考點(diǎn)1 對(duì)理想變壓器原理的理解

1.構(gòu)造與原理
構(gòu)造：如圖，變壓器由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成.
原理：原線圈中變化的電流在鐵芯中激發(fā)變化的[1] 磁場(chǎng) ，變化的磁場(chǎng)在副線圈中產(chǎn)生[2] 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) .
2.基本關(guān)系式
3.理想變壓器的制約關(guān)系
為什么變壓器不能改變恒定電流的電壓？
答案 變壓器的變壓原理是互感現(xiàn)象，若通過(guò)原線圈的電流為恒定電流，則在鐵芯中激發(fā)的磁場(chǎng)為恒定磁場(chǎng)，副線圈中無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，因此變壓器不能改變恒定電流的電壓.
依據(jù)下面情境，判斷下列說(shuō)法對(duì)錯(cuò).
無(wú)線充電器能給手機(jī)充電是因?yàn)閮烧邇?nèi)部有線圈存在，當(dāng)電源的電流通過(guò)無(wú)線充電器的送電線圈時(shí)會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，手機(jī)端的受電線圈靠近該磁場(chǎng)就會(huì)產(chǎn)生電流，雙方密切配合，手機(jī)成功實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電.如圖為某科技小組自制的簡(jiǎn)易無(wú)線充電裝置，由一個(gè)電磁爐（發(fā)射線圈）、一個(gè)接收線圈、一個(gè)二極管、一個(gè)車(chē)載充電器構(gòu)成，發(fā)射線圈、接收線圈匝數(shù)比n1∶n2＝10∶1，若電磁爐兩端所加電壓為u＝2202sin314t（V），不考慮充電過(guò)程中的各種能量損失.
（1）無(wú)線充電的原理是自感現(xiàn)象.（ ? ）
（2）通過(guò)車(chē)載充電器的電流為交流電.（ ? ）
（3）車(chē)載充電器兩端電壓的有效值為112V.（ √ ）
解析 （1）無(wú)線充電的原理是電磁感應(yīng)，故錯(cuò)誤；
（2）通過(guò)車(chē)載充電器的電流為直流電，故錯(cuò)誤；
（3）電磁爐兩端所加電壓有效值U1＝Umax2＝220V
發(fā)射線圈、接收線圈匝數(shù)比n1∶n2＝10∶1
則接收線圈的電壓有效值由U1U2＝n1n2可得，U2＝22V
接收線圈與車(chē)載充電器之間連接一個(gè)二極管，二極管只能正向通電，由有效值的定義U22R·T2＝U32R·T可得，車(chē)載充電器兩端電壓的有效值為U3＝112V，故正確.

命題點(diǎn)1 對(duì)變壓器原理的理解
1.[2023海南/多選]如圖是工廠利用u＝2202sin100πtV的交流電給36V照明燈供電的電路，理想變壓器原線圈匝數(shù)為1100，下列說(shuō)法正確的是（ BC ）
A.電源電壓有效值為2202V
B.交變電流的周期為0.02s
C.副線圈匝數(shù)為180
D.副線圈匝數(shù)為240
解析 由交流電的表達(dá)式可知，該交流電電壓有效值為220V，A錯(cuò)；交流電的周期T＝2πω＝0.02s，B對(duì)；根據(jù)理想變壓器的變壓規(guī)律有U1U2＝n1n2，代入數(shù)據(jù)得n2＝36×1100220＝180，C對(duì)，D錯(cuò).
命題點(diǎn)2 原線圈串聯(lián)用電器問(wèn)題
2.[2023江西高三模擬]如圖所示，理想變壓器的原線圈接在有效值為100V的正弦交流電源上，原、副線圈匝數(shù)比為2∶1，定值電阻R1、R2、R3的阻值分別為10Ω、20Ω、20Ω，電流表為理想交流電流表.下列說(shuō)法正確的是（ A ）
A.R1的電功率為40W
B.電流表示數(shù)為1A
C.副線圈兩端電壓為20V
D.副線圈的輸出功率為80W
解析 原、副線圈匝數(shù)比為2∶1，設(shè)原線圈電流為I1，副線圈電流為I2，則有I1＝I22，又有原線圈回路U＝I1R1＋2I2·R2R3R2＋R3，解得I1＝2 A，I2＝4 A，所以R1的電功率為P＝I12R1＝40 W，故A正確，B錯(cuò)誤；副線圈兩端電壓為U2＝I2·R2R3R2＋R3＝40 V，故C錯(cuò)誤；副線圈的輸出功率為P2＝I2U2＝160 W，故D錯(cuò)誤.
命題點(diǎn)3 多個(gè)副線圈的變壓器問(wèn)題
3.如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n0＝100、n1＝200和n2＝300，兩個(gè)副線圈分別接有電阻R1＝5Ω、R2＝10Ω和R3＝5Ω.當(dāng)原線圈中接入正弦交流電源時(shí)，理想電壓表的示數(shù)為U＝5V.不計(jì)線圈電阻，理想電流表的讀數(shù)為（ B ）
A.3AB.7AC.32AD.722A
解析 設(shè)原線圈兩端的電壓為U0，副線圈n1兩端的電壓為U1，副線圈n2兩端的電壓為U2，由串并聯(lián)電路特點(diǎn)可知副線圈n2兩端的電壓為U2＝R2＋R3R3U，由理想變壓器原理可得U0n0＝U1n1＝U2n2，由能量守恒定律得U0I0＝U12R1＋U22R2＋R3，解得I0＝7 A，B正確.
命題點(diǎn)4 自耦變壓器與分壓器問(wèn)題分析
4.如圖甲、乙所示的電路中，當(dāng)A、B接10V交流電壓時(shí)，C、D間電壓為4V；當(dāng)M、N接10V直流電壓時(shí)，P、Q間電壓也為4V.現(xiàn)把C、D接4V交流電壓，P、Q接4V直流電壓，則A、B間和M、N間的電壓分別是（ B ）
A.10V 10VB.10V 4V
C.4V 10VD.10V 0
解析 題圖甲所示是一個(gè)自耦變壓器，當(dāng)A、B作為輸入端，C、D作為輸出端時(shí)，是一個(gè)降壓變壓器，兩邊的電壓之比等于兩邊線圈的匝數(shù)之比.當(dāng)C、D作為輸入端，A、B作為輸出端時(shí)，是一個(gè)升壓變壓器，電壓比也等于匝數(shù)比，所以C、D接4 V交流電壓時(shí)，A、B間將得到10 V交流電壓.圖乙所示是一個(gè)分壓電路，當(dāng)M、N作為輸入端時(shí)，上下兩個(gè)電阻上的電壓跟它們的阻值成正比.但是當(dāng)把電壓加在P、Q兩端時(shí)，M、P兩點(diǎn)的電勢(shì)相等.所以當(dāng)P、Q接4 V直流電壓時(shí)，M、N兩端電壓也是4 V，故選B.
考點(diǎn)2 變壓器電路的動(dòng)態(tài)分析

理想變壓器電路的動(dòng)態(tài)分析，一是要符合理想變壓器的基本規(guī)律（電壓、電流、功率關(guān)系）；二是要遵循歐姆定律.
某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)充電裝置，如圖所示，假設(shè)永磁鐵的往復(fù)運(yùn)動(dòng)在螺線管中產(chǎn)生近似正弦式交流電，周期為0.2s，電壓最大值為0.05V，理想變壓器原線圈接螺線管，副線圈接充電電路，原、副線圈匝數(shù)比為1∶60，則交流電的頻率為 5 Hz，副線圈兩端電壓最大值為 3 V，變壓器輸入電壓與永磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)弱 有關(guān) （填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”），充電電路的輸入功率 等于 （填“大于”“小于”或“等于”）變壓器的輸入功率.
解析 周期為T(mén)＝0.2 s，頻率為f＝1T＝5 Hz ；由理想變壓器的變壓原理可知U1U2＝n1n2，解得副線圈兩端的最大電壓為U2＝n2n1U1＝3 V；由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，變壓器輸入電壓為U＝nΔΦΔt＝nΔBΔtS，變壓器輸入電壓與永磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)弱(磁感應(yīng)強(qiáng)度B)有關(guān)；由理想變壓器的變壓原理可知，充電電路的輸入功率等于變壓器的輸入功率.

命題點(diǎn)1 匝數(shù)不變
5.[2023廣東惠州一模]一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為311∶11，原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖甲，副線圈接如圖乙電路，P為滑動(dòng)變阻器的觸頭，下列說(shuō)法正確的是（ C ）
A.副線圈輸出電壓的頻率為200Hz
B.副線圈輸出電壓的有效值為11V
C.P向右移動(dòng)時(shí)，變壓器原、副線圈的電流都增加
D.P向右移動(dòng)時(shí)，變壓器的輸入功率減小
解析 由題圖甲可知，交流電的周期為T(mén)＝0.02 s，變壓器不改變交流電的頻率，故副線圈輸出電壓的頻率為f＝1T＝10.02 Hz＝50 Hz，故A錯(cuò)誤；原線圈電壓的最大值為U1m＝311 V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知U1m∶U2m＝n1∶n2＝311∶11，可得副線圈電壓的最大值為U2m＝11 V，副線圈輸出電壓的有效值為U2＝112 V，故B錯(cuò)誤；原、副線圈電壓之比等于匝數(shù)之比，原、副線圈的匝數(shù)不變，輸入電壓不變，則副線圈輸出電壓不變，P向右移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變小，根據(jù)功率公式P＝U22R總可知變壓器的輸出功率增加，則變壓器的輸入功率也增加；由P＝UI可知變壓器原、副線圈的電流都增加，故C正確，D錯(cuò)誤.
命題點(diǎn)2 負(fù)載不變
6.[2021海南/多選]如圖，理想變壓器原線圈接在u＝2202sin100πt（V）的交流電源上，副線圈匝數(shù)可通過(guò)滑片P來(lái)調(diào)節(jié).當(dāng)滑片P處于圖示位置時(shí)，原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，為了使圖中“100V 50W”的燈泡能夠正常發(fā)光，下列操作可行的是（ BD ）
A.僅將滑片P向上滑動(dòng)
B.僅將滑片P向下滑動(dòng)
C.僅在副線圈電路中并聯(lián)一個(gè)阻值為20Ω的電阻
D.僅在副線圈電路中串聯(lián)一個(gè)阻值為20Ω的電阻
解析 原線圈兩端電壓有效值為220V，由變壓規(guī)律U1U2＝n1n2可知，理想變壓器輸出電壓有效值為110V，為使燈泡正常發(fā)光，則輸出電壓應(yīng)減小，故滑片P應(yīng)下移，A錯(cuò)誤，B正確；僅在副線圈電路中并聯(lián)電阻，不能改變燈泡兩端電壓，C錯(cuò)誤；小燈泡電阻為R＝U2P＝200Ω，由串聯(lián)分壓規(guī)律可知，在副線圈電路中串聯(lián)20Ω電阻，燈泡即可正常發(fā)光，D正確.
考點(diǎn)3 遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題

1.弄清三個(gè)回路
在回路2中，U2＝ΔU＋U3，I2＝I線＝I3.
2.抓住兩個(gè)聯(lián)系
（1）理想的升壓變壓器聯(lián)系著回路1和回路2，由變壓器原理可得：線圈1（匝數(shù)為n1）和線圈2（匝數(shù)為n2）中各個(gè)量間的關(guān)系是U1U2＝n1n2，I1I2＝n2n1，P1＝P2.
（2）理想的降壓變壓器聯(lián)系著回路2和回路3，由變壓器原理可得：線圈3（匝數(shù)為n3）和線圈4（匝數(shù)為n4）中各個(gè)量間的關(guān)系是U3U4＝n3n4，I3I4＝n4n3，P3＝P4.
3.掌握一個(gè)守恒
能量守恒關(guān)系式P1＝P損＋P4.
2023年8月24日，±800千伏白鶴灘—浙江特高壓直流輸電工程自投運(yùn)以來(lái)首次進(jìn)入800萬(wàn)千瓦滿功率運(yùn)行工況，由該工程與±800千伏寧夏靈州至浙江紹興、±800千伏溪洛渡左岸至浙江金華特高壓直流輸電工程組成的三大“西電入浙”特高壓工程日輸電量超5億千瓦時(shí)，創(chuàng)歷史新高.如圖所示，由于輸電導(dǎo)線上有
電阻，當(dāng)電流通過(guò)輸電導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線會(huì)發(fā)熱，從而損失電功率，同時(shí)產(chǎn)生電壓降，損失電壓.
電功率損失 ΔP＝I2R ，電壓損失 ΔU＝IR .
減小損失的方法：（1） 減小 輸電導(dǎo)線的電阻R.根據(jù)電阻定律R＝ρlS可知，在輸電距離一定的情況下，為了減小電阻R，可采用電阻率ρ 小 或橫截面積S 大 的導(dǎo)線.（2） 減小 輸電導(dǎo)線中的電流I.根據(jù)P＝UI知，在輸送電功率一定的條件下，可采取 提高 輸電電壓的方法來(lái)減小導(dǎo)線中的輸電電流.
遠(yuǎn)距離輸電中的能量守恒

命題點(diǎn)1 變壓器匝數(shù)變化的輸電線路
7.[2021山東/多選]輸電能耗演示電路如圖所示.左側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶3，輸入電壓有效值為7.5V的正弦交流電.連接兩理想變壓器的導(dǎo)線總電阻為r，負(fù)載R的阻值為10Ω.開(kāi)關(guān)S接1時(shí)，右側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1，R上的功率為10W；接2時(shí)，匝數(shù)比為1∶2，R上的功率為P.以下判斷正確的是（ BD ）
A.r＝10ΩB.r＝5Ω
C.P＝45WD.P＝22.5W
解析 左側(cè)變壓器副線圈上的電壓U2＝3×7.5 V ＝ 22.5 V，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接1時(shí)，電阻R上的電壓，即右側(cè)變壓器的副線圈上兩端的電壓，U4 ＝PR＝ 10 V，電流I4 ＝U4R＝ 1 A，則右側(cè)變壓器原線圈上的電壓U3 ＝21×10 V ＝ 20 V，電流I3 ＝12×1 A ＝ 0.5 A，則r＝U2-U3I3＝5 Ω，A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)開(kāi)關(guān)S接2時(shí)，設(shè)導(dǎo)線上的輸電電流為I，則右側(cè)變壓器副線圈上的電流為0.5I，由右側(cè)變壓器原、副線圈上的電壓關(guān)系可知U2-Irn3＝0.5IRn4，解得I＝3 A，則R上的功率P＝(0.5I)2R＝22.5 W，C錯(cuò)誤，D正確.
