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3　变压器
基础过关练
题组一　变压器的原理
1.图示理想变压器的原、副线圈中,一定不同的物理量是(　　)
A.交流电的频率　　　　　　　B.电流的有效值
C.电功率　　　　　　　D.磁通量变化率
2.如图中可以将电压升高、使灯泡发光的变压器是　(　　)
　　　　　　　
　　　　　　　
题组二　理想变压器的基本关系
3.[2026江苏苏锡常镇一模]理想变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2,通过原、副线圈的电流分别为I1、I2,原、副线圈中正弦式交变电流的频率分别为f1、 f2,则(　　)
A.=　　　　　　　B.=1
C.=　　　　　　　D.=1
4.[2025北京西城一模]如图所示,理想变压器的原线圈接在u=220 sin (100πt) V的交流电源上,副线圈接R=22 Ω的电阻。原、副线圈的匝数比为10∶1,电压表为理想电表。下列说法正确的是(　　)
A.交流电的频率为100 Hz
B.电压表的示数约为31.1 V
C.原线圈中电流的有效值为1 A
D.原线圈的输入功率为22 W
5.[2026河北沧州二模]一小型风力交流发电机示意图如图甲所示,理想变压器原、副线圈匝数比为3∶1,额定电压为3 V的小灯泡正常发光,发电机输出端的电流随时间变化图像如图乙所示,则灯泡的额定功率为(　　)
A.3 W　　　　　　　B.9 W
C.9 W　　　　　　　D.6 W
6.[2026河北唐山一模]如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数之比为22∶5,原线圈接220 V交变电流,R1的阻值为30 Ω,R2的阻值为15 Ω。则流过原线圈的电流为(　　)
A. A　　　B. A　　　C.5 A　　　D.22 A
7.[2025江苏常州检测]如图,理想变压器的原、副线圈匝数比为5∶2,在副线圈两端连接发光二极管,当正向电压大于1 V时二极管才能发光,为反向电压时二极管不发光。不发光的时间间隔小于0.04 s时,人眼无法区分,感觉发光是连续的。现将一峰值为5 V的正弦交流电源接入原线圈,人眼刚好感觉发光是连续的,则此正弦式交流电的频率约为(　　)
A.7.0 Hz　　　B.13 Hz　　　C.17 Hz　　　D.25 Hz
8.[2026山东济南期末]如图甲所示,某理想变压器原线圈与副线圈的匝数比n1∶n2=1∶2,原线圈a、b两端接入交流电压u随时间t的变化关系图像如图乙所示。已知R1=2R2,所有电表均为理想电表,下列说法正确的是(　　)
A.t=0.01 s时,电压表V1的示数为0
B.电压表V1与V2的示数之比为3∶2
C.电流表A1与A2的示数之比为1∶2
D.副线圈中电流的频率为100 Hz
9.[多选题][2025河南模拟]如图所示,理想变压器原线圈的匝数n1为1 100,原线圈两端的电压随时间变化的关系式为u=220 cos (100πt) V。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表,将阻值为10 Ω的电阻R接在C、D间时,消耗的功率为10 W,下列说法正确的是(　　)
A.副线圈的匝数n2为50
B.电压表的示数为0.1 V
C.R两端的电压为10 V,频率为100 Hz
D.流过R的电流为1 A,周期为0.02 s
题组三　实验:探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
10.[2026山东济宁期中]在“探究变压器原、副线圈电压和匝数的关系”实验中,可拆变压器如图所示。
(1)本实验要通过改变原、副线圈匝数,探究原、副线圈的电压与匝数的关系,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
(2)下列做法正确的是　　　　。
A.为了人身安全,只能使用低压直流电源,所用电压不要超过12 V
B.为了多用电表的安全,使用交流电压挡测电压时,先用最大量程挡试测
C.观察两个线圈的导线,发现粗细不同,导线粗的线圈匝数多
D.变压器开始正常工作后,铁芯导电,把电能由原线圈输送到副线圈
(3)在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“800”两个接线柱上,用电表测得副线圈的“0”和“400”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　　　　。(填选项前字母)
A.1.5 V　　　　　　　B.3.5 V
C.5.5 V　　　　　　　D.6.5 V
能力提升练
题组一　常见变压器模型辨析及应用
1.[多选题][2026山东菏泽月考]交流发电机产生的感应电动势如图乙所示,通过自耦变压器给一电阻R供电(如图甲),不计发电机内阻。下列说法正确的是(　　)
A.通过电阻R的电流方向每秒改变10次
B.改变滑片P的位置可以使电压表的示数为12 V
C.t=0.05 s时,发电机线圈平面与磁场方向平行
D.自耦变压器滑片P向上滑动时,电阻R热功率增大
2.[多选题][2026云南昆明模拟]如图甲,电流互感器可测量导线a中交变电流的通电情况。让a穿过闭合铁芯,铁芯上绕有多匝线圈,线圈和分析器组成闭合回路,忽略线圈内电流变化对a中电流的影响,分析器可显示流过分析器的电流随时间变化的波形。某次测量时,分析器显示的结果如图乙中的正弦波形,则(　　)
　
A.分析器中电流的有效值为 A
B.分析器中电流的最大值为2 A
C.a中电流的频率为100 Hz
D.t=0.01 s时,a内电流达到极大值
3.[2026四川内江阶段检测]如图所示,L1和L2是输电线,用电压互感器和电流互感器测输电功率。若已知甲的两线圈匝数比为50∶1,乙的两线圈匝数比为1∶20,并且已知加在电压表两端的电压为220 V,通过电流表的电流为5 A,则(　　)
A.甲是电压互感器,乙是电流互感器,输电线的输送功率为2.2×106 W
B.乙是电压互感器,甲是电流互感器,输电线的输送功率为2.2×106 W
C.甲是电压互感器,乙是电流互感器,输电线的输送功率为1.1×106 W
D.乙是电压互感器,甲是电流互感器,输电线的输送功率为1.1×106 W
题组二　多副线圈理想变压器问题
4.[2026河北廊坊阶段检测]如图所示是电动汽车充电桩的供电变压器(视为理想变压器)的示意图。变压器原线圈的匝数为n1,电流为I1,输入电压有效值为U1=10 kV;两副线圈的匝数分别为n2、n3,电流分别为I2、I3,输出电压有效值分别为U2=750 V、U3=220 V。下列说法正确的是(　　)
A.n1∶n2=3∶40　　　　　　　B.n2∶n3=75∶22
C.I2∶I3=22∶75　　　　　　　D.I1=I2+I3
5.[2026河北雄安三模]某实验室使用的低压供电装置原理如图所示,其核心部分是一个理想变压器。原线圈输入电压有效值U0=100 V的正弦交流电,该变压器有两组独立的副线圈,副线圈1的匝数n1=50。已知接在副线圈1、2两端的电阻R1=R2=5 Ω,R1消耗的电功率为20 W,测得此时流过副线圈2的电流I2=8 A。以下说法正确的是(　　)
A.原线圈的匝数为50
B.副线圈2的匝数为20
C.此时流过原线圈的电流为3.4 A
D.副线圈2两端的电压为20 V
6.如图所示,两种情况下灯泡L2、L3的功率均为P,且L1、L2、L3为相同的灯泡,原、副线圈匝数比为n1∶n2∶n3=3∶2∶2,则图(a)中L1的功率和图(b)中L1的功率分别为(　　)
　
A.P、P　　　　　　　B.9P、P
C.16P、P　　　　　　　D.P、9P
题组三　变压器动态电路分析
7.如图所示电路中,理想自耦变压器接在输出电压有效值恒定的正弦交流电源上,P1为变压器上的滑动触头,P2为滑动变阻器R的滑片,R0为定值电阻,电压表和电流表均为理想交流电表,下列说法正确的是(　　)
A.若仅将P1从M位置逆时针转到N位置,则电压表V1示数增大
B.若仅将P1从M位置逆时针转到N位置,则电压表V2示数增大
C.若仅将P2向左滑动,则R0消耗的电功率减小
D.若仅将P2向左滑动,则电流表A示数减小
8.[多选题][2026山东菏泽期末]某学校临时供电系统电路示意图如图所示,图中R为输电线的总电阻,变压器视为理想变压器,所有电表视为理想电表,已知学校所用交流发电机电动势的有效值恒定为E,内阻为r。在临时供电系统工作中,各教室使用的负载增多时,图中各电表的示数变化情况是(　　)
A.A1增大,V1减小　　　　　　　B.A1减小,V2不变
C.A2增大,V2减小　　　　　　　D.A2增大,V3增大
9.[多选题][2025湖北八市联考]如图所示,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,R2接入电路的最大阻值大于R1的阻值,V1、V2、A均为理想电表,理想变压器原线圈两端接电压为U的交流电,原、副线圈匝数之比为n,将R2的滑片从最上端向下滑动,则(　　)
A.V1的示数为U,V2的示数为
B.A的示数变小
C.原线圈输入功率减小
D.R2的电功率一直增大
题组四　原线圈电路接有负载问题
10.[2025安徽三模]如图,理想变压器原、副线圈分别接有灯泡a和b,已知两灯泡的额定电压分别为Ua=U,Ub=4U,当左侧输入交流电压有效值U0=13U时,两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是(　　)
A.a和b的电阻之比为3∶4
B.原、副线圈匝数之比为4∶1
C.a和b的电功率之比为3∶4
D.原、副线圈中的电流之比为4∶1
11.[2026河南信阳期末]如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为1∶2,定值电阻R1=20 Ω,R2=5 Ω,交流电源输出电压的有效值恒为U=20 V。电阻R1接在副线圈两端,电阻R2与变压器原线圈串联后接电源,电压表测R2两端电压,电流表测量原线圈中的电流,电压表、电流表均为理想交流电表,下列说法正确的是(　　)
A.电压表的示数为5 V
B.电流表的示数为0.8 A
C.R1消耗的功率为20 W
D.R2消耗的功率为40 W
12.[2025山东济宁阶段测试]如图所示,交流电压u=311 sin 100πt(V),滑动变阻器R2(阻值0~100 Ω)的滑片处于某一位置时,理想交流电压表示数U1=200 V,灯泡L1(100 V,100 W)、L2(50 V,50 W)均恰好正常发光。变压器为理想变压器,下列说法正确的是(　　)
A.变压器输出电压的频率为100 Hz
B.电阻R1=20 Ω
C.变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=1∶2
D.若将滑动变阻器R2的滑片向b端移动,灯泡L1将会变暗
13.[2026湖南模拟]如图所示,矩形线圈切割磁感线产生的交流电压e=12 sin 20πt(V),其中电阻r=8 Ω,理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2=2∶1,副线圈上的滑动变阻器的最大阻值为Rmax=10 Ω,且其滑片可上下安全调节,其余电阻不计,电表均为理想交流电表。下列说法正确的是(　　)
A.1 s内副线圈中的电流方向改变10次
B.当滑动变阻器接入电路的阻值变大时,两电压表的示数之比增大
C.滑片从最下端滑到最上端过程中,R消耗的功率先减小后增大
D.当滑动变阻器接入电路的阻值为R=8 Ω时,电流表A2的示数为0.6 A
14.[创新题·新情境][2026陕西咸阳质检]图甲所示的电磁炉及锅可视为一个变压器,炉盘相当于原线圈,锅体既是副线圈又是负载,通过电磁感应产生涡流来加热。锅体感应的电动势与原线圈电压的比值称作耦合系数,设为n。电磁炉工作原理可简化为图乙,电源的频率、有效值恒定,电压为U,炉盘中配有定值电阻,阻值为Rx,锅体回路中的电阻相当于负载。
　　
(1)若已知锅体中感应电动势的有效值为U2,求通过定值电阻Rx的电流;
(2)若已知锅体等效电阻为R,求流过定值电阻Rx的电流;
(3)更换不同锅体,相当于调节负载电阻,设耦合系数n不变,求锅体等效电阻为多大时加热食物的功率最大。
答案与分层梯度式解析
3　变压器
基础过关练
1.B 2.C 3.D 4.D 5.C 6.A
7.C 8.B 9.AD
1.B　在同一个铁芯中,磁通量的变化率相同,理想变压器的原线圈输入功率等于副线圈输出功率,变压器不改变交流电的频率,B正确,A、C、D错误。
2.C　A选项图中,原线圈接入恒定电流,变压器不能工作,A错误;B选项图中,原线圈匝数比副线圈匝数多,是降压变压器,不能将电压升高,B错误;C选项图中,原线圈匝数比副线圈匝数少,是升压变压器,可以将电压升高、使灯泡发光,C正确;D选项图中,原线圈接入恒定电流,变压器不能工作,D错误。
3.D　理想变压器原、副线圈内电流之比=,A、B错误;变压器不能改变交流电的频率,因此原、副线圈中电流频率相等,即=1,C错误,D正确。
4.D　交流电的频率为f== Hz=50 Hz,A错误;电压表的示数为电压的有效值,原线圈两端电压的有效值为220 V,根据理想变压器原、副线圈两端电压与匝数的关系=,可得副线圈两端电压的有效值为U2=22 V,所以电压表的示数为22 V,B错误;根据欧姆定律,副线圈中的电流为I2== A=1 A,由=可得原线圈中的电流为I1=0.1 A,C错误;由原线圈输入功率和副线圈输出功率相等,可得原线圈的输入功率为P==22 W,D正确。
一题多解
由原线圈输入功率和副线圈输出功率相等,即U1I1=U2I2,可得原线圈中的电流为I1=0.1 A,原线圈的输入功率为P=U1I1=22 W,C错误,D正确。
5.C　由图乙可知,发电机输出端(点拨:即变压器原线圈中)电流的最大值为I1m= A,则原线圈电流的有效值为I1== A=1 A,灯泡正常发光,说明副线圈两端的电压有效值等于灯泡的额定电压,即U2=3 V,根据理想变压器电流与匝数的关系=,可得副线圈中电流(即通过灯泡的电流)有效值为I2=I1=×1 A=3 A,灯泡的额定功率为P=U2I2=3×3 W=9 W,C正确。
6.A　理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2=22∶5,根据变压比公式=,解得U2=50 V,根据欧姆定律得I2=+=5 A,又=,解得I1= A,A正确。
7.C　
模型建构
U1m=5 V,根据理想变压器中=,可得副线圈两端电压的峰值为U2m=2 V,当正向电压大于1 V时二极管才能发光,正向电压小于1 V或为反向电压时二极管不发光,在一个周期T内,不发光的时间间隔为×2+=0.04 s,解得T=0.06 s,所以f== Hz≈17 Hz,C正确。
8.B　电压表测量的是交流电压的有效值,示数不随时间变化(易错点),由图乙可知,原线圈输入电压的峰值为Um=10 V,则有效值U==5 V,故电压表V1的示数为U1=5 V,A错误;根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系=,可得副线圈两端的电压U2=10 V,电压表V2测的是电阻R2两端的电压,UV2=U2= V,因此,电压表V1与V2的示数之比为3∶2,B正确;根据理想变压器原、副线圈电流与匝数的关系=,可得电流表A1与A2的示数之比为2∶1,C错误;变压器不改变交流电的频率,由图乙可知,原线圈中交流电的周期T=0.02 s,频率f==50 Hz,因此副线圈中电流的频率也为50 Hz,D错误。
9.AD　原线圈两端电压的最大值为220 V,有效值为220 V,根据理想变压器的变压比公式有=,解得UV=0.2 V,故B错误;根据P=可得副线圈两端电压为U2==10 V,流过R的电流为I2== A=1 A,根据理想变压器的变压比公式有=,解得n2=50,周期为T== s=0.02 s,频率为f==50 Hz,故A、D正确,C错误。
10.答案　(1)A　(2)B　(3)D
解析　(1)本实验要通过改变原、副线圈的匝数,探究原、副线圈的电压与匝数的关系,实验中需要运用的科学方法是控制变量法,故选A。
(2)变压器改变的是交流电压,实验中为了人身安全,原线圈两端只能使用低压交流电源,所用交流电压不能超过12 V,若用直流电源,变压器不能正常工作,A错误;使用多用电表测电压时,应先用最高量程挡试测,再选用恰当的挡位进行测量,B正确;由变压器原、副线圈中电流与匝数的关系可知,匝数少的电流大,导线更粗,即导线粗的线圈匝数少,C错误;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,不是通过铁芯导电传输电能,D错误。
(3)若是理想变压器,由变压器原、副线圈电压与匝数的关系=可知,当副线圈两端的电压为3.0 V时,原线圈的输入电压为U1==6.0 V,而在实际实验中,考虑到不是理想变压器,可能有漏磁等现象,故原线圈的输入电压应大于6 V,所以原线圈的输入电压可能为6.5 V。
能力提升练
1.AC 2.AD 3.C 4.B 5.C 6.A 7.B
8.AC 9.BC 10.A 11.C 12.B 13.D
1.AC　由图乙可知,交流电的周期为0.2 s,发电机线圈中电流方向一个周期改变两次,则每秒改变10次,A正确;感应电动势有效值为E= V=6 V,电压表测的是原线圈两端电压有效值,则电压表的示数为6 V,不会因滑片P的位置而改变,B错误;由图乙可知,t=0.05 s时,感应电动势最大,此时磁通量变化率最大,磁通量为零,则发电机线圈平面与磁场方向平行,C正确;自耦变压器滑片P向上滑动时,原线圈匝数增大(破题关键),根据=可知,电阻R两端电压减小,电阻R热功率PR=减小,D错误。
2.AD　由题图乙可知,分析器中电流的最大值为2 A,则有效值为I有== A,A正确,B错误;由题图乙可知,分析器中电流的周期为0.02 s,频率为f==50 Hz,a中电流的频率和分析器中电流的频率相同,则a中电流的频率为50 Hz,C错误;t=0.01 s时,分析器中电流为零,即线圈内的感应电流为零,则a中电流的变化率为0,所以此时a内电流达到极大值,D正确。
3.C　电压互感器并联在两根输电线之间,作用是将高压转换为低压测量,原线圈匝数多于副线圈;电流互感器串联在输电线中,作用是将大电流转换为小电流测量,原线圈匝数少于副线圈;甲是电压互感器,乙是电流互感器。根据电压与匝数关系=,已知甲对应的匝数比n1∶n2=50∶1,电压U2=220 V,因此输电线上的电压U1=U2=×220 V=11 000 V;根据电流与匝数关系=,已知乙对应的匝数比n1'∶n2'=1∶20,电流I2=5 A,因此输电线中电流I1=I2=×5 A=100 A;输送功率P=U1I1=11 000×100 W=1.1×106 W。C正确。
归纳总结
互感器
　　(1)电压互感器:并联在被测电路中,实质是降压变压器,可以把高电压变成低电压,故原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2。
(2)电流互感器:串联在被测电路中,实质是升压变压器,可以把大电流变成小电流,故原线圈匝数n1小于副线圈匝数n2。
　　
4.B　根据理想变压器电压与匝数成正比,可知n1∶n2=U1∶U2=10 000∶750=40∶3,n2∶n3=U2∶U3=750∶220=75∶22,A错误,B正确;副线圈的电流由副线圈所接负载决定,不能认为=,C错误;根据原线圈输入功率等于副线圈输出功率有U1I1=U2I2+U3I3,结合U1∶U2∶U3=n1∶n2∶n3,可得多副线圈电流关系为n1I1=n2I2+n3I3,D错误。
5.C　因R1消耗的电功率为20 W,即P1==20 W,解得U1=10 V,又=,解得原线圈的匝数为n0=500,A错误;对R2由欧姆定律得U2=I2R2=40 V,又=,解得副线圈2的匝数为n2=200,B、D错误;由输入功率等于输出功率得U0I0=P1+U2I2,解得I0=3.4 A,C正确。
归纳总结
有多组副线圈的变压器的三个关系
　　(1)电压关系:===…=;
(2)功率关系:P1=P2+P3+P4+…+Pn;
(3)电流关系:n1I1=n2I2+n3I3+n4I4+…+nnIn。
6.A　由题意可知,两种情况下原线圈的输入功率均为2P,设灯泡L2、L3两端的电压均为U,通过的电流均为I,电阻均为R,则有P=UI==I2R;根据理想变压器原、副线圈电压与匝数成正比可知,两种情况下原线圈两端的电压均为U,根据输入功率和输出功率相等可知,原线圈中的电流为I,所以题图(a)中L1的功率为Pa==P,题图(b)中L1的功率为Pb=R=P,故A正确。
一题多解
对题图(a),根据理想变压器原、副线圈的电压与匝数成正比,知=,结合P=,可知=,故P1=P;对题图(b),根据输入功率等于输出功率知U1I1=U2I2+U3I3,得n1I1=n2I2+n3I3=2n2I2,所以=,结合P=I2R,可知=,所以P1=P,选A。
7.B　
模型建构
自耦变压器
如图,铁芯上只绕一个线圈,若U1是输入电压,则副线圈是原线圈的一部分,可以作为降压变压器使用;若U2是输入电压,原线圈是副线圈的一部分,可以作为升压变压器使用。本题中自耦变压器为降压变压器。
若仅将P1从M位置逆时针转到N位置,副线圈匝数n2变大,原线圈两端电压U1不变,则电压表V1示数不变,根据=,可知副线圈两端电压U2增大,则副线圈中电流增大,R0两端电压增大,电压表V2示数增大,故A错误,B正确;若仅将P2向左滑动,滑动变阻器接入电路的阻值变小,副线圈两端电压U2不变,则副线圈中电流I2增大,电流表A示数增大,根据=R0,可知定值电阻R0消耗的电功率增大,故C、D错误。
8.AC　设副线圈所接负载总电阻为R1,则当各教室使用的负载增多时,R1减小;设原、副线圈匝数比为k,则=k、=、R1=,将副线圈电路和变压器等效为一个新的电阻R',等效电路如图所示(解题技法),阻值R'=,联立解得R'=k2R1,对原线圈电路有I1=,可知R'减小时,A1的示数I1增大,根据闭合电路欧姆定律有U1=E-I1r,可知I1增大时,V1的示数U1减小,根据=k,可知U1减小时,V2的示数U2减小,A正确,B错误;根据=,可知I1增大时,A2的示数I2增大,根据U2=I2R+U3,可知当U2减小、I2增大时,V3的示数U3减小,C正确,D错误。
9.BC　设副线圈两端电压为U2,则=n,可得U2=,R2的滑片从最上端向下滑动过程,副线圈中总电阻R增大,原、副线圈两端电压均不变,V1的示数为U,V2的示数为定值电阻R1两端电压,其值小于,故A错误;副线圈两端电压不变,则由I2=得副线圈中电流减小,即A的示数变小,故B正确;副线圈中总电阻增大,副线圈两端电压不变,由P2=知副线圈消耗的功率减小,理想变压器的输入功率等于输出功率,则输入功率也减小,故C正确;设R2消耗的功率为P,则P=R2=R2=,当滑动变阻器接入电路的阻值和定值电阻的阻值相等时,R2消耗的功率最大,因R2接入电路的最大阻值大于R1的阻值,则滑片从最上端向下滑动过程中,R2消耗的功率先变大后变小,故D错误。
归纳总结
理想变压器中动态问题的分析思路
　　U1U2I2P2P1I1。
10.A　
关键点拨
设理想变压器原、副线圈两端电压分别为U1、U2,两灯泡均能正常发光,则有U1=U0-Ua=12U,U2=Ub=4U,则原、副线圈匝数之比为n1∶n2=U1∶U2=3∶1,原、副线圈中的电流之比为Ia∶Ib=n2∶n1=1∶3,故B、D错误;结合欧姆定律,可得a和b的电阻之比为Ra∶Rb=∶=3∶4,a和b的电功率之比为==,故A正确,C错误。
11.C　变压器及R1的等效电阻R等效====R1=2×20 Ω=5 Ω,电流表示数I===2 A,电压表示数UV=IR2=2×5 V=10 V,A、B错误;变压器原线圈两端的电压U1=U-UV=20 V-10 V=10 V,根据==,得副线圈两端电压U2=20 V,R1消耗的功率为P1== W=20 W,C正确;R2消耗的功率为P2== W=20 W,D错误。
易混易错
分析原线圈电路串联负载的变压器电路问题时要注意:变压器的输入电压不等于电源的电压,而是等于电源电压减去串联负载两端的电压,即U1=U-U串。
12.B　变压器不改变交流电的频率,变压器输出电压的频率为f== Hz=50 Hz,A错误;因灯泡L1正常发光,可知变压器副线圈两端电压U2=100 V,则变压器原、副线圈匝数比===,副线圈中的电流I2=+= A+ A=2 A,则原线圈中的电流I1=I2=×2 A=1 A,交流电压的有效值U= V≈220 V,对原线圈电路,有U=I1R1+U1,解得电阻R1=20 Ω,B正确,C错误;等效电阻R等===R副,若将滑动变阻器R2的滑片向b端移动,等效电阻变大,则原线圈中的电流减小,R1两端电压减小,变压器原线圈两端电压变大,副线圈两端电压变大,灯泡L1将会变亮,D错误。
13.D　
模型建构
变压器等效电阻模型、等效电源模型
根据交流电压的表达式有T==0.1 s,由于1 s=10T,线圈转动一周,电流方向改变两次,则1 s内副线圈中的电流方向改变20次,A错误;两电压表分别测变压器原、副线圈两端电压,根据理想变压器原、副线圈电压比与匝数比关系=可知,当滑动变阻器接入电路的阻值变大时,两电压表的示数之比不变,B错误;将变压器与滑动变阻器等效为一个电阻,等效阻值为R等====R=4R≤40 Ω,令线圈转动产生感应电动势的有效值为U,将线圈与r组合成电动势为E=U、内阻为r的等效电源,由于r=8 Ω,根据电源外电路电阻与内阻越接近,电源输出功率越大(破题关键),可知滑片从最下端滑到最上端过程中,R等从40 Ω减小到0,R消耗的功率(R等的功率)先增大后减小,C错误;线圈转动产生感应电动势的有效值为U= V=12 V,当滑动变阻器接入电路的阻值为R=8 Ω时,根据闭合电路欧姆定律,原线圈中电流I1===0.3 A,根据理想变压器电流与匝数的关系有=,解得I2=0.6 A,D正确。
14.答案　(1)　(2)　(3)n2Rx
解析　(1)设流过定值电阻Rx的电流为I,则原线圈两端电压U1=U-IRx
根据=n
解得I=
(2)原线圈中满足U'1=U-I1Rx
副线圈中满足I2=
又因为=n,=n
联立解得I1=
(3)锅体产热的功率
P=R负==
因此当R负=n2Rx时P有最大值。

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