第32讲 变压器电能的输送 专项训练-2027届高三物理一轮复习

**基本信息** 聚焦变压器原理及电能输送，通过三级训练构建从原理应用到动态分析再到实际工程问题的知识逻辑链，渗透物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础对点练|8题（3对点）|概念辨析、公式应用|理想变压器原理→动态分析→远距离输电，层层递进| |综合提升练|4题（2选择+2计算）|实际情境（钳形表、压敏电阻）|原理拓展至非理想场景，强化模型建构| |培优加强练|1题|工程案例（抽水蓄能电站）|结合前沿科技，深化科学推理与社会责任|

第32讲 变压器　电能的输送 专项训练 基础对点练 1． 选择题： 对点1　理想变压器的原理和应用 1.(2025·福建卷)某理想变压器如图甲，原、副线圈匝数比4∶1，输入电压随时间的变化图像如图乙，R1的阻值为R2的2倍，则(　　) A.交变电流的周期为2.5 s B.电压表示数为12 V C.副线圈干路的电流为R1电流的2倍 D.原、副线圈功率之比为4:1 2.(2026·江苏南京期中)如图甲所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为11∶2，其原线圈两端接入如图乙所示的正弦交变电流，副线圈通过电流表与负载电阻R相连。若交流电压表和交流电流表都是理想电表，下列说法正确的是(　　) A.变压器输出电压的最大值是40 V B.t=0.01 s时，电流表的示数是0 C.变压器副线圈输出的交变电流的频率为0.5 Hz D.若电流表的示数为1 A，则负载电阻R的阻值为40 Ω 3.如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出u=5sin(100πt) V的交流电，经原、副线圈匝数分别为n1和n2的变压器升压至峰值大于10 kV，就会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火。下列正确的是(　　) A.< B.< C.用电压表测原线圈两端电压，示数为5 V D.副线圈输出交流电压的频率是100 Hz 4.变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。街头见到的变压器是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，则(　　) A.副线圈的导线应当粗些，且副线圈的匝数少 B.副线圈的导线应当粗些，且副线圈的匝数多 C.原线圈的导线应当粗些，且原线圈的匝数少 D.原线圈的导线应当粗些，且原线圈的匝数多 对点2　理想变压器的动态分析 5.(2026·江苏无锡期中)如图所示，M是理想变压器，将a、b接在正弦交流电源上。变压器右侧为一火警报警系统原理图，其中RT为用半导体热敏材料制成的传感器(其电阻率随温度升高而减小)，R1、R2为定值电阻。当传感器RT所在处出现火警时，以下说法正确的是(　　) A.电流表A1的示数不变，电流表A2的示数增大 B.电流表A1的示数增大，电流表A2的示数减小 C.电压表V1的示数增大，电压表V2的示数增大 D.电压表V1的示数不变，电压表V2的示数不变 6.如图，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e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 对点3　远距离输电 7.如图所示，在正常供电时，高压线上输电电压为U，电流为I，热耗功率为ΔP;除冰时，需要将输电线上热耗功率增大至16ΔP，设输电功率和输电线电阻不变，则除冰时需将(　　) A.输电电流变为I B.输电电流变为16I C.输电电压变为U D.输电电压变为4U 8.(2026·江苏南京期中)如图甲，发电站输出正弦式交变电流的功率为P=150 kW，电压为U1=300 V，利用图乙所示电路进行远距离输电，T1、T2均为理想变压器。已知输电线电阻R=30 Ω，输电线上损失的功率ΔP=3 kW，次级发电站两端的电压为U4=300 V，则(　　) A.输电线上的电流I2=100 A B.变压器T2原线圈的电压U3=3×104 V C.变压器T1原、副线圈的匝数比为1∶50 D.变压器T2原、副线圈的匝数比为99∶1 综合提升练 1． 选择题： 9.钳形电流测量仪的结构图如图所示，其铁芯在捏紧扳手时会张开，可在不切断被测载流导线的情况下，通过内置线圈中的电流值I和匝数n获知载流导线中的电流大小I0，下列说法正确的是(　　) A.该测量仪可测量直流电的电流 B.载流导线中电流大小I0= C.若钳形部分铁芯没有完全闭合，测量出的电流将大于实际电流 D.若将载流导线在铁芯上多绕几匝，钳形电流测量仪的示数将变大 10.(2026·江苏海安中学模拟)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可以通过滑片P调节，副线圈接有定值电阻R0和压敏电阻R，压敏电阻的阻值R与所受压力大小F的对应关系如图乙所示。将质量为m的物块置于压敏电阻上，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.只将滑片P向左滑动，电流表的示数增大 D.只将滑片P向右滑动，R0两端的电压增大 二．计算题： 11.(2026·江苏南京期中)图甲和图乙所示是手动式手电筒内振动式发电机的两个截面图，半径为0.02 m、匝数为200的线圈a，所在位置的磁感应强度B= T。线圈a接原、副线圈匝数比为2∶1的理想变压器，给两个额定电流均为0.2 A的灯泡供电。推动手柄使线圈a沿轴线往复运动，线圈a中电动势随时间按正弦规律变化，如图丙所示。线圈a及导线电阻不计。求: (1)图丙中电动势的表达式; (2)若手动发电的效率为10%，两灯泡正常发光，求手动做功的功率; (3)求线圈a往复运动过程中速度的最大值。 12.(2026·江苏南通期中)用内阻为r=1 Ω的发电机给学校照明供电。如图所示，升压变压器的匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻R=4 Ω。全校共22个班，每班有“220 V　40 W”的灯6盏，电灯全部都能正常发光，求: (1)降压变压器输出的电流I4; (2)发电机的输出功率P; (3)发电机的电动势E。 培优加强练 13.2024年底，世界装机容量最大的抽水蓄能电站——河北丰宁抽水蓄能电站全面投产发电。如图，若该电站通过理想变压器调节输出电压U2时，输入电压U1保持不变。已知副线圈总匝数为n，分接头1、2间和2、3间的线圈匝数n12=n23=，开关S接3时输出电压的瞬时值u2=Umsin ωt，则S接2时u2-t的图像为(　　) 参考答案： 1.答案　B解析　由题图可知，交变电流的周期为2.25 s，故A错误;根据题图乙可知，输入电压最大值Um=48 V，则输入电压有效值为U1==48 V，根据变压比可知，副线圈电压即电压表示数为U2=U1=12 V，故B正确;R1的阻值为R2的2倍，根据并联规律可知，两电阻的电压相同，根据欧姆定律可知，流经R1和R2的电流之比为1∶2，副线圈干路电流等于流经两电阻的电流之和，则副线圈干路的电流为R1电流的3倍，故C错误;根据变压器的原理可知，原、副线圈功率相同，故D错误。 2.答案　D解析　由题图乙可知变压器的输入电压U1==220 V，根据理想变压器原、副线圈电压与线圈匝数的关系得变压器的输出电压U2=U1=40 V，则变压器输出电压的最大值U2 m=U2=40 V，故A错误;电流表在任意时刻显示的示数均为有效值，则t=0.01 s时电流表的示数不是0，故B错误;变压器不改变交变电流的频率，变压器输出的交变电流的频率f== Hz=50 Hz，故C错误;若电流表的示数I2=1 A，则负载电阻R的阻值R==40 Ω，故D正确。 3.答案　B解析　原线圈两端电压的有效值U1= V= V，根据电压与匝数关系有=，变压器副线圈电压的峰值U2max=U2，根据题意有U2max>10×103 V，解得<，故A错误，B正确;用电压表测原线圈两端电压，电压表测的是有效值，则示数为U1= V，故C错误;根据ω=2πf=100π rad/s，解得f=50 Hz，变压器不改变频率，则副线圈输出交流电压的频率是50 Hz，故D错误。 4.答案　A解析　因为街头见到的变压器是降压变压器，可知原线圈的匝数比副线圈的匝数多，即n1>n2;变压器原、副线圈的电流之比等于匝数之反比，则副线圈的电流大于原线圈的电流，所以副线圈的导线要粗，原线圈的导线要细，B、C、D错误，A正确。 5.答案　B解析　当传感器RT所在处出现火警时，RT的电阻减小，副线圈电路的总电阻减小，所以副线圈的电流增大，根据=可知原线圈的电流增大，即电流表A1示数增大;由于电源的电压不变，匝数比不变，原、副线圈的电压也不变，所以V1的示数不变，由于副线圈中电流增大，R2两端的电压变大，所以V2的示数减小，R1两端的电压减小，所以电流表A2的示数减小，故B正确，A、C、D错误。 6.答案　C解析　保持T不动，则原、副线圈匝数比不变，又变压器的输入电压不变，根据变压器的变压规律可知，变压器的输出电压不变，滑动变阻器的滑片向e端滑动时，其接入电路的电阻增大，根据欧姆定律可知通过R1的电流减小，根据P=I2R可知，R1的热功率减小，A错误;仅将T向b端移动，则原、副线圈的匝数比增大，又变压器的输入电压不变，根据变压器的变压规律可知，变压器的输出电压减小，则R1两端的电压减小，根据P=可知，R1的热功率减小，B错误;同理，仅将T向a端移动，R1的热功率增大，结合A项分析可知，再将滑动变阻器的滑片向f端滑动，R1的热功率进一步增大，C正确;经以上分析可知，将T向b端移动，滑动变阻器的滑片向e端滑动，R1的热功率减小，D错误。 7.答案　C解析　设输电线电阻为R线，则有ΔP=I2R线=()2R线， 16ΔP=I'2R线=()2R线，联立可得I'=4I，U'=U，故C正确。 8.答案　C解析　由ΔP=R，解得输电线上的电流I2===10 A，故A错误;理想变压器T1的输出功率P2=P1=P=150 kW，则变压器T1副线圈两端的电压U2==1.5×104 V，根据理想变压器电压与匝数比的关系可得，变压器T1原、副线圈的匝数比===，故C正确;导线上损失的电压ΔU=I2R=10×30 Ω=300 V，变压器T2原线圈两端的电压U3=U2-ΔU=1.5×104 V-300 V=14 700 V，根据理想变压器电压与匝数比的关系可得，变压器T2原、副线圈的匝数比===，故B、D错误。 9.答案　D解析　钳形电流测量仪实质上是一个升压变压器，原理为电磁感应，只能测量交变电流，故A错误;根据=得载流导线中电流大小I0=nI，故B错误;若钳形部分铁芯没有完全闭合，载流导线中电流产生的磁场减弱，磁通量变化率减小，在内置线圈产生的感应电动势减小，感应电流减小，则测量出的电流将小于实际电流，故C错误;根据n1I1=n2I2知，若将载流导线在铁芯上多绕几匝，即n1变大，I1、n2不变，则钳形电流测量仪的示数I2将变大，故D正确。 10.答案　D解析　只减小物块对R的压力，则R阻值减小，次级电阻减小，次级电流变大，则初级电流变大，即电流表的示数变大，A错误;只增大物块对R的压力，则R阻值变大，因次级电压不变，可知R0两端的电压减小，B错误;只将滑片P向左滑动，次级匝数减少，则次级电压减小，次级电流减小，根据P=UI可知次级功率减小，则初级功率也减小，初级电流减小，即电流表的示数减小，C错误;只将滑片P向右滑动，次级匝数增加，则次级电压变大，则R0两端的电压增大，D正确。 11.答案　(1)e=4sin(5πt) V　(2)4 W　(3)1 m/s 解析　(1)由图丙可知Em=4 V、T=0.4 s，则ω==5π rad/s 则电动势的表达式e=Emsin ωt=4sin(5πt) V。 (2)原线圈两端电压U1==2 V 根据理想变压器电压与匝数的关系得副线圈两端电压为U2=U1= V， 副线圈的电流I2=0.4 A 则灯泡的总功率P灯=U2I2=0.4 W 故人对手电筒做功的功率P==4 W。 (3)根据法拉第电磁感应定律得Em=nB·2πRvm 解得vm=1 m/s。 12.答案　(1)24 A　(2)5 424 W　(3)250 V 解析　(1)降压变压器输出电流I4=22×=24 A。 (2)降压变压器的输出电压U4=220 V，则 降压变压器的输入电压U3=U4=880 V 降压变压器输入电流I3=I4=6 A 则导线上消耗电压ΔU=I3R=24 V 升压变压器输出电压U2=ΔU+U3=904 V 故发电机输出功率P=U2I3=5 424 W。 (3)升压变压器的输入电压U1=U2=226 V 因为I2=I3，故升压变压器原线圈的输入电流I1=I2=24 A 则E=U1+I1r=250 V。 13.答案　D解析　当S接3时，n2=n-n12-n23=n，由理想变压器的电压和匝数关系得U2=n2=;U1不变，当S接2时，n2'=n-n12=n，由理想变压器的电压和匝数关系得U2'=n2'==U2。变压器不改变电流的频率，可得S接2时输出电压的瞬时值为u2=Umsin ωt，其周期为T=，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $