3.3 变压器 讲义-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第二册

本讲义聚焦变压器的核心知识体系，从构造原理到电压关系、功率传递再到实际应用层层递进，构建起“物理观念—科学思维—科学探究”的学习支架，帮助学生理解交变电流通过磁场实现能量传递的本质逻辑。 资料设计亮点突出，融合模型建构与实验探究，如通过可拆变压器实验引导学生运用控制变量法验证电压与匝数比的关系，强化了科学推理能力。例题与变式训练紧扣高考命题趋势，注重证据意识和质疑创新，例如在误差分析中引导学生思考漏磁与铁损对结果的影响，体现科学态度与责任。课中便于教师开展探究式教学，课后助力学生查漏补缺，巩固理想变压器模型的建立与应用能力。

第18课时　变压器 考点一　变压器的原理 1 考点二　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 3 考点三　变压器的基本关系 7 考点四　常见的变压器及应用 9 巩固训练·提升能力 12 第18课时　变压器 考点一　变压器的原理 必备知识·回顾梳理 1.构造：变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的，如图所示。 2. 线圈由绝缘导线绕制而成。 原线圈(初级线圈)：与交流电源连接的线圈，其匝数用n1表示； 副线圈(次级线圈)：与负载连接的线圈，其匝数用n2表示。 3.工作原理 当原线圈加上交流电压U1时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生变化的磁通量，在原、副线圈中都要产生感应电动势。如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中产生变化的磁通量，原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈。 4.变压器中的能量转化 原线圈中电场的能量转变成磁场的能量，通过铁芯使变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，在副线圈中产生了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量。 5注意：(1)变压器不改变交变电流的周期和频率。 (2)变压器只对交变电流起作用，对恒定电流不起作用。 (3)变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的。 例题分析·考点题型 【例题1】（多选） (多选)关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是(　　) A.原、副线圈缠绕在一个闭合铁芯上，是为了减少磁场能的损失，有效地传送电能 B.铁芯不用整块金属做成，是为了防止原、副线圈短路，造成危险 C.变压器不改变交变电流的频率，只改变电压大小 D.当原线圈接入恒定电流时，副线圈也有电压输出 答案　AC 解析　根据变压器的工作原理知，故A正确；铁芯不用整块金属做成是为了防止涡流产生较多的热量从而烧坏变压器，故B错误；变压器只改变电压，不改变电流的频率，故C正确；变压器对恒定电流不起作用，故D错误。 【变式训练1】（多选）利用如图所示的可拆变压器可以探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系，下列说法中正确的是(    ) A. 为了保证人身安全，可以用节干电池作为电源 B. 使用电压表测电压时，要先用最大量程挡试测 C. 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 D. 由于漏磁，实际测得变压器原、副线圈的电压比会比原、副线圈的匝数比略大 【答案】BD  【解析】A.变压器只能改变交流电的电压、电流，故A错误； B.使用电压表测电压时，要先用最大量程挡试测，故B正确； C.变压器工作时通过铁芯导磁，利用互感的原理把电能由原线圈输送到副线圈，故C错误； D.由于漏磁，实际测得变压器原、副线圈的电压比会比原、副线圈的匝数比略大，故D正确。 故选BD。 【变式训练2】（单选）如图所示的理想变压器，“日”字形铁芯的左右、上下结构均对称，交流电源的输出电压为定值，原线圈的匝数为匝，左、右两个副线圈的匝数分别为匝、匝，左右两个副线圈所接电阻的阻值分别为，，下列说法正确的是(    ) A. 两端的电压为 B. 流过的电流为 C. 的功率与的功率之比为 D. 左右两个副线圈的电流频率之比为 【答案】C  【解析】原线圈中的磁通量按线圈匝数比分到两个副线圈，所以，，解得，，通过的电流为，故AB错误； C.根据功率的表达式可知的功率与的功率之比为，故C正确； D.变压器不改变频率，所以左右两个副线圈的电流频率与原线圈中电流的频率相等，比值为，故 D错误。 故选C。 考点二　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 必备知识·回顾梳理 1.实验思路 交变电流通过原线圈时在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中产生感应电动势，其两端有输出电压。线圈匝数不同时输出电压不同，实验通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系。 2.实验器材 多用电表、可拆变压器、学生电源、开关、导线若干。 3.实验步骤 (1)如图所示，连接好电路，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数。 (2)接通学生电源，读出电压值，并记录在表格中。 (3)保持匝数不变，多次改变输入电压，记录每次改变后原、副线圈的电压值。 (4)保持输入电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值。 4.数据处理 (1)将不同的原、副线圈接入电路测出线圈两端的电压填入下表 原线圈 匝数n1 副线圈 匝数n2 原线圈 电压U1 副线圈 电压U2 100 300 2 V 100 400 2 V 300 400 4 V 400 400 4 V 400 100 8 V 400 100 4 V (2)由表格数据得出结论 ①当原线圈匝数和输入电压不变时，随着副线圈匝数增加，输出电压增大。进一步研究可知，副线圈电压与副线圈匝数成正比。 ②当副线圈匝数和输入电压不变时，随着原线圈匝数增加，副线圈输出电压变小。进一步研究可知，副线圈电压与原线圈匝数成反比。 5.实验结论 实验分析表明，原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即＝。 6.注意事项 (1)在改变学生电源的电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作。 (2)为了保证人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱。 (3)为了保证多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再用适当的挡位进行测量。 7.实验误差分析 (1)实验所用变压器存在各种损耗。 (2)多用电表的读数存在误差。 例题分析·考点题型 【例题1】（单选）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，下列说法中不正确的是  A. 本实验中使用到了控制变量法 B. 本实验只能使用低压交流电，电压不要超过 C. 本实验原、副线圈上的电压之比并不严格等于匝数之比 D. 使用电压挡测量电压时，先用最大量程挡试测 【答案】B  【解析】A.根据实验原理可知，该实验采用的实验方法是控制变量法，故A正确，不符合题意； B.变压器改变的是交流电压，因此为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用交流电压不能超过，故B错误，符合题意； C.铁芯在交变磁场的作用下发热、原线圈中电流产生的磁场能向副线圈转移过程中有损失都会造成原、副线圈上的电压之比与匝数之比并不严格相等。故C正确，不符合题意； D.使用多用电表测电压时，为避免烧毁电压表，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量，故D正确，不符合题意。 【变式训练1】（选）在“探究变压器原、副线圈电压比与匝数比的关系”实验中，利用如图所示的可拆变压器能方便地探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系。 为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是          。 A.控制变量法           等效替代法           微元法                   理想实验法 如果把它看成理想变压器，则左右两线圈上的交变电流一定相同的是          。 A.电压                      电流                      功率                      频率 某次实验中得到实验数据如下表所示，表中、分别为原、副线圈的匝数，、分别为原、副线圈的电压，通过实验数据分析，你的结论是：在误差允许的范围内，          。 实验次数 匝 匝 实际中的变压器并非理想变压器，分析下列可能的原因，你认为正确的是          。 A.原、副线圈的电压不同步 B.变压器线圈中有电流通过时会发热 C.铁芯在交变磁场的作用下会发热 D.原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失 【答案】  【解析】当一个物理量与多个物理量相关时，应采用控制变量法，探究该物理量与某一个量的关系，如本实验中，保持原线圈输入的电压  一定，探究副线圈输出的电压  和匝数  、  的关系，这种方法即为控制变量法。 故选A。 由理想变压器原理可知，理想变压器原、副线圈两端的交变电流功率、频率不变，通过副线圈的电流和副线圈两端电压与变压器原、副线圈的匝数比有关。 故选CD。 通过分析表中数据可得结论，在误差允许的范围内，原副线圈的电压比与匝数比相等，即 。 实际中的变压器并非理想变压器，能量损失主要来源于三个方面，分别是绕制线圈的铜导线发热损耗俗称铜损、铁芯中的涡流发热损耗俗称铁损、铁芯对磁场的约束不严密损耗俗称磁损。 故选BCD。 【变式训练2】在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。      为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是          。 A.控制变量法                        等效替代法 C.演绎法                            理想实验法 变压由两个线圈和铁芯等构成，下列说法正确的是          。 A.匝数多的线圈导线粗                匝数少的线圈导线粗 C.铁芯由绝缘的铜片叠成            铁芯由绝缘的硅钢片叠成 在实际实验中将电源接在原线圈的“”和“”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“”和“”两个接线柱之间的电压为，则原线圈的输入电压可能为             。 A.                                                  【答案】      【解析】在物理学中，当一个物理量与两个或两个以上的物理量有关系，需要研究其中两个物理量之间的关系时，需要控制其它物理量保持不变，从而方便研究二者之间的关系，该方法称之为控制变量法。本题采用的科学探究方法为控制变量法。 故选A。 变压器的铁芯结构和材料由绝缘的硅钢片叠成；由变压器工作原理知可知，匝数少的电流大，则导线应越粗，即导线粗的线圈匝数少。 故选BD。 若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系 若变压器的原线圈接“”和“”两个接线柱，副线圈接“”和“”两个接线柱，可知原副线圈的匝数比为  ，副线圈的电压为，则原线圈的电压为 考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈所接的电源电压大于，可能为。 故选D。 考点三　变压器的基本关系 必备知识·回顾梳理 1.变压器的作用：能改变交变电流的电压。 2.理想变压器 没有能量损耗的变压器叫作理想变压器。理想变压器是一个理想化模型。 3.对理想变压器的理解 (1)原、副线圈中的电流产生的磁场完全束缚在闭合铁芯内，即无“漏磁”。 (2)原、副线圈不计电阻，电流通过时不产生焦耳热，即无“铜损”。 (3)闭合铁芯中的涡流为零，即无“铁损”。 4.电压关系 (1)只有一个副线圈时，＝。 当n2>n1时，U2>U1，变压器使电压升高，是升压变压器。 当n2<n1时，U2<U1，变压器使电压降低，是降压变压器。 (2)有多个副线圈时，＝＝＝… 5.功率关系 从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出。 6.电流关系 (1)只有一个副线圈时，U1I1＝U2I2或＝。 (2)当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋…。 例题分析·考点题型 【例题1】（单选）某电动牙刷的充电装置含有变压器，用正弦交流电给此电动牙刷充电时，原线圈两端的电压为，副线圈两端的电压为，副线圈的电流为，若将该变压器视为理想变压器，则(    ) A. 原、副线圈匝数之比为 B. 原线圈的电流为 C. 副线圈两端的电压最大值为 D. 原、副线圈的功率之比为 【答案】B  【解析】A.由理想变压器的变压公式，有，A错误； B.由理想变压器的变流公式，有，解得原线圈电流，B正确； C.由有效值与最大值的关系可知，副线圈两端的电压最大值，C错误； D.对于理想变压器，输出功率等于输入功率，故原副线圈的功率之比为  ，D错误。 故选B。 【变式训练1】（单选）一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在、间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在、间作为副线圈。在、间输入电压为的交变电流时，、间的输出电压为，在将滑动触头从点顺时针旋转到点的过程中  (    ) A. ，降低 B. ，升高 C. ，降低 D. ，升高 【答案】C  【解析】由题图可知，、间的线圈为整个线圈的一部分，故其匝数比作为原线圈的整个线圈的匝数少，根据变压器的电压与匝数的关系可知，在将滑动触头从点顺时针旋转到点的过程中，、间的线圈的匝数减少，所以输出电压降低，选项C正确，ABD错误 故选：。 【变式训练2】如图，交流发电机中匀强磁场的磁感应强度大小为，线圈的匝数为匝，面积为，总电阻为，绕垂直于磁场的轴匀速转动的角速度为。理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈接有理想电流表和电压表，并通过滑环与线圈相连，副线圈与电动晾衣杆的电动机相连，已知电动机的线圈电阻为。在一次晾衣中，当开关接通后，电动机带动晾衣杆匀速上升时，电流表的示数为。求： 电压表的示数； 晾衣杆电动机的输出功率。 【答案】线圈中感应电动势的最大值为， 感应电动势的有效值为， 电压表测电源的输出电压，即原线圈的输入电压的有效值， 有； 根据理想变压器变压规律，得， ，得， 电动机的输出功率。  考点四　常见的变压器及应用 必备知识·回顾梳理 1.自耦变压器 只有一个线圈，三个抽头，可升压，也可降压。通过自耦变压器，可以从零至最大值连续调节所需电压，与分压器比较相似。 规律：自耦变压器只有一个线圈，每匝线圈产生的电动势E＝相同，故＝成立。 2.互感器 (1)电压互感器：并联在被测电路中，实质是降压变压器，可以把高电压变成低电压，故原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2。如图甲所示。 (2)电流互感器：串联在被测电路中，实质是升压变压器，可以把大电流变成小电流，故原线圈匝数n1小于副线圈匝数n2。如图乙所示。 例题分析·考点题型 【例题1】（单选）如图甲为教室的挂扇，图乙为一种自耦调压器的结构示意图，线圈均匀绕在圆环形铁芯上。若在、端输入电压按规律变化的交流电，在 B、间接风扇。下列表述正确的是(    ) A. 接入风扇的交流电频率为 B. 触头转到线圈中间位置时，风扇所加电压为 C. 触头顺时针旋转时，A、间输入电流增大 D. 触头顺时针旋转时，风扇的转速加快 【答案】B  【解析】A.由交流电源电压的表达式可知，，则有交流电的频率为，自耦调压器不改变交流电的频率，所以接入风扇的交流电频率为，A错误； B.交流电源电压的有效值为，此电压加在线圈的、两端，所以触头转到线圈中间位置时，风扇所加电压为，B正确； 触头顺时针旋转时，、间的线圈匝数减少，电压减小，给风扇所加电压减小，风扇电流减小，自耦调压器的输出功率减小，风扇的转速减慢；输入功率减小，输入电压有效值不变，、间输入电流减小，CD错误。 故选B。 【变式训练1】（单选）1.电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上。则电流互感器(    ) A. 是一种降压变压器 B. 能测量直流电路的电流 C. 原、副线圈电流的频率不同 D. 副线圈的电流小于原线圈的电流 【答案】D  【解答】A.电流互感器是一种测量电路中电流的变压器；根据题意，电流互感器原线圈匝数较少，副线圈匝数较多，由可知，电流互感器是升压变压器，故A错误； B.电流互感器是利用电磁感应进行工作的，只能够在交流电路中才能正常工作，故B错误； C.电流互感器能够改变原、副线圈电流和电压，但不能够改变其频率，故C错误； D.由可知，电流和线圈匝数成反比，副线圈匝数比原线圈匝数多，所以副线圈的电流小于原线圈的电流，故D正确。 故选：。 【变式训练2】（多选）如图所示，、是高压输电线，图中两电表示数分别是和，已知甲图中原 副线圈匝数比为 ：，乙图中原副线圈匝数比为：，则(    ) A. 甲图中的电表是电压表，输电电压为 B. 甲图是电流互感器．输电电流是 C. 乙图中的电表是电压表，输电电压为 D. 乙图是电流互感器，输电电流是 【答案】AD  【解析】、甲图是电压互感器，根据变压器电压比等于匝数比，有，故A正确，B错误； 、乙图是电流互感器，电流比等于匝数的反比，有，故C错误，D正确。 故选：。 巩固训练·提升能力 一、单选题。 1.某手机超级充电器内部采用理想变压器，原线圈接交流电源，副线圈为手机提供充电电压。若充电时副线圈中的电流为，下列说法正确的是(    ) A. 原、副线圈匝数之比为 B. 原线圈的输入功率为 C. 副线圈中电流的频率大于原线圈中电流的频率 D. 仅增大副线圈匝数，充电电压会降低 【答案】B  【解析】根据理想变压器电压关系可得，A错误 副线圈输出功率，理想变压器输入功率等于输出功率，B正确 变压器不改变交流电频率，副线圈中电流频率与原线圈中电流频率相同，C错误 增大副线圈匝数，根据，可知充电电压会增大，D错误。 故选B。 2.点焊机内有一变压器可视为理想变压器，通过降低电压，获得大电流。大电流通过一根环状铜导线，使焊点产生局域高温，熔化焊接料而密接工件。若利用变压器将电压从降到，输出电流为，则该变压器(    ) A. 工作的基础是自感现象 B. 输入功率为 C. 原、副线圈匝数比为 D. 输入电流为 【答案】B  【解析】A.该变压器功能主要是利用互感现象实现，故A错误； B.理想变压器输出功率等于输入功率，则该变压器输入功率，故B正确； C.根据理想变压器电压与匝数比的关系，该变压器原副线圈的匝数比，故C错误； D.根据功率公式，变压器输入电流为，故D错误。 故选B。 3.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电压表的示数是，则电压表的示数为(    ) A. B. C. D. 与负载有关 【答案】A  【解析】导体棒做匀速直线运动，产生的感应电动势，是一定值，穿过副线圈的磁通量不变，是一定值，副线圈不产生感应电动势，则副线圈中电压表的示数为，选项A正确。 4.某种手机的无线充电原理如图所示。无线充电器中的基座线圈与的交变电源相连产生变化的磁场，手机中的接收线圈便能感应出电流给手机电池充电。已知接收线圈的两端电压为，下列说法正确的是(    ) A. 无线充电工作原理是互感原理 B. 接收线圈中电流的频率为 C. 无线充电发射线圈与接收线圈匝数比为 D. 该无线充电器能对所有手机进行充电 【答案】A  【解析】A.无线充电是利用互感现象，故A正确； B.交变电流频率为 接收线圈接收频率也为，故B错误； C.若为理想变压器，则 由于漏磁等因素，发射线圈与接收线圈匝数比不为，故C错误； D.无线充电是利用互感原理，手机需要有接收线圈才能进行充电，故D错误。 故选A。 5.如图，理想变压器的原、副线圈匝数比为：，在、端接入一正弦式交流电源。、为两只规格为“，”的相同小灯泡，两电表均为理想交流电表，当滑动变阻器的滑片处于中间位置时，两小灯泡恰好都正常发光。下列说法正确的是(    ) A. 电流表的示数约为 B. 电压表的示数为 C. 滑片向上移动时，电压表示数不变 D. 滑片向下移动时，灯泡将变暗 【答案】A  【解析】【解答】、由原副线圈连接的灯泡恰好都正常工作，可知灯泡两端电压均为，通过灯泡的电流均为：，结合原副线圈的匝数比、电压比、电流比的关系：，由电路连接情况，可知：，，可知：，，即原线圈电压表示数为，副线圈电流表的示数为，故A正确，B错误； 、根据副线圈的电阻与原线圈等效电阻的关系：，由电路连接情况可知：，可知当滑片向上移动时，变大，副线圈电阻变大，原线圈等效电阻变大，原线圈的电压表示数变大；当滑片向下移动时，变小，副线圈电阻变小，原线圈等效电阻变小，原线圈电流变大，通过灯泡的电流变大，灯泡变亮，故CD错误。 故选：。 6.如图所示是一理想自耦变压器，原线圈接正弦交流电，副线圈接滑动电阻器和定值电阻，电流表、电压表均为理想电表，下列说法正确的是(    ) A. 该自耦变压器是升压变压器 B. 仅把向下移动少许，电压表、电流表的示数均减小 C. 把、均向上移动少许，变压器的输入功率减小 D. 把向下移动少许，向上移动少许，电流表示数可能不变 【答案】D  【解析】解析：根据理想变压器规律有：，由题知：，所以可知： ，该自耦变压器是降压变压器，故A错误； 仅把向下移动少许，副线圈两端电压不变，即电压表的示数不变，的接入值增大，根据闭合电路欧姆定律可知：则流过副线圈的电流减小，根据理想变压器规律有：，可知：原线圈电流变小，即电流表的示数减小，项错误； 把、均向上移动少许，根据理想变压器规律：， 变大，可得副线圈的电压增大，的接入值减小，根据闭合电路欧姆定律可知：电流增大，负载消耗电能的功率增大，因为变压器的输入功率  所以可知变压器的输入功率 增大，故C错误； 把向下移动少许，把向上移动少许，副线圈的电压减小，负载的电阻减小，负载的功率 ，可能不变，电源的输出功率可能不变，电流表示数可能不变，故D正确；所以选D 。 二、多选题。 7.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数分别为匝、匝和匝，原线圈串联一个电阻 ，并接入内阻不计的正弦交流电源，其电动势为且保持不变两个副线圈分别接电阻 和 。开关断开时，理想电流表读数为开关闭合时，理想电流表读数为。不计线圈电阻，则(    ) A. B. C. D. 【答案】BD  【解析】、当开关断开时，只有一个输出端，输入端电压为，输入端的电流为，则，，代入数值，得，故A错误，B正确； 、由输出功率等于输入功率，可知，得，即，由，则，故，C错误，D正确。 故选BD。 8.如图甲所示，为理想变压器原线圈的中心抽头，电流表为理想交流电表，在原线圈两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法正确的是(    ) A. 原线圈输入电压瞬时值的表达式为 B. 仅将单刀双掷开关由扳到，电流表的示数变小 C. 仅将滑动变阻器的滑片向上移，灯泡的亮度将不变 D. 仅将单刀双掷开关由扳到，变压器的输入功率变小 【答案】AC  【解析】由正弦函数的特点可得，原线圈输入电压瞬时值的表达式为 ，A正确； 仅将单刀双掷开关由扳到，原线圈匝数变少，由可知， 副线圈电压变大，电流表的示数变大，变压器的输出功率变大，即输入功率变大，、D错误； 仅将滑动变阻器的滑片向上移，副线圈电压不变，灯泡并联在副线圈两端，电压等于不变，故灯泡亮度不变，C正确． 9.如图所示，理想变压器的原线圈、副线圈匝数比为，电阻，电压表为理想交流电压表，原线圈的交流电压瞬时值表达式为，下列说法正确的是(    ) A. 电压表的示数为 B. 原线圈中的电流有效值为 C. 交流电的频率为 D. 电阻的电功率为 【答案】BD  【解析】A.