资源简介 第3节 科学探究：变压器(分值：100分)1、2、5~9题每题6分，3、4题每题8分，共58分考点一 变压器的工作原理1.(2024·绍兴市会稽联盟高二期末)关于理想变压器，下列说法正确的是( )A.理想变压器可以改变交变电流的频率B.理想变压器可以改变输送电功率的大小C.当理想变压器副线圈空载时，副线圈负载电阻为零D.当理想变压器副线圈空载时，副线圈两端电压不为零，输出功率为零2.(2023·厦门市高二期中)如图所示，电流互感器是一种测量大电流的仪器，将待测通电导线绕过铁芯作为原线圈、副线圈两端接在电流表上，则该电流互感器( )A.电流表示数为电流的瞬时值B.能测量直流输电电路的电流C.原、副线圈电流的频率不同D.副线圈的电流小于原线圈的电流考点二 探究变压器电压与线圈匝数的关系3.(8分)(2024·山东省临清市高二月考)某学习小组在探究变压器原、副线圈电压和匝数关系的实验中，采用了可拆式变压器，把铁芯B安装在铁芯A上形成闭合铁芯，将原、副线圈套在铁芯A的两臂上，如图所示。(1)(2分)下列说法正确的是 。 A.为保证实验安全，原线圈应接低压直流电源B.变压器中铁芯是整块硅钢C.保持原线圈电压及匝数不变，可改变副线圈的匝数，研究副线圈的匝数对输出电压的影响D.变压器正常工作后，电能由原线圈通过铁芯导电输送到副线圈(2)(4分)实验过程中，变压器的原、副线圈选择不同的匝数，利用多用电表测量相应电压，记录如下，由数据可知N1一定是 线圈的匝数(填“原”或“副”)。 根据表格中的数据，在实验误差允许的范围内，可得出原、副线圈两端电压与匝数的关系： 。 N1/匝 100 100 200 200N2/匝 200 400 400 800U1/V 2.1 1.95 5.22 2.35U2/V 4.28 8.00 10.60 9.64(3)(2分)学习小组观察实验室中一降压变压器的两个线圈的导线，发现导线粗细不同，结合以上实验结论，应将较细的线圈作为 (填“原”或“副”)线圈。 4.(8分)(2023·厦门市高二月考)在实验室中探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系时，同学们发现以下几个问题，并展开了讨论。(1)(2分)观察变压器的铁芯，发现它的结构和材料是 ； A.整块硅钢铁芯B.整块不锈钢铁芯C.绝缘的硅钢片叠成(2)(2分)观察原副线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数 (填“多”或“少”)； (3)(2分)本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是 ； A.控制变量法B.等效替代法C.整体隔离法(4)(2分)实验中将电源接在原线圈两个接线柱之间，调整原副线圈的匝数之比为2∶3，用电压表测得副线圈的两个接线柱之间的电压为3.0 V，则原线圈的输入电压可能为 。 A.1.8 V B.2.0 V C.2.2 V考点三 变压器的基本规律5.(2023·芜湖市月考)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，电阻R=2 Ω，电流表示数为1 A，各电表均为理想电表，则下列说法正确的是( )A.电压表的示数为20 VB.流经电阻R的电流大小为0.1 AC.电阻R消耗的电功率是400 WD.该变压器为升压变压器6.(2023·莆田市高二期中)某理想变压器原、副线圈匝数之比为55∶9，原线圈所接电源电压的变化规律如图所示，副线圈接有负载。下列判断正确的是( )A.输出电压的最大值为36 VB.原、副线圈中电流之比为55∶9C.该理想变压器的输入、输出功率之比为55∶9D.原线圈两端电压有效值为220 V，频率为50 Hz7.某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶10，当输入电压增加20 V时，输出电压( )A.降低2 V B.增加2 VC.降低200 V D.增加200 V考点四 几种常见的变压器8.为了能安全对某一高电压U、高电流I的线路进行测定，图中接法可行的是(绕组匝数n1>n2)( )9.某理想自耦变压器接入电路中的示意图如图甲所示，其输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示。已知滑动触头P0在图示位置时，原、副线圈的匝数比为n1∶n2=10∶1，电阻R=22 Ω。下列说法正确的是( )A.通过R的交变电流的频率为100 HzB.电流表A2的示数为2 AC.此时变压器的输入功率为22 WD.将P0沿逆时针方向转动一些，电流表A1的示数变小10~13题每题8分，共32分10.(2024·福建省长泰第二中学高二月考)图甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为如图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原线圈两端接交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。则( )A.电压表的示数等于5 VB.实现点火的条件是>1 000C.t=0.2 s时电压表的示数为0D.要使点火装置正常工作，转换器输出的一定为正弦式交流电11.(2023·平顶山市期末)含有理想变压器的电路如图所示，L1、L2、L3、L4为规格相同的四只灯泡，a、b端接正弦式交流电源，电源的输出电压的有效值恒定。若开关S闭合后，四只灯泡均正常发光，则变压器原、副线圈匝数比为( )A.1∶1 B.3∶1C.1∶3 D.4∶112.(多选)(2023·厦门市高二月考)如图所示的电路，变压器为理想自耦变压器，滑动触头P可控制原线圈的匝数，已知电动机的额定功率为80 W、额定电压为40 V，电动机的内阻为1 Ω，灯泡L的额定功率为20 W、额定电压为10 V。现在原线圈两端接正弦交流电压，当滑动触头位于某位置时，电动机和灯泡刚好正常工作，理想交流电流表的示数为10 A。则下列说法正确的是( )A.电动机正常工作时的输出功率为4 WB.定值电阻的阻值为15 ΩC.原线圈两端所加交流电压的最大值为16 VD.原、副线圈的匝数比为5∶213.(2022·山东卷)如图所示的变压器，输入电压为220 V，可输出12 V、18 V、30 V电压，匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u=Umcos (100πt)。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1 V。将阻值为12 Ω的电阻R接在BC两端时，功率为12 W。下列说法正确的是( )A.n1为1 100匝，Um为220 VB.BC间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4 AC.若将R接在AB两端，R两端的电压为18 V，频率为100 HzD.若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5 A，周期为0.02 s(10分)14.(2023·张家口市高二期末)一含有理想变压器的电路如图甲所示，图中理想变压器原、副线圈匝数之比为3∶1，电阻R1和R2阻值分别为3 Ω和1 Ω，电流表、电压表均为理想电表，a、b端输入的电流如图乙所示，下列说法正确的是( )A.电流表的示数为 AB.电压表的示数为 VC.0~0.04 s内，电阻R2产生的焦耳热为0.32 JD.0.07 s时，通过电阻R1的电流为 A答案精析1.D ［变压器不能改变交变电流的频率，故A错误；理想变压器输入功率等于输出功率，故B错误；空载相当于电阻无穷大，副线圈两端电压不为零，但输出电流为零，输出功率为零，故C错误，D正确。］2.D ［交流电流表的示数为电流的有效值，故A错误；电流互感器的工作原理是电磁感应现象，因此不能测量直流输电电路的电流，故B错误；变压器不改变交流电的频率，因此变压器原、副线圈电流的频率相同，故C错误；根据理想变压器电流与匝数比关系可得=，由于原线圈匝数小于副线圈匝数，可知副线圈的电流小于原线圈的电流，故D正确。］3.(1)C (2)副 原、副线圈两端电压之比等于匝数之比 (3)原解析 (1)变压器改变的是交变电压，因此原线圈不能接低压直流电源，选项A错误；因为变压器的工作原理是电磁感应，如果变压器铁芯是用整块硅钢，会产生很大的涡流发热，当热量达到一定程度时，会损坏铁芯和线圈，故不能用整块硅钢，选项B错误；研究变压器电压和匝数的关系，用到控制变量法，可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈匝数，研究副线圈匝数对输出电压的影响，选项C正确；变压器的工作原理是电磁感应现象，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到传递磁场能的作用，而不是靠铁芯导电来传输电能，选项D错误。(2)由表中数据可知<，考虑漏磁影响，原线圈与副线圈电压比大于匝数比，可知N1是副线圈；由表可知，在实验误差允许的范围内，原、副线圈两端电压之比等于匝数之比，即=。(3)理想变压器的输入功率等于输出功率，因为是降压变压器，所以副线圈的电压小于原线圈的电压，而功率又相等，所以副线圈的电流大于原线圈的电流，为了减少功率损失，根据电阻定律可知副线圈应用较粗的铜导线绕制，故应将较细的线圈作为原线圈。4.(1)C (2)少 (3)A (4)C解析 (1)观察变压器的铁芯，它的结构是绝缘的硅钢片叠成，之所以做成这种结构，一方面是防止磁漏，另一方面尽量减少涡流造成的能量损失，故C正确，A、B错误。(2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，根据=可知，匝数少的电流大，则导线越粗，即导线粗的线圈匝数少。(3)实验中需要运用的科学方法是控制变量，故A正确，B、C错误。(4)若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系=原副线圈的匝数之比为2∶3，用电压表测得副线圈的两个接线柱之间的电压为3.0 V，则原线圈的电压为2 V。考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈所接的电源电压大于2 V，可能为2.2 V。5.A ［根据=可知，输出电流I2=I1=×1 A=10 A，故电压表示数U=I2R=10×2 V=20 V，A正确，B错误；电阻R消耗的电功率P=R=102×2 W=200 W，C错误；由于变压器原线圈的匝数大于副线圈的匝数，故该变压器为降压变压器，D错误。］6.D ［由题图可知原线圈两端电压的有效值U1==220 V，频率f==50 Hz，D正确；输出电压的有效值U2=U1=36 V，故输出电压的最大值U2max=36 V，A错误；由于==，B错误；理想变压器的输入功率与输出功率相等，C错误。］7.D ［由=知=，代入数据得ΔU2=200 V，故D正确。］8.B ［电压互感器的原线圈应并联在高压线路中，副线圈接电压表，且原线圈匝数应大于副线圈的匝数，B正确，D错误；电流互感器的原线圈应串联在高压线路中，副线圈接电流表，且原线圈匝数应小于副线圈的匝数，A、C错误。］9.C ［由题图乙可知，该交变电流的周期为T=0.02 s，其频率为f==50 Hz，变压器不改变频率，故通过R的交变电流的频率也为50 Hz，选项A错误；输入电压的最大值为Um=220 V，有效值为U1=220 V，则副线圈两端的电压为U2=U1=220× V=22 V，所以通过电阻R的电流即电流表A2的示数为I2== A=1 A，选项B错误；变压器的输出功率为P'=U2I2=22×1 W=22 W，理想变压器的输入功率等于输出功率，即P=P'=22 W，选项C正确；将P0沿逆时针方向转动一些，变压器的副线圈匝数增多，输出电压变大，输出功率变大，输入功率变大，所以输入电流也变大，故电流表A1的示数变大，选项D错误。 ］10.B ［由题图乙，可得电压的最大值为5 V，则电压表的示数为有效值，即U1== V，故A错误；根据电压与匝数成正比可知=当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，解得>1 000，故B正确；t=0.2 s时，电压表的示数为电压的有效值U1== V，C错误；只要转换器输出变化的电流，点火装置就可能正常工作，故转换器输出的不一定为正弦式交变电流，故D错误。］11.B ［四只灯泡均正常发光，设原线圈中的电流为I，则副线圈中干路电流为3I，根据变压器电流关系得n1∶n2=I2∶I1=3∶1，B正确，A、C、D错误。］12.BC ［通过电动机的电流IM== A=2 A，电动机正常工作时的输出功率为P出=P电-P热=P电-RM=80 W-22×1 W=76 W，故A错误；通过灯泡的电流为IL== A=2 A，定值电阻的阻值为R== Ω=15 Ω，故B正确；副线圈电流I2=IL+IM=2 A+2 A=4 A，理想变压器原副线圈匝数比等于电流的反比，有n1∶n2=I2∶I1=4∶10=2∶5，故D错误；理想变压器原副线圈电压比等于匝数比，有U1∶U2=n1∶n2=2∶5代入数据解得U1=16 V原线圈两端所加交流电压的最大值为Um=U1=16 V，故C正确。］13.D ［变压器的输入电压为220 V，原线圈的交流电压与时间成余弦函数关系，故输入交流电压的最大值为220 V，根据理想变压器原线圈与单匝线圈的匝数比为=，解得原线圈为2 200匝，A错误；根据题图可知，当原线圈输入电压为220 V时，BC间的电压为UBC==12 V，故BC间的线圈与单匝线圈匝数关系有=，则BC间的线圈匝数为120匝，流过R的电流为IBC===1 A，B错误；若将R接在AB两端，根据题图可知，当原线圈输入电压为220 V时，AB间的电压为18 V。根据交流电原线圈电压的表达式可知，交流电的角速度为100π rad/s，故交流电的频率为f===50 Hz，C错误；若将R接在AC两端，根据题图可知，当原线圈输入电压为220 V时，AC间的电压为30 V，根据欧姆定律可知，流过电阻R的电流为IAC== A=2.5 A，交流电的周期为T==0.02 s，D正确。］14.B ［设电流表示数为I1，根据有效值定义有RT=()2R·+R·，解得I1=1.5 A，A错误；原线圈中只有交流部分电流才能输出到副线圈中，故副线圈中交流部分的电流最大值为I1m=3 A，设副线圈电流的有效值为I2，则RT=R·+0，解得I2= A，因此电压表的示数U=I2R2=×1 V= V，B正确；0~0.04 s内，电阻R2产生的焦耳热为Q=R2t=()2×1×0.04 J=0.27 J，C错误；由题图乙可知，在0.07 s前后，原线圈中的电流不变化，则副线圈中没有感应电流，所以通过电阻R1的瞬时电流为0，D错误。］第3节 科学探究：变压器［学习目标］ 1.理解变压器的构造及工作原理(重点)。2.通过实验探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系。3.掌握理想变压器原、副线圈电压、电流、功率的关系(重难点)。4.了解几种常见的变压器。一、变压器的工作原理如图所示，把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈(原线圈)通过开关可以连接到交流电源的两端，另一个线圈(副线圈)连到小灯泡上。连接电路，接通电源，小灯泡能发光。(1)两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？(2)若将原线圈接在恒定的直流电源上，小灯泡会发光吗？为什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.变压器的构造(1)变压器：能 或 交变电流电压的装置。 (2)构造：由 和绕在铁芯上的两个或两个以上的线圈组成，符号如图所示。 ①原线圈：与 连接的线圈，也叫 ，匝数用符号n1表示。 ②副线圈：与 连接的线圈，也叫 ，匝数用符号n2表示。 ③输入电压， 两端的电压，用符号 表示。 ④输出电压， 两端的电压，用符号 表示。 2.原理如图所示，当原线圈两端加上交变电压时，就有 通过原线圈，并在铁芯中产生 ，铁芯中的磁通量发生变化，这个变化的磁通量在副线圈两端产生 。 3.工作原理图解4.理想变压器(1)概念： 的变压器叫作理想变压器。 (2)理想变压器特点：①无铜损：原、副线圈不计电阻，电流通过时不产生焦耳热。②无铁损：不计闭合铁芯中的涡流。③无磁损：原、副线圈中的电流产生的磁场完全束缚在闭合铁芯内。1.变压器的作用是改变电压，它能改变交变电流的周期和频率吗？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2.变压器能改变恒定电流的电压？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________3.铁芯的作用是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________4.变压器铁芯为什么由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(1)原副线圈绕在一个闭合铁芯上是为了减小磁场能的损失，有效地传送电能。( )(2)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。( )(3)变压器不改变交变电流的频率，只改变电压大小。( )例1 关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是( )A.通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁通量不变B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等C.穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈二、探究变压器电压与线圈匝数的关系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、导线若干。原理如图：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，闭合开关，读出电压值，并记录在表格中。(3)保持原、副线圈匝数不变，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，记录每次的副线圈匝数和对应的电压值。4.数据分析根据数据分析比值和之间的关系。5.实验结论在误差允许的范围内，原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数比，即 。 6.注意事项(1)在改变学生电源的电压、线圈匝数前均要先 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 ，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 挡测试，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。 7.误差分析(1)实验变压器存在能量损耗。(2)电表的读数存在误差。在上述实验中，慢慢抽出变压器的铁芯，原线圈和副线圈的电压测量结果如何？为什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例2 (2023·泉州市高二期末)某同学用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。(1)先将图甲中的零件组装成图乙中的变压器。再将原线圈接在交流电源上，之后再将副线圈接在电压传感器(可视为理想电压表)上，观察到副线圈输出电压U随时间t变化的图像如图丙所示，在保证安全的前提下，该同学可能在t1~t2时间内进行的操作是 。 A.减少了原线圈的匝数B.减少了原线圈的输入电压C.增大了交流电源的频率D.拔掉了变压器铁芯Q(2)用匝数na=50匝和nb=150匝的变压器，实验测量数据如下表。U/V 1.25 2.61 3.30Ub/V 3.80 7.92 9.98根据测量数据可判断连接电源的线圈是 。(选填“na”或“nb”) (3)实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，原因不可能为 。 A.原、副线圈通电发热B.铁芯在交变磁场作用下产生涡流C.变压器铁芯“漏磁”D.原线圈输入电压发生变化例3 (多选)如图所示，在用可拆变压器“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，下列说法正确的是( )A.用可拆变压器，能方便地从不同接线柱上选取不同匝数的线圈B.测量原、副线圈的电压，可用“测定电池的电动势和内阻”实验中的直流电压表C.原线圈接0、8接线柱，副线圈接0、4接线柱时，副线圈电压大于原线圈电压D.为便于探究，先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，研究其对副线圈电压的影响三、理想变压器的电压与匝数的关系理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即= 。 (1)当n2 >n1时， ，这种变压器称为升压变压器。 (2)当n2原线圈从电源处获得电能，通过电磁感应给予副线圈向负载供电的能力。1.理想变压器在忽略线圈电阻，漏磁和铁芯中涡流现象，即忽略各种电磁能量损失的前提下，输入功率和输出功率相等吗？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2.若只有一组副线圈，你能得出变压器的电流关系是怎样的？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________3.变压器的电压关系和电流关系是有效值(或最大值)间的关系，对于某时刻瞬时值，这些关系成立吗？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例4 (2023·南安市高二月考)理想变压器原线圈1 400匝，副线圈700匝并接有电阻R。当变压器工作时原、副线圈中( )A.电流的频率之比2∶1B.功率之比2∶1C.电流之比2∶1D.电压之比2∶1例5 (2023·广州市期末)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∶1B.原线圈和副线圈的匝数比为5∶1C.电流表A2的示数为0.1 AD.R消耗的功率为1.76 W四、几种常见的变压器1.自耦变压器图甲所示是自耦变压器的示意图。这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈。如果把整个线圈作为原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压；如果把线圈的一部分作为原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压。调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，A、B之间加上输入电压U1，移动滑动触头P的位置就可以连续或较大范围内调节输出电压U2。2.互感器分类 电压互感器 电流互感器原理图原线圈 的连接 在高压电路中接在火线和零线间 在待测电路中接在火线上 副线圈 的连接 连接 连接 互感器 的作用 测高电压，将 电压变为 电压(降压变压器) 测大电流，将 电流变成 电流(升压变压器) 利用的 关系式 =(n1>n2) I1n1= I2n2(n1例6 (多选)如图所示，T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器，其中a、b是交流电压表或交流电流表，若高压输电线间的电压为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.b是交流电压表B.T2的原、副线圈匝数比为100∶1C.高压线路输送的电流为1 AD.高压线路输送的电功率为2.2×104 kW答案精析一、(1)当左边线圈加上交流电压时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期性变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律知，在右边线圈中会产生感应电动势，右边线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光。(2)不发光，因为无法在副线圈中产生感应电动势。梳理与总结1.(1)升高 降低 (2)闭合的铁芯 ①电源 初级线圈 ②负载次级线圈 ③原线圈 U1④副线圈 U22.交变电流 交变的磁场 感应电动势4.(1)忽略能量损耗思考与讨论1.变压器不能改变交变电流的周期和频率。2.不能。变压器的工作原理是互感现象，而恒定电流不会产生互感现象。3.铁芯可以使磁场集中，两个线圈通过一根铁芯使磁场的变化同步。4.为了减小涡流易错辨析(1)√ (2)× (3)√例1 C ［通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故磁通量Φ变化，A错误；因理想变压器无漏磁，原、副线圈的磁通量相等，B错误；由变压器的原理知，C正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，电流不通过铁芯，故D错误。］二、5.=6.(1)断开 (2)12 V (3)最大量程思考与讨论U1不变，U2减小，因为抽出铁芯后，线圈中有漏磁。例2 (1)A (2)nb (3)D解析 (1)由题图丙可知，t1时刻前的电压值小于t2时刻后的电压值，而周期不变，根据=，减少了原线圈的匝数，副线圈输出电压U2增大，故A正确；若减少了原线圈的输入电压，副线圈输出电压U2减小，故B错误；只增大交流电源的频率，不能改变副线圈输出电压U2，故C错误；拔掉了变压器铁芯Q，副线圈输出电压U2减小，故D错误。(2)由表中数据可知，≠，变压器存在漏磁现象，副线圈两端测量值小于理论值，所以连接电源的线圈是nb。(3)原、副线圈通电发热、铁芯在交变磁场作用下产生涡流，都会使变压器输出功率发生变化，从而导致电压比与匝数比有差别，故A、B正确；变压器铁芯漏磁，从而导致电压比与匝数比有差别，故C正确；原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比，故D错误。例3 AD ［变压器的输出电压跟输入电压以及原、副线圈匝数之比都有关，因此需要用可拆变压器研究，选项A正确；变压器只对交流电压有作用，故不能用直流电压表测量原、副线圈的电压，选项B错误；根据输入、输出电压之比等于原、副线圈匝数之比可知，原线圈接0、8接线柱，副线圈接0、4接线柱时，副线圈电压小于原线圈电压，选项C错误；探究副线圈电压与匝数的关系，采用控制变量法，故D正确。］三、 (1)U2>U1 (2)U2思考与讨论1.P1=P22.P1=P2U1I1=U2I2又因为=所以==3.不成立例4 D ［变压器不会改变电流的频率，所以原、副线圈中电流频率比为1∶1，所以A错误。变压器的原线圈和副线圈的功率是相同的，即P1=P2，所以原、副线圈中功率之比为1∶1，所以B错误。电流与匝数成反比，所以有电流关系为==，所以C错误。电压与匝数成正比，所以有==，所以D正确。］例5 B ［线圈的输入功率P1=U1I1=220×0.2 W=44 W，根据理想变压器输入功率等于输出功率，则副线圈上R消耗的电功率也是44 W，根据P2=，变压器的副线圈电压U2== V=44 V，所以===，故A、D错误，B正确；根据=得I2=×I1=5×0.2 A=1.0 A，故C错误。］四、2.并联 串联 电压表 电流表 高 低 大 小例6 AD ［T1是电流互感器，a是交流电流表，T2是电压互感器，b是交流电压表，故A正确；对T2，根据电压与匝数成正比，则==，故B错误；对T1，根据电流与匝数成反比=，即=，得I1=100 A，故C错误；电功率P=UI=220 kV×100 A=2.2×104 kW，故D正确。］(共83张PPT)DISANZHANG第3章第3节 科学探究：变压器1.理解变压器的构造及工作原理(重点)。2.通过实验探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系。3.掌握理想变压器原、副线圈电压、电流、功率的关系(重难点)。4.了解几种常见的变压器。学习目标一、变压器的工作原理二、探究变压器电压与线圈匝数的关系课时对点练三、理想变压器的电压与匝数的关系内容索引四、几种常见的变压器变压器的工作原理一如图所示，把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈(原线圈)通过开关可以连接到交流电源的两端，另一个线圈(副线圈)连到小灯泡上。连接电路，接通电源，小灯泡能发光。(1)两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？答案 当左边线圈加上交流电压时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期性变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律知，在右边线圈中会产生感应电动势，右边线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光。(2)若将原线圈接在恒定的直流电源上，小灯泡会发光吗？为什么？答案 不发光，因为无法在副线圈中产生感应电动势。1.变压器的构造(1)变压器：能 或 交变电流电压的装置。(2)构造：由 和绕在铁芯上的两个或两个以上的线圈组成，符号如图所示。①原线圈：与 连接的线圈，也叫 ，匝数用符号n1表示。②副线圈：与 连接的线圈，也叫 ，匝数用符号n2表示。③输入电压， 两端的电压，用符号 表示。④输出电压， 两端的电压，用符号 表示。梳理与总结升高降低闭合的铁芯电源初级线圈负载次级线圈原线圈U1副线圈U22.原理如图所示，当原线圈两端加上交变电压时，就有 通过原线圈，并在铁芯中产生 ，铁芯中的磁通量发生变化，这个变化的磁通量在副线圈两端产生 。交变电流交变的磁场感应电动势3.工作原理图解4.理想变压器(1)概念： 的变压器叫作理想变压器。(2)理想变压器特点：①无铜损：原、副线圈不计电阻，电流通过时不产生焦耳热。②无铁损：不计闭合铁芯中的涡流。③无磁损：原、副线圈中的电流产生的磁场完全束缚在闭合铁芯内。忽略能量损耗1.变压器的作用是改变电压，它能改变交变电流的周期和频率吗？思考与讨论2.变压器能改变恒定电流的电压？答案 变压器不能改变交变电流的周期和频率。答案 不能。变压器的工作原理是互感现象，而恒定电流不会产生互感现象。3.铁芯的作用是什么？答案 铁芯可以使磁场集中，两个线圈通过一根铁芯使磁场的变化同步。4.变压器铁芯为什么由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成？答案 为了减小涡流(1)原副线圈绕在一个闭合铁芯上是为了减小磁场能的损失，有效地传送电能。( )(2)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。( )(3)变压器不改变交变电流的频率，只改变电压大小。( )×√√ 关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是A.通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁通量不变B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等C.穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈例1√通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故磁通量Φ变化，A错误；因理想变压器无漏磁，原、副线圈的磁通量相等，B错误；由变压器的原理知，C正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，电流不通过铁芯，故D错误。返回二探究变压器电压与线圈匝数的关系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、导线若干。原理如图：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，闭合开关，读出电压值，并记录在表格中。(3)保持原、副线圈匝数不变，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，记录每次的副线圈匝数和对应的电压值。4.数据分析根据数据分析比值和之间的关系。5.实验结论在误差允许的范围内，原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数比，即。=6.注意事项(1)在改变学生电源的电压、线圈匝数前均要先 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 ，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________挡测试，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。断开12 V最大量程7.误差分析(1)实验变压器存在能量损耗。(2)电表的读数存在误差。在上述实验中，慢慢抽出变压器的铁芯，原线圈和副线圈的电压测量结果如何？为什么？思考与讨论答案 U1不变，U2减小，因为抽出铁芯后，线圈中有漏磁。 (2023·泉州市高二期末)某同学用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。(1)先将图甲中的零件组装成图乙中的变压器。再将原线圈接在交流电源上，之后再将副线圈接在电压传感器(可视为理想电压表)上，观察到副线圈输出电压U随时间t变化的图像如图丙所示，在保证安全的前提下，该同学可能在t1~t2时间内进行的操作是 。 A.减少了原线圈的匝数B.减少了原线圈的输入电压C.增大了交流电源的频率D.拔掉了变压器铁芯Q例2A由题图丙可知，t1时刻前的电压值小于t2时刻后的电压值，而周期不变，根据=，减少了原线圈的匝数，副线圈输出电压U2增大，故A正确；若减少了原线圈的输入电压，副线圈输出电压U2减小，故B错误；只增大交流电源的频率，不能改变副线圈输出电压U2，故C错误；拔掉了变压器铁芯Q，副线圈输出电压U2减小，故D错误。(2)用匝数na=50匝和nb=150匝的变压器，实验测量数据如下表。U/V 1.25 2.61 3.30Ub/V 3.80 7.92 9.98根据测量数据可判断连接电源的线圈是 。(选填“na”或“nb”) nb由表中数据可知，≠，变压器存在漏磁现象，副线圈两端测量值小于理论值，所以连接电源的线圈是nb。(3)实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，原因不可能为 。 A.原、副线圈通电发热B.铁芯在交变磁场作用下产生涡流C.变压器铁芯“漏磁”D.原线圈输入电压发生变化D原、副线圈通电发热、铁芯在交变磁场作用下产生涡流，都会使变压器输出功率发生变化，从而导致电压比与匝数比有差别，故A、B正确；变压器铁芯漏磁，从而导致电压比与匝数比有差别，故C正确；原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比，故D错误。 (多选)如图所示，在用可拆变压器“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，下列说法正确的是A.用可拆变压器，能方便地从不同接线柱上选取不 同匝数的线圈B.测量原、副线圈的电压，可用“测定电池的电动 势和内阻”实验中的直流电压表C.原线圈接0、8接线柱，副线圈接0、4接线柱时，副线圈电压大于原线 圈电压D.为便于探究，先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，研 究其对副线圈电压的影响例3√√变压器的输出电压跟输入电压以及原、副线圈匝数之比都有关，因此需要用可拆变压器研究，选项A正确；变压器只对交流电压有作用，故不能用直流电压表测量原、副线圈的电压，选项B错误；根据输入、输出电压之比等于原、副线圈匝数之比可知，原线圈接0、8接线柱，副线圈接0、4接线柱时，副线圈电压小于原线圈电压，选项C错误；探究副线圈电压与匝数的关系，采用控制变量法，故D正确。返回理想变压器的电压与匝数的关系三理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即=。(1)当n2>n1时， ，这种变压器称为升压变压器。(2)当n2U2>U1U2原线圈从电源处获得电能，通过电磁感应给予副线圈向负载供电的能力。1.理想变压器在忽略线圈电阻，漏磁和铁芯中涡流现象，即忽略各种电磁能量损失的前提下，输入功率和输出功率相等吗？思考与讨论答案 P1=P22.若只有一组副线圈，你能得出变压器的电流关系是怎样的？答案 P1=P2U1I1=U2I2又因为=所以==3.变压器的电压关系和电流关系是有效值(或最大值)间的关系，对于某时刻瞬时值，这些关系成立吗？答案 不成立 (2023·南安市高二月考)理想变压器原线圈1 400匝，副线圈700匝并接有电阻R。当变压器工作时原、副线圈中A.电流的频率之比2∶1B.功率之比2∶1C.电流之比2∶1D.电压之比2∶1例4√变压器不会改变电流的频率，所以原、副线圈中电流频率比为1∶1，所以A错误。变压器的原线圈和副线圈的功率是相同的，即P1=P2，所以原、副线圈中功率之比为1∶1，所以B错误。电流与匝数成反比，所以有电流关系为==，所以C错误。电压与匝数成正比，所以有==，所以D正确。 (2023·广州市期末)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∶1B.原线圈和副线圈的匝数比为5∶1C.电流表A2的示数为0.1 AD.R消耗的功率为1.76 W例5√线圈的输入功率P1=U1I1=220×0.2 W=44 W，根据理想变压器输入功率等于输出功率，则副线圈上R消耗的电功率也是44 W，根据P2=，变压器的副线圈电压U2== V=44 V，所以===，故A、D错误，B正确；根据=得I2=×I1=5×0.2 A=1.0 A，故C错误。返回几种常见的变压器四1.自耦变压器图甲所示是自耦变压器的示意图。这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈。如果把整个线圈作为原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压；如果把线圈的一部分作为原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压。调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，A、B之间加上输入电压U1，移动滑动触头P的位置就可以连续或较大范围内调节输出电压U2。2.互感器分类 电压互感器 电流互感器原理图 原线圈的连接 在高压电路中接在火线和零线间 在待测电路中接在火线上副线圈的连接 连接_______ 连接_______并联串联电压表电流表分类 电压互感器 电流互感器互感器的作用 测高电压，将 电压变为 电压(降压变压器) 测大电流，将 电流变成___电流(升压变压器)利用的关系式 =(n1>n2) I1n1=I2n2(n1高低大小 (多选)如图所示，T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器，其中a、b是交流电压表或交流电流表，若高压输电线间的电压为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.b是交流电压表B.T2的原、副线圈匝数比为100∶1C.高压线路输送的电流为1 AD.高压线路输送的电功率为2.2×104 kW例6√√T1是电流互感器，a是交流电流表，T2是电压互感器，b是交流电压表，故A正确；对T2，根据电压与匝数成正比，则= =，故B错误；对T1，根据电流与匝数成反比==，得I1=100 A，故C错误；电功率P=UI=220 kV×100 A=2.2×104 kW，故D正确。返回课时对点练五考点一 变压器的工作原理1.(2024·绍兴市会稽联盟高二期末)关于理想变压器，下列说法正确的是A.理想变压器可以改变交变电流的频率B.理想变压器可以改变输送电功率的大小C.当理想变压器副线圈空载时，副线圈负载电阻为零D.当理想变压器副线圈空载时，副线圈两端电压不为零，输出功率为零123456789101112基础对点练√1314变压器不能改变交变电流的频率，故A错误；理想变压器输入功率等于输出功率，故B错误；空载相当于电阻无穷大，副线圈两端电压不为零，但输出电流为零，输出功率为零，故C错误，D正确。12345678910111213142.(2023·厦门市高二期中)如图所示，电流互感器是一种测量大电流的仪器，将待测通电导线绕过铁芯作为原线圈、副线圈两端接在电流表上，则该电流互感器A.电流表示数为电流的瞬时值B.能测量直流输电电路的电流C.原、副线圈电流的频率不同D.副线圈的电流小于原线圈的电流12345678910111213√1412345678910111213交流电流表的示数为电流的有效值，故A错误；电流互感器的工作原理是电磁感应现象，因此不能测量直流输电电路的电流，故B错误；变压器不改变交流电的频率，因此变压器原、副线圈电流的频率相同，故C错误；根据理想变压器电流与匝数比关系可得=，由于原线圈匝数小于副线圈匝数，可知副线圈的电流小于原线圈的电流，故D正确。14考点二 探究变压器电压与线圈匝数的关系3.(2024·山东省临清市高二月考)某学习小组在探究变压器原、副线圈电压和匝数关系的实验中，采用了可拆式变压器，把铁芯B安装在铁芯A上形成闭合铁芯，将原、副线圈套在铁芯A的两臂上，如图所示。(1)下列说法正确的是 。 A.为保证实验安全，原线圈应接低压直流电源B.变压器中铁芯是整块硅钢C.保持原线圈电压及匝数不变，可改变副线圈的 匝数，研究副线圈的匝数对输出电压的影响D.