考向二 变压器和远距离输电-2025年高考物理专题复习课件

(共36张PPT)
专题十二 交变电流 电磁振荡和电磁波
考向二 变压器和远距离输电
2025年高考物理专题复习资料
考点切片
考点1 理想变压器模型
题组1 变压器的构造和性质
1.（2023北京卷）自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器，原线圈接
的正弦交流电源，副线圈接额定电压为 的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为
。下列措施有可能使小灯泡正常发光的是( )
B
A.仅增加原线圈匝数
B.仅增加副线圈匝数
C.将原、副线圈匝数都增加为原来的两倍
D.将两个额定电压为 的小灯泡并联起来接入副线圈
【解析】 设原线圈电压为,匝数为；副线圈电压为,匝数为
不变,偏小 变压器为非理想变压
器,有磁损,
仅增加变大减小, 减小。
仅增加减小增大, 增大。
不变不变, 不变。
2.（2024广东佛山二模）汽车的点火线圈是脉冲变压器。
某型号点火线圈部分剖面结构如图，其初级线圈与次级
线圈匝数之比为，已知汽车电瓶是电动势为
的蓄电池，下列说法正确的是( )
C
A.点火线圈的输出电压始终为
B.汽车电瓶不能使点火线圈工作
C.点火线圈的初级线圈应和汽车电瓶相连
D.提高初级线圈匝数，可以增加点火线圈的输出电压
【解析】 汽车电瓶是直流电源,但在点火启动瞬间,穿过两线圈的磁通量发生
变化,也能使点火线圈正常工作,所以只有在点火瞬间,点火线圈的输出电压为 。
根据变压器变压比公式 可知,增加初级线圈的匝数,次级线圈两端输出电压减
小。
点火线圈的初级线圈应和汽车电瓶相连,次级线圈中产生高压将汽车启动。
题组2 自耦变压器和互感器
3.（2024福建泉州二模）互感式钳形电流表内部结构如图所示，
电流表与次级线圈相连，用手柄控制钳形铁芯上方开口的开合，
则( )
C
A.互感式钳形电流表可用来测量恒定电流
B.互感式钳形电流表测电流时相当于降压变压器
C.次级线圈匝数越少，通过内部电流表的电流越大
D.测量时互感式钳形电流表应串联在被测通电导线中
【解析】 互感式钳形电流表利用电磁感应原理工作,不能测量恒定电流。
该电表原线圈为单匝线圈,次级线圈匝数大于初级线圈匝数,根据变压器规律知相当
于升压变压器。
由 ,得电流大小与次级线圈匝数成反比,所以次级线圈匝数越少,电流表读数
越大。
测量时,用手柄控制钳形铁芯上方开口打开,将被测通电导线圈放入其中,不需要将电
流表串联在被测通电导线中。
4.（2023四川成都期中）如图，一理想自耦变压器线圈 绕在一个圆环形闭合铁芯上，
正弦交流电压，和为相同的灯泡，电阻 且恒
定不变，定值电阻的阻值为灯泡阻值的。当滑片处于如图所示的位置时， 端与
端的匝数比为；、 闭合时，两灯泡均正常发光。下列说法正确的是( )
C
A.灯泡正常发光的电压
B.灯泡正常发光的电功率
C.、均闭合时，将沿逆时针方向转动， 变亮
D.断开，闭合，将沿逆时针方向转动，电阻
消耗的电功率变大
【解析】
把理想自耦变压器和副线圈上的负载电阻等效为一个电阻 ,则
,将沿逆时针方向转动,副线圈的匝数增大,则 减小,由欧姆定
律得,所以增大,则 变亮。
断开,闭合,未沿逆时针方向转动前,有,将 沿逆时针方向
转动（灯泡一直没有损坏）,增大,则变小,分析可知变小,由逐渐减小为,
将灯泡的电阻看作电源的“等效内阻”,定值电阻 消耗的电功率
,当时,的电功率有最大值,故将 沿
逆时针方向转动（灯泡一直没有损坏）,定值电阻消耗的电功率一定是先变大后变小。
5.（2024山东部分名校联考）在如图所示的电路中，开关 闭合，理想变压器的输入电
压，原线圈匝数为，副线圈匝数为，定值电阻、、 的阻值均
为 。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 。下列说法正确的是( )
C
A.
