专题07 变压器及电能输送（压轴24题10大考点）（考题猜想）-2024-2025学年高二物理下学期期中考点大串讲（教科版2019）

专题07 变压器及电能输送（压轴24题10大考点） 训练范围：教科版（2019）： 选择性必修第二册第3章。 一．理想变压器两端电压与匝数的关系（共2小题） 二．理想变压器原副线圈的电流关系及其推导（共2小题） 三．理想变压器两端功率的计算（共2小题） 四．变压器两端电路的动态分析（共4小题） 五．电流互感器、电压互感器（共2小题） 六．远距离输电在导线上损失功率的计算（共4小题） 七．用户端功率改变判断输电线路中物理量变化（共2小题） 八．降压变压器原线圈电压的计算（共2小题） 九．计算用户端用电器的数量（共2小题） 十．探究变压器电压与匝数的关系（共2小题） 一．理想变压器两端电压与匝数的关系（共2小题） 1．如图所示，将理想变压器原线圈接入电压随时间变化规律为u＝220sin(100πt)V的交流电源上，在副线圈两端并联接入规格为“22V，22W”的灯泡5个，灯泡均正常发光。除灯泡外的电阻均不计，下列说法正确的是（　　） A．变压器原、副线圈匝数比为10∶1 B．电流表示数为0.5A C．副线圈中电流的频率为25Hz D．若副线圈中的灯泡减少一个，其余的灯泡都会变亮 2．如图所示，电路中四个灯泡完全相同，其中两个灯泡与理想变压器的原线圈串联接在交流电源上，另外两个灯泡并联接在副线圈的两端。若四个灯泡都正常发光，则交流电源的电压与副线圈两端的电压之比为（　　） A．2:1 B．3:1 C．4:1 D．6:1 二．理想变压器原副线圈的电流关系及其推导（共2小题） 3．如图所示，某理想变压器有两个副线圈，匝数分别为和，所接的负载满足，原线圈接一有效值恒定的正弦式交变电流。当只闭合开关时，理想交流电流表示数为1A，当和都闭合时，电流表示数为3A，则为（　　） A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4 4．近年来，无线充电技术得到了广泛应用。如图为某种无线充电器的简化原理图。由于发射线圈与接收线圈处于两个分离的装置中，穿过接收线圈的磁通量少于发射线圈的磁通量。已知发射线圈与接收线圈的匝数分别为1210和55，当发射线圈接入220V交流电源时，接收线圈输出电压为9V。忽略其他损耗，下列说法正确的是（　　） A．发射线圈与接收线圈的电流之比为1:22 B．发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比为2:1 C．穿过接收线圈的磁通量变化率是穿过发射线圈的90% D．只要发射线圈接入电压为220V，接收线圈输出电压均为9V 三．理想变压器两端功率的计算（共2小题） 5．在如图所示的远距离输电电路中，a、b端接入电压的交流电源，两变压器均为理想变压器，两变压器的匝数比满足。已知、、的阻值均为5Ω，它们消耗的功率均相同，电表均为理想交流电表。则（　　） A．升压变压器的匝数比 B．电压表的示数为240V C．电流表的示数为72A D．的电功率2880W 6．如图所示，、端连接一个稳压交流电源，其有效值为12V，理想变压器的原线圈上接有定值电阻，副线圈上接有最大阻值为的滑动变阻器，原、副线圈匝数之比，电流表、电压表均为理想交流电表。初始时，滑动变阻器的滑片处于正中间位置，电流表、电压表示数分别为、，现将滑片从正中间位置逐步上移至最上端，在这个过程中，下列说法正确的是（　　） A．滑动变阻器的滑片处于正中间位置时，电压表示数为 B．滑片处于正中间位置时，定值电阻的功率最小 C．变压器输出功率的最小值为 D．电压表、电流表示数均减小 7．如图所示，理想变压器原线圈与电流表和交流电源、开关构成闭合回路，副线圈接有滑动变阻器、定值电阻、电压表V和电流表，其中交流电源电压有效值是10V，滑动变阻器的最大阻值，定值电阻，原、副线圈匝数比，电表都是理想交流电表。闭合开关，调节使阻值从最大逐渐减小的过程，下列说法正确的是（    ） A．电压表的示数是10V且不变 B．电流表的示数是8A且不变 C．电流表的示数减小 D．滑动变阻器的功率减小 四．变压器两端电路的动态分析（共4小题） 7．如图所示，理想变压器原线圈与电流表和交流电源、开关构成闭合回路，副线圈接有滑动变阻器、定值电阻、电压表V和电流表，其中交流电源电压有效值是10V，滑动变阻器的最大阻值，定值电阻，原、副线圈匝数比，电表都是理想交流电表。闭合开关，调节使阻值从最大逐渐减小的过程，下列说法正确的是（    ） A．电压表的示数是10V且不变 B．电流表的示数是8A且不变 C．电流表的示数减小 D．滑动变阻器的功率减小 8．如图所示为模拟街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器输入的交流电压可视为不变，变压器输出的低压交流电通过输电线输送给用户，定值电阻R0表示输电线的电阻，变阻器R表示用户用电器的总电阻。若变压器为理想变压器，电表为理想电表，当接入电路的家用电器个数增加时（　　） A．V2示数变大 B．V1示数变小 C．A1示数变大 D．A2示数变小 9．某压力报警器的简化电路如题图所示。理想变压器原线圈连接输出电压有效值恒定的交流电源，副线圈连接一报警系统，其中为压敏电阻阻值随压力增大而减小，A为报警器（内阻不计），当流过 A的电流大于设定临界值时就会触发报警。若仅增大所受压力，则与正常情况相比，报警时，两端的电压将（　　） A．升高 B．降低 C．不变 D．无法判断 10．如图所示，理想变压器原线圈接在（V）的交流电源上，电表为理想交流电表，此时原、副线圈的匝数比为2∶3，则（　　） A．电压表的示数为V B．电容器C所在的支路电流为零 C．增大R的阻值，电源的输出功率减小 D．向上滑动滑片P，电压表示数变大 五．电流互感器、电压互感器（共2小题） 11．交流电压表有一定的量度范围，它的绝缘能力也有限，不能直接连到电压过高的电路，电压互感器可以解决这一问题。电压互感器的工作原理如图所示，其原线圈的匝数较多，并联在电路中，副线圈的匝数较少，两端接在电压表上。关于电压互感器，下列说法正确的是（　　） A．原线圈电流的频率大于副线圈电流的频率 B．原线圈电流的频率小于副线圈电流的频率 C．原线圈的电流大于副线圈的电流 D．原线圈的电流小于副线圈的电流 12．高压输电线上有较高的电压和较大的电流，通常不能直接测量其电压和电流，如图所示电路中，正用电流互感器（变压器）、电压互感器（变压器）分别测量高压输电线的电流、电压，变压器的原、副线圈匝数比为，变压器的原、副线圈匝数比为，电流表的示数为m，电压表的示数为n，和均为理想变压器，下列说法正确的是（    ） A．变压器为降压变压器 B．变压器为升压变压器 C．高压输电线上的电压为 D．高压输电线输送的功率为 六．远距离输电在导线上损失功率的计算（共4小题） 13．随着节能减排的推进，水力发电站将代替部分火力发电站而成为发电主力。图甲为某水电站的电能输送示意图，升压变压器原、副线圈的匝数比为，降压变压器原、副线圈的匝数比为，发电机的输出电压恒为，降压变压器副线圈电压随时间变化的规律如图乙所示，两变压器均为理想变压器，两变压器之间输电线路的总电阻为，下列说法正确的是（　　） A．输电线路消耗的电功率为 B．发电机的输出功率为 C．用户消耗的电功率为 D．输电效率约为96% 14．“西电东送”是实现经济跨地区可持续快速发展的重要保证，它将西部丰富的能源转化为电能输送到电力供应紧张的沿海地区。为了减少远距离输电线路中电阻损耗的能量，需要采用高压输电，在保持输送功率及输电线路电阻不变的情况下，将输送电压提高到原来的10倍，则输电线路中电阻损耗的能量将减少到原来的（　　） A． B． C． D． 15．如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是，其末端间的电压为。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为。则下列说法错误的是（    ） A．用户端的电压 B．发电厂的输出功率为 C．输电线路上损失的电功率为 D．输电线上的电压降为 16．风力发电模型如图所示。风轮机叶片转速为m转/秒，并形成半径为r的圆面，通过转速比的升速齿轮箱带动面积为S、匝数为N的发电机线圈高速转动，产生的交变电流经过理想变压器升压后，输出电压为U。已知空气密度为，风速为v，匀强磁场的磁感应强度为B，忽略线圈电阻，则（　　） A．单位时间内冲击风轮机叶片气流的动能为 B．经升压变压器后，输出交变电流的频率高于mn C．变压器原、副线圈的匝数比为 D．高压输电有利于减少能量损失，因此电网的输电电压越高越好 七．用户端功率改变判断输电线路中物理量变化（共2小题） 17．2021年9月，东北地区出现供电紧张，于是国家电网采取拉闸限电措施限制用电量。如图是远距离输电的原理图，假设发电厂输出电压恒定不变，输电线的电阻为R，两个变压器均为理想变压器。在某次拉闸限电后（假设所有用电器可视为纯电阻）电网中数据发生变化，下列说法正确的是（　　） A．降压变压器的输出电压增加了 B．升压变压器的输出电流增加了 C．输电线上损失的功率增加了 D．发电厂输出的总功率增加了 18．我国特高压技术领先全球，输电过程简化后如图所示，在总电源输入频率为50Hz的正弦式交流电，与均视为理想变压器，输电线电阻为R。某时刻输电线上功率损失为P，下列说法正确的是（　　） A．家庭电路中1s内电流的方向变化50次 B．的输出功率等于的输入功率 C．用电高峰期，用户接入用电器增多，的输出电压变小 D．若因为输电距离增加，R阻值增加一倍，则输电线功率损失变为2P 八．降压变压器原线圈电压的计算（共2小题） 19．如图示为某一输电示意图，电厂的发电机输出功率为，输出电压，升压变压器原、副线圈的匝数比为，输电线电阻为，用户需要的电压，变压器均为理想变压器，则（　　） A．输电线上的输送电流为 B．输电线上损失的电压为 C．输电线上损失的电功率为 D．降压变压器的原、副线圈的匝数比为 20．图甲为远距离交流输电的简化原理图。图乙所示的电压u经升压变压器升压后，用总电阻为r的两条输电线送到降压变压器。已知输电线路中的电流为，降压变压器输出端的电流为，输电线两端的电压分别为、，则（　　） A．交流电u的有效值是500V B．用户端交流电的频率是100Hz C．输电线上损失的功率为 D．降压变压器输出端的电压为 九．计算用户端用电器的数量（共2小题） 21．水力发电是获得清洁能源的重要途径之一、有一条河流，水的流量为，落差，水的密度为，现利用其发电，若发电机的总效率为，输出电压为，输电线的总电阻为，为满足用电的需求，使用户获得的电压，此时输电线上允许损失的电功率与发电机输出电功率的比值为。（取） （1）求输电线中的电流I； （2）分别求输电线路使用的理想升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比； （3）如果输送的电能供“220V，100W”的电灯使用，求能够正常发光的电灯的盏数。 22．某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为，输出电压为，输电导线的总电阻为，导线上损耗的电功率为，该村的用电电压是。输电电路如图所示，求： （1）高压输电线的电流； （2）降压变压器的原、副线圈的匝数比； （3）如果该村某工厂用电功率为，则该村还可以装“，”的电灯多少盏？ 十．探究变压器电压与匝数的关系（共2小题） 23．在“探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系”实验中，某同学利用“教学用的可拆变压器”进行探究。 (1)以下给出的器材中，本实验需要用到的有___________（填选项字母） A． B． C． D． E． (2)为了确保实验的安全，下列做法正确的是___________ A．为了人身安全，只能使用低压直流电源，所用电压不要超过12V B．即使副线圈不接用电器，原线圈也不能长时间通电 C．为使接触良好，通电时应用手直接捏紧裸露的接线柱 D．为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测 (3)该同学认真检查电路无误后，先保证原线圈匝数不变，改变副线圈匝数；再保证副线圈匝数不变，改变原线圈匝数。分别测出相应的原、副线圈两端的电压值。由于交变电流的电压是变化的，所以，我们实际上测量的是电压的 （选填“有效”或“最大”）值。某次实验操作，副线圈所接多用电表的读数如图甲所示，其对应的选择开关是交流电压10V档，则此时电表读数为 v。 (4)某次实验中，用匝数匝和匝的线圈实验，测量的数据如下表所示，下列说法中正确的是___________。 /V 1.80 2.80 3.80 4.90 /V 4.00 6.01 8.02 9.98 A．原线圈的匝数为，用较粗导线绕制 B．副线圈的匝数为，用较细导线绕制 C．原线圈的匝数为，用较细导线绕制 D．副线圈的匝数为，用较粗导线绕制 (5)理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成 （选填“正比”或“反比”），实验中由于变压器的铜损和铁损导致原线圈与副线圈的电压之比一般 （选填“大于”“小于”或“等于”）原线圈与副线圈的匝数之比。 24．某同学利用自耦变压器探究降压时“变压器线圈两端的电压与匝数关系”的实验，变压器结构图如图所示。 回答下列问题： （1）实验过程中为了安全选用了学生电源供电，连接电路时，应该将学生电源 （选“直流”或“交流”）接线柱和自耦变压器的 （选“AB”或“CD”）接线柱相连接； （2）在测量变压器副线圈上电压时，选用了多用电表进行测量，如果某次实验副线圈上的电压大约为6V，则多用电表档挡选择开关应该旋至哪个位置？ ；正确选档开始实验，刻度盘指针如图，读数为 V； （3）实验时保持变压器原线圈输入电压不变，调节旋钮P的位置并记录数据，从所得数据发现原、副线圈电压比总是略大于对应匝数比，造成这一误差的原因可能是（说出一条即可） 。 12 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题07 变压器及电能输送（压轴24题10大考点） 训练范围：教科版（2019）： 选择性必修第二册第3章。 一．理想变压器两端电压与匝数的关系（共2小题） 二．理想变压器原副线圈的电流关系及其推导（共2小题） 三．理想变压器两端功率的计算（共2小题） 四．变压器两端电路的动态分析（共4小题） 五．电流互感器、电压互感器（共2小题） 六．远距离输电在导线上损失功率的计算（共4小题） 七．用户端功率改变判断输电线路中物理量变化（共2小题） 八．降压变压器原线圈电压的计算（共2小题） 九．计算用户端用电器的数量（共2小题） 十．探究变压器电压与匝数的关系（共2小题） 一．理想变压器两端电压与匝数的关系（共2小题） 1．如图所示，将理想变压器原线圈接入电压随时间变化规律为u＝220sin(100πt)V的交流电源上，在副线圈两端并联接入规格为“22V，22W”的灯泡5个，灯泡均正常发光。除灯泡外的电阻均不计，下列说法正确的是（　　） A．变压器原、副线圈匝数比为10∶1 B．电流表示数为0.5A C．副线圈中电流的频率为25Hz D．若副线圈中的灯泡减少一个，其余的灯泡都会变亮 【答案】B 【解析】A．灯泡正常发光，灯泡两端的电压为 原线圈两端电压有效值为 所以原、副线圈匝数之比为 故A错误； B．副线圈的电流为 所以电流表示数为 故B正确； C．根据原线圈电压的瞬时值表达式可知 原副线圈频率相等，所以副线圈中电流的频率为50Hz，故C错误； D．若副线圈中的灯泡减少一个，由于原副线圈两端电压不变，则灯泡两端的电压不变，所以灯泡亮度不变，故D错误。 故选B。 2．如图所示，电路中四个灯泡完全相同，其中两个灯泡与理想变压器的原线圈串联接在交流电源上，另外两个灯泡并联接在副线圈的两端。若四个灯泡都正常发光，则交流电源的电压与副线圈两端的电压之比为（　　） A．2:1 B．3:1 C．4:1 D．6:1 【答案】C 【解析】设灯泡正常发光的电压为UL，电流为IL，原线圈输入电压为U1，根据理想变压器原副线圈功率相等，可得 可得 则交流电源的电压为 交流电源的电压与灯泡的额定电压之比为 故选C。 二．理想变压器原副线圈的电流关系及其推导（共2小题） 3．如图所示，某理想变压器有两个副线圈，匝数分别为和，所接的负载满足，原线圈接一有效值恒定的正弦式交变电流。当只闭合开关时，理想交流电流表示数为1A，当和都闭合时，电流表示数为3A，则为（　　） A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4 【答案】B 【解析】设原线圈匝数为，当闭合开关时，有 当和都闭合时，有 且有 联立解得 故选B。 4．近年来，无线充电技术得到了广泛应用。如图为某种无线充电器的简化原理图。由于发射线圈与接收线圈处于两个分离的装置中，穿过接收线圈的磁通量少于发射线圈的磁通量。已知发射线圈与接收线圈的匝数分别为1210和55，当发射线圈接入220V交流电源时，接收线圈输出电压为9V。忽略其他损耗，下列说法正确的是（　　） A．发射线圈与接收线圈的电流之比为1:22 B．发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比为2:1 C．穿过接收线圈的磁通量变化率是穿过发射线圈的90% D．只要发射线圈接入电压为220V，接收线圈输出电压均为9V 【答案】C 【解析】AC．若没有漏磁，发射线圈与接收线圈的电压之比等于其匝数之比，则有 解得U2=10V 由于实际上有漏磁，接收线圈的电压实际只达到了9 V，故可知发射线圈与接收线圈的电流之比不是匝数的反比，即不是1:22，因为理论上接收线圈中的输出电压为10V，而实际上只有9V，因此可得穿过接收线圈的磁通量变化率是穿过发射线圈的90%，故A错误，C正确； B．发射线圈与接收线圈中磁通量变化的频率相同，则可得发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比为1:1，故B错误； D．无线充电利用的是电磁感应，因此必须使用交变电压，若使用恒定直流电，将不会产生变化的磁场，接收线圈中也就不会有电压产生，故D错误。 故选C。 三．理想变压器两端功率的计算（共2小题） 5．在如图所示的远距离输电电路中，a、b端接入电压的交流电源，两变压器均为理想变压器，两变压器的匝数比满足。已知、、的阻值均为5Ω，它们消耗的功率均相同，电表均为理想交流电表。则（　　） A．升压变压器的匝数比 B．电压表的示数为240V C．电流表的示数为72A D．的电功率2880W 【答案】D 【解析】A．、、的阻值相等，消耗的功率相同，故通过、、的电流相同，设为，则通过降压变压器副线圈的电流为，由理想变压器原、副线圈匝数与电流关系得，则有，故A错误； B．结合上述可知，通过变压器原线圈的电流，由于变压器原线圈的输入功率等于、、的总功率，而、、的阻值相等，消耗的功率相同，令副线圈两端电压为，则有，解得，故B错误； C．结合上述可知，电流表的示数为，等于通过的电流，则有，故C错误； D．的电功率为,故D正确。 故选D。 6．如图所示，、端连接一个稳压交流电源，其有效值为12V，理想变压器的原线圈上接有定值电阻，副线圈上接有最大阻值为的滑动变阻器，原、副线圈匝数之比，电流表、电压表均为理想交流电表。初始时，滑动变阻器的滑片处于正中间位置，电流表、电压表示数分别为、，现将滑片从正中间位置逐步上移至最上端，在这个过程中，下列说法正确的是（　　） A．滑动变阻器的滑片处于正中间位置时，电压表示数为 B．滑片处于正中间位置时，定值电阻的功率最小 C．变压器输出功率的最小值为 D．电压表、电流表示数均减小 【答案】C 【解析】A．将变压器与滑动变阻器等效为一个电阻，则等效电阻值 滑动变阻器的滑片处于正中间位置时，等效电阻 根据欧姆定律可知，此时原线圈两端电压 根据电压匝数关系有 解得 故A错误； B．结合上述可知，滑动变阻器接入电阻越大，变压器与滑动变阻器的等效电阻越大，则原线圈中电流越小，定值电阻的功率越小，可知，滑片处于最上端时，定值电阻的功率最小，故B错误； C．将电源与定值电阻等效为一个新电源，该新电源输出功率即为变压器输出功率，则有 结合上述可知，等效电阻的最大值为 根据对勾函数可知，当等效电阻阻值等于定值电阻阻值时，变压器输出功率最大，滑动变阻器滑片从正中间向上滑动过程，变压器输出功率先增大后减小，滑片在正中间时，变压器输出功率 滑片在最上端时，变压器输出功率 可知，变压器输出功率的最小值为，故C正确； D．滑片向上滑动过程中，滑动变阻器接入电阻增大，等效电阻增大，原线圈中电流减小，根据电流匝数关系可知，副线圈中电流减小，即电流表示数减小，由于原线圈中电流减小，则定值电阻承担电压减小，原线圈输入电压增大，根据电压匝数关系可知，副线圈两端电压增大，即电压表示数增大，故D错误。 故选C。 7．如图所示，理想变压器原线圈与电流表和交流电源、开关构成闭合回路，副线圈接有滑动变阻器、定值电阻、电压表V和电流表，其中交流电源电压有效值是10V，滑动变阻器的最大阻值，定值电阻，原、副线圈匝数比，电表都是理想交流电表。闭合开关，调节使阻值从最大逐渐减小的过程，下列说法正确的是（    ） A．电压表的示数是10V且不变 B．电流表的示数是8A且不变 C．电流表的示数减小 D．滑动变阻器的功率减小 【答案】B 【解析】A．交流电源电压有效值是10V，理想变压器原副线圈匝数比 解得U2=40V，即电压表的示数是40V且不变，选项A错误； B．定值电阻的电压是40V，根据欧姆定律得 选项B正确； CD．的阻值从最大逐渐减小，两端电压不变，功率增加，电流增加，副线圈的电流增加，则原线圈的电流增加，电流表的示数变大，选项CD错误。 故选B。 四．变压器两端电路的动态分析（共4小题） 7．如图所示，理想变压器原线圈与电流表和交流电源、开关构成闭合回路，副线圈接有滑动变阻器、定值电阻、电压表V和电流表，其中交流电源电压有效值是10V，滑动变阻器的最大阻值，定值电阻，原、副线圈匝数比，电表都是理想交流电表。闭合开关，调节使阻值从最大逐渐减小的过程，下列说法正确的是（    ） A．电压表的示数是10V且不变 B．电流表的示数是8A且不变 C．电流表的示数减小 D．滑动变阻器的功率减小 【答案】B 【解析】A．交流电源电压有效值是10V，理想变压器原副线圈匝数比 解得U2=40V，即电压表的示数是40V且不变，选项A错误； B．定值电阻的电压是40V，根据欧姆定律得 选项B正确； CD．的阻值从最大逐渐减小，两端电压不变，功率增加，电流增加，副线圈的电流增加，则原线圈的电流增加，电流表的示数变大，选项CD错误。 故选B。 8．如图所示为模拟街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器输入的交流电压可视为不变，变压器输出的低压交流电通过输电线输送给用户，定值电阻R0表示输电线的电阻，变阻器R表示用户用电器的总电阻。若变压器为理想变压器，电表为理想电表，当接入电路的家用电器个数增加时（　　） A．V2示数变大 B．V1示数变小 C．A1示数变大 D．A2示数变小 【答案】C 【解析】B．因为变压器输入的交流电压可视为不变，故V1示数不变，B错误； D．由于变压器的原、副线圈电压由电源和匝数比决定，因为变压器输入的交流电压可视为不变，故变压器的输出电压不变，当用户的用电器增加时，副线圈的电阻减小，故副线圈电流增大，电流表A2示数变大，D错误； C．变压器原、副线圈电流与匝数成反比，因为副线圈电流增大，所以原线圈电流增大，故电流表A1示数变大，C正确； A．因为副线圈电流增大，定值电阻R0分压变大，故电压表V2示数减小，A错误。 故选C。 9．某压力报警器的简化电路如题图所示。理想变压器原线圈连接输出电压有效值恒定的交流电源，副线圈连接一报警系统，其中为压敏电阻阻值随压力增大而减小，A为报警器（内阻不计），当流过 A的电流大于设定临界值时就会触发报警。若仅增大所受压力，则与正常情况相比，报警时，两端的电压将（　　） A．升高 B．降低 C．不变 D．无法判断 【答案】B 【解析】由于原线圈两端电压不变，故副线圈两端电压也不变，报警时，副线圈电流变大，则滑动变阻器电压变大，故两端的电压降低。 故选B。 10．如图所示，理想变压器原线圈接在（V）的交流电源上，电表为理想交流电表，此时原、副线圈的匝数比为2∶3，则（　　） A．电压表的示数为V B．电容器C所在的支路电流为零 C．增大R的阻值，电源的输出功率减小 D．向上滑动滑片P，电压表示数变大 【答案】C 【解析】A．变压器输入电压的有效值为VV 根据理想变压器原、副线圈电压与匝数比的关系 可得V 电压表测量的是有效值，故电压表的示数为72V，故A错误； B．变压器输出的是交流电，因此电容器不是断路而是通路，故B错误； C．增大R的阻值，输出电压不变，，变压器输出功率减小，变压器输入功率也减小，则电源的输出功率减小，故C正确。 D．向上滑动滑片P，原线圈匝数增加，输入电压不变，根据理想变压器原、副线圈电压与匝数比的关系 可知减小，所以电压表示数减小，故D错误； 故选C。 五．电流互感器、电压互感器（共2小题） 11．交流电压表有一定的量度范围，它的绝缘能力也有限，不能直接连到电压过高的电路，电压互感器可以解决这一问题。电压互感器的工作原理如图所示，其原线圈的匝数较多，并联在电路中，副线圈的匝数较少，两端接在电压表上。关于电压互感器，下列说法正确的是（　　） A．原线圈电流的频率大于副线圈电流的频率 B．原线圈电流的频率小于副线圈电流的频率 C．原线圈的电流大于副线圈的电流 D．原线圈的电流小于副线圈的电流 【答案】D 【解析】AB．电压互感器是一种变压器，不能改变电流的频率，故AB错误； CD．根据变压器原副线圈电流与线圈匝数成反比可知，电压互感器原线圈的匝数较多，原线圈的电流小于副线圈的电流，故C错误，D正确。 故选D。 12．高压输电线上有较高的电压和较大的电流，通常不能直接测量其电压和电流，如图所示电路中，正用电流互感器（变压器）、电压互感器（变压器）分别测量高压输电线的电流、电压，变压器的原、副线圈匝数比为，变压器的原、副线圈匝数比为，电流表的示数为m，电压表的示数为n，和均为理想变压器，下列说法正确的是（    ） A．变压器为降压变压器 B．变压器为升压变压器 C．高压输电线上的电压为 D．高压输电线输送的功率为 【答案】C 【解析】A．串联在高压电线上测量电流，是电流互感器，原线圈电流大于副线圈电流，根据变压器电流与匝数关系可知，原线圈匝数小于副线圈匝数，则变压器为升压变压器，故A错误； B．并联在高压电线上测量电压，是电压互感器，原线圈电压大于副线圈电压，所以变压器为降压变压器，故B错误； C．设高压输电线上的电压为，则有 解得 故C正确； D．设输电线电流为，则有 解得 则高压输电线输送的功率为 故D错误。 故选C。 六．远距离输电在导线上损失功率的计算（共4小题） 13．随着节能减排的推进，水力发电站将代替部分火力发电站而成为发电主力。图甲为某水电站的电能输送示意图，升压变压器原、副线圈的匝数比为，降压变压器原、副线圈的匝数比为，发电机的输出电压恒为，降压变压器副线圈电压随时间变化的规律如图乙所示，两变压器均为理想变压器，两变压器之间输电线路的总电阻为，下列说法正确的是（　　） A．输电线路消耗的电功率为 B．发电机的输出功率为 C．用户消耗的电功率为 D．输电效率约为96% 【答案】D 【解析】A．由题意可知， 由变压器电压与匝数成正比可知， 故输电线上损失的电压为 输电电流为 输电线路消耗的电功率为，A错误； B．发电机的输出功率为，B错误； C．用户消耗的电功率为，C错误； D．输电效率为，D正确。 故选D。 14．“西电东送”是实现经济跨地区可持续快速发展的重要保证，它将西部丰富的能源转化为电能输送到电力供应紧张的沿海地区。为了减少远距离输电线路中电阻损耗的能量，需要采用高压输电，在保持输送功率及输电线路电阻不变的情况下，将输送电压提高到原来的10倍，则输电线路中电阻损耗的能量将减少到原来的（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】题意知电流 则输电线路上损失的功率 输送电压提高到原来的10倍，则损失的功率变为原来的。 故选B。 15．如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是，其末端间的电压为。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为。则下列说法错误的是（    ） A．用户端的电压 B．发电厂的输出功率为 C．输电线路上损失的电功率为 D．输电线上的电压降为 【答案】B 【解析】A．根据变压器输入功率等于输出功率相等可得 解得用户端的电压为 故A正确，不满足题意要求； BC．发电厂的输出功率为 输电线路上损失的电功率为 故B错误，满足题意要求；C正确，不满足题意要求； D．输电线上的电压降为 故D正确，不满足题意要求。 故选B。 16．风力发电模型如图所示。风轮机叶片转速为m转/秒，并形成半径为r的圆面，通过转速比的升速齿轮箱带动面积为S、匝数为N的发电机线圈高速转动，产生的交变电流经过理想变压器升压后，输出电压为U。已知空气密度为，风速为v，匀强磁场的磁感应强度为B，忽略线圈电阻，则（　　） A．单位时间内冲击风轮机叶片气流的动能为 B．经升压变压器后，输出交变电流的频率高于mn C．变压器原、副线圈的匝数比为 D．高压输电有利于减少能量损失，因此电网的输电电压越高越好 【答案】C 【解析】A．单位时间内冲击风轮机叶片气流的体积 气体质量 动能 故A错误； B．发电机线圈转速为mn，则 频率 经升压变压器后，输出交变电流的频率仍为，故B错误； C．变压器原线圈两端电压最大值 有效值 则变压器原、副线圈的匝数比为，故C正确； D．考虑到高压输电的安全性和可靠性，电网的输电电压并非越高越好，故D错误。 故选C。 七．用户端功率改变判断输电线路中物理量变化（共2小题） 17．2021年9月，东北地区出现供电紧张，于是国家电网采取拉闸限电措施限制用电量。如图是远距离输电的原理图，假设发电厂输出电压恒定不变，输电线的电阻为R，两个变压器均为理想变压器。在某次拉闸限电后（假设所有用电器可视为纯电阻）电网中数据发生变化，下列说法正确的是（　　） A．降压变压器的输出电压增加了 B．升压变压器的输出电流增加了 C．输电线上损失的功率增加了 D．发电厂输出的总功率增加了 【答案】A 【解析】AB．拉闸限电后，用电器减少，意味着并联支路减少，用户端总电阻增加，减小，又因为 所以减小，又因为 所以也随着减小，则输电线上的电压损失为 输电线上的电压损失减小，由于发电厂输出电压恒定，输送电压也恒定，根据，可知增加，也增加，故A正确，B错误； C．根据可知输电线上损失的功率减小了，故C错误； D．因为，所以减小，也随着减小，发电厂输出电压恒定，发电厂输出总功率 因此发电厂输出总功率减小，故D错误。 故选A。 18．我国特高压技术领先全球，输电过程简化后如图所示，在总电源输入频率为50Hz的正弦式交流电，与均视为理想变压器，输电线电阻为R。某时刻输电线上功率损失为P，下列说法正确的是（　　） A．家庭电路中1s内电流的方向变化50次 B．的输出功率等于的输入功率 C．用电高峰期，用户接入用电器增多，的输出电压变小 D．若因为输电距离增加，R阻值增加一倍，则输电线功率损失变为2P 【答案】C 【解析】A．总电源输入频率为50Hz，一个周期内电流变化两次方向，变压器不改变交流电频率，因此在输出端每秒电流方向改变100次，故A错误； B．的输出功率等于的输入功率加上输电线上的损耗功率，故B错误； C．用电高峰期，用户端电流变大，输电线电流变大，输电线上损耗的电压变大，的输入电压变小，的输出电压变小，故C正确； D．R阻值增加一倍，输电线上电流变小，根据 可知，I变小，R变成2R，损耗功率不等于2P，故D错误。 故选C。 八．降压变压器原线圈电压的计算（共2小题） 19．如图示为某一输电示意图，电厂的发电机输出功率为，输出电压，升压变压器原、副线圈的匝数比为，输电线电阻为，用户需要的电压，变压器均为理想变压器，则（　　） A．输电线上的输送电流为 B．输电线上损失的电压为 C．输电线上损失的电功率为 D．降压变压器的原、副线圈的匝数比为 【答案】C 【解析】A．根据知 所以输电线上的电流为 故A错误； B．输电线上损耗的电压为 故B错误； C．输电线上损耗的功率为 故C正确； D．因为 降压变压器的原、副线圈的匝数比为 故D错误。 故选C。 20．图甲为远距离交流输电的简化原理图。图乙所示的电压u经升压变压器升压后，用总电阻为r的两条输电线送到降压变压器。已知输电线路中的电流为，降压变压器输出端的电流为，输电线两端的电压分别为、，则（　　） A．交流电u的有效值是500V B．用户端交流电的频率是100Hz C．输电线上损失的功率为 D．降压变压器输出端的电压为 【答案】D 【解析】A．交流电u的有效值是 故A错误； B．用户端交流电的频率是 故B错误； C．输电线上损失的功率为 故C错误； D．对降压变压器研究 ， 解得 故D正确。 故选D。 九．计算用户端用电器的数量（共2小题） 21．水力发电是获得清洁能源的重要途径之一、有一条河流，水的流量为，落差，水的密度为，现利用其发电，若发电机的总效率为，输出电压为，输电线的总电阻为，为满足用电的需求，使用户获得的电压，此时输电线上允许损失的电功率与发电机输出电功率的比值为。（取） （1）求输电线中的电流I； （2）分别求输电线路使用的理想升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比； （3）如果输送的电能供“220V，100W”的电灯使用，求能够正常发光的电灯的盏数。 【答案】（1）；（2），；（3）564盏 【解析】（1）根据题意可知，由能量守恒可得，发电机的输出功率 输电线上的电流用I表示，则电功率损失 联立解得 （2）根据题意可知，升压变压器原线圈两端的电压 副线圈两端的电压为 升压变压器原副线圈的匝数比为 输电线上的电压损失为 降压变压器原线圈两端的电压为 降压变压器副线圈两端的电压为 降压变压器原副线圈的匝数比为 （3）设正常发光的电灯的盏数为，则有 解得 盏 22．某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为，输出电压为，输电导线的总电阻为，导线上损耗的电功率为，该村的用电电压是。输电电路如图所示，求： （1）高压输电线的电流； （2）降压变压器的原、副线圈的匝数比； （3）如果该村某工厂用电功率为，则该村还可以装“，”的电灯多少盏？ 【答案】（1）20A；（2）240:11；（3）800 【解析】（1）根据如图所示输电线路，由题意可知 得 （2）根据功率相等，得 则有 所以 （3）设最多安装n个40W电灯，根据匝数与电压成正比，则有 解得 十．探究变压器电压与匝数的关系（共2小题） 23．在“探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系”实验中，某同学利用“教学用的可拆变压器”进行探究。 (1)以下给出的器材中，本实验需要用到的有___________（填选项字母） A． B． C． D． E． (2)为了确保实验的安全，下列做法正确的是___________ A．为了人身安全，只能使用低压直流电源，所用电压不要超过12V B．即使副线圈不接用电器，原线圈也不能长时间通电 C．为使接触良好，通电时应用手直接捏紧裸露的接线柱 D．为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测 (3)该同学认真检查电路无误后，先保证原线圈匝数不变，改变副线圈匝数；再保证副线圈匝数不变，改变原线圈匝数。分别测出相应的原、副线圈两端的电压值。由于交变电流的电压是变化的，所以，我们实际上测量的是电压的 （选填“有效”或“最大”）值。某次实验操作，副线圈所接多用电表的读数如图甲所示，其对应的选择开关是交流电压10V档，则此时电表读数为 v。 (4)某次实验中，用匝数匝和匝的线圈实验，测量的数据如下表所示，下列说法中正确的是___________。 /V 1.80 2.80 3.80 4.90 /V 4.00 6.01 8.02 9.98 A．原线圈的匝数为，用较粗导线绕制 B．副线圈的匝数为，用较细导线绕制 C．原线圈的匝数为，用较细导线绕制 D．副线圈的匝数为，用较粗导线绕制 (5)理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成 （选填“正比”或“反比”），实验中由于变压器的铜损和铁损导致原线圈与副线圈的电压之比一般 （选填“大于”“小于”或“等于”）原线圈与副线圈的匝数之比。 【答案】(1)BDE (2)BD (3) 有效 4.8 (4)C (5) 正比 大于 【解析】（1）给出的器材中，本实验需使用学生电源输出交流电压，需使用多用电表的交流挡测电压，需使用可拆变压器探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系。 故选BDE。 （2）A．为了人身安全，只能使用低压交流电源，所用电压不要超过12V，故A错误； B．即使副线圈不接用电器，原线圈也不能长时间通电，故B正确； C．即使使用的电压较低，通电时也不可直接用手接触裸露的导线进行连接，而且这样操作时，将人体并联到电路中，将导致测量数据不准确，故C错误； D．为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，故D正确。 故选BD。 （3）[1]由于交变电流的电压是变化的，所以，我们实际上测量的是电压的有效值。 [2]此时电表读数为 （4）由表格数据可知 考虑到实验中所用变压器并非理想变压器，即存在功率损失，使得原、副线圈电压之比大于匝数比，所以原线圈的匝数为，副线圈的匝数为；原线圈电压较大，电流较小，所以原线圈用较细导线绕制，而副线圈电压较小，电流较大，所以副线圈用较粗导线绕制。 故选C。 （5）[1]理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成正比。 [2]实验中由于变压器的铜损和铁损导致原线圈与副线圈的电压之比一般大于原线圈与副线圈的匝数之比。 24．某同学利用自耦变压器探究降压时“变压器线圈两端的电压与匝数关系”的实验，变压器结构图如图所示。 回答下列问题： （1）实验过程中为了安全选用了学生电源供电，连接电路时，应该将学生电源 （选“直流”或“交流”）接线柱和自耦变压器的 （选“AB”或“CD”）接线柱相连接； （2）在测量变压器副线圈上电压时，选用了多用电表进行测量，如果某次实验副线圈上的电压大约为6V，则多用电表档挡选择开关应该旋至哪个位置？ ；正确选档开始实验，刻度盘指针如图，读数为 V； （3）实验时保持变压器原线圈输入电压不变，调节旋钮P的位置并记录数据，从所得数据发现原、副线圈电压比总是略大于对应匝数比，造成这一误差的原因可能是（说出一条即可） 。 【答案】 交流 AB 交流 6.4 有漏磁现象，铁芯内有涡流，线圈上有电阻 【解析】（1）[1][2]变压器工作需接交流电，为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，让副线圈上得到较低的电压，故电源连接自耦变压器的AB接线柱； （2）[3]实验副线圈上的电压大约为6V，则多用电表档挡选择交流； [4]由图可知，电压挡10V的量程精度为0.2V，则读数估读到0.1V，故示数为6.4V； （3）[5]主要原因是变压器不是理想变压器，有漏磁现象、铁芯内有涡流发热、导线线圈有电阻发热等能量损耗，使副线圈两端电压偏低。 10 学科网（北京）股份有限公司 $$