高中人教版 (2019)第三章 交变电流3 变压器课时作业

这是一份高中人教版 (2019)第三章 交变电流3 变压器课时作业，共28页。

【核心素养目标】
知识点一 变压器的原理
【情境导入】
1．把两个没有用导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连到交流电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上。接通电源，我们会看到小灯泡发光，结合实验现象思考变压器的原、副线圈没有连在一起，原线圈中的电流是如何“流到”副线圈中去的？
2．探究分析变压器中闭合铁芯的作用是什么？
【知识梳理】
1．构造：由 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 ，与负载连接的线圈叫作 ．
2．原理： 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 ．
【重难诠释】
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甲、乙所示．
2．变压器的工作原理图
注意 (1)变压器不改变交变电流的周期和频率．(2)变压器只对交变电流起作用，对恒定电流不起作用．(3)变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的．
【典例精析】例1．关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是( )
A．通有正弦式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
知识点二 实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
【重难诠释】
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
多用电表、可拆变压器(如图甲)、学生电源、开关、导线若干
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，读出电压值，并记录在表格中．
(3)保持匝数不变，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，记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值．
4．实验结论
实验分析表明，在误差允许范围内，原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2).
5．注意事项
(1)在改变学生电源的电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作．
(2)为了保证人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱．
(3)为了保证多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量．
【典例精析】
例2．在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中．
(1)为了确保实验的安全，下列做法正确的是____________________________________．
A．为了保证人身安全，只能使用低压直流电源，所用电压不要超过12 V
B．连接好电路后，可不经检查电路是否正确，直接接通电源
C．因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱
D．为了保证多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测
(2)某实验小组通过实验，记录的数据如下表：
通过分析实验数据可得出的实验结论是____________________________________．
知识点三 理想变压器的基本关系
【情境导入】
变压器线圈两端的电压与匝数的关系可以通过实验来探究。
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6 V低压交流电源，保持原线圈匝数n1不变，分别取副线圈匝数n2＝eq \f(1,2)n1、n1、2n1，用多用电表交流电压挡分别测出副线圈两端的电压，记入表格。
(3)原线圈接6 V低压交流电源，保持副线圈匝数n2不变，分别取原线圈匝数n1＝eq \f(1,2)n2、n2、2n2，用多用电表交流电压挡分别测出副线圈两端的电压，记入表格。
总结实验现象，得出什么结论？
【知识梳理】
1．理想变压器：没有 的变压器叫作理想变压器，它是一个理想化模型．
(1)原、副线圈中的电流产生的磁场完全束缚在闭合铁芯内，即无“漏磁”．
(2)原、副线圈不计电阻，电流通过时不产生焦耳热，即无“铜损”．
(3)闭合铁芯中的涡流为零，即无“铁损”．
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 ，即eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2).
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 变压器；副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫作 变压器．
4. 原线圈中电场的能量转变成 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 的能量．
【重难诠释】
1．电压关系
(1)只有一个副线圈时，eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2).
当n2>n1时，U2>U1，变压器使电压升高，是升压变压器．
当n2(2)有多个副线圈时，eq \f(U1,n1)＝eq \f(U2,n2)＝eq \f(U3,n3)＝…
2．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．
3．电流关系
(1)只有一个副线圈时，U1I1＝U2I2或eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1).
(2)当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋…
【典例精析】
例3．如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220eq \r(2)·sin 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．下列说法正确的是( )
A．电流表的示数为1 A
B．原线圈的输入功率为220eq \r(2) W
C．电压表的示数为110eq \r(2) V
D．副线圈输出交流电的周期为50 s
针对训练
一、单选题
1．一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻、和的阻值分别为、和，A为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为。该变压器原、副线圈匝数的比值为（ ）
A．2B．3C．4D．5
2．如图所示的电路中，a、b接在内阻不计的交流发电机上，发电机有N匝矩形线圈，线圈面积为S，处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕线圈平面内与磁场垂直的轴以角速度ω匀速转动。T为理想变压器，原、副线圈的匝数分别为n1和n2，A1、A2为理想交流电流表，R为定值电阻。当线圈转动的角速度变为后，下列说法正确的是（ ）
A．A1的示数变为原来的B．A2的示数变为原来的
C．R中电流的频率变为原来的2倍D．R消耗的电功率变为原来的
3．如图所示，小型发电机的矩形线圈（电阻不计）在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，通过电刷与副线圈匝数可调的理想变压器相连，副线圈上接有定值电阻R1、滑动变阻器R2和理想电压表。下列措施可以增大电压表示数的是（ ）
A．增大线圈转动的周期B．减小磁场的磁感应强度
C．向上移动副线圈的滑片P2D．向右移动滑动变阻器的滑片P1
4．如图所示的自耦变压器为理想变压器，R为定值电阻，在ab两端输入正弦交流电，将滑片P向下移动，使原线圈的匝数减少为原来的80%，则变压器副线圈输出电压将会是原来的（ ）
A．1.2倍B．1.25倍C．0.8倍D．0.75倍
5．若在实验中用匝数匝和匝的变压器，对应的电压测量数据如表所示。根据测量数据，下列说法正确的是（ ）
A．一定是原线圈
B．一定是原线圈
C．可能是原线圈
D．可能是副线圈
6．如图所示，为某学习小组设计的浴室用电安全原理图，用原、副线圈匝数比为5:1的理想变压器给浴室降压供电，原线圈输入交变电压u=311 sin 100πt(V)，已知照明灯额定功率为44W，排气扇电动机内阻为2Ω，电流表示数为2A，各用电器均正常工作，保险丝电阻不计，电表均为理想电表。则（ ）
A．副线圈输出电压的有效值为40V
B．变压器的输入功率为88W
C．排气扇输出功率为44W
D．若关掉排气扇，变压器输入功率不变
7．手机无线充电技术越来越普及，图甲是某款手机无线充电装置，其工作原理如图乙所示，其中送电线圈和受电线圈的匝数比N1：N2＝5：1，两个线圈中所接电阻的阻值均为R。当ab间接上220V的正弦交变电流后，受电线圈中产生交变电流实现给手机快速充电，这时手机两端的电压为5V，充电电流为2A。若把装置线圈视同为理想变压器，则下列说法正确的是（ ）
A．若送电线圈中通以恒定电流，则受电线圈中将产生恒定电流
B．流过送电线圈与受电线圈的电流之比为5：1
C．快速充电时，受电线圈cd两端的输出电压为42.5V
D．若送电线圈中电流均匀增加，则受电线圈中电流也一定均匀增加
8．理想变压器与三个阻值相同的定值电阻R1、R2、R3组成如图所示的电路，变压器原、副线圈的匝数比为1∶2。在a、b间接入正弦式交变电流，则下列说法正确的是（ ）
A．R1、R2、R3两端的电压之比为2∶1∶2
B．R1、R2、R3消耗的功率之比为4∶1∶4
C．a、b间输入功率与变压器输入功率之比为15∶2
D．a、b间输入电压与变压器输入电压之比为3∶1
二、多选题
9．关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是（ ）
A．原、副线圈缠绕在一个闭合铁芯上，是为了减少磁场能的损失，有效地传送电能
B．铁芯不用整块金属做成，是为了防止原、副线圈短路，造成危险
C．变压器不改变交变电流的频率，只改变电压大小
D．当原线圈接入恒定电流时，副线圈也有电压输出
10．如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为，电流表、电压表均为理想电表，是光敏电阻（其阻值随照射光强度增大而减小）。原线圈接入电压随时间按变化的交流电，下列说法正确的是（ ）
A．交流电的频率为100Hz
B．电压表的示数为110V
C．照射的光强度增大时，电流表的示数变大
D．照射的光强度增大时，电压表示数变大，灯泡变得更亮
11．如图所示，甲是一固定的水平放置内阻不计的圆形导体线圈，线圈匝数N=100匝，面积，线圈的两端P、Q与原、副线圈匝数比n1∶n2=3∶2的理想变压器原线圈相连接，变压器的副线圈连接一额定电压为8 V的小灯泡L和滑动变阻器R。在线圈所在的空间存在着与线圈平面垂直的磁场，磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。规定垂直于线圈平面向上为B的正方向，则下列说法中正确的是（ ）
A．在1.57×10-2~4.71×10-2 s时间内，P点的电势高于Q点的电势
B．线圈中产生的感应电动势的有效值为12 V
C．小灯泡能正常发光
D．滑动变阻器的滑动端向上滑动时，小灯泡的亮度将减小
12．如图所示的理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=1∶2，U1=220sinωt（V），n1=1100匝，以下说法中正确的是（ ）
A．穿过原、副线圈的磁通量之比为1∶2
B．穿过原、副线圈的磁通量变化率的最大值相等，均为V
C．原、副线圈每一匝产生的电动势有效值相等，均为0.2V
D．原、副线圈的电压最大值之比为1∶2
13．如图所示，一理想变压器原线圈连接正弦交流电源、电阻R1和电流表A1，副线圈连接电压表V、电流表A2和滑动变阻器R2，电路中电表均为理想电表，将滑动变阻器R2的滑片向下滑动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电压表V示数不变
B．电流表A1示数变小
C．电流表A2示数变大
D．电流表A1与电流表A2示数比值不变
14．如图所示为一理想变压器，n1为原线圈，接一正弦交流电，n2=n3，在n2、n3两个线圈上分别获得35 V电压。要想得到70 V电压，c、d、e、f连接方式为（ ）
A．d、e连在一起，c、f为输出端
B．c、f连在一起，e、d为输出端
C．e、c连在一起，f、d为输出端
D．f、d连在一起，e、c为输出端
物理观念
了解变压器的构造及工作原理.
