第七周 变压器与电能的输送（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（人教版 江苏专用）

第七周　变压器与电能的输送 一、单项选择题 1.(2025·宜兴高二检测)如图为某一街头变压器的实物图与原理示意图,下列说法正确的是 (　　) A.变压器的工作原理是自感现象 B.该变压器为升压变压器 C.该变压器的原线圈导线比副线圈导线更细 D.使用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯是为了增大涡流 2.(2025·淮安高二练习)如图为智能手表采用的无线充电方式的简化图,充电底座提供220 V的交流电压,手表端获得5 V的交流电压,下列关于无线充电方式的说法正确的是 (　　) A.底座与手表上的线圈匝数之比肯定为44∶1 B.手表线圈与底座线圈之间发生了互感现象 C.充电过程中底座与手表之间始终存在相互作用的电磁斥力 D.底座与手表之间插入一张薄纸,手表就不能进行无线充电了 3.(2025·南京高二阶段练习)“万家灯火辞旧岁,阖家团圆迎新春”。春节期间,家家户户的灯火照亮了整个城市,形成了一幅美丽的画卷。如图所示为某电站远距离输电的简化电路图,通过电力系统调配可保证用户电压不变。已知R线为高压输电线的总电阻,U线为高压输电线损耗的电压,I线为高压输电线中的电流。升压变压器和降压变压器的参数如图所示,在春节期间用电高峰时P4增大,下列说法正确的是 (　　) A.P1减小 B.U线减小 C.I线减小 D.U2增大 4.(2025·镇江高二检测)如图甲所示为“日”字形理想变压器,当原线圈ab通以交变电流时,线圈中的磁通量只有通过右侧铁芯,剩余部分通过中间的“铁芯桥”。当原线圈ab通以如图乙所示的交变电流时,电压表V与电流表A2的示数分别为11 V、5 A。已知图甲中定值电阻R=22 Ω,电表均为理想电表。则 (　　) A.= B.= C.原线圈ab中的输入电压u=220sin 50πt(V) D.电流表A1的示数为2.5 A 5.(2025·张家港高二阶段练习)在日常生活中,家用电器逐渐增多,我们的家庭用电量增大。输送的电功率增加,输电线上消耗的功率也相应增加,在输电线上会产生较大的电压降,用户得到的电压降低。因此有的家庭为了改变现状,就安装上了调压变压器(自耦变压器),其简易电路如图所示,把有效值为220 V的交流电远距离送到用户家里,输电线上的等效电阻r=2 Ω,输送的功率为2 750 W时,通过调节自耦变压器的滑动触头改变副线圈的匝数,使用户得到的电压保持在220 V 。已知自耦变压器为理想变压器。下列说法正确的是 (　　) A.自耦变压器的匝数比为37∶44 B.自耦变压器的匝数比为38∶44 C.用户得到的功率为2 437.5 W D.用户得到的功率为2 432.5 W 6.(2025·安徽高考)某理想变压器的实验电路如图所示,原、副线圈总匝数之比n1∶n2=1∶3,A为理想交流电流表。初始时,输入端a、b间接入电压u=12sin(100πt)V的正弦式交流电,变压器的滑动触头P位于副线圈的正中间,电阻箱R的阻值调为6 Ω。要使电流表的示数变为2 A,下列操作正确的是 (　　) A.电阻箱R的阻值调为18 Ω B.副线圈接入电路的匝数调为其总匝数的 C.输入端电压调为u=12sin(50πt)V D.输入端电压调为u=6sin(100πt)V 7.(2025·扬州高二检测)“白浙工程”(白鹤滩—浙江800 kV特高压直流输电工程)已成功投产运营,该工程是国家“西电东送”战略部署的重点工程。输电线路流程和参数可简化为下图,变压设备和整流逆变设备造成的能量损失均不计,直流和交流转变时有效值不发生变化。下列说法正确的是 (　　) A.采用直流输电可以减少远距离输电中感抗和容抗引起的电能损失 B.“500 kV”指交流电的平均值 C.若远距离输电电压降低一半,输电线电阻上损失的电能为原来的一半 D.降压变压器的原、副线圈匝数之比为8∶5 8.(2025·山东济南高二期末)交流电压表和交流电流表的测量量程有限,不能直接接在大电压或大电流的电路中使用,但可以利用互感器来实现测量。如图甲和乙是两个互感器的原理图,下列说法正确的是 (　　) A.图甲是电压互感器,表中测量的电压比线路中的电压小 B.图甲是电流互感器,表中测量的电流比线路中的电流大 C.图乙是电压互感器,表中测量的电压比线路中的电压大 D.图乙是电流互感器,表中测量的电流比线路中的电流大 9.如图为由理想变压器、电阻和灯泡组成的电路,电路输入的电压为U,电阻R的阻值是2.0 Ω,小灯泡L1上标有“3 V,3 W”,变压器副线圈回路中接入两个均标有“6 V,3 W”的小灯泡L2,小灯泡L1、L2均正常发光。下列说法中正确的是 (　　) A.理想变压器的原、副线圈匝数比为n1∶n2=1∶2 B.电路输入的电压U=9 V C.通过电阻R的电流是1.5 A D.电阻R的功率为6 W 10.如何有效地提高能源利用率是人类所面临的一项重要任务。如图是远距离输电示意图,变压器T1、T2均为理想变压器,变压器T2原、副线圈的匝数之比为11∶5,n4两端的电压u4随时间t变化的规律为u4=220sinV,假设负载是电阻为48.4 Ω的电水壶,下列说法正确的是 (　　) A.交流电源输出的交流电周期为50 s B.变压器T1副线圈n2两端的电压为484 V C.经过1分钟电水壶产生的焦耳热是1.2×105 J D.为了减少输电线r上的电能损失,变压器T1应该使用升压变压器 二、实验题 11.(8分)(2025·山东高考)某实验小组为探究远距离高压输电的节能优点,设计了如下实验。所用实验器材为: 学生电源; 可调变压器T1、T2; 电阻箱R; 灯泡L(额定电压为6 V); 交流电流表A1、A2、A3,交流电压表V1、V2; 开关S1、S2,导线若干。 部分实验步骤如下: (1)模拟低压输电。按图甲连接电路,选择学生电源交流挡,使输出电压为12 V,闭合S1,调节电阻箱阻值,使V1示数为6 V,此时A1(量程为250 mA)示数如图乙所示,为　　　mA,学生电源的输出功率为　　　W。(4分)  (2)模拟高压输电。保持学生电源输出电压和电阻箱阻值不变,按图丙连接电路后闭合S2。调节T1、T2,使V2示数为6 V,此时A2示数为20 mA,则低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的　　　倍。(2分)  (3)A3示数为125 mA,高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了　　　W。(2分)  三、解答题 12.(14分)(2025·南通高二检测)我国自主研发的“南鲲”号发电装置已在珠海投入运行,其原理是利用海浪带动浪板摆动使发电线框转动,向外输出电能,如图(a)。某同学根据该原理自制了如图(b)所示的发电装置,装置在海浪作用下,线圈做匀速圆周运动,已知两永磁铁间磁场可视为磁感应强度为B= T的匀强磁场,线圈的匝数N=600、面积S=0.01 m2,且在t=60 s时间内转过了k=25圈,将该发电装置连接到如图(c)所示的输电电路中,两个理想变压器T1、T2原副线圈匝数比分别为n1∶n2=1∶2、n3∶n4=2∶1,发电装置内阻不计。 (1)求线圈中产生的交流电电动势的峰值;(4分) (2)求交流电压表读数;(4分) (3)若测得电流表读数为I=4 A,负载电阻R=1 Ω,求输电线路总阻值r。(6分) 第七周 1．选C　变压器的工作原理是互感现象，故A错误；该变压器副线圈匝数比原线圈匝数少，故该变压器为降压变压器，故B错误；根据＝可知，原线圈电流较小，导线较细，故C正确；使用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯是为了减小涡流，故D错误。 2．选B　由于手表线圈与底座线圈之间存在漏磁等损耗，故两线圈匝数之比不等于电压比，故A错误；无线充电是底座线圈磁场变化引起手表线圈磁通量变化，是手表线圈与底座线圈之间发生了互感现象，故B正确；根据楞次定律，底座线圈电流减小时，手表线圈产生同向电流，两者有吸引力，底座线圈电流增大时，手表线圈产生反向电流，两者有排斥力，故C错误；底座与手表之间插入一张薄纸，穿过手表线圈的磁通量仍不断变化，手表线圈仍能感应出电流，故D错误。 3．选D　用户电压不变，即U4不变，那么U3也不变。P4增大，有I4增大，I3增大，由I3＝I线，U线＝I线R线，可知I线、U线增大。由I3＝I2，U2＝U线＋U3，可知I2、U2增大。由＝，＝，可知I1、U1增大，所以P1增大。故选D。 4．选D　根据题图甲可知，穿过n1线圈的磁通量与穿过n2线圈的磁通量相等，则＝＝＝，故A错误；根据题意有U3＝I2R＝110 V，U1＝n1，U3＝n3，联立解得＝，故B错误；由题图乙可知Um＝220 V，T＝2×10－2 s，则原线圈ab中的输入电压u＝Umsin t＝220sin 100πt，故C错误；由理想变压器输入功率等于输出功率有U1I1＝U3I2，解得I1＝2.5 A，故D正确。 5．选C　输电线上电流I＝＝12.5 A，输电线上的电压降ΔU＝Ir＝25 V，自耦变压器输入电压U1＝220 V－25 V＝195 V，输出电压U2＝220 V，匝数与电压成正比，有n1∶n2＝U1∶U2＝39∶44，故A、B错误；在输电线上消耗的功率为Pr＝I2r＝312.5 W，故用户得到的功率为P用户＝2 750 W－312.5 W＝2 437.5 W，故D错误，C正确。 6．选B　输入电压峰值为Um＝12 V，则输入电压有效值为U1＝＝12 V，滑动触头在正中间，根据理想变压器原、副线圈两端电压与匝数的关系可知，输出电压U2＝U1＝18 V，若将电阻箱阻值调为18 Ω，则电流为1 A，故A错误；若将副线圈匝数调为总匝数的，根据理想变压器原、副线圈两端电压与匝数的关系可知，输出电压U2′＝U1＝12 V，则电流表示数为I2′＝＝2 A，故B正确；输入端电压调为u＝12sinV时，其有效值不变，不会导致电流的变化，故C错误；将输入电压峰值减小一半，则输入电压有效值变为U1″＝＝6 V，根据理想变压器原、副线圈两端电压与匝数的关系可知，输出电压U2″＝U1″＝9 V，电流表示数为I2″＝＝1.5 A，故D错误。 7．选A　采用直流输电可以减少远距离输电中感抗和容抗引起的电能损失，故A正确；“500 kV”指交流电的有效值，故B错误；输电线电阻上损失的功率为ΔP＝I2r线＝2r线，如果保持输送功率不变，远距离输电电压降低一半，则输电线电阻上损失的电能变为原来的4倍，故C错误；由于输电线电阻存在一定的损失电压，则降压变压器原线圈的输入电压小于800 kV，则降压变压器的原、副线圈匝数之比满足＝<＝，故D错误。 8．选A　题图甲互感器并联接入电路，应为电压互感器，根据变压器的规律＝可知，表中测量的电压比线路中的电压小，A正确，B错误；题图乙互感器串联接入电路，应为电流互感器，根据变压器电流与线圈匝数的关系＝可知，表中测量的电流比线路中的电流小，C、D错误。 9．选B　原线圈与L1并联，由小灯泡L1、L2均正常发光，可得U1＝ 3 V，U2＝ 6 V＋6 V＝12 V，理想变压器的原、副线圈匝数比为n1∶n2＝ U1∶U2＝ 1∶4，故A错误；由原、副线圈的功率相等，即P1＝ P2＝2×3 W＝6 W，又P1 ＝ U1I1，解得I1＝2 A，小灯泡L1中的电流IL1＝＝1 A，通过电阻R的电流是IR＝ I1＋ IL1＝3.0 A，故C错误；电阻R的功率为PR＝IR2R＝18 W，故D错误；电阻R的两端电压UR＝IRR＝6 V，电路输入的电压U＝UR＋U1＝9 V，故B正确。 10．选D　变压器改变电压和电流，不改变频率，则交流电源输出的交流电周期为T＝＝0.02 s，故A错误；由题意可知，变压器T2副线圈两端电压的有效值为U4＝220 V，原线圈两端电压的有效值为U3＝U4＝484 V，由于输电线上一定有电压损失，故变压器T1副线圈n2两端的电压大于484 V，故B错误；电水壶中的电流为I4＝＝ A，经过1分钟电水壶产生的焦耳热是Q＝I42Rt＝6×104 J，故C错误；变压器T1原、副线圈满足U1I1＝U2I2，输电线r上的电能损失可表示为ΔP＝I22r，变压器T1使用升压变压器，可减小电流I2，故可减小电能损失，故D正确。 11．解析：(1)A1的量程为250 mA，分度值为5 mA，读数为I1＝200 mA，学生电源的输出功率P1＝U0I1＝12×200×10－3 W＝2.4 W。 (2)电阻箱阻值不变，根据PR＝I2R可知，低压输电时电阻箱消耗的功率与高压输电时电阻箱消耗的功率之比为PR1∶PR2＝I12∶I22＝100∶1，即低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的100倍。 (3)A3示数为I3＝125 mA＝0.125 A时，学生电源的输出功率P2＝U0I3＝12×0.125 W＝1.5 W，高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了ΔP＝P1－P2＝2.4 W－1.5 W＝0.9 W。 答案：(1)200　2.4　(2)100　(3)0.9 12．解析：(1)线圈转速为n＝ 线圈的角速度为ω＝2πn＝ 线圈中产生交流电电动势的峰值E＝NBSω＝5 V。 (2)升压变压器T1原线圈两端电压有效值为U1＝＝5 V 升压变压器T1原、副线圈电压之比＝ 电压表读数U2＝U1＝10 V。 (3)负载两端电压U4＝IR＝4 V 降压变压器T2原、副线圈两端电压之比＝ 求得降压变压器T2原线圈两端电压U3＝8 V 降压变压器T2原、副线圈电流之比＝ 求得降压变压器T2原线圈电流I原＝2 A 根据欧姆定律有U2＝I原r＋U3 求得输电线路总阻值r＝1 Ω。 答案：(1)5 V　(2)10 V　 (3)1 Ω 1 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $