資源簡(jiǎn)介

課時(shí)分層作業(yè)(十一)
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C C B A B BC AC AD B BC AD
1．C　[變壓器只能對(duì)交變電流實(shí)現(xiàn)變壓，不能對(duì)直流變壓，故選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤；由于原、副線圈的電壓之比與原、副線圈的匝數(shù)比相等，副線圈匝數(shù)多于原線圈匝數(shù)的變壓器才能實(shí)現(xiàn)升壓，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確。]
2．C　[欲使副線圈兩端獲得高壓，必須使變壓器鐵芯中的磁通量發(fā)生變化，即原線圈中的電流發(fā)生變化，只有當(dāng)開關(guān)閉合或斷開瞬間，原線圈中的電流才有變化，輸出端才有高壓產(chǎn)生，選項(xiàng)C正確。]
3．B　[原線圈與小燈泡A并聯(lián)，易得原線圈的電壓是9 V，副線圈兩端的總電壓是36 V，因此得n1∶n2＝U1∶U2＝1∶4，A、C錯(cuò)誤；由電流與匝數(shù)的關(guān)系可得，有I2＝＝2 A，解得I1＝8 A，通過(guò)小燈泡B的電流IB＝I1＋I(xiàn)A＝10 A，小燈泡B兩端電壓UB＝IBRB＝50 V，B正確，D錯(cuò)誤。]
4．A　[變壓器的輸入電壓基本保持不變，變壓器匝數(shù)比不變，則變壓器副線圈兩端電壓V2不變，用電高峰時(shí)，R的值會(huì)減小，A2增大，輸電線損失的電壓增大，則V3減小，故A正確，B錯(cuò)誤；由上述分析知用電高峰時(shí)A2增大，根據(jù)變壓器原、副線圈電流關(guān)系知，A1也增大，故C、D錯(cuò)誤。]
5．B　[由題圖乙可知交流電壓的周期為T＝0.02 s，交流電壓的頻率為f＝＝50 Hz，故A錯(cuò)誤；由題圖乙可知輸出電壓的最大值為Um＝36 V，輸出電壓的有效值為U＝＝36 V，根據(jù)變壓器電壓與匝數(shù)關(guān)系有，解得U′＝3 V，由于變壓器有能量損失，則小燈泡兩端的電壓可能為2 V，故B正確；適當(dāng)增加原線圈a的匝數(shù)，副線圈的輸出電壓會(huì)減小，小燈泡功率會(huì)變小，故C錯(cuò)誤；將線圈a改接在學(xué)生電源直流輸出端，副線圈沒(méi)有電壓輸出，小燈泡不會(huì)發(fā)光，故D錯(cuò)誤。]
6．解析：(1)為了減小渦流現(xiàn)象帶來(lái)的損耗，變壓器的鐵芯選用絕緣的硅鋼片疊成。故選D。
(2)根據(jù)原、副線圈中
可知匝數(shù)少的線圈電流大，則需要的導(dǎo)線較粗。
(3)若是理想變壓器，由變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系
若變壓器的原線圈接“0”和“8”兩個(gè)接線柱，副線圈接“0”和“4”兩個(gè)接線柱，可知原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1 ，副線圈的電壓為3 V，則原線圈的電壓為U1＝2×3 V＝6 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6 V，可能為7 V。故選D。
答案：(1)D　(2)少　(3)D
7．BC　[變壓器原線圈的輸入電壓最大值為U1＝220 V，由變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系有，可得U2＝22 V，理想電壓表的示數(shù)為電壓的有效值，因此UV＝＝22 V，故A錯(cuò)誤；由交流電表達(dá)式可得100π rad/s＝2πf，解得f＝50 Hz，故B正確；對(duì)于燈泡，滿足P燈＝UVI燈，對(duì)于排氣扇滿足P出＝UV(I2－I燈)－(I2－I燈)2r，聯(lián)立代入數(shù)據(jù)可解得P出＝40 W，故C正確；已知I2＝4 A，由變壓器電流比有，可得I1＝0.4 A，即保險(xiǎn)絲的熔斷電流至少要大于0.4 A，故D錯(cuò)誤。]
8．AC　[閉合開關(guān)S，副線圈電壓有效值U2不變，副線圈的電阻變小，電流I2增大，變壓器輸入功率P1，有P1＝P2＝U2I2，所以P1變大，故A正確；由上可知，電流I2增大，電阻R兩端電壓增大，熱水器分得的電壓變小，所以熱水器消耗的功率變小，故B錯(cuò)誤；閉合開關(guān)S，副線圈電壓有效值U2不變，由題圖乙可得U2＝220 V，由公式得原線圈電壓有效值U1＝1 100 V，故C正確；由題圖乙可得交變電流角速度ω＝ rad/s＝100π rad/s，副線圈電壓最大值為220 V，所以原線圈電壓最大值為1 100 V，所以原線圈兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式u＝1 100sin 100πt(V)，故D錯(cuò)誤。]
9．AD　[由于燈泡a兩端的電壓為55 V，因此加在原線圈兩端的電壓為165 V，根據(jù)，可知原、副線圈的匝數(shù)之比，故A正確；根據(jù)得原、副線圈電流之比，而兩相同燈泡的電壓相等，則流過(guò)的電流也相等，故流過(guò)熱敏電阻的電流占I2中的兩份，因此流經(jīng)燈泡a的電流與熱敏電阻的電流之比為1∶2，故B錯(cuò)誤；若熱敏電阻RT溫度降低，電阻增大，副線圈的總電阻增大，總電流減小，導(dǎo)致原線圈的電流減小，加在燈泡a兩端的電壓降低，燈泡a變暗，原線圈分得的電壓升高，從而副線圈電壓升高，燈泡b變亮，故C錯(cuò)誤，D正確。]
10．B　[線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交流電，設(shè)轉(zhuǎn)速為n，則發(fā)電機(jī)的最大電動(dòng)勢(shì)為Em＝NBSω＝NBS·2πn，發(fā)電機(jī)的最大電動(dòng)勢(shì)等于變壓器的輸入線圈電壓的最大值，U1m＝Em，根據(jù)變壓器匝數(shù)比等于兩端的電壓比，有，鋼針和金屬板間瞬時(shí)電壓超過(guò)5 000 V時(shí)可以產(chǎn)生電火花，現(xiàn)令U2m＝5 000 V，聯(lián)立解得U1m＝50 V，n＝ r/s≈3.18 r/s，故線圈轉(zhuǎn)速等于2 r/s時(shí)，點(diǎn)火器不可以產(chǎn)生電火花，線圈轉(zhuǎn)速等于4 r/s時(shí)，副線圈的電壓最大值超過(guò)了5 000 V，能產(chǎn)生電火花，故A錯(cuò)誤，B正確；電壓表的示數(shù)為原線圈兩端的電壓有效值，剛點(diǎn)火時(shí)UV＝ V，電壓表的示數(shù)為5 V時(shí)，點(diǎn)火器不可以產(chǎn)生電火花，只有當(dāng)電壓表示數(shù)超過(guò)25 V，點(diǎn)火器才可以產(chǎn)生電火花，故C、D錯(cuò)誤。]
11．BC　[從垂直于中性面時(shí)開始計(jì)時(shí)，交流發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝NBωL2cos ωt，故A錯(cuò)誤；原線圈電動(dòng)勢(shì)的有效值為U1＝，根據(jù)得副線圈電動(dòng)勢(shì)的有效值為U2＝，根據(jù)電流熱效應(yīng)有T，通過(guò)二極管后副線圈電動(dòng)勢(shì)的有效值為U3＝，電壓表V的示數(shù)為U4＝，故B正確；理想變壓器輸入功率與輸出功率相等，可得U1I1＝U3I2，電流表A1與電流表A2的示數(shù)之比為I1∶I2＝U3∶U1＝3∶，故C正確；將滑動(dòng)變阻器R2的滑片P向下滑動(dòng)，滑動(dòng)變阻器R2消耗的功率為，將滑動(dòng)變阻器R2的滑片P向下滑動(dòng)，R2增大且小于R，故滑動(dòng)變阻器R2消耗的功率一直增大，故D錯(cuò)誤。]
12．AD　[對(duì)原線圈回路，有U0＝U1＋I(xiàn)1R0，對(duì)副線圈回路，有U2＝I2R，原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系，原、副線圈電流與匝數(shù)的關(guān)系，聯(lián)立以上各式可得U0＝I2，由此可知，當(dāng)R減小時(shí)，I2變大，則I1變大，U1變小，U2變小，故A正確，B錯(cuò)誤；對(duì)于理想變壓器，R獲得的功率為P＝U0I1－R0，根據(jù)二次函數(shù)知識(shí)可得，當(dāng)I1＝時(shí)，功率P達(dá)到最大，此時(shí)R＝R0，故C錯(cuò)誤，D正確。]課時(shí)分層作業(yè)(十一)　變壓器
?題組一　理想變壓器的基本關(guān)系
1．如圖所示，可以將電壓升高給電燈供電的變壓器是(　　)
A　　　　　　　B
C　　　　　　　D
2．汽油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)經(jīng)過(guò)壓縮的汽油與空氣的混合物，需要火花塞來(lái)點(diǎn)燃。某汽油發(fā)動(dòng)機(jī)火花塞需要高達(dá)10 kV的電壓才能點(diǎn)火，一同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的點(diǎn)火電路。已知直流電源的電壓為12 V，升壓變壓器的輸出端接到火花塞上，開關(guān)是自動(dòng)控制的。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．兩電路都不可能使火花塞點(diǎn)火，因?yàn)樽儔浩鞑荒芨淖冎绷麟妷?br/>B．圖甲和乙的電路中，保持開關(guān)閉合，輸出端都會(huì)獲得持續(xù)的高壓
C．圖甲的電路中，在開關(guān)斷開瞬間，輸出端會(huì)產(chǎn)生高壓
D．圖乙的電路中，在開關(guān)斷開瞬間，輸出端會(huì)產(chǎn)生高壓
3．如圖所示的理想變壓器電路中，小燈泡A上標(biāo)有“9 V　18 W”，小燈泡B的電阻是5 Ω，副線圈回路中接入三個(gè)均標(biāo)有“12 V　24 W”的小燈泡，小燈泡A與右邊三個(gè)小燈泡均正常發(fā)光，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2＝4∶1
B．通過(guò)小燈泡B的電流是10 A
C．副線圈兩端的電壓為9 V
D．小燈泡B兩端的電壓20 V
?題組二　理想變壓器工作時(shí)的制約關(guān)系和動(dòng)態(tài)分析
4．如圖所示是街頭變壓器給用戶供電的示意圖。變壓器的輸入電壓基本保持不變，兩條輸電線的總電阻用R0表示，變阻器R代表用戶用電器的總電阻。用電高峰時(shí)，R的值會(huì)減小。忽略變壓器上的能量損失，用電高峰與用電低谷相比，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．V2不變，V3減小　 B．V2和V3都減小
C．A1和A2均減小 　 D．A1增大，A2減小
5．在探究變壓器的兩個(gè)線圈電壓關(guān)系時(shí)，某同學(xué)自己繞制了兩個(gè)線圈套在可拆變壓器的鐵芯上，如圖甲所示，線圈a作為原線圈連接到學(xué)生電源的交流輸出端，輸出的電壓如圖乙所示，線圈b接小燈泡。線圈a與繞圈b的匝數(shù)比為12∶1。他所用的線圈電阻忽略不計(jì)。則(　　)
A．交流電壓的頻率為100 Hz
B．小燈泡兩端的電壓可能為2 V
C．適當(dāng)增加原線圈a的匝數(shù)，小燈泡功率變大
D．將線圈a改接在學(xué)生電源直流輸出端，小燈泡也能發(fā)光
?題組三　探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系
6．某興趣小組用如圖所示的可拆變壓器進(jìn)行“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。
(1)變壓器的鐵芯，它的結(jié)構(gòu)和材料是________(填字母)。
A．整塊硅鋼鐵芯
B．整塊不銹鋼鐵芯
C．絕緣的銅片疊成
D．絕緣的硅鋼片疊成
(2)觀察兩個(gè)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)________(選填“多”或“少”)。
(3)在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，將電源接在組裝后的變壓器原線圈的“0”和“8”兩個(gè)接線柱之間，用電表測(cè)得副線圈的“0”和“4”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________(填字母)。
A．1.5 V 　B．3.0 V 　C．5.0 V 　D．7.0 V
7．(多選)實(shí)踐課中，一位同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的電路給浴室供電。理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，原線圈接到u＝220sin 100πt(V)的交變電路中。已知照明燈的額定功率為44 W，排氣扇電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為1 Ω。已知各用電器均正常工作時(shí)，理想電流表的示數(shù)為4 A，則(　　)
A．理想電壓表的示數(shù)為31.1 V
B．通過(guò)照明燈的電流頻率為50 Hz
C．排氣扇輸出功率為40 W
D．保險(xiǎn)絲的熔斷電流至少為0.4 A
8．(多選)家庭中的熱水器和抽油煙機(jī)功率較大。現(xiàn)用一小型變壓器對(duì)其供電，如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為5∶1，原線圈接交流電源和交流電壓表，副線圈與熱水器、抽油煙機(jī)連接。已知副線圈上的電壓按圖乙所示規(guī)律變化，現(xiàn)閉合開關(guān)S接通抽油煙機(jī)，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．變壓器的輸入功率變大
B．熱水器消耗的功率變大
C．電壓表示數(shù)仍為1 100 V，保持不變
D．原線圈兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式u＝
1 100sin 100πt(V)
9．(多選)如圖所示，理想變壓器原線圈所在電路輸入有效值U＝220 V的交變電流，測(cè)得完全相同的燈泡a、b兩端的電壓均為55 V，已知RT為隨溫度升高阻值減小的熱敏電阻，變壓器為理想變壓器，兩燈泡阻值不變且始終未燒壞，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．原、副線圈的匝數(shù)之比為3∶1
B．流經(jīng)燈泡a的電流與熱敏電阻的電流之比為1∶1
C．若熱敏電阻RT溫度降低，燈泡a變亮、b變亮
D．若熱敏電阻RT溫度降低，燈泡a變暗、b變亮
10．如圖所示是某款手搖點(diǎn)火器原理圖。當(dāng)鋼針和金屬板間瞬時(shí)電壓超過(guò)5 000 V時(shí)可以產(chǎn)生電火花。已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小為0.2 T，手搖發(fā)電機(jī)線圈的面積為0.25 m2，共50匝，不計(jì)內(nèi)阻。變壓器為理想變壓器，其原、副線圈匝數(shù)比為1∶100。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．線圈轉(zhuǎn)速等于2 r/s時(shí)，1 min內(nèi)點(diǎn)火器可以產(chǎn)生120次電火花
B．線圈轉(zhuǎn)速等于4 r/s時(shí)，點(diǎn)火器可以產(chǎn)生電火花
C．電壓表的示數(shù)為5 V時(shí)，點(diǎn)火器可以產(chǎn)生電火花
D．只有當(dāng)電壓表示數(shù)超過(guò)50 V，點(diǎn)火器才可以產(chǎn)生電火花
11．(多選)如圖所示，某交流發(fā)電機(jī)內(nèi)有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、匝數(shù)為N、電阻不計(jì)的正方形線圈abcd，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞轉(zhuǎn)軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，軸OO′垂直于磁場(chǎng)方向。它與理想變壓器的原線圈連接，變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1∶3，二極管的正向電阻為零，反向電阻無(wú)窮大，定值電阻R1的阻值為R，滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值也為R，滑動(dòng)變阻器的滑片P置于正中間，電表均為理想電表。從正方形線圈轉(zhuǎn)到圖示位置開始計(jì)時(shí)，下列判斷正確的是(　　)
A．交流發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝NBωL2sin ωt
B．電壓表V的示數(shù)為
C．電流表A1與電流表A2的示數(shù)之比為3∶
D．若將滑動(dòng)變阻器R2的滑片P向下滑動(dòng)，滑動(dòng)變阻器R2消耗的功率一直減小
12．(多選)心電圖儀是將心肌收縮產(chǎn)生的脈動(dòng)轉(zhuǎn)化為電壓脈沖的儀器，其輸出部分可以等效為虛線框內(nèi)的交流電源和定值電阻R0串聯(lián)。如圖所示，心電圖儀與一理想變壓器的原線圈連接，一可變電阻R與該變壓器的副線圈連接，原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，在交流電源的電壓有效值U0不變的情況下，將可變電阻R的阻值調(diào)小的過(guò)程中(　　)
A．通過(guò)原線圈的電流變大，通過(guò)副線圈的電流變大
B．原線圈兩端的電壓不變，副線圈兩端的電壓不變
C．當(dāng)R＝R0時(shí)，R獲得的功率最大
D．當(dāng)R＝R0時(shí)，R獲得的功率最大(共77張PPT)
3．變壓器
第三章　交變電流
整體感知·自我新知初探
[學(xué)習(xí)任務(wù)]　任務(wù)1．了解變壓器的構(gòu)造及幾種常見(jiàn)的變壓器，理解互感現(xiàn)象和變壓器的工作原理。
任務(wù)2．理解理想變壓器的電壓和電流與匝數(shù)的關(guān)系，并能用其解決基本問(wèn)題。
任務(wù)3．理解理想變壓器的功率關(guān)系，并能推導(dǎo)出原、副線圈的電流關(guān)系。
[問(wèn)題初探]　問(wèn)題1．變壓器的工作原理是什么？
問(wèn)題2．理想變壓器輸出功率與輸入功率有什么關(guān)系？
問(wèn)題3．理想變壓器原、副線圈電壓之比與匝數(shù)之比滿足什么關(guān)系？
[自我感知]　經(jīng)過(guò)你認(rèn)真的預(yù)習(xí)，結(jié)合你對(duì)本節(jié)課的理解和認(rèn)識(shí)，請(qǐng)畫出本節(jié)課的知識(shí)邏輯體系。
探究重構(gòu)·關(guān)鍵能力達(dá)成
[鏈接教材]　生產(chǎn)生活中有各種變壓器，有的把低壓升為高壓，有的把高壓降為低壓。變壓器是如何改變電壓的呢？
知識(shí)點(diǎn)一　變壓器的原理及其基本規(guī)律
提示：變壓器有原、副兩個(gè)線圈，當(dāng)原線圈輸入交變電流時(shí)，由于互感，副線圈上也產(chǎn)生交變電流，原、副線圈的電壓之比與原、副線圈匝數(shù)之比有關(guān)，故可通過(guò)改變?cè)⒏本€圈的匝數(shù)之比，在輸入電壓(有效值)不變時(shí)，在副線圈上得到需要的電壓。
1．變壓器的構(gòu)造
變壓器由________和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成，如圖所示。
(1)原線圈：與________連接的線圈，也叫________。
(2)副線圈：與____連接的線圈，也叫________。
閉合鐵芯
交流電源
初級(jí)線圈
負(fù)載
次級(jí)線圈
2．變壓器的工作原理
變壓器工作的基礎(chǔ)是____現(xiàn)象。電流通過(guò)原線圈時(shí)在鐵芯中激發(fā)磁場(chǎng)，由于電流的大小、方向在不斷變化，鐵芯中的磁場(chǎng)也在不斷變化。變化的磁場(chǎng)在副線圈中產(chǎn)生__________。
3．作用
改變交變電流的電壓。
互感
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
4．理想變壓器
沒(méi)有能量損耗的變壓器叫作__________。理想變壓器是一個(gè)__________。
提醒：①原、副線圈有共同的鐵芯，穿過(guò)它們的磁通量和磁通量的變化率時(shí)刻相同。②變壓器的兩個(gè)線圈之間通過(guò)磁場(chǎng)聯(lián)系在一起，兩個(gè)線圈間是絕緣的。
5．兩類變壓器
(1)降壓變壓器：______的電壓比______電壓低的變壓器。
(2)升壓變壓器：______的電壓比______電壓高的變壓器。
理想變壓器
理想化模型
副線圈
原線圈
副線圈
原線圈
如圖所示，把兩個(gè)沒(méi)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，閉合開關(guān)，小燈泡能發(fā)光。
問(wèn)題1．兩個(gè)線圈并沒(méi)有連接，小燈泡為什么會(huì)發(fā)光？
提示：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。
問(wèn)題2．小燈泡兩端的電壓與學(xué)生電源的輸出電壓相等嗎？
提示：不相等。
問(wèn)題3．若將原線圈接在恒定的直流電源上小燈泡發(fā)光嗎？
提示：不發(fā)光。
1．理想變壓器的特點(diǎn)
(1)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)，即無(wú)“漏磁”。
(2)原、副線圈不計(jì)電阻，電流通過(guò)時(shí)不產(chǎn)生焦耳熱，即無(wú)“銅損”。
(3)閉合鐵芯中的渦流為零，即無(wú)“鐵損”。
說(shuō)明：實(shí)際中的變壓器(特別是大型變壓器)一般都可以近似看成理想變壓器。
√
規(guī)律總結(jié)　(1)理想變壓器的電壓關(guān)系和電流關(guān)系是有效值(或最大值)間的關(guān)系。
(2)電流與匝數(shù)成反比只適用于有一個(gè)副線圈的情況，有多個(gè)副線圈時(shí)不成立。
(3)原、副線圈的電壓、電流發(fā)生變化，而頻率不變。
【典例2】　(2022·山東卷)(兩個(gè)副線圈)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(V)。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
√
√
√
知識(shí)點(diǎn)二　理想變壓器工作時(shí)的制約關(guān)系和動(dòng)態(tài)分析
3．功率制約
輸出功率P2決定輸入功率P1。變壓器副線圈中的功率P2由用戶負(fù)載決定，即P2＝P負(fù)1＋P負(fù)2＋…。P2增大，P1增大；P2減小，P1減小；P2為零，P1為零。
4．對(duì)理想變壓器進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的兩種常見(jiàn)情況
(1)原、副線圈匝數(shù)比不變，分析各物理量隨負(fù)載電阻變化而變化的情況，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的順序是R→I2→P出→P入→I1。
(2)負(fù)載電阻不變，分析各物理量隨匝數(shù)比的變化而變化的情況，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的順序是n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1。
【典例3】　(理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析)如圖所示，電流表、電壓表為理想電表，變壓器為理想變壓器，R1、R2是定值電阻，R3為滑動(dòng)變阻器。閉合開關(guān)S，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．僅將滑片P1上移時(shí)，電流表A的示數(shù)減小
B．僅將滑片P2下移時(shí)，電壓表V的示數(shù)變大
C．滑片P1下移、P2上移時(shí)，電阻R1的功率增大
D．只斷開開關(guān)S，電壓表V的示數(shù)變大，電流表A的示數(shù)變小
√
規(guī)律方法　理想變壓器動(dòng)態(tài)問(wèn)題的處理方法
(1)抓住三個(gè)決定原則：輸入電壓U1決定輸出電壓U2；輸出電流I2決定輸入電流I1；輸出功率P2決定輸入功率P1。
(2)把副線圈當(dāng)作電源，研究副線圈電路電阻變化。
(3)根據(jù)閉合電路的歐姆定律，判斷副線圈電流的變化、功率的變化。
(4)根據(jù)理想變壓器的變壓規(guī)律、變流規(guī)律和功率規(guī)律，判斷原線圈電流的變化及輸入功率的變化。
1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br/>探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系。
2．實(shí)驗(yàn)器材
可拆變壓器、學(xué)生電源、多用電表、導(dǎo)線若干。
知識(shí)點(diǎn)三　科學(xué)探究——探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系
3．實(shí)驗(yàn)原理
電流通過(guò)原線圈時(shí)在鐵芯中激發(fā)磁場(chǎng)，由于交變電流的大小、方向在不斷地變化，鐵芯中的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向也在不斷地變化。變化的磁場(chǎng)在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，盡管兩個(gè)線圈之間沒(méi)有導(dǎo)線相連，副線圈也能夠輸出電流。
4．實(shí)驗(yàn)操作
(1)按圖示連接電路。
(2)保持原線圈的匝數(shù)n1不變，副線圈的匝數(shù)n2逐漸增多，觀察小燈泡亮度情況。
(3)保持副線圈的匝數(shù)n2不變，原線圈的匝數(shù)n1逐漸增多，觀察小燈泡亮度情況。
(4)原線圈接6 V低壓交流電源，保持原線圈匝數(shù)n1不變，改變副線圈匝數(shù)n2，用多用電表交流電壓擋測(cè)出副線圈兩端的電壓，記入表格，重復(fù)三次。
(5)原線圈接6 V低壓交流電源，保持副線圈匝數(shù)n2不變，改變?cè)€圈匝數(shù)n1，用多用電表交流電壓擋測(cè)出副線圈兩端的電壓，記入表格，重復(fù)三次。
5．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
小燈泡的亮度如表所示。
n1 n2
100 200 400
100 暗 較亮 亮
200 較暗 暗 較亮
400 很暗 較暗 暗
(1)當(dāng)原線圈匝數(shù)不變時(shí)，副線圈的匝數(shù)越多小燈泡越亮；當(dāng)副線圈的匝數(shù)不變時(shí)，原線圈的匝數(shù)越多小燈泡越暗。
(2)將不同匝數(shù)的線圈接入線路，測(cè)出線圈當(dāng)中的電壓并填入表中：
原線圈匝數(shù)n1 副線圈匝數(shù)n2 原線圈電壓U1 副線圈電壓U2 n1∶n2 U1∶U2
100 200 6 V 12 V 1∶2 1∶2
100 400 6 V 24 V 1∶4 1∶4
100 600 6 V 36 V 1∶6 1∶6
200 200 6 V 6 V 1∶1 1∶1
400 200 6 V 3 V 2∶1 2∶1
600 200 6 V 2 V 3∶1 3∶1
【典例4】　做“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。
(1)以下給出的器材中，本實(shí)驗(yàn)需要用到的有______。
A　　　　　　 B
C　　　 　　D
BD
(2)下列說(shuō)法正確的是 ________。
A．變壓器工作時(shí)副線圈電流的頻率與原線圈不相同
B．實(shí)驗(yàn)中要通過(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，需要運(yùn)用的科學(xué)方法是控制變量法
C．為了人身安全，實(shí)驗(yàn)中只能使用低壓直流電源，電壓不要超過(guò)12 V
D．繞制降壓變壓器原、副線圈時(shí)，副線圈導(dǎo)線應(yīng)比原線圈導(dǎo)線粗一些
BD
(3)由于交變電流的電壓是變化的，所以實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的是電壓的 ________(選填“平均”“有效”或“最大”)值；某次實(shí)驗(yàn)操作，所接電表的讀數(shù)如圖所示(電壓表的量程為15 V)，則此時(shí)電表讀數(shù)為 ________V。
有效
5.5
(4)若用匝數(shù)N1＝400匝和N2＝800匝的變壓器做實(shí)驗(yàn)，對(duì)應(yīng)的電壓測(cè)量數(shù)據(jù)如表所示。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，則N1一定是 _____(選填“原”或“副”)線圈。
實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4
U1 1.9 2.9 3.8 4.8
U2 4.0 6.0 8.0 10.0
副
[解析]　(1)變壓器的工作原理是互感現(xiàn)象，電源應(yīng)該選用學(xué)生電源提供的交流電壓，干電池只能提供直流電壓，A不需要，B需要，故A錯(cuò)誤，B正確；直流電壓表不能測(cè)量交流電壓，C不需要，故C錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)需要教學(xué)用的變壓器，故D正確。故選BD。
應(yīng)用遷移·隨堂評(píng)估自測(cè)
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
√
2
4
3
題號(hào)
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，故穿過(guò)原線圈的磁通量Φ變化，故A錯(cuò)誤；因理想變壓器無(wú)漏磁，故B錯(cuò)誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律知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，故D錯(cuò)誤。]
2
4
3
題號(hào)
1
2．無(wú)線充電是近年發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，無(wú)線充電技術(shù)與變壓器相類似，是通過(guò)分別安裝在充電基座和接收能量裝置上的線圈，利用磁場(chǎng)傳遞能量。如圖所示，假設(shè)基座線圈和受電線圈組成的是一個(gè)理想變壓器，已知基座線圈的匝數(shù)為4 400匝，受電線圈的匝數(shù)為100匝，充電基座接上220 V、50 Hz家用交流電，則受電線圈的輸出電壓及頻率為(　　)
A．9 680 V，50 Hz 　 B．5 V，1.25 Hz
C．9 680 V，2 200 Hz 　 D．5 V，50 Hz
2
3
題號(hào)
1
4
√
2
3
題號(hào)
1
4
2
3
題號(hào)
4
1
√
√
2
3
題號(hào)
4
1
4．如圖所示，理想變壓器原線圈接在交流電源上，副線圈匝數(shù)可以通過(guò)滑動(dòng)觸頭P來(lái)調(diào)節(jié)，副線圈兩端連接了電壓表、電阻R、燈泡L1、L2，閉合開關(guān)S，滑片P處于
圖示位置，燈泡正常發(fā)光。下列說(shuō)
法正確的是(　　)
A．保持開關(guān)S閉合，將滑片P向上移，電壓表讀數(shù)不變
B．保持開關(guān)S閉合，將滑片P向上移，燈泡變亮
C．保持滑片P位置不變，斷開開關(guān)S，燈泡L1變暗
D．保持滑片P位置不變，斷開開關(guān)S，電阻R上消耗功率變大
2
4
3
題號(hào)
1
√
2
4
3
題號(hào)
1
回歸本節(jié)知識(shí)，完成以下問(wèn)題：
(1)變壓器能輸送電能是利用什么？
提示：電磁感應(yīng)。
(2)由電壓與匝數(shù)關(guān)系及什么關(guān)系得到電流關(guān)系？
提示：輸入功率等于輸出功率。
(3)理想變壓器電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系分別是？
題號(hào)
課時(shí)分層作業(yè)(十一)　變壓器
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11
12
√
?題組一　理想變壓器的基本關(guān)系
1．如圖所示，可以將電壓升高給電燈供電的變壓器是(　　)
A　　　　　　　B
C　　　　　　　D
C　[變壓器只能對(duì)交變電流實(shí)現(xiàn)變壓，不能對(duì)直流變壓，故選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤；由于原、副線圈的電壓之比與原、副線圈的匝數(shù)比相等，副線圈匝數(shù)多于原線圈匝數(shù)的變壓器才能實(shí)現(xiàn)升壓，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確。]
題號(hào)
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題號(hào)
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√
2．汽油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)經(jīng)過(guò)壓縮的汽油與空氣的混合物，需要火花塞來(lái)點(diǎn)燃。某汽油發(fā)動(dòng)機(jī)火花塞需要高達(dá)10 kV的電壓才能點(diǎn)火，一同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的點(diǎn)火電路。已知直流電源的電壓為12 V，升壓變壓器的輸出端接到火花塞上，開關(guān)是自動(dòng)控制的。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．兩電路都不可能使火花塞點(diǎn)火，因?yàn)樽儔浩鞑荒芨淖冎绷麟妷?br/>B．圖甲和乙的電路中，保持開關(guān)閉合，輸出端都會(huì)獲得持
續(xù)的高壓
C．圖甲的電路中，在開關(guān)斷開瞬間，輸出端會(huì)產(chǎn)生高壓
D．圖乙的電路中，在開關(guān)斷開瞬間，輸出端會(huì)產(chǎn)生高壓
題號(hào)
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C　[欲使副線圈兩端獲得高壓，必須使變壓器鐵芯中的磁通量發(fā)生變化，即原線圈中的電流發(fā)生變化，只有當(dāng)開關(guān)閉合或斷開瞬間，原線圈中的電流才有變化，輸出端才有高壓產(chǎn)生，選項(xiàng)C正確。]
題號(hào)
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√
3．如圖所示的理想變壓器電路中，小燈泡A上標(biāo)有“9 V　18 W”，小燈泡B的電阻是5 Ω，副線圈回路中接入三個(gè)均標(biāo)有“12 V　24 W”的小燈泡，小燈泡A與右邊三個(gè)小燈泡均正常發(fā)光，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2＝4∶1
B．通過(guò)小燈泡B的電流是10 A
C．副線圈兩端的電壓為9 V
D．小燈泡B兩端的電壓20 V
題號(hào)
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題號(hào)
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√
?題組二　理想變壓器工作時(shí)的制約關(guān)系和動(dòng)態(tài)分析
4．如圖所示是街頭變壓器給用戶供電的示意圖。變壓器的輸入電壓基本保持不變，兩條輸電線的總電阻用R0表示，變阻器R代表用戶用電器的總電阻。用電高峰時(shí)，R的值會(huì)減小。忽略變壓器上的能量損失，用電高峰與用電低谷相比，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．V2不變，V3減小　
B．V2和V3都減小
C．A1和A2均減小 　
D．A1增大，A2減小
題號(hào)
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1
A　[變壓器的輸入電壓基本保持不變，變壓器匝數(shù)比不變，則變壓器副線圈兩端電壓V2不變，用電高峰時(shí)，R的值會(huì)減小，A2增大，輸電線損失的電壓增大，則V3減小，故A正確，B錯(cuò)誤；由上述分析知用電高峰時(shí)A2增大，根據(jù)變壓器原、副線圈電流關(guān)系知，A1也增大，故C、D錯(cuò)誤。]
題號(hào)
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√
5．在探究變壓器的兩個(gè)線圈電壓關(guān)系時(shí)，某同學(xué)自己繞制了兩個(gè)線圈套在可拆變壓器的鐵芯上，如圖甲所示，線圈a作為原線圈連接到學(xué)生電源的交流輸出端，輸出的電壓如圖乙所示，線圈b接小燈泡。線圈a與繞圈b的匝數(shù)比為12∶1。
他所用的線圈電阻忽略不計(jì)。則(　　)
A．交流電壓的頻率為100 Hz
B．小燈泡兩端的電壓可能為2 V
C．適當(dāng)增加原線圈a的匝數(shù)，小燈泡功率變大
D．將線圈a改接在學(xué)生電源直流輸出端，小燈
泡也能發(fā)光
題號(hào)
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?題組三　探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系
6．某興趣小組用如圖所示的可拆變壓器進(jìn)行“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。
(1)變壓器的鐵芯，它的結(jié)構(gòu)和材料是________(填字母)。
A．整塊硅鋼鐵芯
B．整塊不銹鋼鐵芯
C．絕緣的銅片疊成
D．絕緣的硅鋼片疊成
D
題號(hào)
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1
(2)觀察兩個(gè)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)________(選填“多”或“少”)。
(3)在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，將電源接在組裝后的變壓器原線圈的“0”和“8”兩個(gè)接線柱之間，用電表測(cè)得副線圈的“0”和“4”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________(填字母)。
A．1.5 V 　B．3.0 V 　C．5.0 V 　D．7.0 V
少
D
題號(hào)
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8．(多選)家庭中的熱水器和抽油煙機(jī)功率較大。現(xiàn)用一小型變壓器對(duì)其供電，如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為5∶1，原線圈接交流電源和交流電壓表，副線圈與熱水器、抽油煙機(jī)連接。已知副線圈上的電壓按圖乙所示規(guī)律變化，現(xiàn)閉合開關(guān)S接通抽油煙機(jī)，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．變壓器的輸入功率變大
B．熱水器消耗的功率變大
C．電壓表示數(shù)仍為1 100 V，保持不變
D．原線圈兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式u＝1 100sin 100πt(V)
√
題號(hào)
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√
9．(多選)如圖所示，理想變壓器原線圈所在電路輸入有效值U＝220 V的交變電流，測(cè)得完全相同的燈泡a、b兩端的電壓均為55 V，已知RT為隨溫度升高阻值減小的熱敏電阻，變壓器為理想變壓器，兩燈泡阻值不變且始終未燒壞，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．原、副線圈的匝數(shù)之比為3∶1
B．流經(jīng)燈泡a的電流與熱敏電阻的電流之比為1∶1
C．若熱敏電阻RT溫度降低，燈泡a變亮、b變亮
D．若熱敏電阻RT溫度降低，燈泡a變暗、b變亮
√
題號(hào)
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√
10．如圖所示是某款手搖點(diǎn)火器原理圖。當(dāng)鋼針和金屬板間瞬時(shí)電壓超過(guò)5 000 V時(shí)可以產(chǎn)生電火花。已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小為0.2 T，手搖發(fā)電機(jī)線圈的面積為0.25 m2，共50匝，不計(jì)內(nèi)阻。變壓器為理想變壓器，其原、副線圈匝數(shù)比
為1∶100。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．線圈轉(zhuǎn)速等于2 r/s時(shí)，1 min內(nèi)點(diǎn)火器可以
產(chǎn)生120次電火花
B．線圈轉(zhuǎn)速等于4 r/s時(shí)，點(diǎn)火器可以產(chǎn)生電火花
C．電壓表的示數(shù)為5 V時(shí)，點(diǎn)火器可以產(chǎn)生電火花
D．只有當(dāng)電壓表示數(shù)超過(guò)50 V，點(diǎn)火器才可以產(chǎn)生電火花
題號(hào)
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11．(多選)如圖所示，某交流發(fā)電機(jī)內(nèi)有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、匝數(shù)為N、電阻不計(jì)的正方形線圈abcd，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞轉(zhuǎn)軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，軸OO′垂直于磁場(chǎng)方向。它與理想變壓器的原線圈連接，變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1∶3，二極管的正向電阻為零，反向電阻無(wú)窮大，定值電阻R1的阻值為R，滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值也為R，滑動(dòng)變阻器的滑片P置于正中間，電表均為理想電表。從正方形線圈轉(zhuǎn)到圖示位置開始計(jì)時(shí)，下列判斷正確的是(　　)
題號(hào)
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