2025屆高考物理大一輪復(fù)習(xí)課件 第十三章 第72課時(shí) 變壓器 遠(yuǎn)距離輸電 實(shí)驗(yàn)十五：探究變壓器原、副線(xiàn)圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系VIP

第十三章物理

大一輪復(fù)習(xí)交變電流電磁振蕩電磁波傳感器第72課時(shí)變壓器遠(yuǎn)距離輸電實(shí)驗(yàn)十五：探究變壓器原、副線(xiàn)圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系目標(biāo)要求1.會(huì)用實(shí)驗(yàn)探究變壓器原、副線(xiàn)圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系，體會(huì)控制變量法，了解實(shí)驗(yàn)誤差的產(chǎn)生原因。2.知道變壓器的工作原理，掌握變壓器的特點(diǎn)，并能分析、解決實(shí)際問(wèn)題。3.會(huì)對(duì)遠(yuǎn)距離輸電線(xiàn)路各物理量分析和計(jì)算?？键c(diǎn)四遠(yuǎn)距離輸電內(nèi)容索引考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)：探究變壓器原、副線(xiàn)圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系考點(diǎn)二理想變壓器原理及應(yīng)用課時(shí)精練考點(diǎn)三高壓輸電線(xiàn)路的電壓損失和功率損失1.實(shí)驗(yàn)原理(1)實(shí)驗(yàn)電路圖(如圖所示)：(2)實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法①n1、U1一定，研究n2和U2的關(guān)系。②n2、U1一定，研究n1和U2的關(guān)系。2.實(shí)驗(yàn)器材學(xué)生電源(低壓交流電源，小于12V)1個(gè)、可拆變壓器1個(gè)、多用電表1個(gè)、導(dǎo)線(xiàn)若干。實(shí)驗(yàn)：探究變壓器原、副線(xiàn)圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系考點(diǎn)一3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程(1)保持原線(xiàn)圈的匝數(shù)n1和電壓U1不變，改變副線(xiàn)圈的匝數(shù)n2，研究n2對(duì)副線(xiàn)圈電壓U2的影響。①估計(jì)被測(cè)電壓的大致范圍，選擇多用電表交流電壓擋適當(dāng)量程，若不知道被測(cè)電壓的大致范圍，則應(yīng)選擇交流電壓擋的最大量程進(jìn)行測(cè)量。②組裝可拆變壓器：把兩個(gè)線(xiàn)圈穿在鐵芯上，閉合鐵芯，用交流電壓擋測(cè)量輸入、輸出電壓。(2)保持副線(xiàn)圈的匝數(shù)n2和原線(xiàn)圈兩端的電壓U1不變，研究原線(xiàn)圈的匝數(shù)對(duì)副線(xiàn)圈電壓的影響。重復(fù)(1)中步驟。4.數(shù)據(jù)處理由數(shù)據(jù)分析變壓器原、副線(xiàn)圈兩端電壓U1、U2之比與原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)n1、n2之比的關(guān)系。5.注意事項(xiàng)(1)在改變學(xué)生電源電壓、線(xiàn)圈匝數(shù)前均要先斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，再進(jìn)行操作。(2)為了人身安全，學(xué)生電源的電壓不能超過(guò)12V，通電時(shí)不能用手接觸裸露的導(dǎo)線(xiàn)和接線(xiàn)柱。(3)為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測(cè)電壓時(shí)，先用最大量程擋試測(cè)，大致確定被測(cè)電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量。

某興趣小組用如圖所示的可拆變壓器進(jìn)行“探究變壓器線(xiàn)圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。(1)下列說(shuō)法正確的是

。A.變壓器工作時(shí)，通過(guò)鐵芯導(dǎo)電把電

能由原線(xiàn)圈輸送到副線(xiàn)圈B.變壓器工作時(shí)在原線(xiàn)圈上將電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，在副線(xiàn)圈上將磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)

化為電能C.理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，沒(méi)有能量損失D.變壓器副線(xiàn)圈上不接負(fù)載時(shí)，原線(xiàn)圈兩端電壓為零例1BC變壓器是通過(guò)互感工作，而不是通過(guò)鐵芯導(dǎo)電把電能由原線(xiàn)圈輸送到副線(xiàn)圈，A項(xiàng)錯(cuò)誤；變壓器工作時(shí)在原線(xiàn)圈上將電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，在副線(xiàn)圈上將磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能，B項(xiàng)正確；理想變壓器忽略能量損失，原線(xiàn)圈輸入功率等于副線(xiàn)圈輸出功率，C項(xiàng)正確；變壓器的原線(xiàn)圈兩端電壓由發(fā)電機(jī)提供，則副線(xiàn)圈上不接負(fù)載時(shí)，原線(xiàn)圈兩端電壓不變，不為零，D項(xiàng)錯(cuò)誤。(2)如圖所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)，原線(xiàn)圈接“0”“8”接線(xiàn)柱，副線(xiàn)圈接“0”“1”接線(xiàn)柱，原線(xiàn)圈兩端連接低壓交流電源10V擋，用交流電壓表測(cè)得副線(xiàn)圈兩端的電壓為0.4V，這與其他小組的正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論明顯不一致。對(duì)于這個(gè)小組實(shí)驗(yàn)結(jié)論出現(xiàn)明顯偏差的原因，最有可能的是

