文档文本内容
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第45 讲 交变电流 传感器
目录
01
考情解码·命题预警2
02 体系构建·思维可视.........................................................................................................................3
03 核心突破·靶向攻坚.........................................................................................................................4
考点一 交变电流的产生及变化规律................................................................................................4
知识点 交变电流的产生及变化规律.........................................................................................................4
考向 交变电流的产生及变化规律.............................................................................................................5
考点二 交变电流的描述....................................................................................................................8
知识点1 交变电流的描述..........................................................................................................................8
知识点2 交变电流“四值”的理解与应用......................................................................................8
考向 交变电流的描述................................................................................................................................. 9
考点三 变压器..................................................................................................................................13
知识点1 变压器的工作原理与基本关系........................................................................................13
知识点2 实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系................................................................14
知识点3 理想变压器的动态分析问题............................................................................................14
考向1 变压器............................................................................................................................................15
考向2 实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系....................................................................19
考点四 特殊变压器与特殊处理方法..............................................................................................23
知识点1 两类特殊变压器........................................................................................................................23
知识点2 等效电阻与等效电源法分析变压器问题................................................................................24
考向1 两类特殊变压器............................................................................................................................25
考向2 等效电阻与等效电源法分析变压器问题....................................................................................29
考点五 电能的输送..........................................................................................................................34
知识点 电能的输送................................................................................................................................... 34
考向 电能的输送....................................................................................................................................... 34
考点六 传感器..................................................................................................................................38
知识点1 传感器原理................................................................................................................................38
知识点2 常见传感器的结构图和电路符号............................................................................................39
知识点3 传感器的其他种类....................................................................................................................39
考向 传感器............................................................................................................................................... 40
04 真题溯源·考向感知.......................................................................................................................42
1
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考点要求
考察形式
2025 年
2024 年
2023 年
交变电流
选择题
非选择题
\
全国甲卷T6,6 分
\
传感器
选择题
非选择题
\
\
\
考情分析：
1．四川高考对交变电流的产生和描述部分考查不多，主要侧重于考查相关概念、规律及应用，题型以选
择题为主，整体难度中等偏易。
2．从命题思路上看，试题情景为
常以交变电的正弦图像和导线框在磁场中的转动为背景出题，也会结合科技类题型，如发电机的工作原理
等进行考查，注重考查学生对基本概念和规律的理解及应用能力。
复习目标：
目标一：深入理解正弦式交变电流的产生原理，能清晰阐述线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速
转动时的过程，准确说出中性面和与中性面垂直位置的特点，包括磁通量、磁通量的变化率、感应电动
势、电流等物理量在这两个位置的大小和方向变化情况。
目标二：掌握描述交变电流的各物理量，明确最大值、有效值、周期、频率的物理意义，能准确进行它们
之间的换算，尤其要掌握有效值的计算方法，知道不同类型交变电流（如正弦式、方波式等）有效值的求
解思路。
目标三.：根据线圈转动的情况正确书写交变电流的表达式，包括感应电动势、电流的瞬时值表达式，且
能结合图像信息写出对应的表达式。
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3
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考点一 交变电流的产生及变化规律
知识点 交变电流的产生及变化规律
1.产生：线圈绕 于磁场方向的轴匀速转动。
2.两个特殊位置的特点
（1）中性面：S⊥B，Φ ，ΔΦ
Δt ＝0，e＝ ，i＝ ，电流方向发生改变。
（2）与中性面垂直：S∥B，Φ＝0，ΔΦ
Δt 最 ，e 最 ，i 最 ，电流方向不改变。
3.电流方向的改变：一个周期内线圈中电流的方向改变 次。
4.图像：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从经过中性面位置开始计时，则其图像为
曲线，如图所示。
5.变化规律（线圈从经过中性面位置开始计时）
（1）电动势e 随时间变化的规律：e＝ 。
（2）路端电压u 随时间变化的规律：u＝Umsin ωt＝ 。
（3）电流i 随时间变化的规律：i＝Imsin ωt＝ ，其中Em＝ 。
6.正弦式交变电流产生过程中的两个特殊位置
4
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图
示
特
点
B⊥S
B∥S
Φ＝BS，最大
Φ＝0，最小
e＝n ΔΦ
Δt ＝0，最小
e＝n ΔΦ
Δt ＝nBSω，最大
电流为零，方向改变
电流最大，方向不变
7.交变电流瞬时值表达式
（1）确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式Em＝nBSω 求出相应峰值。
（2）明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。
①线圈在中性面位置开始计时，则i-t 图像为正弦函数图像，函数表达式为i＝Imsin ωt。
②线圈在垂直于中性面的位置开始计时，则i-t 图像为余弦函数图像，函数表达式为i＝Imcos ωt。
考向 交变电流的产生及变化规律
例1（多选）（2025·四川成都·高三月考）某风力发电机的原理如图所示，在图示位置时线圈ABCD 所在
平面与磁感线平行，线圈所处空间可视为匀强磁场，AB、CD 边通过滑环分别与电刷E、F 相连。则线圈
ABCD 转至图示位置时（ ）
A．穿过线圈的磁通量最小
B．穿过线圈的磁通量的变化率最大
C．流过电阻R 的电流方向为右→左
D．AB 边受到的安培力方向垂直线圈平面向下
【变式训练1】图甲是交流发电机的示意图，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，金属线圈ABCD
绕转轴OO'匀速转动，A 为电流传感器（与计算机相连），R为定值电阻，线圈电阻为r，其余电阻不
计。图乙为计算机上显示的电流数据随时间变化的图像。下列说法中正确的是（ ）
5
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A．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势为0，对应图乙中t2或t 4时刻
B．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势最大，对应图乙中t2或t 4时刻
C．t1、t3时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量的变化率最大
D．t2、t 4时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量的变化率最大
【变式训练2】在同一匀强磁场中，两个相同的矩形金属线圈a、b分别绕线圈平面内且与磁场垂直
的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的图像如图所示，（不计线圈的阻值）则（ ）
A．线圈a的转速是b的2
3
B．t =0.01s时，线圈a恰好经过中性面
C．将一只交流电压表接在线圈b两端，电表的示数为5√2V
D．将电阻值相同的两个电阻分别与线圈a、b串联，在6s 内两电阻上产生的热量之比为4
9
【变式训练3】（2025·四川绵阳·高三月考）某同学在研究交变电流的变化中得到以下图像，图中各
图线中不表示交流电的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【变式训练4】下列图像中不属于交变电流的是（ ）
6
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A．
B．
C．
D．
考点二 交变电流的描述
知识点1 交变电流的描述
1.周期和频率
（1）周期T：交变电流完成一次周期性变化（线圈转动一周）所需要的时间，国际单位是秒（s）。
（2）频率f：交变电流在 s 内完成周期性变化的次数，单位是赫兹（Hz）。
（3）周期和频率的关系：T＝1
f 。
2.峰值：Em＝NBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关。
3.有效值
让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的 相等，
就把这一恒定电流的数值叫作这一交变电流的 。
4.正弦式交变电流的有效值
E＝ ，U＝ ，I＝ 。
知识点2 交变电流“四值”的理解与应用
物理量
表达式
适用情况及说明
瞬时值
e＝Emsin ωt
u＝Umsin ωt
i＝Imsin ωt
计算线圈某时刻的受力情况
最大值
（峰值）
Em＝nBSω
讨论电容器的击穿电压
7
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Im＝Em
R＋r
有效值
对正弦式交变电流有E＝
Em
√2
；U＝U m
√2
；I＝I m
√2
（1）计算与电流的热效应有关的量（如电功、电功率、电
热等）；
（2）电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值；
（3）保险丝的熔断电流为有效值；
（4）电表的读数为有效值
平均值
E＝BLv；E＝n ΔΦ
Δt ；I
＝
E
R＋r
计算通过电路横截面的电荷量
考向 交变电流的描述
例1（2025·四川攀枝花·高三月考）如图所示为某交流电的电流i 随时间t 变化的关系图像，其周期为3t0，
0~t0时间内为正弦波形，则该交流电流的有效值为（ ）
A．I0
B．I 0
√2
C．I 0
√3
D．√3 I 0
2
【变式训练1】（2025·四川南充·高三月考）风能是一种清洁的可再生能源，小型风力交流发电机，
其原理可以简化为图甲，发电机线圈电阻r=2Ω，外接电阻R=10Ω，其余电阻不计，当线圈匀速转动时，
产生的电动势随时间变化如图乙所示，则（ ）
A．t=0.1s 时，电压表的示数为10V
8
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B．t=0.2s 时，线圈恰好转到图示位置
C．通过电阻R的电流方向每秒改变10 次
D．若将电阻R换成击穿电压为10V 的电容器，电容器不会被击穿
【变式训练2】（2025·四川达州·高三月考）半导体二极管的单向导电性，可以对交变电流进行整
流，将交变电流变为直流，一种简单的整流电路如图甲所示，ab为交变电流信号输入端，D为半导体二极
管，R为定值电阻。信号输入后，电阻R两端输出的电压信号如图乙所示，则关于该输出信号，下列说法
正确的是（ ）
A．该输出电压频率为100 Hz
B．一个标有“200 V，100μF”的电容器并联在电阻R两端，可以正常工作
C．该输出电压有效值为220 V
D．若电阻R =10Ω，则10s内R产生的热量为2.42×10
4J
【变式训练3】（2025·四川绵阳·高三月考）如图所示是风力交流发电机的示意图，已知发电机线圈
面积0.5 m
2，匝数10 匝，线圈处在磁感应强度大小为0.8T的磁场中。稳定发电期间，线圈转速为
1500r/min，从线圈经过中性面开始计时，则（ ）
A．发电机产生电动势的瞬时值表达式为e =200 π sin50 πt(V)
B．时间1s内，线圈中电流方向改变100 次
C．发电机产生电动势的峰值为100√2π V
D．线圈转动一圈，产生电动势的平均值为100 V
【变式训练4】（2025·四川绵阳·高三月考）在连续均匀的海浪冲击下，停在海面的浮船上下做受迫
振动。如图，船下方通过长为L 的绝缘轻杆连接着质量为m，长度为d 的水平金属棒MN，位于纸面内。
已知整个系统在竖直方向近似做简谐运动，浮船的运动速度随时间变化的关系式v = Aωsin(ωt +φ)。若
将海面下地磁场的水平分量视为磁感应强度大小为B、垂直于纸面向里的匀强磁场，忽略金属棒MN 的电
阻，金属棒MN 两端电压的最大值设为U m，有效值设为U，则（ ）
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A．U m =√2BdAω
B．U m = BLAω
C．U = √2
2 BdAω
D．U = √2
2 BLAω
【变式训练5】（多选）某款发电机示意图如图所示，矩形线框置于水平向右的磁感应强度为B 的
匀强磁场中，中心轴OO
′与磁场垂直，E、F 端分别接在相互绝缘的两个半圆环上，让半圆环和线框一起
以角速度ω顺时针匀速转动，两个半圆环在转动过程中先后分别和两个固定电刷C、D 接触，初始时刻线
框平面与磁场平行，矩形线框面积为S 电阻为r，电刷C、D 之间接有一阻值为R 的电阻，其余部分电阻不
计，则（ ）
A．初始时刻磁通量变化率最大
B．流过电阻R 的电流变化周期为2π
ω
C．线圈从图示位置转动一周的过程中通过电阻R 的电荷量为0
D．线圈从图示位置转动一周的过程中电阻R 产生的热量为π B
2S
2ωR
(R+r)
2
考点三 变压器
知识点1 变压器的工作原理与基本关系
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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：利用电磁感应的 现象。
2.基本关系式
（1）功率关系： 。
（2）电压关系：只有一个副线圈时， ；
有多个副线圈时，
U 1
n1
＝
U 2
n2
＝
U 3
n3
＝…＝
U n
nn
。
（3）电流关系：只有一个副线圈时， ；
有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn。
（4）频率关系：f1＝f2（变压器不改变交变电流的频率）。
知识点2 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，则应先
选择交流电压挡的最大量程进行试测，再选择适当量程。
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n1对副线圈电压U2的影响。重
复（1）中步骤。
4.数据处理
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由数据分析变压器原、副线圈两端的电压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，使用交流电压挡测量电压时，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。
知识点3 理想变压器的动态分析问题
1、匝数比不变、负载变化的变压器的动态分析思路
（1）U1不变，根据 U 1
U 2
＝ n1
n2
，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。
（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。
2、负载电阻不变、匝数比变化的变压器动态分析思路
（1）U1不变， n1
n2
发生变化，U2变化。
（2）R 不变，U2变化，I2发生变化。
（3）根据P2＝ U 2
2
R
和P1＝P2、P1＝U1I1，可以判断P2变化时，P1发生变化；U1不变，I1发生变化。
考向1 变压器
例1（2025·四川广安·高三月考）如图所示，理想变压器原线圈与副线圈的匝数比为2：1，ab 端接交流电
源，此时电路消耗的总功率为P。若只将电阻R0与电阻R 互换位置，其他条件不变，此时电路消耗的总功
率为3P，则R0与R 的比值为（ ）
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A．1：11
B．11：1
C．2：7
D．7：2
【变式训练1】图甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流
电压，并将其加在理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压表为理想交流电
表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于4000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花点燃气体。下列说法
正确的是（ ）
A．交变电流的周期是0.02s,1s内电流方向变化了50 次
B．原、副线圈通过交变电流的频率之比为n1:n2
C．电压表示数为5 V
D．若原副线圈匝数比为1:900，可以使燃气灶点火
【变式训练2】如图所示是一种电力变压器的铭牌中的部分信息。根据上面标示的信息，下列说法
正确的是（ ）
A．额定容量指的是电荷量
B．原线圈的匝数比副线圈的匝数多
C．正常工作时，副线圈输出直流电压400V
D．正常工作时，副线圈中电流比原线圈中电流小
【变式训练3】家用燃气灶的脉冲点火器如图甲所示，其内部需要一节干电池供电，工作原理如图
乙所示，转换器可以将直流电压转化为如图丙所示的周期为T（周期极短）的脉冲电压（波形可认为按正
弦规律变化）），峰值为5V，将其加在理想升压变压器的原线圈上，当变压器副线圈电压的瞬时值大于
5000V 时，钢针和金属板就会产生电火花，进而点燃燃气灶，则（ ）
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A．图乙中理想电压表的示数为√5V
B．图乙中理想电压表的示数为5√2
4
V
C．变压器原、副线圈的匝数比应满足n1
n2
>
1
1000
D．点火器正常工作时，单位时间内的放电次数为2
T
【变式训练4】（2025·四川遂宁·高三月考）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T 的原、副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器T′的原、副线圈匝数分别为n3、n4，其中
电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈两端接入一电压u=Umsinωt 的交流电源，用户电阻为R（纯电
阻），若用户消耗功率为P，输电线的总电阻为r，不考虑其他因素的影响，输电线上损失的电功率P 损，
下列说法错误的是（ ）
A．电压表V 的示数U = √2n2
2n1
U m
B．电流表A2的示数I 2=√
P损
r
C．电流表A1的示数I 1= √2（P损+ P❑）
2U m
D．接入的用户越多，输电线上损失的电压越大
考向2 实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
例1（2025·四川眉山·高三月考）某学习小组用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。
(1)本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学
方法是_____；
A．控制变量法
B．等效替代法
C．整体隔离法
D．微元求和法
(2)学习小组中小明先将图1 中的零件组装成图2 中的变压器，再将原线圈接在交流电源上，之后再将副线
圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈输出电压U2随时间t 变化的图像如图3 所示，
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在保证安全的前提下，小明可能在t1~t2时间内进行的操作是_____；
A．减少了原线圈的匝数
B．拔掉了变压器铁芯Q
C．减小了交流电源的频率
D．增大了原线圈的输入电压
(3)学习小组中的小华在实验过程中，选择不同的变压器的原、副线圈匝数，利用电压传感器测量相应电压
（N1、N2上电压分别为U1、U2），记录如图4 所示，由数据可知N1一定是 线圈的匝数（填
“原”或“副”）；
N1/
匝
10
0
10
0
20
0
200
N2/
匝
20
0
40
0
40
0
800
U1/
V
1.5
0
2.1
2
4.9
8
5.66
U2/
V
2.9
5
8.3
2
9.9
2
22.5
8
图4
(4)学习小组中的小文在实验室中找到了一只标有“220V/11V”的变压器，如图5 所示。他看到这个变压器
上有a、b、c、d 四个引出线头，且a、b 引线比c、d 引线粗。在没有相应的说明书情况下，他应该把引线
接交流“220V”（选填“a、b”或“c、d”）；
(5)学习小组中的小雨拆开一理想变压器后，如图6 所示，把一个定值电阻R0与变压器的原线圈连接，把一
可变电阻R 与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为n1、n2.在交流电源的电压有效值U0不变的
情况下，调节可变电阻R 的过程中，当R
R0
= 时，R 获得的功率最大。
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【变式训练1】（2025·四川遂宁·高三月考）某同学在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”
实验中使用的可拆式变压器如图甲所示，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×200”的匝数。
(1)关于变压器，下列说法正确的是____
A．为保证实验安全，原线圈应接低压直流电源
B．变压器中铁芯是整块硅钢
C．变压器的工作原理是互感现象
D．变压器正常工作后，电能由原线圈通过铁芯导电输送到副线圈
(2)左边线圈“0”和“1”接线柱接电源的同时，右边线圈接线柱依次接“0”和“2”、“0”和“8”、“0”和
“16”，上述探究右边线圈两端的电压与匝数的关系中采用的实验方法是____
A．等效法
B．控制变量法
C．转换法
D．类比法
(3)如图乙所示，操作过程中横铁芯没有与竖直铁芯对齐，左边线圈输入电压为U1=4V，匝数为n1=200
匝，改变右边线圈匝数n2，测量右边线圈两端的电压U2，得到U2−n2图像如图丙所示，则可能正确的是图
线 （选填“a”“b”或“c”）。
【变式训练2】某同学想为一台小型收录机自制一个电源。他先制作了一个交流变为直流的整流
器，但是这个整流器需要用6 V 的交流电源，于是他又添置了一台二手的220 V 转6 V 的变压器，如图所
示。他看到这个变压器上有a、b、c、d 四个引出线头，却没标哪边是输入220V。
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(1)他不知道接法，也没有相应的说明书，他想着反正输出只有6V，就用220V 分别接ad 和bc 看看两种接
法哪个输出是6V 就可以判断输入端了，这样做是否有安全风险？ ；（选填“有”或“没有”）
(2)进一步观察发现a、d 引线比b、c 引线粗。你能帮他判断正确的接法是ad 端接 ；（选填“220
V”或“6 V”）
(3)接好电路后，经检验，变压器输出总比6V 小，下列可能的原因不正确的是 。
A．变压器线圈中有电流通过时会发热
B．原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失
C．原线圈输入电压发生变化
D．铁芯在交变磁场的作用下会发热
考点四 特殊变压器与特殊处理方法
知识点1 两类特殊变压器
1、自耦变压器 自耦变压器（又称调压器），它只有一个线圈，其中的一部分作为另一个线圈，当交流电
源接不同的端点时，它可以升压（如图甲所示）也可以降压（如图乙所示），变压器的基本关系对自耦变
压器同样适用。
2、互感器
互感器
电压互感器
电流互感器
原理图
原线圈的连接
并联在交流电路中
串联在交流电路中
副线圈的连接
连接电压表
连接电流表
互感器的作用
将高电压变为低电压
将大电流变成小电流
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利用的公式
U 1
U 2
＝
n1
n2
I1n1＝I2n2
知识点2 等效电阻与等效电源法分析变压器问题
1.等效电阻的建立
在只有一个副线圈的理想变压器电路中，设原线圈、副线圈的匝数之比为
n1
n2
＝k，负载电阻为R，则变压
器和负载电阻整体可以等效为一个新电阻，其阻值R'＝k2R。
证明：如图甲所示，设原线圈两端的电压为U1、电流为I1，副线圈两端的电压为U2、电流为I2，副线圈所
接负载为R，变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2。由欧姆定律可知
U 2
I 2
＝R，令原线圈、副线圈的匝数之
比
n1
n2
＝k，根据理想变压器规律可知
U 1
U 2
＝n1
n2
＝k，
I 2
I 1
＝n1
n2
＝k，联立可得
U 1
I 1
＝k2R，所以可将变压器和副
线圈所接负载整体看成阻值为k2R 的等效电阻直接连在原线圈一侧。等效电路图如图乙所示。
2.等效电源的建立
理想变压器中与原线圈串联的定值电阻为R0，交流电源输出电压为U，设原线圈、副线圈的匝数之比为
n1
n2
＝k，则变压器、定值电阻R0与原交流电源整体可等效为一个新电源，新电源的电动势E'＝U
k ，新电源的
内阻r'＝
R0
k
2 。
证明：如图丙所示，设原线圈两端的电压为U1、电流为I1，副线圈两端的电压为U2、电流为I2，副线圈所
接负载为R，与原线圈串联的定值电阻为R0，理想变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2。将变压器、定值
电阻R0与原交流电源看成一个整体，等效为一个新的电源，令新电源的电动势为E'，新电源的等效内阻为
r'，作出等效后的电路图如图丁所示。
对图丙，由串联电路的规律得U1＝U－I1R0，令
n1
n2
＝k，则
U 1
U 2
＝k，
I 2
I 1
＝k，联立可得U2＝U
k －I2
R0
k
2 。对图
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丁，由闭合电路欧姆定律得U2＝E'－I2r'，对两式比较，可得E'＝U
k ，r'＝
R0
k
2 。
考向1 两类特殊变压器
例1 如图所示，一理想自耦变压器线圈AB 绕在一个圆环形闭合铁芯上，从AB 端输入正弦交流电压
u=220√2sin100 πt （V），L1和L2为相同的灯泡，电阻R=110Ω 且恒定不变，定值电阻的阻值R0为灯
泡阻值的1
2。当滑片P 处于如图所示位置时，AB 端与PB 端匝数比为3 1∶；S1、S2闭合时，两灯泡均正常发
光。下列说法正确的是（ ）
A．灯泡正常发光的电流为1A
B．灯泡正常发光的电功率为55W
C．S1、S2均闭合时，将P 沿逆时针方向转动，L1一定变亮
D．断开S1，闭合S2，将P 沿逆时针方向转动，定值电阻消耗的电功率一定变大
例2 为实时监测高压输电线的电压和电流，需要测量出输电线上的电压和电流的大小。因高压输电
线的电压和电流很大，可采用互感器进行测量。如图所示，电压互感器K1和电流互感器K2分别连接在高压
线上，设两个互感器的原、副线圈的匝数比分别为k1、k2，两个互感器所连的电表的示数分别为a、b，则
高压输电线的电压和电流分别为（ ）
A．k1
a
，b k2
B．k1a，b
k2
C．b
k2
，k1a
D．b k2，k1
a
【变式训练1】如图所示，L1、L2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，乙图中原副线圈匝数比为1：10，则（ ）
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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
【变式训练2】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a、b 间作为原线
圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d 间作为副线圈，在cd 间接定值电阻R．在a、b 间输入电
压为U1的交变电流时，c、d 间的输出电压为U2．在将滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中
（ ）
A．U 2>U 1，U 2降低
B．U 2>U 1，U 2升高
C．变压器输入功率增大
D．变压器输入功率减小
【变式训练3】如图所示的四个图中，哪一种仪器代表电压互感器结构。（ ）
A．
B．
C．
D．
【变式训练4】如图所示，在某一输电线路的起始端接入两个互感器，原、副线圈的匝数比分别为
1000：1 和1：100，已知电压表的示数为22V，电流表的示数为1A，则线路输送的电功率是（ ）
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A．220W
B．22kW
C．220kW
D．2200kW
考向2 等效电阻与等效电源法分析变压器问题
例1（2025·四川内江·高三月考）如图，理想变压器原、副线圈的匝数比为1 3∶，原线圈接入有效值电压不
变的正弦交流电源，改变滑动变阻器的阻值，得到多组理想电表的示数，并绘制出U −I图像，下列说法
正确的是（ ）
A．交流电源电压的有效值为12V
B．定值电阻R1的阻值为2Ω
C．当滑动变阻器的阻值为36Ω时，其消耗的最大功率为36W
D．当电流表示数为3 A时，电阻R1和R消耗的功率不相等
例2（2025·四川成都·高三月考）如图，理想变压器原、副线圈的匝数比为1:3，在a、b端输入电
压为U的正弦交流电，灯泡L的电阻恒为R0，电压表视为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A．当滑动变阻器滑片上移时，电压表的示数不变
B．当滑动变阻器滑片下移时，灯泡L变亮
C．当滑动变阻器接入电路的阻值为R0时，滑动变阻器消耗的功率最大
D．当滑动变阻器接入电路的阻值为9 R0时，滑动变阻器消耗的功率最大
【变式训练1】如图所示，交流电电压u=311sin100 πt (V)，滑动变阻器R2（阻值0∼100Ω）的
滑片处于某一位置时，理想交流电压表示数U 1=200 V，灯泡L1（100 V，100W）、L2（50V，50W）均恰
好正常发光。变压器为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
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A．变压器输出电压频率为100Hz
B．若将滑动变阻器R2触头向a端移动，灯泡L1将会变暗
C．变压器原副线圈匝数比n1:n2=11:10
D．电阻R1= 40Ω
【变式训练2】（2025·四川眉山·高三月考）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为1:4，正
弦交流电源的电压有效值恒为U＝12V，电阻R1=2Ω，R2=2Ω。若滑动变阻器接入电路的电阻为14Ω，则（
）
A．当R3接入电阻为30Ω 时，R2和R3的总功率达最大值
B．通过R1的电流为6A
C．若向上移动P，电压表读数将变大
D．若向上移动P，滑动变阻器消耗的电功率将变大
【变式训练3】（多选）如图甲为风力发电的简易模型，发电机接在理想变压器原线圈上，导线上
接入阻值r =8Ω的电阻，原、副线圈匝数之比n1:n2=2:1，副线圈上的滑动变阻器的最大阻值为R =10Ω
。在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁体转动，转速与风速成正比。某一风速时，发电机两
端电压随时间变化的关系图像如图乙所示。其余电阻不计，电路中电表均为理想交流电表，下列说法正确
的是（ ）
A．风速减半时，发电机两端电压的瞬时值表达式为u=50√2sin 25 πt(V)
B．将滑动触头从最下端滑到接近最上端的过程中，电压表V 读数不变
C．移动滑动触头，当R =3Ω时，电流表A 示数为10A
D．滑动变阻器的阻值为R =2Ω时，其消耗的功率最大
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考点五 电能的输送
知识点 电能的输送
如图所示，发电站输出电功率为P，输电电压为U，用户得到的电功率为P'，用户端的电压为U'，输电电
流为I，输电线总电阻为R。
1.输电电流
I＝P
U ＝U －U '
R
。
2.电压损失
（1）ΔU＝ ；（2）ΔU＝IR。
3.功率损失
（1）ΔP＝P－P'＝ ；
（2）ΔP＝I2R＝ 。
4.降低输电损耗的两个途径
（1）减小电阻法
由R＝ρ L
S 知，可加大导线的 ，采用 小的材料做导线。
①采用电阻率ρ 较小、密度较小（减轻重量）且材料丰富的铝做远距离输电的导线。
②采用多股铝线绞在一起作为输电线，以增大导线的横截面积S。
（2）升压法：由ΔP＝I2R 线＝(
P
U)
2
R 线知，在输电功率一定的情况下，可通过提高 ，减小输电电流，
以减小输电损耗。
考向 电能的输送
例1（2025·四川达州·高三月考）达州市地处山区，有非常丰富的水资源，其独特的地理优势为建造小型
水电站提供了得天独厚的条件，如图甲为某小型水电站向外供电示意图，发电机的内部原理简化图如图乙
所示。升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2（变压器均为理想变压器）。则下列说法正确的是
（ ）
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A．减小n2，可以提高远距离输电的输电效率
B．若用户端用电器增多，输电线上损耗的电功率会增大
C．图乙中的线圈处于中性面状态，磁通量变化率最大
D．增大图乙中线圈转动的角速度，发电站产生交流电的频率会增大，有效值会减小
【变式训练1】（多选）水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流，河水的流量
Q=2m3/s，落差h=5m，河水的密度ρ=1.0×103kg/m3，现利用其发电，若发电机的总效率η1=50%，输出电压
U1=240V，输电线的总电阻R=30Ω，用户获得220V 的电压，输电线上损失的电功率与发电机输出电功率
的比值η2=6%，假定所用的变压器都是理想变压器，g 取10m/s2。下列说法正确的是（ ）
A．发电机的输出功率P 总=5×104W
B．输电线中的电流I=100A
C．降压变压器的原、副线圈的匝数比250 11
∶
D．如果输送的电能供“220V、100W”的电灯使用，能够正常发光的电灯盏数为470 盏
【变式训练2】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η；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100 P
B．电阻r 的功率变为10 P
C．对负载的输电效率变为10η
D．对负载的输电效率变为100η
【变式训练3】如图为某小型发电厂向用户供电的线路示意图，已知发电厂的输出功率为100kW，
输出电压为500V，用户端电压为220V，输电线总电阻R 线=10Ω，升压变压器原、副线圈匝数比
n1∶n2=1 20
∶
，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
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A．升压变压器原线圈的电流为1A
B．输电线上损耗的功率为100W
C．用户端的电流为450A
D．降压变压器的匝数比n3∶n4=500 11
∶
【变式训练4】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7.5V
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10Ω。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∶，R 上的功率为P。以下判断正确的是
（ ）
A．r=10Ω
B．r=5Ω
C．P=45W
D．P=25W
考点六 传感器
知识点1 传感器原理
知识点2 常见传感器的结构图和电路符号
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知识点3 传感器的其他种类
传感器类型
举例
温度传感器
热敏电阻、双金属片、热电偶
亮度传感器
光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管
气体传感器
半导体型气体传感器、固体电解质气体传感器、催化剂燃烧型气体传感器
味觉传感器
味觉电化学传感器
力传感器
金属应变片式力体传感器、压阻式力体传感器、压电式力体传感器
湿度传感器
湿敏电阻、电容式湿度传感器
磁场强度传感器
干簧管、霍尔元件
声压传感器
驻极体话筒、动圈式话筒、电容式话筒
考向 传感器
例1 如图所示，图1 为热敏电阻的R−t曲线，图2 为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控
电路，继电器线圈的电阻为150Ω。当线圈中的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电
器线圈供电的电池的电动势E =6 V，内阻不计。则下列说法正确的是（ ）
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A．由图1 知该热敏电阻的阻值随温度的升高而增大
B．恒温箱内的加热器应接在C、D端
C．要使恒温箱内的温度保持100℃，可变电阻R
′的值应调节为100Ω
D．为使恒温箱内的温度保持在更高的数值，可变电阻R
′的值应减小
【变式训练1】如图所示为某种光电式烟雾报警器的原理图。在无烟雾时，光源发出的光沿直线传
播，光电管接收不到光，报警器处于静默状态；当烟雾通过烟雾入口时，烟雾颗粒会散射光源发出的光，
散射的光被光电管接收，从而产生光电流。干簧管是一个磁控开关，用于控制报警电路的通断。当通过烟
雾入口的烟雾达到一定浓度时，报警电路被激活，蜂鸣器就会发出报警声。电键S 处于闭合状态，下列说
法正确的是（ ）
A．干簧管是否导通与E3的电动势大小有关
B．减小R₁ 的阻值可以提高该报警器的灵敏度
C．增加干簧管外缠绕线圈的匝数可以降低该报警器的灵敏度
D．烟雾达到报警浓度时，干簧管外缠绕的线圈中一定无电流
【变式训练2】如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻（负温度系数热敏电阻是指
阻值随温度的升高而减小的热敏电阻），L 为小灯泡，当温度降低时（电流表内阻不计，电源内阻r 不可
忽略）（ ）
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A．R1两端的电压增大
B．电流表的示数增大
C．小灯泡的亮度变强
D．小灯泡的亮度变弱
【变式训练3】光照传感器在辽宁大棚种植中得到了广泛的应用，技术人员通过光敏电阻设计了如
图所示的光控电路，增加植物光照时间，有效地提高了作物的产量。电阻箱阻值调整为R1，闭合开关后，
秋天傍晚6 点时，灯泡L 两端的电压达到一定值，恰好能发光。已知光敏电阻的阻值随光照的增强而减
小，电流表、电压表均为理想电表，灯泡的光对光敏电阻的影响不计，不考虑灯泡电阻的变化。下列说法
正确的是（ ）
A．光照减弱的过程中电流表示数增大
B．光照减弱的过程中电压表和电流表示数比值不变
C．光照减弱的过程中电压表和电流表变化量绝对值的比值变大
D．若电阻箱阻值大于R1，则秋天傍晚6 点之后L 才可能发光
1.（2025·河北·高考真题）2024 年底，世界装机容量最大的抽水蓄能电站——河北丰宁抽水蓄能电站全面
投产发电。如图，若该电站通过理想变压器调节输出电压U 2时，输入电压U 1保持不变。已知副线圈总匝
数为n，分接头1、2间和2、3间的线圈匝数n12=n23= n
10，开关S 接3 时输出电压的瞬时值u2=U msin ωt
，则S 接2 时u2−t的图像为（ ）
A．
B．
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C．
D．
2.（北京·高考真题）如图所示，理想变压器的原线圈接在u=220√2sin100 πt (V)的交流电源上，
副线圈接有R =55Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2 1∶，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正
确的是（ ）
A．原线圈的输入功率为220√2W
B．电流表的读数为1A
C．电压表的读数为110√2V
D．副线圈输出交流电的周期为50s
3.（2024·北京·高考真题）如图所示为一个加速度计的原理图。滑块可沿光滑杆移动，滑块两侧与
两根相同的轻弹簧连接；固定在滑块上的滑动片M 下端与滑动变阻器R 接触良好，且不计摩擦；两个电源
的电动势E 相同，内阻不计。两弹簧处于原长时，M 位于R 的中点，理想电压表的指针位于表盘中央。当
P 端电势高于Q 端时，指针位于表盘右侧。将加速度计固定在水平运动的被测物体上，则下列说法正确的
是（ ）
A．若M 位于R 的中点右侧，P 端电势低于Q 端
B．电压表的示数随物体加速度的增大而增大，但不成正比
C．若电压表指针位于表盘左侧，则物体速度方向向右
D．若电压表指针位于表盘左侧，则物体加速度方向向右
4.（多选）（2025·重庆·高考真题）2025 年1 月“疆电入渝”工程重庆段全线贯通，助力重庆形成
特高压输电新格局，该工程计划将输电站提供的1.6×10
6 V直流电由新疆输送至重庆，多次转换后变为
1.0×10
4 V的交流电，再经配电房中的变压器（视为理想变压器）降为220√2sin(100πt )V的家用交流
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电，若输电线路输送功率为8.0×10
9 W，且直流输电过程中导线电阻产生的电功率损耗不超过输送功率的
5%，则（ ）
A．直流输电导线中的电流为250A
B．直流输电导线总阻值不超过16Ω
C．家用交流电的电压最大值为220V，频率为50Hz
D．配电房中变压器原、副线圈中电流比为11:500
5.（多选）（2025·云南·高考真题）电动汽车充电桩的供电变压器（视为理想变压器）示意图如图
所示。变压器原线圈的匝数为n1，输入电压U 1=1.1kV；两副线圈的匝数分别为n2和n3，输出电压
U 2=U 3=220 V。当I、Ⅱ区充电桩同时工作时，两副线圈的输出功率分别为7.0kW和3.5kW，下列说法正
确的是（ ）
A．n1:n2=5:1
B．n1:n3=1:5
C．变压器的输入功率为10.5kW
D．两副线圈输出电压最大值均为220V
6.（2025·山东·高考真题）某实验小组为探究远距离高压输电的节能优点，设计了如下实验。所用
实验器材为：
学生电源；
可调变压器T1、T2；
电阻箱R；
灯泡L（额定电压为6V）；
交流电流表A1、A2、A3，交流电压表V1、V2，
开关S1、S2，导线若干。
部分实验步骤如下：
(1)模拟低压输电。按图甲连接电路，选择学生电源交流挡，使输出电压为12V，闭合S1，调节电阻箱阻
值，使V1示数为6．00V，此时A1（量程为250mA）示数如图乙所示，为 mA，学生电源的输出功
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率为 W。
(2)模拟高压输电。保持学生电源输出电压和电阻箱阻值不变，按图丙连接电路后闭合S2。调节T1、T2，使
V2示数为6．00V，此时A2示数为20mA，则低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的 倍。
(3)A3示数为125mA，高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了 W。
7.（2024·浙江·高考真题）在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中，测得热敏电阻Rt，在不同温
度时的阻值如下表
温度/℃
4.1
9.0
14.3
20.0
28.0
38.2
45.5
60.4
电阻/（10
2Ω
）
220
160
100
60
45
30
25
15
某同学利用上述热敏电阻Rt、电动势E =3 V（内阻不计）的电源、定值电阻R（阻值有3kΩ、5kΩ、
12k Ω三种可供选择）、控制开关和加热系统，设计了A、B、C 三种电路。因环境温度低于20℃，现要
求将室内温度控制在20℃∼28℃范围，且1、2 两端电压大于2V，控制开关开启加热系统加热，则应选
择的电路是 ，定值电阻R 的阻值应选 k Ω， 1、2 两端的电压小于 V 时，自动关闭加热系统（不
考虑控制开关对电路的影响）。
A．
B．
C．
31
