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第3節(jié)　科學(xué)探究：變壓器
(分值：100分)
1、2、5~9題每題6分，3、4題每題8分，共58分
考點(diǎn)一　變壓器的工作原理
1.(2024·紹興市會(huì)稽聯(lián)盟高二期末)關(guān)于理想變壓器，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.理想變壓器可以改變交變電流的頻率
B.理想變壓器可以改變輸送電功率的大小
C.當(dāng)理想變壓器副線圈空載時(shí)，副線圈負(fù)載電阻為零
D.當(dāng)理想變壓器副線圈空載時(shí)，副線圈兩端電壓不為零，輸出功率為零
2.(2023·廈門市高二期中)如圖所示，電流互感器是一種測(cè)量大電流的儀器，將待測(cè)通電導(dǎo)線繞過(guò)鐵芯作為原線圈、副線圈兩端接在電流表上，則該電流互感器(　　)
A.電流表示數(shù)為電流的瞬時(shí)值
B.能測(cè)量直流輸電電路的電流
C.原、副線圈電流的頻率不同
D.副線圈的電流小于原線圈的電流
考點(diǎn)二　探究變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系
3.(8分)(2024·山東省臨清市高二月考)某學(xué)習(xí)小組在探究變壓器原、副線圈電壓和匝數(shù)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，采用了可拆式變壓器，把鐵芯B安裝在鐵芯A上形成閉合鐵芯，將原、副線圈套在鐵芯A的兩臂上，如圖所示。
(1)(2分)下列說(shuō)法正確的是　　　　。
A.為保證實(shí)驗(yàn)安全，原線圈應(yīng)接低壓直流電源
B.變壓器中鐵芯是整塊硅鋼
C.保持原線圈電壓及匝數(shù)不變，可改變副線圈的匝數(shù)，研究副線圈的匝數(shù)對(duì)輸出電壓的影響
D.變壓器正常工作后，電能由原線圈通過(guò)鐵芯導(dǎo)電輸送到副線圈
(2)(4分)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，變壓器的原、副線圈選擇不同的匝數(shù)，利用多用電表測(cè)量相應(yīng)電壓，記錄如下，由數(shù)據(jù)可知N1一定是　　　　線圈的匝數(shù)(填“原”或“副”)。
根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，可得出原、副線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系：　　　　。
N1/匝 100 100 200 200
N2/匝 200 400 400 800
U1/V 2.1 1.95 5.22 2.35
U2/V 4.28 8.00 10.60 9.64
(3)(2分)學(xué)習(xí)小組觀察實(shí)驗(yàn)室中一降壓變壓器的兩個(gè)線圈的導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線粗細(xì)不同，結(jié)合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)論，應(yīng)將較細(xì)的線圈作為　　　　(填“原”或“副”)線圈。
4.(8分)(2023·廈門市高二月考)在實(shí)驗(yàn)室中探究變壓器線圈兩端的電壓和匝數(shù)的關(guān)系時(shí)，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)以下幾個(gè)問(wèn)題，并展開了討論。
(1)(2分)觀察變壓器的鐵芯，發(fā)現(xiàn)它的結(jié)構(gòu)和材料是　　　　；
A.整塊硅鋼鐵芯
B.整塊不銹鋼鐵芯
C.絕緣的硅鋼片疊成
(2)(2分)觀察原副線圈的導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)粗細(xì)不同，導(dǎo)線粗的線圈匝數(shù)　　　　(填“多”或“少”)；
(3)(2分)本實(shí)驗(yàn)要通過(guò)改變?cè)⒏本€圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中需要運(yùn)用的科學(xué)方法是　　　　；
A.控制變量法
B.等效替代法
C.整體隔離法
(4)(2分)實(shí)驗(yàn)中將電源接在原線圈兩個(gè)接線柱之間，調(diào)整原副線圈的匝數(shù)之比為2∶3，用電壓表測(cè)得副線圈的兩個(gè)接線柱之間的電壓為3.0 V，則原線圈的輸入電壓可能為　　　　。
A.1.8 V　　　　B.2.0 V　　　　C.2.2 V
考點(diǎn)三　變壓器的基本規(guī)律
5.(2023·蕪湖市月考)如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，電阻R=2 Ω，電流表示數(shù)為1 A，各電表均為理想電表，則下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.電壓表的示數(shù)為20 V
B.流經(jīng)電阻R的電流大小為0.1 A
C.電阻R消耗的電功率是400 W
D.該變壓器為升壓變壓器
6.(2023·莆田市高二期中)某理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為55∶9，原線圈所接電源電壓的變化規(guī)律如圖所示，副線圈接有負(fù)載。下列判斷正確的是(　　)
A.輸出電壓的最大值為36 V
B.原、副線圈中電流之比為55∶9
C.該理想變壓器的輸入、輸出功率之比為55∶9
D.原線圈兩端電壓有效值為220 V，頻率為50 Hz
7.某理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1∶10，當(dāng)輸入電壓增加20 V時(shí)，輸出電壓(　　)
A.降低2 V B.增加2 V
C.降低200 V D.增加200 V
考點(diǎn)四　幾種常見的變壓器
8.為了能安全對(duì)某一高電壓U、高電流I的線路進(jìn)行測(cè)定，圖中接法可行的是(繞組匝數(shù)n1>n2)(　　)
9.某理想自耦變壓器接入電路中的示意圖如圖甲所示，其輸入電壓u隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示。已知滑動(dòng)觸頭P0在圖示位置時(shí)，原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2=10∶1，電阻R=22 Ω。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.通過(guò)R的交變電流的頻率為100 Hz
B.電流表A2的示數(shù)為2 A
C.此時(shí)變壓器的輸入功率為22 W
D.將P0沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)一些，電流表A1的示數(shù)變小
10~13題每題8分，共32分
10.(2024·福建省長(zhǎng)泰第二中學(xué)高二月考)圖甲是某燃?xì)鉅t點(diǎn)火裝置的原理圖。轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為如圖乙所示的正弦交變電壓，并加在一理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，原線圈兩端接交流電壓表。當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時(shí)值大于5 000 V時(shí)，就會(huì)在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進(jìn)而點(diǎn)燃?xì)怏w。則(　　)
A.電壓表的示數(shù)等于5 V
B.實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的條件是>1 000
C.t=0.2 s時(shí)電壓表的示數(shù)為0
D.要使點(diǎn)火裝置正常工作，轉(zhuǎn)換器輸出的一定為正弦式交流電
11.(2023·平頂山市期末)含有理想變壓器的電路如圖所示，L1、L2、L3、L4為規(guī)格相同的四只燈泡，a、b端接正弦式交流電源，電源的輸出電壓的有效值恒定。若開關(guān)S閉合后，四只燈泡均正常發(fā)光，則變壓器原、副線圈匝數(shù)比為(　　)
A.1∶1 B.3∶1
C.1∶3 D.4∶1
12.(多選)(2023·廈門市高二月考)如圖所示的電路，變壓器為理想自耦變壓器，滑動(dòng)觸頭P可控制原線圈的匝數(shù)，已知電動(dòng)機(jī)的額定功率為80 W、額定電壓為40 V，電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為1 Ω，燈泡L的額定功率為20 W、額定電壓為10 V。現(xiàn)在原線圈兩端接正弦交流電壓，當(dāng)滑動(dòng)觸頭位于某位置時(shí)，電動(dòng)機(jī)和燈泡剛好正常工作，理想交流電流表的示數(shù)為10 A。則下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率為4 W
B.定值電阻的阻值為15 Ω
C.原線圈兩端所加交流電壓的最大值為16 V
D.原、副線圈的匝數(shù)比為5∶2
