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第26讲　变压器 电能的输送
1.理解变压器的原理，掌握理想变压器原、副线圈的功率关系、电压关系及电流关系，并会进行有关计算.
2.能利用功率、电压、电流关系对变压器进行动态分析.
3.会计算远距离输电问题中线路损失的功率和电压．
考点一　理想变压器基本关系的应用
1．基本关系式
(1)功率关系：P入＝P出．
(2)电压关系：只有一个副线圈时，＝；有多个副线圈时，＝＝＝….
(3)电流关系：只有一个副线圈时，＝.
由P入＝P出及P＝UI推出有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋….
2．制约关系
(1)电压：副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定．
(2)功率：原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定．
(3)电流：原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定．
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阻不变两种情况．
1．匝数比不变的情况(如图所示)
(1)U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻R如何变化，U2不变．
(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化．
(3)I2变化引起P2变化，P1＝P2，故P1发生变化．
　　
2．负载电阻不变的情况(如图所示)
(1)U1不变，发生变化，故U2变化．
(2)R不变，U2变化，故I2发生变化．
(3)根据P2＝，P2发生变化，再根据P1＝P2，故P1变化，P1＝U1I1，U1不变，故I1发生变化．
一 变压器原线圈接有负载模型——等效法
1.变压器原线圈接有负载R时，原、副线圈的制约关系依然成立，但电路输入的总电压U不再等于变压器原线圈的电压U1，而是U＝U1＋U负载，显然U≠U1.变压器原、副线圈两端的功率也始终相等，但电路输入的电功率P也不等于原线圈两端的功率P1，而是P＝P1＋P负载．
2.等效负载电阻法 理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 、 n ， 原、 副 线圈电压分别为 副线圈负载电阻为 R ， 设 等效阻值为 等效电路如图所示。 根据理想变压器基本规律： 可得： 负载电阻R消耗的功率 等效电阻消耗功率 根据P=P'，得等效阻抗 另证明： 通过等效便可将原线圈含电阻的变压器问题转化为恒定电流问题。
考点三　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→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→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(以图11为例)
图11
(1)功率关系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P损＋P3.
(2)电压、电流关系：＝＝，＝＝，U2＝ΔU＋U3，I2＝I3＝I线．
(3)输电电流：I线＝＝＝.
(4)输电线上损耗的电功率：P损＝I线ΔU＝IR线＝()2R线．
当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的.
如图所示，在理想变压器的原线圈回路中接有定值电阻，副线圈回路中接有滑动变阻器。原线圈一侧接在稳定的正弦式交流电源上，电流表和电压表均为理想交流电表。滑动变阻器滑片从某处自下向上滑动时，下列说法正确的是（　　）
A．电压表的示数增大 B．电流表的示数增大
C．两端的电压增大 D．流过的电流增大
某同学学了理想变压器工作原理后产生了一个想法，可将变压器及其负载等效视为一个电阻。如图所示理想变压器的原线圈与定值电阻串联后接在的交流电源上，副线圈接定值电阻和，理想变压器原、副线圈的匝数比为，定值电阻，，，则对应的等效电阻的阻值及电阻消耗的功率分别为（　　）
A．， B．，
C．， D．，
某住宅小区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成，发电机中矩形线圈电阻不计，它可绕轴OO′在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动。降压变压器副线圈上的滑动触头P上下移动时可改变输出电压，R0表示从用户端输电线电阻。下列判断正确的是（　　）
A．当用户用电器增加时，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向下滑动
B．当用户用电器减少，其他条件不变时，原线圈两端电压也减小
C．若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电压瞬时值最大
D．若发电机线圈的转速减为原来的一半，用户获得的交变电流频率保持不变
如图所示，一理想变压器原线圈接在）的交流电源上，副线圈与滑动变阻器R相连，交流电压表和交流电流表均可视为理想电表。下列说法正确的是（　　）
A．该交流电的频率为
B．变阻器的滑片向b端滑动，电压表的示数减小
C．变阻器的滑片向a端滑动，电流表的示数增大
D．变阻器的滑片向a端滑动，变压器的输入功率减小
如图甲所示，在理想变压器a、b端输入电压为的正弦交流电，原副线圈匝数比。定值电阻、、的阻值分别为，，，滑动变阻器R的最大阻值为。初始时滑动变阻器滑片位于最左端，向右缓慢移动滑片至最右端过程中，记录理想电压表V的示数U与理想电流表A的示数I，描绘出如图乙所示的图像。下列说法正确的是（　　）。
A．通过的电流先增大后减小
B．电压表示数先增大后减小
C．图像中纵截距，斜率绝对值为
D．消耗功率变大
某实验电路如图所示，交流发电机经过两个理想变压器对负载供电。已知交流发电机输出电压有效值恒定，两变压器间串有电阻r，负载为纯电阻。当升压变压器原、副线圈匝数比为n时，电阻r的功率为P，对负载的输电效率为；若调节升压变压器原、副线圈匝数比为0.1n，则（　　）
A．电阻r的功率变为 B．电阻r的功率变为
C．对负载的输电效率变为 D．对负载的输电效率变为
风能是21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。风力发电机是将风能（气流的动能）转化为电能的装置，如图a所示，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等。利用总电阻的线路向外输送风力发电机产生的电能。输送功率，发电机输出电压为250V，理想升压变压器原、副线圈的匝数比为，用户需要的电压是220V，如图b所示，则下列说法正确的是（　　）
A．导线上损失的功率为40kW
B．用户得到的电功率为96kW
C．在输电线路中设置的降压变压器原、副线圈的匝数比为
D．在输电线路中设置的降压变压器原、副线圈的匝数比为
白鹤滩水电站是实施“西电东送”的国家重大工程。单机容量世界第一，额定电压世界最高，被誉为水电巅峰之作。如图所示为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈匝数分别为、，降压变压器的原、副线圈匝数分别为、。保持发电机输出电压及输电线路上的总电阻不变。如果将输送电压由240kV升级为1000kV，输送的总电功率变为原来的2倍，则（　　）
A．变为原来的
B．输电线上的电流变为原来的
C．输电线上损失的功率变为原来的
D．如果用户两端电压不变，应变小
题型1理想变压器工作原理
如图所示，某理想变压器的原副线圈分别接有三个阻值相同的定值电阻、和。正弦交流电源的输出电压有效值恒为U，当开关S闭合时，两理想交流电压表的读数均为。则下列说法正确的是（　　）
A．
B．原副线圈匝数之比
C．若断开开关S，则、消耗的电功率之比为4：1
D．若断开开关S，则流过、的电流之比为1：2
图甲是某发电机通过理想变压器输电的示意图，图乙是原线圈接入的内阻的发电机提供的交变电流的图像（未知）。已知原线圈匝数匝，副线圈匝数匝，电压表和电流表均视为理想电表。电流表的示数为，电压表的示数为，灯泡恰好正常发光，则下列说法正确的是（　　）
A．灯泡的电阻为
B．交变电流的频率为
C．原线圈接入的交流电压表达式为
D．原线圈电路中消耗的总功率为
如图所示，有一台理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1，用理想电压表和理想电流表测量副线圈的电压和电流，R为副线圈的负载电阻，现在原线圈两端加上交变电压u，其随时间变化的规律为，则( )
A．副线圈中产生的交变电流频率为50Hz
B．电压表的示数的最大值为
C．若电流表示数为0.lA，则原线圈中的电流为0.5A
D．若电流表示数为0.1A，则1分钟内电阻R上产生的焦耳热为264J
题型2匝数比不变，负载发生变化
如图所示，某发电机的线圈在竖直向下的匀强磁场中从中性面开始匀速转动，理想电压表接在线圈两端。已知该线圈匝数N=500匝，线圈面积S=0.4m2，转速为n=50r/s，电阻不计，磁感应强度大小。线圈通过阻值R=100Ω的电阻与理想变压器原线圈串联，副线圈连接电阻RL=3Ω的灯泡和最大阻值为5Ω的滑动变阻器R′。已知理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，则（　　）
A．电压表的示数为40V
B．初始位置线圈产生的感应电动势最大
C．t=0.02s时，穿过线圈平面的磁通量为
D．在调节滑动变阻器滑片的过程中变压器输出的最大功率为2W
如图所示的电路接在有效值恒为U的交流电源两端，理想变压器原、副线圈的匝数之比，定值电阻、，电表均为理想电表。滑动变阻器的滑片位于最下端a与最上端b时，变压器的输出功率相同，则下列说法正确的是（　　）
A．当滑动变阻器滑片从a向b滑动时，电压表示数变大
B．当滑动变阻器滑片从a向b滑动时，电流表示数变小
C．滑动变阻器的最大阻值
D．当滑动变阻器接入电路的阻值为3Ω时，变压器的输出功率最大
如图所示的理想变压器为升压变压器，原线圈端接人电压有效值恒定的交流电源，并接有定值电阻，副线圈上接有滑动变阻器R，电路中的电表均为理想表。初始时，滑动变阻器的滑片P位于中间位置，下列说法正确的是（　　）
A．若滑片下移，电流表示数一定变小
B．若滑片下移，电压表示数一定变小
C．若滑片上移，电源的输出功率一定减小
D．若滑片上移，滑动变阻器功率一定变大
题型3匝数比变化，负载不变
如图所示，匝数为100匝、面积为10cm2的交流发电机线圈在磁感应强度为10T的匀强磁场中匀速转动。线圈平面与磁场平行时开始计时，通过一理想自耦变压器对外供电，转动角速度为100rad/s，线圈内阻不计，电压表为理想电压表。则下列说法正确的是（　　）
A．线圈产生的电动势的瞬时值表达式为
B．电压表V示数为100V
C．当滑动变阻器滑片向上滑动时，流经灯泡的电流变大
D．当自耦变压器滑片P向上滑动时，灯泡变暗
如图所示，理想变压器原、副线圈的总匝数之比为，原线圈匝数可调，电压表和电流表均为理想电表。从某时刻开始，在a、b两端加上的交流电压。则（　　）
A．当原线圈触头在最上端时，电压表的示数为22V
B．当时，a、b间电压的瞬时值为110V
C．只将滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电流表的示数变小
D．只将原线圈触头向下移动，电压表的示数变小
如图所示，一原副线圈匝数均可调节的理想变压器，输入端、接入有效值恒定的交流电源。已知定值电阻阻值为，滑动变阻器的最大阻值为。初始时刻原、副线圈的匝数之比为，滑片位于最下端。理想电压表的示数、示数变化量的大小分别用、表示；理想电流表的示数、示数变化量的大小分别用、表示。不计其余电阻，下列说法正确的是（　　）

A．保持、位置不变，向上缓慢滑动的过程中，不变，增大
B．保持、位置不变，向上缓慢滑动的过程中，不断减小
C．保持、位置不变，向上缓慢滑动的过程中，副线圈的输出功率逐渐减小
D．保持位置不变，、向上移动，使原副线圈增加相同的匝数后，副线圈的输出功率增大
题型4远距离输电原理及电压功率损失
图为我国某远距离输电系统简化示意图。发电厂输出的交变电流经升压变压器后，通过高压输电线路传输，再经降压变压器降压后供给城市用户用电。已知发电厂输出电压为，输出功率为，升压变压器原副线圈匝数比为，降压变压器原副线圈匝数比为，输电线路总电阻为。保持不变，忽略变压器的能量损耗，以下说法正确的是（ ）
A．输电线路上损失的功率为
B．升压变压器的输入电流与降压变压器的输出电流之比为
C．若仅减小，输电线路上的电压损失会增大
D．当发电厂输出频率增大，降压变压器的输出电压会减小
春夏秋冬、昼夜之间、工作日与节假日，对电力需求量差异很大，会形成用电高峰和低谷之间的峰谷负荷差。图为某节能储能输电网络示意图，可以在用电低谷时段把电能储存起来，高峰时段输出，填补用电缺口。发电机的输出电压，输出功率，降压变压器的匝数比，输电线总电阻为R，其上损失的功率，用户端电压，功率，所有变压器均为理想变压器，则（　　）
A．发电机的输出电流为200A B．输电线总电阻为
C．升压变压器的匝数比 D．输送给储能站的功率为
图为通过远距离输电方式给新能源汽车充电桩供电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比分别为、，输电线总电阻为。在的原线圈两端接入一电压为的交流电。不考虑其它因素的影响，下列说法正确的是（　　）
A．充电桩上交流电的周期为0.01s
B．当充电桩使用个数增多时，的输出电压减小
C．当的输入功率为时，输电线上损失的电功率为
D．当的输入功率为时，的输出电压有效值为
题型5远距离输电的动态分析问题
我国的特高压输电技术居世界第一，如图所示，发电站输出稳定的电压，经升压变压器升至特高压进行远距离输送，再经过降压变压器降压后供用户端使用，用户端电阻可分为持续用电用户电阻（设为定值电阻）和灵活用电用户电阻（设为可变电阻），输电线电阻不可忽略，下列说法正确的是（　　）
A．用电高峰期时，相当于变大
B．用电高峰期时，两端电压变大
C．在不改变输送电能总功率的前提下，对比普通的高压输电，使用特高压输电可以使两端电压更大
D．在不改变输送电能总功率的前提下，对比普通的高压输电，使用特高压输电会使输电线上电能损耗升高
如图，有一套模拟远距离输电装置示意图，图中变压器为理想变压器，电表为理想交流电表。升压变压器的输入端接电压恒定的交变电源，输电线的总电阻为r，降压变压器输出端接阻值相等的电阻，，当开关S闭合时，下列说法正确的是（ ）
A．电压表、示数均变大
B．电流表A示数变大
C．交变电源输出功率增大
D．输电线的发热功率增大
一小型水力发电站给某商场用户供电，并将剩余的电能储存起来。如图，发电机的输出电压，输出功率，降压变压器原、副线圈的匝数之比，输电线总电阻，其余线路电阻不计，商场的用户端电压，功率，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1200A
B．输电线上损失的电压为160V
C．输送给储能站的功率约为
D．升压变压器原、副线圈的匝数之比
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21世纪教育网(www.21cnjy.com)第26讲　变压器 电能的输送
1.理解变压器的原理，掌握理想变压器原、副线圈的功率关系、电压关系及电流关系，并会进行有关计算.
2.能利用功率、电压、电流关系对变压器进行动态分析.
3.会计算远距离输电问题中线路损失的功率和电压．
考点一　理想变压器基本关系的应用
1．基本关系式
(1)功率关系：P入＝P出．
(2)电压关系：只有一个副线圈时，＝；有多个副线圈时，＝＝＝….
(3)电流关系：只有一个副线圈时，＝.
由P入＝P出及P＝UI推出有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋….
2．制约关系
(1)电压：副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定．
(2)功率：原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定．
(3)电流：原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定．
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阻不变两种情况．
1．匝数比不变的情况(如图所示)
(1)U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻R如何变化，U2不变．
(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化．
(3)I2变化引起P2变化，P1＝P2，故P1发生变化．
　　
2．负载电阻不变的情况(如图所示)
(1)U1不变，发生变化，故U2变化．
(2)R不变，U2变化，故I2发生变化．
(3)根据P2＝，P2发生变化，再根据P1＝P2，故P1变化，P1＝U1I1，U1不变，故I1发生变化．
一 变压器原线圈接有负载模型——等效法
1.变压器原线圈接有负载R时，原、副线圈的制约关系依然成立，但电路输入的总电压U不再等于变压器原线圈的电压U1，而是U＝U1＋U负载，显然U≠U1.变压器原、副线圈两端的功率也始终相等，但电路输入的电功率P也不等于原线圈两端的功率P1，而是P＝P1＋P负载．
2.等效负载电阻法 理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 、 n ， 原、 副 线圈电压分别为 副线圈负载电阻为 R ， 设 等效阻值为 等效电路如图所示。 根据理想变压器基本规律： 可得： 负载电阻R消耗的功率 等效电阻消耗功率 根据P=P'，得等效阻抗 另证明： 通过等效便可将原线圈含电阻的变压器问题转化为恒定电流问题。
考点三　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→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→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(以图11为例)
图11
(1)功率关系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P损＋P3.
(2)电压、电流关系：＝＝，＝＝，U2＝ΔU＋U3，I2＝I3＝I线．
(3)输电电流：I线＝＝＝.
(4)输电线上损耗的电功率：P损＝I线ΔU＝IR线＝()2R线．
当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的.
如图所示，在理想变压器的原线圈回路中接有定值电阻，副线圈回路中接有滑动变阻器。原线圈一侧接在稳定的正弦式交流电源上，电流表和电压表均为理想交流电表。滑动变阻器滑片从某处自下向上滑动时，下列说法正确的是（　　）
A．电压表的示数增大 B．电流表的示数增大
C．两端的电压增大 D．流过的电流增大
【答案】A
【来源】2025届北京市朝阳区高三下学期二模物理试卷
【详解】AB．滑片从某处自下向上滑动时，滑动变阻器连入电路的阻值变大，由等效电阻有
可知等效电阻变大，由欧姆定律可知流经的电流为
可知减小， 即电流表的示数减小；
由电路电压关系可知原线圈的电压为
可知减小，则原线圈的电压值增大，根据变压器的电压关系有
可知增大，则增大，即电压表示数变大；A正确，B错误；
C．两端的电压为
由上述分析可知减小，则两端的电压减小，C错误；
D．由变压器的电流关系有
可知减小，则也减小，即流过的电流减小，D错误。
故选A。
某同学学了理想变压器工作原理后产生了一个想法，可将变压器及其负载等效视为一个电阻。如图所示理想变压器的原线圈与定值电阻串联后接在的交流电源上，副线圈接定值电阻和，理想变压器原、副线圈的匝数比为，定值电阻，，，则对应的等效电阻的阻值及电阻消耗的功率分别为（　　）
A．， B．，
C．， D．，
【答案】A
【来源】2025届河北省张家口市高三下学期第三次模拟考试物理试题
【详解】定值电阻和并联后的电阻为
将变压器及其负载等效视为一个电阻，等效后消耗的功率相等，则有
可得对应的等效电阻的阻值为
则原线圈电流为
则原线圈输入电压为
则副线圈输出电压为
可得电阻消耗的功率为
故选A。
某住宅小区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成，发电机中矩形线圈电阻不计，它可绕轴OO′在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动。降压变压器副线圈上的滑动触头P上下移动时可改变输出电压，R0表示从用户端输电线电阻。下列判断正确的是（　　）
A．当用户用电器增加时，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向下滑动
B．当用户用电器减少，其他条件不变时，原线圈两端电压也减小
C．若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电压瞬时值最大
D．若发电机线圈的转速减为原来的一半，用户获得的交变电流频率保持不变
【答案】A
【来源】2025届天津市耀华中学高三下学期一模考试物理试题
【详解】A．当用户数目增多时，负载电阻减小，副线圈输出电流增大，输电线上的电压损失变大，用户得到的电压变小，为使用户电压不变，应增加副线圈的匝数，提高输出电压，所以滑动触头P应向下滑动，故A正确；
B．由于原线圈两端的电压由发电机决定，所以当用户用电器减少，其他条件不变时，原线圈两端电压不变，故B错误；
C．图示位置线圈的磁通量最大，穿过线圈磁通量的变化率为零，感应电动势为零，故C错误；
D．若发电机线圈的转速减为原来的一半，根据可知，交流电的频率将减为原来的一半，变压器不改变交流电的频率，所以用户获得的交变电流频率减为原来的一半，故D错误。
故选A。
如图所示，一理想变压器原线圈接在）的交流电源上，副线圈与滑动变阻器R相连，交流电压表和交流电流表均可视为理想电表。下列说法正确的是（　　）
A．该交流电的频率为
B．变阻器的滑片向b端滑动，电压表的示数减小
C．变阻器的滑片向a端滑动，电流表的示数增大
D．变阻器的滑片向a端滑动，变压器的输入功率减小
【答案】D
【来源】2025届北京市昌平区高三下学期二模物理试卷
【详解】A．该交流电的频率为
选项A错误；
B．电压表的示数等于变压器次级电压，根据可知总是不变的，变阻器的滑片向b端滑动，电压表的示数不变，选项B错误；
CD．变阻器的滑片向a端滑动，R阻值变大，可知次级电流减小，即电流表的示数减小，根据P=I2U2可知，次级功率减小，则变压器的输入功率减小，选项C错误，D正确。
故选D。
如图甲所示，在理想变压器a、b端输入电压为的正弦交流电，原副线圈匝数比。定值电阻、、的阻值分别为，，，滑动变阻器R的最大阻值为。初始时滑动变阻器滑片位于最左端，向右缓慢移动滑片至最右端过程中，记录理想电压表V的示数U与理想电流表A的示数I，描绘出如图乙所示的图像。下列说法正确的是（　　）。
A．通过的电流先增大后减小
B．电压表示数先增大后减小
C．图像中纵截距，斜率绝对值为
D．消耗功率变大
【答案】BC
【来源】2025届湖南省长沙市雅礼中学高三下学期一模考试物理试题
【详解】A．将副线圈的电阻等效到原线圈，等效电阻记为
滑动变阻器的滑片从左端滑到右端先增大后减小，所以先增大后减小，所以原线圈的电流先减小后变大，因此电阻两端电压先减小后变大，则副线圈电压先变大后变小，设滑动变阻器滑片左端电阻，滑片右端电阻，则在电压增大变大，在电流增大过程中电阻变小，分流能力变强，电流变大，因此电流一直变大，A错误；
B．设滑动变阻器滑片左端电阻，滑片右端电阻，则副线圈电路中、、
总电阻为
易知，当时，取最大值
当，时，为
当，时，为
则在滑片自左向右移动过程中，由增至再减至，电压表示数先增后减小，故B正确；
C．由原副线圈的电压和电流关系和可得
图像中纵截距为，斜率绝对值为，所以，图像斜率绝对值为，故C正确；
D．由等效电阻知识可知，副线圈中电阻等效至原线圈中后，则等效电阻同样先增后减小，原线圈中电流先减后增大，消耗功率先减后增大，故D错误。
故选BC。
某实验电路如图所示，交流发电机经过两个理想变压器对负载供电。已知交流发电机输出电压有效值恒定，两变压器间串有电阻r，负载为纯电阻。当升压变压器原、副线圈匝数比为n时，电阻r的功率为P，对负载的输电效率为；若调节升压变压器原、副线圈匝数比为0.1n，则（　　）
A．电阻r的功率变为 B．电阻r的功率变为
C．对负载的输电效率变为 D．对负载的输电效率变为
【答案】A
【来源】2025届河南省郑州市高三下学期第三次质量预测（三模）物理试题
【详解】AB．设升压变压器原、副线圈两端的电压分别为、，原、副线圈的匝数分别为、，则由
得
设负载电阻为，降压变压器原、副线圈匝数比为（保持不变）；根据等效电阻法，如图所示等效电阻为；
则电阻r的功率为
则当调节升压变压器原、副线圈匝数比为0.1n时，电阻r的功率变为，A正确，B错误；
CD．设通过电阻的电流为，因为是理想变压器，故对负载的输电效率为
可得和电流无关，即和电压无关，保持不变，故CD错误。
故选A。
风能是21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。风力发电机是将风能（气流的动能）转化为电能的装置，如图a所示，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等。利用总电阻的线路向外输送风力发电机产生的电能。输送功率，发电机输出电压为250V，理想升压变压器原、副线圈的匝数比为，用户需要的电压是220V，如图b所示，则下列说法正确的是（　　）
A．导线上损失的功率为40kW
B．用户得到的电功率为96kW
C．在输电线路中设置的降压变压器原、副线圈的匝数比为
D．在输电线路中设置的降压变压器原、副线圈的匝数比为
【答案】BC
【来源】2025届辽宁省重点中学协作校高三下学期二模物理试题
【详解】AB．升压变压器次级电压
次级电流
导线上损失的功率为
用户得到的电功率为100kW-4kW=96kW，选项A错误，B正确；
CD．降压变压器初级电压
在输电线路中设置的降压变压器原、副线圈的匝数比为
选项C正确，D错误。
故选BC。
白鹤滩水电站是实施“西电东送”的国家重大工程。单机容量世界第一，额定电压世界最高，被誉为水电巅峰之作。如图所示为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈匝数分别为、，降压变压器的原、副线圈匝数分别为、。保持发电机输出电压及输电线路上的总电阻不变。如果将输送电压由240kV升级为1000kV，输送的总电功率变为原来的2倍，则（　　）
A．变为原来的
B．输电线上的电流变为原来的
C．输电线上损失的功率变为原来的
D．如果用户两端电压不变，应变小
【答案】A
【来源】2025届安徽省淮北市、淮南市高三下学期第二次质量检测物理试卷
【详解】A．不变，如果将输送电压由240kV升级为1000kV，变为原来的，根据，所以变为原来的，故A正确；
B．根据可知，因变为原来的2倍，变为原来的，则输电线上的电流变为原来的，故B错误；
C．根据可知变为原来的，故C错误；
D．总功率变大，损失的功率变小，则用户端功率变大，因用户端电压不变，则变大，又变小，，则变大，故D错误。
故选A。
题型1理想变压器工作原理
如图所示，某理想变压器的原副线圈分别接有三个阻值相同的定值电阻、和。正弦交流电源的输出电压有效值恒为U，当开关S闭合时，两理想交流电压表的读数均为。则下列说法正确的是（　　）
A．
B．原副线圈匝数之比
C．若断开开关S，则、消耗的电功率之比为4：1
D．若断开开关S，则流过、的电流之比为1：2
【答案】D
【来源】2025年重庆市高三下学期第三次联合诊断检测物理试题（康德卷）
【详解】B．设
开关S闭合时，通过原线圈的电流
通过副线圈的电流
可知原副线圈匝数之比
故B错误；
A．原线圈两端电压
因此交流电源的输出电压有效值
故A错误；
D．断开开关S后，流过、的电流之比
故D正确；
C．、消耗的电功率之比
故C错误。
故选D。
图甲是某发电机通过理想变压器输电的示意图，图乙是原线圈接入的内阻的发电机提供的交变电流的图像（未知）。已知原线圈匝数匝，副线圈匝数匝，电压表和电流表均视为理想电表。电流表的示数为，电压表的示数为，灯泡恰好正常发光，则下列说法正确的是（　　）
A．灯泡的电阻为
B．交变电流的频率为
C．原线圈接入的交流电压表达式为
D．原线圈电路中消耗的总功率为
【答案】D
【来源】2025届甘肃省白银市靖远县第一中学高三下学期模拟预测物理试题
【详解】A．根据理想变压器的工作原理
由题意可知，解得，根据部分电路欧姆定律可得，灯泡的电阻
A项错误；
B．由题图乙可知，交流电的周期，则交流电的频率
B项错误；
C．根据理想变压器的工作原理有
由题意可知，则，又
故原线圈接入的交流电压表达式为
C项错误；
D．原线圈电路中消耗的总功率
D项正确。
故选D。
如图所示，有一台理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1，用理想电压表和理想电流表测量副线圈的电压和电流，R为副线圈的负载电阻，现在原线圈两端加上交变电压u，其随时间变化的规律为，则( )
A．副线圈中产生的交变电流频率为50Hz
B．电压表的示数的最大值为
C．若电流表示数为0.lA，则原线圈中的电流为0.5A
D．若电流表示数为0.1A，则1分钟内电阻R上产生的焦耳热为264J
【答案】AD
【来源】2025届天津市和平区高三下学期第二次模拟物理试卷
【详解】A．由表达式知道周期
所以频率
A正确；
B．根据电压与匝数成正比可知，原线圈的电压的最大值为 ，所以副线圈的电压的最大值为，电压表的示数为电压的有效值，所以示数为44V，所以B错误；
C．电流与匝数成反比，所以若电流表示数为0.1A，则原线圈中的电流为0.02A，所以C错误；
D．副线圈消耗的电能全部转化为焦耳热，所以Q=UIt=264J
所以D正确。
故选AD。
题型2匝数比不变，负载发生变化
如图所示，某发电机的线圈在竖直向下的匀强磁场中从中性面开始匀速转动，理想电压表接在线圈两端。已知该线圈匝数N=500匝，线圈面积S=0.4m2，转速为n=50r/s，电阻不计，磁感应强度大小。线圈通过阻值R=100Ω的电阻与理想变压器原线圈串联，副线圈连接电阻RL=3Ω的灯泡和最大阻值为5Ω的滑动变阻器R′。已知理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，则（　　）
A．电压表的示数为40V
B．初始位置线圈产生的感应电动势最大
C．t=0.02s时，穿过线圈平面的磁通量为
D．在调节滑动变阻器滑片的过程中变压器输出的最大功率为2W
【答案】D
【来源】2025届山东省聊城市高三下学期二模物理试题
【详解】A．线圈转动产生的感应电动势最大值为
所以电压表测感应电动势的有效值，示数为
故A错误；
B．初始位置时穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，所以线圈产生的感应电动势为零，故B错误；
C．线圈转动的周期为
由于线圈从中性面开始转动并计时，所以t=0.02s时线圈和中性面重合，此时线圈的磁通量为最大值，最大为
故C错误；
D．根据等效电源法，设新电源的电动势为E′，新电源的内阻为r，则
对原线圈回路有
根据原副线圈电压、电流与匝数的关系可得，
联立可得
则，
当时，新电源的输出功率最大，即变压器的输出功率达到最大，且最大值为
故D正确。
故选D。
如图所示的电路接在有效值恒为U的交流电源两端，理想变压器原、副线圈的匝数之比，定值电阻、，电表均为理想电表。滑动变阻器的滑片位于最下端a与最上端b时，变压器的输出功率相同，则下列说法正确的是（　　）
A．当滑动变阻器滑片从a向b滑动时，电压表示数变大
B．当滑动变阻器滑片从a向b滑动时，电流表示数变小
C．滑动变阻器的最大阻值
D．当滑动变阻器接入电路的阻值为3Ω时，变压器的输出功率最大
【答案】C
【来源】2025届辽宁省名校联盟高三下学期5月联合考试（三模）物理试题
【详解】C．变压器副线圈等效电阻为
又因为滑动变阻器触片滑到最下端与最上端时，变压器的输出功率相同，所以
解得
故C正确；
AB．当滑动变阻器滑片从a向b滑动时，滑动变阻器接入电路阻值减小，等效电阻减小，根据
可知原线圈电流增大，即电流表示数变大，两端电压变大，则原线圈输入电压变小，根据可知，副线圈输出电压变小，即电压表示数变小，故AB错误；
D．将看成电源内阻，可知当
变压器输出功率最大，解得滑动变阻器接入电路的阻值为
故D错误。
故选C。
如图所示的理想变压器为升压变压器，原线圈端接人电压有效值恒定的交流电源，并接有定值电阻，副线圈上接有滑动变阻器R，电路中的电表均为理想表。初始时，滑动变阻器的滑片P位于中间位置，下列说法正确的是（　　）
A．若滑片下移，电流表示数一定变小
B．若滑片下移，电压表示数一定变小
C．若滑片上移，电源的输出功率一定减小
D．若滑片上移，滑动变阻器功率一定变大
【答案】BC
【来源】2025届四川省乐山市高三下学期三模考试物理试题
【详解】AB．若滑片下移，电阻减小，将整个变压器和副线圈等效电阻，即为
总电阻减小，电流增大，电流表示数增大，根据可知两端的电压增大，则变压器原线圈两端电压减小，根据理想变压器原副线圈的电压比等于匝数比可知副线圈两端的电压减小，则电压表示数一定变小，A错误，B正确；
C．若滑片上移，电阻增大，总电阻增大，电流减小，根据功率可知
所以电源的输出功率减小，C正确；
D．将等效为电源的内阻，则滑动变阻器功率为电源的输出功率，当等效外电阻的阻值等于时，电源输出功率最大，即滑动变阻器功率最大，由于两个电阻的阻值大小不确定，所以无法确定滑动变阻器功率的变化情况，D错误。
故选BC。
题型3匝数比变化，负载不变
如图所示，匝数为100匝、面积为10cm2的交流发电机线圈在磁感应强度为10T的匀强磁场中匀速转动。线圈平面与磁场平行时开始计时，通过一理想自耦变压器对外供电，转动角速度为100rad/s，线圈内阻不计，电压表为理想电压表。则下列说法正确的是（　　）
A．线圈产生的电动势的瞬时值表达式为
B．电压表V示数为100V
C．当滑动变阻器滑片向上滑动时，流经灯泡的电流变大
D．当自耦变压器滑片P向上滑动时，灯泡变暗
【答案】D
【来源】2025届山东省名校考试联盟高三下学期市级第二次模拟考试物理试题
【详解】AB．线圈产生的电动势最大值为
线圈与磁场平行时开始计时，故表达式为
电压表V示数为有效值，即
故AB错误；
C．当滑动变阻器滑片向上滑动时，由于原线圈输入电压不变，变压器原、副线圈匝数均不变，则副线圈输出电压不变，即灯泡两端电压不变，根据欧姆定律可知，流经灯泡的电流不变，故C错误；
D．当自耦变压器滑片P向上滑动时，原线圈匝数变大，根据可知，副线圈输出电压减小，即灯泡两端电压减小，灯泡变暗，故D正确。
故选D。
如图所示，理想变压器原、副线圈的总匝数之比为，原线圈匝数可调，电压表和电流表均为理想电表。从某时刻开始，在a、b两端加上的交流电压。则（　　）
A．当原线圈触头在最上端时，电压表的示数为22V
B．当时，a、b间电压的瞬时值为110V
C．只将滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电流表的示数变小
D．只将原线圈触头向下移动，电压表的示数变小
【答案】C
【来源】2025届安徽省马鞍山市高三下学期二模物理试题
【详解】A．由题可知，在a、b两端加上交流电压为
则原线圈交流电压的最大值为
故原线圈交流电压的有效值为
当原线圈触头在最上端时，则理想变压器原、副线圈的总匝数之比为，根据
解得
即电压表的示数为11V，故A错误；
B．由题可知，在a、b两端加上交流电压为
可知当时，代入上式可得a、b间电压的瞬时值为220V，故B错误；
C．只将滑动变阻器触头P向上移动的过程中，滑动变阻器R的有效阻值增大，变压器副线圈的交流电压有效值不变，故副线圈的电流变小，即电流表的示数变小，故C正确；
D．只将原线圈触头向下移动，即变压器原线圈的匝数减小，根据有
可知副线圈变压器副线圈的交流电压有效值变大，即电压表的示数变大，故D错误。
故选C。
如图所示，一原副线圈匝数均可调节的理想变压器，输入端、接入有效值恒定的交流电源。已知定值电阻阻值为，滑动变阻器的最大阻值为。初始时刻原、副线圈的匝数之比为，滑片位于最下端。理想电压表的示数、示数变化量的大小分别用、表示；理想电流表的示数、示数变化量的大小分别用、表示。不计其余电阻，下列说法正确的是（　　）

A．保持、位置不变，向上缓慢滑动的过程中，不变，增大
B．保持、位置不变，向上缓慢滑动的过程中，不断减小
C．保持、位置不变，向上缓慢滑动的过程中，副线圈的输出功率逐渐减小
D．保持位置不变，、向上移动，使原副线圈增加相同的匝数后，副线圈的输出功率增大
【答案】C
【来源】2025届湖南省岳阳市高三下学期二模考试物理试题
【详解】A．设输入端、电压为，理想变压器原线圈电压为、电流为，副线圈电压为、电流为，则保持、位置不变，匝数比为。则根据理想变压器相关公式可知，在原线圈中的等效电阻为
则原线圈电流
原线圈电压
向上滑动过程中减小，则减小，增大，减小。根据理想变压器，
可知增大、减小，A错误；
B．设两端电压为，则原线圈满足
则
所以
根据变压器规律可知，变压器原副线圈电压变化量之比
电流变化量之比
则
则保持、位置不变，向上缓慢滑动的过程中，不变，B错误；
C．由A选项分析可知，则保持、位置不变，在原线圈中的等效电阻为
变压器输出功率为
当且仅当时输出功率最大
由于最大阻值为，则向上滑动过程中，等效电阻最大值为且在逐渐降低，所以变压器输出功率由最大逐渐减小，则副线圈的输出功率逐渐减小，C正确；
D．保持位置不变，、向上移动，使原副线圈增加相同的匝数后，在原线圈中的等效电阻为
由C选项分析可知，当且仅当时输出功率最大，所以原副线圈增加相同的匝数后变压器输出功率降低，D错误。
故选C。
题型4远距离输电原理及电压功率损失
图为我国某远距离输电系统简化示意图。发电厂输出的交变电流经升压变压器后，通过高压输电线路传输，再经降压变压器降压后供给城市用户用电。已知发电厂输出电压为，输出功率为，升压变压器原副线圈匝数比为，降压变压器原副线圈匝数比为，输电线路总电阻为。保持不变，忽略变压器的能量损耗，以下说法正确的是（ ）
A．输电线路上损失的功率为
B．升压变压器的输入电流与降压变压器的输出电流之比为
C．若仅减小，输电线路上的电压损失会增大
D．当发电厂输出频率增大，降压变压器的输出电压会减小
【答案】BC
【来源】2025届广东省汕头市高三下学期二模物理试题
【详解】A．设升压变压器原线圈的电流为，副线圈的电流为；由题知发电厂输出电压为，输出功率为，则有
解得
根据
解得
故输电线路上损失的功率为
故A错误；
B．对升压变压器有
设降压变压器输出电流为，对降压变压器
联立可得
故B正确；
C．输电线路上的电压损失为
可知若仅减小，输电线路上的电压损失会增大，故C正确；
D．因为升压变压器的变压比和降压变压器的变压比不变，所以升压变压器副线圈的电压不变，又输出功率不变P，故升压变压器副线圈的电流不变，根据
可知电阻R两端的电压不变，在中间输送回路中有
所以降压变压器原线圈两端的电压不变，故降压变压器输出电压不变，与交流电的频率无关，所以当发电厂输出频率增大时，降压变压器的输出电压不变，故D错误。
故选BC。
春夏秋冬、昼夜之间、工作日与节假日，对电力需求量差异很大，会形成用电高峰和低谷之间的峰谷负荷差。图为某节能储能输电网络示意图，可以在用电低谷时段把电能储存起来，高峰时段输出，填补用电缺口。发电机的输出电压，输出功率，降压变压器的匝数比，输电线总电阻为R，其上损失的功率，用户端电压，功率，所有变压器均为理想变压器，则（　　）
A．发电机的输出电流为200A B．输电线总电阻为
C．升压变压器的匝数比 D．输送给储能站的功率为
【答案】C
【来源】2025届江西省赣州市高三下学期一模物理试题
【详解】A．对原线圈电路
解的
故A错误；
BC．对用电回路有
所以
对输电回路有，，
代入数据解得，，
所以
故B错误，C正确；
D．输送给储能站的功率为
故D错误。
故选C。
图为通过远距离输电方式给新能源汽车充电桩供电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比分别为、，输电线总电阻为。在的原线圈两端接入一电压为的交流电。不考虑其它因素的影响，下列说法正确的是（　　）
A．充电桩上交流电的周期为0.01s
B．当充电桩使用个数增多时，的输出电压减小
C．当的输入功率为时，输电线上损失的电功率为
D．当的输入功率为时，的输出电压有效值为
【答案】BD
【来源】2025届山东省淄博市高三下学期一模物理试题
【详解】A．由可知，则周期为s
故A错误
B．若充电桩消耗的功率增大，则电源输入总功率变大，因为总电压不变，由可知升压变压器原线圈电流变大，升压变压器副线圈电流变大，则输电线上的损耗电压变大，降压变压器原线圈电压变小，则的输出电压减小,故B正确。
C．的输入电压为V
的输入功率为时，则电流为A
根据
解得A
输电线上损失的电功率为
故C错误；
D．根据
解得V
输电线两端的电压为V
则V
根据
解得V
故D正确；
故选BD。
题型5远距离输电的动态分析问题
我国的特高压输电技术居世界第一，如图所示，发电站输出稳定的电压，经升压变压器升至特高压进行远距离输送，再经过降压变压器降压后供用户端使用，用户端电阻可分为持续用电用户电阻（设为定值电阻）和灵活用电用户电阻（设为可变电阻），输电线电阻不可忽略，下列说法正确的是（　　）
A．用电高峰期时，相当于变大
B．用电高峰期时，两端电压变大
C．在不改变输送电能总功率的前提下，对比普通的高压输电，使用特高压输电可以使两端电压更大
D．在不改变输送电能总功率的前提下，对比普通的高压输电，使用特高压输电会使输电线上电能损耗升高
【答案】C
【来源】安徽省滁州市定远中学2022-2023学年高三上学期1月同步跟踪检测物理试卷
【详解】A．因用电器都是并联使用，因此在用电高峰时，用电器增加，相当于变小，故A错误；
B．用电高峰期时，相当于变小，降压变压器副线圈的电流增大，由变压器原理可知，降压变压器原线圈的电流增大，导致输电线上的电压降增大，发电站输出电压稳定，则有降压变压器的原线圈两端电压减小，副线圈输出电压减小，使两端电压变小，故B错误；
CD．在不改变输送电能总功率的前提下，由可知，使用特高压输电，输电线上的电流大幅度减小，输电线上的电压降减小，则降压变压器原线圈两端的电压比普通的高压输电时高，则两端电压更大；输电线上的电能损耗，因输电线上电流减小，可知输电线上电能损耗降低，故C正确，D错误。
故选C。
如图，有一套模拟远距离输电装置示意图，图中变压器为理想变压器，电表为理想交流电表。升压变压器的输入端接电压恒定的交变电源，输电线的总电阻为r，降压变压器输出端接阻值相等的电阻，，当开关S闭合时，下列说法正确的是（ ）
A．电压表、示数均变大
B．电流表A示数变大
C．交变电源输出功率增大
D．输电线的发热功率增大
【答案】BCD
【来源】2024届广东省南澳县南澳中学高三下学期冲刺高考模拟考试物理试题
【详解】AB．因为减小T1的原副线圈匝数比不变，其它条件不变时，由
得，副线圈电压不变，即电压表示数不变，设T2的原副线圈匝数比为，根据匝数比与电流和电压的关系推得降压变压器T2的副线圈上的等效电阻为，当开关S闭合时，减小，根据
知电流表A示数变大增大，又
故T2的原线圈上的电压减小，副线圈的电压也减小，即示数减小，故A错误，B正确；
C．交变电源输出功率增大,故 C正确；
D．输电线的发热功率
增大，故D正确。
故选BCD。
一小型水力发电站给某商场用户供电，并将剩余的电能储存起来。如图，发电机的输出电压，输出功率，降压变压器原、副线圈的匝数之比，输电线总电阻，其余线路电阻不计，商场的用户端电压，功率，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1200A
B．输电线上损失的电压为160V
C．输送给储能站的功率约为
D．升压变压器原、副线圈的匝数之比
【答案】D
【详解】A．发电机的输出电流为
故A错误；
B．降压变压器次级电流
初级电流
输电线上损失的电压为
故B错误；
C．输电线上损失的功率为
输送给储能站的功率为
故C错误；
D．升压变压器次级电压
升压变压器的匝数比
故D正确。
故选D。
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