第3章 专题提升课10 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（人教版·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。 2．一台家用台灯的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．(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。 4．(2026·天津和平区期中)如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，电表均为理想电表，开关S处于断开状态，下列说法正确的是(　　) A．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大 B．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表 V示数变小 C．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表 A1示数变大 D．若滑动触头P不动，闭合开关S，则电流表 A1示数变大、 A2示数变小 解析：选D。理想变压器输入电压U1不变，匝数不变，输出电压U2也不变，当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，滑动变阻器与R2并联部分的电阻R并增大，R1与R并串联分压，则并联电路分到的电压值增大，电压表V示数变大，同时R1分到的电压减小，R1消耗的功率变小， A、B错误；变压器输出电压U2不变，电路的总电阻R总增大，输出功率P出＝减小，变压器的输入功率P入也随之减小，P入＝U1I1，故电流表 A1示数变小，C错误；若滑动触头P不动，闭合开关S，则并联部分的电阻R并′减小，并联电路分到的电压值减小，I2＝， A2示数变小，变压器输出电路的总电阻R总′减小，输出功率P出＝增大，变压器的输入功率P入也随之增大，则电流表 A1示数变大，D正确。 5．如图所示，自耦变压器的输入端与电压有效值不变的交流电源相连，图中R0为定值电阻，R1为滑动变阻器，灯泡的电阻不随温度变化。以下做法可能使灯泡的亮度保持不变的是(　　) A．滑片P2不动，滑片P1向上移动 B．滑片P2向上移动，滑片P1不动 C．滑片P2向上移动的同时让滑片P1向下移动 D．滑片P2向下移动的同时让滑片P1向下移动 解析：选D。根据理想变压器电压与匝数的关系＝，解得U2＝U1，P2不动，则U2不变，P1向上移动，R1的阻值变大，根据“串反并同”可知，灯泡亮度变大，故A错误；P2向上移动，U2降低，P1不动，灯泡两端的电压变小，灯泡变暗，故B错误；P1向下移动，R1的阻值变小，根据“串反并同”可知，灯泡两端的电压会变小，此时将P2向上移动，U2降低，则会使灯泡亮度更低，但此时若将P2向下移动，U2升高，有可能使得灯泡亮度不变，故C错误，D正确。 6．(多选)(2026·天津和平区模拟预测)如图所示，原线圈接入交流电源，电源电压保持不变。副线圈电路中R1、R2为定值电阻，R是滑动变阻器， V1和 V2是交流电压表，示数分别用U1和U2表示； A1和 A2是交流电流表，示数分别用I1和I2表示；忽略电表和变压器非理想化引起的误差，则在滑片P向下滑动过程中，下列说法正确的是(　　) A．U1和U2均保持不变 B．I1增大，I2变小 C．电源的输出功率减小 D．保持不变 解析：选BD。在滑片P向下端滑动过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，副线圈电路的总电阻减小，由于匝数比不变，所以副线圈电压不变，副线圈电流变大，R1两端的电压变大，电压表 V2的示数变小，故A错误；由上述可知电阻R2两端的电压减小，根据I＝可知I2变小，副线圈电路的总电阻减小，根据P＝可知，变压器输出功率变大，输入功率也变大，输入电压不变，所以I1变大，电源的输出功率也变大，故B正确，C错误；根据电压比等于匝数比、电流比等于匝数的反比可知＝，整理得U2＝U1－I1R1，所以＝－R1是定值，故D正确。 7．(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。 8．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。 9．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。 10.用充电器给智能手机充电时，需要先通过降压变压器降压，再通过整流器将交流电转变为直流电。某品牌手机充电器中的变压电路结构示意图如图所示，已知理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，原线圈回路中电阻R1＝40 Ω，副线圈回路中电阻R2＝1.8 Ω，当a、b间接入u＝220sin (100πt) V的交流电，c、d间连接手机时，变压器副线圈两端的电压有效值为20 V，则(　　) A．c、d间输出电流的频率为5 Hz B．原线圈中的电流为0.05 A C．副线圈回路中的电流为5 A D．c、d间的输出功率为11 W 解析：选C。变压器不改变交流电的频率，所以输出电流的频率f＝＝ Hz＝50 Hz，故A错误；根据a、b端的输入电压表达式，可知a、b端输入电压的有效值U0＝220 V，设原线圈输入电压大小为U1，有＝，可知U1＝200 V，设原线圈回路中的电流为I1，则有U0＝I1R1＋U1，解得I1＝0.5 A，故B错误；由于变压器原、副线圈的功率关系为P1＝P2，即＝，可求得I2＝5 A，故C正确；根据功率的公式有Pcd＝P2－IR2＝U2I2－IR2＝55 W，故D错误。 11．(2026·河北廊坊市期末)如图所示，在AB间接入U1＝311sin (314t) V的正弦交流电，通过理想变压器和相同的理想二极管D1、D2给阻值R＝20 Ω的纯电阻供电，变压器原线圈n1＝1 100匝，副线圈n2＝200匝，Q为副线圈正中央抽头，为保证安全，二极管的反向耐压值至少为U0，设电阻R上消耗的电功率为P，则(　　) A．U0＝20 V，P＝20 W B．U0＝40 V，P＝80 W C．U0＝40 V，P＝80 W D．U0＝40 V，P＝20 W 解析：选D。由于在 AB间接入的是正弦交流电，副线圈二极管D1、D2轮流导通，从题意可知，电阻R两端的电压为半个副线圈两端的电压，由于二极管的特点，该电路中，电阻R在交流电的整个周期都有电流流入，整个周期线圈都对电阻做功，因此该电阻电路等效为另一个理想变压器，此等效理想变压器的原、副线圈匝数比＝＝，原线圈电压的有效值U1＝ V＝220 V，由＝，可得电阻R两端电压的有效值U2′＝20 V，则电阻R上消耗的电功率P＝＝20 W，导通二极管两端的电压可以忽略不计，不导通二极管两端的电压为整个副线圈两端的电压，则有＝，解得二极管两端的电压有效值U2＝40 V，所以二极管的反向耐压值至少为U0＝U2＝40 V，故选D。 12．在酷暑时，大量的电器高负荷工作，一些没有更新升级输电设备的老旧社区由于输电线老化，线损提高，入户电压降低，远达不到电器正常工作的需要，因此出现了一种“稳压源”的家用升压设备，其原理就是根据入户电压与电器工作电压，智能调节变压器原、副线圈匝数比的机器，现某用户工作情况如图所示，忽略变压器电阻。下列说法正确的是(　　) A．现入户电压U1＝150 V，若要稳压源输出电压U2＝225 V，则需调节n1∶n2＝3∶2 B．空调制冷启动时，热水器实际功率不变 C．空调制冷停止时，导线电阻耗能升高 D．在用电器正常工作时，若入户电压U1减小，则需要更大的入户电流，从而输电线路损耗更大 解析：选D。变压器有＝，代入数据有n1∶n2＝2∶3，故A错误；空调启动时电流增大，导线电阻分压增加，导线电阻耗能升高，热水器电压降低，功率降低，反之，空调制冷停止时，导线电阻耗能降低，故B、C错误；在用电器正常工作时，原、副线圈的功率都不变且相等，若入户电压U1减小，则需要更大的入户电流，从而输电线路损耗更大，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $