第07講 變壓器（預(yù)習(xí)）（解析版）-2025版高二物理寒假精-品講義

第07講變壓器（預(yù)習(xí)）模塊一思維導(dǎo)圖串知識(shí)模塊二基礎(chǔ)知識(shí)全梳理（吃透教材）模塊三教材習(xí)題學(xué)解題模塊四核心考點(diǎn)精準(zhǔn)練（6大考點(diǎn)）模塊五小試牛刀過關(guān)測1．知道變壓器的結(jié)構(gòu)，了解變壓器的工作原理。2.探究理想變壓器的電壓比和匝數(shù)比的關(guān)系，掌握對(duì)理想變壓器問題的分析能力及解決問題的能力。3.感受物理中科學(xué)技術(shù)與社會(huì)的緊密聯(lián)系，體會(huì)科學(xué)知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和科學(xué)意識(shí)。知識(shí)點(diǎn)1：變壓器的原理【情境導(dǎo)入】如圖所示，生產(chǎn)生活中有各種變壓器，有的把低壓升為高壓,有的把高壓降為低壓。變壓器是如何改變電壓的呢?1．變壓器的構(gòu)造變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的線圈構(gòu)成的。其中閉合鐵芯由表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成,線圈用絕緣導(dǎo)線繞成,如圖所示。（1）原線圈:與交流電源連接的線圈,又叫初級(jí)線圈,其兩端的電壓叫輸入電壓。（2）副線圈:與負(fù)載連接的線圈,又叫次級(jí)線圈,其兩端的電壓叫輸出電壓。2．原理：互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)．原線圈中電流的大小、方向在不斷變化，鐵芯中激發(fā)的磁場也不斷變化，變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，下圖是變壓器的工作原理圖。3．作用變壓器能改變交變電流的電壓。(1)變壓器不改變交變電流的周期和頻率．(2)變壓器只對(duì)交變電流起作用，對(duì)恒定電流不起作用．(3)變壓器的兩個(gè)線圈之間通過磁場聯(lián)系在一起，兩個(gè)線圈間是絕緣的．知識(shí)點(diǎn)2：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系1.理想變壓器(1)理想變壓器是一種理想化模型，是指原、副線圈的電阻和各種電磁能量損失都忽略不計(jì)的變壓器。(2)特點(diǎn):①不計(jì)原、副線圈的電阻,所以電流通過原、副線圈時(shí)沒有電壓損失,也不產(chǎn)生焦耳熱。②原、副線圈產(chǎn)生的磁場完全束縛在閉合鐵芯內(nèi),所以穿過原、副線圈的磁通量相等。③閉合鐵芯的渦流忽略不計(jì)。實(shí)際變壓器能量損失的三種形式(1)“銅損”:繞制線圈的銅導(dǎo)線發(fā)熱而損耗的能量。(2)“鐵損”:鐵芯中由于電磁感應(yīng)而產(chǎn)生渦流,使鐵芯發(fā)熱而損耗的能量。(3)“磁損”:原線圈鐵芯中產(chǎn)生的交變磁通量有一部分通過副線圈以外的空間形成電磁波而損失能量。2．實(shí)驗(yàn)探究（1）實(shí)驗(yàn)思路交變電流通過原線圈時(shí)在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁場，副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，其兩端有輸出電壓．線圈匝數(shù)不同時(shí)輸出電壓不同，實(shí)驗(yàn)通過改變?cè)⒏本€圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系．（2）實(shí)驗(yàn)器材多用電表、可拆變壓器(如圖甲)、學(xué)生電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干（3）實(shí)驗(yàn)步驟①按圖乙所示連接好電路，將兩個(gè)多用電表調(diào)到交流電壓擋，并記錄兩個(gè)線圈的匝數(shù)．②接通學(xué)生電源，讀出電壓值，并記錄在表格中．③保持匝數(shù)不變，多次改變輸入電壓，記錄每次改變后原、副線圈的電壓值．④保持輸入電壓、原線圈的匝數(shù)不變，多次改變副線圈的匝數(shù)，記錄下每次的副線圈匝數(shù)和對(duì)應(yīng)的電壓值．（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)分析表明，在誤差允許范圍內(nèi)，原、副線圈的電壓之比等于兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比，即eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2).（1）在改變學(xué)生電源的電壓、線圈匝數(shù)前均要先斷開開關(guān)，再進(jìn)行操作．（2）為了保證人身安全，學(xué)生電源的電壓不能超過12V，通電時(shí)不能用手接觸裸露的導(dǎo)線和接線柱．（3）為了保證多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時(shí)，先用最大量程擋試測，大致確定被測電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量．3．理論推導(dǎo)據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知原、副線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢分別為：，，則有：。不計(jì)原副線圈的電阻時(shí)，則，，故。知識(shí)點(diǎn)3：理想變壓器的基本關(guān)系1．電壓關(guān)系(1)只有一個(gè)副線圈時(shí)，eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2).當(dāng)n2>n1時(shí)，U2>U1，變壓器使電壓升高，是升壓變壓器．當(dāng)n2<n1時(shí)，U2<U1，變壓器使電壓降低，是降壓變壓器．(2)有多個(gè)副線圈時(shí)，eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)＝…2．功率關(guān)系從能量守恒看，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，即P入＝P出．3．電流關(guān)系(1)只有一個(gè)副線圈時(shí)，U1I1＝U2I2或eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1).(2)當(dāng)有多個(gè)副線圈時(shí)，I1U1＝I2U2＋I(xiàn)3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋…知識(shí)點(diǎn)4：互感器電壓互感器（測高壓電）電流互感器（測大電流）,把高電壓變?yōu)榈碗妷?，并?lián)在被測電路中,用電壓表測得低電壓U2，根據(jù)銘牌上變壓之比eq\f(U1,U2),算出被測高電壓U1，把大電流變成小電流串聯(lián)在被測電路中,用電流表測得小電流I2,再根據(jù)銘牌上變流之比eq\f(I1,I2).，算出被測公大電流I1教材習(xí)題01如圖所示，用理想變壓器給電燈L供電，如果只增加副線圈匝數(shù)，其他條件不變，則變壓器輸入電壓如何變化？變壓器輸出電壓如何變化？電燈亮度如何變化？變壓器輸入功率如何變化？簡述理想變壓器傳輸交變電流過程中的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律。解題方法【詳解】只增加副線圈匝數(shù)，輸入電壓不變，根據(jù)，可得輸出電壓，可知輸出電壓變大，則燈泡變亮。根據(jù)，可知變壓器輸入功率變大。理想變壓器先將電場能變?yōu)榇艌瞿?，再將磁場能變?yōu)殡妶瞿?，理想變壓器沒有能力的損耗，所以原副線圈的功率相等。【答案】略。教材習(xí)題02如圖所示為自耦變壓器的示意圖，其中L為一個(gè)繞在閉合鐵芯上的線圈，共有1500匝。它的下端點(diǎn)接地，并連接著輸入端B和輸出端D，另一輸入端A固定在線圈某處，而另一輸出端C則可以在線圈上滑動(dòng)。（1）要求在A、B間輸入交變電壓，在C、D間的輸出電壓在間連續(xù)可調(diào)。A、B間線圈匝數(shù)是多少？（2）若輸入電壓降至，輸出電壓要求為，連接在C、D間的線圈應(yīng)為多少匝？解題方法【詳解】（1）根據(jù)題意可知，匝，，，設(shè)原線圈的匝數(shù)為，根據(jù)匝數(shù)與電壓的關(guān)系有，解得匝（2）根據(jù)題意可知，，，設(shè)副線圈的匝數(shù)為，根據(jù)匝數(shù)與電壓的關(guān)系有解得匝【答案】（1）匝；（2）匝教材習(xí)題02鉗形電流表是一種測量交流電的儀器，其結(jié)構(gòu)和外形如圖所示，試說明其測量交流電流大小的原理。解題方法【詳解】鉗形電流表本質(zhì)是升壓變壓器，多用于大電流的估測。載流導(dǎo)線、鐵芯、線圈構(gòu)成一個(gè)變壓器，按下手柄時(shí)，鉗形電流表的鐵芯可以被分開，把被測的載流導(dǎo)線放入后，松開手柄，鐵芯閉合。導(dǎo)線中的交流在鐵芯中產(chǎn)生交變磁場，套在鐵芯上的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，電流表與套在鐵芯上的線圈相連，可以間接得知導(dǎo)線中的電流。根據(jù)變壓器的變流比可以得到交流電流的大小。【答案】（1）匝；（2）匝考點(diǎn)1：理想變壓器的基本規(guī)律【典例1】手機(jī)充電器中裝有變壓器。用正弦交流電給手機(jī)充電時(shí)，原線圈兩端電壓為220V，副線圈兩端電壓為5V，副線圈中電流為2A，若將該變壓器視為理想變壓器，則（

）A．原、副線圈的匝數(shù)比為1∶44 B．原線圈中的電流約為0.05AC．副線圈兩端電壓的最大值為5V D．原、副線圈的功率之比為44∶1【答案】B【詳解】A．理想變壓器原、副線圈兩端電壓與匝數(shù)成正比，可得故A錯(cuò)誤；BD．理想變壓器原、副線圈功率相等，可得解得原線圈中的電流為故B正確，D錯(cuò)誤；C．原、副線圈中均為正弦交流電，故副線圈兩端電壓的最大值為故C錯(cuò)誤。故選B?！咀兪?-1】在如圖所示的電路中，電阻a、b、c、d的阻值均為r，其他電阻不計(jì)，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比，M、N間輸入的正弦式交變電流的電壓有效值為U，則電阻b中的電流有效值大小為（

）A． B． C． D．【答案】C【詳解】設(shè)電阻c中的電流為I，則副線圈兩端的電壓流過副線圈的電流由可得原線圈兩端電壓流過原線圈的電流則流過電阻b的電流流過電阻a的電流電阻a兩端的電壓又聯(lián)立解得電阻b中的電流有效值大小為故選C?！咀兪?-2】（23-24高二下·江蘇南京·期中）如下圖所示，理想變壓器的原線圈接在的交流電源上，副線圈接有的負(fù)載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為，電流表、電壓表均為理想電表。下列說法正確的是（）A．電流表的示數(shù)為4.4A B．原線圈的輸入功率為96.8WC．電壓表的示數(shù)為22V D．副線圈輸出交流電的周期為50s【答案】B【詳解】AC．由題意可知變壓器輸入電壓的有效值為根據(jù)原副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系可得，副線圈兩端電壓為電壓表的示數(shù)為22V；通過電阻的電流由得電流表的示數(shù)為0.44A，故AC錯(cuò)誤；B．變壓器兩端功率相等，故原線圈的輸入電功率等于輸出功率故B正確；D．交流電的周期變壓器不改變交流電的頻率，故D錯(cuò)誤。故選B?？键c(diǎn)2：含多個(gè)副線圈的變壓器變壓器有多個(gè)副線圈時(shí),電壓比總等于匝數(shù)比,但電流不再與匝數(shù)成反比,要根據(jù)P入=P出，得n1I1＝n2I2＋n3I3＋…?！镜淅?】（23-24高二下·江蘇徐州·階段練習(xí)）理想變壓器如圖所示，原線圈匝數(shù)n1=1000，兩副線圈匝數(shù)分別為n2=600，n3=200，當(dāng)原線圈兩端接在220V的交流電源上時(shí)，原線圈上電流為2A，通過R2的電流為1A，則通過R3的電流為（）A．10A B．7AC．3A D．1A【答案】B【詳解】根據(jù)變壓器電壓之比等于匝數(shù)之比，可知，得根據(jù)理想變壓器輸入功率等于輸出功率得通過R3的電流故選B?！咀兪?-1】（23-24高二下·四川內(nèi)江·階段練習(xí)）風(fēng)力發(fā)電有清潔、可再生等優(yōu)點(diǎn)，某風(fēng)力發(fā)電廠輸出有效值恒定的正弦式交變電流。如圖所示為一理想變壓器，其中兩盞燈泡規(guī)格均為“10V，5W”，負(fù)載的阻值為40Ω，且原、副線圈匝數(shù)比為，當(dāng)接入風(fēng)力發(fā)電廠輸出電壓的電源時(shí)，兩盞燈均正常發(fā)光。下列說法正確的是（

）A．電流在1s時(shí)間內(nèi)改變50次方向 B．流經(jīng)負(fù)載的電流大小為0.75AC．風(fēng)力電廠輸出電壓的有效值為40V D．變壓器輸出功率為40W【答案】C【詳解】A．交流電的頻率為所以在1s時(shí)間內(nèi)方向要改變100次。故A錯(cuò)誤；B．設(shè)原線圈電壓為，兩盞燈均正常發(fā)光，則滿足解得流經(jīng)負(fù)載R的電流大小為故B錯(cuò)誤；C．風(fēng)力電廠輸出電壓的有效值為故C正確；D．變壓器輸出功率為故D錯(cuò)誤。故選C?！咀兪?-2】（2024高二·全國·專題練習(xí)）如圖所示，理想變壓器的原線圈連接峰值為的正弦式交流電，該變壓器的原線圈匝，副線圈未知，匝，兩副線圈分別接上燈泡L和定值電阻。閉合開關(guān)，燈泡正常發(fā)光，已知燈泡的額定功率為8W，額定電流為1A，定值電阻。求：(1)副線圈匝數(shù)；(2)若同時(shí)閉合開關(guān)和，原線圈中的電流。【答案】(1)匝(2)【詳解】（1）對(duì)燈泡由電功率公式可得解得對(duì)原線圈電壓則有由理想變壓器原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比可得解得匝（2）若同時(shí)閉合開關(guān)和，對(duì)副線圈則有解得對(duì)電阻R由電功率公式可得由理想變壓器原、副線圈的功率相等可得解得考點(diǎn)3：自耦變壓器的分析【典例3】（23-24高二下·福建福州·期末）如圖所示，為理想自耦變壓器，其中P為變壓器上的滑動(dòng)觸頭，Q為滑動(dòng)變阻器上的滑片，則以下說法正確的是（

）A．適當(dāng)調(diào)節(jié)變壓器上的滑動(dòng)觸頭P，該自耦變壓器既可升壓也可降壓B．滑片Q不動(dòng)，滑動(dòng)觸頭P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，電流表讀數(shù)變大C．圖示位置，D．滑動(dòng)觸頭P不動(dòng)，滑片Q緩慢向下滑動(dòng)時(shí)，一直在減小【答案】B【詳解】A．適當(dāng)調(diào)節(jié)變壓器上的滑動(dòng)觸頭P，可改變副線圈的匝數(shù)，但副線圈匝數(shù)一直小于原線圈匝數(shù)，故該自耦變壓器只能降壓不能升壓，A錯(cuò)誤；B．滑片Q不動(dòng)，滑動(dòng)觸頭P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，副線圈匝數(shù)增大，根據(jù)可知副線圈電壓增大，則電流增大，電流表讀數(shù)變大，B正確；C．圖示位置，原線圈匝數(shù)大于副線圈匝數(shù)，則有C錯(cuò)誤；D．滑動(dòng)觸頭P不動(dòng)，副線圈匝數(shù)不變，則不變，D錯(cuò)誤。故選B?！咀兪?-1】（23-24高二下·福建莆田·期末）如圖所示是一種調(diào)壓變壓器的原理圖，線圈AB繞在一個(gè)圓形的鐵芯上，A、B端加上的交流電壓，通過移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P來調(diào)節(jié)C、D端輸出電壓。當(dāng)P處于圖示位置時(shí)，原、副線圈的匝數(shù)比?，F(xiàn)想將一個(gè)“12V，6W”的燈泡接到輸出端C、D，下列操作可使燈泡正常發(fā)光的是（）A．僅將P順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到合適位置B．僅將P逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到合適位置C．僅將燈泡串聯(lián)一個(gè)阻值為196Ω的電阻D．僅將燈泡并聯(lián)一個(gè)阻值為196Ω的電阻【答案】AC【詳解】AB．輸入電壓的有效值為根據(jù)變壓器兩端的電壓與線圈的匝數(shù)的關(guān)系，可知燈泡的額定電壓為12V，可知現(xiàn)在想將一個(gè)“12V，6W”的燈泡接到輸出端C、D，要想讓燈泡正常發(fā)光，可以將P順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到合適的位置，減小副線圈的匝數(shù)。故A正確，B錯(cuò)誤；CD．可以在副線圈串聯(lián)一個(gè)電阻，起到分壓的作用；因?yàn)楦本€圈中的電流為則串聯(lián)的電阻阻值為故C正確，D錯(cuò)誤。故選AC?！咀兪?-2】（多選）（23-24高二下·山東菏澤·期中）一個(gè)理想的自耦變壓器左端通過定值電阻和電流表接交變電源，電源電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系為，右端接入如圖所示電路，、為定值電阻，為滑動(dòng)變阻器，電壓表和電流表均為理想交流電表。的最大電阻也為5Ω，不計(jì)導(dǎo)線的電阻。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸頭調(diào)至最上端時(shí)電流表示數(shù)、電壓表示數(shù)。下列說法正確的是（）A．滑動(dòng)變阻器的觸頭向上滑動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)減小B．保持不變，當(dāng)自耦變壓器的可動(dòng)端逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表的示數(shù)增大C．電阻的阻值為20ΩD．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸頭調(diào)至最上端，電流表示數(shù)時(shí)，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1【答案】BD【詳解】A．設(shè)右端電路的總電阻為R，在功率不變的前提下，自耦變壓器及右側(cè)的電路可等效為一接在原線圈電路的電阻，有原、副線圈的電流關(guān)系則當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸頭向上滑動(dòng)時(shí)，R增大，增大，所以分得的電壓增大，即原線圈兩端電壓增大，所以副線圈兩端電壓增大，電壓表的示數(shù)增大，故A錯(cuò)誤；B．當(dāng)自耦變壓器的可動(dòng)端逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，n2增大，RD減小，原線圈電路中總電阻減小，電流增大，電流表的示數(shù)增大，故B正確；CD．電源的電壓有效值為副線圈中的電流為則原副線圈的匝數(shù)比為原線圈的輸入電壓為副線圈的電壓為則兩端的電壓為所以的阻值為故C錯(cuò)誤，D正確。故選BD?？键c(diǎn)4：變壓器的動(dòng)態(tài)分析三個(gè)決定原則：輸入電壓U1決定輸出電壓U2，輸出電流I2，決定輸入電流I1，輸出功率P2，決定輸入功率P1。【典例4】（2024·湖北·模擬預(yù)測）如圖所示，理想變壓器原線圈接入電壓恒定的正弦交流電，副線圈接入最大阻值為R的滑動(dòng)變阻器和阻值為R的定值電阻，電壓表和電流表均為理想交流電表。在變阻器滑片從a端向b端緩慢移動(dòng)的過程中（）A．電流表A示數(shù)增大 B．電壓表V示數(shù)減小C．定值電阻R消耗的功率減小 D．原線圈的輸入功率先減小后增大【答案】C【詳解】B．根據(jù)可知副線圈電壓保持不變，即電壓表V示數(shù)不變，故B錯(cuò)誤；A．分析右端電路可知，R與滑動(dòng)變阻器下半部分并聯(lián)后，再與上半部分串聯(lián)接入電路。設(shè)滑動(dòng)變阻器下邊的電阻為x，則副線圈中的總電阻為當(dāng)變阻器滑片從a端向b端緩慢移動(dòng)的過程中，副線圈的阻值增大，根據(jù)可知副線圈電流減小，由可知原線圈電流減小，即電流表A示數(shù)減小，故A錯(cuò)誤；C．在變阻器滑片從a端向b端緩慢移動(dòng)的過程中，滑動(dòng)變阻器下半部分和R并聯(lián)部分電壓減小，定值電阻R消耗的功率減小，故C正確；D．原線圈的輸入功率隨著原線圈電流的減小而減小，故D錯(cuò)誤。故選C?！咀兪?-1】（23-24高二下·內(nèi)蒙古通遼·期末）如圖甲為理想變壓器的示意圖，其原、副線圈的匝數(shù)比為4：1，電壓表和電流表均為理想電表，R1為阻值隨溫度升高而變小的熱敏電阻，R為定值電阻。若發(fā)電機(jī)向原線圈輸入如圖乙所示的正弦交流電。下列說法中正確的是（）A．原線圈兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為B．t=0.01s時(shí)，穿過線圈的磁通量最小C．R1溫度升高時(shí)，電流表示數(shù)變大、電壓表示數(shù)變大D．R1溫度升高時(shí)，變壓器的輸入功率變大【答案】D【詳解】A．由圖乙可知交流電壓最大值周期可由周期求出角速度的值為則可得交流電壓u的表達(dá)式故A錯(cuò)誤；B．t=0.01s時(shí)，瞬時(shí)值為零，及磁場量變化速度為0，此時(shí)穿過線圈的磁通量最大，故B錯(cuò)誤；CD．R1溫度升高時(shí)，其阻值變小，副線圈中的電流I2變大，則原線圈中電流也變大，由得，變壓器的輸入功率變大，電壓表讀數(shù)則U3減小，故C錯(cuò)誤，D正確；故選D?！咀兪?-2】（多選）（2024·四川巴中·一模）如圖所示，理想變壓器原線圈接的交流電，原、副線圈匝數(shù)比，已知定值電阻，，R是滑動(dòng)變阻器，電壓表和電流表均為理想交流電表，以下說法正確的是（

