理想变压器和远距离输电(核心考点精讲+分层精练)原卷版-备战2025年高考物理一轮复习考

考点54理想变压器和远距离输电1.3年真题考点分布题型选择题高考考点理想变压器的应用；含变压器的动态分析；远距离输电问题；三种特殊的变压器新高考2023北京卷7题、山东卷7题、浙江卷7题、海南卷11题、广东卷6题、天津卷6题、2022天津卷8题、重庆卷3题、北京卷4题、河北卷3题、湖北卷9题、湖南卷6题、山东卷4题、2021湖北卷6题、湖南卷6题、广东卷7题、海南卷9题、山东卷9题、重庆卷6题、福建卷3题、河北卷8题、2.命题规律及备考策略【命题规律】近3年新高考卷对于本节内容考查共计21次，主要考查：（1）理想变压器的理解和应用；（2）变压器电路的动态分析；（3）三种特殊的变压器；【备考策略】理解并掌握理想变压器的工作原理；理解并掌握分析含变压器的动态电路的分析方法；掌握三种特殊的变压器，明白互感器就是我们的电流表和电压表。【命题预测】本节内容在高考题中难度中偏下，近几年多省每年均出现变压器相关的题型，主要考察理想变压器的理解和工作原理，变压器的动态分析以及自耦变压器。2024年新高考的省份继续出现的概率偏大，新高考省份的考生需要引起重视，全国甲卷和乙卷出现的概率不大，甲卷和乙卷身份的考生本节内容不要花太多时间。

考法1理想变压器基本关系的应用1．构造如图1所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的组成的．（1）原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫线圈．（2）副线圈：与负载连接的线圈，也叫线圈．2．原理电流磁效应、3．基本关系式（1）功率关系：P入＝P出．（2）电压关系：（3）电流关系：只有一个副线圈时，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)。有多个副线圈时，n1I1＝4.制约关系（1）电压：副线圈电压U，由原线圈电压U，和匝数比决定（2）功率：原线圈的输入功率P由副线圈的输出功率P决定（3）电流：原线圈的电流I由副线圈电流I和数比决定角度1：原线圈含用电器【典例1】（2023·河北唐山·迁西县第一中学校考二模）如图甲所示的电路中，L1为标有“4V，2W”字样的小灯泡，L2、L3为两只标有“8V，6W”字样的相同灯泡，变压器为理想变压器。已知三只灯泡均正常发光，则a、b端输入电压的最大值为（

）

A．24V B． C．28V D．角度2：副线圈含二极管【典例2】（多选）（2023·云南曲靖·校考模拟预测）一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是，原线圈接入电压为的正弦交流电，各元件正常工作，一只理想二极管和一个滑动变阻器串联接在副线圈上，如图所示，电压表和电流表均为理想交流电表。当时，则（）A．电流表的读数约为 B．电流表的读数约为C．电压表的读数约为 D．电压表的读数约为角度3：多副线圈变压器【典例3】（多选）（2023·河南开封·统考一模）如图为一理想变压器，其中所接的4盏灯泡规格均为“，”。当接入电压的电源时，4盏灯均正常发光。下列说法正确的是（）

A．原、副线圈的匝数比B．电流在时间内改变50次方向C．D．变压器的输出功率为关于理想变压器的四点说明关于理想变压器的四点说明变压器不能改变很定的直流电压；变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率；理想变压器本身不消耗电能；当原线圈中串联电阻（或灯泡时），U1是加在原线圈两端的电压，并是不电源电压；【变式1】（2023·重庆·模拟预测）变压器是输配电的基础设备，广泛应用于工业、农业、交通、城市社区等。我国在网运行的变压器约1700万台，总容量约110亿千伏安。如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1，原线圈左侧输入如图乙所示的正弦式交流电，是完全相同的灯泡。灯泡电阻值恒定，若灯泡能正常发光，则下列说法正确的是（）

A．灯泡能正常发光 B．灯泡的额定电压为40VC．灯泡的实际功率之比为2：1 D．通过灯泡的电流方向一秒改变50次【变式2】（多选）（2023·湖南长沙·雅礼中学校考二模）如图甲所示，在变压器输入端加上如图乙所示的交变电压，在副线圈的输出端串接上一只理想整流二极管D和滑动变阻器R，则（）A．当滑片P上移时，原线圈中的电流变大B．当滑片P上移时，原线圈的输入功率变小C．当拿掉二极管后，副线圈中的交流电周期与原来相同D．保持滑片P不动、R上电流有效值是无二极管时的【变式3】（多选）（2023·贵州黔东南·校考模拟预测）如图，与连接在理想变压器副线圈的两端，且阻值相等。变压器原线圈两端接入恒定的正弦式交变电压，原、副线圈匝数比，下列说法正确的是（）

A．原线圈与副线圈中的电流有效值满足B．两个副线圈中电流有效值之比C．若电阻功率为P，则该交流电源输出功率为5PD．若仅减小的阻值，可使原线圈中电流减小考法2变压器的动态分析1．匝数比不变的情况（1）U1不变，根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，输入电压U1决定输出电压U2，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，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化．（3）I2变化引起P2变化，P1＝P2，故P1发生变化．2．负载电阻不变的情况（1）U1不变，eq\f(n1,n2)发生变化，故U2变化．（2）R不变，U2变化，故I2发生变化．（3）根据P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R)，P2发生变化，再根据P1＝P2，故P1变化，P1＝U1I1，U1不变，故I1发生变化．角度1：匝数比不变时的动态分析【典例4】（2023·北京海淀·校考模拟预测）如图所示，理想变压器输入电压保持不变。将滑动变阻器的滑动触头向下移动，下列判断正确的是（）A．电表V1、V2的示数都不变 B．电表V1、V2的示数都增大C．原线圈输入功率减小 D．电阻R0消耗的电功率增大角度2：匝数比变化时的动态分析【典例5】（2023·浙江杭州·校联考二模）如图所示，一理想变压器原线圈可通过移动滑动触头P的位置改变接入电路的匝数，b为原线圈的中点。当P接a时，原、副线圈的匝数比为10:1，线圈L上的直流电阻不计。原线圈接的交流电，则（

）

A．当P接b时，变阻器R两端的电压为B．当P接a时，通过原、副线圈截面的磁通量之比为10:1C．若将P由a向b滑动时，则变压器的输入功率增大D．若增大电源的频率，则灯泡B将变亮分析变压器的动态变化问题的注意事项分析变压器的动态变化问题的注意事项(1)要明确变压器的各基本物理量之间的制约关系(2)要明确“不变量”和“变化量”，从主动变化量开始，根据制约关系从前到后或从后到前逐一分析各物理量的变化情况.【变式1】（多选）（2023·福建泉州·泉州五中校考一模）如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为2：1，原线圈接定值电阻、理想电流表A和理想电压表，输入电压；副线圈接定值电阻，最大电阻为10Ω的滑动变阻器和理想电压表。则下列说法正确的是（）

A．当滑动变阻器的滑片从下向上滑动时，通过的电流的频率变大B．当滑动变阻器的滑片从下向上滑动时，电流表的读数变化范围为AC．当滑动变阻器的滑片从下向上滑动时，电压表的读数变化范围为52~60VD．当滑动变阻器的滑片从下向上滑动时，电压表的读数变化范围为0~20V【变式2】（多选）（2023·重庆巴南·重庆市实验中学校联考一模）如图所示，理想变压器的原、副线圈分别接理想电流表A、理想电压表V，原线圈接输出电压恒定的交流电源，副线圈上通过输电线接有一个灯泡L，一个电吹风M（内阻与灯泡L相同），输电线的等效电阻为R，副线圈匝数可以通过调节滑片P改变。S断开时，灯泡L正常发光。滑片P位置不动，当S闭合时，以下说法中正确的是（

）

A．电压表读数增大 B．电流表读数增大C．为使灯泡L正常发光，滑片P应向上滑动 D．灯泡L与电吹风M消耗的电功率一定相同考法3远距离输电问题1．减少输电电能损失的两种方法（1）理论依据：P损＝I2R.（2）减小输电线的电阻：根据电阻定律R＝ρeq\f(l,S)，要减小输电线的电阻R，在保证输电距离情况下，可采用减小材料的电阻率、增大导线的横截面积等方法．（3）减小输电导线中的电流：在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提高电压．2．远距离高压输电的几个基本关系（1）功率关系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P损＋P3.（2）电压、电流关系：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)，eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)＝eq\f(I4,I3)，U2＝ΔU＋U3，I2＝I3＝I线．（3）输电电流：I线＝eq\f(P2,U2)＝eq\f(P3,U3)＝eq\f(U2－U3,R线).（4）输电线上损耗的电功率：P损＝I线ΔU＝Ieq\o\al(2,线)R线＝(eq\f(P2,U2))2R线．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就减小到原来的eq\f(1,n2).角度1：远距离输电的定性分析【典例6】（2023·天津·统考高考真题）下图为输电线为用户输电的情景，电路中升压变压器和降压变压器都认为是理想变压器，中间输电电路电阻为R，下列说法正确的有（）

A．输出电压与输入电压相等B．输出功率大于输入功率C．若用户接入的用电器增多，则R功率降低D．若用户接入的用电器增多，则输出功率降低角度2：远距离输电的定量分析【典例7】（2023·山东·统考高考真题）某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1=250V，输出功率500kW。降压变压器的匝数比n3：n4=50：1，输电线总电阻R=62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4=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4.8kWC．输送给储能站的功率为408kW D．升压变压器的匝数比n1：n2=1：44求远距离输电问题的必备技巧求远距离输电问题的必备技巧正确画出输电过程示意图并在图上标出各物理量；抓住变压器变压前后各物理量间的关系，求出输电线上的电流；计算电路功率问题时常用的关系式：，注意输电线上的功率损失和电压损失；电网送点遵循“用多少送多少”的原则，说明线圈电流有副线圈的电流决定；常见的三个突破口：①输入端；②用户端；③中间端（一般是损耗的功率或电压）【变式1】（2023·宁夏银川·银川一中校考二模）如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图（图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表）。设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用表示，变阻器R相当于用户用电器的总电阻。当用电器增加时，相当于R变小，则当用电进入高峰时，下列说法正确的是（）A．电压表、的读数均不变，电流的读数增大，电流表的读数增大B．电压表、的读数均减小，电流的读数增大，电流表的读数减小C．电压表、的读数之差与电流表的读数的比值不变D．线路损耗功率不变【变式2】（2023·江西赣州·校联考模拟预测）如图所示为某小型发电站远距离输电示意图，其中升压变压器输入电压保持不变，降压变压器原副线圈的匝数比为，输电线路总电阻。为了安全测量输电线路中的电压和电流，现在输电线路的起始端接入甲、乙两个特殊的变压器，甲、乙两个变压器中原副线圈匝数比一个是，另一个为，其中电压表的示数为220V，电流表的示数为5A，以上变压器均为理想变压器。下列判断正确的是（

）

A．图中a为电压表，b为电流表B．用户端的电压为220VC．输电线路上损耗的功率约占输电总功率的4.5%D．若用户端接入的用电设备变多，电流表示数变小考法4三种特殊的变压器角度1：自耦变压器自耦变压器(如家用调压变压器)，铁芯上只有一个线圈，可升压，也可降压．如图甲、乙所示．【典例8】（2023·浙江·校联考模拟预测）如图为可调压式自耦变压器，在电压保持不变的情况下，滑片P顺时针转过适当角度，滑片向上移动适当距离，则（）

将增大 B．将不变 C．定值电阻的热功率减小 D．流经定值电阻的电流不变【变式】（2023·浙江金华·统考三模）如图甲所示，虚线（磁场边界）左侧有一竖直向下的匀强磁场（磁感应强度为B），一正方形线框（边长为L，匝数为N，不计线框内阻）从图示位置绕水平上边O为轴顺时针匀速转动，以角速度为进入磁场区域。现将该线框产生的交流电接入图乙电路的CD端，定值电阻阻值为R，电阻为，忽略灯丝电阻随温度的变化，为理想交流电流表，K为理想二极管，P为理想自耦变压器上的滑动触头，为滑动变阻器上的滑片。下列说法正确的是（）A．线框转动切割产生的电动势最大值为B．电流表的读数为C．不动，向下滑动时，减小D．顺时针转动一个小角度，同时向下滑动时，小灯泡的亮度可以不变角度2：互感器互感器，分为电压互感器和电流互感器，比较如下：类型项目电压互感器电流互感器原线圈的连接并联在高压电路中，匝数多而细串联在待测高压电路中，匝数少而粗副线圈的连接连接电压表，匝数少而粗连接电流表，匝数多而细互感器的作用将高电压变为低电压将大电流变成小电流测量工具用电压表测低电压用电流表测小电流结合匝数比可计算出的结果高压电路的电压大电流电路的电流原理图【典例9】（2020·浙江·高考真题）如图所示，甲乙两图中的理想变压器以不同的方式接在高压电路中。甲图中变压器原副线圈的匝数比为，电压表读数为U，乙图中变压器原副线圈的匝数比为，电流表读数为I。则甲图中高压线电压和乙图中高压线电流分别为（

）A．， B．， C．， D．，【变式】（2023·山东泰安·统考模拟预测）如图所示为某小型发电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器。在输电线路的起始端接入甲、乙两个互感器，两互感器原、副线圈的匝数比分别为200:1和1:20，电压表的示数为220V，电流表的示数为4A，输电线路总电阻r=20Ω，则下列说法正确的是（）

A．甲是电流互感器，乙是电压互感器 B．线路上损耗的功率为320WC．用户得到的电功率为3392kW D．用电设备增多，降压变压器输出电压U4变大【基础过关】1．（2023·广东清远·校考模拟预测）互感器又称为仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的统称，用于测量或保护系统。如图，P1、P2是测量交流高压输电参数的互感器（均视为理想变压器），则P1、P2分别为（）

A．电压互感器，电流互感器 B．电流互感器，电压互感器C．电流互感器，电流互感器 D．电压互感器，电压互感器2．（2023·海南海口·海南华侨中学校考模拟预测）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，电阻。当A、B两接线柱接正弦交变电源时，流过的电流为，则正弦交变电源端的输出功率为（）A． B． C． D．3．（2023·甘肃张掖·高台县第一中学校考模拟预测）匝数N=10、电阻r=5Ω的线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过线圈的磁通量变化图像如图（a）所示。线圈通过电刷与变压器相连接如图（b）所示，R1为电阻箱，R2为定值电阻，变压器为理想变压器，导线电阻不计，电压表、电流表均为理想电表，取π2=10。则下列说法正确的是（）

A．线圈转动产生的电动势的有效值为25VB．当t=0.04s时，电流表示数为零C．当增大R1阻值时，R2的功率变大D．当增大R1阻值时，电压表示数变小，副线圈两端电压变大4．（2023·福建宁德·福建省福安市第一中学校考一模）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶3，正弦交流电源的电压有效值恒为U=12V，电阻R1=1Ω，R2=2Ω。若滑动变阻器接入电路的电阻为7Ω，则（）A．若向上移动P，电压表读数将变大B．R1与R2消耗的电功率相等C．通过R1的电流为6AD．若向下移动P，电源输出功率将不变5．（2023·全国·二模）近些年我国手机闪充功能发展迅速，已经处于国际领先水平。图甲是某国产超级快速无线充电器CP62R，可提供最大的无线充电功率。其工作原理近似为一个理想变压器如图乙所示，当送电线圈接上、的正弦交变电流时，受电线圈中会产生交变电流。送电线圈的匝数为，受电线圈的匝数为，且。当该装置给手机快速充电时，下列判断正确的是（）A．送电线圈和受电线圈通过互感实现能量传递B．流过送电线圈的电流大于受电线圈的电流C．受电线圈的输出电压大于送电线圈的输入电压D．每秒钟通过受电线圈的电流方向改变50次6．（多选）（2023·安徽芜湖·芜湖一中校考模拟预测）北京冬奥会期间，3大赛区26个场馆将全部使用绿电，这意味着奥运历史上将首次实现全部场馆100%绿色电能供应，其中延庆赛区全部用电是通过张北柔直工程将张北坝上的太阳能和风能进行转化而来的。如图所示为张北坝上风力发电后电能输送的简易模型，假设风力发电输送的功率恒定不变，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，且图中已经标出了各部分的电流和电压，输电线的总电阻为R，则下列关系式正确的是（）A． B．C．输电线上损失的功率为 D．输电线上损失的功率为7．（多选）（2023·山东淄博·山东省淄博第一中学校联考二模）高考期间，为保障考场用电，供电部门为学校配备应急供电系统，输电电路如图所示，发电机的矩形线框ABCD处于磁感应强度大小为的水平匀强磁场中，线框面积，匝数匝，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，其输出端通过电刷与升压变压器的原线圈相连，图中电压表示数为，降压变压器原、副线圈的匝数之比为，降压变压器的副线圈接入到考场供电，两变压器间的输电线等效电阻，变压器均为理想变压器。学校有个考场用电，用电设备额定工作电压均为，每个考场的正常用电功率。当个考场正常用电，下列说法正确的是（）A．线框绕轴的转速为B．输电线上损失的电压为400VC．升压变压器原、副线圈匝数之比为D．发电机的输出功率为8．（多选）（2023·海南海口·统考模拟预测）一座小型水电站向山下村镇供电的示意图如图所示，升压变压器T1与降压变压器T2都可视为是理想变压器。已知发电机输出电压U1=250V，两个变压器的匝数比，，输电线电阻为R=20Ω，发电机输出功率为P=1000kW，下列说法正确的是（）A．用户得到的电压为220VB．输电线上损失的电压为200VC．输电线上损失的功率为16kWD．深夜用户的用电器减少时输电线上损失的功率将变小9．（多选）（2023·湖北武汉·华中师大一附中校考三模）如图所示，理想变压器有两个副线圈，原线圈与灯泡L1串联后，接到输出电压恒定的正弦交流电源两端。滑动触头P在R的中间处时，L1、L2、L3、L4恰好正常发光（忽略灯泡电阻的变化）。现将滑动触头P向下移动，原、副线圆的匝数均不变，则下列说法中正确的是（）

A．灯L1变暗 B．灯L2变暗 C．灯L3变亮 D．灯L4变亮10．（多选）（2023·河南郑州·郑州外国语学校校考模拟预测）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数为，L1、L2为两相同灯泡，R、L、D和C分别为定值电阻、理想线圈、理想二极管和电容器，其中。当原线圈两端接如图乙所示的正弦交流电压时，下列说法中正确的是（）

A．灯泡L1一定比L2暗B．二极管两端的瞬时电压有可能大于副线圈两端的电压的最大值C．副线圈两端的电压有效值为D．电容器C所带电荷量为【能力提升】1．（2023·安徽·模拟预测）如图为远距离输电的原理图，升压变压器、降压变压器均为理想变压器，的原、副线圈匝数比分别为，输电线的总电阻为。已知发电机输出电压为、用户两端的电压为，则升压变压器的输送功率为（）

A． B． C． D．2．（2023·湖南长沙·湖南师大附中校考二模）如图所示，一理想自耦变压器线圈AB绕在一个圆环形闭合铁芯上，左端输入正弦交流电压，、为相同的灯泡，其电阻均为且恒定不变，定值电阻的阻值为灯泡阻值的。当滑片P处于如图所示位置时，AB端与PB端匝数比为，、闭合时，两灯泡均正常发光。下列说法正确的是（）A．灯泡正常发光的电流为B．灯泡正常发光的电功率为C．、均闭合时，将P沿顺时针方向转动，一定变暗D．断开，闭合，将P沿逆时针方向转动（灯泡一直没有损坏），定值电阻消耗的电功率一定变大3．（2023·全国·模拟预测）如图所示，一个理想自耦变压器原线圈上加有电动势为，内阻为的交流电源，副线圈连有电阻，且，当移动滑片使负载电阻上获得最大功率时，以下选项正确的是（）A．原线圈中的电流 B．电阻上获得最大功率C．变压器原、副线圈的匝数比为 D．原线圈两端的电压为4．（2023·陕西·校联考模拟预测）如图所示，N匝矩形线圈以转速n绕轴匀速转动，轴与线圈平面共面且与磁场方向垂直，磁场的磁感应强度为B，线圈面积为S，线圈电阻为r，线圈两个末端分别通过电刷与理想自耦变压器相连，为变压器上的滑动触头，为滑动变阻器上的滑片，电压表和电流表均为理想电表，则下列说法正确的是（）

A．从图示位置开始计时，线圈中的感应电压瞬时值表达式为B．若保持不动，从M位置逆时针转到N位置，则电压表示数增大C．只增大线圈的转速，定值电阻消耗的电功率减小D．若不动，向左滑动，则电流表示数增大，减小5．（2023·河北唐山·开滦第一中学校考模拟预测）如图，一理想变压器的原线圈匝数固定，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节。在原线圈一侧接有一只交流电流表，副线圈一侧由定值电阻R0和滑动变阻器R构成如图所示的电路。若在原线圈上加一电压为U的交流电，则下列说法正确的是（）

A．保持Q位置不动，将P向下滑动时，电流表的读数变大B．保持Q位置不动，将P向下滑动时，电流表的读数不变C．保持P位置不动，将Q向下滑动时，电流表的读数变大D．保持P位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数不变6．（2023·海南省直辖县级单位·嘉积中学校考三模）如图所示，理想变压器原线圈与定值电阻串联后接在电压的交流电源上，副线圈接理想交流电压表、理想交流电流表和滑动变阻器，原、副线圈匝数比为。已知，的最大阻值为。现将滑动变阻器的滑片由最上端开始向下滑动，下列说法正确的是（

）

A．当时，电压表示数为 B．当时，消耗的功率最大C．电压表示数变大，电流表示数变小 D．电源的输出功率变小7．（多选）（2023·陕西宝鸡·统考二模）如图所示，为某小型发电站的输电示意图．发电站的输出功率为，经升压变压器升压后，输出电压为，发电站到用户的输电线总电阻为，经过降压变压器给一居民小区供电．已知变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（）A．输电线路中的电流为B．用户获得的功率为C．若发电站的输出电压减半，线路损耗的电功率变为原来的4倍D．若用户所需电压为，则降压变压器原、副线圈匝数比为8．（多选）（2023·陕西·统考一模）如图所示为某小型发电站高压输电示意图。升压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为和，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是（）

A．左侧互感器起到降压作用，右侧互感器起到降流作用B．若电压表的示数为，电流表的示数为，则线路输送电功率为C．若保持发电机输出电压一定，仅将滑片下移，则输电线损耗功率增大D．若发电机输出电压一定，若用户数增加，为维持用户电压一定，可将滑片下移9．（多选）（2023·安徽合肥·合肥一中校考模拟预