高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册3 变压器第1课时学案

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册3 变压器第1课时学案，共6页。学案主要包含了自主学习，学始于疑，合作探究一，合作探究二，合作探究三，进阶闯关检测等内容，欢迎下载使用。
预习案
【自主学习】
1、阅读教材56-57页，观察相关图片，说说变压器的构造主要分哪几部分？
2、变压器工作的基础是什么？能否改变恒定电压的电流？
3.根据实验得出电压与匝数的关系是什么？
【学始于疑】（请将预习中不能解决的问题记录下来，供课堂解决。）
课堂案
【合作探究一】认识变压器的构造及功能
1、观察变压器教学模型，认识变压器有哪几部分组成？各部分名称是什么？工作原理是什么？
【合作探究二】观察演示实验，总结规律
1、观察演示实验，猜想输出电压与匝数是什么关系？如何设计实验验证想法？
演示实验
器材：可拆变压器，学生电源，多用电表，导线若干
实验步骤：
（1）按图示电路连接电路
（2）原线圈接低压交流电源2V，保持原线圈匝数n1不变，分别取副线圈匝数n2=n1，n1，2 n1，用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的电压，记入表格。
（3）原线圈接低压交流电源2V，保持副线圈匝数n2不变，分别取原线圈匝数n1=n2，n2，2 n2，用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的电压，记入表格。
U1＝2V
2.分析实验数据，思考为什么电压与匝数不是严格成正比？
3.总结：理想变压器模型特点
4.根据变压的升降可分为哪两种变压器？
5.变压器中能量是如何转化的？
课堂练习1：本节教材课后练习2
课堂练习2：本节教材课后练习3
课堂练习3：理想变压器的原线圈的匝数为110匝，副线圈匝数为660匝，若原线圈接在6 V的交流电源上，则副线圈两端电压为 （ ）；若原线圈接在6 V的电池上，则副线圈两端电压为 （ ）；
A.36 VB.6 V C.1 VD.0 V
【合作探究三】规律推导
1.理想变压器输入与输出功率是什么关系？
2.理想变压器输入电流与输出电流之比是否也等于原、副线圈匝线之比？
课堂练习4：
2．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦式交流电源，副线圈接“220 V 60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则( )
A．交流电流表的示数为eq \f(3\r(2),220) A B．电源输出功率为1 200 W
C．交流电流表的示数为eq \f(3,220) A D．原线圈两端电压为11 V
思考：如果三匝或多匝线圈公式是什么样？（选讲）
【进阶闯关检测】
A类基础关
1、一台理想变压器原线圈的匝数为4400匝,与220V的电源相连,当副线圈接入额定电压为36V的灯泡时,能够正常发光.则变压器副线圈的匝数为( )
A、36匝 B、72匝 C、720匝 D、1440匝
2．(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“电池电动势和内阻的测量”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，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
B类能力关
3．如图所示，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(可视为理想的)的示数分别是( )
A．120 V,0.10 A B．240 V,0.025 A
C．120 V,0.05 A D．240 V,0.05 A
4．为完成“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验，必须要选用的是________。
A．有闭合铁芯的原、副线圈 B．无铁芯的原、副线圈
C．交流电源 D．直流电源 E．多用电表(交流电压挡)
F．多用电表(交流电流挡)
用匝数na＝60匝和nb＝120匝的变压器，实验测量数据如下表
根据测量数据可判断连接电源的线圈是________(选填“na”或“nb”)。
C类综合关（选做）
5．如图甲是线圈绕垂直于磁场的轴在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦式电流图像，把该交流电压加在图乙中变压器的A、B两端，已知理想变压器原线圈Ⅰ和副线圈Ⅱ的匝数比为5∶1，交流电流表和交流电压表均为理想电表，电阻R＝1 Ω，其他各处电阻不计，以下说法正确的是( )
A．在t＝0.1 s、0.5 s时，穿过线圈的磁通量最大
B．线圈转动的角速度为10π rad/s
C．电压表的示数为eq \r(2) V
D．电流表的示数为0.40 A
6.如图所示，理想变压器原线圈的匝数n1＝100，两个副线圈的匝数分别为n2＝5和n3＝10，L1是“2 V 2 W”的小灯泡，L2是“4 V 4 W”的小灯泡。当原线圈接上交变电压时，L1、L2都正常发光，那么，原线圈中的电压和电流分别为( )
A．40 V eq \f(1,20) AB．6 V eq \f(1,20) A
C．40 V eq \f(3,20) AD．6 V eq \f(3,20) A
参考答案：
课堂练习4答案：C
解析 副线圈电压U2＝220 V，电流I2＝eq \f(P,U2)＝eq \f(3,11) A，则原线圈两端电压U1＝eq \f(20,1)×U2＝4400 V，电流I1＝eq \f(1,20)×I2＝eq \f(3,220) A，所以交流电流表的示数为eq \f(3,220) A，选项A、D错误，C正确；电源输出功率等于灯泡消耗的功率，为60 W，选项B错误。
闯关检测答案：
1．C
2.AD
解析 变压器的输出电压跟输入电压以及原、副线圈匝数比都有关，因此需要用可拆卸的变压器研究，选项A、D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，副线圈的电压小于原线圈的电压，选项C错误。
3.D
解析 由于灯泡正常发光，所以U2＝12 V，根据eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)解得U1＝240 V；两个灯泡均正常发光，I2＝2eq \f(P,U2)＝1 A，根据eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)解得I1＝0.05 A，故D正确。
4．ACE nb
解析 变压器的原理是互感现象，如果原线圈中通的是直流电，则副线圈中不会有感应电流产生，故应选择交流电流；探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系需要测量电压，应选择多用电表(交流电压挡)；为了让变压效果明显需要选用含有闭合铁芯的原、副线圈。故应选用ACE。由于存在漏磁，所以副线圈测量电压值应该小于理论变压值，即nb为输入端，na为输出端。
5．D
解析 由图像可知，在t＝0.1 s、0.5 s时，电压最大，此时磁通量的变化率最大，穿过线圈的磁通量为零，所以A项错误；根据图像可知，交流电流的周期是0.4 s，ω＝eq \f(2π,T)＝5π rad/s，所以B项错误；电压表读数为副线圈电压的有效值，原线圈的电压的有效值为10 V，由电压与匝数成正比可得副线圈的电压有效值为2 V，所以电压表的示数为2 V，所以C项错误；因I2＝eq \f(2,1) A＝2 A，由eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)得I1＝0.40 A，所以电流表的示数为0.40 A，D项正确。
6. C
解析 对多个副线圈，变压器的原线圈和副线圈的电压关系满足U1∶U2∶U3＝n1∶n2∶n3。由输入功率和输出功率相等得n1I1＝n2I2＋n3I3。本题两小灯泡均正常发光，对L1必有U2＝2 V，I2＝eq \f(P2,U2)＝1 A，对L2有U3＝4 V，I3＝eq \f(P3,U3)＝1 A。原线圈上电压U1＝eq \f(n1,n2)U2＝eq \f(n1,n3)U3＝40 V。P入＝P出＝6 W。原线圈中的电流I1＝eq \f(n2I2＋n3I3,n1)＝eq \f(3,20) A或I1＝eq \f(P入,U1)＝eq \f(6,40) A＝eq \f(3,20) A。故选项C正确。
次数
1
3
4
原线圈匝数
n1
n2
n2
副线圈匝数
2n1
n2
2n2
输入电压
输出电压
结论
Ua/V
1.80
2.80
3.80
4.90
Ub/V
4.00
6.01
8.02
9.98