考题猜想08 变压器与电能的传输（原卷版+解析版）2023-2024学年高二物理下学期期末考点大串讲（人教版2019）

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TOC \ "1-3" \h \u \l "_Tc27072" 01变压器的原理与结构 PAGEREF _Tc27072 \h 2
\l "_Tc12151" 02理想变压器电压和电流与匝数的关系 PAGEREF _Tc12151 \h 5
\l "_Tc13422" 03含变压器电路的动态分析 PAGEREF _Tc13422 \h 7
\l "_Tc9633" 04结合图像计算变压器两端的电压 PAGEREF _Tc9633 \h 10
\l "_Tc2676" 05电压互感器与电流互感器 PAGEREF _Tc2676 \h 13
\l "_Tc18598" 06远距离输电功率的损失问题 PAGEREF _Tc18598 \h 16
\l "_Tc17987" 07降压变压器原线圈电压的计算 PAGEREF _Tc17987 \h 20
\l "_Tc27204" 08用户端功率的改变导致输入端物理量的改变 PAGEREF _Tc27204 \h 23
\l "_Tc5993" 09电磁震荡回路 PAGEREF _Tc5993 \h 27
\l "_Tc13683" 10含传感器的测定实验 PAGEREF _Tc13683 \h 29
01变压器的原理与结构
1．（22-23高二下·贵州铜仁·期末）图（甲）是手机无线充电器，其原理如图（乙）所示，其中送电线圈和受电线圈的匝数比.当送电线圈两端a、b接上220V、50Hz的市用正弦交变电源后，受电线圈中产生交变电流给手机充电。若把装置线圈视为理想变压器，给手机充电时，下列说法正确的是（ ）

A．cd间输出的是直流电
B．受电线圈两端cd的输出电压为5V
C．cd端输出频率低于50Hz
D．充电时播放音乐（即增大手机用电功率），受电线圈的输出电压不变
【答案】D
【详解】A．送电线圈两端a、b接上220V、50Hz的市用正弦交变电源，则cd间输出的是交流电，选项A错误；
B．根据变压器两端的电压跟匝数成正比可知
解得受电线圈两端cd的输出电压为U2=10V
故B错误；
C．变压器不改变频率，cd端输出频率等于50Hz，故C错误；
D．受电线圈的输出电压只与送电线圈的电压和匝数比有关，与充电时播放音乐（即增大手机用电功率）等无关，所以受电线圈的输出电压不变，故D正确。
故选D。
2．（22-23高二下·浙江台州·期末）随着电动汽车的普及，汽车无线充电受到越来越多的关注。其原理如图所示，将受电线圈安装在汽车的底盘上，供电线圈安装在路基中，当电动汽车行驶到供电线圈装置上方时，受电线圈即可“接受”到供电线圈的电流，从而对蓄电池进行充电。关于无线充电，下列说法正确的是（ ）

A．供电线圈接直流电源也可以实现无线充电
B．地面供电线圈中电流和车身底部受电线圈中电流的频率相同
C．地面供电线圈和车身底部受电线圈的磁通量变化率相同
D．若供电线圈和受电线圈均采用超导材料，则能量的传输效率可达到100%
【答案】B
【详解】A．无线充电技术与变压器都是利用电磁感应原理，若将供电线圈接到恒定电流的电源上，不能对蓄电池进行充电，应将供电线图接到交流电源上，才能产生变化的磁场，使受电线圈发生电磁感应，对电池进行充电，故A错误；
B．变压器变压不变频，所以受电线圈中交变电流的频率与供电线圈中交变电流的频率相同，故B正确；
C．由于存在漏磁，即地面供电线圈产生的磁场没有完全提供给车身底部受电线圈，导致地面供电线圈和车身底部受电线圈的磁通量变化率不相同，故C错误；
D．由于漏磁等因素，传输效率不可能达到100%，故D错误。
故选B。
3．（22-23高二下·河北秦皇岛·期末）如图甲所示是手机无线充电工作原理图，送电线圈接入如图乙所示交变电流，受电线圈未与手机连接，则（ ）

A．当时，受电线圈中磁通量最大
B．当时，cd端电压最小
C．增大送电和受电线圈的间距，cd端电压频率改变
D．增大送电和受电线圈的间距，cd端与ab端电压之比变小
【答案】D
【详解】A．当时，送电线圈的电流为0，则磁通量为0，受电线圈中磁通量最小，故A错误；
B．当时，送电线圈的电流变化率最大，受电线圈中磁通量变化率最大，受电线圈中感应电动势最大，则cd端电压最大，故B错误；
C．受电线圈中电流的频率等于送电线圈中电流的频率，而变压器不改变电流的频率，与送电和受电线圈的间距无关，不会改变cd端电压频率，故C错误；
D．增大送电和受电线圈的间距，送电线圈在受电线圈处产生的磁感应强度减小，cd端电压减小，所以cd端与ab端电压之比变小，故D正确。
故选D。
4．（22-23高二下·湖南长沙·期末）无线充电是充电器与用电装置之间以磁场传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露，小功率无线充电常采用电磁感应式，充电原理图简化如图所示。发射线圈所加电压为U=220V的家用交流电、匝数为1100匝，接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，忽略其它损耗，下列说法正确的是（ ）

A．接收线圈的输出电压的有效值约为8V
B．发射线圈与接收线圈中电流之比约为1：22
C．发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比约为22：1
D．发射线圈中的磁通量变化率与接收线圈的磁通量变化率相同
【答案】A
【详解】A．穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，则有
代入数据解得
故A正确；
B．由于存在漏磁，电流之比不等于匝数的反比，即
故B错误；
C．发射线圈与接收线圈中磁通量变化的频率相等，所以发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相等，故C错误；
D．穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，则穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的磁通量变化率不相同，故D错误。
故选A。
02理想变压器电压和电流与匝数的关系
5．（22-23高二下·广西桂林·期末）一理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1，原线圈输入电压的变化规律如图乙中所示，副线圈所接电路如图甲中所示，P为滑动变阻器的触头。下列说法正确的是（ ）

A．闭合开关S，副线圈输出电压的频率为0.5Hz
B．闭合开关S，副线圈输出电压的有效值为44V
C．闭合开关S，P向上移动时，流过原线圈的电流减小
D．闭合开关S，P向上移动时，R1两端的电压增大
【答案】B
【详解】A．原线圈的频率为
所以闭合开关S，副线圈输出电压的频率为50Hz，故A错误；
B．原线圈电压的有效值为
根据电压与线圈匝数的比可知
解得
故B正确；
C．闭合开关S，P向上移动时，此时副线圈的电压不变，则副线圈电流增大，根据
可知流过原线圈的电流增大，故C错误；
D．闭合开关S，P向上移动时，此时副线圈的电压不变，则副线圈电流增大，灯泡的电压增大，则R1两端的电压减小，故D错误；
故选B。
6．（22-23高二下·青海西宁·期末）一理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头，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31V
C．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小
D．P向右移动时，变压器的输出频率增加
【答案】A
【详解】A．根据图甲可知原线圈输入电压得周期为0.02s，根据周期和频率的关系得
变压器不改变电压的频率，所以副线圈输出电压的频率为50Hz，故A正确；
B．原线圈中电压的有效值为220V，根据理想变压器原副线圈的匝数比和电压比的关系
得
故B错误；
C．根据理想变压器原副线圈的匝数比和电流比的关系
可知P向右移动时，原、副线圈的电流比不变，故C错误；
D．P向右移动时，原线圈中电压的频率不变，所以副线圈输出电压的频率也不变，故D错误。
故选A。
7．（22-23高二下·青海西宁·期末）如图所示理想变压器输入的交流电压，有两组副线圈，其中匝，标有“6V 10W”、“12V 12W”的电灯分别接在两副线圈上均正常发光，则原线圈的匝数n1= 匝，另一副线圈的匝数 匝，原线圈中电流 A（保留两位有效数字）

【答案】 1320 72 0.1
【详解】[1][2]根据电压匝数关系有，
解得，
[3]灯泡均正常发光，则有
解得
8．（22-23高二下·内蒙古呼和浩特·期末）如图所示，一理想变压器原线圈输入电压，变压器副线圈接有理想电流表A和规格均为“220V，22W”的两个灯泡，灯泡恰好正常发光， 导线电阻不计。求：
（1）变压器原、副线圈匝数比n1：n2；
（2）电流表A的示数；
（3）原线圈中电流的大小。

【答案】（1）；（2）0.2A；（3）0.02A
【详解】（1）变压器原、副线圈匝数比有
输入电压的有效值为
副线圈电压为
解得
（2）一个灯泡的电流为
电流表A的示数为
（3）根据
解得原线圈电流为
03含变压器电路的动态分析
9．（22-23高二下·天津南开·期末）如图所示，电流表、电压表为理想电表，变压器为理想变压器，、是定值电阻为滑动变阻器。闭合开关S，下列说法正确的是（ ）

A．仅将滑片上移时，电流表A的示数减小
B．仅将滑片下移时，电压表V的示数变大
C．滑片下移、上移时，电阻的功率增大
D．只断开开关S，电压表V的示数变大，电流表A的示数变小
【答案】D
【详解】A．仅将滑片上移时，根据理想变压器电压与线圈匝数的关系有
可知副线圈电压增大，则副线圈电功率增大，原线圈电功率也增大，根据
可知电流表A的示数增大，故A错误；
B．仅将滑片下移时，滑动变阻器电阻减小，根据“串反并同”规律可知，电压表V的示数变小，故B错误；
C．由上述分析可知滑片下移、上移时，副线圈电压减小，滑动变阻器电阻减大，则副线圈电流减小，电阻的功率减小，故C错误；
D．只断开开关S，总电阻增大，则副线圈电流减小，两端电压增大，则电压表示数增大，原线圈电流减小，即电流表A示数减小，故D正确；
故选D。
10．（多选）（22-23高二下·内蒙古呼和浩特·期末）如图，理想变压器供电的电路中，不计导线电阻，若将S闭合，则电流表A1的示数，电流表A2的示数，电流表A3的示数，电压表V的示数分别如何变化（ ）

A．电压表V的示数不变B．电流表A1的示数变小
C．电流表A2的示数变大D．电流表A3的示数变大
【答案】ACD
【详解】A．变压器输入电压不变，故输出电压不变，因此电压表示数不变，故A正确；
B．由欧姆定律可知A1示数不变，故B错误；
C．因闭合开关后电阻减小，而电压不变，故总电流增大，故A2中电流增大，故C正确；
D．电流之比等于匝数倒数比，故A3示数变大，故D正确。
故选ACD。
11．（多选）（22-23高二下·广东潮州·期末）如图所示，理想交流电流表、，定值电阻、光敏电阻（阻值随光照强度增大而减小），分别接在理想变压器的原、副线圈上。为正弦交流电源电压的有效值，且保持恒定。若减小光照强度，下列说法正确的是（ ）

