变压器大题----2027届高中物理一轮复习常考题型合集习题专项训练含答案【通用版】

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(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。
2．如图所示是某同学模拟远距离输电的实验示意图，矩形线圈abcd电阻不计，面积，匝数匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动。已知磁感应强度大小，输电线路等效电阻，输电功率保持不变，电压表是理想交流电压表，升压变压器和降压变压器均为理想变压器。从图示位置开始计时。
(1)写出感应电动势随时间变化的关系式；
(2)求电压表的示数；
(3)若用户得到的功率为，求升压变压器原、副线圈的匝数比。
3．如图所示，某个小水电站发电机的输出功率为1000kW，发电机的输出电压为500V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为R0=25Ω，用户端需求为240V、960kW。为满足发电机与用户需求的匹配，请你计算：
(1)降压变压器输出的电流多大；
(2)升压变压器输出的电流多大；
(3)升压变压器的匝数比n1∶n2应等于多少？
4．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为，输出电压为，向距离较远的用户供电，为了减少电能损耗，使用高压输电，最后用户得到“”的电能，变压器均视为理想变压器。求：
(1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比；
(2)输电线路导线电阻；
(3)用户降压变压器原、副线圈匝数比。
5．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。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多大？
(2)输电线损失的功率多大？
(3)升压变压器的输入电压多大？
(4)输电效率为多少？
6．某个小型发电机的线圈匝数，内阻可忽略不计，在匀强磁场中以的角速度匀速转动，转动过程中通过线圈的最大磁通量。发电机的总功率，通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电，示意图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数之比，输电线的总电阻，其他导线电阻不计，用户端得到的电压为。求：
(1)升压变压器原线圈两端的电压；
(2)输电线上损失的功率；
(3)降压变压器原、副线圈的匝数之比。
7．小型交流发电机向较远处用户供电，发电机线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。已知线圈abcd的匝数，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度大小。输电导线的总电阻，降压变压器原、副线圈的匝数比为。用户区标有“220V 8.8kW”的电动机恰能正常工作，用户区及连接发电机线圈的输电导线电阻可以忽略，发电机线圈电阻不可忽略。求：
(1)输电线路上损耗的电功率；
(2)若升压变压器原、副线圈匝数比为，求发电机线圈电阻r。
8．如图甲所示为某小型水电站的发电机示意图，已知正方形线圈边长，匝数匝，线圈电阻不计；线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，转速；已知电动势最大值。
（1）求发电机中匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）从线圈在图甲所示位置开始计时，写出感应电动势随时间变化的函数表达式；
（3）如图乙所示，将发电机通过升压变压器升压后向远处输电，发电机的输出功率为200kW，输电线的总电阻为4Ω，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10kW，则、的原副线圈匝数比和分别为多少？
9．水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流，河水的流量，落差，河水的密度，现利用其发电，若发电机的总效率，输出电压，输电线的总电阻，用户获得的电压，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，如图所示。取。求：
(1)发电机的输出功率P；
(2)输电线中的电流Ⅰ；
(3)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。
10．2023年10月，国内某品牌发布全液冷超级充电桩，可实现“一秒一公里”的充电速度。总电源到充电桩的简化电路图如图所示。已知总电源输出频率为50Hz的正弦式交流电，升压变压器原线圈两端电压，输电线的总电阻，降压变压器的匝数比，变压器均视为理想变压器。若给汽车充电时该充电桩获得的电压1000V，功率为600kW，则
(1)流经充电桩电流的最大值为多少？
(2)输电线的总电阻消耗的功率为多少？
(3)升压变压器副线圈的电压为多少？
(4)升压变压器的匝数比为多少？
11．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I；
（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。
12．用一个小型交流发电机向远处用户供电，其原理如图所示，已知发电机线圈匝数，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感强度。输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户再用降压变压器将电压降低之后供用户使用。已知输电线总电阻，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈匝数比为。用户区标有“”的电动机恰能正常工作，发电机线圈电阻不可忽略。
(1)求输电导线上损耗的电功率；
(2)若升压变压器原、副线圈匝数比为，求由图示位置开始计时交流发电机线圈产生的电动势的瞬时值和升压变压器原线圈两端电压。
13．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P=100kW，发电机的输出电压U1=250V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线=8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4=220V。已知输电线上损失的功率P线=5kW，假设两个变压器均是理想变压器，求：
(1)发电机输出的电流I1；
(2)输电线上的电流I线；
(3)降压变压器的匝数比n3∶n4。
14．某工厂购买了一台应急备用发电机及升压变压器及降压变压器各一台。如图，发电机内阻为，升压变压器匝数比为，降压变压器匝数比，输电线总电阻。工厂共36个车间，每个车间有“220V，22W”灯10盏，若保证全部电灯正常发光，则：
（1）输电线上损失的电功率多大？
（2）发电机输出功率多大？
（3）发电机电动势多大？
15．某个小水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的输出电压为250V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8Ω，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）求：
(1)输电线上通过的电流；
(2)升压变压器输出的电压；
(3)升压、降压变压器原、副线圈的匝数比。
16．某校用一台不计内阻的发电机来提供照明用电，输电过程如图所示，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶5，降压变压器原、副线圈匝数比为5∶1，输电线的总电阻为r = 25 Ω。全校共有33个班，每班有6盏“220 V；40 W”的灯，若要保证全部电灯正常发光，求：
(1)降压变压器副线圈中的电流的大小？
(2)输电线上损失的功率的大小？
(3)升压变压器的输入电压的大小？
17．如图，一小型发电厂输出电压为 的交流电，通过升压变压器后， 经较远距离输送后， 再经降压变压器降压，给道路两侧的路灯供电。已知每盏路灯的额定电压为 ，额定功率为，总共 200 盏。两变压器之间输电线总电阻 ，降压变压器匝数比为，变压器均为理想变压器，路灯均能正常发光，求：
(1)两变压器之间输电线上的总电压 ；
(2)升压变压器的匝数比 ；
(3)远距离输电的输电效率 。
18．某小组研究远距离输电的模拟装置如图所示，发电机产生的交变电流电动势瞬时表达式，输电线路的总电阻，降压变压器的原、副线圈匝数之比为25：11，降压变压器副线圈接入一台效率（输出机械功率与输入电功率之比）的电动机，其额定电压。开关闭合后，电动机正常工作，恰好能将的重物匀速提起，电机内阻热功率。变压器均视为理想变压器，电流表视为理想电表，除输电线路电阻、电动机线圈内阻外，其余导线电阻均不计。求：
(1)电动机提升重物的速度及线圈内阻；
(2)输电线路上损失的电压；
(3)电流表的示数。
19．我国自主研发的“南鲲”号发电装置已在珠海投入运行，其原理是利用海浪带动浪板摆动使发电线框转动，向外输出电能，如图（a）。某同学根据该原理自制了如图（b）所示的发电装置，装置在海浪作用下，线圈做匀速圆周运动，已知两永磁铁间可视为磁感应强度为的匀强磁场，线圈的匝数，面积，且在时间内转过了圈，将该发电装置连接到如图（c）所示的输电电路中，两个理想变压器、原、副线圈匝数比分别为，，发电装置内阻不计。
(1)求线圈中产生的交流电电动势的峰值；
(2)求交流电压表读数；
(3)若测得电流表读数为，负载电阻，求输电线路总阻值r。
20．风力发电作为新型环保能源，近年来得到了快速发展。如图所示，风车阵中发电机通过理想升压、降压变压器把电能输给用户，已知风车阵中发电机输出功率为500kW，当使用的电压输电时，输电线因发热一昼夜损失的电能为1920kW·h。
(1)求输电线的总电阻r和输电线上损失的电压；
(2)已知用户端电压为220V，求在输电线路中设置的降压变压器原、副线圈的匝数比；
(3)若想把损失功率控制为输送功率的4.0%，又不改变输电线，求发电站应使用多高的电压向外输电以及输电线上损失的电压。
21．如图甲为某中小型水力发电站远距离输送单相交流电示意图，每根导线电阻为4Ω，远距离输电线的输送电流为100A，若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为720kW，在用户端起点接有交流电压表，求：
（1）升压变压器原副线圈匝数比；
（2）设降压变压器原副线圈匝数比，求用户端交流电压表的示数；
（3）若用户端全是照明用电，能使多少盏“220V、20W”的节能灯正常发光？
22．风力发电机的工作原理可以简化为如图所示的模型：风轮通过齿轮箱带动矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生交变电流，并通过变压器和远距离输电线路给用户供电。若发电机的矩形线圈处于磁感应强度大小为 的水平匀强磁场中，线圈面积、匝数N = 200匝、总电阻 线圈绕垂直于磁场的水平轴匀速转动，其输出端通过电刷与升压变压器的原线圈相连，输出的电压 降压变压器原、副线圈的匝数比为5：1，降压变压器的副线圈连接用电户，两变压器间的输电线损耗的功率占发电机输出功率的 两变压器均为理想变压器。若用这个供电设备给某学校供电，该校获得的工作电压220V、电功率5.5kW。求
（1）输电线的总电阻R；
（2）升压变压器原、副线圈匝数比∶；
（3）发电机线圈绕轴的转速n。
23．如图甲所示为模拟远距离输电的实验示意图。小型发电机中矩形线圈共20匝，线圈绕轴匀速转动，线圈中磁通量随时间的变化规律如图乙所示，线圈的电阻不计，输电线的电阻，电压表为理想交流电表，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，降压变压器的原线圈匝数可调，副线圈的匝数为700匝，调降压变压器原线圈匝数使用户的用电器恰好正常工作。此时输电功率为，用户消耗的功率为350W。已知用户的用电器额定电压为35V。
(1)求电压表的示数；
(2)求此时升压变压器原、副线圈的匝数比和降压变压器原线圈接入电路的匝数；
(3)若用户的用电器个数发生改变（用户的额定电压不变），使输送功率变为480W，要使用户的用电器正常工作，应使降压变压器原线圈接入电路的匝数变为多少？
24．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P=100kW，发电机的输出电压为U1=250V，经升压变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线=8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4=220V。已知输电线上损失的功率P线=5kW，假设两个变压器均是理想变压器，试求
（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）降压变压器的匝数比n3：n4；
（3）若因用户增加导致用户消耗功率达到211.2kW，且要求用户电压U4不变，输电网络的输电效率不能太低，则可调整发电机输出功率和降压变压器的匝数比以满足要求，求调整后降压变压器原、副线圈的匝数比和发电机的输出功率。
25．现有一水力发电站的发电机组设计为：水以的速度流入水轮机后以的速度流出，已知流出水位比流入水位低20m，水流量，水轮机效率为，发电机效率为，然后利用如图所示的高压输电线路将发电机输出的电能输送给用户。该发电机组输出的电压，在输电线路上接入一个原，副线圈的匝数比为的电流互感器，其电流表的示数。已知输电线的总电阻，用户两端的电压为220V，水的密度，重力加速度，变压器均为理想变压器。求：
(1)该发电机组输出的电功率；
(2)升压变压器的原、副线圈匝数比；
(3)降压变压器的原、副线圈匝数比。
26．小型水电站发电机的输出功率为输出电压为。先经过升压变压器进行高压输送，输送线路总电阻为。为满足用户日常用电需求，在到达用户端之时利用降压变压器把电压降为。允许输送过程损失的功率控制为。整个远距离输电线路如下图甲所示，且变压器，都可看作理想变压器，则：
（1）升压变压器的原、副线圈的匝数之比和降压变压器的输入电压；
（2）用户区的小明同学正在家中使用额定电压为的调光台灯，该灯是利用可控硅光调节器来实现调节灯光强弱的。如图是经过调节器调节后加在电灯上的电压如图乙所示。当台灯正常工作时，试求?
《变压器大题》参考答案
1．(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
2．(1)
(2)4V
(3)1:50
【详解】（1）当t=0时，矩形线圈平面平行于磁感线，线圈ab和cd正好垂直切割磁感线，所以t=0时，感应电动势为最大值，即感应电动势的瞬时表达式为，
代入数据可得
整理可得
（2）因为线圈内阻不计，所以发电机输出的有效值U即为感应电动势的有效值，所以
即电压表的示数为4V；
（3）由输电功率P=400W，用户得到的功率P'=360W
可知导线消耗的功率
导线上的电流I线满足
即
升压变压器T1原线圈中的电流I满足关系
即
升压变压器T1原线圈中的电流I和副线圈中的电流I线的关系为
所以
3．(1)4kA
(2)40A
(3)
【详解】（1）根据题意可得
代入数据，解得
（2）损失的功率为
又因为
代入数据，解得I2=40A
（3）根据
解得
则升压变压器的匝数比为
4．(1)
(2)
(3)
【详解】（1）根据题意可知，
则水电站升压变压器原、副线圈匝数比
（2）根据题意，输电线路损耗的功率
输电线路中的电流
又
解得
（3）根据题意可知
用户降压变压器原线圈两端电压
则用户降压变压器原、副线圈匝数比
5．(1)24A
(2)144W
(3)226V
(4)
【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
6．(1)500V
(2)2000W
(3)
【详解】（1）发动机输出电压的峰值为
升压变压器原线圈两端的电压
（2）输电线上损失的功率
又，
联立，解得
（3）根据
又
联立，解得
7．(1)
(2)
【详解】（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，则
解得
根据理想变压器的变流规律有
解得
输电线路上损耗的电功率为
解得
（2）根据理想变压器的变压规律有
解得
升压变压器副线圈两端电压为
解得
根据理想变压器的变压规律有
解得
交流发电机产生的感应电动势的最大值为
代入数据解得电动势有效值
根据理想变压器的变流规律有
其中
解得
根据闭合电路欧姆定律有
解得
8．（1）；（2）；（3），
【详解】（1）线圈转动的角速度
由
得
（2）线圈与中性面位置垂直，则感应电动势随时间变化的函数表达式
（3）输电线上的电流
的输入电流
则原、副线圈匝数比
副线圈两端电压
原线圈两端电压
则原、副线圈匝数比
9．(1)
(2)10A
(3)，
【详解】（1）发电机的输出功率
解得
（2）输电线上损失的电功率
又
解得输电线中的电流
（3）升压变压器原线圈两端的电压
副线圈两端的电压
解得
故升压变压器原、副线圈的匝数比为
解得
输电线上的电压损失
解得
降压变压器原线圈两端的电压
解得
降压变压器原、副线圈的匝数比为
降压变压器副线圈两端的电压，故
10．(1)
(2)
(3)16000V
(4)
【详解】（1）根据
解得流经充电桩电流的有效值为
则流经充电桩电流的最大值为
（2）B．根据
解得
则输电线的总电阻r消耗的功率为
（3）根据
解得降压变压器的输入电压为
则升压变压器副线圈的电压为
（4）升压变压器的匝数比
11．（1）；（2），；（3）564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I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
盏
12．(1)
(2),
【详解】（1）电动机正常工作
降压变压器有
因此输电导线上损耗的电功率
（2）线圈转动产生电动势瞬时值
降压变压器有
升压变压器输出端电压
升压变压器
得
13．(1)400A
(2)25A
(3)190∶11
【详解】（1）发电机的输出功率P=100kW，发电机的输出电压U1=250V，根据
解得
（2）输电线上损失的功率P线=5kW，根据
解得
（3）根据能量守恒定律有
解得
根据电流匝数关系有
解得
14．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）根据题意可知，用电器的总功率为
则用电器都正常工作时的总电流为
两个变压器之间输电线上的电流为
故输电线上损耗的电功率
（2）升压变压器的输出功率为
（3）升压变压器的输出电压为
升压变压器的输入电压为
升压变压器的输入电流为
发电机的电动势
15．(1)25A
(2)
(3)，
【详解】（1）输电线上损失功率
解得
（2）升压变压器的输出功率
解得
（3）升压变压器
又
解得
降压变压器
解得
16．(1)36 A
(2)1296 W
(3)256 V
【详解】（1）降压变压器副线圈中的电流为
解得
（2）降压变压器原线圈的电流为
所以输电线上损失的功率为
代入数据解得
（3）降压变压器原线圈的电压为
输电线上损失的电压为
升压变压器的输出电压为
则升压变压器的输入电压为
解得
17．(1)
(2)
(3)
【详解】（1）用户端的功率
用户端的电流
由题意知，根据理想变压器的电压与匝数的关系
可得
根据理想变压器的电流与匝数的关系,可得
输电线上的电压
（2）升压变压器的输出电压
升压变压器的匝数比
（3）输送的电功率
输电效率
18．(1)
(2)
(3)
【详解】（1）电动机正常工作，匀速提起重物，电动机机械功率
电动机额定功率为
电动机的热功率
根据题意有
根据能量守恒有
联立解得提升重物的速度
线圈内阻
（2）根据降压变压器原、副线圈匝数比
其中降压变压器的输出电流为
解得
根据欧姆定律
所以
（3）因为变压器为理想变压器，根据能量守恒，有
升压变压器输出电压的有效值为
电流表的示数为
19．(1)
(2)
(3)1Ω
【详解】（1）线圈转速为
线圈的角速度为
线圈产生电动势的峰值
（2）升压变压器原线圈电压有效值为
升压变压器原副线圈电压之比满足
电压表读数
（3）负载两端电压
降压变压器原副线圈两端电压之比
求得降压变压器原线圈电压
降压变压器原副线圈两端电流之比
求得降压变压器原线圈电流
则根据欧姆定律有
求得输电线路总电阻r=1Ω
20．(1)8Ω，800V
(2)
(3)10kV，400V
【详解】（1）输电线上损失的功率
输电线上的电流
由输电线上损失的功率
得输电线的总电阻
输电线上损失的电压
（2）降压变压器原线圈两端电压
降压变压器原、副线圈匝数比
（3）由题意知损失功率
由
得输电线上的电流
输送电压
输电线上损失的电压
21．（1）；（2）220V；（3）32000盏
【详解】（1）由题图可知，升压变压器的输入电压的有效值为
由于变压器为理想变压器，所以升压变压器的副线圈的功率也为720kW，有
升压变压器的原副线圈之比为
解得
（2）由于远距离输电线每根电阻为4Ω，而远距离输电需要两根输电线，所以输电线的总电阻为
降压变压器输入电压为
由于降压变压器，有
解得
（3）输电线上损耗功率为
降压变压器输出功率为
设共能点亮N盏节能灯，有
记得的
22．（1）；（2）；（3）27r/s
【详解】（1）降压变压器两端的电功率相等，即
W
用电户的电流为
根据电流之比与线圈匝数之比的关系有
输电线损耗的功率占发电机输出功率的 则
解得
（2）根据电压之比与线圈匝数之比的关系有
，
其中
解得
（3）升压变压器原、副线圈的电流满足
发电机的总电压为
V
根据最大值的计算公式有
其中
解得
r/s
23．(1)
(2)，1400匝
(3)匝
【详解】（1）由图乙知，线圈转动角速度
交流发电机产生的最大电动势
电动势的有效值
由于线圈的电阻不计，因此电压表的示数为
（2）由于用户的用电器正常工作，因此输电线损失的功率
设输送电流为，则，解得
则输送电压
因此升压变压器原、副线圈匝数比为
降压变压器原线圈两端的电压
则降压变压器原、副线圈匝数比，解得匝
（3）当输送功率为时，输送电流
降压变压器原线圈两端的电压
根据变压比，解得匝
24．(1)
(2)
【详解】（1）由题图可知，升压变压器输入电压的有效值为
由于变压器为理想变压器，所以升压变压器副线圈的功率也为720kW，则有
则升压变压器原副线圈匝数比为
（2）由于远距离输电线每根电阻为4Ω，而远距离输电需要两根输电线，所以输电线的总电阻为
降压变压器输入电压为
根据变压器电压比等于匝数比可得
可得用户端交流电压表的示数
24．（1）；（2）；（3）；240kW
【详解】（1）输电效率
（2）输电线电流I3，由
得
对用户，由
得
由理想变压器的电流与匝数的关系可得
（3）由输电线路的关系
，
可得
U2=4000V
当用户消耗功率达到P′=211.2kW后
，
，
解得
由
可得
由于I2′=I3′，发电机的输出功率为
25．(1)kW
(2)
(3)
【详解】（1）经时间t，参与发电的水损失的机械能
该发电机组的输出电功率kW
（2）输电线中的电流为I，对电流互感器，根据电流之比与线圈匝数之比的关系有
解得I=16.6A
升压变压器的输出电压为U，根据电功率公式有V
升压变压器的原、副线圈匝数比
（3）根据欧姆定律有V
根据串联电路电压规律有V
则
26．（1）1:24，5760V；（2）20V
【详解】（1）发电机的输出功率为360kW，输出电压为250V，则升压变压器原线圈的电流
输送过程损失的功率为4%，则
解得
所以
升压变压器的原、副线圈的匝数之比
又
解得
所以，降压变压器的输入电压为
（2）调光台灯的额定电压为10V，即有效值为10V，所以
解得