科学思维
掌握理想变压器原、副线圈电压、电流、功率的关系．
科学探究
通过实验探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系.3
科学态度与责任
通过变压器知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。
原线圈匝数n1
100
200
400
400
副线圈匝数n2
400
400
200
800
原线圈两端的电压U1(V)
1.96
4.90
8.00
4.86
副线圈两端的电压U2(V)
7.80
9.76
3.90
9.64
实验次数
1
2
3
4
U1/V
0.90
1.40
1.90
2.40
U2/V
2.00
3.01
4.02
5.02
第三章 交变电流
第3节 变压器
【核心素养目标】
知识点一 变压器的原理
【情境导入】
1．把两个没有用导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连到交流电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上。接通电源，我们会看到小灯泡发光，结合实验现象思考变压器的原、副线圈没有连在一起，原线圈中的电流是如何“流到”副线圈中去的？
2．探究分析变压器中闭合铁芯的作用是什么？
【答案】
1.变压器的原、副线圈虽然都套在同一个铁芯上，但两线圈是彼此绝缘的，原线圈是利用了互感现象在副线圈中感应出电流的，并不是原线圈的电流直接流到副线圈中去。
2．变压器的铁芯为闭合铁芯，形成一个闭合磁路，使副线圈中的磁通量变化与原线圈中的磁通量变化基本相同。
【知识梳理】
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．
【重难诠释】
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甲、乙所示．
2．变压器的工作原理图
注意 (1)变压器不改变交变电流的周期和频率．(2)变压器只对交变电流起作用，对恒定电流不起作用．(3)变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的．
【典例精析】例1．关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是( )
A．通有正弦式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】
通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁通量Φ是变化的，A错误；因理想变压器无漏磁，穿过原、副线圈的磁通量相等，故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，电流不通过铁芯，故D错误．
知识点二 实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
【重难诠释】
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
多用电表、可拆变压器(如图甲)、学生电源、开关、导线若干
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，读出电压值，并记录在表格中．
(3)保持匝数不变，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，记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值．
4．实验结论
实验分析表明，在误差允许范围内，原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2).
5．注意事项
(1)在改变学生电源的电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作．
(2)为了保证人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱．
(3)为了保证多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量．
【典例精析】
例2．在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中．
(1)为了确保实验的安全，下列做法正确的是____________________________________．
A．为了保证人身安全，只能使用低压直流电源，所用电压不要超过12 V
B．连接好电路后，可不经检查电路是否正确，直接接通电源
C．因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱
D．为了保证多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测
(2)某实验小组通过实验，记录的数据如下表：
通过分析实验数据可得出的实验结论是____________________________________．
【答案】
(1)D (2)在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比
【解析】
(1)变压器使用的是交流电压，因此为了保证人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不超过12 V，A错误；实验通电前必须要先检查电路是否正确，通电时用手接触裸露的导线、接线柱等，会将人体并联入电路中，导致所测数据不准确，同时也有安全隐患，B、C错误；使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，D正确．
(2)分析每组实验数据，可知eq \f(U1,U2)与eq \f(n1,n2)的值近似相等，可得出的实验结论是，在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比．
知识点三 理想变压器的基本关系
【情境导入】
变压器线圈两端的电压与匝数的关系可以通过实验来探究。
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6 V低压交流电源，保持原线圈匝数n1不变，分别取副线圈匝数n2＝eq \f(1,2)n1、n1、2n1，用多用电表交流电压挡分别测出副线圈两端的电压，记入表格。
(3)原线圈接6 V低压交流电源，保持副线圈匝数n2不变，分别取原线圈匝数n1＝eq \f(1,2)n2、n2、2n2，用多用电表交流电压挡分别测出副线圈两端的电压，记入表格。
总结实验现象，得出什么结论？
【答案】
电压与匝数成正比，即eq \f(U1,U2) ＝eq \f(n1,n2)。
【知识梳理】
1．理想变压器：没有能量损耗的变压器叫作理想变压器，它是一个理想化模型．
(1)原、副线圈中的电流产生的磁场完全束缚在闭合铁芯内，即无“漏磁”．
(2)原、副线圈不计电阻，电流通过时不产生焦耳热，即无“铜损”．
(3)闭合铁芯中的涡流为零，即无“铁损”．
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eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2).
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．
4. 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．
【重难诠释】
1．电压关系
(1)只有一个副线圈时，eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2).
当n2>n1时，U2>U1，变压器使电压升高，是升压变压器．
当n2(2)有多个副线圈时，eq \f(U1,n1)＝eq \f(U2,n2)＝eq \f(U3,n3)＝…
2．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．
3．电流关系
(1)只有一个副线圈时，U1I1＝U2I2或eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1).
(2)当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋…
【典例精析】
例3．如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220eq \r(2)·sin 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．下列说法正确的是( )
A．电流表的示数为1 A
B．原线圈的输入功率为220eq \r(2) W
C．电压表的示数为110eq \r(2) V
D．副线圈输出交流电的周期为50 s
【答案】A
【解析】
原线圈中电压的有效值为220 V，根据电压与匝数成正比eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)可得，副线圈中电压的有效值为110 V，则电压表的示数为110 V，故C错误；因为电阻R＝55 Ω，故副线圈中的电流为I2＝eq \f(U2,R)＝2 A，则原线圈中的电流为I1＝eq \f(n2,n1)I2＝1 A，电流表的示数为1 A，故A正确；由输入功率和输出功率相等可得原线圈中的输入功率为P＝I22R＝(2 A)2×55 Ω＝220 W，故B错误；原线圈中交流电的周期为T＝eq \f(2π,100π) s＝0.02 s，则副线圈中输出交流电的周期也为0.02 s，故D错误．
针对训练
一、单选题
1．一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻、和的阻值分别为、和，A为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为。该变压器原、副线圈匝数的比值为（ ）
A．2B．3C．4D．5
【答案】B
【解析】设原、副线圈的匝数比为k，原线圈的电流为，则有副线圈的电流为
原线圈的电压
因为电源电压的有效值恒定，所以有
代入数据则有
解得
故选B。
2．如图所示的电路中，a、b接在内阻不计的交流发电机上，发电机有N匝矩形线圈，线圈面积为S，处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕线圈平面内与磁场垂直的轴以角速度ω匀速转动。T为理想变压器，原、副线圈的匝数分别为n1和n2，A1、A2为理想交流电流表，R为定值电阻。当线圈转动的角速度变为后，下列说法正确的是（ ）
A．A1的示数变为原来的B．A2的示数变为原来的
C．R中电流的频率变为原来的2倍D．R消耗的电功率变为原来的
【答案】D
【解析】AB．发电机产生电压的有效值即原线圈电压
根据变压比可知，副线圈电压
副线圈电流即A2的示数
根据变流比，原线圈电流即A1的示数
当线圈转动的角速度变为后，两电流表的示数均变为原来的一半，故AB错误；
C．变压器不改变电流频率，通过R中电流的频率
当线圈转动的角速度变为后，电流的频率变为原来的一半，故C错误；
D．R消耗的电功率
当线圈转动的角速度变为后，R消耗的电功率变为原来的，故D正确。
故选D。
3．如图所示，小型发电机的矩形线圈（电阻不计）在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，通过电刷与副线圈匝数可调的理想变压器相连，副线圈上接有定值电阻R1、滑动变阻器R2和理想电压表。下列措施可以增大电压表示数的是（ ）
A．增大线圈转动的周期B．减小磁场的磁感应强度
C．向上移动副线圈的滑片P2D．向右移动滑动变阻器的滑片P1
【答案】C
【解析】A．根据感应电动势计算公式可知，增大线圈转动的周期，线圈产生的感应电动势减小，则副线圈两端的电压减小，通过定值电阻的电流减小，电压表的示数减小，故A错误；
B．根据感应电动势计算公式可知，减小磁场的磁感应强度，线圈产生的感应电动势减小，则副线圈两端的电压减小，通过定值电阻的电流减小，电压表的示数减小，故B错误；
C．向上移动副线圈的滑片，n2增大，则副线圈两端的电压增大，通过定值电阻的电流增大，电压表的示数增大，故C正确；
D．向右移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器接入电路的阻值增大，通过定值电阻的电流减小，电压表的示数减小，故D错误。
故选C。
4．如图所示的自耦变压器为理想变压器，R为定值电阻，在ab两端输入正弦交流电，将滑片P向下移动，使原线圈的匝数减少为原来的80%，则变压器副线圈输出电压将会是原来的（ ）
A．1.2倍B．1.25倍C．0.8倍D．0.75倍
【答案】B
【解析】由知
所以当时，变压器副线圈输出电压
即变压器副线圈输出电压将会是原来的1.25倍。
故选B。
5．若在实验中用匝数匝和匝的变压器，对应的电压测量数据如表所示。根据测量数据，下列说法正确的是（ ）
A．一定是原线圈
B．一定是原线圈
C．可能是原线圈
D．可能是副线圈
【答案】B
【解析】表格中每组数据都可以看出电压之比略大于匝数之比，结合有一定的能量损失，可知一定为原线圈输入电压，一定是原线圈，B正确，ACD错误。
故选B。
6．如图所示，为某学习小组设计的浴室用电安全原理图，用原、副线圈匝数比为5:1的理想变压器给浴室降压供电，原线圈输入交变电压u=311 sin 100πt(V)，已知照明灯额定功率为44W，排气扇电动机内阻为2Ω，电流表示数为2A，各用电器均正常工作，保险丝电阻不计，电表均为理想电表。则（ ）
A．副线圈输出电压的有效值为40V
B．变压器的输入功率为88W
C．排气扇输出功率为44W
D．若关掉排气扇，变压器输入功率不变
【答案】B
【解析】A．原线圈输入电压的最大值为
Um=311 V
有效值为
U1=220 V
根据理想变压器电压与匝数的关系得
U1∶U2=n1∶n2=5∶1
可知副线圈输出电压的有效值
U2=44 V
A错误；
B．变压器的输出功率为
P出=U2I=44×2 W=88 W
根据理想变压器的输入功率等于输出功率，可知变压器输入功率为
P入=88 W
B正确；
C．由
P出=P灯＋P扇=44 W＋P扇=88 W
可得
P扇=44 W
照明灯中电流
排气扇中电流
I扇=I-I灯=1 A
排气扇内阻发热功率为
由
P扇=P热＋P′出
可得排气扇输出功率为
P′出＝42 W
C错误；
D．关掉排气扇，变压器输出功率减小，所以输入功率减小，D错误。
故选B。
7．手机无线充电技术越来越普及，图甲是某款手机无线充电装置，其工作原理如图乙所示，其中送电线圈和受电线圈的匝数比N1：N2＝5：1，两个线圈中所接电阻的阻值均为R。当ab间接上220V的正弦交变电流后，受电线圈中产生交变电流实现给手机快速充电，这时手机两端的电压为5V，充电电流为2A。若把装置线圈视同为理想变压器，则下列说法正确的是（ ）
A．若送电线圈中通以恒定电流，则受电线圈中将产生恒定电流
B．流过送电线圈与受电线圈的电流之比为5：1
C．快速充电时，受电线圈cd两端的输出电压为42.5V
D．若送电线圈中电流均匀增加，则受电线圈中电流也一定均匀增加
【答案】C
【解析】A．若送电线圈中通以恒定电流，不会产生电磁感应，则受电线圈中将不会产生电流，故A错误；
B．根据理想变压器的工作原理，原、副线圈的电流与匝数成反比，则流过送电线圈与受电线圈的电流之比为1：5，故B错误；
C．根据理想变压器电压与匝数关系有
U2＝U1＝U1
I1＝I2＝×2A＝A
Uab＝U1＋I1R
U2＝I2R＋U手机
整理可得
220＝5U2＋R
U2＝2R＋5
联立解得
Ucd＝U2＝42.5V
故C正确；
D．若送电线圈中电流均匀增加，则两线圈中的磁通量均匀变化，受电线圈中电流为恒定电流，故D错误。
故选C。
8．理想变压器与三个阻值相同的定值电阻R1、R2、R3组成如图所示的电路，变压器原、副线圈的匝数比为1∶2。在a、b间接入正弦式交变电流，则下列说法正确的是（ ）
A．R1、R2、R3两端的电压之比为2∶1∶2
B．R1、R2、R3消耗的功率之比为4∶1∶4
C．a、b间输入功率与变压器输入功率之比为15∶2
D．a、b间输入电压与变压器输入电压之比为3∶1
【答案】C
【解析】A．设R3的电流为I，电压为U，则有
根据理想变压器原理可得原线圈两端电压电流为
，
R2与原线圈是并联关系，则有
，
R1两端的电压与电流为
，
所以R1、R2、R3两端的电压之比为5∶1∶2，A错误；
D．a、b间输入电压为
所以a、b间输入电压与变压器输入电压之比为
D错误；
B．由可得，R1、R2、R3消耗的功率与其电压的平方成正比，则有
P1∶P2∶P3＝25∶1∶4
B错误；
C．a、b间输入功率为
变压器输入功率为
所以a、b间输入功率与变压器输入功率之比为15∶2，C正确。
故选C。
二、多选题
9．关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是（ ）
A．原、副线圈缠绕在一个闭合铁芯上，是为了减少磁场能的损失，有效地传送电能
B．铁芯不用整块金属做成，是为了防止原、副线圈短路，造成危险
C．变压器不改变交变电流的频率，只改变电压大小
D．当原线圈接入恒定电流时，副线圈也有电压输出
【答案】AC
【解析】A．原、副线圈缠绕在一个闭合铁芯上，原线圈产生的磁场几乎全部沿铁芯通过副线圈，漏磁很少，因此可以减少能量损失，故A正确；
B．铁芯不用整块金属做成是为了防止涡流产生较多的热量从而烧坏变压器，故B错误；
C．变压器原副线圈中的磁通量的变化率相同，变化周期相同，匝数不同，所以原副线圈中的交流电的频率相同，电压不同，故C正确；
D．由电磁感应定律可知，只要输入原线圈的电流发生变化，副线圈中就会产生感应电动势，当原线圈接入恒定电流时，副线圈没有电压输出，故D错误。
故选AC。
10．如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为，电流表、电压表均为理想电表，是光敏电阻（其阻值随照射光强度增大而减小）。原线圈接入电压随时间按变化的交流电，下列说法正确的是（ ）
A．交流电的频率为100Hz
B．电压表的示数为110V
C．照射的光强度增大时，电流表的示数变大
D．照射的光强度增大时，电压表示数变大，灯泡变得更亮
【答案】BC
【解析】A．根据原线圈接入电压表达式可知，交流电的周期为
交流电的频率为
故A错误；
B．根据原线圈接入电压表达式可知，原线圈输入电压有效值为，根据原、副线圈电压比等于匝数比，可得
可知电压表的示数为110V，故B正确；
CD．照射的光强度增大时，可知阻值减小，由于原线圈输入电压不变，匝数不变，可知副线圈的输出电压不变，电压表示数不变；根据欧姆定律可知，副线圈的电流增大，灯泡的功率变大，灯泡变得更亮，根据原副线圈电流与匝数关系
可知原线圈电流增大，电流表示数变大，故C正确，D错误。
故选BC。
11．如图所示，甲是一固定的水平放置内阻不计的圆形导体线圈，线圈匝数N=100匝，面积，线圈的两端P、Q与原、副线圈匝数比n1∶n2=3∶2的理想变压器原线圈相连接，变压器的副线圈连接一额定电压为8 V的小灯泡L和滑动变阻器R。在线圈所在的空间存在着与线圈平面垂直的磁场，磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。规定垂直于线圈平面向上为B的正方向，则下列说法中正确的是（ ）
A．在1.57×10-2~4.71×10-2 s时间内，P点的电势高于Q点的电势
B．线圈中产生的感应电动势的有效值为12 V
C．小灯泡能正常发光
D．滑动变阻器的滑动端向上滑动时，小灯泡的亮度将减小
【答案】BC
【解析】A．在1.57×10-2~4.71×10-2 s时间内，首先是向上的磁场减小，然后是向下的磁场增强，根据楞次定律，线圈中产生俯视逆时针方向的感应电流，由于电源内部，电流从低电势流向高电势，所以P点的电势低于Q点的电势，A错误；
B．根据法拉第电磁感应定律得
B正确；
C．根据
可得加在灯泡两端的电压为
C正确；
D．滑动变阻器的滑动端向上滑动时，不改变副线圈两端电压，所以灯泡亮度不变，D错误。
故选BC。
12．如图所示的理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=1∶2，U1=220sinωt（V），n1=1100匝，以下说法中正确的是（ ）
A．穿过原、副线圈的磁通量之比为1∶2
B．穿过原、副线圈的磁通量变化率的最大值相等，均为V
C．原、副线圈每一匝产生的电动势有效值相等，均为0.2V
D．原、副线圈的电压最大值之比为1∶2
【答案】BCD
【解析】A．对于理想变压器，由于没有能量损耗，故穿过两个线圈的磁通量相同，故A错误；
BC．磁通量的变化率相同，根据
E1=n1
得，磁通量变化率的最大值等于每一匝线圈产生的电动势的最大值，即
所以原、副线圈每一匝产生的电动势有效值为0.2V，故BC正确；
D．由于匝数之比为1∶2，故原、副线圈的电压最大值之比也为1∶2，故D正确。
故选BCD。
13．如图所示，一理想变压器原线圈连接正弦交流电源、电阻R1和电流表A1，副线圈连接电压表V、电流表A2和滑动变阻器R2，电路中电表均为理想电表，将滑动变阻器R2的滑片向下滑动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电压表V示数不变
B．电流表A1示数变小
C．电流表A2示数变大
D．电流表A1与电流表A2示数比值不变
【答案】CD
【解析】ABC．将变压器、R1、电流表A1及电源等效成一个有内阻的电源，而电流表A2、电压表和R2为外电路，当滑动变阻器R2的滑片向下滑动过程中，相当于外电路的电阻减小，电流I2增大，即电流表A2的示数变大，根据原、副线圈电流与匝数的关系
电流I2增大，I1增大，即电流表A1示数变大，R1的分压变大，则原线圈两端的电压U1变小，根据原、副线圈电压与匝数的关系
原线圈两端的电压U1变小，U2变小，即电压表V示数变小，故AB错误，C正确；
D．由于原、副线圈的电流之比为
所以电流表A1与电流表A2示数比值不变，故D正确。
故选CD。
14．如图所示为一理想变压器，n1为原线圈，接一正弦交流电，n2=n3，在n2、n3两个线圈上分别获得35 V电压。要想得到70 V电压，c、d、e、f连接方式为（ ）
A．d、e连在一起，c、f为输出端
B．c、f连在一起，e、d为输出端
C．e、c连在一起，f、d为输出端
D．f、d连在一起，e、c为输出端
【答案】CD
【解析】两个线圈串联后，要注意使电动势的方向相同，如果接反了，输出电压就变为零。根据右手螺旋定则，假设感应电流产生的磁场为顺时针方向，此时，n2线圈中的电流为，n3线圈中的电流为。故串联时，应将f、d连在一起，e、c为输出端或e、c连在一起，f、d为输出端。故选C、D。
物理观念
了解变压器的构造及工作原理.
科学思维
掌握理想变压器原、副线圈电压、电流、功率的关系．
科学探究
通过实验探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系.3
科学态度与责任
通过变压器知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。
原线圈匝数n1
100
200
400
400
副线圈匝数n2
400
400
200
800
原线圈两端的电压U1(V)
1.96
4.90
8.00
4.86
副线圈两端的电压U2(V)
7.80
9.76
3.90
9.64
实验次数
1
2
3
4
U1/V
0.90
1.40
1.90
2.40
U2/V
2.00
3.01
4.02
5.02