第37讲 变压器 电能的输送（复习课件）（全国通用） 2027年高考物理一轮复习讲练测

2027年高考一轮复习讲练测 物理 专题13 第37讲 高考复习 变压器 电能的输送 全国通用 目录 目录总览 路径指引 命题透视·考情前瞻 思维建模·脉络梳理 考点精讲·靶向突破 真题溯源·考向感知 对标素养，研判高考命题趋势 搭建知识框架，构建系统思维 拆解核心考点，归纳解题范式 溯源真题逻辑，感知高考考向 考点一 理想变压器原理与基本关系 考点二 理想变压器的动态分析 考向破译 考向1 理想变压器基本关系应用 考向2 理想变压器的等效电路与关系 重 知识解构 知识点 理想变压器的两类动态分析 考向破译 考向1 匝数比不变，负载发生变化 重 考向2 匝数比变化，负载不变重 知识解构 知识点 理想变压器原理与基本关系 知识解构 知识点1 三个回路、两个联系、一个守恒 知识点2 电压损失和功率损失计算分析方法 考向破译 考向1 远距离输电原理及电压功率损失 重 考向2 远距离输电的动态分析问题 考点三 远距离输电 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 命题透视·考情前瞻 核心考点 考频 2026 2025 2024 变压器、远距离输电 高频 2026·浙江 2026·甘肃 2026·北京 2026·江苏 2026·河南 2026·湖北 2026·贵州 2026·河北 2025·海南卷 2025·重庆卷 2025·广东卷 2024·重庆卷 2024·海南卷 2024·北京卷 对标素养，研判高考命题趋势 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 考情分析 题型与考向：1.题型：选择题非选择题 2.考向：高考对变压器和远距离输电这部分内容的考查较为频繁，在近些年的全国各地区高考试卷中，这部分知识点大多以选择题的题型出现，部分试卷也会结合其他知识点命制考题，但整体来看，题目的难度要求大多不是太高，考查内容以对核心概念和基础规律的理解应用为主，整体较为基础。 情境与立意： (1)教材原型类：以理想变压器原副线圈动态调整、多副线圈变压器、常规远距离输电“升压-输电-降压”三回路结构为基础场景，考查基本规律应用 (2)生产生活类：结合无线充电、变电站运维、新能源发电并网、家电供电电路等实际场景命题 (3)综合关联类：与交变电流、电路动态分析、能量守恒等知识点融合考查。 复习目标 1.理解和掌握变压器的原理，能够利用变压器的原理处理有关动态分析问题。 2.理解和掌握远距离输电的基本规律。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 知识解构 知识点 理想变压器原理与基本关系 考向破译 01 考点一 理想变压器原理与基本关系 理想变压器 没有能量损失(铜损、铁损)，没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中) 基本关系 功率关系 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，P入＝P出 电压关系 原、副线圈的电压比等于匝数比，U1∶U2＝n1∶n2，与负载的多少无关 电流关系 只有一个副线圈时，I1∶I2＝n2∶n1；有多个副线圈时，由P入＝P出即I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋InUn得I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn 频率关系 f1＝f2(变压器不改变交流电的频率) 处理技巧 等效电阻 【例1】磁吸式无线充电手表的原理如图甲所示，磁吸底座线圈ab间通入图乙所示的正弦交流电后，手表内置线圈整流电路输入电压的有效值为10V，整流后对手表内的电池进行充电。不考虑过程中的漏磁和能量损失，下列说法正确的是（     ） A．手表内置线圈电流方向每秒改变50次 B．底座线圈和手表内置线圈匝数之比为22∶1 C．底座线圈和手表内置线圈中电流之比为1∶44 D．若在c点接入一个理想二极管，则整流电路输入电压的有效值为 知识解构 考向1 理想变压器基本关系应用 考向破译 01 考点一 B 理想变压器原理与基本关系 【变式训练1·变考法】某带有照明系统的电动装置电路如图所示，理想变压器原线圈的匝数为n1=110，副线圈匝数分别为n2=50、n3=30，原线圈两端接电压有效值为220V的交流电源，两副线圈分别连接电动机M和灯泡L，电动机线圈的电阻为5Ω，灯泡的电阻恒为30Ω。电动机和灯泡都正常工作，理想电流表的示数为1A。下列说法正确的是（      ） A．灯泡中的电流为1A B．电动机中的电流为20A C．电动机的电功率为100W D．电动机的机械功率为85W 知识解构 考向1 理想变压器基本关系应用 考向破译 01 考点一 C 理想变压器原理与基本关系 多副线圈理想变压器满足功率守恒可得 【例2】如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈输入的交流电压瞬时值的表达式为，电流表和电压表均为理想电表，定值电阻的阻值为5Ω，电阻箱的初始阻值为10Ω，灯泡L阻值恒为10Ω，则下列说法正确的是（     ） A．电流表的示数为 B．逐渐增大的阻值，灯泡L逐渐变暗 C．当时，副线圈功率达到最大 D．若在原线圈电路中再串联一个理想二极管，则电压表的示数为 知识解构 考向2 理想变压器的等效电路与关系 考向破译 01 考点一 C 理想变压器原理与基本关系 等效电阻为 【变式训练2·变考法】随着科技发展，用电量也日趋增加。风力发电绿色环保，截至2026年5月，我国风电装机6.4亿千瓦，成为发电主流之一。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图，发电机线圈面积、匝数匝，处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，线圈绕垂直磁场的水平轴匀速转动，转速，理想变压器原、副线圈的匝数之比，电阻，为可变电阻，其他电阻均不计。下列说法正确的是（      ） A．当时，变压器有最大输出功率 B．阻值从零开始增大时，电流表的示数先增大后减小 C．当发电机电动势为零时，穿过发电机中线圈的磁通量也为零 D．若线圈经过中性面时开始计时，发电机电动势瞬时值表达式为 知识解构 考向2 理想变压器的等效电路与关系 考向破译 01 考点一 A 理想变压器原理与基本关系 知识解构 知识点 理想变压器的两类动态分析 考向破译 02 考点二 理想变压器的动态分析 匝数比不变的情况 负载电阻不变的情况 (1)U1不变，根据，输入电压U1决定输出电压U2，可以得出不论负载电阻R如何变化，U2不变。 (2)当负载电阻发生变化时，I2变化，根据输出电流I2决定输入电流I1，可以判断I1的变化。 (3)I2变化引起P2变化，根据P1＝P2，可以判断P1的变化。 (1)U1不变，发生变化，U2变化。 (2)R不变，U2变化，I2发生变化。 (3)根据P2＝和P1＝P2，可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化。 【例1】图甲是街头变压器，可将电网电压降压给社区（用户）供电。图乙是供电示意图，副线圈输电线的电阻用表示，滑动变阻器代表用户所有用电器的总电阻。变压器上的能量损失可忽略，输入交流电压（AC）可认为不变，各表均视为理想电表。当用户使用用电器增多时（相当于减小），下列说法正确的是（　　） A．电流表示数变大，电压表示数变大 B．电流表示数不变，电压表示数不变 C．电压表示数与电流表示数的比值变小 D．电压表示数的变化量与电流表示数的变化量的比值变小 知识解构 考向1 匝数比不变，负载发生变化 考向破译 02 考点二 理想变压器的动态分析 C 副线圈回路 恒定，整理得因此 是输电线定值电阻，比值大小不变 【变式训练1·变考法】在“探究理想变压器负载特性”的实验中，某同学设计了如图所示的电路。理想变压器原线圈匝数，副线圈匝数。原线圈串联一个定值电阻后，接在有效值的正弦交流电源上（电源内阻不计）。副线圈连接一个可变电阻，其最大阻值为。电表均为理想电表。滑片从向滑动过程中，下列说法正确的是（　　） A．电流表的示数一直减小 B．电压表的示数一直增大 C．当时，副线圈输出功率最大，输出功率的最大值为12.5W D．当滑片滑至中点时，原线圈的电流为1A 知识解构 考向1 匝数比不变，负载发生变化 考向破译 02 考点二 理想变压器的动态分析 D 知识解构 考向1 匝数比不变，负载发生变化 考向破译 02 考点二 理想变压器的动态分析 【答案】D 【详解】AB．设原线圈电流为，副线圈电流为，原副线圈电压分别为。由理想变压器特性：；原边回路电压方程：，副边欧姆定律：联立得：滑片从→，减小，增大，减小。即AB选项错误。 C．当时，功率表达式，由均值不等式可得：当时，输出功率最大，。即C选项错误。 D．此时，代入得：，即D选项正确。故选D。 【例2】变压器被誉为“电魔术师”，在生产和生活中有着重要的作用。从家里的电视机、电风扇，到大街上的路灯、广告牌，都有变压器的身影。如图所示是实验小组研究的某种广告牌背景灯的原理图，理想自耦变压器的a、b间接入的交变电流，交流电流表均为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．该广告灯一秒钟闪烁50下 B．R的滑片不动，滑片P 下移时，电流表 A₁示数增大 C．R的滑片右移，滑片P 不动时，电流表 A₁示数减小 D．R的滑片不动，滑片P上移时，变压器的输入功率减小 知识解构 考向2 匝数比变化，负载不变 考向破译 02 考点二 C 理想变压器的动态分析 【变式训练2·变考法】如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比可通过滑动触头T调节，原线圈接有内阻不计、电压有效值恒定的交流电源和定值电阻，副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻和，以及理想电流表A。初始时，滑动触头T位于副线圈中点，滑片P位于滑动变阻器中点。现欲使电流表示数增大，下列操作一定可行的是（　　） A．仅将T向a端移动 B．仅将滑片P下移 C．将T向b端移动，同时滑片P上移 D．将T向a端移动，同时滑片P下移 知识解构 考向2 匝数比变化，负载不变 考向破译 02 考点二 B 理想变压器的动态分析 知识解构 考向2 匝数比变化，负载不变 考向破译 02 考点二 理想变压器的动态分析 【答案】B 【详解】将图1中的变压器、定值电阻与原交流电源看成一个整体，等效为一个新的电源，则新电源的电动势为，新电源等效内阻为。A．仅将T向a端移动，副线圈匝数增大，设输出回路的总电阻为，根据欧姆定律通过电流表的电流，表达式中的分子、分母同时增大，所以电流表示数不一定增大，A错误； B．仅将滑片P下移，滑动变阻器接入电路的电阻值减小，则输出回路的总电阻减小，根据，不变，电流一定增大，B正确； C．将T向b端移动，减小，则减小，减小；同时滑片P上移，电阻增大。根据，电流变化不能确定，C错误； D．将T向a端移动，增大，则增大，增大；同时滑片P下移，电阻增大，根据，电流变化不能确定，D错误；故选B。 知识解构 知识点01 三个回路、两个联系、一个守恒 考向破译 03 考点三 远距离输电 1．理清三个回路 2．抓住两个联系 (1)理想的升压变压器联系着回路1和回路2，由变压器原理可得：线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是： (2)理想的降压变压器联系着回路2和回路3，由变压器原理可得：线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是： 3．掌握一个守恒：能量守恒关系式： P1＝P损＋P4。 知识解构 知识点02 电压损失和功率损失计算 考向破译 03 考点三 远距离输电 1.电压损失：输电线路上I2＝I线＝I3，总电阻R线导致的电压损失ΔU＝U2－U3＝I线R线。 2.功率损失： ①P损＝P1－P4 注意：(1)当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率减小到原来的 。 (2)不要把输电线上的输电电压U2和输电线上损失的电压ΔU相混淆。 【例1】如图所示是某发电厂通过交流高压送电到某乡村的远距离输电示意图，白天用电低峰时，输送功率为，输送效率为99%，用户得到的电压为，到了晚上用电高峰，输送功率增大到，假设输电线等效电阻r保持不变，则（     ） A．线路上损耗功率为原来的8倍 B．输送的效率变为97% C．降压变压器输出的总电流约为 D．降压变压器输出端交流电频率和发电厂的输出交流电频率可能不同 知识解构 考向1 远距离输电原理及电压功率损失 考向破译 03 考点三 B 远距离输电 【变式训练1·变考法】2026年5月，新能源汽车的销售市场占有率进一步提升，下图为通过远距离输电方式给新能源汽车充电桩供电的示意图，两台变压器均为理想变压器，升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比分别为、，输电线总电阻为。在的原线圈两端接入电压为的交流电，不考虑其他因素的影响，下列说法正确的是（      ） A．升压变压器输出电压为 B．当充电桩使用个数增多时，的输出电压增大 C．当的输入功率为时，输电线上损失的电功率为 D．当的输入功率为时，的输出电压有效值为 知识解构 考向1 远距离输电原理及电压功率损失 考向破译 03 考点三 D 远距离输电 【例2】在如图所示的输电线路中，交流发电机的输出电压一定，两变压器均为理想变压器，左侧升压变压器的原、副线圈匝数分别为、，两变压器间输电线路电阻为。下列说法正确的是（　　） A．仅适当增加，用户端的电压减小 B．仅适当增加，整个电路消耗的电功率增大 C．仅增加用户数，消耗的功率减小 D．仅增加用户数，用户端的电压增大 知识解构 考向2 远距离输电的动态分析问题 考向破译 03 考点三 B 远距离输电 知识解构 考向2 远距离输电的动态分析问题 考向破译 03 考点三 远距离输电 【答案】B 【详解】A．设升压变压器原线圈电压，根据理想变压器电压关系可得升压变压器副线圈的电压，仅增加，恒定，则增大。设降压变压器原、副线圈分别为、，用户端总电阻不变时，根据等效电阻，可知等效到输电线路的总电阻不变，输电电流，可知输电电流增大，输电线电压损失，降压变压器原线圈的电压联立可得，可知增大，则增大，根据，可知用户端电压也增大，故A错误； B．整个电路消耗的总功率，增大使得增大，总电阻不变，因此总功率增大，故B正确； C．仅增加用户数，用户并联总电阻减小，即降压变压器副线圈总电阻减小，根据等效电阻，可知等效到输电线路的总电阻减小，不变，根据输电电流，可知输电电流增大，输电线路电阻消耗的功率，可知消耗的功率增大，故C错误； D．仅增加用户数，增大，根据，可知输电线损失电压增大，根据，可知降压变压器原线圈的电压减小，因此用户端电压减小，故D错误。 故选B。 【变式训练2·变考法】如图所示为远距离输电模拟原理图，变压器均为理想变压器，其中降压变压器的原线圈匝数n1=110匝，副线圈匝数n2的调节范围为55~220匝，滑动变阻器Rx的调节范围为0~R0，发电机输出电压不变，两变压器间输电线的总电阻为R=R0，其余导线电阻不计。当滑片P1固定让Rx变化时，理想电压表V的示数变化为∆U，理想电流表A的示数变化为∆I，下列说法错误的是（　　） A．滑片P1固定，Rx的触头向上滑动时，输电效率降低 B．滑片P1固定， C．当Rx接入电阻为R0时，滑片P1由最下端向上滑动，滑动变阻器Rx消耗的功率先增大后减小 D．当Rx接入电阻为R0时，滑片P1由最下端向上滑动，输电线电阻R0消耗的功率一直增大 知识解构 考向2 远距离输电的动态分析问题 考向破译 03 考点三 A 远距离输电 知识解构 考向2 远距离输电的动态分析问题 考向破译 03 考点三 远距离输电 【答案】A 【详解】A．设发电机输出电压为U1，升压变压器输出电压为U2，输电线电流为I3，降压变压器输入电压为U3，降压变压器的等效电阻为，输电线上的电流，输电线上电压损失为降压变压器的输入电压为，Rx的触头向上滑动时，Rx的阻值增大，R等效增大，则I3减小，U损失减小，U3增大，由于输电效率为则输电效率升高，故A错误，符合题意； B．根据题意根据原副线圈电压、电流与匝数的关系可得，联立可得，所以，故B正确，不符合题意； CD．当Rx接入电阻为R0时，滑片P1由最下端向上滑动，降压变压器等效电阻阻值减小，输电线上电流增大，降压变压器输入电压减小，根据可知，输电线电阻R0消耗的功率一直增大，滑片P1在滑动过程中，等效电阻的最大值和最小值分别为，根据可知，当滑动变阻器Rx消耗的功率最大，所以滑片P1由最下端向上滑动，滑动变阻器Rx消耗的功率先增大后减小，故CD正确，不符合题意。故选A。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2026·北京·高考真题）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为2∶1，原线圈接在的交流电源上，副线圈接定值电阻和滑动变阻器，电流表、电压表均为理想电表。滑动变阻器的滑片由端向端缓慢滑动（     ） A．电压表、的示数之比为2∶1 B．电流表示数不变 C．电流表示数增加 D．变压器输出功率减小 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 C 2．（2026·甘肃·高考真题）（多选）如图1，理想变压器原、副线圈匝数比为，电阻，，、为理想电流表，为理想电压表，、为开关。交流电源的输出电压随时间的变化规律如图2所示。闭合开关、，则（      ） A．两电流表示数相同 B．电压表的示数为 C．电源输出的交流电频率为 D．电阻消耗的功率是电源输出功率的 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 BCD 2027年高考一轮复习讲练测 $