2026年高考物理一轮复习专项练习 考点43 理想变压器、远距离输电（含解析）

考点43 理想变压器、远距离输电
1.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.1 100 kV 是指交流电的最大值
D.输电功率由送电端电压决定
2.用一台理想变压器对电动汽车充电。该变压器原、副线圈的匝数比为1：2，输出功率为8.8kW，原线圈的输入电压 u=。关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是 ( )
A.20 A,50 Hz B.20 A,50 Hz
C.20 A,100 Hz D.20 A,100 Hz
3.(多选)电动汽车充电站变压器输入电压为10kV，输出电压为220 V，每个充电桩输入电流16 A，设原副线圈匝数分别为n 、n ，输入正弦交流电的频率为 50 Hz，则下列说法正确的是 ( )
A.交流电的周期为0.02 s
B.原副线圈匝数比
C.输出的最大电压为220 V
D.若10 台充电桩同时使用，输入功率为35.2kW
4.(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=5 sin 100πt V 的交流电,经原、副线圈匝数分；为n 和n 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 ( )
C.用电压表测原线圈两端电压，示数为5 V
D.副线圈输出交流电压的频率是 100 Hz
5.(2023天津卷)(多选)如图是输电线为用户输电的示意图，电路中升压变压器T 和降压变压器T 都认为是理想变压器，中间输电线上的总电阻为 R，下列说法正确的是 ( )
A. T 的输出电压与T 的输入电压相等
B. T 的输出功率大于 T 的输入功率
C.若用户接入的用电器增多，则R 消耗的电功率减小
D.若用户接入的用电器减少，则T 的输出功率减小
6.张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一，其发电、输电简易模型如图所示。已知风轮机叶片转速为每秒z转，通过转速比为1：n的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机线圈面积为S，匝数为N，匀强磁场的磁感应强度为B。t=0时刻，线圈所在平面与磁场方向垂直。发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后，输出电压为 U。忽略线圈电阻，下列说法正确的是 ( )
A.发电机输出的电压为
B.发电机输出交变电流的频率为2πnz
C.变压器原、副线圈的匝数比为 πNBSnz: U
D.发电 机 产 生 的 瞬 时 电 动 势 e = πNBSnz· sin(2πnzt)
7.(2024北京卷)如图甲所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上，输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示，副线圈接规格为“6V，3W”的灯泡。若灯泡正常发光，下列说法正确的是 ( )
A.原线圈两端电压的有效值为
B.副线圈中电流的有效值为0.5A
C.原、副线圈匝数之比为1：4
D.原线圈的输入功率为 12 W
8.(多选)如图，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T 调节，副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻 R 和R 、开关S。S处于闭合状态，在原线圈电压U 不变的情况下，为提高R 的热功率，可以 ( )
A.保持T 不动，滑动变阻器 R 的滑片向f端滑动
B.将T向b端移动，滑动变阻器R 的滑片位置不变
C.将T向a端移动，滑动变阻器R 的滑片向f端滑动
D.将T向b端移动，滑动变阻器R 的滑片向 e端滑动
9.(多选)近年来，基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用，其简化的充电原理图如图所示。发射线圈的输入电压为220 V、匝数为1 100匝，接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，忽略其他损耗，下列说法正确的是 ( )
A.接收线圈的输出电压约为8 V
B.接收线圈与发射线圈中电流之比约为22：1
C.发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同