A．原、副线圈两端电压、都不变B．电流表、示数都减小
C．两端的电压减小D．的电功率增大
【答案】ABC
【详解】A．由于连接理想交流电流表，原线圈电压U1不变，由
得副线圈两端电压不变，A正确；
B．减小光照强度，阻值增大，副线圈电流I2减小，电流表A2示数减小，由
可知，原线圈电流I1减小，电流表A1示数减小，B正确；
C．由以上分析可知，副线圈电流I2减小，两端电压减小，C正确；
D．流过R1的电流减小，由
得电功率减小，D错误。
故选ABC。
12．（多选）（22-23高二下·贵州黔东南·期末）如图所示，理想变压器的原、副线圈分别接理想电流表A、理想电压表V，原线圈接输出电压恒定的交流电源，副线圈上通过输电线接有一个灯泡L，一个电吹风M（内阻与灯泡L相同），输电线的等效电阻为R，副线圈匝数可以通过调节滑片P改变。S断开时，灯泡L正常发光。滑片P位置不动，当S闭合时，以下说法中正确的是（ ）

A．电压表读数增大
B．电流表读数增大
C．为使灯泡L正常发光，滑片P应向上滑动
D．灯泡L与电吹风M消耗的电功率一定相同
【答案】BC
【详解】A．滑片位置不动，当S闭合时，电阻变小，原线圈电压及匝数比不变，副线圈电压不变，电压表读数不变，故A错误；
B．副线圈电压不变，电阻变小，输出功率变大，输入功率变大，根据
知电流表读数变大，故B正确；
C．副线圈电流变大，等效电阻两端的电压增大，并联部分的电压减小，为了使灯泡L正常发光，必须增大电压，滑片应向上滑动，故C正确；
D．电吹风除了内阻的热功率外可能还有输出机械功率，即
可知电吹风，
灯泡L与电吹风M的电流不同，消耗电功率不相同，故D错误。
故选BC。
04结合图像计算变压器两端的电压
13．（22-23高二下·四川遂宁·期末）图甲为原、副线圈匝数比n1:n2=4:1的理想变压器，为定值电阻，为光敏电阻（光照越强电阻越小），为电阻不变的灯泡，电流表和电压表均为理想交流电表，变压器的原线圈两端接有按图乙所示的正弦式交变电压，下列说法正确的是（ ）

A．图乙交变电压的表达式为
B．在时，示数为，示数为55V
C．电键闭合后，电流表示数减小
D．电键闭合后，增加的光照强度，灯泡变暗
【答案】D
【详解】A．图乙交变电压的表达式为
故A错误；
B．电压表与电流表的示数均为有效值，则示数为
根据电压与匝数的关系有
解得
在变压器副线圈电路中，副线圈两端电压由定值电阻与灯泡所在并联电路共同承担，可知示数小于55V，故B错误；
C．电键闭合后，副线圈电路总电阻减小，通过副线圈的电流增大，根据
可知通过原线圈的电流增大，即电键闭合后，电流表示数增大，故C错误；
D．电键闭合后，增加的光照强度，电阻减小，副线圈电路总电阻减小，则通过副线圈的电流增大，故定值电阻两端电压增大，则灯泡并联电路两端电压减小，通过灯泡的电流减小，则电键闭合后，增加的光照强度，灯泡变暗，故D正确。
故选D。
14．（22-23高二下·贵州六盘水·期末）如图甲所示，理想变压器原副线圈匝数之比为2：1，原线圈接如图乙所示的正弦式交变电压，副线圈接一个的负载电阻。下列说法正确的是（ ）

A．原线圈所接交变电压的表达式为
B．副线圈中电压表的示数为
C．原线圈中电流表的示数为2A
D．原线圈中输入功率为220W
【答案】D
【详解】A．由乙图知
故原线圈所接交变电压的表达式为
故A错误；
B．原线圈的输入电压有效值为220V，原副线圈匝数比为2：1，故副线圈两端电压有效值为110V，电压表示数为110V，故B错误；
C．副线圈中的电流为
原副线圈匝数比为2：1，故原线圈中的电流
故电流表示数为1A，故C错误；
D．原线圈中输入功率为
故D正确。
故选D。
15．（22-23高二下·陕西宝鸡·期末）理想环形变压器示意图如图甲所示，原线圈两端的电压随时间变化的关系图像如图乙所示，，副线圈接一“12V，22W”的电灯，恰好正常发光，图中电表均为理想交流电表，下列说法正确的是（ ）

A．原、副线圈的匝数比为55∶3B．原、副线圈的磁通量变化率之比为55∶3
C．t=5×10-3s时，电压表示数为零D．电流表的读数为0.01A
【答案】A
【详解】A．由乙图可知原线圈电压的有效值为220V，副线圈接一“12V，22W”的电灯，恰好正常发光，则副线圈电压有效值为12V，则原、副线圈的匝数比
故A正确；
B．原、副线圈的磁通量变化率相同，故比值为，故B错误；
C．电压表示数为有效值，电压表示数始终为12V，故C错误；
D．原、副线圈功率相等，则原线圈电流表示数为
故D错误。
故选A。
16．（22-23高二下·江西新余·期末）在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V，理想变压器原、副线圈的匝数比为，，，均为固定电阻，，，各电表均为理想电表。已知电阻中电流随时间t变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是（ ）

A．所用交流电的频率为0.5HzB．电压表的示数为20V
C．电流表的示数为AD．变压器传输的电功率为20W
【答案】B
【详解】A．变压器不会改变交流电的频率，由图像可知交流电的周期为0.02s，则交流电的频率为
故A错误；
B．由图像可知通过电流的最大值为，有效值为
则副线圈两端的电压为
根据变压器电压与匝数关系有
解得
则电压表的示数为
故B正确；
C．根据并联电路特点有
解得
故C错误；
D．通过副线圈的电流为
变压器传输的电功率为
故D错误。
故选B。
05电压互感器与电流互感器
17．（22-23高二下·安徽滁州·期末）如图所示为某小型发电站远距离输电示意图，其中升压变压器输入电压保持不变，降压变压器原副线圈的匝数比为200：1，输电线路总电阻。为了安全测量输电线路中的电压和电流，现在输电线路的起始端接入甲、乙两个特殊的变压器，甲、乙原副线圈匝数比分别为200：1和1：20，电压表的示数为220V，电流表的示数为5A，以上变压器均为理想变压器。下列判断正确的是（ ）

A．用户端的电压为210V
B．输电线路上损耗的功率约占输电总功率的6%
C．若用户端接入的用电设备变多，电流表示数变小
D．若用户端接入的用电设备变多，电压表示数变大
【答案】A
【详解】A．由变压器甲可知
由变压器乙可知
则
用户端的电压
选项A正确；
B．输电线路上损耗的功率约占输电总功率的
选项B错误；
CD．若用户端接入的用电设备变多，降压变压器次级电阻减小，次级电流变大，输电线上的电流变大，则电流表示数变大；因升压变压器的初级电压不变，则次级电压不变，甲图中的次级电压不变，即电压表示数不变，选项CD错误。
故选A。
18．（22-23高二下·江西上饶·期中）如图所示，和是输电线，所接入的电压互感器原、副线圈的匝数比为，电流互感器原、副线圈的匝数比为，电压表的示数为，电流表的示数为，则输电线路输送的功率为（ ）
A．B．
C．D．
【答案】D
【详解】设输电线电压为U1，电流为I1，由原、副线圈电压之比等于匝数比，电流之比等于匝数比的倒数，可得，
解得
，
则输电线路输送的功率为
故选D。
19．（22-23高二下·福建三明·期末）用电流互感器检测电路中的强电流，以下符合电流互感器工作原理示意图的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【详解】电流互感器应串联接入输电线路，根据电流跟匝数成反比，可知电流互感器是升压变压器，原线圈电流大，匝数少。
故选B。
20．（多选）（22-23高二下·山东临沂·期末）如图所示的是某小型发电站高压输电示意图。发电站输出的电压U1不变；升压变压器输出电压为U2，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3和U4。为了测量高压电路的电压和电流，在输电线路的起始端接入电压互感器和电流互感器，若不考虑变压器和互感器自身的能量损耗，所有的电表均为理想电表。则（ ）

A．①为电流表，能测量大电流；②为电压表，能测量高电压
B．在用户不变的情况下，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率减少
C．U2>U3，凌晨时分，用户家的灯将变得更亮
D．仅将滑片P下移，则降压变压器副线圈两端的电压U4变小
【答案】CD
【详解】A．由图可知，①接在火线和零线之间，为电压表，②接在同一条线上，测得是电流，为电流表，故A错误；
B．在用户不变的情况下，仅将滑片Q下移，升压变压器副线圈匝数增大，则U2增大，总电阻不变，故输电线上的电流增大，则输电线损耗功率增大，故B错误；
C．由于输电线上有电压降，则有
凌晨时分，降压变压器的输出端用电量减少，电路中的电流减小，则输电线上的电压降减小，则降压变压器的输入电压增大，用户得到的电压变大，用户家的灯将变得更亮，故C正确；
D． 由于
，，
所以
仅将滑片P下移，则降压变压器的初级线圈匝数n3增大，则降压变压器副线圈两端的电压U4的变化不能确定，故D错误。
故选C。
06远距离输电功率的损失问题
21．（22-23高二下·四川内江·期末）为尽量减少输电线的功率损耗，把功率为的电能，用铝导线输送到以外的地方，要使功率损失为输送功率的，用的电压输电，导线横截面积大约需要，显然这样的导线太粗了。在输送相同功率和能耗损失相同的情况下，以下方案可行的是（ ）
A．用的电压输电，导线的横截面积大约需要
B．用的电压输电，导线的横截面积大约需要
C．用的电压输电，导线的横截面积大约需要
D．为降低输电功率损失，输电电压越高越好
【答案】C
【详解】ABC．根据
可得
用的电压输电，导线横截面积大约需要，则用的电压输电，导线的横截面积大约需要
用的电压输电，导线的横截面积大约需要
用的电压输电，导线的横截面积大约需要
则选项AB错误，C正确；
D．为降低输电功率损失，输电电压并非越高越好，因为输电电压越高，导线越细，承受的拉力会越小，在输电架空线的建设中对所用各种材料的要求就越严格，线路的造价就越高，选项D错误。
故选C。
22．（22-23高二下·浙江衢州·期末）如图所示，“奋进号”潮流能发电机组核心部件是“水下大风车”，一台潮流能发电机的叶片转动时可形成半径为10m的圆面，某次涨潮期间，该区域海水的潮流速度是3m/s，流向恰好与叶片转动的圆面垂直，并将40%的潮流能转化为电能。随后通过海上升压变压器将发电机组690V电压升为10kV电压后向远处传输，不考虑升压过程中的能量损耗。已知海水密度约为，则（ ）

A．涨潮期间该发电机的功率约为4×106W
B．若每天至少有2h潮流速度高于3m/s，则该台发电机日发电量至少为320kW·h
C．升压变压器原、副线圈匝数之比约为1∶69
D．若允许输送过程中损失的功率控制在4%以内，则输电线电阻不能超过2.5Ω
【答案】D
【详解】A．涨潮期间该发电机的功率约为
，
，
解得
A错误；
B．若每天至少有2h潮流速度高于3m/s，则该台发电机日发电量至少为
B错误；
C．升压变压器原、副线圈匝数之比约为
C错误；
D．根据题意得
输电线电流为
解得
D正确。
故选D。
23．（多选）（22-23高二上·北京海淀·期末）我国领先全球的特高压输电技术将为国家“碳中和”做出独特的贡献。白鹤滩水电站是世界第二大水电站，共安装16台我国自主研制的全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组。2021年6月28日白鹤滩水电站首批初装机容量1600万千瓦正式并网发电，在传输电能总功率不变情况下，从原先150kV高压输电升级为1350kV特高压输电。则下列说法正确的是（ ）
A．若输电线不变，则输电线中的电流变为原来的
B．若输电线不变，则输电线上损失的电压变为原来的
C．若输电线不变，则输电线上损失功率变为原先的
D．如果损失功率不变，相同材料、相同粗细的输电线传输距离是原先的9倍
【答案】AC
【详解】A．在输电功率不变的情况下，输电电压150kV高压输电升级为1350kV，即输电电压变为原来的9倍，由电功率公式
可知，输电电流变为原来的，故A正确；
B．输电线不变的情况下，由欧姆定律公式
可知，输电线上损失的电压变为原先的，故B错误；
C．由电功率公式
可知，输电线上损失的功率变为原来的，故C正确；
D．如果损失的功率不变，由电功率公式
可知，输电线的电阻变为原来的81倍，由电阻定律
可知，相同材料、传输到相同地方所需导线横截面积是原先的，相同材料、粗细的输电线传输距离是原先的81倍，故D错误。
故选AC。
24．（多选）（22-23高二下·河北唐山·期末）北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念。国家体育馆“鸟巢”隐藏着一座年发电量比较大的太阳能光伏发电系统，假设该发电系统的输出电压恒为100V，通过理想变压器向远处输电，如图，所用输电线的总电阻为，升压变压器T1原、副线圈匝数比为，下列说法正确的是（ ）

A．若该发电系统输送功率为，则输电线损失的功率为
B．若该发电系统输送功率为，用户获得220V电压，则降压变压器T2原、副线圈的匝数比为
C．若用户开启更多的用电器，则用户电路两端电压U4减小
D．若对用户拉闸限电，则升压变压器T1输出电压U2减小
【答案】BC
【详解】A．根据
解得
输电线路上电流为
则
故A错误；
B．若该发电系统输送功率为，输电线路上电流为
输电线路上损失的电压为
降压变压器原线圈两端的电压为
所以
故B正确；
C．若用户开启更多的用电器，则用户消耗功率增加，根据
可知增大，根据
可知，输电线路上的电流增大，损失的电压增大，故降压变压器原线圈两端的电压减小，用户得的电压减小，故C正确；
D．若对用户拉闸限电，则用户消耗功率减少，根据
可知，输出电压不变，故D错误。
故选BC。
07降压变压器原线圈电压的计算
25．（22-23高二下·山东聊城·期末）春夏秋冬、昼夜之间，工作日与节假日，对电力需求量差异很大，会形成用电高峰和低谷之间的峰谷负荷差。如图所示，为某节能储能输电网络示意图，可以在用电低谷时段把电能储存起来，高峰时段输出，填补用电缺口。发电机的输出电压U1=500V，输出功率为P1=800kW。降压变压器的匝数比n3:n4=50:1，输电线总电阻R=62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4=220V，功率为P4=44kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（ ）

A．发电机的输出电流为160AB．升压变压器的匝数比n1:n2=1:400
C．输送给储能站的功率为756kWD．输电线上损失的功率为1kW
【答案】D
【详解】A．发电机的输出电流为
A错误；
B．用户电流
输电线电流
线路损失的电压
升压变压器副线圈电压
升压变压器的匝数比
B错误；
D．输电线上损失的功率为
D正确；
C．输送给储能站的功率为
C错误。
故选D。
26．（22-23高二下·江苏苏州·期末）如图所示为某水电站远距离输电的原理图。升压变压器的原、副线圈匝数比为k，输电线的总电阻为R，发电机输出的电压恒为U，若由于用户端负载变化，使发电机输出功率增加了，升压变压器和降压变压器均视为理想变压器。下列说法正确的是（ ）
A．电压表的示数与电流表的示数之比不变
B．电压表的示数与电流表的示数之比变大
C．输电线上损失的电压增加了
D．输电线上损失的功率增加了
【答案】C
【详解】AB．由于发电厂输出电压恒为U,根据理想变压器的规律
故电压表V1的示数不变，发电厂输出功率增加了，则发电厂输出电流增加了
根据理想变压器的规律，对于升压变压器
A1示数增加了
由于A1示数增加，A2示数也将增加，降压变压器的输入电压将减少
故V2示数也将减小，所以电压表的示数与电流表的示数之比减小，电压表的示数与电流表的示数之比减小，故AB错误；
C．根据欧姆定律，输电线上损失的电压增加了
故C正确；
D．输电线上损失的功率增加了
由于未知，故无法计算，故D错误。
故选C。
27．（22-23高二下·北京朝阳·期末）某个小水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的电压为250V。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220V。要求在输电线上损失的功率控制在5kW（即用户得到的功率为95kW）。根据实际需求，某同学设计了如图所示的输电线路示意图。升压变压器、降压变压器均视为理想变压器，请你帮他计算：
（1）输电线上通过的电流；
（2）升压变压器输出的电压；
（3）降压变压器的匝数比。

【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）根据电功率公式
可得输电线上通过的电流
（2）升压变压器输出的电压
（3）降压变压器输入的电压
根据
降压变压器的匝数比
28．（22-23高二下·江西上饶·期中）电力公司要检修电路，需停电一天，为了保障正常的教学，学校用一台不计内阻的发电机来提供照明用电，如图所示。升压变压器原、副线圈匝数比为，降压变压器原、副线圈匝数比为，输电线的总电阻为4Ω。全校共有22个班，每班有“220V，40W”灯6盏，若只保证全部电灯正常发光，则
（1）降压变压器副线圈的电流I4多大？
（2）输电线损失的功率多大？
（3）升压变压器的输入电压U1多大？
（4）输电效率为多少？

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）97.3%
【详解】（1）降压变压器的输出功率为
降压变压器副线圈的电流
（2）降压变压器原线圈的电流
输电线损失的功率
（3）降压变压器原线圈电压为
输电线上损失的电压为
升压变压器的输出电压为
升压变压器的输入电压为
（4）用户获得的实际功率
所以发电机的输出功率
则输电效率
08用户端功率的改变导致输入端物理量的改变
29．（22-23高二下·浙江宁波·期末）如图甲所示，我国西部山区建有许多水电站，极大改善了当地居民的生产、生活，如图乙所示为某水电站远距离输电的原理图。为升压变压器，其原、副线圈匝数比为，输电线等效总电阻为R，为降压变压器，其原、副线圈匝数比为，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电机输出的电压恒为，若由于用户端用户数量变化，使得输电线输送电流增加。则下列说法正确的是（ ）

A．损失在输电线的功率增加B．用户端电压减少了
C．发电机输出功率增加D．用户端的总电流增加了
【答案】D
【详解】A．根据焦耳定律，输电线损失的功率为
输电线损失的功率增加量为
故A错误；
B．根据理想变压器的规律
，
由闭合电路欧姆定律有
联立得
电流增加，则有
两式相减得
故B错误；
C．根据理想变压器的规律
则
，
发电机输出功率的增加量为
故C错误；
D．根据理想变压器的规律
输电线输送电流增加，可得
故D正确。
故选D。
30．（22-23高二下·山东枣庄·期末）有一条河流，河水流是为，落差为。现利用它来发电，发电机的输出电压恒为。水电站到用户之间要进行远距离输电，两地之间输电线的总电阻为，认为所用的变压器都是理想变压器，用户所需要电压为。
（1）若水电站的总效率为，输电线上损枆的功率为发电机输出功率的5%，求升压、降压变压器原、副线图的匝数比。已知水的密度，取重力加速度；
（2）当用户消耗功率变化时，会引起用户端电压的波动，可以通过微调降压变压器的原线圈匝数来保持不变。设第（1）问中降压变压器原线圈匝数为、当用户消耗功率为时降压变压器原线圈匝数为，其它线圈匝数均不变，求与的比值。
【答案】（1），；（2）
【详解】（1）每秒流水的质量为
水电站的总效率为，则输出功率为
输电线上损枆的功率为
根据解得
根据
解得
根据理想变压器电流与线圈匝数之比的关系有
根据
可知副线圈电压为
输电线的电压为
根据理想变压器电压与线圈匝数之比的关系有
其中，
解得
（2）当用户消耗功率为时，用户端电流为
此时有
电能传输过程中损失的功率为
由于发电机的输出电压恒定，根据能量守恒可知
带入数据整理得
即
由于，联立得
31．（多选）（22-23高二下·四川成都·期末）白鹤滩水电站是我国实施“西电东送”的关键一环，其远距离输电电路简化示意图如图所示，升压变压器与降压变压器均为理想变压器，发电机输出电压恒定，R为输电线路总电阻，则当用户端用电器增加时（ ）

A．示数减小，示数增大B．示数减小，示数增大
C．输电线上损失的功率减小D．示数与示数的乘积增大
【答案】BD
【详解】A．发电厂的输出电压恒定，升压变压器原副线圈匝数不变，可知电压表示数不变，当用户端用电器增加时，发电机输出功率增大，可知电流表示数增大，故A错误；
B．由于输电线上的电流变大，输电线上损失的电压增大，则降压变压器原线圈两端电压变小，降压变压器原副线圈匝数不变，可知电压表示数减小，当用户端用电器增加时，可知电流表示数增大，故B正确；
C．由于输电线上的电流变大，输电线电阻不变，可知输电线上损失的功率增大，故C错误；
D．电压表示数不变，电流表示数增大，故示数与示数的乘积增大，故D正确。
故选BD。
32．（多选）（22-23高二下·陕西渭南·期末）如图所示为某发电站向其他地区远距离输电的原理图，图中交流电压表为理想电表，变压器、均为理想变压器。输电线电阻为，可变电阻R为用户端负载，发电机输出电压有效值保持不变。当输电功率时，输电线上损失的功率为输电功率的1%，电压表示数为。下列说法正确的是（ ）

A．输电线上的电流为
B．升压变压器的原、副线圈匝数比为
C．降压变压器的原、副线圈匝数比为
D．随着用电高峰到来，电压表的示数将变大
【答案】AC
【详解】A．由于，输电线上损失的功率为输电功率的1%，则有
解得
故A正确；
B．升压变压器原线圈中电流为
则有
故B错误；
C．升压变压器副线圈电压为
则降压变压器原线圈两端电压为
则有
故C正确；
D．随着用电高峰到来，并联用户增多，即等效为可变电阻R减小，将降压变压器与负载等效为一个电阻，则等效阻值为
可知等效电阻减小，则输电线中的电流增大，输电线上损耗电压增大，降压变压器原线圈两端电压减小，则降压变压器负线圈两端电压减小，即随着用电高峰到来，电压表的示数将变小，故D错误。
故选AC。
09电磁震荡回路
33．（22-23高二上·北京海淀·期末）如图甲所示电路中，电流（以图甲中电流方向为正）随时间的变化规律如图乙所示的正弦曲线，下列说法正确的是（ ）
A．内，磁场能转化为电场能
B．内，自感电动势逐渐变大
C．内，电容器C正在充电
D．内，电容器C上极板带负电
【答案】B
【详解】
A．根据图乙可知，内，电流在逐渐变大，电容器C正在放电，电场能转化为磁场能。A错误；
B．根据图乙可知，内，电流随时间变化率增加，则自感电动势逐渐变大。Ｂ正确；
C．根据图乙可知，内，反向电流在逐渐变大，电容器正在放电。Ｃ错误；
D．根据图乙可知，内，电流在逐渐减小，电容器正在充电，根据电流方向可知，电容器C上极板带正电，下极板带负电。D错误；
故选B。
34．（22-23高二下·吉林松原·期末）如图所示为LC振荡电路某时刻的情况，以下说法中正确的是（ ）

A．电容器正在充电
B．电感线圈中的磁场能正在减小
C．电感线圈中的电流正在增大
D．此时刻线圈中的自感电动势正在阻碍电流减小
【答案】C
【详解】A．根据安培定则可判断电流方向，结合电容器两板电性，可知电容器正在放电，A错误；
BCD．放电过程电场能减小，磁场能增大，振荡电流增大，此时刻线圈中的自感电动势正在阻碍电流增大，BD错误，C正确。
故选C。
35．（22-23高二下·河北唐山·期末）某时刻，LC振荡电路的状态如图所示（电流流向电容器带正电的极板），则下列判断中正确的是（ ）

A．振荡电流在减小B．线圈中的磁场在增强
C．电容器极板上的电荷在减少D．电场能在向磁场能转化
【答案】A
【详解】C．由于电流流向电容器带正电的极板可知，上极板失去电子，极板所带电荷量增大，故C错误；
D．根据上述，电容器处于充电状态，磁场能转化为电场能，故D错误；
A．根据上述，电容器处于充电状态，磁场能转化为电场能，则振荡电流在减小，故A正确；
B．根据上述，电容器处于充电状态，磁场能转化为电场能，则线圈中的磁场在减弱，故B错误。
故选A。
36．（22-23高二下·广西桂林·期末）在理想LC振荡电路中，某时刻电容器C两极板间的电场强度E的方向如图所示，M是电路中的一点。若此时刻电容器正在充电，则（ ）

A．电路中的磁场能在增大
B．电容器所带的电荷量在减小
C．电容器两极板间的电压在增大
D．流过M点的电流方向向右
【答案】C
【详解】题中已知此时刻电容器正在充电，则电路中的磁场能逐渐减小，正极板在上方，所以流过M点的电流方向向左，电荷量增大，根据
可知电容器所带的电荷量在增大。
故选C。
10含传感器的测定实验
37．（22-23高二下·湖南邵阳·期末）由半导体材料制成的热敏电阻阻值会随温度的变化而变化。利用热敏电阻对温度敏感的特性可设计一个简单恒温箱温控电路，要求恒温箱内的温度保持50℃。
（1）用图（a）所示电路测量热敏电阻的阻值。当温度为27℃时，电压表读数为30V，电流表读数为15mA；当温度为50℃时，调节变阻器，使电压表读数仍为30V，电流表指针位置如图（b）所示，此时热敏电阻的阻值为 ，该电路测得的阻值比真实值 （填“偏大”或“偏小”）。由以上实验数据可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高而 （填“增大”或“减小”）。

（2）现利用该热敏电阻和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路如图（c）所示，继电器的电阻为。当线圈的电流大于或等于30mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势，内阻可以不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。则
①应该把恒温箱内的加热器接在 （填“A、B端”或“C、D端”）。
②如果要使恒温箱内的温度保持50℃，可变电阻的阻值应调节为 。
【答案】 600 偏大 减小 A、B端 120
【详解】（1）[1]如图（b）所示，电流读数为50mA，则此时热敏电阻的阻值为
[2]该方法所测电流值为电流真实值，所测电压值为热敏电阻和电流表两端的总电压，根据欧姆定律可知此时所测电阻阻值偏大；
[3]在相同电压下，温度越高，通过电流越大，说明热敏电阻的阻值随温度的升高而减小；
（2）[4]热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，当线圈的电流大于或等于30mA时，继电器的衔铁被吸合，电源不在给恒温箱加热器通电，故应该把恒温箱内的加热器接在A、B端；
[5]如果要使恒温箱内的温度保持50℃，此时热敏电阻为600，根据闭合电路欧姆定律有
解得
38．（22-23高二下·新疆巴音郭楞·期末）某兴趣小组的同学在研究压敏电阻的特性时，利用满偏电流为、内阻为的表头和调节范围均为的电阻箱、改装为一个量程为3V的电压表，如图1所示，该小组同学首先将表头与电阻箱并联改装成量程为3mA的电流表，然后再与电阻箱串联。

（1）图1中的阻值应调为 ，的阻值应调为 ；
（2）该小组的同学设计了如图2所示的电路来探究压敏电阻R的特性。其中电源的电动势为4V，内阻为，电压表为上述改装的电压表，电流表量程为300mA，内阻可忽略不计，定值电阻。通过改变压敏电阻所受外力的大小，得到多组电压表、电流表的读数，作出了压敏电阻的阻值与外力F的关系图像，如图3所示。若当外力为0时，电压表的示数为3.0V，则可得压敏电阻R关于外力F的关系式为 ；
（3）在电阻上施加力F，当电流表满偏时，压力F约为 N。（结果保留三位有效数字）
【答案】 60 945 533
【详解】（1）[1][2]将表头与电阻箱并联改装成量程为3mA的电流表，有
即
解得
则改装后的电流表满偏电流为3mA，内阻为
再串联电阻箱，改装为3V的电压表，有
即
解得
（2）[3]由题可知，当外力为0时，电压表的示数为3.0V，由电路图可得
可得此时压敏电阻的阻值为
则图4中图像斜率为
所以压敏电阻R关于外力F的关系式为
（3）[4]在电阻上施加力F，当电流表满偏时，根据闭合电路欧姆定律可得
可得此时压敏电阻的阻值为
根据
联立解得压力为
39．（22-23高二下·福建龙岩·期末）酒驾严重危害交通安全，喝酒不开车已经成为准则。某款酒精检测仪如图甲所示，核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图乙所示。某同学想利用该酒精气体传感器设计一款酒精测量仪，除酒精气体传感器外，在实验室中找到如下器材，并设计如图丙所示的测量电路：
A．干电池组（电动势E = 3.0V，内阻r = 1.2Ω）
B．电流表（满偏电流60mA，内阻Rg= 4.8Ω）
C．电阻箱R0（最大阻值9999.9Ω）
D．开关及导线若干

（1）如图丁所示，该同学想将酒精气体浓度为零的位置标注在表头20mA处，则应将电阻箱R0的阻值调为 Ω；
（2）完成步骤（1）后，某次在实验室中试测酒精浓度时，表头指针如图丁所示。已知酒精浓度在0.2 ~ 0.8mg/mL之间属于酒驾；酒精含量达到或超过0.8mg/mL属于醉驾，则该次测试的酒精浓度属于 范围（选填“酒驾”或“醉驾”）；
（3）使用较长时间后，干电池组电动势降低，内阻增大，则此时所测的酒精气体浓度与真实值相比 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】 64.0 酒驾 偏小
【详解】（1）[1]表头G显示电流为20mA，且由图乙可知，当酒精气体浓度为零时，该气体传感器电阻R = 80Ω，根据闭合电路欧姆定律可得
解得R0= 64.0Ω
（2）[2]由图丁可知，表头指针指在30mA处，则根据闭合电路欧姆定律可得得
解得
R′ = 30Ω
对应乙图可知当R′ = 30Ω时酒精含量约为0.4mg/mL，属于酒驾范围。
（3）[3]使用较长时间后，干电池组电动势降低，内阻增大，根据
同一酒精浓度下，电路中的总电流将偏小，流经表头的电流也同比偏小，故所测得的酒精浓度值偏小。
40．（22-23高二下·山东东营·期末）小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示（虚线框内的连接没有画出）。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响。图甲中继电器的供电电源，内阻不计，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻。当线圈中的电流大于等于时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。

（1）由图乙可知，当环境温度为时，热敏电阻阻值为 ；
（2）由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将 （选填“增大”、“减小”或“不变”），继电器的磁性将 （选填“增强”、“减弱”或“不变”）；
（3）图甲中指示灯的接线柱D应与接线柱 相连（均选填“A”或“B”）；
（4）当环境温度大于等于 时，警铃报警。
【答案】 30/29/31 减小 增强 A 40/39/41
【详解】（1）[1]由图乙可知，当环境温度为时，热敏电阻阻值为。
（2）[2]由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将减小。
[3] 热敏电阻阻值减小，则流过继电器的电流增大，磁性增强。
（3）[4]由于继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮。所以图甲中指示灯的接线柱D应与接线柱A相连。
（4）[5]当线圈中的电流大于等于时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。
根据欧姆定律，得
此时温度为，则环境温度大于等于时，警铃报警。