人教版 (2019)选择性必修 第二册3 变压器课堂检测

专题强化训练二：变压器和远距离输电综合问题

一、单选题

1．（2021·河北沧州·）如图所示，理想变压器原线圈与交流电源相连，理想电流表读数为，副线圈一侧电阻，理想电压表的读数为，则变压器原副线圈匝数比为（　　）

A． B． C． D．

2．（2021·全国·）如图所示，某发电机输出功率是，输出电压是，从发电机到用户间的输电线总电阻为，要使输电线上的功率损失为5%，而用户得到的电压正好为，则升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比分别是（　　）

A．   B．   C．   D． 

3．（2021·江苏·）实验小组为探究远距离输电的原理，设计了如图所示的模拟电路，A、B为理想变压器，R模拟远距离输电线的总电阻，灯L1、L2规格相同。变压器A的原线圈输入恒定交流电，开关S断开时，灯L1正常发光，下列说法正确的是（   ）

A．A为降压变压器，B为升压变压器

B．仅将滑片P上移，A的输入功率变大

C．仅闭合S，L1、L2均正常发光

D．仅闭合S，L1的亮度变暗

4．（2021·山西长治·）如图，理想变压器原线圈输入电压，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器。V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示; A1和A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示。下列说法正确的是（　　）

A．I1和I2表示电流的瞬时值

B．U1和U2表示电压的最大值

C．滑动触头向上滑动过程中，U2不变、I1变小

D．滑动触头向下滑动过程中，U2变小、I1变小

5．（2021·浙江·）自耦变压器是初级和次级在同一个绕组上的变压器，具有结构简单、用料省和体积小等优点。如图为可调压式自耦变压器，在电压保持不变的情况下，要使电压减小到原来的二分之一，可采取的方法是（　　）

A．滑片保持不变，滑片P顺时针转过适当角度

B．滑片保持不变，滑片P逆时针转过适当角度

C．滑片保持不变，滑片向上移动适当距离

D．滑片保持不变，滑片向下移动适当距离

6．（2023·全国·）如图所示为某小型发电站高压输电示意图。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的，则下列说法正确的是（　　）

A．若电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，线路输送电功率为110kW

B．若保持发电机输送功率一定，仅将滑片Q下移，输电线损耗功率增加

C．若保持发电机输出电压U1一定，仅将滑片Q下移，输电线损耗电压减少

D．若发电机输出电压U1一定，若用户数增加，为维持用户电压U4一定，可将滑片P上移

7．（2023·全国·）小宁同学仿照法拉第发现电磁感应现象的装置，在铁环上用漆包线（铜丝，表面刷有绝缘漆）绕制了两个线圈匝、（匝数没有记录），线圈与开关、干电池、交流电源构成电路，交流电源的电动势，线圈与开关、电流计G、交流电压表V构成电路。当置于2、置于4时，电压表V的示数为，取1.4。下列说法正确的是（　　）

A．由实验数据可算得，线圈的匝数为200匝

B．由实验数据可估计，线圈的匝数超过280匝

C．S2置于3，当S1从0扳到1时，G中不会有电流

D．S2置于3，当S1从0扳到1时，G中电流慢慢增大并稳定到某一值

8．（2021·广东·湛江市教育局教育研究室）某公司被拉闸限电后，为了不耽误工期，用小型发电机（内阻不计）给公司供电，输电原理如图所示，变压器为理想变压器，其原、副线圈的匝数比，公司用电器可等效为定值电阻，且通过电阻的电流方向每秒改变100次，变压器的输出电压的有效值为220V。下列说法正确的是（　　）

A．发电机输出的正弦交流电压的最大值为380V

B．若定值电阻的阻值增大，则副线圈两端电压的有效值增大

C．发电机输出交流电的频率为50Hz

D．用电器的输入功率大于变压器的输入功率

9．（2021·湖北·）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为3：1，a、b之间接输出电压有效值恒定的正弦交流电源，电路中电阻的阻值均为R。当开关S断开时，电路消耗总功率为P，则当S闭合时，电路总功率为（　　）

