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第65 讲 理想变压器 电能的输送
1.(2025·湖南·高考真题)如图,某小组设计了灯泡亮度可调的电路,a、b、c 为固定的三
个触点,理想变压器原、副线圈匝数比为k,灯泡L 和三个电阻的阻值均恒为R,交变电源输
出电压的有效值恒为U。开关S 与不同触点相连,下列说法正确的是( )
A.S 与a 相连,灯泡的电功率最大
B.S 与a 相连,灯泡两端的电压为
C.S 与b 相连,流过灯泡的电流为
D.S 与c 相连,灯泡的电功率为
【答案】B
【详解】设变压器原、副线圈的电压分别为
,灯泡L 的阻值为R,根据等效电阻的思
想有灯泡的等效电阻
灯泡L 的阻值
由理想变压器原理,电压关系
电流关系
联立解得
A.S 与a 相连,根据等效电源思想,灯泡的电功率最大时应该满足
因为
值不确定,灯泡的电功率不一定最大,故A 错误;
真题演练
1
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B.S 与a 相连,变压器原线圈电压
灯泡两端的电压为
B 正确;
C.S 与b 相连,变压器原线圈电路接入两个电阻,变压器原线圈的电流
流过灯泡的电流
C 错误;
D.S 与c 相连,变压器原线圈电路接入一个电阻,变压器原线圈的电流
流过灯泡的电流
灯泡的电功率为
D 错误。
故选B。
2.(2025·广西·高考真题)某变压器输入正弦交流电的电压有效值为220V.输出电压最大值
为
,该变压器视为理想变压器,其原、副线圈匝数之比为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】变压器次级电压有效值为
则变压器原副线圈的匝数比
故选C。
3.(2025·福建·高考真题)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( )
2
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A.交流电的周期为2.5s
B.电压表示数为12V
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
【答案】B
【详解】A.由图可知,交流电的周期为2.25s,故A 错误;
B.根据图乙可知,输入电压最大值
,则输入电压有效值为
,
根据变压比可知,副线圈电压即电压表示数为
,故B 正确;
C.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
,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;
D.根据变压器的原理可知,原副线圈功率相同,故D 错误。
故选 B。
4.(2025·湖北·高考真题)在如图所示的输电线路中,交流发电机的输出电压一定,两变压
器均为理想变压器,左侧升压变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2,两变压器间输电线路
电阻为r。下列说法正确的是( )
A.仅增加用户数,r 消耗的功率增大
B.仅增加用户数,用户端的电压增大
C.仅适当增加n2,用户端的电压增大
D.仅适当增加n2,整个电路消耗的电功率减小
【答案】AC
3
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【详解】A.整个电路物理量标注如图
设用户端总电阻为R 用户,降压器输入端等效为电阻Rx,则有
因为
其中I2=I3,则对于输电线有
联立整理可得
仅增加用户数,则R 用户减小,可知I2增大,根据
可知r 消耗的功率增大,故A 正确;
B.仅增加用户数,I2增大,根据
可知U3减小,根据用户端的电压
可知用户端的电压减小,故B 错误;
C.仅适当增加n2,根据
可知U2增大,根据
可知I2增大,根据
可知U3增大,根据用户端的电压
可知用户端的电压增大,故C 正确;
D.由C 选项可知,仅适当增加n2,I2增大,整个电路消耗的电功率
由于U2增大,故整个电路消耗的电功率变大,故D 错误。
4
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故选AC。
5.(2025·广东·高考真题)如图所示。某光伏电站输出功率
、电压
的交流电,
经理想变压器升压至
后,通过输电线输送到变电站,输电线的等效电阻R 为
。下列
说法正确的是( )
A.变压器原、副线圈匝数比为
B.输电线上由R 造成的电压损失为
C.变压器原线圈中的电流为
D.变压器原、副线圈中电流的频率不同
【答案】B
【详解】A.根据理想变压器原副线圈电压比等于匝数比可得
A 错误;
B.原副线圈两端的功率相等,流过副线圈的电流
输电线上由R 造成的电压损失为
B 正确;
C.变压器原线圈中的电流为
C 错误;
D.变压器不改变交变电流的频率,变压器原、副线圈中电流的频率相同,D 错误。
故选B。
6.(2025·山西·三模)某电吹风机内的电路可简化为如图所示,理想变压器原、副线圈的匝
数比为5:1.将吹风机接到220V 的交流电源上,当S 断开时,电动机M 中通过的电流是
1.2A;S 闭合后,原线圈的输入功率变为S 闭合前的5 倍,下列说法正确的是( )
模拟冲关
5
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A.通过电动机的电流的频率比原线圈中的低
B.电动机两端电压的峰值为44V
C.S 断开时原线圈的输入电流为0.25A
D.S 闭合后通过电热丝R 的电流为4.8A
【答案】D
【详解】A.变压器不会改变交变电流的频率,选项A 错误;
B.220V 是原线圈两端电压的有效值,由
得
电动机两端电压的有效值为44 V,选项B 错误;
C.S 断开时, 根据
原线圈的输入电流为
选项C 错误;
D.S 闭合后,电动机消耗功率不变,由
得
选项D 正确。
故选D。
7.(2025·新疆省直辖县级单位·二模)汽油机和柴油机的主要区别在于燃料类型及点火方式,
柴油机通过压缩空气产生高温,使柴油自行点燃,而汽油燃点较高,必须依赖火花塞。汽油
车打火时火花塞产生电火花的原理简图如图所示,扭动汽车钥匙打火,开关不停地闭合、断
开,打火线圈次级绕组瞬间产生上万伏的高压使火花塞产生电火花,点燃汽缸中的可燃混合
气,下列说法正确的是( )
6
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A.汽油车启动后,火花塞停止工作
B.图中开关的频率与发动机的转速有关
C.没有图中的开关,火花塞依然可以正常工作
D.开关闭合后,初级绕组中的磁场能转化为电能
【答案】B
【详解】A.汽油车启动后,仍然需要火花塞周期性点火,故A 错误;
B.火花塞点火后对应发动机的做功冲程,题图中开关的频率与发动机的转速对应,发动机
的转速越快,火花塞的点火频率越高,故B 正确;
C.题图中的开关在断开的瞬间,储存在初级绕组中的磁场能转化为电能,没有题图中的开
关,火花塞无法正常工作,故C 错误;
D.开关闭合后,初级绕组中的电能转化为磁场能,故D 错误。
故选B。
8.(2025·四川成都·三模)在探究变压器线圈两端电压与匝数关系的实验中,可拆变压器如
图(a)所示,原线圈有四个接线柱,副线圈有三个接线柱,其简化图如图(b)所示。某同
学将正弦交流电源接在原线圈“0”和“1400”两个接线柱上,用交流电压表先测量原线圈各接
线柱间的电压,再测量副线圈各接线柱间的电压,将测得的电压U 与对应匝数n 中的部分数
据描绘在U-n 图上。分析发现数据点大致分布在过原点的直线Ⅰ与直线Ⅱ上,如图(c)所示。
下列说法正确的是( )
A.直线Ⅰ对应为原线圈测得的电压与匝数关系
B.直线Ⅰ斜率比直线Ⅱ斜率大的原因可能是铁芯漏磁
7
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C.电源输出电压的最大值约为14V
D.仅增大电源输出电压,直线Ⅰ与直线Ⅱ的斜率均减小
【答案】AB
【详解】A.图(c)中,直线Ⅰ描点中,匝数最多点对应的匝数为800 匝,直线Ⅱ描点中,
匝数最多点对应的匝数为400 匝,结合题设知,直线Ⅰ对应为原线圈测得的电压与匝数关系,
故A 正确;
B.由
知,
图像的斜率为
,由图知,直线I 的斜率比直线II 的斜率大,
则原线圈磁通量变化率比副线圈磁通量变化率大,其可能原因为铁芯漏磁,故B 正确;
C.变压器原线圈单匝产生的电动势相等,结合图(c)中直线I 可得
解得电源输出电压的有效值
,其最大值
,故C 错误;
D.仅增大电源输出电压,由
知,
图像的斜率
增大,直线I 和直线II 的斜率都增大,故D 错误。
故选AB。
9.(2025·河南·模拟预测)如图所示,理想变压器的原线圈接有电阻箱,副线圈接入电路的
匝数可通过滑动触头
调节,副线圈回路接有灯泡,其正常发光时的电阻为
。
端输入稳
定的正弦交流电,当电阻箱的电阻调为
时,调节滑动触头
使灯泡正常发光,此时原、副
线圈匝数之比为
;当电阻箱的电阻调为
时,调节滑动触头
使灯泡正常发光,此时原、
副线圈匝数之比为
。则
、
满足的关系为( )
8
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A.
B.
C.
D.
【答案】A
【详解】设灯泡正常发光时的电压为
,
端电压为
,当电阻箱的电阻调为
时,原线
圈的电压为
,电流为
,有
,
,
联立可得
同理,当电阻箱的电阻调为
时,有
故
故选A。
10.(2025·河南·模拟预测)某模拟远距离输电的演示电路如图所示,变压器均视为理想变
压器,其中升压变压器的副线圈匝数
可调,降压变压器副线圈的负载
阻值可调,两个变
压器之间的输电线等效电阻为
,其余导线电阻不计,升压变压器原线圈接正弦交变电源,
电源电压有效值恒定,则下列说法正确的是( )
A.仅增大负载
的阻值,输电线上消耗的电功率变大
B.仅增大负载
的阻值,降压变压器副线圈输出电压变小
C.仅增加升压变压器副线圈匝数
,输电线上消耗的电功率减小
D.仅增加升压变压器副线圈匝数
,降压变压器副线圈的输出功率变大
【答案】D
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【详解】A.仅增大负载
的阻值,电路的总阻值变大,降压变压器次级以及初级电流均减
小,故输电线上损失的电功率减小,A 错误;
B.输电线上的电流减小,输电线上损失的电压减小,故降压变压器输入电压变大,则输出
电压也变大,B 错误;
CD.仅增加升压变压器副线圈匝数
,则根据
可知,升压变压器次级电压变大,
则输电线上等效电阻
和负载
两端的电压均增大,故输电线上损耗的电功率和负载
消耗
的电功率均变大,即降压变压器副线圈的输出功率变大,C 错误,D 正确。
故选D。
11.(2025·四川绵阳·模拟预测)如图甲所示,一足够长的形状满足正弦函数图样的金属导
体套在位于其中心轴线的绝缘轨道上,以速度
向右匀速进入磁感应强度为B 的匀强磁场。
图乙为理想变压器,P 所在位置原副线圈匝数比为k。现将该金属导体两端用导线接入原线圈。
电表均为理想表,除滑动变阻器R 外,其余电阻不计,则说法正确的是( )
A.原线圈两端电压峰值为
B.电压表示数为
C.将滑片P 下滑,电压表示数减小,电流表示数减小
D.将滑片Q 下滑,电压表示数减小、电流表示数增大
【答案】BC
【详解】A.金属导体匀速进入磁场,切割磁感线有效长度最大值为d,则电动势峰值为
,故A 错误;
B.电压表示数为
,故B 正确;
C.原线圈电压不变,滑片P 下滑,副线圈电压减小,则电压表示数减小,原线圈输入功率
减小,则原线圈电流减小,故C 正确;
D.将滑片下滑,R 减小,匝数比不变,副线圈电压不变,其电流增大,则原线圈电流也增大,
10
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电流表示数增大,电压表示数不变,故D 错误。
故选BC。
12.(2025·山东·模拟预测)如图所示,理想变压器原线圈与定值电阻
和电压恒定的交流
电源、开关构成闭合回路,副线圈接有定值电阻
、滑动变阻器
,其中
,滑动变阻器
的最大阻值为
,原副线圈匝数比
,电
表均为理想交流电表。闭合开关,调节
使阻值从最大逐渐减小到一半的过程中,下列说法
正确的是( )
A.电压表的示数不变
B.电流表的示数减小
C.
和
的功率都减小
D.
与
的功率之和减小
【答案】BD
【详解】ABC.在原线圈回路中,把理想变压器、
和
等效为一个电阻
,并与电阻
串联,则等效电阻
根据电压与匝数的关系
可得
根据电流与匝数的关系
可得
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则有
其中
可得等效电阻
当滑动变阻器总阻值为
时,
与
并联后的阻值是
,则等效电阻此时为
调节
使阻值从最大逐渐减小,等效电阻
从2
逐渐减小,则在原线圈回路中有
其中U 为交流电源的有效值,且不变,
不变,故原线圈中的电流
增大;
根据
可知
两端的逐渐电压增大;
根据
可知
功率逐渐增大;
在原线圈回路中,根据
可知原线圈的电压
逐渐减小;
根据电压与匝数的关系
可知副线圈的电压
逐渐减小,电压表的示数减小;
根据
可知
逐渐减小,电流表的示数减小;
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根据
可知
功率逐渐减小,故B 正确,AC 错误;
D.把
等效为电源的内阻,等效电阻
最大时为
,等于等效电源的内阻,此时等效电
阻
的功率最大,等效电阻
逐渐减小,等效电阻
的功率减小,即
与
的功率之和减
小,故D 正确。
故选BD。
13.(2025·福建·模拟预测)如图,理想的升压变压器
和降压变压器
的原、副线圈匝数
之比分别为
和
,为检测电路在AB、CD 端分别接理想电压表和电流表,已知
,
,则电压表V 和电流表A 的示数
和
分别为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】BD
【详解】理想电流表把
和二极管短路,根据等效关系
根据电压之比与线圈匝数之比关系有
可得
则
解得
V
则
故选BD。
14.(2025·重庆·三模)太阳能光伏发电是利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能的一项
13
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新兴技术(如图甲)。如图乙所示为某光伏发电站输电入户的示意图,其中输电电压的有效值
恒定,
是输电线的等效电阻,变压器为理想变压器,电表均可视为理想电表,下列说法
正确的是( )
A.若开关
均断开,电压表示数不为0
B.开关
均闭合的前提下,线路老化导致
增大,则电流表的示数增大
C.若先让开关
保持闭合状态,然后闭合开关
,则电流表的示数减小
D.若先让开关
保持闭合状态,然后闭合开关
,则电压表的示数减小
【答案】AD
【详解】A.若开关
均断开,变压器输入电压决定输出电压,输出电流决定输入
电流,所以电流表的示数为0,电压表的示数不为0,故A 正确;
B.开关
均闭合的前提下,设原线圈两端的电压为
,电流为
,副线圈两端的
电压为
,电流为
,总电阻为
;在原线圈回路中有
根据电压与匝数的关系有
解得
根据电流与匝数的关系有
解得
在副线圈回路中有
14
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联立可得
可知线路老化导致
增大,副线圈的总电阻
不变,则副线圈的电流
减小,故原线圈的电
流
减小,即电流表的示数减小,故B 错误;
C.同B 项分析,有
若先让开关
保持闭合状态,然后闭合开关
,则副线圈的总电阻
减小,故副线圈
的电流
增大,故原线圈的电流
增大,即电流表的示数增大,故C 错误;
D.同B 项分析,有
若先让开关
保持闭合状态,然后闭合开关
,则副线圈的总电阻
减小,故副线圈
的电流
增大,故原线圈的电流
增大,根据
可知原线圈两端的电压
,则副线圈的电压
减小;在副线圈回路中有
可知
变小,即电压表的示数减小,故D 正确。
故选AD。
15.(2025·天津·一模)小型电钻已经在生产生活中普遍使用,如图所示为其简化电路图,
它由变压器及电机两部分构成,变压器为理想变压器。电机的内阻为1Ω,额定电压为22V,
额定电流为1A,变压器原线圈电压为220V 的正弦交流电时电钻正常工作,下列说法正确的
是( )
A.变压器副线圈电流的最大值为2A
B.变压器原线圈的电流为0.2A
C.变压器的副线圈消耗功率为1W
D.电机产生的机械功率为21W
【答案】D
15
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【详解】A.变压器副线圈电流的最大值为
故A 错误;
B.根据理想变压器原、副线圈电压与线圈匝数的关系
根据理想变压器原、副线圈电流与线圈匝数的关系
变压器原线圈的电流为
故B 错误;
C.变压器的副线圈消耗功率为
故C 错误;
D.电机产生的机械功率为
故D 正确。
故选D。
16.(2025·福建福州·三模)“西电东送”是我国实现经济跨区域可持续快速发展的重要保
证,模拟远距离高压输电的示意图如图所示。已知升压变压器原、副线圈两端的电压分别为
U1和U2,降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3和U4。在输电线路的起始端接入两个
互感器,两个互感器原、副线圈的匝数比分别为10 1∶和1:10,各互感器和电表均为理想状
态,则下列说法正确的是( )
A.图中a 为电流表,b 为电压表
B.若电压表的示数为100V,电流表的示数为5A,则线路输送电功率为100kW
C.若保持U1和用户数不变,仅将滑片Q 下移,则输电线损耗功率增大
D.若保持U1和用户数不变,仅将滑片P 下移,则U2减小
【答案】C
【详解】A.图中a 互感器是并联到电路中的,b 互感器是串联到电路中的,所以a 是电压表,
b 为电流表,故A 错误;
B.若电压表的示数为100V,则输电电压为U2=10U=10×100V=1000V
16
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电流表的示数为5A,则输电电流为I2=5×10A=50A
所以线路输送的电功率为P= U2 I2=1000×50W=50kW,故B 错误;
C.若保持U1和用户数不变,仅将滑片Q 下移,则升压变压器的副线圈匝数增加,根据变压
比
可知,输电电压升高,则
变大,同时
变大,用户数不变,根据
可知
增大,根据
可知,
变大,根据
可知,输电线损耗的功率增大,故C 正确;
D.若保持U1和用户数不变,仅将滑片P 下移,由于升压变压器原、副线圈的匝数比不变,
所以升压变压器的输出电压U2不变,故D 错误。
故选C。
17.(2025·天津和平·三模)如图所示,10 匝矩形线框处在磁感应强度
的匀强磁场
中,绕垂直磁场的轴以恒定角速度
在匀强磁场中转动,线框电阻不计,面积为
,线框通过滑环与一理想自耦变压器的原线圈相连,副线圈接有一只灯泡
(规格为
“4W100Ω”)和滑动变阻器,电流表视为理想电表,则下列正确的是( )
A.若从图示线框位置开始计时,线框中感应电动势的瞬时值为
B.若将滑动变阻器滑片向上移动,则电流表示数增大
C.当灯泡正常发光时,原、副线圈的匝数比为
D.若将自耦变压器触头向上滑动,灯泡会变暗
【答案】C
【详解】A.感应电动势最大值
若从图示线框位置开始计时,线框中感应电动势的瞬时值为
,选项A 错
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误;
B.线圈匝数不变,根据理想变压器的变压比可知输出电压不变,若将滑动变阻器触头向上
滑动,连入电路电阻变大,负载等效电阻变大,
又P1=U1I1可知电流表示数变小,故B 错误;
C.变压器输入电压的有效值为
开关闭合时灯泡正常发光,所以
根据理想变压器的变压比等于匝数比可知此时原副线圈的匝数比为2:1,故C 正确;
D.若将自耦变压器触头向上滑动,副线圈匝数变大,根据理想变压器的变压比可知输出电
压变大,所以灯泡变亮,故D 错误。
故选C。
18.(2025·湖南娄底·二模)某小型发电机结构可简化为如图甲所示,矩形交流发电机匝数
为
,线圈、导线的电阻均不计,在匀强磁场中以矩形线圈中轴线
为轴匀速转动,
线圈中磁通量
随时间的变化如图乙所示,其中
。发电机与变压器的原
线圈相连,变压器的副线圈对外供电,变压器为理想变压器,假设负载的额定电压为
时恰能正常工作。下列说法正确的是( )
A.可以通过变压器调节交流电的频率
B.电压表的示数为
C.变压器的原副线圈匝数比为
D.当副线圈的负载增加时,发电机的输出功率增加
【答案】BCD
【详解】A.变压器不能改变交流电的频率,
错误;
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BC.根据图像可得
,线圈的角速度
线圈产生的电动势的峰值为
则电压表的示数为
变压器的匝数比
B、C 正确;
D.当副线圈的负载增加时,副线圈的总电阻减小,副线圈消耗的功率
因为副线圈电压
不变,则副线圈消耗的功率增大,由于变压器不改变功率,所以当副线圈
的负载增加时,发电机的输出功率增大,D 正确。
故选BCD。
19.(2025·陕西西安·三模)在如图所示的电路中,变压器为理想变压器,电压表、电流表
均为理想交流电表,R0、R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,在a、b 两端输入正弦交流电压,
将滑动变阻器滑片从最上端滑到最下端的过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表示数一直减小
B.电压表示数一直增大
C.a、b 端输入功率一直增大
D.变压器的输出功率一直增大
【答案】C
【详解】A.设副线圈电路中的总电阻为R,原线圈上的电流为
当滑动变阻器的滑片从最上端向最下端移动过程中,副线圈电路中的总电阻R 减小,I1增大;
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根据
,副线圈电流增大,电流表的示数增大,A 错误;
B.当滑动变阻器的滑片从最上端向最下端移动过程中,I1增大,R0两端的电压增大,变压器
原线圈两端电压减小,电压表的示数减小,B 错误;
C.a、b 端输入功率为
,当滑动变阻器的滑片从最上端向最下端移动过程中,I1增大,
a、b 端输入功率一直增大,C 正确;
D.当外电阻等于电源内阻时,电源的输出功率最大。所以当
时,变压器的输
出功率最大。因为R0、R1、R2阻值未知,所以无法判断变压器的输出功率的变化,D 错误。
故选C。
20.(2025·山东济南·二模)如图所示,理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电,副
线圈接入最大阻值为2R 的滑动变阻器和阻值为R 的定值电阻。在变阻器滑片从a 端向b 端缓
慢移动的过程中( )
A.电流表A2示数增大
B.电流表A1示数减小
C.原线圈输入功率增大
D.定值电阻R 消耗的功率不变
【答案】BD
【详解】AB.由于原线圈所接电压
恒定,匝数比
恒定,则副线圈的输出电压
恒定,
变阻器滑片从a 端向b 端缓慢移动的过程中,副线圈所接的电阻值逐渐增大,即副线圈总电
阻
增大,由欧姆定律
可知副线圈电流
减小,根据
可知
减小,故A 错误,B 正确;
20
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C.原线圈输入功率
由于
不变、
增大,可知原线圈输入功率减小,故C 错误;
D.定值电阻R 消耗的功率
由于
不变,则定值电阻R 消耗的功率不变,故D 正确。
故选BD。
21.(2025·辽宁沈阳·二模)如图所示,边长
、匝数
匝的正方形线圈绕垂
直于磁场的中心轴
以
的角速度在磁感应强度大小
的匀强磁场
中转动,磁场只分布在中心轴
的左侧。理想变压器原线圈接有理想交流电压表,副线圈
连接标有“10 V 1 A”的电动机,该电动机恰好能正常工作,电动机线圈的内阻
,
不计正方形线圈的内阻,下列说法正确的是( )
A.图示位置交流电压表的示数为零
B.理想变压器原、副线圈的匝数之比为
C.电动机发热的功率为10W
D.若将滑动变阻器的滑片P 向下滑动,则理想变压器的输入功率将变大
【答案】D
【详解】A.交流电压表的示数为有效值,不为零,故A 错误;
B.由法拉第电磁感应定律得正方形线圈产生的感应电动势的最大值
带入数值得
感应电动势的有效值
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故理想变压器原线圈的电压
因电动机正常工作,故理想变压器副线圈的电压
所以理想变压器原、副线圈的匝数之比
故B 错误;
C.电动机发热功率
故C 项错误;
D.滑动变阻器的滑片P 向下滑动,滑动变阻器接入电路的阻值变小,
不变,理想变压器
的输出功率变大,输入功率也变大,故D 正确。
故选D。
22.(2025·河北·模拟预测)近些年中国研发出的特高压输电技术让中国标准成了国际标准,
该技术可输送高达1000 千伏以上的电压。其原理如图所示,若在某一段时间内,发电厂的输
出功率恒定,要使传输过程中由于电线电阻r 损失的功率降为原来的一半,下列操作中可行
的是( )
A.使用电阻率为原来一半的材料制作输电线
B.将升压变压器匝数比
变为原来的2 倍
C.将升压变压器匝数比
变为原来的
倍
D.将发电机的输出电压U1变为原来的
倍
【答案】AD
【详解】A.电线损失的功率为
根据电阻定律可得
使用电阻率为原来一半的材料制作输电线,则电线电阻r 变为原来的一半,电线电阻r 损失的
功率降为原来的一半,故A 正确;
22
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B.将升压变压器匝数比
变为原来的2 倍,根据
可知,升压变压器副线圈输出电
压U2变为原来的一半,根据
可知,I2变为原来的2 倍,则电线电阻r 损失的功率变
为原来的4 倍,故B 错误;
C.将升压变压器匝数比
变为原来的
倍,根据
可知,升压变压器副线圈输出电
压U2变为原来的2 倍,根据
可知,I2变为原来的一半,则电线电阻r 损失的功率降
为原来的四分之一,故C 错误;
D.将发电机的输出电压U1变为原来的
倍,根据
可知,升压变压器副线圈输出
电压U2变为原来的
倍,根据
可知,I2变为原来的
倍,则电线电阻r 损失的
功率降为原来的一半,故D 正确。
故选AD。
23.(2025·山东聊城·三模)近年来我国新能源汽车产业快速发展,全液冷超级充电桩可实
现“一秒一公里”的充电速度。下图是充电系统的示意图,已知升压变压器原线圈两端电压
的有效值恒为
,输电线的总电阻
,降压变压器的匝数比为
,
变压器均视为理想变压器。若某汽车使用充电桩1 充电时,充电桩2、3 闲置,此时汽车充电
电压为
,充电功率为
,下列说法正确的是( )
A.流经充电桩电流的最大值为
B.充电桩1、2、3 同时工作时,充电桩的总功率为
C.升压变压器的匝数比为
D.若充电桩总电流减小,充电桩获得的电压减小
【答案】C
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【详解】A.流经充电桩电流的有效值为
最大值应为
,故A 错误;
B.假设充电桩1、2、3 同时工作时,充电桩的总功率为
,即每个充电桩的功率仍
为
,则
不变,
变为原来的3 倍,根据
且
不变,得
不变,根据
且
不变,得
变为原来的3 倍,根据
可知
增大,但由于
恒定且升压变压器匝数比不变,所以实际情况是
不变,相互矛盾,
所以充电桩1、2、3 同时工作时,充电桩的总功率不可能为
,故B 错误;
C.根据
,得
根据
,得
则
所以
故C 正确;
D.若
减小,根据
且
不变,,得
减小,因
不变,根据
且
不变,
得
不变,根据
得
增大,则
增大,故D 错误。
故选C。
24.(2025·黑龙江·二模)某地区有一风力发电机如图甲所示,其叶片转动时可形成截面积
为
的圆面,某时间内该地的风速为10m/s,空气密度为
,假设这个风力发电
机能将圆内10%的空气动能转化为电能。如图乙所示,发电机产生的交流电通过变压器升压
后,经输电线给储电站供电,已知发电机输出电压为200V,不计发电机内阻,输电线的电阻
R=5Ω,输电线损失功率为2kW,则( )
24
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A.发电机的发电功率为48kW
B.输电线的电流为20A
C.变压器原副线圈的匝数比
D.储电站两端的电压为1300V
【答案】BC
【详解】A.取
分析,通过圆面的空气质量
产生的电能
发电功率
A 错误;
B.输电线损失功率为发热功率,有
解得
B 正确;
C.变压器两端功率
变压器副线圈电压
则变压器匝数比
C 正确;
D.储电站电压
D 错误。
故选BC。
25.(2025·湖北武汉·模拟预测)某水电站发电机的输出功率为
,发电机的输出电压
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为
。通过升压变压器升压后向远处输电,输电线的总电阻为
,在用户端用降压变压
器把电压降为
。要求在输电线上损失的功率控制在
,则( )
A.输电线上通过的电流为
B.降压变压器原线圈的电压为
C.升压变压器匝数比为
D.降压变压器匝数比为
【答案】C
【详解】A.输电线上损失的功率为
,根据
可得输电线通过的电流
故A 错误;
BCD.升压变压器为理想变压器,有
又
可得
输电线上损失的电压
升压变压器原、副线圈的匝数比
可得
降压变压器原线圈两端电压
降压变压器原、副线圈的匝数比
可得
故C 正确,BD 错误。
故选C。
26.(2025·河南·模拟预测)国家能源集团在西藏那曲建成世界海拔最高(4700 米)的“日
光之城”光伏电站,通过500km 高压输电线向拉萨市区稳定供电,其简化电路如图所示。电
厂的输出电压
恒定不变,送电过程仅考虑输电线电阻,变压器均为理想变压器,下列说法
正确的是( )
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A.相较于日常情况,处于用电高峰时,用户端电压
较大
B.相较于日常情况,处于用电高峰时,升压变压器的输出电流
减小
C.用电情况紧张时,电力部门需要对一部分用户拉闸限电,限电后输电线上损耗的功率
降低
D.无论用户端用电情况如何变化,电厂的输出功率均不变
【答案】C
【详解】AB.将降压变压器和用户端等效成一个电阻
,其等效电路图如图所示:
消耗功率和用户端电阻
消耗功率相同,根据降压变压器电压与匝数的
关系
和功率的公式
综合可得
当用电高峰即用户端并联电阻个数增加时,
减小,所以
减小,设高压线上的电流为
,
根据闭合电路欧姆定律可得
所以随着
的减小,
增大,又因为
所以
减小,再根据降压变压器电压与匝数的关系
可知
减小,故AB 错误;
C.拉闸限电即用户端并联电阻个数减少,根据上面分析可知
增大,
增大,故
减小,
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输电线上损耗功率
所以损耗功率降低,故C 正确;
D.
不变,升压变压器匝数比不变时,根据升压变压器电压与匝数的关系
可知
也不会变化,电厂输出功率为
当用户端用电情况变化时,虽
不会变化,但根据上面分析可知
会发生变化,故电厂输出
功率变化,故D 错误。
故选C。
27.(2025·海南·三模)某发电站远距离输电示意图如图所示,升压变压器和降压变压器均
为理想变压器。已知降压变压器输出电压
,用户获得的功率为
,输电线的总电阻
为
,升压、降压变压器原副线圈的匝数比分别为
,则下列判断正确的是(
)
A.若发电站输出电压一定,当用户增加负载时,输电线电阻
消耗的功率减小
B.若发电站输送功率一定,增大电压
,输电线中的电流会增大
C.输电线损失的功率为
D.发电站输出的功率为
【答案】C
【详解】A.当用户增加负载时,输出功率增大,则降压变压器的输入功率
增大,发电机
的输出功率也增大,即
增大,又发电站输出电压一定,根据
可知
增大;
又
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可知
增大。
输电线电阻
消耗的功率
可见输电线电阻
消耗的功率增大,A 错误;
B.若发电站输送功率一定,根据
可知增大电压
,
减小;
又
可知输电线中的电流
会减小,B 错误;
C.降压变压器副线圈的电流
又
解得
所以输电线上损失的功率为
C 正确;
D.发电站输出的功率为
D 错误。
故选C。
28.(2025·湖北黄冈·二模)某地建设智能微电网系统,整合太阳能电站与储能设备,通过
特高压输电线路向城市供电。如图所示,升压变压器原、副线圈两端的电压分别为
和
,
降压变压器原、副线圈两端的电压分别为
和
。在输电线路的起始端接入两个互感器,
两个互感器原、副线圈的匝数比分别为
和
,各互感器和电表均为理想的,则下列
说法正确的是( )
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A.图中甲为电压互感器,乙为电流互感器
B.若电压表的示数为220 V,电流表的示数为10 A,则线路输送电功率为2200 W
C.若保持发电机输出电压
和用户数一定,仅将滑片Q 下移,则输电线损耗功率增大
D.发电机输出电压
一定,若用户数增加,为维持用户电压
一定,可将滑片P 下移
【答案】AC
【详解】A.甲互感器起降压作用,故为电压互感器,乙互感器起减小电流(升压)作用,
故为电流互感器,A 正确;
B.电压互感器原线圈两端电压为
电流互感器原线圈中的电流为
对于理想变压器,输送功率
B 错误;
C.将滑片Q 下移,相当于增加了升压变压器副线圈的匝数
,根据理想变压器的规律
可知升压变压器副线圈两端的电压增大;降压变压器原线圈两端电压
增大,副
线圈两端电压
增大,通过负载的电流
,当R 不变时,
增大,降压变压器原线圈
中的电流
,匝数比不变,
增大,可知输电线上损失功率
增大,C 正确;
D.当用户数增加,负载电阻
减小,若降压变压器副线圈两端电压
不变,通过副线圈的
电流
增大,原线圈中的电流增大,输电线上的电压损失
增大;原线圈两端
电压为
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可知
将减小,根据
可知,当
减小时,减小
可以使
不变,所以要将降压
变压器的滑片P 上移,D 错误。
故选AC。
29.(2025·山东济南·二模)为了检验输电电压高低对电能输送的影响,某同学设计了如图
甲、乙所示的两个电路进行对比实验。两个电路使用相同的低压交流电源,所有的电阻和灯
泡电阻均相等,导线电阻不计。图乙中的理想变压器的匝数比
。已知灯
泡
消耗的功率为
,则灯泡
消耗的功率为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【详解】令低压交流电源的有效值为
,图甲中灯泡
消耗的功率
图乙中升压变压器的输出电压
将降压变压器与灯泡
等效为一个电阻,则等效电阻为
等效电阻消耗功率等于灯泡
消耗的功率,则有
结合上述解得
故选D。
30.(2025·河北邯郸·模拟预测)某远距离高压输电系统示意图如图所示,
均为理想
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变压器,
为输电线总电阻。当用户端接入的用电器增多时,已知发电机输出电压保持不变,
下列说法正确的是( )
A.电流表
示数增大,
示数减小
B.电压表
示数不变,
示数增大
C.输电线上的功率损失
与
成正比
D.为维持用户电压稳定,可适当增大
的副线圈匝数
【答案】D
【详解】A.用户端总电阻减小时(负载增加),副线圈
的输出电流增大
原线圈电流
增大
导致输电线电流
增大
示数增大
示数反映的是
原线圈电流,也会增大,
故A 错误;
B.
测量的是升压变压器的输出电压,由于原线圈匝数比没有变,故
示数不变,由于输
电线电流
增大导致
上的电压损失
增加,故
会减小,故B 错误;
C.功率损失
,故C 错误;
D.当用户端电压
因负载增加而降低时,可通过增加
的副线圈匝数,使输出电压
回
升到正常值,故D 正确。
故选D 。
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