2025年高考物理變壓器與遠(yuǎn)距離輸電綜合試題一、選擇題（共4小題，每題6分，共24分）1.理想變壓器基本規(guī)律應(yīng)用某理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10:1，原線圈接入u=220√2sin100πt(V)的交變電壓，副線圈接有"220V44W"的純電阻用電器。下列說(shuō)法正確的是（）A.副線圈兩端電壓的有效值為22VB.原線圈中的電流為0.2AC.用電器正常工作時(shí)，變壓器的輸入功率為44WD.若將副線圈匝數(shù)增加10匝，輸出電壓將變?yōu)?4V答案：C解析：原線圈電壓有效值U?=220V，由U?/U?=n?/n?得U?=22V，A錯(cuò)誤；用電器正常工作時(shí)I?=P/U?=44/22=2A，由I?/I?=n?/n?得I?=0.2A，但用電器額定電壓220V與副線圈輸出電壓22V不匹配，實(shí)際功率P'=(22)2/R=4.4W，此時(shí)I?=0.02A，B錯(cuò)誤；理想變壓器輸入功率等于輸出功率，C正確；因未給出原線圈匝數(shù)，無(wú)法確定匝數(shù)增加10匝后的電壓變化，D錯(cuò)誤。2.變壓器動(dòng)態(tài)分析如圖所示，理想變壓器原線圈接有交流電源，副線圈電路中R?、R?為定值電阻，R為滑動(dòng)變阻器。當(dāng)滑片P向下移動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A.電壓表V?示數(shù)增大B.電流表A?示數(shù)減小C.電阻R?消耗的功率增大D.變壓器的輸入功率減小答案：C解析：原線圈電壓由電源決定，V?示數(shù)不變，A錯(cuò)誤；滑片下移，副線圈總電阻減小，由I?=U?/R總知I?增大，R?消耗功率P=I?2R?增大，C正確；由I?/I?=n?/n?知I?增大，A?示數(shù)增大，B錯(cuò)誤；輸入功率P?=P?=U?I?增大，D錯(cuò)誤。3.遠(yuǎn)距離輸電基本計(jì)算某發(fā)電站輸出功率P=100kW，輸出電壓U?=250V，通過(guò)理想變壓器升壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻R=8Ω，用戶端得到的電壓U?=220V。若輸電線上損失的功率為輸出功率的4%，則升壓變壓器的匝數(shù)比為（）A.1:16B.1:20C.1:25D.1:40答案：B解析：輸電損失功率P損=4%P=4000W，由P損=I2R得I=√(4000/8)=25A；輸電電壓U?=P/I=100000/25=4000V；匝數(shù)比n?/n?=U?/U?=250/4000=1:16，A正確（注：原題選項(xiàng)設(shè)置可能存在誤差，按計(jì)算結(jié)果應(yīng)為1:16）。4.輸電線路動(dòng)態(tài)分析在遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)中，保持發(fā)電機(jī)輸出功率和輸電線電阻不變，將輸電電壓提高到原來(lái)的2倍。則下列說(shuō)法正確的是（）A.輸電線上的電流變?yōu)樵瓉?lái)的2倍B.輸電線上損失的功率變?yōu)樵瓉?lái)的1/2C.用戶得到的功率變?yōu)樵瓉?lái)的4倍D.輸電效率提高到原來(lái)的2倍答案：B解析：由P=UI知，U變?yōu)?倍時(shí)I變?yōu)?/2，A錯(cuò)誤；P損=I2R變?yōu)樵瓉?lái)的1/4，B錯(cuò)誤；用戶功率P用=P-P損，因P不變、P損減小，P用增大但不是4倍，C錯(cuò)誤；輸電效率η=1-P損/P，P損減小則η提高，D正確。二、計(jì)算題（共2小題，共36分）5.含理想變壓器的電路綜合（18分）如圖所示，理想變壓器原線圈接在u=36√2sin100πt(V)的交流電源上，副線圈電路中，電阻R?=2Ω，R?=4Ω，滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為10Ω。已知變壓器原、副線圈匝數(shù)比n?:n?=3:1，電表均為理想電表。求：（1）副線圈兩端電壓的有效值；（2）當(dāng)滑片P在最左端時(shí)，電流表A?的示數(shù)；（3）滑動(dòng)變阻器R的滑片從最左端移到最右端的過(guò)程中，變壓器輸入功率的變化范圍。答案：（1）12V；（2）2A；（3）14.4W~36W解析：（1）原線圈電壓有效值U?=36V，由U?/U?=n?/n?得U?=12V；（2）滑片在最左端時(shí)R=0，副線圈總電阻R總=R?+R?=6Ω，I?=U?/R總=2A；（3）滑片移動(dòng)時(shí)，副線圈總電阻R'總=R?+R?∥R，當(dāng)R=0時(shí)R'總=6Ω，P=U?2/R'總=24W；當(dāng)R=10Ω時(shí)R'總=2+4×10/(4+10)=48/7Ω，P=122/(48/7)=21W，輸入功率變化范圍21W~24W（注：原答案可能存在計(jì)算誤差，按正確過(guò)程修正）。6.遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)分析（18分）某風(fēng)力發(fā)電站采用如圖所示的遠(yuǎn)距離輸電方案，已知：風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出電壓U?=500V，輸出功率P?=100kW升壓變壓器T?原、副線圈匝數(shù)比n?:n?=1:20輸電線總電阻R=10Ω降壓變壓器T?為理想變壓器，用戶端電壓U?=220V求：（1）升壓變壓器副線圈兩端的電壓U?；（2）輸電線上損失的電壓ΔU和功率ΔP；（3）降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n?:n?；（4）若用戶端并聯(lián)的"220V100W"電燈數(shù)量增加100盞，為保持用戶端電壓不變，應(yīng)如何調(diào)節(jié)升壓變壓器的匝數(shù)比？（只需說(shuō)明調(diào)節(jié)方向）答案：（1）10?V；（2）100V，1000W；（3）45:11；（4）增大n?或減小n?解析：（1）U?=U?n?/n?=500×20=10?V；（2）輸電電流I=P?/U?=10A，ΔU=IR=100V，ΔP=I2R=1000W；（3）降壓變壓器原線圈電壓U?=U?-ΔU=9900V，n?/n?=U?/U?=9900/220=45:11；（4）用戶增多時(shí)總電流增大，輸電線損失電壓增大，需提高U?以保持U?不變，故應(yīng)增大升壓變壓器匝數(shù)比n?/n?。三、實(shí)驗(yàn)題（10分）7.探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系某實(shí)驗(yàn)小組用可拆式理想變壓器探究電壓與匝數(shù)的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)器材有：學(xué)生電源（輸出交流電壓可調(diào)）可拆式變壓器（原線圈匝數(shù)n?=200匝，副線圈匝數(shù)n?可調(diào)）多用電表（交流電壓擋）導(dǎo)線若干（1）實(shí)驗(yàn)中，為保證安全，原線圈應(yīng)接在電壓為_(kāi)_____（選填"低壓"或"高壓"）端；（2）某次測(cè)量時(shí)，原線圈電壓表示數(shù)為10.0V，副線圈匝數(shù)n?=100匝，此時(shí)副線圈電壓表示數(shù)理論值應(yīng)為_(kāi)_____V；實(shí)際測(cè)量值略小于該值，主要原因是______；（3）若要使副線圈輸出電壓為30V，應(yīng)將副線圈匝數(shù)調(diào)整為_(kāi)_____匝，此時(shí)原線圈中的電流將______（選填"增大"、"減小"或"不變"）。答案：（1）低壓；（2）5.0，存在漏磁和線圈電阻；（3）600，增大解析：（1）為安全起見(jiàn)，原線圈應(yīng)接低壓端；（2）由U?/U?=n?/n?得U?=5.0V，實(shí)際測(cè)量值偏小是因?yàn)榇嬖诼┐?、鐵芯渦流及線圈電阻等非理想因素；（3）n?'=n?U?'/U?=200×30/10=600匝，輸出功率增大，輸入電流增大。四、綜合論述題（10分）8.特高壓輸電技術(shù)應(yīng)用我國(guó)"西電東送"工程中，采用±1100kV特高壓直流輸電技術(shù)將新疆的電能輸送到華東地區(qū)。已知輸電線路總電阻為100Ω，輸送功率為1.1×10?MW。（1）計(jì)算特高壓輸電時(shí)線路中的電流及損耗功率；（2）若采用500kV高壓交流輸電，在輸送功率相同的情況下，損耗功率是特高壓輸電的多少倍？（3）簡(jiǎn)述特高壓輸電技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)。答案：（1）I=P/U=1.1×10?kW/1100kV=1×10?A，P損=I2R=1×10?W=100MW；（2）I'=P/U'=2.2×10?A，P損'=I'2R=4.84×10?W，倍數(shù)k=P損'/P損=4.84；（3）優(yōu)勢(shì)：①降低線路損耗，提高輸電效率；②減少輸電導(dǎo)線材料消耗；③減小輸電線路走廊占用面積；④提高電網(wǎng)穩(wěn)定性和輸電容量。（注：本試卷共8題，滿分80分，考試時(shí)間45分鐘）命題說(shuō)明