命題點(diǎn)2 高壓輸電電壓損失、功率損失的計(jì)算
8.[2023蕪湖一中?？?多選]張家口市壩上地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)是北京冬奧會(huì)綠色電能的主要供應(yīng)地之一，其輸電簡(jiǎn)易模型如圖所示.假設(shè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸送的功率恒定不變，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，且圖中已經(jīng)標(biāo)出了各部分的電流和電壓，輸電線的總電阻為R，則下列關(guān)系式正確的是（ BC ）
A.I1I2＝n1n2
B.U3U4＝n3n4C.輸電線上損失的功率為ΔP＝I22R
D.輸電線上損失的功率為ΔP＝U22R
解析 由理想變壓器的原、副線圈的電流與匝數(shù)成反比關(guān)系，可得I1I2＝n2n1，A錯(cuò)誤；由理想變壓器的原、副線圈的電壓與匝數(shù)成正比關(guān)系，可得U3U4＝n3n4，B正確；由電功率公式，可得輸電線上損失的功率為ΔP＝I22R＝（U2－U3）2R，C正確，D錯(cuò)誤.
方法點(diǎn)撥
輸電線路功率損失的四種計(jì)算方法
1.輸送功率是指升壓變壓器輸出的功率，損失功率是指由于輸電線發(fā)熱而消耗的功率.兩者的關(guān)系是P損＝P－P'（P為輸送功率，P'為用戶所得功率）.
2.P損＝I線2R線，I線為輸電線路上的電流，R線為輸電線的電阻.
3.P損＝（ΔU）2R線，ΔU為輸電線路上損失的電壓.
4.P損＝ΔUI線.
命題點(diǎn)3 用戶數(shù)變化的輸電線路
9.[2023天津/多選]如圖是輸電線為用戶輸電的示意圖，電路中升壓變壓器T1和降壓變壓器T2都認(rèn)為是理想變壓器，中間輸電線上的總電阻為R，下列說(shuō)法正確的是（ BD ）
A.T1的輸出電壓與T2的輸入電壓相等
B.T1的輸出功率大于T2的輸入功率
C.若用戶接入的用電器增多，則R消耗的電功率減小
D.若用戶接入的用電器減少，則T2的輸出功率減小
解析 設(shè)輸電線中的電流為I2，T1的輸出電壓與T2的輸入電壓分別為U2、U3，則有U2＝I2R＋U3，即T1的輸出電壓大于T2的輸入電壓，A錯(cuò)誤；T1的輸出功率為P2＝U2I2，輸電線上損耗的功率為ΔP＝I22R，T2的輸入功率為P3＝U3I2，則P2＝ΔP＋P3，即T1的輸出功率大于T2的輸入功率，B正確；若用戶接入電路的用電器增多，則T2副線圈中的電流增大，由變壓器的工作原理可知，T2原線圈中的電流增大，即輸電線上的電流增大，輸電線上損耗的功率增大，即R消耗的電功率增大，C錯(cuò)誤；若用戶接入電路的用電器減少，則用電器消耗的功率減小，即T2的輸出功率減小，D正確.
1.[理想變壓器的工作原理/2023廣東]用一臺(tái)理想變壓器對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電.該變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2，輸出功率為8.8kW，原線圈的輸入電壓u＝2202sin（100πt）V.關(guān)于副線圈輸出電流的有效值和頻率正確的是（ A ）
A.20A，50HzB.202A，50Hz
C.20A，100HzD.202A，100Hz
解析 原線圈：u＝2202sin（100πt）V
變壓器不改變交變電流的頻率，故副線圈輸出電流的頻率也為50Hz，CD錯(cuò)
理想變壓器變壓規(guī)律：U1U2＝n1n2＝12→U2＝440V
功率P＝I2U2＝8.8×103W→I2＝20A，A對(duì)，B錯(cuò)
2.[變壓器的動(dòng)態(tài)分析/2023北京]自制一個(gè)原、副線圈匝數(shù)分別為600匝和190匝的變壓器，原線圈接12V的正弦交流電源，副線圈接額定電壓為3.8V的小燈泡.實(shí)際測(cè)得小燈泡兩端電壓為2.5V.下列措施有可能使小燈泡正常發(fā)光的是（ B ）
A.僅增加原線圈匝數(shù)
B.僅增加副線圈匝數(shù)
C.將原、副線圈匝數(shù)都增為原來(lái)的兩倍
D.將兩個(gè)3.8V小燈泡并聯(lián)起來(lái)接入副線圈
解析 原線圈電壓為U1，匝數(shù)為n1；副線圈電壓為U2，匝數(shù)為n2
僅增加n1→n1n2變大→U2減小，U2'減小，A錯(cuò)
僅增加n2→n1n2減小→U2增大，U2'增大，B對(duì)
n1、n2都翻倍并聯(lián)燈泡n1n2不變→U2不變，U2'不變，CD錯(cuò)
3.[遠(yuǎn)距離輸電/2023浙江6月]我國(guó)1100kV特高壓直流輸電工程的送電端用“整流”設(shè)備將交流變換成直流，用戶端用“逆變”設(shè)備再將直流變換成交流.下列說(shuō)法正確的是（ A ）
A.送電端先升壓再整流
B.用戶端先降壓再變交流
C.1100kV是指交流電的最大值
D.輸電功率由送電端電壓決定
解析 由于變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，因此升壓變壓器和降壓變壓器原線圈兩端的電壓均為交流電壓，所以送電端先升壓再整流，用戶端先變交流再降壓，A正確，B錯(cuò)誤；1100kV指的是交流電的有效值，C錯(cuò)誤；由遠(yuǎn)距離輸電的原理可知，輸電功率由用戶端決定，D錯(cuò)誤.
