2019版高考物理创新大一轮复习浙江专版课件：第十章+交变电流+第2课时

实验15 探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系(加试)[考纲解读](1)实验时会选择合适的电源电压，知道测量线圈两端电压的仪器。

(2)能运用控制变量的方法，有序地设计实验步骤。

(3)会设计实验数据记录表，并记录实验数据。

(4)知道安全使用多用电表测量交流电压的要求。

(5)知道确保安全的实验操作要求。

(6)能根据实验记录的数据，总结实验规律。

1.多用电表交流电压挡量程选择及读数：要先估计被测电压的大致范围，再选择恰当的量程，若不知道被测电压的大致范围，则应选择交流电的最大量程进行测量。

2.可拆变压器的组装：把两个线圈穿在铁芯上，闭合铁芯。

3.设计实验数据记录表：4.输入、输出端电压的测量：用交流电压表测量输入、输出电压。

5.改变输入端电压，重新测量输入、输出端电压：改变输入电压，输出电压也随之改变，但是两者的比值不变。

6.对调原、副线圈，重新测量输入、输出端电压：对调原、副线圈后，输出端电压发生变化，两者的比值为对调前的倒数。

7.改变线圈匝数，重新测量输入、输出端电压：改变线圈匝数后，输出电压随之变化，输入、输出电压的比值也随之变化。

8.实验结果分析及结论得出：在误差允许的范围内，变压器线圈两端的电压与匝数成正比，数学表达式为：U1U2＝n1n2。

1.做“探究变压器两个线圈的电压关系”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.原线圈接交流电压，电表用直流电压挡C.原线圈接直流电压，电表用交流电压挡D.原线圈接交流电压，电表用交流电压挡答案 D2.如图所示是“探究变压器两个线圈的电压关系”的实验示意图，a线圈接交流电源，b线圈接交流电压表，在实验过程中()A.只增加b线圈的匝数，电压表的示数一定增大B.只增加a线圈的匝数，电压表的示数一定增大C.同时增加a、b两线圈的匝数，电压表的示数一定增大D.只改变a线圈两端的电压，电压表的示数不变答案 A3.某同学选用匝数可调的可拆变压器来“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验，变压器原线圈两端所接的电源应是电压为12 V的低压________(选填“交流电源”或“直流电源”)。

（浙江专版）2019届高考物理一轮复习第10章交变电流传感器2 第二节变压器、远距离输电及传感器课后达标能力提升新人教版编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（（浙江专版）2019届高考物理一轮复习第10章交变电流传感器2 第二节变压器、远距离输电及传感器课后达标能力提升新人教版）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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2 第二节变压器、远距离输电及传感器（建议用时：60分钟)一、单项选择题1．用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电,变压器输出电压是110 V，通过负载的电流图象如图所示，则（)A．变压器输入功率约为3．9 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．负载电流的函数表达式i＝0．05sin错误! A解析：选A．由题图可知通过负载的电流最大值为I m＝0．05 A，周期T＝0．02 s，故电流的函数表达式i＝I m sin错误!t＝0．05sin 100πt（A），D错误；理想变压器匝数比等于电压比,即n1∶n2＝U1∶U2＝2∶1，C错误；输出电压U2＝110 V，其最大值U2m＝2U2＝110 2 V，B错误；理想变压器输入功率等于输出功率，即输入功率P＝I2U2＝错误!×110 W≈3．9 W，A 正确．2．如图所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r 的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1．在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2．则( )A．用户端的电压为错误!B．输电线上的电压降为UC．理想变压器的输入功率为I21rD．输电线路上损失的电功率为I1U解析:选A．根据理想变压器的工作原理,得I1U1＝I2U2，所以用户端的电压U2＝错误!，选项A正确；输电线上的电压降U′＝I1r＝U－U1，选项B错误;变压器的输入功率P1＝I1U－I错误!r ＝I1U1，选项C错误；输电线路上损失的功率P′＝I错误!r＝I1(U－U1)，选项D错误．3．(2018·扬州模拟)如图所示，理想变压器的原线圈接入u＝11 000错误!·sin 100πt（V)的交变电压，副线圈通过电阻r＝6 Ω的导线对“220 V 880 W”的电器R L供电，该电器正常工作．由此可知( ）A．原、副线圈的匝数比为50∶1B．交变电压的频率为100 HzC．副线圈中电流的有效值为4 AD．变压器的输入功率为880 W解析：选C．由题可知,副线圈输出电压U2＝220 V＋U r，错误!＝错误!＝错误!＜错误!，故A 错误；2πf＝100π Hz，f＝50 Hz，故B错误；I2＝错误! A＝4 A，故C正确；由于理想变压器P入＝P出＝I错误!r＋880 W＞880 W,故D错误．4．在如图所示的铁芯上绕有4个线圈，匝数之比为n1∶n2∶n3∶n4＝1∶1∶2∶1,今在线圈1两端接正弦交流电源，下列判断正确的是（)A．U1＝U2＝错误!U3＝U4B．U1＝U2＝错误!U3，U4＝0C．U1＝U2＋U3＋U4D．以上均不对解析：选B．线圈1、2、3的电压关系遵守变压比公式，线圈4中的磁通量始终为0，不产生感应电动势，故U4＝0，B正确．5．(2018·江苏师大附中等四校联考)如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图；图中变压器均可视为理想变压器,图中电表均为理想交流电表；设发电厂输出的电压一定,两条输电线总电阻用R0表示，变阻器R相当于用户用电器的总电阻．当用电器增加时，相当于R变小，则当用电进入高峰时( ）A．电压表V1、V2的读数均不变，电流表A2的读数增大,电流表A1的读数减小B．电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大,电流表A3的读数减小C．电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变D．线路损耗功率不变解析：选C．因为输入电压和匝数比都不变，电压表V1、V2的读数均不变,用电高峰期，电阻减小，电流增大，根据电流比等于匝数比的倒数且匝数比不变知电流都增大,故A错误；输电线上的电压损失增大,故电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数增大，故B错误；电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变，等于输电线的电阻值，故C正确；线路上的电流变大，则线路消耗的功率变大，选项D错误．6．（2018·南通高三调研)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1,原线圈接在频率为50 Hz的正弦交流电源上，电流表A为理想电表，副线圈两端接入一只“220 V40 W”的灯泡,此时灯泡正常发光．则（)A．电流表的示数为0．18 AB．电源的输出功率为40 WC．电源的输出电压为2 200 VD．副线圈中交变电流的频率为10 Hz解析:选B．副线圈上的灯泡正常发光，故副线圈上的电流大小为I2＝错误!＝错误! A，根据错误!＝错误!，可得原线圈上的电流大小为I1＝错误! A≈0．036 A,故A项错误;电源的输出功率等于副线圈上消耗的功率,所以电源的输出功率为40 W，故B项正确;由错误!＝错误!，输出电压U2＝220 V，知U1＝1 100 V，故C项错误；副线圈中电流的频率与原线圈中电流频率相同，故D项错误．7．如图所示，甲是远距离输电线路的示意图,乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则（）A．用户用电器上交流电的频率是100 HzB．发电机输出交流电的电压有效值是500 VC．输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D．当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小解析:选D．由u－t图象可知,交流电的周期T＝0．02 s，故频率f＝错误!＝50 Hz，选项A错误;交流电的最大值U m＝500 V，故有效值U＝错误!＝250错误! V，选项B错误；输电线上的电流由降压变压器副线圈上的电阻和降压变压器原副线圈的匝数比决定，选项C错误；当用户用电器的总电阻增大时，副线圈上的电流减小，根据错误!＝错误!，原线圈（输电线)上的电流减小，根据P＝I21R，得输电线上损失的功率减小，选项D正确．8．如图为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器．原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P,使输出电压有效值由220 V降至110 V．调节前后( )A．副线圈中的电流比为1∶2B．副线圈输出功率比为2∶1C．副线圈的接入匝数比为2∶1D．原线圈输入功率比为1∶2解析：选C．根据欧姆定律I＝UR，U2由220 V降至110 V,副线圈上的电流变为原来的错误!，即调节前后，副线圈上电流之比为2∶1，选项A错误;根据P＝UI知，U、I均变为原来的错误!时，副线圈上输出的功率变为原来的错误!,即调节前后副线圈的输出功率之比为4∶1，选项B 错误；根据理想变压器电压与匝数的关系错误!＝错误!，当U2由220 V降至110 V时，n2变为原来的错误!,即调节前后副线圈接入的匝数比为2∶1，选项C正确;根据理想变压器P入＝P出,所以原线圈输入功率等于副线圈的输出功率，即调节前后原线圈输入功率之比为4∶1,选项D错误．9．（2018·江苏八校联考)有一种调压变压器的构造如图所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，C、D之间加上输入电压,转动滑动触头P就可以调节输出电压．图中A为交流电流表，V为交流电压表,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,C、D两端接正弦交流电源，变压器可视为理想变压器，则下列说法正确的是( )A．当R3不变,滑动触头P顺时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小B．当R3不变,滑动触头P逆时针转动时，电流表读数变小,电压表读数变小C．当P不动，滑动变阻器滑动触头向上滑动时，电流表读数变小，电压表读数变小D．当P不动,滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大,电压表读数变大解析：选A．当R3不变，P顺时针转动时，n MN减小，由错误!＝错误!，知U MN减小,则电压、电流表读数均减小，A项正确，同理知B项错误；当P不动时，匝数n MN不变，输出电压U MN不变,滑片向上滑动,根据串反并同，得电压表示数变大，电流表示数变小，C项错误,同理知D 项也错误．二、多项选择题10．(2018·南京检测）如图，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( ）A．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n1∶n2＝11∶3解析：选BD．变压器的输入功率P1＝P2＝I2U2＝2．2×60 W＝132 W，选项A错误；由错误!＝错误!得错误!＝错误!＝错误!＝错误!,选项D正确；由错误!＝错误!得I1＝错误!I2＝错误!×2．2 A ＝0．6 A，选项B正确；根据I＝错误!得副线圈上的电流的最大值I2m＝错误!I2＝2．2错误! A，选项C错误．11．如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节,在副线圈两端连接了定值电阻R和滑动变阻器R,P为滑动变阻器的滑动触头．在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则( ）A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时,电流表读数变小C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时,电流表读数变大D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小解析:选BC．保持Q的位置不动，则U2不变，将P向上滑动时，R接入电路的电阻变大，根据I2＝错误!知，I2变小，由错误!＝错误!得I1也变小，即电流表读数变小，选项A错误，选项B正确；保持P的位置不动,将Q向上滑动时，U2变大，则根据P2＝U22R＋R知副线圈输出功率变大，由P1＝P2知，变压器原线圈输入功率P1变大,而P1＝I1U，输入电压U一定,I1变大，即电流表读数变大，选项C正确，选项D错误．12．如图所示理想变压器的三个线圈的匝数n1∶n2∶n3＝1∶4∶4，在M、N间接正弦交流电源，在a、b和c、d间接相同的电阻器R，则（）A．U1＝U2＝4U3B．U2＝U3＝2U1C．I1＝4I2＝4I3D．P1＝2P2＝2P3解析：选BCD．由于副线圈有两个相同的铁芯，所以原线圈中的磁通量与副线圈中的磁通量关系为：Φ1＝2Φ2＝2Φ3,磁通量变化率关系为:错误!＝2错误!＝2错误!,故每匝线圈产生的感应电动势关系为：e1＝2e2＝2e3,对理想变压器有：U1＝n1e1，U2＝n2e2，U3＝n3e3，因此,可得：错误!＝错误!＝错误!，代入n1∶n2∶n3＝1∶4∶4得U2＝U3＝2U1，故A错误，B正确；由能量守恒得：P＝P2＋P3＝2P2＝2P3，D正确；由I1U1＝2I2U2＝2I3U3得:I1＝4I2＝4I3，C正确．113．如图，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R＝11R0,V是理想电压表．现将负载电阻的阻值减小为R＝5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5．0 V,则（）A．此时原线圈两端电压的最大值约为34 VB．此时原线圈两端电压的最大值约为24 VC．原线圈两端原来的电压有效值为68 VD．原线圈两端原来的电压有效值为48 V解析：选AD．当负载电阻阻值减小为R＝5R0时,根据串并联电路规律，R两端电压为R0两端电压的5倍，因为电压表测量R两端的电压，所以U R0＝错误!×5 V＝1 V,故副线圈两端电压为U2＝6 V，根据公式错误!＝错误!可得此时原线圈两端电压的有效值为U1＝24 V，所以此时原线圈两端电压的最大值约为24错误! V≈34 V，A正确、B错误；因为变化过程中变压器的输入电流不变,所以对于副线圈中变化前后电流也不变,则变化后电压U′2＝IR0＋5IR0,变化前，U2＝IR0＋11IR0＝12IR0，所以U2＝2U′2＝12 V，根据公式错误!＝错误!可得原线圈两端原来的电压有效值为48 V,D正确、C错误．14．电流互感器和电压互感器如图所示．其中n1、n2、n3、n4分别为四组线圈的匝数，a、b为两只交流电表，则( )A．A为电流互感器,且n1<n2，a是电流表B．A为电压互感器，且n1>n2,a是电压表C．B为电流互感器,且n3<n4，b是电流表D．B为电压互感器，且n3>n4，b是电压表解析：选AD．由题图可知A为电流互感器,B为电压互感器，因此a是电流表，b是电压表,在A中,有I1n1＝I2n2,要把大电流变为小电流，有n2>n1；在B中，有错误!＝错误!，要把高电压变为低电压，则有n3>n4；综上所述可知，选项A、D正确．15．如图所示的电路中，T为一降压式自耦调压变压器．开始时灯泡L正常发光，现在电源电压U略降低,为使灯泡L仍能正常发光，可采用的措施是( ）A．将自耦调压变压器的滑片P适当上滑B．将自耦调压变压器的滑片P适当下滑C．适当增大滑动变阻器R2的阻值D．适当减小滑动变阻器R2的阻值解析：选AC．若保持负载总电阻不变，电源电压U略降低时，为使灯泡L仍能正常发光,只需输出电压U2保持不变．根据变压比错误!＝错误!,可得U2＝错误!U,由此可知,n2应增大，自耦调压变压器的滑片P应适当上滑，选项A正确，选项B错误；若保持匝数比不变，根据变压比错误!＝错误!，可得U2减小,为使灯泡L仍能正常发光，加在L两端的电压应不变,则加在R1两端的电压应减小,故总电流应减小，负载总电阻应增大，R2应增大，选项C正确，选项D错误．。

[选考导航]第1讲 交变电流的产生和描述知识排查交变电流和其图象1.交变电流(1)定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流。

(2)图象：如图(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流。

其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，如图(a)所示。

2.正弦式交变电流的产生和图象(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。

(2)图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线。

如图(e)、(f)、(g)所示。

交变电流的描述1.周期和频率(1)周期(T)：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式T＝2πω。

(2)频率(f)：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数。

单位是赫兹(Hz)。

(3)周期和频率的关系：T＝1f或f＝1T。

2.正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)(1)电动势e随时间变化的规律：e＝E m sin__ωt。

(2)负载两端的电压u随时间变化的规律：u＝U m sin__ωt。

(3)电流i随时间变化的规律：i＝I m sin__ωt。

其中ω等于线圈转动的角速度，E m ＝nBSω。

3.交变电流的瞬时值、峰值、有效值(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，瞬时值的表达式是时间的函数。

(2)峰值：交变电流(电流、电压或电动势)所能达到的最大的值，也叫最大值。

(3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值。

对正弦式交变电流，其有效值和峰值的关系为：EU I电感和电容对交变电流的影响1.电感器对交变电流的阻碍作用(1)感抗：电感器对交变电流阻碍作用的大小。

(2)影响因素：线圈的自感系数越大，交流的频率越高，感抗越大。