2025年物理新高考備考2025年（版）物理《三維設(shè)計(jì)》一輪總復(fù)習(xí)（提升版）第2講　變壓器　電能的輸送

第2講變壓器電能的輸送CONTENTS考點(diǎn)一01考點(diǎn)二0203考點(diǎn)三04難點(diǎn)剖析深度05跟蹤訓(xùn)練·鞏固提升01考點(diǎn)一理想變壓器基本關(guān)系的應(yīng)用1.構(gòu)造和原理（1）構(gòu)造：如圖所示，變壓器是由

?和繞在鐵芯上

的

?組成的。（2）原理：電磁感應(yīng)的互感現(xiàn)象。閉合鐵芯兩個(gè)線圈2.基本關(guān)系式（1）功率關(guān)系：P入＝P出。

（4）頻率關(guān)系：f出＝f入。3.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。變壓器基本關(guān)系的應(yīng)用【例1】

（2022·山東高考4題）如圖所示的變壓器，輸入電壓為220

V，可輸出12V、18V、30V電壓，匝數(shù)為n1的原線圈中電壓隨時(shí)間

變化為u＝Umcos（100πt）。單匝線圈繞過鐵芯連接交流電壓表，電

壓表的示數(shù)為0.1V。將阻值為12Ω的電阻R接在BC兩端時(shí)，功率為

12W。下列說法正確的是

（

）A.n1為1100匝，Um為220VB.BC間線圈匝數(shù)為120匝，流過R的電流為1.4AC.若將R接在AB兩端，R兩端的電壓為18V，頻率為100HzD.若將R接在AC兩端，流過R的電流為2.5A，周期為0.02s

原線圈接負(fù)載的變壓器電路【例2】

（2024·河北唐山模擬）如圖所示的電路中，L1為標(biāo)有“4

V，2W”字樣的小燈泡，L2、L3為兩只標(biāo)有“8V，6W”字樣的相

同燈泡，變壓器為理想變壓器。已知三只燈泡均正常發(fā)光，則a、b端

輸入正弦式交變電壓的最大值為

（

）A.24VC.28V

副線圈接二極管的變壓器電路【例3】（多選）（2024·云南曲靖模擬）一臺理想變壓器的原、副

線圈的匝數(shù)比是5∶1，原線圈接入電壓為220V的正弦交流電，各元

件正常工作，一只理想二極管和一個(gè)滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)接在副線圈

上，如圖所示，電壓表和電流表均為理想交流電表。當(dāng)R＝10Ω時(shí)，

則（

）A.電流表A1的示數(shù)為400mAB.電流表A2的示數(shù)約為3.1AC.電壓表的示數(shù)約為31VD.電壓表的示數(shù)約為44V

02考點(diǎn)二理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析1.匝數(shù)比不變的情況

（2）當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，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(fù)載電阻不變的情況

（2）R不變，U2變化，故I2發(fā)生變化。

匝數(shù)比不變時(shí)的動(dòng)態(tài)分析【例4】（2024·北京海淀模擬）如圖所示，理想變壓器輸入電壓保

持不變。將滑動(dòng)變阻器的滑片向下移動(dòng)，下列判斷正確的是（

）A.電流表A1、A2的示數(shù)都不變B.電壓表V1、V2的示數(shù)都增大C.原線圈輸入功率減小D.電阻R0消耗的電功率增大

匝數(shù)比變化時(shí)的動(dòng)態(tài)分析【例5】（多選）（2024·重慶巴南模擬）如圖所示，理想變壓器的

原、副線圈分別接理想電流表A、理想電壓表V，原線圈接輸出電壓

恒定的交流電源，副線圈上通過輸電線接有一個(gè)燈泡L，一個(gè)電吹風(fēng)

M（內(nèi)阻與燈泡L相同），輸電線的等效電阻為R，副線圈匝數(shù)可以通

過調(diào)節(jié)滑片P改變。S斷開時(shí)，燈泡L正常發(fā)光。滑片P位置不動(dòng)，當(dāng)S閉合時(shí)，以下說法中正確的是

（

）A.電壓表示數(shù)增大B.電流表示數(shù)增大C.為使燈泡L正常發(fā)光，滑片P應(yīng)向上滑動(dòng)D.燈泡L與電吹風(fēng)M消耗的電功率一定相同

03考點(diǎn)三遠(yuǎn)距離輸電問題如圖所示，若發(fā)電站輸出電功率為P，輸電電壓為U，用戶得

到的電功率為P'，用戶端的電壓為U'，輸電電流為I，輸電線總電

阻為R。1.輸電電流

2.電壓損失（1）ΔU＝

。（2）ΔU＝IR。U－U'

3.功率損失（1）ΔP＝

＝ΔU·I。

P－P'

I2R

4.降低輸電損耗的兩個(gè)途徑

（2）減小輸電導(dǎo)線中的電流。在輸電功率一定的情況下，根據(jù)P＝

UI，要減小電流，必須

?。橫截面

積電阻率小提高輸電電壓?判斷小題1.增大輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失。

（

）2.高壓輸電是通過減小輸電電流來減少電路的熱損耗。（

）

√√×1.理清輸電電路圖的三個(gè)回路（如圖）（1）在電源回路中，P發(fā)電機(jī)＝U1I1＝P1。

（3）在用戶回路中，P4＝U4I4＝P用戶。2.抓住兩組關(guān)聯(lián)式

3.掌握一個(gè)守恒觀念

【例6】

（2023·天津高考6題）下圖為輸電線為用戶輸電的情景，

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

電路電阻為R，下列說法正確的有

（

）A.T1輸出電壓與T2輸入電壓相等B.T1輸出功率大于T2輸入功率C.若用戶接入的用電器增多，則R功率降低D.若用戶接入的用電器增多，則T2輸出功率降低解析：由于輸電過程中電阻R要產(chǎn)生熱量，會(huì)損失功率，故T1輸出功

率大于T2輸入功率，T1輸出電壓大于T2輸入電壓，故A錯(cuò)誤，B正確；

由于輸入電壓不變，所以變壓器T1的輸出電壓不變，隨著用戶接入的

用電器增多，導(dǎo)致用戶端的等效電阻變小，則電流變大，根據(jù)P損＝

I2R，可知R功率增大，故C錯(cuò)誤；用戶接入電路的用電器增多，用電

器消耗功率增大，即T2輸出功率增大，故D錯(cuò)誤。【例7】

（2023·山東高考7題）某節(jié)能儲能輸電網(wǎng)絡(luò)如圖所示，發(fā)

電機(jī)的輸出電壓U1＝250V，輸出功率為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，功率為88kW，所有變壓器均為理想變壓器。下

列說法正確的是

（

）A.發(fā)電機(jī)的輸出電流為368AB.輸電線上損失的功率為4.8kWC.輸送給儲能站的功率為408kWD.升壓變壓器的匝數(shù)比n1∶n2＝1∶44

04難點(diǎn)剖析深度四類特殊的變壓器問題除了常規(guī)變壓器以外，還有四類特殊的變壓器：自耦變壓器、互

感器、多組副線圈的變壓器及“日”字芯變壓器，我們也需要學(xué)會(huì)處

理有關(guān)問題。

類型1

自耦變壓器問題自耦變壓器（又稱調(diào)壓器），它只有一個(gè)線圈，原、副線圈

共用其中的一部分作為另一個(gè)線圈，當(dāng)交流電源接不同的端點(diǎn)

時(shí)，它可以升壓也可以降壓，變壓器的基本關(guān)系對自耦變壓器同

樣適用，如圖所示。【典例1】（2024·湖南岳陽模擬）一理想自耦變壓器如圖所示，環(huán)

形鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，將其接在a、b間作為原線圈。通過滑動(dòng)觸

頭取該線圈的一部分，接在c、d間作為副線圈，在c、d間接定值電阻

R。在a、b間輸入電壓為U1的交變電流時(shí)，c、d間的輸出電壓為U2。

在將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過程中（

）A.U2＞U1

，U2降低B.U2＞U1，U2升高C.變壓器輸入功率增大D.變壓器輸入功率減小

類型2

互感器問題

兩種互感器的比較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)在交流電路中電壓互感器電流互感器副線圈的連接連接電壓表連接電流表互感器作用將高電壓變?yōu)榈碗妷簩⒋箅娏髯兂尚‰娏骼玫墓絀1n1＝I2n2【典例2】（2024·遼寧沈陽質(zhì)檢）如圖，T1、T2是監(jiān)測交流高壓輸

電參數(shù)的互感器，其中a、b是交流電壓表或交流電流表。若高壓輸電

線間的電壓為220kV，T1的原、副線圈匝數(shù)比為1∶100，交流電壓表

的示數(shù)為100V，交流電流表的示數(shù)為1A，則

（

）A.b是交流電壓表B.T2的原、副線圈匝數(shù)比為100∶1C.高壓線路輸送的電流為1AD.高壓線路輸送的電功率為220kW解析：右側(cè)的互感器原線圈并聯(lián)在高壓線上，b是交流電壓表，選項(xiàng)A

正確；若高壓輸電線間的電壓為220kV，副線圈交流電壓表的示數(shù)為

100V，根據(jù)變壓器變壓公式，T2的原、副線圈匝數(shù)比為2200∶1，選

項(xiàng)B錯(cuò)誤；T1的原、副線圈匝數(shù)比為1∶100，a是交流電流表，交流電

流表的示數(shù)為1A，根據(jù)變壓器變流公式，高壓線路輸送的電流為100

A，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；高壓線路輸送的電功率為P＝UI＝220kV×100A＝22

000kW，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。類型3

多個(gè)副線圈的變壓器問題計(jì)算具有兩個(gè)（或兩個(gè)以上）副線圈的變壓器問題時(shí)，應(yīng)注意三

個(gè)關(guān)系：

（2）電流關(guān)系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋……（3）功率關(guān)系：P1＝P2＋P3＋……【典例3】如圖甲、乙所示，兩種情況下燈泡L2、L3的功率均為P，

且L1、L2、L3為相同的燈泡，變壓器匝數(shù)比n1∶n2＝3∶1，則圖甲中

L1的功率和圖乙中L1的功率分別為

（

）A.P、P

類型4

“日”字形鐵芯的變壓器問題

對于該類變壓器問題，若不去研究變壓器的變壓原理，只死記硬

套公式，很容易出錯(cuò)?！镜淅?】

（多選）如圖所示為某變壓器對稱鐵芯的示意圖，已知原線圈匝數(shù)n1＝40匝，副線圈匝數(shù)n2＝20匝，電阻R1＝40Ω，電阻R2

＝25Ω。則下列說法正確的是

（

）A.當(dāng)原線圈接入正弦交流電時(shí)，R1、R2消耗的電功率之比為2∶5B.當(dāng)原線圈接入正弦交流電時(shí)，R1、R2消耗的電功率之比為1∶10

05跟蹤訓(xùn)練·鞏固提升1.近些年我國手機(jī)閃充功能發(fā)展迅速，已經(jīng)處于國際領(lǐng)先水平。圖甲

是某國產(chǎn)超級快速無線充電器CP62R，可提供最大50W的無線充電

功率。其工作原理近似為一個(gè)理想變壓器如圖乙所示，當(dāng)送電線圈

接上220V、50Hz的正弦交變電流時(shí)，受電線圈中會(huì)產(chǎn)生交變電

流。送電線圈的匝數(shù)為n1，受電線圈的匝數(shù)為n2，且n1∶n2＝

5∶1。當(dāng)該裝置給手機(jī)快速充電時(shí)，下列判斷正確的是（

）1234567891011A.送電線圈和受電線圈通過互感實(shí)現(xiàn)能量傳遞B.流過送電線圈的電流大于流過受電線圈的電流C.受電線圈的輸出電壓大于送電線圈的輸入電壓D.每秒鐘通過受電線圈的電流方向改變50次1234567891011解析：

該無線充電器的工作原理近似為一個(gè)理想變壓器，送電

線圈和受電線圈通過互感實(shí)現(xiàn)能量傳遞，故A正確；根據(jù)理想變壓

器原、副線圈電流與匝數(shù)成反比可知，流過送電線圈的電流與流過

受電線圈的電流之比為1∶5，即流過送電線圈的電流小于流過受電

線圈的電流，故B錯(cuò)誤；根據(jù)理想變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)成

正比可知，受電線圈的輸出電壓與送電線圈的輸入電壓之比為

1∶5，即受電線圈的輸出電壓小于送電線圈的輸入電壓，故C錯(cuò)

誤；電壓頻率為50Hz，周期為0.02s，每0.02s通過受電線圈的電流

方向改變2次，所以每秒鐘通過受電線圈的電流方向改變100次，故

D錯(cuò)誤。1234567891011

A.20A，50HzC.20A，100Hz1234567891011

12345678910113.（2024·海南海口模擬）如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)

比n1∶n2＝k，電阻R1＝R2＝R。當(dāng)A、B兩接線柱接正弦交流電源

時(shí)，流過R2的電流為I，則正弦交流電源A、B端的輸出功率為（

）A.k2I2RC.kI2R1234567891011

12345678910114.（多選）（2024·河南開封模擬）如圖為一理想變壓器，其中所接

的4盞燈泡規(guī)格均為“10V，5W”。當(dāng)接入電壓u＝U0sin100πt的

電源時(shí)，4盞燈均正常發(fā)光。下列說法正確的是

（

）A.原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2∶n3＝3∶1∶2B.電流在1s時(shí)間內(nèi)改變50次方向D.變壓器的輸出功率為20W1234567891011

1234567891011

1234567891011A.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從下向上滑動(dòng)時(shí)，通過R2的電流的頻率變大C.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從下向上滑動(dòng)時(shí)，電壓表V1的示數(shù)變化范圍為

52～60VD.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從下向上滑動(dòng)時(shí)，電壓表V2的示數(shù)變化范圍為

0～20V1234567891011

1234567891011

B.當(dāng)P接a時(shí)，通過原、副線圈截面的磁通量之比為10∶1C.若將P由a向b滑動(dòng)，則變壓器的輸入功率增大D.若增大電源的頻率，則燈泡B將變亮1234567891011解析：

當(dāng)P接b時(shí)，原、副線圈匝數(shù)比為5∶1，原線圈的電壓為

220V（指有效值），則滑動(dòng)變阻器R兩端的電壓為44V，故A錯(cuò)

誤；任何情況下，通過原、副線圈截面的磁通量之比總為1∶1，故

B錯(cuò)誤；若將P由a向b滑動(dòng)，則副線圈電壓變大，變壓器輸出功率增

大，則變壓器的輸入功率增大，故C正確；若增大電源的頻率，L的

感抗增大，L上的自感（反）電動(dòng)勢變大，則燈泡B兩端的電壓減

小，則燈泡B將變暗，故D錯(cuò)誤。12345678910117.（2023·北京高考7題）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

（

）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)都增為原來的兩倍D.將兩個(gè)3.8V小燈泡并聯(lián)起來接入副線圈1234567891011

1234567891011

8.（2024·福建寧德模擬）如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)

比為1∶3，正弦交流電源的電壓有效值恒為U

＝12V，電阻R1

＝1

Ω，R2

＝2Ω。若滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為7Ω，則（

）A.若向上移動(dòng)P，電壓表示數(shù)將變大B.R1與R2消耗的電功率相等C.通過R1的電流為6AD.若向下移動(dòng)P，電源輸出功率將不變1234567891011解析：

若向上移動(dòng)P，則R3電阻減小，副線圈回路中電流變大，

原線圈回路中電流也變大，根據(jù)P＝IU，可知電源輸出功率將變

大，電阻R1的電壓變大，變壓器輸入電壓變小，副線圈輸出電壓變

小，電壓表示數(shù)將變小，A錯(cuò)誤；理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比

為1∶3，可知原、副線圈的電流之比為3∶1，根據(jù)P＝I2R可知R1與

R2消耗的電功率之比為9∶2，B錯(cuò)誤；1234567891011

12345678910119.（2024·陜西西安模擬）如圖所示，N匝矩形線圈以轉(zhuǎn)速n繞軸OO'勻

速轉(zhuǎn)動(dòng)，軸與線圈平面共面且與磁場方向垂直，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度

為B，線圈面積為S，線圈電阻為r，線圈兩個(gè)末端分別通過電刷與

理想自耦變壓器相連，P1為變壓器上的滑動(dòng)觸頭，P2為滑動(dòng)變阻器

上的滑片，電壓表和電流表均為理想電表，則下列說法正確的是

（

）1234567891011A.從圖示位置開始計(jì)時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝

2πBSnsin2πntB.若保持P2不動(dòng)，P1從M位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)到N位置，則電壓表V1示數(shù)

增大C.只增大線圈的轉(zhuǎn)速，定值電阻R0消耗的電功率減小1234567891011

123456789101110.（多選）（2024·寧夏銀川模擬）如圖所示是發(fā)電廠通過升壓