2019-2020學(xué)年高中物理 第4章 遠(yuǎn)距離輸電 第2節(jié) 變壓器學(xué)案 魯科版選修3-2

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1、第2節(jié)　變壓器 　1.知道變壓器的構(gòu)造及幾種常見的變壓器，理解變壓器的工作原理．　2.通過實(shí)驗(yàn)探究理想變壓器的原、副線圈中電壓與匝數(shù)、電流與匝數(shù)的關(guān)系．　3.了解變壓器在生活中的應(yīng)用． ,　　　　　　　　[學(xué)生用書P49]) 一、變壓器的結(jié)構(gòu)及工作原理 1．用途：變壓器是改變交流電壓的設(shè)備． 2．結(jié)構(gòu)：變壓器主要由閉合的鐵芯和繞在鐵芯上的兩個或兩個以上的線圈組成，如圖所示． 3．兩組概念 (1)原線圈與副線圈． 原線圈：與電源相連的線圈(也叫初級線圈)，匝數(shù)用n1表示． 副線圈：與負(fù)載相連的線圈(也叫次級線圈)，匝數(shù)用n2表示． (2)輸入電壓與輸出電壓． 輸入電壓：

2、原線圈兩端的電壓，用符號U1表示． 輸出電壓：副線圈兩端的電壓，用符號U2表示． 4．按輸出電壓的升降分類：變壓器分為升壓變壓器和降壓變壓器兩種． 5．工作原理：電磁感應(yīng)是變壓器的工作原理，即互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)． 1．若原線圈上接直流電源，副線圈上有磁場和電壓嗎？ 提示：副線圈上有磁場，但副線圈兩端無電壓. 二、科學(xué)探究——變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系 1．定性探究變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系 如圖所示為原、副線圈匝數(shù)可變的變壓器．先保持原線圈匝數(shù)不變，使副線圈的匝數(shù)依次減少，電壓表V2的示數(shù)依次減?。俦３指本€圈的匝數(shù)不變，使原線圈匝數(shù)依次減少，電壓表V2的示數(shù)依次增大．

3、 2．變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系 理想變壓器特點(diǎn) 鐵芯無漏磁，原、副線圈無電阻 電壓與匝數(shù)關(guān)系 ＝ 電流與匝數(shù)關(guān)系 ＝ 功率關(guān)系 P1＝P2 (1)對于理想變壓器，無論有幾個副線圈，輸入功率和輸出功率總是相等．(　　) (2)對于理想變壓器，＝的成立是需要條件的．(　　) (3)負(fù)載變化時，可能引起原線圈電壓的變化．(　　) 提示：(1)√　(2)√　(3)× 三、自耦變壓器 1．示意圖 2．特點(diǎn)：鐵芯上只有一個繞組． 3．自耦變壓器的用途：可升高電壓，也可降低電壓．如果把整個繞組作原線圈，副線圈只取繞組的一部分，就可以成為降壓變壓器(如圖甲)

4、；如果把繞組的一部分作原線圈，整個繞組作副線圈，就可以成為升壓變壓器(如圖乙)． 4．自耦變壓器的優(yōu)點(diǎn)：可以連續(xù)調(diào)節(jié)輸出電壓． 2.如圖所示，自耦變壓器輸入端A、B接交流穩(wěn)壓電源，其電壓有效值UAB＝100 V，R0＝40 Ω，當(dāng)滑動片處于線圈中點(diǎn)位置時，C、D兩端電壓的有效值UCD和通過電阻R0的電流分別為多少？ 提示：200 V　5 A 　理想變壓器的特點(diǎn)及工作原理[學(xué)生用書P50] 1．理想變壓器 理想變壓器是實(shí)際變壓器的近似．理想變壓器有三個特點(diǎn)： (1)鐵芯封閉性好，無漏磁現(xiàn)象，即穿過原、副線圈兩繞組每匝的磁通量Φ都一樣，每匝線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等．

