2025届高三物理一轮复习课时作业：变压器 远距离输电

2025届高三物理一轮复习课时作业参考答案 §12.2变压器 电能的输送 一、选择题： 1．B 解析：理想变压器原线圈两端电压的有效值为U1＝220 V，由＝得U2＝＝110 V，即电压表的读数为110 V，通过负载电阻的电流I2＝＝ A＝2 A，则副线圈的输出功率P＝U2I2＝110×2 W＝220 W，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，为220 W，故A、C错误。由n1I1＝n2I2得I1＝＝1 A，即电流表的读数为1 A，B正确。由u＝220sin100πt(V)可知，ω＝100π rad/s，原线圈所接交流电的周期T＝＝0.02 s，副线圈输出交流电的周期不变，仍为0.02 s，D错误。 2．C 解析：由题图乙可知ω＝＝100π rad/s，则变压器输入电压的瞬时值表达式为u＝220sin100πt(V)，A错误；小灯泡的额定功率P＝10 W，由P＝可得小灯泡的额定电压U＝20 V，小灯泡恰好正常发光，则电压表的示数为20 V，B错误；根据变压器变压公式U1∶U2＝n1∶n2，可得＝＝，C正确；小灯泡恰好正常发光，则变压器输出功率为10 W，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，可知该变压器的输入功率为10 W，D错误。 3．A 解析：由图可知变压器的原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2，因＝，则U2<U1；在将滑动触头从M点顺时针转到N点的过程中，n2减小，则U2降低。故A正确，B、C、D错误。 4．C 解析：已知甲中n1∶n2＝1000∶1，电压表示数为220 V，故两输电线间的电压为：U＝220×1000 V＝2.2×105 V，故A错误；已知乙中n3∶n4＝1∶100，电流表示数为10 A，故L2中的电流为：I＝10×100 A＝1000 A，故B错误；输电线中输送的功率为：P＝UI＝2.2×108 W，故C正确；两输电线的电阻无法求得，故D错误。 5．D 解析：升压变压器T原线圈电压的有效值U1＝，根据＝可得，T副线圈两端的电压U2＝·，又因为是理想变压器，所以T副线圈的输出功率等于电源的输送电功率P，所以输电线上的电流I＝，输电线上损失的电功率P′＝I2·2r＝，所以D正确，A、B、C错误。 6．C 解析：线圈在图示位置即中性面位置，磁通量最大，但磁通量的变化率为零，故A错误；由＝＝得副线圈电流的有效值I2＝kI，副线圈电压有效值U2＝I2·2R＝2kIR，由＝k得原线圈电压的有效值U＝2k2IR，即电压表示数为2k2IR，故B错误；灯泡恰能正常发光，则灯泡的额定功率PL＝IR＝k2I2R，故C正确；原线圈电压的最大值Um＝U＝2k2IR，线圈转动的角速度ω＝2πn，从图示位置开始计时，变压器输入电压的瞬时值表达式为u＝2k2IRsin2nπt，故D错误。 7．B 解析：设副线圈两端电压的有效值为U2，根据理想变压器的电压与匝数成正比有：Uab∶U2＝n1∶n2，而因二极管的单向导电性，c、d间电压的有效值并不等于副线圈两端电压的有效值，所以Uab∶Ucd不等于n1∶n2，故A错误；副线圈两端的电压取决于原线圈的输入电压和原、副线圈匝数比，所以副线圈两端的电压不变，负载电阻R增大，则副线圈中电流减小，副线圈的输出功率减小，又根据原线圈输入功率等于副线圈输出功率，可知原线圈输入功率减小，而原线圈输入电压不变，故原线圈中电流减小，所以电流表的示数减小，故B正确；c、d间的电压与原线圈的输入电压以及原、副线圈的匝数比、二极管有关，与负载电阻无关，所以c、d间的电压Ucd不会随着负载电阻阻值的变化而变化，故C错误；原线圈上交变电流的频率为f＝＝ Hz＝25 Hz，由于理想变压器不改变交变电电流的频率，所以副线圈上交变电流的频率为25 Hz，故D错误。 8．D 解析：保持P的位置不动，将Q向上滑动，副线圈匝数增大，输出电压增大，则滑动变阻器R两端的电压增大，电压表的示数变大，故A错误；保持P的位置不动，将Q向下滑动，副线圈匝数减小，输出电压减小，定值电阻R0两端的电压减小，根据P0＝，可知R0消耗的功率变小，故B错误；保持Q的位置不动，副线圈输出电压不变，将P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，电压表的示数变大，故C错误；保持Q位置不动，副线圈输出电压不变，将P向下滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，定值电阻R0两端的电压变大，R0消耗的功率变大，故D正确。 9．BD 解析：由题图乙可知发电机输出交流电的电压的最大值为Um＝500 V，因此其有效值为U＝ V，故A错误；由题图乙可知，对于交流电，T＝0.02 s，故f＝＝ Hz＝50 Hz，故B正确；输电线中的电流与传输的功率有关，传输的功率越大，输电线中的电流也越大，故C错误；当用户用电器的总电阻增大时，用户的总功率减小，降压变压器的输出功率减小，则降压变压器的输入功率减小，输入的电流减小，输电线上损失的功率减小，故D正确。 10．BC 解析：用户区开启了大量的用电器，则电流I3增大，根据＝可知，I2＝I3，故I2增大，输电线路中损失的电压ΔU＝I2r增大，由于发电机组能输出稳定的电压，故U1不变，根据＝可知U2不变，则U3＝U2－ΔU减小，在降压变压器中，根据＝可知U4减小，故A错误；在降压变压器中，＝＝，在升压变压器中，＝＝，故电流I1始终等于I3，故B正确；由于U4减小，故灯泡L两端的电压降低，则L变暗，故C正确；输电线上损失的功率ΔP＝Ir，由于I2增大，故输电线的电阻消耗的功率增大，故D错误。 11．AD 解析：由题意知U＝10U灯，a、b均正常发光，则变压器输入电压U1＝9U灯，而输出电压U2＝U灯，所以原、副线圈匝数比n1∶n2＝U1∶U2＝9∶1；而I1∶I2＝n2∶n1＝1∶9，所以两灯功率之比Pa∶Pb＝U灯I1∶U灯I2＝1∶9。A、D正确，B、C错误。 12．AC 解析：设开始时变压器原线圈中电流为I1，副线圈中电流为I2，则＝＝＝，解得＝，A正确。因变压器原线圈电压不变，且原、副线圈匝数比一定，可知副线圈电压U2不变，即V2示数不变；因副线圈电流变大，则R0两端电压变大，根据串联电路电压规律，V3的示数减小，B错误。变压器副线圈电压为U2＝U＝55 V，开始时光敏电阻阻值为R1＝－R0＝ Ω－40 Ω＝235 Ω，后来光敏电阻阻值为R2＝－R0＝ Ω－40 Ω＝15 Ω，由E＝(lx)可得ΔE＝－＝ lx－ lx≈7.5 lx，C正确。在增大光照强度过程中，变压器副线圈电路总电阻逐渐减小，则变压器输出功率逐渐增大，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，变压器的输入功率逐渐增大，D错误。 二、非选择题： 13．(12分) (1)变大　(2)240　1.5　(3)Rx＝－240 解析：　(1)根据闭合电路欧姆定律可知，电压表的示数U＝E，由图b可知，压力F越大，Rx越小，则U越大，即电压表的示数越大。 (2)由图b可知，当F1＝160 N时，Rx1＝80 Ω，此时电压表的示数为U1＝3 V，由U1＝E，得R0＝Rx1＝×80 Ω＝240 Ω；由图b可知，当F2＝0 N时，Rx2＝400 Ω，此时电压表的示数为U2＝E＝×4 V＝1.5 V，可见压力0 N对应电压表1.5 V刻度。 (3)为了使压力刻度分布均匀，应选用另一压敏电阻，且仍要满足量程为0～160 N，F2＝0 N标在1.5 V刻度，F1＝160 N标在3 V刻度。设U＝kF＋b，由F1＝160 N时U1＝3 V，F2＝0 N时U2＝1.5 V，可得b＝1.5，k＝，又U＝E＝，解得Rx＝－240。 14．(16分)　(1)见解析图　(2)219.6 V　43.92 kW　(3)36 kW　180 V 解析：　(1)线路图如图所示。 (2)升压变压器次级的输出电压 U2＝U1＝2 200 V 升压变压器次级输出电流I2＝I1 升压变压器初级输入电流，由P＝I1U1得 I1＝＝ A＝200 A 所以I2＝I1＝×200 A＝20 A 输电线路上的电压损失和功率损失分别为 UR＝I2R＝4 V PR＝IR＝0.08 kW 加到降压变压器初级线圈上的输入电流和电压分别为 I3＝I2＝20 A U3＝U2－UR＝2 196 V 降压变压器的输出电压和电流 U4＝U3＝219.6 V I4＝I3＝200 A 用户得到的功率 P4＝U4I4＝43.92 kW。 (3)若不经变压器直接送到用户，用户得到的电压为 U＝U1－I1R＝180 V 得到的功率为P＝UI1＝36 kW。 第4页，共8页 ( 第 1 页 共 9 页 )高中物理 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025届高三物理一轮复习课时作业 §12.2变压器 电能的输送 时间：45分钟 满分：100分 一、选择题：本题共12小题，每小题6分，共72分。在每小题给出的四个选项中，第1～8小题，只有一个选项正确；第9～12小题，有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1．如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220·sin100πt(V)的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是(　　) A．原线圈的输入功率为220 W B．电流表的读数为1 A C．电压表的读数为110 V D．副线圈输出交流电的周期为50 s 2．如图甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电。当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率为10 W的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为40 Ω，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是(　　) A．变压器输入电压的瞬时值表达式为u＝220sinπt(V) B．电压表的示数为220 V C．变压器原、副线圈的匝数比为11∶1 D．变压器的输入功率为110 W 3．一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈。在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2。在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中(　　) A．U2<U1，U2降低 B．U2<U1，U2升高 C．U2>U1，U2降低 D．U2>U1，U2升高 4．为了测量高电压和强电流，常用到变压器的有关原理。如图所示，L1和L2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器。若电压互感器上、下线圈的匝数比为1000∶1，电流互感器上、下线圈的匝数比为1∶100，并且知道电压表示数为220 V，电流表示数为10 A，下列说法正确的是(　　) A．两输电线间的电压为220 V B．L2中的电流强度为10 A C．输电线中输送的功率为2.2×108 W D．两输电线的电阻为22 Ω 5．如图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＝Umsinωt的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为(　　) A． B． C． D． 6．如图所示，一交流发电机的线圈通过滑环与理想变压器相连，理想变压器原线圈接有理想电压表和电流表，副线圈接有定值电阻和灯泡，它们的阻值相等(设灯泡阻值不变)，且均为R，当线圈由图示位置(磁场恰好与线圈平面垂直)以转速n匀速转动时，灯泡恰能正常发光，电流表示数为I，理想变压器原、副线圈的匝数比为k。下列选项中正确的是(　　) A．线圈在图示位置磁通量的变化率最大 B．电压表示数为k2IR C．灯泡的额定功率为k2I2R D．从图示位置开始计时，变压器输入电压的瞬时值表达式为u＝2k2IRsin2nπt 7．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原线圈通过一理想电流表A接正弦交流电源u＝20sin(50πt) V，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端；假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大；用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则(　　) A．Uab∶Ucd＝n1∶n2 B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小 C．负载电阻的阻值越小，c、d间的电压Ucd越小 D．副线圈上交变电流的频率为50 Hz 8．一理想变压器原线圈接入正弦交流电源，副线圈匝数可以通过滑动触头Q调节，副线圈所接电路如图所示，其中R0为定值电阻，R为滑动变阻器，P为滑动变阻器的滑动触头，V为理想电压表。则下列说法正确的是(　　) A．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电压表的示数变小 B．保持P的位置不动，将Q向下滑动时，R0消耗的功率变大 C．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电压表的示数变小 D．保持Q的位置不动，将P向下滑动时，R0消耗的功率变大 9．如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则(　　) A．发电机输出交流电的电压有效值是500 V B．降压变压器上交流电的频率是50 Hz C．输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定 D．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小 10．一交流发电机组为某用户区供电的示意图如图所示，发电机组能输出稳定的电压。升压变压器原、副线圈匝数之比为n1∶n2＝1∶10，线圈两端的电压分别为U1、U2。输电线的总电阻为r，降压变压器的原、副线圈匝数之比为n3∶n4＝10∶1，线圈两端电压分别为U3、U4。L是用户区里一常亮的灯泡，三个回路的干路电流分别为I1、I2、I3。随着用电高峰的到来，用户区开启了大量的用电器，下列说法正确的是(　　) A．电压U4不变，始终等于U1 B．电流I1始终等于I3 C．L变暗 D．输电线的电阻消耗的功率减小 11．如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯均能正常发光，下列说法正确的是(　　) A．原、副线圈匝数比为9∶1 B．原、副线圈匝数比为1∶9 C．此时a和b的电功率之比为9∶1 D．此时a和b的电功率之比为1∶9 12．如图，理想变压器的a、b两端接在U＝220 V的交流电源上，定值电阻R0＝40 Ω，R为光敏电阻，其阻值R随光照强度E变化的数值关系为R＝，阻值R的单位为Ω，光照强度E的单位为lx。开始时理想电流表A2的示数为0.2 A，增大光照强度E，发现理想电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，下列说法正确的是(　　) A．变压器原、副线圈匝数比＝ B．理想电压表V2、V3的示数都减小 C．光照强度的增加量约为7.5 lx D．在增大光照强度过程中，变压器的输入功率逐渐减小 二、非选择题：本题共2小题，共28分。考生根据要求做答 13．(12分) 某同学要把电压表改装成可直接测量压力的仪表，设计的电路如图a所示。实验器材如下：待改装电压表(量程0～3 V，可视为理想电压表)，定值电阻R0，压敏电阻Rx，电源(4 V，内阻不计)，开关S，导线。选用的压敏电阻阻值Rx随压力F变化的规律如图b所示。 (1)实验中随着压力F的增大，电压表的示数________。(填“变大”“不变”或“变小”) (2)为使改装后仪表的量程为0～160 N，且压力160 N对应电压表3 V刻度，则定值电阻阻值R0＝________ Ω，压力0 N对应电压表________ V刻度。 (3)他发现这样改装后的仪表压力刻度分布不均匀，想进一步把(2)中的压力刻度改成均匀分布，量程及160 N刻度和0 N刻度位置不变，应选用另一压敏电阻，其阻值Rx随压力F变化的关系式为________________________。 14．(16分) 发电机的端电压为220 V，输出电功率为44 kW，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用初、次级线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线路后，再用初、次级匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户。 (1)画出全过程的线路图； (2)求用户得到的电压和功率； (3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电压。 第4页，共8页 ( 第 1 页 共 9 页 )高中物理 学科网（北京）股份有限公司 $$