第3章 专题提升课7 分层训练能力提升-【优学精讲】2026-2027学年高中物理选择性必修二同步教参（教科版·新教材）

1．工厂检验电动机的质量时，要用到1千多伏电压可调的高压电。利用一个自耦变压器和一个升压变压器可满足这个要求。一自耦变压器部分示意图如图所示，已知该自耦变压器可视为理想变压器，线圈总匝数为1 250匝，其中原线圈为1 100匝，接在有效值为220 V的交流电源上，则输出端AB可以得到的最高电压有效值是(　　) A．193.6 V B．1 936 V C．250 V D．2 500 V 解析：选C。对于自耦变压器，若要计算输出的最大电压，只需满足副线圈为总匝数。当副线圈匝数为1 250匝时，由变压器两端的电压与匝数成正比，有UAB＝U＝×220 V＝250 V。 2．一台家用台灯亮度调节原理图如图所示，自耦变压器接入正弦交流电压，电流表A、电压表V分别为理想交流电流表和理想交流电压表。若将调压端的滑动触头P向下移动，则(　　) A．电压表V的示数变小 B．变压器的输出功率变大 C．电压表V、电流表A测得的是瞬时值 D．电流表A的示数变大 解析：选A。将调压端的滑动触头P向下移动，副线圈匝数减小，根据＝，可知副线圈两端的电压减小，故电压表V的示数变小，故A正确；副线圈两端的电压减小，灯的功率减小，故变压器的输出功率变小，故B错误；电压表V、电流表A测得的是有效值，故C错误；变压器的输出功率变小，可知变压器的输入功率变小，可知原线圈电流减小，故电流表A的示数变小，故D错误。 3．如图所示，理想变压器原线圈接在正弦交流电源上，电源的输出电压不变，副线圈回路中接有电阻R和灯泡。现增加并入电路灯泡的个数，则(　　) A．原线圈中的电流减小 B．副线圈中的电流减小 C．变压器的输出功率增大 D．灯泡消耗的总功率增大 解析：选C。增加并入电路的灯泡的个数，副线圈回路中的负载增加，副线圈回路的总电阻减小，而副线圈的输出电压U2不变，则副线圈中的电流增大，根据理想变压器两端的电流比等于匝数的反比，可知原线圈的电流增大，故A、B错误；由于变压器的输入功率和输出功率相等，副线圈的总电阻减小了，则输出功率增大了，故C正确；设灯泡的并联总电阻为R′，灯泡消耗的总功率P＝R′＝，则R′减小，灯泡消耗的总功率不一定增大，故D错误。 4．(2026·黑龙江哈尔滨市期末)如图所示，理想变压器输入电压保持不变，电压表和电流表均为理想电表，副线圈两端接有滑动变阻器R以及定值电阻R1，下列说法正确的是(　　) A．若原、副线圈匝数比为5∶4，则通过原、副线圈的交变电流频率比为4∶5 B．若滑动变阻器的滑动触头向上滑动，则电压表 V2的示数变小 C．若滑动变阻器的滑动触头向上滑动，则电压表 V1的示数变大 D．若滑动变阻器的滑动触头向上滑动，电流表 A和电压表 V2的示数变化大小分别为ΔI和ΔU2，则 ΔU2与ΔI比值变小 解析：选B。变压器不改变交流电的频率，即通过原、副线圈的交变电流频率相等，A错误；电压表 V1的示数由变压器的输入电压和匝数比决定，可知电压表 V1的示数不变，C错误；若滑动变阻器的滑动触头向上滑动，R接入电路的阻值减小，变压器副线圈电阻减小，副线圈电流变大，则R1两端电压变大，R两端电压减小，则电压表 V2的示数变小，B正确；根据U2＝U1－IR1，可得＝R1，若滑动变阻器的滑动触头向上滑动，则ΔU2与ΔI比值不变，D错误。 5．某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示，图中R为输电线的总电阻。若变压器视为理想变压器，所有电表视为理想电表，不考虑变压器的输入电压随负载变化，则当住户使用的用电器减少时，图中各电表的示数变化情况是(　　) A．A1增大，V2不变，V3增大 B．A1减小，V2不变，V3增大 C．A2减小，V2增大，V3增大 D．A2增大，V2不变，V3减小 解析：选B。不考虑变压器的输入电压随负载变化，则原线圈输入电压U1不变，根据＝，可知副线圈输出电压U2不变，即 V2不变；当住户使用的用电器减少时，相当于用户电阻增大，可知副线圈总电阻增大，根据I2＝可知，副线圈电流I2减小，即 A2减小；根据＝可知，原线圈电流I1减小，即A1减小；由于通过输电线电阻R的电流减小，输电线电阻R两端电压减小，所以用户两端电压增大，即V3增大，故选B。 