考點43理想變壓器、遠(yuǎn)距離輸電

1.我國IlOOkV特高壓直統(tǒng)電工程的送電端用“整流”設(shè)備將交流變換成直流，用戶端用“逆變,設(shè)備再將直流變

換成交流。下列說法正確的是（）

A.送電端先升壓再整流

B.用戶端先降壓再變交流

C.I100kV是指交流電的最大值

D.輸電功率由送屯端電壓決定

2.用一臺理想變壓器對電動汽車充電。該變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1：2,輸出功率為8.8kW,原線圈的輸

入電壓U=22072sin（IOOITZ）VCo關(guān)于副線圈輸出電流的有效值和頻率正確的是（）

A.20A,50HzB.20V2A,50Hz

C.20A,100HzD.20V2AJ00Hz

3.（多選）電動汽車充電站變壓器輸入電壓為10kV,輸出電壓為220V,每個充電樁輸入電流16A,設(shè)原副線

圈匝數(shù)分別為.n2,輸入正弦交流電的頻率為50Hz,則下列說法正確的是（）

A.交流電的周期為0.02s

B.原副線副匝數(shù)比000

C.輸出的最大電壓為220V

D.若10臺充電樁同時使用，輸入功率為35.2kW

4.（2024浙江1月選考）如圖為某燃?xì)庠铧c火裝置的原理圖。直流電經(jīng)轉(zhuǎn)換器輸出u=5sinlOO^tV的交流電.

經(jīng)原、副線圈匝數(shù)分；為n1和n2的變壓器升壓至峰值大于10kV,就會在打火針和金屬板間引發(fā)電火花，實現(xiàn)點

火。下列說法正確的是（）

A/-〃，<一---7---

?20000

“22000

C.用電壓表測原線圈兩端電壓，示數(shù)為5V

D.副線圈輸出交流電壓的頻率是100Hz

5.（2023天津卷）（多選攻口圖是輸電線為用戶輸電的示意圖，電路中升壓變壓器T］和降壓變壓器Tz都認(rèn)為是

理想變壓器，中間輸電線上的總電阻為R,下列說法正確的是（）

A.n的輸出電壓與T2的輸入電壓相等

B.「的輸出功率大于T2的輸入功率

C.若用戶接入的用電器增多,則R消耗的電功率減小

D.若用戶接入的用電器減少，則T2的輸出功率減小

6.張家口市壩上地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電場是北京冬奧會綠色電能的主要供應(yīng)地之一具發(fā)電、輸電簡易模型如圖所示。

已知風(fēng)輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)速為每秒z轉(zhuǎn)通過轉(zhuǎn)速比為1:n的升速齒輪箱帶動發(fā)電機(jī)線圈高速轉(zhuǎn)動發(fā)電機(jī)線圈面積為S,

匝數(shù)為N,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bot=0時刻，線圈所在平面與磁場方向垂直。發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流經(jīng)過理

想變壓器升壓后，輸出電壓為U。忽略線圈電阻，下列說法正確的是（）

A.發(fā)電機(jī)輸出的電壓為8sz

B.發(fā)電機(jī)輸出交變電流的頻率為2mz

C.變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為6nNBS，mU

D.發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的瞬時電動勢e=近nNBSnz-sin（2兀nzt）

7.（2024北京卷）如圖甲所示,理想變壓器原線圈接在正弦式交流電源上,輸入電壓u隨時間t變化的圖像如圖

乙所示，副線圈接規(guī)格為“6V,3W”的燈泡。若燈泡正常發(fā)光，下列說法正確的是（）

“CO

A.原線圈兩端電壓的有效值為24夜P

B.副線圈中電流的有效值為0.5A

C.原、副線圈匝數(shù)之比為1:4

D.原線圈的輸入功率為12W

8.（多選）如圖，理想變壓器的副線圈接入電路的匝數(shù)可通過滑動觸頭T調(diào)節(jié)，副線圈回路接有滑動變阻器R、

定值電阻Ro和Rl、開關(guān)S。S處于閉合狀態(tài)，在原線圈電壓UoK變的情況下，為提高Rt的熱功率,可以（

）

A.保持T不動，滑動變阻器R的滑片向f端滑動

B.將T向b端移動，滑動變阻器R的滑片位置不變

C.將T向a端移動，滑動變阻器R的滑片向f端滑動玩券?

D.將T向b端移動，滑動變阻器R的滑片向e端滑動丁+

9.（多選）近年來，基于變壓器原理的無線充電技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，其簡化的充電原理圖如圖所示。發(fā)射線圈

的輸入電壓為220V、匝數(shù)為1100匝，接收線圈的匝數(shù)為50匝。若工作狀態(tài)下，穿過接收線圈的磁通量約為發(fā)射

線圈的80%,忽略其他損耗，下列說法正確的是（）

二"直:輸發(fā)射線圈

交流

A.接收線圈的輸出電壓約為8V

B.芟收線圈與發(fā)射線圈中電流之比約為22：1

C.發(fā)射線圈與接收線圈中交變電流的頻率相同

D.穿過發(fā)射線圈的磁通量變化率與穿過接收線圈的相同

10（多選）小明設(shè)計了臺燈的兩種調(diào)光方案，電路圖分別如圖甲、乙所示，圖中額定電壓為6V燈泡的電阻恒定，

R為滑動變阻器，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為J。原線圈兩端接電壓為220V的交流電，滑片P可

調(diào)節(jié)燈泡L的亮度，P在R最左端時,甲、乙圖中燈泡L均在額定功率下工作，則（）

nukUIj;unkl^I

R

甲乙

4〃］：〃2=11°：3

B.當(dāng)P滑到R中點時，圖甲中L功率比圖乙中的小

C.當(dāng)P滑到R最左端時，圖甲所示電路比圖乙更節(jié)能

D.圖甲中L兩端電壓的可調(diào)范圍比圖乙中的大

11（多選）如圖，理想變壓器原線圈接在〃=220/sinlOChr/色粕交流電源上，副線圈匝數(shù)可通過滑片P來調(diào)節(jié)。

當(dāng)滑片P處于圖示位置時，原、副線圈的匝數(shù)比由：〃2=2］為了使圖中“10。V,50W”的燈泡能夠正常發(fā)光，下

列操作可行的是（）

A.僅將滑片P向上滑動

B.僅將滑片P向下滑動

C.僅在副線圈電路中并聯(lián)一個阻值為20Q的電阻

D.僅在副線圈電路中串聯(lián)一個阻值為20Q的電阻

12除顫儀是用于突發(fā)心室纖顫等心臟疾病的急救醫(yī)療設(shè)備，某型除顫儀電路原理如圖。某次調(diào)試時交流電壓表

2

示數(shù)為20V,電容器充電完畢,開關(guān)由1,擲向“2”,放電電流平均值為2.8A，放電時間約為IO-so已知電容器電容為

2.0x1（）*,則升壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比約為（）

13如圖所示的變壓器，輸入電壓為220V,可輸出12V、18V、30V電壓，匝數(shù)為n1的原線圈中電壓隨時

間變化為“=U,〃cosd00力4單匝線圈繞過鐵芯連接交流電壓表，電壓表的示數(shù)為01V。將阻值為12Q的電阻R

接在BC兩端時，功率為12W。下列說法正確的是（）

A.in為1100匝,Um為220V

B.BC間線圈匝數(shù)為120匝，流過R的電流為1.4A

C若將R接在AB兩端,R兩端的電壓為18V,頻率為100Hz

D.若將R接在AC兩端.流過R的電流為2.5A,周期為0.02s

14如圖所示，理想變壓器原線圈登入電壓恒定的正弦交流電，副線圈接入最大阻值為2R的滑動變阻器和阻值

為R的定值電阻，在變阻器滑片從a端向b端緩慢移動的過程中（）

A.電流表A］示數(shù)減小

B.電流表A2示數(shù)增大

C.原線圈輸入功率先增大后減小

D.定值電阻R消耗的功率先減小后增大

6（多選）在圖（a）所示的交流電路中，電源電壓的有效值為220V,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10:1,R

】、Rz、R3均為固定電阻，&=100危=2012.各電表均為理想電表，已知電阻R2中電流iz隨時間t變化的正弦曲

B.電壓表的示數(shù)為100V

C.電流表的示數(shù)為1.0A

D.變壓器傳輸?shù)碾姽β蕿?5.0W

16.（多選）如圖所示，兩理想變壓器間接有電阻R,電表均為理想交流電表，a、b接入電壓版值不變的正弦交

流電源,閉合開關(guān)S后（）

B.電壓表的示數(shù)不變

C.電流表A1的示數(shù)變大

D.電流表A2的示數(shù)變小

17某節(jié)能儲能輸電網(wǎng)絡(luò)如圖所示，發(fā)電機(jī)的輸出電壓（5=250匕輸出功率50（）kW。降壓變壓器的匝數(shù)比〃3：〃4

=50:1輸電線總電阻R=62.5C其余線路電阻不計用戶端電壓5=220匕功率88kW,所有變壓器均為理想變壓器。

下列說法正確的是（）

A.發(fā)電機(jī)的輸出電流為368A

B.輸電線上損失的功率為4.8kW

C.輸送給儲能站的功率為408kW

D.升壓變壓器的匝數(shù)比〃］：〃2=1：44

18（2021山東卷）（多選）輸電能耗演示電路如圖所示。左側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為I：3,輸入電壓為7.5V

的止弦交流電。連接兩埋想變壓器的導(dǎo)線總電阻為r,負(fù)載R的阻值為10Q。開關(guān)S接1時，右側(cè)變壓器原、副線

圈匝數(shù)二匕為2：1,R上的功率為10W；接2時，匝數(shù)比為1：2,R上的功率為P。以下判斷正確的是（）

0口營

A.r=10QB,r=5Q

C.P=45WD.P=22.5W

19根據(jù)國家能源局統(tǒng)計，截止到2023年9月，我國風(fēng)電裝機(jī)4億千瓦，連續(xù)13年居世界第T立，湖南在國內(nèi)

風(fēng)電設(shè)備制造領(lǐng)域居于領(lǐng)先地位。某實驗小組模擬風(fēng)力發(fā)電廠輸電網(wǎng)絡(luò)供電的裝置如圖所示。已知發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以角

速度3勻速轉(zhuǎn)動，升、降壓變壓器均為理想變壓器，輸電線路上的總電阻可簡化為一個定值電阻R。。當(dāng)用戶端接

一個定值電阻R時，Ro上消耗的功率為P。不計其余電阻，下列說法正確的是（）

A.風(fēng)速增加，若轉(zhuǎn)子角速度增加T吾，則飛上消耗的功率為4P

B.輸電線路距離增加，若％阻值增加T音，則Ro上消耗的功率為4P

C.若升壓變壓器的副線圈匝數(shù)增加f,則Ro上消耗的功率為8P

D.若在用戶端再并聯(lián)一個完全相同的電阻R,則Ro上消耗的功率為6P

20（多選）某同學(xué)利用如圖所示電路模擬遠(yuǎn)距離輸電。圖中交流電源電壓為6V,定值電阻.&=6=2（）。“小燈泡L

I、U的規(guī)格均為“6V1.8W”、理想變壓器T1、T2原副線圈的匝數(shù)比分別為1：3和3：1。分別接通電路I和

電路H,兩電路都穩(wěn)定工作時，（）

交流電源七分7,,_.T,

Tbimia

A.Li與L2一樣亮

B.L2比LI更亮

C.%上消耗的功率比R2的大

D.%上消耗的功率比R2的小

1A變壓器輸入、輸出的必須是交流電，因此送屯端先升壓再整流，用戶端先變交流再降壓，選項A正確，B

錯誤；1lOOkV指的是交流電的有效值,選項C錯誤；輸電功率由用戶端的功率決定，選項D錯誤。

2A原線圈輸入電壓的有效值5=220匕，交變電流的頻率戶)W=?〃z=50小變壓器不改變交變電流的頻率，

可知副線圈輸出電流的頻率為50Hz,C、D均錯誤。根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)的規(guī)律*=為得5=440匕根據(jù)P

S"2

=u212可知，副線圈輸出電流的有效值/2=20心正確，B錯誤。

3AD交流電的周期為了一-0.02s,故A正確根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系可得，”一片-寫臀-當(dāng)，故

f“2S22011

B錯誤；輸出的最大電壓為4,”=/3=220近匕故C錯誤；若10臺充電樁同時使用，輸出功率為P=10UI=

2總22

10x220xl6W=35200W=35.2kW.故輸入功率為0]=匕=35.2左叱故口正確。

4B

5BD由于輸電過程中輸電線上會損耗功率和電壓，故*的輸出功率大于T2的輸入功率，T1的輸出電壓大

于T2的輸入電壓，故A錯誤，B正確；隨著用戶接入的用電器增多，家庭中路的電阻變小，則回路中電流變大，

由^=n2ni知，輸電線上的電流變大，根據(jù)尸側(cè)=/2寵可知R消耗的電功率增大，C錯誤；用戶接入電路的用電器

減少，用電器消耗的電功率減少，即T2的輸出功率減小，D正確。

6C風(fēng)輪機(jī)葉片的轉(zhuǎn)速為z(r/s),發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為nz,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動的角速度(0=2兀nz,B錯誤；發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電壓

的有效值EJNBS所ANBS“Z,A錯誤；變壓器原、副線圈的電壓與匝數(shù)成正比，因此,變壓器原、副線圈的匝

數(shù)比為x/2nNBSnz:U,C正確:發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的瞬時電動勢e=Emsincot=27unzNBSsin(27cnzt),D錯誤。

7B由題圖知，原線圈電壓最大值為4=244匕則有效值為5專=24RA錯誤；燈泡正常發(fā)光，由P=UI得，

副線圈中電流有效值為‘福力=0"B正確；由理想變壓器電壓與匝數(shù)關(guān)系可知:￡=4，C錯誤；理想變壓器

沒有能量損失,原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，則原線圖的輸入功率/=々=3叱D.錯誤。

8.AC保持T不動，則原、副線圈匝數(shù)比m】n2一定住"=久知，5=如為定值，當(dāng)滑動變阻器R的滑片

172也?1

向f端滑動時，該支路總電阻減小，流過R1的電流增大，由仆=廣〃|知R]的熱功率增大，故A選項正確；將T

向b端移動，由3=也小知，副線圈兩端電壓減小，當(dāng)滑動變阻器R的滑片位置不變，或滑動變阻器R的滑片向

"I

e端滑動時，流過”的電流均減小，Ri的熱功率均減小，故B、D選項均錯誤；將T向a端移動，則由七=軍出知，

n\

副線圈兩端電壓增大，當(dāng)滑動變阻器的滑片向f端滑動時，滑動變阻器連入電路的阻值減小，故流過Ri的電流增

大,則R：的熱功率增大，C選項正確。

9AC由發(fā)射線圈和接收線圈之間電壓關(guān)系得上-且避。％,解得C72-8K,A正確；由于存在漏磁現(xiàn)象，故電流

〃2?1

匕匕不再等于匝數(shù)反比，B錯誤；由電磁感應(yīng)感生電動勢知識可知，發(fā)射線圈與接收線圈中交變電流頻率相同，但因

存在漏破現(xiàn)象，兩線圈的磁通量變化率不相同，C正確，D錯誤。

10AC滑片P任最左端時，圖甲、乙中變壓器輸出電壓均為燈泡的額定電壓6V2=拶=:>正確；當(dāng)P

H263

滑到R中點時，圖甲中總電阻為P左端電阻與燈泡電阻串聯(lián)，圖乙中總電阻為燈泡電阻與P右端的電阻并聯(lián)后再

與P左端電阻串聯(lián)，由于并聯(lián)電阻小于燈泡電阻，則圖甲中燈泡兩端電壓大于圖乙中燈泡兩端電壓，則圖甲中燈

泡功率二匕圖乙中燈泡功率大，B錯誤；當(dāng)P滑到R最左端時,圖甲中只有燈泡，圖乙中R與燈泡并聯(lián)，總電阻更

小，輸出功率更大，圖甲比圖乙更節(jié)能，C正確；圖乙中的燈泡兩端電壓在0到6V間變化，圖甲中燈泡兩端電壓

最高為6V,最低達(dá)不到0,則圖乙中燈泡兩端可調(diào)電壓范圍大，L）錯誤。

11BC審題指導(dǎo)本題通過分析原、副線圈的電壓關(guān)系找出副線圈兩端電壓并與燈泡電壓進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)需要

減小燈泡兩端電壓，可以采取減少副線圈匝數(shù)或?qū)襞菖c電阻串聯(lián)分壓的方式。

解預(yù)思路原線圈電壓的有效值為5=喑尸220K根據(jù)可得副線圈兩端電壓的有效值為5=也5=:

V2U2〃2〃]2

x220P=110r>100匕為了使“100V,50W”的燈泡能夠正常發(fā)光（讓燈泡兩端電壓變?yōu)?00V），則需要減小副線圈兩端

電壓,即僅將滑片P向下滑動；或者僅在副線圈電路中串聯(lián)一個電阻，阻值為/?=詈=%吧。=200、故選B、

瓦Too

Do

12B關(guān)鍵點撥交流電壓表示數(shù)為有效值。

解題思路電容器放電總電荷量2=聲2.8x10-2仁電容器充電完畢時的瞬時電壓。齊片受9々1.'9■（點

撥：由于二極管的單向?qū)щ娦裕娙萜鞒潆娡戤厱r的電壓等于升壓變壓器副線圈兩端電壓的最大值）；升壓變壓器

副線圈兩端電壓有效值5=作引000%升壓變壓器原副線圈匝數(shù)比9a=就=2月正確。

13D如圖所示

由輸入電壓為（5=220■（點撥：此電壓為有效值）,輸入電壓表達(dá)式〃=U,"COS100TZ7

可知4=220夜P

3=100兀8T

7=-=0.025

CD

?六150法

單歪線圈即“4=1

2=4

5n4

解得勺=2200匝，A錯誤；

將R接任BC兩端,P=12W

則U3=VPR=12V

正一項

解得“3=120匝

端=14B錯誤；

"5=12。

必有U"=5=l8P

^6=5+5=30%

R愛在AB兩端.其兩端電壓為18V,頻率為50Hz,C錯誤;

R凌在AC兩端，5fL30H

〃c=字=2.54

R

周期T=0.02s,D正確。

14A審題指導(dǎo)首先明確變壓器各物理量間的制約關(guān)系。變壓弱原、副線圈匝數(shù)n1、n2確定,則Ui決定U

2,與輸出端有無負(fù)載、負(fù)載大小無關(guān)，也與變壓器有無其他副線圈無關(guān)。根據(jù)歐姆定律可知U2與負(fù)載電阻決定

輸出電流12的大小，輸出功率P2決定輸入功率P|,P|=U/.從而決定h大小。其次分清動態(tài)變化中哪個量變化，

結(jié)合串并聯(lián)電路的特點、歐姆定律及變壓器各物理量間因果關(guān)系依次確定各物理量的變化。

解超思路設(shè)滑動變阻器滑片左側(cè)部分的電阻為R。，右側(cè)部分的電阻為Rb,則副線圈接入的總電阻R=Ra^

微=(2火-&)+磊=2R-木，由此可見，當(dāng)變阻器滑片從a端向b端緩慢移動時，Rb減小，R總增大。根據(jù)原、

副線圈電壓與匝數(shù)成正比得"，由于輸入電壓不變，所以輸出電壓也不變滑片由a端向b端滑動時,R總增大，

5"2

副線圈電流，2=會減小，根據(jù)原、副線圈電流與匝數(shù)成反比得，==電流表A-A2的示數(shù)都減小，故A正確，

"總4可

B錯誤；原線圈輸入功率P尸幼。減小，C錯誤；滑片從a端向b端緩慢移動，電阻R分得的電壓逐漸減小，則電

阻R消耗的功率一直減小，D錯誤。故選A。

技巧點撥處理變壓器的動態(tài)分析問題，首先應(yīng)明確不變量和變化量，對變化量要把握它們之間的制約關(guān)系，依

據(jù)程序分析的思想，從主動變化量開始，根據(jù)制約關(guān)系從前到后或從后到前逐一分析各物理量的變化情況。

15AD

解題思路由圖(b)可知變壓器輸出端交流電的周期T=0.02s,變壓器不改變交流電的頻率和周期，故所用交流電

的頻率六3=50%,A正確；由圖(b)可知流經(jīng)電阻R2的電流有效值，2=強(qiáng)=14點撥：對于正弦式交變電流而言,有

效值I與最大值1m的關(guān)系是六色），電阻R2兩端電壓5=/2&=10匕根據(jù)串并聯(lián)電路特點及歐姆定律可得，電流表

的示數(shù)，3=今=0?5月C錯誤；根據(jù)理想變壓器的特點可得變壓器原線圈兩端電壓S=X5=100匕則電壓表的示數(shù)U

?3〃2

=u-5=120■（點撥：電壓表測得的是R1兩端的電壓），B錯誤；變壓器傳輸?shù)碾姽β蕪V。2。2+，3人15.0憶D正確。

16BC閉合開關(guān)S后，負(fù)載電阻減小，匝數(shù)為n4的線圈輸出功率變大，匝數(shù)為ni的線圈輸入功率也變大，

a、b兩端電壓有效值不變，由P、=U\h，,可知電流表A,的示數(shù)變大，根據(jù)竺，?因比值不變，11變大，故I

?2?171

2變大，則R的發(fā)熱功率變大，故A錯誤，C正確；根據(jù)"=見，可知輸出電壓U2不變，電壓表的示數(shù)不變，故

B正確；根據(jù)衿2由于12變大,所以14變大，故電流表A2的示數(shù)變大，故D錯誤。

久”3

17C發(fā)電機(jī)輸出電流/「微=智L=20004A錯誤；用戶端電流/4*=愕"=4004由叼產(chǎn)〃/得L=8A,

則輸電線上損失的功率\=/m=4業(yè)故B錯誤；升壓變壓器輸出功率尸2=。和+%=92乂匕則輸送給儲能站的功率為

尸5=尸廠尸2=408M%C正確；升壓變壓器輸出電壓。2=占占11500匕則色焉胃心錯誤。18BD由葛募得

&=￡5=22.5/

開關(guān)S接1時，設(shè)連接兩理想變壓器的導(dǎo)線中的電流為h,則5=5-中

幺="

5”4

由g=10%得5=10匕則/產(chǎn)生=14

l\K

再由/四導(dǎo)八=0.54

解得U3=20V,r=5Q,i故B正確。

當(dāng)S接2時，設(shè)連接兩理想變壓器的導(dǎo)線中的電流為12,通過R