3 变压器 课时1 变压器[学习目标] 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1．构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫作原线圈，与负载连接的线圈叫作副线圈．2．原理：互感现象是变压器工作的基础．原线圈中电流的大小、方向在不断变化，铁芯中激发的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势． 二、电压与匝数的关系1．理想变压器：没有能量损失的变压器叫作理想变压器，它是一个理想化模型． 2．电压与匝数的关系理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，即U 1U 2＝n 1n 2.3．两类变压器副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器叫作降压变压器；副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫作升压变压器． 三、变压器中的能量转化原线圈中电场的能量转变成磁场的能量，变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，在副线圈中产生了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量．1．判断下列说法的正误．(1)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．( √ ) (2)输入交变电流的频率越高，输出交变电流的电压就越高．( × ) (3)变压器能改变交变电流的电压，也能改变恒定电流的电压．( × )(4)理想变压器不仅能改变交变电流的电压和电流，也能改变交变电流的功率和频率．( × ) (5)理想变压器的输入和输出功率相等．( √ )2．一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，则副线圈中的输出电压为________，输出功率为________，变压器原线圈中的电流为________． 答案 250 V 50 kW 5 A解析 由U 1U 2＝n 1n 2，得U 2＝U 1n 2n 1＝10×103×140 V ＝250 V ；由理想变压器功率关系，得P 入＝P 出＝U 1I 1＝U 2I 2＝250×200 W ＝50 kW ，同时得I 1＝U 2I 2U 1＝250×20010×103A ＝5 A.一、变压器的原理 电压与匝数的关系 1．变压器的构造变压器由闭合铁芯、原线圈、副线圈组成，其构造示意图与电路中的符号分别如图1甲、乙所示．图12．变压器的工作原理 (1)原理互感现象是变压器工作的基础．电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，所以铁芯中的磁场也在不断变化．变化的磁场在副线圈中产生了感应电动势，副线圈也能够输出电流． (2)原理图解3．变压器原、副线圈中的电压关系 (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．自耦变压器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，反之则可以升高电压，如图2所示．图2(多选)如图3所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶2，U1＝2202sin ωt (V)，n1＝1 100匝，以下说法正确的是()图3A．穿过原、副线圈的磁通量的变化率之比为1∶2B．穿过原、副线圈的磁通量的变化率的最大值相等，均为25VC．原、副线圈每一匝产生的电动势有效值相等，均为0.2 VD．原、副线圈电压的最大值之比为1∶2答案BCD解析对于理想变压器，由于没有磁通量损耗，所以穿过原、副线圈的磁通量的大小相等，磁通量的变化率相等，A错误．根据E1＝n1ΔΦΔt得磁通量的变化率的最大值为每一匝线圈产生的电动势的最大值，即(ΔΦΔt)max＝22021 100V＝25V，所以每一匝线圈产生的电动势的有效值为0.2 V，B、C正确．由于原、副线圈的匝数比为1∶2，所以原、副线圈电压的最大值之比也为1∶2，D正确．一自耦变压器如图4所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈，在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针转到N点的过程中()图4A ．U 2>U 1，U 2降低B ．U 2>U 1，U 2升高C ．U 2<U 1，U 2降低D ．U 2<U 1，U 2升高答案 C解析 由U 1U 2＝n 1n 2，n 1>n 2知U 2<U 1；滑动触头从M 点顺时针旋转至N 点的过程中，n 2减小，n 1不变，U 1不变，则U 2降低，C 项正确． 二、理想变压器原、副线圈的功率关系和电流关系 导学探究 阅读教材回答下列三个问题：(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？ (2)根据能量守恒推导只有一个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系． (3)根据能量守恒推导有多个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系．答案 (1)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，忽略变压器铁芯中涡流造成能量损耗．所以理想变压器的输入功率等于输出功率，即P 入＝P 出．(2)由能量守恒有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，则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＋… 知识深化 1．功率关系从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率，即P 入＝P 出． 2．电流关系(1)只有一个副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2或I 1I 2＝n 2n 1.(2)当有多个副线圈时，I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3＋…或n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…(2019·广州外国语学校期中)如图5，理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝4∶1，电压表和电流表均为理想电表，灯泡电阻R L ＝110 Ω，A 、B 端电压u 1＝2202sin 100πt (V)．下列说法正确的是( )图5A ．副线圈输出的交流电的频率为25 HzB ．电压表的示数为55 2 VC ．电流表的示数为1.0 AD ．变压器输入功率为27.5 W 答案 D解析 由题可知，交流电的频率f ＝50 Hz ，故A 错误；原线圈两端的电压有效值为22022 V＝220 V ，由U 1U 2＝n 1n 2可知U 2＝55 V ，电压表的示数为55 V ，故B 错误；电流表的示数为55110 A＝0.5 A ，故C 错误；变压器的输入功率等于输出功率，大小为0.5×55 W ＝27.5 W ，故D 正确．三、理想变压器的制约关系和动态分析 1．电压、电流、功率的制约关系(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(只有一个副线圈时)．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，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，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，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n 1、n 2→U 2→I 2→P 出→P 入→I 1.(多选)(2019·孝感市八校联盟高二下期末联考)理想变压器的原线圈连接一只理想电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q 调节，如图6所示，在副线圈上连接了定值电阻R 0和滑动变阻器R ，P 为滑动变阻器的滑片．原线圈两端接在电压为U 的交流电源上．则( )图6A ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表的读数变小B ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表的读数变大C ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表的读数变大D ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表的读数变小 答案 AC解析 在原、副线圈匝数比一定的情况下，变压器的输出电压由输入电压决定．因此保持Q 的位置不动，输出电压不变，将P 向上滑动时，副线圈电路总电阻增大，则输出电流减小，输入电流也减小，则电流表的读数变小，故A 正确，B 错误；保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，则输出电压变大，输出电流变大，输入电流也变大，则电流表的读数变大，故C 正确，D 错误．针对训练 (2019·三明市高二下期末联考)如图7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K 断开，当K 接通时，以下说法正确的是( )图7A ．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 上的电压减小C ．通过灯泡L 1的电流增大D ．原线圈中的电流增大 答案 D解析 输入电压和原、副线圈的匝数比不变，由U 1U 2＝n 1n 2可知副线圈两端M 、N 的输出电压不变，A 错误；当K 接通时，副线圈电路的总电阻减小，总电流I 2变大，输电线等效电阻R 上的电压增大，并联部分的电压减小，通过灯泡L 1的电流减小，B 、C 错误；由I 1I 2＝n 2n 1可知，电流I 2变大，则I 1变大，即原线圈中的电流增大，D 正确．1．(变压器的工作原理)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 答案 C解析 通有正弦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，故穿过原、副线圈的磁通量始终相等，B 错误；由互感现象知，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，D 错误．2．(理想变压器基本关系的应用)(多选)如图8所示，一理想变压器的原线圈匝数n 1＝1 100匝，副线圈匝数n 2＝220匝．交流电源的电压u ＝2202sin 100πt (V)，电阻R ＝44 Ω，电压表、电流表均为理想交流电表，则下列说法正确的是( )图8A ．副线圈中交变电流的频率为50 HzB ．电压表的示数为44 VC ．电流表A 1的示数为0.2 AD ．电流表A 2的示数为1.4 A 答案 ABC解析 根据交流电源的电压u ＝2202sin 100πt (V)可知，该交流电源的电压的最大值为220 2 V ，电压的有效值为220 V ，频率为50 Hz.变压器可以改变交变电压和交变电流的大小，但不改变交变电流的频率，故副线圈中交变电流的频率为50 Hz ，选项A 正确；交流电表的示数为有效值，根据变压器原、副线圈的电压关系U 1U 2＝n 1n 2，得U 2＝44 V ，即电压表的示数为44 V ，由欧姆定律得I 2＝U 2R ＝1 A ，即电流表A 2的示数为1 A ，根据变压器原、副线圈的电流关系I 1I 2＝n 2n 1，得I 1＝0.2 A ，即电流表A 1的示数为0.2 A ，选项B 、C 正确，D 错误． 3．(理想变压器的动态分析)(多选)如图9所示，是通过变压器给用户供电的示意图，变压器的输入电压是电网电压，基本稳定，输出电压通过输电线输送给用户，输电线的总电阻用R 0表示，用变阻器的电阻R 表示用户用电器的总电阻，当变阻器的滑动触头P 向上移动时，以下说法正确的是( )图9A ．相当于增加用电器的个数B ．V 1的示数随V 2示数的增大而增大C ．A 1的示数随A 2示数的减小而减小D ．变压器的输入功率减小 答案 CD解析 当变阻器的滑动触头P 向上移动时，用电器的总电阻增大，相当于并联时的用电器数目减少，同时变压器的输入功率减小，由于电网输入电压不变，所以输出电压不变，两个电压表的示数不变，故选项A 、B 错误，D 正确；I 1I 2＝n 2n 1，I 2减小，所以A 1的示数I 1随A 2示数I 2的减小而减小，故选项C 正确．4．(理想变压器的动态分析)(多选)(2020·济南二中模拟)图10甲为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为4∶1，原线圈接图乙所示的正弦交流电．图中R T 为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R 1为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表．则下列说法正确的是( )图10A ．图乙所示电压的瞬时值表达式为u ＝51sin 50πt (V)B ．变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4C ．变压器输入、输出功率之比为1∶4D ．R T 处温度升高时，电压表示数不变，电流表的示数变大 答案 BD解析 原线圈接题图乙所示的正弦交变电流，由题图乙知最大电压为51 V ，周期为0.02 s ，角速度ω＝2πT ＝100π rad/s ，则电压的瞬时值表达式为u ＝51sin 100πt (V)，故A 错误；由I 1I 2＝n 2n 1可知，变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4，故B 正确；根据变压器的工作原理可知，理想变压器的输入、输出功率之比应为1∶1，故C 错误；电压表测得是原线圈的输入电压，恒定不变，则副线圈的输出电压不变，R T 处温度升高时，阻值减小，根据欧姆定律可知，电流表的示数变大，故D 正确.训练1 变压器的工作原理及基本规律考点一 对变压器原理的理解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 答案 ABC2．如图1所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n 1∶n 2＝4∶1，当导体棒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1A ．3 mAB ．48 mAC ．0D ．与R 的阻值有关答案 C解析 当导体棒在平行导轨上匀速切割磁感线时，产生的电流是恒定的，不会使副线圈的磁通量变化，因而副线圈中无感应电流，选项C 正确． 考点二 变压器的基本规律3．(2019·江苏卷)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 V C ．降低200 V D ．增加200 V答案 D解析 由U 1U 2＝n 1n 2知ΔU 1ΔU 2＝n 1n 2，代入数据得ΔU 2＝200 V ，故D 正确．4．(2019·济南市期末)用有效值为220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一灯泡供电，变压器输出电压的有效值是110 V ，通过灯泡的电流随时间变化的规律如图2所示，则( )图2A ．变压器的输入功率为110 WB ．输出电压的最大值是110 VC ．变压器原、副线圈匝数比是1∶2D ．变压器原线圈所在电路中电流的最大值为 2 A 答案 A解析 由题图可知流过该灯泡的电流的有效值为I 2＝I m 2＝22A ＝1 A ，因此变压器的输入功率为P ＝110×1 W ＝110 W ，A 正确；变压器的输出电压的最大值应为U m ＝2U 2＝110 2 V ，B 错误；由变压器的工作原理知U 1U 2＝n 1n 2，解得n 1n 2＝2，C 错误；I 1I 2＝n 2n 1，代入数据解得I 1＝12 A ，则变压器原线圈所在电路中电流的最大值为22A ，D 错误． 5.(多选)如图3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流电源上．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3A ．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 理想变压器的输入功率等于输出功率，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＝115 2 A ≈3.1 A ，选项C 错误．6.(多选)如图4所示，Q 是熔断电流为1 A 的保险丝，R 为用电器，理想变压器的原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝2∶1.原线圈的电压为u ＝2202sin (100πt ) V ．要使保险丝不熔断，则( )图4A ．副线圈中电流最大值不超过2 AB ．副线圈中电流有效值不超过2 AC ．R 的阻值一定不能小于55 ΩD ．R 的阻值一定不能小于77 Ω答案 BC解析 保险丝的原理是电流的热效应，应该用电流的有效值进行计算．由U 1U 2＝n 1n 2得：U 2＝n 2n 1U 1＝12×220 V ＝110 V ．由I 1I 2＝n 2n 1得：I 2＝n 1n 2I 1＝21×1 A ＝2 A ，所以R min ＝U 2I 2＝55 Ω，故B 、C 正确．7.自耦变压器的铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图5所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1 900匝，原线圈为1 100匝，接在电压有效值为220 V 的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R 上的功率为2.0 kW ，设此时原线圈中电流有效值为I 1，负载两端电压的有效值为U 2，且变压器是理想变压器，则U 2和I 1分别约为( )图5A ．380 V 和5.3 AB ．380 V 和9.1 AC ．240 V 和5.3 AD ．240 V 和9.1 A答案 B解析 由理想变压器原、副线圈中电压、电流及功率关系可得：U 1U 2＝n 1n 2，I 1I 2＝n 2n 1，U 1I 1＝U 2I 2＝P 2，所以，当变压器输出电压调至最大时，副线圈的匝数也最大，为n 2＝1 900匝，负载R上的功率也最大，为2.0 kW ，则U 2＝n 2n 1U 1＝1 9001 100×220 V ＝380 V ，I 1＝P 2U 1＝2.0×103220A ≈ 9.1 A ，故选项B 正确．8.在如图6甲、乙所示的电路中，当A 、B 接10 V 交流电压时，C 、D 间电压为4 V ；当M 、N 接10 V 直流电压时，P 、Q 间电压也为4 V ．现把C 、D 接4 V 交流电压，P 、Q 接4 V 直流电压，则A 、B 间和M 、N 间的电压分别是( )图6A ．10 V 10 VB ．10 V 4 VC ．4 V 10 VD ．10 V 0答案 B解析 题图甲是一个自耦变压器，当A 、B 作为输入端，C 、D 作为输出端时，是一个降压变压器，两边的电压之比等于两边线圈的匝数之比．当C 、D 作为输入端，A 、B 作为输出端时，是一个升压变压器，两边的电压比也等于两边线圈的匝数之比，所以C 、D 接4 V 交流电压时，A 、B 间将得到10 V 交流电压．题图乙是一个分压电路，当M 、N 作为输入端时，上下两个电阻上的电压跟它们的电阻的大小成正比．但是当把电压加在P 、Q 两端时，电流只经过下面的电阻，上面的电阻中没有电流，M 、P 两端也就没有电势差，即M 、P 两点的电势相等，所以当P 、Q 接4 V 直流电压时，M 、N 两端电压也是4 V ，故B 正确．9．(2018·天津卷)教学用发电机能够产生正弦式交变电流．利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R 供电，电路如图7所示，理想交流电流表A 、理想交流电压表V 的读数分别为I 、U ，R 消耗的功率为P .若发电机线圈的转速变为原来的12，则( ) 图7 A ．R 消耗的功率变为12P B ．电压表V 的读数变为12U C ．电流表A 的读数变为2ID ．通过R 的交变电流频率不变答案 B解析 发电机线圈的转速变为原来的12，由E ＝nBSω2知，原线圈中输入电压变为原来的12，频率变为原来的12.根据U 1U 2＝n 1n 2，则U 2变为原来的12，即U 2＝12U ，则通过R 的电流变为原来的12，R 消耗的功率P 2＝U 22R ＝14P ，根据I 1I 2＝n 2n 1，原线圈上的电流也变为原来的12，即电流表A 的读数变为12I ，故选B. 10. (2019·天津宝坻区第一中学期末)一理想变压器原、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8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8A ．U ＝66 V ，k ＝19B ．U ＝22 V ，k ＝19C ．U ＝66 V ，k ＝13D ．U ＝22 V ，k ＝13答案 A解析 原、副线圈两端电压比等于线圈匝数比，根据副线圈回路中负载电阻两端的电压为U ，可知副线圈两端电压为U ，原线圈两端电压为3U ，通过副线圈的电流I 2＝U R ，根据I 1I 2＝n 2n 1可得通过原线圈的电流I 1＝U 3R ，原线圈接有电压为220 V 的交流电，则220 V ＝3U ＋U 3R·R ，整理可得U ＝66 V ；根据P ＝I 2R ，又因为电阻相等，I 1∶I 2＝1∶3，可得原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为P 1∶P 2＝1∶9，即k ＝19，根据以上分析可知，选项A 正确． 训练2 变压器的动态分析1.(多选)(2019·湖南长郡中学高二上月考)如图1所示，理想变压器的原线圈接有频率为f 、电压为U 的交流电，副线圈接有光敏电阻R (阻值随光照强度增强而减小)、理想交流电流表A ，下列说法正确的是( )图1A ．当U 增大时，变压器的输入功率增大B ．当f 减小时，变压器的输入功率减小C ．当光照增强时，交流电流表A 的示数减小D ．当滑动触头P 向下滑动时，交流电流表A 的示数增大答案 AD解析 当U 增大时，根据U 1U 2＝n 1n 2可得副线圈两端的电压增大，所以副线圈消耗的电功率增大，则变压器的输入功率增大，A 正确；变压器的输入功率与交流电频率无关，B 错误；当光照增强时，R 减小，电流增大，交流电流表A 的示数增大，C 错误；当滑动触头P 向下滑动时，n 1n 2变小，即U 2增大，电流增大，所以交流电流表A 的示数增大，D 正确． 2．如图2所示的交流电路中，理想变压器输入电压为U 1，输入功率为P 1，输出功率为P 2，各交流电表均为理想电表．当滑动变阻器R 的滑动触头向下移动时( )图2A ．灯L 变亮B ．各个电表读数均变大C ．因为U 1不变，所以P 1不变D ．P 1变大，且始终有P 1＝P 2答案 D解析 理想变压器的输出电压由输入电压和原、副线圈的匝数比决定，输入电压和原、副线圈的匝数比均不变，所以输出电压也不变，输入功率和输出功率始终相等，当滑动变阻器R 的滑动触头向下移动时，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，副线圈电路的总电阻减小，所以总电流变大，消耗的功率将变大，R 0两端的电压变大，所以灯L 两端的电压变小，电压表的示数变小，灯L 变暗，由于总的电流变大，而通过灯L 的电流变小，则通过滑动变阻器的电流变大，所以电流表的示数变大，D 正确．3.(多选)如图3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3A ．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 向下滑动时，变压器的输入电流变小D ．P 向下滑动时，变压器的输出功率变大答案 BC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 的亮度不随P 的滑动而改变，故选项A 错误，B 正确．P 向下滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，副线圈负载总电阻R 总变大，由I 2＝U 2R 总知，通过副线圈的电流I 2变小，输出功率P 出＝U 2I 2变小，再由I 1I 2＝n 2n 1知输入电流I 1也变小，故选项C 正确，D 错误． 4．(多选)如图4所示，理想变压器接在接头a 时，原、副线圈的匝数比为10∶1，b 是原线圈的中心接头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c 、d 两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u＝2202sin 100πt V，则()图4A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22 VB．当单刀双掷开关与b连接时，电压表的示数为11 VC．单刀双掷开关与a连接，将滑动变阻器滑片P向上移动，则电压表的示数不变，电流表的示数变小D．单刀双掷开关与a连接，将滑动变阻器滑片P向上移动，则电压表和电流表的示数都变大答案AC解析当单刀双掷开关与a连接时，根据电压与匝数成正比可知，原线圈的电压的最大值为220 2 V，所以副线圈的电压的最大值为22 2 V，电压表的示数为电压的有效值，即电压表的示数为222V＝22 V，A正确；当单刀双掷开关与b连接时，理想变压器原、副线圈的2匝数比由10∶1变为5∶1，根据电压与匝数成正比可知，此时副线圈的电压有效值为44 V，即电压表的示数为44 V，B错误；单刀双掷开关与a连接，将滑动变阻器滑片P向上移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，副线圈电路的总电阻变大，由于电压是由变压器决定的，则电流表的示数变小，电压表的示数不变，C正确，D错误．5.如图5所示为原、副线圈的匝数均可调节的理想变压器，原线圈两端接一正弦交变电流，一小灯泡L和滑动变阻器串联于副线圈两端，滑动触头P置于中间，小灯泡正常发光．为了使小灯泡亮度变暗，可以采取的措施有()图5A．仅减少原线圈的匝数n1B．仅增加副线圈的匝数n2C．仅改变R接入电路的电阻，将滑动触头P向B端滑动D．仅增大原线圈中交流电的电压答案C解析 仅减少原线圈的匝数使得副线圈中的电压增大，输出功率增大，小灯泡亮度变亮，A 错误；仅增加副线圈的匝数，输出电压增大，故输出功率增大，小灯泡亮度变亮，B 错误；仅改变R 接入电路的电阻，将滑动触头P 向B 端滑动的过程中滑动变阻器接入电路的阻值增大，所以副线圈上的电流减小，通过灯泡的电流减小，所以灯泡亮度变暗，C 正确；仅增大原线圈中交流电的电压，则副线圈中的电压增大，通过小灯泡的电流增大，小灯泡亮度变亮，D 错误．6．如图6甲所示，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．原线圈接正弦交流电源，输入电压u 随时间t 的变化关系如图乙所示．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( )图6A ．输入电压u 的表达式为u ＝202sin 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，电阻R 消耗的电功率为0.8 W答案 D解析 由题图乙可知交变电流的周期T ＝0.02 s ，角速度ω＝2πT＝100π rad/s ，所以u ＝202sin 100πt (V)，选项A 错误；原本L 2正常发光，只断开S 2后，两灯泡串联，总电阻增大，电流减小，输入功率也减小，L 1、L 2均不能正常发光，选项B 、C 错误；由变压器的电压关系U 1U 2＝n 1n 2可得副线圈电压U 2＝n 2n 1U 1＝4 V ，S 1换接到2后，电阻R 消耗的功率P ＝U 22R ＝4220W ＝0.8 W ，选项D 正确．7．(多选)(2019·开封市模拟)国家电网公司推进智能电网推广项目建设，拟新建智能变电站 1 400座．变电站起变换电压作用的设备是变压器，如图7所示，理想变压器原线圈输入电压u ＝2202sin 100πt (V)，电压表、电流表都为理想电表．则下列判断正确的是( )。
⾼中物理必修⼆框架图必修2重要知识点总结⾼中物理的学习需要有⼀个知识点框架图来对整体的思路进⾏梳理，⼀个好的思维导图对于物理的学习也是⾮常帮助的。
⾼中物理必修⼆框架必修2物理知识点总结曲线运动1．在曲线运动中,质点在某⼀时刻(某⼀位置)的速度⽅向是在曲线上这⼀点的切线⽅向。
2．物体做直线或曲线运动的条件：（已知当物体受到合外⼒F作⽤下,在F⽅向上便产⽣加速度a）（1）若F（或a）的⽅向与物体速度v的⽅向相同，则物体做直线运动；（2）若F（或a）的⽅向与物体速度v的⽅向不同，则物体做曲线运动。
3．物体做曲线运动时合外⼒的⽅向总是指向轨迹的凹的⼀边。
4．平抛运动：将物体⽤⼀定的初速度沿⽔平⽅向抛出，不计空⽓阻⼒，物体只在重⼒作⽤下所做的运动。
两分运动说明：（1）在⽔平⽅向上由于不受⼒，将做匀速直线运动；（2）在竖直⽅向上物体的初速度为零，且只受到重⼒作⽤，物体做⾃由落体运动。
5．以抛点为坐标原点，⽔平⽅向为x轴（正⽅向和初速度的⽅向相同），竖直⽅向为y轴，正⽅向向下.6．①⽔平分速度：②竖直分速度：③t秒末的合速度④任意时刻的运动⽅向可⽤该点速度⽅向与x轴的正⽅向的夹⾓表⽰7．匀速圆周运动：质点沿圆周运动，在相等的时间⾥通过的圆弧长度相同。
8．描述匀速圆周运动快慢的物理量（1）线速度v：质点通过的弧长和通过该弧长所⽤时间的⽐值，即v＝s/t，单位m/s；属于瞬时速度，既有⼤⼩，也有⽅向。
⽅向为在圆周各点的切线⽅向上9.匀速圆周运动是⼀种⾮匀速曲线运动，因⽽线速度的⽅向在时刻改变（2）⾓速度：ω＝φ/t(φ指转过的⾓度，转⼀圈φ为 )，单位 rad/s或1/s；对某⼀确定的匀速圆周运动⽽⾔，⾓速度是恒定的（3）周期T，频率f＝1/T（4）线速度、⾓速度及周期之间的关系：10．向⼼⼒：向⼼⼒就是做匀速圆周运动的物体受到⼀个指向圆⼼的合⼒，向⼼⼒只改变运动物体的速度⽅向，不改变速度⼤⼩。
11．向⼼加速度：描述线速度变化快慢，⽅向与向⼼⼒的⽅向相同，12．注意的结论：（1）由于⽅向时刻在变，所以匀速圆周运动是瞬时加速度的⽅向不断改变的变加速运动。
3变压器[学习目标] 1.了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(重点)。
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(重点)。
一、变压器的原理1．变压器的构造如图，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。
一个线圈与交流电源连接，叫作原线圈，也叫初级线圈；另一个线圈与负载连接，叫作副线圈，也叫次级线圈。
2．变压器的原理互感现象是变压器工作的基础。
电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场。
由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化。
变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，所以尽管两个线圈之间没有导线相连(彼此绝缘)，副线圈也能够输出电流。
说明：变压器不改变交变电流的周期和频率。
3．变压器中的能量转化原线圈中电场的能量转变成磁场的能量，通过铁芯使变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，在副线圈中产生了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量。
二、实验：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．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U1U2＝n1n2。
5．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变压值。