变压器正常工作后，电能由原线圈通过铁芯导电输送到副线圈12345678910111213C14热量达到一定程度时，会损坏铁芯和线圈，故不能用整块硅钢，选项B错误；研究变压器电压和匝数的关系，用到控制变量法，可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈匝数，研究副线圈匝数对输出电压的影响，选项C正确；12345678910111213变压器改变的是交变电压，因此原线圈不能接低压直流电源，选项A错误；因为变压器的工作原理是电磁感应，如果变压器铁芯是用整块硅钢，会产生很大的涡流发热，当1412345678910111213变压器的工作原理是电磁感应现象，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到传递磁场能的作用，而不是靠铁芯导电来传输电能，选项D错误。14(2)实验过程中，变压器的原、副线圈选择不同的匝数，利用多用电表测量相应电压，记录如下，由数据可知N1一定是 线圈的匝数(填“原”或“副”)。 根据表格中的数据，在实验误差允许的范围内，可得出原、副线圈两端电压与匝数的关系： 。12345678910111213副N1/匝 100 100 200 200N2/匝 200 400 400 800U1/V 2.1 1.95 5.22 2.35U2/V 4.28 8.00 10.60 9.64原、副线圈两端电压之比等于匝数之比14由表中数据可知<，考虑漏磁影响，原线圈与副线圈电压比大于匝数比，可知N1是副线圈；由表可知，在实验误差允许的范围内，原、副线圈两端电压之比等于匝数之比，即=。12345678910111213N1/匝 100 100 200 200N2/匝 200 400 400 800U1/V 2.1 1.95 5.22 2.35U2/V 4.28 8.00 10.60 9.6414(3)学习小组观察实验室中一降压变压器的两个线圈的导线，发现导线粗细不同，结合以上实验结论，应将较细的线圈作为 (填“原”或“副”)线圈。 12345678910111213原理想变压器的输入功率等于输出功率，因为是降压变压器，所以副线圈的电压小于原线圈的电压，而功率又相等，所以副线圈的电流大于原线圈的电流，为了减少功率损失，根据电阻定律可知副线圈应用较粗的铜导线绕制，故应将较细的线圈作为原线圈。144.(2023·厦门市高二月考)在实验室中探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系时，同学们发现以下几个问题，并展开了讨论。(1)观察变压器的铁芯，发现它的结构和材料是 ； A.整块硅钢铁芯B.整块不锈钢铁芯C.绝缘的硅钢片叠成12345678910111213C1412345678910111213观察变压器的铁芯，它的结构是绝缘的硅钢片叠成，之所以做成这种结构，一方面是防止磁漏，另一方面尽量减少涡流造成的能量损失，故C正确，A、B错误。14(2)观察原副线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数 (填“多”或“少”)； 12345678910111213少观察两个线圈的导线，发现粗细不同，根据=可知，匝数少的电流大，则导线越粗，即导线粗的线圈匝数少。14(3)本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是 ； A.控制变量法B.等效替代法C.整体隔离法12345678910111213A实验中需要运用的科学方法是控制变量，故A正确，B、C错误。14(4)实验中将电源接在原线圈两个接线柱之间，调整原副线圈的匝数之比为2∶3，用电压表测得副线圈的两个接线柱之间的电压为3.0 V，则原线圈的输入电压可能为 。 A.1.8 V B.2.0 V C.2.2 V12345678910111213C若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系=原副线圈的匝数之比为2∶3，用电压表测得副线圈的两个接线柱之间的电压为3.0 V，则原线圈的电压为2 V。考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈所接的电源电压大于2 V，可能为2.2 V。14考点三 变压器的基本规律5.(2023·芜湖市月考)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，电阻R=2 Ω，电流表示数为1 A，各电表均为理想电表，则下列说法正确的是A.电压表的示数为20 VB.流经电阻R的电流大小为0.1 AC.电阻R消耗的电功率是400 WD.该变压器为升压变压器√123456789101112131412345678910111213电阻R消耗的电功率P=R=102×2 W=200 W，C错误；由于变压器原线圈的匝数大于副线圈的匝数，故该变压器为降压变压器，D错误。根据=可知，输出电流I2=I1=×1 A= 10 A，故电压表示数U=I2R=10×2 V=20 V，A正确，B错误；146.(2023·莆田市高二期中)某理想变压器原、副线圈匝数之比为55∶9，原线圈所接电源电压的变化规律如图所示，副线圈接有负载。下列判断正确的是A.输出电压的最大值为36 VB.原、副线圈中电流之比为55∶9C.该理想变压器的输入、输出功率 之比为55∶9D.原线圈两端电压有效值为220 V，频率为50 Hz123456789101112√131412345678910111213输出电压的有效值U2=U1=36 V，故输出电压的最大值U2max=36 V，A错误；由于==，B错误；理想变压器的输入功率与输出功率相等，C错误。由题图可知原线圈两端电压的有效值U1==220 V，频率f==50 Hz，D正确；147.某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶10，当输入电压增加20 V时，输出电压A.降低2 V B.增加2 VC.降低200 V D.增加200 V√12345678910111213由==，代入数据得ΔU2=200 V，故D正确。14考点四 几种常见的变压器8.为了能安全对某一高电压U、高电流I的线路进行测定，图中接法可行的是(绕组匝数n1>n2)123456789101112√1314123456789101112电压互感器的原线圈应并联在高压线路中，副线圈接电压表，且原线圈匝数应大于副线圈的匝数，B正确，D错误；电流互感器的原线圈应串联在高压线路中，副线圈接电流表，且原线圈匝数应小于副线圈的匝数，A、C错误。13149.某理想自耦变压器接入电路中的示意图如图甲所示，其输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示。已知滑动触头P0在图示位置时，原、副线圈的匝数比为n1∶n2=10∶1，电阻R=22 Ω。下列说法正确的是A.通过R的交变电流的频 率为100 HzB.电流表A2的示数为2 AC.此时变压器的输入功率为22 WD.将P0沿逆时针方向转动一些，电流表A1的示数变小√123456789101112131412345678910111213不改变频率，故通过R的交变电流的频率也为50 Hz，选项A错误；输入电压的最大值为Um=220 V，有效值为U1=220 V，则副线圈两端的电压为U2=U1=220× V=22 V，所以通过电阻R的电流即电流表A2的示数为I2== A=1 A，选项B错误；由题图乙可知，该交变电流的周期为T=0.02 s，其频率为f==50 Hz，变压器1412345678910111213将P0沿逆时针方向转动一些，变压器的副线圈匝数增多，输出电压变大，输出功率变大，输入功率变大，所以输入电流也变大，故电流表A1的示数变大，选项D错误。变压器的输出功率为P'= U2I2=22×1 W=22 W，理想变压器的输入功率等于输出功率，即P=P'=22 W，选项C正确；1410.(2024·福建省长泰第二中学高二月考)图甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为如图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原线圈两端接交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。则A.电压表的示数等于5 VB.实现点火的条件是>1 000C.t=0.2 s时电压表的示数为0D.要使点火装置正常工作，转换器输出的一定为正弦式交流电12345678910111213√能力综合练14123456789101112根据电压与匝数成正比可知=当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，解得>1 000，故B正确；13由题图乙，可得电压的最大值为5 V，则电压表的示数为有效值，即U1== V，故A错误；14123456789101112只要转换器输出变化的电流，点火装置就可能正常工作，故转换器输出的不一定为正弦式交变电流，故D错误。13t=0.2 s时，电压表的示数为电压的有效值U1== V，C错误；1411.(2023·平顶山市期末)含有理想变压器的电路如图所示，L1、L2、L3、L4为规格相同的四只灯泡，a、b端接正弦式交流电源，电源的输出电压的有效值恒定。若开关S闭合后，四只灯泡均正常发光，则变压器原、副线圈匝数比为A.1∶1 B.3∶1C.1∶3 D.4∶1123456789101112√13四只灯泡均正常发光，设原线圈中的电流为I，则副线圈中干路电流为3I，根据变压器电流关系得n1∶n2=I2∶I1=3∶1，B正确，A、C、D错误。141234567891011121312.(多选)(2023·厦门市高二月考)如图所示的电路，变压器为理想自耦变压器，滑动触头P可控制原线圈的匝数，已知电动机的额定功率为80 W、额定电压为40 V，电动机的内阻为1 Ω，灯泡L的额定功率为20 W、额定电压为10 V。现在原线圈两端接正弦交流电压，当滑动触头位于某位置时，电动机和灯泡刚好正常工作，理想交流电流表的示数为10 A。则下列说法正确的是A.电动机正常工作时的输出功率为4 WB.定值电阻的阻值为15 ΩC.原线圈两端所加交流电压的最大值为16 VD.原、副线圈的匝数比为5∶2√√1412345678910111213通过电动机的电流IM== A=2 A电动机正常工作时的输出功率为P出=P电-P热=P电-RM=80 W-22×1 W=76 W，故A错误；通过灯泡的电流为IL== A=2 A定值电阻的阻值为R== Ω=15 Ω，故B正确；副线圈电流I2=IL+IM=2 A+2 A=4 A1412345678910111213理想变压器原副线圈匝数比等于电流的反比，有n1∶n2=I2∶I1=4∶10=2∶5，故D错误；理想变压器原副线圈电压比等于匝数比，有U1∶U2=n1∶n2=2∶5代入数据解得U1=16 V原线圈两端所加交流电压的最大值为Um=U1=16 V，故C正确。141234567891011121313.(2022·山东卷)如图所示的变压器，输入电压为220 V，可输出12 V、18 V、30 V电压，匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u=Umcos (100πt)。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1 V。将阻值为12 Ω的电阻R接在BC两端时，功率为12 W。下列说法正确的是A.n1为1 100匝，Um为220 VB.BC间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4 AC.若将R接在AB两端，R两端的电压为18 V，频 率为100 HzD.若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5 A，周期为0.02 s√1412345678910111213与单匝线圈的匝数比为=，解得原线圈为2 200匝，A错误；根据题图可知，当原线圈输入电压为220 V时，BC间的电压为UBC==12 V，故BC间的线圈与单匝线圈匝数关系有=，则BC间的线圈匝数为120匝，流过R的电流为IBC===1 A，B错误；变压器的输入电压为220 V，原线圈的交流电压与时间成余弦函数关系，故输入交流电压的最大值为220 V，根据理想变压器原线圈1412345678910111213的角速度为100π rad/s，故交流电的频率为f===50 Hz，C错误；若将R接在AC两端，根据题图可知，当原线圈输入电压为220 V时，AC间的电压为30 V，根据欧姆定律可知，流过电阻R的电流为IAC== A=2.5 A，交流电的周期为T==0.02 s，D正确。若将R接在AB两端，根据题图可知，当原线圈输入电压为220 V时，AB间的电压为18 V。根据交流电原线圈电压的表达式可知，交流电1414.(2023·张家口市高二期末)一含有理想变压器的电路如图甲所示，图中理想变压器原、副线圈匝数之比为3∶1，电阻R1和R2阻值分别为3 Ω和1 Ω，电流表、电压表均为理想电表，a、b端输入的电流如图乙所示，下列说法正确的是A.电流表的示数为 AB.电压表的示数为 VC.0~0.04 s内，电阻R2产生的焦耳热为0.32 JD.0.07 s时，通过电阻R1的电流为 A12345678910111213尖子生选练√1412345678910111213设电流表示数为I1，根据有效值定义有RT=()2R·+R·，解得I1=1.5 A，A错误；1412345678910111213原线圈中只有交流部分电流才能输出到副线圈中，故副线圈中交流部分的电流最大值为I1m=3 A，设副线圈电流的有效值为I2，则RT=R·+0，解得I2= A，因此电压表的示数U=I2R2= ×1 V= V，B正确；14123456789101112130~0.04 s内，电阻R2产生的焦耳热为Q=R2t=()2×1×0.04 J=0.27 J，C错误；由题图乙可知，在0.07 s前后，原线圈中的电流不变化，则副线圈中没有感应电流，所以通过电阻R1的瞬时电流为0，D错误。返回14 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第3章 第3节 科学探究：变压器 练习（含解析）.docx 第3章 第3节 科学探究：变压器.docx 第3章 第3节 科学探究：变压器.pptx
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