A． B． C． D．

二、多选题

10．（2021·全国·）关于理想变压器，下列说法正确的是（　　）

A．变压器只能改变交变电流的电压，不能改变直流电的电压

B．实际生活中，不存在原线圈与副线圈匝数相等的变压器

C．理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流，还可以改变交变电流的频率

D．穿过原、副线圈的磁通量在任何时刻都相等

11．（2021·全国·）关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是（　　）

A．原、副线圈缠绕在一个闭合铁芯上，是为了减少磁场能的损失，有效地传送电能

B．铁芯不用整块金属做成，是为了防止原、副线圈短路，造成危险

C．变压器不改变交变电流的频率，只改变电压大小

D．当原线圈接入大小不断变化的直流电时，副线圈也有电压输出

12．（2021·辽宁·）如图甲所示，理想变压器原线圈匝数n1=1400匝、副线圈的匝数n2=140匝，副线圈所接电路中P为滑动变阻器的触头。原线圈输入电压的变化规律如图乙所示，则（　　）

A．副线圈输出电压的频率为50Hz B．副线圈输出电压的有效值为220V

C．P向右移动时，变压器的输出功率增加 D．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小

13．（2021·福建·莆田二中）如图所示，理想变压器的副线圈上接有一个灯泡L和一个滑动变阻器R，原线圈输入电压的有效值恒定，现将滑动变阻器R的滑片向右滑动，则下列说法正确的是（　　）

A．副线圈M、N两端的输出电压增大

B．原线圈的输入功率增大

C．灯泡L两端的电压减小

D．原线圈中的电流减小

14．（2021·河北·大名县第一中学）无线充电器能给手机充电正是因为两者内部有线圈存在，当电源的电流通过无线充电器的送电线圈会产生变化的磁场，手机端的受电线圈靠近该磁场就会产生电流，双方密切配合，手机成功无线充电。如图为株洲二中某老师自制的简易无线充电装置，由一个电磁炉（发射线圈）、一个接收线圈、一个二极管、一个车载充电器构成，发射线圈接收线圈匝数比n1：n2＝10：1，若电磁炉两端所加电压为u＝220sin314t V，不考虑充电过程中的各种能量损失。则下列说法正确的是（　　）

A．通过车载充电器的电流为交流电 B．通过车载充电器的电流为直流电

C．车载充电器两端电压的有效值约为22V D．车载充电器两端电压的有效值约为V

15．（2021·河南·）如图所示，一理想变压器的原线圈接在电压为220V的正弦交流电源上，副线圈通过电流表与一阻值为40Ω的电阻连接。已知理想电流表的示数为1.1A，则下列说法正确的是（　　）

A．变压器的输入功率为24.2W

B．电阻两端电压的最大值为44V

C．变压器原、副线圈的匝数比为5:1

D．通过原线圈电流的有效值为0.22A

三、解答题

16．（2021·全国·）如图所示是远距离交流输电的简化示意图，其中发电厂的输出电压是U，两条输电线的等效总电阻为r，输电线路中的电流是，其末端间的电压为．在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户两端的电压是多少？

（1）用户两端的电压是多少？

（2）理想变压器的输入功率是多少？

（3）输电线上损耗的电功率和电压分别是多少？

17．（2020·四川省蓬安中学校）某一小型水电站，输电电路如图所示，发电机的输出功率为100kW，发电机的输出电压为400V，导线上损耗的电功率为4kW，降压变压器原副线圈匝数比为480：11该村的用电电压是220V。求：

（1）降压变压器原线圈输入电压是U3；

（2）输电线上电流I3；

（3）升压变压器原、副线圈的匝数比。

18．（2021·重庆巴蜀中学）如图所示，为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。已知输电线总电阻R=10Ω，升压变压器T1的原、副线圈匝数之比为1∶5，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，副线圈与纯电阻组成闭合电路，用电器电阻R0=11Ω。若T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压表达式为。求∶

（1）整个输电网络的输电效率（即用户实际消耗的功率占电源输出功率的百分比）；

（2）若因用户增加导致用户消耗功率达到17.82kW，且要求用户电压不变，则可调整发电机输出功率和降压变压器T2的匝数比以满足要求，求调整后变压器T2原、副线圈的匝数比。

19．（2018·辽宁·大连渤海文谷高级中学）某水电站的配电设施，该电站发电机组的输出电压为500V，输出电功率为50kW，如果用总电阻为16Ω的输电线向远处用户送电，要求输电线上损失的电功率是发电机组输出功率的3.2%，该电站安装了一台升压变压器，到达用户前再用降压变压器变为220V供用户使用，不考虑变压器的能量损失．求：

（1）画出此输电线路的示意图．

（2）用户得到的电功率是多少．

（3）在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比．

20．（2021·安徽省泗县第一中学）小型水利发电站的发电机输出功率为，输出电压为，输电线总电阻为，为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的，需在发电机处设升压变压器，用户所需电压为，所以在用户处需安装降压变压器。输电电路图如图所示，求：

