2022-2024年高考物理試題分類匯編：變壓器+電能輸送（解析版）（全國）

三年真題2位22.

變壓器+電能輸送

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考點三年考情（2022-2024）命題趨勢

2024高考遼寧卷：變壓器+氣體等容變化

2024年高考北京卷：理想變壓器+正弦式交流電

1.變壓器是高考考查頻率較高的

圖像；

考點1變壓器知識，考查命題熱點主要有：變壓

2022高考天津卷：兩理想變壓器間接有電阻R,

（5年5考）器與交變電流產(chǎn)生結(jié)合；變壓器動

2023年高考北京卷：自制變壓器

態(tài)變化；變壓器與交變電流描述的

2022年重慶高考：變壓器降壓對低壓鹵素?zé)艄?/p>

物理量結(jié)合等。

電。

2.電能輸送是高考考查頻率較高

2022高考湖北物理:基于變壓器原理的無線充電

的知識，考查命題熱點主要有：發(fā)

2024年高考湖南卷：風(fēng)力發(fā)電輸送；

電與電能輸送結(jié)合；電能輸送與用

2023年6月高考浙江選考：我國llOOkV特高壓

考點2電能輸電結(jié)合；電能輸送與電能損耗結(jié)

直流輸電工程；2023年高考山東卷：某節(jié)能儲能

送合。

輸電網(wǎng)絡(luò)；

（5年3考）

2022年新高考福建卷：模擬遠距離輸電；

竊窗紛綴。闔滔退國

考點01變壓器

1.（2024高考遼寧卷）如圖，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為由："2=5：1,原線圈接在電壓峰值為Um

的正弦交變電源上，副線圈的回路中接有阻值為R的電熱絲，電熱絲密封在絕熱容器內(nèi)，容器內(nèi)封閉有一

定質(zhì)量的理想氣體。接通電路開始加熱，加熱前氣體溫度為70。

（1）求變壓器的輸出功率P;

（2）已知該容器內(nèi)的氣體吸收的熱量Q與其溫度變化量A7■成正比，即Q=CA7■,其中C已知。若電熱絲產(chǎn)

生的熱量全部被氣體吸收，要使容器內(nèi)的氣體壓強達到加熱前的2倍，求電熱絲的通電時間t。

0250CT.R

【答案】（1）二；（2）t=0

507?/

【解析】

（1）由原線圈正弦交流電的峰值可知變壓器輸入電壓有效值為：1=常

72

設(shè)變壓器副線圈的輸出電壓為。2,根據(jù)理想變壓器的電壓與匝數(shù)之間的關(guān)系有：77=—

Ln2

聯(lián)立解得:3爭飛

u2U2

理想變壓器的輸出功率等于R的功率，即：尸=<2="

R50R

（2）設(shè)加熱前容器內(nèi)氣體的壓強為Po,則加熱后氣體的壓強為2p0,溫度為72,容器內(nèi)的氣體做等容變化,

則有:"學(xué)

由0=CAT知氣體吸收的熱量：Q=C（2T0-T0）=CT0

根據(jù)熱力學(xué)第一定律：AU=%+。

氣體的體積不變，所以W=0,容器是絕熱容器，貝U：^U=Q=Pt=CT0

即：%t=CT。

50R°

50C717?

解得：t=———

2m

2.（2024年高考北京卷）如圖甲所示，理想變壓器原線圈接在正弦式交流電源上，輸入電壓〃隨時間f變

化的圖像如圖乙所示，副線圈接規(guī)格為“6V,3W”的燈泡.若燈泡正常發(fā)光，下列說法正確的是（）

甲乙

A.原線圈兩端電壓的有效值為24回

B.副線圈中電流的有效值為0.5A

C.原、副線圈匝數(shù)之比為1：4

D.原線圈的輸入功率為12W

【參考答案］B

【考查知識點】理想變壓器

【名師解析】由題圖知，原線圈電壓最大值為?！?=24后V,則有效值為。］=雛=24V,A錯誤；燈泡

V2

p3W

正常發(fā)光，由尸=U/得,副線圈中電流有效值為/='=——=0.5A,B正確；由理想變壓器電壓與匝

U26V

數(shù)關(guān)系可知區(qū)=4=4,C錯誤：理想變壓器沒有能量損失，原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率,

n2U2

則原線圈的輸入功率k=屁=3W,D錯誤.

