2026届高考物理冲刺复习　变压器　电能的输送

2026届高考物理冲刺复习变压器电能的输送情境导思2024年11月11日,位于湖北武汉东湖高新区科学岛片区港湾路北侧的全国最大规模“零碳”智慧变电站——110千伏庆云变电站成功投运。该站采用天然酯变压器、洁净空气GIS等环保电气设备,深化变电站节能设计,降低全站运行能耗。请思考:(1)变压器的工作原理是什么?可以改变直流电压吗?(2)理想变压器的原、副线圈功率、电压、电流、频率等物理量分别是什么关系?(3)为什么采用高压输电可以降低远距离输电过程中的能量损失?知识构建交流电源负载互感P出知识构建IRI2R横截面积小输电电压小题试做1.(2022·北京卷,4)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30AB小题试做2.特高压交流输电是指100kV及以上的交流输电,具有输电容量大、距离远、损耗低等突出优势。远距离输送功率恒定的交流电时,若输送电压由原来的50kV提高到200kV的特高压,下列说法正确的是(

)B考点一理想变压器的原理及应用1.理想变压器的基本关系式2.几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器,如图甲(降压作用)、乙(升压作用)所示。(2)互感器。①电压互感器(n1>n2):把高电压变成低电压,如图丙所示。②电流互感器(n1<n2):把大电流变成小电流,如图丁所示。[例1]

【变压器基本规律的应用】(2024·海南卷,9)(多选)电动汽车充电站变压器输入电压为10

kV,输出电压为220

V,每个充电桩的输入电流为

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A,设原、副线圈匝数分别为n1、n2,输入正弦式交流电的频率为50

Hz,则下列说法正确的是(

)[A]

交流电的周期为0.02

s[B]

原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶500[C]

输出的最大电压为220

V[D]

若10台充电桩同时使用,输入功率为35.2

kWAD[例2]

【互感器】(2024·江苏徐州阶段检测)在变电站里,要用交流电表监测电网上的高电压、强电流。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(图甲叫电压互感器,图乙叫电流互感器),图甲中变压器原、副线圈的匝数比为k1,电压表读数为U,图乙中变压器原、副线圈的匝数比为k2,电流表读数为I,则图甲中高压线电压和图乙中高压线电流分别为(

)B[例3]

【原线圈接入负载电阻的电路问题】(2024·江苏常州期中)(多选)如图所示,理想变压器原线圈与输出电压有效值U=6

V的正弦式交流电源相连,原、副线圈的匝数比为1∶2,电表均为理想交流电表,电阻R1=3

Ω,R2=4

Ω,滑动变阻器R3的最大阻值为8

Ω。在滑片从最上端滑向最下端的过程中,下列说法正确的是(

)[A]

副线圈输出功率的最大值为3

W[B]

电流表示数的最大值为2

A[C]

电压表示数的最大值为6

V[D]

副线圈的输出功率先增大后减小AC原线圈回路含有用电器的电路分析图甲中,当R2变化时判断理想变压器原线圈中I1的变化情况及R1、R2的功率变化情况,可以把图甲等效画成图乙。总结提升[例4]

【“一原多副”变压器】(2024·湖南衡阳模拟)如图所示,理想变压器原线圈所在电路的输入端接有电压有效值为220

V的正弦式交变电流,匝数为30的副线圈2与规格为“12

V

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W”的灯泡L1连接,副线圈3与规格为“18

V

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W”的灯泡L2连接,原线圈与额定电压为40

V的灯泡L连接。若电路接通时,三个灯泡均正常发光,则下列说法正确的是(

)[A]

原线圈1两端的电压为220

V[B]

原线圈1的匝数为500[C]

副线圈3的匝数为50[D]

通过灯泡L的电流有效值为0.5

AD考点二理想变压器的动态分析1.匝数比不变,负载变化如图所示,匝数比不变,负载变化的情况的分析思路:(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。2.负载不变,匝数比变化如图所示,负载电阻不变,匝数比变化的情况的分析思路:[例5]

【匝数比不变,负载变化】(2024·广东揭阳阶段练习)如图是变压器通过降压给用户供电的示意图,变压器的输入电压是市区电网电压,负载变化时,输入电压不变,输出电压通过输电线输送给用户,两条输电线的总电阻用R0表示,变阻器R代表用户用电器的总电阻,当用电器增加时,相当于R的值减小(即滑片向下移动)。变压器当成理想变压器,交流电表均看成理想电表,当用户的用电器增加时,下列说法正确的是(

)[A]

V1示数变大,A1示数变大[B]

V2示数不变,A2示数不变[C]

R0消耗功率变大,V3示数变小[D]

V1与A1示数乘积小于V2与A2示数乘积C[例6]

【负载不变,匝数比变化】(2024·全国甲卷,19)(多选)如图,理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节,副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R0和R1、开关S。S处于闭合状态,在原线圈电压U0不变的情况下,为提高R1的热功率,可以(

)[A]

保持T不动,滑动变阻器R的滑片向f端滑动[B]

将T向b端移动,滑动变阻器R的滑片位置不变[C]

将T向a端移动,滑动变阻器R的滑片向f端滑动[D]

将T向b端移动,滑动变阻器R的滑片向e端滑动AC【解析】

保持T不动,变压器的输出电压不变,并联电路两端电压不变,滑动变阻器R的滑片向f端滑动时,接入电路的电阻减小,由串联电路分压原理可知,R1两端的电压增大,R1的热功率增大,A正确。T向b端移动时,变压器副线圈接入电路的匝数减少,变压器的输出电压减小,若滑动变阻器R的滑片位置不变,则各电阻两端的电压减小,R1的热功率减小;若滑动变阻器R的滑片向e端滑动,滑动变阻器接入电路的电阻变大,则R1两端的电压减小,R1的热功率减小,B、D错误。T向a端移动时,变压器的输出电压增大,并联电路两端电压增大,滑动变阻器R的滑片向f端滑动,滑动变阻器接入电路的电阻减小,则R1两端的电压增大,R1的热功率增大,C正确。考点三电能的输送1.降低输电损耗的两个途径(2)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,必须提高输电电压。2.远距离高压输电的分析(1)厘清输电电路图的三个回路(如图)。(2)抓住两组关联式。(3)区别三种电压和三种电功率。[例7]

【电能输送中的电路动态分析】(2023·天津卷,6)如图为输电线为用户输电的情景,电路中升压变压器T1和降压变压器T2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]

T1输出电压与T2输入电压相等[B]

T1输出功率大于T2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T2输出功率降低B【解析】

由于输电过程中电阻R要产生热量,会损失功率,故T1输出功率大于T2输入功率;T1输出电压大于T2输入电压,故A错误,B正确;由于输入电压不变,升压变压器T1的输出电压不变,随着用户接入的用电器增多,导致用户端的总电阻变小,则电流变大,根据P损=I2R,可知R功率增大,故C错误;用户接入的用电器增多,用电器消耗功率增大,即T2输出功率增大,故D错误。[例8]

【远距离输电综合问题】(2024·贵州毕节阶段练习)如图所示,某小型水电站发电机的输出功率P=100

kW,发电机的电压U1=250