2027届新高考物理热点精准复习：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系

物理2027届新高考物理热点精准复习理想变压器电能的输送实验16:探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系目录123基础满分练课前

自检自测·夯基固本

能力高分练课中关键能力·可视思维素养提升练课中高考定向·捕捉热点基础

满分练

课前

自检自测·夯基固本

知识点一

理想变压器的原理2个高考关键点关键点1

理想变压器基本规律1.下列各图是变压器电路图,可以将电压升高供给电灯的变压器是(

)[命题点❶]B解析

变压器的原线圈应接交变电流,故A、C错误;由题意知要求电压升高,则副线圈的匝数比原线圈的匝数多,故B正确,D错误。

D

关键点2

三种特殊变压器3.如图所示,L1和L2是高压输电线,甲、乙是两只互感器,若已知n1∶n2=1000∶1,n3∶n4=1∶100,图中电压表示数为220V,电流表示数为10A,则高压输电线的送电功率为(

)[命题点❸]A.2.2×103WB.2.2×10-2WC.2.2×108WD.2.2×104WC

回归基础·考教衔接一、构造和原理1.构造:如图所示,变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。2.原理:电磁感应的互感现象。

[❶]变压器不改变稳恒直流的电压。

三、三种特殊变压器1.自耦变压器如图所示,这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈。如果把整个线圈作原线圈,副线圈只取线圈的一部分,就可以降低电压;如果把线圈的一部分作原线圈,整个线圈作副线圈,就可以升高电压。2.互感器

分类电压互感器电流互感器原理图

互感器的作用将高电压变为低电压将大电流变成小电流利用的关系式I1n1=I2n2[❸]电压互感器的原线圈并联在高压电路中,电流互感器的原线圈串联在待测电路中

AD

关键点2

远距离输电5.(原创+教材改编)发电机两端的电压为220V,输出功率为44kW,输电导线的总电阻为0.2Ω,如果用原、副线圈匝数比为1∶10的升压变压器升压,经输电线后,再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户,两个变压器均为理想变压器。[命题点❺](1)画出全过程的线路示意图;(2)求用户得到的电压和功率;(3)若不经过变压而直接送给用户,求用户得到的电压和功率。答案

(1)见解析图

(2)219.6V

4.392×104W

(3)180V

3.6×104W解析

(1)线路示意图如图所示。

回归基础·考教衔接

考点一理想变压器的原理及其应用能力高分练课中关键能力·可视思维角度一理想变压器基本规律的应用例1(2025福建卷)如图甲所示,交变电流变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1,输入电压随时间变化的u-t图像如图乙所示,定值电阻

R1的阻值为R2的2倍,则(

)A.副线圈交变电流的周期为0.25sB.电压表示数为12VC.副线圈干路电流为流过R1电流的2倍D.原、副线圈功率之比为4∶1B

破题思维链理想变压器基本规律的应用角度二原线圈回路含有用电器的电路分析例2(多选)(2026陕西咸阳阶段训练)如图所示,理想变压器原、副线圈匝数之比为1∶2,原线圈与定值电阻R1串联后,接入输出电压有效值恒定的正弦交流电源,副线圈电路中负载电阻为可变电阻R2,A、V为理想交流电表。当R2=2R1时,电流表的读数为1A,电压表的读数为4V,则(

)A.电源输出电压为6VB.电源输出功率为4WC.保持R1阻值不变,当R2=8Ω时,电压表的读数为6VD.保持R1阻值不变,当R2=8Ω时,变压器输出的功率最大ACD解析

方法一(常规解法)当R2=2R1时,电流表的读数为1

A,电压表的读数为4

V,所以R2=4

Ω,R1=2

Ω,理想变压器原、副线圈匝数之比为1∶2,根据电压与匝数成正比得原线圈两端的电压U1=2

V,根据电流与匝数成反比得原线圈中的电流I1=2

A,所以电源输出电压U=U1+I1R1=6

V,电源输出功率P=UI1=12

W,故A正确,B错误;

考点二电能的输送

B

角度二远距离输电相关量的计算例4

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=455AC

破题思维链远距离输电相关量的计算

考点三探究变压器原、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、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。例5

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BC(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10V挡,用交流电压表测得副线圈两端的电压为0.4V,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B(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3.0V,则可推断原线圈的输入电压可能为

。

A.3.0V B.5.3VC.6.0V D.6.2V(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12VB.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DBD

素养提升练课中高考定向·捕捉热点一、原理理解深化、基本关系灵活应用、情境化与综合性增强备考方向熟练掌握理想变压器的基本关系式,通过推导公式加深对功率、电压、电流关系的理解,同时牢记各物理量的决定关系;加强与电路知识的融合学习,理解变压器在复杂电路中的作用,能够结合闭合电路欧姆定律、串并联电路特点,分析变压器