知識歸納理想變壓器的制約關(guān)系：輸出功率決定輸入功率，輸入電壓決定輸出電壓，輸出電流決定輸入

電流。

3.（2022天津?qū)W業(yè)水平選擇性考試）如圖所示，兩理想變壓器間接有電阻R,電表均為理想交流電表，a、

b接入電壓有效值不變的正弦交流電源。閉合開關(guān)S后（）

A.R的發(fā)熱功率不變

B.電壓表的示數(shù)不變

C.電流表A1的示數(shù)變大

D.電流表A2的示數(shù)變小

【參考答案】BC

【命題意圖】本題考查變壓器、動態(tài)電路及其相關(guān)知識點。

【名師解析】

閉合開關(guān)S后，負載電阻減小，匝數(shù)為4的線圈輸出功率變大，匝數(shù)為4的線圈輸入功率也變大，a、b兩

端電壓有效值不變，由：4=。/

工="

可知電流表A1的示數(shù)變大，根據(jù):

12〃1

因以比值不變，/1變大，，2變大，因此，R的發(fā)熱功率變大，故A錯誤，C正確;

〃1

U=4

根據(jù)理想變壓器電壓比等于匝數(shù)比

可知輸出電壓。2不變，電壓表的示數(shù)不變，故B正確；

根據(jù)理想變壓器電流與匝數(shù)關(guān)系可得3=%，4=—

A?1A〃3

由于匝數(shù)均保持不變，乙增大，所以乙、乙增大，故電流表A2的示數(shù)變大，故D錯誤。

4.（2023年高考北京卷）自制一個原、副線圈匝數(shù)分別為600匝和190匝的變壓器，原線圈接12V的正弦

交流電源，副線圈接額定電壓為3.8V的小燈泡.實際測得小燈泡兩端電壓為2.5V.下列措施有可能使小

燈泡正常發(fā)光的是（）

A.僅增加原線圈匝數(shù)

B.僅增加副線圈匝數(shù)

C.將原、副線圈匝數(shù)都增為原來的兩倍

D.將兩個3.8V小燈泡并聯(lián)起來接入副線圈

【參考答案】B

【名師解析】原線圈接12V的正弦交流電源，副線圈接額定電壓為3.8V的小燈泡.實際測得小燈泡兩端電

壓為2.5V.下列措施有可能使小燈泡正常發(fā)光的是：僅增加副線圈匝數(shù)，僅減小原線圈匝數(shù)，ACD錯誤B

正確。

5.（2022年重慶高考）低壓鹵素?zé)粼诩彝ル娐分惺褂脮r需要變壓器降壓。若將“12V50W”的交流鹵素

燈直接通過變壓器（視為理想變壓器）接入電壓為220V的交流電后能正常工作，則（）

A.鹵素?zé)魞啥说碾妷河行е禐?0V

B.變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為55：3

C.流過鹵素?zé)舻碾娏鳛?.24A

D.鹵素?zé)舻碾娮铻?68Q

【參考答案】B

【名師解析】低壓鹵素?zé)翥懪扑鶚藬?shù)值為交流電壓有效值，即鹵素?zé)魞啥说碾妷河行е禐?2V,選項A錯誤;

根據(jù)變壓器變壓公式，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為屯：1=220：12=55：3,選項B正確；流過鹵素?zé)舻碾娏?/p>

為l=P/U=25/6A=4.17A,選項C正確；由歐姆定律l=U/R可得鹵素?zé)粽９ぷ鲿r的電阻為R=U/I=2.9Q,選項

D錯誤。

6.（2022高考北京卷）某理想變壓器的原線圈接在220V的正弦交流電源上，副線圈輸出電壓為22000V,

輸出電流為300mA。該變壓器（）

A.原、副線圈的匝數(shù)之比為100：1

B.輸入電流為30A

c.輸入電流的最大值為15后A

D.原、副線圈交流電的頻率之比為1：100

【參考答案】B

【命題意圖】此題考查理想變壓器及其相關(guān)知識點。

【名師解析】根據(jù)變壓公式可知，原、副線圈的匝數(shù)之比為1：100,選項A錯誤；根據(jù)變流公式，可知輸

入電流為30A,輸入電流的最大值為300A,選項B正確C錯誤；根據(jù)變壓器不改變交變電流頻率可知原、

副線圈交流電的頻率之比為1：1,選項D錯誤。

7.（2022高考河北）張家口市壩上地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電場是北京冬奧會綠色電能的主要供應(yīng)地之一，其發(fā)電、

輸電簡易模型如圖所示，已知風(fēng)輪機葉片轉(zhuǎn)速為每秒z轉(zhuǎn)，通過轉(zhuǎn)速比為1：九的升速齒輪箱帶動發(fā)電機線圈

高速轉(zhuǎn)動，發(fā)電機線圈面積為S,匝數(shù)為N,勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B,/=0時刻，線圈所在平面與磁場

方向垂直，發(fā)電機產(chǎn)生的交變電流經(jīng)過理想變壓器升壓后。輸出電壓為U。忽略線圈電阻，下列說法正確的

是（）

A.發(fā)電機輸出的電壓為缶N5sz

B.發(fā)電機輸出交變電流的頻率為

C.變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為居NSS〃z:（7

D.發(fā)電機產(chǎn)生的瞬時電動勢e=J^?NBS〃zsin（2萬〃z）

【參考答案】C

【命題意圖】本題考查正弦交流電及其相關(guān)知識點。

【名師解析】發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速為"Z,輸出交變電流的頻率為/=&=〃2,選項B錯誤;

2?

線圈繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的為正弦交流電，最大值為Em=N8S-2公〃z

輸出電壓的有效值為E=率=&?NBS〃2,選項A錯誤；

J2

變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為五=g=也兀NBS"Z,選項c正確；

n2UU

發(fā)電機產(chǎn)生的瞬時電動勢為e=￡mSin0/=27A?S〃zsin（27〃z?,選項D錯誤。

8.（2022高考湖北物理）近年來，基于變壓器原理的無線充電技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，其簡化的充電原理圖

如圖所示。發(fā)射線圈的輸入電壓為220V、匝數(shù)為1100匝，接收線圈的匝數(shù)為50匝。若工作狀態(tài)下，穿過

接收線圈的磁通量約為發(fā)射線圈的80%,忽略其它損耗，下列說法正確的是（）

A.接收線圈的輸出電壓約為8V

B.接收線圈與發(fā)射線圈中電流之比約為22:1

C.發(fā)射線圈與接收線圈中交變電流的頻率相同

D.穿過發(fā)射線圈的磁通量變化率與穿過接收線圈的相同

【參考答案】AC

【命題意圖】本題考查變壓器及其相關(guān)知識點。

【解題思路】由于穿過接收線圈的磁通量約為發(fā)射線圈的80%,可知穿過接收線圈的磁通量變化率約為發(fā)

△①"△①，△①，△①，△①"△①，

射線圈的80%,即--=—^X80%,選項D錯誤；由Ui=nx—U2=n2——=—^X80%,聯(lián)

ArArArArArAr

立解得4=8V,即接收線圈的輸出電壓為8V,A正確；根據(jù)變壓器原副線圈中交變電流的頻率相同，可知C

正確；根據(jù)題述，忽略其他損耗，可得5/1=02/2,解得"=幺=型=生〃選項B錯誤。

I、U,82

10.（2022山東物理）如圖所示的變壓器，輸入電壓為220V,可輸出12V、18V、30V電壓，匝數(shù)為々

的原線圈中電隨時間變化為〃=4cos（100加）.單匝線圈繞過鐵芯連接交流電壓表，電壓表的示數(shù)為0.IV。

將阻值為120的電阻R接在5c兩端時，功率為12W。下列說法正確的是（）

A.為1100匝，Um為220V

B.8c間線圈匝數(shù)為120匝，流過R的電流為1.4A

C.若將R接在45兩端，R兩端的電壓為18V,頻率為100Hz

D.若將R接在ZC兩端，流過R的電流為2.5A,周期為0.02s

【參考答案】D

【命題意圖】本題考查變壓器、電功率及其相關(guān)知識點。

【名師解析】

變壓器的輸入電壓為220V,原線圈的交流電的電壓與時間成余弦函數(shù)關(guān)系，故輸入交流電壓的最大值為

220行V，根據(jù)理想變壓器原線圈與單匝線圈的匝數(shù)比為:=萬市

解得原線圈為2200匝，A錯誤；根據(jù)圖像可知，當(dāng)原線圈輸入220V時，8c間的電壓應(yīng)該為12V,故BC間

的線圈匝數(shù)關(guān)系有返=工工=120

10.1V

p12W

BC間的線圈匝數(shù)為120匝，流過R的電流為4c=7^=不而=1人，B錯誤；

UBCI'V

若將R接在AB端，根據(jù)圖像可知，當(dāng)原線圈輸入220V時，AB間的電壓應(yīng)該為18V。根據(jù)交流電原線圈電

壓的表達式可知，交流電的角速度為100萬，故交流電的頻率為/='=&=50Hz,C錯誤；

T27r

若將R接在4C端，根據(jù)圖像可知，當(dāng)原線圈輸入220V時，4：間的電壓應(yīng)該為30V,根據(jù)歐姆定律可知，

流過電阻月的電流為/"="絲=^A=2.5A,交流電的周期為T=2=工工=0.02S,D正確。

ACR12f（D

考點02電能輸送

1..（2024年高考湖南卷）根據(jù)國家能源局統(tǒng)計，截止到2023年9月，我國風(fēng)電裝機4億千瓦，連續(xù)13

年居世界第一位，湖南在國內(nèi)風(fēng)電設(shè)備制造領(lǐng)域居于領(lǐng)先地位。某實驗小組模擬風(fēng)力發(fā)電廠輸電網(wǎng)絡(luò)供電

的裝置如圖所示。已知發(fā)電機轉(zhuǎn)子以角速度°勻速轉(zhuǎn)動，升、降壓變壓器均為理想變壓器，輸電線路上的

總電阻可簡化為一個定值電阻凡。當(dāng)用戶端接一個定值電阻R時，凡上消耗的功率為P。不計其余電阻,

下列說法正確的是（

A.風(fēng)速增加，若轉(zhuǎn)子角速度增加一倍，則凡上消耗的功率為4P

B.輸電線路距離增加，若為阻值增加一倍，則為消耗的功率為4P

C.若升壓變壓器的副線圈匝數(shù)增加一倍，則凡上消耗的功率為8P

D.若在用戶端再并聯(lián)一個完全相同的電阻R,則凡上消耗的功率為6P

【答案】A

【解析】如圖為等效電路圖，

設(shè)降壓變壓器的原副線圈匝數(shù)比為左：1,則輸電線上的電流為：

Rg+k

轉(zhuǎn)子在磁場中轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的電動勢為：e=NBS3sm3t

當(dāng)轉(zhuǎn)子角速度增加一倍時，升壓變壓器原副線圈兩端電壓都增加一倍，輸電線上的電流變?yōu)镮=2/2，故&

上消耗的電功率變?yōu)樵瓉淼?倍，故A正確；

升壓變壓器副線圈匝數(shù)增加一倍，副線圈兩端電壓增加一倍，輸電線上的電流增加一倍，故為上消耗的電

功率變?yōu)樵瓉淼?倍，故C錯誤；

若凡阻值增加一倍，輸電線路上的電流：石=72

Zzv0+?&

與消耗的功率：月=/7.24。40

故B錯誤；

若在用戶端并聯(lián)一個完全相同的電阻R,用戶端電阻減為原來的一半，輸電線上的電流為：

廣_424

222

nkR2Rn+kR

國+虧

凡消耗的功率：P4=I'^R0^6P

故D錯誤。

2.（2023年6月高考浙江選考科目）我國llOOkV特高壓直流輸電工程的送電端用“整流”設(shè)備將交流變換

成直流，用戶端用“逆變”設(shè)備再將直流變換成交流。下列說法正確的是（）

A.送電端先升壓再整流

B.用戶端先降壓再變交流

C.llOOkV是指交流電的最大值

D.輸電功率由送電端電壓決定

【參考答案】A

【名師解析】由于只有交流電才能通過變壓器變壓，所以送電端先升壓在整流，用戶端先變交

流電在降壓，A正確B錯誤；特高壓輸電llOOkV是指直流電壓，C錯誤；輸電功率由用戶端

電壓決定，D錯誤。

3.（2023年高考山東高中學(xué)業(yè)水平等級考試）某節(jié)能儲能輸電網(wǎng)絡(luò)如圖所示，發(fā)電機的輸出電壓5=

250V,輸出功率500kW。降壓變壓器的匝數(shù)比0：叫=50：1,輸電線總電阻R=62.5Q。其余線路電阻不計,

用戶端電壓。4=220V,功率88kW,所有變壓器均為理想變壓器。下列說法正確的是（）

A.發(fā)電機的輸出電流為368A

B.輸電線上損失的功率為4.8kW

C.輸送給儲能站的功率為408kW

D.升壓變壓器的匝數(shù)比"1：n2=l：44

【參考答案】C

【名師解析】

P3

由題知，發(fā)電機的輸出電壓Ui=250V,輸出功率500kW,則有，=”=2x10A,A錯誤;

由題知，用戶端電壓220V,功率88kW,則有P'=以

聯(lián)立解得：/4=400A,/3=8A,U3=11000V

則輸電線上損失的功率為P損=yR=4kW

且U2=U3+l3R=11500V

U[%n]1

再根據(jù)U=解得」二而，BD錯誤;

Ln2%

根據(jù)理想變壓器無功率損失有P=U2I3+P儲

代入數(shù)據(jù)有P儲=408kW,C正確。

4.（2022年新高考福建卷）某同學(xué)利用如圖所示電路模擬遠距離輸電.圖中交流電源電壓為6V,定值電

阻R［=4=20Q,小燈泡LrL2的規(guī)格均為“6VL8W"，理想變壓器北、《原副線圈的匝數(shù)比分

別為1：3和3：L分別接通電路I和電路II,兩電路都穩(wěn)定工作時，（）

A.L］與L2一樣亮

B.L2比L］更亮

C.K上消耗的功率比與的大

D.用上消耗的功率比&2的小

【參考答案】BC

【命題意圖】此題考查遠距離電能輸送、變壓器、電功率及其相關(guān)知識點。

【名師解析】

若開關(guān)接cd端，則若電源電壓為4,理想變壓器（、心的匝數(shù)比為：—=-

用戶電阻為人負載，輸電線電阻為A導(dǎo)線，由變壓器工作原理和歐姆定律。升壓變壓器次級電壓：u2=kU0

降壓變壓器初級電壓：。3=02一/2%線

降壓變壓器次級電壓：

I=。4

4R

人負載

L=k

A

A=A

左202

可得輸電功率為：之=見2=-----嵩一

%導(dǎo)線+尢&負載

輸電線上損耗的電功率為：心線=/；氏導(dǎo)線=kM

R導(dǎo)線

（反導(dǎo)線+左2區(qū)負載）

左2[/22

用戶得到的電功率為：七載=77；-----二夕?左■負載

（%線+左R負載）

_.R

若開關(guān)接ab端，則負載得到的功率：尸負載=2人負載

%線+R負載