13.(2022·山東卷)如圖所示的變壓器，輸入電壓為220 V，可輸出12 V、18 V、30 V電壓，匝數(shù)為n1的原線圈中電壓隨時(shí)間變化為u=Umcos (100πt)。單匝線圈繞過(guò)鐵芯連接交流電壓表，電壓表的示數(shù)為0.1 V。將阻值為12 Ω的電阻R接在BC兩端時(shí)，功率為12 W。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.n1為1 100匝，Um為220 V
B.BC間線圈匝數(shù)為120匝，流過(guò)R的電流為1.4 A
C.若將R接在AB兩端，R兩端的電壓為18 V，頻率為100 Hz
D.若將R接在AC兩端，流過(guò)R的電流為2.5 A，周期為0.02 s
(10分)
14.(2023·張家口市高二期末)一含有理想變壓器的電路如圖甲所示，圖中理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為3∶1，電阻R1和R2阻值分別為3 Ω和1 Ω，電流表、電壓表均為理想電表，a、b端輸入的電流如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.電流表的示數(shù)為 A
B.電壓表的示數(shù)為 V
C.0~0.04 s內(nèi)，電阻R2產(chǎn)生的焦耳熱為0.32 J
D.0.07 s時(shí)，通過(guò)電阻R1的電流為 A
答案精析
1.D　［變壓器不能改變交變電流的頻率，故A錯(cuò)誤；理想變壓器輸入功率等于輸出功率，故B錯(cuò)誤；空載相當(dāng)于電阻無(wú)窮大，副線圈兩端電壓不為零，但輸出電流為零，輸出功率為零，故C錯(cuò)誤，D正確。］
2.D　［交流電流表的示數(shù)為電流的有效值，故A錯(cuò)誤；電流互感器的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，因此不能測(cè)量直流輸電電路的電流，故B錯(cuò)誤；變壓器不改變交流電的頻率，因此變壓器原、副線圈電流的頻率相同，故C錯(cuò)誤；根據(jù)理想變壓器電流與匝數(shù)比關(guān)系可得=，由于原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù)，可知副線圈的電流小于原線圈的電流，故D正確。］
3.(1)C　(2)副　原、副線圈兩端電壓之比等于匝數(shù)之比　(3)原
解析　(1)變壓器改變的是交變電壓，因此原線圈不能接低壓直流電源，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因?yàn)樽儔浩鞯墓ぷ髟硎请姶鸥袘?yīng)，如果變壓器鐵芯是用整塊硅鋼，會(huì)產(chǎn)生很大的渦流發(fā)熱，當(dāng)熱量達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)損壞鐵芯和線圈，故不能用整塊硅鋼，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；研究變壓器電壓和匝數(shù)的關(guān)系，用到控制變量法，可以先保持原線圈電壓、匝數(shù)不變，改變副線圈匝數(shù)，研究副線圈匝數(shù)對(duì)輸出電壓的影響，選項(xiàng)C正確；變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，若不計(jì)各種損耗，在原線圈上將電能轉(zhuǎn)化成磁場(chǎng)能，在副線圈上將磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化成電能，鐵芯起到傳遞磁場(chǎng)能的作用，而不是靠鐵芯導(dǎo)電來(lái)傳輸電能，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
(2)由表中數(shù)據(jù)可知<，考慮漏磁影響，原線圈與副線圈電壓比大于匝數(shù)比，可知N1是副線圈；
由表可知，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，原、副線圈兩端電壓之比等于匝數(shù)之比，即=。
(3)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，因?yàn)槭墙祲鹤儔浩鳎愿本€圈的電壓小于原線圈的電壓，而功率又相等，所以副線圈的電流大于原線圈的電流，為了減少功率損失，根據(jù)電阻定律可知副線圈應(yīng)用較粗的銅導(dǎo)線繞制，故應(yīng)將較細(xì)的線圈作為原線圈。
4.(1)C　(2)少　(3)A　(4)C
解析　(1)觀察變壓器的鐵芯，它的結(jié)構(gòu)是絕緣的硅鋼片疊成，之所以做成這種結(jié)構(gòu)，一方面是防止磁漏，另一方面盡量減少渦流造成的能量損失，故C正確，A、B錯(cuò)誤。
(2)觀察兩個(gè)線圈的導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)粗細(xì)不同，根據(jù)=可知，匝數(shù)少的電流大，則導(dǎo)線越粗，即導(dǎo)線粗的線圈匝數(shù)少。
(3)實(shí)驗(yàn)中需要運(yùn)用的科學(xué)方法是控制變量，故A正確，B、C錯(cuò)誤。
(4)若是理想變壓器，則有變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系=
原副線圈的匝數(shù)之比為2∶3，用電壓表測(cè)得副線圈的兩個(gè)接線柱之間的電壓為3.0 V，則原線圈的電壓為2 V。考慮到不是理想變壓器，有漏磁等現(xiàn)象，則原線圈所接的電源電壓大于2 V，可能為2.2 V。
5.A　［根據(jù)=可知，輸出電流I2=I1=×1 A=10 A，故電壓表示數(shù)U=I2R=10×2 V=20 V，A正確，B錯(cuò)誤；電阻R消耗的電功率P=R=102×2 W=200 W，C錯(cuò)誤；由于變壓器原線圈的匝數(shù)大于副線圈的匝數(shù)，故該變壓器為降壓變壓器，D錯(cuò)誤。］
6.D　［由題圖可知原線圈兩端電壓的有效值U1==220 V，頻率f==50 Hz，D正確；輸出電壓的有效值U2=U1=36 V，故輸出電壓的最大值U2max=36 V，A錯(cuò)誤；由于==，B錯(cuò)誤；理想變壓器的輸入功率與輸出功率相等，C錯(cuò)誤。］
7.D　［由=知=，代入數(shù)據(jù)得ΔU2=200 V，故D正確。］
8.B　［電壓互感器的原線圈應(yīng)并聯(lián)在高壓線路中，副線圈接電壓表，且原線圈匝數(shù)應(yīng)大于副線圈的匝數(shù)，B正確，D錯(cuò)誤；電流互感器的原線圈應(yīng)串聯(lián)在高壓線路中，副線圈接電流表，且原線圈匝數(shù)應(yīng)小于副線圈的匝數(shù)，A、C錯(cuò)誤。］
9.C　［由題圖乙可知，該交變電流的周期為T=0.02 s，其頻率為f==50 Hz，變壓器不改變頻率，故通過(guò)R的交變電流的頻率也為50 Hz，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；輸入電壓的最大值為Um=220 V，有效值為U1=220 V，則副線圈兩端的電壓為U2=U1=220× V=22 V，所以通過(guò)電阻R的電流即電流表A2的示數(shù)為I2== A=1 A，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；變壓器的輸出功率為P'=U2I2=22×1 W=22 W，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，即P=P'=22 W，選項(xiàng)C正確；將P0沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)一些，變壓器的副線圈匝數(shù)增多，輸出電壓變大，輸出功率變大，輸入功率變大，所以輸入電流也變大，故電流表A1的示數(shù)變大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 ］
10.B　［由題圖乙，可得電壓的最大值為5 V，則電壓表的示數(shù)為有效值，即U1== V，故A錯(cuò)誤；
根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知=
當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時(shí)值大于5 000 V時(shí)，就會(huì)在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進(jìn)而點(diǎn)燃?xì)怏w，解得>1 000，故B正確；
t=0.2 s時(shí)，電壓表的示數(shù)為電壓的有效值U1== V，C錯(cuò)誤；
只要轉(zhuǎn)換器輸出變化的電流，點(diǎn)火裝置就可能正常工作，故轉(zhuǎn)換器輸出的不一定為正弦式交變電流，故D錯(cuò)誤。］
11.B　［四只燈泡均正常發(fā)光，設(shè)原線圈中的電流為I，則副線圈中干路電流為3I，根據(jù)變壓器電流關(guān)系得n1∶n2=I2∶I1=3∶1，B正確，A、C、D錯(cuò)誤。］
12.BC　［通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流IM== A=2 A，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率為P出=P電-P熱=P電-RM=80 W-22×1 W=76 W，故A錯(cuò)誤；
通過(guò)燈泡的電流為IL== A=2 A，定值電阻的阻值為R== Ω=15 Ω，故B正確；
