2026届高考物理一轮复习考点练习 变压器　远距离输电

变压器　远距离输电 基础巩固 1.[2024·北京卷] 如图甲所示,理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上,输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示,副线圈接规格为“6 V,3 W”的灯泡.若灯泡正常发光,下列说法正确的是 (　) A.原线圈两端电压的有效值为24 V B.副线圈中电流的有效值为0.5 A C.原、副线圈匝数之比为1∶4 D.原线圈的输入功率为12 W 2.图示为一自耦变压器,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其作为原线圈,其两端a、b间输入电压为U1的交变电流.现通过滑动触头取该线圈c、d间部分作为副线圈,c、d间的输出电压为U2.则在将滑动触头从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 3.[2025·湖北天门模拟] 如图所示,T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器,一个用来测高压电流,一个用来测高压电压,T2接在两根输电线的正中间,T1接在其中一根输电线上.输电线电阻不可忽略,若输电线电阻率相同,发电站端的理想升压变压器副线圈输出电压为U1,输出功率为22 800 kW,用户端理想降压变压器原线圈两端电压为U2=220 kV,T1的原、副线圈匝数比为1∶100,T2的原、副线圈匝数比为10 000 ∶1,a的示数为1 A,则下列说法正确的是 (　) A.U1=248 kV B.b的示数为22.8 V C.输电线总电阻为40 Ω D.输电效率约为96% 4.[2024·浙江1月选考] 如图所示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.下列说法正确的是 (　) 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 5.(多选)[2024·重庆卷] 小明设计了台灯的两种调光方案,电路图分别如图甲、乙所示,图中额定电压为6 V的灯泡的电阻恒定,R为滑动变阻器,理想变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2.原线圈两端接电压为220 V的交流电,滑片P可调节灯泡L的亮度,P在R最左端时,甲、乙图中灯泡L均在额定功率下工作,则 (　) A.n1∶n2=110∶3 B.当P滑到R中点时,图甲中L功率比图乙中的小 C.当P滑到R最左端时,图甲所示电路比图乙更节能 D.图甲中L两端电压的可调范围比图乙中的大 综合提升 6.如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1,图中电表均为理想电表,R是光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)、L是理想线圈、D是灯泡.原线圈接入如图乙所示的正弦交流电,下列说法错误的是 (　) A.交流电的频率为50 Hz B.电压表的示数为11 V C.当光照增强时,电流表的示数变小 D.若抽出L中的铁芯,则灯D变亮 7.[2025·安徽安庆模拟] 如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1,b是原线圈的中心抽头,电压表和电流表均为理想电表,除了滑动变阻器R之外,其余电阻均不计.在原线圈两端加上交变电压,交变电压的瞬时值表达式为u1=220sin 100πt(V),单刀双掷开关接a,下列说法正确的是 (　) A.该交流电的频率是100 Hz B.电压表的读数为22 V C.将滑动变阻器的滑片向上滑动,电流表的示数变大 D.将单刀双掷开关由a扳向b,变压器的输出功率变大 8.[2025·山东济宁模拟] 某同学研究远距离输电的电路如图所示,a、b端接入电压为U0的交流电源,升压变压器T1和降压变压器T2均为理想变压器,且两变压器的匝数比=.已知R1、R2的阻值均为R0,R3的阻值为,电阻R1、R2消耗的功率相同,电表均为理想交流电表,下列说法正确的是 (　) A.升压变压器T1的匝数比= B.电压表的示数为U0 C.电流表的示数为 D.若R3断路,电流表示数将增大 9.同学们用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”.可拆变压器如图甲、乙所示. (1)下列说法正确的是　　　　(填选项前的字母).  A.为确保实验安全,实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数 B.变压器原线圈接低压交流电,测量副线圈电压时可以选用多用电表的“直流电压挡” C.可以先保持原线圈电压、匝数不变,改变副线圈的匝数,研究副线圈匝数对副线圈电压的影响 D.变压器铁芯A和B组成闭合铁芯时,A、B中的硅钢片应该相互平行放置 (2)小明同学把交流电源接在原线圈两端,调节学生电源使输出电压为30 V,用多用电表交流电压10 V挡测量副线圈两端电压,测量结果如图丙所示,则示数为　　　　V,原、副线圈匝数比可能的值是　　　　(填选项前的字母).  A.3∶1 B.5∶1 C.6∶1 D.9∶1 拓展挑战 10.[2023·山东卷] 某节能储能输电网络如图所示,发电机的输出电压U1=250 V,输出功率为500 kW.降压变压器的匝数比n3∶n4=50∶1,输电线总电阻R=62.5 Ω,其余线路电阻不计,用户端电压U4=220 V,功率为88 kW,所有变压器均为理想变压器.下列说法正确的是(　) A.发电机的输出电流为368 A B.输电线上损失的功率为4.8 kW C.输送给储能站的功率为408 kW D.升压变压器的匝数比n1∶n2=1∶44 11.(多选)[2025·湖南长沙模拟] 如图所示为模拟远距离输电的部分测试电路.a、b端接电压有效值恒定的正弦交流电源,理想变压器的原、副线圈匝数比为k,<k<1,滑动变阻器的最大阻值为R0,定值电阻R1=R2=R0,电流表、电压表均为理想交流电表,其示数分别用I和U表示.当滑动变阻器R3的滑片P从最下端向最上端滑动过程中,电流表、电压表示数变化量分别用ΔI和ΔU表示.下列说法正确的是 (　) A.U不变 B.R1=k2 C.副线圈回路消耗的功率一直增大 D.输出功率一直增大 答案解析 1.B　[解析] 由题图知,原线圈电压最大值为Um=24 V,则有效值为U1==24 V,故A错误;灯泡正常发光,由P=UI得,副线圈中电流有效值为I===0.5 A,故B正确;由理想变压器电压与匝数关系可知==4,故C错误;理想变压器没有能量损失,原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率,则原线圈的输入功率P1=PL=3 W,故D错误. 2.A　[解析] a、b间作为原线圈(匝数不变,接电压为U1的交变电流),在滑动触头由M点移动到N点的过程中,相当于副线圈匝数变少,由变压器工作原理=,知U2<U1,U2降低,故选A. 3.D　[解析] T1是电流互感器,由匝数比及a的示数可知输电线中的电流为100 A,根据P=UI可知U1=228 kV,则输电线上损失的电压为U损=8 kV,输电线总电阻为80 Ω,A、C错误;电压互感器接在两输电线的正中间,T2的原线圈两端的电压为220 kV,则b的示数为22.0 V,B错误;该输电线的输电效率η=×100%≈96%,D正确. 4.B　[解析] 根据题意,输出的交流电电压有效值为U1= V,频率为50 Hz,所以用电压表测原线圈两端电压时,示数为 V,选项C错误;变压器不改变交流电的频率,所以副线圈输出交流电压的频率也为50 Hz,选项D错误;理想变压器原、副线圈的匝数与电压关系为=,由于Um2>10 000 V,故U2>5000 V,则<,选项B正确,A错误. 5.AC　[解析] 滑片P在最左端时,图甲、乙中变压器输出电压均为灯泡的额定电压6 V,因此==,故A正确;当P滑到R中点时,图甲中总电阻为P左端电阻与灯泡电阻串联,图乙中总电阻为灯泡电阻与P右端的电阻并联后再与P左端电阻串联,由于并联电阻小于灯泡电阻,则图甲中灯泡电压大于图乙中灯泡电压,则图甲中灯泡功率比图乙中灯泡功率大,故B错误;当P滑到R最左端时,图甲中只有灯泡,图乙中R与灯泡并联,总电阻更小,输出功率更大,图甲比图乙更节能,故C正确;图乙中的灯泡两端电压在0到6 V间变化,图甲中灯泡两端电压最高为6 V,最低达不到0,则图乙中灯泡两端可调电压范围大,故D错误. 6.C　[解析] 由题图乙可知,交流电的周期T=0.02 s,则交流电的频率f==50 Hz,A正确;由题图乙可知,原线圈两端电压的峰值U1m=220 V,根据变压器原、副线圈的电压与匝数的关系可知,副线圈两端电压的峰值为U2m=U1m=×220 V=11 V,电压表的示数为交流电的有效值,即U2==11 V,B正确;当光照增强时,光敏电阻阻值减小,副线圈中的电流增大,原线圈中的电流也增大,即电流表的示数变大,C错误;线圈L具有通直流、阻交流的特点,若抽出L中的铁芯,则线圈L对交流电的阻碍能力减小,副线圈中的电流值将变大,灯D将变亮,D正确. 7.D　[解析] 由交变电压的瞬时值表达式可知ω=100π rad/s,则该交流电的频率是f==50 Hz,A错误;变压器原线圈两端的电压有效值为U1=220 V,根据=可知,电压表的读数为U2=U1=22 V,B错误;将滑动变阻器的滑片向上滑动,则滑动变阻器R接入电路的阻值变大,因副线圈两端电压一定,故副线圈中的电流减小,即电流表的示数变小,C错误;将单刀双掷开关由a扳向b,则原线圈匝数n1减小,由U2=U1可知,副线圈两端电压变大,变压器的输出功率变大,D正确. 8.C　[解析] 已知R1、R2的阻值相等,消耗的功率相同,可知通过R1、R2的电流相同,设为I2,因R3的阻值为,则通过R3的电流为2I2,则降压变压器T2的副线圈的电流为3I2,由匝数和电流关系可知==,则==,选项A错误;变压器T1的原线圈电流I1=I2=3I2,由能量关系可知U0I1=2U4I2+U4·2I2,解得U4=U0,即电压表示数为U0,选项B错误;电流表的示数为通过R1的电流,则为I2==,选项C正确;若R3断路,则T2副线圈负载电阻变大,相当于用电设备减少,总功率减少,总电流减小,则原线圈电流减小,则电流表示数将减小,选项D错误. 9.(1)CD　(2)4.4　ABC [解析] (1)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A错误;变压器原线圈接低压交流电,测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”,故B错误;可以先保持原线圈电压、匝数不变,改变副线圈的匝数,研究副线圈匝数对副线圈电压的影响,故C正确;变压器铁芯是利用由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的,而不是采用一整块硅钢,这样设计的原因是减小涡流,提高变压器的效率,故D正确. (2)由图丙可知,电压10 V挡的精度为0.2 V,则读数估读到0.1 V,故示数为U2=4.4 V.根据理想变压器原、副线圈的电压比等于匝数比,有===,考虑变压器有一定的电能损失,则匝数比应小于或等于6∶1,故A、B、C正确,D错误. 10.C　[解析] 由题意可知,发电机的输出电压为U1=250 V,输出功率为500 kW,则有I1==2×103 A,A错误;由题意可知,用户端电压为U4=220 V,功率为88 kW,则有==,P'=U4I4,联立解得I4=400 A,I3=8 A,U3=11 000 V,则输电线上损失的功率为P损=R=4 kW,且U2=U3+U损=U3+I3R=11 500 V,再根据=,解得=,B、D错误;根据理想变压器无功率损失有P=P'+P损+P储,代入数据有P储=408 kW,C正确. 11.BD　[解析] 根据变压器的原理可得=k,=k,可得U1=kU2,I1=,原线圈电路中有U0=U1+I1R1,在副线圈电路中有U2=I2(R2+R3),联立可得U0=U2,当滑片P从最下端向最上端滑动过程中,R3阻值减小,输入电压U0不变,可知U2减小,即电压表的示数U减小,A错误;由U0=kU2+R1变形得U2=-I2,则有=,即R1=k2,B正确;由能量守恒定律可得I1U0=R1+(R2+R3),可得I1=,副线圈回路消耗的功率P==k2,把I1代入得P==,可知当k2=R1时,即k2=R0时副线圈回路消耗的功率最大,由题知<k<1,则有<k2<1,当滑片P从最下端向最上端滑动过程中,R3阻值由R0减小为0,可知k2由大于R0减小到小于R0,所以副线圈输出功率并不是一直增大,C错误;当向上调节滑动变阻器的滑片P时,副线圈的总电阻减小,所以回路中的电流增大,输入电压不变,所以输出功率一直增大,则D正确. 学科网（北京）股份有限公司 $