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2025版高考物理一轮复习微专题小练习交变电流电磁场和电磁波专题76变压器远距离输电
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这是一份2025版高考物理一轮复习微专题小练习交变电流电磁场和电磁波专题76变压器远距离输电，共5页。
1．[2024·江西省九江市十校联考]IT之家2023年3月4日消息，河北省张家口国际首套百兆瓦先进压缩空气储能国家示范项目压缩机通过具有CNAS资质的第三方测试，达到了国际领先水平，项目鸟瞰图如图所示．若发电机产生的电压经升压变压器后升高到100 kV，以10万千瓦的功率(始终不变)经输电线远距离送往变电站，输电线上损耗的功率为3 000千瓦，则输电线的总电阻为( )
A．3 Ω B．6 Ω
C．9 Ω D．30 Ω
答案：A
解析：根据题意可知变压器的输出电压为100 kV，功率为10万千瓦，则输电线上的电流为I＝ eq \f(P,U)＝1 000 A，输电线上损耗的功率P损＝I2R，解得R＝3 Ω，A正确．
2．[2024·黑龙江省大庆市期末考试]如图是一种理想自耦变压器示意图，线圈绕在一个圆环形的铁芯上，P是可移动的滑动触头．AB间接电压有效值U恒定的交变电源，输出端接通了两个相同的灯泡L1和L2，Q为滑动变阻器的滑动触头．当开关S闭合，P处于如图所在的位置时，两灯均能发光．下列说法正确的是( )
A.P不动，将Q向左移动，两灯均变亮
B．P不动，将Q向右移动，输入功率变大
C．将P沿逆时针方向转动，两灯均变暗
D．断开开关S，L1将变暗
答案：A
解析：P不动，将Q向左移动，则R减小，则次级电流变大，两灯均变亮，A正确；P不动，将Q向右移动，则R变大，次级电流减小，根据P2＝U2I2，可知次级功率减小，则变压器的输入功率变小，B错误；将P沿逆时针方向移动，则次级匝数变大，变压器次级电压变大，次级电流变大，次级功率变大，两灯均变亮，C错误；P、Q都不动，断开开关S，则次级电阻变大，次级电流减小，R上的电压减小，则L1电压变大，则L1将变亮，D错误．
3．在无线电电路中常遇到负载与电源不匹配的情况，这时可用变压器来耦合，通过变压器使负载和电源匹配起来，如图所示，正弦交流信号源的电动势U1＝6 V，内阻r＝100 Ω，扬声器(可看作纯电阻)的电阻R＝8 Ω.理想变压器原线圈的匝数n1＝300匝，副线圈的匝数n2＝100匝．扬声器的输出功率为( )
A．250 mW B．88 mW
C．360 mW D．500 mW
答案：B
解析：等效信号源的等效电动势和内阻分别为E′＝ eq \f(n2,n1)U1＝2 V，r′＝( eq \f(n2,n1))2r＝11.1 Ω，所以输出功率为P＝( eq \f(E′,r′＋R))2R＝( eq \f(2 V,8 Ω＋11.1 Ω))2×8 Ω＝88 mW，B正确．
4．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．该电流表可用来测量直流电
B．次级线圈匝数越少，电流表读数越大
C．该电流表测电流时相当于降压变压器
D．测量时电流表应串联在被测通电导线中
答案：B
解析：互感式钳形电流表利用的是电磁感应的互感原理，不能测量直流电，A错误；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，B正确；该电表原线圈为单匝，是升压变压器，C错误；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，D错误．
5．[2024·全国甲卷](多选)如图，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节，副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R0和R1、开关S.S处于闭合状态，在原线圈电压U0不变的情况下，为提高R1的热功率，可以( )
A．保持T不动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动
B．将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片位置不变
C．将T向a端移动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动
D．将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片向e端滑动
答案：AC
解析：保持T不动，根据理想变压器的性质可知副线圈中电压不变，当滑动变阻器R的滑片向f端滑动时，R与R1串联后的总电阻减小，电流增大，根据P＝I2R1可知，此时热功率增大，故A正确；将T向b端移动，副线圈匝数变小，故副线圈两端电压变小，滑动变阻器R的滑片位置不变时，通过R1的电流减小，故热功率减小，故B错误；将T向a端移动，副线圈匝数增加，故副线圈两端电压变大，滑动变阻器R的滑片向f端滑动，R与R1串联后的总电阻减小，电流增大，此时热功率增大，故C正确；将T向b端移动，副线圈匝数减少，故副线圈两端电压变小，滑动变阻器R的滑片向e端滑动，R与R1串联后的总电阻增大，电流减小，此时热功率减小，故D错误．故选AC.
6．[2024·黑龙江省齐齐哈尔市期中考试]互感器又称仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的统称．它能将高电压变成低电压、大电流变成小电流，用于测量或保护系统．如图所示，T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器，a、b是交流电压表或交流电流表，若高压输电线间电压为220 kV，T1的原、副线圈匝数比为1∶100，交流电压表的示数为100 V，交流电流表的示数为1 A，则( )
A．a是交流电压表，b是交流电流表
B．T2的原、副线圈匝数比为2 200∶1
C．高压线路输送的电流为1 A
D．高压线路输送的电功率为2×104 kW
答案：B
解析：T1两端接在同一根电线上，因此a是交流电流表，T2两端接在两根电线上，因此b是交流电压表，A错误；变压器原、副线圈电压之比等于匝数之比，所以T2原、副线圈匝数之比为220 000∶100＝2 200∶1，B正确；变压器原、副线圈电流与匝数成反比，则高压线路输送的电流为100 A，C错误；高压线路输送的电功率为P＝UI＝220 kV×100 A＝2.2×104 kW，D错误．
7．[2024·山东省济南市统考]如图所示，理想变压器上有三个线圈，匝数分别为n1、n2、n3，线圈n1连接交流电源和一个小灯泡，线圈n2串联两个小灯泡，线圈n3连接一个小灯泡．四个小灯泡完全相同且均正常发光，则n1∶n2∶n3的比值为( )
A．3∶1∶1 B．2∶1∶1
C．3∶2∶1 D．4∶2∶1
答案：C
解析：设每个灯泡额定电压为U，额定电流为I，由于四个小灯泡完全相同且均正常发光，则I1＝I2＝I3＝I，线圈n2串联两个小灯泡，线圈n3连接一个小灯泡，灯泡都正常发光，故U2＝2U3＝2U，可得 eq \f(n2,n3)＝ eq \f(2,1)，根据理想变压器输入功率等于输出功率可得U1I1＝U2I2＋U3I3，即U1＝U2＋U3＝3U，可得 eq \f(n1,n3)＝ eq \f(3,1)，联合解得U1∶U2∶U3＝3∶2∶1，故n1∶n2∶n3＝3∶2∶1，C正确．
8．[2024·广东省部分学校联考]“西电东送”就是把煤炭、水能、风能资源丰富的西部省区的能源转化成电力资源，输送到电力紧缺的东部沿海地区．远距离输电的电路示意图如图所示，升压变压器和降压变压器均为理想变压器且都有一个线圈可调，发电厂输出电压恒定，升压变压器和降压变压器之间输电线的总电阻R不变．在用电高峰期，用户耗电量的增大导致实际用户电压偏低，下列方案能使用户电压恢复并且能使输电线上消耗的功率减小的方案是( )
A．仅将P1上调一点
B．仅将P2上调一点
C．将P1、P2都下调一点
D．将P1上调一点、P2下调一点
答案：C
解析：设升压变压器的线圈匝数为n1、n2，降压变压器的线圈匝数为n3、n4，发电厂输出的电的电压U不变，根据理想变压器两端的电压比等于匝数比，可得升压变压器的输出电压为U2＝ eq \f(n2,n1)U，将用户电阻R用等效在输电线上的电阻为R效＝( eq \f(n3,n4))2R用，把输电电路等效为闭合电路，有I2＝ eq \f(U2,R＋R效)＝ eq \f(\f(n2,n1)U,R＋（\f(n3,n4)）2R用)，用电高峰的时候，R用变小，导致I2变大，从而用户耗电量的增大导致实际用户电压偏低，故将P1、P2都下调一点，n1减小，n4减小，可以使I2变小，能使输电线上消耗的功率减小，且使用户电压恢复，C正确．
9．[2024·湖北省鄂东南教学改革联盟联考](多选)如图所示，正弦交流电源输出电压有效值U＝220 V，理想变压器原副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，电压表、电流表均为理想交流电表，定值电阻R1＝20 Ω，滑动变阻器的总阻值R2＝20 Ω.将滑动变阻器滑片从最上端滑到最下端的过程中，下列说法正确的是( )
A．电流表示数一直增大
B．电压表示数一直增大
C．电压表示数一直减少
D．电流表示数的最大值是5.5 A
答案：AD
解析：根据题意，设滑动变阻器向下滑动的距离为x，R2的总长度为L，由串并联知识可得，副线圈所在回路的总电阻为R＝ eq \f(R1·R2\f(x,L),R1＋R2\f(x,L))＋R2 eq \f(L－x,L)＝ eq \f(20L2＋20（Lx－x2）,L2＋Lx)＝20－ eq \f(20x2,L2＋Lx)，故x越大，R越小，则当x＝0时，Rmax＝20 Ω；当x＝L时，Rmin＝10 Ω.由于原线圈的输入电压不变，线圈匝数比不变，则副线圈的输出电压不变，即电压表示数不变，由于电阻一直减小，则电流表示数一直增大，B、C错误，A正确；由电压与匝数关系有 eq \f(U1,U2)＝ eq \f(n1,n2)，解得U2＝110 V，电阻最小时，电流最大，有Imax＝ eq \f(U2,Rmin)＝11 A．由电流与匝数关系有 eq \f(I1,Imax)＝ eq \f(n2,n1)
解得I1＝5.5 A，即电流表示数的最大值是5.5 A，D正确．
10．[2024·江西省智学联盟体联考](多选)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U1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r＝20 Ω.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、乙两个变压器中原副线圈匝数比一个是200∶1，另一个为1∶20，其中电压表的示数为220 V，电流表的示数为5 A，以上变压器均为理想变压器．下列判断正确的是( )
A.图中a为电压表，b为电流表
B．用户端的电压U4为220 V
C．输电线路上损耗的功率约占输电总功率的4.5%
D.若用户端接入的用电设备变多，电流表示数变小
答案：AC
解析：对变压器甲乙的连接方式分析可知，甲为电压互感器，乙为电流互感器，A正确；由变压器甲可知U2＝200×220 V＝44 000 V，由变压器乙可知I2＝5×20 A＝100 A，则U3＝U2－I2r＝42 000 V，用户端的电压U4＝ eq \f(42 000,200) V＝210 V，B错误；输电线路上损耗的功率约占输电总功率的η＝ eq \f(I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) r,U2I2)＝ eq \f(1,22)≈4.5%，C正确；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，D错误．
1．[2024·江西省九江市十校联考]IT之家2023年3月4日消息，河北省张家口国际首套百兆瓦先进压缩空气储能国家示范项目压缩机通过具有CNAS资质的第三方测试，达到了国际领先水平，项目鸟瞰图如图所示．若发电机产生的电压经升压变压器后升高到100 kV，以10万千瓦的功率(始终不变)经输电线远距离送往变电站，输电线上损耗的功率为3 000千瓦，则输电线的总电阻为( )
A．3 Ω B．6 Ω
C．9 Ω D．30 Ω
答案：A
解析：根据题意可知变压器的输出电压为100 kV，功率为10万千瓦，则输电线上的电流为I＝ eq \f(P,U)＝1 000 A，输电线上损耗的功率P损＝I2R，解得R＝3 Ω，A正确．
2．[2024·黑龙江省大庆市期末考试]如图是一种理想自耦变压器示意图，线圈绕在一个圆环形的铁芯上，P是可移动的滑动触头．AB间接电压有效值U恒定的交变电源，输出端接通了两个相同的灯泡L1和L2，Q为滑动变阻器的滑动触头．当开关S闭合，P处于如图所在的位置时，两灯均能发光．下列说法正确的是( )
A.P不动，将Q向左移动，两灯均变亮
B．P不动，将Q向右移动，输入功率变大
C．将P沿逆时针方向转动，两灯均变暗
D．断开开关S，L1将变暗
答案：A
解析：P不动，将Q向左移动，则R减小，则次级电流变大，两灯均变亮，A正确；P不动，将Q向右移动，则R变大，次级电流减小，根据P2＝U2I2，可知次级功率减小，则变压器的输入功率变小，B错误；将P沿逆时针方向移动，则次级匝数变大，变压器次级电压变大，次级电流变大，次级功率变大，两灯均变亮，C错误；P、Q都不动，断开开关S，则次级电阻变大，次级电流减小，R上的电压减小，则L1电压变大，则L1将变亮，D错误．
3．在无线电电路中常遇到负载与电源不匹配的情况，这时可用变压器来耦合，通过变压器使负载和电源匹配起来，如图所示，正弦交流信号源的电动势U1＝6 V，内阻r＝100 Ω，扬声器(可看作纯电阻)的电阻R＝8 Ω.理想变压器原线圈的匝数n1＝300匝，副线圈的匝数n2＝100匝．扬声器的输出功率为( )
A．250 mW B．88 mW
C．360 mW D．500 mW
答案：B
解析：等效信号源的等效电动势和内阻分别为E′＝ eq \f(n2,n1)U1＝2 V，r′＝( eq \f(n2,n1))2r＝11.1 Ω，所以输出功率为P＝( eq \f(E′,r′＋R))2R＝( eq \f(2 V,8 Ω＋11.1 Ω))2×8 Ω＝88 mW，B正确．
4．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．该电流表可用来测量直流电
B．次级线圈匝数越少，电流表读数越大
C．该电流表测电流时相当于降压变压器
D．测量时电流表应串联在被测通电导线中
答案：B
解析：互感式钳形电流表利用的是电磁感应的互感原理，不能测量直流电，A错误；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，B正确；该电表原线圈为单匝，是升压变压器，C错误；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，D错误．
5．[2024·全国甲卷](多选)如图，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节，副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R0和R1、开关S.S处于闭合状态，在原线圈电压U0不变的情况下，为提高R1的热功率，可以( )
A．保持T不动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动
B．将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片位置不变
C．将T向a端移动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动
D．将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片向e端滑动
答案：AC
解析：保持T不动，根据理想变压器的性质可知副线圈中电压不变，当滑动变阻器R的滑片向f端滑动时，R与R1串联后的总电阻减小，电流增大，根据P＝I2R1可知，此时热功率增大，故A正确；将T向b端移动，副线圈匝数变小，故副线圈两端电压变小，滑动变阻器R的滑片位置不变时，通过R1的电流减小，故热功率减小，故B错误；将T向a端移动，副线圈匝数增加，故副线圈两端电压变大，滑动变阻器R的滑片向f端滑动，R与R1串联后的总电阻减小，电流增大，此时热功率增大，故C正确；将T向b端移动，副线圈匝数减少，故副线圈两端电压变小，滑动变阻器R的滑片向e端滑动，R与R1串联后的总电阻增大，电流减小，此时热功率减小，故D错误．故选AC.
6．[2024·黑龙江省齐齐哈尔市期中考试]互感器又称仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的统称．它能将高电压变成低电压、大电流变成小电流，用于测量或保护系统．如图所示，T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器，a、b是交流电压表或交流电流表，若高压输电线间电压为220 kV，T1的原、副线圈匝数比为1∶100，交流电压表的示数为100 V，交流电流表的示数为1 A，则( )
A．a是交流电压表，b是交流电流表
B．T2的原、副线圈匝数比为2 200∶1
C．高压线路输送的电流为1 A
D．高压线路输送的电功率为2×104 kW
答案：B
解析：T1两端接在同一根电线上，因此a是交流电流表，T2两端接在两根电线上，因此b是交流电压表，A错误；变压器原、副线圈电压之比等于匝数之比，所以T2原、副线圈匝数之比为220 000∶100＝2 200∶1，B正确；变压器原、副线圈电流与匝数成反比，则高压线路输送的电流为100 A，C错误；高压线路输送的电功率为P＝UI＝220 kV×100 A＝2.2×104 kW，D错误．
7．[2024·山东省济南市统考]如图所示，理想变压器上有三个线圈，匝数分别为n1、n2、n3，线圈n1连接交流电源和一个小灯泡，线圈n2串联两个小灯泡，线圈n3连接一个小灯泡．四个小灯泡完全相同且均正常发光，则n1∶n2∶n3的比值为( )
A．3∶1∶1 B．2∶1∶1
C．3∶2∶1 D．4∶2∶1
答案：C
解析：设每个灯泡额定电压为U，额定电流为I，由于四个小灯泡完全相同且均正常发光，则I1＝I2＝I3＝I，线圈n2串联两个小灯泡，线圈n3连接一个小灯泡，灯泡都正常发光，故U2＝2U3＝2U，可得 eq \f(n2,n3)＝ eq \f(2,1)，根据理想变压器输入功率等于输出功率可得U1I1＝U2I2＋U3I3，即U1＝U2＋U3＝3U，可得 eq \f(n1,n3)＝ eq \f(3,1)，联合解得U1∶U2∶U3＝3∶2∶1，故n1∶n2∶n3＝3∶2∶1，C正确．
8．[2024·广东省部分学校联考]“西电东送”就是把煤炭、水能、风能资源丰富的西部省区的能源转化成电力资源，输送到电力紧缺的东部沿海地区．远距离输电的电路示意图如图所示，升压变压器和降压变压器均为理想变压器且都有一个线圈可调，发电厂输出电压恒定，升压变压器和降压变压器之间输电线的总电阻R不变．在用电高峰期，用户耗电量的增大导致实际用户电压偏低，下列方案能使用户电压恢复并且能使输电线上消耗的功率减小的方案是( )
A．仅将P1上调一点
B．仅将P2上调一点
C．将P1、P2都下调一点
D．将P1上调一点、P2下调一点
答案：C
解析：设升压变压器的线圈匝数为n1、n2，降压变压器的线圈匝数为n3、n4，发电厂输出的电的电压U不变，根据理想变压器两端的电压比等于匝数比，可得升压变压器的输出电压为U2＝ eq \f(n2,n1)U，将用户电阻R用等效在输电线上的电阻为R效＝( eq \f(n3,n4))2R用，把输电电路等效为闭合电路，有I2＝ eq \f(U2,R＋R效)＝ eq \f(\f(n2,n1)U,R＋（\f(n3,n4)）2R用)，用电高峰的时候，R用变小，导致I2变大，从而用户耗电量的增大导致实际用户电压偏低，故将P1、P2都下调一点，n1减小，n4减小，可以使I2变小，能使输电线上消耗的功率减小，且使用户电压恢复，C正确．
9．[2024·湖北省鄂东南教学改革联盟联考](多选)如图所示，正弦交流电源输出电压有效值U＝220 V，理想变压器原副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，电压表、电流表均为理想交流电表，定值电阻R1＝20 Ω，滑动变阻器的总阻值R2＝20 Ω.将滑动变阻器滑片从最上端滑到最下端的过程中，下列说法正确的是( )
A．电流表示数一直增大
B．电压表示数一直增大
C．电压表示数一直减少
D．电流表示数的最大值是5.5 A
答案：AD
解析：根据题意，设滑动变阻器向下滑动的距离为x，R2的总长度为L，由串并联知识可得，副线圈所在回路的总电阻为R＝ eq \f(R1·R2\f(x,L),R1＋R2\f(x,L))＋R2 eq \f(L－x,L)＝ eq \f(20L2＋20（Lx－x2）,L2＋Lx)＝20－ eq \f(20x2,L2＋Lx)，故x越大，R越小，则当x＝0时，Rmax＝20 Ω；当x＝L时，Rmin＝10 Ω.由于原线圈的输入电压不变，线圈匝数比不变，则副线圈的输出电压不变，即电压表示数不变，由于电阻一直减小，则电流表示数一直增大，B、C错误，A正确；由电压与匝数关系有 eq \f(U1,U2)＝ eq \f(n1,n2)，解得U2＝110 V，电阻最小时，电流最大，有Imax＝ eq \f(U2,Rmin)＝11 A．由电流与匝数关系有 eq \f(I1,Imax)＝ eq \f(n2,n1)
解得I1＝5.5 A，即电流表示数的最大值是5.5 A，D正确．
10．[2024·江西省智学联盟体联考](多选)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U1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r＝20 Ω.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、乙两个变压器中原副线圈匝数比一个是200∶1，另一个为1∶20，其中电压表的示数为220 V，电流表的示数为5 A，以上变压器均为理想变压器．下列判断正确的是( )
A.图中a为电压表，b为电流表
B．用户端的电压U4为220 V
C．输电线路上损耗的功率约占输电总功率的4.5%
D.若用户端接入的用电设备变多，电流表示数变小
答案：AC
解析：对变压器甲乙的连接方式分析可知，甲为电压互感器，乙为电流互感器，A正确；由变压器甲可知U2＝200×220 V＝44 000 V，由变压器乙可知I2＝5×20 A＝100 A，则U3＝U2－I2r＝42 000 V，用户端的电压U4＝ eq \f(42 000,200) V＝210 V，B错误；输电线路上损耗的功率约占输电总功率的η＝ eq \f(I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) r,U2I2)＝ eq \f(1,22)≈4.5%，C正确；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，D错误．
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