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第三节　变压器
(分值:100分)
选择题1~2题,5~11题,每小题8分,共72分。
基础对点练
题组一　认识变压器
1.(多选)理想变压器正常工作时,原、副线圈中一定相等的物理量是 (　　)
每匝线圈中磁通量的变化率
交变电流的频率
原线圈的输入功率和副线圈的输出功率
原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势
2.如图所示是一理想变压器,已知原线圈与副线圈的匝数比是4∶1,当把原线圈加在20 V的直流电源上时,副线圈两端的电压是 (　　)
0 20 V
5 V 无法确定
题组二　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
3.(8分)(2024·广东梅州高二期末)(1)某学生选用匝数可调的可拆变压器来“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验时,原线圈接在学生电源上,用多用电表测量副线圈的电压,下列操作正确的是　　　　。(2分)
A.原线圈接直流电压,电表用直流电压挡
B.原线圈接直流电压,电表用交流电压挡
C.原线圈接交流电压,电表用直流电压挡
D.原线圈接交流电压,电表用交流电压挡
(2)该学生继续做实验,电源电压一定时,先保持原线圈的匝数不变,增加副线圈的匝数,观察到副线圈两端的电压　　　　(2分)(选填“增大”“减小”或“不变”);然后再保持副线圈的匝数不变,增加原线圈的匝数,观察到副线圈两端的电压　　　　(2分)(选填“增大”“减小”或“不变”)。上述探究副线圈两端的电压与匝数的关系中采用的实验方法是　　　　。(2分)
4.(8分)(1)为完成“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验,必须要选用的是　　　　。(4分)
A.有闭合铁芯的原、副线圈
B.无铁芯的原、副线圈
C.交流电源
D.直流电源
E.多用电表(交流电压挡)
F.多用电表(直流电压挡)
(2)用匝数na=100匝和nb=50匝的变压器,实验测量数据如下表,根据测量数据可判断连接电源的线圈是　　　　(4分)(选填“na”或“nb”)。
U1/V 4.00 6.01 8.02 9.98
U2/V 1.80 2.80 3.80 4.80
题组三　理想变压器的基本关系
5.如图所示,理想变压器原线圈的匝数为n1,副线圈的匝数为n2,原线圈的两端a、b接正弦式交流电源,电压表V的示数为220 V,负载电阻R=44 Ω,电流表A1的示数为0.2 A。电表均为理想电表,下列判断正确的是 (　　)
原线圈和副线圈的匝数比为2∶1
原线圈和副线圈的匝数比为5∶1
电流表A2的示数为0.8 A
电流表A2的示数为0.4 A
6.(2024·广东广州高二期末)如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2,副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220 V,额定功率为22 W,原线圈电路中接有电压表和电流表。接通电源,灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数,则 (　　)
U=110 V
I=0.22 A
原、副线圈电流之比为1∶2
原线圈输入功率为22 W
7.某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶50,当输出电流增加0.2 A,则输入电流 (　　)
增加0.2 A 降低1 A
增加10 A 降低2 A
8.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2∶n3=3∶1∶1,三个灯泡的规格相同,此时L1的功率为P,假定灯泡的电阻不随电压变化而改变,则下列说法中正确的是 (　　)
U1∶U2∶U3=3∶1∶1
U1∶U2∶U3=1∶3∶3
I1∶I2∶I3=3∶1∶1
I1∶I2∶I3=1∶3∶3
综合提升练
9.(2024·广东中山高二期中)如图所示,一理想变压器原线圈与频率为50 Hz的正弦式交流电源相连,两个阻值均为20 Ω的电阻串联后接在副线圈的两端。图中的电流表、电压表均为理想交流电表,原、副线圈的匝数分别为200匝和100匝,电压表的示数为5 V。则 (　　)
电流表的示数为0.5 A
流过电阻的交变电流的频率为100 Hz
交流电源的输出电压的最大值为20 V
交流电源的输出功率为1.25 W
10.如图所示,甲、乙两图中的理想变压器以不同的方式接在高压电路中。甲图中变压器原、副线圈的匝数比为k1,电压表读数为U,乙图中变压器原、副线圈的匝数比为k2,电流表读数为I。则甲图中高压线电压和乙图中高压线电流分别为 (　　)
