第十三章 必刷题 变压器电能的输送 课时跟踪练习53 -2027届高三物理一轮复习精讲精练

**基本信息** 聚焦变压器与电能输送核心考点，通过阶梯式题型构建从原理应用到实际问题解决的逻辑训练体系。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础概念|1-2题|原副线圈电压电流关系、周期计算|从u-t图像提取有效值，建立匝数比与电压关系| |综合应用|3-7题|多副线圈、动态调节、互感器|通过开关/滑片调节考查功率守恒与电路动态分析| |拓展计算|8-10题|二极管整流、调光电路、输电损耗|结合非纯电阻电路与实际输电模型，强化能量观念|

课时跟踪练53　变压器　电能的输送 　(1—7题,每题5分) 1.(2026)如图甲所示,某理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1,输入电压随时间变化的ut图像如图乙所示,定值电阻R1的阻值为R2的2倍,则(　　) A.副线圈交流电的周期为0.25 s B.电压表示数为12 V C.副线圈干路电流为流过R1电流的2倍 D.原、副线圈功率之比为4∶1 2.如图所示的变压器,输入电压为220 V,可输出12 V、18 V、30 V的电压,匝数为n1的原线圈中电压随时间变化的关系式为u=Umcos(100πt) V。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,Um为220 V B.BC间线圈匝数为120,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 3.(多选)如图所示,发电机的矩形线圈长为2L、宽为L,匝数为N,放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0、n1和n2,两个副线圈分别接有电阻R1和R2,当发电机线圈以角速度ω匀速转动时,理想电流表读数为I,不计线圈电阻,下列说法正确的是(　　) A.通过电阻R2的电流为 B.电阻R2两端的电压为 C.n0与n1的比值为 D.发电机的功率为 4.(2026)在如图所示的电路中,L1为标有“4 V　2 W”字样的灯泡,L2、L3为两只标有“8 V　6 W”字样的相同灯泡,变压器为理想变压器。已知三只灯泡均正常发光,则a、b端输入正弦式交流电压的最大值为(　　) A.24 V　 B.24 V C.28 V　 D.28 V 5.(多选)(2026)如图所示,理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节,副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R0和R1、开关S。S处于闭合状态,在原线圈电压U0不变的情况下,为提高R1的热功率,可以(　　) A.保持T不动,滑动变阻器R的滑片向f端滑动 B.将T向b端移动,滑动变阻器R的滑片位置不变 C.将T向a端移动,滑动变阻器R的滑片向f端滑动 D.将T向b端移动,滑动变阻器R的滑片向e端滑动 6.(2026)在如图所示的电路中,理想变压器原线圈接电压有效值恒定的正弦式交变电流,下列分析正确的是(　　) A.只将开关S1从2拨向1,电流表A的示数变小 B.只将开关S1从2拨向1,副线圈两端的电压不变 C.只将开关S2从4拨向3,R1和R2消耗的总功率变大 D.只将开关S3从闭合改为断开,变压器的输入功率变小 7.(多选)如图所示,L1和L2是输电线,甲、乙是两个互感器(可视为理想变压器),其中的线圈匝数关系为n1∶n2=200∶1,n3∶n4=1∶100,电流表和电压表均为理想交流电表。下列说法正确的是(　　) A.甲是电流互感器,乙是电压互感器 B.甲是电压互感器,乙是电流互感器 C.若V表示数为30 V,则输电线两端的电压最大值为6 000 V D.若A表示数为5 A,则通过输电线的电流有效值为500 A 　(8—9题,每题6分) 8.(多选)(2026)一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是5∶1,原线圈接入电压为220 V的正弦式交流电,各元件正常工作,一只理想二极管和一个滑动变阻器R串联接在副线圈上,如图所示,电压表和电流表均为理想交流电表。下列说法正确的是(　　) A.电压表的示数约为31 V B.电压表的示数约为44 V C.若滑动变阻器接入电路的阻值为20 Ω,则1 min 内产生的热量约为2.9×103 J D.若将滑动变阻器的滑片向上滑动,则两电表读数均减小 9.(多选)(2026)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,图甲中灯泡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.图甲中灯泡L两端电压的可调范围比图乙中的大 10.(13分)(2026)如图所示,某小型水电站发电机的输出功率为10 kW,输出电压为400 V,向距离较远的用户供电,为了减少电能损耗,使用2 kV高压输电,最后用户得到“220 V　9.5 kW”的电能,变压器均视为理想变压器。求: (1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比; (2)输电线路导线电阻R; (3)用户降压变压器原、副线圈匝数比。 学科网（北京）股份有限公司 $ 课时跟踪练53　变压器　电能的输送 　(1—7题,每题5分) 1.(2026)如图甲所示,某理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1,输入电压随时间变化的ut图像如图乙所示,定值电阻R1的阻值为R2的2倍,则(　　) A.副线圈交流电的周期为0.25 s B.电压表示数为12 V C.副线圈干路电流为流过R1电流的2倍 D.原、副线圈功率之比为4∶1 解析:副线圈交流电的周期与原线圈交流电的周期相同,即等于输入电压的周期T,由题图乙可得T=0.25 s-0.1 s=0.15 s,解得T=0.2 s,A错误;由题图乙得输入电压的最大值U1m=48 V,则原线圈两端电压的有效值为U1=48 V,电压表示数为副线圈两端电压的有效值,由理想变压器原、副线圈两端电压与匝数的关系得=,解得U2=12 V,B正确;由题意得R1=2R2,副线圈干路中的电流I2=+=,通过R1的电流为IR1=,故副线圈干路电流为流过R1电流的3倍,C错误;根据理想变压器的特点可知,原、副线圈的功率相等,即功率之比P1∶P2=1∶1,D错误。 答案:B　 2.如图所示的变压器,输入电压为220 V,可输出12 V、18 V、30 V的电压,匝数为n1的原线圈中电压随时间变化的关系式为u=Umcos(100πt) V。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,Um为220 V B.BC间线圈匝数为120,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 解析:根据理想变压器的变压规律有=,代入U=220 V解得n1=2 200,Um=U=220 V,A错误;由功率与电压的关系得UBC==12 V,根据理想变压器的变压规律有=,代入数据解得nBC=120,由欧姆定律得I==1 A,B错误;由以上分析结合题意可知UAB=18 V,UAC=30 V,变压器不改变交流电的频率,故f==50 Hz,C错误;由欧姆定律得I'==2.5 A,周期T==0.02 s,D正确。 答案:D 3.(多选)如图所示,发电机的矩形线圈长为2L、宽为L,匝数为N,放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0、n1和n2,两个副线圈分别接有电阻R1和R2,当发电机线圈以角速度ω匀速转动时,理想电流表读数为I,不计线圈电阻,下列说法正确的是(　　) A.通过电阻R2的电流为 B.电阻R2两端的电压为 C.n0与n1的比值为 D.发电机的功率为 解析:由题意知理想电流表读数为I,则根据欧姆定律有U1=IR1,根据理想变压器电压与匝数的关系有=,=,代入有U0=IR1,U2=,再由欧姆定律有U2=I2R2,可计算出I2=I,A错误,B正确;由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈,则有Emax=NB·2L2ω,U0==NBL2ω,由选项A、B知U0=,则=,C正确;由于变压器为理想变压器,则有P0=P1+P2=U1I+U2I2=I2R1+U2I2,解得P0=·(),由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈,则发电机的功率为P0,D错误。 答案:BC 4.(2026)在如图所示的电路中,L1为标有“4 V　2 W”字样的灯泡,L2、L3为两只标有“8 V　6 W”字样的相同灯泡,变压器为理想变压器。已知三只灯泡均正常发光,则a、b端输入正弦式交流电压的最大值为(　　) A.24 V　 B.24 V C.28 V　 D.28 V 解析:L2、L3的额定电流I23==0.75 A,所以变压器副线圈中的电流I2=2I23=1.5 A,通过原线圈的电流等于L1的额定电流,即I1==0.5 A,所以变压器原、副线圈的匝数之比==,副线圈两端电压等于L2和L3的额定电压,即U2=8 V,则原线圈两端电压U1=U2=24 V,a、b端输入电压的有效值U=UL1+U1=4 V+24 V=28 V,其最大值Um=28 V。故选D。 答案:D 5.(多选)(2026)如图所示,理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节,副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R0和R1、开关S。S处于闭合状态,在原线圈电压U0不变的情况下,为提高R1的热功率,可以(　　) A.保持T不动,滑动变阻器R的滑片向f端滑动 B.将T向b端移动,滑动变阻器R的滑片位置不变 C.将T向a端移动,滑动变阻器R的滑片向f端滑动 D.将T向b端移动,滑动变阻器R的滑片向e端滑动 解析:保持T不动,根据理想变压器的规律可知副线圈两端电压不变,当滑动变阻器R的滑片向f端滑动时,R与R1串联后的总电阻减小,电流增大,根据P=I2R1可知,此时R1的热功率增大,故A正确;将T向b端移动,副线圈匝数变小,故副线圈两端电压变小,滑动变阻器R的滑片位置不变时,通过R1的电流减小,此时R1的热功率减小,故B错误;将T向a端移动,副线圈匝数增加,故副线圈两端电压变大,滑动变阻器R的滑片向f端滑动,R与R1串联后的总电阻减小,电流增大,此时R1的热功率增大,故C正确;将T向b端移动,副线圈匝数减少,故副线圈两端电压变小,滑动变阻器R的滑片向e端滑动,R与R1串联后的总电阻增大,电流减小,此时R1的热功率减小,故D错误。 答案:AC 6.(2026)在如图所示的电路中,理想变压器原线圈接电压有效值恒定的正弦式交变电流,下列分析正确的是(　　) A.只将开关S1从2拨向1,电流表A的示数变小 B.只将开关S1从2拨向1,副线圈两端的电压不变 C.只将开关S2从4拨向3,R1和R2消耗的总功率变大 D.只将开关S3从闭合改为断开,变压器的输入功率变小 解析:只将S1从2拨向1时,n1变小,由理想变压器的变压公式=,U1、n2不变,副线圈两端的电压U2变大,由I2=可知,副线圈中的电流变大,则变压器的输出功率变大,输入功率变大,故原线圈中的电流变大,即电流表的示数变大,A、B错误;将开关S2从4拨向3,n2变小,由理想变压器的变压公式=,U1、n1不变,可知副线圈两端的电压U2变小,由P2=可知,R1和R2消耗的总功率变小,C错误;只将开关S3从闭合改为断开,副线圈少一个支路,其总电阻变大,而U2不变,由P2=可知,变压器的输出功率减小,则变压器的输入功率变小,D正确。 答案:D 7.(多选)如图所示,L1和L2是输电线,甲、乙是两个互感器(可视为理想变压器),其中的线圈匝数关系为n1∶n2=200∶1,n3∶n4=1∶100,电流表和电压表均为理想交流电表。下列说法正确的是(　　) A.甲是电流互感器,乙是电压互感器 B.甲是电压互感器,乙是电流互感器 C.若V表示数为30 V,则输电线两端的电压最大值为6 000 V D.若A表示数为5 A,则通过输电线的电流有效值为500 A 解析:甲的原线圈两端并联接在高压线路中,所以是电压互感器,乙的原线圈串联接在输电线路中,所以是电流互感器,故A错误,B正确;电压表测电压的有效值,若V表示数为30 V,已知n1∶n2=200∶1,则输电线两端的电压有效值为U1=U2=×30 V=6 000 V,故C错误;电流表测电流的有效值,若A表示数为5 A,则通过输电线的电流的有效值为I3=I4=×5 A=500 A,故D正确。 答案:BD 　(8—9题,每题6分) 8.(多选)(2026)一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是5∶1,原线圈接入电压为220 V的正弦式交流电,各元件正常工作,一只理想二极管和一个滑动变阻器R串联接在副线圈上,如图所示,电压表和电流表均为理想交流电表。下列说法正确的是(　　) A.电压表的示数约为31 V B.电压表的示数约为44 V C.若滑动变阻器接入电路的阻值为20 Ω,则1 min 内产生的热量约为2.9×103 J D.若将滑动变阻器的滑片向上滑动,则两电表读数均减小 解析:原、副线圈的电压与匝数成正比,所以副线圈两端电压为44 V,由于副线圈接着二极管,它具有单向导电性,根据电流的热效应知·=·T,解得U=22 V≈31 V,故A正确,B错误;电压表两端电压的有效值为U=22 V,则1 min内产生的热量为Q=t=×60 J=2 904 J≈2.9×103 J,故C正确;将滑动变阻器的滑片向上滑动,接入电路中的阻值变小,电流表的读数变大,但对原、副线圈两端的电压无影响,即电压表的读数不变,故D错误。 答案:AC 9.(多选)(2026)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,图甲中灯泡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.图甲中灯泡L两端电压的可调范围比图乙中的大 解析:滑片P在最左端时,题图甲、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,题图甲中总电阻为P左端电阻与灯泡串联,题图乙中总电阻为灯泡与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,则题图甲中灯泡电压大于图乙中灯泡电压,则题图甲中灯泡功率比题图乙中灯泡功率大,故B错误;当P滑到R最左端时,题图甲中只有灯泡,题图乙中R与灯泡并联,总电阻更小,输出功率更大,题图甲比题图乙更节能,故C正确;题图乙中的灯泡两端电压在0到6 V间变化,题图甲中灯泡两端电压最高为6 V,最低达不到0,则题图乙中灯泡两端电压可调范围大,故D错误。 答案:AC 10.(13分)(2026)如图所示,某小型水电站发电机的输出功率为10 kW,输出电压为400 V,向距离较远的用户供电,为了减少电能损耗,使用2 kV高压输电,最后用户得到“220 V　9.5 kW”的电能,变压器均视为理想变压器。求: (1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比; (2)输电线路导线电阻R; (3)用户降压变压器原、副线圈匝数比。 解析:(1)根据题意可知U1=400 V,U2=2 000 V 则水电站升压变压器原、副线圈匝数比===。 (2)根据题意,输电线路损耗的功率P损=10 kW-9.5 kW=0.5 kW 输电线路中的电流I2===5 A 又P损=R 解得R=20 Ω。 (3)根据题意可知U4=220 V 用户降压变压器原线圈两端电压U3=U2-I2R=1 900 V 则用户降压变压器原、副线圈匝数比===。 答案:(1)　(2)20 Ω　(3) 学科网（北京）股份有限公司 $