第42讲 变压器 电能的输送（专项训练）（福建专用）（教师版）

第42讲变压器电能的输送目录01课标达标练TOC\o"1-2"\h\u 2题型01理想变压器工作原理 2题型02含有二极管的变压器电路 4题型03初级线圈连接元件的变压器电路 6题型04匝数比不变、负载变化的情况 7题型05负载不变、匝数比变化的情况 9题型06匝数比、负载都变化 10题型07远距离输电原理及电压功率损失 12题型08远距离输电的动态分析问题 1502核心突破练 1803真题溯源练 23

01理想变压器工作原理1．（2025·福建福州·模拟预测）如图所示为电吹风的电路图，为四个固定触点。可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种状态。电源为交流电，理想变压器原、副线圈的匝数分别是和，小风扇的额定电压为，下列说法正确的是（）A．电吹风的触片位于位置时吹冷风B．电吹风的触片位于位置时吹热风C．变压器原副线圈的匝数比为D．变压器原副线圈的匝数比为【答案】D【详解】AB．由电路图可知，触片P位于ab位置时，电吹风吹热风，触片P位于cd位置时，电吹处于停机状态，故AB错误；CD．由变压器电压与匝数的关系可知其中解得故C错误，D正确。故选D。2．（2025·福建·一模）如图所示，一台理想变压器原、副线圈的匝数比为11∶1，原线圈接在电压的交流电源上，副线圈接有的定值电阻，图中电表均为理想电表，下列说法正确的是（）A．电压表的示数为20V B．电流表的示数为1AC．变压器的输入功率为20W D．变压器的输出功率为40W【答案】AC【详解】A．原线圈两端的电压有效值则副线圈两端的电压为选项A正确；B．副线圈中的电流为电流表的示数为选项B错误；CD．变压器的输入功率为P=I1U1=20W输出功率也为20W，选项C正确、D错误。故选AC。3.（2025·福建厦门·二模）如图甲所示，黑光灯利用发出的紫外线引诱蚊虫飞进高压电网来消灭蚊虫，其内部高压电网的工作电路如图乙所示。正弦交流电通过变压器产生高压，已知变压器可视为理想变压器，原线圈匝数为，副线圈匝数为，高压电网相邻极板间瞬时电压不低于1000V时可杀灭蚊虫，则（）A．仅减小相邻两极板间的距离，两极板间的电压不变B．仅减小相邻两极板间的距离，两极板间的电压增大C．原副线圈匝数比满足D．原副线圈匝数比满足【答案】AD【详解】AB．根据可知，变压器原副线圈的匝数不变，输入电压不变，两极板间的电压不变，A正确，B错误；CD．由于高压电网相邻极板间瞬时电压不低于1000V时可杀灭蚊虫，即根据，可得C错误，D正确。故选AD。02含有二极管的变压器电路4．（2025·福建三明·模拟练习）如图所示，理想变压器的原线圈接在220V、50Hz的正弦交流电源上，线圈接有一理想二极管（正向电阻为零，反向电阻为无穷大）和一阻值为10Ω的电阻，已知原副线圈的匝数比为2∶1。电阻R上1s内产生的焦耳热为J，电阻R上电流的有效值为A。【答案】605【详解】[1]理想变压器原副线圈匝数比2:1，根据变压器电压关系解得频率为50Hz，周期是0.02s，1s有50个周期，由于二极管的单向导电性，所以只有0.5s，有电流通过电阻，故产热为[2]设电流有效值为I，根据焦耳定律代入数据解得5.（2025·福建龙岩·模拟练习）如图所示，理想变压器原线圈接入（V）的交变电压，副线圈上接有一个二极管和一个定值电阻，原、副线圈的匝数比为2：l，则副线圈输出电压的频率为，定值电阻两端电压的有效值为（用题目给的符号表示）。【答案】【详解】[1]由题可知原线圈输入的交流电的频率为，变压器不改变交变电流的频率，故副线圈输出电压的频率也为。[2]原线圈两端电压的有效值为根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系解得副线圈两端电压的有效值为副线圈中接有二极管，其有效值计算为解得03初级线圈连接元件的变压器电路6.（2023·福建宁德·一模）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶3，正弦交流电源的电压有效值恒为U=12V，电阻R1=1Ω，R2=2Ω。若滑动变阻器接入电路的电阻为7Ω，则（）A．若向上移动P，电压表读数将变大B．R1与R2消耗的电功率相等C．通过R1的电流为6AD．若向下移动P，电源输出功率将不变【答案】C【详解】A．若向上移动P，则R3电阻减小，副线圈回路中电流变大，原线圈回路中电流也变大，根据可知电源输出功率将变大，电阻R1的电压变大，变压器输入电压变小，次级电压变小，电压表读数将变小，A错误；B．理想变压器原副线圈匝数之比为1:3，可知原副线圈的电流之比为3:1，根据可知R1与R2消耗的电功率之比为9:2，B错误；C．设通过R1的电流为3I，则副线圈电流为I，原线圈输入电压为根据匝数比可知副线圈输出电压为，则有解得则通过R1的电流为C正确；D．若向下移动P，则R3电阻减大，副线圈回路中电流变小，原线圈回路中电流也变小，根据可知电源输出功率将变小，D错误；故选C。7.如图，理想变压器原线圈匝数为1100匝，接有一阻值为R的电阻，电压表V1示数为110.0V。副线圈接有一个阻值恒为RL的灯泡，绕过铁芯的单匝线圈接有一理想电压表V2，示数为0.10V。已知RL∶R＝4∶1，则副线圈的匝数为()A．225 B．550C．2200 D．4400解析：选C设电压表V1的示数为U1，理想变压器原线圈两端电压为Un1，副线圈两端电压为Un2，单匝线圈两端的电压为U3，则有eq\f(Un1,Un2)＝eq\f(n1,n2)①，eq\f(Un1,U3)＝eq\f(n1,n3)②，联立解得：Un1＝110V。又有eq\f(I2,I1)＝eq\f(n1,n2)③，I2＝eq\f(Un2,RL)④，I1＝eq\f(U1,R)⑤，可得：eq\f(Un2,440)＝eq\f(n1,n2)⑥，联立①⑥两式可解得Un2＝220V，n2＝2200，故C项正确。04匝数比不变、负载变化的情况8．（2024·福建·三模）某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示，变压器可视为理想变压器，所有电表视为理想电表，原线圈输入有效值恒定的交流电压，图中R为输电线的总电阻。在用电高峰期，住户使用的用电器增加时，下列说法正确的是（）A．电流表A示数不变 B．电压表V1示数增大C．电压表V2示数减小 D．发电机的输出功率增大【答案】CD【详解】AB．变压器原线圈的输入电压不变﹐根据可知，变压器副线圈的输出电压不变，电压表V1示数不变；当住户使用的用电器增加时，即用户的总电阻变小，由可知，副线圈的电流变大，根据可知原线圈电流变大，电流表A示数变大，故AB错误；C.而由可知电压表示数减小，故C正确；D.发电机输出功率发电机的输出功率变大，故D正确。故选CD。9.（2024·福建漳州·模拟预测）图甲为某感温式火灾报警器，其简化电路如图乙所示。理想变压器原线圈接入电压有效值不变的正弦交流电源，副线圈连接报警系统，为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，为定值电阻，报警温度由滑动变阻器设定。当出现火情时，报警装置（图乙中未画出）通过检测流过的电流触发报警。则出现火情时（）A．副线圈两端电压不变 B．原线圈输入功率变大C．通过的电流减小 D．两端电压增大【答案】AB【详解】A．因原线圈电压有效值不变，根据可知，副线圈两端电压不变，选项A正确；BC．出现火警时，阻值减小，则副线圈电流变大，通过的电流变大，则P=IU可知，副线圈的功率变大，即原线圈输入功率变大，选项B正确，C错误；D．因副线圈电压不变，而和两端电压变大，可知两端电压减小，选项D错误。故选AB。05负载不变、匝数比变化的情况10．（2024·福建泉州·模拟）某理想自耦变压器接入电路中的示意图如图甲所示，通过旋转滑动触头的位置可以改变副线圈的匝数，其输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（

）A．通过R的交变电流的频率为50HzB．时电流表的示数为0C．将沿顺时针方向转动一些，电流表的示数变大D．将沿逆时针方向转动一些，电流表的示数变大【答案】AD【详解】A．由图乙可知，该交变电流的周期为则通过R的交变电流的频率为故A正确；B．电流表的读数为电流有效值，所以时电流表的示数不为0，故B错误；C．将沿顺时针方向移动一些，变压器的副线圈匝数变小，根据可知副线圈输出电压变小，输出功率变小，所以输入功率也变小，故电流表的示数将变小，故C错误；D．将沿逆时针方向移动一些，变压器的副线圈匝数变大，根据可知副线圈输出电压变大，输出功率变大，所以输入功率也变大，故电流表的示数将变大，故D正确。故选AD。06匝数比、负载都变化11．（2025·福建宁德·模拟）如图所示，理想变压器原线圈接电压为的正弦交流电，开关接1时，原、副线圈的匝数之比为，滑动变阻器接入电路的阻值为，电压表和电流表均为理想交流电表。下列说法正确的是（

）A．开关接1时，电压表示数为B．变压器的输入功率与输出功率之比为C．仅将从1拨到2，电压表示数增大D．将从1拨到2，并将滑动变阻器的滑片向上滑动，电流表示数可能不变【答案】AD【详解】A．S接1时，原副线圈的匝数之比为，根据理想变压器原副线圈电压与匝数之间的关系代入数据解得A正确；B．理想变压器输入功率等于输出功率，即变压器的输入功率与输出功率之比为，B错误；C．仅将从1拨到2，原线圈的匝数增大，根据理想变压器原副线圈电压与匝数之间的关系可知，电压表的示数减小，C错误；D．根据上述分析可知，若将从1拨到2，滑动变阻器的接入电路中的阻值不变，电压表的示数将减小，将滑动变阻器的滑片向上移动，则滑动变阻器接入电路中的阻值减小，故副线圈回路中的电流可能不变，根据变流比可知，原线圈回路中的电流可能不变，电流表的示数可能不变，D正确。故选AD。12.（2024·福建福州）如图所示，为理想自耦变压器，其中P为变压器上的滑动触头，Q为滑动变阻器上的滑片，则以下说法正确的是（

）A．适当调节变压器上的滑动触头P，该自耦变压器既可升压也可降压B．滑片Q不动，滑动触头P逆时针转动，电流表读数变大C．图示位置，D．滑动触头P不动，滑片Q缓慢向下滑动时，一直在减小【答案】B【详解】A．适当调节变压器上的滑动触头P，可改变副线圈的匝数，但副线圈匝数一直小于原线圈匝数，故该自耦变压器只能降压不能升压，A错误；B．滑片Q不动，滑动触头P逆时针转动，副线圈匝数增大，根据可知副线圈电压增大，则电流增大，电流表读数变大，B正确；C．图示位置，原线圈匝数大于副线圈匝数，则有C错误；D．滑动触头P不动，副线圈匝数不变，则不变，D错误。故选B。07远距离输电原理及电压功率损失13．（2024高三·福建龙岩）如图甲所示，位于敦煌的“超级镜子电站”是全球最高、聚光面积最大的熔盐塔式光热电站，吸收光能后利用熔盐储换热系统实现24小时连续发电。发电站输出正弦交流电的功率为，电压为，利用图乙所示电路进行远距离输电，均为理想变压器。已知输电线总电阻为，输电线上损失的功率为，次级变电站两端的电压为，则（

）A．该发电站每天接收到的光能为B．输电线上的电流C．变压器原副线圈的匝数比为D．变压器原副线圈的匝数比为【答案】BC【详解】A．该发电站每天发出的电能为光能转化成电能的效率等未知，无法求出接收的光能，故A错误；B．由可得输电线上的电流故B正确；C．发电站输出正弦交流电的电流为由可得故C正确；D．变压器的输出功率可得所以变压器原副线圈的匝数比为故D错误。故选BC。14．（2022·福建漳州·一模）20年来福建电网实现电网结构、电压等级、电力技术“三大跨越”。如图所示是远距离输电示意图，现将输送电压由220kV升级为1000kV高压，输送的总电功率变为原来的2倍，保持发电机输出电压及用户得到的电压均不变，输电线的电阻不变，则（）A．变为原来的倍 B．输电线上电流变为原来的C．输电线损失的功率变为原来的 D．降压变压器原、副线圈匝数比值变小【答案】ABC【详解】A．由理想变压器基本关系知不变，变为原来的倍，所以变为原来的倍，A正确；B．根据可知，因变为原来的2倍，变为原来的倍，则输电线上电流变为原来的，B正确；C．根据可知变为原来的，C正确；D．总功率变大，损失的功率变小，则用户端功率变大，因用户端电压不变，则变大，又变小，，则变大，D错误。故选ABC。15．（2023·福建漳州·模拟预测）某发电厂原来用11kV的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到550kV输电。若输电的电功率都是P，输电线路的电阻为R，则下列说法中正确的是（）A．根据公式，为减小输电功率损失，可以减小输电电流B．根据公式，为减小输电功率损失，可以降低输电电压C．根据公式，提高电压后输电线上的电流增大为原来的50倍D．根据公式，提高电压后输电线上的电流减小为原来的【答案】AD【详解】A．电线上的损耗功率为为减小输电损失，可以减小输电电流，故A正确；B．根据可知U表示输电线上损失电压，而不是输电电压，故B错误。C．根据欧姆定律可知U表示输电线上损失电压，而不是输电电压，故C错误；D．由公式可得，当电压升高为原来的50倍后，电流变为原来的，故D正确。故选AD。08远距离输电的动态分析问题16．（2023·福建宁德·模拟预测）如图所示为输电能耗演示电路。左侧变压器原、副线圈匝数比为，输入电压为6V的正弦交流电。连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R的阻值为8Ω，开关S接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为，R消耗的功率为8W；接2时，原、副线圈匝数比为，则（）A．接1时，原线圈两端电压为B．接1时，原线圈中的电流为C．接2时，R消耗的功率D．接2时，R消耗的功率【答案】D【详解】A．接1时，R消耗的功率为8W，由，可得由解得故A错误；B．接1时，由，解得原线圈中的电流为故B错误；CD．接1时，由解得则连接两理想变压器的导线总电阻为接2时，设右侧变压器副线圈两端电压为，则由则由解得则连接两理想变压器的导线总电阻的电压降为由，解得则R消耗的功率故C错误，D正确。故选D。17.（2024·福建漳州·一模）如图为风力发电机的简化模型，风带动发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，产生正弦交流电，通过理想变压器向用户端的盏灯泡供电。A灯和用户端所有灯泡的额定电压均为、额定电流均为，都正常发光，则（）A．变压器原副线圈的电流比为 B．变压器原副线圈的匝数比为C．发电机输出功率为 D．仅减少用户端的灯泡数量，灯变亮【答案】AC【详解】A．根据题意可知，原线圈电流为，副线圈电流为，则变压器原副线圈的电流比为故A正确；B．根据变压器原副线圈的电流比为等于匝数比的反比可得故B错误；C．发电机输出功率为故C正确；D．仅减少用户端的灯泡数量，则副线圈负载电阻增大，把变压器和副线圈负载看成一个等效电阻，则有可知等效电阻增大，根据欧姆定律可知，原线圈电流减小，则通过灯电流减小，所以灯变暗，故D错误。故选AC。1．（2024·福建泉州·二模）互感式钳形电流表内部结构如图所示，电流表与次级线圈相连，用手柄控制钳形铁芯上方开口的开合，则（）A．互感式钳形电流表可用来测量恒定电流B．互感式钳形电流表测电流时相当于降压变压器C．次级线圈匝数越少，通过内部电流表的电流越大D．测量时互感式钳形电流表应串联在被测通电导线中【答案】C【详解】A．互感式钳形电流表利用的是电磁感应的互感原理，不能测量恒定电流，故A错误；B．该电表原线圈为单匝，次级线圈匝数大于初级线圈匝数根据变压器规律知相当于升压变压器，故B错误；C．由得电流大小与线圈匝数成反比，所以次级线圈匝数越少，电流表读数越大，故C正确；D．测量时，用手柄控制钳形铁芯上方开口打开，将被测通电导线圈放入其中，不需要将电流表串联在被测通电导线中，故D错误。故选C2．（2025·福建三明·三模）某发电厂采用110kV高压向远方城市输电。当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的，输电电压应变为（）A．440kV B．220kV C．55kV D．【答案】B【详解】由题意可知，输送的电流输电线上损失的功率可知输电线损失的功率与输送电压的平方成反比，所以为使输电线上损耗的功率减小为原来的，输电电压应变原来的2倍，即输电电压应变为220；B正确，ACD错误。故选B。3.（2025·福建莆田·二模）如图，电阻不计、匝数为N的矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场的轴OO'匀速转动。理想变压器的原、副线圈匝数之比为1∶2，电流表、电压表均为理想电表。当线圈以角速度ω匀速转动、滑动变阻器的阻值为R时，电压表的示数为U，则（）A．电流表的示数为B．穿过线圈的磁通量的最大值为C．滑动变阻器滑片向下滑动时，变压器的输入功率减小D．从线圈平面与磁场平行开始计时，线圈产生电动势的瞬时表达式为【答案】CD【详解】A．根据题意可知，副线圈电流为根据可得电流表的示数为故A错误；B．根据可知原线圈的输入电压有效值为则矩形线圈产生的电动势最大值为联立解得穿过线圈的磁通量的最大值为故B错误；C．滑动变阻器滑片向下滑动时，滑动变阻器接入电路阻值变大，则副线圈电流减小，副线圈输出功率减小，即变压器的输入功率减小，故C正确；D．从线圈平面与磁场平行开始计时，此时穿过线圈的磁通量为0，磁通量变化量最大，产生的感应电动势最大，则线圈产生电动势的瞬时表达式为故D正确。故选CD。4．（2024·福建·三模）汽油发动机内经过压缩的汽油与空气混合物需要火花塞来点燃。某汽油发动机火花塞需要高达10kV的电压才能点火，如图所示为其工作原理图。闭合点火开关，凸轮不断旋转，使断电器触点不断开闭，当断电器触点闭合时，电压为12V的电源、断电器和变压器原线圈构成闭合回路，当断电器触点被凸轮顶开时，原线圈中电流急剧减小，变压器铁芯中的磁通量急剧变化，副线圈感应产生高压，使火花塞产生电火花，则（）A．该变压器为升压变压器 B．该变压器为降压变压器C．原线圈回路中的电源可为直流电源 D．原线圈回路中的电源必须使用交流电源【答案】AC【详解】AB．该变压器初级电压为12V，次级电压要达到10kV，则该变压器为升压变压器，选项A正确，B错误；CD．因原线圈中断电器触点不断开合使得变压器磁通量不断变化，从而在次级产生高压，可知原线圈回路中的电源可为直流电源，选项C正确，D错误。故选AC。5．（2024·福建泉州·一模）如图所示，是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小。理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为（V），则电压表的示数为V，在天逐渐变黑的过程中，电压表V的示数（填“变大”“变小”或“不变”）；电流表A1的示数（填“变大”“变小”或“不变”）。【答案】22不变变小【详解】[1]依题意，交变电流的电压有效值为根据理想变压器原副线圈电压比与匝数比的关系，可得解得[2]因为变压器原副线圈匝数比不变的情况下，副线圈的电压由原线圈电压决定，在天逐渐变黑的过程中，电压表V的示数不变。[3]依题意，在天逐渐变黑的过程中光敏电阻的阻值将增大，由欧姆定律，可得易知副线圈电流将减小，根据可知原线圈电流随之减小，即电流表A1的示数变小。6．（2025·福建漳州）某科技小组设计了一款温控报警装置如图示。将理想自耦变压器T的原线圈与交流电源相连，副线圈与滑动变阻器、灯泡L和热敏电阻相连（热敏电阻阻值随温度升高而减小）。设输入电压不变，当温度升高时，电压表示数（选填“变大”、“变小”或“不变”），灯泡L亮度（选填“变亮”、“变暗”或“不变”），若要使灯泡亮度跟升温前一样，仅改变自耦变压器的划片，则应该移动（选填“向上”或“向下”）。【答案】变小变暗向上【详解】[1]温度升高时，热敏电阻的阻值减小，副线圈中的电流增大，根据变