3.3 变压器 学历案 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

该高中物理学历案围绕“变压器”核心内容，设置三大学习任务，通过问题引导理解构造与原理，实验探究电压与匝数关系，结合例题掌握理想变压器电压、电流、功率关系，搭建递进式学习支架。 以科学探究为主线，通过可拆变压器实验培养学生操作与误差分析能力，结合电蚊拍、车床供电等实例深化物理观念，分层作业设计兼顾不同学生发展，体现科学思维与实践应用的融合。

学部/学科 高二物理 课题 第三章　3　变压器 课时 第 3 课时/共 课时 课型 新授课 授课日期 上课时长 40分钟 授课班级 授课教师 学习目标 1.了解变压器的构造及工作原理(重点)。 2.通过实验探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系(重点)。 3.掌握理想变压器原、副线圈电压、电流、功率的关系(重难点)。 评价任务 任务一指向学习目标1 任务二指向学习目标2 任务三指向学习目标3 学习过程 任务一、变压器的原理 把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连到交流电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上，如图所示。小灯泡可能发光吗？写出你的理由；如果把线圈与学生电源的直流输出端相连，小灯泡可能发光吗？ 1.变压器的构造：由________和绕在铁芯上的两个线圈组成，如图所示。 (1)闭合铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。 (2)线圈由绝缘导线绕制而成。 原线圈(初级线圈)：与________连接的线圈，其匝数用n1表示； 副线圈(次级线圈)：与________连接的线圈，其匝数用n2表示。 2.变压器的原理 ________现象是变压器工作的基础。电流通过原线圈时在铁芯中激发________，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的________也在不断变化。变化的磁场在副线圈中产生________，所以尽管两个线圈之间没有导线相连(彼此绝缘)，副线圈也能够________。 说明：变压器不改变交变电流的周期和频率。 3.变压器中的能量转化 原线圈中电场的能量转变成________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________的能量。 4.理想变压器：没有________的变压器叫作理想变压器，它是一个理想化模型。 (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”。 评价任务一： 例1　(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 D.当原线圈接入恒定电流时，副线圈也有电压输出 任务二、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 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：两只多用电表、学生电源(低压交流电源)、开关、 可拆变压器(如图甲)、导线若干。 3.实验步骤 (1)按图乙所示连接好电路，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)闭合开关，读出两多用电表的电压值，并记录在表格中。 (3)保持原、副线圈匝数不变，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，记录每次的副线圈匝数和对应的电压值。 4.实验结论： 在误差允许的范围内，原、副线圈的电压之比，等于原、副线圈的匝数比，即______________。 5.误差分析：由于存在能量损耗以及漏磁，所以副线圈测得的电压值会小于理论变压值。 6.注意事项： (1)在改变学生电源的电压、线圈匝数前均要先________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________，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________挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。 评价任务二： 例2　在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中： (1)下列仪器中不需要的是　　　　。  (2)实验时原线圈接在电源上，用多用电表测量副线圈的电压，下列操作正确的是　　　　。  A.原线圈接直流电压，多用电表用直流电压挡 B.原线圈接直流电压，多用电表用交流电压挡 C.原线圈接交流电压，多用电表用交流电压挡 D.原线圈接交流电压，多用电表用直流电压挡 (3)若某次实验中使用匝数N1=400匝、N2=800匝的变压器，测得的电压分别U1=3.6 V、U2=8.2 V， 据此可知　　　　(选填“N1”或“N2”)是原线圈匝数。  (4)造成(3)中误差的原因可能为　　　　。  A.原线圈上的电流产生热量 B.副线圈上的电流产生热量 C.变压器铁芯漏磁 D.原线圈输入电压发生变化 (5)为了减小能量传递过程中的损失，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。作为横档的铁芯Q的硅钢片应按照下列哪种方法设计　　　　。  任务三、理想变压器的基本关系 1.电压关系 (1)对于“口”字形理想变压器，原、副线圈中每一匝线圈都是具有相同的，根据法拉第电磁感应定律有E1=n1，E2=n2，所以=。由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U1=E1，副线圈两端的电压U2=E2，所以=。 (2)当n2>n1时，U2________U1，变压器使电压升高，是________(填“升压”或“降压”)变压器。 当n2<n1时，U2________U1，变压器使电压降低，是________(填“升压”或“降压”)变压器。 (3)有多个副线圈时，===…。 2.功率关系 从能量守恒看，理想变压器的输入功率________输出功率，即P入=P出。 3.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+…。 说明：1.变压器的电压关系和电流关系是有效值(或最大值)间的关系，对于某时刻的瞬时值，这些关系不成立。 2.变压器高压线圈匝数多而导线细，低压线圈匝数少而导线粗，这是区别高、低压线圈的方法之一。 评价任务三： 例3　图(a)中的变压装置可视为理想变压器，负载电路中R=55 Ω，A、 V均为理想电表。若原线圈接入如图(b)所示的正弦交变电压，电压表的示数为110 V，下列表述正确的是(　　 A.原、副线圈的匝数比为4∶1 B.原线圈的电流为1 A C.原线圈的电压有效值为220 V D.原线圈中交变电压的频率为100 Hz 针对训练　(2021·广东卷)某同学设计了一个充电装置，如图所示，假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2 s，电压最大值为0.05 V，理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1∶60，下列说法正确的是(　　) A.交流电的频率为10 Hz B.副线圈两端电压最大值为3 V C.变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关 D.充电电路的输入功率大于变压器的输入功率 例4　如图所示，理想变压器原线圈的匝数为1 000，两个副线圈的匝数分别为n2=50和n3=100， L1是“6 V　2 W”的小灯泡，L2是“12 V　4 W”的小灯泡，当原线圈接上交变电压时， L1、L2都正常发光，那么，原线圈中的电流为(　　) A. A B. A C. A D. A 知识结构/思维图示 理想变压器的基本关系 1.电压关系：对于理想变压器，=。有多个副线圈时，===…。 2.功率关系：从能量守恒看，P入=P出。 3.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+…。 说明：1.变压器的电压关系和电流关系是有效值(或最大值)间的关系，对于某时刻的瞬时值，这些关系不成立。 2.变压器高压线圈匝数多而导线细，低压线圈匝数少而导线粗，这是区别高、低压线圈的方法之一。 第三章　3　变压器：课后作业 基础对点练 考点一　变压器基本原理的理解 1.(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中一定相等的物理量是(　　) A.每匝线圈中磁通量的变化率 B.交变电流的频率 C.原线圈的输入功率和副线圈的输出功率 D.原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势 2.关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是(　　) A.通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁通量不变 B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等 C.穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势 D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈 考点二　实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 3.在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中。 (1)为了确保实验的安全，下列做法正确的是　　　　。  A.为了保证人身安全，只能使用低压直流电源，所用电压不要超过12 V B.连接好电路后，可不经检查电路是否正确，直接接通电源 C.因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱 D.