第十三章 第69课时 变压器 远距离输电 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系-2027年高考物理一轮复习课件（含解析版讲义）

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变压器　远距离输电　实验十五：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
1.会用实验探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，体会控制变量法，了解实验误差的产生原因。2.知道变压器的工作原理，掌握变压器的特点，并能分析、解决实际问题。3.会对远距离输电线路各物理量分析和计算。
考点一　实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
考点二　理想变压器原理及应用
考点三　远距离高压输电线路分析及有关物理量的计算
实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
1.实验原理(1)实验电路图(如图所示)：(2)实验方法：控制变量法①n1、U1一定，研究n2和U2的关系。②n2、U1一定，研究n1和U2的关系。2.实验器材学生电源(低压交流电源，小于12 V)1个、可拆变压器1个、多用电表1个、导线若干。
3.实验过程(1)保持原线圈的匝数n1和电压U1不变，改变副线圈的匝数n2，研究n2对副线圈电压U2的影响。①估计被测电压的大致范围，选择多用电表交流电压挡适当量程，若不知道被测电压的大致范围，则应选择交流电压挡的最大量程进行测量。②组装可拆变压器：把两个线圈穿在铁芯上，闭合铁芯，用交流电压挡测量输入、输出电压。(2)保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变，研究原线圈的匝数对副线圈电压的影响。重复(1)中步骤。
4.数据处理由数据分析变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比与原、副线圈的匝数n1、n2之比的关系。5.注意事项(1)在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开电源开关，再进行操作。(2)为了人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱。(3)为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。
　　　(2024·江苏徐州市检测)某兴趣小组用如图所示的可拆变压器进行“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验。(1)下列说法正确的是　　　。 A.变压器工作时，通过铁芯导电把　电能由原线圈输送到副线圈B.变压器工作时在原线圈上将电能　转化为磁场能，在副线圈上将磁　场能转化为电能C.理想变压器的输入功率等于输出功率，没有能量损失D.变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零
(2)如图所示，实验时，原线圈接“0”“8”接线柱，副线圈接“0”“1”接线柱，原线圈两端连接低压交流电源10 V挡，用交流电压表测得副线圈两端的电压为0.4 V，这与其他小组的正确实验结论明显不一致。对于这个小组实验结论出现明显偏差的原因，最有可能的是　　。 A.原线圈匝数太多，电阻过大B.铁芯没有闭合，漏磁过多C.副线圈匝数太少，增加实验误差D.副线圈的电阻太小
(3)实际操作中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0 V，则可推断原线圈的输入电压可能为　　　。 A.3.0 VB.5.3 VC.6.0 VD.6.2 V
(4)为了实验过程中的安全，下列做法正确的是　　　。 A.为了人身安全，只能使用低压直流　电源，所用电压不要超过12 VB.连接好电路后，应先检查电路连接　是否正确，再接通电源进行实验C.因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱D.为了测量电表的安全，测量电压时，先选用最大量程试测
1.构造和原理(1)构造：如图所示，变压器是由_________和绕在铁芯上的_________组成的。(2)原理：电磁感应的互感现象。
　　　(2025·江苏卷·2)用图示可拆变压器进行探究实验，当变压器左侧的输入电压为2 V时，若右侧接线柱选取“0”和“4”，右侧获得4 V输出电压，则左侧接线柱选取的是A.“0”和“2”B.“2”和“8”C.“2”和“14”D.“8”和“14”
　　　(2025·广东卷·2)如图所示，某光伏电站输出功率1 000 kW、电压400 V的交流电，经理想变压器升压至10 kV后，通过输电线输送到变电站，输电线的等效电阻R为5 Ω。下列说法正确的是A.变压器原、副线圈匝数比为1∶100B.输电线上由R造成的电压损失为500 VC.变压器原线圈中的电流为100 AD.变压器原、副线圈中电流的频率不同
　　　(2024·全国甲卷·19改编)如图，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节，副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R0和R1、开关S。S处于闭合状态，在原线圈电压U0不变的情况下，为提高R1的热功率，可以A.保持T不动，滑动变阻器R的滑片向e端滑动B.将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片位置不变C.将T向a端移动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动D.将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片向e端滑动
　　　(2025·江苏南通市三模)如图所示，在原线圈两端加上有效值恒定的交流电压，理想变压器原、副线圈的电压有效值分别为U1、U2，电流有效值分别为I1、I2。当滑动变阻器滑片P向下移时A.I1不变B.I2变小C.U1不变D.U2变小
远距离高压输电线路分析及有关物理量的计算
　　　(2024·江苏南京市一模)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A.发电机输出的电流I1=40 AB.输电线上的电流I线=625 AC.降压变压器的匝数比n3∶n4=190∶11D.用户得到的电流I4=455 A
精练高频考点提升关键能力
1.(2026·江苏南京市学情调研)白鹤滩水电站是实施“西电东送”的国家重大工程，若水电站的输出功率不变，输出电压提高为原来的10倍，则输电导线上的电流将减小为原来的A.0.1　　　　　　　　　
2.(2026·江苏南京市部分高中期初考)如图所示为某夜灯的内部电路图，原线圈中电压U1随时间t变化关系的图像如图所示。则能正确反映副线圈中的U2-t图像是
3.(2026·江苏南京市七校联合体联考)如图所示是一种变压器的铭牌，可以推断A.额定容量指的是电荷量B.副线圈的匝数比原线圈匝数多C.副线圈的输出电压的频率比原线圈低D.正常工作时，副线圈中电流比原线圈中电流大
5.(2025·福建卷·2)在图(a)所示电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为4∶1，电阻R1的阻值是R2的2倍，电压表为理想电压表。若原线圈输入如图(b)所示的正弦交流电，则A.交流电周期为2.25 sB.电压表示数为12 VC.流经副线圈的电流是流经R1的2倍D.变压器的输入、输出功率之比为4∶1
6.(2025·江苏南京市两校联合体期中)如图所示，理想变压器原线圈接入有效电压恒定的正弦式交流电，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。电流表均为理想交流电表。在滑动变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中A.电流表A1示数增大B.电流表A2示数增大C.定值电阻R消耗的功率减小D.原线圈输入功率先增大后减小
7.(2025·江苏泰州市期初模拟)某同学在实验室进行探究变压器原、副线圈电压与匝数关系的实验。他准备了可拆变压器、多用电表、开关和导线若干。(1)实验需要以下哪种电源　　。 A.低压直流电源　　　　　　B.高压直流电源C.低压交流电源　　　　　　D.高压交流电源
(2)该同学认真检查电路无误后，先保证原线圈匝数不变，改变副线圈匝数；再保证副线圈匝数不变，改变原线圈匝数。分别测出相应的原、副线圈电压值。由于交变电流电压是变化的，所以，我们实际上测量的是电压的　　　值(填“有效”或“最大”)。其中一次多用电表读数如图所示，此时电压表读数为　　　。 
(3)理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成　　　(填“正比”或“反比”)，实验中由于变压器的铜损和铁损，导致原线圈与副线圈的电压之比一般　　　(填“大于”“小于”或“等于”)原线圈与副线圈的匝数之比。 
(4)实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别。原因不可能为　　(填字母代号)。 A.原、副线圈上通过的电流发热B.铁芯在交变磁场作用下发热C.变压器铁芯漏磁D.原线圈输入电压发生变化
8.(2024·浙江6月选考·7)理想变压器的原线圈通过a或b与频率为f、电压为u的交流电源连接，副线圈接有三个支路，如图所示。当S接a时，三个灯泡均发光，若A.电容C增大，L1灯泡变亮B.频率f增大，L2灯泡变亮C.RG上光照增强，L3灯泡变暗D.S接到b时，三个灯泡均变暗
10.(2023·山东卷·7)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88 kW，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368 AB.输电线上损失的功率为4.8 kWC.输送给储能站的功率为408 kWD.升压变压器的匝数比n1∶n2=1∶44
(2)升压变压器副线圈两端电压U2；
答案　2 240 V　
(3)若升压变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=1∶8，交流发电机线圈电阻r上消耗的热功率P。
12.(2026·江苏南京市检测)“南鲲”号是我国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电机，其原理如图甲所示，利用海浪带动浪板上下摆动，从而通过某个连接装置带动线框单向匀速转动，线框a、b端分别与铜滑环连接，再通过电刷将交流电输出，输出交流电加在图乙中的c、d两端，已知发电机的线框共有N匝，总电阻为R0，从图示时刻开始计时，线框
中磁通量随时间变化规律为Φ=Φ0sin ωt，图乙中变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数比为1∶2，R为滑动变阻器，其最大阻值为R0，定值电阻的阻值也为R0，
下列说法正确的是A.发电机电动势的有效值为NΦ0ωB.当滑动变阻器的滑片P向上移时，　变压器副线圈两端的电压变大C.当滑动变阻器电阻R=R0时，变