B.电阻的功率为
C.原线圈中的电流为
D.若仅断开开关，则电压表的示数变为
【解析】 根据变压器电压与线圈匝数之比可知,解得 。
根据变压器电压与线圈匝数之比可知,解得 ,根据串并联电路电流
规律可知,则的电流为,的功率为 。
根据变压器电流与线圈匝数之比可知,解得 。
仅断开开关 ,则电压表的示数不变。
题组3 多个副线圈变压器
6.［多选］（2021河北卷）如图所示，发电
机的矩形线圈长为、宽为，匝数为 ，
放置在磁感应强度大小为 的匀强磁场中。
理想变压器的原、副线圈匝数分别为 、
和，两个副线圈分别接有电阻和 。
BC
A.通过电阻的电流为 B.电阻两端的电压为
C.与的比值为 D.发电机的功率为
当发电机线圈以角速度匀速转动时，理想电流表读数为 。不计线圈电阻，下列说法
正确的是( )
【解析】 设通过电阻的电流为,原线圈两端电压为,则可得 ,且
,解得 。
电阻两端电压为 。
矩形线圈转动产生的交变电流的电动势的最大值 ,则原线圈两端
电压,根据变压器的变压原理有 （【点拨】当有多个副线圈时,电
压比等于匝数比仍然成立,但电流不再与匝数成反比,而要根据原、副线圈功率相等去推
导。）,结合,解得 。
若发电机的功率为 ,根据变压器原、副线圈两端的电压比等于匝
数比,可得,又 ,可得 ,而发
. .
电机的实际功率。因为与不一定相等,所以不一定等于, 不一
定等于 。
7.［多选］（2022山东潍坊模拟）如图所示，理
想变压器的原、副线圈匝数分别为 、
和 ，原线圈串联一个电阻
，并接入内阻不计的正弦交流电源，其
电动势的有效值为 ，两个副线圈分别接电阻
BD
A. B. C. D.
和。开关断开时，理想电流表读数为；开关 闭合时，理
想电流表读数为 。不计线圈和导线电阻，则( )
【解析】 开关断开时,电流表读数为,且、 ,由
,得,由,,可得,故 。
开关闭合时,由输入功率等于输出功率,可知 ,得
,即,由,,得 ,故
。
题组4 变压器原线圈电路有电阻问题
8.（2025四川成都一模）如图，一理想变压器、 端接电压恒定交流电源，原、副线圈
匝数分别为、，已知。当开关断开时，变压器输出功率为 ；
当开关闭合时，变压器输出功率为，且 ，则原、副线圈匝数比为
( )
A
A. B. C. D.
【解析】 设、端电压为,将变压器和副线圈负载看成一个等效电阻,当开关 断开时,
等效电阻为(【点拔】等效电阻两端的电压为、电流为 ，
则①，又②，③， ④，将②③④式代入①式可得
。),此时通过的电流为,变压器的输出功率为；当
闭合时,同理,等效电阻为,此时通过的电流为 ,
此时变压器的输出功率,由题意可知 ,联立可解得原、副线圈匝数之比
为 ,故选A。
. .
跳跳学长 传妙招
等效电阻法
类型 原电路 等效电路 等效结果及说明
一对一 _________________________________ ________________________ 原电路中虚线框内电路等效为 ,且
一对二 _________________________________ _____________________________ 原电路中虚线框内电路等效为两个电阻
,
9.［多选］（2024福建泉州五中模拟）如图所示，理想变压器
的原、副线圈的匝数比为，原线圈接定值电阻、
理想电流表A和理想电压表 ，输入电压
；副线圈接定值电阻 ，最大
电阻为 的滑动变阻器和理想电压表 。则下列说法正
确的是( )
CD
A.当滑动变阻器的滑片从下向上滑动时，通过 的电流的频率变大
B.当滑动变阻器的滑片从下向上滑动时，电流表的读数变化范围为～
C.当滑动变阻器的滑片从下向上滑动时，电压表的读数变化范围为
D.当滑动变阻器的滑片从下向上滑动时，电压表的读数变化范围为
【解析】 理想变压器不改变交变电流的频率,即通过 的电流的频率不变。
输入电压的有效值 ,由变压器原、副线圈的电压关系,得
,由电流关系,得,联立可得,其变化范围为
(【另解】 的变化范围的求解可利用等效电阻法。等效电阻
，且 ，故当滑动变阻器的滑片从
下向上滑动时，可得的变化范围为),则电压表 的示数为
,其变化范围为 。
电压表的示数为,其变化范围为 。
. .
