人教2019選擇性必修第二冊高二物理備課必備講義3.3變壓器(原卷版+解析)

第三章交變電流第3節(jié)變壓器【核心素養(yǎng)目標(biāo)】物理觀念了解變壓器的構(gòu)造及工作原理.科學(xué)思維掌握理想變壓器原、副線圈電壓、電流、功率的關(guān)系．科學(xué)探究通過實驗探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系.3科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過變壓器知識應(yīng)用的實例，感受物理中科學(xué)技術(shù)與社會的緊密聯(lián)系，體會科學(xué)知識的應(yīng)用價值，進(jìn)一步增強學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和科學(xué)意識。知識點一變壓器的原理【情境導(dǎo)入】1．把兩個沒有用導(dǎo)線相連的線圈套在同一個閉合鐵芯上，一個線圈連到交流電源的兩端，另一個線圈連到小燈泡上。接通電源，我們會看到小燈泡發(fā)光，結(jié)合實驗現(xiàn)象思考變壓器的原、副線圈沒有連在一起，原線圈中的電流是如何“流到”副線圈中去的？2．探究分析變壓器中閉合鐵芯的作用是什么？【知識梳理】1．構(gòu)造：由和繞在鐵芯上的兩個線圈組成，與交流電源連接的線圈叫作，與負(fù)載連接的線圈叫作．2．原理：現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)．原線圈中電流的大小、方向在不斷變化，鐵芯中激發(fā)的磁場也不斷變化，變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生．【重難詮釋】1．變壓器的構(gòu)造變壓器由閉合鐵芯、原線圈、副線圈組成，其構(gòu)造示意圖與電路中的符號分別如圖甲、乙所示．2．變壓器的工作原理圖注意(1)變壓器不改變交變電流的周期和頻率．(2)變壓器只對交變電流起作用，對恒定電流不起作用．(3)變壓器的兩個線圈之間通過磁場聯(lián)系在一起，兩個線圈間是絕緣的．【典例精析】例1．關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說法正確的是()A．通有正弦式交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變B．穿過原、副線圈的磁通量在任何時候都不相等C．穿過副線圈磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢D．原線圈中的電流通過鐵芯流到了副線圈知識點二實驗：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系【重難詮釋】1．實驗思路交變電流通過原線圈時在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁場，副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其兩端有輸出電壓．線圈匝數(shù)不同時輸出電壓不同，實驗通過改變原、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系．2．實驗器材多用電表、可拆變壓器(如圖甲)、學(xué)生電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干3．實驗步驟(1)按圖乙所示連接好電路，將兩個多用電表調(diào)到交流電壓擋，并記錄兩個線圈的匝數(shù)．(2)接通學(xué)生電源，讀出電壓值，并記錄在表格中．(3)保持匝數(shù)不變，多次改變輸入電壓，記錄每次改變后原、副線圈的電壓值．(4)保持輸入電壓、原線圈的匝數(shù)不變，多次改變副線圈的匝數(shù)，記錄下每次的副線圈匝數(shù)和對應(yīng)的電壓值．4．實驗結(jié)論實驗分析表明，在誤差允許范圍內(nèi)，原、副線圈的電壓之比等于兩個線圈的匝數(shù)之比，即eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2).5．注意事項(1)在改變學(xué)生電源的電壓、線圈匝數(shù)前均要先斷開開關(guān)，再進(jìn)行操作．(2)為了保證人身安全，學(xué)生電源的電壓不能超過12V，通電時不能用手接觸裸露的導(dǎo)線和接線柱．(3)為了保證多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測，大致確定被測電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量．【典例精析】例2．在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實驗中．(1)為了確保實驗的安全，下列做法正確的是____________________________________．A．為了保證人身安全，只能使用低壓直流電源，所用電壓不要超過12VB．連接好電路后，可不經(jīng)檢查電路是否正確，直接接通電源C．因為使用電壓較低，通電時可用手直接接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱D．為了保證多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測(2)某實驗小組通過實驗，記錄的數(shù)據(jù)如下表：原線圈匝數(shù)n1100200400400副線圈匝數(shù)n2400400200800原線圈兩端的電壓U1(V)1.964.908.004.86副線圈兩端的電壓U2(V)7.809.763.909.64通過分析實驗數(shù)據(jù)可得出的實驗結(jié)論是____________________________________．知識點三理想變壓器的基本關(guān)系【情境導(dǎo)入】變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系可以通過實驗來探究。器材：可拆變壓器、學(xué)生電源、多用電表、導(dǎo)線若干實驗步驟：(1)按圖示電路連接電路。(2)原線圈接6V低壓交流電源，保持原線圈匝數(shù)n1不變，分別取副線圈匝數(shù)n2＝eq\f(1,2)n1、n1、2n1，用多用電表交流電壓擋分別測出副線圈兩端的電壓，記入表格。(3)原線圈接6V低壓交流電源，保持副線圈匝數(shù)n2不變，分別取原線圈匝數(shù)n1＝eq\f(1,2)n2、n2、2n2，用多用電表交流電壓擋分別測出副線圈兩端的電壓，記入表格?？偨Y(jié)實驗現(xiàn)象，得出什么結(jié)論？【知識梳理】1．理想變壓器：沒有的變壓器叫作理想變壓器，它是一個理想化模型．(1)原、副線圈中的電流產(chǎn)生的磁場完全束縛在閉合鐵芯內(nèi)，即無“漏磁”．(2)原、副線圈不計電阻，電流通過時不產(chǎn)生焦耳熱，即無“銅損”．(3)閉合鐵芯中的渦流為零，即無“鐵損”．2．電壓與匝數(shù)的關(guān)系理想變壓器原、副線圈的電壓之比等于原、副線圈的，即eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2).3．兩類變壓器副線圈的電壓比原線圈的電壓低的變壓器叫作變壓器；副線圈的電壓比原線圈的電壓高的變壓器叫作變壓器．4.原線圈中電場的能量轉(zhuǎn)變成的能量，通過鐵芯使變化的磁場幾乎全部穿過了副線圈，在副線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，磁場的能量轉(zhuǎn)化成了的能量．【重難詮釋】1．電壓關(guān)系(1)只有一個副線圈時，eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2).當(dāng)n2>n1時，U2>U1，變壓器使電壓升高，是升壓變壓器．當(dāng)n2<n1時，U2<U1，變壓器使電壓降低，是降壓變壓器．(2)有多個副線圈時，eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)＝…2．功率關(guān)系從能量守恒看，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，即P入＝P出．3．電流關(guān)系(1)只有一個副線圈時，U1I1＝U2I2或eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1).(2)當(dāng)有多個副線圈時，I1U1＝I2U2＋I(xiàn)3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋…【典例精析】例3．如圖所示，理想變壓器的原線圈接在u＝220eq\r(2)·sin100πt(V)的交流電源上，副線圈接有R＝55Ω的負(fù)載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1，電流表、電壓表均為理想電表．下列說法正確的是()A．電流表的示數(shù)為1AB．原線圈的輸入功率為220eq\r(2)WC．電壓表的示數(shù)為110eq\r(2)VD．副線圈輸出交流電的周期為50s針對訓(xùn)練一、單選題1．一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻、和的阻值分別為、和，A為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定當(dāng)開關(guān)S斷開時，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時，電流表的示數(shù)為。該變壓器原、副線圈匝數(shù)的比值為（）A．2 B．3 C．4 D．52．如圖所示的電路中，a、b接在內(nèi)阻不計的交流發(fā)電機上，發(fā)電機有N匝矩形線圈，線圈面積為S，處于磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，繞線圈平面內(nèi)與磁場垂直的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動。T為理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)分別為n1和n2，A1、A2為理想交流電流表，R為定值電阻。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)楹?，下列說法正確的是（）A．A1的示數(shù)變?yōu)樵瓉淼?B．A2的示數(shù)變?yōu)樵瓉淼腃．R中電流的頻率變?yōu)樵瓉淼?倍 D．R消耗的電功率變?yōu)樵瓉淼?．如圖所示，小型發(fā)電機的矩形線圈（電阻不計）在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，通過電刷與副線圈匝數(shù)可調(diào)的理想變壓器相連，副線圈上接有定值電阻R1、滑動變阻器R2和理想電壓表。下列措施可以增大電壓表示數(shù)的是（）A．增大線圈轉(zhuǎn)動的周期 B．減小磁場的磁感應(yīng)強度C．向上移動副線圈的滑片P2 D．向右移動滑動變阻器的滑片P14．如圖所示的自耦變壓器為理想變壓器，R為定值電阻，在ab兩端輸入正弦交流電，將滑片P向下移動，使原線圈的匝數(shù)減少為原來的80%，則變壓器副線圈輸出電壓將會是原來的（）A．1.2倍 B．1.25倍 C．0.8倍 D．0.75倍5．若在實驗中用匝數(shù)匝和匝的變壓器，對應(yīng)的電壓測量數(shù)據(jù)如表所示。根據(jù)測量數(shù)據(jù)，下列說法正確的是（

）實驗次數(shù)1234U1/V0.901.401.902.40U2/V2.003.014.025.02A．一定是原線圈B．一定是原線圈C．可能是原線圈D．可能是副線圈6．如圖所示，為某學(xué)習(xí)小組設(shè)計的浴室用電安全原理圖，用原、副線圈匝數(shù)比為5:1的理想變壓器給浴室降壓供電，原線圈輸入交變電壓u=311sin100πt(V)，已知照明燈額定功率為44W，排氣扇電動機內(nèi)阻為2Ω，電流表示數(shù)為2A，各用電器均正常工作，保險絲電阻不計，電表均為理想電表。則（）A．副線圈輸出電壓的有效值為40VB．變壓器的輸入功率為88WC．排氣扇輸出功率為44WD．若關(guān)掉排氣扇，變壓器輸入功率不變7．手機無線充電技術(shù)越來越普及，圖甲是某款手機無線充電裝置，其工作原理如圖乙所示，其中送電線圈和受電線圈的匝數(shù)比N1：N2＝5：1，兩個線圈中所接電阻的阻值均為R。當(dāng)ab間接上220V的正弦交變電流后，受電線圈中產(chǎn)生交變電流實現(xiàn)給手機快速充電，這時手機兩端的電壓為5V，充電電流為2A。若把裝置線圈視同為理想變壓器，則下列說法正確的是（）A．若送電線圈中通以恒定電流，則受電線圈中將產(chǎn)生恒定電流B．流過送電線圈與受電線圈的電流之比為5：1C．快速充電時，受電線圈cd兩端的輸出電壓為42.5VD．若送電線圈中電流均勻增加，則受電線圈中電流也一定均勻增加8．理想變壓器與三個阻值相同的定值電阻R1、R2、R3組成如圖所示的電路，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2。在a、b間接入正弦式交變電流，則下列說法正確的是（）A．R1、R2、R3兩端的電壓之比為2∶1∶2B．R1、R2、R3消耗的功率之比為4∶1∶4C．a(chǎn)、b間輸入功率與變壓器輸入功率之比為15∶2D．a(chǎn)、b間輸入電壓與變壓器輸入電壓之比為3∶1二、多選題9．關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說法正確的是（）A．原、副線圈纏繞在一個閉合鐵芯上，是為了減少磁場能的損失，有效地傳送電能B．鐵芯不用整塊金屬做成，是為了防止原、副線圈短路，造成危險C．變壓器不改變交變電流的頻率，只改變電壓大小D．當(dāng)原線圈接入恒定電流時，副線圈也有電壓輸出10．如圖所示的電路中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為，電流表、電壓表均為理想電表，是光敏電阻（其阻值隨照射光強度增大而減?。?。原線圈接入電壓隨時間按變化的交流電，下列說法正確的是（）A．交流電的頻率為100HzB．電壓表的示數(shù)為110VC．照射的光強度增大時，電流表的示數(shù)變大D．照射的光強度增大時，電壓表示數(shù)變大，燈泡變得更亮11．如圖所示，甲是一固定的水平放置內(nèi)阻不計的圓形導(dǎo)體線圈，線圈匝數(shù)N=100匝，面積，線圈的兩端P、Q與原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=3∶2的理想變壓器原線圈相連接，變壓器的副線圈連接一額定電壓為8V的小燈泡L和滑動變阻器R。在線圈所在的空間存在著與線圈平面垂直的磁場，磁場的磁感應(yīng)強度B按如圖乙所示的規(guī)律變化。規(guī)定垂直于線圈平面向上為B的正方向，則下列說法中正確的是（）A．在1.57×10-2~4.71×10-2s時間內(nèi)，P點的電勢高于Q點的電勢B．線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的有效值為12VC．小燈泡能正常發(fā)光D．滑動變阻器的滑動端向上滑動時，小燈泡的亮度將減小12．如圖所示的理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1∶n2=1∶2，U1=220sinωt（V），n1=1100匝，以下說法中正確的是（）A．穿過原、副線圈的磁通量之比為1∶2B．穿過原、副線圈的磁通量變化率的最大值相等，均為VC．原、副線圈每一匝產(chǎn)生的電動勢有效值相等，均為0.2VD．原、副線圈的電壓最大值之比為1∶213．如圖所示，一理想變壓器原線圈連接正弦交流電源、電阻R1和電流表A1，副線圈連接電壓表V、電流表A2和滑動變阻器R2，電路中電表均為理想電表，將滑動變阻器R2的滑片向下滑動過程中，下列說法正確的是（）A．電壓表V示數(shù)不變B．電流表A1示數(shù)變小C．電流表A2示數(shù)變大D．電流表A1與電流表A2示數(shù)比值不變14．如圖所示為一理想變壓器，n1為原線圈，接一正弦交流電，n2=n3，在n2、n3兩個線圈上分別獲得35V電壓。要想得到70V電壓，c、d、e、f連接方式為（）A．d、e連在一起，c、f為輸出端B．c、f連在一起，e、d為輸出端C．e、c連在一起，f、d為輸出端D．f、d連在一起，e、c為輸出端第三章交變電流第3節(jié)變壓器【核心素養(yǎng)目標(biāo)】物理觀念了解變壓器的構(gòu)造及工作原理.科學(xué)思維掌握理想變壓器原、副線圈電壓、電流、功率的關(guān)系．科學(xué)探究通過實驗探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系.3科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過變壓器知識應(yīng)用的實例，感受物理中科學(xué)技術(shù)與社會的緊密聯(lián)系，體會科學(xué)知識的應(yīng)用價值，進(jìn)一步增強學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和科學(xué)意識。知識點一變壓器的原理【情境導(dǎo)入】1．把兩個沒有用導(dǎo)線相連的線圈套在同一個閉合鐵芯上，一個線圈連到交流電源的兩端，另一個線圈連到小燈泡上。接通電源，我們會看到小燈泡發(fā)光，結(jié)合實驗現(xiàn)象思考變壓器的原、副線圈沒有連在一起，原線圈中的電流是如何“流到”副線圈中去的？2．探究分析變壓器中閉合鐵芯的作用是什么？【答案】1.變壓器的原、副線圈雖然都套在同一個鐵芯上，但兩線圈是彼此絕緣的，原線圈是利用了互感現(xiàn)象在副線圈中感應(yīng)出電流的，并不是原線圈的電流直接流到副線圈中去。2．變壓器的鐵芯為閉合鐵芯，形成一個閉合磁路，使副線圈中的磁通量變化與原線圈中的磁通量變化基本相同。【知識梳理】1．構(gòu)造：由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成，與交流電源連接的線圈叫作原線圈，與負(fù)載連接的線圈叫作副線圈．2．原理：互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)．原線圈中電流的大小、方向在不斷變化，鐵芯中激發(fā)的磁場也不斷變化，變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢．【重難詮釋】1．變壓器的構(gòu)造變壓器由閉合鐵芯、原線圈、副線圈組成，其構(gòu)造示意圖與電路中的符號分別如圖甲、乙所示．2．變壓器的工作原理圖注意(1)變壓器不改變交變電流的周期和頻率．(2)變壓器只對交變電流起作用，對恒定電流不起作用．(3)變壓器的兩個線圈之間通過磁場聯(lián)系在一起，兩個線圈間是絕緣的．【典例精析】例1．關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說法正確的是()A．通有正弦式交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變B．穿過原、副線圈的磁通量在任何時候都不相等C．穿過副線圈磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢D．原線圈中的電流通過鐵芯流到了副線圈【答案】C【解析】通有正弦式交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量Φ是變化的，A錯誤；因理想變壓器無漏磁，穿過原、副線圈的磁通量相等，故B錯誤；由互感現(xiàn)象知，C正確；原線圈中的電能轉(zhuǎn)化為磁場能又轉(zhuǎn)化為電能，原、副線圈通過磁場聯(lián)系在一起，電流不通過鐵芯，故D錯誤．知識點二實驗：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系【重難詮釋】1．實驗思路交變電流通過原線圈時在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁場，副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其兩端有輸出電壓．線圈匝數(shù)不同時輸出電壓不同，實驗通過改變原、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系．2．實驗器材多用電表、可拆變壓器(如圖甲)、學(xué)生電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干3．實驗步驟(1)按圖乙所示連接好電路，將兩個多用電表調(diào)到交流電壓擋，并記錄兩個線圈的匝數(shù)．(2)接通學(xué)生電源，讀出電壓值，并記錄在表格中．(3)保持匝數(shù)不變，多次改變輸入電壓，記錄每次改變后原、副線圈的電壓值．(4)保持輸入電壓、原線圈的匝數(shù)不變，多次改變副線圈的匝數(shù)，記錄下每次的副線圈匝數(shù)和對應(yīng)的電壓值．4．實驗結(jié)論實驗分析表明，在誤差允許范圍內(nèi)，原、副線圈的電壓之比等于兩個線圈的匝數(shù)之比，即eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2).5．注意事項(1)在改變學(xué)生電源的電壓、線圈匝數(shù)前均要先斷開開關(guān)，再進(jìn)行操作．(2)為了保證人身安全，學(xué)生電源的電壓不能超過12V，通電時不能用手接觸裸露的導(dǎo)線和接線柱．(3)為了保證多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測，大致確定被測電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量．【典例精析】例2．在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實驗中．(1)為了確保實驗的安全，下列做法正確的是____________________________________．A．為了保證人身安全，只能使用低壓直流電源，所用電壓不要超過12VB．連接好電路后，可不經(jīng)檢查電路是否正確，直接接通電源C．因為使用電壓較低，通電時可用手直接接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱D．為了保證多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測(2)某實驗小組通過實驗，記錄的數(shù)據(jù)如下表：原線圈匝數(shù)n1100200400400副線圈匝數(shù)n2400400200800原線圈兩端的電壓U1(V)1.964.908.004.86副線圈兩端的電壓U2(V)7.809.763.909.64通過分析實驗數(shù)據(jù)可得出的實驗結(jié)論是____________________________________．【答案】(1)D(2)在誤差允許范圍內(nèi)，變壓器原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比【解析】(1)變壓器使用的是交流電壓，因此為了保證人身安全，原線圈兩端只能使用低壓交流電源，所用電壓不超過12V，A錯誤；實驗通電前必須要先檢查電路是否正確，通電時用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱等，會將人體并聯(lián)入電路中，導(dǎo)致所測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，同時也有安全隱患，B、C錯誤；使用多用電表測電壓時，先用最大量程擋試測，再選用恰當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量，D正確．(2)分析每組實驗數(shù)據(jù)，可知eq\f(U1,U2)與eq\f(n1,n2)的值近似相等，可得出的實驗結(jié)論是，在誤差允許范圍內(nèi)，變壓器原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比．知識點三理想變壓器的基本關(guān)系【情境導(dǎo)入】變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系可以通過實驗來探究。器材：可拆變壓器、學(xué)生電源、多用電表、導(dǎo)線若干實驗步驟：(1)按圖示電路連接電路。(2)原線圈接6V低壓交流電源，保持原線圈匝數(shù)n1不變，分別取副線圈匝數(shù)n2＝eq\f(1,2)n1、n1、2n1，用多用電表交流電壓擋分別測出副線圈兩端的電壓，記入表格。(3)原線圈接6V低壓交流電源，保持副線圈匝數(shù)n2不變，分別取原線圈匝數(shù)n1＝eq\f(1,2)n2、n2、2n2，用多用電表交流電壓擋分別測出副線圈兩端的電壓，記入表格?？偨Y(jié)實驗現(xiàn)象，得出什么結(jié)論？【答案】電壓與匝數(shù)成正比，即eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)。【知識梳理】1．理想變壓器：沒有能量損耗的變壓器叫作理想變壓器，它是一個理想化模型．(1)原、副線圈中的電流產(chǎn)生的磁場完全束縛在閉合鐵芯內(nèi)，即無“漏磁”．(2)原、副線圈不計電阻，電流通過時不產(chǎn)生焦耳熱，即無“銅損”．(3)閉合鐵芯中的渦流為零，即無“鐵損”．2．電壓與匝數(shù)的關(guān)系理想變壓器原、副線圈的電壓之比等于原、副線圈的匝數(shù)之比，即eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2).3．兩類變壓器副線圈的電壓比原線圈的電壓低的變壓器叫作降壓變壓器；副線圈的電壓比原線圈的電壓高的變壓器叫作升壓變壓器．4.原線圈中電場的能量轉(zhuǎn)變成磁場的能量，通過鐵芯使變化的磁場幾乎全部穿過了副線圈，在副線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，磁場的能量轉(zhuǎn)化成了電場的能量．【重難詮釋】1．電壓關(guān)系(1)只有一個副線圈時，eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2).當(dāng)n2>n1時，U2>U1，變壓器使電壓升高，是升壓變壓器．當(dāng)n2<n1時，U2<U1，變壓器使電壓降低，是降壓變壓器．(2)有多個副線圈時，eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)＝…2．功率關(guān)系從能量守恒看，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，即P入＝P出．3．電流關(guān)系(1)只有一個副線圈時，U1I1＝U2I2或eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1).(2)當(dāng)有多個副線圈時，I1U1＝I2U2＋I(xiàn)3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋…【典例精析】例3．如圖所示，理想變壓器的原線圈接在u＝220eq\r(2)·sin100πt(V)的交流電源上，副線圈接有R＝55Ω的負(fù)載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1，電流表、電壓表均為理想電表．下列說法正確的是()A．電流表的示數(shù)為1AB．原線圈的輸入功率為220eq\r(2)WC．電壓表的示數(shù)為110eq\r(2)VD．副線圈輸出交流電的周期為50s【答案】A【解析】原線圈中電壓的有效值為220V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可得，副線圈中電壓的有效值為110V，則電壓表的示數(shù)為110V，故C錯誤；因為電阻R＝55Ω，故副線圈中的電流為I2＝eq\f(U2,R)＝2A，則原線圈中的電流為I1＝eq\f(n2,n1)I2＝1A，電流表的示數(shù)為1A，故A正確；由輸入功率和輸出功率相等可得原線圈中的輸入功率為P＝I22R＝(2A)2×55Ω＝220W，故Bs，故D錯誤．針對訓(xùn)練一、單選題1．一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻、和的阻值分別為、和，A為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定當(dāng)開關(guān)S斷開時，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時，電流表的示數(shù)為。該變壓器原、副線圈匝數(shù)的比值為（）A．2 B．3 C．4 D．5【答案】B【解析】設(shè)原、副線圈的匝數(shù)比為k，原線圈的電流為，則有副線圈的電流為原線圈的電壓因為電源電壓的有效值恒定，所以有代入數(shù)據(jù)則有解得故選B。2．如圖所示的電路中，a、b接在內(nèi)阻不計的交流發(fā)電機上，發(fā)電機有N匝矩形線圈，線圈面積為S，處于磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，繞線圈平面內(nèi)與磁場垂直的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動。T為理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)分別為n1和n2，A1、A2為理想交流電流表，R為定值電阻。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)楹?，下列說法正確的是（）A．A1的示數(shù)變?yōu)樵瓉淼?B．A2的示數(shù)變?yōu)樵瓉淼腃．R中電流的頻率變?yōu)樵瓉淼?倍 D．R消耗的電功率變?yōu)樵瓉淼摹敬鸢浮緿【解析】AB．發(fā)電機產(chǎn)生電壓的有效值即原線圈電壓根據(jù)變壓比可知，副線圈電壓副線圈電流即A2的示數(shù)根據(jù)變流比，原線圈電流即A1的示數(shù)當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)楹螅瑑呻娏鞅淼氖緮?shù)均變?yōu)樵瓉淼囊话?，故AB錯誤；C．變壓器不改變電流頻率，通過R中電流的頻率當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)楹螅娏鞯念l率變?yōu)樵瓉淼囊话耄蔆錯誤；D．R消耗的電功率當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)楹螅琑消耗的電功率變?yōu)樵瓉淼?，故D正確。故選D。3．如圖所示，小型發(fā)電機的矩形線圈（電阻不計）在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，通過電刷與副線圈匝數(shù)可調(diào)的理想變壓器相連，副線圈上接有定值電阻R1、滑動變阻器R2和理想電壓表。下列措施可以增大電壓表示數(shù)的是（）A．增大線圈轉(zhuǎn)動的周期 B．減小磁場的磁感應(yīng)強度C．向上移動副線圈的滑片P2 D．向右移動滑動變阻器的滑片P1【答案】C【解析】A．根據(jù)感應(yīng)電動勢計算公式可知，增大線圈轉(zhuǎn)動的周期，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢減小，則副線圈兩端的電壓減小，通過定值電阻的電流減小，電壓表的示數(shù)減小，故A錯誤；B．根據(jù)感應(yīng)電動勢計算公式可知，減小磁場的磁感應(yīng)強度，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢減小，則副線圈兩端的電壓減小，通過定值電阻的電流減小，電壓表的示數(shù)減小，故B錯誤；C．向上移動副線圈的滑片，n2增大，則副線圈兩端的電壓增大，通過定值電阻的電流增大，電壓表的示數(shù)增大，故C正確；D．向右移動滑動變阻器的滑片，滑動變阻器接入電路的阻值增大，通過定值電阻的電流減小，電壓表的示數(shù)減小，故D錯誤。故選C。4．如圖所示的自耦變壓器為理想變壓器，R為定值電阻，在ab兩端輸入正弦交流電，將滑片P向下移動，使原線圈的匝數(shù)減少為原來的80%，則變壓器副線圈輸出電壓將會是原來的（）A．1.2倍 B．1.25倍 C．0.8倍 D．0.75倍【答案】B【解析】由知所以當(dāng)時，變壓器副線圈輸出電壓即變壓器副線圈輸出電壓將會是原來的1.25倍。故選B。5．若在實驗中用匝數(shù)匝和匝的變壓器，對應(yīng)的電壓測量數(shù)據(jù)如表所示。根據(jù)測量數(shù)據(jù)，下列說法正確的是（

）實驗次數(shù)1234U1/V0.901.401.902.40U2/V2.003.014.025.02A．一定是原線圈B．一定是原線圈C．可能是原線圈D．可能是副線圈【答案】B【解析】表格中每組數(shù)據(jù)都可以看出電壓之比略大于匝數(shù)之比，結(jié)合有一定的能量損失，可知一定為原線圈輸入電壓，一定是原線圈，B正確，ACD錯誤。故選B。6．如圖所示，為某學(xué)習(xí)小組設(shè)計的浴室用電安全原理圖，用原、副線圈匝數(shù)比為5:1的理想變壓器給浴室降壓供電，原線圈輸入交變電壓u=311sin100πt(V)，已知照明燈額定功率為44W，排氣扇電動機內(nèi)阻為2Ω，電流表示數(shù)為2A，各用電器均正常工作，保險絲電阻不計，電表均為理想電表。則（）A．副線圈輸出電壓的有效值為40VB．變壓器的輸入功率為88WC．排氣扇輸出功率為44WD．若關(guān)掉排氣扇，變壓器輸入功率不變【答案】B【解析】A．原線圈輸入電壓的最大值為Um=311V有效值為U1=220V根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系得U1∶U2=n1∶n2=5∶1可知副線圈輸出電壓的有效值U2=44VA錯誤；B．變壓器的輸出功率為P出=U2I=44×2W=88W根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，可知變壓器輸入功率為P入=88WB正確；C．由P出=P燈＋P扇=44W＋P扇=88W可得P扇=44W照明燈中電流排氣扇中電流I扇=I-I燈=1A排氣扇內(nèi)阻發(fā)熱功率為由P扇=P熱＋P′出可得排氣扇輸出功率為P′出＝42WC錯誤；D．關(guān)掉排氣扇，變壓器輸出功率減小，所以輸入功率減小，D錯誤。故選B。7．手機無線充電技術(shù)越來越普及，圖甲是某款手機無線充電裝置，其工作原理如圖乙所示，其中送電線圈和受電線圈的匝數(shù)比N1：N2＝5：1，兩個線圈中所接電阻的阻值均為R。當(dāng)ab間接上220V的正弦交變電流后，受電線圈中產(chǎn)生交變電流實現(xiàn)給手機快速充電，這時手機兩端的電壓為5V，充電電流為2A。若把裝置線圈視同為理想變壓器，則下列說法正確的是（）A．若送電線圈中通以恒定電流，則受電線圈中將產(chǎn)生恒定電流B．流過送電線圈與受電線圈的電流之比為5：1C．快速充電時，受電線圈cd兩端的輸出電壓為42.5VD．若送電線圈中電流均勻增加，則受電線圈中電流也一定均勻增加【答案】C【解析】A．若送電線圈中通以恒定電流，不會產(chǎn)生電磁感應(yīng)，則受電線圈中將不會產(chǎn)生電流，故A錯誤；B．根據(jù)理想變壓器的工作原理，原、副線圈的電流與匝數(shù)成反比，則流過送電線圈與受電線圈的電流之比為1：5，故B錯誤；C．根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)關(guān)系有U2＝U1＝U1I1＝I2＝×2A＝AUab＝U1＋I(xiàn)1RU2＝I2R＋U手機整理可得220＝5U2＋RU2＝2R＋5聯(lián)立解得Ucd＝U2＝42.5V故C正確；D．若送電線圈中電流均勻增加，則兩線圈中的磁通量均勻變化，受電線圈中電流為恒定電流，故D錯誤。故選C。8．理想變壓器與三個阻值相同的定值電阻R1、R2、R3組成如圖所示的電路，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2。在a、b間接入正弦式交變電流，則下列說法正確的是（）A．R1、R2、R3兩端的電壓之比為2∶1∶2B．R1、R2、R3消耗的功率之比為4∶1∶4C．a(chǎn)、b間輸入功率與變壓器輸入功率之比為15∶2D．a(chǎn)、b間輸入電壓與變壓器輸入電壓之比為3∶1【答案】C【解析】A．設(shè)R3的電流為I，電壓為U，則有根據(jù)理想變壓器原理可得原線圈兩端電壓電流為，R2與原線圈是并聯(lián)關(guān)系，則有，R1兩端的電壓與電流為，所以R1、R2、R3兩端的電壓之比為5∶1∶2，A錯誤；D．a(chǎn)、b間輸入電壓為所以a、b間輸入電壓與變壓器輸入電壓之比為D錯誤；B．由可得，R1、R2、R3消耗的功率與其電壓的平方成正比，則有P1∶P2∶P3＝25∶1∶4B錯誤；C．a(chǎn)、b間輸入功率為變壓器輸入功率為所以a、b間輸入功率與變壓器輸入功率之比為15∶2，C正確。故選C。二、多選題9．關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說法正確的是（）A．原、副線圈纏繞在一個閉合鐵芯上，是為了減少磁場能的損失，有效地傳送電能B．鐵芯不用整塊金屬做成，是為了防止原、副線圈短路，造成危險C．變壓器不改變交變電流的頻率，只改變電壓大小D．當(dāng)原線圈接入恒定電流時，副線圈也有電壓輸出【答案】AC【解析】A．原、副線圈纏繞在一個閉合鐵芯上，原線圈產(chǎn)生的磁場幾乎全部沿鐵芯通過副線圈，漏磁很少，因此可以減少能量損失，故A正確；B．鐵芯不用整塊金屬做成是為了防止渦流產(chǎn)生較多的熱量從而燒壞變壓器，故B錯誤；C．變壓器原副線圈中的磁通量的變化率相同，變化周期相同，匝數(shù)不同，所以原副線圈中的交流電的頻率相同，電壓不同，故C正確；D．由電磁感應(yīng)定律可知，只要輸入原線圈的電流發(fā)生變化，副線圈中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，當(dāng)原線圈接入恒定電流時，副線圈沒有電壓輸出，故D錯誤。故選AC。10．如圖所示的電路中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為，電流表、電壓表均為理想電表，是光敏電阻（其阻值隨照射光強度增大而減?。?。原線圈接入電壓隨時間按變化的交流電，下列說法正確的是（）A．交流電的頻率為100HzB．電壓表的示數(shù)為110VC．照射的光強度增大時，電流表的示數(shù)變大D．照射的光強度增大時，電壓表示數(shù)變大，燈泡變得更亮【答案】BC【解析】A．根據(jù)原線圈接入電壓表達(dá)式可知，交流電的周期為交流電的頻率為故A錯誤；B．根據(jù)原線圈接入電壓表達(dá)式可知，原線圈輸入電壓有效值為，根據(jù)原、副線圈電壓比等于匝數(shù)比，可得可知電壓表的示數(shù)為110V，故B正確；CD．照射的光強度增大時，可知阻值減小，由于原線圈輸入電壓不變，匝數(shù)不變，可知副線圈的輸出電壓不變，電壓表示數(shù)不變；根據(jù)歐姆定律可知，副線圈的電流增大，燈泡的功率變大，燈泡變得更亮，根據(jù)原副線圈電流與匝數(shù)關(guān)系可知原線圈電流增大，電流表示數(shù)變大，故C正確，D錯誤。故選BC。11．如圖所示，甲是一固定的水平放置內(nèi)阻不計的圓形導(dǎo)體線圈，線圈匝數(shù)N=100匝，面積，線圈的兩端P、Q與原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=3∶2的理想變壓器原線圈相連接，變壓器的副線圈連接一額定電壓為8V的小燈泡L和滑動變阻器R。在線圈所在的空間存在著與線圈平面垂直的磁場，磁場的