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 (2)某实验小组通过实验，记录的数据如下表： 原线圈匝数n1 100 200 400 400 副线圈匝数n2 400 400 200 800 原线圈两端的电压U1/V 1.96 4.90 8.00 4.86 副线圈两端的电压U2/V 7.80 9.76 3.90 9.69 通过分析实验数据可得出的实验结论是：　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  4.在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。 (1)观察变压器的内部结构，为了减小涡流，它的结构和材料是　　　　(选填“A”或“B”)。 A.整块硅钢铁芯 B.绝缘的硅钢片叠成的铁芯 (2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，匝数不同，如果作为降压变压器使用， 原线圈的导线较　　　(选填“A”或“B”)。  A.细且匝数多 B.粗且匝数少 (3)实验中将低压交流电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用多用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0 V，若考虑存在漏磁，则原线圈的输入电压可能为　　　　 V(选填“7.0”或“5.0”)。  考点三　变压器的基本规律 5.某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶5，当输入电压增加10 V时，则输出电压(　　) A.增加2 V B.增加10 V C.增加50 V D.增加500 V 6.如图所示，理想变压器的原线圈接在u=110sin 60πt(V)的交流电源上，副线圈接有阻值为55 Ω的负载电阻R，原、副线圈匝数之比为1∶2，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是(　　) A.电压表的示数为55 V B.原线圈的输入功率为880 W C.副线圈输出交流电的频率为60 Hz D.若在副线圈上电阻R的两端再并联一个阻值为55 Ω的定值电阻，则电流表的示数为8 A 能力综合练 7.自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器，原线圈接12 V的正弦交流电源，副线圈接额定电压为3.8 V的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为2.5 V。下列措施有可能使小灯泡正常发光的是(　　) A.仅增加原线圈匝数 B.仅增加副线圈匝数 C.将原、副线圈匝数都增为原来的两倍 D.将两个3.8 V小灯泡并联起来接入副线圈 8.电蚊拍原理如图所示，由稳恒直流电源提供的电压被高频转换器转换成u=3sin 10 000πt(V)的低压交流电压，再将其加在变压器的原线圈上，副线圈连接电蚊拍的高压电击网，电击网上电压峰值可达到2 400 V，一旦蚊子触碰到电击网就会被灭杀。假设图中电压表为理想电表， 变压器可看成理想变压器。下列说法中正确的是(　　) A.电压表示数为3 V B.电击网上电压的频率为1 000 Hz C.原、副线圈的匝数比为n1∶n2=1∶800 D.将直流电源直接连接在变压器的原线圈上， 电蚊拍仍然能正常工作 9.某车床供电示意图如图所示，理想变压器原线圈两端连接有效值为350 V的交流电源，两副线圈分别连接电机和两个相同的指示灯(连接电机的副线圈简称副线圈1，连接指示灯的副线圈简称副线圈2)，电机的电压为118 V，指示灯的电压为22 V，S为指示灯中的一条支路的开关。下列说法正确的是(　　) A.S闭合后，副线圈2两端的电压减小 B.S闭合后，电源的输出功率增大 C.S闭合后，副线圈1中的电流比副线圈2中的电流增加得多 D.原线圈和副线圈1的电流之比I1∶I2=59∶175 10.(2022·山东卷)如图所示的变压器，输入电压为220 V，可输出12 V、18 V、30 V电压，匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u=Umcos (100πt)。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1 V。将阻值为12 Ω的电阻R接在BC两端时，功率为12 W。下列说法正确的是(　　) A.n1为1 100匝，Um为220 V B.BC间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4 A C.若将R接在AB两端，R两端的电压为18 V，频率为100 Hz D.若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5 A，周期为0.02 s 尖子生选练 11.(多选)如图所示为某电吹风的电路图，扇形金属触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风、吹冷风三种工作状态。