11.2变压器 电能的输送 专项训练 -2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 聚焦变压器与电能输送核心考点，通过情境化题型构建从原理到应用的完整知识链，强化科学思维与问题解决能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础概念应用|10题（单选7+多选3）|结合无线充电、特高压输电等情境，考查变压比、功率守恒及动态分析|从理想变压器基本规律（变压比、变流比）到互感器应用，构建概念-规律-应用逻辑| |综合计算|3题|多过程综合题，涉及功率损失、电压输送及匝数比推导|以能量守恒为核心，衔接发电、输电、用电全流程，强化科学推理| |实验探究|2题|模拟低压/高压输电实验，含数据读取与误差分析|通过实验验证高压输电节能原理，体现科学探究与证据意识|

11.2变压器 电能的输送专项训练 2027届高考物理一轮复习 一、单选题 1．手机无线充电技术越来越普及，图甲是使用220 V正弦交变电源的手机无线充电装置，其工作原理如图乙所示。其中S为探测开关，若手机支持无线快充，则S与1接通，此时送电线圈和受电线圈的匝数比N1:N2=3:1，手机两端的电压为9 V，充电功率为27 W；若手机不支持无线快充，则S与2接通，此时送电线圈和受电线圈的匝数比N1:N3=5:1，手机两端的电压为5 V，充电功率为5 W。送电线圈所接的电阻R=40 Ω，开关1所接电阻为R1，开关2所接电阻为R2。若把装置线圈视为理想变压器，则下列说法正确的是（    ） A．R1的阻值为18 Ω B．快速充电时，送电线圈的输入电压为180 V C．S与2接通时，a、b间的输入功率为22 W D．S与2接通时，受电线圈两端的电压为44 V 2．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比，在原线圈两端加上随时间变化规律为的交变电压，交流电流表为理想电表，。则下列说法正确的是（     ） A．电流表的示数为20A B．电阻R两端的电压为 C．电阻R消耗的功率为 D．副线圈中产生的交变电流频率为50Hz 3．特高压输电是我国“西电东送”战略的核心技术支撑。图示为某实验小组模拟特高压输电简化电路，发电机输出稳定正弦交变电压，输电线路总电阻为，两变压器视为理想变压器。升压变压器原、副线圈匝数分别用、表示，用户端所接电阻的阻值用表示。下列说法正确的是（　　） A．若仅增大，消耗的功率减少 B．若仅增大，消耗的功率不变 C．若仅增大，消耗的功率增大 D．若仅增大，消耗的功率不变 4．如图甲所示，理想变压器原副线圈匝数比，原线圈连接定值电阻，副线圈连接阻值足够大的滑动变阻器端输入如图乙所示的正弦式交流电。将滑动变阻器的滑片从端缓慢向下滑动，则（　　） A．间交变电压的有效值为 B．消耗的功率先增大后减小 C．滑动变阻器消耗的最大功率为 D．两端电压减小 5．某变压器的原线圈匝数未知，将的正弦交流电输入原线圈。改变副线圈的匝数n，测得副线圈两端的电压U与匝数n之间的关系如图所示。若该变压器为理想变压器，则原线圈的匝数最接近（　　） A．110 B．160 C．210 D．310 6．如图三个规格相同的小灯泡（可视为纯电阻）连接在理想变压器的原、副线圈上。三个小灯泡均能正常发光，已知小灯泡正常工作时的电阻为，变压器原线圈ab端输入电压为，则单个小灯泡的额定功率为（　　） A． B． C． D． 7．互感器是一种特殊变压器，其原理为法拉第电磁感应定律。如图所示，在输电线路起始端接I、II两个互感器，用来测高压电的电流或电压，I、II两个互感器原、副线圈的匝数比分别为1∶20和200∶1，电流互感器的示数为2A，电压互感器的示数为100V，互感器均视为理想变压器，不计互感线圈的电阻。下列说法正确的是（　　） A．互感器I是电流互感器，互感器II是电压互感器 B．通过输电线的电流为10A C．输电线路的输送电压为2000V D．输电线路的总功率为2.0×104W 二、多选题 8．如图所示，M、N端连接一个稳压交流电源，其有效值为6V，理想变压器的原线圈上接有定值电阻，副线圈上接有最大阻值为的滑动变阻器R，原、副线圈匝数之比，电流表、电压表均为理想电表。初始时，滑动变阻器R的滑片处于正中间位置，电流表、电压表示数分别为I、U，现将滑片逐步上移至最上端，电流表、电压表变化量的绝对值分别为、，下列说法正确的是（     ） A．滑片上移过程中电压表示数增大，电流表示数减小 B． C．滑动变阻器R的滑片处于正中间位置时，电流表示数为1A D．当滑动变阻器接入电路的阻值为9Ω时，变压器输出功率最大且为9W 9．光伏发电作为清洁电能已广泛应用，如图所示是某光伏发电系统为街道供电照明的示意图。已知太阳能光伏发电机的输出电压为250 V，升压变压器的原、副线圈的匝数之比，街道有标有“220 V、100 W”字样的电灯5400盏。若全部电灯正常发光，变压器均为理想变压器，输电线损耗功率是发电机输出功率的10%。下列说法正确的是（　　） A．升压变压器可以提高输电电压，从而提高输电功率 B．降压变压器的匝数比 C．输电线的总电阻 D．若仅增加街道的电灯，随输出功率增大，输电线上损失的功率占发电机输出功率的比例也增大 10．光伏发电的蓬勃发展为我国实现“碳达峰”、“碳中和”提供了强劲引擎。