3.3变压器 讲义-2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

本讲义聚焦变压器核心知识点，从构造（闭合铁芯、原副线圈）出发，以互感现象为原理基础，系统梳理电压与匝数关系、理想变压器的电压、电流、功率规律，进而延伸至动态问题处理方法，构建完整知识支架。 资料特色在于结合无线充电、高铁自耦变压器等实际情境设计考向例题，通过实验题探究电压与匝数关系，培养科学思维与探究能力。多样练习题覆盖不同题型，课中辅助教师教学，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

第3节 变压器 知识点1 变压器的原理 1．变压器的构造 变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，如图所示。 (1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈。 (2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈。 2．变压器的工作原理 变压器工作的基础是互感现象。电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化。变化的磁场在副线圈中产生感应电动势。 3．作用 改变交变电流的电压。 4．理想变压器 没有能量损失的变压器叫作理想变压器。理想变压器是一个理想化模型。 知识点2 电压与匝数的关系 1．电压与匝数的关系 理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，即＝。 2．两类变压器 副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫降压变压器；副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫升压变压器。 3．变压器的效率 变压器的输出功率与输入功率之比，叫作变压器的效率。 知识点3 理想变压器的特点及规律 1．工作原理 2．基本规律 (1)电压关系：＝。当有n组线圈时，则有 ＝＝＝…。 (2)功率关系：对于理想变压器，P入＝P出。 (3)电流关系：由功率关系，当只有一个副线圈时，I1U1＝I2U2，得＝＝。当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…，得I1n1＝I2n2＋I3n3＋…。 (1)变压器只能改变交变电流的电压，不能在直流电路中使用。 (2)原、副线圈的电压、电流发生变化，而频率不变。　　 知识点4 理想变压器动态问题的处理方法 (1)抓住三个决定原则：输入电压U1决定输出电压U2；输出电流I2决定输入电流I1；输出功率P2决定输入功率P1。 (2)把副线圈当作电源，研究副线圈电路电阻变化。 (3)根据闭合电路的欧姆定律，判断副线圈电流的变化、功率的变化。 (4)根据理想变压器的变压规律、变流规律和功率规律判断原线圈电流的变化及输入功率的变化。 (5)当原线圈中串联电阻(或灯泡)时，U1为加在原线圈两端的电压，并不是电源的电压。　　　　 考向1 变压器基础关系 【例1】随着新能源汽车的普及，无线充电技术得到进一步应用。如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，由地面供电装置（主要装置是供电线圈，并连接家庭电路）将电能传送至汽车底部的感应装置（主要装置是感应线圈，并连接锂电池），利用产生的磁场传递能量。若该锂电池的充电电压为，家庭电路电压为，下列说法正确的是（     ） A．感应线圈匝数大于供电线圈匝数 B．通入供电线圈的电流是直流电 C．只增大供电线圈匝数，可增大充电电压 D．感应线圈与供电线圈中的电流大小相等 【变式】如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比，在原线圈两端加上随时间变化规律为的交变电压，交流电流表为理想电表，。则下列说法正确的是（     ） A．电流表的示数为20A B．电阻R两端的电压为 C．电阻R消耗的功率为 D．副线圈中产生的交变电流频率为50Hz 考向2 自耦变压器 【例2】自耦变压器在高铁中被广泛应用。如图甲所示，理想自耦变压器线圈AB绕在一个圆环形闭合铁芯上，左端输入如图乙所示的正弦交流电压，当滑片P处于如图甲所示的位置时，原线圈与副线圈的匝数比为10∶1，电动机正常工作时电流表的示数为1 A。已知电动机线圈的电阻为0.2 Ω，不计其他损耗，则电动机正常工作时输出的机械功率为（     ） A．220 W B．200 W C．100 W D．22 W 【变式】如图所示的自耦变压器为理想变压器，R为定值电阻，在ab两端输入正弦交流电，将滑片P向下移动，使原线圈的匝数减少为原来的80%，则变压器副线圈输出电压将会是原来的（　　） A．1.2倍 B．1.25倍 C．0.8倍 D．0.75倍 考向 3 交流电与变压器综合问题 【例3】．图甲是副线圈接有灯泡和理想交流电表的理想变压器，图乙是原线圈两端电压随时间变化的图像，已知变压器原、副线圈匝数比为10:1，灯泡电阻恒为20Ω，则下列说法正确的是（　　） A．t=0.01s时，电压表V示数为0V B．t=0.01s时，电压表V示数为2V C．变压器原线圈电流有效值为0.1A D．变压器原线圈电流有效值为 【变式】如图所示，一个交流发电机通过理想变压器给灯泡供电，变压器原、副线圈的匝数之比为，发电机线圈在磁感应强度大小为的匀强磁场中以为轴匀速转动，转动的角速度为。已知发电机线圈的匝数为面积为电阻忽略不计，副线圈回路中灯泡的阻值恒为，则理想交流电流表的示数为（　　） A． B． C． D． 考向4 变压器动态分析 【例4】．把一电压有效值恒定的交变电流接到图中理想变压器的A、B两端。已知Rt为热敏电阻（其电阻随温度升高而减小），R为定值电阻，图中各电表均为理想电表。Rt处温度升高后，则电压表V1和电流表A的示数（　　） A．不变  不变 B．变大  减小 C．不变  变大 D．变大  变大 【变式】如图所示，交流发电机为右侧电路供电，发电机线圈电阻和输电线电阻均不计，电压表和电流表均为理想交流电表，变压器为理想变压器，副线圈两端接有滑动变阻器R以及定值电阻。保持线圈ABCD在匀强磁场中匀速转动，下列说法正确的是（　　） A．当线圈ABCD位于如图所示的位置时，电压表的示数最大 B．滑动变阻器的滑片P向下滑动，电压表的示数变小 C．滑动变阻器的滑片P向下滑动，原线圈中的电流增大 D．滑动变阻器的滑片P向下滑动，电流表A和电压表的示数变化大小分别为和，与比值不变 一、单选题 1．变压器是远距离输电线路中的重要设备，在有关输电线路的计算时常将变压器视为理想变压器，这样的考虑是基于以下因素（　　） A．变压器无论对交流电还是直流电能按需要升压或降压 B．变压器原、副线圈的端电压之比等于它们的匝数比 C．变压器原、副线圈中的磁通量都发生变化，它们产生相同的感应电动势 D．忽略变压器铁心和线圈的能量损耗，输出功率等于输入功率 2．如图所示，理想变压器原线圈匝数大于副线圈匝数，下列说法正确的是（     ） A．原线圈电压大于副线圈电压 B．原线圈电流大于副线圈电流 C．原线圈输入功率大于副线圈输出功率 D．原线圈每匝磁通量大于副线圈每匝磁通量 3．近年来，我国的无线充电技术已经日趋完善并得到广泛应用，其简化的充电原理图如图所示。已知发射线圈的输入电压为，匝数为1100匝，接收线圈的匝数为50匝。若正常工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈磁通量的90%，忽略其他损耗，下列说法正确的是（   ） A．当发射线圈接电压为的稳恒直流电源时也可以正常无线充电 B．接收线圈的输出电压为 C．接收线圈与发射线圈中电流之比约为 D．穿过发射线圈的磁通量变化率大于穿过接收线圈的磁通量变化率 4．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，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1:3 C．电流之比为3:1 D．功率之比为1:1 5．某照明电灯的简化电路如图所示，理想变压器原线圈接入电压有效值恒定的交变电源，副线圈串联一定值电阻和一个小灯泡，若闭合开关S后发现小灯泡较暗，下列措施可能使小灯泡正常发光的是（     ） A．仅增大原线圈的匝数 B．仅增大副线圈的匝数 C．给小灯泡并联一个电容器 D．给小灯泡串联一个电容器 6．如图所示，理想变压器的原线圈与交变电源相连，两个副线圈分别与两个定值电阻相连，当变压器原线圈电压为时，原线圈电流为，此时两个副线圈的电压、电流分别为、和、，以下关系正确的是（　　） A． B． C． D． 二、多选题 7．某理想变压器的原线圈接在如图所示的正弦式交流电源上，副线圈接一个阻值为的电阻。已知原、副线圈的匝数之比为，下列说法正确的是（　　） A．原线圈两端电压的有效值为 B．副线圈中电流的有效值为 C．变压器的输入功率为 D．经过，电阻上产生的热量为 8．如图所示，理想变压器的输入端接220V的正弦交流电，副线圈上接有灯泡L和电热器R，开始时开关S断开。当S接通时，以下说法中正确的是（　　） A．副线圈M、N的两端输出电压减小 B．副线圈M、N的两端输出电压增大 C．灯泡L的电功率不变 D．原线圈中的电流增大 9．如图为理想的自耦变压器，其中为变压器上的滑动触头，为滑动变阻器上的滑片，若输入电压一定，则（　　） A．不动，向下滑动时，不变 B．不动，顺时针转动一个小角度时，和的比值增大 C．不动，顺时针转动一个小角度时，电流表读数在增大 D．顺时针转动一个小角度，同时向下滑动时，小灯泡的亮度可以不变 10．如图1所示，理想自耦变压器的副线圈匝数可通过滑动触头来调节，为标称为“”的用电器，原线圈两端所接电压随时间变化的正弦曲线如图2所示。接通电路，将滑动头调至合适位置使用电器正常工作，下列说法正确的是（　　）    A．通过用电器的电流方向内改变100次 B．变压器的输出电压为 C．变压器原、副线圈的匝数比为 D．流过原线圈的电流为 三、实验题 11．为探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系，我们把两个没有用导线相连的线圈套在同一个闭合的铁芯上，一个线圈连到学生电源的输出端，另一个线圈连到小灯泡上，如图所示。试回答下列问题： (1)线圈应连到学生电源的______（填“直流”或“交流”）输出端。 (2)将与灯泡相连的线圈拆掉数匝，而其余装置不变，继续实验，灯泡亮度将______（选填“变亮”或“变暗”），这说明灯泡两端的电压______（填“变小”或“变大”）。 12．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)除图中所示器材外，还需要的器材有（　　） A．低压交流电源 B．干电池 C．交流电压表 D．直流电压表 (2)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“0，1600匝”接线柱，所接电源电压为交流10V，副线圈接“0，400匝”接线柱，由于变压器工作时有能量损失，则副线圈两端电压可能是（　　） A．2.0V B．2.5V C．5.0V D．40.0V 13．实验“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系” (1)实验室中有下列器材： 在本实验中不需要的是______（填器材序号）。 A．可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈） B．条形磁铁 C．直流电源 D．多用电表 E．开关、导线若干 F．低压交流电源 (2)该学生继续做实验，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压______（选填“增大”“减小”或“不变”）；保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压______（选填“增大”“减小”或“不变”）； (3)上述“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”中采用的实验方法是__________________； (4)实验中考虑到变压器“三损”，实验结论将有：______（选填“>”“<”或“=”）。 四、解答题 14．如图所示为电车的充电平台供电示意图，输电线的总电阻，理想变压器的原、副线圈匝数比。充电时的功率，电压。求： (1)充电电流； (2)充电时输电线上损耗的功率。 15．某理想变压器如图甲所示，原、副线圈匝数比为，，输入电压随时间变化的图像如图乙所示，求： (1)副线圈两端电压的有效值； (2)电阻在交变电流的一个周期内产生的焦耳热。 16．图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中，两电表为理想电流表和电压表，变压器原副线圈匝数比为，若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压。求： (1)电压表和电流表的示数； (2)变压器的输入功率。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 变压器 知识点1 变压器的原理 1．变压器的构造 变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，如图所示。 (1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈。 (2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈。 2．变压器的工作原理 变压器工作的基础是互感现象。电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化。变化的磁场在副线圈中产生感应电动势。 3．作用 改变交变电流的电压。 4．理想变压器 没有能量损失的变压器叫作理想变压器。理想变压器是一个理想化模型。 知识点2 电压与匝数的关系 1．电压与匝数的关系 理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，即＝。 2．两类变压器 副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫降压变压器；副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫升压变压器。 3．变压器的效率 变压器的输出功率与输入功率之比，叫作变压器的效率。 知识点3 理想变压器的特点及规律 1．工作原理 2．基本规律 (1)电压关系：＝。当有n组线圈时，则有 ＝＝＝…。 (2)功率关系：对于理想变压器，P入＝P出。 (3)电流关系：由功率关系，当只有一个副线圈时，I1U1＝I2U2，得＝＝。当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…，得I1n1＝I2n2＋I3n3＋…。 (1)变压器只能改变交变电流的电压，不能在直流电路中使用。 (2)原、副线圈的电压、电流发生变化，而频率不变。　　 知识点4 理想变压器动态问题的处理方法 (1)抓住三个决定原则：输入电压U1决定输出电压U2；输出电流I2决定输入电流I1；输出功率P2决定输入功率P1。 (2)把副线圈当作电源，研究副线圈电路电阻变化。 (3)根据闭合电路的欧姆定律，判断副线圈电流的变化、功率的变化。 (4)根据理想变压器的变压规律、变流规律和功率规律判断原线圈电流的变化及输入功率的变化。 (5)当原线圈中串联电阻(或灯泡)时，U1为加在原线圈两端的电压，并不是电源的电压。　　　　 考向1 变压器基础关系 【例1】随着新能源汽车的普及，无线充电技术得到进一步应用。如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，由地面供电装置（主要装置是供电线圈，并连接家庭电路）将电能传送至汽车底部的感应装置（主要装置是感应线圈，并连接锂电池），利用产生的磁场传递能量。若该锂电池的充电电压为，家庭电路电压为，下列说法正确的是（     ） A．感应线圈匝数大于供电线圈匝数 B．通入供电线圈的电流是直流电 C．只增大供电线圈匝数，可增大充电电压 D．感应线圈与供电线圈中的电流大小相等 【答案】A 【详解】A．由题意可知，家庭电路电压小于锂电池的充电电压，根据可知，匝数与电压成正比，故感应线圈匝数大于供电线圈匝数，故A正确； B．变压器的工作原理是电磁感应，若通入直流电，产生的磁场恒定，穿过感应线圈的磁通量不发生变化，无法产生感应电动势，故B错误； C．根据可知，只增大供电线圈匝数，充电电压减小，故C错误； D．根据可知，感应线圈与供电线圈中的电流大小不相等，故D错误。 故选A。 【变式】如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比，在原线圈两端加上随时间变化规律为的交变电压，交流电流表为理想电表，。则下列说法正确的是（     ） A．电流表的示数为20A B．电阻R两端的电压为 C．电阻R消耗的功率为 D．副线圈中产生的交变电流频率为50Hz 【答案】D 【详解】ABC．变压器输入电压的有效值为 所以输出电压为 即电阻R两端电压为20V 电阻R消耗的功率为 电流表的示数为 ，故ABC错误； D．变压器不改变交流电的频率，所以副线圈中产生的交变电流的频率为，故D正确。 故选D。 考向2 自耦变压器 【例2】自耦变压器在高铁中被广泛应用。如图甲所示，理想自耦变压器线圈AB绕在一个圆环形闭合铁芯上，左端输入如图乙所示的正弦交流电压，当滑片P处于如图甲所示的位置时，原线圈与副线圈的匝数比为10∶1，电动机正常工作时电流表的示数为1 A。已知电动机线圈的电阻为0.2 Ω，不计其他损耗，则电动机正常工作时输出的机械功率为（     ） A．220 W B．200 W C．100 W D．22 W 【答案】B 【详解】由乙图可知，原线圈电压，根据理想变压器电压和匝数的关系以及电流和匝数的关系 有，，其中 得电动机两端电压，通过电动机的电流 根据电动机的功率关系 有，其中 得电动机正常工作时输出的机械功率，ACD错误，B正确。 故选B。 【变式】如图所示的自耦变压器为理想变压器，R为定值电阻，在ab两端输入正弦交流电，将滑片P向下移动，使原线圈的匝数减少为原来的80%，则变压器副线圈输出电压将会是原来的（　　） A．1.2倍 B．1.25倍 C．0.8倍 D．0.75倍 【答案】B 【详解】由知 所以当时，变压器副线圈输出电压 即变压器副线圈输出电压将会是原来的1.25倍。 故选B。 考向 3 交流电与变压器综合问题 【例3】．图甲是副线圈接有灯泡和理想交流电表的理想变压器，图乙是原线圈两端电压随时间变化的图像，已知变压器原、副线圈匝数比为10:1，灯泡电阻恒为20Ω，则下列说法正确的是（　　） A．t=0.01s时，电压表V示数为0V B．t=0.01s时，电压表V示数为2V C．变压器原线圈电流有效值为0.1A D．变压器原线圈电流有效值为 【答案】B 【详解】AB．由图乙可知，原线圈两端电压的最大值为 则有效值为 已知变压器原、副线圈匝数比为10:1，则有 解得 交流电表显示的是交流电压的有效值，故t=0.01s时，电压表V示数为2V，故A错误，B正确； CD．副线圈的电流为 已知变压器原、副线圈匝数比为10:1，则有 解得，故CD错误。 故选B。 【变式】如图所示，一个交流发电机通过理想变压器给灯泡供电，变压器原、副线圈的匝数之比为，发电机线圈在磁感应强度大小为的匀强磁场中以为轴匀速转动，转动的角速度为。已知发电机线圈的匝数为面积为电阻忽略不计，副线圈回路中灯泡的阻值恒为，则理想交流电流表的示数为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】发电机线圈转动产生的电动势有效值 故理想变压器原线圈两端的电压 因为，， 联立解得电流表A的示数为 故选A。 考向4 变压器动态分析 【例4】．把一电压有效值恒定的交变电流接到图中理想变压器的A、B两端。已知Rt为热敏电阻（其电阻随温度升高而减小），R为定值电阻，图中各电表均为理想电表。Rt处温度升高后，则电压表V1和电流表A的示数（　　） A．不变  不变 B．变大  减小 C．不变  变大 D．变大  变大 【答案】C 【详解】理想变压器原线圈接在电压有效值恒定的交流电源两端，故原线圈两端电压不变，电压表 的示数不变；理想变压器匝数不变时，副线圈两端电压也不变。热敏电阻温度升高后阻值减小，副线圈回路总电阻减小，由欧姆定律可知副线圈电流增大，理想变压器输入功率随输出功率增大而增大，故电流表 的示数变大，故C正确。 故选C。 【变式】如图所示，交流发电机为右侧电路供电，发电机线圈电阻和输电线电阻均不计，电压表和电流表均为理想交流电表，变压器为理想变压器，副线圈两端接有滑动变阻器R以及定值电阻。保持线圈ABCD在匀强磁场中匀速转动，下列说法正确的是（　　） A．当线圈ABCD位于如图所示的位置时，电压表的示数最大 B．滑动变阻器的滑片P向下滑动，电压表的示数变小 C．滑动变阻器的滑片P向下滑动，原线圈中的电流增大 D．滑动变阻器的滑片P向下滑动，电流表A和电压表的示数变化大小分别为和，与比值不变 【答案】D 【详解】A．当线圈ABCD位于如图所示的位置时，磁通量的变化率最大，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈ABCD产生的感应电动势的瞬时值最大，根据理想变压器原理可知，副线圈输出电压的瞬时值最大，但电压表的示数为副线圈输出电压的有效值，不变，故A错误； BC．滑动变阻器的滑片P向下滑动，滑动变阻器接入电路的阻值变大，总电阻变大，副线圈中电流变小，电阻两端的电压变小，故电压表示数变大，根据知变小，即原线圈中的电流变小，故BC错误； D．根据闭合电路欧姆定律，在副线圈回路有，则，与的比值为不变，故D正确。 故选D。 一、单选题 1．变压器是远距离输电线路中的重要设备，在有关输电线路的计算时常将变压器视为理想变压器，这样的考虑是基于以下因素（　　） A．变压器无论对交流电还是直流电能按需要升压或降压 B．变压器原、副线圈的端电压之比等于它们的匝数比 C．变压器原、副线圈中的磁通量都发生变化，它们产生相同的感应电动势 D．忽略变压器铁心和线圈的能量损耗，输出功率等于输入功率 【答案】D 【详解】A．变压器基于电磁感应互感原理工作，直流电电流恒定，产生的磁通量不发生变化，副线圈不会产生感应电动势，无法对直流电实现变压，故A错误； B．原、副线圈端电压之比等于匝数比是理想变压器的推导结论，并非将实际变压器视为理想变压器的假设前提，故B错误； C．原、副线圈的磁通量变化率相同，但感应电动势满足，二者匝数不同，感应电动势不相同，故C错误； D．理想变压器模型的核心假设就是忽略铁心、线圈的所有能量损耗，满足输出功率等于输入功率，这是将实际变压器近似为理想变压器的依据，故D正确。 故选D。 2．如图所示，理想变压器原线圈匝数大于副线圈匝数，下列说法正确的是（     ） A．原线圈电压大于副线圈电压 B．原线圈电流大于副线圈电流 C．原线圈输入功率大于副线圈输出功率 D．原线圈每匝磁通量大于副线圈每匝磁通量 【答案】A 【详解】A．根据变压器原理，有 理想变压器原线圈匝数大于副线圈匝数，因此原线圈电压大于副线圈电压，故A正确； BC．理想变压器原线圈的输入功率与副线圈的输出功率相等，即 结合， 可知 故原线圈电流小于副线圈电流，故B、C错误； D．理想变压器忽略漏磁，原、副线圈每匝的磁通量相等，即，故D错误。 故选A。 3．近年来，我国的无线充电技术已经日趋完善并得到广泛应用，其简化的充电原理图如图所示。已知发射线圈的输入电压为，匝数为1100匝，接收线圈的匝数为50匝。若正常工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈磁通量的90%，忽略其他损耗，下列说法正确的是（   ） A．当发射线圈接电压为的稳恒直流电源时也可以正常无线充电 B．接收线圈的输出电压为 C．接收线圈与发射线圈中电流之比约为 D．穿过发射线圈的磁通量变化率大于穿过接收线圈的磁通量变化率 【答案】D 【详解】A．无线充电的原理是电磁感应，需要变化的磁场才能在接收线圈中产生感应电动势。如果发射线圈接稳恒直流电源，电流恒定，产生的磁场也恒定，接收线圈不会产生感应电动势，无法正常充电，故A错误； B．由题知，发射线圈的输入电压为 则发射线圈的输入电压的最大值为 则有效值为 根据法拉第电磁感应定律有， 其中，联立可得，故B错误； C．由于存在磁漏现象，电流比不再与匝数成反比，故C错误； D．由题知，，则有 即穿过发射线圈的磁通量变化率大于穿过接收线圈的磁通量变化率，故D正确。 故选D。 4．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，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1:3 C．电流之比为3:1 D．功率之比为1:1 【答案】D 【详解】A．理想变压器仅改变电压和电流，不改变交流电的频率，原、副线圈电流频率之比为，故A错误； B．根据理想变压器电压与匝数的关系，代入匝数可得电压之比为，故B错误； C．理想变压器无能量损耗，满足，即，推导得电流与匝数成反比，故C错误； D．理想变压器无能量损耗，输入功率等于输出功率，功率之比为，故D正确。 故选D。 5．某照明电灯的简化电路如图所示，理想变压器原线圈接入电压有效值恒定的交变电源，副线圈串联一定值电阻和一个小灯泡，若闭合开关S后发现小灯泡较暗，下列措施可能使小灯泡正常发光的是（     ） A．仅增大原线圈的匝数 B．仅增大副线圈的匝数 C．给小灯泡并联一个电容器 D．给小灯泡串联一个电容器 【答案】B 【详解】AB．理想变压器原线圈电压有效值不变，副线圈电压满足=，要使小灯泡正常发光，应增大副线圈电压，即增大，仅增大原线圈匝数会使副线圈电压减小，仅增大副线圈匝数会使副线圈电压增大，故A错误，B正确。 C．给小灯泡并联电容器时，灯泡与电容器组成的并联部分等效阻抗变小，定值电阻分得的电压增大，并联部分电压即小灯泡两端电压减小，故C错误； D．给小灯泡串联电容器时，相当于在原串联电路中增加容抗，电路总阻抗增大，通过小灯泡的电流减小，故D错误。 故选B。 6．如图所示，理想变压器的原线圈与交变电源相连，两个副线圈分别与两个定值电阻相连，当变压器原线圈电压为时，原线圈电流为，此时两个副线圈的电压、电流分别为、和、，以下关系正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】原线圈输入功率 副线圈功率、 由能量守恒 所以 故选D。 二、多选题 7．某理想变压器的原线圈接在如图所示的正弦式交流电源上，副线圈接一个阻值为的电阻。已知原、副线圈的匝数之比为，下列说法正确的是（　　） A．原线圈两端电压的有效值为 B．副线圈中电流的有效值为 C．变压器的输入功率为 D．经过，电阻上产生的热量为 【答案】BC 【详解】A．由图可知，原线圈所加电压的最大值为 所以，原线圈两端电压的有效值为，故A错误； B．根据 可得 则副线圈中的电流为，故B正确； C．变压器副线圈的输出功率为 理想变压器的原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率为，故C正确； D．经过，电阻上产生的热量为，故D错误。 故选BC。 8．如图所示，理想变压器的输入端接220V的正弦交流电，副线圈上接有灯泡L和电热器R，开始时开关S断开。当S接通时，以下说法中正确的是（　　） A．副线圈M、N的两端输出电压减小 B．副线圈M、N的两端输出电压增大 C．灯泡L的电功率不变 D．原线圈中的电流增大 【答案】CD 【详解】AB．根据可知副线圈两端M、N的输出电压由输入电压决定的，与用电器无关，因此输出电压保持不变，AB错误； C．灯泡L的电功率不变，故C正确； D．当S闭合后，整个回路电阻减小，干路电流增加，副线圈电流增大，根据电流和匝数成反比可知，原线圈中的电流增大，故D正确。 故选CD。 9．如图为理想的自耦变压器，其中为变压器上的滑动触头，为滑动变阻器上的滑片，若输入电压一定，则（　　） A．不动，向下滑动时，不变 B．不动，顺时针转动一个小角度时，和的比值增大 C．不动，顺时针转动一个小角度时，电流表读数在增大 D．顺时针转动一个小角度，同时向下滑动时，小灯泡的亮度可以不变 【答案】ABD 【详解】A．由题知输入电压一定，根据电压与匝数比有 不动，则匝数比一定，可知不变，与向下滑动时无关，故A正确； BC．不动，顺时针转动一个小角度时，副线圈接入的线圈匝数变小，根据 可知U1和U2的比值增大，变小；在副线圈回路中 可知通过副线圈的电流减小；根据电流与匝数的比有 可知变小，电流表读数在变小，故B正确，C错误； D．顺时针转动一个小角度时，变小，则R变小时，在副线圈回路中有 无法确定电流的变化，既电流可以不变，所以小灯泡的亮度可以不变，故D正确。 故选ABD。 10．如图1所示，理想自耦变压器的副线圈匝数可通过滑动触头来调节，为标称为“”的用电器，原线圈两端所接电压随时间变化的正弦曲线如图2所示。接通电路，将滑动头调至合适位置使用电器正常工作，下列说法正确的是（　　）    A．通过用电器的电流方向内改变100次 B．变压器的输出电压为 C．变压器原、副线圈的匝数比为 D．流过原线圈的电流为 【答案】AC 【详解】A．交变电流一个周期内方向改变两次，根据图2得出该交变电流的周期为0.02s，则1s内改变100次，A正确； B．变压器的副线圈与R并联，当用电器正常工作时的电压为变压器的输出电压，即26V，B错误； C．根据图1可知原线圈输入电压的有效值为 根据理想变压器原副线圈的匝数比和电压比的关系得 C正确； 根据欧姆定律得出流过副线圈的电流为 根据理想变压器原副线圈的匝数比和电流比成反比得 则通过原线圈的电流 D错误。 故选AC。 三、实验题 11．为探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系，我们把两个没有用导线相连的线圈套在同一个闭合的铁芯上，一个线圈连到学生电源的输出端，另一个线圈连到小灯泡上，如图所示。试回答下列问题： (1)线圈应连到学生电源的______（填“直流”或“交流”）输出端。 (2)将与灯泡相连的线圈拆掉数匝，而其余装置不变，继续实验，灯泡亮度将______（选填“变亮”或“变暗”），这说明灯泡两端的电压______（填“变小”或“变大”）。 【答案】(1)交流 (2) 变暗 变小 【详解】（1）变压器的工作原理是互感，则线圈应连到学生电源的交流输出端。 （2）[1][2]将变压器近似看为理想变压器，根据电压匝数关系有 若将与灯泡相连的线圈拆掉数匝，而其余装置不变，即副线圈匝数减小，则副线圈两端电压减小，可知，灯泡亮度将变暗，这说明灯泡两端的电压变小。 12．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)除图中所示器材外，还需要的器材有（　　） A．低压交流电源 B．干电池 C．交流电压表 D．直流电压表 (2)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“0，1600匝”接线柱，所接电源电压为交流10V，副线圈接“0，400匝”接线柱，由于变压器工作时有能量损失，则副线圈两端电压可能是（　　） A．2.0V B．2.5V C．5.0V D．40.0V 【答案】(1)AC (2)BC (3)A 【详解】（1）AB．变压器利用互感现象工作，只有输入交流电才能产生变化的磁通量，使副线圈感应出电动势，因此需要低压交流电源，不能用直流干电池，故B错误，A正确； CD．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错误，C正确。 故选AC。 （2）A．变压器的铁芯作用是导磁，依靠互感现象传输能量，不是通过铁芯导电输送电能，故A错误； B．变压器工作时，原线圈将电能转化为磁场能，副线圈通过电磁感应将磁场能转化为电能，故B正确； C．理想变压器不漏磁、无能量损失，输入功率等于输出功率，故C正确； D．原线圈两端电压由外接电源决定，和副线圈是否接负载无关，故D错误。 故选BC。 （3）对理想变压器，根据电压匝数关系 代入数据得理想情况副线圈电压 但实际实验中变压器存在漏磁、发热等能量损耗，副线圈实际电压一定小于2.5V，可能只有2.0V。 故选A。 13．实验“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系” (1)实验室中有下列器材： 在本实验中不需要的是______（填器材序号）。 A．可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈） B．条形磁铁 C．直流电源 D．多用电表 E．开关、导线若干 F．低压交流电源 (2)该学生继续做实验，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压______（选填“增大”“减小”或“不变”）；保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压______（选填“增大”“减小”或“不变”）； (3)上述“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”中采用的实验方法是__________________； (4)实验中考虑到变压器“三损”，实验结论将有：______（选填“>”“<”或“=”）。 【答案】(1)BC (2) 增大 减小 (3)控制变量法 (4)＞ 【详解】（1）A．本实验是探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系，需要可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈），A不符合题意； B．探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系，不需要条形磁铁，B符合题意； C．变压器依靠互感现象工作，需要交流电源而不是直流电源，C符合题意； D．实验中需要测量原副线圈两端的电压，需要多用电表，D不符合题意； EF．开关、导线若干和低压交流电源都是实验必须的，EF不符合题意。 故选BC； （2）[1][2]根据变压器线圈两端的电压与匝数的关系，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压增大，保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压减小； （3）实验中控制一个线圈的匝数不变，探究电压与另一个线圈匝数的关系，该方法是控制变量法； （4）考虑漏磁、导线电阻发热等能量损耗，实际副线圈电压小于理想情况的输出电压，因此。 四、解答题 14．如图所示为电车的充电平台供电示意图，输电线的总电阻，理想变压器的原、副线圈匝数比。充电时的功率，电压。求： (1)充电电流； (2)充电时输电线上损耗的功率。 【答案】(1)50A (2)250W 【详解】（1）由题意可知，充电桩的功率为，电压为。根据电功率公式 可得充电电流为 （2）根据理想变压器电流与匝数成反比的关系 已知，可得原线圈电流（即输电线上的电流）为 输电线上损耗的功率为 15．某理想变压器如图甲所示，原、副线圈匝数比为，，输入电压随时间变化的图像如图乙所示，求： (1)副线圈两端电压的有效值； (2)电阻在交变电流的一个周期内产生的焦耳热。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由图乙可知，原线圈输入正弦交流电的最大值 根据正弦交流电有效值与峰值的关系，原线圈电压的有效值 根据理想变压器的变压规律 已知，代入解得 （2）由图乙可知，相邻两个峰值的间隔为周期，得交变电流周期 根据焦耳定律，一个周期内产生的焦耳热 16．图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中，两电表为理想电流表和电压表，变压器原副线圈匝数比为，若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压。求： (1)电压表和电流表的示数； (2)变压器的输入功率。 【答案】(1)55V，5A (2)275W 【详解】（1）原线圈两端电压 根据电压匝数关系有 解得 根据欧姆定律有 （2）变压器的输入功率等于输出功率，则有 解得P=275W 学科网（北京）股份有限公司 $