k1U,k2I k1U,
,k2I ,
11.(2024·广东深圳高二期末)电蚊拍利用高压电击网来击杀飞近的蚊虫。如图所示,将3 V直流电压通过转换器转变为正弦交变电压u=3sin 10 000πt(V),再将其加在理想变压器的原线圈上,副线圈两端接电击网,电压峰值达到2 100 V时可击杀蚊虫,正常工作时 (　　)
交流电压表的示数为3 V
电击网上的高频电压的频率为10 000 Hz
副线圈与原线圈匝数比需满足≥700
将3 V直流电压连接在变压器的原线圈两端电蚊拍也可以正常工作
培优加强练
12.(12分)如图所示,面积为S=0.02 m2、内阻不计的n=100匝矩形线圈ABCD,总电阻r=10 Ω绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动,转动的角速度为ω=100 rad/s,匀强磁场的磁感应强度为B= T。矩形线圈通过滑环与理想变压器相连,副线圈所接电阻R,电表均为理想交流电表。当线圈平面与磁场方向平行时开始计时。电流表的示数为I=1 A。求:
(1)(6分)电压表的示数;
(2)(6分)当原、副线圈匝数比为2∶1时,电阻R上消耗的功率及电阻R的阻值。
第三节　变压器
1.ABC
2.A　[变压器是根据电磁感应原理制成的，不能改变直流电压，当把原线圈加在20 V的直流电源上时，副线圈两端的电压是0，故A正确。]
3.(1)D　(2)增大　减小　控制变量法
解析　(1)变压器的工作原理是电磁感应，原线圈必须接交变电流才能工作，副线圈上的感应电流也是交变电流，所以电压表必须用交流电压挡，故D正确。
(2)根据理想变压器的电压关系＝可知，保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压增大；保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压减小。上述探究副线圈两端的电压与匝数的关系中采用的实验方法是控制变量法。
4.(1)ACE　(2)na
解析　(1)为了完成该实验，需要使用交流电源变压，多用电表交流电压挡；为了防止大量漏磁给实验带来较大误差，需要含有闭合铁芯的原、副线圈，故选A、C、E。
(2)由表格数据可知电压比不等于匝数比，可知该变压器不是理想变压器，由于漏磁、涡流、线圈电阻等影响，所以副线圈测量电压应该小于理论变压值，则U1为原线圈电压，即连接电源的线圈是na。
5.B　[变压器的输入功率等于输出功率，则U1I1＝IR，解得I2＝A＝1.0 A，则电流表A2的示数为1.0 A，原线圈和副线圈的匝数比＝＝＝，故B正确，A、C、D错误。]
6.D　[灯泡正常发光时，加在灯泡两端的电压为U2＝220 V，流过灯泡的电流I2＝＝0.1 A，根据＝，可得电压表读数U＝U1＝110 V，根据＝＝，可得电流表示数I＝I1＝0.2 A，原线圈输入功率为P＝U1I1＝22 W，故D正确。]
7.C　[由理想变压器原理有＝，由变压器的输入功率等于输出功率有U1I1＝U2I2，综合可得I1＝I2，进一步可得ΔI1＝ΔI2；当ΔI2＝0.2 A，结合＝50，可得ΔI1＝10 A，即输出电流增加0.2 A，输入电流增加10 A，故C正确。]
8.A　[根据变压器的工作原理可知U1∶U2∶U3＝n1∶n2∶n3＝3∶1∶1，A正确，B错误；由变压器的功率关系U1I1＝U2I2＋U3I3，即3I1＝I2＋I3，又I2＝I3，所以I1∶I2∶I3＝2∶3∶3，C、D错误。]
9.C　[副线圈中的电流为I2＝ A＝0.25 A，原线圈中的电流为I1＝0.25× A＝0.125 A，故A错误；变压器不改变交流电的频率，原、副线圈频率相同，均为50 Hz，故B错误；副线圈两端的电压U2＝10 V，则原线圈两端的电压U1＝U2＝20 V，交流电源的输出电压的最大值为20 V，故C正确；交流电源的输出功率P1＝U1I1＝20×0.125 W＝2.5 W，故D错误。]
10.B　[图甲是电压互感器，是降压变压器，电压表的示数是变压器的输出电压，根据原、副线圈的电压比等于匝数比可以得到输入电压U1＝k1U；图乙是电流互感器，是升压变压器，电流表的示数是输出电流，根据原、副线圈的电流比等于匝数比的倒数可以得到输入电流为I1＝，故B正确，A、C、D错误。]
11.C　[正弦交变电压的有效值为U＝＝ V＝ V，则交流电压表的示数为 V，故A错误；电击网上的高频电压的周期为T＝＝ s＝ s，则电击网上的高频电压的频率为f＝＝5 000 Hz，故B错误；根据变压器原、副线圈电压比等于匝数比，可知副线圈与原线圈匝数比需满足＝≥＝700，故C正确；将3 V直流电压连接在变压器的原线圈两端，副线圈不会产生感应电动势，电蚊拍不可以正常工作，故D错误。]
12.(1)90 V　(2)90 W　22.5 Ω
解析　(1)感应电动势的最大值
Em＝nBSω＝100××0.02×100 V＝100 V
感应电动势的有效值为E＝＝ V＝100 V
矩形线圈总电阻相当于电源的内电阻，则内电压为
U内＝Ir＝10 V
电压表的示数U＝E－U内＝90 V。
(2)由于是理想变压器，故电功率满足P入＝P出
电阻R上消耗的功率PR＝P入＝UI＝90 W
电阻R两端的电压UR＝U＝×90 V＝45 V
则电阻R的阻值为R＝＝22.5 Ω。第三节　变压器
学习目标　1.了解变压器的构造及工作原理。2.通过实验探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。3.掌握理想变压器原、副线圈电压、电流、功率的关系。
知识点一　变压器及其工作原理
如图所示，两个线圈绕在闭合的铁芯上，线圈由绝缘导线绕成。
(1)当左侧线圈接交流电源时，小灯泡会发光，电流是通过铁芯流过去的吗？如果不是，灯泡中的电流是怎样产生的？
(2)当左侧线圈接入恒定电流时，右侧小灯泡是否会亮，试分析原因？
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1.变压器是用于改变交流电压的设备。
2.变压器的构造
如图，变压器是由____________和绕在铁芯上的线圈组成的。与电源连接的线圈称为____________，也称为初级线圈；与负载连接的线圈称为____________，也称为次级线圈。
3.变压器的原理
变压器工作的基本原理是利用____________。当原线圈上加交变电压时，原线圈中便有交变电流，并在铁芯中激发交变的磁通量，这个交变的磁通量又在副线圈内产生感应电动势和感应电流，它反过来通过互感磁通又影响到原线圈。如果在副线圈两端接入负载构成闭合回路，则回路中就会形成交变电流。
【思考】 原、副线圈中的磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率是否相同？
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例1 (多选)关于变压器的工作原理，下列说法正确的是(　　)
A.原、副线圈缠绕在一个闭合铁芯上，是为了减少磁场能的损失，有效地传送电能
B.铁芯不用整块金属做成，是为了防止原、副线圈短路，造成危险
C.变压器不改变交变电流的频率，只改变电压大小
D.当原线圈接入恒定电流时，副线圈也有电压输出
听课笔记　___________________________________________________________
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(1)变压器不改变交变电流的周期和频率。
(2)变压器只对交变电流起作用，对恒定电流不起作用。
(3)变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的。　　
知识点二　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
1.实验思路
交变电流通过原线圈时在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中产生感应电动势，其两端有输出电压。线圈匝数不同时输出电压不同，实验通过改变原、副线圈匝数，探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系。
2.实验器材
两只多用电表、学生电源(低压交流电源)、开关、可拆变压器(如图甲)、导线若干。
3.实验步骤
(1)按图乙所示连接好电路，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数。
(2)接通学生电源，读出电压值，并记录在表格中。
(3)保持匝数不变，多次改变输入电压，记录每次改变后原、副线圈的电压值。
(4)保持输入电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值。
次数 n1/匝 n2/匝 U1/V U2/V
1
2
3
4.实验结论
实验分析表明，变压器原、副线圈上的电压之比近似等于它们的匝数之比，即＝。
5.注意事项
(1)在改变学生电源的电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作。
(2)为了保证人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱。
(3)为了保证多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再用适当的挡位进行测量。
6.误差分析
由于存在能量损耗，所以副线圈测量电压值应小于理论电压值。
例2 (2024·广东东莞高二期末)做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验。
(1)以下给出的器材中，本实验需要用到的有________。
(2)下列说法正确的是________。
A.变压器工作时副线圈电流的频率与原线圈不相同
B.实验中要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，需要运用的科学方法是控制变量法
C.为了人身安全，实验中只能使用低压直流电源，电压不要超过12 V
(3)由于交变电流的电压是变化的，所以实验中测量的是电压的 ________值(选填“平均”“有效”或“最大”)；某次实验操作，所接电表的读数如图所示(电压表的量程为15 V)，则此时电表读数为 ________V。
(4)若用匝数n1＝400匝和n2＝800匝的变压器做实验，对应的电压测量数据如表所示。根据测量数据，则n1一定是 ________线圈(选填“原”或“副”)。
实验次数 1 2 3 4
U1 1.9 2.9 3.8 4.8
U2 4.0 6.0 8.0 10.0
知识点三　理想变压器的基本关系
1.理想变压器
忽略变压器的漏磁、原(副)线圈电阻和其他电磁能量损耗的变压器，是一个理想化模型。
2.电压关系
(1)只有一个副线圈时，＝。
当n2>n1时，U2>U1，变压器使电压升高，是________变压器。
当n2(2)有多个副线圈时，＝＝＝…
3.功率关系
从能量守恒角度看，理想变压器的输入功率P1________输出功率P2，即P1＝P2。
4.电流关系
(1)只有一个副线圈时，U1I1＝____________或＝。
(2)当有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…或n1I1＝________________________
例3 (2024·广东广州高二期末)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，灯泡电阻RL＝6 Ω，AB两端电压u1＝12sin 200πt(V)。下列说法正确的是(　　)
A.电流频率为100 Hz
B.电压表的读数为8 V
C.电流表的读数为0.5 A
D.变压器输入功率为5 W
听课笔记　___________________________________________________________
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(1)理想变压器原、副线圈(只有一个副线圈)的电流、电压关系＝＝中的U、I可以是有效值，也可以是最大值，为一一对应的关系。
(2)变压器不能改变交变电流的周期和频率。　　
例4 如图所示，理想变压器原线圈匝数为n1＝1 000匝，两个副线圈匝数分别为n2＝50匝和n3＝100匝，L1是“6 V　2 W”的灯泡，L2是“12 V　4 W”的灯泡，当原线圈接正弦式交变电流时，两灯泡均正常发光，那么原线圈中的电流为(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　
A. A B. A
C. A D. A
听课笔记　___________________________________________________________
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训练 (2023·广东卷，6)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
随堂对点自测
1.(变压器的工作原理)(多选)下列关于理想变压器的说法正确的是(　　)
A.互感现象是变压器工作的基础
B.输送的电能经变压器先转化为磁场能，再转化为电能
C.输送的电能经变压器先转化为电场能，再转化为电能
D.输送的电能经变压器的铁芯直接传输过去
2.(探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，某小组按如图所示组装变压器并进行研究。实验时，原线圈接“0”“8”接线柱，副线圈接“0”“1”接线柱，原线圈两端连接低压交流电源10 V挡，用交流电压表测得副线圈两端的电压为0.4 V，这与其他小组的正确实验结论明显不一致。对于这个小组实验结论出现明显偏差的原因，最有可能的是(　　)
A.原线圈匝数太多，电阻过大
B.铁芯没有闭合，漏磁过多
C.副线圈匝数太少，增加实验误差
D.副线圈的电阻太小
3.(理想变压器的基本关系)(教材P78例题改编)如图是手机无线充电器的模型，其工作原理与理想变压器相同。已知发射、接收线圈匝数比n1∶n2＝5∶1，C、D端输出电流i＝sin 200πt(A)，则A、B端输入电流的(　　)