如图甲所示，某光伏发电阵列产生的直流电先经过逆变器转换为图乙所示的正弦式交流电，再经过理想变压器升压后，通过输电线输送到变电站，输电线的等效电阻为。若理想变压器的输入功率为，输出电压为，下列说法正确的是（　　） A．图乙所示交流电电压的瞬时值表达式为 B．输电线上损失的电压为 C．变压器原、副线圈匝数比为 D．变压器原线圈中的电流为 三、实验题 11．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4V，伏安特性曲线如图1），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2连接电路，选择学生电源交流挡，使输出电压为4V，闭合，调节电阻箱阻值为40Ω，A1（量程为100mA）示数如图3所示，为______mA，学生电源的输出功率为______W（结果保留两位有效数字）。 (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4连接电路后闭合。若变压器处滑片上移，则电流表的示数______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。现调节T1、T2匝数比为1:4和4:1，则低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的______倍。（结果保留两位有效数字） 12．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、； 规格相同的电阻箱、； 相同的灯泡、（额定电压为）； 交流电流表、、，交流电压表、； 开关、，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，将双刀双掷开关置于处，闭合，调节电阻箱阻值，示数为时（量程为）示数如图乙所示，为______，学生电源的输出功率为_______。 (2)模拟高压输电。保持学生电源输出电压不变，将双刀双掷开关置于处，调节电阻箱阻值与（1）中阻值相同，闭合。调节、，使示数为，此时示数为，则低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的_____倍。 (3)示数为，高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了_______。 四、解答题 13．某理想变压器如图甲所示，原、副线圈匝数比为，，输入电压随时间变化的图像如图乙所示，求： (1)副线圈两端电压的有效值； (2)电阻在交变电流的一个周期内产生的焦耳热。 14．水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流，水的流量为，落差，水的密度为，现利用其发电，若发电机的总效率为，输出电压为，输电线的总电阻为，为满足用电的需求，使用户获得220V的电压，此时输电线上允许损失的电功率与发电机输出电功率的比值为。（取） (1)求输电线中的电流； (2)分别求输电线路使用的理想升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比； (3)如果输送的电能供“220V，100W”的电灯使用，求能够正常发光的电灯的盏数。 15．如图所示为某一新能源动力电池充电的供电电路图．升压变压器副线圈两端接有一理想电压表，示数，升压变压器原、副线圈的匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比。充电桩充电时的额定功率，额定电压，变压器均视为理想变压器．求： (1)升压变压器原线圈两端电压以及降压变压器原线圈两端电压； (2)通过输电线上的电流及输电线的总电阻； (3)供电电路的效率。 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B D A C C B A AD CD BC 11．(1) 90 0.36 (2) 变大 1.4 12．(1) 180 2.7 (2)100 (3)0.6 13．(1) (2) 【详解】（1）由图乙可知，原线圈输入正弦交流电的最大值 根据正弦交流电有效值与峰值的关系，原线圈电压的有效值 根据理想变压器的变压规律 已知，代入解得 （2）由图乙可知，相邻两个峰值的间隔为周期，得交变电流周期 根据焦耳定律，一个周期内产生的焦耳热 14．(1) (2)， (3)475盏 【详解】（1）根据题意可知，由能量守恒可得，发电机的输出功率 输电线上的电流用表示，则电功率损失     联立解得     （2）根据题意可知，升压变压器原线圈两端的电压 副线圈两端的电压为     升压变压器原副线圈的匝数比为     输电线上的电压损失为     降压变压器原线圈两端的电压为     降压变压器副线圈两端的电压为 降压变压器原副线圈的匝数比为     （3）设正常发光的电灯的盏数为，则有     解得盏 15．(1)， (2)， (3) 【详解】（1）根据理想变压器两端电压与匝数的关系 得 额定电压，根据 得 （2）充电桩充电时的额定功率，可知降压变压器的输入功率为，通过输电线上的电流 输电线电压降 输电线的总电阻 （3）配电设施的输出功率 供电电路的效率 学科网（北京）股份有限公司 $