题组5 含变压器的电路动态分析
10.（2024山东泰安第一中学月考）如图所示，理想变压
器的原线圈接有某一正弦交流电源，为灯泡，和 为
定值电阻， 为光敏电阻，其阻值随照射光强度的增大而
减小。现增大照射光强度，则( )
B
A.通过原线圈的电流减小 B.变压器的输出功率增大
C.两端的电压减小 D. 变暗
【解析】 原、副线圈的电压都不变；当增大照射光的强度时,光敏电阻 的
阻值减小,副线圈中的总电阻减小,根据欧姆定律,可知副线圈的输出电流 增大,电阻
两端电压增大,根据原、副线圈的电流关系可知,原线圈的输入电流 增大。
根据功率公式 可知,负载总电阻减小,负载消耗的功率变大,变压器的输出功率
增大。
由上面的分析可知,通过副线圈的电流增大,两端电压减小,通过 的电流减小,
故流过灯泡的电流增大, 变亮。
【大招运用】正弦交流电源输出电压不变,变压器为理想
变压器,可运用大招54进行分析,将电阻 与电源连成一个
圈,如图所示,不用考虑变压器.照射光强度增大, 阻值减
小,根据“串反并同”可知通过原线圈的电流增大,灯泡 的功
率增大,变亮, 两端的电压增大,由原线圈的电流增大,原
线圈的输出电压不变,可知变压器的输入功率变大,则变压器的输出功率也变大。
11.［多选］（2022天津卷）如图所示，两理想变压器间接有电阻 ，电表均为理想交流
电表，、接入电压有效值不变的正弦交流电源。闭合开关 后( )
BC
A. 的发热功率不变 B.电压表的示数不变
C.电流表的示数变大 D.电流表 的示数变小
【大招运用】、 输出电压不变,变压器均
为理想变压器,可运用大招54进行分析。如图,
将灯泡 与电源连成一个圈,不用考虑变压器。
开关闭合相当于连接灯泡 段的可变电阻的
阻值减小,电流表、、电阻均与 串联,
根据“串反并同”可知电阻的功率增大、和 的示数增大,电压表测路端电压,则示数
不变。对, 错。
12.［多选］（2024福建泉州模拟）心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲
的仪器，其输出部分可等效为一个不计内阻的交流电源，其电压 会随着心跳频率发生
变化。如图所示，心电图仪与理想电流表A、理想变压器的初级线圈相连接，指示灯
的阻值恒为滑动变阻器总阻值的一半。滑动变阻器的滑片初始时刚好位于 的正中央。
在滑动的过程中， 始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是( )
AD
A.保持不动，当变大时， 变亮
B.保持不动，当 变小时，电流表示数变大
C.保持不变，在从中央缓慢向下滑动过程中，
先变亮再变暗
D.保持不变，在 从中央缓慢向上滑动过程中，
电流表示数先变小后变大
【解析】 保持滑动变阻器滑片不动,当 变大时,根据变压器原、副线圈的电
压与匝数关系可知,副线圈两端电压 变大,根据欧姆定律可知,副线圈干路电流增大,各支
路电流也增大, 变亮,根据变压器原、副线圈电流比的关系可知,原线圈电流表示数也变
大。
若保持不变,根据变压比可知,副线圈两端电压不变,在 从中央缓慢向下滑动过
程中,所在支路电阻逐渐增大,由欧姆定律可知流过灯泡的电流减小,所以 变暗。
若保持不变,根据变压比可知,副线圈两端电压不变,在 从中央缓慢向上滑动过
程中,副线圈中的总电阻,由题知,的阻值恒为滑动变阻器 总阻值的一半,
所以,易得当时,副线圈中的总电阻最大,所以 从中央缓慢向
上滑动过程中, 先变大后变小,所以电流表示数先变小后变大。
【大招运用】本题属于滑动变阻器自并联接法,运用大招54分析C、D选项。如图1所示,
将与电源连成一个圈,不用考虑变压器。在 从中央缓慢向下滑动过程中,滑动变阻器与
串联的部分的阻值增大,根据“串反并同”可知通过的电流变小, 变暗,C错。如图2所示,
将右半部分看成一个整体,将该部分与电源连成一个圈,不用考虑变压器。当该整体并联
的两支路阻值相等时,该整体阻值最大。由题知指示灯的阻值恒为滑动变阻器 总阻值
的一半,则当滑动变阻器与串联部分的阻值为滑动变阻器总阻值的 时,两支路阻值相等,
在 从中央缓慢向上滑动过程中,整体的阻值先增大后减小,根据“串反并同”,可知电流表
示数先减小后增大,D对。
图1
图2
考点2 远距离输电模型
13.（2023天津卷）如图为输电线为用户输电的情景，电路中升压变压器 和降压变压
器都认为是理想变压器，中间输电电路电阻为 ，下列说法正确的有( )
B
A.输出电压与 输入电压相等
B.输出功率大于 输入功率
C.若用户接入的用电器增多，则 的功率降低
D.若用户接入的用电器增多，则 输出功率降
低
【解析】 由于输电过程中电阻要产生热量,会损失功率,故输出功率大于
输入功率；输出电压大于 输入电压。
由于的输入电压不变,所以变压器 的输出电压不变,随着用户接入的用电器增多,
导致用户端的等效电阻变小,则电流变大,通过的电流也变大,根据,可知 的功
率增大。
用户接入电路的用电器越多,用电器消耗的功率越大,即 输出功率增大。
14.（2023山东卷）某节能储能输电网络如
图所示，发电机的输出电压 ，输
出功率为 。降压变压器的匝数比
,输电线总电阻 ，
其余线路电阻不计，用户端电压 ，
C
A.发电机的输出电流为 B.输电线上损失的功率为
C.输送给储能站的功率为 D.升压变压器的匝数比
功率为 ,所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是( )
【解析】 由可得发电机的输出电流 。
用户端的电流,由变压器的变流规律有,解得 ,故输电线
上损失的功率 。
升压变压器的输出功率,由 可得输送给储能站的
功率为 。
由变压器的变压规律有,解得 ,输电线上损失的电压为
,则升压变压器的输出电压 ,由变压器的变压
规律有,解得 。