題型一 理想變壓器原理的應(yīng)用
1．基本關(guān)系式
(1)功率關(guān)系：P入＝P出．
(2)電壓關(guān)系：只有一個副線圈時，eq \f(U1,n1)＝eq \f(U2,n2)；有多個副線圈時，eq \f(U1,n1)＝eq \f(U2,n2)＝eq \f(U3,n3)＝….
(3)電流關(guān)系：只有一個副線圈時，eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1).
由P入＝P出及P＝UI推出有多個副線圈時，U1I1＝U2I2＋U3I3＋….
2．制約關(guān)系
(1)電壓：副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定．
(2)功率：原線圈的輸入功率P1由副線圈的輸出功率P2決定．
(3)電流：原線圈電流I1由副線圈電流I2和匝數(shù)比決定．
（2024?四川一模）在特、超高壓變電設(shè)備中，變壓器占有重要地位。某理想變壓器的簡化模型如圖所示，原線圈的回路中，理想交流電流表的示數(shù)為I，理想交流電壓表的示數(shù)為U，副線圈的負載阻值為R，則電源電壓的有效值為（ ）
A．IRB．U2IRC．l2R2UD．因為原、副線圈的匝數(shù)比未知，所以不能求出電源電壓的有效值
【解答】解：ABCD.根據(jù)變壓器中的能量守恒可知，P原＝P副=U2R，則電源電壓的有效值U原=PI=U2IR，故ACD錯誤，B正確。
故選：B。
（2024?樂清市校級三模）新能源汽車無線充電技術(shù)的優(yōu)點包括安全可靠、充電場地的空間利用率高、智能化程度高、維護和管理方便等。圖甲為某國產(chǎn)品牌汽車無線充電裝置，供電線圈固定在地面，受電線圈固定在汽車底盤上，當兩個線圈靠近時可實現(xiàn)無線充電，其工作原理如圖乙所示。某課外學(xué)習(xí)小組查閱資料得知，當輸入端ab接上380V正弦交流電后，電池系統(tǒng)cd端的電壓為600V，電池系統(tǒng)的電流為20A。若不計線圈及導(dǎo)線電阻，下列說法正確的是（ ）
A．為保護受電線圈不受損壞，可以在車底板加裝金屬護板
B．若輸入端ab接上380V直流電，也能正常充電
C．供電線圈和受電線圈匝數(shù)比可能為19：30
D．a(chǎn)b端的輸入功率大于12kW
【解答】解：A.金屬護板會影響電能的傳輸，應(yīng)加裝非金屬護板，故A錯誤；
B.只有變化的電流才能發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，實現(xiàn)電能的傳輸，直流電不會產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故B錯誤；
C.電池系統(tǒng)cd端的電壓為600V，若供電線圈和受電線圈匝數(shù)比為19：30，則供電電壓U1＝600×1930V＝380V，但是電阻R1有一部分分壓，故ab此時應(yīng)大于380V，故C錯誤；
D.電池的功率為P＝600×20W＝12000W＝12kW，由于存在定值電阻，定值電阻也有電功率消耗，故ab端的輸入功率大于12kW，故D正確。
故選：D。
（2024?魏都區(qū)校級三模）一含有理想變壓器的電路如圖所示，原線圈與R1＝1Ω的電阻串聯(lián)后接在電源電壓有效值U不變的正弦交流電源上，副線圈接有三個電阻R2＝1.25Ω、R3＝30Ω、R4＝6Ω，其中R4所在支路上有一開關(guān)K。當開關(guān)K斷開時，電阻R1的功率為P，當開關(guān)K閉合時，電阻R1的功率為9P。不計通電過程中各電阻阻值的變化，則理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為（ ）
A．1：3B．1：4C．2：3D．2：5
【解答】解：開關(guān)K斷開時，電阻R1的功率為P
設(shè)原線圈中電流為I1，則有U＝I1R1+U1
因為理想變壓器，所以電流關(guān)系有I1I2=n2n1
又有U1I2(R2+R3)=n1n2
K閉合后，電阻R1的功率為9P
設(shè)原線圈中電流為I1′，則U＝I1′R1+U1′
電流關(guān)系有I1'I2'=n2n1
又有U1'I2'(R2+R并)=n1n2
閉合開關(guān)K后，R3、R4并聯(lián)后的電阻R并=R3R4R3+R4=5Ω
閉合開關(guān)K后，電阻R1的功率變?yōu)樵瓉淼?倍，由公式P＝I2R
可知電流I1′＝3I1
聯(lián)立解得：n1n2=25，故D正確，ABC錯誤。
故選：D。
題型二 理想變壓器的動態(tài)分析
常見的理想變壓器的動態(tài)分析一般分匝數(shù)比不變和負載電阻不變兩種情況．
1．匝數(shù)比不變的情況(如圖所示)
(1)U1不變，根據(jù)eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，不論負載電阻R如何變化，U2不變．
(2)當負載電阻發(fā)生變化時，I2變化，輸出電流I2決定輸入電流I1，故I1發(fā)生變化．
(3)I2變化引起P2變化，P1＝P2，故P1發(fā)生變化．

2．負載電阻不變的情況(如圖所示)
(1)U1不變，eq \f(n1,n2)發(fā)生變化，故U2變化．
(2)R不變，U2變化，故I2發(fā)生變化．
(3)根據(jù)P2＝eq \f(U\\al(2,2),R)，P2發(fā)生變化，再根據(jù)P1＝P2，故P1變化，P1＝U1I1，U1不變，故I1發(fā)生變化．
（2024?坪山區(qū)校級模擬）如圖所示的電路，理想變壓器的原線圈通過理想交流電流表接在交流電源上，副線圈接有兩個完全相同的燈泡L1、L2、定值電阻R、電動機M和理想交流電壓表。初始狀態(tài)時開關(guān)閉合電動機正常工作，現(xiàn)將開關(guān)斷開，下列說法正確的是（ ）
A．電流表的示數(shù)變大B．電壓表的示數(shù)變大
C．燈泡L1變暗D．燈泡L2變暗
【解答】解：AB.根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)比的關(guān)系，副線圈兩端電壓U2=n2n1U1
輸入電壓不變，線圈匝數(shù)比不變，因此電壓表示數(shù)不變；
開關(guān)斷開后，變壓器副線圈的輸出功率變小
根據(jù)理想變壓器的功率關(guān)系和功率公式U1I1＝P出
得I1=P出U1
因此電流表的示數(shù)變小，故AB錯誤；
C.根據(jù)理想變壓器電流與匝數(shù)比的關(guān)系，副線圈中的電流I2=n1n2I1
線圈匝數(shù)比不變，因此副線圈中的電流減?。?br>燈泡L1消耗的功率PL1=I22RL1減小，燈泡L1變暗，故C正確；
D.根據(jù)歐姆定律，燈泡L1和定值電阻R兩端的電壓U3＝I2（R+RL1）變小
根據(jù)串聯(lián)電路的電壓關(guān)系UL2＝U2﹣U3
由于U2不變，U3變小，因此燈泡L2兩端電壓變大
燈泡L2消耗的功率PL2=UL22RL2變大，燈泡L2變亮，故D錯誤。
故選：C。
（2024?黑龍江三模）如圖甲所示為理想變壓器，其原、副線圈匝數(shù)比為6：1，電壓表和電流表均為理想交流電表，Rt為NTC型熱敏電阻，其阻值隨溫度升高而減小，R為定值電阻。若變壓器的輸入電壓隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示，則下列說法正確的是（ ）
A．電壓表示數(shù)為62V
B．變壓器原，副線圈的功率之比為6：1
C．變壓器原、副線圈中的電流之比為6：1
D．Rt溫度降低時，電壓表的示數(shù)不變、電流表的示數(shù)變小
【解答】解：A．電壓表測量變壓器輸出電壓的有效值，由圖乙可得變壓器原線圈輸入電壓的有效值為U1=Um2=3622V=36V
由理想變壓器電壓比等于匝數(shù)比可得U1U2=n1n2=61
解得U2＝6V
故電壓表示數(shù)為6V，故A錯誤；
B．理想變壓器原、副線圈的功率之比為1：1，故B錯誤；
C．由理想變壓器電流比等于匝數(shù)比的反比可得I1I2=n2n1=16
可知變壓器原、副線圈中的電流之比為1：6，故C錯誤；
D．由變壓器輸入電壓不變，根據(jù)U1U2=n1n2
