2022-2024年高考物理试题分类汇编：变压器+电能输送（解析版）（全国）

三年真题2位22.

变压器+电能输送

后胡包港。绢您阖

考点三年考情（2022-2024）命题趋势

2024高考辽宁卷：变压器+气体等容变化

2024年高考北京卷：理想变压器+正弦式交流电

1.变压器是高考考查频率较高的

图像；

考点1变压器知识，考查命题热点主要有：变压

2022高考天津卷：两理想变压器间接有电阻R,

（5年5考）器与交变电流产生结合；变压器动

2023年高考北京卷：自制变压器

态变化；变压器与交变电流描述的

2022年重庆高考：变压器降压对低压卤素灯供

物理量结合等。

电。

2.电能输送是高考考查频率较高

2022高考湖北物理:基于变压器原理的无线充电

的知识，考查命题热点主要有：发

2024年高考湖南卷：风力发电输送；

电与电能输送结合；电能输送与用

2023年6月高考浙江选考：我国llOOkV特高压

考点2电能输电结合；电能输送与电能损耗结

直流输电工程；2023年高考山东卷：某节能储能

送合。

输电网络；

（5年3考）

2022年新高考福建卷：模拟远距离输电；

窃窗纷缀。阖滔退国

考点01变压器

1.（2024高考辽宁卷）如图，理想变压器原、副线圈的匝数比为由："2=5：1,原线圈接在电压峰值为Um

的正弦交变电源上，副线圈的回路中接有阻值为R的电热丝，电热丝密封在绝热容器内，容器内封闭有一

定质量的理想气体。接通电路开始加热，加热前气体温度为70。

（1）求变压器的输出功率P;

（2）已知该容器内的气体吸收的热量Q与其温度变化量A7■成正比，即Q=CA7■,其中C已知。若电热丝产

生的热量全部被气体吸收，要使容器内的气体压强达到加热前的2倍，求电热丝的通电时间t。

0250CT.R

【答案】（1）二；（2）t=0

507?/

【解析】

（1）由原线圈正弦交流电的峰值可知变压器输入电压有效值为：1=常

72

设变压器副线圈的输出电压为。2,根据理想变压器的电压与匝数之间的关系有：77=—

Ln2

联立解得:3争飞

u2U2

理想变压器的输出功率等于R的功率，即：尸=<2="

R50R

（2）设加热前容器内气体的压强为Po,则加热后气体的压强为2p0,温度为72,容器内的气体做等容变化,

则有:"学

由0=CAT知气体吸收的热量：Q=C（2T0-T0）=CT0

根据热力学第一定律：AU=%+。

气体的体积不变，所以W=0,容器是绝热容器，贝U：^U=Q=Pt=CT0

即：%t=CT。

50R°

50C717?

解得：t=———

2m

2.（2024年高考北京卷）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〃随时间f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（）

甲乙

A.原线圈两端电压的有效值为24回

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12W

【参考答案］B

【考查知识点】理想变压器

【名师解析】由题图知，原线圈电压最大值为。〃,=24后V,则有效值为。］=雏=24V,A错误；灯泡

V2

p3W

正常发光，由尸=U/得,副线圈中电流有效值为/='=——=0.5A,B正确；由理想变压器电压与匝

U26V

数关系可知区=4=4,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,

n2U2

则原线圈的输入功率k=屁=3W,D错误.

知识归纳理想变压器的制约关系：输出功率决定输入功率，输入电压决定输出电压，输出电流决定输入

电流。

3.（2022天津学业水平选择性考试）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A1的示数变大

D.电流表A2的示数变小

【参考答案】BC

【命题意图】本题考查变压器、动态电路及其相关知识点。

【名师解析】

闭合开关S后，负载电阻减小，匝数为4的线圈输出功率变大，匝数为4的线圈输入功率也变大，a、b两

端电压有效值不变，由：4=。/

工="

可知电流表A1的示数变大，根据:

12〃1

因以比值不变，/1变大，，2变大，因此，R的发热功率变大，故A错误，C正确;

〃1

U=4

根据理想变压器电压比等于匝数比

可知输出电压。2不变，电压表的示数不变，故B正确；

根据理想变压器电流与匝数关系可得3=%，4=—

A«1A〃3

由于匝数均保持不变，乙增大，所以乙、乙增大，故电流表A2的示数变大，故D错误。

4.（2023年高考北京卷）自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器，原线圈接12V的正弦

交流电源，副线圈接额定电压为3.8V的小灯泡.实际测得小灯泡两端电压为2.5V.下列措施有可能使小

灯泡正常发光的是（）

A.仅增加原线圈匝数

B.仅增加副线圈匝数

C.将原、副线圈匝数都增为原来的两倍

D.将两个3.8V小灯泡并联起来接入副线圈

【参考答案】B

【名师解析】原线圈接12V的正弦交流电源，副线圈接额定电压为3.8V的小灯泡.实际测得小灯泡两端电

压为2.5V.下列措施有可能使小灯泡正常发光的是：仅增加副线圈匝数，仅减小原线圈匝数，ACD错误B

正确。

5.（2022年重庆高考）低压卤素灯在家庭电路中使用时需要变压器降压。若将“12V50W”的交流卤素

灯直接通过变压器（视为理想变压器）接入电压为220V的交流电后能正常工作，则（）

A.卤素灯两端的电压有效值为60V

B.变压器原、副线圈的匝数比为55：3

C.流过卤素灯的电流为0.24A

D.卤素灯的电阻为968Q

【参考答案】B

【名师解析】低压卤素灯铭牌所标数值为交流电压有效值，即卤素灯两端的电压有效值为12V,选项A错误;

根据变压器变压公式，变压器原、副线圈的匝数比为屯：1=220：12=55：3,选项B正确；流过卤素灯的电流

为l=P/U=25/6A=4.17A,选项C正确；由欧姆定律l=U/R可得卤素灯正常工作时的电阻为R=U/I=2.9Q,选项

D错误。

6.（2022高考北京卷）某理想变压器的原线圈接在220V的正弦交流电源上，副线圈输出电压为22000V,

输出电流为300mA。该变压器（）

A.原、副线圈的匝数之比为100：1

B.输入电流为30A

c.输入电流的最大值为15后A

D.原、副线圈交流电的频率之比为1：100

【参考答案】B

【命题意图】此题考查理想变压器及其相关知识点。

【名师解析】根据变压公式可知，原、副线圈的匝数之比为1：100,选项A错误；根据变流公式，可知输

入电流为30A,输入电流的最大值为300A,选项B正确C错误；根据变压器不改变交变电流频率可知原、

副线圈交流电的频率之比为1：1,选项D错误。

7.（2022高考河北）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1：九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,/=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缶N5sz

B.发电机输出交变电流的频率为

C.变压器原、副线圈的匝数比为居NSS〃z:（7

D.发电机产生的瞬时电动势e=J^»NBS〃zsin（2万〃z）

【参考答案】C

【命题意图】本题考查正弦交流电及其相关知识点。

【名师解析】发电机线圈的转速为"Z,输出交变电流的频率为/=&=〃2,选项B错误;

2»

线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的为正弦交流电，最大值为Em=N8S-2公〃z

输出电压的有效值为E=率=&»NBS〃2,选项A错误；

J2

变压器原、副线圈的匝数比为五=g=也兀NBS"Z,选项c正确；

n2UU

发电机产生的瞬时电动势为e=£mSin0/=27A®S〃zsin（27〃z»,选项D错误。

8.（2022高考湖北物理）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220V、匝数为1100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%,忽略其它损耗，下列说法正确的是（）

A.接收线圈的输出电压约为8V

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

【参考答案】AC

【命题意图】本题考查变压器及其相关知识点。

【解题思路】由于穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%,可知穿过接收线圈的磁通量变化率约为发

△①"△①，△①，△①，△①"△①，

射线圈的80%,即--=—^X80%,选项D错误；由Ui=nx—U2=n2——=—^X80%,联

ArArArArArAr

立解得4=8V,即接收线圈的输出电压为8V,A正确；根据变压器原副线圈中交变电流的频率相同，可知C

正确；根据题述，忽略其他损耗，可得5/1=02/2,解得"=幺=型=生〃选项B错误。

I、U,82

10.（2022山东物理）如图所示的变压器，输入电压为220V,可输出12V、18V、30V电压，匝数为々

的原线圈中电随时间变化为〃=4cos（100加）.单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.IV。

将阻值为120的电阻R接在5c两端时，功率为12W。下列说法正确的是（）

A.为1100匝，Um为220V

B.8c间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4A

C.若将R接在45两端，R两端的电压为18V,频率为100Hz

D.若将R接在ZC两端，流过R的电流为2.5A,周期为0.02s

【参考答案】D

【命题意图】本题考查变压器、电功率及其相关知识点。

【名师解析】

变压器的输入电压为220V,原线圈的交流电的电压与时间成余弦函数关系，故输入交流电压的最大值为

220行V，根据理想变压器原线圈与单匝线圈的匝数比为:=万市

解得原线圈为2200匝，A错误；根据图像可知，当原线圈输入220V时，8c间的电压应该为12V,故BC间

的线圈匝数关系有返=工工=120

10.1V

p12W

BC间的线圈匝数为120匝，流过R的电流为4c=7^=不而=1人，B错误；

UBCI'V

若将R接在AB端，根据图像可知，当原线圈输入220V时，AB间的电压应该为18V。根据交流电原线圈电

压的表达式可知，交流电的角速度为100万，故交流电的频率为/='=&=50Hz,C错误；

T27r

若将R接在4C端，根据图像可知，当原线圈输入220V时，4：间的电压应该为30V,根据欧姆定律可知，

流过电阻月的电流为/"="丝=^A=2.5A,交流电的周期为T=2=工工=0.02S,D正确。

ACR12f（D

考点02电能输送

1..（2024年高考湖南卷）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°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凡。当用户端接一个定值电阻R时，凡上消耗的功率为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，则凡上消耗的功率为4P

B.输电线路距离增加，若为阻值增加一倍，则为消耗的功率为4P

C.若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则凡上消耗的功率为8P

D.若在用户端再并联一个完全相同的电阻R,则凡上消耗的功率为6P

【答案】A

【解析】如图为等效电路图，

设降压变压器的原副线圈匝数比为左：1,则输电线上的电流为：

Rg+k

转子在磁场中转动时产生的电动势为：e=NBS3sm3t

当转子角速度增加一倍时，升压变压器原副线圈两端电压都增加一倍，输电线上的电流变为I=2/2，故&

上消耗的电功率变为原来的4倍，故A正确；

升压变压器副线圈匝数增加一倍，副线圈两端电压增加一倍，输电线上的电流增加一倍，故为上消耗的电

功率变为原来的4倍，故C错误；

若凡阻值增加一倍，输电线路上的电流：石=72

Zzv0+«&

与消耗的功率：月=/7.24。40

故B错误；

若在用户端并联一个完全相同的电阻R,用户端电阻减为原来的一半，输电线上的电流为：

广_424

222

nkR2Rn+kR

国+亏

凡消耗的功率：P4=I'^R0^6P

故D错误。

2.（2023年6月高考浙江选考科目）我国llOOkV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.llOOkV是指交流电的最大值

D.输电功率由送电端电压决定

【参考答案】A

【名师解析】由于只有交流电才能通过变压器变压，所以送电端先升压在整流，用户端先变交

流电在降压，A正确B错误；特高压输电llOOkV是指直流电压，C错误；输电功率由用户端

电压决定，D错误。

3.（2023年高考山东高中学业水平等级考试）某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压5=

250V,输出功率500kW。降压变压器的匝数比0：叫=50：1,输电线总电阻R=62.5Q。其余线路电阻不计,

用户端电压。4=220V,功率88kW,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368A

B.输电线上损失的功率为4.8kW

C.输送给储能站的功率为408kW

D.升压变压器的匝数比"1：n2=l：44

【参考答案】C

【名师解析】

P3

由题知，发电机的输出电压Ui=250V,输出功率500kW,则有，=”=2x10A,A错误;

由题知，用户端电压220V,功率88kW,则有P'=以

联立解得：/4=400A,/3=8A,U3=11000V

则输电线上损失的功率为P损=yR=4kW

且U2=U3+l3R=11500V

U[%n]1

再根据U=解得」二而，BD错误;

Ln2%

根据理想变压器无功率损失有P=U2I3+P储

代入数据有P储=408kW,C正确。

4.（2022年新高考福建卷）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6V,定值电

阻R［=4=20Q,小灯泡LrL2的规格均为“6VL8W"，理想变压器北、《原副线圈的匝数比分

别为1：3和3：L分别接通电路I和电路II,两电路都稳定工作时，（）

A.L］与L2一样亮

B.L2比L］更亮

C.K上消耗的功率比与的大

D.用上消耗的功率比&2的小

【参考答案】BC

【命题意图】此题考查远距离电能输送、变压器、电功率及其相关知识点。

【名师解析】

若开关接cd端，则若电源电压为4,理想变压器（、心的匝数比为：—=-

用户电阻为人负载，输电线电阻为A导线，由变压器工作原理和欧姆定律。升压变压器次级电压：u2=kU0

降压变压器初级电压：。3=02一/2%线

降压变压器次级电压：

I=。4

4R

人负载

L=k

A

A=A

左202

可得输电功率为：之=见2=-----嵩一

%导线+尢&负载

输电线上损耗的电功率为：心线=/；氏导线=kM

R导线

（反导线+左2区负载）

左2[/22

用户得到的电功率为：七载=77；-----二夕•左■负载

（%线+左R负载）

_.R

若开关接ab端，则负载得到的功率：尸负载=2人负载

%线+R负载