2026届高三物理一轮复习专项训练：第34讲 变压器电能的输送

第34讲　变压器　电能的输送 单元测试 1． 选择题： 1.如图所示，电压互感器、电流互感器可看成理想变压器，已知电压互感器原、副线圈匝数比是1 000∶1，电流互感器原、副线圈匝数比是1∶200，电压表示数是200 V，电流表示数是1.5 A，则交流电路输送电能的功率是（　　） A.3×102 W B.6×104 W C.3×105 W D.6×107 W 2.（2025·福建三明模拟）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 3.（2025·广东揭阳模拟）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 4.（2025·黑龙江牡丹江期末）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，下列说法正确的有（　　） 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 5.（2024·浙江6月选考7题）理想变压器的原线圈通过a或b与频率为f、电压为u的交流电源连接，副线圈接有三个支路，如图所示。当S接a时，三个灯泡均发光，若（　　） A.电容C增大，L1灯泡变亮 B.频率f增大，L2灯泡变亮 C.RG上光照增强，L3灯泡变暗 D.S接到b时，三个灯泡均变暗 6.（2025·山东济宁期末）除颤仪是用于突发心室纤颤等心脏疾病的急救医疗设备，某型号除颤仪电路原理如图所示。某次调试时，除颤仪接在220 V交流电源上，交流电压表示数为20 V，电容器充电完毕，开关由“1”掷向“2”，放电电流平均值为2.8 A，放电时间约为10－2 s，已知电容器电容为2.0×10－5 F。下列说法正确的是（　　） A.自耦变压器的原副线圈匝数之比为10∶1 B.充电完毕后电容器两端的电压为2 800 V C.升压变压器原副线圈的匝数比约为1∶50 D.若去掉二极管该除颤仪依然可正常工作 7.〔多选〕理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，原线圈两端接通交流电源，副线圈两端接上电阻，则（　　） A.原、副线圈中电流频率之比f1∶f2＝10∶1 B.原、副线圈两端电压之比为U1∶U2＝10∶1 C.原、副线圈内交变电流之比I1∶I2＝1∶10 D.变压器输入和输出功率之比P1∶P2＝10∶1 8.〔多选〕（2025·吉林长春模拟）特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP，到达B处时电压下降了ΔU。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电。输电线上损耗的电功率变为ΔP'，到达B处时电压下降了ΔU'。不考虑其他因素的影响，则（　　） A.ΔP'＝ΔP B.ΔP'＝ΔP C.ΔU'＝ΔU D.ΔU'＝ΔU 9.〔多选〕（2025·山东师大附中期末）如图所示，多匝正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴OO'匀速转动，在线圈外接一含有理想升压变压器的电路，四个电表均为理想交流电表，电路中除滑动变阻器R和线圈abcd以外的电阻均不计。当滑动变阻器的滑片P向上滑动时（　　） A.电流表A1的示数变小 B.电流表A2的示数变大 C.电压表V1的示数变小 D.电压表V2的示数变大 10.〔多选〕（2024·海南高考9题）如图，电动汽车充电站的理想变压器输入电压为10 kV，输出电压为220 V，每台充电桩输入电流为16 A，设原、副线圈匝数分别为n1、n2，输入正弦交流电的频率为50 Hz，则下列说法正确的是（　　） A.交流电的周期为0.02 s B.原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶500 C.输出的最大电压为220 V D.若10台充电桩同时使用，输入功率为35.2 kW 11.〔多选〕如图所示为某小型电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，发电机输出功率恒为20 kW。在输电线路上接入一个电流互感器，其原、副线圈的匝数比为1∶10，电流表的示数为1 A，输电线的总电阻为10 Ω，下列说法正确的是（　　） A.将滑动触头P下移，用户获得的电压将增大 B.采用高压输电可以减小输电线中的电流 C.用户获得的功率为19 kW D.升压变压器的输出电压U2＝1 000 V 2． 实验题： 12.（2025·浙江宁波期末）某实验小组用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。 （1）由于交变电流的电压是变化的，所以实验中测量的是电压的　　　　值（选填“平均”“有效”或“最大”）；某次实验操作，副线圈所接多用电表的读数如图甲所示，其对应的选择开关如图乙所示，则此时电表读数为　　　　。 （2）某次实验中，用匝数na＝400匝和nb＝800匝的线圈做实验，测量的数据如下表所示，下列说法中正确的是　　　　。 Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90 Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98 A.原线圈的匝数为na，用较粗导线绕制 B.副线圈的匝数为na，用较细导线绕制 C.原线圈的匝数为nb，用较细导线绕制 D.副线圈的匝数为nb，用较粗导线绕制 （3）为了减小能量传递过程中的损失，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。作为铁芯横档的硅钢片应按照下列哪种方法设计　　　　。 参考答案： 1.D　电压互感器原线圈的匝数与副线圈的匝数之比为1 000∶1，而电流互感器原线圈的匝数与副线圈的匝数之比为1∶200，由电压表的示数为200 V，得原线圈的电压为200 000 V，由电流表的示数为1.5 A，知原线圈的电流为300 A。所以电路输送的电功率是6×107 W。故选D。 2.A　原线圈输入电压的有效值为U1＝ V＝220 V，原线圈电流为I1＝＝40 A，副线圈输出电流的有效值为I2＝ I1＝20 A，变压器无法改变电流的频率，故频率f＝＝ Hz＝50 Hz，故选A。 3.B　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，故A错误；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，故B正确；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，故C错误；将两个3.8 V小灯泡并联，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，故D错误。 4.B　由于输电过程中电阻R要产生热量，有功率损失，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，故A错误，B正确；由于输入电压不变，所以变压器T1的输出电压不变，随着用户接入的用电器增多，导致用户端的等效电阻变小，则用户端电流变大，输电电路电流也相应变大，根据P损＝I2R可知R功率增大，故C错误；用户接入的用电器增多，用电器消耗功率增大，即T2输出功率增大，故D错误。 5.A　电容C增大，容抗减小，L1灯泡变亮，A正确；频率f增大，感抗增大，L2变暗，B错误；RG上光照增强，光敏电阻的阻值减小，L3灯泡变亮，C错误；S接到b上时，副线圈上的电压增大，三个灯泡均变亮，D错误。 6.C　自耦变压器的原副线圈匝数之比为＝＝＝，故A错误；充电完毕后电容器储存的电荷量为Q＝It＝2.8×10－2 C，则充电完毕后电容器两端的电压为U＝＝ V＝1 400 V，则升压变压器副线圈电压的最大值为1 400 V，升压变压器原线圈电压的最大值为U3＝U2＝20 V，则升压变压器原副线圈的匝数比为＝＝≈，故B错误，C正确；若去掉二极管，电容器两端接交流电，电容器一直进行充放电，则该除颤仪不能正常工作，故D错误。 7.BC　根据理想变压器的原、副线圈电压比＝和电流比＝可知选项B、C正确；变压器不改变电流的频率，理想变压器的输入与输出的功率相等，即P1＝P2，所以选项A、D错误。 8.AD　由输电电流I＝知，输送的电功率不变，输电电压加倍，输电电流变为原来的，损耗的电功率ΔP＝I2r＝r，故输电电压加倍，损耗的电功率变为原来的，即ΔP'＝ΔP；输电线上损失电压为ΔU＝Ir＝r，则输电电压加倍，损失电压变为原来的，即ΔU'＝ΔU。故A、D正确。 9.AD　当滑动变阻器的滑片P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，把变压器和滑动变阻器看成一个等效电阻，则有R等＝R，可知等效电阻增大；设线圈产生的电动势为E，线圈内阻为r，根据闭合电路欧姆定律可得I1＝可知理想变压器原线圈电流I1减小，即电流表A1的示数变小；线圈内阻分到的内电压减小，则理想变压器原线圈的输入电压U1增大，即电压表V1的示数变大；根据＝可知副线圈输出电压U2增大，即电压表V2的示数变大；根据＝可知理想变压器副线圈电流I2减小，即电流表A2的示数变小。故选A、D。 10.AD　根据周期与频率的关系可知，该交流电的周期T＝＝0.02 s，A正确；根据理想变压器的变压规律可得＝＝＝，B错误；根据正弦交流电最大值与有效值的关系可知，输出的最大电压U2m＝U2＝220 V，C错误；每台充电桩工作时输入的功率P＝U2I0＝3 520 W，则10台充电桩工作时输入的功率P10＝10P＝35.2 kW，D正确。 11.ABC　由P输＝P2＝U2I2可知，在输电功率不变的情况下，提高升压变压器输出电压U2，可以减小输电线中的电流I2，即采用高压输电可以减小输电线中的电流，故B正确；由电流互感器原理可得，输电线的电流为I2＝10I'＝10 A，由题意可知，升压变压器的输出功率为20 kW，则可得升压变压器的输出电压为U2＝＝2 000 V，输电线损耗的功率为ΔP＝r＝1 000 W，则用户获得的功率为P4＝P3＝P2－ΔP＝19 kW，故C正确，D错误；降压变压器及其负载的等效电阻R等＝＝＝R用，可知将滑动触头P下移，n3增大，R等将增大，在输电功率不变的前提下，由P输＝（r＋R等）可知，输电电流将减小，则输电线损失功率ΔP减小，用户获得的功率P4将增大，由P4＝可知，用户获得的电压U4将增大，A正确。 12.（1）有效　4.8 V　（2）C　（3）D 解析：（1）由于交变电流的电压是变化的，实验中测量的是电压的有效值；由题图乙可知，所选择挡位为交流电压10 V挡，由题图甲可知，此时电表读数为4.8 V。 （2）由表格数据可知，略大于，考虑到实验中所用变压器并非理想变压器，即存在能量损失，使得原、副线圈电压之比略大于匝数比，所以原线圈的匝数为nb，副线圈的匝数为na；而副线圈两端电压较小，则电流较大，所以副线圈所用导线应较粗，故A、B、D错误，C正确。 （3）由于变压器工作时在铁芯中存在变化的磁通量，为了减小能量传递过程中的损失，应尽可能使铁芯中产生的涡流较小。画出铁芯横档如图所示，根据磁场的分布规律可知，变压器铁芯中磁感线均平行于平面adhe，产生的涡流所在平面均垂直于平面adhe，则要减小涡流，又不影响铁芯中磁场分布，硅钢片只能平行于平面adhe放置，故选D。 学科网（北京）股份有限公司 $$