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专题83变压器 远距离输电七大考点-2023届高三物理一轮复习重难点逐个突破
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考点二 几种常用的变压器（6-9T）
考点三 理想变压器的动态分析（10-15T）
考点四 原线圈有串联负载的变压器电路（16-21T）
考点五 含有二极管的变压器电路（22-24T）
考点六 远距离输电（25-28T）
考点七 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系（29-31T）
考点一 理想变压器的原理及应用
1．构造和原理
(1)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。与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈；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．
2．基本关系式
(1)功率关系：P入＝P出．
(2)电压关系：eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2).
(3)电流关系：只有一个副线圈时eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1).
(4)频率关系：f出＝f入．
3.理想变压器的制约关系
原线圈电压U1和匝数比决定副线圈电压U2，U2＝eq \f(n2,n1)U1
副线圈的输出功率P出决定原线圈的输入功率P入，P入＝P出
副线圈电流I2和匝数比决定原线圈电流I1，I1＝eq \f(n2,n1)I2
4.含有多个副线圈的变压器
计算具有两个或两个以上副线圈的变压器问题时，需注意三个关系：
电压关系：eq \f(U1,n1)＝eq \f(U2,n2)＝eq \f(U3,n3)＝…＝eq \f(Un,nn)
功率关系：P1＝P2＋P3＋P4＋…＋Pn
电流关系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋n4I4＋…＋nnIn
1．（2022·北京·高考真题）某理想变压器的原线圈接在220V的正弦交流电源上，副线圈输出电压为22000V，输出电流为300mA。该变压器（ ）
A．原、副线圈的匝数之比为100∶1B．输入电流为30A
C．输入电流的最大值为152AD．原、副线圈交流电的频率之比为1∶100
2．（2022·海南·昌江黎族自治县矿区中学模拟预测）教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的12，则（ ）
A．R消耗的功率变为12PB．电压表V的读数变为12U
C．电流表A的读数变为2ID．通过R的交变电流频率不变
3．（2022·湖北）(多选)近年来，基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用，其简化的充电原理图如图所示。发射线圈的输入电压为220V、匝数为1100匝，接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，忽略其它损耗，下列说法正确的是（ ）
A．接收线圈的输出电压约为8 V
B．接收线圈与发射线圈中电流之比约为22:1
C．发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同
D．穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同
4．（2022·辽宁·模拟预测）如图所示，某理想变压器三个线圈匝数之比为n1:n2:n3=2:5:3，灯泡L1、L2、L3的电阻之比为R1:R2:R3=1:1:2，变压器原线圈所接正弦交流电压的最大值U1m=202 V。则闭合开关K前后，通过原线圈的电流大小之比为（ ）
A．59：109B．49：99C．39：89D．29：79
5．（2022·山东·高考真题）如图所示的变压器，输入电压为220V，可输出12V、18V、30V电压，匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u=Umcs(100πt)．单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1V。将阻值为12Ω的电阻R接在BC两端时，功率为12W。下列说法正确的是（ ）
A．n1为1100匝，Um为220V
B．BC间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4A
C．若将R接在AB两端，R两端的电压为18V，频率为100Hz
D．若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5A，周期为0.02s
考点二 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.eq \a\vs4\al(互感器)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(电压互感器（n1＞n2）：把高电压变成低电压，如图丙所示。,电流互感器（n1＜n2）：把大电流变成小电流，如图丁所示。))
6．（2022·新疆·三模）如图所示，一正方形线圈通过电刷与自耦变压器相连，线圈平面与水平向右，磁感应强度为B的匀强磁场平行。现让线圈从图示位置以恒定的角速度ω转动并开始计时，转轴与磁场垂直。已知正方形线圈的匝数为N、边长为a，电阻为r。则下列说法正确的是（ ）
A．正方形线圈中产生的感应电动势的瞬时表达式为e=NBωa2sinωt
B．若仅将滑动变阻器的滑动触头向下移动，则电压表的示数变大
C．若仅将自耦变压器的滑动触头向下移动，则电压表的示数变大
D．若仅将线圈的转速变为原来的2倍，则滑动变阻器消耗的电功率变为原来的2倍
7．（2022·广东·江门市新会东方红中学模拟预测）如图甲为教室的挂扇，图乙为一种自耦调压器的结构示意图，线圈均匀绕在圆环形铁芯上。若在A、B端输入电压按u=2202sin100πtV规律变化的交流电，在B、C间接风扇。下列表述正确的是（ ）
A．接入风扇的交流电频率为100Hz B．触头P转到线圈中间位置时，风扇所加电压为110V
C．触头P顺时针旋转时，A、B间输入电流增大 D．触头P顺时针旋转时，风扇的转速加快
8．（2022·海南·嘉积中学三模）(多选)如图所示，T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器，其中a、b是交流电压表或交流电流表。若高压输电线间的电压为220kV，T1的原、副线圈匝数比为1∶220，交流电压表的示数为100V，交流电流表的示数为1A。则（ ）
A．a是交流电压表B．T2的原、副线圈匝数比为2200∶1
C．高压线路输送的电流为220AD．高压线路输送的电功率为220kW
9．（2020·浙江·高考真题）如图所示，甲乙两图中的理想变压器以不同的方式接在高压电路中。甲图中变压器原副线圈的匝数比为k1，电压表读数为U，乙图中变压器原副线圈的匝数比为k2，电流表读数为I。则甲图中高压线电压和乙图中高压线电流分别为（ ）
A．k1U，k2IB．k1U，Ik2C．Uk1，k2ID．Uk1，Ik2
考点三 理想变压器的动态分析
理想变压器电路动态分析问题的一般思路：分清不变量和变量→弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系→利用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点进行分析判定。
10．（2021·福建·高考真题）某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示，图中R为输电线的总电阻。若变压器视为理想变压器，所有电表视为理想电表，不考虑变压器的输入电压随负载变化，则当住户使用的用电器增加时，图中各电表的示数变化情况是（ ）
A．A1增大，V2不变，V3增大 B．A1增大，V2减小，V3增大
C．A2增大，V2增大，V3减小 D．A2增大，V2不变，V3减小
11．如图，一匝数为N的正方形线圈abcd边长为L，电阻不计，以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO’转轴匀速转动．已知转轴与磁场垂直且在线圈平面内，图示位置为线圈平面与磁场平行，线圈通过电刷连接一理想变压器，原副线圈匝数分别为n1和n2，两交流电压表均为理想电表，R为滑动变阻器，以下说法正确的是( )
A．交流电压表V2的示数为n2n1NBωL2
B．仅将滑动变阻器R的动片P向上调节流过变压器原线圈电流变大
C．仅将正方形线圈转动的角速度ω变为2倍，变压器的输入功率变为4倍
D．线圈从图示位置转过90°过程，穿过线圈平面的磁通量变化了NBL2
12．（2022·山西·怀仁市第一中学校模拟预测）(多选)如图所示，导体棒ab垂直放在水平面内两根平行固定导轨上，导轨右端与理想变压器原线圈A相连，线圈C接图示电路，线圈A与线圈C的匝数比n1：n2＝1：5不计导体棒、导轨的电阻；两导轨间距为20cm；磁感应强度B为0.2T，方向竖直向上；R1＝5Ω，R2＝10Ω，滑动变阻器R'（阻值0~20Ω），为理想交流电压表。导体棒在外力作用下做往复运动，其速度随时间变化关系符合v=202sin50πtms。以下说法正确的是（ ）
A．电压表示数为4V
B．滑动变阻器滑片向下滑动时变压器输出功率增大
C．滑动变阻器滑片滑到正中间位置时R'的热功率为0.4W
D．滑片由最上端滑到最下端的过程中R'与R2消耗的总功率逐渐增大
13．（2021·湖北·高考真题）如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，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
14．（2022·四川省泸县第二中学模拟预测）(多选)如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小为B，线圈面积为S，转动角速度为ω，匝数为N，线圈电阻不计。下列说法正确的是 （ ）
A．将原线圈抽头P向上滑动时，灯泡变亮
B．电容器的电容C变大时，灯泡变暗
C．图示位置时，穿过矩形线圈的磁通量最大
D．若线圈abcd转动的角速度变为2ω，则变压器原线圈电压的有效值为NBSω
15．（2023·全国·高三专题练习）如图所示，一理想变压器的原线圈接有电压为U的交流电，副线圈接有电阻R1、光敏电阻R2（阻值随光照增强而减小），开关K开始处于断开状态，不计电流表的内阻，下列正确的是（ ）
A．仅增大U时，变压器的输入功率减小
B．仅增强光照时，变压器的输入功率减小
C．当开关K由断开到闭合，电流表的读数增大
D．闭合开关K，当滑动触头P向上滑动时，电阻R1消耗的功率增加
考点四 原线圈有串联负载的变压器电路
分析原线圈有串联负载的变压器电路问题时要注意：变压器的输入电压不等于电源的电压，而是等于电源电压减去串联负载的电压，即U1＝U源－U串。
16．（2022·吉林吉林·模拟预测）如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场方向的OO′轴匀速转动。线圈abcd的匝数为N，电阻不计，理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶2，定值电阻R1与 R2的阻值均为R，所用电表均为理想交流电表。当线圈abcd转动的角速度大小为ω时，电压表的示数为U，则（ ）