）A．時(shí)，理想變壓器的輸出功率最大B．理想變壓器的最大輸出功率為C．理想變壓器的輸出功率最大時(shí)，電流表的示數(shù)為D．時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率最大【答案】AD【詳解】AB．根據(jù)題意，電源電動(dòng)勢有效值如圖：假設(shè)原線圈中的電壓為，電流為，可認(rèn)為虛線框中為等效電阻又，，求得①則電路可看成是由r和組成的電路，若使變壓器輸出功率最大，則的功率最大，根據(jù)根據(jù)基本不等式，當(dāng)時(shí)，的輸出功率最大，此時(shí)由①式可得輸出的最大功率A正確，B錯(cuò)誤；C．理想變壓器的輸出功率等于負(fù)載電阻總功率，則有可得故C錯(cuò)誤；D．要使滑動(dòng)變阻器上的功率最大，把r按照上述規(guī)則等效到副線圈中，有求得如圖所示：把虛線框看成是電源，內(nèi)阻當(dāng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器輸出功率最大，此時(shí)D正確。故選AD?？键c(diǎn)5：變壓器與電磁感應(yīng)的聯(lián)系【典例5】（多選）（23-24高二下·福建泉州·期末）如圖所示，一矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，繞垂直磁場方向的軸OO'以轉(zhuǎn)速10r/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的匝數(shù)為N，面積為S，電阻不計(jì)。線圈通過電刷與一理想變壓器的原線圈相連，變壓器的副線圈接有兩只電阻均為2Ω的相同燈泡L1和L2，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10：1，若開關(guān)S斷開時(shí)L1正常發(fā)光，此時(shí)電流表示數(shù)為0.1A，電表為理想電表，則（）A．若從線圈平面平行于磁場方向開始計(jì)時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值為（V）B．若增大原、副線圈匝數(shù)比，變壓器輸入功率減小C．若開關(guān)S閉合，燈泡L1將變暗D．若開關(guān)S閉合，電流表示數(shù)將變大【答案】BD【詳解】A．開關(guān)S斷開L1正常發(fā)光時(shí)有可知可知感應(yīng)電動(dòng)勢的峰值為若從線圈平面平行于磁場方向開始計(jì)時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值為A錯(cuò)誤；B．由輸入電壓不變，若增大原、副線圈匝數(shù)比，輸出電壓、電流減小，輸出功率減小，變壓器輸入功率也減小，B正確；C．若開關(guān)S閉合，輸出電壓不變，故燈泡L1亮度不變，C錯(cuò)誤；D．若開關(guān)S閉合，輸出電壓不變，輸出端電阻減小，輸出電流增加，輸入電流也增加，電流表示數(shù)將增大，D正確；故選BD?！咀兪?-1】（多選）（24-25高二上·新疆烏魯木齊·期中）圖甲是一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)構(gòu)造示意圖。磁極N、S間的磁場看成勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為T，線圈共100匝，矩形線圈的面積為S。該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢圖像如圖乙所示，該交流電通過自耦變壓器對(duì)一定值電阻R供電，不計(jì)發(fā)電機(jī)內(nèi)阻，則下列說法正確的是（）A．矩形線圈面積為0.12m2B．電阻中電流方向每秒鐘改變10次C．當(dāng)變壓器滑片Р向上滑動(dòng)時(shí)，電阻R消耗的功率增大D．線圈從t=0開始轉(zhuǎn)過90°的過程中，電壓表的讀數(shù)先增大后減小【答案】AB【詳解】A．從乙圖中可知線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢最大值為12V，周期為0.2s，根據(jù)解得A正確；B．由于周期為0.2s，則1s內(nèi)共有5個(gè)周期，每個(gè)周期內(nèi)電流方向變化2次，故電阻中電流方向每秒鐘改變10次，B正確；D．電壓表測得數(shù)值是電壓有效值，保持不變，D錯(cuò)誤；C．變壓器的滑片P向上滑時(shí)，原線圈的匝數(shù)增大，根據(jù)可知變壓器副線圈輸出電壓減小，故電阻消耗的功率減小，C錯(cuò)誤。故選AB?！咀兪?-2】（24-25高三上·陜西安康·開學(xué)考試）如圖所示，交流發(fā)電機(jī)連接理想變壓器向燈泡L和電風(fēng)扇M供電，二者均正常工作。已知電源電動(dòng)勢，定值電阻，燈泡L上標(biāo)有“60W，20V”的字樣，電風(fēng)扇M內(nèi)阻為2Ω，理想電流表A的示數(shù)為4A，電路中其余電阻不計(jì)。下列判斷正確的是（）A．電風(fēng)扇輸出的機(jī)械功率是16WB．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比C．若電風(fēng)扇所在支路發(fā)生斷路故障，此時(shí)燈泡L仍發(fā)光，則燈泡L的功率變大D．副線圈中的電流方向每秒鐘改變200次【答案】C【詳解】A．電流表的示數(shù)I=4A流過燈泡L的電流則風(fēng)扇所在支路的電流I2=1A風(fēng)扇的輸出功率A錯(cuò)誤；B．矩形線圈產(chǎn)生的正弦式交變電壓的有效值為U=220V燈泡L正常發(fā)光，則副線圈電壓為U2=20V副線圈的功率則原線圈電流電阻R上的電壓降則原線圈電壓原、副線圈的匝數(shù)比B錯(cuò)誤；C．若電風(fēng)扇所在支路發(fā)生斷路故障，將副線圈電路等效為一個(gè)電阻R負(fù)，R負(fù)變大，則U2變大，燈泡L的功率變大，C正確；D．由可知?jiǎng)t周期電流方向一個(gè)周期內(nèi)改變2次，則每秒鐘改變100次，D錯(cuò)誤。故選C?？键c(diǎn)6：原副線圈的負(fù)載問題變壓器原線圈(或副線圈)串聯(lián)電阻(或燈泡)的情形，是高考的?？键c(diǎn),也是本節(jié)的難點(diǎn)。解答此類題目時(shí),關(guān)鍵要明確電壓關(guān)系：如下圖所示。所示,變壓器原線圈接有負(fù)載(燈泡)，此狀況下,,因?yàn)樨?fù)載會(huì)分擔(dān)U1的一部分電壓。【典例6】（24-25高二下·全國·單元測試）如圖（a）所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為11:1，副線圈與理想電流表、理想電壓表以及負(fù)載電阻R連接成閉合回路，原線圈接電壓為U0的交流電源，R兩端電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖（b）所示，負(fù)載電阻R=20Ω。下列說法中正確的是（）A．變壓器輸入電壓的最大值是 B．電流表的示數(shù)為C．原線圈輸入交流電的頻率是100Hz D．變壓器的輸入功率是10W【答案】A【詳解】A．正弦式交變電流的有效值是最大值的，由圖（b）可知副線圈兩端電壓的有效值為原、副線圈匝數(shù)比為11:1，由可得原線圈兩端電壓的有效值則其最大值為，故A正確；B．電流表示數(shù)為交變電流的有效值，故即電流表示數(shù)為0.5A，故B錯(cuò)誤；C．由題圖（b）可知交流電的周期為0.02s，由可知頻率為50Hz，變壓器原、副線圈交流電頻率相等，所以原線圈輸入交流電的頻率是50Hz，故C錯(cuò)誤；D．副線圈功率理想變壓器原、副線圈功率相等，所以變壓器輸入功率為5W，故D錯(cuò)誤。故選A?！咀兪?-1】（24-25高二下·全國·課后作業(yè)）如圖所示，一理想變壓器原線圈與的交流電源連接，兩副線圈分別接燈泡和電動(dòng)機(jī)，原線圈匝數(shù)，連接電動(dòng)機(jī)的副線圈匝數(shù)，電流表示數(shù)為2A，標(biāo)注有“110V

55W”的燈泡正常發(fā)光，電動(dòng)機(jī)線圈的總電阻為，則下列說法中正確的是（

）A．流過燈泡的交變電流的頻率為60Hz B．燈泡兩端的電壓峰值為110VC．流過電動(dòng)機(jī)的電流為55A D．電動(dòng)機(jī)的輸出功率為336W【答案】D【詳解】A．交流電源的頻率變壓器不改變交流電的頻率，故A錯(cuò)誤；B．燈泡的額定電壓為有效值，即110V，則燈泡兩端的電壓峰值為，故B錯(cuò)誤；CD．根據(jù)可得根據(jù)功率相等，則有解得電動(dòng)機(jī)的輸出功率為故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。【變式6-2】（24-25高二下·全國·期末）一交流電源電壓，已知變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1，燈泡的額定功率為16W，燈泡的額定功率為18W，排氣扇電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為，電流表的示數(shù)為4A，用電器均正常工作，電表均為理想電表，則（）A．電壓表示數(shù)為20VB．流過燈泡的電流為40AC．排氣扇電動(dòng)機(jī)的熱功率為9WD．整個(gè)電路消耗的功率為43W【答案】C【詳解】AB．由題意知副線圈中的電流為4A，則由變流比公式可得，原線圈中的電流即通過燈泡的電流由可得燈泡兩端的電壓故原線圈兩端的電壓為則由變壓比公式可得副線圈兩端電壓即電壓表示數(shù)為，故AB錯(cuò)誤；C．由可得通過燈泡的電流為則通過排氣扇的電流為故排氣扇電動(dòng)機(jī)的熱功率為，故C正確；D．整個(gè)電路的總功率為，故D錯(cuò)誤。故選C。一、單選題1．（23-24高二下·河南信陽·期末）如圖所示，理想變壓器的A、B兩端接入正弦交流電，為熱敏電阻（溫度升高時(shí)其電阻減?。瑒t（）A．在時(shí)，電壓表的示數(shù)為零B．處溫度升高時(shí)，電壓表的示數(shù)變小C．處溫度升高時(shí)，電流表A示數(shù)變小D．處溫度升高時(shí)，電壓表的示數(shù)變小【答案】D【詳解】A．電壓表讀數(shù)是交流電有效值，故始終不為零，故A錯(cuò)誤；B．原線圈電壓不變，則電壓表的示數(shù)不變，故B錯(cuò)誤；CD．根據(jù)由于匝數(shù)比不變，則副線圈輸出電壓不變，溫度升高時(shí)，阻值減小，副線圈負(fù)載總電阻變小，則副線圈電流增大，即電流表A示數(shù)變大，定值電阻R兩端電壓增大，副線圈輸出電壓等于R兩端電壓和示數(shù)之和，所以電壓表的示數(shù)變小，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。2．（23-24高二下·廣東茂名·期末）如圖所示某一火警報(bào)警系統(tǒng)原理圖，理想變壓器原線圈接有電壓有效值恒定的交流電源，已知圖中電阻R的阻值恒定，熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，電壓表和電流表均為理想電表，當(dāng)處的溫度升高時(shí)，下列說法正確的是（）A．電流表的示數(shù)將減小 B．電流表的示數(shù)將增大C．電壓表的示數(shù)將減小 D．電路消耗的總功率不變【答案】B【詳解】C．原線圈接有電壓有效值恒定的交流電源，且原、副線圈匝數(shù)比不變，則副線圈的輸出電壓不變，電壓表的示數(shù)不變，故C錯(cuò)誤；AB．當(dāng)?shù)淖柚惦S溫度升高而減小時(shí)，副線圈的總電阻減小，根據(jù)可知副線圈中的電流增大，則原線圈中的電流增大，電流表的示數(shù)增大，故A錯(cuò)誤，B正確；D．當(dāng)?shù)淖柚惦S溫度升高而減小時(shí)，由上述分析可知，電路中的電壓不變，電流增大，則電路消耗的總功率將增大，故D錯(cuò)誤。故選B。3．（23-24高二下·廣西河池·期末）實(shí)驗(yàn)室用交流發(fā)電機(jī)和理想變壓器組合給阻值為12Ω的電阻R0供電，電路如圖所示。交流發(fā)電機(jī)的線圈內(nèi)阻為4Ω，導(dǎo)線電阻不計(jì)，當(dāng)理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶3時(shí)，R0消耗的功率與線圈內(nèi)阻消耗的功率比為（）A．1∶1 B．3∶1 C．1∶3 D．1∶4【答案】C【詳解】原副線圈的電流之比為根據(jù)R0消耗的功率為線圈內(nèi)阻消耗的功率為解得R0消耗的功率與線圈內(nèi)阻消耗的功率比為故選C。4．（23-24高二下·天津西青·期末）如圖所示是某風(fēng)力發(fā)電節(jié)能路燈的電路簡化圖。風(fēng)速為v時(shí)，交流發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢表達(dá)式為，能感應(yīng)風(fēng)速大小的調(diào)節(jié)器（不消耗副線圈電路的電能）可以控制變壓器副線圈的滑片P上下移動(dòng)，使燈泡始終保持額定電壓正常發(fā)光，下列說法正確的是（）A．風(fēng)速變大時(shí)，流過燈泡的電流變大B．風(fēng)速變大時(shí)，滑片P將向下移動(dòng)C．風(fēng)速變小時(shí)，變壓器的輸入電壓變大D．風(fēng)速變小時(shí)，變壓器的輸出電壓變大【答案】B【詳解】AD．調(diào)節(jié)器可以控制變壓器副線圈的滑片P上下移動(dòng)，使燈泡始終保持額定電壓正常發(fā)光，所以風(fēng)速變大或變小時(shí)，流過燈泡的電流不變，變壓器的輸出電壓不變，故AD錯(cuò)誤；C．由題意知所以風(fēng)速變小時(shí)，交流發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢變小，則變壓器的輸入電壓變小，故C錯(cuò)誤；B．由變壓器原副線圈電壓與匝數(shù)關(guān)系由于風(fēng)速變大時(shí)，輸入電壓增大，而輸出電壓不變，原線圈匝數(shù)不變時(shí)，應(yīng)減小，則滑片P向下移動(dòng)，故B正確。故選B。5．（23-24高二下·甘肅·期末）如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比，原線圈接在的交流電源上，電路中電壓表和電流表均為理想交流電表，燈泡的電阻為6Ω，則（

）A．電壓表的讀數(shù)為 B．電流表的讀數(shù)為1AC．原、副線圈交變電流的頻率之比為 D．原、副線圈交變電流的功率之比為【答案】B【詳解】A．由題意可知，輸入電壓的有效值為根據(jù)可得所以電壓表的讀數(shù)為故A錯(cuò)誤；B．電流表的讀數(shù)為故B正確；CD．變壓器只改變電壓和電流，不改變頻率和功率，所以原、副線圈交變電流的頻率之比和功率之比均為1∶1，故CD錯(cuò)誤。故選B。6．（23-24高二下·甘肅白銀·期末）在如圖所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為和，定值電阻的阻值為R，在輸入端a、b間接正弦交流電壓，則通過理想電流表的電流為（）A． B． C． D．【答案】D【詳解】在輸入端a、b間接正弦交流電壓，則主線圈的電壓有效值設(shè)副線圈兩端的電壓為U2，根據(jù)則根據(jù)歐姆定律，通過理想電流表的電流為故選D。7．（23-24高二下·北京西城·期末）如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比，，C為電容器。已知加在原線圈兩端的正弦式交變電流的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，則（）A．副線圈交流電的頻率為100Hz B．副線圈中交流電壓表的示數(shù)為20VC．通過電阻的電流為 D．電阻的電壓小于20V【答案】B【詳解】A．根據(jù)變壓器原理可知原副線圈中電流的周期、頻率相同，周期為0.02s，則頻率為故A錯(cuò)誤；B．由圖乙可知原線圈最大電壓為，有效值為再根據(jù)原副線圈的電壓之比等于匝數(shù)之比可知副線圈電壓的為故B正確；CD．電壓表同時(shí)測副線圈和電阻的電壓，則電阻的電壓等于20V，通過其電流故CD錯(cuò)誤。故選B。二、多選題8．（24-25高二上·河北邯鄲·階段練習(xí)）如圖甲所示，一理想變壓器一端接入交流發(fā)電機(jī)，其中矩形線框在足夠大的勻強(qiáng)磁場中繞軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，匝數(shù)為5匝，穿過線圈平面的磁通量隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示，線框的電阻不計(jì)，理想變壓器的另一端接有燈泡與二極管，燈泡上均標(biāo)有“”的字樣，開關(guān)S斷開時(shí)，燈泡正常發(fā)光，A為理想電流表，則下列說法正確的是（）A．從圖示位置開始計(jì)時(shí)，線框內(nèi)產(chǎn)生的交變電壓的瞬時(shí)值為B．理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為C．開關(guān)閉合時(shí)，發(fā)電機(jī)的輸出功率變?yōu)樵瓉淼谋禗．開關(guān)閉合時(shí)，電流表的示數(shù)是【答案】AD【詳解】A．由磁通量的定義可知，穿過線框的磁通量滿足故有又有從圖示位置開始計(jì)時(shí)，故線框內(nèi)產(chǎn)生的交變電壓的瞬時(shí)值為故A正確；B．設(shè)原、副線圈兩端的電壓分別為，則因?yàn)槎O管的影響，只有正向?qū)ǖ慕蛔冸娏鞑拍芡ㄟ^，由電流的熱效應(yīng)可知可得燈泡兩端的電壓有效值為又因?yàn)闊襞菡０l(fā)光，故得故原、副線圈匝數(shù)比為故B錯(cuò)誤；C．開關(guān)閉合時(shí)，由于匝數(shù)比沒變，故燈泡兩端的電壓保持不變，則燈泡都能夠達(dá)到額定電功率，則副線圈的功率變?yōu)樵瓉淼?倍，發(fā)電機(jī)的輸出功率等于副線圈的功率，故也變?yōu)樵瓉淼?倍，故C錯(cuò)誤；D．開關(guān)閉合時(shí)，由于燈泡都達(dá)到額定電流，故兩燈泡支路的電流之和，又由于二極管的影響，副線圈的電流又因?yàn)楣孰娏鞅淼淖x數(shù)故D正確。故選AD。9．（24-25高二下·全國·單元測試）如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為、，定值電阻，理想電流表的示數(shù)為0.5A，a、b兩端接正弦交流電源。下列判斷正確的是（）A．B．理想電壓表V的示數(shù)C．理想電流表的示數(shù)D．定值電阻R中電流變化的頻率為50Hz【答案】CD【詳解】B．根據(jù)題意可知交流電壓的最大值理想電壓表的示數(shù)為交流電壓的有效值，為故B錯(cuò)誤；C．理想變壓器原、副線圈兩端功率相等，有解得故C正確；A．由理想變壓器電流與匝數(shù)的關(guān)系可得故A錯(cuò)誤；D．定值電阻R中電流變化的頻率為故D正確。故選CD。10．（2024·廣西來賓·模擬預(yù)測）如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，一邊長為L的單匝正方形線圈abcd繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω，矩形線圈通過滑環(huán)E、F與理想變壓器相連，理想變壓器與阻值為R的負(fù)載電阻相連，不計(jì)其它電阻，變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為k，圖示位置線圈平面與磁場平行，下列說法正確的是（

）A．當(dāng)線圈平面與磁場垂直時(shí)，線圈中的電動(dòng)勢最大B．電阻R中的電流方向每秒鐘改變次C．從圖示位置開始計(jì)時(shí)，線圈中的電動(dòng)勢e隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為D．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中電阻R的功率為【答案】BD【詳解】A．當(dāng)線圈平面與磁場平行時(shí)，線圈中的電動(dòng)勢最大。故A錯(cuò)誤；B．依題意，有線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為電阻R中的電流方向每秒鐘改變的次數(shù)為故B正確；C．線圈中的電動(dòng)勢最大值為圖示位置線圈平面與磁場平行，此時(shí)電動(dòng)勢最大，則線圈中的電動(dòng)勢e隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為故C錯(cuò)誤；D．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中變壓器原線圈兩端電壓有效值副線圈兩端電壓有效值電阻R的功率聯(lián)立，解得故D正確。故選BD。三、解答題11．（23-24高二下·江蘇常州·期中）電動(dòng)曬衣桿方便實(shí)用，在日常生活中得到廣泛