文档文本内容
专题11 恒定电流与交变电流
目录
01 析·考情精解..........................................................................................................................................................2
02 构·知能架构...........................................................................................................................................................3
03 破·题型攻坚..........................................................................................................................................................4
题型一 恒定电流电路的分析与计算......................................................................................................................4
真题动向
与生产生活情境结合
必备知识
知识1 闭合电路的功率和效率
知识2 闭合电路中的动态分析的三种方法
知识3 含容电路问题分析方法
命题预测
考向1 闭合电路中的动态分析问题
考向2 含容电路问题
题型二 交流电流的四值和变压器的分析与计算................................................................................................11
真题动向
弱化“孤立知识点记忆”，强化“多模块知识融合”
必备知识
知识1 交变电流的四值问题
知识2 理想变压器的基本关系
知识3 理想变压器的动态分析
命题预测
考向1 交变电流的四值问题
考向2 理想变压器的基本关系应用
考向3 理想变压器的动态分析
题型三 远距离输电................................................................................................................................................19
真题动向
以国家重大能源工程、电网运行实际为背景，强化物理知识与社会发展的联系
必备知识
知识1 远距离输电问题中的“三 二 一”
知识2 远距离输电问题中的电压和功率损失
命题预测
考向1 远距离输电问题中的功率计算
考向2 远距离输电问题中的动态分析
命题
轨迹
透视
从近三年高考看，“恒定电流与交变电流”试题以选择题和实验题为主，难度中等。命题
呈现清晰递进趋势：从基本电路分析（欧姆定律、电功率）→动态电路与含容电路→交变电流
有效值、变压器原理→远距离输电等生产生活应用。试题注重将理想模型与真实情境（如新能
源、家用电器）相结合，突出对电路构建、图像分析及实际运算能力的考查。
考点
频次
总结
考点
2025 年
2024 年
2023 年
恒定电流电路的
分析与计算
2024 全国甲卷T12，6 分
2023 海南卷T7，4 分
交变电流的四值
和变压器的分析
与计算
2025 北京卷T4，4 分
2025 江苏卷T15 ，14
分
2025 山东卷T7，3 分
2025 天津卷T6，4 分
2025 海南卷T10，4 分
2024 河北卷T4，4 分
2024 广东卷T1，4 分
2024 辽宁卷T13，8 分
2024 山东卷T8，3 分
2024 浙江卷T5，4 分
2023 湖南卷T9，4 分
2023 河北卷T5，4 分
2023 北京卷T7，4 分
2023 广东卷T6，4 分
远距离输电
2025 重庆卷T9，4 分
2025 湖北卷T8，4 分
2024 湖南卷T6，4 分
2023 山东卷T7，3 分
2023 浙江卷T7，4 分
2026
命题
预测
预计2026 年高考对“恒定电流与交变电流”的考查，将突出以动态电路与理想变压器为核
心模型，以新能源并网、智能家电等真实情境为载体。命题倾向于结合生产生活实例，设计电
路动态分析、设备选型或效率计算等问题，重点考查对原理的理解迁移与定量运算能力。题型
仍将以选择题和实验题为主。
能量分析
含容电路
动态分析
P 总=EI，P 出=UI，
闭合电路欧姆定律的应用
峰值：
平均值：
瞬时值：
闭合电路的功率计算：
闭合电路欧姆定律：
交流电的四值
恒定电流
电路
恒定电流与交变电流
题型一 恒定电流电路的分析与计算
1．（2023·海南·高考真题，T7，4 分）如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻不计，电容器电容为
C，闭合开关K，待电路稳定后，电容器上电荷量为（ ）
A．CE
B．1
2 CE
C．2
5 CE
D．3
5 CE
【答案】C
【详解】电路稳定后，由于电源内阻不计，则整个回路可看成3R、2R 的串联部分与R、4R 的串联部分并
联，若取电源负极为零电势点，则电容器上极板的电势为φ上= E
5 R ⋅2 R = 2 E
5 电容器下极板的电势为
φ下= E
5 R ⋅4 R = 4 E
5 则电容两端的电压U 下上= 2 E
5 则电容器上的电荷量为Q =C U 上下= 2
5 CE故选C。
命题解读
新情境：题目以含电容器的直流电路为背景，结合“电源内阻不计”的理想化条件，创设
了简洁但聚焦核心规律的物理情景，未引入复杂生活或科技包装，而是回归电路基础模型
的本质考查。
新考法：通过“待电路稳定后求电容器电荷量”的设问，将电路动态分析与电容定义式结
合，需先判断电容器两端电压与电源电动势的关系，再计算电荷量，避免了直接套用公式
的简单考查，强调对电路状态的理解。
新角度：从“内阻不计”的特殊条件切入，排除了电源内阻对路端电压的影响，引导考生
关注电容器在纯电阻电路稳定状态下的电压等效性，而非复杂的分压计算，角度聚焦于
“电路稳定时电容器的电压判断”这一易混淆点。
2．（2022·北京·高考真题，T13，4 分）某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中
的R1和R2，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器（可等效为可变电阻）。水位越高，对压力传感器
的压力越大，压力传感器的电阻值越小。当a、b 两端的电压大于U 1时，控制开关自动开启低水位预警；
当a、b 两端的电压小于U 2（U 1、U 2为定值）时，控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是（
）
A．U 1<U 2
B．R2为压力传感器
C．若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低
D．若定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高
【答案】C
【详解】AB．题意可知水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。控制开关自动开
启低水位预警，此时水位较低，压力传感器的电阻值较大，由于a、b 两端此时的电压大于U 1，根据串联
电路电压分部特点可知，R1为压力传感器，故高水位时压力传感器的电阻值越小，R1压力传感器两端电压
变小， U 1>U 2，AB 错误；
CD．根据闭合电路欧姆定律可知，a、b 两端的电压为
U =
E
R1+ R2
R1=
E
1+ R2
R1
若定值电阻的阻值越大，当
开启低水位预警时a、b 两端的电压大于U 1时，R1压力传感器阻值需要越大，则水位越低；当a、b 两端的
电压小于U 2时开启高水位预警时，R1压力传感器阻值需要越大，则水位越低。C 正确，D 错误。故选C。
命题解读
新情境：以“水库水位预警系统”为真实应用场景，将压力传感器（可变电阻）与定值电
阻的串联电路转化为“水位—压力—电阻—电压”的物理量关联，体现了物理知识在工程
技术中的实际应用，符合“从生活走向物理”的命题理念。
新考法：通过“低水位预警”和“高水位预警”的双向条件，考查动态电路中电压与电阻
的变化关系，需结合“水位越高→压力越大→传感器电阻越小”的逻辑链，分析ab 两端
电压随水位的变化趋势，再判断电阻的类型及定值电阻阻值对预警水位的影响，考法兼具
逻辑推理与知识迁移。
新角度：从“压力传感器的电阻特性（压力越大电阻越小）”反向推导电路中电阻的作用
（判断R1、R2哪个是传感器），并进一步分析定值电阻阻值对预警水位的影响，角度突
破了“已知电阻类型分析电压变化”的常规思路，转向“已知电压变化规律反推电阻类型
及参数影响”，考查逆向思维能力。
知识1 闭合电路的功率和效率
1．闭合电路的功率和效率
电源总功率
任意电路：P 总＝EI＝P 出＋P 内
纯电阻电路：P 总＝I2(R＋r)＝
电源内部
P 内＝I2r＝P 总－P 出
消耗的功率
电源的
输出功率
任意电路：P 出＝UI＝P 总－P 内
纯电阻电路：P 出＝I2R＝
P 出与外电阻
R 的关系
电源的效率
任意电路：η＝×100%＝×100%
纯电阻电路：η＝×100%
2．输出功率与外电阻的关系
由P 出与外电阻R 的关系图像可知：
(1)当R＝r 时，电源的输出功率最大为Pm＝。
(2)当R＞r 时，随着R 的增大输出功率越来越小。
(3)当R＜r 时，随着R 的增大输出功率越来越大。
(4)当P 出＜Pm时，每个输出功率对应两个外电阻R1和R2，且R1R2＝r2。
知识2 闭合电路中的动态分析的三种方法
1．程序法
2．结论法
用口诀表述为“串反并同”：
(1)所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功
率都将减小，反之则增大。
(2)所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功
率都将增大，反之则减小。
3．极限法
因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或
电阻为零进行讨论。
知识3 含容电路问题分析方法
1.电路的简化：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所在的电路视为断路，简化电路时可以去掉，
求电荷量时再在相应位置补上。
2.电路稳定时电容器的处理方法：电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导
线，,即电阻不起降低电压的作用，电容器两端的电压与其并联用电器两端电压相等。
3.电压变化带来的电容器变化：电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电。若电容器两端电
压升高,电容器将充电；若电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，可由ΔQ=C·ΔU 计算
电容器上电荷量的变化量。
4.含容电路动态分析的三个步骤：
第一步
理清电路的串、并联关系
第二步
确定电容器两极板间的电压。在电容器充电和放电的过程中，欧姆定律等电路规律不适用，但
对于充电或放电完毕的电路，电容器的存在与否不再影响原电路，电容器接在某一支路两端，
可根据欧姆定律及串、并联规律求解该支路两端的电压U
第三步
分析电容器所带的电荷量。针对某一状态，根据Q＝CU，由电容器两端的电压U 求电容器所
带的电荷量Q，由电路规律分析两极板电势的高低，高电势板带正电，低电势板带负电
考向1 闭合电路中的动态分析问题
1．（2025·广东·模拟预测）某同学设计的智能停车位计时收费电路如图所示，当汽车进入车位时，会使原
磁场发生变化，磁阻传感器所用的材料电阻率减小，下列说法正确的是（ ）
A．磁阻传感器的工作原理是电磁感应
B．车辆驶入车位时，电压表的示数减小
C．车辆驶离车位时，电流表的示数增大
D．车位处于“占用”状态时电源的输出功率最大
【答案】B
【详解】A．磁阻传感器的电阻率受磁场的影响，不是电磁感应，故A 错误；
B．车辆驶入车位时，磁阻传感器的电阻率减小，电阻减小，整个回路总电阻减小，电路电流I =
E
R0+r + R
增大，由闭合电路欧姆定律U = E−I (R0+r)，可知电压表的示数减小，故B 正确；
C．车辆驶离车位时，磁阻传感器的电阻率增大，电阻增大，电路电流I =
E
R0+r + R 减小，电流表的示数减
小，故C 错误；
D．由于未知外电阻与电源内阻的大小关系，故电源的输出功率变化无法判断，故D 错误。故选B。
2．（2025·吉林·模拟预测）在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，闭合开关S，在滑动变阻器。
R0的滑片向下滑动的过程中，关于电压表和电流表示数的变化情况的判断中正确的是（ ）
A．电压表示数不变
B．电流表示数减小
C．电源总功率增大
D．电源内阻消耗的电功率减小
【答案】C
【详解】AB．在滑动变阻器R0的滑片向下滑动的过程中，R0接入电路的阻值变小，即电路的总电阻变小，
根据I =
E
R外+r 可知电路的干路电流I 增大，根据闭合电路欧姆定律有E =U + Ir可知，电路的路端电压U
减小，即电压表示数变小，则定则电阻R 的电流I 1变小，根据I = I 1+ I 2可知滑动变阻器R0的电流I 2增大，
即电流表示数增大，故AB 错误；
C．电源总功率P = EI，干路电流I 增大，可知电源总功率增大，故C 正确；
D．电源内阻消耗的功率P内= I
2r，干路电流I 增大，可知电源内阻消耗的电功率增大，故D 错误。故选
C。
考向2 含容电路问题
3．（2025·北京门头沟·一模）如图所示，当开关S 闭合后，若将滑动变阻器的滑片P 向下移动，下列说法
正确的是（ ）
A．灯L 变亮，电压表示数减小
B．灯L 变暗，电流表的示数增大
C．灯L 变暗，电容器两极板上电荷量增加
D．灯L 变亮，电容器两极板间的电压增大
【答案】A
【详解】AB．由图可知，若将滑动变阻器的滑片P 向下移动，则滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据闭
合电路欧姆定律I =
E
r + R外
可知流过电源的电流变大，电流表示数变大，流过灯L 的电流变大，则灯L 变亮，
根据U = E−Ir可知路端电压变小，即电压表示数减小，故A 正确，B 错误；
CD．电容器两极板的电压U
′ = E−I （r + RL）可知电容器两极板间的电压减小，根据Q =C U
′，可知电
容器两极板上电荷量减少，故CD 错误。故选A。
4．（25-26 高三上·江苏宿迁·期中）如图，电源电动势为E，内阻为r，R1、R2为定值电阻，C 为电容器，
电表均为理想电表。闭合开关S，将滑片向上滑动过程中（ ）
A．电阻R2中有向上的电流
B．两电表示数变化量绝对值之比ΔU
Δ I 变大
C．电源的输出功率一定变大
D．保持滑片位置不动，将电容器C 上极板上移，P 点电势降低
【答案】D
【详解】A．在滑动变阻器R 的滑片向上滑动过程中，其接入阻值增大，干路电流减小，即通过电阻R1电
流减小，滑动变阻器两端的电压为U = E−I ( R1+r )可知U 增大，电容器继续充电，电容器C 两极板所带
电荷量变大，电阻R2中有向下的电流，故A 错误；
B．根据以上分析可知，两电表示数变化量绝对值之比ΔU
Δ I = R1+r，不变，故B 错误；
C．电源的输出功率随外电阻的变化如图所示
由于外电阻与内阻的关系未知，故电源的输出功率不一定变大，故C 错误；
D．保持滑片位置不动，电容器两端电压不变，将电容器C 上极板上移，根据E = U C
d
可知，场强变小，根
据U P下= E d P下减小，下极板电势为零不变，且下极板电势低于上极板，所以P 点电势降低，故D 正确。
故选D。
题型二 交流电流的四值和变压器的分析与计算
1．（2025·北京·高考真题，T4，4 分）如图所示，交流发电机中的线圈ABCD沿逆时针方向匀速转动，产
生的电动势随时间变化的规律为e =10sin(100 πt )V。下列说法正确的是（ ）
A．该交流电的频率为100Hz
B．线圈转到图示位置时，产生的电动势为0
C．线圈转到图示位置时，AB边受到的安培力方向向上
D．仅线圈转速加倍，电动势的最大值变为10 ❑√2V
【答案】C
【详解】A．根据题意可知，该交流电的频率为f = ω
2π =50 Hz
故A 错误；
B．线圈转到图示位置时，磁场与线圈平面平行，磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大，故B
错误；
C．根据题意，由右手定则可知，线圈转到图示位置时，电流由B→A，由左手定则可知，AB边受到的安
培力方向向上，故C 正确；
D．根据题意，由公式Em = NBSω可知，仅线圈转速加倍，电动势的最大值变为原来的2 倍，为20 V，故D
错误。故选C。
命题解读
新情境：题目以“交流发电机线圈逆时针匀速转动”为基础情景，但结合“电动势随时间
变化规律”的定量描述，将抽象的电磁感应规律与实际发电装置的运动过程结合，体现了
物理规律与工程应用的联系，引导学生从“理论公式”走向“实际场景分析”。
新考法：选项设计融合“图像分析+受力判断+公式推导”，隐藏“图示位置”的物理信
息：需学生通过线圈转动方向、磁场方向（隐含匀强磁场）推导边的运动状态，考查空间
想象与逻辑推理能力，而非直接套用结论。
新角度：从“静态结论”转向“动态过程分析”：如选项C 需分析线圈转动时边的瞬时电
流方向与磁场的相互作用，突破传统“仅关注电动势大小”的考查角度，聚焦电磁感应中
的力电动态关系。
2．（2025·福建·高考真题，T2，4 分）在图(a)所示电路中，理想变压器原、副线圈匝数比4：1，电阻R1的
阻值时R2的2 倍，电压表为理想电压表。若原线圈输入如图(b)所示的正弦交流电，则（ ）
A．交流电周期为2.25s
B．电压表示数为12V
C．流经副线圈的电流是流经R1的2 倍
D．变压器的输入、输出功率之比为4：1
【答案】B
【详解】A．由图可知，交流电的周期T =2×10
−2s，故A 错误；
B．根据图乙可知，输入电压最大值U m= 48 ❑√2V ，则输入电压有效值为U 1= U m
❑√2 = 48V ，根据变压比可
知，副线圈电压即电压表示数为U 2= n2
n1
U 1=12V ，故B 正确；
C．R1的阻值为R2的2 倍，根据并联规律可知，两电阻的电压相同，根据欧姆定律可知，流经R1和R2的电
流之比为1:2，副线圈干路电流等于流经两电阻的电流之和，则副线圈干路的电流为R1电流的3 倍，故C
错误；
D．根据变压器的原理可知，原副线圈功率相同，故D 错误。故选 B。
命题解读
新情境：以“理想变压器+非纯电阻负载+正弦交流电输入”为复杂电路情景，结合图(a)
的电路结构与图(b)的电压波形，将变压器规律与电路动态分析结合，模拟“实际供电系
统”的简化模型，具有现实背景。
新考法：设计“反常规干扰项”：如选项D（输入输出功率之比4:1）利用学生对“变压
器功率守恒”的模糊记忆设置陷阱，强化概念本质的理解（理想变压器输入输出功率相
等）。
新角度：从“单一电阻负载”到“多电阻电路分析”：副线圈接两个电阻需结合“并联电
路电流分配规律”判断选项C，突破传统“副线圈单电阻”的考查惯性，聚焦电路结构对
电流的影响。
知识1 交变电流的四值问题
物理含义
重要关系
适用情况
瞬时值
交变电流某一时刻的值
e＝Emsin ωt
e＝Emcos ωt
正弦形式，从中性面开始
余弦形式，从垂直中性面开始
峰值
交变电流最大的瞬时值
Em＝nBSω
Im＝
确定用电器的耐压值、电容器的击穿电
压
有效值
跟交变电流的热效应等效的
恒定电流值
E＝
U＝
(1)计算与电流热效应相关的量(如功率、
热量)
(2)交流电表的测量值
(3)电器设备的额定电压、额定电流
(4)保险丝的熔断电流
平均值
it 图像中图线与时间轴所围面
积与时间的比值
＝n
＝
计算通过电路某截面的电荷量
注意：求解有效值的两个关键点：
1．计算有效值的根据是电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热
量”列式求解。
2．利用公式Q＝I2Rt 和Q＝t 可分别求得电流有效值和电压有效值。
知识2 理想变压器的基本关系
知识3 理想变压器的动态分析
匝数比不变的情况
负载电阻不变的情况
理想变压器
没有能量损失(铜损、铁损)，没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)
基本关系
功率关系
原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，P 入＝P 出
电压关系
原、副线圈的电压比等于匝数比，U1∶U2＝n1∶n2，与负载的多少无关
电流关系
只有一个副线圈时，I1∶I2＝n2∶n1；有多个副线圈时，由P 入＝P 出即I1U1＝I2U2＋
I3U3＋…＋InUn得I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn
频率关系
f1＝f2(变压器不改变交流电的频率)
处理技巧
等效电阻
(1)U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，可
以得出不论负载电阻R 如何变化，U2不变。
(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，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。
(1)U1不变，发生变化，U2变化。
(2)R 不变，U2变化，I2发生变化。
(3)根据P2＝和P1＝P2，可以判断P2变化时，P1
发生变化，U1不变时，I1发生变化。
考向1 交变电流的四值问题
1．（2025·宁夏吴忠·一模）图甲是一款高空风力发电装置，装置内部的风力发电机可以将高空中的风能转
化为电能（正/余弦交流电），是一种清洁发电方式。其原理可以简化为图乙的模式图。发电机叶片旋转
时可形成半径为r 的圆面，此圆面内气体流动能转化为电能的效率为η，假设高空风速始终垂直于发电机
叶片所在圆面，大小恒定为v，空气密度为ρ，若装置内部总电阻为R，则此装置产生的交变电流的最大值
为（ ）
A．❑√
ηρπ r
2v
3
R
B．❑√
ηρπ r
2v
3
2 R
C．❑√
ηρπ r
2v
3
5 R
D．❑√
3ηρπ r
2v
3
2 R
【答案】A
【详解】空气的动能通过发电机转化为电能，极短时间∆t 内，垂直穿过发电机叶片的“空气柱”体积为
V = π r
2v Δt则空气柱的质量m0= ρV 空气柱的动能变化量Δ Ek= 1
2 m0v
2空气柱通过发电机叶片过程中，
转化的电能E =η⋅Δ Ek则发电机的电功率P= E
Δt = ηρπ r
2v
3
2
设装置产生的交变电流最大值为I max，则交流
电有效值I 有= I max
❑√2 装置电功率P = I 有
2 R联立可得I max=
❑√
ηρπ r
2v
3
R
故选A。
2．（2025·广西·模拟预测）（多选）如图所示，MNPQ是一个竖直的导线框，全部处于磁感应强度为B的
水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，线框的总电阻为R，MP边水平，线框绕某一竖直固定轴以角速度
ω逆时针（俯视）匀速转动。以MP边与磁场方向的夹角为30
∘时（图示位置）为t =0时刻，下列说法正确
的是（ ）
A．导线框中感应电动势的有效值为BSω
B．导线框处于从图示位置转过60
∘角的位置时，其磁通量变化率为零
C．从图示位置转过60
∘角的过程中，导线框感应电动势的平均值为3 BSω
2π
D．从图示位置转过60
∘角的过程中，通过导线框横截面的电荷量为BS
2 R
【答案】BCD
【详解】A．导线框中产生的瞬时电动势的峰值是Em =nBωS
此题n=1，故有效值为E =
❑√2
2 Em =
❑√2
2 BωS，故A 错误；
B．导线框处于从图示位置转过60
∘角的位置时，线框平面与磁场方向垂直，通过线框的磁通量最大，但磁
通量变化率最小为零，故B 正确；
C．感应电动势的平均值为E = ΔΦ
Δt = Φ2−Φ1
T
6
= B(S−S sin30
❑
∘)
2π
6ω
= 3 BSω
2π
，故C 正确；
D．导线框再转过60°时，导线框磁通量最大，电荷量为
q = I t = E
R t = ΔΦ
R = Φ2−Φ1
R
= B(S−S sin30
❑
∘
)
R
= BS
2 R
，故D 正确；故选BCD。
考向2 理想变压器的基本关系应用
3．（2025·广西南宁·一模）理想变压器原线圈接入图乙所示的正弦式交流电，副线圈接一个规格为“6V，
3W”的灯泡。灯泡正常工作，则理想变压器原、副线圈的匝数比为（ ）
A．1:6 ❑√2
B．6 ❑√2:1
C．1 6∶
D．6 1∶
【答案】D
【详解】原线圈电压最大值为36 ❑√2V，可知有效值为36 V，由理想变压器电压与匝数关系
U 1
U 2
= n1
n2
可得原、副线圈的匝数比
n1
n2
= 6
1故选D。
4．（2025·河北·一模）如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2= 4∶1，定值电阻
R1=6Ω，R2=1.5Ω，在M、N 两端接u 的正弦交流电如图乙所示，当开关S 闭合后，下列说法正确的
是（ ）
A．M、N 两端接的交变电压瞬时值表达式为u=24sin100 πt (V)
B．R2两端的电压为3.6V
C．变压器的输入功率为15.36W
D．流过电阻R2电流的频率为100Hz
【答案】C
【详解】AD．通过题图乙可知输入电压的最大值为24 ❑√2V，有效值为U=24V，交变电流的周期T =0.02s，
交变电流的频率f = 1
T = ω
2π =50 Hz，ω=100 π rad/s
原线圈接的交变电压瞬时值表达式为u=24 ❑√2sin(100 πt )V，变压器不改变频率，过电阻R2电流的频率
为50Hz，故AD 错误；
BC．设流过R2的电流为I，则原线圈电流为I
4 ，根据U −I
4 R1
I R2
= 4
1
解得I =3.2A，R2两端的电压为
U 2= I R2= 4.8 V变压器的输入功率为P = 1
4 I ×4U 2=15.36 W故B 错误、C 正确。故选C。
考向3 理想变压器的动态分析
5．（2025·浙江·一模）如图所示，理想交流电流表A1、A2，定值电阻R1、R2，热敏电阻R（其电阻值随温
度升高而降低），分别接在理想变压器的原、副线圈上，U 0为正弦交流电压源，其电压保持不变。若该电
路所处环境温度上升，下列说法正确的是（ ）
A．电流表A1、A2的示数均增大
B．原、副线圈端U 1、U 2保持不变
C．热敏电阻R两端电压一定增大
D．理想变压器原线圈的输入功率一定增大
【答案】A
【详解】A．将变压器与负载等效为一个电阻，则有Rx = U 1
I 1
=
n1
n2
U 2
n2
n1
I 2
=(
n1
n2)
2 U 2
I 2
=(
n1
n2)
2
(R2+ R)
环境温度上升时，热敏电阻R 阻值减小，等效电阻Rx减小，由于I 1=
U 0
R1+ Rx
可知，电流表A1的示数I 1增大，根据电流匝数关系有
I 1
I 2
= n2
n1
可知，电流表A2的示数I 2增大，故A 正确；
B．结合上述有U 1=U 0−I 1 R1
由于回路电流I 1增大，则U 1减小，根据电压匝数关系有
U 1
U 2
= n1
n2
可知，U 2减小，故B 错误；
C．根据U R=U 2−I 2 R2
由于U 2减小，I 2增大，则热敏电阻两端的电压会减小，故C 错误；
D．理想变压器原线圈的输入功率P =(
U 0
R1+ Rx)
2
Rx =
U 0
2
Rx+ R1
2
Rx
+2 R1
结合上述有Rx =(
n1
n2)
2
(R2+ R)
根据数学对勾函数规律可知，当R1= Rx = n1
2
n2
2 (R2+ R)时，变压器输入功率达到最大值，由于R1与R2阻值
大小关系不确定，则当环境温度上升时，热敏电阻R 阻值减小，等效电阻Rx减小，变压器输入功率可能增
大，也可能先增大后减小，还可能一直减小，故D 错误；
故选A。
6．（2025·黑龙江大庆·一模）如图甲所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为2:1，电流表为理想交流
电表，在原、副线圈的回路中分别接有定值电阻R1=8Ω，滑动变阻器R2，在a、b 端接入如图乙所示的交
变电压。下列说法正确的是（ ）
A．副线圈中交流电的频率为100Hz
B．原线圈两端电压的有效值为36V
C．当滑动变阻器R2接入电路的阻值为1Ω 时，电流表的示数为3A
D．仅将滑动变阻器的滑片P 向上滑动，R1消耗的功率变大
【答案】C
【详解】A．由图可知，原线圈交流电的周期为0.02s，则交变电压的频率为f = 1
T =50Hz，则副线圈中交流
电的频率为50Hz，故A 错误；
B．由图可知，电源电压的有效值为U 1= U m
❑√2 = 36 ❑√2
❑√2
V=36V
由于R1的分压作用，导致原线圈两端电压的有效值小于36V，故B 错误；
CD．根据等效原理可知R等=( n1
n2
)
2
R2= 4 R2
当滑动变阻器R2接入电路的阻值为1Ω 时，电流表的示数为I =
U 1
R1+ R等
=3A
仅将滑动变阻器的滑片P 向上滑动，滑动变阻器R2增大，则原线圈电流减小，R1消耗的功率变小，故C 正
确，D 错误；故选C。
题型三 远距离输电
1．（2025·重庆·高考真题，T9，4 分）（多选）2025 年1 月“疆电入渝”工程重庆段全线贯通，助力重庆
形成特高压输电新格局，该工程计划将输电站提供的1.6×10
6 V直流电由新疆输送至重庆，多次转换后变
为1.0×10
4 V的交流电，再经配电房中的变压器（视为理想变压器）降为220 ❑√2sin(100πt )V的家用交
流电，若输电线路输送功率为8.0×10
9 W，且直流输电过程中导线电阻产生的电功率损耗不超过输送功率
的5%，则（ ）
A．直流输电导线中的电流为250A
B．直流输电导线总阻值不超过16Ω
C．家用交流电的电压最大值为220V，频率为50Hz
D．配电房中变压器原、副线圈中电流比为11:500
【答案】BD
【详解】A．直流输电电流由公式I = P
U 计算得I = 8.0×10
9 W
1.6×10
6 V
=5000 A，故A 错误；
B．导线允许的最大功率损耗为5%的输送功率P损=0.05×8.0×10
9 W = 4×10
8 W由 P损= I
2 R得导线总阻
值上限R = P损
I
2 = 4×10
8
(5000)
2 Ω=16 Ω，故B 正确；
C．家用交流电表达式为220 ❑√2sin (100 πt )V，其最大值为220 ❑√2V；频率为f = ω
2π = 100 π
2π
=50 Hz，C
错误；
D．变压器原线圈电压U 1=1.0×10
4 V，副线圈电压U 2=220 V，匝数比n1
n2
= U 1
U 2
= 10000
220 = 500
11 电流比与
匝数比成反比可知
I 1
I 2
= n2
n1
= 11
500，故D 正确。故选BD。
命题解读
新情境：以“疆电入渝”特高压直流输电工程为背景，结合重庆实际能源需求与国家西电
东送战略，将课本中的输电功率、电阻损耗等知识点融入真实工程案例，体现物理学科的
实用性与时代性。
新考法：题目设置了“直流输电→多次转换为交流电→变压器降压”的完整能量传输链
条，要求考生在复杂流程中拆解物理模型，考查跨模块知识整合能力（直流电路功率损
耗、理想变压器原理、交流电有效值与最大值关系）。
新角度：打破传统“单一交流输电”命题惯性，引入直流输电与交流配电结合的场景，突
出直流输电在减少损耗、适应远距离输电中的优势，呼应我国能源结构转型的现实需求。
2．（2025·湖北·高考真题，T8，4 分）（多选）在如图所示的输电线路中，交流发电机的输出电压一定，
两变压器均为理想变压器，左侧升压变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2，两变压器间输电线路电阻为
r。下列说法正确的是（ ）
A．仅增加用户数，r 消耗的功率增大
B．仅增加用户数，用户端的电压增大
C．仅适当增加n2，用户端的电压增大
D．仅适当增加n2，整个电路消耗的电功率减小
【答案】AC
【详解】A．整个电路物理量标注如图
设用户端总电阻为R 用户，降压器输入端等效为电阻Rx，则有I 3
2 Rx = I 4
2 R用户因为I 3n3= I 4n4其中I2=I3，则
对于输电线有I 2= U 2
r + Rx
联立整理可得
I 2=
U 2
r +(
n3
n4)
2
R用户
仅增加用户数，则R 用户减小，可知I2增大，根据
Δ P = I 2
2r可知r 消耗的功率增大，故A 正确；
B．仅增加用户数，I2增大，根据U 3=U 2−I 2r可知U3减小，根据用户端的电压U 4= n4
n3
U 3可知用户端的
电压减小，故B 错误；
C．仅适当增加n2，根据U 2= n2
n1
U 1可知U2增大，根据
I 2=
U 2
r +(
n3
n4)
2
R用户
可知I2增大，根据U 3= I 2 Rx可知
U3增大，根据用户端的电压U 4= n4
n3
U 3可知用户端的电压增大，故C 正确；
D．由C 选项可知，仅适当增加n2，I2增大，整个电路消耗的电功率P1= P2=U 2 I 2
由于U2增大，故整个电路消耗的电功率变大，故D 错误。故选AC。
命题解读
新情境：聚焦“交流发电机→升压变压器→输电线路→降压变压器→用户”的完整输电系
统，通过“增加用户数”“调整变压器匝数”等变量设置，模拟电网负荷变化与调压策略
的真实场景，体现对电力系统运行逻辑的考查。
新考法：考查考生对“负载变化→副线圈电流变化→输电线路电流变化→电阻损耗/用户
电压变化”的动态连锁反应分析能力，需结合闭合电路欧姆定律与变压器原理综合推导。
新角度：命题角度从“静态计算”转向“动态分析”，要求考生在变量变化中把握物理量
的因果关系（如用户数增加→负载减小→副线圈电流增大→输电电流增大→电阻损耗增
大），体现对逻辑推理与过程分析的重视。
知识1 远距离输电问题中的“三 二 一”
1．理清三个回路
2．抓住两个联系
(1)理想的升压变压器联系着回路1 和回路2，由变压器原理可得：线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中
各个量间的关系是＝，＝，P1＝P2。
(2)理想的降压变压器联系着回路2 和回路3，由变压器原理可得：线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中
各个量间的关系是＝，＝，P3＝P4。
3．掌握一个守恒
能量守恒关系式P1＝P 损＋P4。
知识2 远距离输电问题中的电压和功率损失
1.电压损失：输电线路上I2＝I 线＝I3，总电阻R 线导致的电压损失ΔU＝U2－U3＝I 线R 线。
2.功率损失：
①P 损＝P1－P4
②P 损＝I 线·ΔU＝IR 线＝
注意：(1)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减小到原来的。
(2)不要把输电线上的输电电压U2和输电线上损失的电压ΔU 相混淆。
考向1 远距离输电问题中的功率计算
1．（2025·天津·三模）如图所示为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副
线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压u=U msinωt的交流电源。若T的副线圈两端电压
的有效值为U 2，输电线的总电阻为2r，输电线中电流的有效值为I，不考虑其它因素的影响，则以下说法
正确的是（ ）
A．T的原线圈两端电压的有效值为❑√2U m
B．U 2= n2
n1
U m
C．输电线上损失的电功率为2 I
2r
D．输电线上损失的电功率为U 2
2
2r
【答案】C
【详解】A．T的原线圈两端电压的有效值为U 1= U m
❑√2
故A 错误；
B．根据变压器原副线圈电压与匝数关系可知U 1
U 2
= n1
n2
解得U 2= n2U m
❑√2n1
故B 错误；
CD．输电线上损失的电功率为P损= I
2×2r =2 I
2r < U 2
2
2r
故C 正确，D 错误。故选C。
2．（2025·广西·模拟预测）（多选）某风力发电厂利用如图所示电路向距离较远的城市输电，输电线的总
电阻R =14Ω，发电厂的输出功率P = 8×106 W，输出电压u = 800 V，采用升压变压器T1将电压升高并利用
导线输电至该城市，再利用降压变压器T2将电压降至220 V 供用户使用。升压变压器T1原副线圈的匝数比
为1：100，变压器均为理想变压器，则下列说法正确的是（ ）
A．电线的输电电压为8kV
B．用户端得到的功率为7.86×106W
C．降压变压器T2原副线圈的匝数比为3980：11
D．若用户增多，则输电线的损耗功率占输电线输电功率的百分比将增大
【答案】BD
【详解】A．输电线的输电电压U 2= n2
n1
U 1=80kV，故A 错误；
B．输电电流I 2= P2
U 2
=100 A输电线的损耗功率Δ P = I 2
2 R=1.4×105W
则用户得到的功率P4= P3= P2−Δ P =7.86×10
6 W，
故B 正确；
C．降压变压器原线圈电压U 3=U 2−IR =78.6kV则U 3
U 4
= n3
n4
= 78600
220 = 3930
11 ，故C 错误；
D．用户增多，用户消耗的功率增大，输电线的输电功率也增大，而输电电压U 2一定，则输电电流I 2增大，
输电线的损耗功率占输电线输电功率的百分比η= I 2
2 R
U 2 I 2
= I 2 R
U 2
可知η增大，故D 正确。
故选BD。
考向2 远距离输电问题中的动态分析
3．（2025·河北邯郸·模拟预测）某远距离高压输电系统示意图如图所示，T1、T2均为理想变压器，R0为
输电线总电阻。当用户端接入的用电器增多时，已知发电机输出电压保持不变，下列说法正确的是
（ ）
A．电流表A1示数增大，A2示数减小
B．电压表V2示数不变，V3示数增大
C．输电线上的功率损失Δ P与U 2
2成正比
D．为维持用户电压稳定，可适当增大T2的副线圈匝数
【答案】D
【详解】A．用户端总电阻减小时（负载增加），副线圈T 2的输出电流增大→T 2原线圈电流增大→导致输
电线电流I 1增大( A1)示数增大），A2示数反映的是T 2原线圈电流，也会增大，故A 错误；
B．V 2测量的是升压变压器的输出电压，由于原线圈匝数比没有变，故V 2示数不变，由于输电线电流I 2增
大导致R0上的电压损失(I 2 R0)增加，故U 3=U 2−I 2 R0会减小，故B 错误；
C．功率损失Δ P= (U 2−U 3)
2
R0
，故C 错误；
D．当用户端电压U 4因负载增加而降低时，可通过增加T 2的副线圈匝数，使输出电压U 4回升到正常值，
故D 正确。故选D 。
4．（2025·河南·模拟预测）国家能源集团在西藏那曲建成世界海拔最高（4700 米）的“日光之城”光伏电
站，通过500km 高压输电线向拉萨市区稳定供电，其简化电路如图所示。电厂的输出电压U 1恒定不变，
送电过程仅考虑输电线电阻，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A．相较于日常情况，处于用电高峰时，用户端电压U 4较大
B．相较于日常情况，处于用电高峰时，升压变压器的输出电流I 2减小
C．用电情况紧张时，电力部门需要对一部分用户拉闸限电，限电后输电线上损耗的功率降低
D．无论用户端用电情况如何变化，电厂的输出功率均不变
【答案】C
【详解】AB．将降压变压器和用户端等效成一个电阻R
'，其等效电路图如图所示：
R
'
消耗功率和用户端电阻
R用
消耗功率相同，根据降压变压器电压与匝数的关系
U 3
U 4
= n3
n4
和功率的公式P = U
2
R 综合可得R
' = n3
2
n4
2 R用当用电高峰即用户端并联电阻个数增加时，R用减小，所以R
'减
小，设高压线上的电流为I 2，根据闭合电路欧姆定律可得I 2= U 2
r + R
' 所以随着R
'的减小，I 2增大，又因为
U 3=U 2−I 2r所以U 3减小，再根据降压变压器电压与匝数的关系
U 3
U 4
= n3
n4
可知U 4减小，故AB 错误；
C．拉闸限电即用户端并联电阻个数减少，根据上面分析可知R用增大，R
'增大，故I 2减小，输电线上损耗
功率P损= I 2
2r所以损耗功率降低，故C 正确；
D．U 1不变，升压变压器匝数比不变时，根据升压变压器电压与匝数的关系U 1
U 2
= n1
n2
可知U 2也不会变化，
电厂输出功率为P =U 1 I 1=U 2 I 2当用户端用电情况变化时，虽U 2不会变化，但根据上面分析可知I 2会发生
变化，故电厂输出功率变化，故D 错误。故选C。
