2019-2020學(xué)年高中物理 第二章 交變電流 第六節(jié) 變壓器學(xué)案 粵教版選修3-2

第六節(jié)變壓器學(xué)科素養(yǎng)與目標要求物理觀念：1.了解變壓器的構(gòu)造及幾種常見的變壓器.2.理解變壓器的工作原理，并能運用電磁感應(yīng)的規(guī)律進行解釋科學(xué)思維：1.理想化方法構(gòu)建變壓器模型.2.掌握理想變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系，并能用它解決相關(guān)問題.3.掌握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)系科學(xué)探究：了解探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)關(guān)系的實驗方法，經(jīng)歷探究過程，分析現(xiàn)象得出探究結(jié)果一、認識變壓器1構(gòu)造：由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成，與電源連接的線圈叫做原線圈，與負載連接的線圈叫做副線圈2原理：原線圈的交變電流在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量，這個交變的磁通量同時穿過原、副線圈，在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，若在副線圈兩端接入負載，負載中就會有交變電流二、電壓與匝數(shù)的關(guān)系1理想變壓器：忽略原、副線圈的電阻和各種電磁能量損失的變壓器2電壓與匝數(shù)的關(guān)系：原、副線圈的電壓之比等于兩個線圈的匝數(shù)之比，即.3兩類變壓器：n2>n1的變壓器叫升壓變壓器；n2<n1的變壓器叫降壓變壓器三、理想變壓器原、副線圈中的電流1銅損：變壓器線圈(銅線)的電阻生熱損耗的能量2鐵耗：鐵芯發(fā)熱損耗的能量3電流與匝數(shù)關(guān)系：僅有一個副線圈的理想變壓器原、副線圈中的電流跟它們的匝數(shù)成反比，即.4功率關(guān)系：理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，即P1P2.1判斷下列說法的正誤(1)理想變壓器原、副線圈的電壓之比等于兩個線圈的匝數(shù)之比()(2)輸入交變電流的頻率越高，輸出交變電流的電壓就越高(×)(3)我們在使用質(zhì)量好的變壓器工作時沒有能量損失(×)(4)理想變壓器不能改變交變電流的頻率()2一臺理想降壓變壓器從10kV的線路中降壓并提供200A的負載電流已知兩個線圈的匝數(shù)比為401，則副線圈中的輸出電壓為_，輸出功率為_，變壓器原線圈中的電流為_答案250V50kW5A解析由，得U2 V250 V；由理想變壓器功率關(guān)系，得P入P出U1I1U2I2250×200W50kW，同時得I1A5A.一、理解變壓器的變壓和變流1理想變壓器的特點(1)原、副線圈的電阻不計，不產(chǎn)生熱量(2)變壓器的鐵芯不漏磁(3)在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流及產(chǎn)生的熱量不計理想變壓器是一個沒有能量損失的理想化模型2電動勢關(guān)系：由于互感現(xiàn)象，且沒有漏磁，原、副線圈中每一匝線圈都具有相同的，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E1n1，E2n2，所以.3電壓關(guān)系：由于不計原、副線圈的電阻，因此原線圈兩端的電壓U1E1，副線圈兩端的電壓U2E2，所以.當(dāng)有n組線圈時，則有：4功率關(guān)系：對于理想變壓器，不考慮能量損失，P入P出5電流關(guān)系：(1)當(dāng)只有一個副線圈時，I1U1I2U2，得.