5、 (2)線圈繞組的電阻不計，無能損現(xiàn)象． (3)鐵芯中的電流不計，鐵芯不發(fā)熱，無能損現(xiàn)象． 2．工作原理 變壓器的變壓原理是電磁感應(yīng)． (1)當(dāng)原線圈兩端加上交變電壓U1時，就有交變電流I1通過原線圈，并在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁場，鐵芯中就有變化的磁通量． (2)由于副線圈也繞在同一鐵芯上，這個變化的磁通量同樣穿過副線圈，并在副線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢． (3)如果在副線圈兩端連接負(fù)載構(gòu)成閉合回路，在副線圈中就會產(chǎn)生交變電流I2. 　(多選)關(guān)于變壓器的下列說法中正確的是(　　) A．變壓器也可能改變恒定電壓 B．變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)，副線圈輸出的電流是原線圈電流的感應(yīng)電流

6、C．變壓器由繞在同一閉合鐵芯上的若干線圈構(gòu)成 D．變壓器原線圈相對電源起負(fù)載作用，而副線圈相對負(fù)載起電源作用 [解題探究] (1)理想變壓器的基本結(jié)構(gòu)？ (2)理想變壓器的工作原理是什么？ [解析]　變壓器只能改變變化的電壓或電流，不能改變恒定電壓或電流，故A選項(xiàng)錯誤；變壓器可以有一個或多個副線圈，C選項(xiàng)正確；變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的互感現(xiàn)象，副線圈輸出的電流(或電壓)是原線圈電流(或電壓)的感應(yīng)電流(或感應(yīng)電壓)，故B選項(xiàng)正確；根據(jù)變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和在電路中的作用可知選項(xiàng)D正確． [答案]　BCD (1)在原、副線圈中由交變電流而引發(fā)的相互感應(yīng)現(xiàn)象，叫互感現(xiàn)象．

7、(2)互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)：變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了電能向磁場能再到電能的轉(zhuǎn)化． (3)變壓器是依據(jù)電磁感應(yīng)來工作的，因此只能在交流電路中工作，如果變壓器接入直流電路，原線圈中的電流不變，在鐵芯中不能引起磁通量的變化，沒有互感現(xiàn)象出現(xiàn)，變壓器起不到變壓作用．　 　理想變壓器的基本規(guī)律[學(xué)生用書P50] 1．理想變壓器的功率關(guān)系：從能量守恒看，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，P入＝P出． 2．電壓關(guān)系：＝. 3．電流關(guān)系 (1)只有一個副線圈時，有U1I1＝U2I2，得n1I1＝n2I2，即＝. (2)當(dāng)有多個副線圈時，由U1I1＝U2I2＋U3I3＋…，得

8、n1I1＝n2I2＋n3I3＋…. 4．電壓、電流、功率的制約關(guān)系 (1)電壓制約：輸入電壓U1決定輸出電壓U2. (2)功率制約：P出決定P入，這體現(xiàn)了能量守恒的特點(diǎn)． (3)電流制約：輸出電流I2決定輸入電流I1. 命題視角1　“一原一副”變壓器的分析與計算 　一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1，在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻，原線圈一側(cè)接在電壓為220 V的正弦交流電源上，如圖所示．設(shè)副線圈回路中電阻兩端的電壓為U，原、副線圈回路中電阻消耗的功率的比值為k，則(　　) A．U＝66 V，k＝ B．U＝22 V，k＝ C．U＝66 V，k＝ D．

9、U＝22 V，k＝ [解題探究] (1)原、副線圈電壓、電流與線圈匝數(shù)之間滿足什么規(guī)律？ (2)原線圈兩端電壓一定是電源電壓嗎？ [解析]　設(shè)原、副線圈中的電流分別為I1、I2，則＝＝，故k＝＝.設(shè)原線圈兩端的電壓為U1，則＝＝，故U1＝3U，而原線圈上電阻分擔(dān)的電壓為U，故＋3U＝220 V，解得U＝66 V．選項(xiàng)A正確． [答案]　A 命題視角2　“一原多副”變壓器的分析與計算 　如圖所示，理想變壓器三個線圈的匝數(shù)之比為n1∶n2∶n3＝10∶5∶1，其中n1接到220 V的交流電源上，n2和n3分別與電阻R2、R3組成閉合回路．已知通過電阻R3的電流I3＝2 A，電阻R2＝

10、110 Ω，求通過電阻R2的電流I2和通過原線圈的電流I1. [解題探究] (1)該題中電壓、電流與線圈匝數(shù)的比例關(guān)系還成立嗎？ (2)原線圈輸入功率和兩個副線圈消耗的功率之和有什么關(guān)系？ [解析]　由變壓器原、副線圈電壓比等于其匝數(shù)比可得，加在R2上的電壓 U2＝U1＝×220 V＝110 V 通過電阻R2的電流I2＝＝ A＝1 A 加在R3上的電壓U3＝U1＝×220 V＝22 V 根據(jù)輸出功率等于輸入功率得：U1I1＝U2I2＋U3I3 代入數(shù)據(jù)解得通過原線圈的電流為：I1＝0.7 A. [答案]　1 A　0.7 A 解決變壓器問題的常用方法 思路1——電壓

11、思路：變壓器原、副線圈的電壓之比＝；當(dāng)變壓器有多個副線圈時＝＝＝…. 思路2——功率思路：理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，P入＝P出，即P1＝P2；當(dāng)變壓器有多個副線圈時P1＝P2＋P3＋…. 思路3——電流思路：由I＝知，對只有一個副線圈的變壓器有＝；當(dāng)變壓器有多個副線圈時n1I1＝n2I2＋n3I3＋….　 　1.如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶2，兩端分別接有四個阻值相同的燈泡，已知4盞燈均能正常發(fā)光，則L1和L2的功率之比為(　　) A．1∶1 B．1∶3 C．9∶1 D．3∶1 解析：選C.由題意知原、副線圈電壓之比為1∶2，又燈泡電阻相等且正常

12、發(fā)光，則燈泡2、3、4的額定功率相同，電流相同為I；由于電流與匝數(shù)成反比，所以原、副線圈中電流之比為2∶1，所以燈泡L1電流為3I，根據(jù)P＝I2R知，L1和L2的功率之比為9∶1，故選C. 　變壓器電路的動態(tài)分析問題[學(xué)生用書P51] 含有理想變壓器的動態(tài)電路分析，一是要符合變壓器的基本規(guī)律(電壓、電流、功率關(guān)系)；二是要遵循歐姆定律．首先確定是哪些量在變，哪些量不變，然后根據(jù)相應(yīng)的規(guī)律判定，具體問題具體分析． 含有理想變壓器的動態(tài)電路分析有下列兩種情況： 1．原、副線圈匝數(shù)比不變，分析原、副線圈的電壓U1、U2，電流I1、I2，輸入和輸出功率P1、P2隨負(fù)載電阻變化而變化的情況．將變

13、壓器接到交流電源上，原線圈的輸入電壓為U1，副線圈兩端的電壓U2為定值，流過副線圈的電流I2隨負(fù)載電阻的減小而增大，變壓器的輸出功率P2(P2＝U2I2)也隨著增大，不計變壓器的能量損失，則變壓器的輸入功率P1(P1＝P2)也增大，流過原線圈的電流I1也增大． 2．負(fù)載不變，上述物理量隨原、副線圈匝數(shù)比的變化而變化的情況：一般情況下，我們認(rèn)為原線圈輸入電壓U1和匝數(shù)n1不變，當(dāng)副線圈匝數(shù)n2增大時，副線圈兩端電壓U2增大，流過副線圈的電流I2增大，變壓器輸出功率P2增大，則理想變壓器的輸入功率P1增大，流過原線圈的電流I1增大． 命題視角1　“匝數(shù)不變”的動態(tài)分析 　(多選)如圖所示的

14、電路中，P為滑動變阻器的滑片，保持理想變壓器的輸入電壓U1不變，閉合開關(guān)S，下列說法正確的是(　　) A．P向下滑動時，燈L變亮 B．P向下滑動時，變壓器的輸出電壓不變 C．P向上滑動時，變壓器的輸入電流變小 D．P向上滑動時，變壓器的輸出功率變大 [解題探究] 當(dāng)P向下(或向上)移動時，回路中電阻如何變化？ [解析]　由于理想變壓器輸入電壓U1不變，原、副線圈匝數(shù)不變，所以輸出電壓U2也不變，燈L亮度不隨P的滑動改變，故選項(xiàng)A錯誤，選項(xiàng)B正確．P向上滑動時，滑動變阻器接入電路的電阻減小，負(fù)載總電阻R總減小，由I2＝知，通過副線圈的電流I2增大，輸出功率P2＝U2I2增大，再由

15、＝知輸入電流I1也增大，故選項(xiàng)C錯誤，D正確． [答案]　BD 命題視角2　“負(fù)載不變”的動態(tài)分析 　(多選)如圖所示是一臺理想自耦變壓器，在a、b之間接正弦交流電，A、V分別為理想交流電流表和交流電壓表．若將調(diào)壓端的滑動頭P向上移動，則(　　) A．電壓表V的示數(shù)變大 B．變壓器的輸出功率變小 C．電流表A的示數(shù)變小 D．電流表A的示數(shù)變大 [解題探究] 當(dāng)P向上移動時，原、副線圈兩端的匝數(shù)及電壓如何變化？ [解析]　a、b間為原線圈，當(dāng)P向上移動時，原線圈匝數(shù)增多，原副線圈匝數(shù)比變大，由變壓規(guī)律＝知，U1不變，U2變小，電壓表V的示數(shù)變小，R不變，由P＝可知，變壓器

16、的輸出功率變小，A錯誤，B正確；由U1I1＝U2I2可知，I1變小，C正確，D錯誤． [答案]　BC 動態(tài)問題的分析思路 　2. (多選)如圖所示，理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表，副線圈匝數(shù)可以通過滑動觸頭Q來調(diào)節(jié)，在副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動變阻器R，P為滑動變阻器的滑動觸頭．在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電，則(　　) A．保持Q的位置不動，將P向上滑動時，電流表讀數(shù)變大 B．保持Q的位置不動，將P向上滑動時，電流表讀數(shù)變小 C．保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表讀數(shù)變大 D．保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表讀數(shù)變小 解析：選B

17、C.保持Q的位置不動，則U2不變，將P向上滑動時，R接入電路的電阻變大，根據(jù)I2＝知，I2變小，由＝得I1也變小，即電流表讀數(shù)變小，選項(xiàng)A錯誤，選項(xiàng)B正確；保持P的位置不動，將Q向上滑動時，U2變大，則根據(jù)P2＝知副線圈輸出功率變大，由P1＝P2知，變壓器原線圈輸入功率P1變大，而P1＝I1U，輸入電壓U一定，I1變大，即電流表讀數(shù)變大，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯誤． 　互感器[學(xué)生用書P52] 　如圖所示，L1和L2是高壓輸電線，甲、乙是兩只互感器，若已知n1∶n2＝1 000∶1，n3∶n4＝1∶100，圖中電壓表示數(shù)為220 V，電流表示數(shù)為10 A，則高壓輸電線的送電功率為(　　)

18、 A．2.2×103 W　　 B．2.2×10－2 W C．2.2×108 W D．2.2×104 W [解析]　由電流互感器知高壓輸電線中電流I＝1 000 A，由電壓互感器知高壓輸電線中電壓U＝220×103 V，則高壓輸電線功率P＝UI＝2.2×108 W. [答案]　C 類型 比較項(xiàng)目　　　　 電壓互感器 電流互感器 原理圖 原線圈的連接 并聯(lián)在高壓電路中 串聯(lián)在待測高流電路中 副線圈的連接 連接電壓表 連接電流表 互感器的作用 將高電壓變?yōu)榈碗妷? 將大電流變?yōu)樾‰娏? 利用的公式 ＝ I1n1＝I2n2 　3.鉗形電流表

19、的外形和結(jié)構(gòu)如圖甲所示．圖甲中電流表的讀數(shù)為1.2 A．圖乙中用同一電纜線繞了3匝，則(　　) A．這種電流表能測直流，圖乙的讀數(shù)為2.4 A B．這種電流表能測交流，圖乙的讀數(shù)為0.4 A C．這種電流表能測交流，圖乙的讀數(shù)為3.6 A D．這種電流表既能測直流，又能測交流，圖乙的讀數(shù)為3.6 A　 解析：選C.鉗形電流表利用了變壓器的工作原理，所以鉗形電流表只能測交流．根據(jù)n1I1＝n2I2，可得圖乙的讀數(shù)應(yīng)為3.6 A，故選項(xiàng)C正確． [隨堂檢測] [學(xué)生用書P53] 1．(多選)關(guān)于變壓器的構(gòu)造和工作原理，以下說法正確的是　(　　) A．原、副線圈纏繞在一個閉合

