ） A．A1示数增大 B．A2示数先增大后减小 C．原线圈输入功率先减小后增大 D．L先变暗后变亮 3．（2026·河南郑州·模拟预测）如图甲所示的交变电路中，交流电流表为理想电表，定值电阻阻值R1=R、R2=2R，滑动变阻器的最大电阻值为R3=18R，变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2=1∶3，开始时滑动变阻器的滑动触头位于最上端。现在MN两点间接有如图乙所示的交流电。下列说法正确的是（     ） A．T时刻电流表的示数为0 B．滑动触头向下滑动时，消耗的功率减小 C．滑动触头向下滑动时，消耗的功率减小 D．滑动触头向下滑动时，和消耗的总功率增大 重难03 远距离输电问题 【典例突破】（2026·海南·高考真题）2025年12月，海南自贸港重大项目——海南500千伏主网架工程全面投产。海南电网主网架首次实现电压等级从到的历史性跨越。若保持输送电功率和输电线电阻都不变，采用500 kV输电与采用220 kV输电在输电线上损失的电功率之比为（     ） A．25∶11 B．11∶25 C．625∶121 D．121∶625 【变式研析】 1．（2026·贵州·高考真题）如图，某发电站输出电压的交流电，经两个变压器先后将电压升至和，再并入电网。输电线电阻，。设所用变压器均为理想变压器，若发电站输出功率，则和上损失的总功率为（     ） A． B． C． D． 2．（2026·甘肃白银·一模）某乡村光伏发电站发出低压交流电，通过升压变压器升压后，经长距离输电线输送到山下村落，再经降压变压器降压后供村民使用，其输电线路如图所示。不考虑变压器线圈损耗，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器原线圈匝数大于副线圈匝数，目的是增大输电线上的电流 B．输电线有电阻，输电电压越高，输电线上损耗的电功率越小 C．若村落同时开启更多家用电器，则输电线上损耗的电压变小 D．更换电阻更小的输电线，只能减小电压损耗，无法减小功率损耗 3．（2026·广东湛江·模拟预测）新能源电动汽车常用交流充电桩进行充电，如图所示为交流充电桩的供电电路，输电线的总电阻。配电设施的输出电压为，降压变压器原、副线圈的匝数比为，充电桩的输出电压，充电桩实际功率为，变压器均视为理想变压器，则（　　） A．配电设施输出电流的频率为 B．输电线损失的电压为 C．升压变压器原、副线圈的匝数比为 D．该情境下输电效率为 拔高・分层集训 基础演练 1．手机充电器中装有降压变压器（视为理想变压器）。若将手机充电器连接到家用交流电源上，则下列说法正确的是（     ） A．变压器原线圈的匝数比副线圈的匝数少 B．手机充电器连接手机时，变压器原、副线圈功率相等 C．手机充电器连接手机时，变压器副线圈中的电流比原线圈中的电流小 D．手机充电器未连接手机时，穿过变压器副线圈的磁通量为零 2．街头某变压器原理结构如图所示，下列说法正确的是（     ） A．该变压器是升压变压器 B．互感现象是变压器工作的基础 C．原线圈导线比副线圈导线要粗一些 D．为减小涡流影响，可以用陶瓷替换铁芯 3．某款多功能电加热器内部结构可简化为如图所示理想变压器模型。原线圈匝数为，副线圈有两个，匝数分别为和。副线圈的两端接有发热电阻，副线圈的两端通过开关接有发热电阻。已知，原线圈输入正弦式交变电流的电压恒为。当开关断开时，原线圈中的电流为；当开关闭合时，原线圈中的电流变为。电阻与的阻值之比为（     ） A． B． C． D． 4．我国是目前世界上唯一用特高压输电技术进行远距离输电的国家，也是全球特高压输电线最长、核心专利最多、技术最完备的国家。如图所示是交流特高压远距离输电的原理图，假定在远距离输电过程中，等效理想变压器T1的输入功率P0=2.2×108 W，输入电压U0=11 kV，输电线上的电流I1=200 A，输电线中损失的功率为输入功率P0的4%。U1为理想变压器T1副线圈两端的电压，U2为理想变压器T2原线圈两端的电压。则（     ） A．U1=1100 V B．R线=1.0×103 Ω C．U1与U2的差与输入功率无关 D．变压器T1的原、副线圈匝数比为1∶100 5．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比，定值电阻，在M、N两端接的正弦交流电如图乙所示。当开关S闭合后，下列说法正确的是（     ） A．流过电阻的电流的频率为100 Hz B．变压器的输入电压有效值为220 V C．两端的电压为66 V D．变压器的输入功率为440 W 6．如图所示的理想变压器电路中，变压器原、副线圈的匝数比为1∶3，电表均为理想电表，定值电阻R1=4 Ω，R2=6 Ω，在a、b两端加上有效值恒为20 V的正弦交流电，将阻值范围合适的滑动变阻器R3的滑片从c端向d端移动，则下列判断正确的是（     ） A．电流表的示数变小，电压表的示数变大 B．电流表的示数变大，电压表的示数变大 C．当电压表的示数为36 V时，a、b端输入的功率为40 W D．当电流表示数为1 A时，变压器的输入功率最大 7．如图所示为高铁供电流程的简化图，高铁动力车厢利用降压变压器为动力系统供电。动力系统总电阻为（可调节）。若某次高铁进站过程，保持输入电压和变压器线圈匝数比不变，仅通过调节电阻使得电流减小到原来的一半。下列说法正确的是（     ） A．动力系统的电压不变 B．高铁车厢的输入功率不变 C．图中电流关系 D．电流的频率将减小到原来的一半 8．如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值减小（滑动片向下移）。如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，有关图中各表的读数变化判断正确的是（     ） A．A2读数变小 B．A1读数变小 C．V1读数变大 D．V3读数不变 9．某山区光伏电站输出的交流电通过两级理想变压器输送至村内居民用户，简化模型如图所示。已知升压变压器的原、副线圈匝数比，输电线电阻，发电站输出的电压有效值为、总功率为，则和上损失的总功率为（     ） A． B． C． D． 10．一理想自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在间作为原线圈，通过滑动触头取该线圈的一部分，接在间作为副线圈，副线圈两端连有一电阻，在间输入电压为的交变电压时，间的电压为，在将滑动触头从图中点逆时针旋转到点的过程中（　　） A．有可能大于 B．、均增大 C．不变、增大 D．间输入功率不变 11．电压互感器是一种测量电路中电压的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较多，副线圈匝数较少，并联在电路中，两端接在电压表上。则电压互感器（     ） A．是一种升压变压器 B．能测量直流电路的电流 C．原、副线圈电流的频率不同 D．副线圈的电流大于原线圈的电流 12．在检查高压输电线路时，为确保安全，工作人员会用到电压互感器和电流互感器，其目的是将非常大的输电电压、输电电流降低为比较安全的小电压、小电流。下列说法正确的是（     ） A．甲、乙两图中通过原线圈的电流可以是恒定电流 B．互感器在改变电压、电流的同时也会改变电流的频率 C．甲图为电流互感器，乙图为电压互感器 D．甲图中的线圈匝数可以比多，乙图中的线圈匝数可以比少 13．如图，L1和L2是输电线，甲、乙是两个互感器（可视为理想变压器），其中的线圈匝数关系为，，电流表和电压表均为理想交流电表，下列说法正确的是（　　） A．甲是电流互感器，乙是电压互感器 B．互感器可以测量直流电压和电流 C．若V表示数为30V，则输电线两端的电压有效值为6000V D．若A表示数为5A，则通过输电线的电流最大值为500A 14．如图，利用理想变压器进行远距离输电，发电厂的输出电压恒定，输电线路的电阻不变，当用电高峰到来时（　　） A．输电线上损耗的功率减小 B．发电厂的输出功率增大 C．电压表的示数减小，电流表的示数增大 D．电压表的示数增大，电流表的示数减小 15．如图所示为一新能源汽车充电的供电电路示意图，配电设施的输出电压有效值始终为250V，升压变压器原、副线圈的匝数比为5∶36，降压变压器原、副线圈的匝数比为8∶1，输电线的总电阻可等效为的定值电阻，充电桩的输入功率为3520W。