(2)當(dāng)有多個副線圈時，I1U1I2U2I3U3得I1n1I2n2I3n3例1(多選)如圖1所示的理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比n1n212，U1220sin t (V)，n11100匝，以下說法中正確的是()圖1A穿過原、副線圈的磁通量的變化率之比為12B穿過原、副線圈磁通量的變化率的最大值相等，均為VC原、副線圈每一匝產(chǎn)生的電動勢有效值相等，均為0.2VD原、副線圈電壓的最大值之比為12答案BCD解析對于理想變壓器，由于沒有磁通量損耗，所以穿過兩個線圈的磁通量相同，磁通量的變化率相同，A錯誤根據(jù)E1n1得磁通量的變化率的最大值為每一匝線圈產(chǎn)生的電動勢的最大值，即()max V V，所以每一匝產(chǎn)生的電動勢的有效值為0.2 V，B、C正確由于匝數(shù)比為12，所以原、副線圈電壓最大值之比也為12，D正確例2(2015·新課標全國)一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為31，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220V的正弦交流電源上，如圖2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()圖2AU66V，kBU22V，kCU66V，kDU22V，k答案A解析原、副線圈電壓比等于匝數(shù)比，根據(jù)副線圈負載電阻的電壓U，可知副線圈電壓為U，原線圈電壓為3U，副線圈電流I2，根據(jù)得原線圈電流I1，那么原線圈輸入電壓220V3U×R，整理可得U66V；原、副線圈電阻消耗的功率根據(jù)PI2R，電阻相等，I1I213，可得功率之比為P1P219，即k.根據(jù)以上分析可知選項A正確學(xué)科素養(yǎng)例2通過對原、副線圈的功率關(guān)系分析及電壓和電流關(guān)系的分析，加以計算推導(dǎo)出了副線圈兩端電壓及原、副線圈回路中電阻消耗的功率的比值，體現(xiàn)了物理學(xué)科中“科學(xué)思維”的學(xué)科素養(yǎng)二、自耦變壓器和互感器1自耦變壓器鐵芯上只繞有一個線圈，如果把整個線圈作為原線圈，副線圈只取線圈的一部分，就可以降低電壓，反之則可以升高電壓，如圖3所示圖32互感器交流電壓表和交流電流表都有一定的量度范圍，不能直接測量高電壓和大電流互感器是利用變壓器的原理來測量高電壓或大電流的儀器(1)電壓互感器：實質(zhì)是降壓變壓器，可以把高電壓變成低電壓(如圖4所示)電壓互感器應(yīng)并聯(lián)接入電路(2)電流互感器：實質(zhì)是升壓變壓器，可以把大電流變成小電流(如圖5所示)電流互感器應(yīng)串聯(lián)接入電路圖4圖5例3(2016·江蘇單科)一自耦變壓器如圖6所示，環(huán)形鐵芯上只繞有一個線圈，將其接在a、b間作為原線圈通過滑動觸頭取該線圈的一部分，接在c、d間作為副線圈，在a、b間輸入電壓為U1的交變電流時，c、d間的輸出電壓為U2，在將滑動觸頭從M點順時針轉(zhuǎn)到N點的過程中()圖6AU2>U1，U2降低BU2>U1，U2升高CU2<U1，U2降低DU2<U1，U2升高答案C解析由，n1>n2知U2<U1；滑動觸頭從M點順時針旋轉(zhuǎn)至N點過程，n2減小，n1不變，U1不變，則U2降低，C項正確例4(多選)圖7甲、乙是配電房中的互感器和電表的接線圖，下列說法中正確的是()圖7A線圈匝數(shù)n1<n2，n3<n4B線圈匝數(shù)n1>n2，n3>n4C甲圖中的電表是電壓表，輸出端不可短路D乙圖中的電表是電流表，輸出端不可斷路答案CD解析題圖甲中的原線圈并聯(lián)在電路中，為電壓互感器，是降壓變壓器，n1>n2，其中的電表為電壓表；題圖乙中的原線圈串聯(lián)在電路中，為電流互感器，是升壓變壓器，n3<n4，其中的電表為電流表，故選項C、D正確三、理想變壓器的動態(tài)分析1電壓、電流、功率的制約關(guān)系(1)電壓制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比一定時，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，即U2.(2)功率制約：P出決定P入，P出增大，P入增大；P出減小，P入減??；P出為0，P入為0.(3)電流制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比一定，且輸入電壓U1確定時，副線圈中的輸出電流I2決定原線圈中的電流I1，即I1(只有一個副線圈時)2對理想變壓器進行動態(tài)分析的兩種常見情況(1)原、副線圈匝數(shù)比不變，分析各物理量隨負載電阻變化而變化的情況，進行動態(tài)分析的順序是RI2P出P入I1.(2)負載電阻不變，分析各物理量隨匝數(shù)比的變化而變化的情況，進行動態(tài)分析的順序是n1、n2U2I2P出P入I1.