可知，副線圈輸出電壓不變，則電壓表的示數(shù)不變；Rt溫度降低時，Rt阻值增大，根據(jù)歐姆定律可知，副線圈電流I2減小，根據(jù)I1I2=n2n1
可知原線圈電流減小，則電流表的示數(shù)變小，故D正確。
故選：D。
（2024?東莞市校級三模）如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2：1，電源的輸出電壓u＝302sin100πt（V），定值電阻R1＝20Ω，R3＝2.5Ω，滑動變阻器R2的最大阻值為5Ω，a、b為滑動變阻器的兩個端點，所有電表均為理想電表?，F(xiàn)將滑動變阻器滑片P置于b端，則（ ）
A．電流表示數(shù)為2A
B．電壓表示數(shù)為10V
C．滑片P由b向a緩慢滑動，R3消耗的功率減小
D．滑片P由b向a緩慢滑動，變壓器的輸出功率減小
【解答】解：AB、題圖的電路圖可以等效為，
設(shè)原線圈兩端電壓為U1，副線圈兩端電壓為U2，又因為理想變壓器原副線圈的功率相等，所以有：U12R2'+R3'=U22R2+R3
根據(jù)變壓器的變壓規(guī)律：U1U2=n1n2
整理有：R'3+R'2=(n1n2)2(R3+R2)
滑動變阻器滑片P置于b端時，滑動變阻器接入電路的電阻為零，此時：
R'3+R'2=(n1n2)2R3=(21)2×2.5Ω＝10Ω
電源的電壓輸出為：u=302sin100πt(V)
因為電流表和電壓表測量的為有效值，電源的有效值為U＝30V，電流表的示數(shù)為
I=UR1+R3'+R2'=3020+10A＝1A
原線圈兩端電壓的有效值為：U1＝U﹣IR1
電壓表測量的是副線圈兩端的電壓，即：U1有U2有=n1n2
整理有：U2＝5V，故AB錯誤；
C、當滑片P從b向a緩慢滑動過程中，R2阻值變大，根據(jù)電流規(guī)律可知，總電阻變大，結(jié)合之前的分析可知，流過電阻R1的電流減小，由變壓器規(guī)律，流過副線圈的電流也成比例減小，電阻R3不變，電流減小，根據(jù)P＝I2F，所以功率減小，故C正確；
D、由之前的分析，可以將電阻R1與電源放在一起，等效成新電源，其副線圈輸出功率變?yōu)樾码娫吹妮敵龉β?，有電源的輸出功率的?guī)律可知，當?shù)刃щ娮璧扔谛码娫吹膬?nèi)阻20Ω時，即R2＝2.5Ω，其輸出功率最大，所以在滑片從b向a緩慢滑的過程中，副線圈的輸出功率先增大，后減小，故D錯誤。
故選：C。
（2024?肥城市模擬）能源問題是全球面臨的重大問題，遠距離輸電在兼顧經(jīng)濟效益的同時，應(yīng)盡可能減少輸電過程中的能量損失?，F(xiàn)通過一個理想變壓器進行遠距離輸電，原線圈接在有效值恒定的正弦交流電源上，不計電源內(nèi)阻。原線圈接有合適的燈泡L1，副線圈接有合適的燈泡L2（設(shè)兩燈泡的電阻都不隨溫度變化）、定值保護電阻R0及滑動變阻器R，電流表和電壓表均為理想交流電表，如圖所示，此時兩燈泡都發(fā)光且亮度合適?，F(xiàn)將滑動變阻器R的滑片向下滑動少許，下列說法正確的是（ ）
A．電壓表V的示數(shù)減小
B．燈泡L1變亮
C．定值保護電阻R0的電功率增大
D．燈泡L2變亮
【解答】解：A、設(shè)副線圈兩端電壓為U2、電流為I2，則副線圈的總電阻為：R副=U2I2
設(shè)輸入電壓為U，根據(jù)：U＝U1+I1R1，結(jié)合變壓器原理：U1：U2＝n1：n2，I1：I2＝n2：n1可得：
I1=UR1+(n1n2)2R副，U1=U1+(n2n1)2?R1R副
滑動變阻器R的滑片向下滑動少許，電阻R阻值增大，副線圈總電阻R副增大，I1減小，燈泡L1變暗；電壓U1增大，電壓表V的示數(shù)增大，故AB錯誤；
D、因U1：U2＝n1：n2，電壓U1增大，故電壓U2增大，通過L2的電流增大，燈泡L2變亮，故D正確。
C、因I1：I2＝n2：n1，I2＝IL2+IR0，P=IR02R0，且I1減小，故I2減小，通過L2的電流IL2增大，通過定值電阻R0的電流減小，定值保護電阻R0的電功率減小，故C錯誤。
故選：D。