D.穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同
10.(多选)小明设计了台灯的两种调光方案，电路图分别如图甲、乙所示，图中额定电压为6 V灯泡的电阻恒定，R为滑动变阻器，理想变压器原、副线圈匝数分别为n 、n 。原线圈两端接电压为 220 V 的交流电，滑片 P 可调节灯泡L的亮度，P在 R 最左端时，甲、乙图中灯泡L 均在额定功率下工作，则 ( )
B.当P 滑到 R 中点时，图甲中L 功率比图乙中的小
C.当P 滑到 R 最左端时，图甲所示电路比图乙更节能
D.图甲中 L 两端电压的可调范围比图乙中的大
11.(多选)如图，理想变压器原线圈接在 的交流电源上，副线圈匝数可通过滑片P 来调节。当滑片P处于图示位置时，原、副线圈 的 匝 数 比 为了使图中“100 V,50 W”的灯泡能够正常发光，下列操作可行的是 ( )
A.仅将滑片P 向上滑动
B.仅将滑片P向下滑动
C.仅在副线圈电路中并联一个阻值为20Ω的电阻
D.仅在副线圈电路中串联一个阻值为20Ω的电阻
12.除颤仪是用于突发心室纤颤等心脏疾病的急救医疗设备，某型除颤仪电路原理如图。某次调试时交流电压表示数为20 V,电容器充电完毕,开关由“1”掷向“2”,放电电流平均值为 2.8A，放电时间约为10 s。已知电容器电容为 则升压变压器原副线圈的匝数比约为 ( )
A.1:25 B.1:50 C.1:70 D.1:100
13.如图所示的变压器，输入电压为220 V，可输出12 V、18 V、30 V 电压，匝数为n 的原线圈中电压随时间变化为 单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1V。将阻值为12Ω的电阻 R 接在 BC 两端时，功率为12 W。下列说法正确的是 ( )
A. n 为1100匝, Um为220 V
B. BC间线圈匝数为 120匝，流过R 的电流为1.4 A
C.若将 R 接在 AB 两端，R两端的电压为18 V,频率为100 Hz
D.若将 R 接在 AC 两端,流过 R 的电流为2.5 A,周期为0.02 s
14.如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为2R 的滑动变阻器和阻值为 R 的定值电阻，在变阻器滑片从a端向 b 端缓慢移动的过程中 ( )
A.电流表A 示数减小
B.电流表A 示数增大
C.原线圈输入功率先增大后减小
D.定值电阻 R 消耗的功率先减小后增大
15.(多选)在图(a)所示的交流电路中，电源电压的有效值为220 V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10: 1,R 、R 、R 均为固定电阻， 各电表均为理想电表。已知电阻R 中电流i 随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示。下列说法正确的是 ( )
A.所用交流电的频率为50 Hz
B.电压表的示数为100 V
C.电流表的示数为1.0 A
D.变压器传输的电功率为15.0 W
16.(多选)如图所示，两理想变压器间接有电阻R，电表均为理想交流电表，a、b接入电压有效值不变的正弦交流电源。闭合开关S后 ( )
A. R的发热功率不变
B.电压表的示数不变
C.电流表A 的示数变大
D.电流表A 的示数变小
17.某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压( 输出功率500 kW。降压变压器的匝数比 1，输电线总电阻R=62.5Ω，其余线路电阻不计 用户端电压 功率88 kW,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368 A
B.输电线上损失的功率为4.8kW
C.输送给储能站的功率为408 kW
D.升压变压器的匝数比
18.(2021山东卷)(多选)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10 W；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=45 W D. P=22.5 W
19.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R 。当用户端接一个定值电阻R时，R 上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正确的是( )
A.风速增加，若转子角速度增加一倍，则R 上消耗的功率为4P
B.输电线路距离增加，若R 阻值增加一倍，则R 上消耗的功率为4P
C.若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则R 上消耗的功率为8P
D.若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则R 上消耗的功率为6P
20.(多选)某同学利用如图所示电路模拟远距离输电。图中交流电源电压为6 V,定值电阻. ,小灯泡L 、L 的规格均为“6 V 1.8 W”,理想变压器 T 、T 原副线圈的匝数比分别为1：3 和3：1。分别接通电路Ⅰ和电路Ⅱ，两电路都稳定工作时， ( )
A. L 与L 一样亮
B. L 比L 更亮
C. R 上消耗的功率比R 的大
D. R 上消耗的功率比 R 的小
1A 变压器输入、输出的必须是交流电，因此送电端先升压再整流，用户端先变交流再降压，选项 A 正确，B错误；1 100kV指的是交流电的有效值，选项C错误；输电功率由用户端的功率决定，选项 D错误。
2A 原线圈输入电压的有效值 ，交变电流的频率 变压器不改变交变电流的频率，可知副线圈输出电流的频率为50 Hz，C、D均错误。根据理想变压器电压与匝数的规律 得 根据P=U I 可知，副线圈输出电流的有效值 正确，B错误。
3 AD 交流电的周期为 故A 正确；根据理想变压器电压与匝数的关系可得， 故B错误；输出的最大电压为 故C错误；若10 台充电桩同时使用，输出功率为 10U I =10×220×16W=35200 W=35.2kW,故输入功率为 故D 正确。
4 B
5BD 由于输电过程中输电线上会损耗功率和电压，故T 的输出功率大于T 的输入功率，T 的输出电压大于T 的输入电压，故A 错误，B正确；随着用户接入的用电器增多，家庭电路的电阻变小，则回路中电流变大，由 n n 知，输电线上的电流变大，根据 可知 R 消耗的电功率增大，C错误；用户接入电路的用电器减少，用电器消耗的电功率减少，即T 的输出功率减小，D正确。
6C 风轮机叶片的转速为z(r/s)，发电机的转速为 nz，发电机转动的角速度ω=2πnz，B错误；发电机产生电压的有效值 A错误；变压器原、副线圈的电压与匝数成正比，因此，变压器原、副线圈的匝数比为 πNBSnz: U,C 正确;发电机产生的瞬时电动势e=Em sinωt=2πnzNBS sin(2πnzt),D错误。
7B 由题图知，原线圈电压最大值为 则有效值为 A 错误；灯泡正常发光，由P=UI得，副线圈中电流有效值为 B正确；由理想变压器电压与匝数关系可知 C错误；理想变压器没有能量损失，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，则原线圈的输入功率 D.错误。
8. AC保持T不动，则原、副线圈匝数比m n 一定,由 知， 为定值，当滑动变阻器R 的滑片向f端滑动时，该支路总电阻减小，流过R 的电流增大，由 知R 的热功率增大，故A 选项正确；将T向b端移动，由 知，副线圈两端电压减小，当滑动变阻器R的滑片位置不变，或滑动变阻器R的滑片向e端滑动时，流过R 的电流均减小，R 的热功率均减小，故B、D选项均错误；将T向a端移动，则由 知，副线圈两端电压增大，当滑动变阻器的滑片向f端滑动时，滑动变阻器连入电路的阻值减小，故流过R 的电流增大，则R 的热功率增大，C选项正确。
9 AC 由发射线圈和接收线圈之间电压关系得 80%,解得 A 正确；由于存在漏磁现象，故电流比不再等于匝数反比，B错误；由电磁感应感生电动势知识可知，发射线圈与接收线圈中交变电流频率相同，但因存在漏磁现象，两线圈的磁通量变化率不相同，C正确，D错误。
10 AC 滑片P在最左端时，图甲、乙中变压器输出电压均为灯泡的额定电压6 V A正确；当P 滑到R中点时，图甲中总电阻为P 左端电阻与灯泡电阻串联，图乙中总电阻为灯泡电阻与 P 右端的电阻并联后再与 P 左端电阻串联，由于并联电阻小于灯泡电阻，则图甲中灯泡两端电压大于图乙中灯泡两端电压，则图甲中灯泡功率比图乙中灯泡功率大，B错误；当P 滑到 R 最左端时，图甲中只有灯泡，图乙中R与灯泡并联，总电阻更小，输出功率更大，图甲比图乙更节能，C正确；图乙中的灯泡两端电压在0到6 V间变化，图甲中灯泡两端电压最高为6 V，最低达不到0，则图乙中灯泡两端可调电压范围大，D错误。
11 BC 审题指导 本题通过分析原、副线圈的电压关系找出副线圈两端电压并与灯泡电压进行比较，发现需要减小灯泡两端电压，可以采取减少副线圈匝数或将灯泡与电阻串联分压的方式。
解题思路 原线圈电压的有效值为 根据 可得副线圈两端电压的有效值为 为了使“100 V,50 W”的灯泡能够正常发光(让灯泡两端电压变为100 V)，则需要减小副线圈两端电压，即仅将滑片P向下滑动；或者仅在副线圈电路中串联一个电阻，阻值为 故选B、D。
12 B 关键点拨 交流电压表示数为有效值。
解题思路 电容器放电总电荷量 电容器充电完毕时的瞬时电压 (点拨：由于二极管的单向导电性，电容器充电完毕时的电压等于升压变压器副线圈两端电压的最大值)；升压变压器副线圈两端电压有效值 升压变压器原副线圈匝数比 B正确。
13 D 如图所示
由输入电压为( (点拨：此电压为有效值)，输入电压表达式
可知
单匝线圈即
解得 匝，A错误；
将R 接在BC两端,P=12W
则
解得 匝
B错误；
必有
R接在AB 两端,其两端电压为18V,频率为50 Hz,C错误;
R接在AC 两端,
周期T=0.02s,D正确。
14 A 审题指导 首先明确变压器各物理量间的制约关系。变压器原、副线圈匝数n 、n 确定，则U 决定U ，与输出端有无负载、负载大小无关，也与变压器有无其他副线圈无关。根据欧姆定律可知 U 与负载电阻决定输出电流I 的大小，输出功率P 决定输入功率 从而决定I 大小。其次分清动态变化中哪个量变化，结合串并联电路的特点、欧姆定律及变压器各物理量间因果关系依次确定各物理量的变化。
解题思路 设滑动变阻器滑片左侧部分的电阻为 R。，右侧部分的电阻为 Rb，则副线圈接入的总电阻 由此可见，当变阻器滑片从a端向b端缓慢移动时，Rb减小，R总增大。根据原、副线圈电压与匝数成正比得 由于输入电压不变，所以输出电压也不变，滑片由a端向b端滑动时，R总增大，副线圈电流 减小，根据原、副线圈电流与匝数成反比得 电流表A 、A 的示数都减小，故A 正确，B错误；原线圈输入功率 减小，C错误；滑片从a端向b端缓慢移动，电阻R分得的电压逐渐减小，则电阻R 消耗的功率一直减小，D错误。故选A。
技巧点拨处理变压器的动态分析问题，首先应明确不变量和变化量，对变化量要把握它们之间的制约关系，依据程序分析的思想，从主动变化量开始，根据制约关系从前到后或从后到前逐一分析各物理量的变化情况。
15 AD
解题思路 由图(b)可知变压器输出端交流电的周期T=0.02s，变压器不改变交流电的频率和周期，故所用交流电的频率 A正确；由图(b)可知流经电阻R 的电流有效值 (点拨：对于正弦式交变电流而言，有效值I与最大值 Im的关系是 电阻R 两端电压 根据串并联电路特点及欧姆定律可得，电流表的示数 C错误；根据理想变压器的特点可得变压器原线圈两端电压 则电压表的示数 (点拨：电压表测得的是R 两端的电压)，B错误；变压器传输的电功率 D 正确。
16 BC 闭合开关S后，负载电阻减小，匝数为 n 的线圈输出功率变大，匝数为n 的线圈输入功率也变大，a、b两端电压有效值不变，由 ，可知电流表A 的示数变大，根据 因比值不变，I 变大，故I 变大，则R 的发热功率变大，故A 错误，C正确；根据 可知输出电压U 不变，电压表的示数不变，故B 正确；根据 由于I 变大，所以I 变大，故电流表 A 的示数变大，故D错误。
17C 发电机输出电流 A错误；用户端电流 由 得I =8A，则输电线上损失的功率 故 B 错误；升压变压器输出功率 则输送给储能站的功率为 C正确；升压变压器输出电压 则 D错误。18 BD由 得
开关S接1时，设连接两理想变压器的导线中的电流为I ，则
由 得 则
再由 得
解得U =20V,r=5Ω,i故B正确。
当S接2时，设连接两理想变压器的导线中的电流为I ，通过R 的电流为IR'，则有
解得
则 故D 正确。
19 A 将升压变压器的原、副线圈匝数设为n 和n ，将降压变压器的原、副线圈匝数设为n 和n 。
由理想变压器基本关系知 由等效电路得
若转子角速度增加一倍,ω变为2ω,U 变为2U ,n 、n 不变，U 变为2U ，等效电阻所在回路的总电阻不变，所以I 变为2I ，则R 上消耗的功率变为4P，A正确。
若R 变为2R ,U 、U 不变,由于R 和R的具体数值未知,故 R 上消耗的功率的具体情况无法判断，B错误。
若n 变为2n ,U 就变为2U ,I 变为2I ,则R 上消耗的功率变为4P，C错误。
若用户端再并联一个电阻 R，则R'变为 由于不知道R 和R的数值关系，故R 上消耗的功率具体情况无法判断，D错误。
20 BC 电源电压为 由 知， 20Ω，设k=3，若开关接c、d端，升压变压器副线圈两端电压 根据等效电阻法，把降压变压器原副线圈和L 看成一个整体，其阻值 ，输电线上的电流 可得输电线上损耗的电功率为 消耗的电功率为 若开关接a、b端，则L 消耗的功率 输电线上损耗的电功率为 可知L 比L 更亮，R 上消耗的功率比R 的大。故选B、C。
一题多解在远距离输电过程中通过提高输电电压，可减小输电线路中的电流，进而减小输电过程的电能损失、电压损失，故L 获得的电压大于L 获得的电压，由 可知L 的功率大于L 的功率，即L 的亮度大于L 的亮度，A错误，B正确；通过R 的电流小于通过R 的电流，故由P=l R 可知R 消耗的功率小于 R 消耗的功率，C正确，D错误。