「精品」高中物理课时分层作业10变压器教科版选修3_2

课时分层作业(十)[基础达标练](时间：15分钟 分值：50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1．理想变压器上接有三个完全相同的灯泡，其中一个与该变压器的原线圈串联后接入交流电源，另外两个并联后接在副线圈两端．已知三个灯泡均正常发光．该变压器原、副线圈的匝数之比为( )A ．1∶2B ．2∶1C ．2∶3D ．3∶2【解析】 三灯泡都正常发光，则电流相等，由此可知变压器的原、副线圈的电流比I 1I 2＝12，由于输入、输出功率相等，P 1＝P 2，得U 1U 2＝I 2I 1，得U 1U 2＝21＝n 1n 2，B 正确．【答案】 B2．如图5-4-12所示，一输入电压为220 V 、输出电压为36 V 的变压器副线圈烧坏．为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，然后将原线圈接到220 V 交流电源上，测得新绕线圈两端的电压为1 V ，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为( )图5-4-12A ．1 100,360B ．1 100,180C ．2 200,180D ．2 200,360【解析】 由U 1∶U 2∶U 3＝n 1∶n 2∶n 3，可得n 1＝U 1U 3n 3＝1 100匝，n 2＝U 2U 1n 1＝180匝，B 选项正确． 【答案】 B3．如图5-4-13所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝1∶3，次级回路中连入三个均标有“36 V 40 W ”的灯泡，且均正常发光，那么，标有“36 V 40 W ”的灯泡A( )图5-4-13A ．正常发光B ．将被烧毁C ．比另三个灯暗D ．无法确定【解析】 副线圈两端的电压U 2＝3U ＝3×36 V ＝108 V ．由U 1U 2＝n 1n 2得，原线圈两端电压U 1＝n 1U 2n 2＝1×1083V ＝36 V ，所以灯泡A 能正常发光． 【答案】 A4．(多选)如图5-4-14所示，理想变压器原线圈接入电压有效值恒定的正弦交流电，副线圈接一定值电阻R .调节触头P ，使副线圈匝数变为原来的一半，则调节前后()图5-4-14A ．原线圈中的电流之比为4∶1B ．副线圈中的电流之比为2∶1C ．变压器的输入功率之比为4∶1D ．变压器的输出功率之比为1∶2【解析】 使副线圈匝数变为原来的一半，即n ′2＝n 22，根据公式U 1U ′2＝n 1n ′2及U 1U 2＝n 1n 2，可得副线圈两端的电压变为原来的12，所以副线圈中的电流变为原来的12，B 正确；根据公式I 1I ′2＝n ′2n 1及I 1I 2＝n 2n 1，可得I 112I 2＝12n2n 1，原线圈中的电流将变为原来的14，所以A 正确；根据P ＝I 2R ，副线圈中消耗的电功率变为原来的14，所以变压器的输出功率之比为4∶1，理想变压器的输出功率和输入功率相等，所以C 正确，D 错误．【答案】 ABC5．一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1 ，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V 的正弦交流电源上，如图5-4-15所示．设副线圈回路中电阻两端的电压为U .原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k ，则( )【导学号：57272114】图5-4-15A ．U ＝66 V ，k ＝19 B ．U ＝22 V ，k ＝19 C ．U ＝66 V ，k ＝13D ．U ＝22 V ，k ＝13【解析】 设原、副线圈中的电流分别为I 1、I 2，则I 1I 2＝n 2n 1＝13，故k ＝I 21R I 22R ＝19.设原线圈两端的电压为U 1，则U 1U ＝n 1n 2＝31，故U 1＝3U ，而原线圈上电阻分担的电压为13U ，故U3＋3U ＝220 V ，解得U ＝66 V ，选项A 正确． 【答案】 A6．如图5-4-16所示，两个相同变压器的副线圈接有相同的灯泡L 1、L 2，原线圈接有定值电阻R ，导轨和金属棒MN 的电阻不计．现使金属棒沿轨道向右匀速运动，乙图中金属棒移动速度大于甲图中金属棒的移动速度，则在棒运动的过程中( )图5-4-16A ．L 1、L 2都发光，L 2比L 1亮B ．L 1、L 2都不发光C ．L 2发光，L 1不发光D ．L 1发光，L 2不发光【解析】 变压器只改变变化电流的电压，不改变恒定电流的电压，在金属棒MN 移动的过程中，题图甲中金属棒产生的电动势变化，其原线圈中的电流是变化的，故L 1两端会产生电压，L 1亮；而题图乙中导体棒产生的电动势不变化，其原线圈中的电流是不变的，故L 2两端没有电压，L 2不亮，故D 正确，A 、B 、C 错误． 【答案】 D 二、非选择题(14分)7．如图5-4-17所示，理想变压器原线圈输入电压U 1＝3 300 V ，副线圈两端电压220 V ，输出端连有完全相同的两个灯泡A 、B ，绕过铁芯的导线所接的电压表示数为U V ＝2 V ．求：图5-4-17(1)n 1等于多少匝？(2)S 断开时，电流表A 2的示数I 2＝5 A ，A 1示数I 1为多少？ (3)S 闭合时，A 1的示数I ′1为多少？【解析】 (1)由n 1n 3＝U 1U V＝3 3002，解得n 1＝1 650匝．(2)由n 1n 2＝3 300220，解得n 2＝110匝由I 1I 2＝n 2n 1，解得I 1＝13 A ＝0.33 A. (3)I ′2＝2I 2＝10 A ，I ′1＝n 2n 1I ′2＝23 A ＝0.67 A.【答案】 (1)1 650匝 (2)0.33 A (3)0.67 A[能力提升练](时间：25分钟 分值：50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1．如图5-4-18所示，一理想变压器接在电压为U的交流电源上，原线圈接入电路的匝数可以通过调节滑动触头P来改变．副线圈连接交流电流表、定值电阻R0和可变电阻R，则()图5-4-18A．保持P的位置不动，将R的阻值增大，电流表的读数变小B．保持P的位置不动，将R的阻值增大，R0的电功率变大C．保持R的阻值不变，将P向上滑动，电流表的读数变大D．保持R的阻值不变，将P向上滑动，R0的电功率变大【解析】保持P的位置不动，即原、副线圈的匝数比n1n2不变，故副线圈两端的电压U′恒定，将R的阻值增大时，由I＝U′R＋R0可知，副线圈中的电流变小，故电流表的读数变小，A正确；由P0＝I2R0可知，R0的电功率减小，B错误；保持R的阻值不变，将P向上滑动时，原线圈的匝数n1增大，由U′＝n2n1U可知，副线圈上的电压变小，由I＝U′R＋R0可知，副线圈中的电流变小，C错误；由P0＝I2R0可知，R0的电功率减小，D错误．【答案】 A2．如图5-4-19所示，T为理想变压器，A1、A2为交流电流表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，原线圈两端接恒压交流电源，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时()【导学号：57272115】图5-4-19A．A1的读数变大，A2的读数变大B．A1的读数变大，A2的读数变小C ．A 1的读数变小，A 2的读数变大D ．A 1的读数变小，A 2的读数变小【解析】 当滑动触头下移时，R 3变小，R 总变小，I ＝U R 总，U 不变，I 变大，由原、副线圈中电流与匝数成反比，可知A 1的示数变大，U 并＝U －U R 1变小，通过R 2的电流变小，I A2＝I －I R 2变大，A 2的示数变大． 【答案】 A3．如图5-4-20所示，一台理想变压器的原副线圈的匝数比为5∶1.原线圈接入最大值一定的正弦交流电，副线圈电路中一个定值电阻与电容器并联，电压表和电流表均为理想交流电表，电流表A 1、A 2及电压表V 的示数分别为I 1、I 2、U 2，定值电阻的阻值为R ，其消耗的功率为P ，电容器的电容为C ，所带的电荷量为Q ，则它们的关系为( )图5-4-20A ．Q ＝CU 2B ．I 2＝U 2R C ．P ＝5I 1U 2D.I 1I 2＝15 【解析】 由于电容器两端电压是变化的，即电容器不断的被充电和放电，故其电荷量不是一个定值，故不能用公式Q ＝CU 2来计算，故选项A 错误；根据题意I 2是副线圈的总电流，而U 2R 只是通过电阻R 的电流，由于电容器不断充电和放电，故I 2＞U 2R ，P ＜5I 1U 2，故选项B 、C 错误；根据变压器的相关规律：I 1I 2＝n 2n 1＝15，故选项D 正确． 【答案】 D4．(多选)如图5-4-21所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2.原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大．用交流电压表测得a 、b 端和c 、d 端的电压分别为U ab 和U cd ，则( )图5-4-21 A．U ab∶U cd＝n1∶n2B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小C．负载电阻的阻值越小，cd间的电压U cd越大D．将二极管短路，电流表的读数加倍【解析】根据变压器的工作原理、交流电的有效值解题．变压器的变压比U1 U2＝n1n2，其中U1、U2是变压器原、副线圈两端的电压．U1＝U ab，由于二极管的单向导电特性，U cd≠U2，选项A错误；增大负载电阻R的阻值，负载的电功率减小，由于P入＝P出，且P入＝I1U ab，所以原线圈上的电流I1减小，即电流表的读数变小，选项B正确；c、d端的电压由输入电压U ab决定，负载电阻R的阻值变小时，U cd不变，选项C错误；根据变压器上的能量关系有E输入＝E输出，在一个周期T的时间内，二极管未短路时有U ab I1T＝U2R·T2＋0(U为副线圈两端的电压)，二极管短路时有U ab I2T＝U2R T，由以上两式得I2＝2I1，选项D正确．【答案】BD5．如图5-4-22所示的电路图中，变压器是理想变压器，原线圈匝数n1＝600匝，装有熔断电流为0.5 A的保险丝，副线圈的匝数n2＝120匝．要使整个电路正常工作，当原线圈接在180 V的交流电源上时，副线圈()图5-4-22A．可接耐压值为36 V的电容器B．可接“36 V40 W”的安全灯两盏C．可接电阻为14 Ω的电烙铁D．可串联量程为0.6 A的电流表测量其电路的总电流【解析】 根据U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝36 V ，又由I 1I 2＝n 2n 1，在保险丝安全的条件下，副线圈中允许通过的最大电流为I 2＝n 1n 2I 1＝600120×0.5 A ＝2.5 A ，最大输出功率P m＝I 2U 2＝2.5×36 W ＝90 W ，B 选项正确；而副线圈交流电压的最大值为36 2 V ，所以A 选项错误；接14 Ω的电阻时，流过电阻的电流将达到I ′2＝3614 A>2.5 A, C 选项错误；若副线圈串联量程为0.6 A 的电流表，则电流表可能会被烧坏，D 选项错误． 【答案】 B6．(多选)如图5-4-23甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电．当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定电压为U 0的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为R ，图中电压表为理想电表．下列说法正确的是( )【导学号：57272116】图5-4-23A ．变压器输入电压的瞬时值为u ＝U m sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT t (V)B ．电压表的示数为2U 0C ．变压器的输入功率为U 20R D ．变压器的匝数比为U m ∶U 0【解析】 由题图乙知，变压器输入电压的瞬时值为u ＝U m sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT t (V)，选项A正确；因额定电压为U 0的小灯泡正常发光，故电压表的示数为U 0，选项B 错误；变压器的输入功率为U 20R ，选项C 正确；由变压器变压公式，变压器的匝数比为U m ∶2U 0，选项D 错误． 【答案】 AC 二、非选择题(14分)7．如图5-4-24所示，降压变压器的变压系数是3，即初级线圈的匝数与次级线圈的匝数之比是3∶1.初级线圈的输入电压是660 V，次级线圈的电阻为0.2 Ω，这台变压器供给100盏“220 V60 W”的电灯用电．求：图5-4-24(1)空载时次级线圈的端电压和输出功率；(2)接通电路时次级线圈的端电压；(3)每盏灯的实际功率．【解析】(1)设空载时次级线圈的端电压为U2，则U2 U1＝n2 n1解得U2＝n2n1U1＝220 V因为空载，次级线圈的负载电阻R2→∞，电流I2＝0，则P＝I2U2＝0.(2)接通电路后，100盏电灯并联的总电阻为R外＝R100＝U2额P额100≈8.07 Ω次级线圈中的电流I′2＝U2R外＋R内＝2208.07＋0.2A＝26.6 A次级线圈的端电压U′2＝I′2R外＝214.66 V.(3)每盏灯的实际功率P′＝I′2100U′2＝26.6100×214.66 W＝57.1 W.【答案】(1)220 V0(2)214.66 V(3)57.1 W。

课时训练10 变压器1对于理想变压器,下列说法中不正确的是A原线圈的输入功率随着副线圈的输出功率增大而增大B原线圈的输入电流随着副线圈的输出电流增大而增大C原线圈的电压不随副线圈的输出电流变化而变化D当副线圈的电流为零时,原线圈的电压也为零答案:D解析:副线圈消耗功率大小决定原线圈的输入功率大小,A对;副线圈的电流决定原线圈的电流,B对;当副线圈的电流为零时原线圈的电流为零,但电压不是零,D错;原线圈的电压决定副线圈的电压,与副线圈中电流的变化无关,C对,所以错误的选D。

2一台理想变压器的副线圈有100 匝,输出电压为10 V,则铁芯中磁通量的变化率的峰值为Wb/Wb/Wb/ Wb/答案:C解析:由E=n·知,E m=×10Wb/= Wb/,选项C正确。

3如图所示,L1、L2是高压输电线,图中两电表示数分别是220 V和10 A,已知甲图中原、副线圈匝数比为100∶1,乙图中原、副线圈匝数比为1∶10,则A甲图中的电表是电压表,输电电压为22000 VB甲是电流互感器,输电电流是100 AC乙图中的电表是电压表,输电电压为22000 VD乙图是电流互感器,输电电流是100 A答案:AD解析:甲图是电压互感器,甲图中的电表是电压表,根据可知输电电压为22 000 V,A对B错;乙图是电流互感器,乙图中的电表是电流表,根据可得输电电流是100 A,C错D对。

4一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,原线圈输入电压的变化规律如图甲所示,副线圈所接电路如图乙所示,=310 V,则交流电频率f==50 H,变压器不改变交变电流的频率,选项A正确;由原、副线圈匝数比可知,副线圈输出电压的最大值为U2m=31 V,选项B错误;滑片0.5 cm,为防止空气被击穿而造成短路,变压器的原、副线圈匝数比不得超过多少答案:不得超过1∶10解析:电网两极间的电场可看做匀强电场,根据题意,空气在常温常压下被击穿时E m=6 220 V/cmU m=E m d=6 220 V/cm×0.5 cm=3 110 V由理想变压器电压关系由峰值与有效值关系U1m=U1据以上各式可得n1∶n2=1∶10。

高中物理选修3-2变压器1、理想变压器（1）构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。

①原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈。

②副线圈：与负极连接的线圈，也叫次级线圈。

③闭合铁芯（2）原理：电流磁效应、电磁感应（3）基本公式①功率关系：P入=P出无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率纸盒②电压关系：U1U2=n1n2即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比。

有多个副线圈时，U1n1=U2n2=U3n3③电流关系：只有一个副线圈时I1I2=n2n1由P入=P出及P=UI推出有多个副线圈时，U1I1=U2I2+U3I3+⋯+U n I n当原线圈中U1、I1代入有效值时，副线圈对应的U2、I2也是有效值，当原线圈中U1、I1为最大值或瞬时值时，副线圈中的U2、I2也对应最大值或瞬时值④原副线圈中通过每匝线圈的磁通量的变化率相等⑤原副线圈中电流变化规律一样，电流的周期频率一样（4）几种常用的变压器①自耦变压器-调压变压器如图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：就是一种自耦便要，它的构造如图所示。

线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上。

AB之间加上输入电压U1。

移动滑动触头P的位置就可以调节输出电压U2。

②互感器{电压互感器：用来把高电压变成低电压电流互感器：用来把大电流变成低电流交流电压表和电流表都有一定的量度范围，不能直接测量高电压和大电流。

用变压器把高电压变成低电压，或者把大电流变成小电流，这个问题就可以解决了。

这种变压器叫做互感器。

a、电压互感器电压互感器用来把高电压变成低电压，它的原线圈并联在高电压电路中，副线圈接入交流电压表。

根据电压表测得的电压U2和铭牌上注明的变压比（U1U2），可以算出高压电路中的电压。

学案6 变压器[目标定位] 1.了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理.2.掌握理想变压器的电压与匝数的关系并能用它解决相关问题.3.掌握理想变压器的功率关系，并能推导出原、副线圈的电流关系．一、变压器的原理及电压与匝数的关系[问题设计]把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈通过开关连到交流电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上(如图1所示)．图1(1)小灯泡能发光吗？为什么？(2)若小灯泡发光，那么小灯泡两端电压与什么因素有关？(3)若将原线圈接到恒定的直流电源上，小灯泡亮不亮？分析讨论小灯泡亮或不亮的原因． 答案 (1)能发光．当左边线圈加上交变电压时，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，在左、右线圈中都要产生感应电动势，右线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光．(2)左、右线圈中每一圈上磁通量的变化率ΔΦΔt 都相同．若左边匝数为n 1，则E 1＝n 1ΔΦΔt；若右边匝数为n 2，则E 2＝n 2ΔΦΔt ，故有E 1E 2＝n 1n 2.若忽略左边线圈的电阻，则有E 1＝E 电源，这样看来小灯泡两端电压与左侧交流电源电动势及两线圈匝数比n 1n 2都有关系． (3)不亮．原线圈接到恒定直流电源上，通过原线圈的电流的大小、方向均不变，它产生的磁场通过副线圈的磁通量不变，因此在副线圈中不会产生感应电动势，副线圈两端没有电压，所以小灯泡不亮．这种现象说明，变压器不能改变恒定电流的电压．[要点提炼]1．变压器的构造：闭合铁芯、与交流电源相连接的线圈叫原线圈(匝数用n 1表示，又叫做初级线圈)、与负载相连的另一个线圈叫副线圈 (匝数用n 2表示，又叫做次级线圈)，两个线圈都绕在闭合铁芯上．2．变压器的工作原理是互感现象．因此变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用．(后两空填“变化”或“恒定”)3．变压器中的电压关系(1)只有一个副线圈：U 1U 2＝n 1n 2. (2)有多个副线圈：U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝…. 4．变压器不能(填“能”或“不能”)改变交变电流的频率．5．原、副线圈的地位(1)原线圈在其所处回路中充当负载．(2)副线圈在其所处回路中充当电源．二、理想变压器中的功率关系及电流关系[问题设计]1．什么是理想变压器？理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系？答案 理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗，所以理想变压器的输入功率等于输出功率，即P 入＝P 出．2．若只有一个副线圈，原、副线圈中的电流与匝数有什么关系？答案 由能量守恒定律，有P 入＝P 出，即U 1I 1＝U 2I 2，所以I 1I 2＝U 2U 1＝n 2n 1. 3．若有多个副线圈时，原、副线圈中的电流与匝数有什么关系？答案 若有多个副线圈P 1＝P 2＋P 3＋…，即U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…将U 1∶U 2∶U 3∶…＝n 1∶n 2∶n 3∶…代入，得n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…[要点提炼]1．理想变压器的特点：(1)变压器铁芯内无漏磁，无发热损失．(2)原、副线圈不计内阻，即无能量损失．实际变压器(特别是大型变压器)一般可以看成理想变压器．2．功率关系：P 入＝P 出．3．电流关系：(1)若只有一个副线圈时，有I 1U 1＝I 2U 2，即I 1I 2＝n 2n 1； (2)当有多个副线圈时，有I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3＋…，即I 1n 1＝I 2n 2＋I 3n 3＋…三、理想变压器中各量的制约关系和动态分析1．变压器工作时的制约关系(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比(n 1n 2)一定时，输入电压U 1决定输出电压U 2，即U 2＝n 2U 1n 1. (2)功率制约：P 出决定P 入，P 出增大，P 入增大；P 出减小，P 入减小，P 出为0，P 入为 0.(3)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比(n 1n 2)一定，且输入电压U 1确定时，副线圈中的输出电流I 2决定原线圈中的电流I 1，即I 1＝n 2I 2n 1. 2．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况(1)原、副线圈匝数比不变，负载电阻变化，进行动态分析的顺序是R →I 2→P 出→P 入→I 1；(2)负载电阻不变，匝数比变化，进行动态分析的顺序是n 1、n 2→U 2→I 2→P 出→P 入→I 1.四、各种各样的变压器1．自耦变压器如图2所示，铁芯上只绕一个线圈，低压线圈是高压线圈的一部分，既可以作为升压变压器使用，也可以作为降压变压器使用．图2规律：U 1U 2＝n 1n 2，I 1I 2＝n 2n 1. 2．电压互感器、电流互感器(1)构造：如图3甲、乙所示． (2)接法：电压互感器原线圈并联在高压交流电路中，副线圈接电压表；电流互感器原线圈串联在被测交流电路中，副线圈接电流表．为了安全，外壳和副线圈应接地．(3)作用：电压互感器可将高电压变为低电压，通过测量低电压，计算出高压交流电路的电压．电流互感器将大电流变成小电流，通过测量小电流，计算出被测交流电路中的大电流．图3一、对变压器的原理的理解例1 关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是 ( )A ．通过正弦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解析 I 变化，则磁场变化，由于面积S 不变，故Φ变化，A 错误．因理想变压器无漏磁，故B 、C 正确．原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，故D 错误．答案 BC二、理想变压器基本规律的应用例2 理想变压器连接电路如图4甲所示，已知原、副线圈匝数比为10∶1，当输入电压波形如图乙时，电流表读数为2 A ，则( )图4A ．电压表读数为282 VB ．电压表读数为28.2 VC ．输入功率为56.4 WD ．输入功率为40 W解析 由题图乙可知，U m ＝282 V ，则输入电压有效值U 1＝U m 2≈200 V ．根据U 1U 2＝n 1n 2知，U 2＝20 V ，再根据I 1I 2＝n 2n 1知，I 1＝0.2 A ，输入功率P ＝U 1I 1＝40 W ，故A 、B 、C 错，D 正确． 答案 D三、理想变压器中的动态分析例3 如图5所示为一理想变压器，K 为单刀双掷开关，P 为滑动变阻器的滑动触头，U 1为加在原线圈两端的交变电压，I 1为原线圈中的电流，则( )图5A ．保持U 1及P 的位置不变，K 由a 扳向b 时，I 1将增大B ．保持U 1及P 的位置不变，K 由b 扳向a 时，R 消耗的功率减小C ．保持U 1不变，K 接在a 处，使P 上滑，I 1将增大D ．保持P 的位置不变，K 接在a 处，若U 1增大，I 1将增大解析 保持U 1及P 的位置不变，K 由a 扳向b 时，n 1减小，n 2n 1增大，由U 2＝n 2n 1U 1知U 2变大，则输出电流I 2增大，输出功率增大，输入功率也增大，由P 1＝U 1I 1知，I 1增大，A 正确．同理，K 若由b 扳向a ，R 消耗功率将减小，B 正确．U 1不变，K 接在a 处，使P 上滑时，I 2减小，I 1也减小，故C 错误．保持P 的位置不变，K 接在a 处，使若U 1增大，则U 2也增大，即I 2＝U 2R 增大，又I 1I 2＝n 2n 1，故I 1也应增大，故D 正确． 答案 ABD四、各种各样的变压器例4 图6甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说法中正确的是( )图6A ．线圈匝数n 1<n 2，n 3<n 4B ．线圈匝数n 1>n 2，n 3>n 4C ．甲图中的电表是电压表，输出端不可短路D ．乙图中的电表是电流表，输出端不可断路解析 题图甲中的原线圈并联在电路中，为电压互感器，是降压变压器，n 1>n 2，电表为电压表，输出端不可短路；题图乙中的原线圈串联在电路中，为电流互感器，是升压变压器，n 3<n 4，电表为电流表，输出端不可断路，故选项C 、D 正确．答案 CD1．(对变压器原理的理解)如图7所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，当导线在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表的示数是12 mA，则副线圈中电流表的示数是()图7A．3 mA B．48 mAC．零D．与R阻值有关答案 C解析当导线在平行导轨上匀速运动时，产生的电流是恒定的电流，不会使副线圈的磁通量发生变化，因而副线圈中无感应电流，选项C正确．2．(理想变压器基本规律的应用)如图8所示，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12 V 6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端．当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想电表)的示数分别是()图8A．120 V,0.10 A B．240 V,0.025 AC．120 V,0.05 A D．240 V,0.05 A答案 D解析 灯泡正常工作，副线圈两端的电压U 2＝12 V ，副线圈中电流I 2＝2×612A ＝1 A ，根据匝数比得原线圈中电流I 1＝120I 2＝0.05 A ，原线圈两端的电压U 1＝20U 2＝240 V ，选项D 正确．3．(理想变压器中的动态分析)如图9所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b 是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压u ，其瞬时值表达式为u ＝2202sin (100πt ) V ，现把单刀双掷开关与a 连接，则( )图9A ．电压表的示数为22 VB ．流过滑动变阻器的电流的方向每秒改变100次C ．在滑动变阻器的触头P 向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变大D ．若把单刀双掷开关由a 扳向b 时，保持滑动变阻器的触头P 不动，电压表示数变大，电流表的示数变小答案 AB解析 理想变压器可以变压、变流，但不改变功率和频率，由交变电压的表达式可知，该交变电压的频率为50 Hz ，而产生交变电压的线圈每转一圈，其电流变向两次，故B 正确；电压表的读数是有效值，根据理想变压器的变压比等于匝数比可知，该电压表的读数为22 V ，A 正确；滑动变阻器的触头P 向上移动，其接入电路的阻值减小，而变压器两端的电压不变，则电压表的读数不变，副线圈中的电流变大，则电流表的读数变大，C 错误；单刀双掷开关由a 扳向b ，变压器的原线圈的有效匝数减小，由U 1n 1＝U 2n 2可知，U 2变大，变压器的输出功率和输入功率变大，故电压表和电流表的读数都变大，D 错误.题组一 对变压器原理的理解1．如图所示四个电路，能够实现升压的是 ( )答案 D解析 变压器只能对交变电流变压，不能对直流电流变压，故A 、B 错误；由于电压与线圈匝数成正比，只有D 能实现升压，故C 错误，D 正确．2．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是( )A ．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1B ．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C ．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1D ．正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1答案 BD解析 对于理想变压器，认为无磁通量损失，因而穿过两个线圈每一匝的磁通量相同，磁通量的变化率相等，每匝线圈产生的感应电动势相等，电压与匝数成正比，故A 、C 错误，B 正确．理想变压器没有能量损失，故输入功率等于输出功率，故D 正确．题组二 理想变压器基本规律的应用3. 如图1所示，一理想变压器的原线圈匝数为n 1＝1 100匝，接电压U 1＝220 V 的交流电，副线圈接“20 V 10 W ”的灯泡，灯泡正常发光，可知 ( )图1A ．副线圈的匝数n 2＝200匝B ．副线圈中的电流I 2＝0.5 AC ．原线圈中的输入功率为10 WD ．原线圈中的电流I 1＝0.1 A答案 BC解析 由于理想变压器的电压比等于匝数比，副线圈匝数n 2＝100匝，A 错误；理想变压器的原、副线圈的功率相等，所以原线圈的输入功率为10 W ，C 正确；由功率P ＝UI 可得副线圈中的电流I 2＝0.5 A ，原线圈中的电流I 1＝n 2n 1I 2≈0.045 A ，B 正确，D 错误． 4．如图2所示，理想变压器的原线圈接在u ＝2202sin (100πt ) V 的交流电源上，副线圈接有R ＝55 Ω的负载电阻．原、副线圈匝数之比为2∶1.电流表、电压表均为理想电表，下列说法中正确的是( )图2A ．原线圈中电流表的读数为1 AB ．原线圈中的输入功率为220 2 WC ．副线圈中电压表的读数为110 2 VD ．副线圈中输出交流电的周期为50 s答案 A解析 先计算副线圈电压的有效值，原线圈电压的有效值为220 V ，根据匝数比可以得到副线圈电压的有效值为110 V ，根据负载电阻的大小可以知道副线圈中电流为2 A ，根据原、副线圈的输入功率和输出功率相等可以知道原线圈中输入功率为220 W ，电流的有效值为1 A ，故A 正确，B 、C 错误．由交流电源的瞬时电压公式可知周期T ＝0.02 s ，副线圈中输出交流电的周期与原线圈相同，故D 错误．5．一台理想降压变压器从10 kV 的线路中降压并提供200 A 的负载电流．已知两个线圈的匝数比为40∶1，则变压器的原线圈电流、输出电压及输出功率分别是( )A ．5 A,250 V,50 kWB ．5 A,10 kV,50 kWC ．200 A,250 V,50 kWD ．200 A,10 kV,2×103 kW答案 A解析 由I 1I 2＝n 2n 1，得I 1＝140×200 A ＝5 A ．由U 1U 2＝n 1n 2，得U 2＝n 2n 1U 1＝140×10×103 V ＝250 V ．由理想变压器功率关系，得P 入＝P 出＝U 1I 1＝U 2I 2＝200×250 W ＝50 kW.故正确选项为A.6. 如图3所示，一只理想变压器原线圈与频率为50 Hz 的正弦交变电源相连，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、副线圈分别为200匝和100匝，电压表的示数为5 V ．则 ( )图3A ．电流表的读数为0.5 AB ．流过电阻的交变电流的频率为100 HzC ．交变电源的输出电压的最大值为20 2 VD ．交变电源的输出功率为2.5 W答案 CD解析 根据欧姆定律可得副线圈中的电流I 2＝U R＝0.25 A ，根据理想变压器原、副线圈中的电流与匝数的关系I 1I 2＝n 2n 1，可解得I 1＝0.125 A ，A 错误；理想变压器原、副线圈中的交变电流的频率相同，都为50 Hz ，B 错误；副线圈输出电压的有效值为10 V ，根据正弦交变电流的最大值和有效值的关系可得其最大值应为U 2m ＝10 2 V ，原、副线圈电压比为U 1U 2＝n 1n 2，可得交变电源输出电压的最大值为U 1m ＝20 2 V ，C 正确；对于理想变压器，交变电源的输出功率等于变压器副线圈负载消耗的功率，P ＝2×5220W ＝2.5 W ，故D 正确． 7．如图4所示，将额定电压为60 V 的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上．闭合开关S 后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V 和2.2 A ．以下判断正确的是( )图4A ．变压器输入功率为484 WB ．通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC ．通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD ．变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶3答案 BD解析 变压器的输入功率P 1＝P 2＝I 2U 2＝2.2×60 W ＝132 W ，选项A 错误；由U 1U 2＝n 1n 2，得n 1n 2＝U 1U 2＝22060＝113，选项D 正确；由I 1I 2＝n 2n 1，得I 1＝n 2n 1I 2＝311×2.2 A ＝0.6 A ，选项B 正确；根据I ＝I m 2得通过副线圈的电流的最大值I 2m ＝2I 2＝1125 A ，选项C 错误．题组三 理想变压器中的动态分析8．如图5所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L 1和L 2，输电线的等效电阻为R .开始时，开关S 断开．当开关S 接通时，以下说法中正确的是 ( )图5A ．副线圈两端M 、N 的输出电压减小B ．副线圈输电线等效电阻R 上的电压增大C ．通过灯炮L 1的电流减小D ．原线圈中的电流增大答案 BCD解析 由于输入电压不变，所以当S 接通时，理想变压器副线圈M 、N 两端输出电压不变，故选项A 错误．并联灯泡L 2，总电阻变小，由欧姆定律知，流过电阻R 的电流增大，电阻R 上的电压U R ＝IR 增大，故选项B 正确．副线圈输出电流增大，根据输入功率等于输出功率I 1U 1＝I 2U 2知，I 2增大，原线圈输入电流I 1也增大，故选项D 正确．U MN 不变，U R 变大，所以U L1变小，通过灯泡L 1的电流减小，选项C 正确．9．如图6所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一最大值不变的正弦交流电，在其他条件不变的情况下，为了使变压器输入功率增大，可使 ( )图6A ．原线圈匝数n 1增加B ．副线圈匝数n 2增加C ．负载电阻R 的阻值增大D ．负载电阻R 的阻值减小答案 BD解析 由U 1U 2＝n 1n 2，P 出＝U 22R 可得P 出＝U 21n 22n 21R又因为P 入＝P 出，所以P 入＝U 21n 22n 21R分析可得选项B 、D 正确．10．如图7所示的电路中，P 为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U 1不变，闭合开关S ，下列说法正确的是( )图7A ．P 向下滑动时，灯L 变亮B ．P 向下滑动时，变压器的输出电压不变C ．P 向上滑动时，变压器的输入电流变小D ．P 向上滑动时，变压器的输出功率变大答案 BD解析 由于理想变压器输入电压U 1不变，原、副线圈匝数不变，所以输出电压U 2也不变，灯L 亮度不随P 的滑动而改变，故选项A 错误，B 正确．P 向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，负载总电阻R 总减小，由I 2＝U 2R 总知，通过副线圈的电流I 2增大，输出功率P 2＝U 2I 2增大，再由I 1I 2＝n 2n 1知输入电流I 1也增大，故选项C 错误，D 正确． 题组四 各种各样的变压器11. 如图8所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n 1＝800和n 2＝200的两个线圈，上线圈两端与u ＝51sin (314t ) V 的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是( )图8A ．2.0 VB ．9.0 VC ．12.7 VD ．144.0 V答案 A解析 由U 1n 1＝U 2n 2，得U 2＝n 2U 1n 1，其中U 1＝512 V ，得U 2＝5142V ≈9.0 V ，因为题中两线圈并非处于理想状态，会出现漏磁，所以交流电压表的读数小于9.0 V ，故选项A 正确．12．如图9所示，L 1和L 2是高压输电线，甲、乙是两只互感器，若已知n 1∶n 2＝1 000∶1，n 3∶n 4＝1∶100，图中电压表示数为220 V ，电流表示数为10 A ，则高压输电线的输电功率为( )图9A ．2.2×103 WB ．2.2×10－2 W C ．2.2×108 W D ．2.2×104 W答案 C解析 由电流互感器知，高压输电线中的电流I ＝1 000 A ，由电压互感器知，高压输电线中的电压U ＝220×103 V ，则高压输电线的输电功率P ＝UI ＝2.2×108 W.13．理想自耦变压器的原线圈接有如图10所示的正弦交变电压，副线圈接有可调电阻R ，触头P 与线圈始终接触良好，下列判断正确的是( )图10A ．交变电压u 随时间t 变化的规律是u ＝U 0cos 100πtB ．若仅将触头P 向A 端滑动，则电阻R 消耗的电功率增大C ．若仅使电阻R 增大，则原线圈的输入功率增大D ．若使电阻R 增大的同时，将触头P 向B 端滑动，则通过A 处的电流一定增大 答案 AB解析 由题图可得交变电压的周期T ＝0.02 s ，最大值为U 0，则交变电压u ＝U 0cos 2πTt ＝U 0cos 100πt ，选项A 正确；由U 1U 2＝n 1n 2，若仅将触头P 向A 端滑动，即n 2增大，则副线圈的输出电压U 2增大，电阻R 消耗的电功率P ＝U 22R 增大，选项B 正确；若仅使电阻R 增大，则输出电压U 2一定，输出功率P ＝U 22R减小，原线圈的输入功率减小，选项C 错误；若使电阻R 增大的同时，将触头P 向B 端滑动，则输出电压U 2减小，输出或输入的功率减小，通过A 处的电流I ＝P U 1一定减小，选项D 错误．。

高二物理选修3-2__变压器练习题(精选)-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN变压器练习题(经典）1.如图所示，在图甲中是两根不平行导轨，图乙中是两根平行导轨，其他物理条件都相同，金属棒MN都在导轨上向右匀速平动，在棒的运动过程中，将观察到A.两个小电珠都发光，只是亮度不同B.两个小电珠都不发光C.L2发光，L1不发光D.L1发光，L2不发光2、．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比不变，副线圈上接有电阻不为零的负载，在原线圈上输入不变的电压Ｕ1，以下不．正确的是A．Ｕ1∶Ｕ2＝Ｎ1∶Ｎ2B．Ｉ1∶Ｉ2＝Ｎ2∶Ｎ1C．当Ｉ2减小时，Ｉ1增大D．当Ｉ2减小时，Ｉ1减小3、一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t的变化规律如图所示，副线圈仅接入一个10 Ω的电阻. 则A. 流过电阻的最大电流是20 AB. 与电阻并联的电压表的示数是141 VC. 变压器的输入功率是1×103 WD. 在交变电流变化的一个周期内，电阻产生的焦耳热是2×103 J4、用电记峰期，电灯往往会变暗，其原理如图7所示，可简化为如下物理问题：在理想变压器的副线圈上，通过输电线连接两只灯泡L1和L2，输电线的等效电阻R，原线圈输入有效值恒定的交流电压，当开关S闭合时，以下说法正确的是（）A．R两端的电压增大B．原线圈输入功率减小C．副线圈输出电压减小D．原线圈中电流减小5、如图所示为理想变压器原线圈所接正弦交流电源两端的u－t图象。

原、副线圈匝数比n1 ：n2＝10 ：1，串联在原线圈电路中交流电流表的示数为1 A，则A．变压器原线圈所接交流电压的有效值为220VB．变压器输出端所接电压表的示数为222VC．变压器输出端交变电流的频率为50HzD．变压器的输出功率为2202W6．右图8所示变压器的n1∶n2＝3∶1，次级接3个相同的灯泡均能正常发光，初级线圈串有一个相同的灯泡那么A．灯L也正常发光B．灯L比另3个暗C．灯L将会烧毁D．不能确定B.这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为0.4AC.这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为3.6AD.这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图（b）的读数为3.6AA V8、图7（a）左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R=55Ω，、为理想电流表和电压表，若原线圈接入如图7（b）所示的正弦交变电压，电压表的示数为110V，下列表述正确的是（）A 1 V A 2A 2A 、电流表的示数为2AB 、原、副线圈匝数比为1:2C 、电压表的示数为电压的有效值D 、原线圈中交变电压的频率为100Hz9．如右图所示，理想变压器初级线圈的匝数为n 1，次级线圈的匝数为n 2,初级线圈的两端a 、b 接正弦交流电源，电压表 的示数为220 V ，负载电阻R =44 Ω，电流表 的示数为0.20 A ．下A ．初级线圈和次级线圈的匝数比为2∶1 B 5∶1 C ．电流表 的示数为1.0 A D ．电流表 的示数为0.4 A 10．如图所示，一理想变压器原线圈的匝数11100n =匝，副线圈的匝数2220n =匝，交流电源的电压2202sin(100)V u t π=，电阻44R =Ω，电压表、电流表均为理想电表，则下列说法中正确的是A ．交流电的频率为100 HzB ．电压表的示数为44VC ．电流表A 2的示数约为1.4AD ．电流表A 1的示数为0.2A11．图乙中，理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝10∶1 ．原线圈与如图甲所示的交流电连接．电路中电表均为理想电表，定值电阻R 1＝5Ω，热敏电阻R 2的阻值随温度的升高而减小，则A ．电压表示数为102VB ．R 1的电功率为0.2WC ．R 1电流的频率为50HzD ．R 2处温度升高时，电流表示数变小~R VAVu /s t /2220-0222001.002.003.0)(a 7图～ A 1 A 2 R n n 2 V a b。

教科版高中物理选修3-2 全册同步课时作业含解析目录课时分层作业(一) 电磁感应的发现感应电流产生的条件 (1)课时分层作业(二) 法拉第电磁感应定律 (7)课时分层作业(三) 楞次定律 (14)课时分层作业(四) 电磁感应中的能量转化与守恒 (20)课时分层作业(五) 自感 (29)课时分层作业(六) 涡流（选学） (35)课时分层作业(七) 交变电流 (41)课时分层作业(八) 描述交变电流的物理量 (48)课时分层作业(九) 电容器在交流电路作用电感器在交流电路中的作用 . 55 课时分层作业(十) 变压器 (60)课时分层作业(十一) 电能的输送 (68)课时分层作业(十二) 传感器温度传感器和光传感器 (76)课时分层作业(十三) 生活中的传感器简单的光控和温控电路（选学） . 84课时分层作业(一) 电磁感应的发现感应电流产生的条件[基础达标练](时间：15分钟分值：50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是( )A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化D[本题以验证“由磁产生电”设想的实验为背景，主要考查电磁感应现象．选项A、B电路闭合，但磁通量不变，不能产生感应电流，故选项A、B不能观察到电流表的变化；选项C满足产生感应电流的条件，也能产生感应电流，但是等我们从一个房间到另一个房间后，电流表中已没有电流，故选项C也不能观察到电流表的变化；选项D满足产生感应电流的条件，能产生感应电流，可以观察到电流表的变化，所以选D.]2．关于磁通量的概念，以下说法中正确的是( )A．磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大B．磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量也越大C．穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零D．穿过线圈的磁通量为零，磁感应强度也一定为零C[磁通量的大小是由磁感应强度、线圈的面积以及二者的位置关系共同决定的，仅磁感应强度大或者线圈面积大，不能确定穿过线圈的磁通量就大，故A、B错误；当线圈平面与磁场方向平行时，穿过线圈的磁通量为零，但是磁感应强度不为零，故C正确，D错误．] 3．关于产生感应电流的条件，下列说法正确的是( )A．任一闭合回路在磁场中运动，闭合回路中就一定会有感应电流B．任一闭合回路在磁场中做切割磁感线运动，闭合回路中一定会有感应电流C．穿过任一闭合回路的磁通量为零的瞬间，闭合回路中一定不会产生感应电流D．无论用什么方法，只要穿过闭合回路的磁感线条数发生了变化，闭合回路中一定会有感应电流D[只要穿过闭合回路的磁通量发生变化就一定会产生感应电流，而磁通量是穿过某一面积磁感线的净条数，选项D正确；闭合回路在磁场中运动，磁通量可能变化，也可能不变，选项A错误；闭合回路在磁场中做切割磁感线运动，磁通量可能变化，也可能不变，选项B 错误；磁通量为零的瞬间不能说明闭合回路中的磁通量没有发生变化，选项C错误．] 4．如图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是( )A BC DB[选项A是用来探究影响安培力大小因素的实验装置．选项B是研究电磁感应现象的实验装置，观察闭合线框在磁场中做切割磁感线运动时电流表是否会产生感应电流．选项C 是用来探究安培力的方向与哪些因素有关的实验装置．选项D是奥斯特实验装置，证明通电导线周围存在磁场．]5．如图1­1­13所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r(r<R)的范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面，若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为( )图1­1­13A．πBR2B．πBr2C．nπBR2D．nπBr2B[由磁通量的定义式知Φ＝BS＝πBr2，故B正确．]6．(多选)某学生做观察电磁感应现象的实验，错将电流表、线圈A和B、滑动变阻器、蓄电池、开关用导线连接成如图1­1­14的实验电路，则下列说法中正确的是( )图1­1­14A．接通和断开开关时，电流表的指针都不发生偏转B．接通和断开开关时，电流表指针偏转方向一正一反C．开关接通，分别向左和向右移动滑动变阻器滑片时，电流表指针偏转方向相同D．开关接通，分别向左和向右移动滑动变阻器滑片时，电流表指针都不发生偏转AD[蓄电池与A线圈组成的电路是恒定直流电路，A线圈中的磁场是恒定磁场，接通和断开开关时，B线圈组成的闭合回路无磁通量的变化，故电流表的指针不会发生偏转，选项A、D正确．]二、非选择题(14分)7．在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图1­1­15所示．它们是：①电流计②直流电源③带铁芯的线圈A④线圈B⑤开关⑥滑动变阻器图1­1­15(1)试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)。

5.4变压器1．理想变压器正常工作时，原、副线圈中不相同的物理量为()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．原线圈中感应电动势和副线圈中的感应电动势2．学习了变压器后，同学们想利用变压器把电压升高后给某一电灯供电，以下设计的电路中正确的是()3．如图所示，为四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用白炽灯泡相同，且都是“220V,40W”，当灯泡所消耗的功率都调于20W时，哪种台灯消耗的功率最小()4.有一电子线路中使用的小变压器，变压比为220V/6V，由于使用时间长了分不清原、副线圈，其外形如图所示，现要作为降压变压器使用，则电源(220V)应接在()A．ab两端B．cd两端C．ac两端D．bd两端5．如图所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n，原线圈接电压为u＝U0sinωt的正弦交流电，输出端接有一个交流电流表和一个电动机，电动机的线圈电阻为R，当输入端接通电源后，电动机带动一质量为m的重物匀速上升，此时电流表的示数为I，重力加速度为g，下列说法正确的是()A．电动机两端电压大于IRB．原线圈中的电流为nIC．电动机的输入电功率为U0I 2nD．重物匀速上升的速度为I(U0－2nIR)2nmg6．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为41，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图中R t为NTC型热敏电阻(阻值随温度的升高而减小)，R1为定值电阻，下列说法正确的是()A．交流电压u的表达式u＝362sin100πt VB．变压器原、副线圈中的电流之比随R t处温度的变化而变化C．R t温度升高时，变压器原线圈的输入功率变大D．R t温度升高时，电压表和电流表的示数均变大7．如图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220V的市电上，向额定电压为1.80×104V的霓虹灯供电，使它正常发光。

为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12mA时，熔丝就熔断。

高中物理选修3-2变压器1、理想变压器（1）构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。

①原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈。

②副线圈：与负极连接的线圈，也叫次级线圈。

③闭合铁芯（2）原理：电流磁效应、电磁感应（3）基本公式①功率关系：P入=P出无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率纸盒②电压关系：U1U2=n1n2即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比。

有多个副线圈时，U1n1=U2n2=U3n3③电流关系：只有一个副线圈时I1I2=n2n1由P入=P出及P=UI推出有多个副线圈时，U1I1=U2I2+U3I3+⋯+U n I n当原线圈中U1、I1代入有效值时，副线圈对应的U2、I2也是有效值，当原线圈中U1、I1为最大值或瞬时值时，副线圈中的U2、I2也对应最大值或瞬时值④原副线圈中通过每匝线圈的磁通量的变化率相等⑤原副线圈中电流变化规律一样，电流的周期频率一样（4）几种常用的变压器①自耦变压器-调压变压器如图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：就是一种自耦便要，它的构造如图所示。

线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上。

AB之间加上输入电压U1。

移动滑动触头P的位置就可以调节输出电压U2。

②互感器{电压互感器：用来把高电压变成低电压电流互感器：用来把大电流变成低电流交流电压表和电流表都有一定的量度范围，不能直接测量高电压和大电流。

用变压器把高电压变成低电压，或者把大电流变成小电流，这个问题就可以解决了。

这种变压器叫做互感器。

a、电压互感器电压互感器用来把高电压变成低电压，它的原线圈并联在高电压电路中，副线圈接入交流电压表。

根据电压表测得的电压U2和铭牌上注明的变压比（U1U2），可以算出高压电路中的电压。

课时分层作业(十) 变压器[基础达标练](时间：15分钟 分值：48分)选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分)1．在以下四种情况下，可以将电压升高供给电灯的变压器是( )【导学号：24622077】A BC DD [A 、C 图中原线圈接入恒定电流，变压器不能工作，故A 、C 错误；B 图中，原线圈匝数比副线圈匝数多，所以是降压变压器，故B 错误；D 图中，原线圈匝数比副线圈匝数少，所以是升压变压器，故D 正确．]2.一输入电压为220 V ，输出电压为36 V 的变压器副线圈烧坏了，为获知此变压器原副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图2­6­15所示，然后将原来线圈接到220 V 交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1 V ，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为 ( )图2­6­15A ．1 100,360B ．1 100,180C ．2 200,180D ．2 200,360B [对新绕线圈的理想变压器，根据变压比公式得n 1＝n 3U 1U 3＝5×2201＝1 100，变压器烧坏前，同理n 2＝n 1U 2U 1＝1 100×36220＝180，故B 正确．] 3．(多选)如图2­6­16甲所示，一理想变压器原副线圈的匝数比为2∶1，原线圈的电压随时间变化规律如图2­6­16乙所示，副线圈电路中接有灯泡，额定功率为22 W ；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，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 ( )甲 乙图2­6­16A ．灯泡的电压为110 VB ．副线圈输出交流电的频率为50 HzC ．U ＝220 V ，I ＝0.2 AD ．原线圈输入电压的瞬时值表达式为u ＝2202sin 100πt VABD [有效值为：U ＝22022V ＝220 V ，副线圈的电压为U 2＝n 2n 1U 1＝110 V ，电流为：22110 A ＝0.2 A ，电流表示数为：12×0.2 A＝0.1 A ，A 正确，C 错误；原线圈的频率为f ＝10.02Hz ＝50 Hz ，变压器不会改变频率，故B 正确；原线圈输入电压的瞬时值表达式为：u ＝2202sin 100πt V ，故D 正确．]4．理想升压变压器的原线圈接电流表A 1和电阻R 1后，接6 V 恒定直流电流，如图2­6­17所示，当副线圈的负载电阻R 2变大时，以下说法正确的是( )图2­6­17A ．输出功率减小B ．A 2读数减小C ．A 1读数减小D ．A 1读数不为零，且保持不变D [根据变压器的工作原理，变压器不能用来改变恒定直流电压，因此副线圈上无电压，无输出功率，由于原线圈构成直流通路，故电流表A 1有恒定读数，本题选项D 正确．]5．电阻为R 的负载接到20 V 直流电压上消耗的电功率是P ；用一个变压器，原线圈接最大值为200 V 的正弦交流电压，副线圈接电阻为R 的负载，要使负载上消耗的电功率为P 2，则变压器原、副线圈的匝数比为( )【导学号：24622078】A ．20∶1B ．102∶1C ．10∶1D ．1∶10C [原线圈输入电压U 1＝100 2 V ．根据题意，P ＝2R ，P 2＝U 22R，解得U 2＝10 2 V ，由变压器变压公式得变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝U 1∶U 2＝10∶1，选项C 正确．]6．普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图2­6­18中电流互感器ab 一侧线圈的匝数较少，工作时电流为I ab ，cd 一侧线圈的匝数较多，工作时电流为I cd ，为了使电流表能正常工作，则( )图2­6­18A ．ab 接MN 、cd 接PQ ，I ab <I cdB ．ab 接MN 、cd 接PQ ，I ab >I cdC ．ab 接PQ 、cd 接MN ，I ab <I cdD ．ab 接PQ 、cd 接MN ，I ab >I cdB [电流互感器ab 一侧线圈匝数比cd 一侧线圈匝数少，根据电流关系得I 1n 1＝I 2n 2，所以I ab >I cd ，电流表应接在电流较小的一侧，故选项B 正确．]7．(多选)一个理想变压器副线圈上接一个电阻，欲使此电阻的电功率增大，可以采取的措施是(每次只改变一个因素)( )【导学号：24622079】A ．增加原线圈的匝数n 1B ．减少原线圈的匝数n 1C ．增大电阻值D ．减少电阻值BD [电阻消耗的功率P ＝U 22R ，而U 1U 2＝n 1n 2，所以P ＝U 21n 22n 21R，P 要增大，减小n 1或R 即可．] 8．(多选)如图2­6­19，将额定电压为60 V 的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上．闭合开关S 后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V 和2.2 A ．以下判断正确的是( )图2­6­19A ．变压器输入功率为484 WB ．通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC ．通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD ．变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶3BD [变压器的输入功率P 1＝P 2＝I 2U 2＝2.2×60 W＝132 W ，选项A 错误；由U 1U 2＝n 1n 2得n 1n 2＝U 1U 2＝22060＝113，选项D 正确；由I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2n 1I 2＝311×2.2 A＝0.6 A ，选项B 正确；根据I ＝I m 2得副线圈上的电流的最大值I 2m ＝2I 2＝2.2 2 A ，选项C 错误．][能力提升练](时间：25分钟 分值：52分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1.如图2­6­20所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝4∶1，电源电压u ＝2202sin 314t V ，原线圈电路中接入熔断电流I 0＝1 A 的保险丝，副线圈电路中接入一可变电阻R ，则( )【导学号：24622080】图2­6­20A ．电压表的读数为77 VB ．当可变电阻R 的阻值变大时，电源的输入功率变大C ．可变电阻R 的阻值低于13.75 Ω时保险丝将熔断D ．副线圈的输出功率一定是200 WC [原线圈输入电压220 V ，由变压器变压公式，副线圈输出电压即电压表的读数为55 V ，选项A 错误；当可变电阻R 的阻值变大时，变压器输出功率减小，电源的输入功率变小，选项B 错误；可变电阻R 的阻值低于13.75 Ω时，变压器输出功率大于220 W ，原线圈电路中电流大于保险丝的熔断电流I 0＝1 A ，保险丝将熔断，选项C 正确；副线圈的输出功率随可变电阻的增大而减小，选项D 错误．]2. (多选)如图2­6­21所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2.原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大．用交流电压表测得a 、b 端和c 、d 端的电压分别为U ab 和U cd ，则( )图2­6­21A ．U ab ∶U cd ＝n 1∶n 2B ．增大负载电阻的阻值R ，电流表的读数变小C ．负载电阻的阻值越小，cd 间的电压U cd 越大D ．将二极管短路，电流表的读数加倍BD [变压器的变压比U 1U 2＝n 1n 2，其中U 1、U 2是变压器原、副线圈两端的电压．U 1＝U ab ，由于二极管的单向导电特性，U cd ≠U 2，选项A 错误；增大负载电阻R 的阻值，负载的电功率减小，由于P 入＝P 出，且P 入＝I 1U ab ，所以原线圈上的电流I 1减小，即电流表的读数变小，选项B 正确；c 、d 端的电压由输入电压U ab 决定，负载电阻R 的阻值变小时，U ab 不变，选项C 错误；根据变压器上的能量关系有E 输入＝E 输出，在一个周期T 的时间内，二极管未短路时有U ab I 1T ＝U 2R ·T 2＋0(U 为副线圈两端的电压)，二极管短路时有U ab I 2T ＝U 2RT ，由以上两式得I 2＝2I 1，选项D 正确．] 3．(多选)如图2­6­22(a)左侧调压装置可视为理想变压器，负载电路中R ＝55 Ω，、为理想电流表和电压表，若原线圈接入如图2­6­22(b)所示的正弦交变电压，电压表的示数为110 V ，下列表述正确的是( )(a) (b)图2­6­22A ．电流表的示数为2 AB ．原、副线圈匝数比为1∶2C ．电压表的示数为电压的有效值D ．原线圈中交变电压的频率为100 HzAC [电流表的示数为：I ＝U R ＝11055A ＝2 A ，A 正确；原、副线圈的电压比等于匝数比，所以匝数比为2∶1，B 错误；电压表的示数指交变电压的有效值，C 正确；由(b)知交变电压的周期为0.02 s ，故频率为50 Hz ，D 错误．]4．图2­6­23甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝5∶1，电阻R ＝20 Ω，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u 随时间t 的变化关系如图2­6­23乙所示．现将S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正确的是( )甲 乙图2­6­23A ．输入电压u 的表达式u ＝20 2sin 50πt (V)B ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率增大D ．若S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8 WD [由图乙知周期为0.02 s ，因此输入电压的表达式u ＝202sin 100πt V ，A 错；只断开S 2，L 1、L 2两端的电压小于额定电压，都不能正常发光，B 错；只断开S 2，负载电阻变大，功率变小，C 错；S 1换接到2后，据P ＝U 2出R 和U 入U 出＝n 1n 2得R 消耗的功率为0.8 W ，故选D.] 5．如图2­6­24甲所示理想自耦变压器的原线圈接有如图2­6­24乙所示的正弦式交变电压，副线圈接有可调电阻R ，触头P 与线圈始终接触良好，下列判断正确的是( )甲 乙图2­6­24A ．交变电源的电压u 随时间t 变化的规律是u ＝U 0cos 100πtB ．若仅将触头P 向A 端滑动，则电阻R 消耗的电功率增大C ．若仅使电阻R 增大，则原线圈的输入电功率增大D ．若使电阻R 增大的同时，将触头P 向B 端滑动，则通过A 处的电流一定增大AB [由题图乙可得交变电源的周期为T ＝0.02 s ，最大值为U 0，则电源的电压u ＝U 0cos(2πT ·t )＝U 0cos 100πt ，选项A 正确；由U 1U 2＝n 1n 2，若仅将触头P 向A 端滑动，即n 2增大，则副线圈的输出电压U 2增大，电阻R 消耗的电功率P ＝U 22R增大，选项B 正确；若仅使电阻R 增大，输出电压U 2一定，则输出电功率P ＝U 22R减小，原线圈的输入电功率减小，选项C 错误；若使电阻R 增大的同时，将触头P 向B 端滑动，则输出电压U 2减小，输出和输入的电功率减小，通过A 处的电流I 1＝P U 1一定减小，选项D 错误．]6．如图2­6­25所示，MN 和PQ 为处于同一平面内的两根平行的光滑金属导轨，垂直于导轨放置的金属棒ab 与导轨接触良好．N 、Q 端接理想变压器的原线圈，理想变压器的输出端有三组副线圈，分别接有电阻元件R 、电感元件L 和电容元件C .在水平金属导轨之间加一竖直向下的匀强磁场．若用I R 、I L 、L C 分别表示通过R 、L 和C 的电流，则下列判断中正确的是( )【导学号：24622081】图2­6­25A ．在ab 棒匀速运动且ab 棒中电流达到稳定后，I R ≠0、I L ≠0、I C ＝0B ．在ab 棒匀速运动且ab 棒中电流达到稳定后，I R ≠0、I L ＝0、IC ＝0C ．如果ab 棒在某一中心位置附近做非匀变速往复运动，那么I R ≠0、I L ≠0、I C ≠0D ．如果ab 棒做匀加速运动，那么I R ≠0、I L ≠0、I C ≠0C [当ab 棒匀速运动时，变压器输出电压为0，故I R 、I L 、I C 均为0，A 、B 均错误；当ab 棒做非匀变速往复运动时，变压器输出交变电压，所以三个电路中均有电流，C 正确；当ab 棒做匀加速运动时，变压器输出恒定电压，所以电阻、电感器中有电流，电容器处于断路，所以D 项错误．]二、非选择题(16分)7．如图2­6­26所示，匝数n ＝100的正方形线圈abcd 固定在竖直平面内，与电阻R 1、理想变压器连成电路．在线圈的中心水平放置一个条形磁铁，使磁铁绕竖直方向的轴OO ′匀速转动，使线圈内的磁通量Φ＝250πsin 100πt (Wb)．已知线圈的电阻r ＝4 Ω，R 1＝46 Ω，R 2＝10 Ω，其余导线的电阻不计．变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝4∶1.求：图2­6­26(1)线圈产生电动势的最大值E m ；(2)若断开S 2，闭合S 1，求磁铁从图示位置转过90°的过程中，通过R 1的电荷量q ；(3)断开S 1，闭合S 2，求R 2消耗的功率P .【导学号：24622082】【解析】 (1)E m ＝nBS ω＝n Φm ω解得E m ＝200 2 V.(2)q ＝I －Δt ，I －＝E －r ＋R 1，E －＝n ΔΦΔt解得q＝225πC.(3)E＝E m2，E＝U1＋I1r，U2＝I2R2，U1U2＝n1n2，I1n1＝I2n2P＝I22R2联立解得P≈238 W.【答案】(1)200 2 V (2)225πC (3)238 W。

课时跟踪检测（十） 变压器1．理想变压器正常工作时，原、副线圈中不相同的物理量为( ) 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 ．原线圈中的感应电动势和副线圈中的感应电动势解析：选D 理想变压器是没有能量损失的变压器，铁芯中无磁漏，所以每匝线圈中磁通量相等，其变化率相等，故A 、C 不符合题意；根据变压器的工作原理及用途可知，B 不符合题意，选D 。

2．将输入电压为220 V ，输出电压为6 V 的理想变压器改绕成输出电压为30 V 的变压器，副线圈原来是30 匝，原线圈匝数不变，则副线圈新增匝数为( )A ．120 匝B ．150 匝C ．180 匝D ．220 匝解析：选A 由变压比n 1n 2＝U 1U 2，则n 130＝2206，所以n 1＝1 100匝。

当U 2′＝30 V 时，n 1n 2′＝22030，所以n 2′＝150匝，故Δn 2＝n 2′－n 2＝120匝。

3．在如图1所示的两电路中，当a 、b 两端与e 、f 两端分别加上220 V 的交流电压时，测得c 、d 间与g 、h 间的电压均为110 V ；若分别在c 、d 与g 、h 的两端加上110 V 的交流电压，则a 、b 间与e 、f 间的电压分别为( )图1A ．220 V ,220 VB ．220 V ,110 VC ．110 V ,110 VD ．220 V ,0解析：选B 对变压器，根据U 1U 2＝n 1n 2可得U ab ＝220 V ；对滑动变阻器来说，当gh 间接上110 V 电压时，ef 间电压U ef ＝110 V ，故B 选项正确。

4.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V 的正弦交流电源上，如图2所示。

设副线圈回路中电阻两端的电压为U ，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k ，则( )图2A ．U ＝66 V ，k ＝19B ．U ＝22 V ，k ＝19C. U ＝66 V ，k ＝13D ．U ＝22 V ，k ＝13解析：选A 设原线圈中电流为I 1，原、副线圈电压比220 V －I 1R U ＝n 1n 2＝3，原、副线圈电流比I 1I 2＝13，由欧姆定律可得，副线圈回路中电阻两端电压U ＝I 2R ，联立解得U ＝66 V 。