A.频率为50 Hz B.周期为0.01 s
C.有效值为0.2 A D.最大值为5 A
第三节　变压器
知识点一
导学　提示　(1)不是　灯泡中的电流是电磁感应产生的电流　(2)否　接恒定电流时，不再发生电磁感应
知识梳理
2.闭合铁芯　原线圈　副线圈　3.互感现象
[思考] 提示　均相同
例1 AC　[原、副线圈绕在同一闭合铁芯上时，闭合铁芯的导磁能力强，可减少磁场能的损失，有效地传送电能，故A正确；铁芯不用整块金属做成是为了防止涡流产生较多的热量从而烧坏变压器，故B错误；根据变压器的工作原理可知，变压器不改变交变电流的周期和频率，只改变电压的大小，故C正确；变压器只对交变电流起作用，对恒定电流不起作用，故D错误。]
知识点二
例2 (1)BD　(2)B　(3)有效　5.5　(4)副
解析　(1)变压器的工作原理是互感现象，电源应该选用学生电源提供的交流电压，干电池只能提供直流电压，A不需要，B需要；直流电压表不能测量交流电压，C不需要；可拆变压器，该实验需要，D需要。
(2)变压器工作时副线圈电流的频率与原线圈相同，故A错误；实验中要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，需要运用的科学方法是控制变量法，故B正确；为了人身安全，实验中只能使用低压交流流电源，电压不要超过12 V，故C错误。
(3)由于交变电流的电压是变化的，实验中测量的是电压的有效值。量程为15 V的电压表分度值为0.5 V，如图所示的电压表读数为5.5 V。
(4)由于有漏磁、原副线圈内阻分压等因素，所以副线圈实际测量的电压值应该小于理论值。由＝＝，及表中数据可知，U1总是小于U2，则n1一定是副线圈。
知识点三
2.(1)升压　降压　3.等于　4.(1)U2I2
(2)n2I2＋n3I3＋…
例3 A　[根据题意可知，电流的频率为f＝＝＝ Hz＝100 Hz，故A正确；原线圈输入电压的有效值为U1＝＝ V＝12 V，由变压器的电压与匝数关系可知，副线圈的输出电压为U2＝U1＝×12 V＝6 V，可知电压表的读数为6 V，故B错误；由欧姆定律可得，电流表的读数为I2＝＝ A＝1 A，故C错误；由变压器的电流与匝数关系可知，穿过原线圈的电流为I1＝I2＝×1 A＝0.5 A，变压器输入功率为P＝U1I1＝12×0.5 W＝6 W，故D错误。]
例4 C　[由变压器的电压与匝数关系＝＝，解得U1＝120 V，原线圈的输入功率为P1＝U1I1＝PL1＋PL2，解得I1＝ A，故C正确。]
训练 A　[由题可知原线圈输入电压的有效值为U1＝ V＝220 V，原线圈电流为I1＝＝40 A，副线圈输出电流的有效值为I2＝I1＝20 A，变压器不改变电流的频率，其频率为f＝＝ Hz＝50 Hz，故A正确。]
随堂对点自测
1.AB　[变压器传输的是交变电流，当电流经过原线圈时，在铁芯中产生变化的磁场，电能转化为磁场能，此变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，若副线圈闭合，则产生感应电流，磁场能又转化为电能，反过来通过互感又影响原线圈，故A、B正确，C、D错误。]
2.B　[根据变压器的工作原理可知，若通过原、副线圈的磁通量相同，则原、副线圈的电压比等于匝数比，则有＝＝，实际结果为＝＝<，实验结论与理论结论出现明显的偏差，最有可能的是铁芯没有闭合，漏磁过多，使得通过副线圈的磁通量明显小于通过原线圈的磁通量，则副线圈两端的电压很小，故B正确。]
3.C　[变压器不改变交变电流的周期和频率，所以周期为T＝＝0.01 s，频率为f＝＝100 Hz，故A、B错误；C、D端输出电流的最大值为A，由＝，可得A、B端输入电流的最大值为I1m＝ A，A、B端输入电流的有效值为I1＝＝0.2 A，故C正确，D错误。](共55张PPT)
第三节　变压器
第三章　交变电流
1.了解变压器的构造及工作原理。
2.通过实验探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。
3.掌握理想变压器原、副线圈电压、电流、功率的关系。
学习目标
目 录
CONTENTS
知识点
01
随堂对点自测
02
课后巩固训练
03
知识点
1
知识点二　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
知识点一　变压器及其工作原理
知识点三　理想变压器的基本关系
知识点一　变压器及其工作原理
　　　如图所示，两个线圈绕在闭合的铁芯上，线圈由绝缘导线绕成。
(1)当左侧线圈接交流电源时，小灯泡会发光，电流是通过铁芯流过去的吗？如果不是，灯泡中的电流是怎样产生的？
(2)当左侧线圈接入恒定电流时，右侧小灯泡是否会亮，试分析原因？
提示　(1)不是　灯泡中的电流是电磁感应产生的电流　(2)否　接恒定电流时，不再发生电磁感应
1.变压器是用于改变交流电压的设备。
2.变压器的构造
如图，变压器是由__________和绕在铁芯上的线圈组成的。与电源连接的线圈称为________，也称为初级线圈；与负载连接的线圈称为________，也称为次级线圈。
闭合铁芯
原线圈
副线圈
3.变压器的原理
变压器工作的基本原理是利用__________。当原线圈上加交变电压时，原线圈中便有交变电流，并在铁芯中激发交变的磁通量，这个交变的磁通量又在副线圈内产生感应电动势和感应电流，它反过来通过互感磁通又影响到原线圈。如果在副线圈两端接入负载构成闭合回路，则回路中就会形成交变电流。
互感现象
【思考】 原、副线圈中的磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率是否相同？
提示　均相同
AC
例1 (多选)关于变压器的工作原理，下列说法正确的是(　　)
A.原、副线圈缠绕在一个闭合铁芯上，是为了减少磁场能的损失，有效地传送电能
B.铁芯不用整块金属做成，是为了防止原、副线圈短路，造成危险
C.变压器不改变交变电流的频率，只改变电压大小
D.当原线圈接入恒定电流时，副线圈也有电压输出
解析　原、副线圈绕在同一闭合铁芯上时，闭合铁芯的导磁能力强，可减少磁场能的损失，有效地传送电能，故A正确；铁芯不用整块金属做成是为了防止涡流产生较多的热量从而烧坏变压器，故B错误；根据变压器的工作原理可知，变压器不改变交变电流的周期和频率，只改变电压的大小，故C正确；变压器只对交变电流起作用，对恒定电流不起作用，故D错误。
(1)变压器不改变交变电流的周期和频率。
(2)变压器只对交变电流起作用，对恒定电流不起作用。
(3)变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的。
知识点二　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
1.实验思路
交变电流通过原线圈时在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中产生感应电动势，其两端有输出电压。线圈匝数不同时输出电压不同，实验通过改变原、副线圈匝数，探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系。
2.实验器材
两只多用电表、学生电源(低压交流电源)、开关、可拆变压器(如图甲)、导线若干。
3.实验步骤
(1)按图乙所示连接好电路，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数。
(2)接通学生电源，读出电压值，并记录在表格中。
(3)保持匝数不变，多次改变输入电压，记录每次改变后原、副线圈的电压值。
(4)保持输入电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值。
4.实验结论
5.注意事项
(1)在改变学生电源的电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作。
(2)为了保证人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱。
(3)为了保证多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再用适当的挡位进行测量。
6.误差分析
由于存在能量损耗，所以副线圈测量电压值应小于理论电压值。
例2 (2024·广东东莞高二期末)做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验。
(1)以下给出的器材中，本实验需要用到的有________。
(2)下列说法正确的是________。
A.变压器工作时副线圈电流的频率与原线圈不相同
B.实验中要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，需要运用的科学方法是控制变量法
C.为了人身安全，实验中只能使用低压直流电源，电压不要超过12 V
(3)由于交变电流的电压是变化的，所以实验中测量的是电压的 ________值(选填“平均”“有效”或“最大”)；某次实验操作，所接电表的读数如图所示(电压表的量程为15 V)，则此时电表读数为 ________V。
(4)若用匝数n1＝400匝和n2＝800匝的变压器做实验，对应的电压测量数据如表所示。根据测量数据，则n1一定是 ________线圈(选填“原”或“副”)。
实验次数 1 2 3 4
U1 1.9 2.9 3.8 4.8
U2 4.0 6.0 8.0 10.0
答案　(1)BD　(2)B　(3)有效　5.5　(4)副
解析　(1)变压器的工作原理是互感现象，电源应该选用学生电源提供的交流电压，干电池只能提供直流电压，A不需要，B需要；直流电压表不能测量交流电压，C不需要；可拆变压器，该实验需要，D需要。
(2)变压器工作时副线圈电流的频率与原线圈相同，故A错误；实验中要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，需要运用的科学方法是控制变量法，故B正确；为了人身安全，实验中只能使用低压交流流电源，电压不要超过12 V，故C错误。
(3)由于交变电流的电压是变化的，实验中测量的是电压的有效值。量程为15 V的电压表分度值为0.5 V，如图所示的电压表读数为5.5 V。
知识点三　理想变压器的基本关系
1.理想变压器
忽略变压器的漏磁、原(副)线圈电阻和其他电磁能量损耗的变压器，是一个理想化模型。
2.电压关系
升压
降压
3.功率关系
从能量守恒角度看，理想变压器的输入功率P1______输出功率P2，即P1＝P2。
4.电流关系
等于
U2I2
n2I2＋n3I3＋…
A
A.电流频率为100 Hz
B.电压表的读数为8 V
C.电流表的读数为0.5 A
D.变压器输入功率为5 W
例4 如图所示，理想变压器原线圈匝数为n1＝1 000匝，两个副线圈匝数分别为n2＝50匝和n3＝100匝，L1是“6 V　2 W”的灯泡，L2是“12 V　4 W”的灯泡，当原线圈接正弦式交变电流时，两灯泡均正常发光，那么原线圈中的电流为(　　)
C
A
随堂对点自测
2
AB
1.(变压器的工作原理)(多选)下列关于理想变压器的说法正确的是(　　)
A.互感现象是变压器工作的基础
B.输送的电能经变压器先转化为磁场能，再转化为电能
C.输送的电能经变压器先转化为电场能，再转化为电能
D.输送的电能经变压器的铁芯直接传输过去
解析　变压器传输的是交变电流，当电流经过原线圈时，在铁芯中产生变化的磁场，电能转化为磁场能，此变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，若副线圈闭合，则产生感应电流，磁场能又转化为电能，反过来通过互感又影响原线圈，故A、B正确，C、D错误。
B
2.(探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，某小组按如图所示组装变压器并进行研究。实验时，原线圈接“0”“8”接线柱，副线圈接“0”“1”接线柱，原线圈两端连接低压交流电源10 V挡，用交流电压表测得副线圈两端的电压为0.4 V，这与其他小组的正确实验结论明显不一致。对于这个小组实验结论出现明显偏差的原因，最有可能的是(　　)
A.原线圈匝数太多，电阻过大
B.铁芯没有闭合，漏磁过多
C.副线圈匝数太少，增加实验误差
D.副线圈的电阻太小
C
课后巩固训练
3
ABC
题组一　认识变压器
1.(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中一定相等的物理量是(　 　)
A.每匝线圈中磁通量的变化率
B.交变电流的频率
C.原线圈的输入功率和副线圈的输出功率
D.原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势
基础对点练
A
2.如图所示是一理想变压器，已知原线圈与副线圈的匝数比是4∶1，当把原线圈加在20 V的直流电源上时，副线圈两端的电压是(　　)
A.0 B.20 V
C.5 V D.无法确定
解析　变压器是根据电磁感应原理制成的，不能改变直流电压，当把原线圈加在20 V的直流电源上时，副线圈两端的电压是0，故A正确。
题组二　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
3.(2024·广东梅州高二期末)(1)某学生选用匝数可调的可拆变压器来“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验时，原线圈接在学生电源上，用多用电表测量副线圈的电压，下列操作正确的是________。
A.原线圈接直流电压，电表用直流电压挡
B.原线圈接直流电压，电表用交流电压挡
C.原线圈接交流电压，电表用直流电压挡
D.原线圈接交流电压，电表用交流电压挡
(2)该学生继续做实验，电源电压一定时，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压________(选填“增大”“减小”或“不变”)；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压________(选填“增大”“减小”或“不变”)。上述探究副线圈两端的电压与匝数的关系中采用的实验方法是________。
答案　(1)D　(2)增大　减小　控制变量法
解析　(1)变压器的工作原理是电磁感应，原线圈必须接交变电流才能工作，副线圈上的感应电流也是交变电流，所以电压表必须用交流电压挡，故D正确。
4.(1)为完成“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验，必须要选用的是________。
A.有闭合铁芯的原、副线圈 B.无铁芯的原、副线圈
C.交流电源 D.直流电源
E.多用电表(交流电压挡) F.多用电表(直流电压挡)
(2)用匝数na＝100匝和nb＝50匝的变压器，实验测量数据如下表，根据测量数据可判断连接电源的线圈是________(选填“na”或“nb”)。
U1/V 4.00 6.01 8.02 9.98
U2/V 1.80 2.80 3.80 4.80
答案　(1)ACE　(2)na
解析　(1)为了完成该实验，需要使用交流电源变压，多用电表交流电压挡；为了防止大量漏磁给实验带来较大误差，需要含有闭合铁芯的原、副线圈，故选A、C、E。
(2)由表格数据可知电压比不等于匝数比，可知该变压器不是理想变压器，由于漏磁、涡流、线圈电阻等影响，所以副线圈测量电压应该小于理论变压值，则U1为原线圈电压，即连接电源的线圈是na。
B
题组三　理想变压器的基本关系
5.如图所示，理想变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，原线圈的两端a、b接正弦式交流电源，电压表V的示数为220 V，负载电阻R＝44 Ω，电流表A1的示数为0.2 A。电表均为理想电表，下列判断正确的是(　　)
A.原线圈和副线圈的匝数比为2∶1
B.原线圈和副线圈的匝数比为5∶1
C.电流表A2的示数为0.8 A
D.电流表A2的示数为0.4 A
D
6.(2024·广东广州高二期末)如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2，副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V，额定功率为22 W，原线圈电路中接有电压表和电流表。接通电源，灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则(　　)
C
7.某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶50，当输出电流增加0.2 A，则输入电流(　　)
A.增加0.2 A B.降低1 A
C.增加10 A D.降低2 A
A
8.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2∶n3＝3∶1∶1，三个灯泡的规格相同，此时L1的功率为P，假定灯泡的电阻不随电压变化而改变，则下列说法中正确的是(　　)
A.U1∶U2∶U3＝3∶1∶1
B.U1∶U2∶U3＝1∶3∶3
C.I1∶I2∶I3＝3∶1∶1
D.I1∶I2∶I3＝1∶3∶3
解析　根据变压器的工作原理可知U1∶U2∶U3＝n1∶n2∶n3＝3∶1∶1，A正确，B错误；由变压器的功率关系U1I1＝U2I2＋U3I3，即3I1＝I2＋I3，又I2＝I3，所以I1∶I2∶I3＝2∶3∶3，C、D错误。
C
9.(2024·广东中山高二期中)如图所示，一理想变压器原线圈与频率为50 Hz的正弦式交流电源相连，两个阻值均为20 Ω的电阻串联后接在副线圈的两端。图中的电流表、电压表均为理想交流电表，原、副线圈的匝数分别为200匝和100匝，电压表的示数为5 V。则(　　)
综合提升练
B
10.如图所示，甲、乙两图中的理想变压器以不同的方式接在高压电路中。甲图中变压器原、副线圈的匝数比为k1，电压表读数为U，乙图中变压器原、副线圈的匝数比为k2，电流表读数为I。则甲图中高压线电压和乙图中高压线电流分别为(　　)
C
11.(2024·广东深圳高二期末)电蚊拍利用高压电击网来击杀飞近的蚊虫。如图所示，将3 V直流电压通过转换器转变为正弦交变电压u＝3sin 10 000πt(V)，再将其加在理想变压器的原线圈上，副线圈两端接电击网，电压峰值达到2 100 V时可击杀蚊虫，正常工作时(　　)
培优加强练
(1)电压表的示数；
(2)当原、副线圈匝数比为2∶1时，电阻R上
消耗的功率及电阻R的阻值。
答案　(1)90 V　(2)90 W　22.5 Ω
解析　(1)感应电动势的最大值
矩形线圈总电阻相当于电源的内电阻，则内电压为
U内＝Ir＝10 V
电压表的示数U＝E－U内＝90 V。
(2)由于是理想变压器，故电功率满足P入＝P出
电阻R上消耗的功率PR＝P入＝UI＝90 W

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