A．此时电流表的示数为UR
B．从图示位置（线圈abcd与磁场方向平行）开始计时，线圈abcd中产生的电动势的瞬时表达式为e=52Ucsωt
C．在线圈abcd转动的过程中，穿过线圈的磁通量的最大值为52U2Nω
D．当线圈abcd转动的角速度大小为2ω时，电压表的示数为4U
17．（2022·湖北·模拟预测）(多选)如图甲所示，电路接在电压的有效值为U=220V的正弦交流电源上，理想变压器原、副线圈的匝数比为4:1，R1、R2、R3、R4均为定值电阻，R2=R3=10Ω，R4=20Ω，电表均为理想电表。已知R3中电流i3随时间t变化的规律如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．交流电的频率为100Hz B．电压表的示数为100V
C．电流表A的示数为38A D．变压器输出的电功率为33W
18．（2022·江西九江·一模）在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2 =2：1，原线圈通过定值电阻R1连接u=202sin100πt(V)的交变电源，定值电阻R1= R2 = 10Ω，电压表为理想电表，则（ ）
A．副线圈电流频率为25HzB．原线圈电流的最大值为0.4A
C．电压表示数为5VD．电阻 R1的功率为1.6W
19．（2022·湖北武汉·模拟预测）(多选)在如图所示的电路中，三个定值电阻R1、R2、R3的阻值相同，理想变压器原、副线圈的匝数之比为2:1。在a、b端加上有效值为U的正弦交流电，开关S断开时，电流表示数为I。下列说法正确的是（ ）
定值电阻的阻值均为4U5I
B．开关S断开时，a、b端的输入功率为UI
C．开关S断开时，R1、R2消耗的功率之比为4:1
D．开关S闭合后，原线圈电路中电流表示数为53I
20．（2022·湖南·高考真题）如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，滑片P2初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是（ ）
A．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变
B．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率增大
C．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大
D．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率减小
21．（2021·湖南·高考真题）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为n1:n2，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻R0的阻值相同。在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（ ）
A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮 B．L1先变亮后变暗，L2一直变亮
C．L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗 D．L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗
考点五 含有二极管的变压器电路
分析含有二极管的变压器电路问题时要注意：理想二极管具有单向导电性，正弦式交变电流通过二极管后会变成半波直流电流，对应的有效值会发生变化。
22．（2022·广东·模拟预测）(多选)如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2＝22：5，电阻R1＝R2＝25Ω，D为理想二极管，原线圈接u＝2202sin（100πt）V的交流电，则（ ）
A．交流电的频率为100Hz B．通过R2的电流为1A
C．通过R2的电流为2A D．变压器的输入功率为150W
23．（2022·安徽省舒城中学模拟预测）(多选)如图（甲）所示，理想变压器原副线圈匝数比n1∶n2=55∶4，原线圈接有交流电流表A1，副线圈电路接有交流电压表V、交流电流表A2滑动变阻器R等，所有电表都是理想电表，二极管D正向电阻为零，反向电阻无穷大，灯泡L的阻值恒定。原线圈接入的交流电压的变化规律如图（乙）所示，则下列说法正确的是（ ）
A．交流电压表V的读数为32V
B．灯泡L两端电压的有效值为16V
C．当滑动变阻器的触头P向下滑动时，电流表A2示数增大，A1示数增大
D．由图乙可知交流发电机转子的角速度为100rad/s
24．（2023·全国·高三专题练习）如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=22∶5，原线圈接u=2202sin100πtV的交流电，电阻R1=R2=25Ω，D1、D2为两只理想二极管，假设两二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，则副线圈电路中理想交流电流表的读数为（ ）
A．1AB．2AC．2AD．22A
考点六 远距离输电
1．理清输电电路图的三个回路(如图)
(1)在电源回路中，P发电机＝U1I1＝P1.
(2)在输送回路中，I2＝I线＝I3，U2＝ΔU＋U3，ΔU＝I2R线，ΔP＝I22R线．
(3)在用户回路中，P4＝U4I4＝P用户．
2．抓住两组关联式
(1)理想的升压变压器联系着电源回路和输送回路，由理想变压器原理可得：eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，P1＝P2.
(2)理想的降压变压器联系着输送回路和用户回路，由理想变压器原理可得：eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)，eq \f(I3,I4)＝eq \f(n4,n3)，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＝I线2R线＝eq \f(ΔU2,R线)。
(2)电压关联式：U2＝ΔU＋U3。
(3)电流关联式：I2＝I线＝I3。
4．降低输电损耗的两个途径
(1)减小输电线的电阻R.由R＝ρeq \f(l,S)知，可加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线．
(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．
25．（2022·四川省泸县第一中学模拟预测）远距离输电线路简化如图所示，电厂输送电功率不变，变压器均为理想变压器，图中标示了电压和电流，其中输电线总电阻为R，则 （ ）
A．I2=U2R B．输电线损失的电功率为U22R
C．提高输送电压U2，则输电线电流I2增大 D．电厂输送电功率为U2I2
26．（2022·河南·洛宁县第一高级中学模拟预测）(多选)为了解决偏远山区的用电问题，某发电厂用如图所示的方式进行远距离输电，其中的变压器均为理想变压器。已知发电厂输出电压恒为250V，输电线的总电阻为8Ω，升压变压器原线圈输入功率为2×105W，升压变压器原、副线圈的匝数比为1：16，用户两端电压为220V，下列说法正确的是（ ）
A．升压变压器副线圈两端电压为4000V
B．输电线上损失的功率为1×104W
C．降压变压器原线圈两端电压为3800V
D．降压变压器原、副线圈匝数之比为180：11
27．（2022·宁夏·石嘴山市第三中学模拟预测）北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念。国家体育馆“鸟巢”隐藏着一座年发电量比较大的太阳能光伏发电系统，假设该发电系统的输出电压恒为250V，通过理想变压器向远处输电，如图，输电线的总电阻为8Ω，升压变压器T1原、副线圈匝数比为1：16，下列说法正确的是（ ）
A．若用户消耗功率减少，则升压变压器T1输出电压U2减小
B．若用户消耗功率增加，则用户电路两端电压U4增大
C．若该发电系统输送功率为1×105W，则输电线损失的功率为5×103W
D．若该发电系统输送功率为1×105W，用户获得220V电压，则降压变压器T2原、副线圈的匝数比为200:11
28．（2022·河南·模拟预测）(多选)如图所示为某水电站远距离输电的原理图。升压变压器的原副线圈匝数比为k，输电线的总电阻为R，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂输出的电压恒为U，若由于用户端负载变化，使发电厂输出功率增加了ΔP。下列说法正确的是（ ）
A．电压表V1的示数不变，电压表V2的示数增大
B．电流表A1、A2的示数均增大
C．输电线上损失的电压增加了RkΔPU
D．输电线上损失的功率增加了R(kΔP)2U2
考点七 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
29．（2022·江苏常州·模拟预测）如图所示，在用可拆变压器“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，下列说法正确的是（ ）
A．原线圈接0、4接线柱，副线圈副0、8接线柱，则副线圈电压小于原线圈电压
B．测量原、副线圈的电压，可用直流电压表测量
C．为便于探究，先保持原线圈匝数n1和电压U1不变，改变副线圈的匝数n2，研究副线圈电压U2随n2的影响
D．原线圈接0、4接线柱，仅改变副线圈的匝数最多可以测量3组不同数据
30．（2021·北京顺义·二模）某小组用如图甲所示的可拆变压器探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系，在实验时组装的变压器如图乙所示。在铁芯上原、副线圈接入的匝数分别为n1=800匝和n2=200匝，原线圈两端与正弦式交流电源相连，用交流电压表测得原、副线圈两端的电压分别为10V和0.8V，这与其他小组的正确实验结论明显不一致。对于这个小组实验结论出现明显偏差的原因，最有可能的是（ ）
A．原线圈的电阻过大 B．副线圈的电阻太小
C．副线圈的匝数太少 D．没有将铁芯B安装在铁芯A
31.某同学在实验室进行探究变压器原、副线圈电压与匝数关系的实验．他准备了可拆变压器、多用电表、开关和导线若干．
(1)实验需要以下哪种电源 ；
A．低压直流电源
B．高压直流电源
C．低压交流电源
D．高压交流电源
(2)该同学认真检查电路无误后，先保证原线圈匝数不变，改变副线圈匝数；再保证副线圈匝数不变，改变原线圈匝数．分别测出相应的原、副线圈电压值．由于交变电流电压是变化的，所以，我们实际上测量的是电压的 值 (填“有效”或“最大”)．其中一次多用电表读数如图所示，此时电压表读数为 ；
(3)理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成 (填“正比” 或“反比”)，实验中由于变压器的铜损和铁损，导致原线圈与副线圈的电压之比一般 (填“大于”“小于”或“等于”)原线圈与副线圈的匝数之比．
(4)实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别．原因不可能为 ．(填字母代号)
A．原、副线圈上通过的电流发热
B．铁芯在交变磁场作用下发热
C．变压器铁芯漏磁
D．原线圈输入电压发生变化
考点二 几种常用的变压器（6-9T）
考点三 理想变压器的动态分析（10-15T）
考点四 原线圈有串联负载的变压器电路（16-21T）
考点五 含有二极管的变压器电路（22-24T）
考点六 远距离输电（25-28T）
考点七 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系（29-31T）
考点一 理想变压器的原理及应用
1．构造和原理
(1)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。与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈；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．
2．基本关系式
(1)功率关系：P入＝P出．
(2)电压关系：eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2).
(3)电流关系：只有一个副线圈时eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1).
(4)频率关系：f出＝f入．
3.理想变压器的制约关系
原线圈电压U1和匝数比决定副线圈电压U2，U2＝eq \f(n2,n1)U1
副线圈的输出功率P出决定原线圈的输入功率P入，P入＝P出
副线圈电流I2和匝数比决定原线圈电流I1，I1＝eq \f(n2,n1)I2
4.含有多个副线圈的变压器
计算具有两个或两个以上副线圈的变压器问题时，需注意三个关系：
电压关系：eq \f(U1,n1)＝eq \f(U2,n2)＝eq \f(U3,n3)＝…＝eq \f(Un,nn)
功率关系：P1＝P2＋P3＋P4＋…＋Pn
电流关系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋n4I4＋…＋nnIn
1．（2022·北京·高考真题）某理想变压器的原线圈接在220V的正弦交流电源上，副线圈输出电压为22000V，输出电流为300mA。该变压器（ ）
A．原、副线圈的匝数之比为100∶1B．输入电流为30A
C．输入电流的最大值为152AD．原、副线圈交流电的频率之比为1∶100
2．（2022·海南·昌江黎族自治县矿区中学模拟预测）教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的12，则（ ）
A．R消耗的功率变为12PB．电压表V的读数变为12U
C．电流表A的读数变为2ID．通过R的交变电流频率不变
3．（2022·湖北）(多选)近年来，基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用，其简化的充电原理图如图所示。发射线圈的输入电压为220V、匝数为1100匝，接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，忽略其它损耗，下列说法正确的是（ ）
A．接收线圈的输出电压约为8 V
B．接收线圈与发射线圈中电流之比约为22:1
C．发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同
D．穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同
4．（2022·辽宁·模拟预测）如图所示，某理想变压器三个线圈匝数之比为n1:n2:n3=2:5:3，灯泡L1、L2、L3的电阻之比为R1:R2:R3=1:1:2，变压器原线圈所接正弦交流电压的最大值U1m=202 V。则闭合开关K前后，通过原线圈的电流大小之比为（ ）
A．59：109B．49：99C．39：89D．29：79
5．（2022·山东·高考真题）如图所示的变压器，输入电压为220V，可输出12V、18V、30V电压，匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u=Umcs(100πt)．单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1V。将阻值为12Ω的电阻R接在BC两端时，功率为12W。下列说法正确的是（ ）
A．n1为1100匝，Um为220V
B．BC间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4A
C．若将R接在AB两端，R两端的电压为18V，频率为100Hz
D．若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5A，周期为0.02s
考点二 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.eq \a\vs4\al(互感器)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(电压互感器（n1＞n2）：把高电压变成低电压，如图丙所示。,电流互感器（n1＜n2）：把大电流变成小电流，如图丁所示。))
6．（2022·新疆·三模）如图所示，一正方形线圈通过电刷与自耦变压器相连，线圈平面与水平向右，磁感应强度为B的匀强磁场平行。现让线圈从图示位置以恒定的角速度ω转动并开始计时，转轴与磁场垂直。已知正方形线圈的匝数为N、边长为a，电阻为r。则下列说法正确的是（ ）
A．正方形线圈中产生的感应电动势的瞬时表达式为e=NBωa2sinωt
B．若仅将滑动变阻器的滑动触头向下移动，则电压表的示数变大
C．若仅将自耦变压器的滑动触头向下移动，则电压表的示数变大
D．若仅将线圈的转速变为原来的2倍，则滑动变阻器消耗的电功率变为原来的2倍
7．（2022·广东·江门市新会东方红中学模拟预测）如图甲为教室的挂扇，图乙为一种自耦调压器的结构示意图，线圈均匀绕在圆环形铁芯上。若在A、B端输入电压按u=2202sin100πtV规律变化的交流电，在B、C间接风扇。下列表述正确的是（ ）
A．接入风扇的交流电频率为100Hz B．触头P转到线圈中间位置时，风扇所加电压为110V
C．触头P顺时针旋转时，A、B间输入电流增大 D．触头P顺时针旋转时，风扇的转速加快
8．（2022·海南·嘉积中学三模）(多选)如图所示，T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器，其中a、b是交流电压表或交流电流表。若高压输电线间的电压为220kV，T1的原、副线圈匝数比为1∶220，交流电压表的示数为100V，交流电流表的示数为1A。则（ ）
A．a是交流电压表B．T2的原、副线圈匝数比为2200∶1
C．高压线路输送的电流为220AD．高压线路输送的电功率为220kW
9．（2020·浙江·高考真题）如图所示，甲乙两图中的理想变压器以不同的方式接在高压电路中。甲图中变压器原副线圈的匝数比为k1，电压表读数为U，乙图中变压器原副线圈的匝数比为k2，电流表读数为I。则甲图中高压线电压和乙图中高压线电流分别为（ ）
A．k1U，k2IB．k1U，Ik2C．Uk1，k2ID．Uk1，Ik2
考点三 理想变压器的动态分析
理想变压器电路动态分析问题的一般思路：分清不变量和变量→弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系→利用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点进行分析判定。
10．（2021·福建·高考真题）某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示，图中R为输电线的总电阻。若变压器视为理想变压器，所有电表视为理想电表，不考虑变压器的输入电压随负载变化，则当住户使用的用电器增加时，图中各电表的示数变化情况是（ ）
A．A1增大，V2不变，V3增大 B．A1增大，V2减小，V3增大
C．A2增大，V2增大，V3减小 D．A2增大，V2不变，V3减小
11．如图，一匝数为N的正方形线圈abcd边长为L，电阻不计，以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO’转轴匀速转动．已知转轴与磁场垂直且在线圈平面内，图示位置为线圈平面与磁场平行，线圈通过电刷连接一理想变压器，原副线圈匝数分别为n1和n2，两交流电压表均为理想电表，R为滑动变阻器，以下说法正确的是( )
A．交流电压表V2的示数为n2n1NBωL2
B．仅将滑动变阻器R的动片P向上调节流过变压器原线圈电流变大
C．仅将正方形线圈转动的角速度ω变为2倍，变压器的输入功率变为4倍
D．线圈从图示位置转过90°过程，穿过线圈平面的磁通量变化了NBL2
12．（2022·山西·怀仁市第一中学校模拟预测）(多选)如图所示，导体棒ab垂直放在水平面内两根平行固定导轨上，导轨右端与理想变压器原线圈A相连，线圈C接图示电路，线圈A与线圈C的匝数比n1：n2＝1：5不计导体棒、导轨的电阻；两导轨间距为20cm；磁感应强度B为0.2T，方向竖直向上；R1＝5Ω，R2＝10Ω，滑动变阻器R'（阻值0~20Ω），为理想交流电压表。导体棒在外力作用下做往复运动，其速度随时间变化关系符合v=202sin50πtms。以下说法正确的是（ ）
A．电压表示数为4V
B．滑动变阻器滑片向下滑动时变压器输出功率增大
C．滑动变阻器滑片滑到正中间位置时R'的热功率为0.4W
D．滑片由最上端滑到最下端的过程中R'与R2消耗的总功率逐渐增大
13．（2021·湖北·高考真题）如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，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
14．（2022·四川省泸县第二中学模拟预测）(多选)如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小为B，线圈面积为S，转动角速度为ω，匝数为N，线圈电阻不计。下列说法正确的是 （ ）
A．将原线圈抽头P向上滑动时，灯泡变亮
B．电容器的电容C变大时，灯泡变暗
C．图示位置时，穿过矩形线圈的磁通量最大
D．若线圈abcd转动的角速度变为2ω，则变压器原线圈电压的有效值为NBSω
15．（2023·全国·高三专题练习）如图所示，一理想变压器的原线圈接有电压为U的交流电，副线圈接有电阻R1、光敏电阻R2（阻值随光照增强而减小），开关K开始处于断开状态，不计电流表的内阻，下列正确的是（ ）
A．仅增大U时，变压器的输入功率减小
B．仅增强光照时，变压器的输入功率减小
C．当开关K由断开到闭合，电流表的读数增大
D．闭合开关K，当滑动触头P向上滑动时，电阻R1消耗的功率增加
考点四 原线圈有串联负载的变压器电路
分析原线圈有串联负载的变压器电路问题时要注意：变压器的输入电压不等于电源的电压，而是等于电源电压减去串联负载的电压，即U1＝U源－U串。
16．（2022·吉林吉林·模拟预测）如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场方向的OO′轴匀速转动。线圈abcd的匝数为N，电阻不计，理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶2，定值电阻R1与 R2的阻值均为R，所用电表均为理想交流电表。当线圈abcd转动的角速度大小为ω时，电压表的示数为U，则（ ）
A．此时电流表的示数为UR
B．从图示位置（线圈abcd与磁场方向平行）开始计时，线圈abcd中产生的电动势的瞬时表达式为e=52Ucsωt
C．在线圈abcd转动的过程中，穿过线圈的磁通量的最大值为52U2Nω
D．当线圈abcd转动的角速度大小为2ω时，电压表的示数为4U
17．（2022·湖北·模拟预测）(多选)如图甲所示，电路接在电压的有效值为U=220V的正弦交流电源上，理想变压器原、副线圈的匝数比为4:1，R1、R2、R3、R4均为定值电阻，R2=R3=10Ω，R4=20Ω，电表均为理想电表。已知R3中电流i3随时间t变化的规律如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．交流电的频率为100Hz B．电压表的示数为100V
C．电流表A的示数为38A D．变压器输出的电功率为33W
18．（2022·江西九江·一模）在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2 =2：1，原线圈通过定值电阻R1连接u=202sin100πt(V)的交变电源，定值电阻R1= R2 = 10Ω，电压表为理想电表，则（ ）
A．副线圈电流频率为25HzB．原线圈电流的最大值为0.4A
C．电压表示数为5VD．电阻 R1的功率为1.6W
19．（2022·湖北武汉·模拟预测）(多选)在如图所示的电路中，三个定值电阻R1、R2、R3的阻值相同，理想变压器原、副线圈的匝数之比为2:1。在a、b端加上有效值为U的正弦交流电，开关S断开时，电流表示数为I。下列说法正确的是（ ）
定值电阻的阻值均为4U5I
B．开关S断开时，a、b端的输入功率为UI
C．开关S断开时，R1、R2消耗的功率之比为4:1
D．开关S闭合后，原线圈电路中电流表示数为53I
20．（2022·湖南·高考真题）如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，滑片P2初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是（ ）
A．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变
B．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率增大
C．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大
D．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率减小
21．（2021·湖南·高考真题）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为n1:n2，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻R0的阻值相同。在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（ ）
A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮 B．L1先变亮后变暗，L2一直变亮
C．L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗 D．L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗
考点五 含有二极管的变压器电路
分析含有二极管的变压器电路问题时要注意：理想二极管具有单向导电性，正弦式交变电流通过二极管后会变成半波直流电流，对应的有效值会发生变化。
22．（2022·广东·模拟预测）(多选)如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2＝22：5，电阻R1＝R2＝25Ω，D为理想二极管，原线圈接u＝2202sin（100πt）V的交流电，则（ ）
A．交流电的频率为100Hz B．通过R2的电流为1A
C．通过R2的电流为2A D．变压器的输入功率为150W
23．（2022·安徽省舒城中学模拟预测）(多选)如图（甲）所示，理想变压器原副线圈匝数比n1∶n2=55∶4，原线圈接有交流电流表A1，副线圈电路接有交流电压表V、交流电流表A2滑动变阻器R等，所有电表都是理想电表，二极管D正向电阻为零，反向电阻无穷大，灯泡L的阻值恒定。原线圈接入的交流电压的变化规律如图（乙）所示，则下列说法正确的是（ ）
A．交流电压表V的读数为32V
B．灯泡L两端电压的有效值为16V
C．当滑动变阻器的触头P向下滑动时，电流表A2示数增大，A1示数增大
D．由图乙可知交流发电机转子的角速度为100rad/s
24．（2023·全国·高三专题练习）如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=22∶5，原线圈接u=2202sin100πtV的交流电，电阻R1=R2=25Ω，D1、D2为两只理想二极管，假设两二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，则副线圈电路中理想交流电流表的读数为（ ）
A．1AB．2AC．2AD．22A
考点六 远距离输电
1．理清输电电路图的三个回路(如图)
(1)在电源回路中，P发电机＝U1I1＝P1.
(2)在输送回路中，I2＝I线＝I3，U2＝ΔU＋U3，ΔU＝I2R线，ΔP＝I22R线．
(3)在用户回路中，P4＝U4I4＝P用户．
2．抓住两组关联式
(1)理想的升压变压器联系着电源回路和输送回路，由理想变压器原理可得：eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，P1＝P2.
(2)理想的降压变压器联系着输送回路和用户回路，由理想变压器原理可得：eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)，eq \f(I3,I4)＝eq \f(n4,n3)，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＝I线2R线＝eq \f(ΔU2,R线)。
(2)电压关联式：U2＝ΔU＋U3。
(3)电流关联式：I2＝I线＝I3。
4．降低输电损耗的两个途径
(1)减小输电线的电阻R.由R＝ρeq \f(l,S)知，可加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线．
(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．
25．（2022·四川省泸县第一中学模拟预测）远距离输电线路简化如图所示，电厂输送电功率不变，变压器均为理想变压器，图中标示了电压和电流，其中输电线总电阻为R，则 （ ）
A．I2=U2R B．输电线损失的电功率为U22R
C．提高输送电压U2，则输电线电流I2增大 D．电厂输送电功率为U2I2
26．（2022·河南·洛宁县第一高级中学模拟预测）(多选)为了解决偏远山区的用电问题，某发电厂用如图所示的方式进行远距离输电，其中的变压器均为理想变压器。已知发电厂输出电压恒为250V，输电线的总电阻为8Ω，升压变压器原线圈输入功率为2×105W，升压变压器原、副线圈的匝数比为1：16，用户两端电压为220V，下列说法正确的是（ ）
A．升压变压器副线圈两端电压为4000V
B．输电线上损失的功率为1×104W
C．降压变压器原线圈两端电压为3800V
D．降压变压器原、副线圈匝数之比为180：11
27．（2022·宁夏·石嘴山市第三中学模拟预测）北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念。国家体育馆“鸟巢”隐藏着一座年发电量比较大的太阳能光伏发电系统，假设该发电系统的输出电压恒为250V，通过理想变压器向远处输电，如图，输电线的总电阻为8Ω，升压变压器T1原、副线圈匝数比为1：16，下列说法正确的是（ ）
A．若用户消耗功率减少，则升压变压器T1输出电压U2减小
B．若用户消耗功率增加，则用户电路两端电压U4增大
C．若该发电系统输送功率为1×105W，则输电线损失的功率为5×103W
D．若该发电系统输送功率为1×105W，用户获得220V电压，则降压变压器T2原、副线圈的匝数比为200:11
28．（2022·河南·模拟预测）(多选)如图所示为某水电站远距离输电的原理图。升压变压器的原副线圈匝数比为k，输电线的总电阻为R，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂输出的电压恒为U，若由于用户端负载变化，使发电厂输出功率增加了ΔP。下列说法正确的是（ ）
A．电压表V1的示数不变，电压表V2的示数增大
B．电流表A1、A2的示数均增大
C．输电线上损失的电压增加了RkΔPU
D．输电线上损失的功率增加了R(kΔP)2U2
考点七 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
29．（2022·江苏常州·模拟预测）如图所示，在用可拆变压器“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，下列说法正确的是（ ）
A．原线圈接0、4接线柱，副线圈副0、8接线柱，则副线圈电压小于原线圈电压
B．测量原、副线圈的电压，可用直流电压表测量
C．为便于探究，先保持原线圈匝数n1和电压U1不变，改变副线圈的匝数n2，研究副线圈电压U2随n2的影响
D．原线圈接0、4接线柱，仅改变副线圈的匝数最多可以测量3组不同数据
30．（2021·北京顺义·二模）某小组用如图甲所示的可拆变压器探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系，在实验时组装的变压器如图乙所示。在铁芯上原、副线圈接入的匝数分别为n1=800匝和n2=200匝，原线圈两端与正弦式交流电源相连，用交流电压表测得原、副线圈两端的电压分别为10V和0.8V，这与其他小组的正确实验结论明显不一致。对于这个小组实验结论出现明显偏差的原因，最有可能的是（ ）
A．原线圈的电阻过大 B．副线圈的电阻太小
C．副线圈的匝数太少 D．没有将铁芯B安装在铁芯A
31.某同学在实验室进行探究变压器原、副线圈电压与匝数关系的实验．他准备了可拆变压器、多用电表、开关和导线若干．
(1)实验需要以下哪种电源 ；
A．低压直流电源
B．高压直流电源
C．低压交流电源
D．高压交流电源
(2)该同学认真检查电路无误后，先保证原线圈匝数不变，改变副线圈匝数；再保证副线圈匝数不变，改变原线圈匝数．分别测出相应的原、副线圈电压值．由于交变电流电压是变化的，所以，我们实际上测量的是电压的 值 (填“有效”或“最大”)．其中一次多用电表读数如图所示，此时电压表读数为 ；
(3)理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成 (填“正比” 或“反比”)，实验中由于变压器的铜损和铁损，导致原线圈与副线圈的电压之比一般 (填“大于”“小于”或“等于”)原线圈与副线圈的匝数之比．
(4)实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别．原因不可能为 ．(填字母代号)
A．原、副线圈上通过的电流发热
B．铁芯在交变磁场作用下发热
C．变压器铁芯漏磁
D．原线圈输入电压发生变化
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