已知两变压器均可视为理想变压器，不考虑其他因素，下列说法正确的是（     ） A．升压变压器副线圈两端的电压为 B．输电线上损失的功率为40W C．降压变压器副线圈两端的电压为220V D．充电桩的输入电流为2A 16．一座小型水电站向山下村镇供电的示意图如图所示，升压变压器T1与降压变压器T2都是理想变压器。已知发电机输出电压U1=250 V，两个变压器的匝数比n1∶n2=1∶100，n3∶n4=110∶1，输电线电阻为R=20 Ω，发电机输出功率为P=1000 kW。则下列说法正确的是（     ） A．用户得到的电压为200 V B．输电线上损失的功率为16 kW C．深夜，用户的用电器减少时输电线上损失的功率将变大 D．输电线上损失的电压为800 V 17．（多选）如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出，经原、副线圈匝数分别为n1和n2的变压器升压至峰值大于10kV，就会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火。下列正确的是（　　） A． B． C．原线圈两端电压最大值为 D．副线圈输出电压的频率为50Hz 18．（多选）在如图所示的电路中，用一交流电源给理想变压器供电，交流电源电压的瞬时值变化规律为（V），理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈回路接有一阻值为的电阻和一理想交流电流表，理想变压器的副线圈回路中接有一个电阻R2，闭合开关S后电流表的示数为0.2 A，则下列说法正确的是（     ） A．变压器副线圈电流的频率为12.5 Hz B．变压器副线圈的电压为20 V C．变压器副线圈的电流为0.05 A D．原线圈的输入功率为16 W 19．（多选）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，输入端接入电压为的正弦式交流电。电阻，，滑动变阻器 的阻值调节范围为 0～40 Ω。电压表、电流表均为理想电表。下列说法正确的是（    ） A．交流电的周期为 0.02 s，电压表示数为 B．滑动变阻器的滑片下移时，电压表示数不变，电流表示数增大 C．、构成的并联电路消耗的最大功率为 1000 W D．滑动变阻器 消耗的最大功率为 1000 W 20．（多选）如图甲所示是可拆变压器的实验装置图，已知小灯泡额定电压为2V，调节学生电源，使小灯泡正常发光，此时原线圈上的电压随时间变化的图像如图乙所示。变压器可看作理想变压器，下列说法正确的是（     ） A．此时变压器的原、副线圈匝数之比为5：1 B．若拆走可拆卸铁芯，则小灯泡两端没有电压 C．若原线圈接学生电源直流输出端，则小灯泡仍能正常发光 D．此时通过小灯泡的交变电流周期为0.02s 21．（多选）如图，一个发电系统的输出电压恒为250V，输送功率为1×105W。通过理想变压器向远处输电，所用输电线的总电阻为8Ω，升压变压器原、副线圈匝数比为1：16，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器副线圈两端的电压U2=4×103V B．输电线损失的电压为3.8×103V C．输电线损失的功率为5×103W D．若用户获得220V电压，则降压变压器T2原、副线圈的匝数比为190：11 22．（多选）北方地区冬季多低温雨雪冰冻天气，高压输电线结冰易造成线路严重损毁，为消除高压输电线上的冰凌，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰。在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热耗功率为∆P；除冰时，需要输电线上电流为3I。若输电功率和输电线的电阻不变，则除冰时（　　） A．输电线上热耗功率为9∆P B．输电线上热耗功率为3∆P C．输电电压为3U D．输电电压为 23．某实验小组用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”，可拆变压器如图所示。 （1）本实验中，实验室有下列器材： A、可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈） B、条形磁铁 C、直流电源 D、多用电表 E、开关、导线若干 上述器材在本实验中需要的有___________（填器材序号）； （2）关于本实验，下列说法正确的有______； A．铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成，目的是为了减小涡流，提高变压器效率 B．变压器正常工作时，通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈 C．实验结束时，应先断开连接电表的导线，再断开电源开关 （3）实验小组选择的原线圈匝数为400匝，副线圈匝数为800匝，原线圈接学生电源的正弦交流输出端“”挡位，测得副线圈的电压为，其原因可能是学生电源实际输出电压______（选填“大于”或“小于”）标注的“”。 24．如图甲所示的是一理想变压器，ab为原线圈，cd为副线圈。原线圈输入正弦式交变电压的u-t图像如图乙所示。若在c、d间接一只的电阻，电阻消耗的功率为50W。 （1）请写出原线圈输入电压瞬时值的表达式； （2）若在cd间接256Ω电阻时，原线圈中的电流； （3）求ab和cd间线圈的匝数比。 25．有一条河流，河水流量为4m3/s，落差为5m，现利用河流落差来发电，水电站的总效率为50%，发电机的输出电压为500V。水电站到用户之间要进行远距离输电，两地间输电线的总电阻为8Ω，允许输电线上损耗的功率为发电机输出功率的5%，用户所需要电压为220V，认为所用的变压器都是理想变压器，g取10m/s2。水的密度ρ=1.0×103kg/m3。 （1）根据河水流量计算出该河流每秒流动的水的质量。 （2）求发电机输出的电功率； （3）在（2）的情况下，远距离输电线上的电流为多大； （4）求升压、降压变压器原、副线圈的匝数比。 能力进阶 1．如图所示的交流电路中，电源电压的有效值为，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，阻值为的定值电阻甲与原线圈串联，开关与甲并联。阻值为的定值电阻乙与滑动变阻器并联接在副线圈的两端，滑动变阻器的最大阻值为。下列说法正确的是（     ） A．若合上，把滑动变阻器的滑片从上向下移动到的正中央，副线圈的电流逐渐减小 B．若合上，把滑动变阻器的滑片置于的正中央，电源输出的功率为 C．若断开，把滑动变阻器的滑片置于的最上端，原线圈的端电压为 D．若断开，把滑动变阻器的滑片置于的正中央，甲的功率为 2．如图所示为某火灾报警器的简化电路图，理想变压器原线圈接入电压有效值不变的正弦交流电源，副线圈连接报警系统，为热敏电阻（阻值随温度的升高而减小），为定值电阻，滑动变阻器R用于设定报警温度。当通过的电流大于设定的临界值时就会触发报警，下列说法错误的是（     ） A．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压减小 B．警戒范围内出现火情时，则两端电压降低 C．当时，原线圈的输入功率最大 D．若将滑动变阻器R的滑片向右移一点，则可以降低报警温度 3．图甲是某使用220V正弦交流电的手机无线充电装置，其简化工作原理如图乙所示。其中S为探测开关，如果手机支持无线快充，则S与1接通，此时送电线圈和受电线圈的匝数比，手机两端的电压为10V，给手机的充电功率为30W；若手机不支持快充，则S与2接通，此时送电线圈和受电线圈的匝数比，手机两端的电压为5V，给手机的充电功率为5W。开关1所接电阻为，开关2所接电阻为，若把装置线圈视为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．的阻值为10Ω B．的阻值为39Ω C．快速充电时，送电线圈中的电流为12A D．快速充电时，ab间输入功率为660W 4．如图所示，在M、N端输入正弦交变电流，调节滑动变阻器滑片，理想电压表示数变化量的绝对值为∆U，理想电流表示数变化量的绝对值为∆I。已知理想变压器原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2、n3，滑动变阻器接入电路的阻值记为R2，两定值电阻阻值分别为R1、R3。