。A.原線(xiàn)圈匝數(shù)太多，電阻過(guò)大B.鐵芯沒(méi)有閉合，漏磁過(guò)多C.副線(xiàn)圈匝數(shù)太少，增加實(shí)驗(yàn)誤差D.副線(xiàn)圈的電阻太小B

(3)實(shí)際操作中將電源接在原線(xiàn)圈的“0”和“8”兩個(gè)接線(xiàn)柱之間，測(cè)得副線(xiàn)圈的“0”和“4”兩個(gè)接線(xiàn)柱之間的電壓為3.0V，則可推斷原線(xiàn)圈的輸入電壓可能為

。A.3.0V B.5.3V C.6.0V D.6.2VD

兩個(gè)接線(xiàn)柱時(shí)，可知原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比為2∶1，副線(xiàn)圈電壓為3.0

V，則原線(xiàn)圈電壓應(yīng)該為6.0

V；實(shí)際操作中，不是理想變壓器，需要考慮損失部分，則原線(xiàn)圈所接電壓大于6.0

V。故選D。(4)為了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的安全，下列做法正確的是

。A.為了人身安全，只能使用低壓直流

電源，所用電壓不要超過(guò)12VB.連接好電路后，應(yīng)先檢查電路連接

是否正確，再接通電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)C.因?yàn)槭褂秒妷狠^低，通電時(shí)可用手直接接觸裸露的導(dǎo)線(xiàn)、接線(xiàn)柱D.為了測(cè)量電表的安全，測(cè)量電壓時(shí)，先選用最大量程試測(cè)BD在實(shí)驗(yàn)中為了確保人身安全，需要使用低壓交流電源，且電壓不要超過(guò)12

V，A項(xiàng)錯(cuò)誤；為了確保安全，實(shí)驗(yàn)時(shí)，連接好電路后，應(yīng)先檢查電路連接是否正確，再接通電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，B項(xiàng)正確；即使使用電壓較低，為了確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠精確性，通電時(shí)也不能用手直接接觸裸露的導(dǎo)線(xiàn)、接線(xiàn)柱，C項(xiàng)錯(cuò)誤；為了測(cè)量電表的安全，測(cè)量電壓時(shí)，先選用最大量程試測(cè)，再選用小一點(diǎn)的量程，確保精確度，D項(xiàng)正確。返回理想變壓器原理及應(yīng)用考點(diǎn)二1.構(gòu)造和原理(1)構(gòu)造：如圖所示，變壓器是由__________和繞在鐵芯上的

組成的。(2)原理：電磁感應(yīng)的互感現(xiàn)象。閉合鐵芯兩個(gè)線(xiàn)圈2.基本關(guān)系式功率關(guān)系原線(xiàn)圈的輸入功率等于副線(xiàn)圈的輸出功率，P入＝P出，且輸出功率P出決定輸入功率P入電壓關(guān)系原、副線(xiàn)圈的電壓比等于匝數(shù)比，，與副線(xiàn)圈的個(gè)數(shù)無(wú)關(guān)，且U1決定U2電流關(guān)系①只有一個(gè)副線(xiàn)圈時(shí)，，且I2決定I1②有多個(gè)副線(xiàn)圈時(shí)，由P入＝P出得U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn或I1n1＝I2n2＋I(xiàn)3n3＋…＋I(xiàn)nnn，輸出決定輸入頻率關(guān)系f1＝f2，變壓器不改變交變電流的頻率判斷正誤

√××(多選)(2024·海南卷·9)電動(dòng)汽車(chē)充電站變壓器輸入電壓為10kV，輸出電壓為220V，每個(gè)充電樁輸入電流為16A，設(shè)原副線(xiàn)圈匝數(shù)分別為n1、n2，輸入正弦交流電的頻率為50Hz，則下列說(shuō)法正確的是A.交流電的周期為0.02sB.原副線(xiàn)圈匝數(shù)比n1∶n2＝11∶500C.輸出的最大電壓為220VD.若10臺(tái)充電樁同時(shí)使用，輸入功率為35.2kW例2√√

(多選)(2024·山東臨沂市模擬)如圖所示，理想變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)之比為1∶2，原線(xiàn)圈與定值電阻R1串聯(lián)后，接入輸出電壓有效值恒定的正弦交流電源，副線(xiàn)圈電路中負(fù)載電阻為可變電阻R2，A、V為理想交流電表。當(dāng)R2＝2R1時(shí)，電流表的讀數(shù)為1A，電壓表的讀數(shù)為4V，則A.電源輸出電壓為6VB.電源輸出功率為4WC.保持R1阻值不變，當(dāng)R2＝8Ω時(shí)，電壓表的讀數(shù)為6VD.保持R1阻值不變，當(dāng)R2＝8Ω時(shí)，變壓器輸出的功率最大例3√√√方法一(常規(guī)解法)當(dāng)R2＝2R1時(shí)，電流表的讀數(shù)為1

A，電壓表的讀數(shù)為4

V，所以R2＝4

Ω，R1＝2

Ω，理想變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)之比為1∶2，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比得原線(xiàn)圈兩端的電壓U1＝2

V，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比得原線(xiàn)圈中的電流I1＝2

A，所以電源輸出電壓U＝U1＋I(xiàn)1R1＝6

V，電源輸出功率P＝UI1＝12

W，故A正確，B錯(cuò)誤；

當(dāng)R2＝8

Ω＝r'時(shí)，等效電源的輸出功率最大，即變壓器輸出的功率最大，D正確。

總結(jié)提升證明：如圖甲所示，設(shè)原線(xiàn)圈兩端的電壓為U1、電流為I1，副線(xiàn)圈兩端的電壓為U2、電流為I2，

總結(jié)提升

總結(jié)提升證明：如圖丙所示，設(shè)原線(xiàn)圈兩端的電壓為U1、電流為I1，副線(xiàn)圈兩端的電壓為U2、電流為I2，副線(xiàn)圈所接負(fù)載為R，與原線(xiàn)圈串聯(lián)的定值電阻為R0，理想變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)分別為n1、n2。將變壓器、定值電阻R0與原交流電源看成一個(gè)整體，等效為一個(gè)新的電源，令新電源的電動(dòng)勢(shì)為E'，新電源的等效內(nèi)阻為r'，作出等效后的電路圖如圖丁所示?？偨Y(jié)提升

總結(jié)提升(多選)(2024·全國(guó)甲卷·19)如圖，理想變壓器的副線(xiàn)圈接入電路的匝數(shù)可通過(guò)滑動(dòng)觸頭T調(diào)節(jié)，副線(xiàn)圈回路接有滑動(dòng)變阻器R、定值電阻R0和R1、開(kāi)關(guān)S。S處于閉合狀態(tài)，在原線(xiàn)圈電壓U0不變的情況下，為提高R1的熱功率，可以A.保持T不動(dòng)，滑動(dòng)變阻器R的滑片向f端滑動(dòng)B.將T向b端移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器R的滑片位置不變C.將T向a端移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器R的滑片向f端滑動(dòng)D.將T向b端移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器R的滑片向e端滑動(dòng)例4√√保持T不動(dòng)，根據(jù)理想變壓器的性質(zhì)可知副線(xiàn)圈中電壓不變，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片向f端滑動(dòng)時(shí)，R與R1串聯(lián)后的總電阻減小，電流增大，根據(jù)P＝I2R1可知此時(shí)R1的熱功率增大，故A正確；將T向b端移動(dòng)，副線(xiàn)圈匝數(shù)變小，故副線(xiàn)圈兩端電壓變小，滑動(dòng)變阻器R的滑片位置不變時(shí)，通過(guò)R1的電流減小，故R1的熱功率減小，故B錯(cuò)誤；將T向a端移動(dòng)，副線(xiàn)圈匝數(shù)增加，故副線(xiàn)圈兩端電壓變大，滑動(dòng)變阻器R的滑片向f端滑動(dòng)，R與R1串聯(lián)后的總電阻減小，電流增大，此時(shí)R1的熱功率增大，故C正確；將T向b端移動(dòng)，副線(xiàn)圈匝數(shù)減少，故副線(xiàn)圈兩端電壓變小，滑動(dòng)變阻器R的滑片向e端滑動(dòng)，R與R1串聯(lián)后的總電阻增大，電流減小，此時(shí)R1的熱功率減小，故D錯(cuò)誤。

總結(jié)提升

總結(jié)提升返回高壓輸電線(xiàn)路的電壓損失和功率損失考點(diǎn)三

U－U'P－P'I2R

橫截面積電阻率小提高輸電電壓

例5√√

返回遠(yuǎn)距離輸電考點(diǎn)四

(2024·山東省青島第二中學(xué)期末)如圖所示，某小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率P＝100kW，發(fā)電機(jī)的電壓U1＝250V，經(jīng)變壓器升壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線(xiàn)總電阻R線(xiàn)＝8Ω，在用戶(hù)端用降壓變壓器把電壓降為U4＝220V。已知輸電線(xiàn)上損失的功率P線(xiàn)＝5kW，假設(shè)兩個(gè)變壓器均是理想變壓器，下列說(shuō)法正確的是A.發(fā)電機(jī)輸出的電流I1＝40AB.輸電線(xiàn)上的電流I線(xiàn)＝625AC.降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4＝190∶11D.用戶(hù)得到的電流I4＝455A例6√

返回課時(shí)精練對(duì)一對(duì)題號(hào)12345答案DADBBD(1)D

(2)連接的是電源ab間的直流電(3)原、副線(xiàn)圈兩端電壓U與匝數(shù)n成正比(4)C題號(hào)678910

11答案BAAACA

C答案12345678910111.電流互感器是一種測(cè)量電路中電流的變壓器，工作原理如圖所示。其原線(xiàn)圈匝數(shù)較少，串聯(lián)在電路中，副線(xiàn)圈匝數(shù)較多，兩端接在電流表上。則電流互感器A.是一種降壓變壓器B.能測(cè)量直流電路的電流C.原、副線(xiàn)圈電流的頻率不同D.副線(xiàn)圈的電流小于原線(xiàn)圈的電流1234567891011基礎(chǔ)落實(shí)練答案√1234567891011答案電流互感器原線(xiàn)圈匝數(shù)少，副線(xiàn)圈匝數(shù)多，是一種升壓變壓器，故A錯(cuò)誤；變壓器的原理是電磁感應(yīng)，只能夠在交流電路中正常工作，故它不能測(cè)量直流電路的電流，故B錯(cuò)誤；理想變壓器不改變交變電流的頻率，故C錯(cuò)誤；變壓器的電流與匝數(shù)成反比，因此副線(xiàn)圈的電流小于原線(xiàn)圈的電流，故D正確。1234567891011答案

√√1234567891011答案

1234567891011答案

√1234567891011答案

1234567891011答案4.(多選)(2024·山東淄博市期中)如圖為理想的自耦變壓器，其中P為變壓器上的滑動(dòng)觸頭，P'為滑動(dòng)變阻器上的滑片，電流表為理想電表，若輸入電壓U1一定，則A.P不動(dòng)，P'向下滑動(dòng)時(shí)，U2一直在減小B.P'不動(dòng)，P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度時(shí)，U1和U2

的比值增大C.P'不動(dòng)，P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度時(shí)，電流表讀數(shù)在增大D.P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，同時(shí)P'向下滑動(dòng)時(shí)，小燈泡的亮度可以不變√√1234567891011答案

1234567891011答案

1234567891011答案5.(2024·山東棗莊市期中)在“探究變壓器線(xiàn)圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)學(xué)習(xí)小組采用了如圖甲所示的可拆式變壓器進(jìn)行研究，原、副線(xiàn)圈的電壓由電壓傳感器獲得。(1)觀察變壓器的鐵芯，發(fā)現(xiàn)它的結(jié)構(gòu)和材料是

；A.整塊不銹鋼鐵芯B.整塊硅鋼鐵芯C.絕緣的不銹鋼片疊加而成D.絕緣的硅鋼片疊加而成D1234567891011答案為防止產(chǎn)生渦流而損耗能量，變壓器的鐵芯采用絕緣的硅鋼片疊成。故選D。由于原線(xiàn)圈有電壓，副線(xiàn)圈無(wú)電壓，且電路連接完好，最可能的是第一組同學(xué)在連接電源的時(shí)候連接的是ab間的直流電源。當(dāng)電路連接完好，原線(xiàn)圈接直流電壓時(shí)，副線(xiàn)圈的磁通量不變，無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。旋鈕，副線(xiàn)圈兩端電壓傳感器均無(wú)示數(shù)，經(jīng)檢查導(dǎo)線(xiàn)和各連接處均無(wú)斷路，則最可能的原因是

。(2)第一組同學(xué)將變壓器正確組裝好，如圖乙所示。連接到圖乙中的電源上，閉合電源開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)原線(xiàn)圈兩端電壓傳感器有示數(shù)，但無(wú)論如何調(diào)節(jié)電源的電壓連接的是電源ab間的直流電1234567891011答案

(3)第二組同學(xué)正確組裝變壓器后，記錄數(shù)據(jù)如下：1234567891011答案原線(xiàn)圈n1(匝)100100400400副線(xiàn)圈n2(匝)200800200800原線(xiàn)圈電壓U1(伏)1.961.504.062.80副線(xiàn)圈電壓U2(伏)3.9011.82.005.48通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是___________________________________。原、副線(xiàn)圈兩端電壓U與匝數(shù)n成正比

(4)第二組同學(xué)繼續(xù)探究實(shí)驗(yàn)，把2.0V的學(xué)生電源cd接到原線(xiàn)圈“0”“100”接線(xiàn)柱，副線(xiàn)圈接到“200”“800”接線(xiàn)柱，則接在副線(xiàn)圈兩端的傳感器示數(shù)最有可能是

。A.1.0V B.2.0V C.11.5V D.15.8V1234567891011答案C1234567891011答案6.(2023·天津卷·6)如圖為輸電線(xiàn)為用戶(hù)輸電的情景，電路中升壓變壓器T1和降壓變壓器T2都認(rèn)為是理想變壓器，中間輸電電路電阻為R，下列說(shuō)法正確的有A.T1輸出電壓與T2輸入電壓相等B.T1輸出功率大于T2輸入功率C.若用戶(hù)接入的用電器增多，則R功率降低D.若用戶(hù)接入的用電器增多，則T2輸出功率降低√能力綜合練由于輸電過(guò)程中電阻R要產(chǎn)生熱量，會(huì)損耗功率，故T1輸出功率大于T2輸入功率，T1輸出電壓大于T2輸入電壓，故A錯(cuò)誤，B正確；由于輸入電壓不變，所以變壓器T1的輸出電壓不變，隨著用戶(hù)接入的用電器增多，導(dǎo)致用戶(hù)端的等效電阻變小，則用戶(hù)端電流變大，輸電電路電流也相應(yīng)變大，根據(jù)P損＝I2R可知R功率增大，故C錯(cuò)誤；用戶(hù)接入的用電器增多，用電器消耗功率增大，即T2輸出功率增大，故D錯(cuò)誤。1234567891011答案1234567891011答案7.(2024·浙江6月選考·7)理想變壓器的原線(xiàn)圈通過(guò)a或b與頻率為f、電壓為u的交流電源連接，副線(xiàn)圈接有三個(gè)支路，如圖所示。當(dāng)S接a時(shí)，三個(gè)燈泡均發(fā)光，若A.電容C增大，L1燈泡變亮B.頻率f增大，L2燈泡變亮C.RG上光照增強(qiáng)，L3燈泡變暗D.S接到b時(shí)，三個(gè)燈泡均變暗√1234567891011答案電容增大，對(duì)交流電的阻礙作用減小，則L1燈泡變亮，故A正確；頻率f增大，則電感的阻礙作用增大，則L2燈泡變暗，故B錯(cuò)誤；光照增強(qiáng)，光敏電阻阻值減小，由于各支路兩端電壓不變，則通過(guò)L3燈泡的電流增大，變亮，故C錯(cuò)誤；S接到b時(shí)，根據(jù)變壓比可知，副線(xiàn)圈電壓增大，則三個(gè)燈泡均變亮，故D錯(cuò)誤。1234567891011答案8.(2025·山東煙臺(tái)市質(zhì)檢)由匝數(shù)為n1的原線(xiàn)圈和兩個(gè)匝數(shù)分別為n2和n3的副線(xiàn)圈組成的理想變壓器，如圖所示。已知圖中定值電阻R1＝3Ω，R2＝4Ω，電流表為理想交流電表。當(dāng)原線(xiàn)圈接入電壓恒定的正弦交變電流，開(kāi)關(guān)S1、S2均閉合時(shí)電流表示數(shù)為僅閉合S1時(shí)的4倍，則n2∶n3為A.1∶2 B.2∶1C.1∶3 D.3∶1√1234567891011答案

9.(多選)(2022·湖北卷·9)近年來(lái)，基于變壓器原理的無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，其簡(jiǎn)化的充電原理圖如圖所示。發(fā)射線(xiàn)圈的輸入電壓為220V、匝數(shù)為1100匝，接收線(xiàn)圈的匝數(shù)為50匝。若工作狀態(tài)下，穿過(guò)接收線(xiàn)圈的磁通量約為發(fā)射線(xiàn)圈的80%，忽略其他損耗，下列說(shuō)法正確的是A.接收線(xiàn)圈的輸出電壓約為8VB.接收