微练32 变压器 电能的输送含实验15 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系(作业课件)-【赢在微点·顶层设计】2025年高中物理高考一轮总复习（粤教版2019）

高考复习顶层设计·物理 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 一、单项选择题 1.(2023·浙江卷)我国1 100 kV特高压直流输电工程的送电端用“整流” 设备将交流变换成直流,用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。下列说法正确的是(　　) A.送电端先升压再整流 B.用户端先降压再变交流 C.1 100 kV是指交流电的最大值 D.输电功率由送电端电压决定 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　由于变压器的工作原理是电磁感应现象,因此升压变压器和降压变压器原线圈两端的电压均为交流电压,所以送电端先升压再整流,用户端先变交流再降压,A项正确,B项错误;1 100 kV指的是直流电的电压,C项错误;由远距离输电的原理可知,输电功率由用户端决定,D项错误。 答案　A 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 2.(2023·北京卷)自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器,原线圈接12 V的正弦交流电源,副线圈接额定电压为3.8 V的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为2.5 V。下列措施有可能使小灯泡正常发光的是(　　) A.仅增加原线圈匝数 B.仅增加副线圈匝数 C.将原、副线圈匝数都增为原来的两倍 D.将两个3.8 V小灯泡并联起来接入副线圈 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　由=知,仅增加原线圈匝数,副线圈的输出电压U2减小,不能使小灯泡正常发光,A项错误;由=知,仅增加副线圈匝数,副线圈的输出电压U2增大,有可能使小灯泡正常发光,B项正确;由=知,将原、副线圈匝数都增为原来的两倍,但由于原线圈的电压不变,则副线圈的输出电压U2不变,不能使小灯泡正常发光,C项错误;将两个3.8 V小灯泡并联,但由于原线圈的电压不变,则副线圈的输出电压U2不变,不能使小灯泡正常发光,D项错误。 答案　B 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 3.(2023·天津卷)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,下列说法正确的是(　　) 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 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 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,A项错误,B项正确;由于输入电压不变,所以变压器T1的输出变压不变,随着用户接入的用电器增多,导致用户端的等效电阻变小,则电流变大,根据P损=I2R可知R功率增大,C项错误;用户接入电路的用电器越多,用电器消耗功率增大,即T2输出功率增大,D项错误。 答案　B 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 4.如图所示,一理想自耦变压器线圈右端加有效值恒定的交变电压,在输出端连接了理想交流电压表、灯泡和滑动变阻器R,则(　　) A.仅将Q向下移动时,灯泡的亮度变小 B.仅将Q向下移动时,电流表的读数变大 C.仅将P沿顺时针方向移动时,电压表的读数不变 D.仅将P沿顺时针方向移动时,电流表的读数变小 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　自耦变压器线圈右端加有效值恒定的交变电压,匝数比不变,则副线圈电压不变,仅将Q向下移动时,灯泡两端的电压不变,所以灯泡的亮度不变,滑动变阻器R阻值变小,所以流过滑动变阻器的电流变大,副线圈总电流变大,则原线圈电流也变大,A项错误,B项正确;仅将P沿顺时针方向移动时,原线圈匝数变小,则副线圈电压变大,电压表的读数变大,副线圈总电阻不变,则副线圈总电流变大,所以原线圈电流也变大,电流表的读数变大,C、D两项错误。 答案　B 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 5.钳形电流表是电机运行和维修工作中最常用的测量仪表之一,其工作部分主要由一只电流表和电流互感器组成。电流互感器铁芯制成活动开口,且成钳形,用手柄来控制开合,图甲、图乙为此电流表的实物图和内部结构图,则下列说法正确的是(　　) 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 A.测量电流时,需要断开电路将此钳形电流表串接在电路中 B.钳口是否闭合紧密对电流的测量值不会有影响 C.钳形电流表测电流时相当于降压变压器 D.如果通电导线在钳形口多绕几圈,则电流测量值会变大 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　钳形电流表通过打开铁芯将导线圈入其中,不需要断开电路将钳形电流表串接在电路中,A项错误;若钳口未闭合,则会出现漏磁,原、副线圈的磁通量不同造成测量值变小,B项错误;该电表原线圈为单匝,是升压变压器,C项错误;若原线圈多绕几圈,则n1增大,副线圈电流增大,导致电流测量值增大,D项正确。 答案　D 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 6.(2022·河北卷)张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一,其发电、输电简易模型如图所示,已知风轮机叶片转速为每秒z转,通过转速比为1∶n的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动,发电机线圈面积为S,匝数为N,匀强磁场的磁感应强度为B。t=0时刻,线圈所在平面与磁场方向垂直,发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后,输出电压为U。忽略线圈电阻,下列说法正确的是 (　　) 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 A.发电机输出的电压为πNBSz B.发电机输出交变电流的频率为2πnz C.变压器原、副线圈的匝数比为πNBSnz∶U D.发电机产生的瞬时电动势e=πNBSnzsin(2πnzt) 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　发电机线圈的转速为nz,输出交变电流的频率为f=nz,B项错误;线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动,产生的为正弦式交流电,最大值为Em=NBS·2π·nz,输出电压的有效值为E==·πNBSnz,A项错误;变压器原、副线圈的匝数比为==,C项正确;发电机产生的瞬时电动势为e=Emsin ωt=2πNBSnzsin(2πnzt),D项错误。 答案　C 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 7.如图所示,T1、T2为理想变压器,R为输电线的等效电阻。保持变压器T1的输入电压不变,灯泡L正常发光。现将变压器T1副线圈上的触头P上移,下列说法正确的是(　　) A.灯泡L变亮 B.R消耗的电功率减小 C.变压器T1的输入功率不变 D.变压器T2的输入电压增大 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　现将变压器T1副线圈上的触头P上移,根据电压与匝数成正比可知,T1的副线圈电压减小,将T2的副线圈等效到T1副线圈回路中,则回路总电压减小,则电流减小,故灯泡L变暗,R消耗的电功率P=I2R减小,变压器T1的输入功率与输出功率相等,P=IU减小,灯泡两端电压减小,则变压器T2的输出电压减小,匝数比不变,则变压器T2的输入电压减小,B项正确,A、C、D三项错误。 答案　B 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 8.(2023·山东卷)某节能储能输电网络如图所示,发电机的输出电压U1=250 V,输出功率500 kW。降压变压器的匝数比n3∶n4=50∶1,输电线总电阻R=62.5 Ω。其余线路电阻不计,用户端电压U4=220 V,功率88 kW,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368 A B.输电线上损失的功率为4.8 kW C.输送给储能站的功率为408 kW D.升压变压器的匝数比n1∶n2=1∶44 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　由题知,发电机的输出电压U1=250 V,输出功率P=500 kW,则有I1==2×103 A,A项错误;由题知,用户端电压U4=220 V,功率P'=88 kW,则有I4=,==,联立解得I4=400 A,I3=8 A,U3=11 000 V,则输电线上损失的功率为P损= R=4 kW,且U2=U3+I3R=11 500 V,再根据=,解得=,B、D两项错误;根据理想变压器无功率损失有P=U2I3+P储,代入数据解得P储= 408 kW,C项正确。 答案　C 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 二、多项选择题 9.(2024·湖南模拟)在如图所示的电路中,理想变压器的原、副线圈的匝数比为k=,在a、b端输入正弦交流电压,R1为定值电阻,调节电阻箱R2,当R2=8R1时,电压表、电流表的示数分别为U1、I1;当R2=4R1时,电压表、电流表的示数分别为U2、I2,两电表均为理想交流电表。则下列说法正确的是(　　) A.= B.= C.= D.= 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　设电源电压为U0,原线圈电压为U,电流为I,根据原、副线圈电压、电流的关系有=k=,==4,在原线圈回路中,有U0=IR1+U,在副线圈回路中,有U1=I1R2,又R2=8R1,联立解得I1=,U1=,同理当R2=4R1,有I2=,U2=,所以=,=,B、C两项正确。 答案　BC 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 10.某兴趣小组为探究电能输送中的问题,设计并组建了如图所示电路。其中E为可提供恒定电压的交流电源,电阻r模拟输电线上的电阻,A为交流电流表,V为交流电压表,R为滑动变阻器,L1、R以及一系列灯泡L2至Ln模拟家庭用电器,降压变压器右侧电路统称用电电路,下列说法正确的是(　　) 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 A.若减少除L1以外的灯泡数,电压表示数将增大,电流表示数将减小 B.将滑动变阻器滑片向上移动,所有灯泡都变亮 C.模拟用电高峰期的情况,增加灯泡数,原灯泡将变暗 D.为保证用电高峰期每个用电器正常工作,可将降压变压器的原线圈匝数适当增大 解析　减少除L1以外的灯泡数,用电电路总电流减小,输电线路中的电流I减小,电流表示数减小,由U=Ir可知输电线路分得的电压将会减小,又由电源电压恒定知,电压表示数增大,A项正确;将滑动变阻器滑片向 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 上移动,用电电路总电阻增大,总电流降低,输电线路中电流I减小,最终用电电路获得的电压增大,则经过L2至Ln的电流增大,又因为总电流减小,流经L1的电流减小,L2至Ln变亮而L1变暗,B项错误;模拟用电高峰期的情况,增加灯泡数,用户端干路电流变大,输电线路中电流I增大,输电线路分得的电压将会增大,又由电源电压恒定可知,降压变压器两端电压减小,原灯泡将变暗,C项正确;用电高峰期用电器分得的电压小于正常工作电压,根据变压器原理,可将降压变压器原线圈匝数适当减小,或者将降压变压器副线圈匝数适当增大,D项错误。 答案　AC 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 11.如图所示,导体棒ab垂直放在水平面内两根平行固定导轨上,导轨右端与理想变压器原线圈相连,副线圈接图示电路,原线圈与副线圈的匝数比n1∶n2=1∶5,不计导体棒、导轨的电阻,两导轨间距为20 cm;磁感应强度B为0.2 T,方向竖直向上;R1=5 Ω,R2=10 Ω,滑动变阻器R'最大阻值为20 Ω,V为理想交流电压表。导体棒在外力作用下做往复运动,其速度随时间变化关系符合v=20sin(50πt)m/s。以下说法正确的是(　　) 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 A.电压表示数为4 V B.滑动变阻器滑片向下滑动时变压器输出功率增大 C.滑动变阻器滑片滑到正中间位置时R'的热功率为0.4 W D.滑片由最上端滑到最下端的过程中R'与R2消耗的总功率逐渐增大 解析　导体棒产生的感应电动势最大值Em=BLvm=0.8 V,变压器原线圈有效值U1=,又=,则电压表示数U2=×=4 V,A项正确;滑动变阻器滑片向下滑动,变阻器接入电路的电阻增大,则电路总电阻增大,由U2=I2R总知,变压器输出电流I2减小,由P2=U2I2知,输出功率减小,B 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 项错误;滑动变阻器滑片滑到中间位置时接入电路的电阻为10 Ω,可求得其两端电压为2 V,热功率P= W=0.4 W,C项正确;滑片从最上端下滑过程中R'与R2并联的总电阻从0增大到 Ω,R'与R2消耗的总功率P'= R并=,当R并=R1=5 Ω时,P'有最大值,故R'与R2消耗的总功率先增大后减小,D项错误。 答案　AC 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 三、非选择题 12.某实验小组用如图甲所示电路探究“变压器的电压与匝数的关系”,图中变压器为可拆变压器(如图乙)。 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (1)电源应选　　　　,测量电压应选　　　　。(均填选项字母)  微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (2)若用匝数N1=100匝和N2=200匝的变压器做实验,在原线圈N1的两端分别加上2 V、4 V、6 V和8 V的电压,测量出副线圈两端的相应的电压,记录在下面的表格中。表格中第2次实验,副线圈上电压的示数如图丙所示,电压量程为0~10 V交流电压挡,读数为　 　　,并计算出此次实验U1∶U2=　 　　。  微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 实验次数 1 2 3 4 U1/V 2 4 6 8 U2/V 3.9   11.8 15.7 1∶1.95   1∶1.97 1∶1.96 (3)实验可得出结论　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (4)(多选)导致实验误差的原因可能是　　　　(填选项字母)。  A.原线圈所加电压小 B.变压器的铁芯漏磁 C.变压器的铁芯产生涡流 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　(1)实验需要提供交流电源,干电池只能提供直流电源,所以电源应选学生电源。实验中要测量的是交流电压,故不能选直流电压表,只能选用多用电表,用多用电表的交流电压挡测量电压。 (2)电压量程为0~10 V交流电压挡,测交流电压应读多用电表中间一行,故读数为7.8 V。则此次实验中U1∶U2=1∶1.95。 (3)根据实验数据可得,在误差允许的范围内,理想变压器的原线圈与副线圈的电压之比等于线圈匝数之比。 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (4)原线圈输入电压大小不会影响电压比和匝数比,故A项错误;变压器的铁芯漏磁使得能量损耗,从而导致电压比与匝数比有差别,故B项正确;变压器的铁芯产生涡流使得能量损耗,从而会导致电压比与匝数比有差别,故C项正确。 答案　(1)B　D　(2)7.8　1∶1.95 (3)在误差允许的范围内,理想变压器的原线圈与副线圈的电压之比等于线圈匝数之比　(4)BC 微练(三十二)　变压器　电能的输送(含实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 本部分内容讲解结束 $$