6．在如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，定值电阻R1＝6 Ω，R2＝1.5 Ω，在M、N两端接如图乙所示的正弦交流电，当开关S闭合后，下列说法正确的是(　　) A．M、N两端接的交变电压瞬时值表达式为u＝24sin (100πt) V B．R2两端的电压为3.6 V C．变压器的输入功率为15.36 W D．流过电阻R2电流的频率为100 Hz 解析：选C。通过题图乙可知输入电压的最大值为24 V，有效值U＝24 V，交变电流的周期T＝0.02 s，交变电流的频率f＝＝＝50 Hz，ω＝100π rad/s，原线圈接的交变电压瞬时值表达式为u＝24sin (100πt) V，变压器不改变频率，通过电阻R2的电流的频率为50 Hz，故A、D错误；设流过R2的电流为I，则原线圈电流为，根据＝，解得I＝3.2 A，R2两端的电压U2＝IR2＝4.8 V，变压器的输入功率P＝I×4U2＝15.36 W，故B错误，C正确。 7．无线充电技术的应用，让手机摆脱了充电线的牵制，手机使用者做到了“随用随拿，随放随充”。无线充电器简化示意图如图所示，其主要部件为发射线圈和接收线圈，工作原理与理想变压器相同，忽略线圈的内阻。已知某款手机的无线快充充电器充电功率为10 W，发射线圈与接收线圈的匝数比为10∶1，CD端的输出电流i＝2sin (100πt) A，则下列说法正确的是(　　) A．发射线圈中电流的周期为0.01 s B．发射线圈AB端输入电流的有效值为0.2 A C．发射线圈AB端的电压的有效值为5 V D．从AB端向发射线圈输入的功率为1.0 W 解析：选B。根据CD端的输出电流i＝2sin (100πt) A可知，电流的周期T＝＝ s＝0.02 s，由于理想变压器两端电流周期频率相同，所以发射线圈中电流的周期也为0.02 s，A错误；CD端电流的有效值I2＝＝2 A，根据理想变压器原、副线圈的电流关系，有＝＝，解得I1＝0.2 A，B正确；由于充电功率为10 W，理想变压器输入功率等于输出功率，所以从AB端向发射线圈输入的功率也为10 W，可得发射线圈AB端的电压的有效值U1＝＝50 V，C、D错误。 8．(多选)(2025·重庆高二统考)如图所示，理想变压器的原线圈接在输出电压有效值为U的正弦式交变电流两端，副线圈所接的两个灯泡L1、L2的额定功率分别为2P0、P0，额定电压均为U0＝2U，且两灯泡均正常发光。由此可知(　　) A．流经灯泡L1、L2的电流之比为1∶1 B．灯泡L2两端的最大电压为2U C．该理想变压器的原、副线圈匝数之比为1∶3 D．该理想变压器的原、副线圈电流之比为2∶1 解析：选BD。根据P＝UI，因为两灯泡额定功率之比为2∶1，而额定电压相同，则额定电流之比为2∶1，两灯泡均正常发光，则电流之比为2∶1，故A错误；灯泡都正常发光，可知灯泡两端的电压有效值为2U，则灯泡L2两端的最大电压为2U，故B正确；根据变压器原、副线圈电压与线圈匝数的关系可得＝，可得n1∶n2＝1∶2，故C错误；根据变压器原、副线圈电流与线圈匝数的关系＝，可得该理想变压器的原、副线圈电流之比为2∶1，故D正确。 9．(2026·江苏南京市期中)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为2∶1，原线圈与定值电阻R1＝4 Ω串联后，接入u＝8sin (20πt) V的理想交流电源。副线圈电路中负载电阻R2为可变电阻。下列说法正确的是(　　) A．电源输出电压为8 V，频率为20 Hz B．当R2＝1 Ω时，变压器输出功率最大 C．当R2＝1 Ω时，变压器输出功率为8 W D．当R2＝1 Ω时，电源输出功率为4 W 解析：选B。由理想交流电源u＝8sin (20πt) V可知，电源输出电压U＝8 V，频率为10 Hz，故A错误；在功率不变的前提下，变压器副线圈电路可等效为一接在原线圈电路的电阻R，有IR2＝IR，由理想变压器规律I1n1＝I2n2，联立得R＝R2，变压器输出功率P＝R＝R＝，当R2＝1 Ω时，R＝4 Ω＝R1，由数学知识可知此时变压器输出功率最大，为4 W，故B正确，C错误；当R2＝1 Ω时，I1＝＝1 A，电源输出功率P＝UI1＝8 W，故D错误。 10．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝1∶2，原线圈接有滑动变阻器R0，副线圈接有定值电阻R1＝10 Ω和小灯泡L，小灯泡的阻值恒为2 Ω，额定功率为2 W。输入端ab接有效值U＝30 V的正弦交流电，关于该电路的分析，下列说法正确的是(　　) A.滑动变阻器的滑片向左滑动，原线圈两端的电压变大 B．当滑动变阻器的阻值调为5 Ω时，小灯泡L正常发光 C．当滑动变阻器的阻值调为3 Ω时，其电功率达到最大值 D．小灯泡正常工作时，副线圈两端电压最大值为15 V 解析：选C。滑片左移，滑动变阻器接入的阻值变大，变压器和R1、RL的等效电阻R＝(R1＋RL)＝3 Ω不变，根据串联电路特点，可知原线圈两端的电压减小，故A错误；设原线圈电压为U1，原线圈电流为I1，副线圈电压为U2，副线圈电流为I2，小灯泡正常发光时，I2＝＝1 A，副线圈两端电压U2＝I2(R1＋RL)＝12 V，由U1∶U2＝n1∶n2、I1∶I2＝n2∶n1可知，U1＝6 V，I1＝2 A，此时滑动变阻器的阻值R0＝＝12 Ω，故B错误；当滑动变阻器的阻值等于3 Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，故C正确；由B选项分析可得，副线圈端电压最大值为12 V，故D错误。 11．(多选)某中学物理实验室有一个“220 V，6 V”的变压器，如图甲所示，这个变压器上有a、b、c、d四个引出线头，且a、d引线比b、c引线粗。把该变压器接入如图乙所示电路中，变压器原线圈接有效值为220 V的正弦式交流电，副线圈接有电阻R1、理想二极管D和电阻R2。变压器视为理想变压器，则(　　) A．ad端接220 V，bc端接6 V B．理想变压器原、副线圈匝数比为110∶3 C．仅降低交流电频率，R1的功率减小 D．R2两端电压的有效值为3 V 解析：选BD。理想变压器输入功率等于输出功率，且采用的是降压变压器，根据P＝UI可知，副线圈中的电流更大，为了减小输电线上功率的损失，副线圈电线电阻要小，故引线要粗，故ad端接6 V，bc端接220 V，故A错误；理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝U1∶U2＝220∶6＝110∶3，故B正确；交流电的有效值与频率无关，故仅降低交流电频率，R1的功率不变，故C错误；二极管具有单向导电性，根据电流的热效应有×＝×T，解得R2两端电压的有效值UR2＝3 V，故D正确。 12．如图所示，理想变压器原线圈所在电路的输入端接有电压有效值为220 V的正弦交变电流，匝数为30的副线圈2与规格为“12 V　36 W”的灯泡L1连接，副线圈3与规格为“18 V　54 W”的灯泡L2连接，原线圈与额定电压为40 V 的灯泡L连接。若电路接通时，三个灯泡均正常发光，则下列说法正确的是(　　) A．原线圈1两端的电压为220 V B．原线圈1的匝数为450 C．副线圈3的匝数为50 D．通过灯泡L的电流有效值为1 A 解析：选B。三个灯泡均正常发光，可知原线圈1两端的电压U1＝220 V－40 V＝180 V，故A错误；设原线圈1的匝数为n1，根据理想变压器原、副线圈的电压比等于匝数比可得＝，解得n1＝n2＝×30＝450，故B正确；设副线圈3的匝数为n3，根据理想变压器原、副线圈的电压比等于匝数比可得＝，解得n3＝n1＝×450＝45，故C错误；设通过灯泡L的电流有效值为I1，则有U1I1＝P2＋P3，解得I1＝＝ A＝0.5 A，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $