专题：变压器和远距离输电问题 能力提升综合检测训练（B卷）-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

专题：变压器和远距离输电问题 能力提升综合检测训练（B卷） 一、单选题 1．如图所示为一种简易的手摇式发电机的原理示意图。电路中不计一切能量损失，且仅考虑灯泡电阻，发电机输出电压峰值为E，原副线圈匝数比为k，灯泡电阻为R，则（　　） A．灯泡中通的是正弦式交流电 B．副线圈中的电流大小为 C．灯泡两端电压的有效值为 D．若线框匝数增加，E的增大是由于线框中的磁通量变化率增加 2．为了形成更合理的全国产业布局，优化资源配置，中央政府决定将沿海的产业迁往中西部，沿海和中西部可以实现互补，带动整个国家的经济发展。为配合这次即将到来的产业大迁移，国家电网积极配合，加快我国西部地区电力基础设施建设。如图所示为改造的某发电厂向用户供电的线路示意图，已知发电厂的输出功率为10kW，输出电压为500V，用户端电压为220V，输电线总电阻，升压变压器原，副线圈匝数比，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器原线圈的电流为1A B．输电线上损耗的功率为1000W C．用户端的电流为45A D．降压变压器的匝数比 3．如图所示，理想变压器原、副线圈均与阻值为R的定值电阻连接，原线圈总匝数为，接入电路的，匝数可通过移动滑动端P改变，副线圈匝数为，电表均为理想交流电表，输入端接输出电压有效，值不变的正弦式交流电。滑动端P从最高点向下移动过程中，电压表示数先增大后减小，则（　　） A．一定大于 B．可能小于 C．电流表示数先增大后减小 D．原线圈两端电压先增大后减小 4．如图甲所示，高电压经变电站降压后送到用户。普通的交流电压表是不能直接用来测量高压输电线的电压的，通常要通过电压互感器来连接。现用图乙所示的电压互感器测量MN间的电压，ab端所接线圈的匝数较少，下列说法中正确的是（    ） A．ab接MN、cd接普通的交流电压表 B．cd接MN、ab接普通的交流电压表 C．电压互感器正确连接后，原线圈中电流频率大于副线圈中电流频率 D．电压互感器正确连接后，原线圈中的电流大于副线圈中的电流 5．如图所示，a、b端接有效值为220V的正弦式交流电源，理想变压器原、副线圈匝数比为。当理想交流电流表的示数为1A时，内阻为的电动机正常工作，已知和的电阻均为，则下列说法正确的是（　　） A．的电功率为1W B．的电功率为36W C．电动机两端的电压为45.6V D．电动机的输出功率为122W 6．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为，原线圈接入图乙所示的正弦脉冲电压，副线圈接火灾报警系统（报警器未画出），电压表和电流表均为理想电表，为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。下列说法中正确的是（　　） A．图乙中电压的有效值为220V B．电压表的示数为 C．R处温度升高时电流表示数变小 D．R处温度升高时电阻消耗的电功率减小 7．如图所示，交流电电压u=311sin100πt（V），滑动变阻器R2（阻值0-100Ω） 的滑片处于某一位置时，理想交流电压表示数，灯泡L1（100V，100W）、L2（50V，50W）均恰好正常发光。变压器为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．变压器输出电压频率为100Hz B．变压器原副线圈匝数比 C．电阻 D．若将滑动变阻器R2触头向b端移动，灯泡L1将会变亮 8．如图为某种台灯的内部电路图，变压器可看成理想变压器，灯泡的规格为“40V，40W”，可视为定值电阻。在a、b两端接输出电压有效值为220V的交流电源，调节滑动变阻器，灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的电阻为R，若将滑动变阻器接入电路的电阻增大10Ω，灯泡的功率减少19%，下列说法正确的是（　　） A．灯泡正常发光时通过灯泡的电流为0.9A B．副线圈输出电压为40V C．滑动变阻器接入电路的电阻R=40Ω D．变压器原、副线圈的匝数比为22∶9 9．如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有的负载电阻，原、副线圈匝数之比为，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．原线圈的输入功率为 B．电流表的读数为 C．电压表的读数为 D．通过电阻R的交变电流频率是 10．图甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为、，电压表为理想交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花点燃气体。开关闭合后，下列说法正确的是（  ）    A．电压表的示数为 B．若没有转换器则变压器副线圈输出的是直流电 C．副线圈电流方向每秒改变50次 D．若，则可以实现燃气灶点火 二、多选题 11．我国是目前世界上唯一用特高压输电技术进行远距离输电的国家，也是全球特高压输电线最长、核心专利最多、技术最完备的国家。如图是交流特高压远距离输电的原理图，假定在远距离输电过程中，等效理想变压器的输入功率，输入电压，输电线上的电流，输电线的总电阻为R，输电线中的功率损失为输入功率的5%。则（    ） A． B．变压器的原副线圈匝数比为 C． D．若保持输入功率不变，提高输电电压，用户得到的功率将增大 12．如图，边长为L、匝数为N，电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′转动，转轴OO′垂直于磁感线，在线圈外接一个含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2保持线圈以恒定角速度ω转动，下列判断正确的是（　　） A．从图示位置计时，矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBωL2 cosωt B．电压表V1示数等于NBωL2，电压表V2示数等于 C．当可变电阻R的滑片P向上滑动时，电压表V2的示数变大 D．当可变电阻R的滑片P向上滑动时，变压器的输入功率减小 13．自耦变压器以结构简单，体积小、成本低广泛运用于各种需要变换电压的场合，一自耦理想变压器结构如图乙所示，电路中的电流表和电压表均为理想电表，已知定值电阻、、，滑动变阻器的最大阻值为40Ω，电源电压随时间的变化如图甲所示（电源内阻不计），下列说法正确的是（　　） A．当滑片滑至正中间时，电流表读数为0.5A，则 B．保持不变，滑片往下移动，电流表读数减小 C．如果，变压器输出功率最大值时，最大输出功率为55W D．如果，滑片滑至正中间，功率为4.4W 14．如图所示，理想变压器的原线圈回路接有定值电阻，副线圈回路接有定值电阻和滑动变阻器（0~10Ω）。当滑动变阻器的滑片位于b端时，定值电阻和的电功率相等，发电站给该电路输入的交流电电压的有效值恒为，下列说法正确的是（　　） A．原、副线圈的匝数比为2：1 B．当滑动变阻器的滑片位于a端时，原线圈两端的电压为 C．当滑动变阻器的滑片从a端移向b端时，变压器的输出功率一直增大 D．无论取何值，原、副线圈的电流之比均为2：1 15．如图，图甲为理想变压器的示意图，其原、副线圈的匝数比为，电压表和电流表均为理想电表。若变压器的输出电压随时间变化的关系如图乙所示，图中为NTC型热敏电阻，其阻值随温度升高而变小，为定值电阻．下列说法中正确的是（　　）    A．电压表的示数为 B．电压表的示数为 C．温度升高时，电压表的示数不变、电流表的示数变大 D．变压器原、副线圈中的电流之比为 16．如图所示，理想自耦变压器输入端A、B接正弦交变电压，其有效值不变，副线圈有一滑动变阻器R。起初滑片处于线圈的中点位置，滑片处于滑动变阻器R的中点位置，要使自耦变压器的输入功率增大，下列措施可行的是（　　） A．仅向上移动滑片 B．仅向下移动滑片 C．仅向上移动滑片 D．仅向下移动滑片 三、填空题 17．发电机输出功率，输出电压，用原、副线圈匝数比为的变压器甲升压后向远处供电，输电线的总电阻为，到达用户后再用变压器乙降为。则输电线上损失的电功率为___________，变压器乙的原副线圈的匝数比为___________ 18．如图甲，理想变压器原、副线圈匝数比为，电表为理想交流电表，在原线圈两端接入如图乙所示的电压，电压表的读数为__________。若滑片从端向端滑动，电流表读数将__________（选填“增大”、“不变”或“减小”），电压表读数将_________选填“增大”、“不变”或“减小”）。 19．如图所示，一理想变压器原线圈与的交流电源连接，两副线圈分别接灯泡和电动机，原线圈匝数，连接电动机的副线圈匝数，电流表示数为2A，标注有“110V 55W”的灯泡正常发光，电动机线圈的总电阻为，则连接灯泡的副线圈匝数_______匝，流过电动机的电流为 ______A 20．如图所示，一理想变压器的原线圈匝数n1为1000匝，所加电压有效值U=220V，串联了一个阻值为r=40Ω的电阻；副线圈接入电路的匝数n2可以通过滑动触头Q调节，最大匝数为2000匝。副线圈接有电阻R=90Ω，当n2=500匝时，通过R的电流大小为________A；若相当于变压器及负载在原线圈电路中的等效电阻，当n2为________匝时，R消耗的功率最大。 四、解答题 21． 如图为远距离输电示意图，已知电厂的输出功率为100kW，输出电压为250V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1：20，降压变压器的原、副线圈的匝数比为20：1，输电线的总电阻R=10Ω，图中变压器可视为理想变压器，求： (1)图示中的送电电流I2? (2)用户得到的电压U4? (3)用户得到的功率P用? 22．图为一远距离输电的电路示意图，已知发电机的输出电压为，升压变压器原、副线圈的匝数比为，降压变压器原、副线圈的匝数之比，输送功率为。降压变压器的输出电压为，两变压器的均为理想变压器。除两变压器间输电导线电阻外，其它导线电阻不计，求： （1）升压变压器的副线圈两端电压； （2）两变压器间输电导线的总电阻。 23．某光伏电站的功率是200kW，电压为12V直流，送往外地时，先通过逆变器转化为200V的交流电（能量转化效率为80%），然后经变压器I升压，通过总电阻为r=50Ω的输电线路送往用户，再经变压器Ⅱ降为220V电压供用户使用，如图所示．已知输电线上损失的功率为3200W，求： （1）变压器Ⅱ的原、副线圈匝数之比； （2）变压器Ⅱ副线圈中的电流大小。 24．有些机床为了安全，照明电灯用的额定电压为36 V，这个电压是把220 V的电压降压后得到的。若电灯的额定电流为2A，变压器的副线圈匝数为144 匝，求： （1）则原线圈匝数为多少匝？ （2）电灯的额定功率P为多少瓦？ （3）若输入电压为380V，电灯还能正常工作吗？为什么？ 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《专题：变压器和远距离输电问题 能力提升综合检测训练（B卷）》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C A B D B D D C D 题号 11 12 13 14 15 16 答案 ABD AD AC AC AC BD 1．B 【详解】A．由于二极管具有单向导电性，所以灯泡中通的不是正弦式交流电，故A错误； BC．变压器原线圈的输入电压有效值为 则副线圈输出电压有效值为 由于二极管具有单向导电性，所以灯泡只有半个周期有电压和电流，设灯泡两端电压的有效值为，根据有效值定义可得 解得 则副线圈中的电流大小为 故B正确，C错误； D．若线框匝数增加，E的增大是由于线框匝数增加，线框中的磁通量变化率并没有增加，故D错误。 故选B。 2．C 【详解】AB．升压变压器原线圈的电流为 根据可得，输电线电流为 输电线上损耗的功率为 故AB错误； C．用户端获得的电功率为 把代入，解得用户端的电流为 故C正确； D．降压变压器的匝数比为 故D错误。 故选C。 3．A 【详解】AB．设交流电源输出电压有效值为U，原线圈两端电压为U1，通过原线圈的电流为，副线圈两端电压为，通过副线圈的电流为，变压器及其右侧电路的等效电阻为，结合理想变压器的原理有 则原线圈中的电流 则电压表的示数 由数学知识可知当 时电压表示数最大，结合题述可得一定大于，故A正确，B错误； C．P向下滑动过程，减小，结合上述分析可知，原线圈中的电流增大，故C错误； D．原线圈中电流增大，与原线圈相接的定值电阻两端的电压增大，则原线圈两端的电压减小，故D错误。 故选A。 4．B 【详解】A B．需将间的电压降低后才能接普通的交流电压表，由 ab端所接线圈的匝数较少，可知接接普通的交流电压表，A错误，B正确； C．电压互感器不改变交变电流的频率，故C错误； D．由 且 得 由 知电压互感器正确连接后，原线圈中的电流小于副线圈中的电流，故D错误。 故选B。 5．D 【详解】A．消耗的电功率为 故A错误； B．a、b端接入有效值为220V的正弦式交流电源，通过的电流为1A，而的电阻为，则 因此可知原线圈电压 线圈匝数比为，则副线圈电压 副线圈中电流为 消耗的电功率为 故B错误； C．电动机两端的电压为 故C错误； D．电动机为非纯电阻用电器，功率满足关系 则电动机的输出功率为 故D正确。 故选D。 6．B 【详解】A．图乙中电压的最大值，则有 解得，电压的有效值为 故A错误； B．变压器原、副线圈中的电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈中的电压之比是5：1，所以电压表的示数为，故B正确； CD．R处温度升高时，电压表示数不变，阻值减小，副线圈电流I2增大，则输出功率增大，而输出功率和输入功率相等，所以原线圈电流增大，即电流表示数增大，根据 知，电阻R0消耗的电功率增大，故CD错误。 故选B。 7．D 【详解】A．由u=311sin100πt（V）可知ω=100π， 故变压器输出电压频率为，A错误； B．设变压器的输出电压为U2，灯泡L1正常发光，则，由题意可知变压器的输入电压，故变压器原副线圈匝数比 ，B错误； C．变压器的输出电流为 由变压器电流关系 可得 交流电源的电压有效值 故电阻R1的电阻，C错误； D．设副线圈总电阻为R，将变压器等效为一个电阻，则有 故 若将滑动变阻器R2触头向b端移动，则副线圈总电阻变大，故等效电阻变大，由 可知I1减小，又因为 故U1变大，所以U2变大，流过灯泡L1的电流变大，灯泡将会变亮，D正确。 故选D。 8．D 【详解】A．灯泡的规格为“40V，40W”，则灯泡正常发光时通过灯泡的电流为A，故A错误； BC．灯泡的电阻为 设副线圈电压为，则灯泡正常发光时有 若将滑动变阻器接入电路的电阻增大10Ω，灯泡的功率减少19%，此时灯泡功率为 副线圈电流为A 同时有 解得，V，故BC错误； D．根据变压器原、副线圈的匝数比与电压的比例关系有 解得，故D正确； 故选D。 9．C 【详解】AC．变压器原、副线圈的电压之比满足 原线圈所接电压的有效值为 可知副线圈电压的有效值为 因此电压表的读数为副线圈电压的有效值 副线圈电流有效值为 副线圈的输出功率 理想变压器原线圈的输入功率为，故A错误，C正确； B．电流表的读数为原线圈电流的有效值，其大小为，故B错误； D．原线圈所接电压 可知交变电流的频率为 原、副线圈的交流电的频率相同，则副线圈中交流电的频率也是，故D错误。 故选C。 10．D 【详解】A．根据图（乙）得到原线圈输入电压的最大值 根据正弦式交变电流最大值和有效值的关系可知，原线圈输入电压的有效值 则电压表的示数为，故A错误； B．若没有转换器，原副线圈磁通量恒定，不会发生电场感应现象，变压器副线圈无电流输出，故B错误； C．根据图（乙）得到原线圈输入电压周期为 频率为 一个周期电流方向改变2次，变压器不改变交变电流的频率，故副线圈电流方向每秒改变100次，故C错误； D．瞬时电压大于5000V即火花放电，即副线圈输出电压最大值 根据变压比可知 所以实现燃气灶点火的条件是 故D正确。 故选D。 11．ABD 【详解】A．根据理想变压器输入功率与输出功率相等，可知变压器的输出功率等于，故 代入数据解得 故A正确； B．根据理想变压器电压与匝数的关系可得 故B正确； C．输电线上的损失功率 代入数据解得 故C错误； D．由 可知，保持输入功率不变，增大时，减小，则输电线上 将减少，由能量守恒知用户得到的功率将增大，故D正确。 故选ABD。 12．AD 【详解】A．从垂直于中性面时开始计时，矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为 故A正确； B．由交流电的产生可知，线圈中产生的最大电动势 交流发电机内电阻不计，所以电压表V1的示数等于；故B错误； C．交流发电机内电阻不计，故变压器输入电压不变，根据理想变压器的变压比公式 当P位置向上滑动时，对变压器副线圈上的电压没有影响，电压表V2读数不变，故C错误； D．当P位置向上移动时，R增大，根据电功率的表达式：，可知变压器的输出功率减小，故输入功率也减小，故D减小。 故选AD。 13．AC 【详解】A．当R3滑片滑至正中间时，变压器输出端总电阻为 电压为、电流为，根据 可得 又 联立可得 故A正确； B．滑片下滑，输出端总电阻减小，总电流增大，则输入电流增大，电流表读数增大，故B错误； C．当变压器输出功率最大时，输出端总电阻R，有 可得 根据串并联电路电阻的规律有 可得 根据，可得最大输出功率为 故C正确； D．根据 可得 ， 又 当滑片滑至正中间时，变压器输出端总电阻为 可得 又 可得 所以 故D错误。 故选AC。 14．AC 【详解】A．将理想变压器和后面的负载看成等效电阻，当变阻器的滑片位于b端时 又 可得 A正确； D．原、副线圈的电流之比为 D错误； B．当变阻器的滑片位于a端时 原线圈两端电压为 B错误； C．将看成交流电源的内阻，则变压器的输入功率为电源的输出功率，当内电阻等于外电阻时，变压器的输出功率最大，此时有 解得 所以变阻器的滑片从a端移向b端时，变压器的输出功率一直增大，C正确。 故选AC。 15．AC 【详解】AB．由图乙可得变压器副线圈输出电压有效值为 变压器规律 可得 U1=144V 电压表示数为有效值144V，故选项A正确，B错误； C．电压表测量初级电压有效值，则电压表的示数不变，当温度升高时，阻值减小，次级电压不变，则电流表的示数变大，选项C正确。 D．由变压器规律 所以变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4，选项D错误。 故选AC。 16．BD 【详解】AB．若仅向下移动滑片，则滑动变阻器两端的电压升高，变压器的输入功率增大，选项A错误，B正确； CD．若仅向下移动滑片，滑动变阻器两端的电压不变，通过滑动变阻器的电流增大，故变压器的输入功率增大，选项C错误，D正确。 故选BD。 17． /2000W 【详解】[1]输电线的电流为，升压变压器原线圈电压为，升压变压器副线圈电压为，升压变压器原副线圈匝数比为，，输电线电阻，输电功率为 根据 得 输电线电流 所以输电线损耗的功率 [2]输电线上损耗的电压 降压变压器的原线圈电压 降压变压器的副线圈电压 所以降压变压器的原副线圈的匝数比为 18． 增大 不变 【详解】[1]假设原线圈电压有效值为，由电压有效值定义可得 解得 副线圈电压为 所以电压表的读数为V。 [2][3]副线圈电压值不变，所以电压表的示数不变，滑片从端向端滑动时接入电路的阻值变大，与的并联阻值变大，由串联电路电压分配原理可知，电阻的电压变大，所以电流表的示数增大。 19． 60 7 【详解】[1]初级电压有效值为 灯泡两端电压U2=110V 则 解得n2=60匝 [2]电动机两端电压 电动机消耗的功率 通过电动机的电流 20． 1.1 1500 【详解】[1]因 解得通过R的电流大小为 I2=1.1A [2]若相当于变压器及负载在原线圈电路中的等效电阻，将电阻r等效为电动势为220V的电源的内阻，则当外电阻与内阻相等时R上的功率最大，即 解得 n2=1500 21．(1)20A (2)240V (3)96kW 【详解】（1）由变压器原、副线圈的电压比等于匝数比 可得 由理想变压器原、副线圈的功率相等可得 由电功率公式可得输电线上的电流为 （2）输电线上损失的电压是 对降压变压器输入电压为 由 可得用户得到的电压，有 （3）输电线损失的功率是 用户得到的功率 22．（1）；（2） 【详解】（1）根据理想变压器电压与匝数比的关系，升压变压器副线圈两端电压 （2）降压变压器原线圈两端电压 又有 由闭合电路欧姆定律得 23．（1）980:11；（2）712.7A 【详解】（1）根据题意 输电线上损失的功率 解得 解得 变压器II的原、副线圈匝数之比 （2）用户得到的功率 解得 24．（1）；（2）72W；（3）灯不能正常工作，理由见解析 【详解】（1）根据 解得原线圈匝数 （2）电灯的额定功率 （3）电灯不能正常工作，因为输入电压越高，输出电压越高，若输入电压为380V，输出电压超过灯泡的额定电压36V，灯不能正常工作。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $