2023年高考物理知识点复习：变压器　电能的输送（附答案解析）

2023年高考物理热点复习：变压器电能的输送

[2023高考课标解读】

1.了解变压器的构造，理解变压器的工作原理。

2.理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题。

3.知道远距离输电过程，知道降低输电损耗的两个途径。了解电网供电的优点和意义。

【2023高考热点解读】

一、理想变压器

1.构造和原理

(1)构造(如图所示)

变压器由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成。

(2)原理：电磁感应的互感现象。

2.基本关系

⑴电压关系：合=合。

(2)功率关系：尸入=P出。

(3)电流关系：①只有一个副线圈时：夕=?。

②有多个副线圈时："∣∕∣="2∕2+”3∕3+…+

3.几种常见的变压器

(1)自耦变压器——调压变压器。

电压互感器：把高电压变成低电压。

(2)互感器•

电流互感器：把大电流变成小电流。

自耦变压器原理如图所示:

Ao----

UlNlY

X'X

若AX为输入端，触头”向上移动时，副线圈匝数M增加，输出电压升高。

二、电能的输送

1.输电过程(如图所示)

2.电压损失

⑴AU=U-UI(2)Au=/R。

3.功率损失

,MJ2

(I)AP=P-F;(2)AP=/2R=-^-。

4.输送电流

PU-U'

⑴/=万；(2)/=R。

5.减少输电线上电能损失的方法

(1)减小输电导线的电阻R4由R线=p4知，可采用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=U/,要减小电流，必须提

高输电电压。

【拓展提升】

在回路2中，Ih=AU+UM/2=/段=/3。

2.抓住两个联系

(1)理想的升压变压器联系着回路1和回路2,由变压器原理可得线圈1(匝数为m)和线圈2(匝

数为”2）中各个量间的关系是：7^=~∙,夕=华，Pl=P2。

C√2〃2/2ri∖

（2）理想的降压变压器联系着回路2和回路3,由变压器原理可得线圈3（匝数为〃3）和线圈4（匝

数为"4）中各个量间的关系是：S=竽，，=争23=24。

C√4〃4M〃3

3.掌握一个守恒

能量守恒关系式：Pl=尸报+尸4。

例1.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为"1：»2=10：I,小〃两点间的电压为“

=220√2sin100πz（V）,R为可变电阻，P为用铅睇合金制成的保险丝，其电阻可忽略不计，熔断

电流为2A。为使保险丝不熔断，可变电阻R连入电路的最小阻值应大于（）

A.ΩB.1.1ΩC.HΩD.ll√2Ω

【答案】B

【解析】由。、6两点间的电压为“=22SESinI00π∕（V）,可知变压器原线圈输入电压Ul=

220V,根据变压器变压公式可得变压器输出电压S=詈CΛ=22V,保险丝熔断电流为2A,原

线圈中电流为∕∣=2A时，由U/=U2∕2可得副线圈中电流为/2=20A,此时保险丝会熔断。为

保证保险丝不熔断，由欧姆定律可得可变电阻R连入电路的最小阻值应大于华=L1C,选项B

正确。

例2.一含有理想变压器的电路如图所示，变压器原、副线圈匝数比m："2=3：1,图中电阻

2IO

Ri、R2和R3的阻值分别是4C、,C和竽C,U为有效值恒定的正弦交流电源。当开关S断开

时，理想电流表的示数为/°当S闭合时，电源电压增加到2U,则电流表的示数为（）

A.6/B.8/C.10/D.12/

【答案】B

【解析】S断开时，由£=詈得/2=3/,副线圈两端的电压U2=∕2(R2+R3)=i2∕,由卷得

(∕ι=36∕,故U=Ul+/凡=40/。S闭合时，电流表示数为，，副线圈中电流八=31，副线圈两端

的电压。2=/’2&=2八原线圈两端的电压UI=6T,故2U=TRι+Ul=10T,联立解得1=8/,

B正确。

例3.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1,原线圈两端所加电压如图乙所

示，与副线圈相连的两个灯泡完全相同，闭合开关S后，下列说法正确的是()

甲乙

A.电流表示数减小

B.电压表示数为11Q√2V

C.变压器的输入功率增大

D.灯泡上的交流电每秒钟方向改变50次

【答案】C

【解析】原线圈输入电压不变，线圈匝数不变，则副线圈电压不变，即电压表示数不变，灯

22(hβ

泡电阻不变，则电流表示数不变，A错误。原线圈的输入电压S=V=220V,根据变压

√2

器原理可得出=中Ul=IlOV,所以电压表的示数为110V,B错误。当S接通后，两个灯泡并

"1

联，增加一个负载，则副线圈功率增大，所以变压器的输入功率增大，C正确。根据题图乙可知,

周期T=O.02s,则频率/=50Hz,灯泡上的交流电每秒钟方向改变100次，D错误。

【方法技巧】

1.匝数比不变的情况

(I)Ul不变，根据卷=然，输入电压5决定输出电压S,不论负载电阻R如何变化，5不

变。

(2)当负载电阻发生变化时，/2变化，输出电流/2决定输入电流/1，故/1发生变化。

(3)/2变化引起P2变化，Pl=P2,故Pl发生变化。

2.负载电阻不变的情况

(I)Ul不变，粉发生变化，故S变化。

*»2

(2)/?不变，S变化，故/2发生变化。

（3）根据乃=牛，巴发生变化，再根据P∣=P2,故B变化，P^=U^1^,S不变，故人发生变

化。

例4.远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为〃|、"2,电压分别

为5、U2,电流分别为小/2,输电线上的电阻为上变压器为理想变压器，则下列关系式中正

确的是（）

C.IlUi=IlRD.hUι=I2U2

【答案】D

【解析】根据理想变压器的工作原理可知£=宾，所以选项A错误；因U2、/2、R不满足欧

姆定律公式中物理量之间的对应关系，所以选项B错误；U∕=S∕2,但S∕2≠⅛R,选项C错误，

D正确。

【方法技巧】输电线路功率损失的计算方法

P损=Pl一尸4Pl为输送的功率，A为用户得到的功率

p损=/&/?线/线为输电线路上的电流，R载为线路电阻

P.比

PL∕⅛AU为输电线路上损失的电压，不要与U2、S相混

Prti=AU-I注意：AU不要错代入S或S

【2023高考押题】

1.低压卤素灯在家庭电路中使用时需要变压器降压。若将“12V50W”的交流卤素灯直接通

过变压器（视为理想变压器）接入电压为220V的交流电后能正常工作，则（）

A.卤素灯两端的电压有效值为6&V

B.变压器原、副线圈的匝数比为55：3

C.流过卤素灯的电流为0.24A

D.卤素灯的电阻为968Ω

【分析1根据确定变压器原副线圈匝数比；根据I=E求出电流；根据R=L求出

U0n0UP

电阻值。

【解答】解：A、“12V50W”的交流卤素灯中的电压为有效值，所以卤素灯的有效值为12V,

故A错误；

B、根据-HL=FL可知：空2=HL=怜，故B正确；

U2n212n23

C、根据I=E=毁A=4.16A,故C错误；

U12

MI∏2

D、根据R=旦一=∙UC=2.88C,故D错误；

P50

故选：B,

2.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100：1

B.输入电流为30A

C.输入电流的最大值为15√2A

D.原、副线圈交流电的频率之比为1：100

【分析】根据电压之比得出匝数的比值关系，从而得出输入电流的大小；

根据正弦式交流电的电流最大值和有效值的关系得出输入电流的最大值；

变压器无法改变电流的频率。

【解答】解：AB、根据原副线圈的匝数比和电压的比值关系可得：

\二Ul二220_1

∑7^U7^22000-^lθθ

ɪlɪl^n2100

∑20.3Anɪ1

解得：Iι=30A,故A错误，B正确；

C、根据上述分析，结合正弦式交流电电流的最大值和有效值的关系可知，

I=√2I=30√2At故C错误；

jmɪi'daʌx11

D、变压器无法改变电流的频率，故D错误；

故选：B«

3.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=22θJ5sinl00πt（V）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IOOHZ

B.触头P转到线圈中间位置时，风扇所加电压为IlOV

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

【分析】根据u=220√^sinl00πt（V）可知交流电的最大值以及角速度等物理量，然后进一

步可求出其瞬时值的表达式以及有效值等。

【解答】解；A.由交流电源电压的表达式可知ω="=Iooπ,所以T=Z±=0.02s,则

Tω

有交流电的频率为f=工=^^HZ=50Hz,自耦调压器不改变交流电的频率，所以接入风扇的

T0.02

交流电频率为50Hz,故A错误；

B.交流电源电压的有效值为U=~⅞~=222历V=220V,此电压加在线圈的A、B两端，

√2√2

所以触头P转到线圈中间位置时，风扇所加电压为IlOV,故B正确；

CD.触头P顺时针旋转时，B、C间的线圈匝数减少，电压减小，给风扇所加电压减小，风

扇电流减小，自耦调压器的输出功率减小，风扇的转速减慢；输入功率减小，输入电压有效值不

变，A,B间输入电流减小，故CD错误。

故选：Bo

4.如图所示，理想变压器的初级线圈接有输出电压有效值恒定不变的交变电源，次级线圈

接有光敏电阻R（其阻值随光照强度增大而减小）、灯泡LI和灯泡L2。图中电表均为理想交流

电表，若增大光照强度，则（）

A.电压表Vl与电流表Al的示数之比增大

B.电压表V2与电流表A2的示数之比减小

C.灯泡Ll和灯泡L2均变亮

D.灯泡LI和灯泡L2均变暗

【分析】抓住光敏电阻的特点，结合串并联电路的特点，利用好理想变压器原副线圈中的电

压之比与匝数成正比，电流之比与线圈的匝数成反比。

【解答】解：A、根据可得U2不变，当增大光照强度，光敏电阻阻值减小，副线

圈回路中的总电阻减小，根据I=」L可知，副线圈中的电流增大，根据三L=F2可知，原线圈

R总12nI

中的电流增大，则支的比值减小，故A错误；

ɪl

B、副线圈两端的电压U2不变，电流12增大，故比值减小，故B正确；

CD、流过灯泡Ll的电流增大，故灯泡变亮，根据U=IR可知，灯泡Ll分得的电压增大,

灯泡L2分得的电压减小，亮度变暗，故CD错误；

故选：Bo

5.如图所示为远距离输电过程示意图，下列说法正确的是（）

A.低压变电站中变压器的副线圈匝数比原线圈多

B.其他条件不变，用户消耗的电功率越大，线路损耗的电功率也越大

C.其他条件不变，若升压变压器原线圈匝数增加，线路损耗电功率将减少

D.其他条件不变，若升压变压器副线圈匝数加倍，线路损耗的电功率将减半

【分析】根据理想变压器电压特点作答；根据理想变压器的电流特点及功率公式作答；根据

理想变压器电压特点及电功率公式作答。

【解答】解：A.根据理想变压器电压特点，低压变电站中变压器的副线圈匝数比原线圈少，

故A错误：

B.其他条件不变，用户消耗的电功率变大，则用户端总电流也就越大，则通过输电线的电

流也就会变大，根据P=UR线，可知线路损耗的电功率变大，故B正确；

C.根据理想变压器的电压特点，有U0=f2u∕当其他条件不变，nι增加，则U2减小，

2nɪ1

根据输入功率等于输出功率，结合14，可知通过输电线的电流会增大，则线路损耗电功率将

增大，故C错误；

D.其他条件不变，若升压变压器副线圈匝数加倍，则升压变压器副线圈电压就会变大为原

来的2倍，根据输入功率等于输出功率，结合1工，可知通过输电线的电流会减小为原来的一

U

半，根据P=FR线，可知线路损耗的电功率将变为原来的工，故D错误。

4

故选：B»

6.如图所示，矩形线圈abed在匀强磁场中绕垂直磁场方向的OO轴匀速转动。线圈abed

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,定值电阻的阻值为R,所

用电表均为理想电表。当线圈以角速度3匀速转动时，电压表的示数为U,则（）

P,

A.此时电流表的示数为JL

2R

B.在线圈abed转动的过程中，穿过线圈的磁通量的最大值为返U

23

C.从图示位置（线圈abed与磁场方向平行）开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时表达式

为e=；UCoS3t

D.当线圈转动的角速度增大为2ω时，V的读数仍为U

【分析】根据变压器输入输出功率相等可判断A；根据产生电压及磁通量公式可判断B；根

据正弦交流电通式求C；求速度变化后的有效值判断D。

【解答】解：A、由变压器特点有：

nluo

至一T

解得：UO=旦

2

根据输入输出功率相等有：

U2

-R-=UO1O

解得：Iθ=2U,故A错误；

R

B、正弦交流电最大值为：

NBSω=√2Uo

最大磁通量为：

Φ=BS

√2U∩

解得：①=——1,故B错误；

23N

C、线圈从与中性面垂直的平面转动，根据正弦交流电表达式有：

e=NBSωcosωt

2

解得：e=y-Uco≡ωf故C正确；

D、角速度变为2倍，峰值电压变为2倍，有效值变为2倍，故电压表示数应为2U,故D

错误；

故选：Co

7.升流器是电力部门和工矿企业的电器设备做电流负载试验及温升试验的专用设备，其工

作原理简化如图所示。某次外接调压器进行伏安特性试验，升流器第一级TI的自耦线圈滑头P

位于线圈中点，T2为第二级升流器，Ti、T2均为理想变压器，不计线路电阻。当采集负载R的

电流值为ab输入端电流值的10倍时，则第二级升流器了T2的匝数比为（）

A.1：5B.3：1C.4：1D.5：1

【分析】根据理想变压器电流之比与匝数之比的关系进行解答。

【解答】解：设ab输入端电流值为I,则T2输入端的电流为：Iι=2I,通过R的电流为12

=IOI

则第二级升流器了T2的匝数比为：nɜ:∏4=10I:21=5：1,故D正确、ABC错误。

故选：D。

8.如图，是某风力发电节能路灯的电路简化图。风速为V时，交流发电机的电动势表达式

为e=2v∙sinst,能感应风速大小的调节器（不消耗副线圈电路的电能）可以控制变压器副线圈

的滑片P上下移动，使灯泡始终保持额定电压正常发光，下列说法正确的是（）

A.风速变大时，流过灯泡的电流变大

B.风速变大时，滑片P将向上移动

C.风速变大时，变压器的输入电压变大

D.风速变大时，变压器的输出电压变大

［分析］根据灯泡的工作情况分析出电压的变化;

根据电动势的表达式结合风速的变化情况完成分析；

根据原副线圈的匝数比和电学物理量的比值关系完成解答。

【解答】解：AD、调节器可以控制变压器副线圈的滑片P上下移动，使灯泡始终保持额定

电压正常发光，所以风速变大时，流过灯泡的电流不变，变压器的输出电压不变，故AD错误;

C、由题意可知

e=2vsinωt

所以风速变大时，交流发电机的电动势变大，则变压器的输入电压变大，故C正确;

B、由变压器原副线圈电压与匝数关系

Ξιjι

n2

可知，输入电压Ul增大，输出电压U2不变，原线圈匝数不变时，副线圈的匝数应减小，

则滑片P向下移动，故B错误；

故选：Co

9.如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数之比m：n2=4：1,副线圈接有一负载电阻

和一个闪光灯，闪光灯两端的电压不小于55V时，闪光灯就会发光。已知a、b间接有

u=220√2Sin(IOO兀t)V的交流电压，负载电阻R=55C,则()

n

-A

闪

光

灯J

T

-

A.Imin内，闪光灯发光时间为30s

B.电压表的示数为55企

C.电流表的示数为IA

D.闪光灯闪光的频率为50HZ

【分析】根据原线圈的电压结合变压器原理求解副线圈的电压，根据闪光灯两端的电压不小

于55V时,闪光灯就会发光求解一个周期的发光时间，再求出Imin内，闪光灯发光时间；电压

表的示数为副线圈电压有效值；电流表的示数为电阻和闪光灯的电流有效值；根据交流电的频率

求解闪光灯的闪光频率。

【解答】解：A、原线圈接有u=220&sin(100兀t)V的交流电压，根据变压器原理可得

∏O

副线圈两端电压随时间的变化关系为：U2=-≤-U

nI

解得：U2=55√2sin(IOOπt)V

则该交流电的周期：T=jJs=0.02s,在上T时间内不发光的时间为tι,则有55√]sin

100π4

(100πtι)V=55V,

解得：ti=2T,一个周期内的发光时间为t2=4(ɪ-ti)=工，

842

所以Imin内，闪光灯发光时间为：t=股X工=30s,故A正确；

T2

B、电压表的示数为有效值，即为：UV=电2V=55V,故B错误；

√2

C、通过电阻R电流的有效值为：IR=It=里∙A=1A,而闪光灯会间歇发光，电流表的示

R55

数大于1A,故C错误；

D、每一个周期闪光灯两次发光，该交流电的频率为：f=」=」^Hz=50Hz,所以闪光

T0.02

灯闪光的频率为IOOHz,故D错误。

故选：Ao

10.张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一，其发电、输

电简易模型如图所示，已知风轮机叶片转速为每秒Z转，通过转速比为1：n的升速齿轮箱带动

发电机线圈高速转动，发电机线圈面积为S,匝数为N,匀强磁场的磁感应强度为B,t=0时刻，

线圈所在平面与磁场方向垂直，发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后，输出电压为U。

忽略线圈电阻，下列说法正确的是（）

发电机等效图

高

Λ速

轴

低速转轴转

升压变压器

升速齿轮箱

（转速比1：n）

J

A.发电机输出的电压为√5τrNBSz

B.发电机输出交变电流的频率为2πnz

C.变压器原、副线圈的匝数比为√5兀NBSnz：U

D.发电机产生的瞬时电动势、历πNBSnzsin（2πnz）

【分析】根据发电机线圈的转速得出交变电流的频率；

根据法拉第电磁感应定律得出感应电动势的最大值，进而得出电动势的有效值;

根据电压之比得出线圈的匝数之比；

【解答】解：B、发电机线圈的转速为nz,输出交变电流的频率为

A、线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生正弦交流电，最大值为

Em=NBS∙2π∙nz

输出电压的有效值为

E=γ=-=√2∏NBSnz^故A错误；

C、变压器原副线圈的匝数比为

2■式=YJrNBSnz,故C正确：

n2UU

D、发电机产生的瞬时电动势为

e=Emsinωt=2πNBSnzsin(2πnz)t,故D错误；

故选：Co

II.如图所示,在磁感应强度B=°T的匀强磁场中，有一个内阻为r=100Q、匝数n=311、

π

面积为S=OOln?的线圈，以ω=100πrad∕s的角速度绕垂直于磁场的对称轴匀速旋转。理想变压

器原、副线圈的匝数比为ni：τu=5:1,副线圈接有一个电阻箱R。电表均为理想电表，不计其

它电阻，下列说法正确的是()

A.图示位置旋转线圈的电动势达到最大值31IV

B.电压表VI的示数为220V

C.电压表V2的示数为44V

D.当电阻箱的阻值调为4C时，电阻箱R上获得最大电功率

【分析】根据线圈的所在位置得出电势的大小；

考虑到电动机的内阻，结合欧姆定律和原副线圈的匝数比得出电压表的示数;

根据功率的计算公式结合数学知识得出电阻箱功率最大时的阻值。

【解答】解：A、图示位置为中性面，电动势为0,故A错误；

BC、电动势的最大值为

Em=nBSω=311×-i-×0.01×100πV=311V

π

E

则可知电源的有效值为E=二=V=220W由于电动机含内阻，因此电压表Vl的示数一

^√2^√32>

定小于220V,则电压表V2的示数也一定小于44,故BC错误;

D、设原线圈的电流为I,则

E-IrnI

∏1∏2

—IR

n2

8∣J220L100L^

5IR

电阻R上的电功率为

当且仅当

—=R,即R=4C时，有最大功率，故D正确；

R

故选：D。

12.自行车的发电花鼓装置可以在骑行时为车灯提供持续的电能，其原理可简化为图（甲）

所示，图中N、S是可与摩擦小轮同轴转动的一对磁极，磁极周围固定一个与理想变压器相连的

矩形线框，变压器的输出端与车灯相连。匀速骑行时，摩擦小轮在车轮的驱动下带动磁极旋转,

变压器输出正弦型交变电流。某辆携带发电花鼓装置的自行车的部分结构如图（乙）所示，其中

大齿轮与踏板相连，半径较小的小齿轮1和半径较大的小齿轮2与后轮同轴固定，骑行者可调节

变速器使链条挂在不同的小齿轮上，骑行时摩擦小轮与车轮不打滑。下列说法正确的是（）

发电花鼓

业轮2

'小齿轮】

图（甲）

A.骑行速度越快，车灯一定越亮

B.骑行速度越快，交变电流的周期一定越大

C.同样的骑行速度，链条挂在小齿轮1上相比挂在小齿轮2上，灯泡更亮

D.同样的骑行速度，变压器原线圈的匝数越多，车灯越亮

【分析】自行车的发电花鼓装置通过磁极的旋转来发电，产生交变电流，利用变压器来改变

电压的大小，根据变压器的原来分析即可。

【解答】解：A.骑行速度越快，摩擦小轮转动越快，线圈的感应电动势越大，车灯的电流

越大，车灯一定越亮，故A正确；

B.骑行速度越快，摩擦小轮转动越快，摩擦小轮的角速度越大，根据T=空■,交变电流

ω

的周期一定越小，故B错误；

C.同样的骑行速度，车轮的线速度线相同，摩擦小轮的线速度相同，摩擦小轮的角速度相

同，无论链条挂在小齿轮1上还是挂在小齿轮2上，灯泡的亮度相同，故C错误；

D.同样的骑行速度，车轮的线速度线相同，摩擦小轮的线速度相同，摩擦小轮的角速度相

同，变压器原线圈的电压相同，根据支JL,变压器原线圈的匝数越多，变压器副线圈两端电

n2

压越小，车灯越暗，故D错误。

故选：A0

13.如图（a）所示，线圈的匝数比为3：1,Rr为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，Ri

为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压U随时间t按正弦规律变化,

A.变压器输入输出功率之比为3：1

B.变压器副线圈输出的交变电压的频率为150HZ

C.若热敏电阻Rr的温度升高，Rl消耗的功率变大

D.若热敏电阻Rr的温度升高，电压表和电流表示数均变大

【分析】原副线圈两端的功率和电流的频率相等；

根据电阻的变化结合电路构造完成对电路的分析，结合功率的计算公式得出功率的变化;

电压表测量的是副线圈的电压，电阻的阻值变化不会影响副线圈的电压。

【解答】解：A、理想变压器的输入功率和输出功率相等，故A错误；

B、由图b可知交流电的频率为

f=∣∙=一JHZ=50Hz，所以副线圈输出的交变电压的频率也为50Hz,故B错误；

T2×10"j

C、当热敏电阻的温度升高时，由题意可知其阻值将减小，所以副线圈所在电路的总电阻将

减小，电路中的电流变大，电流表示数变大，根据公式P=『R可知定值电阻消耗的功率将变大，

故C正确；

D、电阻RT的阻值变化不会影响输入电压，所以电压表的示数不变，故D错误；

故选：CO

14.为做好疫情防控供电准备，防控指挥中心为医院设计的备用供电系统输电电路简图如图

甲所示，交流发电机的矩形线圈匝数为n=100,在匀强磁场中以OO'为轴匀速转动，穿过线圈

的磁通量①随时间t的变化图像如图乙所示，矩形线圈与变压器的原线圈相连，变压器的副线圈

接入到医院为医疗设备供电，线圈、导线的电阻均不计，变压器为理想变压器，额定电压为220V

的医疗设备恰能正常工作，下列说法正确的是()

A.电压表的示数为100&V

B.从1=0开始计时，变压器原线圈两端的电压U=IOeh/5SinlooTrt(V)

C.变压器的原、副线圈匝数比为5：Il

D.假如给变压器输入端接入电压U=IOOV的直流电，医疗设备也能正常工作

【分析】由图读出周期T,由3=空求出角速度3。根据Em=nBS3求出线圈产生的感应

T

E

电动势最大值，由E=/求电动势有效值，从而得到电压表的示数；变压器只能改变交流电的

√2

Un

电压；根据_L=_L求变压器的匝数比；根据最大值，圆频率和初相位写出变压器的原线圈两端

n2

的电压瞬时值表达式。

【解答】解：AC、根据图像可得T=0.02s,线圈的角速度3=2^=2兀rad∕s=IOOTrrad/s

T0.02

线圈产生的感应电动势最大值为Em=nBS3=n①m3=IOOx立吾FXIOOTrV=IOO&V

Em10侦

则电压表的示数为U=

√2-√2-V=IOOV

故变压器原线圈的电压为UI=U=IOoV,变压器的匝数比上∙=U∙=独∙=-L,故A错误，

n2U222011

C正确；

B、t=0时，磁通量为0,线圈产生的感应电动势最大，则变压器的原线圈两端的电压U=

ErnCOS0>t=10θj^cosl00τtt（V）,故B错误；

D、根据变压器的原理知，变压器输入端接入电压U=IoOV的直流电，变压器不工作，医

疗设备不能正常工作，故D错误；

故选：Co

15.如图甲所示，一小型交流发电机线圈的匝数为100,面积为1∏Λ其电阻忽略不计：a、

b两端与理想变压器相连，Rl为定值电阻，R2为滑动变阻器，电容器的电容为C,P、Q为其上、

下极板。t=0时刻，线圈绕垂直于N、S两极间磁场（可视为匀强磁场）的水平轴00,匀速转动，

线圈产生的感应电动势e随时间t变化的关系如图乙所示。已知电容器的电容越大，交流电的频

率越高，电容器对交流电的阻碍作用越小，电容器始终正常工作。下列说法正确的是（）

A.N、S两极间磁场的磁感应强度大小为一T

IOOK

B.若仅将P板上移，则通过滑动变阻器的电流将增大

C.若仅将P板上移，则a、b两端的输入功率将减小

D.若仅将滑动变阻器的阻值增大，则定值电阻的电功率将增大

【分析】根据感应电动势e随时间t变化的关系可知最大电动势的大小，从而可以计算磁感

应强度的大小，根据电容的变化，判断容抗变化，以及电流和功率的变化。

【解答】解：A、从图像可知ω="兀=2兀rad∕s=IoOπrad/s

T0.02

根据Em=NBSω=100√2V

求得B=1^-T,故A错误；

IOOK

B、P板上移，由C=-^可知电容变小，电容的容抗变大，流过滑动变阻器的电流将变

4兀kd

小，故B错误：

C,由B项分析可知，流过滑动变阻器的电流变小，由P=FR知，滑动变阻器的功率将减

小，而RI的电压不变，其功率不变，

则理想变压器的输出功率变小，由P入=P出可知，ab两端的输入功率将减小，故C正确；

D、原线圈电压不变，副线圈电压不变，定值电阻的电功率不变，故D错误。

故选：Co

16.街头变压器给用户供电的示意图如图.变压器的输入电压是市电网的电压，非常稳定，

输出电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用RO表示，滑动变阻器R表示用户用电器的总

C.A2表的示数增大D.V2表的示数增大

【分析】副线圈的电压由原线圈的电压和匝数比共同决定；

根据电阻的变化分析出副线圈的电学物理量变化，结合原副线圈的匝数比关系完成分析。

【解答】解：AD、理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比共同决定的，虽然滑动变

阻器的滑片P向下移动，可输入电压与匝数比不变，所以副线圈的输出电压也不变，因此VI表

和V2表的示数不变，故AD错误；

BC、当滑动变阻器的滑片向下滑动时，用户用电器的总电阻减小，即副线圈电路的总电阻

减小，由欧姆定律可知，A2表的示数增大，由于变压器的输入功率和输出功率相等，输出功率

增大，原线圈的输入功率增大，因输入电压不变，所以输入电流增大，Al表的示数，故B错误，

C正确；

故选：Co

17.如图所示，理想变压器原线圈接电压为220V的正弦交流电，开关S接1时，原、副线

圈的匝数之比为11：1,滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω,电压表和电流表均为理想交流电表。

下列说法中正确的有（）

A.变压器输入功率与输出功率之比为11：1

B.Imin内滑动变阻器上产生的热量为240OJ

C.仅将S从1拨到2,电流表示数减小

D.仅将滑动变阻器的滑片向下滑动，两电表示数均减小

【分析】根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，输入功率等于输出功率；确定转换开

关拔向2时匝数增加，副线圈电压减小，再依据串并联电路的关系即可求得结论。

【解答】解：A、根据理想变压器的特点可知，变压器的输入功率与输出功率之比为11：1；

故A错误；

B、原、副线圈的电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压U2=匕∙U[*^X220V=20V。

则Imin内滑动变阻器上产生的热量60J=2400J,故B正确；

C、若只将S从1拨到2,副线圈的电压增大，副线圈中的电流增大，原线圈中的电流（电

流表的示数）也增大，故C错误；

D、将滑动变阻器滑片向下滑动，滑动变阻器接入电路中的阻值变大，电流表的示数变小，

但对原、副线圈两端的电压无影响，即电压表的示数不变，故D错误。

故选:Bo

18.2021年下半年，东北一些地区、一些时段实行了限电、停电，引起人们对输电、用电、

节能的关注。某电站的电能输送示意图如图所示,升压变压器与降压变压器间输电线总电阻为r,

升压变压器原、副线圈匝数之比EL=m,降压变压器原、副线圈匝数之比%=匕变压器均为

n2n4

理想变压器，如果发电机的输出电压为Ui,用户输入端电压为U2,用户消耗电功率为P,则输

电线上消耗电功率为（)

发

电a用

机

升压变压器降压变压器

222

A∙（-⅜-）rB,普）2=C.（-^-）rD,⅛）r

InU]UɪkU?U2

【分析】由功率公式求解电流，由变压器比例关系及功率公式求解输电线上电功率。

【解答】解：降压变压器副线圈电流

降压变压器原线圈电流

J-Llu=-P-

3nɜkU2

则升压变压器与降压变压器间输电线上消耗电功率

（旦）；

P'=IgrkU√

故C正确，ABD错误。

故选：C,

19.如图所示为某小型发电站高压输电示意图。发电站输出的电压Ul不变；升压变压器输

出电压为U2,降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3和U4。为了测高压电路的电压和电

流，在输电线路的起始端接入电压互感器和电流互感器，若不考虑变压器和互感器自身的能量损

耗，所有的电表均为理想电表，则（）

A.①为电流表，②为电压表

B.U2>U3

C.仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率减少

D.凌晨时分，用户家的灯将变得更暗

【分析】接在火线与零线之间的为电压表，接在同一线上的为电流表，由输电线上由电压降

辨析电压高低，由动态分析及功率公式分析输电线损耗功率及用户家灯的亮暗。

【解答】解：A.由图可知①接在火线和零线之间，为电压表，②接在同一条线上，测得是电

流，为电流表，故A错误；

B.由于输电线上有电压降，所以

U2>U3,故B正确；

C.仅将滑片Q下移，则输电电压U2增大，R不变，所以输电电流12增大，而输电线损耗功

率为

ΔP=ɪ^r

所以输电线损耗功率增大，故C错误；

D.凌晨时分，降压变压器的输出端用电量减少，电路中的电流减小，则输电线上的电压降减

小，则降压变压器的输入电压增大，用户得到的电压变大，用户家的灯将变得更亮，故D错误。

故选：B.,

20.如图是一个家庭用的漏电保护器的简单原理图，它由两个主要部分组成，图中左边虚线

框内是检测装置，右边虚线框内是执行装置，检测装置是•个特殊的变压器，它把即将引入室内

的火线和零线并在一起绕在铁芯上作为初级（m匝），另绕一个次级线圈（n2匝），执行装置是

一个由电磁铁控制的脱扣开关，当电磁铁的线圈中没有电流时，开关是闭合的，当电磁铁的线圈

中的电流达到或超过一定值时，开关断开，切断电路，起到自动保护作用。我国规定当漏电流达

到或超过30mA时，就要切断电路以保证人身的安全，至于电磁铁中的电流达到多大时脱扣开关

才断开，则与使用的具体器材有关，如果本题中的脱扣开关要求电磁铁中的电流至少达到80mA

才会脱扣，并且其检测装置可以看作理想变压器，那么，nι与n2的比值为（）

零啜

接室内

火峻

开关

脱扣

器

初级用电

次级I

铁

电融