副線圈電流I2=IL+IM=2 A+2 A=4 A，理想變壓器原副線圈匝數(shù)比等于電流的反比，有n1∶n2=I2∶I1=4∶10=2∶5，故D錯(cuò)誤；
理想變壓器原副線圈電壓比等于匝數(shù)比，有U1∶U2=n1∶n2=2∶5
代入數(shù)據(jù)解得U1=16 V
原線圈兩端所加交流電壓的最大值為Um=U1=16 V，故C正確。］
13.D　［變壓器的輸入電壓為220 V，原線圈的交流電壓與時(shí)間成余弦函數(shù)關(guān)系，故輸入交流電壓的最大值為220 V，根據(jù)理想變壓器原線圈與單匝線圈的匝數(shù)比為=，解得原線圈為2 200匝，A錯(cuò)誤；根據(jù)題圖可知，當(dāng)原線圈輸入電壓為220 V時(shí)，BC間的電壓為UBC==12 V，故BC間的線圈與單匝線圈匝數(shù)關(guān)系有=，則BC間的線圈匝數(shù)為120匝，流過(guò)R的電流為IBC===1 A，B錯(cuò)誤；若將R接在AB兩端，根據(jù)題圖可知，當(dāng)原線圈輸入電壓為220 V時(shí)，AB間的電壓為18 V。根據(jù)交流電原線圈電壓的表達(dá)式可知，交流電的角速度為100π rad/s，故交流電的頻率為f===50 Hz，C錯(cuò)誤；若將R接在AC兩端，根據(jù)題圖可知，當(dāng)原線圈輸入電壓為220 V時(shí)，AC間的電壓為30 V，根據(jù)歐姆定律可知，流過(guò)電阻R的電流為IAC== A=2.5 A，交流電的周期為T==0.02 s，D正確。］
14.B　［設(shè)電流表示數(shù)為I1，根據(jù)有效值定義有RT=()2R·+R·，解得I1=1.5 A，A錯(cuò)誤；原線圈中只有交流部分電流才能輸出到副線圈中，故副線圈中交流部分的電流最大值為I1m=3 A，設(shè)副線圈電流的有效值為I2，則RT=R·+0，解得I2= A，因此電壓表的示數(shù)U=I2R2=×1 V= V，B正確；0~0.04 s內(nèi)，電阻R2產(chǎn)生的焦耳熱為Q=R2t=()2×1×0.04 J=0.27 J，C錯(cuò)誤；由題圖乙可知，在0.07 s前后，原線圈中的電流不變化，則副線圈中沒有感應(yīng)電流，所以通過(guò)電阻R1的瞬時(shí)電流為0，D錯(cuò)誤。］第3節(jié)　科學(xué)探究：變壓器
［學(xué)習(xí)目標(biāo)］　1.理解變壓器的構(gòu)造及工作原理(重點(diǎn))。2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系。3.掌握理想變壓器原、副線圈電壓、電流、功率的關(guān)系(重難點(diǎn))。4.了解幾種常見的變壓器。
一、變壓器的工作原理
如圖所示，把兩個(gè)沒有導(dǎo)線相連的線圈套在同一個(gè)閉合鐵芯上，一個(gè)線圈(原線圈)通過(guò)開關(guān)可以連接到交流電源的兩端，另一個(gè)線圈(副線圈)連到小燈泡上。連接電路，接通電源，小燈泡能發(fā)光。
(1)兩個(gè)線圈并沒有連接，小燈泡為什么會(huì)發(fā)光？
(2)若將原線圈接在恒定的直流電源上，小燈泡會(huì)發(fā)光嗎？為什么？
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1.變壓器的構(gòu)造
(1)變壓器：能　　　　或　　　　交變電流電壓的裝置。
(2)構(gòu)造：由　　　　　　　　和繞在鐵芯上的兩個(gè)或兩個(gè)以上的線圈組成，符號(hào)如圖所示。
①原線圈：與　　　　　連接的線圈，也叫　　　　　　　　，匝數(shù)用符號(hào)n1表示。
②副線圈：與　　　　　連接的線圈，也叫　　　　　　　　，匝數(shù)用符號(hào)n2表示。
③輸入電壓，　　　　　　兩端的電壓，用符號(hào)　　　　表示。
④輸出電壓，　　　　　兩端的電壓，用符號(hào)　　　　表示。
2.原理
如圖所示，當(dāng)原線圈兩端加上交變電壓時(shí)，就有　　　　　　　　通過(guò)原線圈，并在鐵芯中產(chǎn)生　　　　　　　　，鐵芯中的磁通量發(fā)生變化，這個(gè)變化的磁通量在副線圈兩端產(chǎn)生　　　　　　　　。
3.工作原理圖解
4.理想變壓器
(1)概念：　　　　　　　　　　　　的變壓器叫作理想變壓器。
(2)理想變壓器特點(diǎn)：
①無(wú)銅損：原、副線圈不計(jì)電阻，電流通過(guò)時(shí)不產(chǎn)生焦耳熱。
②無(wú)鐵損：不計(jì)閉合鐵芯中的渦流。
③無(wú)磁損：原、副線圈中的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)完全束縛在閉合鐵芯內(nèi)。
1.變壓器的作用是改變電壓，它能改變交變電流的周期和頻率嗎？
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2.變壓器能改變恒定電流的電壓？
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3.鐵芯的作用是什么？
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4.變壓器鐵芯為什么由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成？
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(1)原副線圈繞在一個(gè)閉合鐵芯上是為了減小磁場(chǎng)能的損失，有效地傳送電能。(　　)
(2)鐵芯不用整塊金屬做成，是為了防止原、副線圈短路造成危險(xiǎn)。(　　)
(3)變壓器不改變交變電流的頻率，只改變電壓大小。(　　)
例1　關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說(shuō)法正確的是(　　)
A.通有正弦式交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變
B.穿過(guò)原、副線圈的磁通量在任何時(shí)候都不相等
C.穿過(guò)副線圈磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
D.原線圈中的電流通過(guò)鐵芯流到了副線圈
二、探究變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系
1.實(shí)驗(yàn)思路
交變電流通過(guò)原線圈時(shí)在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其兩端有輸出電壓。線圈匝數(shù)不同時(shí)輸出電壓不同，實(shí)驗(yàn)通過(guò)改變?cè)⒏本€圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系。
2.實(shí)驗(yàn)器材
兩只多用電表、學(xué)生電源(低壓交流電源)、開關(guān)、可拆變壓器、導(dǎo)線若干。原理如圖：
3.實(shí)驗(yàn)步驟
(1)按圖乙所示連接好電路，將兩個(gè)多用電表調(diào)到交流電壓擋，并記錄兩個(gè)線圈的匝數(shù)。
(2)接通學(xué)生電源，閉合開關(guān)，讀出電壓值，并記錄在表格中。
(3)保持原、副線圈匝數(shù)不變，多次改變輸入電壓，記錄每次改變后原、副線圈的電壓值。
(4)保持輸入電壓、原線圈的匝數(shù)不變，多次改變副線圈的匝數(shù)，記錄每次的副線圈匝數(shù)和對(duì)應(yīng)的電壓值。
4.數(shù)據(jù)分析
根據(jù)數(shù)據(jù)分析比值和之間的關(guān)系。
5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論
在誤差允許的范圍內(nèi)，原、副線圈的電壓之比等于原、副線圈的匝數(shù)比，即　　　　　　　　　　。
6.注意事項(xiàng)
(1)在改變學(xué)生電源的電壓、線圈匝數(shù)前均要先　　　　開關(guān)，再進(jìn)行操作。
(2)為了保證人身安全，學(xué)生電源的電壓不能超過(guò)　　　　，通電時(shí)不能用手接觸裸露的導(dǎo)線和接線柱。
(3)為了保證多用電表的安全，使用交流電壓擋測(cè)電壓時(shí)，先用　　　　　　　　擋測(cè)試，大致確定被測(cè)電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量。
7.誤差分析
(1)實(shí)驗(yàn)變壓器存在能量損耗。
(2)電表的讀數(shù)存在誤差。
在上述實(shí)驗(yàn)中，慢慢抽出變壓器的鐵芯，原線圈和副線圈的電壓測(cè)量結(jié)果如何？為什么？
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例2　(2023·泉州市高二期末)某同學(xué)用可拆變壓器探究“變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”。
(1)先將圖甲中的零件組裝成圖乙中的變壓器。再將原線圈接在交流電源上，之后再將副線圈接在電壓傳感器(可視為理想電壓表)上，觀察到副線圈輸出電壓U隨時(shí)間t變化的圖像如圖丙所示，在保證安全的前提下，該同學(xué)可能在t1~t2時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的操作是　　　　。
A.減少了原線圈的匝數(shù)
B.減少了原線圈的輸入電壓
C.增大了交流電源的頻率
D.拔掉了變壓器鐵芯Q
(2)用匝數(shù)na=50匝和nb=150匝的變壓器，實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)如下表。
U/V 1.25 2.61 3.30
Ub/V 3.80 7.92 9.98
根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)可判斷連接電源的線圈是　　　　。(選填“na”或“nb”)
(3)實(shí)驗(yàn)中原、副線圈的電壓之比與它們的匝數(shù)之比有微小差別，原因不可能為　　　。
A.原、副線圈通電發(fā)熱
B.鐵芯在交變磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生渦流
C.變壓器鐵芯“漏磁”
D.原線圈輸入電壓發(fā)生變化
例3　(多選)如圖所示，在用可拆變壓器“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.用可拆變壓器，能方便地從不同接線柱上選取不同匝數(shù)的線圈
B.測(cè)量原、副線圈的電壓，可用“測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中的直流電壓表
C.原線圈接0、8接線柱，副線圈接0、4接線柱時(shí)，副線圈電壓大于原線圈電壓
D.為便于探究，先保持原線圈匝數(shù)和電壓不變，改變副線圈的匝數(shù)，研究其對(duì)副線圈電壓的影響
三、理想變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系
理想變壓器原、副線圈的電壓之比等于兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比，即=　　　　。
(1)當(dāng)n2 >n1時(shí)，　　　　　　　　，這種變壓器稱為升壓變壓器。
(2)當(dāng)n2原線圈從電源處獲得電能，通過(guò)電磁感應(yīng)給予副線圈向負(fù)載供電的能力。
1.理想變壓器在忽略線圈電阻，漏磁和鐵芯中渦流現(xiàn)象，即忽略各種電磁能量損失的前提下，輸入功率和輸出功率相等嗎？
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2.若只有一組副線圈，你能得出變壓器的電流關(guān)系是怎樣的？
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3.變壓器的電壓關(guān)系和電流關(guān)系是有效值(或最大值)間的關(guān)系，對(duì)于某時(shí)刻瞬時(shí)值，這些關(guān)系成立嗎？
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例4　(2023·南安市高二月考)理想變壓器原線圈1 400匝，副線圈700匝并接有電阻R。當(dāng)變壓器工作時(shí)原、副線圈中(　　)
A.電流的頻率之比2∶1
B.功率之比2∶1
C.電流之比2∶1
D.電壓之比2∶1
例5　(2023·廣州市期末)如圖所示，理想變壓器原線圈的匝數(shù)為n1，副線圈的匝數(shù)為n2，原線圈的兩端a、b接正弦式交流電源，電壓表V的示數(shù)為220 V，負(fù)載電阻R=44 Ω，電流表A1的示數(shù)為0.2 A。電表均為理想電表，下列判斷正確的是(　　)
A.原線圈和副線圈的匝數(shù)比為2∶1
B.原線圈和副線圈的匝數(shù)比為5∶1
C.電流表A2的示數(shù)為0.1 A
D.R消耗的功率為1.76 W
四、幾種常見的變壓器
1.自耦變壓器
圖甲所示是自耦變壓器的示意圖。這種變壓器的特點(diǎn)是鐵芯上只繞有一個(gè)線圈。如果把整個(gè)線圈作為原線圈，副線圈只取線圈的一部分，就可以降低電壓；如果把線圈的一部分作為原線圈，整個(gè)線圈作副線圈，就可以升高電壓。
調(diào)壓變壓器就是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖乙所示。線圈AB繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上，A、B之間加上輸入電壓U1，移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P的位置就可以連續(xù)或較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電壓U2。
2.互感器
分類 電壓互感器 電流互感器
原理圖
原線圈 的連接 　　　　在高壓電路中接在火線和零線間 　　　　　在待測(cè)電路中接在火線上
副線圈 的連接 連接　　　　 連接　　　　
互感器 的作用 測(cè)高電壓，將　　　電壓變?yōu)椤　　　　‰妷?降壓變壓器) 測(cè)大電流，將　　　　電流變成　　　　電流(升壓變壓器)
利用的 關(guān)系式 =(n1>n2) I1n1= I2n2(n1例6　(多選)如圖所示，T1、T2是監(jiān)測(cè)交流高壓輸電參數(shù)的互感器，其中a、b是交流電壓表或交流電流表，若高壓輸電線間的電壓為220 kV，T1的原、副線圈匝數(shù)比為1∶100，交流電壓表的示數(shù)為100 V，交流電流表的示數(shù)為1 A，則(　　)
A.b是交流電壓表
B.T2的原、副線圈匝數(shù)比為100∶1
C.高壓線路輸送的電流為1 A
D.高壓線路輸送的電功率為2.2×104 kW
答案精析
一、
(1)當(dāng)左邊線圈加上交流電壓時(shí)，左邊線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知，在右邊線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，右邊線圈作為電源給小燈泡供電，小燈泡就會(huì)發(fā)光。
(2)不發(fā)光，因?yàn)闊o(wú)法在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
梳理與總結(jié)
1.(1)升高　降低　(2)閉合的鐵芯　①電源　初級(jí)線圈　②負(fù)載
次級(jí)線圈　③原線圈　U1
④副線圈　U2
2.交變電流　交變的磁場(chǎng)　感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
4.(1)忽略能量損耗
思考與討論
1.變壓器不能改變交變電流的周期和頻率。
2.不能。變壓器的工作原理是互感現(xiàn)象，而恒定電流不會(huì)產(chǎn)生互感現(xiàn)象。
3.鐵芯可以使磁場(chǎng)集中，兩個(gè)線圈通過(guò)一根鐵芯使磁場(chǎng)的變化同步。
4.為了減小渦流
易錯(cuò)辨析(1)√　(2)×　(3)√
例1　C　［通有正弦式交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)是變化的，由于面積S不變，故磁通量Φ變化，A錯(cuò)誤；因理想變壓器無(wú)漏磁，原、副線圈的磁通量相等，B錯(cuò)誤；由變壓器的原理知，C正確；原線圈中的電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能又轉(zhuǎn)化為電能，原、副線圈通過(guò)磁場(chǎng)聯(lián)系在一起，電流不通過(guò)鐵芯，故D錯(cuò)誤。］
二、
5.=
6.(1)斷開　(2)12 V　(3)最大量程
思考與討論
U1不變，U2減小，因?yàn)槌槌鲨F芯后，線圈中有漏磁。
例2　(1)A　(2)nb　(3)D
解析　(1)由題圖丙可知，t1時(shí)刻前的電壓值小于t2時(shí)刻后的電壓值，而周期不變，根據(jù)=，減少了原線圈的匝數(shù)，副線圈輸出電壓U2增大，故A正確；
若減少了原線圈的輸入電壓，副線圈輸出電壓U2減小，故B錯(cuò)誤；
只增大交流電源的頻率，不能改變副線圈輸出電壓U2，故C錯(cuò)誤；
拔掉了變壓器鐵芯Q，副線圈輸出電壓U2減小，故D錯(cuò)誤。
(2)由表中數(shù)據(jù)可知，≠，變壓器存在漏磁現(xiàn)象，副線圈兩端測(cè)量值小于理論值，所以連接電源的線圈是nb。
(3)原、副線圈通電發(fā)熱、鐵芯在交變磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生渦流，都會(huì)使變壓器輸出功率發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電壓比與匝數(shù)比有差別，故A、B正確；
變壓器鐵芯漏磁，從而導(dǎo)致電壓比與匝數(shù)比有差別，故C正確；
原線圈輸入電壓發(fā)生變化，不會(huì)影響電壓比和匝數(shù)比，故D錯(cuò)誤。
例3　AD　［變壓器的輸出電壓跟輸入電壓以及原、副線圈匝數(shù)之比都有關(guān)，因此需要用可拆變壓器研究，選項(xiàng)A正確；變壓器只對(duì)交流電壓有作用，故不能用直流電壓表測(cè)量原、副線圈的電壓，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)輸入、輸出電壓之比等于原、副線圈匝數(shù)之比可知，原線圈接0、8接線柱，副線圈接0、4接線柱時(shí)，副線圈電壓小于原線圈電壓，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；探究副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系，采用控制變量法，故D正確。］
三、
　(1)U2>U1　(2)U2思考與討論
1.P1=P2
2.P1=P2
U1I1=U2I2
又因?yàn)?