4.[多個(gè)副線圈/2023山東]某節(jié)能儲(chǔ)能輸電網(wǎng)絡(luò)如圖所示，發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1＝250V，輸出功率500kW.降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4＝50∶1，輸電線總電阻R＝62.5Ω，其余線路電阻不計(jì)，用戶端電壓U4＝220V，功率88kW，所有變壓器均為理想變壓器.下列說(shuō)法正確的是（ C ）
A.發(fā)電機(jī)的輸出電流為368A
B.輸電線上損失的功率為4.8kW
C.輸送給儲(chǔ)能站的功率為408kW
D.升壓變壓器的匝數(shù)比n1∶n2＝1∶44
解析 由P＝UI可得發(fā)電機(jī)的輸出電流I1＝P1U1＝2 000 A，A錯(cuò)誤；用戶端的電流I4＝P4U4＝400 A，由理想變壓器的變流規(guī)律有I4I3＝n3n4，解得I3＝8 A，故輸電線上損失的功率ΔP＝I32R＝4 000 W＝4 kW，B錯(cuò)誤；升壓變壓器的輸出功率P2＝P4＋ΔP＝92 kW，由P1＝P＋P5可得輸送給儲(chǔ)能站的功率為P5＝408 kW，C正確；由理想變壓器的變壓規(guī)律有U3U4＝n3n4，解得U3＝11 000 V，輸電線上損失的電壓為ΔU＝I3R＝500 V，則升壓變壓器的輸出電壓U2＝U3＋ΔU＝11 500 V，由理想變壓器的變壓規(guī)律有U1U2＝n1n2，解得n1n2＝146，D錯(cuò)誤.

1.[變壓器的銘牌/2024廣東惠州第一次調(diào)研]如圖所示是一種理想變壓器的銘牌，根據(jù)上面標(biāo)示的信息，以下判斷正確的是（ B ）
A.這是一個(gè)升壓變壓器
B.原線圈的匝數(shù)與副線圈的匝數(shù)之比為55∶3
C.當(dāng)原線圈輸入交流電壓220V時(shí)，副線圈輸出直流電壓12V
D.當(dāng)原線圈輸入交流電壓220V時(shí)，只要副線圈構(gòu)成回路，則其電流一定為3.0A
解析 額定輸入電壓U1＝220V
額定輸入電壓U2＝12V
額定輸入電壓I2＝3A
U1＞U2，故為降壓變壓器，A錯(cuò)n1n2＝U1U2＝220V12V＝553，B對(duì)輸入電壓與輸出電壓均為交流電壓，C錯(cuò)副線圈的電流與負(fù)載功率有關(guān)，D錯(cuò)
2.電流互感器是一種測(cè)量電路中電流的變壓器，工作原理如圖所示.其原線圈匝數(shù)較少，串聯(lián)在電路中，副線圈匝數(shù)較多，兩端接在電流表上，則電流互感器（ D ）
A.是一種降壓變壓器
B.能測(cè)量恒定電流
C.原、副線圈電流的頻率不同
D.副線圈的電流小于原線圈的電流
解析 變壓器是利用電磁感應(yīng)的原理來(lái)改變交流電壓的裝置，不能改變交變電流的頻率，也不能在恒定電流電路中工作，B、C項(xiàng)均錯(cuò)誤；根據(jù)變壓器匝數(shù)與電壓的關(guān)系U1U2＝n1n2可得副線圈的電壓U2＝n2n1U1，由于原線圈匝數(shù)少而副線圈匝數(shù)多，即n1＜n2，因此有U2＞U1，電流互感器是一種升壓變壓器，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)變壓器匝數(shù)與電流的關(guān)系I1I2＝n2n1可得副線圈的電流I2＝n1n2I1，由于n1＜n2，因此有I2＜I1，D項(xiàng)正確.
3.[2024湖南婁底校聯(lián)考]如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電電路圖，左邊升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為2∶5，輸入電壓u＝102sin50πt（V）的正弦交變電流.連接兩理想變壓器的輸電線的總電阻為r＝5Ω，右邊降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為2∶1，負(fù)載的電功率為升壓變壓器輸入功率的80％.下列說(shuō)法正確的是（ D ）
A.升壓變壓器原線圈上的電流為2A
B.輸電線上損失的功率為10W
C.負(fù)載的功率為25W
D.降壓變壓器原線圈上的電壓為20V
解析 設(shè)升壓變壓器原、副線圈上的電壓為U1、U2，電流為I1、I2，降壓變壓器原、副線圈上的電壓為U3、U4，電流為I3、I4，有I2＝I3，則由變流比得I1I2＝52，I3I4＝12，由題意可知，輸電線上的功率為升壓變壓器輸入功率的20％，則有U1I1＝5I22r，代入數(shù)據(jù)，解得I2＝1 A，則I1＝2.5I2＝2.5 A，故A錯(cuò)誤；輸電線上損失的功率為Pr＝I22r＝5 W，故B錯(cuò)誤；負(fù)載的功率為PR＝4Pr＝20 W，故C錯(cuò)誤；因?yàn)镮4＝2I2＝2 A，則負(fù)載上的電壓為U4＝PRI4＝10 V，則U3＝2U4＝20 V，故D正確.
