2026版高三物理一轮复习第十三章 第2讲　变压器　电能的输送　实验十五：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系讲义课件+课时练

简洁实用高效第十三章交变电流电磁波传感器第2讲变压器电能的输送实验十五：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系物理内容索引必备知识梳理关键能力提升第一部分第二部分考点一实验十五：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基本关系的应用0102考点三理想变压器的动态分析03课时作业第三部分04考点四远距离输电必备知识梳理第分部一自主学习·基础回扣1．理想变压器(1)构造如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的________组成的。①原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫____线圈。②副线圈：与负载连接的线圈，也叫____线圈。两个线圈初级次级(2)原理：________的____现象。(3)理想变压器原、副线圈基本量的关系功率关系：根据能量守恒可得：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即P入＝______。电磁感应互感P出(4)几种常用的变压器①自耦变压器——调压变压器，如图甲(降压作用)、乙(升压作用)所示。②互感器低电压2．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′，用户的电压为U′，输电电流为I，输电线总电阻为R。(1)输电电流(2)电压损失①ΔU＝U－U′。②ΔU＝____。(3)功率损失①ΔP＝P－P′。②ΔP＝_______＝______。IRI2R横截面积电阻率小输电电压

教材链接·想一想

请仔细阅读人教版教材选择性必修第二册P61“科学漫步”——无线充电技术，回答下列问题。无线手机充电技术的应用，让手机摆脱了“充电线”的牵制，手机使用者做到了“随用随拿，随放随充”。正在无线充电的手机无线充电器简化示意图如右，其工作原理与理想变压器相同。已知发射线圈与接收线圈的匝数比为5∶1，CD端的输出电流i＝sin(2π×105)t(A)，则：(1)1s内发射线圈中电流方向改变多少次？提示：一个周期内发射线圈中电流方向改变2次，则1s内电流方向改变2×105次；(2)发射线圈AB端输入电流的有效值为多少？(3)接收线圈的输出功率与发射线圈的输入功率之比是多少？提示：接收线圈的输出功率与发射线圈的输入功率之比为1∶1。1．变压器对交变电流起作用，对恒定电流不起作用。(

)2．变压器不但能改变交变电流的电压，还能改变交变电流的频率。(

)3．原线圈所加电压恒定，当原线圈的匝数增加时，副线圈两端电压也增加。(

)4．增大输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失。(

)5．高压输电是通过减小输电电流来减少电路的热损耗。(

)概念辨析√××√√关键能力提升第分部二互动探究·考点精讲考点一实验十五：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12V)1个、可拆变压器1个、多用电表1个、开关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试测。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12V，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。【典例1】在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，小型可拆变压器的原、副线圈匝数分别为n1＝120、n2＝240，某实验小组在原线圈两端依次加上不同的电压，用多用电表的交流电压挡分别测量原、副线圈两端的电压，数据见下表。1∶1.9(1)实验小组根据测得的数据在表格中算出U1、U2的比值，还有一组U1、U2的比值没有算出，把求出的结果填在表格中。(2)本实验可得出结论：变压器线圈两端电压与匝数的关系为______(用题目中给出的字母表示)。(3)该变压器是____(选填“升压”或“降压”)变压器。【解析】

从表格中的数据可知副线圈匝数多、电压高，所以该变压器是升压变压器。升压1．某物理小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数关系，提供的实验器材有：学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。对点演练图甲为实验原理图，在原线圈A、B两端加上电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，测量数据见下表：实验序号原线圈匝数n1＝400，原线圈两端电压U1/V副线圈匝数n2＝200，副线圈两端电压U2/V副线圈匝数n3＝1400，副线圈两端电压U3/V15.82.920.328.04.028.1312.66.244.0请回答下列问题：(1)在图乙中，应将A、B分别与______(选填“a、b”或“c、d”)连接。解析：在“探究变压器线圈两端电压与匝数关系”的实验中，原线圈两端应接入交变电流，故应将A、B分别与c、d连接。c、d(2)根据表中数据得出的实验结论：在实验误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于__________________。两个线圈的匝数之比(3)在实验序号为2的测量中，若把图丙中的可移动铁芯取走，副线圈匝数n2＝200，则副线圈两端电压__(填正确答案标号)。A．一定小于4.0VB．一定等于4.0VC．一定大于4.0V解析：若把题图丙中的可移动铁芯取走，磁损耗变大，原线圈中磁通量变化率比副线圈中磁通量变化率大，根据法拉第电磁感应定律知，副线圈两端电压一定小于4.0V。A考点二理想变压器基本关系的应用1．理想变压器的制约关系2.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：功率关系：P1＝P2＋P3＋P4＋…＋Pn；电流关系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋n4I4＋…＋nnIn。C对点演练BBC考点三理想变压器的动态分析1．匝数比不变的情况(如图所示)(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．负载电阻不变的情况(如图所示)3．分析动态问题的步骤【典例3】

(多选)(2025·陕西西安六校高三联考)如图为理想的自耦变压器，其中P为变压器上的滑动触头，P′为滑动变阻器上的滑片，电流表为理想电表，若输入电压U1一定，则(

)A．P不动，P′向下滑动时，U2一直在减小B．P′不动，P顺时针转动一个小角度时，U1和U2的比值增大C．P′不动，P顺时针转动一个小角度时，电流表读数在增大D．P顺时针转动一个小角度，同时P′向下滑动时，小灯泡的亮度可以不变BD4．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(

)A．A1增大，V2不变，V3增大B．A1增大，V2减小，V3增大C．A2增大，V2增大，V3减小D．A2增大，V2不变，V3减小对点演练D5．(多选)(2024·山东聊城高三质检)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝10∶1，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，定值电阻R1、R2的阻值均为10Ω。在原线圈c、d两端加上图乙所示的交变电压，下列说法正确的是(

)A．当S与a连接时，理想电流表示数为2.2AB．当S与a连接时，理想电压表示数为11VC．当S由a拨到b时，副线圈输出电压的频率变为25HzD．当S由a拨到b时，原线圈的输入功率变为原来的4倍AD考点四远距离输电1．明确三个回路(如图所示)回路1：I1＝I输入，U1＝U输入，P1＝P输入。回路2：I2＝IR＝I3，U2＝U3＋ΔU，P2＝P3＋ΔP。回路3：I4＝I输出，U4＝U输出，P4＝P输出。2．抓住两个联系【典例4】

(2023·山东卷)某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1＝250V，输出功率500kW。降压变压器的匝数比n3∶n4＝50∶1，输电线总电阻R＝62.5Ω，其余线路电阻不计，用户端电压U4＝220V，功率88kW，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368AB．输电线上损失的功率为4.8kWC．输送给储能站的功率为408kWD．升压变压器的匝数比n1∶n2＝1∶44C输电线路功率损失的四种计算方法(1)输送功率是指升压变压器输出的功率，损失功率是指由于输电线发热而消耗的功率。两者关系是P损＝P－P′(P为输送功率，P′为用户所得功率)。规律方法6．(2023·天津卷)如图为用输电线为用户输电的情境，电路中升压变压器T1和降压变压器T2都认为是理想变压器，中间输电电路电阻为R，发电机输出的电压恒定，下列说法正确的是(

)A．T1输出电压与T2输入电压相等B．T1输出功率大于T2输入功率C．若用户接入的用电器增多，则R功率降低D．若用户接入的用电器增多，则T2输出功率降低对点演练B解析：输电过程中，电阻R两端有电势差，故T1输出电压大于T2输入电压，A错误；输电过程中电阻R产生热量，会损失功率，故T1输出功率大于T2输入功率，B正确；由于变压器T1的输入电压和匝数比不变，所以T1输出电压U2不变，若用户接入的用电器增多，则T2副线圈电路的总电阻减小，变压器T2及其负载的等效电阻R等减小，由U2＝I(R＋R等)可知，输电线中的电流变大，根据P损＝I2R可知R功率增大，故C错误；若用户接入电路的用电器增多，则用电器消耗总功率增大，即T2输出功率增大，故D错误。7．(2024·湖南卷)根据国家能源局统计，截止到2023年9月，我国风电装机4亿千瓦，连续13年居世界第一位，湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。已知发电机转子以角速度ω匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻R0。当用户端接一个定值电阻R时，R0上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正确的是(

)AA．风速增加，若转子角速度增加一倍，则R0上消耗的功率为4PB．输电线路距离增加，若R0阻值增加一倍，则R0消耗的功率为4PC．若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则R0上消耗的功率为8PD．若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则R0上消耗的功率为6P课时作业66第分部三1．(5分)(2023·浙江6月选考)我国1100kV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(

)A．送电端先升压再整流B．用户端先降压再变交流C．1100kV是指交流电的最大值D．输电功率由送电端电压决定A解析：因为变压器的输入、输出端必须是交变电流，所以送电端先使用交流电升压，再用“整流”设备把交流电变换成直流电，A正确；降压端应先将直流电逆变为交流电再降压，B错误；1100kV指的是交流电的有效值，C错误；根据能量守恒，输电功率由用户端的功率决定，而用户端的电压为220V，因此用户端功率由用户端电流决定，即输电功率取决于用户端的电流大小，D错误。A3．(5分)(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(

)A．甲是电流互感器，乙是电压互感器B．甲是电压互感器，乙是电流互感器C.若V表示数为30V，则输电线两端的电压最大值为6000VD．若A表示数为5A，则通过输电线的电流有效值为500ABD4．(5分)(2023·北京卷)自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器，原线圈接12V的正弦交流电源，副线圈接额定电压为3.8V的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为2.5V。下列措施有可能使小灯泡正常发光的是(

)A．仅增加原线圈匝数B．仅增加副线圈匝数C．将原、副线圈匝数都增为原来的两倍D．将两个3.8V小灯泡并联起来接入副线圈B5．(5分)(多选)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP，到达B处时电压下降了ΔU。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1100kV特高压输电。输电线上损耗的电功率变为ΔP′，到达B处时电压下降了ΔU′。不考虑其他因素的影响，则(

)AD6．(5分)(多选)(2025·江西南昌高三检测)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头。在原线圈上加一电压为U的正弦式交流电，则(

)A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小BC7．(6分)在探究变压器原、副线圈两端电压与匝数的关系实验中，小李同学采用了如图所示的可拆式变压器(铁芯不闭合)进行研究。(1)(多选)实验还需下列器材中的____。A．电流表B．多用电表C．低压交流电源解析：实验中，变压器的原线圈应接在低压交流电源上；为了知道原、副线圈两端的电压比和线圈匝数比之间的关系，还需要用多用电表测交流电压。故选BC。BC(2)实验中，上图中变压器的原线圈接“0、8”接线柱，副线圈接线“0、4”接线柱，当副线圈所接电表的示数为5.0V时，则所接电源电压挡位可能为__。A．18.0V B．10.0VC．5.0V D．2.5VA8．(5分)(2024·浙江1月选考)如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出u＝5sin100πt(V)的交流电，经原、副线圈匝数分别为n1和n2的变压器升压至峰值大于10kV，就会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火。下列说法正确的是(

)B9．(5分)如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P＝100kW，发电机的电压U1＝250V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线＝8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4＝220V。已知输电线上损失的功率P线＝5kW，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＝40AB．输电线上的电流I线＝625AC．降压变压器的匝数比n3∶n4＝190∶11D．用户得到的电流I4＝455ACA．副线圈中交流电频率为100HzB．电流表示数为2AC．理想变压器输入功率为440WD．二极管的反向耐压值应大于110VB11．(5分)(2025·山东烟台高三期中)在如图所示的电路中，交流电源输出50Hz、电压有效值为220V的正弦式交流电，通过副线圈n2、n3分别向10只标称为“12V