所以==
3.不成立
例4　D　［變壓器不會(huì)改變電流的頻率，所以原、副線圈中電流頻率比為1∶1，所以A錯(cuò)誤。
變壓器的原線圈和副線圈的功率是相同的，即P1=P2，所以原、副線圈中功率之比為1∶1，所以B錯(cuò)誤。
電流與匝數(shù)成反比，所以有電流關(guān)系為==，所以C錯(cuò)誤。
電壓與匝數(shù)成正比，所以有==，所以D正確。］
例5　B　［線圈的輸入功率P1=U1I1=220×0.2 W=44 W，根據(jù)理想變壓器輸入功率等于輸出功率，則副線圈上R消耗的電功率也是44 W，根據(jù)P2=，變壓器的副線圈電壓U2== V=44 V，所以===，故A、D錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)=得I2=×I1=5×0.2 A=1.0 A，故C錯(cuò)誤。］
四、
2.并聯(lián)　串聯(lián)　電壓表　電流表　高　低　大　小
例6　AD　［T1是電流互感器，a是交流電流表，T2是電壓互感器，b是交流電壓表，故A正確；對(duì)T2，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，則==，故B錯(cuò)誤；對(duì)T1，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比=，即=，得I1=100 A，故C錯(cuò)誤；電功率P=UI=220 kV×100 A=2.2×104 kW，故D正確。］(共83張PPT)
DISANZHANG
第3章
第3節(jié)　科學(xué)探究：變壓器
1.理解變壓器的構(gòu)造及工作原理(重點(diǎn))。
2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系。
3.掌握理想變壓器原、副線圈電壓、電流、功率的關(guān)系(重難點(diǎn))。
4.了解幾種常見的變壓器。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
一、變壓器的工作原理
二、探究變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系
課時(shí)對(duì)點(diǎn)練
三、理想變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系
內(nèi)容索引
四、幾種常見的變壓器
變壓器的工作原理
一
如圖所示，把兩個(gè)沒有導(dǎo)線相連的線圈套在同一個(gè)閉合鐵芯上，一個(gè)線圈(原線圈)通過(guò)開關(guān)可以連接到交流電源的兩端，另一個(gè)線圈(副線圈)連到小燈泡上。連
接電路，接通電源，小燈泡能發(fā)光。
(1)兩個(gè)線圈并沒有連接，小燈泡為什么會(huì)發(fā)光？
答案　當(dāng)左邊線圈加上交流電壓時(shí)，左邊線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知，在右邊線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，右邊線圈作為電源給小燈泡供電，小燈泡就會(huì)發(fā)光。
(2)若將原線圈接在恒定的直流電源上，小燈泡會(huì)發(fā)光嗎？為什么？
答案　不發(fā)光，因?yàn)闊o(wú)法在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
1.變壓器的構(gòu)造
(1)變壓器：能 或 交變電流電壓的裝置。
(2)構(gòu)造：由 和繞在鐵芯上的兩個(gè)或兩個(gè)以上
的線圈組成，符號(hào)如圖所示。
①原線圈：與 連接的線圈，也叫 ，匝數(shù)用符號(hào)n1表示。
②副線圈：與 連接的線圈，也叫 ，匝數(shù)用符號(hào)n2表示。
③輸入電壓， 兩端的電壓，用符號(hào) 表示。
④輸出電壓， 兩端的電壓，用符號(hào) 表示。
梳理與總結(jié)
升高
降低
閉合的鐵芯
電源
初級(jí)線圈
負(fù)載
次級(jí)線圈
原線圈
U1
副線圈
U2
2.原理
如圖所示，當(dāng)原線圈兩端加上交變電壓時(shí)，就有 通過(guò)原線圈，并在鐵芯中產(chǎn)生 ，鐵芯中的磁通量發(fā)生變化，這個(gè)變化的磁通量在副線圈兩端產(chǎn)生 。
交變電流
交變的磁場(chǎng)
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
3.工作原理圖解
4.理想變壓器
(1)概念： 的變壓器叫作理想變壓器。
(2)理想變壓器特點(diǎn)：
①無(wú)銅損：原、副線圈不計(jì)電阻，電流通過(guò)時(shí)不產(chǎn)生焦耳熱。
②無(wú)鐵損：不計(jì)閉合鐵芯中的渦流。
③無(wú)磁損：原、副線圈中的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)完全束縛在閉合鐵芯內(nèi)。
忽略能量損耗
1.變壓器的作用是改變電壓，它能改變交變電流的周期和頻率嗎？
思考與討論
2.變壓器能改變恒定電流的電壓？
答案　變壓器不能改變交變電流的周期和頻率。
答案　不能。變壓器的工作原理是互感現(xiàn)象，而恒定電流不會(huì)產(chǎn)生互感現(xiàn)象。
3.鐵芯的作用是什么？
答案　鐵芯可以使磁場(chǎng)集中，兩個(gè)線圈通過(guò)一根鐵芯使磁場(chǎng)的變化同步。
4.變壓器鐵芯為什么由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成？
答案　為了減小渦流
(1)原副線圈繞在一個(gè)閉合鐵芯上是為了減小磁場(chǎng)能的損失，有效地傳送電能。(　　)
(2)鐵芯不用整塊金屬做成，是為了防止原、副線圈短路造成危險(xiǎn)。
(　　)
(3)變壓器不改變交變電流的頻率，只改變電壓大小。(　　)
×
√
√
　關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說(shuō)法正確的是
A.通有正弦式交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變
B.穿過(guò)原、副線圈的磁通量在任何時(shí)候都不相等
C.穿過(guò)副線圈磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
D.原線圈中的電流通過(guò)鐵芯流到了副線圈
例1
√
通有正弦式交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)是變化的，由于面積S不變，故磁通量Φ變化，A錯(cuò)誤；
因理想變壓器無(wú)漏磁，原、副線圈的磁通量相等，B錯(cuò)誤；
由變壓器的原理知，C正確；
原線圈中的電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能又轉(zhuǎn)化為電能，原、副線圈通過(guò)磁場(chǎng)聯(lián)系在一起，電流不通過(guò)鐵芯，故D錯(cuò)誤。
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二
探究變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系
1.實(shí)驗(yàn)思路
交變電流通過(guò)原線圈時(shí)在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其兩端有輸出電壓。線圈匝數(shù)不同時(shí)輸出電壓不同，實(shí)驗(yàn)通過(guò)改變?cè)⒏本€圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系。
2.實(shí)驗(yàn)器材
兩只多用電表、學(xué)生電源(低壓交流電
源)、開關(guān)、可拆變壓器、導(dǎo)線若干。
原理如圖：
3.實(shí)驗(yàn)步驟
(1)按圖乙所示連接好電路，將兩個(gè)多用電表調(diào)到
交流電壓擋，并記錄兩個(gè)線圈的匝數(shù)。
(2)接通學(xué)生電源，閉合開關(guān)，讀出電壓值，并記
錄在表格中。
(3)保持原、副線圈匝數(shù)不變，多次改變輸入電壓，記錄每次改變后原、副線圈的電壓值。
(4)保持輸入電壓、原線圈的匝數(shù)不變，多次改變副線圈的匝數(shù)，記錄每次的副線圈匝數(shù)和對(duì)應(yīng)的電壓值。
4.數(shù)據(jù)分析
根據(jù)數(shù)據(jù)分析比值和之間的關(guān)系。
5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論
在誤差允許的范圍內(nèi)，原、副線圈的電壓之比等于原、副線圈的匝數(shù)比，
即。
=
6.注意事項(xiàng)
(1)在改變學(xué)生電源的電壓、線圈匝數(shù)前均要先 開關(guān)，再進(jìn)行操作。
(2)為了保證人身安全，學(xué)生電源的電壓不能超過(guò) ，通電時(shí)不能用手接觸裸露的導(dǎo)線和接線柱。
(3)為了保證多用電表的安全，使用交流電壓擋測(cè)電壓時(shí)，先用________
擋測(cè)試，大致確定被測(cè)電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量。
斷開
12 V
最大量程
7.誤差分析
(1)實(shí)驗(yàn)變壓器存在能量損耗。
(2)電表的讀數(shù)存在誤差。
在上述實(shí)驗(yàn)中，慢慢抽出變壓器的鐵芯，原線圈和副線圈的電壓測(cè)量結(jié)果如何？為什么？
思考與討論
答案　U1不變，U2減小，因?yàn)槌槌鲨F芯后，線圈中有漏磁。
　(2023·泉州市高二期末)某同學(xué)用可拆變壓器探究“變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”。
(1)先將圖甲中的零件組裝成圖乙中的變壓器。再將原線圈接在交流電源上，之后再將副線圈接在電壓傳感器(可視為理想電壓表)上，觀察到副線圈輸出電壓U隨時(shí)間t變化的圖像如圖丙所示，在保證安全的前提下，該同學(xué)可能在t1~t2時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的操作是　　。
A.減少了原線圈的匝數(shù)
B.減少了原線圈的輸入電壓
C.增大了交流電源的頻率
D.拔掉了變壓器鐵芯Q
例2
A
由題圖丙可知，t1時(shí)刻前的電壓值小于t2時(shí)刻后的電壓值，而周期不變，根據(jù)=，減少了原線圈的匝數(shù)，副線圈輸出電壓U2增大，故A正確；
若減少了原線圈的輸入電壓，副線圈輸出電壓U2減小，故B錯(cuò)誤；
只增大交流電源的頻率，不能改變副線圈輸出電壓U2，故C錯(cuò)誤；
拔掉了變壓器鐵芯Q，副線圈輸出電壓U2減小，故D錯(cuò)誤。
(2)用匝數(shù)na=50匝和nb=150匝的變壓器，實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)如下表。
U/V 1.25 2.61 3.30
Ub/V 3.80 7.92 9.98
根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)可判斷連接電源的線圈是　　。(選填“na”或“nb”)
nb
由表中數(shù)據(jù)可知，≠，變壓器存在漏磁現(xiàn)象，副線圈兩端測(cè)量值小于理論值，所以連接電源的線圈是nb。
(3)實(shí)驗(yàn)中原、副線圈的電壓之比與它們的匝數(shù)之比有微小差別，原因不可能為　　。
A.原、副線圈通電發(fā)熱
B.鐵芯在交變磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生渦流
C.變壓器鐵芯“漏磁”
D.原線圈輸入電壓發(fā)生變化
D
原、副線圈通電發(fā)熱、鐵芯在交變磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生渦流，都會(huì)使變壓器輸出功率發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電壓比與匝數(shù)比有差別，故A、B正確；
變壓器鐵芯漏磁，從而導(dǎo)致電壓比與匝數(shù)比有差別，故C正確；
原線圈輸入電壓發(fā)生變化，不會(huì)影響電壓比和匝數(shù)比，故D錯(cuò)誤。
　(多選)如圖所示，在用可拆變壓器“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是
A.用可拆變壓器，能方便地從不同接線柱上選取不
　同匝數(shù)的線圈
B.測(cè)量原、副線圈的電壓，可用“測(cè)定電池的電動(dòng)
　勢(shì)和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中的直流電壓表
C.原線圈接0、8接線柱，副線圈接0、4接線柱時(shí)，副線圈電壓大于原線
　圈電壓
D.為便于探究，先保持原線圈匝數(shù)和電壓不變，改變副線圈的匝數(shù)，研
　究其對(duì)副線圈電壓的影響
例3
√
√
變壓器的輸出電壓跟輸入電壓以及原、副線圈匝數(shù)之比都有關(guān)，因此需要用可拆變壓器研究，選項(xiàng)A正確；
變壓器只對(duì)交流電壓有作用，故不能用直流電壓表測(cè)量原、副線圈的電壓，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；
根據(jù)輸入、輸出電壓之比等于原、副線圈匝數(shù)之比可知，原線圈接0、8接線柱，副線圈接0、4接線柱時(shí)，副線圈電壓小于原線圈電壓，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；
探究副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系，采用控制變量法，故D正確。
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理想變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系
三
理想變壓器原、副線圈的電壓之比等于兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比，即=。
(1)當(dāng)n2>n1時(shí)， ，這種變壓器稱為升壓變壓器。
(2)當(dāng)n2U2>U1
U2原線圈從電源處獲得電能，通過(guò)電磁感應(yīng)給予副線圈向負(fù)載供電的能力。
1.理想變壓器在忽略線圈電阻，漏磁和鐵芯中渦流現(xiàn)象，即忽略各種電磁能量損失的前提下，輸入功率和輸出功率相等嗎？
思考與討論
答案　P1=P2
2.若只有一組副線圈，你能得出變壓器的電流關(guān)系是怎樣的？
答案　P1=P2
U1I1=U2I2
又因?yàn)?
所以==
3.變壓器的電壓關(guān)系和電流關(guān)系是有效值(或最大值)間的關(guān)系，對(duì)于某時(shí)刻瞬時(shí)值，這些關(guān)系成立嗎？
答案　不成立
　(2023·南安市高二月考)理想變壓器原線圈1 400匝，副線圈700匝并接有電阻R。當(dāng)變壓器工作時(shí)原、副線圈中
A.電流的頻率之比2∶1
B.功率之比2∶1
C.電流之比2∶1
D.電壓之比2∶1
例4
√
變壓器不會(huì)改變電流的頻率，所以原、副線圈中電流頻率比為1∶1，所以A錯(cuò)誤。
變壓器的原線圈和副線圈的功率是相同的，即P1=P2，所以原、副線圈中功率之比為1∶1，所以B錯(cuò)誤。
電流與匝數(shù)成反比，所以有電流關(guān)系為==，所以C錯(cuò)誤。
電壓與匝數(shù)成正比，所以有==，所以D正確。
　(2023·廣州市期末)如圖所示，理想變壓器原線圈的匝數(shù)為n1，副線圈的匝數(shù)為n2，原線圈的兩端a、b接正弦式交流電源，電壓表V的示數(shù)為220 V，負(fù)載電阻R=44 Ω，電流表A1的示數(shù)為0.2 A。電表均為理想電表，下列判斷正確的是
A.原線圈和副線圈的匝數(shù)比為2∶1
B.原線圈和副線圈的匝數(shù)比為5∶1
C.電流表A2的示數(shù)為0.1 A
D.R消耗的功率為1.76 W
例5
√
線圈的輸入功率P1=U1I1=220×0.2 W=44 W，根據(jù)理想變壓器輸入功率等于輸出功率，則副線圈上R消耗的電功率也是44 W，根據(jù)P2=，變壓器的副線圈電壓U2== V=
44 V，所以===，故A、D錯(cuò)誤，B正確；
根據(jù)=得I2=×I1=5×0.2 A=1.0 A，故C錯(cuò)誤。
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幾種常見的變壓器
四
1.自耦變壓器
圖甲所示是自耦變壓器的示意圖。這種變壓器的特點(diǎn)是鐵芯上只繞有一個(gè)線圈。如果把整個(gè)線圈作為原線圈，副線圈只取線圈的一部分，就可以降低電壓；如果把線圈的一部分作為原線圈，整個(gè)線圈作副線圈，就可以升高電壓。
調(diào)壓變壓器就是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖乙所示。線圈AB繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上，A、B之間加上輸入電壓U1，移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P的位置就可以連續(xù)或較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電壓U2。
2.互感器
分類 電壓互感器 電流互感器
原理圖
原線圈的連接 在高壓電路中接在火線和零線間 在待測(cè)電路中接在火線上
副線圈的連接 連接_______ 連接_______
并聯(lián)
串聯(lián)
電壓表
電流表
分類 電壓互感器 電流互感器
互感器的作用 測(cè)高電壓，將 電壓變?yōu)? 電壓(降壓變壓器) 測(cè)大電流，將 電流變成___電流(升壓變壓器)
利用的關(guān)系式 =(n1>n2) I1n1=I2n2(n1高
低
大
小
　(多選)如圖所示，T1、T2是監(jiān)測(cè)交流高壓輸電參數(shù)的互感器，其中a、b是交流電壓表或交流電流表，若高壓輸電線間的電壓為220 kV，T1的原、副線圈匝數(shù)比為1∶100，交流電壓表的示數(shù)為100 V，交流電流表的示數(shù)為1 A，則
A.b是交流電壓表
B.T2的原、副線圈匝數(shù)比為100∶1
C.高壓線路輸送的電流為1 A
D.高壓線路輸送的電功率為2.2×104 kW
例6
√
√
T1是電流互感器，a是交流電流表，T2是電壓互感器，b是交流電壓表，故A正確；
對(duì)T2，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，則= =，故B錯(cuò)誤；
對(duì)T1，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比==，得I1=100 A，故C錯(cuò)誤；
電功率P=UI=220 kV×100 A=2.2×104 kW，故D正確。
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課時(shí)對(duì)點(diǎn)練
五
考點(diǎn)一　變壓器的工作原理
1.(2024·紹興市會(huì)稽聯(lián)盟高二期末)關(guān)于理想變壓器，下列說(shuō)法正確的是
A.理想變壓器可以改變交變電流的頻率
B.理想變壓器可以改變輸送電功率的大小
C.當(dāng)理想變壓器副線圈空載時(shí)，副線圈負(fù)載電阻為零
D.當(dāng)理想變壓器副線圈空載時(shí)，副線圈兩端電壓不為零，輸出功率為零
1
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基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練
√
13
14
變壓器不能改變交變電流的頻率，故A錯(cuò)誤；
理想變壓器輸入功率等于輸出功率，故B錯(cuò)誤；
空載相當(dāng)于電阻無(wú)窮大，副線圈兩端電壓不為零，但輸出電流為零，輸出功率為零，故C錯(cuò)誤，D正確。
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2.(2023·廈門市高二期中)如圖所示，電流互感器是一種測(cè)量大電流的儀器，將待測(cè)通電導(dǎo)線繞過(guò)鐵芯作為原線圈、副線圈兩端接在電流表上，則該電流互感器
A.電流表示數(shù)為電流的瞬時(shí)值
B.能測(cè)量直流輸電電路的電流
C.原、副線圈電流的頻率不同
D.副線圈的電流小于原線圈的電流
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√
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13
交流電流表的示數(shù)為電流的有效值，故A
錯(cuò)誤；
電流互感器的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，
因此不能測(cè)量直流輸電電路的電流，故B錯(cuò)誤；
變壓器不改變交流電的頻率，因此變壓器原、副線圈電流的頻率相同，故C錯(cuò)誤；
根據(jù)理想變壓器電流與匝數(shù)比關(guān)系可得=，由于原線圈匝數(shù)小于
副線圈匝數(shù)，可知副線圈的電流小于原線圈的電流，故D正確。
14
考點(diǎn)二　探究變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系
3.(2024·山東省臨清市高二月考)某學(xué)習(xí)小組在探究變壓器原、副線圈電壓和匝數(shù)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，采用了可拆式變壓器，把鐵芯B安裝在鐵芯A上形成閉合鐵芯，將原、副線圈套在鐵芯A的兩臂上，如圖所示。
(1)下列說(shuō)法正確的是　　。
A.為保證實(shí)驗(yàn)安全，原線圈應(yīng)接低壓直流電源
B.變壓器中鐵芯是整塊硅鋼
C.保持原線圈電壓及匝數(shù)不變，可改變副線圈的
　匝數(shù)，研究副線圈的匝數(shù)對(duì)輸出電壓的影響
D.變壓器正常工作后，電能由原線圈通過(guò)鐵芯導(dǎo)電輸送到副線圈
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13
C
14
熱量達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)損壞鐵芯和線圈，故不能用整塊硅鋼，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；
研究變壓器電壓和匝數(shù)的關(guān)系，用到控制變量法，可以先保持原線圈電壓、匝數(shù)不變，改變副線圈匝數(shù)，研究副線圈匝數(shù)對(duì)輸出電壓的影響，選項(xiàng)C正確；
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變壓器改變的是交變電壓，因此原線圈不能接低壓直流電源，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；
因?yàn)樽儔浩鞯墓ぷ髟硎请姶鸥袘?yīng)，如果變壓器鐵芯是用整塊硅鋼，會(huì)產(chǎn)生很大的渦流發(fā)熱，當(dāng)
14
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變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，若不計(jì)各種損耗，在原線圈上將電能轉(zhuǎn)化成磁場(chǎng)能，在副線圈上將磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化成電能，鐵芯起到傳遞磁場(chǎng)能的作用，而不是靠鐵芯導(dǎo)電來(lái)傳輸電能，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
14
(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，變壓器的原、副線圈選擇不同的匝數(shù)，利用多用電表測(cè)量相應(yīng)電壓，記錄如下，由數(shù)據(jù)可知N1一定是　　線圈的匝數(shù)(填“原”或“副”)。
根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，可得出原、副線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系：　　　　　　　　　　　　　　 　　　。
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13
副
N1/匝 100 100 200 200
N2/匝 200 400 400 800
U1/V 2.1 1.95 5.22 2.35
U2/V 4.28 8.00 10.60 9.64
原、副線圈兩端電壓之比等于匝數(shù)之比
14
由表中數(shù)據(jù)可知<，考慮漏磁影響，原線圈與副線圈電壓比大于匝數(shù)比，可知N1是副線圈；
由表可知，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，原、副線圈兩端電壓之比等于匝數(shù)之比，即=。
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N1/匝 100 100 200 200
N2/匝 200 400 400 800
U1/V 2.1 1.95 5.22 2.35
U2/V 4.28 8.00 10.60 9.64
14
(3)學(xué)習(xí)小組觀察實(shí)驗(yàn)室中一降壓變壓器的兩個(gè)線圈的導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線粗細(xì)不同，結(jié)合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)論，應(yīng)將較細(xì)的線圈作為　　(填“原”或“副”)線圈。
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原
理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，因?yàn)槭墙祲鹤儔浩鳎愿本€圈的電壓小于原線圈的電壓，而功率又相等，所以副線圈的電流大于原線圈的電流，為了減少功率損失，根據(jù)電阻定律可知副線圈應(yīng)用較粗的銅導(dǎo)線繞制，故應(yīng)將較細(xì)的線圈作為原線圈。
14
4.(2023·廈門市高二月考)在實(shí)驗(yàn)室中探究變壓器線圈兩端的電壓和匝數(shù)的關(guān)系時(shí)，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)以下幾個(gè)問(wèn)題，并展開了討論。
(1)觀察變壓器的鐵芯，發(fā)現(xiàn)它的結(jié)構(gòu)和材料是　　；
A.整塊硅鋼鐵芯
B.整塊不銹鋼鐵芯
C.絕緣的硅鋼片疊成
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C
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觀察變壓器的鐵芯，它的結(jié)構(gòu)是絕緣的硅鋼片疊成，之所以做成這種結(jié)構(gòu)，一方面是防止磁漏，另一方面盡量減少渦流造成的能量損失，故C正確，A、B錯(cuò)誤。
14
(2)觀察原副線圈的導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)粗細(xì)不同，導(dǎo)線粗的線圈匝數(shù)　　(填“多”或“少”)；
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少
觀察兩個(gè)線圈的導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)粗細(xì)不同，根據(jù)=可知，匝數(shù)少的電流大，則導(dǎo)線越粗，即導(dǎo)線粗的線圈匝數(shù)少。
14
(3)本實(shí)驗(yàn)要通過(guò)改變?cè)⒏本€圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中需要運(yùn)用的科學(xué)方法是　　；
A.控制變量法
B.等效替代法
C.整體隔離法
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A
實(shí)驗(yàn)中需要運(yùn)用的科學(xué)方法是控制變量，故A正確，B、C錯(cuò)誤。
14
(4)實(shí)驗(yàn)中將電源接在原線圈兩個(gè)接線柱之間，調(diào)整原
副線圈的匝數(shù)之比為2∶3，用電壓表測(cè)得副線圈的兩
個(gè)接線柱之間的電壓為3.0 V，則原線圈的輸入電壓可
能為　　。
A.1.8 V　　　　B.2.0 V　　　　C.2.2 V
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C
若是理想變壓器，則有變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系=
原副線圈的匝數(shù)之比為2∶3，用電壓表測(cè)得副線圈的兩個(gè)接線柱之間的電壓為3.0 V，則原線圈的電壓為2 V。考慮到不是理想變壓器，有漏磁等現(xiàn)象，則原線圈所接的電源電壓大于2 V，可能為2.2 V。
14
考點(diǎn)三　變壓器的基本規(guī)律
5.(2023·蕪湖市月考)如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，電阻R=2 Ω，電流表示數(shù)為1 A，各電表均為理想電表，則下列說(shuō)法正確的是
A.電壓表的示數(shù)為20 V
B.流經(jīng)電阻R的電流大小為0.1 A
C.電阻R消耗的電功率是400 W
D.該變壓器為升壓變壓器
√
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電阻R消耗的電功率P=R=102×2 W=200 W，C錯(cuò)誤；
由于變壓器原線圈的匝數(shù)大于副線圈的匝數(shù)，故該變壓器為降壓變壓器，D錯(cuò)誤。
根據(jù)=可知，輸出電流I2=I1=×1 A= 10 A，故電壓表示數(shù)U=I2R=10×2 V=20 V，A正確，B錯(cuò)誤；
14
6.(2023·莆田市高二期中)某理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為55∶9，原線圈所接電源電壓的變化規(guī)律如圖所示，副線圈接有負(fù)載。下列判斷正確的是
A.輸出電壓的最大值為36 V
B.原、副線圈中電流之比為55∶9
C.該理想變壓器的輸入、輸出功率
　之比為55∶9
D.原線圈兩端電壓有效值為220 V，頻率為50 Hz
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輸出電壓的有效值U2=U1=36 V，故輸出電壓的最大值U2max=36 V，
A錯(cuò)誤；
由于==，B錯(cuò)誤；
理想變壓器的輸入功率與輸出功率相等，C錯(cuò)誤。
由題圖可知原線圈兩端電壓的有效值U1==220 V，頻率f==50 Hz，D正確；
14
7.某理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1∶10，當(dāng)輸入電壓增加20 V時(shí)，輸出電壓
A.降低2 V B.增加2 V
C.降低200 V D.增加200 V
√
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13
由==，代入數(shù)據(jù)得ΔU2=200 V，故D正確。
14
考點(diǎn)四　幾種常見的變壓器
8.為了能安全對(duì)某一高電壓U、高電流I的線路進(jìn)行測(cè)定，圖中接法可行的是(繞組匝數(shù)n1>n2)
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電壓互感器的原線圈應(yīng)并聯(lián)在高壓線路中，副線圈接電壓表，且原線圈匝數(shù)應(yīng)大于副線圈的匝數(shù)，B正確，D錯(cuò)誤；
電流互感器的原線圈應(yīng)串聯(lián)在高壓線路中，副線圈接電流表，且原線圈匝數(shù)應(yīng)小于副線圈的匝數(shù)，A、C錯(cuò)誤。
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9.某理想自耦變壓器接入電路中的示意圖如圖甲所示，其輸入電壓u隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示。已知滑動(dòng)觸頭P0在圖示位置時(shí)，原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2=10∶1，電阻R=22 Ω。下列說(shuō)法正確的是
A.通過(guò)R的交變電流的頻
　率為100 Hz
B.電流表A2的示數(shù)為2 A
C.此時(shí)變壓器的輸入功率為22 W
D.將P0沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)一些，電流表A1的示數(shù)變小
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不改變頻率，故通過(guò)R的交變電流的頻率也為50 Hz，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；
輸入電壓的最大值為Um=220 V，有效值為U1=220 V，則副線圈兩端的電壓為U2=U1=220× V=22 V，所以通過(guò)電阻R的電流即電流表A2的示數(shù)為I2== A=1 A，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；
由題圖乙可知，該交變電流的周期為T=0.02 s，其頻率為f==50 Hz，變壓器
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將P0沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)一些，變壓器的副線圈匝數(shù)增多，輸出電壓變大，輸出功率變大，輸入功率變大，所以輸入電流也變大，故電流表A1的示數(shù)變大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
變壓器的輸出功率為P'=　U2I2=22×1 W=22 W，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，即P=P'=22 W，選項(xiàng)C正確；
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10.(2024·福建省長(zhǎng)泰第二中學(xué)高二月考)圖甲是某燃?xì)鉅t點(diǎn)火裝置的原理圖。轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為如圖乙所示的正弦交變電壓，并加在一理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，原線圈兩端接交流電壓表。當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時(shí)值大于5 000 V時(shí)，就會(huì)在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進(jìn)而點(diǎn)燃?xì)怏w。則
A.電壓表的示數(shù)等于5 V
B.實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的條件是>1 000
C.t=0.2 s時(shí)電壓表的示數(shù)為0
D.要使點(diǎn)火裝置正常工作，轉(zhuǎn)換器輸出的一定為正弦式交流電
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根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知=
當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時(shí)值大于5 000 V時(shí)，就會(huì)在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進(jìn)而點(diǎn)燃?xì)怏w，解得>1 000，故B正確；
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由題圖乙，可得電壓的最大值為5 V，則電壓表的示數(shù)為有效值，即U1== V，故A錯(cuò)誤；
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只要轉(zhuǎn)換器輸出變化的電流，點(diǎn)火裝置就可能正常工作，故轉(zhuǎn)換器輸出的不一定為正弦式交變電流，故D錯(cuò)誤。
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t=0.2 s時(shí)，電壓表的示數(shù)為電壓的有效值U1== V，C錯(cuò)誤；
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11.(2023·平頂山市期末)含有理想變壓器的電路如圖所示，L1、L2、L3、L4為規(guī)格相同的四只燈泡，a、b端接正弦式交流電源，電源的輸出電壓的有效值恒定。若開關(guān)S閉合后，四只燈泡均正常發(fā)光，則變壓器原、副線圈匝數(shù)比為
A.1∶1 B.3∶1
C.1∶3 D.4∶1
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四只燈泡均正常發(fā)光，設(shè)原線圈中的電流為I，則副線圈中干路電流為3I，根據(jù)變壓器電流關(guān)系得n1∶n2=I2∶I1=3∶1，B正確，A、C、D錯(cuò)誤。
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12.(多選)(2023·廈門市高二月考)如圖所示的電路，變壓器為理想自耦變壓器，滑動(dòng)觸頭P可控制原線圈的匝數(shù)，已知電動(dòng)機(jī)的額定功率為80 W、額定電壓為40 V，電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為1 Ω，燈泡L的額定功率為20 W、額定電壓為10 V。現(xiàn)在原線圈兩端接正弦交流電壓，當(dāng)滑動(dòng)觸頭位于某位置時(shí)，電動(dòng)機(jī)和燈泡剛好正常工作，理想交流電流表的示數(shù)為10 A。則下列說(shuō)法正確的是
A.電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率為4 W
B.定值電阻的阻值為15 Ω
C.原線圈兩端所加交流電壓的最大值為16 V
D.原、副線圈的匝數(shù)比為5∶2
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通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流IM== A=2 A
電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率為P出=
P電-P熱=P電-RM=80 W-22×1 W=76 W，故A錯(cuò)誤；
通過(guò)燈泡的電流為IL== A=2 A
定值電阻的阻值為R== Ω=15 Ω，故B正確；
副線圈電流I2=IL+IM=2 A+2 A=4 A
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理想變壓器原副線圈匝數(shù)比等于電流的
反比，有n1∶n2=I2∶I1=4∶10=2∶5，故
D錯(cuò)誤；
理想變壓器原副線圈電壓比等于匝數(shù)比，有U1∶U2=n1∶n2=2∶5
代入數(shù)據(jù)解得U1=16 V
原線圈兩端所加交流電壓的最大值為Um=U1=16 V，故C正確。
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13.(2022·山東卷)如圖所示的變壓器，輸入電壓為220 V，可輸出12 V、18 V、30 V電壓，匝數(shù)為n1的原線圈中電壓隨時(shí)間變化為u=Umcos (100πt)。單匝線圈繞過(guò)鐵芯連接交流電壓表，電壓表的示數(shù)為0.1 V。將阻值為12 Ω的電阻R接在BC兩端時(shí)，功率為12 W。下列說(shuō)法正確的是
A.n1為1 100匝，Um為220 V
B.BC間線圈匝數(shù)為120匝，流過(guò)R的電流為1.4 A
C.若將R接在AB兩端，R兩端的電壓為18 V，頻
　率為100 Hz
D.若將R接在AC兩端，流過(guò)R的電流為2.5 A，周期為0.02 s
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與單匝線圈的匝數(shù)比為=，解得原線圈為2 200匝，A錯(cuò)誤；
根據(jù)題圖可知，當(dāng)原線圈輸入電壓為220 V時(shí)，BC間的電壓為UBC==12 V，故BC間的線圈與單匝線圈匝數(shù)關(guān)系有=，則BC間的線圈匝數(shù)為120匝，流過(guò)R的電流為IBC===1 A，B錯(cuò)誤；
變壓器的輸入電壓為220 V，原線圈的交流電壓與時(shí)間成余弦函數(shù)關(guān)系，故輸入交流電壓的最大值為220 V，根據(jù)理想變壓器原線圈
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的角速度為100π rad/s，故交流電的頻率為f===50 Hz，C錯(cuò)誤；
若將R接在AC兩端，根據(jù)題圖可知，當(dāng)原線圈輸入電壓為220 V時(shí)，AC間的電壓為30 V，根據(jù)歐姆定律可知，流過(guò)電阻R的電流為IAC== A=2.5 A，交流電的周期為T==0.02 s，D正確。
若將R接在AB兩端，根據(jù)題圖可知，當(dāng)原線圈輸入電壓為220 V時(shí)，AB間的電壓為18 V。根據(jù)交流電原線圈電壓的表達(dá)式可知，交流電
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14.(2023·張家口市高二期末)一含有理想變壓器的電路如圖甲所示，圖中理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為3∶1，電阻R1和R2阻值分別為3 Ω和1 Ω，電流表、電壓表均為理想電表，a、b端輸入的電流如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是
A.電流表的示數(shù)為 A
B.電壓表的示數(shù)為 V
C.0~0.04 s內(nèi)，電阻R2產(chǎn)生的焦耳熱為0.32 J
D.0.07 s時(shí)，通過(guò)電阻R1的電流為 A
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設(shè)電流表示數(shù)為I1，根據(jù)有效值定義有RT=()2R·+R·，解得I1=1.5 A，A錯(cuò)誤；
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原線圈中只有交流部分電流才能輸出到副線圈中，故副線圈中交流部分的電流最大值為I1m=3 A，設(shè)副線圈電流的有效值為I2，則RT=R·+0，解得I2= A，因此電壓表的示數(shù)U=I2R2= ×1 V= V，B正確；
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0~0.04 s內(nèi)，電阻R2產(chǎn)生的焦耳熱為Q=R2t=()2×1×0.04 J=0.27 J，C錯(cuò)誤；
由題圖乙可知，在0.07 s前后，原線圈中的電流不變化，則副線圈中沒有感應(yīng)電流，所以通過(guò)電阻R1的瞬時(shí)電流為0，D錯(cuò)誤。
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