3.3 第2课时探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程物理选择性必修第二册同步学习指导(人教版2019)

# # # # # / 0 1 2 # 3 4 5 6 7 8 9 : ; Ｂ．充电设备的电流与手机的充电电流一定 相等 Ｃ．充电的原理主要利用了自感 Ｄ．充电设备与手机不接触也能充电 二、电压、电流与匝数的关系 ３．（２０２４·湖北武汉模拟预测）如图是某同学设 计的温控报警系统：交流电源输入有效值恒 定的电压，变压器可视为理想变压器，Ｒ０ 和 Ｒ１分别为定值电阻和滑动变阻器；ＲＴ为热敏 电阻，其阻值随温度的升高而减小；Ｓ为报警 装置（可视为阻值恒定的电阻），其两端电压 超过设定值时报警器发出警报。现欲使Ｓ在 温度更低时报警，下列做法一定可行的是 （　 ） Ａ．仅将滑片Ｐ１左移 Ｂ．仅将滑片Ｐ１右移 Ｃ．将滑片Ｐ１左移，同时将滑片Ｐ２下移 Ｄ．将滑片Ｐ１右移，同时将滑片Ｐ２上移 ４．（多选）（２０２４·陕西汉滨区高二期中）如图所 示，理想变压器的原线圈匝数为ｎ１ ＝ １ ０００匝， 副线圈匝数ｎ２ ＝ ２００匝，交变电源的电动势 ｅ ＝ ３１１ｓｉｎ ３１４ｔ Ｖ，电阻Ｒ ＝ ８８ Ω，电流表和电 压表对电路的影响忽略不计，下列结论正确 的是 （　 ） Ａ．电流频率为５０ Ｈｚ Ｂ．电流表Ａ１的示数约为０． １ Ａ Ｃ．电压表Ｖ１的示数为３１１ Ｖ Ｄ．电阻Ｒ的发热功率约为４４ Ｗ ５．如图所示为理想变压器。原线圈的匝数为 １ ０００匝，两个副线圈的匝数分别为ｎ２ ＝ ５０匝， ｎ３ ＝１００匝，Ｌ１是标有“６ Ｖ　 ２ Ｗ”字样的小灯 泡，Ｌ２是标有“１２ Ｖ　 ４ Ｗ”字样的小灯泡，当 ｎ１接上交变电流时，Ｌ１、Ｌ２ 都正常发光，那么 原线圈中的电流为 （　 ） Ａ． １６０ Ａ Ｂ． １ ３０ Ａ Ｃ． １ ２０ Ａ Ｄ． １ １０ Ａ 请同学们认真完成练案［１１                                              ］ 第２课时　 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 STUVWXY01 　 　 　 １．实验目的 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。 ２．实验原理 （１）如图所示，变压器是由原线圈、副线圈 和铁芯组成的。电流通过原线圈时在铁芯中产 生磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁 芯中的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈 中产生感应电动势，副线圈就存在输出电压。 （２）本实验通过与副线圈相连接的多用电 表，观察原线圈电压变化时，副线圈输出电压的 变化；通过改变原、副线圈匝数，探究原、               副线圈 "!' ! " # $ % & ' ( ) * + , - ! " . # # # # # # # 的电压比与匝数比的关系。 ３．实验器材 可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈）、 多用电表、低压交流电源、导线若干。 ４．实验过程 （１）保持原线圈的匝数ｎ１ ＝ ４００匝和电压 Ｕ１ ＝ ５ Ｖ不变，改变副线圈的匝数ｎ２，研究ｎ２对 副线圈电压Ｕ２的影响。 ①选择原线圈的匝数ｎ１ ＝ ４００匝，用导线将 变压器原线圈接在学生电源的交流输出接线柱 上，将选择开关调至使原线圈两端电压为５ Ｖ。 将多用电表与原线圈ｎ１ ＝ ４００匝的接线柱相连 接，检查原线圈的电压是否为５ Ｖ，如图甲。 表格一　 Ｕ１ ＝ ５ Ｖ，ｎ１ ＝ ４００匝 实验次数 １ ２ ３ ｎ２ ／匝 Ｕ２ ／ Ｖ 　 　 ②将多用电表与副线圈ｎ２ ＝ ２００匝的接线 柱相连接，如图乙，读出副线圈两端的电压Ｕ２。 将ｎ２、Ｕ２的数值记录在表格一中。 ③将多用电表与副线圈ｎ２ ＝ ８００匝的接线 柱相连接，如图丙，读出副线圈两端的电压Ｕ２。 将ｎ２、Ｕ２的数值记录在表格一中。 ④将多用电表与副线圈ｎ２ ＝ １ ４００匝的接 线柱相连接，如图丁，读出副线圈两端的电压 Ｕ２。将ｎ２、Ｕ２的数值记录在表格一中。 （２）保持副线圈的匝数ｎ２和原线圈两端的 电压Ｕ１不变，研究原线圈的匝数对副线圈电压 的影响。 表格二　 Ｕ１ ＝ ５ Ｖ，ｎ２ ＝ ４００匝 实验次数 １ ２ ３ ｎ１ ／匝 Ｕ２ ／ Ｖ 　 　 ①将１中的原线圈作为副线圈，副线圈作 为原线圈。选择ｎ２ ＝ ４００匝，用导线将变压器原 线圈接在学生电源的交流输出接线柱上。 ②将选择开关拨至５ Ｖ挡。 ③将多用电表与原线圈ｎ１ ＝ ２００匝的接线 柱相连接，读出副线圈两端的电压Ｕ２。将ｎ１、 Ｕ２的数值记录在表格二中。 ④保持ｎ２ ＝ ４００匝，Ｕ１ ＝ ５ Ｖ不变，将连接电 源的两根导线与原线圈ｎ１ ＝ ８００匝的接线柱相连 接，读出副线圈两端的电压Ｕ２。将ｎ１、Ｕ２的数值记 录在表格二中。 ⑤保持ｎ２ ＝ ４００匝，Ｕ１ ＝ ５ Ｖ不变，将连接电 源的两根导线与原线圈ｎ１ ＝１ ４００匝的接线柱相连 接，读出副线圈两端的电压Ｕ２。将ｎ１、Ｕ２的数值记 录在表格二中。 ⑥拆除实验线路，整理好实验器材。 ５．数据处理 分析表格一和表格二数据可知，理想变压器 原、副线圈两端电压Ｕ１、Ｕ２之比等于两个线圈的匝 数ｎ１、ｎ２之比。 ６．误差分析 （１）由于漏磁，通过原、副线圈的每一匝的 磁通量不严格相等造成误差。 （２）原、副线圈有电阻，原、副线圈中的焦耳 热损耗（铜损），造成误差。 （３）铁芯中有磁损耗，产生涡流，造成误差。 （４）多用电表的读数存在误差。 ７．注意事项 （１）要事先推测副线圈两端电压的可能值。 （２）为了人身安全，只能使用低压交流电 源，所用电压不要超过１２ Ｖ，即使这样，通电时 不要用手接触裸露的导线、接线柱。 （３）为了多用电表的安全，使用交流电压挡 测电压时，先用最大量程挡测试，大致确定电压 后再选择适当的挡位进行测量。 （４）连接电路后要由同组的几位同学分别独 立检查，然后请老师确认，只有这样才能接通电源。 （５）在改变学生电源、线圈匝数前均要先断 开开关，再进行操作                                                                       。 "!( # # # # # / 0 1 2 # 3 4 5 6 7 8 9 : ; STZPW[\]^ 教材原型实验 探究 典例剖析 １．（２０２４·山东青岛高三期末）某同学利用 自耦变压器探究降压时“变压器线圈两端 的电压与匝数关系”的实验，变压器结构图如图 所示。 回答下列问题： （１）实验过程中为了安全选用了学生电源 供电，连接电路时，应该将学生电源　 　 　 　 （选“直流”或“交流”）接线柱和自耦变压器的 　 　 　 　 （选“ＡＢ”或“ＣＤ”）接线柱相连接； （２）在测量变压器副线圈上电压时，选用了 多用电表进行测量，如果某次实验副线圈上的 电压大约为６ Ｖ，则多用电表挡位选择开关应该 旋至哪个位置？ 　 　 　 　 ；正确选挡开始实验， 刻度盘指针如图，读数为　 　 　 　 Ｖ； （３）实验时保持变压器原线圈输入电压不 变，调节旋钮Ｐ的位置并记录数据，从所得数据 发现原、副线圈电压比总是略大于对应匝数比， 造成这一误差的原因可能是（说出一条即 可）　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 。 　 　 对点训练? （多选）（２０２３·安徽高二 期中）某班物理实验课上，同学们用可拆变压器 探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压 器如图甲、乙所示。 （１）下列说法正确的是　 　 　 　 。 Ａ．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝 数小于副线圈匝数 Ｂ．变压器原线圈接低压交流电，测量副线 圈电压时可以选用多用电表的“直流电压挡” Ｃ．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变 副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压 的影响 Ｄ．变压器铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片平 行叠压而成的，而不是采用一整块硅钢 （２）小明同学把交流电源接在原线圈两端，调 节学生电源使输出电压为３０ Ｖ，用多用电表交流 电压１０ Ｖ挡测量副线圈两端电压，测量结果如图丙 所示，则示数为　 　 　 　 Ｖ，原、副线圈匝数比最有 可能的值是　 　 　 　 。（填选项前字母） Ａ． ４ ∶ １ Ｂ． ５ ∶ １ Ｃ． ６ ∶ １ Ｄ． ９ ∶ １ 创新拓展实验 探究 要点提炼 　 　 本实验的创新有两个视角： 视角一：不改变实验原理，改变实验目的， 在原线圈两端电压和匝数一定时，用多用电表 测出副线圈两端电压就可以求出副线圈的 匝数。 视角二：不改变实验装置和实验目的，还可 以探究变压器是否是理想变压器。 典例剖析 ２．如果把一个可拆变压器看成理想变压 器，两个线圈分别为Ａ、Ｂ，现要测量Ａ线圈 的匝数，提供的器材有：                                                                    一根足够长的绝缘导 "!) ! " # $ % & ' ( ) * + , - ! " . # # # # # # # 线、一只多用电表和低压交流电源。 （１）请简要叙述实验步骤　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 （写出要测的 物理量，并用字母表示）。 （２）Ａ线圈的匝数为ｎＡ ＝ 　 　 　 　 。（用 所测物理量符号表示） 　 　 对点训练? （２０２４·浙江高三阶段练习） （１）探究限流式接法中滑动变阻器的选择依据， 采用图甲所示的电路，探究滑片从下往上滑动 过程中，负载电阻Ｒｘ两端的电压变化。已知滑 动变阻器的最大阻值为Ｒ ＝ １０ Ω，选择负载电 阻Ｒｘ ＝ １０ Ω，以Ｒｘ两端电压Ｕｘ与总电压的比 值ＵｘＵ为纵轴， Ｒ０ Ｒ为横轴（Ｒ０ 为滑动变阻器接入 电路部分电阻，Ｒ为滑动变阻器的最大阻值），得 到ＵｘＵ － Ｒ０ Ｒ分压特性曲线为图乙中的“Ａ”；当Ｒ ＝ １００ Ω时，分压特性曲线对应图乙中的　 　 　 　 （选填“Ｂ”或“Ｃ”）；则限流式接法中滑动变阻器最 大阻值的选择依据是　 　 　 　 。 （２）某实验小组用如图丙所示的实验装置 探究“变压器的电压与匝数的关系”； 某次实验中，用匝数ｎａ ＝ ２００匝和ｎｂ ＝ ４００匝的线圈进行实验，测得数据如图丁所示， 则原线圈的匝数为　 　 　 　 　 （选填“ｎａ”或 “ｎｂ”），电压比和匝数比不严格相等，原因有 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　                                   。 ' 2 ; " < = 沙场点兵·名校真题 １．（２０２４·北京房山高二期中）利用如图所示的 装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数 的关系： （１）（多选）除图中所示器材外，还需要的器 材有　 　 　 　 。 Ａ．干电池 Ｂ．低压交流电源 Ｃ．直流电压表 Ｄ．交流电压表 （２）（多选）下列说法正确的是　 　 　 　 。 Ａ．变压器工作时，通过铁芯导电把电能由原 线圈输送到副线圈 Ｂ．变压器工作时在原线圈上将电能转化为磁 场能，在副线圈上将磁场能转化为电能 Ｃ．理想变压器输入功率等于输出功率，没有 能量损失 Ｄ．变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端 电压为零 （３）实验中，图中变压器的原线圈接“０，８００匝” 接线柱，所接电源电压为交流１０． ０ Ｖ，副线圈 接“０，４００匝”接线柱，则副线圈两端电压是 　 　 　 　 。 Ａ． ２０． ０ Ｖ Ｂ． １５． ０ Ｖ Ｃ． ５． ０ Ｖ Ｄ． ２． ５ Ｖ （４）由于变压器工作时有能量损失，实验测得 的原、副线圈的电压比应当Ｕ１Ｕ２ 　 　 　 　 （填 “＞”“＝”或“＜”）原、副线圈的匝数比ｎ１ｎ２。 ２．（２０２４·福建三明高二期末）某同学用匝数可 调的可拆变压器来探究“变压器线圈两端的 电压与匝数的关系                                 ”： "!* # # # # # / 0 1 2 # 3 4 5 6 7 8 9 : ; （１）下列操作正确的是　 　 　 　 。 Ａ．原线圈接学生电源直流电压，电表置于直 流电压挡 Ｂ．原线圈接学生电源交流电压，电表置于交 流电压挡 （２）如图甲所示，一变压器的副线圈匝数模糊 不清，该同学为确定其匝数，原线圈选择“０” “８”（× １００匝）接线柱，测得电源电压为 １０． ０ Ｖ，副线圈电压为４． ９ Ｖ，则此时接入的 副线圈可能是　 　 　 　 。 Ａ．“０”“２”接线柱 Ｂ．“０”“４”接线柱 （３）如图乙所示，探究铁芯在变压器中的用途 时，该同学先将上方的铁芯取出，再将铁芯缓 慢向左水平推入，则观察到小灯泡亮度变化 与铁芯作用分析正确的是　 　 　 　 。 Ａ．小灯泡变亮 Ｂ．小灯泡变暗 Ｃ．铁芯起到传送能量的作用 Ｄ．若将铁芯换成等大的铜块，则实验现象更 明显 （４）你认为该实验的系统误差主要来源是 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 （写出一 条即可）。 ３．（２０２４·山西河津市高二期中）功放内部的变 压器一般为环状，简称环牛（环牛效率极高， 可看成理想变压器），如图所示，某同学探究 变压器输出电压与输入电压间的关系，并测 量原、副线圈匝数。 实验器材有：一个输出电压可调的交流和直 流两用稳压电源、多用电表、绝缘漆包线、可 拆的环牛变压器。 实验步骤： ①用漆包线在环牛铁芯上绕３０匝，将绕制的 线圈两端的绝缘漆刮去；将稳压电源电压调 至Ｕ２，变压器副线圈接电源，用多用电表测量 新绕制线圈两端电压Ｕ３； ②多次改变接到副线圈的电源电压Ｕ２，重复 步骤①，得到多组Ｕ２、Ｕ３ 数据，记录在表 格中； ③作出Ｕ２（纵轴）－ Ｕ３（横轴）图像（国际单 位），图像为过原点的直线，求得图像的斜率 为５． ０； ④将多用电源电压调至１８ Ｖ，接到原线圈两 端，此时多用电表测得副线圈两端电压为 ４． ５ Ｖ。 （１）实验中线圈接电源时应接电源的　 　 　 　 （填“交流”或“直流”）输出端，多用电表测量 电压时应将选择开关拨到　 　 　 　 （填“直流 电压”或“交流电压”）挡。 （２）由实验得到的Ｕ２ － Ｕ３ 图像可知，变压器 中输出电压与输入电压成　 　 　 　 （填“正 比”或“反比”）关系。 （３）该变压器原线圈有　 　 　 　 匝。 请同学们认真完成练案［１２                                                                ］ ""! 正确；若仅将滑片Ｐ１右移，则滑动变阻器的阻值调大，由于副 线圈电压不变，因此副线圈电流减小，故在温度升高时，报警 装置两端电压才能达到设定值，故Ｂ错误；若将滑片Ｐ１ 左移， 同时将滑片Ｐ２下移，则滑动变阻器的阻值调小，而副线圈电 压变小，因此副线圈电流不一定变化，故Ｃ错误；若将滑片Ｐ１ 右移，同时将滑片Ｐ２上移，则滑动变阻器的阻值调大，而副线 圈电压变大，因此副线圈电流不一定变化，故Ｄ错误。 ４． ＡＢ　 根据交变电源的电动势表达式可知ω ＝ ３１４ ｒａｄ ／ ｓ，根据 ω ＝ ２πｆ，解得ｆ ＝ ５０ Ｈｚ，Ａ正确；交流电的有效值Ｕ１ ＝ ３１１槡２ Ｖ ＝ ２２０ Ｖ，电压表的Ｖ１的示数为２２０ Ｖ，根据Ｕ１Ｕ２ ＝ ｎ１ ｎ２ ，解得Ｕ２ ＝ ４４ Ｖ，根据欧姆定律，得电流为Ｉ２ ＝ Ｕ２Ｒ ＝ ０． ５ Ａ，根据 Ｉ２ Ｉ１ ＝ ｎ１ ｎ２ ， 得Ｉ１ ＝ ０． １ Ａ，Ｃ错误，Ｂ正确；电阻Ｒ的发热功率约为Ｐ ＝ Ｕ２ Ｉ２ ＝ ４４ × ０． ５ Ｗ ＝２２ Ｗ，Ｄ错误。 ５． Ｃ　 Ｐ出＝ Ｐ１ ＋ Ｐ２ ＝ ２ Ｗ ＋ ４ Ｗ ＝ ６ Ｗ，由Ｐ入＝ Ｐ出，得Ｉ１Ｕ１ ＝ ６ Ｗ，又Ｕ１Ｕ２ ＝ ｎ１ ｎ２ ，所以Ｕ１ ＝ ｎ１ｎ２ Ｕ２ ＝ １ ０００ ５０ × ６ Ｖ ＝ １２０ Ｖ，所以Ｉ１ ＝ ６ １２０ Ａ ＝ １ ２０ Ａ。 第２课时　 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 实验研析·创新应用 　 　 探究一 例１：（１）交流　 ＡＢ　 （２）交流１０ Ｖ　 ６． ４ （３）有漏磁现象，铁芯内有涡流，线圈上有电阻 解析：（１）变压器工作需接交流电，为确保实验安全，实验中要 求原线圈匝数大于副线圈匝数，让副线圈上得到较低的电压，故电 源连接自耦变压器的ＡＢ接线柱。 （２）实验副线圈上的电压大约为６ Ｖ，则多用电表档位选择 交流１０ Ｖ；由图可知，电压挡１０ Ｖ的量程精度为０． ２ Ｖ，则读数 估读到０． １ Ｖ，故示数为６． ４ Ｖ。 （３）主要原因是变压器不是理想变压器，有漏磁现象、铁芯 内有涡流发热、导线线圈有电阻发热等能量损耗，使副线圈两端 电压偏低。 对点训练?：（１）ＣＤ　 （２）４． ４　 Ｃ 解析：（１）为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副 线圈匝数，让副线圈上得到较低的电压，故Ａ错误；变压器原线 圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电 压挡”，故Ｂ错误；可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线 圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故Ｃ正确；变 压器铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的，而不是采 用一整块硅钢，这样设计的原因是为了减小涡流，提高变压器的 效率，故Ｄ正确。 （２）由图丙可知，电压挡１０ Ｖ的量程精度为０． ２ Ｖ，则读数 估读到０． １ Ｖ，故示数为Ｕ２ ＝ ４． ４ Ｖ。 根据理想变压器的电压比等于匝数比，有ｎ１ｎ２ ＝ Ｕ１ Ｕ２ ＝ ３０４． ４， 考虑变压器有一定的电能损失，则最接近的匝数比为６ ∶ １， 故Ａ、Ｂ、Ｄ错误，Ｃ正确。 　 　 探究二 例２：（１）见解析　 （２）ＵＡＵ ｎ 解析：（１）①用长导线绕一个ｎ匝线圈，作为副线圈替代Ａ 线圈。 ②把低压交流电源接Ｂ线圈，用多用电表交流电压挡测得 绕制的线圈的输出电压Ｕ。 ③用Ａ线圈换下绕制的线圈用多用电表交流电压挡测得Ａ 线圈的输出电压ＵＡ。 （２）ｎＡ ＝ ＵＡＵ ｎ。 对点训练?：（１）Ｃ　 Ｒ≈Ｒｘ 　 （２）ｎｂ 　 漏磁、铁芯发热、导线 发热 解析：（１）由题意可知当滑动变阻器的最大阻值Ｒ ＝ Ｒｘ时， Ｕｘ Ｕ － Ｒ０ Ｒ分压特性曲线为图乙中的“Ａ”；当滑动变阻器的最大阻 值Ｒ ＞ Ｒｘ时，假设滑动变阻器接入电路的阻值不变，则负载电阻 两端的电压不变，ＵｘＵ不变， Ｒ０ Ｒ减小，由图像可知分压特性曲线对 应图乙中的Ｃ；分压特性曲线为图乙中的“Ｂ”时，ＵｘＵ变化较小， 电压表示数变化较小，可采集的数据较少；分压特性曲线为图乙 中的“Ｃ”时，电压表示数变化不是线性变化；分压特性曲线为图 乙中的“Ａ”时，电压表示数变化接近线性变化，故限流式接法中 滑动变阻器最大阻值和负载电阻应接近，即Ｒ≈Ｒｘ。 （２）根据图中数据可以看出ｎｂｎａ与电压之比近似相等，则原 线圈的匝数为ｎｂ，电压比和匝数比不严格相等，原因有漏磁、铁 芯发热、导线发热等。 课堂达标检测 １．（１）ＢＤ　 （２）ＢＣ　 （３）Ｄ　 （４）＞ 解析：（１）变压器只能改变交流电的电压，必须要有低压交流 电源提供交流电，故Ｂ正确，Ａ错误；原线圈输入交流电压，副 线圈输出交流电压，故应用交流电压表测量输入和输出电压， 故Ｄ正确，Ｃ错误。 （２）变压器的工作原理是电磁感应现象，而不是通过铁芯导电把 电能由原线圈输送到副线圈的，故Ａ错误；变压器工作时在原线 圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，故 Ｂ正确；理想变压器不漏磁、无能量损失，输入功率和输出功率相 等，故Ｃ正确；变压器的原线圈两端电压由发电机提供，副线圈上 不接负载时，原线圈两端的电压不变，故Ｄ错误。 （３）如果是理想变压器，电压与匝数成正比Ｕ１Ｕ２ ＝ ｎ１ ｎ２ ＝ ８００４００ 故Ｕ１ ＝ １０． ０ Ｖ时解得Ｕ２ ＝ Ｕ１２ ＝ ５． ０ Ｖ 但是本题中变压器不是理想变压器，故副线圈输出电压应小 于５ Ｖ，故选Ｄ。 （４）根据理想变压器原理可知，原副线圈两端电压之比等于原 副线圈匝数之比，即变压器原、副线圈电压应与其匝数成正 比，实验中由于变压器的铜损、磁损和铁损，导致变压器的铁 芯损失一部分能量，所以副线圈上的电压的实际值一般略小 于理论值，所以实验测得的原、副线圈的电压比应当大于原、 副线圈的匝数比。 ２．（１）Ｂ　 （２）Ｂ　 （３）ＡＣ　 （４）线圈和铁芯有一定的电阻与漏磁 解析：（１）变压器在交流电条件下才能正常工作，故Ａ错误，Ｂ 正确。 （２）根据电压匝数关系有Ｕ１Ｕ２ ＝ ｎ１ ｎ２ ，解得ｎ２ ＝ ３． ９２≈４，故Ａ错 误，Ｂ正确。 （３）变压器的铁芯的作用是导磁，尽量减少漏磁，其起到传递 能量的作用，故Ａ、Ｃ正确，Ｂ错误；铜不能被磁化，因此不能导 磁，若将铁芯换成等大的铜块，则实验现象不明显，故Ｄ错误。 （４）实际的变压器的线圈有一定的电阻，且铁芯处存在漏磁， 则实验的系统误差主要来源是线圈和铁芯有一定的电阻与 漏磁。 ３．（１）交流　 交流电压　 （２）正比　 （３）６００ 解析：（１）实验要探究变压器电压与匝数关系，用到交流电源， 因此线圈两端要接到电源的交流输出端；测量电压时多用电 表应将选择开关拨到交流电压挡。 （２）由Ｕ２ － Ｕ３图像为过原点的直线可知，变压器输出电压与 输入电压成正比。 （３）由Ｕ２ － Ｕ３图像斜率ｋ ＝ Ｕ２Ｕ３ ＝ ５． ０，                                                                       根据电压与匝数成正比 —２４４— ｎ２ ｎ３ ＝ Ｕ２ Ｕ３ ＝ ５， 可得ｎ２ ＝ １５０匝，根据ｎ１ｎ２ ＝ Ｕ１ Ｕ２ ，故ｎ１ ＝ ４ｎ２ ＝ ６００匝。 ４．电能的输送 课前预习反馈 　 　 知识点１：１．正常　 ２．稳定　 ３．少 　 　 知识点２：１． Ｉ２ ｒ　 ２．（１）电阻　 电阻　 电阻率小　 横截面积 　 （２）电流　 电流　 电压 判一判 　 　 （１）√　 （２）√　 （３）√ 想一想 　 　 采用高压输电，可减小输电线上的电能损失。 解析：在输送功率一定的情况下，由公式ΔＰ ＝ Ｉ２Ｒ ＝ Ｐ( )Ｕ ２ Ｒ ＝ Ｐ ２ Ｕ２ Ｒ，可得输送电压Ｕ越高，电能损失ΔＰ越小，即输 电电压越高，电能损失越小。 　 　 知识点３：１．升压　 降压　 ２．变电站　 连接起来 判一判 　 　 （４）× 　 （５）√　 （６）× 选一选 　 　 Ｂ　 在傍晚用电的高峰期，用户区消耗的功率变大，则发电 厂的输出功率变大，输电电流变大，根据Ｕ线＝ ＩＲ线以及Ｐ线＝ Ｉ２Ｒ线可知，输电线上损失的功率和电压均变大，降压变压器输 入电压减小，则输出电压也减小，即用户得到的电压减小。故 选Ｂ。 课内互动探究 　 　 探究一 例１：（１）２５０ Ａ　 （２）２４０ Ｖ　 （３）５ ｋＷ 解析：（１）依题意，可得输电线路中的电流为Ｉ ＝ ＰＵ ＝ ５５ × １０３ ２２０ Ａ ＝ ２５０ Ａ。 （２）发电机的实际输出电压为Ｕ发电机＝ ＩＲ线＋ Ｕ，Ｒ线＝ ２ｘｒ， 代入相关数据求得Ｕ发电机＝ ２４０ Ｖ。 （３）在输电线路上损失的电功率为Ｐ线＝ ΔＵＩ ＝（Ｕ发电机－ Ｕ）Ｉ ＝（２４０ － ２２０）× ２５０ Ｗ ＝５ ｋＷ。 对点训练?：Ｃ　 设输送的电功率为Ｐ，输电线上的总电阻为 ｒ，则５５０ ｋＶ输电线上损耗的电功率为ΔＰ ＝ Ｐ( )Ｕ ２ ｒ，改用１ １００ ｋＶ 特高压输电，输电线上损耗的电功率为ΔＰ′ ＝ Ｐ２( )Ｕ ２ ｒ，二者比较，计 算得出ΔＰ′ ＝ １４ ΔＰ，Ｃ正确。 　 　 探究二 例２：（１）２５ Ａ　 （２）３８０１１ 解析：（１）升压变压器输出功率Ｐ１ ＝Ｐ２ ＝２ ×１０５ Ｗ， 输电线上损失的功率Ｐ损＝ Ｐ２ × ５％ ＝ １ × １０４ Ｗ， 根据公式Ｐ损＝ Ｉ２ ２Ｒ线， 所以Ｉ２ ＝ １ × １０ ４槡１６ Ａ ＝ ２５ Ａ。 （２）降压变压器输入功率Ｐ３ ＝ Ｐ２ － Ｐ损＝ ２ × １０５ Ｗ － ０． １ × １０５ Ｗ ＝１． ９ × １０５ Ｗ， 降压变压器输入电压Ｕ３ ＝ Ｐ３Ｉ２ ＝ １． ９ × １０５ ２５ Ｖ，因此 ｎ３ ｎ４ ＝ Ｕ３ Ｕ４ ＝ ３８０１１ 。 对点训练?：ＣＤ　 升压变压器匝数比和输入电压Ｕ１ 不变， 由Ｕ１ ∶ Ｕ２ ＝ ｎ１ ∶ ｎ２ 可知，输出电压Ｕ２ 不变，故Ａ项错误；因Ｐ 变大，Ｉ ＝ ＰＵ２，则Ｉ变大，又Ｕ损＝ ＩＲ，故Ｕ损变大，Ｕ３ ＝ Ｕ２ － Ｕ损，因 此降压变压器的输入电压Ｕ３ 变小，而降压变压器的匝数比不 变，故降压变压器的输出电压Ｕ４ 变小，故Ｂ项错误；由Ｐ损＝ Ｐ Ｕ( )２ ２ Ｒ可知，因Ｕ２不变、Ｐ变大，所以Ｐ损变大，故Ｃ项正确；因Ｕ２ 不变、Ｐ变大，由Ｐ损Ｐ ＝ Ｐ Ｕ( )２ ２ Ｒ Ｐ ＝ ＰＲ Ｕ２ ２可知， Ｐ损 Ｐ变大，故Ｄ项正确。 课堂达标检测 １． Ｃ　 用公式Ｐ ＝ Ｕ ２ Ｒ或Ｐ ＝ ＩＵ计算功率损失时，Ｕ为导线上损失 的电压，而不是输电电压，且降低输电电压并不能降低输电线 上损失的电压，故Ａ、Ｂ错误；由Ｐ ＝ Ｉ２Ｒ知，应减小导线电阻或 减小输电电流，故Ｃ正确，Ｄ错误。 ２． Ｄ　 因为输电功率不变，输电电压提高１０倍，由Ｉ ＝ ＰＵ可知电 流变为原来的１１０，故Ａ错误；根据ΔＵ ＝ ＩＲ可知，损失电压变 为原来的１１０，故Ｂ错误；根据ΔＰ ＝ Ｉ ２Ｒ可得，损失功率变为原 来的１１００，故Ｃ错误，Ｄ正确。 ３． ＢＣ　 输出电压并不是输电线的总电阻两端电压，故输电线上 的电流不是Ｉ ＝ ＵＲ，故Ａ错误；根据欧姆定律可知输送电路的 电压损失ΔＵ ＝ ＩＲ，故Ｂ正确；根据Ｉ ＝ ＰＵ，解得输电线上损失 的功率为ΔＰ ＝ Ｐ( )Ｕ ２ Ｒ，用户得到的功率Ｐ′ ＝ Ｐ － ΔＰ ＜ Ｐ，故 Ｃ正确，Ｄ错误。 ４．（１）６ Ａ　 （２）３１２５　 ４７０ １１ 　 （３）５６４盏 解析：（１）根据题意可知，由能量守恒可得，发电机的输出功率 Ｐ ＝ Δｍｇｈ Δｔ η１ ＝ ρＱΔｔｇｈ Δｔ η１ ＝ １． ０ × １０３ × ２ × １０ × ５ × ６０％ Ｗ ＝６０ ０００ Ｗ， 输电线上的电流用Ｉ表示，则电功率损失Ｐ损＝ Ｉ２Ｒ ＝ Ｐη２， 联立解得Ｉ ＝ ６ Ａ。 （２）根据题意可知，升压变压器原线圈两端的电压Ｕ１ ＝２４０ Ｖ， 副线圈两端的电压为Ｕ２ ＝ ＰＩ ＝ １０ ０００ Ｖ， 升压变压器原副线圈的匝数比为ｎ１ｎ２ ＝ Ｕ１ Ｕ２ ＝ ３１２５， 输电线上的电压损失为ΔＵ ＝ ＩＲ ＝ ６００ Ｖ， 降压变压器原线圈两端的电压为Ｕ３ ＝ Ｕ２ － ΔＵ ＝ ９ ４００ Ｖ， 降压变压器副线圈两端的电压为Ｕ４ ＝ ２２０ Ｖ， 降压变压器原副线圈的匝数比为ｎ３ｎ４ ＝ ４７０ １１ 。 （３）设正常发光的电灯的盏数为Ｎ，则有ＮＰＬ ＝ Ｐ（１ － η２）， 解得Ｎ ＝ ５６４盏。 章末小结 知识网络构建 周期性　 最大　 最小　 Ｅｍｓｉｎ ωｔ　 ＮＢＳω　 Ｅｍ槡２ 　 ｎ ΔΦ Δｔ 　 互感　 ｎ１ｎ２ 　 Ｉ ２Ｒ　 ＩＲ 方法归纳提炼 　 　 例１：（１）ｅ 槡＝ １０ ２ｃｏｓ １００πｔ（Ｖ）　 （２）ｑ ＝ 槡２６０π Ｃ，与线框转 动的快慢无关　 （３）灯泡不能正常发光，其实际功率为２５３                                                                      Ｗ —２４５—