（2024?東莞市三模）如圖甲所示的電路中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10：1，A、V均為理想電表，R是光敏電阻（其阻值隨光強增大而減小）、L是理想線圈、D是燈泡。原線圈接入如圖乙所示的正弦交流電，下列說法正確的是（ ）
A．交流電的頻率為100Hz
B．電壓表的示數(shù)為222V
C．當光照增強時，A的示數(shù)變小
D．若用一根導(dǎo)線來代替線圈L，則燈D變亮
【解答】解：A、原線圈接入如圖乙所示，T＝0.02s，所以頻率為f=1T=50 Hz，故A錯誤；
B、原線圈接入電壓的最大值是2202V，所以原線圈接入電壓的有效值是U＝220V，
理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10：1，所以副線圈電壓是22V，電壓表測得是副線圈兩端的電壓，所以V的示數(shù)等于22V，故B錯誤；
C、R阻值隨光強增大而減小，根據(jù)I=UR知副線圈電流增加，副線圈輸出功率增加，根據(jù)能量守恒定律，所以原線圈輸入功率也增加，原線圈電流增加，所以A的示數(shù)變大，故C錯誤；
D、若用一根導(dǎo)線來代替線圈L，感抗消失，副線圈電流變大，燈D變亮，故D正確；
故選：D。
題型三 遠距離輸電
1．遠距離輸電的處理思路
對高壓輸電問題，應(yīng)按“發(fā)電機→升壓變壓器→遠距離輸電線→降壓變壓器→用電器”，或按從“用電器”倒推到“發(fā)電機”的順序一步一步進行分析．
2．遠距離高壓輸電的幾個基本關(guān)系(以圖11為例)
(1)功率關(guān)系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P損＋P3.
(2)電壓、電流關(guān)系：eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)＝eq \f(I2,I1)，eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)＝eq \f(I4,I3)，U2＝ΔU＋U3，I2＝I3＝I線．
(3)輸電電流：I線＝eq \f(P2,U2)＝eq \f(P3,U3)＝eq \f(U2－U3,R線).
(4)輸電線上損耗的電功率：P損＝I線ΔU＝Ieq \\al(2,線)R線＝(eq \f(P2,U2))2R線．
當輸送功率一定時，輸電電壓增大到原來的n倍，輸電線上損耗的功率就減小到原來的eq \f(1,n2).
（2024?泰安三模）遠距離輸電的示意圖如圖所示，變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為n1n2=3200，降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為n3n4=100011，輸電線的總電阻為R＝200Ω.當用戶消耗的電功率為110kW時，入戶電壓U4＝220V，則升壓變壓器的原線圈的輸入電壓U1等于（ ）
A．465VB．316.5VC．232.5VD．216.5V
【解答】解：降壓變壓器副線圈中的電流為I2=PU4=110kW220V=500A
設(shè)輸電線上的電流為I1，根據(jù)I1I2=n4n3，解得I1＝5.5A
根據(jù)U3U4=n3n4，解得U3＝20000V
輸電線上損失的電壓大小為ΔU＝I1R＝5.5×200V＝1100V
可知升壓變壓器副線圈兩端的電壓為U2＝U3+ΔU＝20000V+1100V＝21100V
根據(jù)U1U2=n1n2，解得U1＝316.5V，故ACD錯誤，B正確。
故選：B。
（2024?天心區(qū)校級模擬）如圖所示為某發(fā)電站輸電示意圖，發(fā)電機輸出電壓恒定，變壓器均為理想變壓器，在輸電線路的起始端接入甲、乙兩個理想互感器，甲、乙兩互感器原副線圈的匝數(shù)比分別為200：1和1：20，降壓變壓器原副線圈匝數(shù)比為200：1，電壓表的示數(shù)為220V，電流表的示數(shù)為5A，輸電線路總電阻r＝20Ω。則下列說法正確的是（ ）
A．互感器甲中圈內(nèi)接入電流表，互感器乙圈內(nèi)接入電壓表
B．輸電線路上損耗的功半約占輸電總功率的6%
C．用戶端的電壓U4為200V
D．用電高峰相對平時用電時，用戶端的電壓偏小
【解答】解：A.互感器甲并聯(lián)在電路中，因此甲是電壓互感器，故A錯誤；
BC.根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)比的關(guān)系，互感器原線圈兩端電壓U2=n11n22?U=2001×220V=44000V
根據(jù)理想變壓器電流與匝數(shù)比的關(guān)系，互感器原線圈中的電流I2=n44n33?I=201×5A=100A
根據(jù)理想變壓器的功率關(guān)系，輸電功率P=P2=U2I2=44000×100W=4.4×106W
輸電線上的損失功率ΔP=I22r=1002×20W=2×105W
輸電線路上損耗的功率約占輸電總功率ΔPP×100%=2×1054.4×106%=4.5%
輸電線上的電壓損失ΔU＝I2r＝100×20V＝2000V
降壓變壓器原線圈兩端電壓U3＝U2﹣ΔU＝44000V﹣2000V＝42000V
根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)比的關(guān)系，用戶端電壓U4=n4n3U3=1200×42000V=210V
綜上分析，故BC錯誤；
D.用電高峰期，用戶增多，負載總電阻變小，通過降壓變壓器副線圈的電流變大；
根據(jù)理想變壓器電路與匝數(shù)比的關(guān)系可知，通過降壓變壓器原線圈的電流變大，輸電線上的電壓損失變大，因此用戶端的電壓變小，故D正確。
故選：D。
（2024?濟寧一模）某同學(xué)研究遠距離輸電的電路如圖所示，a、b端接入電壓為U0的交流電源，升壓變壓器T1和降壓變壓器T2均為理想變壓器，且兩變壓器的匝數(shù)比n1n2=n4n3。已知R1、R2的阻值均為R0，R3的阻值為R02，電阻R1、R2消耗的功率相同，電表均為理想交流電表，下列說法正確的是（ ）
A．升壓變壓器T1的匝數(shù)比n1n2=12
B．電壓表的示數(shù)為23U0
C．電流表的示數(shù)為3U04R0
D．若R3斷路，電流表示數(shù)將增大
【解答】解：A、已知R1、R2的阻值相等，消耗的功率相同，可知通過R1、R2的電流相等，設(shè)為I2，因R2的阻值為R0，R3的阻值為R02，R3、R2并聯(lián)，則R3的電流為2I2，則降壓變壓器T2的次級電流為3I2。
對于降壓變壓器T2，由電流和匝數(shù)關(guān)系可知n4n3=I23I2=13
則n1n2=n4n3=13，故A錯誤；
B、升壓變壓器T1的初級電流為I1=n2n1I2=3I2
由能量關(guān)系可知U0I1＝2U4I2+U4?2I2
解得：U4=34U0
即電壓表示數(shù)34U0，故B錯誤；
C、電流表的示數(shù)I2等于通過R1的電流，則為I2=U4R0=3U04R0，故C正確；
D、若R3斷路，則T2次級電阻變大，相當于電網(wǎng)用電設(shè)備減少，總功率減少，電流減小，則初級電流減小，則電流表示數(shù)將減小，故D錯誤。
故選：C。
題型四 兩種特殊的變壓器模型
（1）自耦變壓器
自耦變壓器(又稱調(diào)壓器)，它只有一個線圈，其中的一部分作為另一個線圈，當交流電源接不同的端點時，它可以升壓也可以降壓，變壓器的基本關(guān)系對自耦變壓器均適用，如下圖所示。
（2）互感器
分為電壓互感器和電流互感器，兩者比較如下：
（2024?濟寧三模）除顫儀是用于突發(fā)心室纖顫等心臟疾病的急救醫(yī)療設(shè)備，某型號除顫儀電路原理如圖所示。某次調(diào)試時，除顫儀接在220V交流電源上，交流電壓表示數(shù)為20V，電容器充電完畢，開關(guān)由“1”擲向“2”，放電電流平均值為2.8A，放電時間約為10﹣2s，已知電容器電容為2.0×10﹣5F。下列說法正確的是（ ）
A．自耦變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為10：1
B．充電完畢后電容器兩端的電壓為2800V
C．升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比約為1：50
D．若去掉二極管該除顫儀依然可正常工作
【解答】解：A、自耦變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為：n1：n2＝U1：U2＝220：20＝11：1，故A錯誤；
B、放電電流平均值為I＝2.8A，放電時間約為t＝10﹣2s，根據(jù)電流的定義式可得：Q＝It
解得：Q＝2.8×10﹣2C
充電完畢后電容器兩端的電壓最大值為：UC=QC=2.8×10-22.0×10-5V＝1400V，故B錯誤；
C、副線圈的電壓最大值U4m＝UC＝1400V，有效值為：U4=U4m2=14002V＝7002V
升壓變壓器原線圈電壓有效值為U3＝U2＝20V
所以升壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比約為：n3：n4＝U3：U4＝20：7002≈1：50，故C正確；
D、若去掉二極管，電容器與升壓變壓器副線圈之間存在充電、放電過程，該除顫儀不能正常工作，故D錯誤。
故選：C。
（2024?濟南三模）如圖所示，線圈abcd在勻強磁場中繞固定軸OO'勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的正弦式交流電通過自耦變壓器給燈泡和滑動變阻器供電。已知線圈abcd的電阻不可忽略，自耦變壓器可看作理想變壓器，下列說法正確的是（ ）
A．圖示時刻線圈abcd中感應(yīng)電流大小為零
B．將滑動變阻器的滑片Q向上移動，燈泡變亮
C．將自耦變壓器的滑片P逆時針轉(zhuǎn)動，自耦變壓器的輸入電流變大
D．將滑動變阻器的滑片Q向上移動，自耦變壓器的輸出功率一定減小
【解答】解：A、圖示時刻ab、cd兩邊垂直切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，則感應(yīng)電流最大，故A錯誤；
B、設(shè)線圈abcd的內(nèi)阻為r，副線圈的總電阻為R2，原線圈中的電流為I1，副線圈中電流為I2，設(shè)原副線圈的匝數(shù)之比為k，則：I1I2=n2n1=1k
理想變壓器輸入功率等于輸出功率，則有：(E-I1r)I1=I22R2，聯(lián)立方程可得：I1=Er+k2R2，將滑動變阻器的滑片Q向上移動，滑動變阻器有效電阻減小，則副線圈總電阻R2減小，可知I1增大，原線圈電壓U1＝E﹣I1r，可知U1減小，根據(jù)原副線圈電壓和匝數(shù)的關(guān)系：U1U2=n1n2，可知U2減小，燈泡與副線圈并聯(lián)，燈泡電壓等于U2，所以燈泡變暗，故B錯誤；
C、將自耦變壓器的滑片P逆時針轉(zhuǎn)動，則n2增大，匝數(shù)比k減小，由I1=Er+k2R2可知自耦變壓器的輸入電流I1變大，故C正確；
D、把I1=Er+k2R2與閉合電路歐姆定律I=Er+R對比，可以把k2R2等效為外電路電阻R，當內(nèi)外電阻相等時，變壓器的輸出功率最大，由于線圈abcd的內(nèi)阻r與k2R2的大小未知，所以自耦變壓器的輸出功率不一定減小，故D錯誤。
故選：C。
（2024?浙江模擬）如圖，理想自耦變壓器原線圈的a、b兩端接有瞬時值表達式為u＝202sin（50πt）V的交變電壓，指示燈L接在變壓器的一小段線圈上，調(diào)節(jié)滑動片P1可以改變副線圈的匝數(shù)，調(diào)節(jié)滑動片P2可以改變負載電阻R2的阻值，則（ ）
A．t＝0.04s時電壓表V1的示數(shù)為零
B．只向上移動P2，指示燈L將變暗
C．P1、P2均向上移動，電壓表V2的示數(shù)可能不變
D．P1、P2均向上移動，原線圈輸入功率可能不變
【解答】解：A、t＝0.04s時，由u＝202sin（50πt）V得u＝0，電壓瞬時值為零，但電壓表測量交流電壓的有效值，保持不變，為U1=U1m2=2022V＝20V，故A錯誤；
B、只向上移動P2，指示燈L兩端電壓不變，L的亮度不變，故B錯誤；
C、電壓表V2的示數(shù)為R2兩端電壓，為：UV2=R2R1+R2U2=1R1R2+1U2，P1向上移動，副線圈匝數(shù)增加，副線圈的電壓U2增大，P2向上移動，R2增大，結(jié)合上式可知，UV2一定增大，故C錯誤；
D、副線圈的輸出功率為：P=U22R1+R2，P1、P2均向上移動，U2、R2均增大，副線圈輸出功率可能不變，根據(jù)能量守恒可知，原線圈輸入功率也可能不變，故D正確。
故選：D。
（2024?開福區(qū)校級模擬）如圖所示，理想變壓器為自耦變壓器，原線圈接交流電源的兩端，理想電壓表V1的讀數(shù)恒為U1，副線圈接阻值為R0的定值電阻和滑動變阻器R。調(diào)節(jié)自耦變壓器以及滑動變阻器的滑片，當理想電壓表V2的讀數(shù)為U2時，電源的輸入功率為P，則滑動變阻器R消耗的功率為（ ）
A．P(1-PR0U12)B．P(1-PR0U22)
C．P[1-PR0(U1+U2)2]D．P[1-PR0(U1-U2)2]
【解答】解：當初級電壓為U1時，電壓表V2的讀數(shù)為U2，可知此時R0和R兩端的電壓之和為U1﹣U2；
根據(jù)理想變壓器的功率關(guān)系P′＝P
根據(jù)功率公式P′＝I（U1﹣U2）
此時次級電流為I=PU1-U2
變阻器R消耗的功率為PR=P-I2R0=P-(PU1-U2)2R0=P[1-PR0(U1-U2)2]
綜上分析，故ABC錯誤，D正確。
故選：D。
（2024?遼寧一模）自耦變壓器是一種初、次級間無需絕緣的特種變壓器，其輸出和輸入共用同一組線圈。如圖甲所示的自耦變壓器，環(huán)形鐵芯上只繞有一個匝數(shù)n0＝200的線圈，通過滑動觸頭P可以改變負載端線圈的匝數(shù)。已知輸入端a與線圈觸點M間的線圈匝數(shù)為50匝，定值電阻R0＝16Ω，R1＝27Ω，滑動變阻器R2的總阻值足夠大，交流電壓表為理想電表，線圈電阻不計、忽略漏磁。當在a、b端輸入如圖乙所示的交變電流時，則下列說法正確的是（ ）
A．通過定值電阻R0的電流方向每秒改變50次
B．當P滑至M、K旋至c時，電壓表的示數(shù)為208V
C．當P滑至M、K旋至c時，定值電阻R0消耗的功率為169W
D．若P滑至M、K旋至d，當滑動變阻器R2消耗的功率最大時，R2接入的阻值為8Ω
【解答】解：A．由乙圖知，交流電頻率f=1T=12×10-2Hz＝50Hz
通過定值電阻R的電流方向每秒改變100次，故A錯誤；
B．當P滑至M、K旋至c時n1＝n0＝200，n2＝200﹣50＝150
根據(jù)I1I2=n2n1
U0＝U1+I1R0
U2＝I2R1
根據(jù)變壓器規(guī)律有U1U2=n1n2
得U1＝156V
故B錯誤；
C．R兩端電壓
UR0＝U0﹣U1
定值電阻R消耗的功率為
PR0=UR02R0
解得PR0＝169W
故C正確；
D．若P滑至M、K旋至d，等效電路如圖
R等=(n1n2)2R2
當R等＝R0時，即
R2＝9Ω時，滑動變阻器R消耗的功率最大，故D錯誤。
故選：C。
（2024?歷下區(qū)校級模擬）如圖乙所示為某小型發(fā)電站高壓輸電示意圖，圖甲為升壓變壓器輸入電壓隨時間變化的圖像。在輸電線路起始端接入I、Ⅱ兩個互感器，兩互感器原副線圈的匝數(shù)比分別為484：1和1：100，電壓表的示數(shù)為100V，電流表的示數(shù)為1A，兩電表圖中未標出，輸電線路總電阻r＝10Ω。用戶端電壓為220V，所有變壓器及互感器均視為理想變壓器。下列說法正確的是（ ）
A．互感器1是電流互感器，互感器Ⅱ是電壓互感器
B．降壓變壓器的匝數(shù)比220：1
C．輸電線上損耗的功率1×105W
D．當用戶使用的用電設(shè)備增多時，電壓表的示數(shù)變大
【解答】解：A.互感器Ⅰ并聯(lián)接入電路，測量電壓，是電壓互感器，互感器Ⅱ串聯(lián)接入電路，測量電流，是電流互感器，故A錯誤；
B.根據(jù)互感器Ⅰ可知，U2＝100V×484＝48400V，根據(jù)互感器Ⅱ可知，I2＝I3＝1A×100＝100A，所以U3＝U2﹣I2r＝48400V﹣100×10V＝47400V，則降壓變壓器的匝數(shù)比為U3：U4＝47400：220＝215：1，
故B錯誤；
C.輸電線上損耗的功率P損=I22?r＝1002×10W＝1×105W，故C正確；
D.當用戶使用的用電設(shè)備增多時，會增加電路電流，線路上損失的電壓增大，但由于電壓互感器接在起始端，且升壓變壓器的匝數(shù)比不變，則不會增加電壓表上的電壓，故D錯誤。
故選：C。
（2024?浙江模擬）如圖所示為高壓輸電電路圖，發(fā)電站輸送的電壓為u＝Umsin50πt，變壓器為理想變壓器。將兩個相同的電壓互感器甲和乙分別接入遠距離輸電線路的前后端，電流互感器接入遠距離輸電線路。電壓互感器的原、副線圈匝數(shù)比為k：1，電流互感器的原、副線圈匝數(shù)比為1：k，且k＞100。高壓輸電線路正常工作時，電壓互感器甲、乙的示數(shù)分別為U1、U2，電流互感器的示數(shù)為I。則（ ）
A．用戶使用的電流是頻率為50Hz的交流電
B．該遠距離輸電線路上的電阻為k(U1-U2)I
C．該遠距離輸電線路上損耗的功率為k2I（U1﹣U2）
D．該遠距離輸電線路上的電流為Ik
【解答】解：A、根據(jù)u＝Umsin50πt可知ω＝50πrad/s，則用戶使用的電流是頻率為f=ω2π=50π2πHz=25Hz，故A錯誤；
BD、對于電壓互感器甲，可知遠距離輸電線路前端電壓滿足：U前U1=k1，即U前＝kU1
對于電壓互感器乙，可知遠距離輸電線路后端電壓滿足：U后U2=k1，即U后＝kU2
對于電流互感器，可知遠距離輸電線路中的電流滿足：I線I=k1，則該遠距離輸電線路上的電流為：I線＝kI
則該遠距離輸電線路上的電阻為r=U前-U后I線=kU1-kU2kI=U1-U2I，故BD錯誤；
C、該遠距離輸電線路上損耗的功率為P損＝I線2r＝（kI）2?U1-U2I=k2I（U1﹣U2），故C正確。
故選：C。
（2024?咸陽二模）如圖所示為某小型電站高壓輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機輸出功率恒為20kW。在輸電線路上接入一個電流互感器，其原、副線圈的匝數(shù)比為1：10，電流表的示數(shù)為1A，輸電線的總電阻用R線表示，大小為10Ω。下列說法正確的是（ ）
A．電流互感器是一種降壓變壓器
B．將滑動觸頭P下移，用戶獲得的電壓將增大
C．升壓變壓器的輸出電壓U2＝1000V
D．用戶獲得的功率為19kW
【解答】解：A、根據(jù)線圈匝數(shù)關(guān)系可知電流互感器是一種升壓變壓器，故A錯誤；
B、將滑動觸頭P下移，相當于增大了n3，根據(jù)變壓器原理可知U4減小，用戶獲得的電壓將減小，故B錯誤；
C．原、副線圈的匝數(shù)比為n1：n2＝1：10，電流互感器原線圈中的電流：I2=101IA=101×1A＝10A
升壓變壓器的輸出電壓：U2=PI2=2000010V＝2000V，故C錯誤；
D．輸電線上的損失功率ΔP=I22R線=102×10W=1000W，用戶獲得的功率：P4＝P3＝P﹣ΔP＝20kW﹣1kW＝19kW，故D正確。
故選：D。考點
考情
命題方向
考點1變壓器
考點2電能輸送
2024高考遼寧卷
2024年高考北京卷
2022高考天津卷
2023年高考北京卷
2022年重慶高考
2022高考湖北物理
2024年高考湖南卷
2023年6月高考浙江選考
2023年高考山東卷
2022年新高考福建卷
1.變壓器是高考考查頻率較高的知識，考查命題熱點主要有：變壓器與交變電流產(chǎn)生結(jié)合；變壓器動態(tài)變化；變壓器與交變電流描述的物理量結(jié)合等。
2.電能輸送是高考考查頻率較高的知識，考查命題熱點主要有：發(fā)電與電能輸送結(jié)合：電能輸送與用電結(jié)合；電能輸送與電能損耗結(jié)合
電壓互感器
電流互感器
原理圖
原線圈的連接
并聯(lián)在高壓電路中
串聯(lián)在交流電路中
副線圈的連接
連接交流電壓表
連接交流電流表
互感器的作用
將高電壓變?yōu)榈碗妷?br>將大電流變?yōu)樾‰娏?br>利用的公式
eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)
I1n1＝I2n2

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