例5(多選)(2018·孝感市八校聯(lián)盟高二下學(xué)期期末聯(lián)考)理想變壓器的原線圈連接一只理想電流表，副線圈接入電路的匝數(shù)可以通過滑動觸頭Q調(diào)節(jié)，如圖8所示，在副線圈上連接了定值電阻R0和滑動變阻器R，P為滑動變阻器的滑片原線圈兩端接在電壓為U的交流電源上則()圖8A保持Q的位置不動，將P向上滑動時，電流表的讀數(shù)變小B保持Q的位置不動，將P向上滑動時，電流表的讀數(shù)變大C保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表的讀數(shù)變大D保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表的讀數(shù)變小答案AC解析在原、副線圈匝數(shù)比一定的情況下，變壓器的輸出電壓由輸入電壓決定因此Q位置不動時，輸出電壓不變，此時P向上滑動，副線圈電路總電阻增大，則輸出電流減小，輸入電流也減小，故電流表的讀數(shù)變小，故A正確，B錯誤P位置不動，將Q向上滑動，則輸出電壓變大，輸出電流變大，輸入電流也變大，則電流表的讀數(shù)變大，故C正確，D錯誤針對訓(xùn)練(2018·三明市高二下學(xué)期期末聯(lián)考)如圖9所示，理想變壓器的副線圈上通過輸電線接有兩個相同的燈泡L1和L2，輸電線的等效電阻為R，開始時，開關(guān)S斷開，當(dāng)S接通時，以下說法正確的是()圖9A副線圈兩端M、N的輸出電壓減小B副線圈輸電線等效電阻R上的電壓減小C通過燈泡L1的電流增大D原線圈中的電流增大答案D解析輸入電壓和匝數(shù)比不變，由知副線圈的輸出電壓不變，A錯誤；當(dāng)S接通時，副線圈電路的總電阻減小，總電流I2變大，電阻R上的電壓增大，并聯(lián)部分的電壓減小，通過燈泡L1的電流減小，B、C錯誤；由知，電流I2變大，則I1變大，D正確學(xué)科素養(yǎng)通過改變原、副線圈的匝數(shù)、滑動變阻器滑片的位置、開關(guān)閉合等方式分析理想變壓器的動態(tài)問題，使學(xué)生進一步熟練掌握理想變壓器的原理，熟練掌握理想變壓器原、副線圈中的電壓、電流、功率關(guān)系：，(一組副線圈)，P1P2，及U1決定U2、I2決定I1、P2決定P1等制約關(guān)系，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合分析能力，較好地體現(xiàn)了“科學(xué)思維”的學(xué)科素養(yǎng).1(變壓器的工作原理)關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說法正確的是()A通有正弦式交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變B穿過原、副線圈的磁通量在任何時候都不相等C穿過副線圈磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢D原線圈中的電流通過鐵芯流到了副線圈答案C解析通有正弦式交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁場是變化的，由于面積S不變，故磁通量變化，A錯誤；因理想變壓器無漏磁，故B錯誤；由互感現(xiàn)象知C正確；原線圈中的電能轉(zhuǎn)化為磁場能又轉(zhuǎn)化為電能，原、副線圈通過磁場聯(lián)系在一起，故D錯誤2(理想變壓器基本關(guān)系的應(yīng)用)如圖10所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n221，和均為理想電表，燈泡電阻RL6，AB兩端電壓u112sin100t(V)下列說法正確的是()圖10A電流頻率為100HzB.的讀數(shù)為24VC.的讀數(shù)為0.5AD變壓器輸入功率為6W答案D解析根據(jù)u112sin100t (V)及U知U112V，f50Hz，選項A錯誤；根據(jù)得U2U1×12V6V，即的讀數(shù)為6V，選項B錯誤；又I2A1A，即的讀數(shù)為1A，選項C錯誤；根據(jù)P入P出及P出W6W，選項D正確3.(互感器)(多選)如圖11所示，L1、L2是高壓輸電線，圖中兩電表示數(shù)分別是220V和10A，已知甲圖中原、副線圈匝數(shù)比為1001，乙圖中原、副線圈匝數(shù)比為110，則()圖11A甲圖中的電表是電壓表，輸電電壓為22000VB甲圖是電流互感器，輸電電流是100AC乙圖中的電表是電壓表，輸電電壓為22000VD圖示高壓輸送電路輸入的總功率為2.2×103kW答案AD解析題圖甲中的原線圈并聯(lián)在電路中，是電壓互感器，電表是電壓表，故B錯誤；根據(jù)，有U1U2×220V22000V，故A正確；題圖乙中的原線圈串聯(lián)在電路中，是電流互感器，電表是電流表，故C錯誤；只有一個副線圈的變壓器，電流比等于匝數(shù)的反比，有I1I2×10 A100 A，根據(jù)PUI得輸入的總功率PU1I122 000×100W2.2×103kW，故D正確4(理想變壓器的動態(tài)分析)(2016·天津卷)如圖12所示，理想變壓器原線圈接在交流電源上，圖中各電表均為理想電表下列說法正確的是()圖12A當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，R1消耗的功率變大B當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，電壓表V示數(shù)變大C當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，電流表A1示數(shù)變大D若閉合開關(guān)S，則電流表A1示數(shù)變大，A2示數(shù)變大答案B解析當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，接入電路的阻值變大，變壓器副線圈兩端電壓不變，副線圈中的電流減小，則R1消耗的功率及其兩端電壓均變小，故電壓表的示數(shù)變大，選項A錯誤，B正確；當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，副線圈中的電流減小，則原線圈中的電流也減小，電流表A1示數(shù)變小，選項C錯誤；若閉合開關(guān)S，副線圈電路中總電阻減小，副線圈中的電流變大，原線圈中的電流也變大，電流表A1示數(shù)變大，R1兩端電壓變大，R2兩端電壓減小，電流表A2示數(shù)減小，選項D錯誤一、選擇題考點一變壓器的工作原理1(多選)理想變壓器正常工作時，原、副線圈中一定相同的物理量是()A每匝線圈中磁通量的變化率B交變電流的頻率C原線圈的輸入功率和副線圈的輸出功率D原線圈的感應(yīng)電動勢和副線圈的感應(yīng)電動勢答案ABC2如圖所示的四個電路，能夠?qū)崿F(xiàn)升壓的是 ()答案D解析變壓器只能對交變電流變壓，不能對直流變壓，故A、B錯誤；由于電壓與線圈匝數(shù)成正比，所以D能實現(xiàn)升壓，C能實現(xiàn)降壓，故C錯誤，D正確3如圖1所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比n1n241，當(dāng)導(dǎo)體棒在平行導(dǎo)軌上勻速切割磁感線時，電流表的示數(shù)是12mA，則副線圈中電流表的示數(shù)是()圖1A3mAB48mAC零D與R的阻值有關(guān)答案C解析當(dāng)導(dǎo)體棒在平行導(dǎo)軌上勻速運動時，產(chǎn)生的電流是恒定的，不會使副線圈的磁通量變化，因而副線圈中無感應(yīng)電流，選項C正確考點二理想變壓器基本關(guān)系的應(yīng)用4.(多選)如圖2所示，Q是熔斷電流為1A的保險絲(電阻不計)，R為用電器，理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為n1n221.原線圈的電壓為u220·sin (100t) V要使保險絲不熔斷，則()圖2A副線圈電流最大值不超過2AB副線圈中電流有效值不超過2ACR的阻值一定不能小于55DR的阻值一定不能小于77答案BC解析保險絲的原理是電流的熱效應(yīng)，應(yīng)該用電流的有效值由得：U2U1×220V110V由得：I2I1×1A2A所以Rmin55，故B、C正確5一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2115.原線圈與正弦交流電源連接，輸入電壓u隨時間t變化的圖象如圖3所示，副線圈僅接入一個10的電阻則()圖3A流過電阻的電流是20AB與電阻并聯(lián)的理想電壓表的示數(shù)是100VC經(jīng)過1min電阻產(chǎn)生的熱量是6×103JD變壓器的輸入功率是1×103W答案D解析設(shè)輸入電壓有效值為U1，輸出電壓有效值為U2，由題圖知U1220V，則由知U2100V，I2A10A，故選項A、B錯誤；1min內(nèi)電阻產(chǎn)生的熱量QIRt102×10×60J6×104J，故選項C錯誤；P入P出1×103W，故選項D正確6(多選)如圖4所示，將額定電壓為60V的用電器，通過一理想變壓器接在正弦交流電源上閉合開關(guān)S后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)的示數(shù)分別為220V和2.2A以下判斷正確的是()圖4A變壓器輸入功率為484WB通過原線圈的電流的有效值為0.6AC通過副線圈的電流的最大值為2.2AD變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2113答案BD解析理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，P1P2I2U22.2×60 W132 W，選項A錯誤；由得，選項D正確；由得I1I2×2.2 A0.6 A，選項B正確；根據(jù)I得通過副線圈的電流的最大值I2mI2 A3.1 A，選項C錯誤7如圖5甲所示，一理想變壓器給一個小燈泡供電當(dāng)原線圈輸入如圖乙所示的交變電壓時，額定功率為10W的小燈泡恰好正常發(fā)光，已知燈泡的電阻為40，圖中電壓表為理想電表，下列說法正確的是()圖5A變壓器輸入電壓的瞬時值表達式為u220sint (V)B電壓表的示數(shù)為220VC變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為111D變壓器的輸入功率為110W答案C解析由題圖乙可知，100rad/s，故A錯誤；原線圈輸入電壓為220V，電壓表示數(shù)為燈泡的額定電壓U20V，故B錯誤；由B項分析，結(jié)合電壓與匝數(shù)的關(guān)系得，故C正確；理想變壓器的輸入功率與輸出功率相等，為10W，故D錯誤8(多選)(2016·全國卷)如圖6所示，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b.當(dāng)輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時，兩燈泡均能正常發(fā)光下列說法正確的是()圖6A原、副線圈匝數(shù)比為91B原、副線圈匝數(shù)比為19C此時a和b的電功率之比為91D此時a和b的電功率之比為19答案AD解析設(shè)燈泡的額定電壓為U0，兩燈泡均能正常發(fā)光，所以原線圈兩端電壓為U19U0，副線圈兩端電壓為U2U0，故，A正確，B錯誤；根據(jù)公式可得，由于小燈泡兩端的電壓相等，所以根據(jù)公式PUI可得，燈泡a和b的電功率之比為19，C錯誤，D正確9(2018·濟寧市高二下學(xué)期期末)如圖7所示，理想變壓器原、副線圈接有三個完全相同的燈泡，其額定電壓均為U，且三個燈泡均能正常發(fā)光下列說法中正確的是()圖7A原、副線圈匝數(shù)比為31B原、副線圈匝數(shù)比為13CAB端的輸入電壓為3UDAB端的輸入電壓為4U答案C解析設(shè)燈泡正常發(fā)光時，流過它的電流為I，則該變壓器原線圈電流I1I，副線圈中電流I22I，則原、副線圈匝數(shù)比21；所以原線圈兩端的電壓為U1U22U，則AB端輸入電壓為3U，A、B、D錯誤，C正確考點三自耦變壓器與互感器10(2018·陜西省教學(xué)質(zhì)量檢測)為了測量高電壓和強電流，常用到變壓器的有關(guān)原理如圖8所示，L1和L2是輸電線，甲是電壓互感器，乙是電流互感器若電壓互感器上下線圈的匝數(shù)比為10001，電流互感器上下線圈的匝數(shù)比為1100，并且知道電壓表示數(shù)為220V，電流表示數(shù)為10A，下列說法正確的是()圖8A兩輸電線的電壓為220VBL2中的電流為10AC電路中輸送的功率為2.2×108WD兩輸電線間的電阻為22答案C解析甲是電壓互感器，已知n1n21 0001，電壓表示數(shù)為U2220 V，根據(jù)可得傳輸電壓為：U12.2×105 V，選項A錯誤；乙是電流互感器，已知n3n41100，電流表示數(shù)為I410 A，根據(jù)可得傳輸電流為：I31 000 A，選項B錯誤；輸電線中輸送的功率為PU1I32.2×108 W，選項C正確；兩輸電線間的電阻無法求得，選項D錯誤11鉗式電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖9中a、b所示圖b中電流表的讀數(shù)為1.2A，圖c中用同一電纜線繞了3匝，則()圖9A這種電流表能測直流電流，圖c的讀數(shù)為2.4AB這種電流表能測交變電流，圖c的讀數(shù)為0.4AC這種電流表能測交變電流，圖c的讀數(shù)為3.6AD這種電流表既能測直流電流，又能測交變電流，圖c的讀數(shù)為3.6A答案C解析鉗式電流表利用了變壓器的工作原理，因此鉗式電流表只能測交變電流根據(jù)n1I1n2I2可知，題圖b中線圈單匝時，的讀數(shù)為1.2A在題圖c中繞3匝時，的讀數(shù)應(yīng)為3.6A，故選項C正確12.自耦變壓器的鐵芯上只繞有一個線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖10所示，其副線圈匝數(shù)可調(diào)已知變壓器線圈總匝數(shù)為1900匝，原線圈為1100匝，接在電壓有效值為220V的交流電源上當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時，負載R上的功率為2.0kW，設(shè)此時原線圈中電流有效值為I1，負載兩端電壓的有效值為U2，且變壓器是理想變壓器，則U2和I1分別約為()圖10A380V和5.3AB380V和9.1AC240V和5.3AD240V和9.1A答案B解析由理想變壓器原、副線圈中電壓、電流及功率關(guān)系可得：，U1I1P1P2，所以，當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時，副線圈的匝數(shù)也最大，為n21 900匝，負載R上的功率也最大，為2.0 kW，則U2U1×220 V380 V，I1 A9.1 A，故選項B正確二、非選擇題13.如圖11所示的理想變壓器原線圈1接到220V的交流電源上副線圈2的匝數(shù)n230匝，與一個“12V12W”的燈泡L連接，L能正常發(fā)光副線圈3的輸出電壓U3110V，與電阻R連接，通過R的電流為0.4A求：圖11(1)副線圈3的匝數(shù)n3；(2)原線圈1的匝數(shù)n1和電流I1.答案(1)275匝(2)550匝0.255A解析(1)變壓比公式對于兩個副線圈也適用，則有，n3匝275匝(2)，n1n2×30匝550匝理想變壓器的輸入功率等于輸出功率P1P2P312W0.4×110W56W.原線圈中電流I1A0.255A.14如圖12所示，理想變壓器原線圈中輸入電壓U13300V，副線圈兩端電壓U2為220V，輸出端連有完全相同的兩個燈泡L1和L2，繞過鐵芯的導(dǎo)線所接的電壓表V的示數(shù)U2V求：圖12(1)原線圈n1等于多少匝？(2)當(dāng)開關(guān)S斷開時，電流表A2的示數(shù)I25A則電流表A1的示數(shù)I1為多少？(3)在(2)情況下，當(dāng)開關(guān)S閉合時，電流表A1的示數(shù)I1為多少？答案(1)1650匝(2)A(3)A解析(1)由電壓與變壓器匝數(shù)的關(guān)系可得：U，則n11 650匝(2)當(dāng)開關(guān)S斷開時，有：U1I1U2I2，I1 A.(3)當(dāng)開關(guān)S斷開時，有：RL44 .當(dāng)開關(guān)S閉合時，設(shè)副線圈總電阻為R，有R22 ，副線圈中的總電流I210 A由U1I1U2I2可知，I1 A.1(多選)(2017·徐州市、連云港市、宿遷市第三次模擬考試)如圖1甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為21，原線圈接入如圖乙所示的正弦式交變電流，電表均為理想電表，下列說法正確的是()圖1A電壓表的示數(shù)為110VB交變電流的頻率為50HzC滑動變阻器滑片向下滑動時，電壓表示數(shù)變大D滑動變阻器滑片向上滑動時，電流表示數(shù)變小答案BD解析根據(jù)題圖乙可知原線圈電壓的有效值U1220V，根據(jù)可得副線圈輸出電壓有效值U2110 V，電壓表測量的是滑動變阻器R兩端的電壓，小于110 V，A錯誤；根據(jù)題圖乙可知交變電流的周期為0.02s，頻率為50Hz，B正確；滑動變阻器滑片向下滑動時，滑動變阻器R接入電路的阻值變小，電壓表示數(shù)變小，C錯誤；滑動變阻器滑片向上滑動時，滑動變阻器R接入電路的阻值變大，流過副線圈的電流變小，根據(jù)可得流過原線圈的電流變小，電流表示數(shù)變小，D正確2(多選)如圖2所示的電路中，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()圖2AP向下滑動時，燈L變亮BP向下滑動時，變壓器的輸出電壓不變CP向上滑動時，變壓器的輸入電流變小DP向上滑動時，變壓器的輸出功率變大答案BD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，由U2U1知輸出電壓U2也不變，燈L的亮度不隨P的滑動而改變，故選項A錯誤，B正確P向上滑動時，滑動變阻器接入電路的電阻減小，副線圈負載總電阻R總減小，由I2知，通過副線圈的電流I2增大，輸出功率P出U2I2增大，再由知輸入電流I1也增大，故選項C錯誤，D正確3(多選)(2018·漳州市、龍海市等四校高二下學(xué)期期末聯(lián)考)如圖3所示，理想變壓器原線圈輸入電壓u220·sin100t (V)，原、副線圈匝數(shù)比為101，副線圈電路中R0為定值電阻，R是光敏電阻(其阻值隨光照強度的增大而減小)，圖中電表均為理想電表，下列說法正確的是()圖3A變壓器輸出電壓的頻率為50HzB電壓表V2的示數(shù)為22VC照射R的光變強時，燈泡L變暗D照射R的光變強時，電壓表V1、電流表A1的示數(shù)都不變答案AC解析原線圈接正弦式交變電流，由題知角速度是100 rad/s，所以f Hz50 Hz，故A正確由表達式知輸入電壓有效值為220 V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，副線圈電壓有效值即電壓表V2的示數(shù)為22 V，故B錯誤R處光照增強時，阻值減小，但不會影響變壓器的輸入電壓及輸出電壓，則副線圈電路總電流變大，原線圈電流也變大，定值電阻分壓增大，燈泡兩端電壓減小，燈泡變暗，故C正確，D錯誤4(2018·南京市高考沖刺練習(xí)卷)如圖4所示的交流電路中，理想變壓器輸入電壓為U1，輸入功率為P1，輸出功率為P2，各交流電表均為理想電表當(dāng)滑動變阻器R的滑片向下移動時()圖4A燈L變亮B各個電表讀數(shù)均變大C因為U1不變，所以P1不變DP1變大，且始終有P1P2答案D解析理想變壓器的輸出電壓由輸入電壓和匝數(shù)比決定，輸入電壓不變，所以輸出電壓也不變，輸入功率和輸出功率始終相等，當(dāng)滑動變阻器R的滑片向下移動時，滑動變阻器接入電路的電阻減小，副線圈電路的總電阻減小，所以總電流變大，消耗的功率將變大，R0兩端的電壓變大，所以燈L兩端的電壓變小，電壓表的示數(shù)變小，所以燈L變暗，由于總電流變大，通過燈L的電流變小，所以電流表的示數(shù)變大，D正確5.(多選)(2017·南通、揚州、泰州、淮安四市第三次模擬考試)如圖5所示，T為理想變壓器，電流表、電壓表均為理想交流電表R1、R2為定值電阻，R3為滑動變阻器，L為電感線圈，A、B兩點間接正弦式交變電流，則()圖5A只將滑片P1下移時，電流表示數(shù)變小B只將滑片P2下移時，電壓表示數(shù)變大C只增大交變電流的電壓時，電流表示數(shù)變大D只增大交變電流的頻率時，電壓表示數(shù)不變答案AC解析只將滑片P1下移時，變壓器副線圈輸出電壓U2減小，由U1I1可知，U1、R不變，I1減小，A正確；只將滑片P2下移時，副線圈電路中的總電阻減小，U2不變，因此副線圈電路中的電流增大，R1兩端的電壓增大，R3兩端的電壓減小，電壓表的示數(shù)減小，B錯誤；只增大交變電流的電壓時，根據(jù)變壓器的變壓比公式可知，副線圈兩端的電壓增大，因此副線圈的電流增大，根據(jù)變壓器的變流比公式可知，原線圈的電流增大，故電流表示數(shù)增大，C正確；只增大交變電流的頻率時，電感線圈的感抗增大，副線圈電路中的總電阻增大，總電流減小，R1兩端的電壓減小，R3兩端的電壓增大，電壓表示數(shù)增大，D錯誤6(多選)(2018·中山市第一中學(xué)高二第一次段考)火警報警系統(tǒng)原理如圖6甲所示，M是一個小型理想變壓器，原、副線圈匝數(shù)之比n1n2101，接線柱a、b接上一個正弦交流電源，電壓隨時間變化規(guī)律如圖乙所示，在變壓器右側(cè)部分，R2為半導(dǎo)體熱敏電阻(電阻率隨溫度升高而減小)，R1為一定值電阻，下列說法中正確的是()圖6A電壓表示數(shù)為22VB此交流電源的頻率為50HzC當(dāng)熱敏電阻R2所在處出現(xiàn)火警時，電流表的示數(shù)減小D當(dāng)熱敏電阻R2所在處出現(xiàn)火警時，電壓表的示數(shù)減小答案BD解析原線圈電壓有效值U1 V220 V，根據(jù)變壓器的電壓與匝數(shù)成正比，可得副線圈的電壓為U222 V，電壓表V測的是R2兩端電壓，則其示數(shù)小于22 V，故A錯誤；由原線圈兩端輸入電壓u隨時間變化的圖象可知，T0.02 s，頻率為50 Hz，故B正確；當(dāng)出現(xiàn)火警時，溫度升高，電阻R2減小，副線圈的電流變大，所以原線圈的電流也要增大，電流表的示數(shù)變大；由于副線圈的電流變大，所以R1兩端的電壓要增大，由于副線圈的總電壓不變，所以R2兩端的電壓要減小，電壓表的示數(shù)減小，故C錯誤，D正確7(多選)(2018·宣威市第一中學(xué)高二下學(xué)期期中)如圖7所示，理想變壓器接在接頭a時，原、副線圈的匝數(shù)比為101，b是原線圈的中心接頭，電壓表和電流表均為理想電表，從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時值表達式為u220sin100tV，則()圖7A當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時，電壓表的示數(shù)為22VB當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與b連接時，電壓表的示數(shù)為11VC單刀雙擲開關(guān)與a連接，將滑動變阻器滑片P向上移動，則電壓表的示數(shù)不變，電流表的示數(shù)變小D單刀雙擲開關(guān)與a連接，將滑動變阻器滑片P向上移動，則電壓表和電流表的示數(shù)都變大答案AC解析當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知，原線圈的電壓的最大值為220 V，所以副線圈的電壓的最大值為22 V，電壓表的示數(shù)為電壓的有效值，所以示數(shù)為 V22 V，A正確；當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比由101變?yōu)?1，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知，此時副線圈的電壓為44 V，所以電壓表的示數(shù)為44 V，B錯誤；單刀雙擲開關(guān)與a連接，滑動變阻器滑片P向上移動的過程中，滑動變阻器接入電路的電阻變大，副線圈電路的總電阻變大，由于電壓是由變壓器決定的，所以電壓表的示數(shù)不變，電流表的示數(shù)變小，所以C正確，D錯誤8(多選)如圖8甲所示的理想自耦變壓器的原線圈接有如圖乙所示的正弦式交變電壓，副線圈接有可調(diào)電阻R，觸頭P與線圈始終接觸良好，下列判斷正確的是()圖8A交流電源的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是uU0cos (100t) VB若僅將觸頭P向A端滑動，則電阻R消耗的電功率增大C若僅使電阻R增大，則原線圈的輸入電功率增大D若使電阻R增大的同時，將觸頭P向B端滑動，則通過A處的電流一定增大答案AB解析由題圖乙可得交流電源的周期為T0.02 s，最大值為U0，則電源的電壓uU0cos (·t)VU0cos (100t) V，選項A正確；由，若僅將觸頭P向A端滑動，即n2增大，則副線圈的輸出電壓U2增大，電阻R消耗的電功率P增大，選項B正確；若僅使電阻R增大，輸出電壓U2一定，則輸出電功率P減小，原線圈的輸入電功率減小，選項C錯誤；若使電阻R增大的同時，將觸頭P向B端滑動，則輸出電壓U2減小，輸出和輸入的電功率都減小，通過A處的電流I1一定減小，選項D錯誤9(2018·成都市外國語學(xué)校高二下學(xué)期期中)如圖9所示，匝數(shù)為10的矩形線框處在磁感應(yīng)強度BT的勻強磁場中，繞垂直磁場的軸以恒定角速度10rad/s在勻強磁場中轉(zhuǎn)動，線框電阻不計，面積為0.4m2，線框通過滑環(huán)與一理想自耦變壓器的原線圈相連，副線圈接有一只燈泡L(4W,100)和滑動變阻器，已知圖示狀況下燈泡正常發(fā)光，電流表視為理想電表，則下列說法正確的是()圖9A此時原、副線圈的匝數(shù)比為12B此時電流表的示數(shù)一定為0.1AC若將自耦變壓器觸頭向下滑動，燈泡會變暗D若將滑動變阻器滑片向上滑動，則電流表示數(shù)增大答案C解析變壓器輸入電壓的最大值UmNBS40 V，變壓器輸入電壓的有效值為U1 V40 V，燈泡正常發(fā)光，所以U2 V20 V，根據(jù)理想變壓器的變壓比與匝數(shù)比的關(guān)系得此時原、副線圈的匝數(shù)比為21，A錯誤；燈泡消耗的功率為4 W，則副線圈輸出功率P出>4 W，輸入功率與輸出功率相等，即P入P出>4 W，故電流表示數(shù)I1>0.1 A，B錯誤；若將自耦變壓器觸頭向下滑動，副線圈匝數(shù)變小，根據(jù)理想變壓器的變壓比與匝數(shù)比的關(guān)系可知輸出電壓減小，所以燈泡變暗，C正確；線圈匝數(shù)不變，根據(jù)理想變壓器的變壓比與匝數(shù)比的關(guān)系可知輸出電壓不變，若將滑動變阻器滑片向上滑動，連入電路的電阻變大，副線圈電路總電阻變大，P1P2，P1變小，又P1U1I1可知電流表示數(shù)變小，D錯誤21