备战2025届新高考物理一轮总复习练习第13章交变电流传感器第2讲理想变压器电能的输送实验探究变压器原副线圈电压与匝数的关系

这是一份备战2025届新高考物理一轮总复习练习第13章交变电流传感器第2讲理想变压器电能的输送实验探究变压器原副线圈电压与匝数的关系，共6页。试卷主要包含了8 V小灯泡并联起来接入副线圈等内容，欢迎下载使用。
基础对点练
题组一 理想变压器原理及其应用
1.(2023广东卷)用一台理想变压器对电动汽车充电,该变压器原、副线圈的匝数比为1∶2,输出功率为8.8 kW,原线圈的输入电压u=220sin(100πt) V。关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是( )
A.20 A 50 Hz
B.20 A 50 Hz
C.20 A 100 Hz
D.20 A 100 Hz
2.(2023北京卷)自制一个原、副线圈匝数分别为600和190的变压器,原线圈接12 V的正弦交流电源,副线圈接额定电压为3.8 V的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为2.5 V。下列措施有可能使小灯泡正常发光的是( )
A.仅增加原线圈匝数
B.仅增加副线圈匝数
C.将原、副线圈匝数都增为原来的两倍
D.将两个3.8 V小灯泡并联起来接入副线圈
题组二 电能的输送
3.(多选)白鹤滩水电站采用的是特高压远距离输电方式。若保持输送电能总功率、输电距离不变的情况下,从原来的110 kV高压输电升级为1 100 kV的特高压输电,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10倍
B.若输电线不变,则输电线中的电流变为原来的
C.若输电线不变,则输电线上损失的功率变为原来的
D.若更换直径为原来输电线直径的同种材料制成的输电线,则输电线上损失的功率不变
4.(2023广东一模)特高压直流输电系统的模拟图(只显示变压与传输部分)如图所示,则以下说法正确的是( )
A.题中描述的“特高压直流输电”,说明变压器可以直接对直流电进行变压作用
B.变压器在升压过程中频率随着电压的增大而升高
C.在输电功率一定的条件下,输电电压提高10倍,线路损耗功率将降低为原来的
D.图中用户接入电路的用电器越多,流过n4的电流越大,由匝数比等于电流的反比可知,流过电阻r的电流变小
题组三 实验:探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
5.(2023广东广州模拟)教学用的可拆变压器如图甲所示,A、B线圈均由材料和直径相同的导线绕制而成。
甲
乙
(1)某同学用多用电表欧姆挡分别测量A、B线圈的电阻,发现A线圈电阻约为B线圈电阻的2倍,则可推断 (选填“A”或“B”)线圈的匝数多;
(2)为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系,在图乙中该同学把线圈A与学生电源连接,另一个线圈B与小灯泡连接。其中线圈A应连到学生电源的 (选填“直流”或“交流”)输出端上;
(3)将与小灯泡相连的线圈B拆掉部分匝数,其余装置不变,继续实验,则小灯泡 (选填“变亮”或“变暗”);
(4)某次实验时,变压器原、副线圈的匝数分别为220和110,学生电源输出端电压的有效值为6 V,则小灯泡两端电压的有效值可能是 。
A.12 VB.6 V
C.3.6 VD.2.8 V
综合提升练
6.(2023山东卷)某节能储能输电网络如图所示,发电机的输出电压U1=250 V,输出功率P=500 kW。降压变压器的匝数比n3∶n4=50∶1,输电线总电阻R=62.5 Ω,其余线路电阻不计,用户端电压U4=220 V,功率P4=88 kW,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368 A
B.输电线上损失的功率为4.8 kW
C.输送给储能站的功率为408 kW
D.升压变压器的匝数比n1∶n2=1∶44
7.(2024广东茂名统考一模)无线充电技术已经在新能源汽车等领域得到应用。地下铺设供电的送电线圈,车上的受电线圈与蓄电池相连,如图甲所示。送电线圈和受电线圈匝数比为n1∶n2=4∶1。当送电线圈接图乙中的正弦式交变电流后,受电线圈中的电流为2 A。不考虑线圈的自感,忽略电能传输的损耗,下列说法正确的是( )
甲
乙
A.受电线圈的电流方向每秒改变50次
B.送电线圈的输入功率为110 W
C.受电线圈的输出电压为50 V
D.送电线圈的输入电压为220 V
8.(2024广东汕头模拟)某智能手表所采用的无线充电方式如图甲所示,其工作原理示意图(可视为理想变压器)如图乙所示,在充电器线圈M中接入220 V交变电流,在手表线圈N中感应出5 V交变电流,已知手表的充电电流为2 A,则手表充电时( )
甲
乙
A.线圈M中电流为88 A
B.线圈N中电压最大值为5 V
C.线圈M和线圈N的匝数比为1∶44
D.线圈M和线圈N的功率比为1∶44
9.(2024广东模拟)如图所示,冬天冰冻天气里,高压电线上常常会结大量冰凌。某同学设想利用高压电线电流的热效应进行融化,在正常供电时,流过高压电线的电流为I,高压电线的热耗功率为P;除冰时,需要将高压电线的热耗功率增大为kP(k>1),假设输电功率和高压电线电阻不变,则除冰时需将输电( )
A.电流增大为I
B.电压增大为原来的倍
C.电流增大为kI
D.电压增大为原来的k倍
参考答案
第2讲 理想变压器 电能的输送 实验:探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
1.A 解析 由题可知原线圈输入电压的有效值为U1=V=220V,原线圈电流为I1==40A,副线圈输出电流的有效值为I2=I1=20A,变压器无法改变电流的频率,故f=Hz=50Hz,故选A。
2.B 解析 由知,仅增加原线圈匝数,副线圈的输出电压U2减小,不能使小灯泡正常发光,A错误;由知,仅增加副线圈匝数,副线圈的输出电压U2增大,有可能使小灯泡正常发光,B正确;由知,将原、副线圈匝数都增为原来的两倍,但由于原线圈的电压不变,则副线圈的输出电压U2不变,不能使小灯泡正常发光,C错误;将两个3.8V小灯泡并联,但由于原线圈的电压不变,则副线圈的输出电压U2不变,不能使小灯泡正常发光,D错误。
3.BD 解析 保持输送电能总功率P=UI1不变,则升压变压器的原线圈的电流I1变为原来的,由I1n1=I2n2得,输电线中的电流I2变为原来的,A错误,B正确;输电线上损失的功率为P损=R线,I2变为原来的,则损失的功率变为原来的,C错误;输电线材料不变直径变为原来的,由R=ρ得,电阻变为原来的100倍,保持输送电能总功率、输电距离不变的情况下,而I2变为原来的,故输电线上损失的功率P损=R线不变,D正确。
4.C 解析 根据变压器工作原理可知,变压器不可以直接对直流电进行变压作用,A错误;变压器在升压过程中频率保持不变,B错误;根据P送=UI,P损=I2r,联立可得P损=r,在输电功率一定条件下,输电电压提高10倍,线路损耗功率将降低为原来的,C正确;图中用户接入电路的用电器越多,流过n4的电流越大,根据,可知随着I4增大,流过电阻r的电流I3变大,D错误。
5.答案 (1)A (2)交流 (3)变暗 (4)D
解析 (1)根据电阻定律可知,相同材质、相同截面积条件下导线越长,电阻越大,故A线圈的匝数多;
(2)变压器只能改变交流电压,线圈A应连到学生电源的交流输出端上;
(3)线圈B拆掉部分匝数,则n2减小,因此变压器副线圈电压U2减小,小灯泡的功率为P=,可知小灯泡功率降低,亮度变暗;
(4)理想变压器,可得U2==3V,实验过程中由于存在漏磁、铁芯发热、导线发热等情况,副线圈的实际电压应小于理想变压器副线圈电压的理论值,应小于3V,可能为2.8V,故选D。
6.C 解析 因为发电机的输出电压U1=250V,输出功率P=500kW,发电机的输出电流为I1==2×103A,选项A错误。用户端电流I4==400A,根据,I3=8A,解得P线=R=4kW,选项B错误。输送给储能站的功率为P储=(500-88-4)kW=408kW,选项C正确。,解得U3=11000V,U2=U3+I3R=11500V,,选项D错误。
7.B 解析 受电线圈的电流频率与送电线圈中的电流频率相同,即为f==50Hz,一个周期内电流方向改变2次,所以每秒电流方向改变100次,A错误;根据图乙可知送电线圈上正弦式交变电流的有效值为U有效=U输入=220V=220V,受电线圈中的电流为2A,可得送电线圈中的电流大小为I送=·I受=×2A=0.5A,送电线圈的输入功率为P=220×0.5W=110W,B正确,D错误;对受电线圈的输出电压有,得U受=55V,C错误。
8.B 解析 根据理想变压器规律知线圈M和线圈N的功率比为1∶1,U1I1=U2I2,可得线圈M中电流为I1=A=A,A、D错误;由正弦式交变电流规律知线圈N中电压最大值为U2m=U2=5V,B正确;线圈M和线圈N的匝数比为nM∶nN=UM∶UN=44∶1,C错误。
9.A 解析 根据题意流过高压电线的电流为I,结合P=I2R(R为高压电线电阻)可知,要使高压电线上的热耗功率变为kP,则除冰时的输电电流增大为I,故A正确,C错误;再根据输送功率不变可知电压增大为原来的倍,故B、D错误。