20、鐵芯上，是為了減少磁場能的損失，有效地傳送電能 B．鐵芯不用整塊金屬做成，是為了防止原、副線圈短路，造在危險 C．變壓器不改變交流電的頻率，只改變電壓大小 D．當(dāng)原線圈接入大小不斷變化的直流電時，副線圈也有電壓輸出 解析：選ACD.閉合鐵芯的導(dǎo)磁能力比真空或空氣強(qiáng)得多，當(dāng)原、副線圈繞在同一閉合鐵芯上時，原線圈產(chǎn)生的磁場幾乎全部沿鐵芯通過副線圈，漏到空氣中的磁場很少，因此可以有效地將原線圈中的電能傳遞到副線圈中，故選項(xiàng)A正確；若用整塊金屬做鐵芯，當(dāng)通過它的磁通量發(fā)生變化時，就會在鐵芯中產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)致鐵芯發(fā)熱，燒壞變壓器，同時大大降低了電能的傳輸效率，故選項(xiàng)B錯誤；對于正弦交流電，鐵芯

21、中磁通量的變化率等于原線圈中交變電流的變化率，在副線圈中，感應(yīng)電動勢正比于磁通量的變化率，因此感應(yīng)電動勢隨著磁通量變化率的變化而變化，所以副線圈輸出交流電的頻率等于輸入交流電的頻率，所以選項(xiàng)C正確；由法拉第電磁感應(yīng)定律知道，只要輸入原線圈的電流發(fā)生變化，穿過副線圈的磁通量就發(fā)生變化，在副線圈中就有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，故選項(xiàng)D正確． 2．一電器中的變壓器可視為理想變壓器，它將220 V交變電流改變?yōu)?10 V．已知變壓器原線圈匝數(shù)為800，則副線圈匝數(shù)為(　　) A．200　　 B．400 C．1 600 D．3 200 解析：選B.根據(jù)理想變壓器原副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系＝，得n2＝＝＝

22、400，選項(xiàng)B正確． 3．如圖所示電路中，變壓器為理想變壓器，a、b接在電壓有效值不變的交流電源兩端，R0為定值電阻，R為滑動變阻器．現(xiàn)將變阻器的滑片從一個位置滑動到另一位置，觀察到電流表A1的示數(shù)增大了0.2 A，電流表A2的示數(shù)增大了0.8 A，則下列說法正確的是(　　) A．電壓表V1示數(shù)增大 B．電壓表V2、V3示數(shù)均增大 C．該變壓器起升壓作用 D．變阻器滑片是沿c→d的方向滑動 解析：選D.電壓表V1的示數(shù)和a、b間電壓的有效值相同，滑片滑動時V1示數(shù)不變，選項(xiàng)A錯誤；電壓表V2測量的電壓為副線圈兩端的電壓，原、副線圈匝數(shù)不變，輸入電壓不變，故V2示數(shù)不變，V3示數(shù)

23、為V2示數(shù)減去R0兩端電壓，兩線圈中電流增大，易知R0兩端電壓升高，故V3示數(shù)減小，選項(xiàng)B錯誤；理想變壓器U1I1＝U2I2，則U1ΔI1＝U2ΔI2，ΔI2>ΔI1，故U2＜U1，變壓器為降壓變壓器，選項(xiàng)C錯誤；因I2增大，故知R減小，變阻器滑片是沿c→d的方向滑動，選項(xiàng)D正確． 4．(多選)供電公司檢修人員用交流電表監(jiān)控供電線路中強(qiáng)電流和高電壓，使用的儀器是電流互感器和電壓互感器，接線如圖所示．其中n1、n2、n3、n4分別為四組線圈的匝數(shù)，a、b為兩只交流電表，下列說法正確的是(　　) A．A為電流互感器，且n1＜n2，a是電流表 B．B為電壓互感器，且n3＞n4，b是電壓表

24、 C．B為電流互感器，且n3＜n4，b是電流表 D．A為電壓互感器，且n1＞n2，a是電壓表 解析：選AB.A為電流互感器，串聯(lián)接入電路，副線圈中電流較小，則n1＜n2，a是電流表，A正確，D錯誤；B為電壓互感器，并聯(lián)接入電路，副線圈中電壓較小，則n3＞n4，b是電壓表，B正確，C錯誤． 5.如圖所示，理想變壓器原線圈的匝數(shù)為1 000匝，兩個副線圈的匝數(shù)分別為n2＝50匝和n3＝100匝，L1是“6 V　2 W”的小燈泡，L2是“12 V　4 W”的小燈泡．當(dāng)原線圈接上交變電壓時，L1、L2都正常發(fā)光，那么，原線圈中的電流為(　　) A． A B． A C． A D．

