第46讲变压器远距离输电2024年高考一轮复习精细讲义

第46讲变压器远距离输电

——划重点之精细讲义系列

变压器原理

1.构造和原理(如图所示)

(1)主要构造：由原线倦、一线圈和闭合铁芯组成.

(2)工作原理：电磁感应的互感现象.

2.理解变压器的基本关系式

(1)功率关系：P"P温

(2)电压关系：若〃方⑵为隆压变压器，若〃E2,为五压变压器.

U2〃2

(3)电流关系：只有一个副线圈时，?="2；有多个副线圈时，U/=S/2+5,3+…

h，“

+3/“.

远距离输电

I.电路损失

(1)功率损失：设输电电流为人输电线的电阻为/?，则功率损失为

(2)电压损失：bU=!R.

减小功率损失和电压损失，都要求提高输电电压,减小输电电流.

2.降低损耗的两个途径

(1)一个途径是减小输电线的空阳.由电阻定律可知，在输电距离一定的情况

下，为减小电阻，应当用电兄率小的金属材料制造输电线.此外，还要尽可能增加导线

的横截面积.

(2)另一个途径是减小输电导线中的虫流，由「=〃/可知，当输送功率一定时，提

高业四可以减小输电电流.

考点一理想变压器基本规律的应用

1.理想变压器的基本特点

(1)无漏磁，故原、副线图中的外、皎相同.

(2)线圈无电阻，因此无电压降，U=E=q

Az

(3)根据史得，套在同一铁芯上的线圈，无论是原线圈，还是副线圈，该比例

nZ

都成立，则有幼…

HIni

2.理想变压器的基本关系

功率关系原饯国的输入功率等于副线圈的输出功率，即0入=p±

原、副线圈的电压比等于匝数比，即5="1与副线圈的个

电压关系S>12

数无关

①只有一个副线圈时：”=〃2

电流关系hn\

②有多个副线圈时：由尸入=产出得U/=S〃+S/3+-+

UnIn或/|〃|=/2〃2+/3〃3+…

频率关系变压器不改变交流电的频率

1.理想变压器的制约关系

原线圈电压5和匝数比决定副线圈电压小，5=也5

n\

副线圈的输出功率，出决定原线圈的输入功率"入，P入=尸出

副线圈电流〃和匝数比决定原线圈电流71，八=%2

川

2.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：5=2="=...=5

n\〃2，?3nn

功率关系：回=尸2+凸+2+…+&

电流关系：〃/=〃2/2+〃3/3+〃4/4+…

理想变压器问题三点应牢记

(1)熟记两个基本公式：唠=彳，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝

数成正比.

②产入=P-，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于输出功率之和.

(2)原、副线圈中通过每匝线圈磁通量的变化率相等.

(3)原、副线圈中电流变化规律一样，电流的周期、频率一样.

【典例1】(多选)如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡〃和

6.当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光.下列说法正确的是

()

A.原、副线圈匝数比为9：1

B.原、副线圈匝数比为1：9

C.此时。和6的电功率之比为9：1

D.此时a和〃的电功率之比为1:9

解析设灯泡的额定电压为Uo,输入电压为灯泡额定电压的10倍时灯泡正常发光，

则变压器原线图的电压为9。0,变压器原、副线圉的匝数比为9：1,选项A正确，选

项B错误；由9Uo/a=Uo//,得，流过。灯泡的电流是流过。灯泡电流的9倍，根据尸=

UI,a、/)灯泡的电功率之比为1：9,选项C错误，选项D正确.

答案AD

【典例2】自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分.一

升压式自耦调压变压器的电路如图所示.其副线圈匝数可调.已知变压器线圈总匝数为

1900匝：原线圈为1100匝，接在有效值为220V的交流史源上.当变压器输出电压

调至最大时，负载7?小负或两端电压的有效值为S，且变压器是理想的，则S和4

分别约为（）

A.380V和5.3AB.380V和9.1A

C.240V和5.3AD.240V和9.1A

解析：选B.当变压器输出电压调至最大时，由■=以得S=^UI=L^X220V=

S〃2〃i1100

380V,由多=。2,PI=（/I7I,Pi=Uih,得八=&=之晒A=9.1A,选项B正确.

5220

【典例3】•理想变压需的原、副线圈的匝数比为3：1,在原、副线圈的回路中分

别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上，如图所示，

设副线圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电池消耗的功率的比值为历

则（）

A.U=66V,k=~

9

B.U=22V,k=-

9

C.U=66V,k=-

3

D.U=22V,k=~

3

解析：选A.设原、副线图中的电流分别为/】、/2,则"=这=』，故〃=用=1.设原

hm3GR9

线周两端的电压为Ui,则5=*=3,故s=3U,而原线图上电阻分担的电压为1。，

UH213

故P+3U=220V,解得U=66V.选项A正确.

3

【典例4】（多选）如图所示，将额定电压为60V的用电器，通过一理想变压器接在

正弦交变电源上.闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表（均为理

想电表）的示数分别为22（）V和2.2A.以下判断正确的是（）

A.变压器输入功率为484W

B.通过原线圈的电流的有效值为0.6A

C.通过副线圈的电流的最大值为2.2A

D.变压器原、副线圈匝数比，八：M2=ll：3

解析：P\=Pi=hUiX60W=132W,A错误.原线图的电流/i=&=0.6A,B正

U\

确.副线图的电流最大值hm=&2亚A,C错误.变压器原、副线图匝数比以=5=些丫

772560V

=：,D正确.

考点二理想变压器的动态分析

常见的理想变压器的动态分析一般分匝数比不变和负载电陋不变两种情况.

I.匝数比不变的情况(如图甲所示)

(1)5不变，根据输入电压S决定输出电压S,不论负载电阻A如何变化，

S”2

5不变.

(2)当负载电阻发生变化时，/2变化，输出电流〃决定输入电流力，故人发生变化.

(3)/2变化引起变化，P\=P),故P发生变化.

2.负载电阻不变的情况(如图乙所示)

(1)3不变，川发生变化，故S变化.

〃2

(2)7?不变，S变化，故A发生变化.

(3)根据尸2=?,尸2发生变化，再根据PI=P2,故Pl变化，Pl=u小,S不变，故

R

力发生变化.

解决理想变压器中有关物理量的动态分析问题的方法

(I)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.

(2)分析该类问题的一般思维流程是：

【典例5】一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻Q、&和&的阻值分别

为3C、1C和4C,OA为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值

恒定.当开关S断开时，电流表的示数为/：当S闭合时，电流表的示数为4/.该变压器

原、副线圈匝数比为()

A.2B.3

C.4D.5

解析：选B.设原、副线圉的匝效比为A,根据变压器困数比与电,流成反比的关系，

则原线图电流为/时，副线图电流为旧；原线图电流为4/时，副线圈电流为4A/

根据变压器的输入功率等于输出功率得

3一?牛=(幼2(&+&)

43一(4/)2衣|=(4切2&

联上两关代入数据解得左=3

选项B正确.

【典例6】(多选)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比加：“2=10：1，b

是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，定值电阻Rc、d两端加上如图乙所示的交变

电压，则下列说法中正确的是()

A.当S与。连接后，理想电流表的示数为2.2A

B.当S与a连接后，1=0.01s时理想电流表示数为零

C.当S由。拨到占后，原线圈的输入功率变为原来的4倍

D.由S由a拨到人后.副线圈输出电压的频率变为25Hz

解析：。连接后，由“="，又知U=22°2V=220V,得S=22V,则理想电

Uim2

压表的示数为22V,又知定值电阻H=10C,可得理想电流表示数为/=5=2.2A,A

R

正确，B错误.S由a拨到/）后，小：血=5：1,则Ui：Ui=5：1,得Ui=2S,

Ift

据得功率变为原来的4倍，C正确.变压器榆出电压频率不变，仍为50Hz,D

R

错误.

【典例7】（多选）如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线

圈匝数可以通过滑动触头0来调节，在副线圈两端连接了定值电阻Ro和滑动变阻器R，

P为滑动变阻器的滑动触头，在原线圈上加一电压为。的正弦交流电，则（）

A.保持。的位置不动，将尸向上滑动时，电流表读数变大

B.保持。的位置不动，将尸向上滑动时，电流表读数变小

C.保持。的位置不动.将。向上滑动时，电流表读数变大

D.保持尸的位置不动，将。向_L滑动时，电流表设数变小

解析：Q的位置不动，则S不变，将。向上滑动时，火接入电路的电阻变大，根

据/2=一将一知，A变小，由“=也得人也变小，即电流表读象变小，选项A错误、选项

Ro+Rhn\

B正确：保持P的位置不动，将。向上滑动时，5变大，则根据鼻=一5一知副线图

Ro+R

输出功率变大，由凸=P?知，变压器原线圉榆入功率Pl变大，而P1=I1U,输入电压U

一定，4变大，即电流表读数变大，选项C正确、选项D错误.

【典例8］（多选）如图所示，理想变压器原线圈。、力两端按正弦文变电压小〃

22O\5sin100MV）,电压表V接在副线圈c、d两端（不计导线电阻），则当滑动变阻器滑

片向右滑动时（）

A.电压表示数不变

B.电流表A?的示数始终为0

C.若滑动变阻器的滑片不动，仅改变〃，使〃=220Ssin20（hu（V）,则电流表A】

的示数增大

D.若滑动变阻器的滑片不动，仅改变〃，使〃=220/sin200^"）,则电流表Ai

的示数减小

解析：选AC.电压表示数为副线图两端电压，副线图两端电压只与原线困两端电压

及原副线图匝数比有关，故A正确；因电容器''通交流、隔直流”，则电流表A?始终

有示数，B错误；改变〃后，交变电流的频率变大，电容器的容抗减小，故Ai示数增

大，C正确、D错误.

考点三几种常用的变压器

1.自耦变压器一一调压变压器，如图甲（降压作用）、乙1升压作用）所示。

,曰弹［电压互感器（小＞〃2）：把高电压变成低电压，如图丙所示。

I电流互感器（，?|V〃2）：把大电流变成小电流，如图丁所示。

【典例9】互感器又称以用变压器，是电流互感器和电压互感器的统称。它能符高

电压变成低电压、大电流变成小电流，用于测量或保护系统。如图所示，「、T2是监测

交流高压输电参数的互感器，。、力是交流电压表或交流电流表，若高压输电线间电压

为220kV,「的原、副线圈匝数比为1:100,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是交流电流表B.丁2的原、副线圈匝数比为2200:1

C.高压线路输送的电流为1AD.高压线路输送的电功率为2xl04kw

【答案】B

【详解】A.「两端接在同一根电线上，因此。是交流电流表，两端接在两根电线上,

因此〃是交流电压表，故A错误：

B.变压器原、副线圈电压之比等于匝数之比，所以原、副线圈匝数之比为

220000:100=2200:1

故B正确；

C.变压器原、副线圈电流与匝数成反比，则高压线路输送的电流为100A,故C错误;

D.高压线路输送的电功率为

P=UI=220kVx100A=2.2x104kW

故D错误。

故选Bo

【典例10］如图所示，L、心是高压输电线，图中两电表示数分别是220V和1A,

已知甲图中原副线圈匝数比为100：1,乙图中原副线圈匝效比为1：10,则（）

A.甲图中的电表是电压表，输电电压为22000V

B.甲图是电流互感器。输电电流是100A

C.乙图中的电表是电压表，输电电压为22000V

D.乙图是电流互感器，输电电流是100A

【答案】A

【详解】AB.甲是电压互感器，根据变压器电压表电压比等于匝数比

五一瓦

可得输电电压为

%=220x100V=22000V

故A正确，B错误：

CD.乙图是电流互感器，电表是电流表。只有•个副线圈的变压器，电流比等于匝数

的反比

M=n2l2

可得输电电流为

/i=1x10A=10A

故CD错误。

故选A。

【典例11］如图所示，匕和％是输电线，所接入的电压互感器原、副线圈的匝数比

为100:1,电流互感器原、副线圈的匝数比为1:100,电压表的示数为110V,电流表的

示数为2500A,则输电线路输送的功率为（）

A.275kWB.2.75x103kW

C.2.75x104kWD.2.75x105kW

【答案】D

【详解】由

-=,U=110V

町氏12

解得输电线路上的电压

%=1.1x104V

由

不白看〃=2500A

解得输电线中电流

4

/3=2.5x10A

则输电线路输送的功率为

85

P=UJ3=2.75x10W=2.75x10kW

故选D。

【典例12］钳形电流表由电流g.感器和电流表组合制成，常用来测量电流强度很

大的电流，其原理如图所示。若原线圈与副线圈的匝数比为1:500,电流表A的示数为

1A,则（）

A.钳形电流表能够用来测量直流电的电流

B.被测电路电流的有效值为500A

C.被测电路电流的平均值为500A

D.被测电路电流的最大值为500A

【答案】B

【详解】A.钳形电流表利用的是电磁感应中的互感原理，不能够用来测量直流电的电

流，A错误；

BCD.由变压器的基本原理可知

片瓦

解得

/.=—/=500xlA=500A

%2

电流表的示数为电流的有效值，故被测电路电流的有效值为500A,B正确，CD不正确。

故选Bo

【典例13］（多选）如图1所示，理想自耦变压器的副线圈匝数可通过滑动触头来

调节，R为标称为“26V52W”的用电器，原线圈两端所接电压〃随时间t变化的正弦曲

线如图2所示。接通电路，格滑动头调至合适位置使用电器匚常工作，下列说法正确的

是（）

A.通过用电器的电流方向1s内改变100次

B.变压器的输出电压为130V

C.变压器原、副线圈的匝数比为5:1

D.流过原线圈的电流为10A

【答案】AC

【详解】A.交变电流一个周期内方向改变两次，根据图2得出该交变电流的周期为0.02s,

则1s内改变100次，A正确；

B.变压器的副线圈与R并联，当用电器正常工作时的电压为变压器的输出电压，即26V,

B错误：

C.根据图1可知原线圈输入电压的有效值为

Um

Ux=—=130V

根据理想变压器原副线圈的匝数比和电压比的关系得

TilU15

--=---=一

九2U?1

C正确：

根据欧姆定律得出流过副线圈的电流为

p

’2=5=2A

根据理想变压器原副线圈的匝数比和电流比成反比得

n

—A=--2=一1

，2%5

则通过原线圈的电流

n

/i2=0・4A

ni

D错误。

故选ACo

【典例14]（多选）如图所示的电路中，变压器为理想自耦变压器。已知电动机的

额定功率为80W、额定电压为40V,灯泡L的额定功率为20W、额定电压为10V。现在

原线圈两端接输出电压有效值恒定的交流电源，当滑动触头位于某位置时，电动机和灯

泡刚好正常工作，电动机正常工作时的输出功率为78W,理想交流电流表的示数为10Ao

下列说法正确的是（）

B.原、副线圈的匝数比为3:5

C.原线圈两端所加交流电压的最大值为16V2V

D.定值电阻的阻值为15百C

【答案】AC

【详解】A.电动机正常工作时，流过电动机的电流为

PM80

/M=U；=40A=2A

电动机的内阻消耗的功率为

Pr=PM-P出=80W-78W=2W

又

匕=⑦

解得

r=0.5Q

故A正确：

B.灯泡止常工作，则流过灯泡的电流为

PL20

/L.=—=——A=2A

UL10

流过副线圈的总电流为

[2=，M+，L=4A

由题意可知原线圈中的电流为

A=10A

则由变压器的工作原理得

-ni=—12=一2

n2115

故B错误：

C.变压器副线圈的榆出电压为

U2=40V

则由

2=4

九2U2

解得

Ui=16V

所以原线圈两端所加交流电压的最大值为

Um=y/2U}=16V2V

故C正确：

D.灯泡的额定电压为10V,则定值电阻两端的电压为

UR=U2-UL=30V

定值电阻的限值为

U30

/?=-^R-=—15。

•L2

故D错误。

故选AC。

【典例15］（多选）如图所示为某小型发电站高压输电示意图.升压变压器原、副

线圈两端的电压分别为力和出，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为3和在

输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的也数比分别为20:1和1:20,

各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是（）

A.左侧互感器起到降压作用，右侧互感器起到降流作用

B.若电压表的示数为22OV,电流表的示数为8A,则线路输送电功率为220kW

C.若保持发电机输出电压力一定，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率增大

D.若发电机输出电压火一定，若用户数增加，为维持用户电压册一定，可将滑片P

下移

【答案】AC

【详解】A.根据两个互感器原、副线圈的匝数比可知电压互感器起到降压的作用，电

流互感器起到降流（升压）的作用，A正确；

B.

%

%一

上

〃

解得

U2=4400V

，2=160A

所以线路输送的电功率为

P=U2l2=4400x160W=704kW

B错误；

C.由理想变压器电压和电流规律可得

%_敢

元一为

〃3_"3

五一五

，2_必

7；=^

设输电线路总电阻为r，根据闭合电路欧姆定律有

g=u2—

设用户端总电阻为R，根据欧姆定律有

联立解得

若保持发电机输出电压U］和用户数一定，仅将滑片Q下移，则内增大，R不变，所以，2

增大，而输电线损耗功率为

△P=gr

所以输电线损耗功率增大，C正确；

D.若保持发电机输出电压外和Q的位置一定，使用户数增加，即火不变，R减小，则

，2增大，心减小，为了维持用户电压0一定，需要增大上,可将滑片P上移，D错误。

故选AC-

考点四远距离输电问题

1.远距离输电的处理思路

对高压输电问题，应按“发电机一升压变压器一远距离输电线一降压变压器一用电

器”，或按从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析.

2.远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例)

(1)功率关系：尸1=尸2,。3=P4,02=尸"+心.

(2)电压、电流关系：^="3=3S=AU+S,/2=八=/线.

U1“2/15〃4h

⑶输电电流：/HE/；:

(4)输电线上损耗的电功率：Pe=3U=RRa

当输送功率一定时，榆电电压增大到原来的〃倍，输电线上损耗的功率就减小到原

来的I.

fr

输电过程电压和功率的辨析

(1)输电线上电压损失和榆送电压不能混用，如尸找=AU/=S?2=Ui=/uMAU或

RR

U及指输电线电阻上的电压降)，P-=luj2R(U指输送总电压).

(2)输电过程的电压关系：

(3)输电过程功率的关系：

【典例16］如图甲是远距离输电线路示意图，图乙是用户端电压随时间变化的图

象，则()

A.发电机产生的交流电的频率是100Hz

B.降压变压器输出的电压有效值是340V

C.输电线的电流仅由输送功率决定

D.仅增加升压变压器的副线圈匝数，其他条件不变，输电线上损失的功率减小

解析；r-0.02s,则频率/一1•一50Hz,变压器不改变交流电的周期与频率，则A

错.由乙图可知Um=340V,有效值U=^V340V,则B错.揄电线的电流由揄送功

\2

率和输送电压共同决定，则C错.当仅增加升压变压器的副线图匝数时，则输电电压增

大，由P=UI可知,输电电流减小，再由Pn/2/?可知输电线上损失的功率减小，则D

正确.

【典例17】通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P,原线圈的电压U

保持不变，输电线路的总电阻为R.当副线圈与原线圈的匝数比为人♦时，线路损耗的电功

率为P，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到北，线路损耗的电功率为尸2,则P和言

分别为()

A.—,-B.£)生，1

kUnn

PR1

rD.l

kU«2

八

解析:得:副线囤电，压U'=kU,而理想变压器P'=P*,副线图电，流/'

S,72

R同理可知。2=/2R=\jiPku\2R,

PP

，线路损耗的电功率修=/'次1

U'kU

=D正确.

n-

【典例18］如图所示，某发电机输出功率是100kW,输出电压是250V,从发电

机到用户间的输电线总电阻为8Q，要使输电线上的功率损失为5%,而用户得到的电

压正好为220V,则升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比分别是（）

A.16：I19()：11B.I：1611：190

C.I：16190：11D.16：111：190

33

解析：P(g=100XI0X5%W=5X10W,所以，揄电线电流/2==25A,

p

升压变压器原线困电流/i=S=400A,故升压变压器原、副线困匝效比为生=区=工

5M2/i16'

升压变压若副线图两端电压t/2=—</i=4000V,输电线损失电压Un=hK^=200V,

fh

降压变压器原线图两端电压5=收=3800V,故降压变压器原、副线图匝效比为

生=5詈.故C正确.

5

一、单选题

1.（2023•天津•统考高考真题）卜图为输电线为用户输电的情景，电路中升压变压器Ti

和降压变压器T2都认为是理想变压器，中间输电电路电阻为R,卜列说法正确的有

（）

A.Ti输出电压与12输入电压相等

B.「输出功率大于12输入功率

C.若用户接入的用电器增多，则火功率降低

D.若用户接入的用电器增多，则12输出功率降低

【答案】B

【详解】AB.由于输电过程中电阻R要产生热量，会损失功率，故「输出功率大于72

输入功率：「输出电压大于丁2输入电压，故A错误，B正确；

C.由于输入电压不变，所以变压器Ti的输出变压不变，随着用户接入的用电器增多,

导致用户端的等效电阻变小，则电流变大，根据

%=l2R

可知R功率增大；故C错误；

D.用户接入电路的用电器越多，用电器消耗功率增大，即谕出功率增大，故D错误。

故选B。

2.（2022・北京•高考真题）英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300mAe该变压器（）

A.原、副线圈的匝数之比为100：IB.输入电流为30A

C.输入电流的最大值为15立AD.原、副线圈交流电的频率之比为1：100

【答案】B

【详解】A.原、副线圈的匝数之比为

3_U}_220_1

n^=U^=22000=100

故A错误：

B.根据

3_h

石F

可得输入电流为

3

lv=-l2=100x300x10-A=30A

ni

故B正确；

C.输入电流的最大值为

Im=扬1=30V2A

故C错误：

D.变压器不会改变交流电的频率，故原、副线圈交流电的频率之比为1:1,故D错

误。

故选B。

3.（2022•重庆•高考真题）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&VB.变压器原、副线圈的匝数比为55：3

C.流过卤素灯的电流为0.24AD.卤素灯的电阻为968。

【答案】B

【详解】A.卤素灯上标记的额定电压12V即为卤素灯两端的电压有效值，A错误;

B.根据理想变压器的原理可知

几1_%_220_55

n^=~U^=~L2=~3

B正确；

C.流过卤素灯的电流为

P50W25

/=-=------=—A

U12V6

c错误；

D.卤素灯是非线性元件，电阻随着电压不同而改变，D错误。

故选Bo

4.（2023・北京・统考高考真题）自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压

器，原线圈接12V的正弦交流电源，副线圈接额定电压为33V的小灯泡。实际测得小

灯泡两端电压为2.5V。下列措施有可能使小灯泡正常发光的是（）

A.仅增加原线圈匝数B.仅增加副线圈匝数

C.将原、副线圈匝数都增为原来的两倍

【答案】B

【详解】A.由烈=空知，仅增加原线圈匝数，副线圈的输出电压S减小，不能使小川

泡正常发光，故A错误：

B.由最=段知，仅增加副线圈匝数，副线圈的输出电压S增大，有可能使小灯泡正常

发光，故B正确：

C.由最=言知，将原、副线圈匝数都增为原来的两倍，但由于原线圈的电压不变，则

副线圈的输出电压S不变，不能使小灯泡正常发光，故C错误；

D.将两个3.8V小灯泡并联，但由于原线圈的电压不变，则副线圈的输出电压S不变,

不能使小灯泡正常发光，故D错误。

故选B。

5.（2022・河北・统考高考真题）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狙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4,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（）

A.发电机输出的电压为&zrNBSz

B.发电机输出交变电流的频率为27nlz

C.变压器原、副线圈的匝数比为a7TN8Snz:U

D.发电机产生的瞬时电动势e='j2nNBSnzsin(2nnz')

【答案】C

【详解】B.发电机线圈的转速为〃z,输出交变电流的频率为

f=2ii=nZ

B错误：

A.线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的为正弦交流电，最大值为

Em=NBS-2n-nz

输出电压的有效值为

E=强=>/2nNBSnz

A错误：

C.变压器原、副线圈的匝数比为

7“_E_yflnNBSnz

n^=U=U

C正确；

D.发电机产生的瞬时电动分为

e=Emsino>t=2nNBSnzs\r.(<2nnz')t

D错误。

故选C。

6.(2020•浙江•统考高考真题)如图所示,某小型水电站发电机的输出功率P=100kW,

发电机的电压％=250V,经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R现=8。，在用

户端用降压变压器把电压降为U4=220V。已知输电线上损失的功率P线=5kW,假设

两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是()

A.发电机输出的电流A=40A

B.输电线上的电流曝=625A

C.降压变压器的匝数比内:%=190:11

D.用户得到的电流。=455A

【答案】C

【详解】A.根据电功率公式

P=UI

发电机输出电流

p

/i=—=400A

%

A错误；

B.输电线上损失功率5kW,由

P战="绿线

可得

故B错误：

C.降压变压器原副线圈得到的功率为

P产PP『95kW

根据理想变压器电流与线圈匝数成反比关系，可得

5000W

'线_n4_J8。_11

77=莉=95000W=190

220V

C正确；

D.用户得到的功率为95kW,用户得到的电流

95000W

’4=FL432A

D错误。

故选C。

7.(2023•山东・统考高考真题)某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U尸

250V,输出功率50()k\V。降压变压器的匝数比小：山=50：1,输电线总电阻R=62.5C。

其余线路电阻不计，用户端电压S=220V,功率88kW,所有变压器均为理想变压器。

下列说法正确的是()

A.发电机的输出电流为368A

C.输送给储能站的功率为408kWD.升压变压器的匝数比〃/:〃2=1：44

【答案】C

【详解】A.由题知，发电机的输出电压U/=250V,输出功率50()kW,则有

P二

/i=—=2X103A

A错误；

BD.由题知，用户端电压心=220V,功率88kW,则有

%==九3

〃，3n4

P'=U4h

联立解得

7/=400A,h=8A,U3=11000V

则输电线上损失的功率为

尸殁=h2R=4kW

且

5=U3+hK=11300V

再根据*=解得

5=J_

n246

BD错误；

C.根据理想变压器无功率损失有

P=lhh+P*

代入数据有

P“=408kW

C正确。

故选C。

二、多选题

8.（2022・天津•高考真题）如图所示，两理想变压器间接有电阻A,电表均为理想交流

电表，。、/）接入电压有效值不变的正弦交流电源。闭合开关S后（）

A.R的发热功率不变B.电压表的示数不变

C,电流表A1的示数变大D.电流表A2的示数变小

【答案】BC

【详解】AC.闭合开关5后，负载电阻减小，匝数为小的线图输出功率变大，匝数为3

的线圈输入功率也变大，。、〃两端电压有效值不变，由

Pi=U』i

可知电流表Al的不数变大，根据

_九2

因乌比值不变，人变大，，2变大，因此，R的发热功率变大，故A错误，C正确；

B.根据理想变压器电压比等于匝数比

U2n2

可知输出电压出不变，电压表的示数不变，故B正确:

D.根据理想变压器电流与匝数关系可得

，2nl

_%

万一元

由于匝数均保持不变，A增大，所以乃、〃增大，故电流表&的示数变大，故D错误。

故选BCo

9.（2023・海南•统考高考真题）下图是工厂利用“=220由sinlOO/rtV的交流电给36V

照明灯供电的电路，变压器原线圈匝数为1100匝，下列说法正确的是（）

A.电源电压有效值为220&VB.交变电流的周期为0.02s

C.副线圈匝数为180匝D.副线圈匝数为240匝

【答案】BC

【详解】A.电源电压的有效值

选项A错误:

B.交流电的周期

选项B正确;

CD.根据

曳=£1

可得副线圈匝数

%=T—x1100=180匝

选项C正确，D错误。

故选BCO

10.（2021•山东•高考直题）输电能耗演示电路如图所示。左侧变压器原、副线圈而数比

为1：3,输入电压为7.5V的正弦交流电。连接两理想变压器的导线总电阻为,,,负载R

的阻值为10。。开关S接1时,右侧变压器原、副线圈匝数比为2：1,R上的功率为10W：

接2时，匝数比为1：2,A上的功率为以下判断正确的是（）

A.r=10。B.r=50

C.P=45WD.P=22.5W

【答案】BD

【详解】当开关S接1时，左侧变压器次级电压

电阻/?上的电压，即右侧变压器的次级电压

{/4=VPR=10V

电流

则右侧变压器初级电压

2

[/3=-x10V=20V

电流

1

/=-x1A=O.5A

s32

则

当开关S接2时，设输电电流为〃：右侧变压两边电压关系可知

U2-Ir0.5//?

解得

Z=3A

则R上的功率

P=（0.5/）2/?=22.5W

故选BDo

I.如图所示，半径为A=1m的金属圆环，其半径。。是铜棒，两者电阻均不计且

接触良好.今让Oa以圆心。为轴，以角速度⑦=10rad/s匀速转动，圆环处于垂直于环

面、磁感应强度为4=2T的匀强磁场中.从圆心。引出导线，从圆环上接出导线，井

接到匝数比为如：“2=1：4的理想变压器原线圈两端.则接在副线圈两端的理想电压表

的示数为（）

A.40VB.20V

C.80VD.0

解析以圆心O为轴，以角速度①=10rad/s匀速转动，产生恒定的感应电动势，

变压器铁芯中磁通量不变，接在副线图两端的理想电压表的示数为0,选项D正确.

2.有一理想变压器，副线圈所接电路如图所示，灯LI、L2为规格相同的两只小灯

泡.当S断开时，灯Li正常发光.S闭合后，下列说法正确的是（）

A.灯Li、L2都能正常发光

B.原线圈的输入功率减小

C.原、副线阖的电流比增大

D.电阻/?消耗的功率增大

解析：选D.断开S时，Li正常发光，当闭合S后，总电阻戒小，回路中总电流增

大，A两端电压变大，灯泡两端电压减小，两灯不能正常发光，A项错误.由。入出

=5,且R«戒小,S不变，则。入变大，B项错误.由力="2可知，因线图匝数比不

R%hn\

变，则原、副线圈的电流比不变，C项错误.电阻/?的功率尸=尸〃，因/变大，R不变，

则。变大，D项正确.

3.如图所示，接在家庭电路上的埋想降压变压器给小灯泡L供电，如果将原、副

线圈减少相同匝数，其他条件不变，贝尤）

A.小灯泡变亮

B.小灯泡变暗

C.原、副线圈两端电压的比值不变

D.通过原、副线圈甩流的比值不变

解析：选B.变压器接在家庭电路上，可知U】=220V,因是降压变压器，则〃]>〃2,

当减少相同匝数时对理想变压•芸有"=":=〃'—&,所以5,感

〃2-△界"2Ul〃2S/”一△〃

小，小灯泡变暗，A错误，B正确.对于理想变压器，电压之比为匝数之比，所以原、

副线图两端电压之比变大，C错误.理想变压器原、副线图电流之比与匝数之比成反比，

所以原、副线网电流的比值变小，D错误.

4.一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在。、。间作为原

线圈.通过滑动触头取该线圈的•部分，接在c、d间作为副线圈.在。、8间输入电压

为5的交变电流时，c、d间的输出电压为S,在将滑动触头从.“点顺时针旋转到N

点的过程中（）

A.UA5,S降低B.5>U，S升高

C.U1<U\,5降低D.U1<U\,S升高

解析：选C.由图可知，cd间的线图为圣个线圈的一部分，故其匝效比作为原线图

的整个线图的匝数少，根据变压器的电压与匝数的关系可知，SVU,当触头由时点

顺时针旋转到/V点的过程中，cd间的线圈的匝数减少，所以输出电压降低，选项C正

确.

5.如图所示，变压器输入有效值恒定的电压，副线圈匝数可调,输出电压通过输

电线输送给用户（电灯等用电器），R表示输电线的电阻，则（）

A.用电器增加时，变压器输出电压增大

B.要提高用户的电压，滑动触头。应向上滑

C.用电器增加时，输电线的热损耗减小

D.用电器增加时，变压器的愉入功率减小

解析：选B.由于变压器原、副线图的匝数不变，而且输入电压不变，因此增加负载

不会君响输出电压，选项A错误；根据变压器原理可知输出电压S='"5,当滑动触

，八

头P向上滑时，〃2增大，所以榆出电压增大，用户的电压增大，选项B正确：由于用

业器是并联的，因此用也器增加时总电阻变小，输出业压不变，总电流增大，故输位线

的热损耗增大，选项C错误；用电器增加时总电阻变小，总电流增大，输出功率增大,

所以输入功率增大，选项D错误.

6.如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源匕图中各电表均为理想电表.下

列说法正确的是（）

A.当滑动变阻器的滑动触头『向上滑动时，心消耗的功率变人

B.当滑动变阻器的滑动触头尸向上滑动时，电压表V示数变大

C.当滑动变阻器的滑动触头。向上滑动时，电流表Ai示数变大

D.若闭合开关S,则巨流表Ai示数变大，A2示数变大

解析：选B.由懑知，U不变，出不变，故S不变.当尸向上滑动时，R品变大,R

fl2

S变大，R两端电压即电压表示数变大，U