则∆U与∆I的比值为（　　） A． B． C． D． 5．在如图甲所示的远距离输电线路中，a、b两端接图乙所示的正弦交流电，熔断丝的熔断电流为，电阻为，升压理想变压器原、副线圈匝数比为，输电线总电阻为，降压理想变压器原、副线圈匝数比为，电阻R两端并联理想交流电压表。电路可以长时间工作，下列说法正确的是（     ） A．时，电压表的示数为零 B．输电线上的热功率可能为 C．升压变压器输出电压有效值可能为 D．R的阻值可能为 6．江苏大丰800兆瓦海上风电项目全面启动建设，该项目的建设将为我国海上风电向深远海发展积累重要经验。根据国家能源局统计，我国风电截至2024年底累计并网装机容量约5.3亿千瓦，在电源结构中占比超15%。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图甲所示，已知发电机输出的交变电流如图乙所示，升、降压变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈的匝数比为1：10，降压变压器原、副线圈的匝数比为10：1，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻R0=20Ω。用户端接一个定值电阻R=2Ω，其余电阻不计。下列说法错误的是（　　） A．线框的转速为3000r/min B．t=0.01s时穿过线圈的磁通量最大 C．输电线上的电流为10A D．若保持发电机输出电压不变，在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则输电线上损耗的功率占总功率的比值减小 7．风能是一种可再生清洁能源，如图甲所示为一风力发电机，其叶片转动时可形成半径为r的圆面，每立方米空气质量为m0，某时间内该地区的风速为v，且风向恰好跟叶片转动的圆面垂直。图乙是该地区学生实验小组模拟风力发电、输电的简易装置，已知发电机转子以角速度匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可等效为一个定值电阻R0。当用户端接入一个定值电阻R时，R0上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正确的是（     ） A．每秒冲击叶片圆面的气流质量大小为 B．每秒冲击叶片圆面的气流的动能为 C．风速增加，若转子角速度增加为，则上消耗的功率为9P D．若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则上消耗的功率为4P 8．某同学在实验室中研究远距离输电，设计了如图所示的模拟电路，变压器均可视为理想变压器，匝数，，四根模拟输电线的电阻（等效成电阻、、、）阻值均为，、为理想交流电流表，、为相同的小灯泡，灯丝电阻，忽略灯丝电阻随温度的变化。当、端接输出电压有效值为8V的正弦式交流电源时（     ） A．、两表的示数之比为 B．、两灯泡的功率之比为 C．、消耗的功率之比为 D．上、下两个回路消耗功率之比为 9．（多选）如图所示，线圈AB绕在一个圆环形闭合铁芯上，构成理想自耦变压器，左端输入正弦交流电压（V），L1、L2为相同的灯泡，其电阻均为110Ω且恒定不变。当滑动触头P处于如图所示位置时，AB端与PB端匝数比为4:1，S1、S2闭合时，两灯泡消耗的电功率相同。下列说法正确的是（     ） A．灯泡L1的电流为0.4A B．灯泡L1的电流为0.5A C．断开S1，闭合S2，将P沿逆时针方向转动（灯泡一直完好），定值电阻R0消耗的电功率一直增加 D．断开S1，闭合S2，将P沿逆时针方向转动（灯泡一直完好），定值电阻R0消耗的电功率先增加后减小 10．（多选）如图所示为远距离输电示意图，各变压器均视为理想变压器，若发电机的输出电压不变。在用电高峰时（可等效为用户的总电阻减小），电路中所标物理量变化正确的是（　　） A．降压变压器的输入电压不变 B．降压变压器的输出电压减小 C．输电线上损失的电压增大 D．输电线上的电流减小 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $