课后跟踪训练（66）　变压器　远距离输电-【优化指导】2026年物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教版）

课后跟踪训练（66）　变压器　远距离输电 1．某同学用如图所示的可拆变压器做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验，发现变压器两个线圈的导线粗细不同。该同学将原线圈接在学生电源上，分别测量原、副线圈的电压。下列说法正确的是(　　) A．匝数较少的线圈是用较细的铜导线绕制的 B．测量原、副线圈的电压可用直流电压表 C．实验可发现原、副线圈的电压比大于匝数比 D．增加原线圈的匝数可增大副线圈的输出电压 C　解析：根据变压器变压以及变流规律可知匝数较少的线圈电压较小，电流较大，为了减少功率损失，根据电阻定律可知匝数较少的线圈需应用较粗的铜导线绕制，A错误；变压器的工作原理为互感作用，所以在原、副线圈中的电压均为交流电压，测量原、副线圈的电压必须用交流电压表，B错误；由于所用变压器并非理想变压器，存在功率损失，所以实验可发现原、副线圈的电压比大于匝数比，C正确；增加原线圈的匝数后，原线圈电压不变，而副线圈与原线圈的匝数比减小，则副线圈输出电压减小，D错误。 2．(2025·北京大兴区模拟)如图所示，冬天冰冻天气里，高压线上常常会结大量冰凌。某同学设想利用高压线电流的热效应进行融化，在正常供电时，高压线的电流为I，高压线的热耗功率为P；除冰时，需要将高压线的热耗功率增大为kP(k>1)，假设输电功率和高压线电阻不变，则除冰时需将输电(　　) A．电流增大为I B．电压增大为原来的倍 C．电流增大为kI D．电压增大为原来的k倍 A　解析：高压线的电流为I，结合P＝I2R(R为输电线电阻)可知，要使输电线上的热耗功率变为kP，则除冰时的输电电流增大为I，A正确，C错误；再根据输送功率不变可知，电压减小为原来的，B、D错误。 3．(2023·广东卷)用一台理想变压器对电动汽车充电，该变压器原、副线圈的匝数比为1∶2，输出功率为8.8 kW，原线圈的输入电压u＝220sin (100πt)V。关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是(　　) A．20 A，50 Hz B．20 A，50 Hz C．20 A，100 Hz D．20 A，100 Hz A　解析：原线圈输入电压的有效值U1＝ V＝220 V，原线圈电流有效值I1＝＝40 A，副线圈输出电流的有效值I2＝I1＝20 A，变压器无法改变电流的频率，故f＝＝ Hz＝50 Hz，A正确。 4．(2022·山东卷)如图所示的变压器，输入电压为220 V，可输出12 V、18 V、30 V电压，匝数为n1的原线圈中电压随时间变化的关系为u＝Umcos (100πt)。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1 V。将阻值为12 Ω的电阻R接在BC两端时，功率为12 W。下列说法正确的是(　　) A．n1为1 100匝，Um为220 V B．BC间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4 A C．若将R接在AB两端，R两端的电压为18 V，频率为100 Hz D．若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5 A，周期为0.02 s D　解析：变压器的输入电压为220 V，原线圈中交流电的电压与时间成余弦函数关系，故输入交流电压的最大值为220 V，根据理想变压器中电压与匝数成正比可得＝，解得原线圈为2 200匝，A错误；根据题意可知，当原线圈输入220 V时，BC间的电压应该为12 V，根据理想变压器中电压与匝数成正比可得＝＝120，BC间的线圈匝数为120匝，流过R的电流IBC＝＝＝1 A，B错误；若将R接在AB端，根据题意可知，当原线圈输入220 V时，AB间的电压应该为18 V，根据原线圈中电压随时间变化的关系可知，交流电的频率f＝＝＝50 Hz，C错误；若将R接在AC端，根据题意可知，当原线圈输入220 V时，AC间的电压应该为30 V，根据欧姆定律可知，流过电阻R的电流IAC＝＝ A＝2.5 A，交流电的周期T＝＝＝0.02 s，D正确。 5．(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 B　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错误。 6．利用如图所示的装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系： (1)(多选)除图中所示器材外，还需要的器材有________。 A．干电池 B．低压交流电源 C．直流电压表 D．多用电表 (2)(多选)下列说法正确的是________。 A．变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈 B．变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用 C．理想变压器原、副线圈中的磁通量总是相同 D．变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零 (3)由于变压器工作时有能量损失，实验测得的原、副线圈的电压比应当______(填“大于”“等于”或“小于”)原、副线圈的匝数比。 答案：(1)BD　(2)BC　(3)大于 解析：(1)实验中若用干电池，变压器不能互感变压，必须要有低压交流电源提供交流电，B需要；需要用多用表测量电压，D需要；综上所述需要的实验器材为B、D。 (2)变压器是通过互感工作，而不是通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈，A错误；变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用，B正确；理想变压器的原、副线圈通过铁芯共用同一个磁场，则两线圈的磁通量总是相同，磁通量的变化率也相同，C正确；变压器的原线圈两端电压由发电机提供，则副线圈上不接负载时，原线圈两端的电压不变，D错误。 (3)根据变压器原理可知原、副线圈两端电压之比等于原、副线圈匝数之比，实验中由于变压器的铜损、磁损和铁损，导致变压器的铁芯损失一部分的磁通量，所以副线圈上的电压的实际值一般略小于理论值，所以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。 7．(2025·华东师大二附中测试)如图所示，“奋进号”潮流能发电机组核心部件是“水下大风车”，一台潮流能发电机的叶片转动时可形成半径为10 m的圆面，某次涨潮期间，该区域海水的潮流速度是3 m/s，流向恰好与叶片转动的圆面垂直，并将40%的潮流能转化为电能。随后通过海上升压变压器将发电机组690 V电压升为10 kV电压后向远处传输，不考虑升压过程中的能量损耗。已知海水密度约为ρ＝1×103 kg/m3，则(　　) A．涨潮期间该发电机的功率约为4×106 W B．若每天至少有2 h潮流速度高于3 m/s，则该台发电机日发电量至少为320 kW·h C．升压变压器原、副线圈匝数之比约为1∶69 D．若允许输送过程中损失的功率控制在4%以内，则输电线电阻不能超过2.5 Ω D　解析：涨潮期间该发电机的功率约为P＝，W＝mv2×40%，m＝ρvtS，S＝πr2，解得P＝1.6×106 W＝1.6×103 kW，A错误；若每天至少有2 h潮流速度高于3 m/s，则该台发电机日发电量至少为E＝Pt＝3.2×103 kW·h，B错误；升压变压器原、副线圈匝数之比约为＝＝＝，C错误；根据题意得I2R＝P×4%，输电线电流I＝，解得R＝2.5 Ω，D正确。 8．(2024·浙江1月选考)如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出u＝5sin 100πt(V)的交流电，经原、副线圈匝数分别为n1和n2的变压器升压至峰值大于10 kV，就会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火。下列正确的是(　　) A．< B．< C．用电压表测原线圈两端电压，示数为5 V D．副线圈输出交流电压的频率是100 Hz B　解析：原线圈两端电压的有效值U1＝ V＝ V，根据电压与匝数关系有＝，变压器副线圈电压的峰值U2max＝U2，根据题意有U2max>10×103 V，解得>2 000，则<，A错误，B正确；用电压表测原线圈两端电压，电压表测的是有效值，则其示数U1＝ V＝ V，C错误；根据ω＝＝2πf＝100π rad/s，解得f＝50 Hz，变压器不改变频率，则副线圈输出交流电压的频率是50 Hz，D错误。 9．(多选)输电能耗演示电路如图所示。左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3，输入电压有效值为7.5 V的正弦交流电。连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R的阻值为10 Ω。开关S接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1，R上的功率为10 W；接2时，匝数比为1∶2，R上的功率为P。以下判断正确的是(　　) A．r＝10 Ω B．r＝5 Ω C．P＝45 W D．P＝22.5 W BD　解析：当开关S接1时，左侧变压器副线圈两端的电压U2＝3×7.5 V＝22.5 V，电阻R上的电压，即右侧变压器的电压U4＝＝10 V，电流I4＝＝1 A，则右侧变压器原线圈两端的电压U3＝×10 V＝20 V，电流I3＝×1 A＝0.5 A，则r＝＝5 Ω，A错误，B正确；当开关S接2时，设输电电流为I，则右侧变压器的副线圈的电流为0.5I，由右侧变压器原、副线圈两端的电压关系有＝，解得I＝3 A，则R上的功率P＝(0.5I)2R＝22.5 W，C错误，D正确。 10．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P＝100 kW，发电机的电压U1＝250 V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线＝8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4＝220 V。已知输电线上损失的功率P线＝5 kW，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是(　　) A．发电机输出的电流I1＝40 A B．输电线上的电流I线＝625 A C.降压变压器的匝数比n3∶n4＝190∶11 D．用户得到的电流I4＝455 A C　解析：根据电功率公式P＝UI可知，发电机输出电流I1＝＝400 A，A错误；输电线上损失的功率为5 kW，由P线＝IR线，可得I线＝ ＝25 A，B错误；降压变压器原、副线圈得到的功率P4＝P－P线＝95 kW，根据理想变压器原、副线圈的电流与线圈匝数成反比关系，可得＝＝＝，C正确；用户得到的功率为95 kW，用户得到的电流I4＝≈432 A，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$