3. 变压器（同步讲义）物理人教版选择性必修第二册

3. 变压器 【知识梳理】 1 一、 变压器的原理 1 二、 电压与匝数的关系电流与匝数的关系、 1 三、 几种特殊变压器 2 【重难探究】 2 探究1 　探究变压器的原理 2 探究2 变压器电压与匝数的关系 6 【课堂自测·基础练】 9 【素养进阶·提升练】 18 【知识梳理】 知识点1 变压器的原理 （1）变压器：改变交流电压的设备。 注意：①变压器只对变化的电压、电流起作用，对恒定的电压、电流不起作用。 ②变压器不能改变交变电流的周期和频率。 （2）变压器的构造： ①铁芯：涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。 ②原线圈（又称初级线圈）：与交流电源相连。 ③副线圈（又称次级线圈）：与负载相连。 注：两个线圈都由绝缘导线绕制而成，都与铁芯互相绝缘。 （3）电路图符号： 无铁芯： 有铁芯： （4）工作原理：利用互感现象。 交变电流通过原线圈时在铁芯中激发交变磁场，这一磁场也穿过副线圈，在副线圈中产生互感电动势。当副线圈闭合时，在副线圈中就会有交流电通过。 （5）铁芯的作用：使绝大部分磁感线集中在铁芯内部，提高变压器的效率。 （6）能量转化过程：电能→磁能→电能 注意：原、副线圈并不相连，它们之间是绝缘的，通过磁场联系在一起。 （7）理想变压器：是一种理想化物理模型 知识点2 电压与匝数的关系，电流与匝数的关系 1.电压与匝数的关系 1）实验探究：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 ①实验步骤： a) 按如图所示连接电路，在原线圈输入4～8V的交流电压。 b) 保持原线圈匝数不变，改变副线圈匝数，观察电压表的示数，并记录。 c) 保持副线圈匝数不变，改变原线圈匝数，观察电压表的示数，并记录。 d) 重复多做几次。 ②数据分析： 次数 n1/匝 n2/匝 U1/V U2/V 1 2 3 ③结论：如果变压器原、副线圈的匝数之比不同，原副线圈上的电压之比也不一样。 ④误差分析：实际中使用的变压器不是理想变压器，线圈通过电流时会发热，铁芯在交变磁场的作用下也会发热，交变电流产生的磁场也不可能完全局限在铁芯内。 （2）理论推导： 在如图所示的理想变压器中，原、副线圈中产生的感应电动势分别是：，，由此可得。 不考虑原、副线圈的电阻时，有，，所以有。 （3）理想变压器原、副线圈两端的电压跟其匝数成正比，即。 （4）变压器的分类： ①升压变压器：当n2＞n1时，U2＞U1，变压器使电压升高。 ②等压变压器（又称隔离变压器）：当n2＝n1时，U2＝U1，变压器不改变电压。 ③降压变压器：当n2＜n1时，U2＜U1，变压器使电压降低。 2.电流与匝数的关系 （1）理想变压器中的功率关系：由于理想变压器没有能量损失，所以原线圈中的输入功率P1与副线圈中的输出功率P2相等，即。 （2）理论推导： 对于有一个副线圈的变压器，由于，即，所以有。 对于有多个副线圈的变压器，由于，即，又因为，所以有。 （3）理想变压器原、副线圈的电流跟其匝数成反比，即（适用于有一个副线圈的变压器）。 理想变压器原线圈的电流与匝数的乘积等于各副线圈的电流与匝数的乘积之和，即（适用于有多个副线圈的变压器）。 知识点3 几种特殊变压器 （1）自耦变压器：铁芯上只有一组线圈，其中有一部分的线圈为原、副线圈共用。 作用：自耦变压器可以升压，也可以降压。 　　　　　　 （2）电压互感器：把不能直接测量的高电压变为低电压测量的一种降压变压器。 工作原理：原线圈并联接入被测高压交流线路，副线圈与交流电压表相连，且副线圈接地，防止触电。利用电压表的示数U2和铭牌上的变压比（匝数比）计算高压线的电压值。 　　 （3）电流互感器：把不能直接测量的大电流变为小电流测量的一种升压变压器。 工作原理：原线圈串联接入被测大电流交流线路，副线圈与交流电流表相连，且副线圈接地，防止触电。利用电流表的示数I2和铭牌上的变流比（匝数比）计算通过负载的电流值。 注意：副线圈不允许开路，否则会感应出高压发生危险。 　　 （4）钳形电流表： ①优点：使用方便，不需切断电路。 ②实质：电流互感器。穿过铁芯的被测电路导线作为互感器的原线圈，其中通过交流电时就在副线圈中感应出电流。从而使电流表有示数。 ③不足：一般准确度不高。 　　　　　　 【重难探究】 探究1 　探究变压器的原理 【探究导入】 家用电器如手机充电器、笔记本电源适配器等在工作时，通常需要将220V的交流电转换为较低电压供电。这些设备内部都装有小型变压器，能够实现电压的降低。这种电压的变换并未使用电池或直接导线连接，却依然能为电器提供所需电能。。 问题 1. 为什么原线圈接通交流电后，副线圈即使没有导线连接也能产生电流？ 提示：原线圈通有交流电时，电流大小和方向不断变化，导致其产生的磁场也随之变化。该磁场通过闭合铁芯传导至副线圈所在区域，使副线圈处于变化的磁场中，从而在其内部产生感应电动势，驱动电荷定向移动形成电流 问题2： 原线圈中的电流变化如何影响铁芯中的磁场？ 提示： 根据电流的磁效应，通电线圈会在铁芯中激发磁场。由于交流电的周期性变化，磁场的强弱和方向也随时间不断改变，形成动态的磁环境。 问题3： 变化的磁场在副线圈中产生了什么物理效应？ 提示： 变化的磁场穿过副线圈的匝数，根据电磁感应规律，会在副线圈中产生感应电动势。若副线圈构成闭合回路，则会有感应电流输出。 问题4： 这种不通过导线传递能量的方式，其本质是什么现象？ 提示：两个线圈之间通过变化的磁场传递能量，这种现象称为互感现象，是变压器工作的物理基础。 【探究归纳】 1. 变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成。 2. 与交流电源连接的线圈称为原线圈，与负载连接的线圈称为副线圈。 3. 互感现象是变压器工作的基础。 原线圈中变化的电流在铁芯中产生变化的磁场，该磁场在副线圈中产生感应电动势，从而实现能量传递。工作原理如图所示： ★特别提醒 （1）变压器不改变交变电流的周期和频率。 （2）变压器只对交变电流起作用，对恒定电流不起作用。 （3）变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的。 【典例赏析】 [例1]如图所示，充电基座安装有送电线圈，手机内部安装有受电线圈。当充电线圈接上220V的正弦交流电源后，受电线圈产生的电流给手机电池充电。下列说法正确的是（　　） A．受电线圈中感应电流产生的磁场不变 B．送电线圈中需要接交流电 C．基座接直流电源也能对手机充电 D．基座对手机传递电能过程中无电能损失 　【针对训练】 1如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电压表的示数是15V，则电压表的示数为（　　） A．0V B．3V C．75V D．与负载有关 2．（多选）理想变压器的原、副线圈两侧一定相同的物理量是（    ） A．交变电流的频率 B．交变电流的功率 C．磁通量的变化率 D．交变电流的最大值 探究2 电压与匝数的关系 【探究导入】 情境探究 家庭中的手机充电器能将220 V的交流电压转换为适合锂电池充电的3.7 V电压。而在远距离输电线路中，发电站输出的电压被提升至几十万伏才能有效输送电能。这些电压的灵活变换都依赖于一种关键设备——变压器。它在不改变电流性质的前提下，实现了交流电压的升高或降低。 问题 1.为什么手机充电器能将220 V电压变为3.7 V？这说明变压器具有什么功能？ 提示：手机充电器内部含有小型变压器，通过调节原、副线圈的匝数比，实现电压降低，说明变压器能改变交流电压大小。 2. 如果变压器原线圈接220 V交流电，副线圈输出36 V，那么原、副线圈的匝数之比是多少？ 提示：根据电压与匝数关系式，代入数据得，故匝数比约为。 3.变压器能否改变直流电压？为什么？ 提示：变压器不能改变直流电压，因为直流电流不随时间变化，无法在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中就不会产生感应电流。 4.为什么电力输送要采用高压？这与变压器的效率有何关系？ 提示：高压输电可减小输电线中的电流，从而降低线路损耗。由于变压器效率很高（可达95%以上），在升压和降压过程中能量损失小，因此适合用于电力输送 【探究归纳】 1. 理想变压器原、副线圈的电压之比等于匝数之比，即。 2. 变压器的效率是输出功率与输入功率之比，实际变压器效率较高，尤其电力变压器可超过95%。 3. 副线圈电压低于原线圈的称为降压变压器，高于原线圈的称为升压变压器。 4. 变压器利用电磁感应原理工作，通过铁芯将变化的磁场传递到副线圈，实现电能的传输与电压变换。 [例2]如图甲所示为乐清湾农光互补、渔光互补光伏电力项目。该项目以U0=220kV高压输出，通过本地的变电站网络逐级降压配送。图乙是首次降压的变压器示意图，通往居民区的输出电压为U1=110kV，通往工业区的输出电压为U2=55kV。已知工业区耗电功率是居民区的10倍，变压器可视为理想变压器，初级线圈匝数为n0，电流为I0；居民区次级线圈匝数为n1，电流为I1；工业区次级线圈匝数为n2，电流为I2。则（　　） A． B．I0：I1=11：2 C．I1：I2=1：2 D．I1：I2=11：40 [例3】如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑片，在原线圈上加一电压有效值为U的正弦交流电。下列说法正确的是（　　） A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小 B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，滑动变阻器R消耗的功率变大 C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，变压器的输入功率变小 D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，变压器的输出电压变小 【针对训练】 3如图所示为某款磁吸式无线充电器对手机充电的原理图，它的发射线圈AB两端接入220V、50Hz的正弦式交流电。已知发射线圈的匝数为1100匝，接收线圈的匝数为30匝。充电时，接收线圈的电流大小为11A，不考虑过程中的漏磁和能量损失。下列说法正确的是（　　） A．接收线圈的电压最大值为 B．发射线圈和接收线圈的电流频率之比为 C．流过发射线圈的电流为0.3A D．充电时，接收线圈始终有远离发射线圈的趋势 4．理想变压器原线圈接入图乙所示的正弦式交流电，副线圈接一个规格为“6V，3W”的灯泡。灯泡正常工作，则理想变压器原、副线圈的电流之比为（　　） A． B． C． D． 5.如图所示，理想变压器的原线圈接在电压为12V的正弦交流电源上，副线圈接一个“6V、12W”的小灯泡L。闭合开关S，小灯泡恰好正常发光。下列说法正确的是（　　） A．变压器原、副线圈的匝数之比为 B．变压器原线圈的输入电流为1A C．变压器副线圈的输出电流为1A D．变压器原线圈的输入功率为24W 【课堂自测·基础练】 1．如图所示是某同学设计的汽车火花塞点火的示意图，它是一个升压变压器。变压器原线圈与12V蓄电池、开关组成闭合回路，副线圈与火花塞组成回路，火花塞上需要上万伏的高压才能产生电火花，下列说法正确的是（　　） A．原线圈回路中的开关一直闭合时火花塞两端也有高电压 B．开关断开的瞬间，副线圈两端将产生高电压 C．这个变压器原线圈连接的是直流电，因此该变压器不能升压 D．若将开关接到副线圈回路，闭合开关瞬间火花塞也能产生电火花 2．如图所示，M是理想变压器，将a、b接在正弦交流电源上。变压器右侧为一火警报警系统原理图，其中为用半导体热敏材料制成的传感器（其电阻率随温度升高而减小），、为定值电阻。当传感器所在处出现火警时，以下说法中正确的是（　　） A．电流表的示数不变，电流表的示数增大 B．电流表的示数增大，电流表的示数减小 C．电压表的示数增大，电压表的示数增大 D．电压表的示数不变，电压表的示数不变 3．如图所示的交变电路中，理想变压器原线圈连接电压随时间变化规律为的交流电源，定值电阻。闭合开关S后，电流表的示数为2A。已知电表均为理想电表，下列说法正确的是（　　） A．变压器原副线圈的匝数比为 B．开关S闭合时，交流电源的输出功率为44W C．仅断开S，电压表的示数为20V D．仅断开S，变压器的输出功率为88W 4．图甲为风力发电的简易模型，发电机与一理想变压器的原线圈相连，变压器原、副线圈匝数分别为10匝和1匝，某一风速时，变压器原线圈两端的电压随时间变化的关系图像如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．风叶稳定转动的频率为 B．电压表的示数为 C．断开开关，电压表的示数为0 D．变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为 5．手机电池充电过程如图所示，充电器内部理想变压器先将输入的电压降压，再通过AC-DC转换器将交流电转换成直流电，通过直流电给电池充电。已知充电器输入电压有效值为220V，经变压器降压后输出电压有效值为20V，AC-DC转换器的效率为90%，最终电池的充电功率为45W。下列说法正确的是（　　） A．变压器原线圈的输入功率约为55W B．变压器原、副线圈匝数比为22：1 C．通过变压器副线圈的电流为2.5A D．与电池正极连接的一端电势较低 6．如图所示，一多匝线圈通过电刷、与理想自耦变压器相连。线圈绕与磁场方向垂直的轴以大小为的角速度匀速转动。当开关S断开时，理想交流电压表的示数为；当开关S接通，变压器原、副线圈的匝数比为时，电压表的示数为，理想交流电流表的示数为。若穿过线圈的最大磁通量为，则下列说法正确的是（　　） A．线圈的电阻为 B．线圈的匝数为 C．当磁感线与线圈平面垂直时，线圈产生的电动势为 D．当开关S接通时，为维持线圈匀速转动，外力做功的功率为 7．目前无线充电技术已经在新能源汽车等领域得到应用。地下铺设供电的送电线圈，车上的受电线圈与车载电池相连，共同构成了无线充电装置，如图甲所示。该装置可等效为一个理想变压器，如图乙所示，供电线圈的匝数与受电线圈匝数之比，供电线圈的导线等效电阻R=3Ω。不考虑线圈的自感，忽略电能在两线圈传输的损耗，当供电线圈a、b两端接上的正弦交变电流给汽车充电时，电池系统的充电电流为20A。则下列说法正确的是（　　） A．受电线圈交变电流的频率为100Hz B．在t=0.01s时，供电线圈内磁通量最大 C．受电线圈上的电压U2=1140V D．汽车充电的功率为12kW 8．如图（a）所示为恒压电源给光敏电阻供电时，光敏电阻的电阻和其所受光照强度的关系图像。某同学利用此光敏电阻设计了一个台灯的自动控制电路，如图（b）所示，为一自耦式变压器，下列说法正确的是（　　） A．仅光照变强，定值电阻中的电流变小 B．仅光照变强，自耦式变压器的输入电压变小 C．仅增大滑动变阻器连入电路的阻值，灯泡变亮 D．仅自耦式变压器的滑片改变位置时，灯泡的频率会随之发生变化 9．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为2∶3，原线圈与定值电阻R1=2Ω串联后，接入的理想交流电源。副线圈电路中负载电阻R2为可变电阻。关于负载电阻的最大功率的说法正确的是（　　） A．当时，负载电阻的功率最大，最大功率为18W B．当时，负载电阻的功率最大，最大功率为36W C．当R2=2Ω时，负载电阻的功率最大，最大功率为18W D．当R2=2Ω时，负载电阻的功率最大，最大功率为36W 10．（多选）理想变压器原线圈为1500匝，副线圈为500匝，原线圈接交流电源，副线圈接有电阻R，当变压器正常工作时，原、副线圈中（　　） A．电流频率之比为3：1 B．电压之比为3：1 C．电流之比为3：1 D．功率之比为1：1 11．（多选）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为10：1，现在原线圈两端加上交变电压，灯泡L1、L2均正常发光，电压表和电流表可视为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．该交流电的频率为25 Hz B．电压表的示数为 C．若将滑动变阻器的滑片P向上滑动少许，变压器的输出功率增大 D．若将滑动变阻器的滑片P向上滑动少许，灯泡亮度变暗 12．（多选）一含有理想变压器的电路如图甲所示，图中理想变压器原、副线圈匝数之比为，电阻和的阻值分别为和，a、b输入的电压如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．电阻两端电压的有效值为 B．流过电阻电流的有效值为 C．流过电阻电流的有效值为0.5A D．0~0.04s内，电阻产生的焦耳热为0.02J 13．（多选）如图所示是模拟电能输送的示意图，间接输出电压有效值恒定的正弦交流电源，可通过移动保证负载端电压维持在合理的范围内，用户端负载（并联）的增减可通过移动表示，是输电线的等效电阻，下列说法正确的是（　　） A．某个负载发生断路时相当于上移 B．负载增多时，将向下滑动可使负载端电压不变 C．向上滑动，向下滑动，上消耗的功率一定减小 D．向下滑动，向上滑动，负载消耗的总功率可能先增大后减小 14．（多选）某种电吹风机的电路图如图所示，a、b、c、d为四个固定触点。绕O点转动的扇形金属触片P，可同时接触两个触点，触片P处于不同位置时，吹风机可处于停机、吹冷风和吹热风三种工作状态。和分别是理想变压器原、副线圈的匝数，该电吹风机的各项参数如下表所示。下列说法中正确的是（　　） A．理想变压器原、副线圈的匝数比 B．触片P同时接触、两个触点时电吹风吹热风 C．小风扇的内阻为 D．电吹风机吹热风时电热丝上的电流为 【素养进阶·提升练】 1. （2026·河南·高考真题）为确定一变压器副线圈cd的匝数，某同学在变压器铁芯上缠绕10匝线圈ef，如图所示。原线圈ab接入一正弦交流电源，c、d两端电压为10 V；若将d、e两端连接，ab接入的电源不变，c、f两端电压为11 V，变压器视为理想变压器，则副线圈cd的匝数为（ ） A. 200 B. 190 C. 110 D. 100 2．（2025·江西·高考真题）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 3．（2025·湖南·高考真题）如图，某小组设计了灯泡亮度可调的电路，a、b、c为固定的三个触点，理想变压器原、副线圈匝数比为k，灯泡L和三个电阻的阻值均恒为R，交变电源输出电压的有效值恒为U。开关S与不同触点相连，下列说法正确的是（　　） A．S与a相连，灯泡的电功率最大 B．S与a相连，灯泡两端的电压为 C．S与b相连，流过灯泡的电流为 D．S与c相连，灯泡的电功率为 4．（2025·河北·高考真题）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． 5．（2025·天津·高考真题）（多选）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 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 3. 变压器 【知识梳理】 1 一、 变压器的原理 1 二、 电压与匝数的关系电流与匝数的关系、 1 三、 几种特殊变压器 2 【重难探究】 2 探究1 　探究变压器的原理 2 探究2 变压器电压与匝数的关系 6 【课堂自测·基础练】 9 【素养进阶·提升练】 18 【知识梳理】 知识点1 变压器的原理 （1）变压器：改变交流电压的设备。 注意：①变压器只对变化的电压、电流起作用，对恒定的电压、电流不起作用。 ②变压器不能改变交变电流的周期和频率。 （2）变压器的构造： ①铁芯：涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。 ②原线圈（又称初级线圈）：与交流电源相连。 ③副线圈（又称次级线圈）：与负载相连。 注：两个线圈都由绝缘导线绕制而成，都与铁芯互相绝缘。 （3）电路图符号： 无铁芯： 有铁芯： （4）工作原理：利用互感现象。 交变电流通过原线圈时在铁芯中激发交变磁场，这一磁场也穿过副线圈，在副线圈中产生互感电动势。当副线圈闭合时，在副线圈中就会有交流电通过。 （5）铁芯的作用：使绝大部分磁感线集中在铁芯内部，提高变压器的效率。 （6）能量转化过程：电能→磁能→电能 注意：原、副线圈并不相连，它们之间是绝缘的，通过磁场联系在一起。 （7）理想变压器：是一种理想化物理模型 知识点2 电压与匝数的关系，电流与匝数的关系 1.电压与匝数的关系 1）实验探究：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 ①实验步骤： a) 按如图所示连接电路，在原线圈输入4～8V的交流电压。 b) 保持原线圈匝数不变，改变副线圈匝数，观察电压表的示数，并记录。 c) 保持副线圈匝数不变，改变原线圈匝数，观察电压表的示数，并记录。 d) 重复多做几次。 ②数据分析： 次数 n1/匝 n2/匝 U1/V U2/V 1 2 3 ③结论：如果变压器原、副线圈的匝数之比不同，原副线圈上的电压之比也不一样。 ④误差分析：实际中使用的变压器不是理想变压器，线圈通过电流时会发热，铁芯在交变磁场的作用下也会发热，交变电流产生的磁场也不可能完全局限在铁芯内。 （2）理论推导： 在如图所示的理想变压器中，原、副线圈中产生的感应电动势分别是：，，由此可得。 不考虑原、副线圈的电阻时，有，，所以有。 （3）理想变压器原、副线圈两端的电压跟其匝数成正比，即。 （4）变压器的分类： ①升压变压器：当n2＞n1时，U2＞U1，变压器使电压升高。 ②等压变压器（又称隔离变压器）：当n2＝n1时，U2＝U1，变压器不改变电压。 ③降压变压器：当n2＜n1时，U2＜U1，变压器使电压降低。 2.电流与匝数的关系 （1）理想变压器中的功率关系：由于理想变压器没有能量损失，所以原线圈中的输入功率P1与副线圈中的输出功率P2相等，即。 （2）理论推导： 对于有一个副线圈的变压器，由于，即，所以有。 对于有多个副线圈的变压器，由于，即，又因为，所以有。 （3）理想变压器原、副线圈的电流跟其匝数成反比，即（适用于有一个副线圈的变压器）。 理想变压器原线圈的电流与匝数的乘积等于各副线圈的电流与匝数的乘积之和，即（适用于有多个副线圈的变压器）。 知识点3 几种特殊变压器 （1）自耦变压器：铁芯上只有一组线圈，其中有一部分的线圈为原、副线圈共用。 作用：自耦变压器可以升压，也可以降压。 　　　　　　 （2）电压互感器：把不能直接测量的高电压变为低电压测量的一种降压变压器。 工作原理：原线圈并联接入被测高压交流线路，副线圈与交流电压表相连，且副线圈接地，防止触电。利用电压表的示数U2和铭牌上的变压比（匝数比）计算高压线的电压值。 　　 （3）电流互感器：把不能直接测量的大电流变为小电流测量的一种升压变压器。 工作原理：原线圈串联接入被测大电流交流线路，副线圈与交流电流表相连，且副线圈接地，防止触电。利用电流表的示数I2和铭牌上的变流比（匝数比）计算通过负载的电流值。 注意：副线圈不允许开路，否则会感应出高压发生危险。 　　 （4）钳形电流表： ①优点：使用方便，不需切断电路。 ②实质：电流互感器。穿过铁芯的被测电路导线作为互感器的原线圈，其中通过交流电时就在副线圈中感应出电流。从而使电流表有示数。 ③不足：一般准确度不高。 　　　　　　 【重难探究】 探究1 　探究变压器的原理 【探究导入】 家用电器如手机充电器、笔记本电源适配器等在工作时，通常需要将220V的交流电转换为较低电压供电。这些设备内部都装有小型变压器，能够实现电压的降低。这种电压的变换并未使用电池或直接导线连接，却依然能为电器提供所需电能。。 问题 1. 为什么原线圈接通交流电后，副线圈即使没有导线连接也能产生电流？ 提示：原线圈通有交流电时，电流大小和方向不断变化，导致其产生的磁场也随之变化。该磁场通过闭合铁芯传导至副线圈所在区域，使副线圈处于变化的磁场中，从而在其内部产生感应电动势，驱动电荷定向移动形成电流 问题2： 原线圈中的电流变化如何影响铁芯中的磁场？ 提示： 根据电流的磁效应，通电线圈会在铁芯中激发磁场。由于交流电的周期性变化，磁场的强弱和方向也随时间不断改变，形成动态的磁环境。 问题3： 变化的磁场在副线圈中产生了什么物理效应？ 提示： 变化的磁场穿过副线圈的匝数，根据电磁感应规律，会在副线圈中产生感应电动势。若副线圈构成闭合回路，则会有感应电流输出。 问题4： 这种不通过导线传递能量的方式，其本质是什么现象？ 提示：两个线圈之间通过变化的磁场传递能量，这种现象称为互感现象，是变压器工作的物理基础。 【探究归纳】 1. 变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成。 2. 与交流电源连接的线圈称为原线圈，与负载连接的线圈称为副线圈。 3. 互感现象是变压器工作的基础。 原线圈中变化的电流在铁芯中产生变化的磁场，该磁场在副线圈中产生感应电动势，从而实现能量传递。工作原理如图所示： ★特别提醒 （1）变压器不改变交变电流的周期和频率。 （2）变压器只对交变电流起作用，对恒定电流不起作用。 （3）变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的。 【典例赏析】 [例1]如图所示，充电基座安装有送电线圈，手机内部安装有受电线圈。当充电线圈接上220V的正弦交流电源后，受电线圈产生的电流给手机电池充电。下列说法正确的是（　　） A．受电线圈中感应电流产生的磁场不变 B．送电线圈中需要接交流电 C．基座接直流电源也能对手机充电 D．基座对手机传递电能过程中无电能损失 【答案】B 【详解】AB．由于送电线圈中通入正弦交流电源，可知送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化，则在受电线圈中产生感应电流也是正弦交流电，此感应电流产生的磁场也是周期性变化，故A错误；B正确； C．无线充电利用的是电磁感应原理，送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递，因此基座接直流电源不能对手机充电，故C错误； D．无线充电利用的是电磁感应原理，基座对手机充电中，由于存在漏磁现象，再有线圈本身有直流电阻，所以基座对手机传递电能过程中仍有电能损失，故D错误。 故选B。 　【针对训练】 1如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电压表的示数是15V，则电压表的示数为（　　） A．0V B．3V C．75V D．与负载有关 【答案】A 【详解】导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，产生的电动势是定值，穿过副线圈的磁通量不变，是定值，副线圈不产生感应电动势，则电压表的示数为0V。 故选A。 2．（多选）理想变压器的原、副线圈两侧一定相同的物理量是（    ） A．交变电流的频率 B．交变电流的功率 C．磁通量的变化率 D．交变电流的最大值 【答案】ABC 【详解】ABC．变压器的变压原理即为在同一个铁芯中磁通量的变化率相同，输入功率等于输出功率，变压器只改变电压和电流，不改变电流的频率和磁通量的变化率，理想变压器的铁损和铜损都为零，则电流的功率不变，故ABC正确； D．交流电的最大值与匝数成反比，交流电的最大值可能改变，故D错误。 故选ABC。 探究2 电压与匝数的关系 【探究导入】 情境探究 家庭中的手机充电器能将220 V的交流电压转换为适合锂电池充电的3.7 V电压。而在远距离输电线路中，发电站输出的电压被提升至几十万伏才能有效输送电能。这些电压的灵活变换都依赖于一种关键设备——变压器。它在不改变电流性质的前提下，实现了交流电压的升高或降低。 问题 1.为什么手机充电器能将220 V电压变为3.7 V？这说明变压器具有什么功能？ 提示：手机充电器内部含有小型变压器，通过调节原、副线圈的匝数比，实现电压降低，说明变压器能改变交流电压大小。 2. 如果变压器原线圈接220 V交流电，副线圈输出36 V，那么原、副线圈的匝数之比是多少？ 提示：根据电压与匝数关系式，代入数据得，故匝数比约为。 3.变压器能否改变直流电压？为什么？ 提示：变压器不能改变直流电压，因为直流电流不随时间变化，无法在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中就不会产生感应电流。 4.为什么电力输送要采用高压？这与变压器的效率有何关系？ 提示：高压输电可减小输电线中的电流，从而降低线路损耗。由于变压器效率很高（可达95%以上），在升压和降压过程中能量损失小，因此适合用于电力输送 【探究归纳】 1. 理想变压器原、副线圈的电压之比等于匝数之比，即。 2. 变压器的效率是输出功率与输入功率之比，实际变压器效率较高，尤其电力变压器可超过95%。 3. 副线圈电压低于原线圈的称为降压变压器，高于原线圈的称为升压变压器。 4. 变压器利用电磁感应原理工作，通过铁芯将变化的磁场传递到副线圈，实现电能的传输与电压变换。 [例2]如图甲所示为乐清湾农光互补、渔光互补光伏电力项目。该项目以U0=220kV高压输出，通过本地的变电站网络逐级降压配送。图乙是首次降压的变压器示意图，通往居民区的输出电压为U1=110kV，通往工业区的输出电压为U2=55kV。已知工业区耗电功率是居民区的10倍，变压器可视为理想变压器，初级线圈匝数为n0，电流为I0；居民区次级线圈匝数为n1，电流为I1；工业区次级线圈匝数为n2，电流为I2。则（　　） A． B．I0：I1=11：2 C．I1：I2=1：2 D．I1：I2=11：40 【答案】B 【详解】A．根据理想变压器的原理 解得，故A错误； BCD．由于理想变压器输入功率等于输出功率，则有 结合题意可知 代入数据解得，，故B正确，CD错误。 故选B。 [例3】如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑片，在原线圈上加一电压有效值为U的正弦交流电。下列说法正确的是（　　） A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小 B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，滑动变阻器R消耗的功率变大 C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，变压器的输入功率变小 D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，变压器的输出电压变小 【答案】A 【详解】A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，变压器输出电压不变，R增大，副线圈电流减小，匝数比不变，则电流表读数变小，故A正确； B．滑动变阻器R消耗的功率为 由于R与大小关系未知，则滑动变阻器R消耗的功率不一定变大，故B错误； CD．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，根据可知，变压器输出电压增大，则两端电压变大，变压器输出功率变大，则变压器输入功率变大，故CD错误。 故选A。 【针对训练】 3如图所示为某款磁吸式无线充电器对手机充电的原理图，它的发射线圈AB两端接入220V、50Hz的正弦式交流电。已知发射线圈的匝数为1100匝，接收线圈的匝数为30匝。充电时，接收线圈的电流大小为11A，不考虑过程中的漏磁和能量损失。下列说法正确的是（　　） A．接收线圈的电压最大值为 B．发射线圈和接收线圈的电流频率之比为 C．流过发射线圈的电流为0.3A D．充电时，接收线圈始终有远离发射线圈的趋势 【答案】C 【详解】A．根据理想变压器电压与匝数成正比 解得接收线圈的电压为 接收线圈的电压最大值为，故A错误； B．变压器不改变交流电的频率，所以发射线圈和接收线圈的电流频率之比为1:1，故B错误； C．根据理想变压器电流与匝数成反比 流过发射线圈的电流为，故C正确； D．发射线圈接的是交流电，当发射线圈的电流减小时，由楞次定律可知接收线圈有靠近的趋势，当发射线圈的电流增大时，由楞次定律可知接收线圈有远离的趋势，故D错误。 故选C。 4．理想变压器原线圈接入图乙所示的正弦式交流电，副线圈接一个规格为“6V，3W”的灯泡。灯泡正常工作，则理想变压器原、副线圈的电流之比为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】令理想变压器原、副线圈匝数分别为和 则原、副线圈电压满足 由图乙可知 因此有 交流电是正弦式交流电，灯泡正常工作，因此有副线圈电压有效值 解得 理想变压器输入功率等于输出功率，即 推导得 故选C。 5.如图所示，理想变压器的原线圈接在电压为12V的正弦交流电源上，副线圈接一个“6V、12W”的小灯泡L。闭合开关S，小灯泡恰好正常发光。下列说法正确的是（　　） A．变压器原、副线圈的匝数之比为 B．变压器原线圈的输入电流为1A C．变压器副线圈的输出电流为1A D．变压器原线圈的输入功率为24W 【答案】B 【详解】A．小灯泡恰好正常发光，则变压器原、副线圈的匝数之比为，故A错误； BC．变压器副线圈的输出电流为 根据 可得变压器原线圈的输入电流为，故B正确，C错误； D．变压器原线圈的输入功率为，故D错误。 故选B。 【课堂自测·基础练】 1．如图所示是某同学设计的汽车火花塞点火的示意图，它是一个升压变压器。变压器原线圈与12V蓄电池、开关组成闭合回路，副线圈与火花塞组成回路，火花塞上需要上万伏的高压才能产生电火花，下列说法正确的是（　　） A．原线圈回路中的开关一直闭合时火花塞两端也有高电压 B．开关断开的瞬间，副线圈两端将产生高电压 C．这个变压器原线圈连接的是直流电，因此该变压器不能升压 D．若将开关接到副线圈回路，闭合开关瞬间火花塞也能产生电火花 【答案】B 【详解】A．根据题意可知，开关一直闭合时通过变压器原线圈的电流不变，穿过铁芯的磁通量不变，无法在副线圈感应出感应电动势，A错误； BC．在开关断开的瞬间，穿过铁芯的磁通量急剧减小，副线圈将产生高电压，B正确，C错误； D．若开关接到副线圈回路，穿过铁芯的磁通量不变，无法在副线圈感应出感应电动势，D错误。 故选B。 2．如图所示，M是理想变压器，将a、b接在正弦交流电源上。变压器右侧为一火警报警系统原理图，其中为用半导体热敏材料制成的传感器（其电阻率随温度升高而减小），、为定值电阻。当传感器所在处出现火警时，以下说法中正确的是（　　） A．电流表的示数不变，电流表的示数增大 B．电流表的示数增大，电流表的示数减小 C．电压表的示数增大，电压表的示数增大 D．电压表的示数不变，电压表的示数不变 【答案】B 【详解】当传感器所在处出现火警时，的电阻减小，导致电路的总的电阻减小，所以电路中的总电流将会增加，测量的是原线圈中的总的电流，由于副线圈的电流增大了，所以原线圈的电流示数也要增加；由于电源的电压不变，匝数比不变，原副线圈的电压也不变，所以的示数不变，由于副线圈中电流增大，的电压变大，所以的示数要减小，即的电压也要减小，所以的示数要减小。 故选B。 3．如图所示的交变电路中，理想变压器原线圈连接电压随时间变化规律为的交流电源，定值电阻。闭合开关S后，电流表的示数为2A。已知电表均为理想电表，下列说法正确的是（　　） A．变压器原副线圈的匝数比为 B．开关S闭合时，交流电源的输出功率为44W C．仅断开S，电压表的示数为20V D．仅断开S，变压器的输出功率为88W 【答案】C 【详解】A．闭合开关S后，副线圈的总电阻为 此时副线圈的电压为 原线圈输入电压的有效值为 则变压器原副线圈的匝数比为 故A错误； B．开关S闭合时，交流电源的输出功率为 故B错误； CD．仅断开S时，副线圈的电压仍为 此时变压器的输出功率为 故C正确，D错误。 故选C。 4．图甲为风力发电的简易模型，发电机与一理想变压器的原线圈相连，变压器原、副线圈匝数分别为10匝和1匝，某一风速时，变压器原线圈两端的电压随时间变化的关系图像如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．风叶稳定转动的频率为 B．电压表的示数为 C．断开开关，电压表的示数为0 D．变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为 【答案】D 【详解】A．风叶稳定转动的频率为，选项A错误； B．变压器原线圈电压有效值为 则次级电压有效值，即电压表的示数为，选项B错误； C．断开开关，电压表的示数不变，仍为3V，选项C错误； D．因 可得变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为，选项D正确。 故选D。 5．手机电池充电过程如图所示，充电器内部理想变压器先将输入的电压降压，再通过AC-DC转换器将交流电转换成直流电，通过直流电给电池充电。已知充电器输入电压有效值为220V，经变压器降压后输出电压有效值为20V，AC-DC转换器的效率为90%，最终电池的充电功率为45W。下列说法正确的是（　　） A．变压器原线圈的输入功率约为55W B．变压器原、副线圈匝数比为22：1 C．通过变压器副线圈的电流为2.5A D．与电池正极连接的一端电势较低 【答案】C 【详解】A．AC-DC转换器的效率为90%，则变压器原线圈的输入功率约为，故A错误； B．变压器原、副线圈匝数比为，故B错误； C．通过变压器副线圈的电流为，故C正确； D．与电池正极连接的一端电势较高，与负极连接的一端电势较低，故D错误。 故选C。 6．如图所示，一多匝线圈通过电刷、与理想自耦变压器相连。线圈绕与磁场方向垂直的轴以大小为的角速度匀速转动。当开关S断开时，理想交流电压表的示数为；当开关S接通，变压器原、副线圈的匝数比为时，电压表的示数为，理想交流电流表的示数为。若穿过线圈的最大磁通量为，则下列说法正确的是（　　） A．线圈的电阻为 B．线圈的匝数为 C．当磁感线与线圈平面垂直时，线圈产生的电动势为 D．当开关S接通时，为维持线圈匀速转动，外力做功的功率为 【答案】A 【详解】A．根据理想变压器的变流原理有 解得原线圈电流为 感应电动势的有效值 解得线圈的电阻，故A正确； B．感应电动势的最大值 又， 解得线圈的匝数，故B错误； C．当磁感线与线圈平面垂直时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量变化率为零，线圈产生的电动势为零，故C错误； D．当开关S接通时，为维持线圈匀速转动，外力做功的功率，故D错误。 故选A。 7．目前无线充电技术已经在新能源汽车等领域得到应用。地下铺设供电的送电线圈，车上的受电线圈与车载电池相连，共同构成了无线充电装置，如图甲所示。该装置可等效为一个理想变压器，如图乙所示，供电线圈的匝数与受电线圈匝数之比，供电线圈的导线等效电阻R=3Ω。不考虑线圈的自感，忽略电能在两线圈传输的损耗，当供电线圈a、b两端接上的正弦交变电流给汽车充电时，电池系统的充电电流为20A。则下列说法正确的是（　　） A．受电线圈交变电流的频率为100Hz B．在t=0.01s时，供电线圈内磁通量最大 C．受电线圈上的电压U2=1140V D．汽车充电的功率为12kW 【答案】D 【详解】A．供电线圈与受电线圈交流电的频率相等，所以，故A错误； B．在t=0.01s时， 则回路中电流为零，磁感应强度为零，供电线圈内磁通量为零，故B错误； C．根据原副线圈电流与匝数的关系 可得 在供电线圈回路中有，， 解得，故C错误； D．汽车充电的功率为，故D正确。 故选D。 8．如图（a）所示为恒压电源给光敏电阻供电时，光敏电阻的电阻和其所受光照强度的关系图像。某同学利用此光敏电阻设计了一个台灯的自动控制电路，如图（b）所示，为一自耦式变压器，下列说法正确的是（　　） A．仅光照变强，定值电阻中的电流变小 B．仅光照变强，自耦式变压器的输入电压变小 C．仅增大滑动变阻器连入电路的阻值，灯泡变亮 D．仅自耦式变压器的滑片改变位置时，灯泡的频率会随之发生变化 【答案】B 【详解】AB．分析（a）可知，光照强度增强，光敏电阻阻值减小，在其他条件不变的情况下，如果光照变强，光敏电阻的阻值减小，则副线圈在原线圈回路的等效电阻变小，则根据闭合回路欧姆定律知，流过定值电阻中的电流变大，自耦式变压器的输入电压变小，故A错误，B正确； C．仅增大滑动变阻器连入电路的阻值，则副线圈在原线圈回路的等效电阻变大，则根据闭合回路欧姆定律知，流过定值电阻中的电流变小，则流过灯泡的电流变小，灯泡变暗，故C错误； D．变压器只能改变原副线圈中的电压、电流，并不能改变频率，故D错误。 故选B。 9．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为2∶3，原线圈与定值电阻R1=2Ω串联后，接入的理想交流电源。副线圈电路中负载电阻R2为可变电阻。关于负载电阻的最大功率的说法正确的是（　　） A．当时，负载电阻的功率最大，最大功率为18W B．当时，负载电阻的功率最大，最大功率为36W C．当R2=2Ω时，负载电阻的功率最大，最大功率为18W D．当R2=2Ω时，负载电阻的功率最大，最大功率为36W 【答案】A 【详解】对副线圈回路，由欧姆定律有 又由变压器电压、电流规律有、 所以可知负载电阻在原线圈中的等效电阻 负载电阻的功率 当时，即时，负载电阻消耗的功率最大，最大功率 故选A。 10．（多选）理想变压器原线圈为1500匝，副线圈为500匝，原线圈接交流电源，副线圈接有电阻R，当变压器正常工作时，原、副线圈中（　　） A．电流频率之比为3：1 B．电压之比为3：1 C．电流之比为3：1 D．功率之比为1：1 【答案】BD 【详解】A．变压器改变的是电压和电流，改变不了频率，频率之比是1:1，故A错误； B．由法拉第电磁感应定律 知原副线圈中电压之比等于1500:500=3:1，故B正确； CD．由理想变压器特点 得出电流之比与匝数成反比为1:3，功率相等，故C错误，D正确。 故选BD。 11．（多选）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为10：1，现在原线圈两端加上交变电压，灯泡L1、L2均正常发光，电压表和电流表可视为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．该交流电的频率为25 Hz B．电压表的示数为 C．若将滑动变阻器的滑片P向上滑动少许，变压器的输出功率增大 D．若将滑动变阻器的滑片P向上滑动少许，灯泡亮度变暗 【答案】AC 【详解】A．该交流电的为周期为 则该交流电的频率为，故A正确； B．原线圈的输入电压为 则副线圈的输出电压为 可知电压表的示数为11V，故B错误； CD．若将滑动变阻器的滑片P向上滑动少许，滑动变阻器接入电路阻值减小，副线圈总电阻减小，根据欧姆定律可得副线圈电流增大，根据，可知变压器的输出功率增大；由于灯泡两端电压保持不变，则灯泡亮度不变，故C正确，D错误。 故选AC。 12．（多选）一含有理想变压器的电路如图甲所示，图中理想变压器原、副线圈匝数之比为，电阻和的阻值分别为和，a、b输入的电压如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．电阻两端电压的有效值为 B．流过电阻电流的有效值为 C．流过电阻电流的有效值为0.5A D．0~0.04s内，电阻产生的焦耳热为0.02J 【答案】CD 【详解】ABC．由 得副线圈电压的峰值为 由图乙可知，在一个周期内，后半个周期变压器无电压输出；由电压有效值的定义有 得副线圈电压的有效值为 则副线圈电流为 电阻两端电压的有效值为，AB错误，C正确； D．0~0.04s内，由 得电阻产生的焦耳热为，D正确。 故选CD。 13．（多选）如图所示是模拟电能输送的示意图，间接输出电压有效值恒定的正弦交流电源，可通过移动保证负载端电压维持在合理的范围内，用户端负载（并联）的增减可通过移动表示，是输电线的等效电阻，下列说法正确的是（　　） A．某个负载发生断路时相当于上移 B．负载增多时，将向下滑动可使负载端电压不变 C．向上滑动，向下滑动，上消耗的功率一定减小 D．向下滑动，向上滑动，负载消耗的总功率可能先增大后减小 【答案】AD 【详解】A．在变压器副线圈中各负载是并联的，所以当某个负载发生断路时副线圈的总电阻增大，故相当于上移，则的有效阻值增大，故A正确； B．由题知，间接正弦交流电源，其电压有效值恒定，设为，同时令原副线圈的电压分别为、，电流分别为、，匝数分别为、。将看成电源的内阻，将理想变压器和负载看成一个等效电阻，设阻值为，则有 又，， 联立解得 在变压器副线圈中各负载是并联的，负载增多时，则副线圈的总电阻减小，即相当于减小，将向下滑动，减小，可知等效电阻减小，根据闭合电路欧姆定律有 可知原线圈的电流增大；则等效电阻两端的电压 可知等效电阻两端的电压减小，即负载端的电压减小，故B错误； C． 将向上滑动，即增大，向下滑动，即减小，根据等效电阻 可知等效电阻变化情况无法确定，则等效电路的电流无法确定，故上消耗的功率无法确定，故C错误； D．将向下滑动，即减小，向上滑动，即增大，根据等效电阻 可知等效电阻变化情况无法确定，则等效电路的电流无法确定，故负载消耗的总功率可能先增大后减小，故D正确。 故选AD。 14．（多选）某种电吹风机的电路图如图所示，a、b、c、d为四个固定触点。绕O点转动的扇形金属触片P，可同时接触两个触点，触片P处于不同位置时，吹风机可处于停机、吹冷风和吹热风三种工作状态。和分别是理想变压器原、副线圈的匝数，该电吹风机的各项参数如下表所示。下列说法中正确的是（　　） A．理想变压器原、副线圈的匝数比 B．触片P同时接触、两个触点时电吹风吹热风 C．小风扇的内阻为 D．电吹风机吹热风时电热丝上的电流为 【答案】CD 【详解】A．小风扇额定电压为40V，输入交流电压为220V，则理想变压器原、副线圈的匝数比，故A错误； B．由题图可知，触片P同时接触b、c两个触点时，电热丝未接入电路，电吹风吹冷风，故B错误； C．小风扇的发热功率 小风扇正常工作时的电流为 由 可得小风扇的内阻，故C正确； D．吹热风时电热丝消耗的功率 则电热丝上的电流，故D正确。 故选CD。 【素养进阶·提升练】 1. （2026·河南·高考真题）为确定一变压器副线圈cd的匝数，某同学在变压器铁芯上缠绕10匝线圈ef，如图所示。原线圈ab接入一正弦交流电源，c、d两端电压为10 V；若将d、e两端连接，ab接入的电源不变，c、f两端电压为11 V，变压器视为理想变压器，则副线圈cd的匝数为（ ） A. 200 B. 190 C. 110 D. 100 【答案】D 【解析】 【详解】设电源电压为，两端的线圈匝数为，两端的线圈匝数为，两端的线圈匝数为，根据变压器电压和匝数关系可得， 联立，解得 故选D。 2．（2025·江西·高考真题）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 【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。 3．（2025·湖南·高考真题）如图，某小组设计了灯泡亮度可调的电路，a、b、c为固定的三个触点，理想变压器原、副线圈匝数比为k，灯泡L和三个电阻的阻值均恒为R，交变电源输出电压的有效值恒为U。开关S与不同触点相连，下列说法正确的是（　　） A．S与a相连，灯泡的电功率最大 B．S与a相连，灯泡两端的电压为 C．S与b相连，流过灯泡的电流为 D．S与c相连，灯泡的电功率为 【答案】B 【详解】设变压器原、副线圈的电压分别为，灯泡L的阻值为R，根据等效电阻的思想有灯泡的等效电阻 灯泡L的阻值 由理想变压器原理，电压关系 电流关系 联立解得 A．值恒定，即等效负载恒定，当S与c相连时，原线圈所在电路的总电阻最小，流过原线圈的电流最大，根据变压器原副线圈电流关系可知副线圈电流最大，根据可知灯泡的电功率最大，故A错误； B．S与a相连，变压器原线圈电压 灯泡两端的电压为 B正确； C．S与b相连，变压器原线圈电路接入两个电阻，变压器原线圈的电流 流过灯泡的电流 C错误； D．S与c相连，变压器原线圈电路接入一个电阻，变压器原线圈的电流 流过灯泡的电流 灯泡的电功率为 D错误。 故选B。 4．（2025·河北·高考真题）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 【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。 5．（2025·天津·高考真题）（多选）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 【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。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $