第十三章交变电流电磁振荡与电磁波传感器第68课时变压器电能的输送2025高考物理二轮专题

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　变压器是电能输送的必备设备，如图所示是电能输送的简单示 意图。
（1）变压器对恒定直流没有变压作用。（　√　）
（2）变压器能改变交变电流的频率。（　×　）
（3）工厂用电设备接得越多，输电线上的电流越大，输电线路损耗 越大。（　√　）
（4）当所有用户的用电器全部断电时，低压变电站变压器的副线圈 中电流为零，副线圈两端电压也为零。（　×　）
考点一　理想变压器的原理及应用　[素养自修类
3. 【多个副线圈的变压器电路】
（多选）（2021·河北高考8题）如图，发电机的矩形线圈长为2L、 宽为L，匝数为N，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，理想 变压器的原、副线圈匝数分别为n0、n1和n2，两个副线圈分别接有 电阻R1和R2，当发电机线圈以角速度ω匀速转动时，理想电流表读 数为I，不计线圈电阻，下列说法正确的是（　　）
4. 【电流互感器与电压互感器】
（多选）如图所示，L1和L2是输电线，甲、乙是两个互感器（可视为理想变压器），其中的线圈匝数关系为n1∶n2＝200∶1，n3∶n4＝1∶100，电流表和电压表均为理想交流电表。下列说法正确的是（　　 ）
1. 关于理想变压器的四点说明
（1）变压器不能改变直流电压。
（2）变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流 的频率。
（3）理想变压器本身不消耗能量。
（4）理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值。
2. 分析变压器电路的两个难点
（1）分析原线圈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。
（2）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。
3. 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：
（2）功率关系：P1＝P2＋P3＋P4＋…＋Pn。
（3）电流关系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋n4I4＋…＋nnIn。
考点二　理想变压器的动态分析问题　[多维探究类]
考法一　匝数比不变、负载变化
【典例1】　（2021·湖南高考6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（　　）
　匝数比不变、负载变化的分析思路
（2）当负载电阻发生变化时，I2变化，根据输出电流I2决定输入电流 I1，可以判断I1的变化。
（3）I2变化引起P2变化，根据P1＝P2，可以判断P1的变化。
考法二　匝数比改变、负载不变
【典例2】　如图所示，原、副线圈匝数比为100∶1的理想变压器，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1＝310sin（314t）（V），则（　　）
　负载电阻不变、匝数比变化的分析思路
（2）R不变，U2变化，I2发生变化。
考点三　电能的输送　[互动共研类]1. 理清三个回路
3. 明确三个关系式（联系两个变压器的纽带）
（2）电压：U2＝ΔU＋U3。
（3）电流：I2＝I线＝I3。
【典例3】　（2023·山东高考7题）某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1＝250 V，输出功率为500 kW。降压变压器的匝数比n3∶n4＝50∶1，输电线总电阻R＝62.5 Ω，其余线路电阻不计，用户端电压U4＝220 V，功率为88 kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（　　）
1. 【电能的输送电路分析】
（2020·浙江7月选考11题）如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P＝100 kW，发电机的电压U1＝250 V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线＝8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4＝220 V。已知输电线上损失的功率P线＝5 kW。假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（　　）
2. 【电能输送电路的动态分析】
（多选）图甲为某小型水电站的电能输送示意图，其输入电压如图 乙所示。输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、 n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4（变压器均为理想变 压器）。降压变压器右侧部分为一火灾报警系统（报警器未画 出），R0和R1为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的 升高而减小，下列说法正确的是（　　）
巧学 妙解 应用
考点一　理想变压器的原理及应用1. （2022·北京高考4题）某理想变压器的原线圈接在220 V的正弦交流 电源上，副线圈输出电压为22 000 V，输出电流为300 mA。该变压 器（　　 ）
2. （2022·山东高考4题）如图所示的变压器，输入电压为220 V，可输 出12 V、18 V、30 V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0.1 V。将阻值为12 Ω 的电阻R接在BC两端时，功率为12 W。下列说法正确的是（　　）
考点二　理想变压器的动态分析问题
4. （2021·湖北高考6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（　　 ）
5. （2021·福建高考3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（　　 ）
6. 如图所示，理想变压器的原线圈连接一个r＝9 Ω的电阻，且原线圈 匝数n1可以通过滑片P来调节，在副线圈两端连接了R＝16 Ω的电 阻，副线圈匝数n2＝1 000匝。在原线圈上加一输出电压恒定的正弦 交流电，下列说法正确的是（　　 ）
考点三　电能的输送7. （2023·浙江6月选考7题）我国1 100 kV特高压直流输电工程的送电 端用“整流”设备将交流变换成直流，用户端用“逆变”设备再将 直流变换成交流。下列说法正确的是（　　）
解析：　变压器的工作原理是电磁感应现象，因此升压变压器和 降压变压器原线圈两端的电压均为交流电压，所以送电端先升压再 整流，用户端先变交流再降压，A正确，B错误；1 100 kV指的是交 流电的有效值，C错误；由远距离输电的原理可知，输电功率由用 户端决定，D错误。
9. （多选）（2021·山东高考9题）输电能耗演示电路如图所示。左侧 变压器原、副线圈匝数比为1∶3，输入电压为7.5 V的正弦交流电。 连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R的阻值为10 Ω。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10 W； 接2时，匝数比为1∶2，R上的功率为P。以下判断正确的是（　　）
11. 如图所示为某小型电站高压输电示意图，变压器均为理想变压 器，发电机输出功率恒为20 kW。在输电线路上接入一个电流互感 器，其原、副线圈的匝数比为1∶10，电流表的示数为1 A，输电 线的总电阻用R线表示，大小为10 Ω。下列说法正确的是（　　 ）
12. （多选）一交流发电机组为某用户区供电的示意图如图所示，发 电机组能输出稳定的电压。升压变压器原、副线圈匝数之比为 n1∶n2＝1∶10。线圈两端的电压分别为U1、U2。输电线的总电阻 为r，降压变压器的原、副线圈匝数之比为n3∶n4＝10∶1，线圈两 端电压分别为U3、U4。L是用户区里一常亮的灯泡，三个回路的干 路电流分别为I1、I2、I3。随着用电高峰的到来，用户区开启了大 量的用电器，下列说法正确的是（　　）