4.[2024江西臨川一中?？糫某電站用500kV電壓輸電給300km外的用戶使用，其輸出電功率是3×106kW，輸電線總電阻為2.5Ω，則下列說(shuō)法正確的是（ B ）
A.輸電線上輸送的電流大小為3.0×105A
B.輸電線上由電阻造成的損失電壓為15kV
C.若改用5kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率為9×108kW
D.輸電線上損失的功率為ΔP＝U2r，U為輸電電壓，r為輸電線的電阻
解析 由P＝UI得輸電線上輸送的電流I＝PU＝3×106×103500×103 A＝6×103 A，故A錯(cuò)誤；由ΔU＝Ir得輸電線路上的電壓損失ΔU＝Ir＝6×103×2.5 V＝15×103 V，故B正確；由于損失的功率不可能大于電站的輸出功率，故C錯(cuò)誤；輸電線上損失的功率用ΔP＝U2r計(jì)算時(shí)，U為輸電線上的電壓降，而不是輸電電壓，故D錯(cuò)誤.
5.如圖所示為一理想變壓器，原線圈接在輸出電壓為U的交流電源兩端.電路中R0為定值電阻，測(cè)量電表均為理想電表，導(dǎo)線電阻不計(jì).現(xiàn)使滑動(dòng)變阻器R的滑片P向上滑動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是（ A ）
A.電壓表V2的示數(shù)變大
B.電壓表V1與電流表A的示數(shù)的比值不變
C.電流表A的示數(shù)變大
D.定值電阻R0消耗的電功率變大
解析 輸入電壓不變，原、副線圈匝數(shù)比不變，輸出電壓由輸入電壓決定，則副線圈兩端電壓U2不變，滑片向上滑動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變大，滑動(dòng)變阻器兩端電壓變大，V2示數(shù)變大，故A正確；副線圈電路中總電阻變大，電流減小，原、副線圈匝數(shù)比不變，則原線圈中電流也減小，故C錯(cuò)誤；副線圈中電流變小，定值電阻R0消耗的功率變小，故D錯(cuò)誤；輸入電壓不變，輸入電流隨輸出電流變化而變化，所以電壓表V1與電流表A的示數(shù)的比值變化，故B錯(cuò)誤.
6.[多選]如圖所示，電路中的變壓器為理想變壓器，S為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，U1為加在原線圈兩端的交變電壓，I1、I2分別為原、副線圈中的電流.下列說(shuō)法正確的是（ BC ）
A.保持U1不變，S由b切換到a，則R上消耗的功率減小
B.保持U1不變，S由a切換到b，則I2減小
C.保持U1不變，S由b切換到a，則I1增大
D.保持U1不變，S由a切換到b，則變壓器的輸入功率增大
解析 保持U1不變，S由b切換到a時(shí)，副線圈匝數(shù)增多，則輸出電壓U2增大，輸出電流I2增大，根據(jù)P2＝I2U2知，P2增大，又因P1＝P2，故I1增大，A錯(cuò)誤，C正確；S由a切換到b時(shí)，副線圈匝數(shù)減少，則輸出電壓U2減小，輸出電流I2減小，根據(jù)P2＝I2U2知，P2減小，又因P1＝P2，所以變壓器輸入功率減小，B正確，D錯(cuò)誤.
7.[副線圈電路中含二極管/2024浙江高三聯(lián)考]如圖，某同學(xué)用自制的簡(jiǎn)易無(wú)線充電裝置給手機(jī)充電，裝置由一個(gè)電磁爐（發(fā)射線圈）、一個(gè)接收線圈、一個(gè)二極管、一個(gè)車(chē)載充電器構(gòu)成，發(fā)射線圈、接收線圈匝數(shù)比為n1∶n2，若電磁爐兩端所加電壓為u＝2202sin314t（V），車(chē)載充電器的輸入限制電壓為4.4V，不考慮充電過(guò)程中的各種能量損失.則下列說(shuō)法正確的是（ A ）
A.接收線圈兩端電壓的有效值約為6.2V
B.通過(guò)車(chē)載充電器的電流為交流電
C.發(fā)射線圈、接收線圈匝數(shù)比為n1∶n2＝50∶1
D.接收線圈1s內(nèi)電流方向變化50次
解析 設(shè)接收線圈兩端電壓的有效值為U2，充電器兩端電壓有效值為U3，由題意可知U3＝4.4 V，根據(jù)有效值的定義可得U22R·T2＝U32R·T，解得U2≈6.2 V，故A正確；因?yàn)槎O管單向?qū)щ姡瑒t通過(guò)車(chē)載充電器的電流方向一定，為直流電，故B錯(cuò)誤；由題意可知發(fā)射線圈電壓有效值為U1＝220 V，故發(fā)射線圈、接收線圈匝數(shù)比為n1n2＝U1U2＝2206.2＝1 10031，故C錯(cuò)誤；根據(jù)所加電壓表達(dá)式可知，電流的頻率f＝1T＝ω2π＝50 Hz，接收線圈1個(gè)周期內(nèi)電流方向改變兩次，故1 s內(nèi)電流方向變化100次，故D錯(cuò)誤.
8.[2023安徽江淮十校聯(lián)考/多選]如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n0＝800匝、n1＝100匝和n2＝400匝，原線圈串聯(lián)一個(gè)電阻R0＝8.0Ω，并接入內(nèi)阻不計(jì)的正弦交流電源，電源電動(dòng)勢(shì)為E且保持不變；兩個(gè)副線圈分別接電阻R1＝1.0Ω和R2＝16.0Ω.開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，理想電流表讀數(shù)為I1＝4.0A；開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，理想電流表讀數(shù)為I2.不計(jì)線圈電阻，則（ BD ）
A.E＝32.0VB.E＝36.0V
C.I2＝3.2AD.I2＝3.6A
解析 開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，理想電流表讀數(shù)為I1＝4.0 A，且n0＝800匝、n1＝100匝，故n0n1＝I1I0，得I0＝0.5 A，由n0n1＝U0U1及U1＝I1R1＝4 V，可得U0＝32.0 V，故E＝I0R0＋U0＝36.0 V，故A錯(cuò)誤，B正確；開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，由輸出功率等于輸入功率，可知P原＝P副1＋P副2，得U0I0＝U1I1＋U2I2，即36V-U0R0U0＝U12R1＋U22R2，由n0n1＝U0U1，n0n2＝U0U2，則U1＝3.6 V，故I2＝3.6 A，故C錯(cuò)誤，D正確.
9.[用戶功率增大時(shí)的動(dòng)態(tài)分析/2024湖南懷化三中校考]圖（a）是目前世界上在建規(guī)模最大、技術(shù)難度最高的水電工程——白鶴灘水電站，是我國(guó)實(shí)施“西電東送”的大國(guó)重器，其發(fā)電量位居全世界第二，僅次于三峽水電站.白鶴灘水電站遠(yuǎn)距離輸電電路示意圖如圖（b）所示，如果升壓變壓器與降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機(jī)輸出電壓恒定，R表示輸電線電阻，則當(dāng)用戶功率增大時(shí)（ D ）
圖（a） 圖（b）
A.A2示數(shù)增大，A1示數(shù)減小
B.V1、V2示數(shù)都減小
C.輸電線上的功率損失減小
D.V1、A1示數(shù)的乘積大于V2、A2示數(shù)的乘積
解析 當(dāng)用戶功率增大時(shí)，降壓變壓器的輸出功率增大，輸出電流增大，A2示數(shù)增大，根據(jù)理想變壓器原、副線圈電流與線圈匝數(shù)的關(guān)系可知，降壓變壓器中的輸入電流增大，A1示數(shù)增大，故A錯(cuò)誤；升壓變壓器線圈匝數(shù)以及升壓變壓器輸入電壓不變，則升壓變壓器輸出電壓不變，則V1的示數(shù)不變，降壓變壓器中的輸入電流增大，輸電線電阻消耗的電壓增大，則降壓變壓器輸入電壓減小，根據(jù)理想變壓器原、副線圈電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系可知，降壓變壓器輸出電壓減小，故V2示數(shù)減小，故B錯(cuò)誤；輸電線上的電流增大，輸電線上的功率損失增大，故C錯(cuò)誤；根據(jù)降壓變壓器原、副線圈電流與線圈匝數(shù)的關(guān)系可知I1I2＝n2n1，設(shè)降壓變壓器的輸入電壓為U0，有U1＞U0，根據(jù)降壓變壓器原、副線圈電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系可知U0U2＝n1n2，故I1U1＞I1U0＝I2U2，故D正確.
10.[汽車(chē)點(diǎn)火裝置/2024湖北武漢部分學(xué)校調(diào)研]點(diǎn)火線圈能產(chǎn)生20000V的高壓，使汽車(chē)啟動(dòng).某型號(hào)點(diǎn)火線圈部分結(jié)構(gòu)如圖所示，其初級(jí)線圈匝數(shù)為100匝，次級(jí)線圈匝數(shù)為20000匝.已知汽車(chē)電瓶是電動(dòng)勢(shì)為12V的蓄電池.下列說(shuō)法正確的是（ D ）
A.點(diǎn)火線圈的次級(jí)線圈應(yīng)和蓄電池相連
B.僅增加初級(jí)線圈的匝數(shù)，也一定能成功點(diǎn)火
C.汽車(chē)蓄電池是直流電源，需要將直流電先轉(zhuǎn)化為交流電才能使點(diǎn)火線圈正常工作
D.初級(jí)線圈斷電瞬間，其兩端電壓約為100V
解析 由于蓄電池的電壓為低電壓，則結(jié)合變壓器的變壓規(guī)律可知蓄電池應(yīng)和匝數(shù)較少的初級(jí)線圈相連，A錯(cuò)誤；若僅增加初級(jí)線圈的匝數(shù)，則通過(guò)變壓器產(chǎn)生的高壓將減小，則不一定能點(diǎn)火成功，B錯(cuò)誤；點(diǎn)火線圈利用的是在開(kāi)關(guān)通、斷電的瞬間通過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化從而在次級(jí)線圈兩端產(chǎn)生高電壓，所以不需要將汽車(chē)蓄電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)化為交流電，C錯(cuò)誤；由題意可知初級(jí)線圈通、斷電的瞬間，點(diǎn)火線圈能產(chǎn)生20000V的高壓，則由變壓器的變壓規(guī)律可知此時(shí)初級(jí)線圈兩端的電壓約為100V，D正確.
11.[黑光燈的應(yīng)用]黑光燈是利用物理方法滅蛾殺蟲(chóng)的一種環(huán)保型設(shè)備，它發(fā)出的紫色光能夠引誘害蟲(chóng)飛近黑光燈，然后被黑光燈周?chē)慕涣鞲邏弘娋W(wǎng)“擊斃”.如圖所示是高壓電網(wǎng)的工作電路，高壓電網(wǎng)是利用變壓器將有效值為220V的交流電壓變成高壓，高壓電網(wǎng)相鄰兩極間距離為0.5cm，已知空氣在常溫常壓下的擊穿場(chǎng)強(qiáng)為6220V/cm，為防止空氣被擊穿而造成短路，變壓器的次、初級(jí)線圈匝數(shù)比不得超過(guò)多少？
答案 10∶1
解析 電網(wǎng)兩極間的電場(chǎng)可看作勻強(qiáng)電場(chǎng)且Um＝Emd，由題意知空氣被擊穿時(shí)Em
＝6 220 V/cm，已知理想變壓器電壓關(guān)系為U1mUm＝n1n2，峰值與有效值關(guān)系為U1m＝
2U1，由以上各式得n1n2＝110，所以變壓器次、初級(jí)線圈匝數(shù)比不得超過(guò)10∶1.課標(biāo)要求
核心考點(diǎn)
五年考情
核心素養(yǎng)對(duì)接
1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究并了解變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系.
2.知道遠(yuǎn)距離輸電時(shí)通常采用高壓輸電的原因.
對(duì)理想變壓器原理的理解
2023：廣東T6，海南T11；
2022：北京T4，山東T4，重慶T3；
2021：河北T8，重慶T6；
2020：山東T5，江蘇T2，全國(guó)ⅢT20，浙江1月T10
1.物理觀念：理解理想變壓器及遠(yuǎn)距離輸電原理；運(yùn)用能量觀念分析變壓器及遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題.
2.科學(xué)思維：建構(gòu)理想變壓器及遠(yuǎn)距離輸電模型，分析求解問(wèn)題.
3.科學(xué)探究：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解變壓器的工作原理.
4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)變壓器在遠(yuǎn)距離輸電中的應(yīng)用，了解科技對(duì)人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的影響，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度及社會(huì)責(zé)任意識(shí).
變壓器電路的動(dòng)態(tài)分析
2023：北京T7；
2022：湖南T6；
2021：湖南T6，福建T3，海南T9；
2020：北京T9
遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題
2023：山東T7，天津T6，浙江6月T7；
2022：河北T3；
2021：山東T9；
2020：全國(guó)ⅡT19，浙江7月T11
命題分析預(yù)測(cè)
該部分內(nèi)容與生產(chǎn)生活實(shí)際聯(lián)系緊密，題目多圍繞變壓器電路的分析以及遠(yuǎn)距離輸電等進(jìn)行考查，以選擇題形式出現(xiàn)，難度中等.根據(jù)近幾年考情可知，高考對(duì)該部分內(nèi)容的考查比較常規(guī)，因遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題與生活實(shí)際聯(lián)系緊密，應(yīng)引起重視.
功率
原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，即P入＝P出.
電壓
原、副線圈的電壓比等于[3] 匝數(shù)比 ，即U1U2＝[4] n1n2 ，與副線圈個(gè)數(shù)的多少無(wú)關(guān)
電流
（1）只有一個(gè)副線圈時(shí)，I1I2＝n2n1；
（2）有多個(gè)副線圈時(shí)，由P入＝P出（P1＝P2＋P3＋…＋Pn）得U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn或I1n1＝I2n2＋I(xiàn)3n3＋…＋I(xiàn)nnn
頻率
原、副線圈中電流的頻率[5] 相等 .
電動(dòng)勢(shì)
由于互感現(xiàn)象，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，有E1＝n1ΔΦΔt，E2＝n2ΔΦΔt，所以E1E2＝n1n2
電壓
副線圈輸出電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定，即U2＝n2n1U1（“原制約副”）
功率
副線圈中的功率P2由用戶負(fù)載決定，原線圈的輸入功率P1由副線圈的輸出功率P2決定，即P1＝P2（“副制約原”）
電流
原線圈中的電流I1由副線圈中的電流I2和匝數(shù)比決定，即I1＝n2n1I2（“副制約原”）
類(lèi)型
匝數(shù)比不變，負(fù)載電阻變
負(fù)載電阻不變，匝數(shù)比變
原理圖
n1n2不變，負(fù)載R變化
n1n2改變，負(fù)載R不變
分析流程

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