变压器为理想变压器，当P使b、c接触时，标有“6 V　6 W”的小风扇正常工作，下列说法正确的是(　　) A.该时刻电吹风吹的是冷风 B.该时刻小风扇两端电压最大值为6 V C.该时刻流过小风扇的电流小于1 A D.变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=110∶3 学后反思 第三章　3　变压器：课后作业参考答案 1.ABC　[原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势由输入电压和匝数比决定，当匝数不同时，电动势不同，故D错误。] 2.C　[通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁通量Φ是变化的，A错误；因理想变压器无漏磁，穿过原、副线圈的磁通量相等，故B错误；由互感现象的原理知，C正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为副线圈电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，原线圈中的电流并没有通过铁芯，故D错误。] 3.(1)D　(2)在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比 解析　(1)变压器使用的是交流电压，因此为了保证人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不超过12 V，A错误；实验通电前必须要先检查电路是否正确，通电时用手接触裸露的导线、接线柱等，会将人体并联入电路中，导致所测数据不准确，同时也有危险，B、C错误；使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，D正确。 (2)分析每组实验数据，可知与的值近似相等，可得出的实验结论是：在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比。 4.(1)B　(2)A　(3)7.0 解析　(1)观察变压器的内部结构，为了减小涡流，它的结构和材料是绝缘的硅钢片叠成的铁芯，故选B。 (2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，匝数不同，如果作为降压变压器使用，根据=，由于n1>n2，则有I1<I2，可知原线圈的电流小，则原线圈的导线较细且匝数多，故选A。 (3)实验中将低压交流电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用多用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0 V，若是理想变压器，则有===2，若考虑存在漏磁，则有>2，可得U1>2U2=2×3.0 V=6.0 V，则原线圈的输入电压可能为7.0 V。 5.C　[由理想变压器原、副线圈的电压比等于匝数比即=，得U2=U1，即副线圈两端电压与原线圈两端电压成正比，所以ΔU2=·ΔU1，当输入电压增加10 V时，输出电压增加50 V。故选C。] 6.B　[因为原线圈电压u=110·sin 60πt(V)，故可知原线圈电压有效值为110 V，原、副线圈匝数之比为1∶2，所以有=，解得电压表的示数U2=220 V，故A错误；因副线圈的功率为P== W=880 W，输入功率等于输出功率，故B正确；根据原线圈电压u=110sin 60πt(V)可知该交流电的频率f==30 Hz，故C错误；若在副线圈上电阻R的两端再并联一个阻值为55 Ω的定值电阻，可知总电阻为：R总== Ω=27.5 Ω，所以副线圈电流为I2== A=8 A，根据=可知原线圈电流即电流表示数为I1=16 A，故D错误。] 7.B　[由=知，仅增加原线圈匝数，副线圈的输出电压U2减小，不能使小灯泡正常发光，故A错误；由=知，仅增加副线圈匝数，副线圈的输出电压U2增大，有可能使小灯泡正常发光，故B正确；由=知，将原、副线圈匝数都增为原来的两倍，由于原线圈的电压不变，则副线圈的输出电压U2不变，不能使小灯泡正常发光，故C错误；将两个3.8 V小灯泡并联起来接入副线圈，由于原线圈的电压不变，则副线圈的输出电压U2不变，不能使小灯泡正常发光] 8.C　[电压表测量的是原线圈两端的电压有效值，则电压表示数为U1== V，故A错误；根据题意可知，电击网上电压的频率为f==5 000 Hz，故B错误；原、副线圈的匝数比为===，故C正确；将直流电源直接连接在变压器的原线圈上，穿过副线圈的磁通量不发生变化，在副线圈中不产生电磁感应现象，没有电压输出，电蚊拍不能正常工作，故D错误。] 9.B　[S闭合后，由于理想变压器匝数及输入电压不变，因此副线圈2两端的电压不变，但由于S闭合后，副线圈2中又接入了灯泡，则电源的输出功率由P出=PM+PL变为P出'=PM+2PL，即电源的输出功率变大，故A错误，B正确；S闭合后，由于输入电压及原线圈与副线圈的匝数比不变，因此副线圈1中的电压不变，则可知副线圈1中的电流不变，故C错误；由题已知U1=350 V，U2=118 V，则有===，而根据U1I1=U2I2+U3I3，=，=，可得n1I1=n2I2+n3I3，若只有一个副线圈，则原、副线圈中电流比等于匝数的反比，可得原线圈和副线圈1的电流之比I1∶I2=59∶175，但该变压器有两个副线圈，根据原、副线圈中电流与匝数的关系可知I1∶I2≠59∶175，故D错误。] 10.D　[变压器的输入电压为220 V，原线圈的交流电压与时间成余弦函数关系，故输入交流电压的最大值为220 V，根据理想变压器原线圈与单匝线圈的匝数比为=，解得原线圈为2 200匝，A错误；根据题图可知，当原线圈输入电压为220 V时，BC间的电压为UBC==12 V，故BC间的线圈与单匝线圈匝数关系有=，则BC间的线圈匝数为120匝，流过R的电流为IBC===1 A，B错误；若将R接在AB两端，根据题图可知，当原线圈输入电压为220 V时，AB间的电压为18 V。根据交流电原线圈电压的表达式可知，交流电的角速度为100π rad/s，故交流电的频率为f===50 Hz，C错误；若将R接在AC两端，根据题图可知，当原线圈输入电压为220 V时，AC间的电压为30 V，根据欧姆定律可知，流过电阻R的电流为IAC== A=2.5 A，交流电的周期为T==0.02 s，D正确。] 11.AD　[该时刻P使b、c接触时，电吹风吹的是冷风，故A正确；该时刻小风扇两端电压有效值为6 V，故B错误；该时刻流过小风扇的电流I==1 A，故C错误；变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=U1∶U2=220 V∶6 V=110∶3] 第三章　3　变压器：课后作业（基础巩固） 基础对点练 考点一　变压器基本原理的理解 1.(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中一定相等的物理量是(　　) A.每匝线圈中磁通量的变化率 B.交变电流的频率 C.原线圈的输入功率和副线圈的输出功率 D.原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势 2.关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是(　　) A.通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁通量不变 B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等 C.穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势 D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈 考点二　实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 3.在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中。 (1)为了确保实验的安全，下列做法正确的是　　　　。  A.为了保证人身安全，只能使用低压直流电源，所用电压不要超过12 V B.连接好电路后，可不经检查电路是否正确，直接接通电源 C.因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱 D.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 (2)某实验小组通过实验，记录的数据如下表： 原线圈匝数n1 100 200 400 400 副线圈匝数n2 400 400 200 800 原线圈两端的电压U1/V 1.96 4.90 8.00 4.86 副线圈两端的电压U2/V 7.80 9.76 3.90 9.69 通过分析实验数据可得出的实验结论是：　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  4.在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。 (1)观察变压器的内部结构，为了减小涡流，它的结构和材料是　　　　(选填“A”或“B”)。 A.整块硅钢铁芯 B.绝缘的硅钢片叠成的铁芯 (2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，匝数不同，如果作为降压变压器使用， 原线圈的导线较　　　(选填“A”或“B”)。  A.细且匝数多 B.粗且匝数少 (3)实验中将低压交流电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用多用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0 V，若考虑存在漏磁，则原线圈的输入电压可能为　　　　 V(选填“7.0”或“5.0”)。  考点三　变压器的基本规律 5.(多选)关于理想变压器，下面说法正确的是（    ） A．它的输出功率可以大于它的输入功率 B．它的输出功率等于它的输入功率 C．原副线圈两端的电压与它们的匝数成正比 D．原副线圈两端的电流与它们的匝数成反比 6.(多选)理想变压器原线圈为1500匝，副线圈为500匝，原线圈接交流电源，副线圈接有电阻R，当变压器正常工作时，原、副线圈中（　　） A．电流频率之比为3：1 B．电压之比为3：1 C．电流之比为3：1 D．功率之比为1：1 7. 理想变压器是没有能量损失的变压器，为了升压要（　　）副线圈匝数，为了减小副线圈的电流要（　　）副线圈匝数（　　） A．增多，增多 B．增多，减少 C．减少，减少 D．减少，增多 8.某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶5，当输入电压增加10 V时，则输出电压(　　) A.增加2 V B.增加10 V C.增加50 V D.增加500 V 9.如图所示，理想变压器的原线圈接在u=110sin 60πt(V)的交流电源上，副线圈接有阻值为55 Ω的负载电阻R，原、副线圈匝数之比为1∶2，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是(　　) A.电压表的示数为55 V B.原线圈的输入功率为880 W C.副线圈输出交流电的频率为60 Hz D.若在副线圈上电阻R的两端再并联一个阻值为55 Ω的定值电阻，则电流表的示数为8 A 能力综合练 10.自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器，原线圈接12 V的正弦交流电源，副线圈接额定电压为3.8 V的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为2.5 V。下列措施有可能使小灯泡正常发光的是(　　) A.仅增加原线圈匝数 B.仅增加副线圈匝数 C.将原、副线圈匝数都增为原来的两倍 D.将两个3.8 V小灯泡并联起来接入副线圈 11.电蚊拍原理如图所示，由稳恒直流电源提供的电压被高频转换器转换成u=3sin 10 000πt(V)的低压交流电压，再将其加在变压器的原线圈上，副线圈连接电蚊拍的高压电击网，电击网上电压峰值可达到2 400 V，一旦蚊子触碰到电击网就会被灭杀。假设图中电压表为理想电表， 变压器可看成理想变压器。下列说法中正确的是(　　) A.电压表示数为3 V B.电击网上电压的频率为1 000 Hz C.原、副线圈的匝数比为n1∶n2=1∶800 D.将直流电源直接连接在变压器的原线圈上， 电蚊拍仍然能正常工作 尖子生选练 12.某车床供电示意图如图所示，理想变压器原线圈两端连接有效值为350 V的交流电源，两副线圈分别连接电机和两个相同的指示灯(连接电机的副线圈简称副线圈1，连接指示灯的副线圈简称副线圈2)，电机的电压为118 V，指示灯的电压为22 V，S为指示灯中的一条支路的开关。下列说法正确的是(　　) A.S闭合后，副线圈2两端的电压减小 B.S闭合后，电源的输出功率增大 C.S闭合后，副线圈1中的电流比副线圈2中的电流增加得多 D.原线圈和副线圈1的电流之比I1∶I2=59∶175 13.(2022·山东卷)如图所示的变压器，输入电压为220 V，可输出12 V、18 V、30 V电压，匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u=Umcos (100πt)。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1 V。将阻值为12 Ω的电阻R接在BC两端时，功率为12 W。下列说法正确的是(　　) A.n1为1 100匝，Um为220 V B.BC间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4 A C.若将R接在AB两端，R两端的电压为18 V，频率为100 Hz D.若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5 A，周期为0.02 s 学后反思 第三章　3　变压器：课后作业参考答案 1.ABC　[原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势由输入电压和匝数比决定，当匝数不同时，电动势不同，故D错误。] 2.C　[通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁通量Φ是变化的，A错误；因理想变压器无漏磁，穿过原、副线圈的磁通量相等，故B错误；由互感现象的原理知，C正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为副线圈电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，原线圈中的电流并没有通过铁芯，故D错误。] 3.(1)D　(2)在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比 解析　(1)变压器使用的是交流电压，因此为了保证人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不超过12 V；实验通电前必须要先检查电路是否正确，通电时用手接触裸露的导线、接线柱等，会将人体并联入电路中，导致所测数据不准确，同时也有危险；使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，D正确。 (2)分析每组实验数据，可知与的值近似相等，可得出的实验结论是：在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比。 4.(1)B　(2)A　(3)7.0 解析　(1)观察变压器的内部结构，为了减小涡流，它的结构和材料是绝缘的硅钢片叠成的铁芯，故选B。 (2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，匝数不同，如果作为降压变压器使用，根据=，由于n1>n2，则有I1<I2，可知原线圈的电流小，则原线圈的导线较细且匝数多，故选A。 (3)实验中将低压交流电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用多用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0 V，若是理想变压器，则有===2，若考虑存在漏磁，则有>2，可得U1>2U2=2×3.0 V=6.0 V，则原线圈的输入电压可能为7.0 V。 5．BCD【详解】AB．理想变压器的输出功率等于输入功率，故A错误，B正确； CD．理想变压器原副线圈两端的电压与它们的匝数成正比，原副线圈两端的电流与它们的匝数成反比，故CD正确。 6．BD【详解】A．变压器改变的是电压和电流，改变不了频率，频率之比是1:1，故A错误； B．由法拉第电磁感应定律知原副线圈中电压之比等于1500:500=3:1，故B正确； CD．由理想变压器特点得出电流之比与匝数成反比为1:3，功率相等，故C错误，D正确。 7．A【详解】理想变压器是没有能量损失的变压器，为了升压要增多副线圈匝数，为了减小副线圈的电流要增多副线圈匝数。 8.C　[由理想变压器原、副线圈的电压比等于匝数比即=，得U2=U1，即副线圈两端电压与原线圈两端电压成正比，所以ΔU2=·ΔU1，当输入电压增加10 V时，输出电压增加50 V。故选C。] 9.B　[由原线圈电压u=110·sin 60πt(V)，知原线圈电压有效值为110 V，原、副线圈匝数之比为1∶2，所以有=，解得电压表的示数U2=220 V；因副线圈的功率为P== W=880 W，输入功率等于输出功率；根据原线圈电压u=110sin 60πt(V)可知该交流电的频率f==30 Hz；若在副线圈上电阻R的两端再并联一个阻值为55 Ω的定值电阻，可知总电阻为：R总== Ω=27.5 Ω，所以副线圈电流为I2== A=8 A，根据=可知原线圈电流即电流表示数为I1=16 A。] 10.B　[由=知，仅增加原线圈匝数，副线圈的输出电压U2减小，不能使小灯泡正常发光，故A错误；由=知，仅增加副线圈匝数，副线圈的输出电压U2增大，有可能使小灯泡正常发光，故B正确；由=知，将原、副线圈匝数都增为原来的两倍，由于原线圈的电压不变，则副线圈的输出电压U2不变，不能使小灯泡正常发光，故C错误；将两个3.8 V小灯泡并联起来接入副线圈，由于原线圈的电压不变，则副线圈的输出电压U2不变，不能使小灯泡正常发光] 11.C　[电压表测量的是原线圈两端的电压有效值，则电压表示数为U1== V；根据题意可知，电击网上电压的频率为f==5 000 Hz，故B错误；原、副线圈的匝数比为===，故C正确；将直流电源直接连接在变压器的原线圈上，穿过副线圈的磁通量不发生变化，在副线圈中不产生电磁感应现象，没有电压输出，电蚊拍不能正常工作] 12.B　[S闭合后，由于理想变压器匝数及输入电压不变，因此副线圈2两端的电压不变，但由于S闭合后，副线圈2中又接入了灯泡，则电源的输出功率由P出=PM+PL变为P出'=PM+2PL，即电源的输出功率变大，故A错误，B正确；S闭合后，由于输入电压及原线圈与副线圈的匝数比不变，因此副线圈1中的电压不变，则可知副线圈1中的电流不变，故C错误；由题已知U1=350 V，U2=118 V，则有===，而根据U1I1=U2I2+U3I3，=，=，可得n1I1=n2I2+n3I3，若只有一个副线圈，则原、副线圈中电流比等于匝数的反比，可得原线圈和副线圈1的电流之比I1∶I2=59∶175，但该变压器有两个副线圈，根据原、副线圈中电流与匝数的关系可知I1∶I2≠59∶175，故D错误。] 13.D　[变压器的输入电压为220 V，原线圈的交流电压与时间成余弦函数关系，故输入交流电压的最大值为220 V，根据理想变压器原线圈与单匝线圈的匝数比为=，解得原线圈为2 200匝，A错误；根据题图可知，当原线圈输入电压为220 V时，BC间的电压为UBC==12 V，故BC间的线圈与单匝线圈匝数关系有=，则BC间的线圈匝数为120匝，流过R的电流为IBC===1 A，B错误；若将R接在AB两端，根据题图可知，当原线圈输入电压为220 V时，AB间的电压为18 V。根据交流电原线圈电压的表达式可知，交流电的角速度为100π rad/s，故交流电的频率为f===50 Hz，C错误；若将R接在AC两端，根据题图可知，当原线圈输入电压为220 V时，AC间的电压为30 V，根据欧姆定律可知，流过电阻R的电流为IAC== A=2.5 A，交流电的周期为T==0.02 s，D正确。] 学科网（北京）股份有限公司 $