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11.2 变压器 电能的输送专项训练
2027 届高考物理一轮复习
一、单选题
1．手机无线充电技术越来越普及，图甲是使用220 V 正弦交变电源的手机无线充电装置，其工作原理如图
乙所示。其中S 为探测开关，若手机支持无线快充，则S 与1 接通，此时送电线圈和受电线圈的匝数比
N1:N2=3:1，手机两端的电压为9 V，充电功率为27 W；若手机不支持无线快充，则S 与2 接通，此时送电
线圈和受电线圈的匝数比N1:N3=5:1，手机两端的电压为5 V，充电功率为5 W。送电线圈所接的电阻R=40
Ω，开关1 所接电阻为R1，开关2 所接电阻为R2。若把装置线圈视为理想变压器，则下列说法正确的是（
）
A．R1的阻值为18 Ω
B．快速充电时，送电线圈的输入电压为180 V
C．S 与2 接通时，a、b 间的输入功率为22 W
D．S 与2 接通时，受电线圈两端的电压为44 V
2．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比
，在原线圈两端加上随时间变化规律为
的交变电压，交流电流表为理想电表，
。则下列说法正确的是
（ ）
A．电流表的示数为20A
B．电阻R 两端的电压为
C．电阻R 消耗的功率为
D．副线圈中产生的交变电流频率为50Hz
3．特高压输电是我国“西电东送”战略的核心技术支撑。图示为某实验小组模拟特高压输电简化电路，
发电机输出稳定正弦交变电压，输电线路总电阻为
，两变压器视为理想变压器。升压变压器原、副线圈
匝数分别用
、
表示，用户端所接电阻的阻值用
表示。下列说法正确的是（ ）
A．若仅增大
，
消耗的功率减少
B．若仅增大
，
消耗的功率不变
C．若仅增大
，
消耗的功率增大
D．若仅增大
，
消耗的功率不变
4．如图甲所示，理想变压器原副线圈匝数比
，原线圈连接定值电阻
，副线圈连接阻值
足够大的滑动变阻器
端输入如图乙所示的正弦式交流电。将滑动变阻器的滑片从
端缓慢向下滑
动，则（ ）
A．
间交变电压的有效值为
B．
消耗的功率先增大后减小
C．滑动变阻器
消耗的最大功率为
D．
两端电压减小
5．某变压器的原线圈匝数未知，将
的正弦交流电输入原线圈。改变副线圈的匝数n，测得副线圈两端
的电压U 与匝数n 之间的关系如图所示。若该变压器为理想变压器，则原线圈的匝数最接近（ ）
A．110
B．160
C．210
D．310
6．如图三个规格相同的小灯泡（可视为纯电阻）连接在理想变压器的原、副线圈上。三个小灯泡均能正
常发光，已知小灯泡正常工作时的电阻为
，变压器原线圈ab 端输入电压为
，则单个
小灯泡的额定功率为（ ）
A．
B．
C．
D．
7．互感器是一种特殊变压器，其原理为法拉第电磁感应定律。如图所示，在输电线路起始端接I、II 两个
互感器，用来测高压电的电流或电压，I、II 两个互感器原、副线圈的匝数比分别为1∶20 和200∶1，电
流互感器的示数为2A，电压互感器的示数为100V，互感器均视为理想变压器，不计互感线圈的电阻。下列
说法正确的是（ ）
A．互感器I 是电流互感器，互感器II 是电压互感器
B．通过输电线的电流为10A
C．输电线路的输送电压为2000V
D．输电线路的总功率为2.0×104W
二、多选题
8．如图所示，M、N 端连接一个稳压交流电源，其有效值为6V，理想变压器的原线圈上接有定值电阻
，副线圈上接有最大阻值为
的滑动变阻器R，原、副线圈匝数之比
，电流表、电压表均
为理想电表。初始时，滑动变阻器R 的滑片处于正中间位置，电流表、电压表示数分别为I、U，现将滑片
逐步上移至最上端，电流表、电压表变化量的绝对值分别为
、
，下列说法正确的是（ ）
A．滑片上移过程中电压表示数增大，电流表示数减小
B．
C．滑动变阻器R 的滑片处于正中间位置时，电流表示数为1A
D．当滑动变阻器接入电路的阻值为9Ω 时，变压器输出功率最大且为9W
9．光伏发电作为清洁电能已广泛应用，如图所示是某光伏发电系统为街道供电照明的示意图。已知太阳
能光伏发电机的输出电压为250 V，升压变压器的原、副线圈的匝数之比
，街道有标有“220
V、100 W”字样的电灯5400 盏。若全部电灯正常发光，变压器均为理想变压器，输电线损耗功率是发电机
输出功率的10%。下列说法正确的是（ ）
A．升压变压器可以提高输电电压，从而提高输电功率
B．降压变压器的匝数比
C．输电线的总电阻
D．若仅增加街道的电灯，随输出功率增大，输电线上损失的功率占发电机输出功率的比例也增大
10．光伏发电的蓬勃发展为我国实现“碳达峰”、“碳中和”提供了强劲引擎。如图甲所示，某光伏发电
阵列产生的直流电先经过逆变器转换为图乙所示的正弦式交流电，再经过理想变压器升压后，通过输电线
输送到变电站，输电线的等效电阻
为
。若理想变压器的输入功率为
，输出电压为
，下
列说法正确的是（ ）
A．图乙所示交流电电压的瞬时值表达式为
B．输电线上损失的电压为
C．变压器原、副线圈匝数比为
D．变压器原线圈中的电流为
三、实验题
11．某实验小组为探究远距离高压输电的节能优点，设计了如下实验。所用实验器材为：学生电源，可调
变压器T1、T2，电阻箱R，灯泡L（额定电压为4V，伏安特性曲线如图1），交流电流表A1、A2、A3，交流
电压表V1、V2，开关S1、S2，导线若干。部分实验步骤如下：
(1)模拟低压输电。按图2 连接电路，选择学生电源交流挡，使输出电压为4V，闭合
，调节电阻箱阻值
为40Ω，A1（量程为100mA）示数如图3 所示，为______mA，学生电源的输出功率为______W（结果保留两
位有效数字）。
(2)模拟高压输电。保持学生电源输出电压和电阻箱阻值不变，按图4 连接电路后闭合
。若变压器
处
滑片上移，则电流表
的示数______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。现调节T1、T2匝数比为
1:4 和4:1，则低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的______倍。（结果保留两位有效数字）
12．某实验小组为探究远距离高压输电的节能优点，设计了如下实验。所用实验器材为：
学生电源；
可调变压器
、
；
规格相同的电阻箱
、
；
相同的灯泡
、
（额定电压为
）；
交流电流表
、
、
，交流电压表
、
；
开关
、
，导线若干。
部分实验步骤如下：
(1)模拟低压输电。按图甲连接电路，选择学生电源交流挡，使输出电压为
，将双刀双掷开关置于
处，闭合
，调节电阻箱
阻值，
示数为
时
（量程为
）示数如图乙所示，为______
，学生电源的输出功率为_______
。
(2)模拟高压输电。保持学生电源输出电压不变，将双刀双掷开关置于
处，调节电阻箱
阻值与（1）
中
阻值相同，闭合
。调节
、
，使
示数为
，此时
示数为
，则低压输电时电阻箱
消耗的功率为高压输电时的_____倍。
(3)
示数为
，高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了_______
。
四、解答题
13．某理想变压器如图甲所示，原、副线圈匝数比为
，
，输入电压随时间变化的图像如图乙所
示，求：
(1)副线圈两端电压的有效值
；
(2)电阻
在交变电流的一个周期内产生的焦耳热
。
14．水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流，水的流量为
，落差
，水的
密度为
，现利用其发电，若发电机的总效率为
，输出电压为
，输电线
的总电阻为
，为满足用电的需求，使用户获得220V 的电压，此时输电线上允许损失的电功率与
发电机输出电功率的比值为
。（取
）
(1)求输电线中的电流
；
(2)分别求输电线路使用的理想升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比；
(3)如果输送的电能供“220V，100W”的电灯使用，求能够正常发光的电灯的盏数。
15．如图所示为某一新能源动力电池充电的供电电路图．升压变压器副线圈两端接有一理想电压表，示数
，升压变压器原、副线圈的匝数比
，降压变压器原、副线圈的匝数比
。
充电桩充电时的额定功率
，额定电压
，变压器均视为理想变压器．求：
(1)升压变压器原线圈两端电压
以及降压变压器原线圈两端电压
；
(2)通过输电线上的电流
及输电线的总电阻；
(3)供电电路的效率
。
参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
B
D
A
C
C
B
A
AD
CD
BC
11．(1) 90 0.36
(2) 变大 1.4
12．(1) 180 2.7
(2)100
(3)0.6
13．(1)
(2)
【详解】（1）由图乙可知，原线圈输入正弦交流电的最大值
根据正弦交流电有效值与峰值的关系，原线圈电压的有效值
根据理想变压器的变压规律
已知
，代入解得
（2）由图乙可知，相邻两个峰值的间隔为周期，得交变电流周期
根据焦耳定律，一个周期内产生的焦耳热
14．(1)
(2)
，
(3)475 盏
【详解】（1）根据题意可知，由能量守恒可得，发电机的输出功率
输电线上的电流用
表示，则电功率损失
联立解得
（2）根据题意可知，升压变压器原线圈两端的电压
副线圈两端的电压为
升压变压器原副线圈的匝数比为
输电线上的电压损失为
降压变压器原线圈两端的电压为
降压变压器副线圈两端的电压为
降压变压器原副线圈的匝数比为
（3）设正常发光的电灯的盏数为
，则有
解得N = 475盏
15．(1)
，
(2)
，
(3)
【详解】（1）根据理想变压器两端电压与匝数的关系
得
额定电压
，根据
得
（2）充电桩充电时的额定功率
，可知降压变压器的输入功率为
，通过输电线上的电流
输电线电压降
输电线的总电阻
（3）配电设施的输出功率
供电电路的效率
