理想变压器电能的输送-高考物理总复习-高考物理总复习讲义

第44讲理想变压器电能的输送考情剖析弱项清单,1.不理解理想变压器的工作原理，记反变压器公式；2．不了解自耦变压器结构及工作原理．知识整合一、变压器1．构造由________、________和________组成．2．原理利用电磁感应的________现象．34.几种常见的变压器(1)自耦变压器——调压变压器①结构(如图)：输出和输入共用一组线圈．②工作原理：自耦变压器是只有一个绕组的变压器，当作为降压变压器使用时，将整个绕组作为原线圈，从绕组中抽出一部分线匝作为副线圈；当作为升压变压器使用时，取部分线匝作为原线圈，整个绕组作为副线圈．(2)互感器(如图所示)电压互感器 电流互感器①电压互感器：用来把______电压变成______电压． ②电流互感器：用来把______电流变成______电流． 二、电能的输送如图所示，若发电站输出电功率为P ，输电电压为U ，用户得到的电功率为P′，用户的电压为U′.1．输电电流I ＝________＝P′U′＝U －U′R 线. 2．输电导线损耗的电功率P 损＝I 2·R 线＝________.即在输送功率一定时，输电电压增大为原来的n 倍，输电导线上损耗的功率就减少为原来的________． 3．输电导线损耗的电压 U 损＝I·R 线＝________.方法技巧考点1 理想变压器1．关于理想变压器的两点说明(1)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变直流电压和交变电流的频率． (2)理想变压器基本关系中的U 1、U 2、I 1、I 2均为有效值． 2．理想变压器原、副线圈的制约关系(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2一定时，输出电压U 2由输入电压U 1决定，即U 2＝n 2n 1U 1，可简述为“原制约副”．(2)电流制约(只有一个副线圈)：当变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2一定且输入电压U 1确定时，原线圈中的电流I 1由副线圈中的输出电流I 2决定，即I 1＝n 2n 1I 2，可简述为“副制约原”．(3)功率制约：变压器副线圈中的输出功率P 2由用户负载决定，P 2＝P 负1＋P负2＋…；变压器原线圈中的输入功率P 1由副线圈中的输出功率P 2决定，即P 1＝P 2.3．动态问题分析动态问题分析的一般思路：U 1错误!U 2错误!I 2――→P 1＝P 2（I 1U 1＝I 2U 2）决定I 1――→P 1＝I 1U 1决定P 1.【典型例题1】 如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝22∶1，原线圈接u 1＝2202sin 100πt(V )的交流电，电阻R ＝10 Ω，电流表、电压表均为理想电表，则( )A ．电压表的读数为10 2 VB ．电流表的读数为22 AC ．电阻R 消耗的功率为10 2 WD ．变压器的输出功率为10 W1.(多选)图甲中，理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1，R T 为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R 1为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表．原线圈所接电压u 随时间t 按正弦规律变化，如图乙所示．下列说法正确的是( )A ．变压器输入、输出功率之比为4∶1B ．变压器原、副线圈中的电流强度之比为1∶4C ．u 随t 变化的规律为u ＝51sin (50πt)D ．若热敏电阻R T 的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大【典型例题2】 (16年江苏高考)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U 1的交变电流时，c 、d 间的输出电压为U 2.在将滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中( )A ．U 2>U 1，U 2降低B ．U 2>U 1，U 2升高C ．U 2<U 1，U 2降低D ．U 2<U 1，U 2升高【典型例题3】 (17年南通模拟)(多选)如图所示，T 为理想变压器，电流表A 、电压表V 均为理想交流电表，R 1、R 2为定值电阻，R 3为滑动变阻器，L 为电感线圈，A 、B 两点间接正弦交流电．则( )A ．只将滑片P 1下移时，电流表A 示数变小B ．只将滑片P 2下移时，电压表V 示数变大C ．只增大交流电的电压时，电流表A 示数变大D ．只增大交流电的频率时，电压表V 示数不变考点2 电能的输送1．远距离输送电能的方法(1)电能损耗：远距离输电时，由于输电线路上存在电阻，根据电流热效应Q ＝I 2Rt ，总有一部分电能损失在输电线路上．(2)减少线路上的电能损失，有两种方法：一是减小导线上的电阻；二是减小输电线上通过的电流． (3)实际输电方式：根据P ＝UI 可知，通过减小输电线的电流，可减少输电线的能量损失，即采用高压输电，这是减少线路电能损失的有效方法(如图)．2．输电过程的电压关系和功率关系 (1)输电过程的电压关系(2)输电过程的功率关系【典型例题4】 远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，电压分别为U 1、U 2，电流分别为I 1、I 2，输电线上的电阻为R ，变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是( )A .I 1I 2＝n 1n 2B ．I 2＝U 2RC．I1U1＝I22R D．I1U1＝I2U22.发电机的端电压为220 V，输出电功率为44 kW，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线路后，再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．(1)求用户得到的电压和功率；(2)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电压．当堂检测 1.(多选)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S断开，当S接通时，以下说法正确的是( )第1题图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上的电压增大C．通过灯泡L1的电流减小D．原线圈中的电流增大2．如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表．下列说法正确的是( )第2题图A．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大D．若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大3．(多选)如图所示，匝数为10匝的矩形导线框ABCD处于磁感应强度B＝0.1 2 T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.36 m2，导线框ABCD的电阻忽略不计．导线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝100 rad/s 匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈与理想电压表、小灯泡(其电阻恒为6 Ω)及定值电阻R＝6 Ω组成闭合电路．原副线圈匝数比为3∶1.下列说法正确的是( )第3题图A．在图示位置时，线框ABCD中产生的感应电动势最大，且最大值为36 2 VB．理想电压表的示数为6 VC．将灯泡换成电容器(未击穿)，则理想电压表的示数为12 VD．将灯泡换成一只理想二极管，则1 min内定值电阻R上产生的热量为720 J4．(多选)图甲是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为如图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，V为交流电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000 V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体．以下判断正确的是( )甲乙 第4题图A ．电压表的示数等于5 VB ．电压表的示数等于52 VC ．实现点火的条件是n 2n 1＞1000D ．实现点火的条件是n 2n 1＜10005．(多选)如图所示，在远距离输电电路中，发电厂的输出电压和输电电线的电阻均不变，变压器、电表均为理想化的．若发电厂的输出功率减小，则下列说法中正确的是( )第5题图A ．电压表V 1示数减小，电流表A 1示数减小B ．电压表V 2示数增大，电流表A 2示数减小C ．输电线上损耗功率增大D ．用户总功率与发电厂的输出功率的比值增大第44讲 理想变压器 电能的输送知识整合基础自测一、1.原线圈 副线圈 闭合铁芯 2.互感 3．P 出n 1n 2 n 2n 14.(2)①高 低 ②大 小 二、1.P U 2.P 2U2R 线 1/n 23.U －U ′方法技巧·典型例题1·D 【解析】 电压表、电流表读数都指有效值，根据U 1U 2＝n 1n 2可得副线圈两端电压有效值(即电压表读数)为10 V ，所以电流表读数为I 2＝U 2R＝1 A ，A 、B 选项错误；变压器的输出功率即为电阻R 消耗的功率P ＝I 22R ＝10 W ，C 错D 对．·变式训练1·BD 【解析】 由题意知变压器是理想变压器，故输入、输出功率之比为1∶1，选项A 错误；变压器原、副线圈中的电流之比与匝数成反比，即I 1I 2＝n 2n 1＝14，选项B 正确；由图乙可知交流电压最大值U m＝51 V ，周期T ＝0.02 s ，可由周期求出角速度的值为ω＝100π rad/s ，则可得交流电压u 的表达式u ＝51sin(100πt ) V ，故选项C 错误；R T 的温度升高时，阻值减小，电流表的示数变大，电压表示数不变，故选项D 正确．·典型例题2·C 【解析】 从图中看到，原线圈匝数对应整个部分，而副线圈匝数对应的是一部分，根据理想变压器电压和匝数的关系U 1U 2＝n 1n 2可知U 2<U 1；在将滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中，副线圈的匝数变少，U 2降低．·典型例题3·AC 【解析】 滑片P 1下移时，副线圈匝数n 2减小，根据理想变压器电压和匝数的关系U 1U 2＝n 1n 2，可知输出电压U 2减小，输出功率减小，输入功率也将减小，故原线圈电流减小，A 选项正确；只将滑片P 2下移时，R 3接入电路部分的阻值减小，负载总电阻减小，总电流增大，R 3两端电压增大，故电压表示数减小，B 选项错误；增大交流电压时，U 2增大，输出电流I 2增大，根据I 1I 2＝n 2n 1知故原线圈电流增大，C 选项正确；增大交流电的频率时，电感线圈感抗增大，副线圈电流减小，R 3两端电压减小，故电压表示数增大，D 选项错误．·典型例题4· D 【解析】 根据变压器的变压原理I 1I 2＝n 2n 1，A 项错误；I 2＝U R R，因为U ＞U R ，B 项错误；I 1U 1为电路输入的总功率，I 22R 为电线上损耗的功率，I 1U 1＝I 2U 2，C 项错误，D 项正确．·变式训练2·(1) 219.6 V 43.92 kW (2)36 kW 180 V 【解析】 (1) 升压变压器副线圈的输出电压U 2＝n 2n 1U 1＝2200 V 升压变压器原线圈输入电流I 1＝P U 1＝200 A 则升压变压器副线圈输出电流I 2＝n 1n 2I 1＝20 A 输电线路上的电压损失和功率损失分别为U R ＝I 2R ＝4 V ，P R ＝I 22R ＝0.08 kW加到降压变压器原线圈上的输入电流和电压分别为I 3＝I 2＝20 A ，U 3＝U 2－U R ＝2196 V 降压变压器副线圈的输出电压和电流分别为U 4＝n 4n 3U 3＝219.6 V, I 4＝n 3n 4I 3＝200 A所以用户得到的功率P 4＝U 4I 4＝43.92 kW.(2)若不采用高压输电，线路损失电压为U R ′＝I 1R ＝40 V 用户得到的电压U ′＝U 1－U R ′＝180 V 用户得到的功率为P ′＝U ′I 1＝36 kW. 当堂检测1．BCD 【解析】 由于输入电压不变且原副线圈匝数不变，所以S 接通时，理想变压器副线圈M 、N 两端输出电压不变，负载总电阻变小，由欧姆定律I ＝U 2R 总知，流过R 的电流增大，电阻上的电压U R ＝IR 增大；副线圈输出电流增大，根据输入功率等于输出功率，即I 1U 1＝I 2U 2得原线圈输入电流I 1也增大．U MN 不变，U R 变大，所以U L1变小，流过灯泡L 1的电流减小．2．B 【解析】 当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，R 的阻值变大，变压器次级线圈电压不变，故次级电流减小，则R 1消耗的功率及两端电压均变小，电压表的示数等于变压器次级电压减去R 1两端的电压，所以电压表的示数变大，选项A 错B 对；当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，次级电流减小，故初级电流也减小，电流表A 1示数变小，选项C 错误；若闭合开关S ，则变压器的次级电阻减小，次级电流变大，R 1的电压变大，故电压表V 示数减小，则R 2两端电压减小，电流表A 2读数减小，次级电流变大，则初级电流变大，则电流表A 1示数变大，选项D 错误．3．BD 【解析】 图示位置线圈和磁场垂直，此时线框的磁通量最大，感应电动势为0，选项A 错误；线框ABCD 在磁场中匀速转动，产生的感应电动势的最大值为E m ＝nBs ω＝362V ，原线圈电压有效值为U 1＝E m2＝36V ，再由U 1U 2＝n 1n 2可得副线圈电压U 2＝12 V ，所以电压表的示数U ＝U 22＝6 V ，选项B 正确；将灯泡换成电容器，电容器具有“隔直流、通交流”的作用，电压表的示数将小于12 V ，选项C 错误；将灯泡换成一只理想二极管，二极管具有单向导电性，故1 min 内定值电阻R 上产生的热量Q ＝U 22R ·t 2＝720 J ，选项D 正确．4．BC 【解析】 A 、B 项，电压表的示数为有效值且测原线圈的电压，则根据正弦交流电的有效值计算公式E ＝E m 2，且从图中可知该交流电压的最大值为5 V ，则该电压表的示数为52 V ，故A 项错误，B 项正确．C 、D 项，理想变压器原、副线圈的电压之比U 1∶U 2＝n 1∶n 2，则副线圈电压的最大值为U 2＝5n 2n 1，根据题意该最大值需要大于5000 V ，解得n 2n 1>1000 V ，故C 项正确，D 项错误．综上所述，本题正确答案为BC.5．BD 【解析】 根据U 原U 副＝n 1n 2可知电压表V 1两端的电压U 1不变，选项A 错误；根据P 出＝U 1I 1得通过电流表A 1的电流I 1将减小，根据I 2I 1＝n 3n 4得通过电流表A 2的电流I 2将减小，降压变压器原线圈两端的电压U ＝U 1－I 1R线将增大，根据U U 2＝n 3n 4得电压表V 2两端的电压U 2增大，选项B 正确；输电线上损耗的功率P 线＝I 21R 线将减小，选项C 错误；用户总功率与发电厂的输出功率的比值为U 2I 2U 1I 1＝n 3U 2n 4U 1∝U 2，选项D 正确．。

高考物理一轮复习讲义 第2讲 变压器电能的输送一、变压器1．变压器的构造：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． (1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈． (2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈．2．变压器的原理：电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化．变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，所以尽管两个线圈之间没有导线相连，副线圈也能够输出电流．互感现象是变压器工作的基础．3．理想变压器没有能量损失的变压器，即输入功率等于输出功率． 4．基本关系式(1)功率关系：P 入＝P 出．(2)电压关系：U 1n 1＝U 2n 2；有多个副线圈时，U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝… (3)电流关系：只有一个副线圈时，I 1I 2＝n 2n 1.由P 入＝P 出及P ＝UI 推出有多个副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n . 5．几种常用的变压器(1)自耦变压器的原、副线圈共用一个线圈，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 并联在高压电路中 串联在高压电路中作用 把高电压变成低电压 把大电流变成小电流匝数特点 副线圈匝数比原线圈匝数少 副线圈匝数比原线圈匝数多二、电能的输送1．输电线路及其电压、电能损失 (1)输电线路(如图所示)(2)电压和电能损失 ①输电电流：I ＝P U；②电压损失：ΔU ＝U －U ′＝Ir ＝P Ur ； ③电能损失：ΔP ＝P －P ′＝I 2r ＝(P U)2r ；2．减少电能损失的方法：根据P 损＝I 2R 线，减小输电电能损失有两种方法．(1)减小输电线的电阻：根据电阻定律R ＝ρl S，要减小输电线的电阻R ，在输电距离一定的情况下，可采用的方法有选用电阻率小的金属材料，尽可能增大导线的横截面积等．(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．3．远距离输电(1)远距离输电导线上损失的电功率：输送功率一定时，线路电流I ＝P U，输电线上损失功率P 损＝I 2R 线＝P 2U 2R 线，可知P 损∝1U2.远距离输电线路中的功率关系：P 输＝P 损＋P 用．(2)远距离输电的基本电路：由于发电机组本身的输出电压不可能很高，所以采用高压输电时，在发电站内需要升压变压器升压到几百千伏后再向远距离送电，到达用电区再用降压变压器降到所需的电压，基本电路如图所示．1．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1.电池和交变电源的电动势都为6 V ，内阻均不计．下列说法正确的是( )A ．S 与a 接通的瞬间，R 中无感应电流B ．S 与a 接通稳定后，R 两端的电压为0C ．S 与b 接通稳定后，R 两端的电压为3 VD ．S 与b 接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为2∶1 解析： 由理想变压器的原理可知，当S 与a 接通电流稳定时，由于通过原线圈与副线圈中的磁通量不发生变化，故在副线圈中无感应电流，但在刚接通瞬间，副线圈两端的电压不为零，R 中有感应电流，故A 错误，B 正确；当S 与b 接通稳定后，原线圈中接有交变电流，由变压器的变压比可得副线圈电压为3 V ，C 正确；变压器并不改变交变电流的频率，D 错误．答案： BC2．如图所示，原、副线圈匝数比为2∶1的理想变压器正常工作时，以下说法不正确的是( )A ．原、副线圈磁通量之比为2∶1B ．原、副线圈电流之比为1∶2C ．输入功率和输出功率之比为1∶1D ．原、副线圈磁通量变化率之比为1∶1解析： 由于原、副线圈共用一个铁芯，故通过原、副线圈磁通量之比和原、副线圈磁通量变化率之比均为1∶1，选项A 错误而D 正确；由I 1∶I 2＝n 2∶n 1得，I 1∶I 2＝1∶2，选项B 正确；由于理想变压器不考虑变压器自身的功率损失，故选项C 正确，本题选择不正确的选项，故应选A.答案： A3．对于远距离输电，在P 送一定的情况下，设输电线路中的电流为I 送，输电线的总电阻为R 线，为了节能，采用高压U 送输电，下列说法正确的是( )A ．由U 送＝I 送R 线，输电线路中的电流变大B ．由P 送＝I 送U 送，输电线路中的电流变小C ．由P 耗＝U 2送/R 线，输电线路消耗功率增大D ．由P 送＝I 2送R 线，不会影响输电线路中的电流解析： 由U 线＝I 线R 线，I 送＝I 线，U 送≠U 线(U 送＝U 到＋U 线)，故U 送≠I 送R 线，选项A 错；公式P送＝I送U送，针对的是同一研究对象，故选项B对、D错；P耗＝I2线R线＝I2送R线＝(P送/U送)2R线，因此U送增大时，输电线路消耗功率P耗减小，故选项C错．答案： B4.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220 V，额定功率为22 W；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，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．U＝110 V，I＝0.2 AB．U＝110 V，I＝0.05 AC．U＝110 2 V，I＝0.2 AD．U＝110 2 V，I＝0.2 2 A解析：由于灯泡正常发光，故灯泡两端电压即副线圈两端电压为U2＝220 V，通过灯泡的电流即副线圈中的电流为I2＝22 W220 V＝0.1 A．根据理想变压器电压关系U1∶U2＝n1∶n2，得U1＝110 V，电流关系I1∶I2＝n2∶n1，得I1＝0.2 A，则U＝U1＝110 V，I＝I1＝0.2 A．故选项A正确，选项B、D、D错误．答案： A5．图甲中的变压器为理想变压器，原线圈的匝数n1与副线圈的匝数n2之比为10∶1.变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式电流，两个20 Ω的定值电阻串联接在副线圈两端．电压表为理想电表．则( )A．原线圈上电压的有效值为100 VB．原线圈上电压的有效值约为70.7 VC．电压表的读数为5.0 VD．电压表的读数约为3.5 V解析：本题考查交流电图象的应用及理想变压器与闭合电路．由图乙可得该正弦交流电的峰值为100 V，所以其有效值为：U＝U m2＝70.7 V，A错误，B正确；由理想变压器原、副线圈的电压比等于相应的匝数比可得：u1u2＝n1n2⇒u2＝n2u1n1，其中：U1有＝U＝U m2＝70.7 V，所以U2有＝7.07 V，故副线圈上的电压表的读数为：U V＝RR＋RU2有≈3.5 V，D正确，C错误．答案：BD理想变压器基本关系的应用变压器的工作原理及基本关系(2012·课标)自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图所示．其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝，接在有效值为220 V 的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R 上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I 1，负载两端电压的有效值为U 2，且变压器是理想的，则U 2和I 1分别约为( )A ．380 V 和5.3 AB ．380 V 和9.1 AC ．240 V 和5.3 AD ．240 V 和9.1 A解析： 根据理想变压器电压比关系U 1U 2＝n 1n 2，代入数据解得副线圈两端的电压有效值U 2＝380 V ，因理想变压器原、副线圈输入和输出的功率相等，即P 入＝P出＝U 1I 1，解得I 1＝2×103220A≈9.1 A，选项B 正确；选项A 、C 、D 错误．答案： B理想变压器的注意事项(1)在理想变压器中，副线圈的端电压U 2由输入电压U 1和匝数比n 2/n 1共同决定，与负载电阻大小无关．(2)电网送电遵循“用多少送多少”的原则，原线圈中的输入电流I 1是由副线圈中的输出电流I 2决定的，原、副线圈各一个绕组时，I 1＝n 2n 1I 2，副线圈有多个绕组时，由P 入＝P 出的功率关系来确定．1－1：如图甲所示，矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，输出交流电的电动势图象如图乙所示，经原、副线圈的匝数比为1∶10的理想变压器给一灯泡供电如图丙所示，副线圈电路中灯泡额定功率为22 W ，现闭合开关，灯泡正常发光．则( )A ．t ＝0.01 s 时刻穿过线框回路的磁通量为零B ．交流发电机的转速为50 r/sC ．变压器原线圈中电流表示数为1 AD ．灯泡的额定电压为220 2 V 解析： t ＝0.01 s 时刻交变电流电动势为零，线圈处于中性面，磁通量最大；由图象可知周期T ＝0.02 s ，转速n ＝1T＝50 r/s ；变压器原线圈中电压有效值为U 1＝22 V ，原线圈中输入功率与副线圈输出功率相同，由P ＝22 W ，P ＝UI ，得I ＝1 A ；由U 1U 2＝n 1n 2知副线圈两端电压U 2＝220 V ．正确选项为B 、C.答案： BC理想变压器动态分析问题1．匝数比不变的情况(如图)(1)U 1不变，根据U 1U 2＝n 1n 2，输入电压U 1决定输出电压U 2，不论负载电阻R 如何变化，U 2也不变．(2)当负载电阻发生变化时，I 2变化，输出电流I 2决定输入电流I 1，故I 1发生变化． (3)I 2变化引起P 2变化，P 1＝P 2，故P 1发生变化． 2．负载电阻不变的情况(如图)(1)U 1不变， n 1n 2发生变化，故U 2变化． (2)R 不变，U 2改变，故I 2发生变化．(3)根据P 2＝U 22R，P 2发生变化，再根据P 1＝P 2，故P 1变化，P 1＝U 1I 1，U 1不变，故I 1发生变化．(2012·福建理综)如图，理想变压器原线圈输入电压u ＝U m sin ωt ，副线圈电路中R 0为定值电阻，R 是滑动变阻器，和是理想交流电压表，示数分别用U 1和U 2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I 1和I 2表示．下列说法正确的是( )A ．I 1和I 2表示电流的瞬时值B ．U 1和U 2表示电压的最大值C ．滑片P 向下滑动过程中，U 2不变、I 1变大D ．滑片P 向下滑动过程中，U 2变小、I 1变小解析： 交流电表的示数为有效值，故A 、B 两项均错误；P 向下滑动过程中，R 变小，由于交流电源、原副线圈匝数不变，U 1、U 2均不变，所以I 2＝U 2R 0＋R 变大，由I 1I 2＝n 2n 1，得I 1＝n 2n 1I 2变大，故C 项正确，D 项错误．答案： C分析动态问题的思路程序为：2－1：(2013·济南定时练习)自耦调压变压器上的滑动触头P 移动，可以调节输出电压，线圈MN 两端与一个滑动变阻器相连接，Q 为滑动变阻器的滑动触头，V 1、V 2为理想电压表，如图所示，下列说法正确的是( )A ．当交流电源接a 、b 时，触头P 上移，Q 也上移，V 1的示数不变，V 2示数可能不变B ．当交流电源接a 、b 时，触头P 上移，Q 下移，V 1的示数不变，V 2示数增大C ．当交流电源接c 、d 时，触头P 上移，V 1的示数增大，V 2示数不变D ．当交流电源接c 、d 时，触头P 上移，V 1的示数减小，V 2示数不变解析： 当交流电源接a 、b 时，P 上移，原线圈匝数变大，电源电压不变，V 1示数不变，由电压关系和U 1、n 2不变、n 1变大．可知副线圈电压U 2减小，Q 上移，cd 间阻值变大，V 2示数可能不变，故A 正确，同理B 错误；当交流电源接cd 时，P 上移，电源电压不变，V 2示数不变，副线圈匝数变大，副线圈电压变大，V 1示数增大，故C 正确、D 错误．答案： AC远距离输电问题远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例)(1)功率关系P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 线＋P 3. (2)电压、电流关系U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3， U 2＝U 线＋U 3，I 2＝I 3＝I 线．(3)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3r.(4)输电导线上损失的电功率P 损＝U 线I 线＝I 2线r ＝(P 2U 2)2r(2012·天津理综)通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P ，原线圈的电压U 保持不变，输电线路的总电阻为R .当副线圈与原线圈的匝数比为k 时，线路损耗的电功率为P 1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk ，线路损耗的电功率为P 2，则P 1和P 2P 1分别为( )A.PR kU ，1n B.⎝ ⎛⎭⎪⎫P kU 2R ，1n C. PR kU ，1n 2 D. ⎝ ⎛⎭⎪⎫P kU 2R ，1n 2 解析： 根据变压器的变压规律，得U 1U ＝k ，U 2U＝nk ，所以U 1＝kU ，U 2＝nkU .根据P ＝UI ，知匝数比为k 和nk 的变压器副线圈的电流分别为I 1＝P U 1＝P kU ，I 2＝P U 2＝P nkU.根据P ＝I 2R ，输电线路损耗的电功率分别为P 1＝I 21R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P kU 2R ，P 2＝I 22R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P nkU 2R ，所以P 2P 1＝1n 2.选项D 正确，选项A 、B 、C 错误．答案： D1.关于远距离输电问题的处理思路(1)画出输电线路图，将已知量和未知量标在图中相应位置； (2)将输电线路划分为几个独立回路；(3)根据串并联电路特点、欧姆定律、电功率公式等确定各部分回路物理量之间关系； (4)根据升压、降压，原、副线圈的电压、电流关系和功率关系列式求解． 2．远距离输电问题的四个关键(1)画出一个模型——远距离输电模型图 (2)抓住输电的两端——电源和用电器． (3)分析两条导线——输电导线(4)研究两次电压变换——升压和降压3－1：如图所示，有一台交流发电机E ，通过理想升压变压器T 1和理想降压变压器T 2向远处用户供电，输电线的总电阻为R .T 1的输入电压和输入功率分别为U 1和P 1，它的输出电压和输出功率分别为U 2和P 2；T 2的输入电压和输入功率分别为U 3和P 3，它的输出电压和输出功率分别为U 4和P 4.设T 1的输入电压U 1一定，当用户消耗的电功率变大时，有( )A ．U 2减小，U 4变大B ．U 2不变，U 3变小C ．P 1变小，P 2变小D ．P 2变大，P 3变大解析： 本题考查远距离输电及理想变压器的基本知识，解决本题的关键是对变压器的工作原理的掌握和闭合电路欧姆定律的应用．由理想变压器输出功率决定输入功率可得，当用户功率增大时，升压变压器的输入功率必增大，即P 1增大，输入电压U 1为定值不变，升压变压器的匝数不变，输入电压不变，故输出电压U 2不变，由于P 1增大，由P 1＝U 1I 1＝P 2＝U 2I 2可得，I 1增加，P 2、I 2增加，由闭合电路欧姆定律：U 3＝U 2－I 2R ，故U 3减小，降压变压器原、副线圈匝数不变，所以随U 3减小，U 4减小，A 、C 错误，B 正确；由于用户功率增加，即P 4增加，理想变压器无功率损耗可得：P 3＝P 4，功率P 3也增加，故D 正确．答案： BD解决理想变压器问题的常用思路1．思路1 电压思路：理想变压器原、副线圈的电压之比为U 1/U 2＝n 1/n 2；当变压器有多个副绕组时U 1/n 1＝U 2/n 2＝U 3/n 3＝…2．思路2 功率思路：理想变压器的输入、输出功率为P 入＝P 出，即P 1＝P 2；当变压器有多个副绕组时P 1＝P 2＋P 3＋…3．思路3 电流思路：理想变压器原、副线圈的电流比为I 1/I 2＝n 2/n 1；当变压器有多个副绕组时n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…如图所示的理想变压器副线圈为双绕组，两个副线圈n 2、n 3分别通过开关S 1、S 2与电阻R 1、R 2连接，其阻值为R 1＝R 2＝R ，原线圈n 1接入正弦式交变电压u ＝102cos 100πt (V)．若只闭合开关S 1，则电流表示数为0.2 A ；若只闭合开关S 2，电流表示数为1.25 A ．则( )A ．R 1消耗的电功率比R 2大B ．n 2∶n 3＝2∶5C ．若两个开关同时闭合，电路消耗的总功率为14.5 WD ．若两个开关同时闭合，R 1消耗的电功率比R 2大 解析： 开关分别闭合时，电阻消耗的电功率等于变压器的输入功率，即P ＝I 1U 1，因此R 1消耗的电功率比R 2小，A 错；开关分别闭合时，I 2I 1＝n 1n 2 ①，I 3I ′1＝n 1n 3②，而I 1＝U 2R ，I 3＝U 3R ，U 2U 3＝n 2n 3，联立解得n 2n 3＝I 1I ′1＝25，B 正确；若两个开关同时闭合，有I ″1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3，代入前面的①②和变压比得I ″1＝I 1＋I ′1＝1.45 A ，电路消耗的总功率P ＝I ″1U 1＝14.5 W ，C 正确；若两个开关同时闭合，通过R 1、R 2的电流与原来相同，因此消耗的功率也与原来相同，D 错．答案： BC1.(2012·海南单科)如图，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12 V，6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端．当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是( )A ．120 V ，0.10 AB ．240 V ，0.025 AC ．120 V ，0.05 AD ．240 V ，0.05 A解析： 副线圈电压U 2＝12 V ，由U 1U 2＝n 1n 2得U 1＝240 V ，副线圈中电流I 2＝2·P U ＝1 A ，由I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝0.05 A.答案： D2．在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器．如图所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是( )解析： 电流互感器是测电流的，应串联在火线上，故B 、D 选项错误；同时，由I 1n 1＝I 2n 2知要使I 2＜I 1，须n 2＞n 1，故A 选项正确，C 选项错误．答案： A3.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L 1和L 2，输电线的等效电阻为R ，开始时，开关S 断开．当S 接通后，以下说法中正确的是( )A ．副线圈两端M 、N 的电压不变B ．副线圈输电线等效电阻R 上的电压减小C ．通过灯泡L 1的电流增大D ．原线圈的输入功率不变解析： 副线圈输出电压决定于原线圈电压和原副线圈匝数比，S 接通后，副线圈两端电压不变，A 项正确；S 接通后，负载总电阻变小，故R 上电流变大，R 上的电压变大，B 项错；灯泡L 1两端的电压和通过其的电流均减小，C 项错；副线圈输出功率变大，故原线圈输入功率变大，D 项错．答案： A4．在远距离输电时，输送的电功率为P ，输送电压为U ，所用导线的电阻率为ρ，横截面积为S ，两地距离为L ，输电线损失的电功率为P ′，用户得到的电功率为P 用，则P ′、P 用的表达式正确的是( ) A ．P ′＝U 2S ρLB ．P ′＝2P 2ρL U 2SC ．P 用＝P －U 2S ρLD ．P 用＝P (1－2PρL U 2S)解析： 导线的电阻r ＝ρ2L S ，输送的电流I ＝P U ，输电线损失的电功率P ′＝I 2r ＝2P 2ρL U 2S，B 项正确．用户得到的电功率P 用＝P －P ′＝P (1－2PρL U 2S )，D 项正确． 答案： BD5．(2012·重庆理综)如图所示，理想变压器的原线圈接入u ＝11 0002sin 100πt (V)的交变电压，副线圈通过电阻r ＝6 Ω的导线对“220 V/880 W”的电器RL 供电，该电器正常工作．由此可知( )A ．原、副线圈的匝数比为50∶1B ．交变电压的频率为100 HzC ．副线圈中电流的有效值为4 AD ．变压器的输入功率为880 W解析： 由电器RL 正常工作，可得通过副线圈的电流为I＝P U ＝880220A ＝4 A ，故C 对；副线圈导线所分电压为U r ＝4×6 V ＝24 V ，副线圈两端电压U 2＝220 V ＋24 V ＝244 V ，因此原、副线圈的匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝11 000244＝2 75061，故A 错；又P 1＝P 2＝U 2I 2＝244×4 W ＝976 W ，故D 错；交变电压的频率f ＝ω2π＝50 Hz ，故B 错．答案： C。

2025年高考物理一轮复习专题精讲精练—变压器 电能的输送（解析版）1.理解变压器的原理，掌握理想变压器原、副线圈的功率关系、电压关系及电流关系，并会进行有关计算.2.能利用功率、电压、电流关系对变压器进行动态分析.3.会计算远距离输电问题中线路损失的功率和电压．考点一 理想变压器基本关系的应用1．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，U 1n 1＝U 2n 2；有多个副线圈时，U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝….(3)电流关系：只有一个副线圈时，I 1I 2＝n 2n 1.由P入＝P出及P＝UI推出有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋….2．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)功率：原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定．(3)电流：原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定．[例题1]（2024•惠州一模）某电动汽车在充电过程中，可视为理想变压器的原线圈输入电压为220V，输入功率为6.6kW，副线圈的电流为15A，副线圈通过相关设备连接汽车电池，电池容量为33kWh。

忽略充电过程中的能量损耗，则变压器的原副线圈匝数比和电池完全充满所需要的时间分别是（）A．1：2，2.2h B．2：1，5h C．2：1，2.2h D．1：2，5h【解答】解：已知理想变压器的原线圈输入电压为U1＝220V，输入功率为P＝6.6kW＝6600W，则变压器原线圈的输入电流为I1=P U1=6600220A=30A则变压器的原副线圈匝数比为n1 n2=I2I1=1530=12已知电池容量为E＝33kWh，则电池完全充满所需要的时间为t=E P=336.6ℎ=5ℎ，故ABC错误，D正确。

故选：D。

[例题2]（2024•德庆县模拟）如图为高铁供电流程的简化图，牵引变电所的理想变压器将电压为U1的高压电进行降压；动力车厢内的理想变压器再把电压降至U4，为动力系统供电，此时动力系统的电流为I4，发电厂的输出电流为I1；若变压器的匝数n2＝n3，则下列关系式正确的是（）A ．U 1：U 4＝n 1：n 4B ．U 1：U 4＝n 4：n 1C ．I 1：I 4＝n 1：n 4D ．I 1：I 4＝n 4：n 1【解答】解：AB ．由变压器的原副线圈的电压关系可知U 1U 2=n 1n 2U 3U 4=n 3n 4根据题意n 2＝n 3且U 3加上r 上的电压等于U 2可得 U 2＞U 3故U 1：U 4＞n 1：n 4 故AB 错误；CD ．由变压器的原副线圈的电流关系可知I 1I 2=n 2n 1I 3I 4=n 4n 3根据题意： n 2＝n 3根据串联电路电流的特点： I 2＝I 3 可得I 1：I 4＝n 4：n 1 故C 错误，D 正确。

第2讲变压器电能的输送必备知识·自主排查一、理想变压器1．构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的________、________组成的．(1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫________线圈．(2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫________线圈．2．工作原理：电磁感应的________．3．理想变压器原、副线圈基本量的关系(1)功率关系：P入＝________．(2)电压关系：＝________．(3)电流关系：只有一个副线圈时，＝________．4．几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器，如图甲(降压作用)、乙(升压作用)所示．(2)互感器①电压互感器(n1>n2)：把高电压变成________，如图丙所示．②电流互感器(n1<n2)：把大电流变成________，如图丁所示．二、远距离输电1．减少输电电能损失的两种方法(1)减小输电线的电阻：根据电阻定律R＝ρ，要减小输电线的电阻R，在保证输电距离不变的情况下，可采用减小材料的________、增大导线的________等方法．(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________．2．远距离高压输电的分析(1)输电过程(如图所示)(2)输送电流①I＝＝.②I＝.(3)电压损失①ΔU＝U－U′.②ΔU＝________．(4)功率损失①ΔP＝P－P′.②ΔP＝________＝________＝.,教材拓展1.[人教版选修3－2P44T2改编]有些机床为了安全，照明电灯用的电压是36 V，这个电压是把380 V的电压降压后得到的．如果变压器的原线圈是1 140匝，副线圈是()A.1 081匝B．1 800匝C．108匝D．8 010匝2．[沪科版选修3－2P75T3]一理想变压器如图所示，其原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R组成闭合电路．当直导线MN在匀强磁场中沿导轨向左匀速切割磁感线时，电流表的示数是10 mA，那么电流表的示数是()A．40 mAB．0C．10 mAD．2.5 mA3．[人教版选修3－2P50T3改编]从发电站输出的功率为220 kW，输电线的总电阻为0.05 Ω，用110 V和11 kV两种电压输电．两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为()A．100∶1B．1∶100C．1∶10D．10∶1关键能力·分层突破考点一理想变压器的工作原理和基本关系1．基本关系(1)理想变压器无漏磁，故原、副线圈中的ΔΦ相同．线圈无电阻，因此无电压降，副线圈两端电压U2＝n2，套在同一铁芯上的线圈，有＝＝＝….(2)无电能损失，因此P入＝P出，无论副线圈是一个还是多个，总有U1I1＝U2I2＋U3I3＋…，将电压关系代入可得n1I1＝n2I2＋n3I3＋….(3)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频率．2．基本关系式中物理量之间的决定关系制约关系电压原线圈电压U1和匝数比决定副线圈电压U2(当U1和匝数比不变时，不论负载电阻R变化与否，U2不会改变)功率副线圈的输出功率P出决定原线圈的输入功率P入(可简记为“用决定供”) 电流副线圈电流I2和匝数比决定原线圈电流I1角度1变压器基本关系的应用例1.[2021·广东卷，7]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 HzB．副线圈两端电压最大值为3 VC．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命题分析试题情境属于基础性题目，以新型交流发电机和变压器为素材创设学习探索问题情境必备知识考查交变电流的基本物理量、理想变压器的原理及变压规律关键能力考查理解能力、推理论证能力．理解交变电流各物理量间关系和变压器原理学科素养考查物理观念、科学思维．要求考生掌握相关物理量间关系的前提下解决问题角度2多个副线圈的变压器例2.[2021·河北卷，8] (多选)如图，发电机的矩形线圈长为2L、宽为L，匝数为N，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中．理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0、n1和n2，两个副线圈分别接有电阻R1和R2.当发电机线圈以角速度ω匀速转动时，理想电流表读数为I.不计线圈电阻，下列说法正确的是()A．通过电阻R2的电流为B．电阻R2两端的电压为C．n0与n1的比值为D．发电机的功率为命题分析试题情境属于基础性题目，以交流发电机和变压器为素材创设学习探索问题情境必备知识考查理想变压器、变压器各物理量的关系关键能力考查理解能力、推理论证能力．理解有两个副线圈的变压器的工作原理学科素养考查物理观念、科学思维．要求考生抓住同一铁芯上两副线圈磁通量及变化相等解决问题角度3理想变压器的动态分析例3.[2021·湖北模拟]如图所示，理想变压器原线圈接入有效正弦交流电，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[思维方法]分析变压器动态问题的基本思路跟进训练1.L1和L2是高压输电的两条输电线，现要通过变压器测量L1和L2之间的电压，如图的四种电路连接正确的是()2．升流器是电力部门和工矿企业的电器设备做电流负载试验及温升试验的专用设备，其工作原理简化如图所示．某次外接调压器进行伏安特性试验，升流器第一级T1的自耦线圈滑头P位于线圈中点，T2为第二级升流器，T1、T2均为理想变压器，不计线路电阻．当采集负载R的电流值为ab输入端电流值的10倍时，则第二级升流器T2的匝数比为()A．1∶5 B．3∶1 C．4∶1 D．5∶1考点二远距离输电分析远距离输电问题的三个关键1．理清三个回路2．抓住两个联系(1)回路1和回路2的联系——升压变压器→基本关系：＝＝，P1＝P2.(2)回路2和回路3的联系——降压变压器→基本关系：＝＝，P3＝P4.3．明确三个重要关联式(联系两个变压器的纽带)(1)功率关联式：P2＝ΔP＋P3，其中ΔP＝ΔUI线＝R线＝.(2)电压关联式：U2＝ΔU＋U3.(3)电流关联式：I2＝I线＝I3.例 4.[2021·山东卷，9](多选)输电能耗演示电路如图所示．左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3，输入电压有效值为7.5 V的正弦交流电．连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R的阻值为10 Ω.开关S接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1，R上的功率为10 W；接2时，匝数比为1∶2，R上的功率为P.以下判断正确的是()A．r＝10 ΩB．r＝5 Ω命题分析试题情境属于基础性题目，以输电能耗演示电路为素材创设学习探索问题情境必备知识考查理想变压器、输电过程中功率损耗和电压损失关键能力考查理解能力、推理论证能力．理解远距离输电过程的特点学科考查物理观念、科学思维．要求考生应用恒定电流知识解决变压素养器和远距离输电问题，即知识的迁移跟进训练3.(多选)寒冷的冬天为清除高压电线上的冰凌，有人设计了这样的融冰思路：通过降低输电电压的方式除冰．若正常供电时，高压线上输电电压为U，电流为I，输电线损耗功率为P，除冰时，输电线损耗功率需变为100P，则除冰时(设输电功率和输电线电阻不变)() A．输电电流为100I B．输电电流为10IC．输电电压为D．输电电压为4．小明分别按图1和图2电路探究远距离输电的输电损耗，将长导线卷成相同的两卷A、B来模拟输电线路，忽略导线的自感作用．其中T1为理想升压变压器，T2为理想降压变压器，两次实验中使用的灯泡相同，灯泡获得的电压相等，两次实验中()A．都接直流电源B．A两端的电压相等C．A损耗的功率相等D．图1中A的电流较大考点三交变电流在生产、生活中的应用(STSE问题)素养提升情境1疫情防控(多选)疫情中某新建病房的供电系统可简化为如图所示的电路图．图中a、b所接的电源的内阻为r＝1 Ω，电动势e随时间的变化关系为e＝325 sin 100πt(V)；Ⅰ等效为病房中的照明电路，其等效电阻为22 Ω；Ⅱ等效为病房中的紫外线消毒电路，其等效电阻为10.5 Ω；Ⅲ等效为医护人员使用的生活区照明电路，其等效电阻为44 Ω.下列说法正确的是() A．当S1、S2、S3都断开时，电压表读数为220 VB．当S1闭合，S2、S3都断开时，电流表读数为10 AC．当S2闭合，S1、S3都断开时，电压表读数为210 VD．当S1、S3都闭合，S2断开时，电流表读数为20 A情境2手机无线充电随着科技的不断发展，手机无线充电技术也是现在的一个热门话题，而手机的无线充电原理图可以简化为图甲所示，实际上相当于一个变压器．技术是不断革新的，现在市面上又出现了一个无线充电器同时给两台或多台手机充电的技术，实际上相当于一个有多个副线圈的变压器，如图乙所示．若无线充电器转换器(原线圈)中的线圈匝数用n1表示，两端电压用U1表示，电流用I1表示，输入功率用P1表示，两台手机电力接收线圈(两个副线圈)中的线圈匝数分别用n2、n3表示，两端电压分别用U2、U3表示，电流分别用I2、I3表示，输出功率分别用P2、P3表示，若不计原、副线圈磁通量损失，下面关于无线充电器转换器和手机中的线圈匝数、电压、电流、功率关系正确的是()A．n1＝n2＋n3B．＝＝C．＝＝D．＝＝情境3风力发电新能源风力发电作为新能源，近几年来得到了快速发展，如图所示风车阵中发电机的输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线的电阻为10 Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：(1)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比；(2)用户得到的电功率．第2讲变压器电能的输送必备知识·自主排查一、1．原线圈副线圈(1)初级(2)次级2．互感现象3．P出4．(2)低电压小电流二、1．(1)电阻率横截面积(2)输电电压2．(3)IR(4)I2R R教材拓展1．解析：由题意知U1＝380 V，U2＝36 V，n1＝1 140，则＝得n2＝n1＝108.选项C正确．答案：C2．答案：B3．解析：由题意知输电线上的电流I＝，则输电线的总电阻造成的电压损失ΔU＝IR ＝，故＝＝＝＝，故选项A正确．答案：A关键能力·分层突破例1解析：交流电的周期为0.2 s，频率f＝＝5 Hz，A错误；根据变压器原、副线圈的电压规律可知＝，由于原线圈的电压最大值为0.05 V，故副线圈的电压最大值为3 V，B正确；变压器的输入电压由螺线管与永磁铁相对运动产生，故输入电压与永磁铁的磁场强弱有关，C错误；理想变压器的输入功率等于输出功率，D错误．答案：B例2解析：电阻R1两端的电压U1＝IR1，由变压器电压规律有＝，解得U2＝，则通过电阻R2的电流I2＝＝I，A错误，B正确；由题意可知发电机电动势的最大值E m＝NBSω＝2NBL2ω，电动势的有效值E＝＝NBL2ω，由变压器的电压规律有＝，所以＝＝，C正确；变压器的输入功率等于输出功率，所以发电机的功率P＝P1＋P2＝，D错误．答案：BC例3解析：由于原线圈所接有效电压恒定，匝数比恒定，故变压器副线圈的输出有效电压恒定，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，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，C错误；由于副线圈的电流逐渐减小，则定值电阻与变阻器右半部分并联的总电流减小，又与定值电阻并联的变阻器右半部分的电阻值减小，则由并联分流规律可知，流过定值电阻的电流逐渐减小，则由公式P R＝I2R可知，定值电阻R消耗的电功率逐渐减小，D错误．答案：A1．解析：通过变压器测量L1和L2之间的电压，变压器原线圈应并联在L1和L2之间，由于电压表量程较小，变压器应为降压变压器，原线圈匝数应大于副线圈匝数，选项A正确．答案：A2．解析：本题考查理想变压器的物理量关系．设ab端的电流为I1，第二级升流器T2的输入端电流为I2，采集负载R的电流为I3，根据理想变压器的原理可知，＝＝，联立解得＝，由于I3＝10I1，可得k＝5，D正确．答案：D例4解析：左侧变压器副线圈上的电压U2＝3×7.5 V＝22.5 V，当开关S接1时，电阻R上的电压，即右侧变压器的副线圈上的电压U4＝＝10 V，电流I4＝＝1 A，则右侧变压器原线圈上的电压U3＝×10 V＝20 V，电流I3＝×1 A＝0.5 A，则r＝＝5 Ω，B项正确；当开关S接2时，设导线上的输电电流为I，则右侧变压器副线圈上的电流为0.5I，由右侧变压器原、副线圈上的电压关系可知＝，解得I＝3 A，则R上的功率P＝(0.5I)2R＝22.5 W，D项正确．答案：BD3．解析：输电线上损失的功率P＝I2R，而P′＝100P＝R，所以I1＝10I，选项A错误，B正确；输电功率不变，即有UI＝U1I1，则U1＝，选项C错误，D正确．答案：BD4．解析：由于变压器只能改变交变电流，因此图2中不可能接直流电源，A错误；T2是降压变压器，根据＝＞1，由于流过两个灯的电流相等，可知图2中流过A的电流较小，加在图2中A两端的电压较低，图2中A消耗的功率较小，B、C错误，D正确．答案：D情境1解析：由电动势E随时间的变化关系e＝325 sin 100πt(V)可知，电动势有效值为E＝230 V．当S1、S2、S3都断开时，路端电压等于电源电动势，所以电压表读数为230 V，A错误；当S1闭合，S2、S3都断开时，外电路电阻R1＝22 Ω，由闭合电路欧姆定律可知，电流表读数为I1＝＝A＝10 A，B正确；当S2闭合，S1、S3都断开时，外电路电阻R2＝10.5 Ω，由闭合电路欧姆定律可知，电流表读数为I2＝＝A＝20 A，电压表读数为U＝E－I2r＝230 V－20×1 V＝210 V，C正确；当S1、S3都闭合，S2断开时，外电路为Ⅰ和Ⅲ电路并联，则外电路电阻R3＝Ω，由闭合电路欧姆定律可知，电流表读数为I3＝＝A＝14.7 A，D错误．答案：BC情境2解析：本题结合生活中的变压器的应用，对多个副线圈的变压器的问题进行考查，进一步帮助学生理解变压器的工作原理．变压器原、副线圈匝数之间无特定关系，A错误；原、副线圈磁通量变化率相同，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势与线圈匝数成正比，则两端电压与线圈匝数成正比，B正确；原、副线圈如果没有能量损失，满足P入＝P出，单个副线圈的情况下，满足U1I1＝U2I2，所以＝＝，电流与匝数成反比，多个副线圈的情况下，也满足P入＝P出，即P1＝P2＋P3，U1I1＝U2I2＋U3I3，n1I1＝n2I2＋n3I3，所以C、D 错误．答案：B情境3解析：(1)输电线损失的功率P损＝P×4%＝100 kW×4%＝4 kW输电线上的电流I2＝＝A＝20 A升压变压器输出电压U2＝＝V＝5×103 V升压变压器原、副线圈匝数比＝＝＝电压损失U损＝I2R线＝20×10 V＝200 V降压变压器原线圈两端电压U3＝U2－U损＝4 800 V降压变压器原、副线圈匝数比＝＝(2)用户得到的电功率即降压变压器的输出功率P用＝P－P损＝P(1－4%)＝96 kW.答案：(1)1∶20240∶11(2)96 kW素养聚焦：本题以风力发电作为新能源设置问题情境．要求考生认识科学·技术·社会·环境的关系，树立保护环境并推动社会可持续发展的责任意识．。

高考物理一轮复习讲义—变压器、电能的输送一、理想变压器1.构造如图1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。

图1(1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈。

(2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈。

2.原理电磁感应的互感现象。

3.理想变压器原、副线圈基本量的关系理想变压器(1)没有能量损失(绕线无电阻、铁芯无涡流)(2)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)基本关系功率关系根据能量守恒可得：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即P 入＝P 出电压关系原、副线圈的电压之比等于其匝数之比，公式U 1U 2＝n 1n 2，与负载、副线圈的个数无关电流关系(1)只有一个副线圈时：I1I2＝n2n1 (2)有多个副线圈时：由P入＝P出得I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋I n U n或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋I n n n频率关系f1＝f2(变压器不改变交变电流的频率)4.几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器，如图2甲(降压作用)、乙(升压作用)所示。

图2(2)n1＞n2）：把高电压变成低电压，如图丙所示。

n1＜n2）：把大电流变成小电流，如图丁所示。

【自测1】关于理想变压器，下列说法正确的是()A.变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用B.变压器不但能改变交变电流的电压，还能改变交变电流的频率C.正常工作的变压器，当副线圈与用电器断开时，副线圈两端无电压D.变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈输入的电流随之减小答案A二、电能的输送如图3所示，发电站输出电功率为P ，输电电压为U ，用户得到的电功率为P ′，用户的电压为U ′，输电电流为I ，输电线总电阻为R 。

图31.输电电流I ＝P U ＝P ′U ′＝U －U ′R。

2.电压损失(1)ΔU ＝U －U ′(2)ΔU ＝IR3.功率损失(1)ΔP ＝P －P ′(2)ΔP ＝I 2R ＝(P U)2R 4.减少输电线上电能损失的方法(1)减小输电线的电阻R 。