由可知，原线圈两端电压最大值为，则有效值为，根据电压与匝数比的关系，有，解得副线圈两端的电压有效值为，因电压表显示的示数是有效值，故电压表的示数为，故A错误 B.副线圈的电流，由得，B正确 C.根据，解得，故C错误 D.根据电功率公式有，故D正确。 故选BD。 10.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电压表和电流表均为理想交流电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图中为热敏电阻温度升高时其电阻减小，为定值电阻。下列说法正确的是(    ) A. 原线圈两端电压的瞬时值表达式为 B. 变压器原线圈的输入功率和副线圈的输出功率之比为 C. 的温度升高时，电流表的示数变大，电压表的示数变大 D. 电压表的示数为 【答案】AD  【解析】A.由图乙可知周期为，则角速度为则原线圈两端电压的瞬时值表达式为，故A正确 B.根据理想变压器的功率关系有，则变压器的输入功率与输出功率之比为，故B错误 C.由于原副线圈匝数比不变，输入电压不变，则不变，电压表的示数不变，又由题知为热敏电阻温度升高时其电阻减小，的温度升高时副线圈的总电阻减小，根据欧姆定律可知副线圈电流增大，则电流表的示数变大，C错误 D.电压表测的是有效值，根据公式，可得电压表的示数为。 故选AD。 11.如图，发电机的矩形线圈长为、宽为，匝数为，放置在磁感应强度大小为的匀强磁场中，理想变压器的原、副线圈匝数分别为、和，两个副线圈分别接有电阻和，当发电机线圈以角速度匀速转动时，理想电流表读数为，不计线圈电阻，下列说法正确的是(    ) A. 通过电阻的电流为 B. 电阻两端的电压为 C. 与的比值为 D. 发电机的功率为 【答案】BCD  【解析】C、副线圈两端电压，根据交流电电动势的最大值表达式：，交流电电动势的有效值：，由变压器的变压比得：，故C正确； B、对于副线圈、，由变压器的变压比：，得： ，故B正确； A、根据欧姆定律，通过电阻的电流：，故A错误； D、消耗的功率：，消耗的功率：，发电机的功率，故D正确。 故选：。 三、实验题。 12.在“探究变压器线圈两端的电压和匝数关系”的实验中，同学们发现了以下几个问题，并展开了讨论。 要完成该实验，除了选用电压表、导线外，还需要选用低压          填“直流”或“交流”电源。 本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系，实验中需要运用的科学方法是          ； A.控制变量法                       等效替代法                       类比法 实验中将电源接在原线圈两个接线柱之间，调整原副线圈的匝数之比为，用电压表测得副线圈的两个接线柱之间的电压为，则原线圈的输入电压可能为          ； A.                                                                  【答案】交流   【解析】变压器的工作原理是互感，可知，要完成该实验，除了选用电压表、导线外，还需要选用低压交流电源。 实验要通过改变原、副线圈匝数，在探究原、副线圈的电压与匝数四个物理量的关系时，需要确保其中两个物理量一定，可知实验中需要运用的科学方法是控制变量法。 故选A。 若为理想变压器，则有 解得 实际上的变压器由于漏磁、线圈与铁芯存在电阻，导致有一部分能量损耗，导致实际上原线圈的电压大于，则原线圈的输入电压可能为。 故选C。 13.在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图甲所示。 为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是          。 A.控制变量法           等效替代法           演绎法                   理想实验法 用学生电源给原线圈供电，用多用表测量副线圈两端电压，下列操作正确的是          。 A.原线圈接直流电压，电表用直流电压挡 B.原线圈接直流电压，电表用交流电压挡 C.原线圈接交流电压，电表用直流电压挡 D.原线圈接交流电压，电表用交流电压挡 在实际实验中将电源接在原线圈的“”和“”两个接线柱之间接入匝数为匝，用电表测得副线圈的“”和“”两个接线柱接入匝数为匝之间的电压为，则原线圈的输入电压可能为          。 A.                      ．                      ．                     ． 图乙为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分与一理想变压器的原线圈连接；一可变电阻与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为、。在交流电源的电压有效值不变的情况下，调节可变电阻的过程中，当           时，获得的功率最大。 【答案】 【解析】为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法为控制变量法。 故选A。 变压器的工作原理是互感，故原线圈接交流电压，输出电压也是交流电源，电表用交流电压挡。故ABC错误，D正确。 故选D。 若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系 若变压器的原线圈接“”和“”两个接线柱，副线圈接“”和“”两个接线柱，可知原副线圈的匝数比为，副线圈的电压为，则原线圈的电压为 考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈所接的电源电压大于，可能为。 故选D。 把变压器和等效为一个电阻，当做电源内阻，当内外电阻相等时，即 此时，输出功率最大，根据 得 将公式 代入上式，可得 从而得出时获得的功率最大。 四、计算题。 14.如图所示，一个小型交流发电机输出端连接理想变压器，原、副线圈匝数分别为、，副线圈连接电阻交流发电机的线圈匝数为，电动势瞬时值的表达式为，发电机线圈电阻不计．求： 通过发电机线圈磁通量的最大值； 变压器原线圈中电流的有效值． 【答案】解：设匀强磁场的磁感应强度大小为，线圈面积为，则 ， 且， 解得。 设变压器原、副线圈上电压的有效值为、， 则， 且， ， 解得。  15.如图所示，交流发电机的线圈匝数匝，面积，处于磁感应强度的匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，角速度，通过理想变压器连接的电阻，变压器的原、副线圈匝数比，电流表为理想电流表． 图示位置开始计时，求感应电动势瞬时值的表达式； 若发电机线圈电阻忽略不计，求电流表的示数； 若发电线线圈电阻，求电阻消耗的功率． 【答案】解：电动势最大值，电动势瞬时值，带入数值有 变压器原线圈输入电压，副线圈输出电压，电阻中的电流 解得 发电机有内阻，变压器原线圈输入电压，副线圈输出电压，电阻中的电流 解得  12 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第18课时　变压器 考点一　变压器的原理 1 考点二　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 2 考点三　变压器的基本关系 5 考点四　常见的变压器及应用 7 巩固训练·提升能力 9 第18课时　变压器 考点一　变压器的原理 必备知识·回顾梳理 1.构造：变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的，如图所示。 2. 线圈由绝缘导线绕制而成。 原线圈(初级线圈)：与交流电源连接的线圈，其匝数用n1表示； 副线圈(次级线圈)：与负载连接的线圈，其匝数用n2表示。 3.工作原理 当原线圈加上交流电压U1时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生变化的磁通量，在原、副线圈中都要产生感应电动势。如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中产生变化的磁通量，原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈。 4.变压器中的能量转化 原线圈中电场的能量转变成磁场的能量，通过铁芯使变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，在副线圈中产生了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量。 5注意：(1)变压器不改变交变电流的周期和频率。 (2)变压器只对交变电流起作用，对恒定电流不起作用。 (3)变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的。 例题分析·考点题型 【例题1】（多选） (多选)关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是(　　) A.原、副线圈缠绕在一个闭合铁芯上，是为了减少磁场能的损失，有效地传送电能 B.铁芯不用整块金属做成，是为了防止原、副线圈短路，造成危险 C.变压器不改变交变电流的频率，只改变电压大小 D.当原线圈接入恒定电流时，副线圈也有电压输出 【变式训练1】（多选）利用如图所示的可拆变压器可以探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系，下列说法中正确的是(    ) A. 为了保证人身安全，可以用节干电池作为电源 B. 使用电压表测电压时，要先用最大量程挡试测 C. 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 D. 由于漏磁，实际测得变压器原、副线圈的电压比会比原、副线圈的匝数比略大 【变式训练2】（单选）如图所示的理想变压器，“日”字形铁芯的左右、上下结构均对称，交流电源的输出电压为定值，原线圈的匝数为匝，左、右两个副线圈的匝数分别为匝、匝，左右两个副线圈所接电阻的阻值分别为，，下列说法正确的是(    ) A. 两端的电压为 B. 流过的电流为 C. 的功率与的功率之比为 D. 左右两个副线圈的电流频率之比为 考点二　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 必备知识·回顾梳理 1.实验思路 交变电流通过原线圈时在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中产生感应电动势，其两端有输出电压。线圈匝数不同时输出电压不同，实验通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系。 2.实验器材 多用电表、可拆变压器、学生电源、开关、导线若干。 3.实验步骤 (1)如图所示，连接好电路，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数。 (2)接通学生电源，读出电压值，并记录在表格中。 (3)保持匝数不变，多次改变输入电压，记录每次改变后原、副线圈的电压值。 (4)保持输入电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值。 4.数据处理 (1)将不同的原、副线圈接入电路测出线圈两端的电压填入下表 原线圈 匝数n1 副线圈 匝数n2 原线圈 电压U1 副线圈 电压U2 100 300 2 V 100 400 2 V 300 400 4 V 400 400 4 V 400 100 8 V 400 100 4 V (2)由表格数据得出结论 ①当原线圈匝数和输入电压不变时，随着副线圈匝数增加，输出电压增大。进一步研究可知，副线圈电压与副线圈匝数成正比。 ②当副线圈匝数和输入电压不变时，随着原线圈匝数增加，副线圈输出电压变小。进一步研究可知，副线圈电压与原线圈匝数成反比。 5.实验结论 实验分析表明，原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即＝。 6.注意事项 (1)在改变学生电源的电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作。 (2)为了保证人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱。 (3)为了保证多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再用适当的挡位进行测量。 7.实验误差分析 (1)实验所用变压器存在各种损耗。 (2)多用电表的读数存在误差。 例题分析·考点题型 【例题1】（单选）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，下列说法中不正确的是  A. 本实验中使用到了控制变量法 B. 本实验只能使用低压交流电，电压不要超过 C. 本实验原、副线圈上的电压之比并不严格等于匝数之比 D. 使用电压挡测量电压时，先用最大量程挡试测 【变式训练1】（选）在“探究变压器原、副线圈电压比与匝数比的关系”实验中，利用如图所示的可拆变压器能方便地探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系。 为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是          。 A.控制变量法           等效替代法           微元法                   理想实验法 如果把它看成理想变压器，则左右两线圈上的交变电流一定相同的是          。 A.电压                      电流                      功率                      频率 某次实验中得到实验数据如下表所示，表中、分别为原、副线圈的匝数，、分别为原、副线圈的电压，通过实验数据分析，你的结论是：在误差允许的范围内，          。 实验次数 匝 匝 实际中的变压器并非理想变压器，分析下列可能的原因，你认为正确的是          。 A.原、副线圈的电压不同步 B.变压器线圈中有电流通过时会发热 C.铁芯在交变磁场的作用下会发热 D.原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失 【变式训练2】在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。      为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是          。 A.控制变量法                        等效替代法 C.演绎法                            理想实验法 变压由两个线圈和铁芯等构成，下列说法正确的是          。 A.匝数多的线圈导线粗                匝数少的线圈导线粗 C.铁芯由绝缘的铜片叠成            铁芯由绝缘的硅钢片叠成 在实际实验中将电源接在原线圈的“”和“”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“”和“”两个接线柱之间的电压为，则原线圈的输入电压可能为             。 A.                                                  考点三　变压器的基本关系 必备知识·回顾梳理 1.变压器的作用：能改变交变电流的电压。 2.理想变压器 没有能量损耗的变压器叫作理想变压器。理想变压器是一个理想化模型。 3.对理想变压器的理解 (1)原、副线圈中的电流产生的磁场完全束缚在闭合铁芯内，即无“漏磁”。 (2)原、副线圈不计电阻，电流通过时不产生焦耳热，即无“铜损”。 (3)闭合铁芯中的涡流为零，即无“铁损”。 4.电压关系 (1)只有一个副线圈时，＝。 当n2>n1时，U2>U1，变压器使电压升高，是升压变压器。 当n2<n1时，U2<U1，变压器使电压降低，是降压变压器。 (2)有多个副线圈时，＝＝＝… 5.功率关系 从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出。 6.电流关系 (1)只有一个副线圈时，U1I1＝U2I2或＝。 (2)当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋…。 例题分析·考点题型 【例题1】（单选）某电动牙刷的充电装置含有变压器，用正弦交流电给此电动牙刷充电时，原线圈两端的电压为，副线圈两端的电压为，副线圈的电流为，若将该变压器视为理想变压器，则(    ) A. 原、副线圈匝数之比为 B. 原线圈的电流为 C. 副线圈两端的电压最大值为 D. 原、副线圈的功率之比为 【变式训练1】（单选）一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在、间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在、间作为副线圈。在、间输入电压为的交变电流时，、间的输出电压为，在将滑动触头从点顺时针旋转到点的过程中  (    ) A. ，降低 B. ，升高 C. ，降低 D. ，升高 【变式训练2】如图，交流发电机中匀强磁场的磁感应强度大小为，线圈的匝数为匝，面积为，总电阻为，绕垂直于磁场的轴匀速转动的角速度为。理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈接有理想电流表和电压表，并通过滑环与线圈相连，副线圈与电动晾衣杆的电动机相连，已知电动机的线圈电阻为。在一次晾衣中，当开关接通后，电动机带动晾衣杆匀速上升时，电流表的示数为。求： 电压表的示数； 晾衣杆电动机的输出功率。 考点四　常见的变压器及应用 必备知识·回顾梳理 1.自耦变压器 只有一个线圈，三个抽头，可升压，也可降压。通过自耦变压器，可以从零至最大值连续调节所需电压，与分压器比较相似。 规律：自耦变压器只有一个线圈，每匝线圈产生的电动势E＝相同，故＝成立。 2.互感器 (1)电压互感器：并联在被测电路中，实质是降压变压器，可以把高电压变成低电压，故原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2。如图甲所示。 (2)电流互感器：串联在被测电路中，实质是升压变压器，可以把大电流变成小电流，故原线圈匝数n1小于副线圈匝数n2。如图乙所示。 例题分析·考点题型 【例题1】（单选）如图甲为教室的挂扇，图乙为一种自耦调压器的结构示意图，线圈均匀绕在圆环形铁芯上。若在、端输入电压按规律变化的交流电，在 B、间接风扇。下列表述正确的是(    ) A. 接入风扇的交流电频率为 B. 触头转到线圈中间位置时，风扇所加电压为 C. 触头顺时针旋转时，A、间输入电流增大 D. 触头顺时针旋转时，风扇的转速加快 【变式训练1】（单选）1.电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上。则电流互感器(    ) A. 是一种降压变压器 B. 能测量直流电路的电流 C. 原、副线圈电流的频率不同 D. 副线圈的电流小于原线圈的电流 【变式训练2】（多选）如图所示，、是高压输电线，图中两电表示数分别是和，已知甲图中原 副线圈匝数比为 ：，乙图中原副线圈匝数比为：，则(    ) A. 甲图中的电表是电压表，输电电压为 B. 甲图是电流互感器．输电电流是 C. 乙图中的电表是电压表，输电电压为 D. 乙图是电流互感器，输电电流是 巩固训练·提升能力 一、单选题。 1.某手机超级充电器内部采用理想变压器，原线圈接交流电源，副线圈为手机提供充电电压。若充电时副线圈中的电流为，下列说法正确的是(    ) A. 原、副线圈匝数之比为 B. 原线圈的输入功率为 C. 副线圈中电流的频率大于原线圈中电流的频率 D. 仅增大副线圈匝数，充电电压会降低 2.点焊机内有一变压器可视为理想变压器，通过降低电压，获得大电流。大电流通过一根环状铜导线，使焊点产生局域高温，熔化焊接料而密接工件。若利用变压器将电压从降到，输出电流为，则该变压器(    ) A. 工作的基础是自感现象 B. 输入功率为 C. 原、副线圈匝数比为 D. 输入电流为 3.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电压表的示数是，则电压表的示数为(    ) A. B. C. D. 与负载有关 4.某种手机的无线充电原理如图所示。无线充电器中的基座线圈与的交变电源相连产生变化的磁场，手机中的接收线圈便能感应出电流给手机电池充电。已知接收线圈的两端电压为，下列说法正确的是(    ) A. 无线充电工作原理是互感原理 B. 接收线圈中电流的频率为 C. 无线充电发射线圈与接收线圈匝数比为 D. 该无线充电器能对所有手机进行充电 5.如图，理想变压器的原、副线圈匝数比为：，在、端接入一正弦式交流电源。、为两只规格为“，”的相同小灯泡，两电表均为理想交流电表，当滑动变阻器的滑片处于中间位置时，两小灯泡恰好都正常发光。下列说法正确的是(    ) A. 电流表的示数约为 B. 电压表的示数为 C. 滑片向上移动时，电压表示数不变 D. 滑片向下移动时，灯泡将变暗 6.如图所示是一理想自耦变压器，原线圈接正弦交流电，副线圈接滑动电阻器和定值电阻，电流表、电压表均为理想电表，下列说法正确的是(    ) A. 该自耦变压器是升压变压器 B. 仅把向下移动少许，电压表、电流表的示数均减小 C. 把、均向上移动少许，变压器的输入功率减小 D. 把向下移动少许，向上移动少许，电流表示数可能不变 二、多选题。 7.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数分别为匝、匝和匝，原线圈串联一个电阻 ，并接入内阻不计的正弦交流电源，其电动势为且保持不变两个副线圈分别接电阻 和 。开关断开时，理想电流表读数为开关闭合时，理想电流表读数为。不计线圈电阻，则(    ) A. B. C. D. 8.如图甲所示，为理想变压器原线圈的中心抽头，电流表为理想交流电表，在原线圈两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法正确的是(    ) A. 原线圈输入电压瞬时值的表达式为 B. 仅将单刀双掷开关由扳到，电流表的示数变小 C. 仅将滑动变阻器的滑片向上移，灯泡的亮度将不变 D. 仅将单刀双掷开关由扳到，变压器的输入功率变小 9.如图所示，理想变压器的原线圈、副线圈匝数比为，电阻，电压表为理想交流电压表，原线圈的交流电压瞬时值表达式为，下列说法正确的是(    ) A. 电压表的示数为 B. 原线圈中的电流有效值为 C. 交流电的频率为 D. 电阻的电功率为 10.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电压表和电流表均为理想交流电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图中为热敏电阻温度升高时其电阻减小，为定值电阻。下列说法正确的是(    ) A. 原线圈两端电压的瞬时值表达式为 B. 变压器原线圈的输入功率和副线圈的输出功率之比为 C. 的温度升高时，电流表的示数变大，电压表的示数变大 D. 电压表的示数为 11.如图，发电机的矩形线圈长为、宽为，匝数为，放置在磁感应强度大小为的匀强磁场中，理想变压器的原、副线圈匝数分别为、和，两个副线圈分别接有电阻和，当发电机线圈以角速度匀速转动时，理想电流表读数为，不计线圈电阻，下列说法正确的是(    ) A. 通过电阻的电流为 B. 电阻两端的电压为 C. 与的比值为 D. 发电机的功率为 三、实验题。 12.在“探究变压器线圈两端的电压和匝数关系”的实验中，同学们发现了以下几个问题，并展开了讨论。 要完成该实验，除了选用电压表、导线外，还需要选用低压          填“直流”或“交流”电源。 本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系，实验中需要运用的科学方法是          ； A.控制变量法                       等效替代法                       类比法 实验中将电源接在原线圈两个接线柱之间，调整原副线圈的匝数之比为，用电压表测得副线圈的两个接线柱之间的电压为，则原线圈的输入电压可能为          ； A.                                                                  13.在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图甲所示。 为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是          。 A.控制变量法           等效替代法           演绎法                   理想实验法 用学生电源给原线圈供电，用多用表测量副线圈两端电压，下列操作正确的是          。 A.原线圈接直流电压，电表用直流电压挡 B.原线圈接直流电压，电表用交流电压挡 C.原线圈接交流电压，电表用直流电压挡 D.原线圈接交流电压，电表用交流电压挡 在实际实验中将电源接在原线圈的“”和“”两个接线柱之间接入匝数为匝，用电表测得副线圈的“”和“”两个接线柱接入匝数为匝之间的电压为，则原线圈的输入电压可能为          。 A.                      ．                      ．                     ． 图乙为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分与一理想变压器的原线圈连接；一可变电阻与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为、。在交流电源的电压有效值不变的情况下，调节可变电阻的过程中，当           时，获得的功率最大。 四、计算题。 14.如图所示，一个小型交流发电机输出端连接理想变压器，原、副线圈匝数分别为、，副线圈连接电阻交流发电机的线圈匝数为，电动势瞬时值的表达式为，发电机线圈电阻不计．求： 通过发电机线圈磁通量的最大值； 变压器原线圈中电流的有效值． 15.如图所示，交流发电机的线圈匝数匝，面积，处于磁感应强度的匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，角速度，通过理想变压器连接的电阻，变压器的原、副线圈匝数比，电流表为理想电流表． 图示位置开始计时，求感应电动势瞬时值的表达式； 若发电机线圈电阻忽略不计，求电流表的示数； 若发电线线圈电阻，求电阻消耗的功率． 12 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第18课时　变压器 考点一　变压器的原理 1 考点二　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 2 考点三　变压器的基本关系 3 考点四　常见的变压器及应用 4 巩固训练·提升能力 6 第18课时　变压器 考点一　变压器的原理 例题分析·考点题型 【例题1】（多选） (多选)关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是(　　) A.原、副线圈缠绕在一个闭合铁芯上，是为了减少磁场能的损失，有效地传送电能 B.铁芯不用整块金属做成，是为了防止原、副线圈短路，造成危险 C.变压器不改变交变电流的频率，只改变电压大小 D.当原线圈接入恒定电流时，副线圈也有电压输出 【变式训练1】（多选）利用如图所示的可拆变压器可以探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系，下列说法中正确的是(    ) A. 为了保证人身安全，可以用节干电池作为电源 B. 使用电压表测电压时，要先用最大量程挡试测 C. 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 D. 由于漏磁，实际测得变压器原、副线圈的电压比会比原、副线圈的匝数比略大 【变式训练2】（单选）如图所示的理想变压器，“日”字形铁芯的左右、上下结构均对称，交流电源的输出电压为定值，原线圈的匝数为匝，左、右两个副线圈的匝数分别为匝、匝，左右两个副线圈所接电阻的阻值分别为，，下列说法正确的是(    ) A. 两端的电压为 B. 流过的电流为 C. 的功率与的功率之比为 D. 左右两个副线圈的电流频率之比为 考点二　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 例题分析·考点题型 【例题1】（单选）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，下列说法中不正确的是  A. 本实验中使用到了控制变量法 B. 本实验只能使用低压交流电，电压不要超过 C. 本实验原、副线圈上的电压之比并不严格等于匝数之比 D. 使用电压挡测量电压时，先用最大量程挡试测 【变式训练1】（选）在“探究变压器原、副线圈电压比与匝数比的关系”实验中，利用如图所示的可拆变压器能方便地探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系。 为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是          。 A.控制变量法           等效替代法           微元法                   理想实验法 如果把它看成理想变压器，则左右两线圈上的交变电流一定相同的是          。 A.电压                      电流                      功率                      频率 某次实验中得到实验数据如下表所示，表中、分别为原、副线圈的匝数，、分别为原、副线圈的电压，通过实验数据分析，你的结论是：在误差允许的范围内，          。 实验次数 匝 匝 实际中的变压器并非理想变压器，分析下列可能的原因，你认为正确的是          。 A.原、副线圈的电压不同步 B.变压器线圈中有电流通过时会发热 C.铁芯在交变磁场的作用下会发热 D.原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失 【变式训练2】在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。      为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是          。 A.控制变量法                        等效替代法 C.演绎法                            理想实验法 变压由两个线圈和铁芯等构成，下列说法正确的是          。 A.匝数多的线圈导线粗                匝数少的线圈导线粗 C.铁芯由绝缘的铜片叠成            铁芯由绝缘的硅钢片叠成 在实际实验中将电源接在原线圈的“”和“”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“”和“”两个接线柱之间的电压为，则原线圈的输入电压可能为             。 A.                                                  考点三　变压器的基本关系 例题分析·考点题型 【例题1】（单选）某电动牙刷的充电装置含有变压器，用正弦交流电给此电动牙刷充电时，原线圈两端的电压为，副线圈两端的电压为，副线圈的电流为，若将该变压器视为理想变压器，则(    ) A. 原、副线圈匝数之比为 B. 原线圈的电流为 C. 副线圈两端的电压最大值为 D. 原、副线圈的功率之比为 【变式训练1】（单选）一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在、间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在、间作为副线圈。在、间输入电压为的交变电流时，、间的输出电压为，在将滑动触头从点顺时针旋转到点的过程中  (    ) A. ，降低 B. ，升高 C. ，降低 D. ，升高 【变式训练2】如图，交流发电机中匀强磁场的磁感应强度大小为，线圈的匝数为匝，面积为，总电阻为，绕垂直于磁场的轴匀速转动的角速度为。理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈接有理想电流表和电压表，并通过滑环与线圈相连，副线圈与电动晾衣杆的电动机相连，已知电动机的线圈电阻为。在一次晾衣中，当开关接通后，电动机带动晾衣杆匀速上升时，电流表的示数为。求： 电压表的示数； 晾衣杆电动机的输出功率。 考点四　常见的变压器及应用 例题分析·考点题型 【例题1】（单选）如图甲为教室的挂扇，图乙为一种自耦调压器的结构示意图，线圈均匀绕在圆环形铁芯上。若在、端输入电压按规律变化的交流电，在 B、间接风扇。下列表述正确的是(    ) A. 接入风扇的交流电频率为 B. 触头转到线圈中间位置时，风扇所加电压为 C. 触头顺时针旋转时，A、间输入电流增大 D. 触头顺时针旋转时，风扇的转速加快 【变式训练1】（单选）1.电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上。则电流互感器(    ) A. 是一种降压变压器 B. 能测量直流电路的电流 C. 原、副线圈电流的频率不同 D. 副线圈的电流小于原线圈的电流 【变式训练2】（多选）如图所示，、是高压输电线，图中两电表示数分别是和，已知甲图中原 副线圈匝数比为 ：，乙图中原副线圈匝数比为：，则(    ) A. 甲图中的电表是电压表，输电电压为 B. 甲图是电流互感器．输电电流是 C. 乙图中的电表是电压表，输电电压为 D. 乙图是电流互感器，输电电流是 巩固训练·提升能力 一、单选题。 1.某手机超级充电器内部采用理想变压器，原线圈接交流电源，副线圈为手机提供充电电压。若充电时副线圈中的电流为，下列说法正确的是(    ) A. 原、副线圈匝数之比为 B. 原线圈的输入功率为 C. 副线圈中电流的频率大于原线圈中电流的频率 D. 仅增大副线圈匝数，充电电压会降低 2.点焊机内有一变压器可视为理想变压器，通过降低电压，获得大电流。大电流通过一根环状铜导线，使焊点产生局域高温，熔化焊接料而密接工件。若利用变压器将电压从降到，输出电流为，则该变压器(    ) A. 工作的基础是自感现象 B. 输入功率为 C. 原、副线圈匝数比为 D. 输入电流为 3.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电压表的示数是，则电压表的示数为(    ) A. B. C. D. 与负载有关 4.某种手机的无线充电原理如图所示。无线充电器中的基座线圈与的交变电源相连产生变化的磁场，手机中的接收线圈便能感应出电流给手机电池充电。已知接收线圈的两端电压为，下列说法正确的是(    ) A. 无线充电工作原理是互感原理 B. 接收线圈中电流的频率为 C. 无线充电发射线圈与接收线圈匝数比为 D. 该无线充电器能对所有手机进行充电 5.如图，理想变压器的原、副线圈匝数比为：，在、端接入一正弦式交流电源。、为两只规格为“，”的相同小灯泡，两电表均为理想交流电表，当滑动变阻器的滑片处于中间位置时，两小灯泡恰好都正常发光。下列说法正确的是(    ) A. 电流表的示数约为 B. 电压表的示数为 C. 滑片向上移动时，电压表示数不变 D. 滑片向下移动时，灯泡将变暗 6.如图所示是一理想自耦变压器，原线圈接正弦交流电，副线圈接滑动电阻器和定值电阻，电流表、电压表均为理想电表，下列说法正确的是(    ) A. 该自耦变压器是升压变压器 B. 仅把向下移动少许，电压表、电流表的示数均减小 C. 把、均向上移动少许，变压器的输入功率减小 D. 把向下移动少许，向上移动少许，电流表示数可能不变 二、多选题。 7.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数分别为匝、匝和匝，原线圈串联一个电阻 ，并接入内阻不计的正弦交流电源，其电动势为且保持不变两个副线圈分别接电阻 和 。开关断开时，理想电流表读数为开关闭合时，理想电流表读数为。不计线圈电阻，则(    ) A. B. C. D. 8.如图甲所示，为理想变压器原线圈的中心抽头，电流表为理想交流电表，在原线圈两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法正确的是(    ) A. 原线圈输入电压瞬时值的表达式为 B. 仅将单刀双掷开关由扳到，电流表的示数变小 C. 仅将滑动变阻器的滑片向上移，灯泡的亮度将不变 D. 仅将单刀双掷开关由扳到，变压器的输入功率变小 9.如图所示，理想变压器的原线圈、副线圈匝数比为，电阻，电压表为理想交流电压表，原线圈的交流电压瞬时值表达式为，下列说法正确的是(    ) A. 电压表的示数为 B. 原线圈中的电流有效值为 C. 交流电的频率为 D. 电阻的电功率为 10.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电压表和电流表均为理想交流电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图中为热敏电阻温度升高时其电阻减小，为定值电阻。下列说法正确的是(    ) A. 原线圈两端电压的瞬时值表达式为 B. 变压器原线圈的输入功率和副线圈的输出功率之比为 C. 的温度升高时，电流表的示数变大，电压表的示数变大 D. 电压表的示数为 11.如图，发电机的矩形线圈长为、宽为，匝数为，放置在磁感应强度大小为的匀强磁场中，理想变压器的原、副线圈匝数分别为、和，两个副线圈分别接有电阻和，当发电机线圈以角速度匀速转动时，理想电流表读数为，不计线圈电阻，下列说法正确的是(    ) A. 通过电阻的电流为 B. 电阻两端的电压为 C. 与的比值为 D. 发电机的功率为 三、实验题。 12.在“探究变压器线圈两端的电压和匝数关系”的实验中，同学们发现了以下几个问题，并展开了讨论。 要完成该实验，除了选用电压表、导线外，还需要选用低压          填“直流”或“交流”电源。 本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系，实验中需要运用的科学方法是          ； A.控制变量法                       等效替代法                       类比法 实验中将电源接在原线圈两个接线柱之间，调整原副线圈的匝数之比为，用电压表测得副线圈的两个接线柱之间的电压为，则原线圈的输入电压可能为          ； A.                                                                  13.在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图甲所示。 为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是          。 A.控制变量法           等效替代法           演绎法                   理想实验法 用学生电源给原线圈供电，用多用表测量副线圈两端电压，下列操作正确的是          。 A.原线圈接直流电压，电表用直流电压挡 B.原线圈接直流电压，电表用交流电压挡 C.原线圈接交流电压，电表用直流电压挡 D.原线圈接交流电压，电表用交流电压挡 在实际实验中将电源接在原线圈的“”和“”两个接线柱之间接入匝数为匝，用电表测得副线圈的“”和“”两个接线柱接入匝数为匝之间的电压为，则原线圈的输入电压可能为          。 A.                      ．                      ．                     ． 图乙为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分与一理想变压器的原线圈连接；一可变电阻与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为、。在交流电源的电压有效值不变的情况下，调节可变电阻的过程中，当           时，获得的功率最大。 四、计算题。 14.如图所示，一个小型交流发电机输出端连接理想变压器，原、副线圈匝数分别为、，副线圈连接电阻交流发电机的线圈匝数为，电动势瞬时值的表达式为，发电机线圈电阻不计．求： 通过发电机线圈磁通量的最大值； 变压器原线圈中电流的有效值． 15.如图所示，交流发电机的线圈匝数匝，面积，处于磁感应强度的匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，角速度，通过理想变压器连接的电阻，变压器的原、副线圈匝数比，电流表为理想电流表． 图示位置开始计时，求感应电动势瞬时值的表达式； 若发电机线圈电阻忽略不计，求电流表的示数； 若发电线线圈电阻，求电阻消耗的功率． 12 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $