专题13 变压器【好题汇编】备战2024-2025学年高二物理上学期期末真题分类汇编（上海专用）

专题13 变压器 一、多选题 1．（22-23高二上·上海闵行·期末）如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为，现原线圈两端加有交变电压时，灯泡、均正常发光，电压表和电流表可视为理想电表。则（　　） A．电压表的示数为110V B．原、副线圈磁通量的变化率之比为 C．若将滑动变阻器的滑片P向上滑动，则原线圈输入功率变小 D．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，则亮度不变，将变暗 二、填空题 2．（23-24高二上·上海黄浦·期末）远距离输电线路简化如图所示，图中标示了电压、电流、输电线总电阻R和线圈匝数，变压器均可视为理想变压器。若电厂输送电压U1不变，随着用户数量增加，用户消耗的功率增大，降压变压器U4将 （填“增大”“减小”或“不变”）；试写出一种利用新能源发电的发电厂或发电方式： 。 3．（23-24高二上·上海长宁·期末）发电机输出电压的有效值为,先由变压比为1：10的升压变压器升压后输送到用户处，再用变压比为10：1的降压变压器降压后对110盏标有“220V，100W”的电灯供电电灯均正常发光，则导线上损耗的功率为 W，发电机的输出功率为 W。 4．（23-24高二上·上海黄浦·期末）如图所示，一理想变压器的原线圈匝数n1为1000匝，所加电压有效值U=220V，串联了一个阻值为r=40Ω的电阻；副线圈接入电路的匝数n2可以通过滑动触头Q调节，最大匝数为2000匝。副线圈接有电阻R=90Ω，当n2=500匝时，通过R的电流大小为 A；若相当于变压器及负载在原线圈电路中的等效电阻，当n2为 匝时，R消耗的功率最大。 5．（23-24高二上·上海浦东新·期末）如图，有一理想变压器，原副线圈的匝数比为，原线圈接正弦交流电，电压为U，输出端接有一个交流电流表和一个电动机。电动机线圈电阻为R，当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一质量为m的重物匀速上升，重力加速度为g。电动机两端的电压为 ；物体匀速上升的速度为 。 6．（22-23高二上·上海长宁·期末）如图甲理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=5:3，原线圈所接电源的电压随时间变化如图乙所示的正弦曲线，副线圈接有一最大阻值R=10Ω的滑动变阻器，滑片位于最下端则理想交流电流表的示数为 A。将滑动变阻器的滑片向上移动少许，则电源的输出功率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 三、实验题 7．（23-24高二上·上海黄浦·期末）在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器结构如图所示， Ua/V 1.80 2.80 3.80 Ub/V 4.00 6.01 8.02 （1）变压器的铁芯，它的结构和材料是 ；（填字母） A．整块硅钢铁芯        B．整块不锈钢铁芯 C．绝缘的硅钢片叠成        D．绝缘的铜片叠成 （2）如上中图所示，电源输出端与变压器原线圈的连接方式正确的是 （选填“甲”或“乙”）；使用多用电表测量电压时，应将选择开关置于 挡。 （3）用匝数na=400匝和nb=800匝的变压器，实验测量数据如上表所示：根据测量数据可判断原线圈匝数为 匝。（填“400”或“800”），实验数据中电压比与匝数比不严格相等，主要原因是 ； 四、解答题 （23-24高二上·上海宝山·期末）交流电是伟大的发明，它让“华灯耀万家”成为了可能，让“同上一堂课”变为了现实。 8．最早的发电机是由 发明的，教材介绍了如图的装置。当圆盘向同一个方向时快时慢地转动时，通过电阻器的电流是 （选涂：“A：交流电”、“B：直流电”）。 9．（1）①发电机发出的交流电，需要通过升压变压器后再进行远距离传输，该变压器同发电机相连的线圈匝数 同输电线相连的线圈匝数（选涂“A：大于”或“B：小于”）。 ②输送相同的电功率时，高压输电有利于减小 损耗。 （2）某理想变压器的原线圈匝数为200匝，副线圈匝数为50匝，若输入原线圈的电压从12V变为20V，则从副线圈输出的电压将增加 V。 （3）①实际变压器存在损耗，主要有 、导线电阻产生焦耳热损耗等；②因此，在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”实验中，测得的原、副线圈的电压比总是略 原、副线圈的匝数比（选涂“A：大于”或“B：小于”）。 10．（1）如图所示，在足够大且磁感应强度为B的匀强磁场中，一面积为S的线框垂直于磁场放置。当线框以bc边为轴顺时针转过180°的过程中，穿过线框的磁通量绝对值的变化情况是 ；若以磁感线穿过初始位置线框的磁通量为正，则线框从初始位置转过180°穿过该线框的磁通量变化量为 。 （2）上问中，①线框在匀速转过180°的过程，回路的电动势E、磁通量Φ、热功率P，以及bc边所受的安培力F的值随时间t变化的图像正确的是 （不定项）。 ②线框匀速地持续转动，周期为T，则在转到中性面的时刻，线框磁通量的变化率为 ；若T=0.4s，则2分钟内bc边的电流方向改变了 次。 11．用量程合适、精度足够的电压传感器，安全正确地测量中华人民共和国境内的家庭电路中火线和零线间的电压，得到随时间变化的关系式。请根据常识，分析得出a的数值和单位、b的数值和单位。 12．（22-23高二上·上海徐汇·期末）发电机输出电压为 U1＝245 V，先由变压比为 1:10 的升压变压器升压后输送到用户处，再用变压比为 10:1 的降压变压器降压后对 110 盏标有“220V，100W”的电灯供电，电灯均正常发光，求： （1）发电机的输出功率； （2）导线上损耗的功率； （3）请分析远距离输电为什么要采用高压输电。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题13 变压器 一、多选题 1．（22-23高二上·上海闵行·期末）如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为，现原线圈两端加有交变电压时，灯泡、均正常发光，电压表和电流表可视为理想电表。则（　　） A．电压表的示数为110V B．原、副线圈磁通量的变化率之比为 C．若将滑动变阻器的滑片P向上滑动，则原线圈输入功率变小 D．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，则亮度不变，将变暗 【答案】BD 【详解】A．原线圈的电压有效值为 根据电压与匝数成正比可知，副线圈的有效值为 故A错误； B．理想变压器无漏磁现象，且原、副线圈共用一个铁芯，则磁通量的变化率相等，即变化率之比为1: 1，故B正确； C．在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，滑动变阻器的阻值变小，电路的总电阻减小，由于电压是由变压器决定的，即输出的电压不变，根据 所以总电流变大，根据 可知，电路的消耗的总功率变大，而理想变压器原副线圈功率相等，因此原线圈的输入功率将变大，故C错误； D．若将变阻器的滑片P向下滑动，阻值变大，输出的电压不变，因此流过L1的电流不变，即L1亮度不变，但流过L2的电流变小，即L2变暗，故D正确。 故选BD。 二、填空题 2．（23-24高二上·上海黄浦·期末）远距离输电线路简化如图所示，图中标示了电压、电流、输电线总电阻R和线圈匝数，变压器均可视为理想变压器。若电厂输送电压U1不变，随着用户数量增加，用户消耗的功率增大，降压变压器U4将 （填“增大”“减小”或“不变”）；试写出一种利用新能源发电的发电厂或发电方式： 。 【答案】 减小 风能或太阳能发电 【详解】[1]用电高峰时用户负载增加，功率增大，用户总电阻减小，根据功率公式 P=I2r 得用户电流变大，输电电流I2变大，输电线损失的电压 ΔU=I2r 变大，降压变压器输入电压 U3=U2-ΔU 减小，用户两端的电压 减小； [2]风能、太阳能属于新能源，利用风能和太阳能均可发电，风能是把风能转化为电能，太阳能是把太阳能转化为电能； 3．（23-24高二上·上海长宁·期末）发电机输出电压的有效值为,先由变压比为1：10的升压变压器升压后输送到用户处，再用变压比为10：1的降压变压器降压后对110盏标有“220V，100W”的电灯供电电灯均正常发光，则导线上损耗的功率为 W，发电机的输出功率为 W。 【答案】 1250 12250 【详解】[1][2]由于110 盏电灯均正常发光，可知降压变压器副线圈的电流为 根据理想变压器电流与匝数关系，可知降压变压器原线圈的电流为 可知升压变压器副线圈的电流也为，则升压变压器原线圈的电流为 发电机的输出功率为 导线上损耗的功率为 4．（23-24高二上·上海黄浦·期末）如图所示，一理想变压器的原线圈匝数n1为1000匝，所加电压有效值U=220V，串联了一个阻值为r=40Ω的电阻；副线圈接入电路的匝数n2可以通过滑动触头Q调节，最大匝数为2000匝。副线圈接有电阻R=90Ω，当n2=500匝时，通过R的电流大小为 A；若相当于变压器及负载在原线圈电路中的等效电阻，当n2为 匝时，R消耗的功率最大。 【答案】 1.1 1500 【详解】[1]因 解得通过R的电流大小为 I2=1.1A [2]若相当于变压器及负载在原线圈电路中的等效电阻，将电阻r等效为电动势为220V的电源的内阻，则当外电阻与内阻相等时R上的功率最大，即 解得 n2=1500 5．（23-24高二上·上海浦东新·期末）如图，有一理想变压器，原副线圈的匝数比为，原线圈接正弦交流电，电压为U，输出端接有一个交流电流表和一个电动机。电动机线圈电阻为R，当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一质量为m的重物匀速上升，重力加速度为g。电动机两端的电压为 ；物体匀速上升的速度为 。 【答案】 【详解】[1]设电动机两端的电压为，由理想变压器的原副线圈的电压比等于其匝数比可得 解的 [2]电动机的输出功率 由物体匀速上升可得 解的 6．（22-23高二上·上海长宁·期末）如图甲理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=5:3，原线圈所接电源的电压随时间变化如图乙所示的正弦曲线，副线圈接有一最大阻值R=10Ω的滑动变阻器，滑片位于最下端则理想交流电流表的示数为 A。将滑动变阻器的滑片向上移动少许，则电源的输出功率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 1.8 变大 【详解】[1][2]由图像可知，原线圈中电压的最大值为，所以电压的有效值为 由 可得副线圈的电压为 理想交流电流表的示数为 [2]将滑动变阻器的滑片向上移动少许，其电阻值变小，因副线圈两端的电压不变，总电流变大，理想变压器的输出功率变大，输入功率变大，则电源的输出功率将变大。 三、实验题 7．（23-24高二上·上海黄浦·期末）在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器结构如图所示， Ua/V 1.80 2.80 3.80 Ub/V 4.00 6.01 8.02 （1）变压器的铁芯，它的结构和材料是 ；（填字母） A．整块硅钢铁芯        B．整块不锈钢铁芯 C．绝缘的硅钢片叠成        D．绝缘的铜片叠成 （2）如上中图所示，电源输出端与变压器原线圈的连接方式正确的是 （选填“甲”或“乙”）；使用多用电表测量电压时，应将选择开关置于 挡。 （3）用匝数na=400匝和nb=800匝的变压器，实验测量数据如上表所示：根据测量数据可判断原线圈匝数为 匝。（填“400”或“800”），实验数据中电压比与匝数比不严格相等，主要原因是 ； 【答案】 C 乙 交流电压 800 电变压器不是理想变压器 【详解】（1）[1]观察变压器的铁芯，它的结构是绝缘的硅钢片叠成。 故选C。 （2）[2]电源输出端应是交流电，故选择乙的连接方式； [3]使用多用电表测量电压时，应将选择开关置于“交流电压”挡； （3）[4][5]观察发现，Ua总是略小于Ub的一半，考虑变压器不是理想变压器，有漏磁现象，故Ub是原线圈电压，根据变压比可知，原线圈匝数为800匝。 四、解答题 （23-24高二上·上海宝山·期末）交流电是伟大的发明，它让“华灯耀万家”成为了可能，让“同上一堂课”变为了现实。 8．最早的发电机是由 发明的，教材介绍了如图的装置。当圆盘向同一个方向时快时慢地转动时，通过电阻器的电流是 （选涂：“A：交流电”、“B：直流电”）。 9．（1）①发电机发出的交流电，需要通过升压变压器后再进行远距离传输，该变压器同发电机相连的线圈匝数 同输电线相连的线圈匝数（选涂“A：大于”或“B：小于”）。 ②输送相同的电功率时，高压输电有利于减小 损耗。 （2）某理想变压器的原线圈匝数为200匝，副线圈匝数为50匝，若输入原线圈的电压从12V变为20V，则从副线圈输出的电压将增加 V。 （3）①实际变压器存在损耗，主要有 、导线电阻产生焦耳热损耗等；②因此，在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”实验中，测得的原、副线圈的电压比总是略 原、副线圈的匝数比（选涂“A：大于”或“B：小于”）。 10．（1）如图所示，在足够大且磁感应强度为B的匀强磁场中，一面积为S的线框垂直于磁场放置。当线框以bc边为轴顺时针转过180°的过程中，穿过线框的磁通量绝对值的变化情况是 ；若以磁感线穿过初始位置线框的磁通量为正，则线框从初始位置转过180°穿过该线框的磁通量变化量为 。 （2）上问中，①线框在匀速转过180°的过程，回路的电动势E、磁通量Φ、热功率P，以及bc边所受的安培力F的值随时间t变化的图像正确的是 （不定项）。 ②线框匀速地持续转动，周期为T，则在转到中性面的时刻，线框磁通量的变化率为 ；若T=0.4s，则2分钟内bc边的电流方向改变了 次。 11．用量程合适、精度足够的电压传感器，安全正确地测量中华人民共和国境内的家庭电路中火线和零线间的电压，得到随时间变化的关系式。请根据常识，分析得出a的数值和单位、b的数值和单位。 【答案】8． 法拉第 直流电 9． 小于 输电线电能 2 铜损耗 大于 10． 0 D 0 600 11．， 【分析】8．[1][2]最早的发电机是由法拉第发明，当圆盘向同一个方向时快时慢地转动时，通过电阻器的电流是直流电。 9．（1）①[1]根据变压器原副线圈的电压比跟匝数比成正比，可知升压变压器的副线圈匝数多。即发电机发出的交流电，需要通过升压变压器后再进行远距离传输，该变压器同发电机相连的线圈匝数小于同输电线相连的线圈匝数。 ②[2]输电功率一定时，高压输电减小输电电流，有利于减小输电电线电能损耗。 （2）[3]根据 输入原线圈的电压从12V变为20V，则从副线圈输出的电压将从3V变为5V，增加2V。 （3）①[4]实际变压器存在损耗，主要有铜损耗、导线电阻产生焦耳热损耗等；导致偏小。 ②[5]因此，在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”实验中，测得的原、副线圈的电压比总是略大于原、副线圈的匝数比 10．（1）[1]穿过线框的磁通量绝对值的变化情况是 [2]若以磁感线穿过初始位置线框的磁通量为正，则线框从初始位置转过180°穿过该线框的磁通量变化量为 （2）①[3]上问中，线框初始位置的E为0，所以热功率P也为0，Φ最大，安培力F为0，然后增大，再减少为0。故ABC错误，D正确。 故选D。 ②[4][5]线框匀速地持续转动，周期为T，则在转到中性面的时刻，线框磁通量的变化率为0，若T=0.4s，则2分钟内bc边的电流方向改变了 11．根据常识，有 【点睛】 12．（22-23高二上·上海徐汇·期末）发电机输出电压为 U1＝245 V，先由变压比为 1:10 的升压变压器升压后输送到用户处，再用变压比为 10:1 的降压变压器降压后对 110 盏标有“220V，100W”的电灯供电，电灯均正常发光，求： （1）发电机的输出功率； （2）导线上损耗的功率； （3）请分析远距离输电为什么要采用高压输电。 【答案】（1）；（2）；（3）见解析 【详解】（1）由于110 盏电灯均正常发光，可知降压变压器副线圈的电流为 根据理想变压器电流与匝数关系，可知降压变压器原线圈的电流为 可知升压变压器副线圈的电流也为，则升压变压器原线圈的电流为 发电机的输出功率为 （2）导线上损耗的功率为 （3）远距离输电时，当输电功率一定时，采用高压输电，由 可知输电线上的电流很小，根据焦耳定律 可知输电线上以热量散发的形式而损耗的电能会减少，所以远距离输电要采用高压输电。 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