专题12 变压器 远距离输电—备战2022年高考物理母题题源解密（全国通用）

专题12 变压器 远距离输电 【母题来源一】2021年高考广东卷 【母题题文】（2021·广东高考真题）某同学设计了一个充电装置，如图所示，假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2s，电压最大值为0.05V，理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1∶60，下列说法正确的是（　　） A．交流电的频率为10Hz B．副线圈两端电压最大值为3V C．变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关 D．充电电路的输入功率大于变压器的输入功率 【答案】 B 【解析】 A．周期是T=0.2s，频率是 故A错误； B．由理想变压器原理可知 解得，副线两端的最大电压为 故B正确； C．根据法拉第电磁感应定律可知，永磁铁磁场强，线圈中产生的感应电动势越大，变压器的输入电压会越大，故C错误； D．由理想变压器原理可知，充电电路的输入功率等于变压器的输入功率，故D错误。 故选B。 【母题来源二】2021年高考湖南卷 【母题题文】（2021·湖南高考真题）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为，输入端、接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻的阻值相同。在滑动变阻器的滑片从端滑动到端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（　　） A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮 B．L1先变亮后变暗，L2一直变亮 C．L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗 D．L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗 【答案】 A 【解析】 副线圈的总电阻为 解得 则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中，副线圈的总电阻选增大后减小，根据等效电阻关系有 则等效电阻先增大后减小，由欧姆定律有 ， 先减小后增大，先减小后增大，则先变暗后变亮，根据 ， 由于先减小后增大，则副线圈的电压先增大后减小，通过L2的电流为 则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中，逐渐减小，副线圈的电压增大过程中 增大；在副线圈的电压减小过程中，通过R0的电流为 逐渐增大，则越来越小，则 则先变暗后变亮，一直变亮； 故选A。 【母题来源三】2021年高考河北卷 【母题题文】（2021·河北高考真题）（多选）如图，发电机的矩形线圈长为、宽为L，匝数为N，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，理想变压器的原、副线圈匝数分别为、和，两个副线圈分别接有电阻和，当发电机线圈以角速度匀速转动时，理想电流表读数为I，不计线圈电阻，下列说法正确的是（　　） A．通过电阻的电流为 B．电阻两端的电压为 C．与的比值为 D．发电机的功率为 【答案】 BC 【解析】 AB．由题知理想电流表读数为I，则根据欧姆定律 U1= IR1 根据变压器电压与匝数的关系有 ， 代入数据有 U0= ，U2= 再由欧姆定律有 U2= I2R2 可计算出 I2= 综上可知，A错误、B正确； C．由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则有 Emax= NB2L2ω，U0= = NBL2ω 由选项AB知 U0= 则 C正确； D．由于变压器为理想变压器则有 P0= P1 + P2= U1I + U2I2= I2R1 + U2I2 代入选项ABC公式有 P0= 由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则发电机的功率为P0，D错误。 故选BC。 【母题来源四】2021年高考山东卷 【母题题文】（2021·山东高考真题）（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。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；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． B． C． D． 【答案】 BD 【解析】 当开关S接1时，左侧变压器次级电压 U2=3×7.5V=22.5V 电阻R上的电压，即右侧变压器的次级电压 电流 则右侧变压器初级电压 电流 则 当开关S接2时，设输电电流为I，则右侧变压器的次级电流为0.5I；右侧变压两边电压关系可知 解得 I=3A 则R上的功率 故选BD。 【命题意图】考查变压器的工作原理、欧姆定律、闭合电路欧姆定律和电功率等知识，意在考查考生的理解能力和综合分析能力。 【考试方向】对理想变压器的动态分析的考查：一是负载不变，通过匝数变化求解原副线圈的各参量；二是匝数不变，负载变化，讨论各量的变化。 【得分要点】1、电压器的几个常用关系： （1）电压关系：或者或者（多个副线圈时），即原副线圈两端电压之比等于线圈的匝数之比。 （2）电流关系：根据P入=P出可求出，或者n1I1=n2I2或者n1I1=n2I2+n3I3+n4I4+n5I5+…（有多个副线圈时）。 （3）功率关系：P入＝P出，即I1U1＝I2U