25、A 解析：選C.對多個副線圈，其電壓關(guān)系有＝＝. 由于輸入功率和輸出功率相等有n1I1＝n2I2＋n3I3. 本題兩燈正常發(fā)光，對L1有U2＝6 V，I2＝＝ A，對L2有U3＝12 V，I3＝＝ A. 原線圈上電壓U1＝U2＝×6 V＝120 V. 副線圈上總的輸出功率 P出＝PL1＋PL2＝2 W＋4 W＝6 W. 原線圈上輸入功率P入＝P出＝6 W. 原線圈中的電流I1＝＝ A＝ A．故選項(xiàng)C正確． [課時作業(yè)] [學(xué)生用書P97(單獨(dú)成冊)] 一、單項(xiàng)選擇題 1．理想升壓變壓器的原線圈接電流表A1和電阻R1后，接6 V恒定直流電源，如圖所示，當(dāng)副線圈的負(fù)載電阻R2

26、變大時，以下說法正確的是(　　) A．輸出功率減小 B．A2讀數(shù)減小 C．A1讀數(shù)減小 D．A1讀數(shù)不為零，且保持不變 解析：選D.根據(jù)變壓器的工作原理，變壓器不能用來改變恒定直流電壓，因此副線圈上無電壓，無輸出功率，由于原線圈構(gòu)成直流通路，故電流表A1有恒定讀數(shù)，本題選項(xiàng)D正確． 2．將輸入電壓為220 V，輸出電壓為12 V的理想變壓器改繞成輸出電壓為30 V的變壓器，副線圈原來是30匝，原線圈匝數(shù)不變，則副線圈新增匝數(shù)為(　　) A．45 B．65 C．55 D．75 解析：選A.由變壓比＝，得＝，所以n1＝550，當(dāng)U2′＝30 V時，＝，所以n2′＝75

27、匝，故Δn2′＝n2′－n2＝45匝．所以A正確． 3．如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為20∶1，原線圈接正弦交流電源，副線圈接“220 V　60 W”燈泡一只，且燈泡正常發(fā)光．則(　　) A．交流電流表的示數(shù)為 A B．電源輸出功率為1 200 W C．交流電流表的示數(shù)為 A D．原線圈兩端電壓為11 V 解析：選C.副線圈電壓U2＝220 V，電流I2＝＝ A，則原線圈兩端電壓U1＝×U2＝4 400 V，電流I1＝×I2＝ A，所以交流電流表的示數(shù)為 A，選項(xiàng)A、D錯誤，C正確．電源輸出功率等于燈泡消耗的功率，為60 W，選項(xiàng)B錯誤． 4．如圖為氣流加熱裝置的示

28、意圖，使用電阻絲加熱導(dǎo)氣管，視變壓器為理想變壓器．原線圈接入電壓有效值恒定的交流電并保持匝數(shù)不變，調(diào)節(jié)滑動觸頭P，使輸出電壓的有效值由220 V降至110 V，調(diào)節(jié)前后(　　) A．副線圈中的電流比為1∶2 B．副線圈輸出功率比為2∶1 C．副線圈的接入匝數(shù)比為2∶1 D．原線圈輸入功率比為1∶2 解析：選C.根據(jù)歐姆定律I＝，U2由220 V降至110 V，副線圈上的電流變?yōu)樵瓉淼模凑{(diào)節(jié)前后，副線圈上電流之比為2∶1，選項(xiàng)A錯誤；根據(jù)P＝UI知，U、I均變?yōu)樵瓉淼臅r，副線圈上輸出的功率變?yōu)樵瓉淼?，即調(diào)節(jié)前后副線圈的輸出功率之比為4∶1，選項(xiàng)B錯誤；根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)

29、系＝，當(dāng)U2由220 V降至110 V時，n2變?yōu)樵瓉淼模凑{(diào)節(jié)前后副線圈接入的匝數(shù)比為2∶1，選項(xiàng)C正確；根據(jù)理想變壓器P入＝P出，所以原線圈輸入功率等于副線圈的輸出功率，即調(diào)節(jié)前后原線圈輸入功率之比為4∶1，選項(xiàng)D錯誤． 5．如圖所示，理想變壓器的原線圈接在u＝220sin 100πt(V)的交流電源上，副線圈接有R＝55 Ω的負(fù)載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1，電流表、電壓表均為理想電表．下列說法正確的是(　　) A．原線圈的輸入功率為220 W B．電流表的讀數(shù)為1 A C．電壓表的讀數(shù)為110 V D．副線圈輸出交流電的周期為50 s 解析：選B.由交流電壓的表達(dá)

30、式可知，原線圈兩端所加的電壓最大值為220 V，故有效值為U1＝220 V，由＝，故副線圈電壓的有效值為U2＝110 V，故輸出功率P2＝＝220 W，再由輸入功率等于輸出功率知，P1＝P2＝220 W，A項(xiàng)錯誤；根據(jù)歐姆定律知，I2＝＝2 A，＝，得I1＝1 A，故電流表讀數(shù)為1 A，所以B項(xiàng)正確；電壓表的讀數(shù)為有效值，即U2＝110 V，C項(xiàng)錯誤；由交流電壓的表達(dá)式可知，ω＝100π(rad/s)，又T＝，解得T＝0.02 s，所以D項(xiàng)錯誤． 二、多項(xiàng)選擇題 6．理想變壓器正常工作時，原、副線圈中相同的物理量是(　　) A．交變電流的頻率 B．每匝線圈中磁通量的變化率 C．原線圈

31、中的感應(yīng)電動勢和副線圈中的感應(yīng)電動勢 D．原線圈的輸入功率和副線圈的輸出功率 解析：選ABD.理想變壓器是沒有能量損失的變壓器，鐵芯中無漏磁，所以每匝線圈中磁通量相等，其變化率也相等，A、B、D符合題意；根據(jù)變壓器的工作原理及用途可知，C不符合題意． 7．一個理想變壓器副線圈上接一個電阻，欲使此電阻的電功率增大，可以采取的措施是(每次只改變一個因素)(　　) A．減少原線圈的匝數(shù)n1 B．增大副線圈的匝數(shù)n2 C．增大電阻值 D．減小電阻值 解析：選ABD.電阻消耗的功率P＝，而＝，所以P＝，P要增大，減小n1或R，或增大n2均可． 8．如圖所示，理想變壓器原線圈的匝數(shù)n

32、1＝1 100，副線圈的匝數(shù)n2＝110，R0、R1、R2均為定值電阻，且阻值相同，電流表、電壓表均為理想交流電表，原線圈接u＝220sin 314t V的交流電壓，起初開關(guān)S處于斷開狀態(tài)．下列說法正確的是(　　) A．交流電壓表的示數(shù)為22 V B．當(dāng)開關(guān)S閉合后，交流電壓表的示數(shù)變小 C．當(dāng)開關(guān)S閉合后，交流電流表的示數(shù)變大 D．當(dāng)開關(guān)S閉合后，變壓器的輸出功率增大 解析：選BCD.變壓器的輸入電壓的有效值為 V，則副線圈兩端的電壓有效值為 V，根據(jù)串聯(lián)分壓原理，交流電壓表的示數(shù)為 V，選項(xiàng)A錯誤；當(dāng)開關(guān)S閉合后，輸出功率增大，流過R0的電流增大，交流電壓表的示數(shù)變小，原線圈

33、輸入功率增大，交流電流表的示數(shù)變大，選項(xiàng)B、C、D正確． 9．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，副線圈通過電阻為R的導(dǎo)線與熱水器、抽油煙機(jī)連接．已知原線圈兩端的電壓保持不變，副線圈兩端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)，下列說法正確的是(　　) A．電壓表示數(shù)為1 100 V B．抽油煙機(jī)上電壓的瞬時值表達(dá)式為u＝220·sin(100πt)V　 C．熱水器的實(shí)際功率增大 D．變壓器的輸入功率增大 解析：選AD.副線圈兩端電壓的有效值為U＝ V＝220 V，根據(jù)＝，解得U1＝1 100 V，選項(xiàng)A正確；因?yàn)樵诟本€圈上

34、有電阻R串聯(lián)，所以抽油煙機(jī)上電壓的最大值小于220 V，所以瞬時值表達(dá)式也不是u＝220sin(100πt)V，選項(xiàng)B錯誤；由于閉合開關(guān)S接通抽油煙機(jī)，使得負(fù)載電阻減小，電流增大，電阻R上的電壓變大，熱水器上的電壓減小，所以熱水器的實(shí)際功率減小，選項(xiàng)C錯誤；由于變壓器的輸出功率增大，所以變壓器的輸入功率也增大，選項(xiàng)D正確． 10.如圖，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2.原線圈通過一理想電流表A接正弦交流電源，一個二極管和阻值為R的負(fù)載電阻串聯(lián)后接到副線圈的兩端．假設(shè)該二極管的正向電阻為零，反向電阻為無窮大．用交流電壓表測得a、b端和c、d端的電壓分別為Uab和Ucd，則(　　)

35、 A．Uab∶Ucd＝n1∶n2 B．增大負(fù)載電阻的阻值R，電流表的讀數(shù)變小 C．負(fù)載電阻的阻值越小，cd間的電壓Ucd越大 D．將二極管短路，電流表的讀數(shù)加倍 解析：選BD.變壓器的變壓比＝，其中U1、U2是變壓器原、副線圈兩端的電壓，U1＝Uab，由于二極管的單向?qū)щ娞匦裕琔cd≠U2，選項(xiàng)A錯誤．增大負(fù)載電阻R的阻值，負(fù)載的電功率減小，由于P入＝P出，且P入＝I1Uab，所以原線圈上的電流I1減小，即電流表的讀數(shù)變小，選項(xiàng)B正確．c、d端的電壓由輸入電壓Uab決定，負(fù)載電阻R的阻值變小時，Ucd不變，選項(xiàng)C錯誤．根據(jù)變壓器上的能量關(guān)系有E輸入＝E輸出，在一個周期T的時間內(nèi)，二

36、極管未短路時有UabI1T＝·＋0(U為副線圈兩端的電壓)，二極管短路時有UabI2T＝T，由以上兩式得I2＝2I1，選項(xiàng)D正確． 三、非選擇題 11．如圖所示為一理想變壓器，原線圈的輸入電壓U1＝3 300 V，副線圈的輸出電壓U2＝220 V，副線圈回路中接有兩個相同的燈泡，繞過鐵芯的導(dǎo)線所接的電壓表的示數(shù)U0＝2 V. (1)原、副線圈的匝數(shù)各是多少？ (2)當(dāng)開關(guān)S斷開時，電流表A2的示數(shù)為5 A，那么此時電流表A1的示數(shù)為多少？ (3)當(dāng)開關(guān)S閉合時，電流表A1的示數(shù)又為多少？ 解析：(1)由電壓與匝數(shù)的關(guān)系可得＝＝ 解得n1＝1 650(匝)，n2＝110(匝)．

37、 (2)當(dāng)開關(guān)S斷開時，有U1I1＝U2I2，故I1＝I2＝ A 即電流表A1的示數(shù)為 A. (3)當(dāng)開關(guān)S斷開時，有RL＝＝44 Ω.當(dāng)開關(guān)S閉合時，設(shè)副線圈回路總電阻為R′，有R′＝＝22 Ω 則副線圈中的電流I2′＝＝10 A 由U1I1′＝U2I2′可得I1′＝I2′＝ A 即電流表A1的示數(shù)為 A. 答案：(1)n1＝1 650匝，n2＝110匝　(2) A　(3) A 12.如圖所示，理想變壓器的原線圈Ⅰ接到220 V的交流電源上，副線圈Ⅱ的匝數(shù)為30匝，與一標(biāo)有“12 V　12 W”的燈泡連接，燈泡正常發(fā)光．副線圈Ⅲ的輸出電壓為110 V，電流為0.4 A．求： (1)副線圈Ⅲ的匝數(shù)； (2)原線圈Ⅰ的匝數(shù)以及通過原線圈的電流． 解析：(1)由題意知，U2＝12 V，n2＝30匝，U3＝110 V 根據(jù)＝，可得n3＝n2＝275(匝)． (2)根據(jù)＝和U1＝220 V， 可得n1＝n2＝550(匝) 由P1＝P2＋P3＝P2＋I(xiàn)3U3＝56 W， 可得I1＝≈0.25 A．　 答案：(1)275匝　(2)550匝　0.25 A 19