（1）输电线上的电流；

（2）升压变压器输出电压；

（3）降压变压器的原、副线圈的匝数之比。

参考答案

1．C

【详解】

通过R3的电流为

由于R2=R3，所以变压器副线圈两端电压为20V，流过R1的电流为

流过副线圈的总电流为0.6A

根据得

故C正确。

故选C。

2．C

【详解】

输电线损失功率为

所以输电线电流

升压变压器原线圈电流

故升压变压器原、副线圈匝数比

升压变压器副线圈两端电压

输电线损失电压

降压变压器原线圈电压

故降压变压器原、副线圈匝数比为

ABD错误，C正痛。

故选C。

3．D

【详解】

A．A为升压变压器，B为降压变压器，A错误；

B．滑片向上移动时，A的副线圈电压降低，A副线圈右端的总电阻不变，电流减小，则输出功率降低，输入功率同样变小，B错误；

CD．闭合S，总功率增大，输电线的电流增大，B线圈的输入电压和输出电压降低，L1的亮度变暗，C错误，D正确。

故选D。

4．C

【详解】

A．I1和I2表示电流的有效值，选项A错误；

B．U1和U2表示电压的有效值，选项B错误；

CD．变压器次级电压由匝数比和初级电压决定，可知U2不变；滑动触头向上滑动过程中，R变大，则次级电流减小，则初级电流也减小，电流表A1的示数I1变小；同理可知，滑动触头向下滑动过程中，U2不变、I1变大，选项C正确，D错误。

故选C。

5．A

【详解】

AB．滑片顺时针转过一定角度时，副线圈的匝数减少，两端电压减小，而逆时针时匝数增加，两端电压增大，故A正确，B错误；

CD．副线圈两端的电压由原线圈两端的电压以及匝数比决定，而与副线圈回路中的电阻大小无关，故CD错误。

故选A。

6．D

【详解】

A．由题意，根据理想变压器变压和变流规律可得

解得

U2＝2200V，I2＝100A

所以线路输送的电功率为

P＝U2I2＝2200×100W＝220kW

故A错误；

B．输电线损耗的功率为

若保持P不变，输电电压U2增大，则ΔP减小，故B错误；

C．根据闭合电路欧姆定律有

U3＝U2﹣I2r

根据理想变压器变压和变流规律有

设用户端总电阻为R，则有

联立解得

若保持发电机输出电压U1和用户数一定，仅将滑片Q下移，则输电电压U2增大，R不变，所以输电电流I2增大，而输电线损耗电压为

ΔU＝I2r

所以ΔU 增大，故C错误；

D．若保持发电机输出电压U1和Q的位置一定，使用户数增加，即U2不变，R减小，则I2增大，U3减小，为了维持用户电压U4一定，需要增大，可将滑片P上移，故D正确。

故选D。

7．B

【详解】

AB．E2的有效值为，根据解得

如果取1.4，匝数为280匝，实际上大于1.4，所以匝数大于280匝，故A错误，B正确；

CD．S2置于3，当S1从0扳到1时，开关闭合瞬间，副线圈中磁通量发生了变化，则G中有电流；原线圈电流稳定后，副线圈中磁通量不发生变化，则没有感应电流，G中不会有电流，故CD错误；

故选B。

8．C

【详解】

A．由公式

解得原线圈两端电压的有效值

发电机输出的正弦交流电压的最大值大于380V，选项A错误；

B．变压器原、副线圈的匝数比不变，则副线圈两端电压的有效值不变，选项B错误；

C．一周期内，通过电阻的电流方向改变2次，可知发电机输出交流电的频率为50Hz，选项C正确；

D．用电器的输入功率等于变压器的输入功率，选项D错误。

故选C。

9．D

【详解】

将变压器和右侧的两个电阻一起等效为一个电阻，则

S断开时有

S闭合时有

则有

可得

故选D。

10．ABD

【详解】

A．变压器主要应用电磁感应原理来工作，只能改变交变电流的电压，不能改变直流电的电压，故A正确；

B．若原线圈与副线圈匝数相等，则原副线圈电压相等，不能变压，不是变压器，故B正确；

C．理想变压器无能量损耗，改变交变电流的电压和电流，不改变交变电流的周期和频率，故C错误；

D．变压器的原、副线圈是绕在同一副铁芯上的，流过铁芯的磁通量也就是穿过原、副线圈的磁通量，所以完全一样，故D正确。

故选ABD。

11．ACD

【详解】

A．原、副线圈缠绕在一个闭合铁芯上，原线圈产生的磁场几乎全部沿铁芯通过副线圈，漏磁很少，因此可以减少能量损失，故A正确；

B．铁芯不用整块金属做成是为了防止涡流产生较多的热量从而烧坏变压器，故B错误；

C．变压器原副线圈中的磁通量的变化率相同，变化周期相同，匝数不同，所以原副线圈中的交流电的频率相同，等于不同，故C正确；

D．由电磁感应定律可知，只要输入原线圈的电流发生变化，副线圈中就会产生感应电动势，故D正确。

故选ACD。

12．AC

【详解】

A．从图中可知原线圈输入电压的周期

则频率

变压器原、副线圈的电压频率相同，则副线圈输出电压的频率为50Hz，A正确；

B．从图中可知原线圈输入电压的有效值为220V，原、副线圈的匝数比为10：1.副线圈输出电压的有效值为22V，B错误；

C．P向右滑动，滑动变阻器的接入电阻变小，则副线圈的电流增大，副线圈电压不变，则副线圈的总功率即输出功率增加，C正确；

D．原、副线圈的电流比与原、副线圈匝数成反比，匝数没变，则原、副线圈的电流比不变，与P向右移动无关，D错误。

故选AC。

13．CD

【详解】

A．根据变压器原副线圈的电压之比等于匝数之比可知，原线圈的电压不变，匝数之比不变，所以副线圈的电压不变，故A错误；

B．滑动变阻器R的滑片向右滑动，电阻变大，根据副线圈的功率可知

副线圈的功率减小，由于原线圈的功率等于副线圈的功率，因此原线圈的功率也减小，故B错误；

C．由于副线圈的电压不变，滑动变阻器R的滑片向右滑动，电阻变大，滑动变阻器的电压变大，所以灯泡两端电压减小，故C正确；

D．滑动变阻器R的滑片向右滑动，电阻变大，副线圈的电流变小，根据用电决定送电，所以原线圈的电流也减小，故D正确。

故选CD。

14．BD

【详解】

AB．接收线圈与车载充电器之间连接一个二极管，二极管只能正向通电，具有整流作用，所以通过车载充电器的电流为直流电，故A错误，B正确；

CD．发射线圈接收线圈匝数比n1：n2＝10：1，若电磁炉两端所加电压为u＝220sin314t V，则接收线圈的电压有效值由

可得

由有效值的定义

可得车载充电器两端电压的有效值约为

故C错误，D正确。

故选BD。

15．CD

【分析】

本题考查变压器，目的是考查学生的理解能力。

【详解】

A．由

可知

选项A错误；

B．由

可知

电阻两端电压的最大值为44V，选项B错误；

C．变压器原、副线圈的匝数比

选项C正确；

D．由

可得

选项D正确。

故选CD。

16．（1）；（2）；（3），

【详解】

（1）由于变压器原副线圈的功率相等，即有

解得用户两端的电压为

（2）理想变压器的输入功率为

（3）输电线上损耗的电功率为

损耗的电压为

17．（1）；（2）；（3）

【详解】

（1）根据

解得降压变压器原线圈输入电压

（2）根据

解得

解得

（3）根据

则

18．（1）94.6%（2）3:1

【详解】

（1）用户得到的电压的有效值为U4=220V；用户得到的功率

降压变压器的初级电压

则初级电流

导线上功率损失

则升压变压器的输入功率

P1=P损+P用=4650W

则整个输电网络的输电效率

（2）因为升压变压器的次级电压不变，为

若因用户增加导致用户消耗功率达到17.82kW，则

联立解得

调整后变压器T2原、副线圈的匝数比

19．(1)     (2) 49400W    (3) 1：10   ，   22：1 

【解析】

（1）此输电线路的示意图如图所示；

（2）设输电线上损失功率为P损，输电电流为I，升压变压器输入电压为U0，输出电压为U，原、副线圈的匝数分别是n1和n2，则P损=3.2%P  

解得：P损=50×103×3.2% W=1600 W 

 P用=49400W

（3）P损=I2R   

 解得：I=10A  

P=IU         

解得：U=5000V  

（2）设输电线上损失电压为U损，降压变压器输入电压为U3，输出电压为U4，原、副线圈的匝数分别是n3和n4，则：

U损=IR；

U3=U-U损 

解得：U3=4840V；

点睛：解决本题的关键知道升压变压器的输出电压、损失电压和降压变压器的输入电压的关系，以及知道输出功率和输出电流和输出电压的关系．

20．（1）15A；（2）1200V；（3）

【详解】

（1）对输电线有

解得

（2）根据解得

（3）降压变压器原线圈输入电压为

则有