第34讲 变压器 电能的输送 跟踪训练-2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 聚焦变压器原理与电能输送，通过分层训练构建从基础公式应用到动态分析的完整认知链，强化科学思维中的模型建构与推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |理想变压器原理|1-4题|基础计算与图像分析|从电压电流关系到复杂铁芯结构，层层递进| |动态分析|5-7题|电路变量关联推理|负载变化→副线圈电流→原线圈参数的连锁分析| |电能输送|8-14题|实际问题综合应用|升压降压模型→功率损失计算→远距离输电优化|

第34讲 变压器　电能的输送 跟踪训练 基础对点练 1． 选择题： 对点1　理想变压器的原理及应用 1.牙医所用的口腔X射线机，需利用变压器将电压从220 V升到96 kV，输出电流为1.0 mA。若将此变压器视为理想变压器，则(　　) A.该变压器的输入功率为96 kW B.该变压器的原、副线圈匝数比为11∶4 800 C.该变压器的输入电流约为0.4 mA D.该变压器功能主要利用自感现象实现 2.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 3.如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比n1∶n2＝22∶1，原线圈接入一理想电流表A，副线圈接入一内阻为r＝1 Ω的电动机M。当原线圈接入电压为U1＝220 V的交流电源时，电动机M的输出功率为P＝25 W，其他电阻不计，则电流表A的读数为(　　) A. A B. A C. A D. A 4.如图甲所示的“日”字形理想变压器，当原线圈a、b端通以交变电流时，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a、b端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a、b中的输入电压u＝220sin(50πt) V D.电流表A1的示数为2.5 A 对点2　理想变压器的动态分析 5.电网输送的电能在进入居民家庭之前要经过变压器的降压处理，图甲为街头变压器，图乙为街头变压器通过降压给用户供电的示意图。现将该过程做一定理想化处理:变压器为理想变压器且输入电压的有效值大小恒定不变，图中电表均为理想电表。变压器到用户之间输电线的总电阻用R0表示，当用户用电器增加时，下列说法正确的是(　　) A.电压表的示数不变 B.电压表的示数增大 C.电流表的示数减小 D.电流表的示数增大 6.心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可等效为一个不计内阻的交流电源，其电压会随着心跳频率发生变化。如图所示，心电图仪与一理想变压器的原线圈相连接，扬声器(等效为一个定值电阻)与一滑动变阻器连接在副线圈两端。下列说法正确的是(　　) A.保持电压U1不变，向左滑动滑片P，副线圈两端的电压减小 B.保持电压U1不变，向左滑动滑片P，变压器的输入功率变小 C.保持滑片P不动，当U1变大时，扬声器的功率变大 D.保持滑片P不动，当U1变大时，扬声器两端的电压变小 7.如图甲所示，理想变压器的原线圈匝数为n1，连接一个理想交流电流表，副线圈接入电路的匝数n2可以通过滑动触头P调节，副线圈接有定值电阻R0和力敏电阻R，力敏电阻的阻值R与所受压力大小F的对应关系如图乙所示。物块m置于力敏电阻上，保持原线圈输入的交流电压不变。下列说法正确的是(　　) A.只减小物块对R的压力，电流表的示数减小 B.只增大物块对R的压力，R0两端的电压增大 C.只将滑动触头P向左滑动，电流表的示数增大 D.只将滑动触头P向右滑动，R0两端的电压增大 对点3　电能的输送 8.如图为特高压输电示意图，升压变压器T1、降压变压器T2均为理想变压器，整流及逆变等过程不计能量损失且有效值不变。若直流输电线的总电阻R＝10 Ω，T2匝数之比n3∶n4＝53∶25，结合图中信息，下列说法正确的是(　　) A.图中“500 kV”指交流电的峰值 B.直流输电线损失的电压为40 kV C.输电功率为4.24×109 W D.当用户负载增加时，用户端增加的功率大于T1输出端增加的功率 9.(多选)图甲为某小型水电站的电能输送示意图，其输入电压如图乙所示。输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)。降压变压器右侧部分为一火灾报警系统(报警器未画出)，R0和R1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，下列说法正确的是(　　) A.> B.乙图中电压的瞬时值表达式为u＝250·sin(100πt) V C.R处出现火情时，输电线上的电流增大 D.R处出现火情时，电压表V的示数增大 综合提升练 1． 选择题： 10.某水电站首批初装机容量1 600万千瓦正式并网发电，在传输电能总功率不变情况下，从原来150 kV高压输电升级为1 350 kV特高压输电。则下列说法正确的是(　　) A.若输电线不变，则输电线上损失的电压变为原来的 B.若输电线不变，则输电线上损失功率变为原来的 C.如果损失功率不变，相同材料、传输到相同地方所需导线横截面积是原先的 D.如果损失功率不变，相同材料、相同粗细的输电线传输距离是原先的9倍 11.(多选)在如图所示的电路中，变压器为理想变压器，电压表、电流表均为理想电表，给电路输入端通以正弦交流电，a、b、c三个灯泡均正常发光。灯泡a上标有“9 V　3 W”字样，a、c两个灯泡完全相同，变压器原、副线圈的匝数之比为3∶1，则(　　) A.电流表的示数为 A B.灯泡b的额定功率为9 W C.电压表的示数为27 V D.电路输入端的输入电压为36 V 12.(多选)如图所示为某台式电脑的电源部分电路图，变压器可视为理想变压器，已知变压器原线圈匝数为n1，接电压U1＝220 V的交流电源，副线圈有两个绕组，匝数分别为n2和n3，输出电压分别为U2＝12 V和U3＝5 V，电路工作时流过每个绕组的电流分别为I1、I2、I3，两个绕组输出的功率分别为120 W和60 W。则下列说法正确的是(　　) A.原线圈和副线圈内的磁通量变化率不相同 B. C.I1＝ A，I2＝10 A，I3＝12 A D. 13.(多选)一电阻不计的线框在匀强磁场中匀速转动，标有“20 V　20 W”的两个相同灯泡L1和L2都正常发光。已知理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R为定值电阻，图示时刻线框平面与磁场方向垂直，则下列说法正确的是(　　) A.线框的输出功率为220 W B.电阻R消耗的电功率为160 W C.线框在图示位置时，线框的输出电压最大 D.线框从图示位置转过90°时，通过线框的电流为 A 培优加强练 14.(多选)小明设计了台灯的两种调光方案，电路图分别如图甲、图乙所示，其中L为灯泡，额定电压为6 V，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，图甲、图乙中灯泡L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 参考答案： 1.答案　B解析　变压器输出功率等于输入功率，则该变压器输入功率P1＝P2＝I2U2＝10－3×96×103 W＝96 W，故A错误;该变压器原、副线圈的匝数比，故B正确;变压器输入电流为I1＝ A＝0.44 A，故C错误;该变压器功能主要是利用互感现象实现，故D错误。 2.答案　B解析　原线圈两端电压的有效值为U1＝＝24 V，A错误;副线圈所接灯泡正常发光，副线圈中电流的有效值为I＝ A＝0.5 A，B正确;原、副线圈匝数之比，C错误;原线圈的输入功率P入＝P出＝3 W，D错误。 3.答案　B解析　由理想变压器电压与匝数的关系可知，副线圈两端的电压U2＝U1＝×220 V＝10 V，设副线圈中的电流为I2，由U2I2＝r＋P，代入数据解得I2＝5 A，根据理想变压器的电流关系，可得原线圈中的电流I1＝I2＝ A，故B正确。 4.答案　D解析　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，解得，故B错误;由题图乙可知Um＝220 V，T＝2×10－2 s，ω＝＝100π rad/s，则原线圈a、b中的输入电压u＝220·sin(100πt) V，故C错误;由U1I1＝U3I2，解得I1＝2.5 A，故D正确。 5.答案　D解析　变压器的原线圈两端电压一定，则副线圈两端电压一定，当用户用电器增加时，副线圈电路中电阻减小，则电流I2变大，根据可知，电流I1变大，即电流表的示数增大;电阻R0两端电压U0＝I2R0变大，则电压表示数UV＝U2－U0减小，故D正确。 6.答案　C解析　保持电压U1不变，根据U2＝U1知，副线圈两端的电压U2不变，向左滑动滑片P，R阻值减小，副线圈中电阻减小，则副线圈中消耗的功率P2＝变大，则变压器的输入功率变大，A、B错误;保持滑片P不动，当U1变大时，根据U2＝U1知，变压器副线圈两端电压U2变大，电流I2变大，则扬声器两端的电压和功率都变大，C正确，D错误。 7.答案　D解析　根据题图乙，压力减小，力敏电阻阻值减小，副线圈中电流增大，则原线圈中电流也增大，即电流表的示数增大，A错误;压力增大，力敏电阻阻值增大，副线圈中电流减小，则R0两端的电压减小，B错误;滑动触头P向左滑动，副线圈匝数减小，由于原线圈输入电压不变，因此副线圈输出电压减小，则副线圈中电流减小，原线圈中电流也减小，即电流表的示数减小，C错误;滑动触头P向右滑动，副线圈匝数增大，副线圈输出电压增大，电阻R0分得的电压增大，D正确。 8.答案　B解析　图中“500 kV”指交流电的有效值，故A错误;根据得U3＝1 060 kV，直流输电线损失的电压为ΔU＝U2－U3＝40 kV，故B正确;输电电流为I2＝＝4 000 A，输电功率为P＝I2U2＝4 000×1 100×103 W＝4.4×109 W，故C错误;当用户负载增加时，T1输出端增加的功率等于用户端增加的功率与输电线上损失的功率之和，则用户端增加的功率小于T1输出端增加的功率，故D错误。 9.答案　BC解析　根据，U2>U1，U3>U4，可知<，故A错误;题图乙中电压最大值Um＝250 V，T＝0.02 s，所以ω＝＝100π rad/s，电压瞬时值表达式为u＝250sin(100πt) V，故B正确;当R处出现火情时，其阻值减小，负载总电阻减小，U4不变，则I4增大，I3增大，故C正确;又ΔU＝I3r增大，输入电压U1不变，n1和n2不变，所以U2不变，由于ΔU＝U2－U3，所以U3减小，n3和n4不变，则U4变小，即电压表V的示数减小，故D错误。 10.答案　B解析　在输电总功率不变的情况下，输电电压由150 kV高压输电升级为1 350 kV，输电电压变为原来的9倍，由电功率公式P＝UI，可知输电电流变为原来的，在输电线不变的情况下，由U＝IR可知输电线上损失的电压变为原先的，故A错误;由电功率公式P＝I2R可知，输电线上损失的功率变为原来的，故B正确;如果损失的功率不变，由电功率公式P＝I2R，可知输电线的电阻变为原来的81倍，由电阻定律R＝ρ可知，相同材料、传输到相同地方所需导线横截面积是原先的，相同材料、粗细的输电线传输距离是原先的81倍，故C、D错误。 11.答案　CD解析　灯泡a上标有“9 V　3 W”字样，a、c两个灯泡完全相同，则灯泡a、c正常发光的电流为Ia＝Ic＝ A，则变压器原线圈中的电流为I1＝Ia＝ A，根据理想变压器的电流比等于匝数的反比，有I2＝I1＝× A＝1 A，根据并联分流原理，可得电流表的示数为IA＝I2－Ic＝ A，故A错误;灯泡b的额定功率为Pb＝UbIb＝UcIA＝9× W＝6 W，故B错误;电压表的示数为UV＝U1＝U2＝×9 V＝27 V，故C正确;电路输入端的输入电压为U＝Ua＋U1＝(9＋27) V＝36 V，故D正确。 12.答案　BC解析　由于原线圈和副线圈绕在同一铁芯上，所以通过线圈的磁通量相等，即磁通量的变化率相同，故A错误;由E＝n知，故B正确;由P＝UI知，绕组n2输出电流I2＝10 A，绕组n3输出电流I3＝12 A，理想变压器的输入功率与输出功率相等，即P1＝P2＋P3，所以绕组n1输入电流I1＝ A，故C正确;由功率关系P1＝P2＋P3知n1I1＝n2I2＋n3I3，所以≠，故D错误。 13.答案　AD解析　由于两个灯泡都正常发光，可知原线圈的电流为I1＝ A＝1 A，副线圈的输出电压为U2＝UL＝20 V，根据可知原线圈的输入电压为U1＝U2＝200 V，则线框的输出电压为U出＝UL＋U1＝220 V，线框的输出功率为P出＝U出I1＝220 W，故A正确;电阻R消耗的电功率为PR＝P出－2PL＝180 W，故B错误;线框在图示位置时，穿过线框磁通量最大，线框中的磁通量变化率为零，则线框的输出电压为零最小，故C错误;线框从图示位置转过90°时，此时通过线框的电流最大，则有Im＝I1＝ A，故D正确。 14.答案　AC解析　由题图可知滑片P在最左端时副线圈两端的电压为灯泡的额定电压6 V，根据理想变压器的变压规律可得，A正确;设滑动变阻器的最大阻值为2R0，当P滑到R中点时，题图甲中L两端的电压为UL＝，同理对题图乙有UL'＝，由于R并＝。则RL>R并，所以UL>UL'，根据PL＝可知图甲中灯泡的功率大于图乙中灯泡的功率，B错误;当P滑到R最左端时，图甲中的滑动变阻器被短路了，图甲电路消耗的功率P1＝，图乙中滑动变阻器与灯泡并联，图乙电路消耗的功率为P2＝，则P1<P2，图甲所示电路比图乙更节能，C正确;图甲中L两端电压的可调范围为~U2，图乙中L两端电压的可调范围为0~U2，则图乙电路L两端电压可调范围更大，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $