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2024 年高考物理一轮大单元综合复习导学练
专题67 变压器及远距离输电
导练目标
导练内容
目标1
理想变压器原理与基本关系
目标2
理想变压器的动态分析
目标3
远距离输电
【知识导学与典例导练】
一、理想变压器原理与基本关系
【例1】如图甲所示，交流电压表和交流电流表可视为理想电表，三个定值电阻
理想变压器
没有能量损失(铜损、铁损)，没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)
基本关系
功率关系
原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，P 入＝P 出
电压关系
原、副线圈的电压比等于匝数比，U1∶U2＝n1∶n2，与负载的多少无关
电流关系
只有一个副线圈时，I1∶I2＝n2∶n1；有多个副线圈时，由P 入＝P 出即I1U1＝I2U2＋
I3U3＋…＋InUn得I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn
频率关系
f1＝f2(变压器不改变交流电的频率)
处理技巧
等效电阻
1
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．理想变压器原线圈接在正弦交流电源上，原、副线圈的匝数比为
，已知
中瞬时电流
随时间t 变化的规律如图乙所示，则（ ）
A．交流电的频率为
B．电压表的示数为800V
C．电流表的示数为3A
D．若
烧断，变压器输出功率变大
【例2】如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比
，原线圈电路中接入正弦交流电压
，电流表为理想交流电表。已知
，
，开关S 闭合前、后电流表示数
之比为2 3∶。下列说法正确的是（ ）
A．定值电阻R2=5Ω
B．开关S 闭合时，副线圈两端的电压为110V
C．开关S 断开时，电流表的示数为11A
D．开关S 闭合时，电路中消耗的总功率为2420W
二、理想变压器的动态分析
匝数比不变的情况
负载电阻不变的情况
(1)U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，
可以得出不论负载电阻R 如何变化，U2不变。
(1)U1不变，发生变化，U2变化。
(2)R 不变，U2变化，I2发生变化。
2
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(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。
(3)根据P2＝和P1＝P2，可以判断P2变化时，
P1发生变化，U1不变时，I1发生变化。
【例3】如图所示，理想变压器原线圈输入电压
，副线圈电路中
为定值电阻，R 是滑动变
阻器。
和
是理想交流电压表，示数分别用
和
表示；
和
是理想交流电流表，示数分别用
和
表示。下列说法正确的是（ ）
A．
和
表示电流的瞬时值
B．滑片P 向下滑动过程中，
不变
变大
C．
和
表示电压的最大值
D．滑片P 向下滑动过程中，
变大
变小
【例4】一理想变压器原线圈接入正弦交流电源，副线圈匝数可以通过滑动触头Q 调节，副线圈所接电路
如图所示，其中R0为定值电阻，R 为滑动变阻器，P 为滑动变阻器的滑动触头，V 为理想电压表。则下列
说法正确的是（ ）
A．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电压表的示数变小
B．保持P 的位置不动，将Q 向下滑动时，R0上的功率变大
C．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电压表的示数变小
D．保持Q 的位置不动，将P 向下滑动时，R0上的功率变大
三、远距离输电
3
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远距离输电问题中的“三 二 一”
1．理清三个回路
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n1)和线圈2(匝数为n2)中
各个量间的关系是＝，＝，P1＝P2。
(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n3)和线圈4(匝数为n4)中
各个量间的关系是＝，＝，P3＝P4。
3．掌握一个守恒
能量守恒关系式P1＝P 损＋P4。
4.电压损失和功率损失的计算
（1）电压损失：输电线路上I2＝I 线＝I3，总电阻R 线导致的电压损失ΔU＝U2－U3＝I 线R 线。
（2）功率损失：
①P 损＝P1－P4
②P 损＝I 线·ΔU＝IR 线＝
R 线
注意：(1)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减小到原来的。
(2)不要把输电线上的输电电压U2和输电线上损失的电压ΔU 相混淆。
【例5】近些年中国研发出多项独有的先进技术，其中特高压输电技术让中国标准成为了国际标准，该技
术可使输电线电压高达1000 千伏及以上等级。某电厂对用户进行供电的原理如图所示。发电机的输出电压
为
，输电线的总电阻
，为了减小输电线路上的损耗采用了高压输电技术。变压器视为理
想变压器，其中升压变压器的匝数比为
，用户获得的电压为
。若在某一段时间内，
发电厂的输出功率恒为
，则下列说法中正确的是（ ）
4
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A．输电线上的电流为300A
B．降压变压器的匝数比为
C．输电线上损失的功率为
D．若改用1000 千伏超高压输电，则输电线路上可减少损失的电功率为4050W
【综合提升专练】
1．如图所示，理想变压器原线圈的匝数
为1100 匝，原线圈两端的电压随时间变化的关系式为
。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，将阻值为
的电阻
接在
两端时，
消耗的功率为
，下列说法正确的是（ ）
A．副线圈的匝数
为50 匝
B．电压表的示数为
C．
两端的电压为
，频率为
D．流过
的电流为
，周期为
2．利用风力发电会出现发电高峰与用电高峰错时的现象，需要设计节能储能输电网络。如图所示，若风
力发电输出功率恒为500kW，输电线总电阻R=100Ω，其余线路电阻忽略不计，用户两端电压恒为
U=48kV。白天用户的用电功率为480kW，夜晚用户的用电功率为96kW，所有变压器均为理想变压器。下
列说法正确的是（ ）
5
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A．白天输送给储能站的功率为10kW
B．夜晚输送给储能站的功率为40kW
C．白天输电线上损失的功率为10kW
D．白天输电线上损失的功率为0.4kW
3．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比
，在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
。原线圈一侧接在电压恒为
的正弦式交流电源上，电流表和电压表均为理想交
流电表。滑动变阻器滑片自上向下滑动时，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．电压表的示数减小
D．电流表的示数先增大后减小
4．如图所示是磁吸基座无线充电器，当送电线圈通入
的交流电源后，为手机上的受电
线圈产生感应电流，手机即进入“无线超充模式”。若手机“超充模式”下的充电电压为20V，充电电流
为5A，充电基座送电线圈接有电阻
与受电线圈接有电阻
，线圈电阻不计且充电过程中
不计一切能量损失，则下列说法正确的是（ ）
6
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A．若此手机的电池容量为4500mA·h，则超充模式下的充电时间为54 分钟
B．此无线充电器的耗电功率是100W
C．送电线圈与受电线圈的匝数比为
D．送电线圈两端的电压为215.5V
5．如图所示，理想变压器的原线圈与稳定的正弦交流电源相连（电源内阻不计），原、副线圈匝数比为
n1∶n2，电压表和电流表均为理想电表，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，当滑片向左滑动时，电压表V1、
V2、电流表A1、A2的示数变化分别为
、
、
、
表示，则下列关系一定正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
6．在如图所示的电路中，
两端接有效值恒定的正弦交变电流，调节滑动触头
可改变变压器原线圈
的匝数．开关
处于断开状态，灯泡
正常发光．下列说法正确的是（ ）
A．将
向上移动，通过
的电流的频率变大B．将
向下移动，
变亮
C．闭合
可能会烧掉
D．闭合
，将
向下移动，
可能正常发光
7
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7．如图所示的理想变压器电路中，a、b、c 为三只相同的灯泡，调节滑动变阻器R 使a、b、c 的亮度相同，
为原线圈所在电路输入的电压，
为副线圈的输出电压，且
始终不变，已知原副线圈匝数比
。关于此电路，下列说法正确的是（ ）
A．电压
B．通过电阻R 的电流与通过灯泡a 的电流之比
C．滑动变阻器R 消耗的功率是灯泡a 的2 倍
D．若向e 端调节滑动变阻器触头，则灯泡a 亮度不变，灯泡b 和灯泡c 亮度减小
8．直径为d 的半圆形金属线框放置在磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外，
两点连
线与磁场垂直，线框绕
轴以角速度
匀速转动，将线框接入如图所示的电路中，理想变压器原副线圈
匝数比为
，已知线框电阻为r，原线圈两端并联电阻阻值为
，副线圈两端的滑动变阻器接入阻值为
，
其他电阻不计，则（ ）
A．通过滑动变阻器的电流方向不变
B．滑动变阻器的滑片下滑，通过
的电流增大
C．无论滑动变阻器的滑片上滑还是下滑，
两端电压不变
8
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D．
两端电压小于
9．某同学自制了如图所示的理想自耦变压器，接在正弦交流电源上，原线圈Ⅰ铁芯上只绕一组线圈，P 为
线圈的滑动触头，初始时位于中间位置，副线圈Ⅱ、Ⅲ可通过移动触头P 各取其中一部分，Ⅱ、Ⅲ部分的
线圈匝数之和等于原线圈Ⅰ的匝数，副线圈Ⅱ接一滑动变阻器R，最大阻值为
，其滑片开始时置于中
间位置，副线圈Ⅲ接一定值电阻
，图中A1、A2、V1、V2均为理想电表，不计导线电阻，则（ ）
A．仅将滑动变阻器滑片向上移动，电流表A1的示数变小，电压表V1的示数不变
B．仅将滑动变阻器滑片向上移动，电流表A2的示数变小，电压表V2的示数变小
C．仅将线圈触头P 向上移动，电流表A1的示数变大，电压表V1的示数变小
D．仅将线圈触头P 向上移动，电流表A1的示数不变，电压表V2的示数变大
10．升流器是电力部门和工矿企业做电流负载试验及温升试验的专用电器设备，其工作原理简化如图所示，
为第一级升流器，此升流器为自耦变压器，
为第二级升流器，原副线圈的匝数比为5：1。在某次电流
负载试验伏安特性测试时，将ab 外接调压器，将第一级升流器
的自耦线圈滑片P 调到线圈中点，第二级
升流器副线圈串一电阻R 和一电流表，电阻
，电流表为理想交流电表，
均为理想变压器，不
计线路电阻。闭合开关S 稳定后电流表的示数为3A，下列说法正确的是（ ）
9
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A．第一级升流器
的输入功率为30W
B．第一级升流器
原线圈的输入电压为300V
C．该升流器最多可将电流升高到原来的10 倍
D．如果保持输入电压恒定，将滑片P 向上移动，电阻R 上消耗的功率将增大
11．如图甲所示为一可调自耦式理想变压器。
间线圈加上如图乙所示的正弦式交流电压，
为可调触
头，
间接有一理想交流电流表和滑动变阻器
（最大阻值为
），
为滑动变阻器的滑动触头。现
将
分别调至
线圈和滑动变阻器
的正中央，则（ ）
A．电流表示数为
B．流过
的交流电的频率为
C．若保持Q 位置不动，将
顺时针转动少许，则电流表示数变大，变压器输出功率变大
D．若保持
位置不动，将Q 向上移动少许，则电流表示数变大，变压器输出功率变大
12．一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是5：1，原线圈接入电压有效值为220V 的正弦交流电，各元
件正常工作，一只理想二极管和一个滑动变阻器R 串联接在副线圈上，如图所示。电压表和电流表均为理
想交流电表，则下列说法正确的是（ ）
10
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A．原、副线圈中的电流之比为5：1
B．电压表的读数约为31.1V
C．若滑动变阻器接入电路的阻值为20 欧，则1 分钟内产生的热量为2904J
D．若将滑动变阻器的滑片向上滑动，则两电表读数均减小
13．如图所示为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数分别为
，降压变压器原、副线圈匝数
分别为
，输电线上的电阻等效为
，输电线上的损失的电压为
，发电站输出的电压恒定。则下
列说法中正确的是（ ）
A．如果只增加用户用电器数量，
将保持不变
B．如果只增加输电线电阻
，用户用电功率将减小
C．如果只增加
，输电线上损失的功率将减小
D．如果只增加
，发电机的输出功率将增大
14．如图所示的是一远距离输电示意图，图中均为理想变压器，输电导线总电阻为R。则下列说法正确的
是（ ）
A．输电导线中的电流强度
B．输电导线中损失的功率为P（U2U3）I3
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C．用户的用电器增加时，
会变小
D．变压器①的输出电流
和变压器②的输入电流
的关系满足
15．如图所示的是某小型发电站高压输电示意图。发电站输出的电压U1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。为了测量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，能测量大电流；②为电压表，能测量高电压
B．在用户不变的情况下，仅将滑片Q 下移，则输电线损耗功率减少
C．U2>U3，凌晨时分，用户家的灯将变得更亮
D．仅将滑片P 下移，则降压变压器副线圈两端的电压U4变小
12
