第十一章 专题2　变压器　远距离输电 专项训练-2027年高考物理一轮专题复习（人教版）

**基本信息** 聚焦变压器原理及远距离输电，通过基础巩固与高考真题衔接，构建原理-应用-综合的知识逻辑，培养科学思维与模型建构能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |命题视角1|1题（强基联盟联考）|基础巩固，考查电压、电流等基本关系|变压器原理（理想模型）→基本关系应用| |命题视角2|2题（含温州一模）|动态分析，滑动变阻器影响物理量变化|原理推导→电路动态变化分析| |命题视角3|2题|远距离输电，升压降压及损耗计算|变压器应用→远距离输电模型建构| |B级高考过关练|2题（含浙江选考）|综合应用，结合实际情境|知识整合→高考真题迁移应用|

课时2　变压器　远距离输电 课时作业 A级·基础巩固练 命题视角1　了解理想变压器的原理,掌握电压、电流、功率、频率的关系 1.(2025·强基联盟联考)无线充电是一种基于变压器原理的充电方式。如图所示的发射线圈连接u=220sin 100πt(V)的交流电压,发射线圈与接收线圈匝数之比为44∶1,若工作状态下,接收线圈内的磁通量约为发射线圈的60%,不计其他损耗,下列说法正确的是(　　) A.发射线圈中的电流每秒钟方向变化50次 B.发射线圈与接收线圈中电流之比为1∶44 C.发射线圈与接收线圈中交变电流的周期之比为1∶44 D.接收线圈的输出电压有效值约为3 V 命题视角2　理想变压器的动态分析 2.如图所示,理想变压器a、b两端与电压为U1的正弦交流电源相连,I1表示流过a、b端的电流,I2表示流过R的电流,U2表示R两端的电压有效值,P表示变压器输入电功率。将滑动触头从M点顺时针匀速转动到N点,从开始转动计时,上述物理量随时间变化的图像可能正确的是(　　) A B C D 3.(2025·温州一模)如图甲所示,理想变压器原副线圈匝数比n1∶n2=1∶2,原线圈连接定值电阻R0=2 Ω,副线圈连接阻值足够大的滑动变阻器R,M、N端输入如图乙所示的正弦式交变电流。将滑动变阻器的滑片从a端缓慢向下滑动,则(　　) A.MN间交变电压的有效值为10 V B.R0消耗的功率先增大后减小 C.滑动变阻器R消耗的最大功率为12.5 W D.R两端电压减小 命题视角3　远距离输电 4.(多选)绿色环保、低碳出行已经成为一种时尚,新能源汽车越来越受市民的喜爱,正在加速“驶入”百姓家。某品牌电动汽车安装充电桩的电路图如下,已知总电源的输出电压U1=220 V,输出功率P1=3.3×105 W,输电线的总电阻r=12 Ω,变压器视为理想变压器,其中升压变压器的匝数比n1∶n2=1∶15,汽车充电桩的额定电压为50 V。下列说法正确的是(　　) A.总电源的输出功率 P1不变时,输电电压 U2越高,输电线上损失的功率越小 B.输电线上的电流为80 A C.用户获得的功率为1.2×105 W D.降压变压器的匝数比n3∶n4=42∶1 5.(多选)±800 kV特高压直流输电可用于远距离、中间无落点、无电压支撑的大功率输电工程,如图是某段输电过程的简化示意图,发电站输出电压稳定,经升压后被整流成800 kV的直流,长距离输电到达目标地后被逆变成交流,再被降压至220 V后供用户使用。若直流输电线电阻为R=8 Ω,假设电压在整流和逆变前后有效值不变,不计变压器、整流器和逆变器消耗的电能,发电站的输出功率为500万千瓦,则(　　) A.输电线电流为62 500 A B.输电线上损耗的电压为50 kV C.降压变压器匝数比为37 500∶11 D.若输送功率不变,电压经升压和整流后变为400 kV,输电线消耗的功率变为原来的2倍 B级·高考过关练 6.(2024·浙江6月选考)理想变压器的原线圈通过a或b与频率为f、电压为u的交流电源连接,副线圈接有三个支路,如图所示。当S接a时,三个灯泡均发光,若(　　) A.电容C增大,L1灯泡变亮 B.频率f增大,L2灯泡变亮 C.RG上光照增强,L3灯泡变暗 D.S接到b时,三个灯泡均变暗 7.水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流,河水的流量Q=2 m3/s,落差h=5 m,河水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,现利用其发电,若发电机的总效率η1=50%,输出电压U1=240 V,输电线的总电阻R=30 Ω,用户获得220 V的电压,此时输电线上允许损失的电功率与发电机输出电功率的比值η2=6%,其电路示意图如图所示。g取10 m/s2。求: (1)发电机的输出功率P; (2)输电线中的电流I; (3)输电线路使用的理想升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比。 学科网（北京）股份有限公司 $ 课时2　变压器　远距离输电 课时作业 A级·基础巩固练 命题视角1　了解理想变压器的原理,掌握电压、电流、功率、频率的关系 1.(2025·强基联盟联考)无线充电是一种基于变压器原理的充电方式。如图所示的发射线圈连接u=220sin 100πt(V)的交流电压,发射线圈与接收线圈匝数之比为44∶1,若工作状态下,接收线圈内的磁通量约为发射线圈的60%,不计其他损耗,下列说法正确的是(　　) A.发射线圈中的电流每秒钟方向变化50次 B.发射线圈与接收线圈中电流之比为1∶44 C.发射线圈与接收线圈中交变电流的周期之比为1∶44 D.接收线圈的输出电压有效值约为3 V 解析:D　由u=220sin 100πt(V),可知ω=100π rad/s,则频率f==50 Hz,交变电流每个周期电流方向改变两次,所以发射线圈中的电流每秒钟方向变化100次,发射线圈与接收线圈中交变电流的周期相等,A、C错误;由于漏磁,发射线圈与接收线圈中电流之比I1∶I2≠n2∶n1=1∶44,B错误;发射线圈的电压有效值U1=220 V,又U1=n1,穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的60%,则有U2=n2,则==,解得U2=3 V,D正确。 命题视角2　理想变压器的动态分析 2.如图所示,理想变压器a、b两端与电压为U1的正弦交流电源相连,I1表示流过a、b端的电流,I2表示流过R的电流,U2表示R两端的电压有效值,P表示变压器输入电功率。将滑动触头从M点顺时针匀速转动到N点,从开始转动计时,上述物理量随时间变化的图像可能正确的是(　　) A B C D 解析:A　设a、b间的总匝数为n1,M、N间的匝数为n2,滑动触头匀速转动过程中,n1不变,n2均匀减小到0,由变压器的变压比可得=,可得定值电阻R两端的电压U2均匀减小,A正确;通过定值电阻R的电流为I2=,则I2均匀减小,B错误;根据n1I1=n2I2,可得I1=,n2随时间均匀减小,则I1是时间t的二次函数,C错误;根据P=U1I1=,电压U2随时间均匀减小,可得P非均匀变化,D错误。 3.(2025·温州一模)如图甲所示,理想变压器原副线圈匝数比n1∶n2=1∶2,原线圈连接定值电阻R0=2 Ω,副线圈连接阻值足够大的滑动变阻器R,M、N端输入如图乙所示的正弦式交变电流。将滑动变阻器的滑片从a端缓慢向下滑动,则(　　) A.MN间交变电压的有效值为10 V B.R0消耗的功率先增大后减小 C.滑动变阻器R消耗的最大功率为12.5 W D.R两端电压减小 解析:C　由题图可知MN间正弦式交变电压的最大值为10 V,则有效值为U==10 V,故A错误。将理想变压器与滑动变阻器整体等效为一个电阻,有R等=R,则R等=R=() 2R=,滑动变阻器滑片缓慢向b端滑动,R增大,等效电阻阻值增大,故电流I1=减小,根据P0=R0可知,R0消耗的功率减小;由闭合电路欧姆定律,可知U1=U-I1R0,则原线圈两端电压增大,根据=可知,副线圈两端电压即R两端电压增大;根据P=() 2R等=,可知当R等=R0时,等效电阻消耗的功率最大,则滑动变阻器消耗的功率最大,解得P=12.5 W,故B、D错误,C正确。 命题视角3　远距离输电 4.(多选)绿色环保、低碳出行已经成为一种时尚,新能源汽车越来越受市民的喜爱,正在加速“驶入”百姓家。某品牌电动汽车安装充电桩的电路图如下,已知总电源的输出电压U1=220 V,输出功率P1=3.3×105 W,输电线的总电阻r=12 Ω,变压器视为理想变压器,其中升压变压器的匝数比n1∶n2=1∶15,汽车充电桩的额定电压为50 V。下列说法正确的是(　　) A.总电源的输出功率 P1不变时,输电电压 U2越高,输电线上损失的功率越小 B.输电线上的电流为80 A C.用户获得的功率为1.2×105 W D.降压变压器的匝数比n3∶n4=42∶1 解析:AD　输出功率 P1不变时,输电电压 U2越高,输电线上电流越小,根据P损=r可知损失的功率越小,A正确;升压变压器副线圈两端的电压U2=U1=3 300 V,输电线上的电流为I2==100 A,B错误;用户获得的功率为P′=P1-P损=2.1×105 W,C错误;降压变压器的匝数比===42∶1,D正确。 5.(多选)±800 kV特高压直流输电可用于远距离、中间无落点、无电压支撑的大功率输电工程,如图是某段输电过程的简化示意图,发电站输出电压稳定,经升压后被整流成800 kV的直流,长距离输电到达目标地后被逆变成交流,再被降压至220 V后供用户使用。若直流输电线电阻为R=8 Ω,假设电压在整流和逆变前后有效值不变,不计变压器、整流器和逆变器消耗的电能,发电站的输出功率为500万千瓦,则(　　) A.输电线电流为62 500 A B.输电线上损耗的电压为50 kV C.降压变压器匝数比为37 500∶11 D.若输送功率不变,电压经升压和整流后变为400 kV,输电线消耗的功率变为原来的2倍 解析:BC　输电线电流为I2==6 250 A,输电导线上损耗的电压为ΔU=I2R=50 kV,A错误,B正确;降压变压器原线圈的输入电压为U3=U2-ΔU=750 kV,则降压变压器匝数比为==,C正确;若输送功率不变,电压经升压和整流后变为400 kV,则输电线电流变为原来的2倍,根据P=I2R可知,输电线消耗的功率变为原来的4倍,故D错误。 B级·高考过关练 6.(2024·浙江6月选考)理想变压器的原线圈通过a或b与频率为f、电压为u的交流电源连接,副线圈接有三个支路,如图所示。当S接a时,三个灯泡均发光,若(　　) A.电容C增大,L1灯泡变亮 B.频率f增大,L2灯泡变亮 C.RG上光照增强,L3灯泡变暗 D.S接到b时,三个灯泡均变暗 解析:A　电容增大,对交变电流的阻碍作用减小,则L1灯泡变亮,故A正确;频率f增大,则电感的阻碍作用增大,L2灯泡变暗,故B错误;光照增强,光敏电阻阻值减小,由于各支路电压不变,则L3灯泡中电流增大,L3灯泡变亮,故C错误;S接到b时,根据理想变压器原、副线圈电压之比等于匝数之比可知,副线圈两端电压增大,则三个灯泡均变亮,故D错误。 7.水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流,河水的流量Q=2 m3/s,落差h=5 m,河水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,现利用其发电,若发电机的总效率η1=50%,输出电压U1=240 V,输电线的总电阻R=30 Ω,用户获得220 V的电压,此时输电线上允许损失的电功率与发电机输出电功率的比值η2=6%,其电路示意图如图所示。g取10 m/s2。求: (1)发电机的输出功率P; (2)输电线中的电流I; (3)输电线路使用的理想升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比。 解析:(1)发电机的输出功率P=η1ρQgh,解得P=5×104 W。 (2)输电线上损失的电功率P损=I2R,又P损=η2P,解得输电线中的电流I=10 A。 (3)升压变压器原线圈两端的电压U1=240 V,副线圈两端的电压U2=,解得U2=5×103 V,由升压变压器原、副线圈两端电压与匝数比的关系=,解得=;输电线上的电压损失ΔU=IR,解得ΔU=300 V,降压变压器原线圈两端的电压U3=U2-ΔU,解得U3=4 700 V,降压变压器原、副线圈的匝数比为=,降压变压器副线圈两端的电压U4=220 V,故=。 答案:(1)5×104 W　(2)10 A　(3)　 学科网（北京）股份有限公司 $