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3.3 变压器
目录
模块一 知己知彼 1
模块二 知识掌握 1
知识点一 变压器的原理 1
知识点二 实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 3
知识点三 理想变压器的基本关系 5
模块三 巩固提高 9
模块一 知己知彼
考点分布 命题趋势
1.知道变压器的构造,理解变压器的工作原理.( 2.会用变压器原、副线圈电压、电流的关系解决相关实际问题. 3.了解几种常见变压器 本讲是高考对交变电流部分考查的重点和难点所在，再现率高，多以选择题形式呈现，涉及变压器基本规律的运用、动态分析等主干知识点.平均难度中等及以下，与新情境相结合将成为趋势，分值为4~10分
模块二 知识掌握
知识点一 变压器的原理
【情境导入】
1．把两个没有用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。接通电源，我们会看到小灯泡发光，结合实验现象思考变压器的原、副线圈没有连在一起，原线圈中的电流是如何“流到”副线圈中去的？
2．探究分析变压器中闭合铁芯的作用是什么？
【知识梳理】
1．构造：由 和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫作 ，与负载连接的线圈叫作 ．
2．原理： 现象是变压器工作的基础．原线圈中电流的大小、方向在不断变化，铁芯中激发的 也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生 ．
【重难诠释】
1．变压器的构造
变压器由闭合铁芯、原线圈、副线圈组成，其构造示意图与电路中的符号分别如图甲、乙所示．
2．变压器的工作原理图
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．
知识点二 实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
【重难诠释】
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(如图甲)、学生电源、开关、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)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．实验结论
实验分析表明，在误差允许范围内，原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即＝.
5．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选用适当的挡位进行测量．
（2023春 如皋市校级月考）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4～6节干电池作为电源
B．使用电压表测电压时，要先用最小量程挡试测
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
（2022秋 海淀区校级期末）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某小组按如图所示组装变压器并进行研究。实验时，原线圈接“0”“8”接线柱，副线圈接“0”“1”接线柱，原线圈两端连接低压交流电源10V挡，用交流电压表测得副线圈两端的电压为0.4V，这与其他小组的正确实验结论明显不一致。对于这个小组实验结论出现明显偏差的原因，最有可能的是（ ）
A．原线圈匝数太多，电阻过大
B．铁芯没有闭合，漏磁过多
C．副线圈匝数太少，增加实验误差
D．副线圈的电阻太小
（2023春 安徽期中）某实验小组，利用实验室中的器材完成“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验。实验器材包括：学生电源一个、可拆变压器一个、多用电表一个、导线若干。其中可拆变压器如图：
（1）学生电源应选用 低压 （选填“低压”或“高压”）交流电源；
（2）下列关于本实验的说法正确的是 D ；
A．通电时，可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路
B．测量原、副线圈的电压时，可以使用大量程的直流电压挡
C．若原线圈接0、8接线柱（800匝线圈），副线圈接0、4接线柱（400匝线圈），副线圈电压大于原线圈电压
D．保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈匝数，可探究副线圈上电压与匝数的关系
（3）若变压器的匝数分别是na＝400匝和nb＝800匝，实验测量数据如表：
Ua/V 1.8 2.9 3.8 4.9
Ub/V 4.0 6.0 8.0 10.0
根据测量数据可判断连接电源的线圈是 nb 。（选填“na”或“nb”）
知识点三 理想变压器的基本关系
【情境导入】
变压器线圈两端的电压与匝数的关系可以通过实验来探究。
器材：可拆变压器、学生电源、多用电表、导线若干
实验步骤：(1)按图示电路连接电路。
(2)原线圈接6 V低压交流电源，保持原线圈匝数n1不变，分别取副线圈匝数n2＝n1、n1、2n1，用多用电表交流电压挡分别测出副线圈两端的电压，记入表格。
(3)原线圈接6 V低压交流电源，保持副线圈匝数n2不变，分别取原线圈匝数n1＝n2、n2、2n2，用多用电表交流电压挡分别测出副线圈两端的电压，记入表格。
总结实验现象，得出什么结论？
【知识梳理】
1．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”．
2．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 ，即＝.
3．两类变压器
副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器叫作 变压器；副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫作 变压器．
4. 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．
【重难诠释】
1．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(2)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等于输出功率，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＋…
（2023 莱阳市校级模拟）如图甲所示的电路，理想变压器原、副线圈的匝数分别为100和50，定值电阻R1＝R2＝20Ω，电源两端电压随时间变化的关系图像如图乙所示，已知电压表和电流表为理想电表，则（ ）
A．副线圈中电流频率为50Hz
B．电流表示数为1A
C．电压表示数为50V
D．电阻R2的功率为70W
（2023春 南宁期末）电吹风是常用的家用电器，一种电吹风的内部电路如图所示，图中a、b、c、d为四个固定点。可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。已知电吹风吹冷风时的输入功率为60W，小风扇的额定电压为60V，正常工作时小风扇的输出功率为52W，变压器为理想变压器，则（ ）
A．小风扇的内阻为8Ω
B．变压器原、副线圈的匝数比为
C．当扇形金属触片P与触点c、d接触时，电吹风吹热风
D．当扇形金属触片P与触点a、b接触时，电吹风吹冷风
（2023 杭州一模）近年，无线充电技术得到了广泛应用，其简化的充电原理图如图所示。发射线圈所加电压为U＝220V的家用交流电、匝数为1100匝，接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，忽略其它损耗，下列说法正确的是（ ）
A．接收线圈的输出电压的有效值约为8V
B．发射线圈与接收线圈中电流之比约为1：22
C．发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比约为22：1
D．发射线圈中的磁通量变化率与接收线圈的磁通量变化率相同
（2023 海淀区校级三模）如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1：2，副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W，原线圈电路中接有电压表和电流表。已知灯泡正常发光，若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则（ ）
A．V
B．I＝0.05A
C．原线圈输入功率为W
D．流过灯泡电流的最大值可达A
（2023春 福州期末）如图，理想变压器输入端电压随时间变化为u＝220sin（100πt）V，在原线圈回路中串联阻值为R的电阻，a、b、c为副线圈上的3个抽头。若仅在抽头a、b间接入阻值为R的电阻，原线圈回路中电阻R消耗的功率为P；若仅在抽头b、c间接入阻值为4R的电阻，原线圈回路中电阻R消耗的功率也为P。已知原线圈匝数n1与a、b间线圈匝数n2之比为5：1，下列说法正确的是（ ）
A．a、b间线圈匝数n2与b、c间线圈匝数n3之比为1：2
B．原线圈匝数n1与b、c间线圈匝数n3之比为5：3
C．仅在抽头a、b间接入电阻R时，a、b两端电压为44V
D．仅在抽头b、c间接入电阻R时，b、c两端电压为88V
模块三 巩固提高
（2023 延庆区一模）如图所示，理想变压器输入电压保持不变，副线圈接有两个灯泡和一个定值电阻R，电流表、电压表均为理想电表。开关S原来是断开的，现将开关S闭合，则（ ）
A．电流表的示数减小
B．电压表的示数增大
C．原线圈输入功率减小
D．电阻R消耗的电功率增大
（2023 历下区校级模拟）理想变压器原副线圈匝数之比为1：3，原线圈上有一电阻R1＝R，副线圈上电阻箱R2的阻值调整范围是0～2R，使原线圈接在一交流电源上，若使R2的功率最大，则R2的阻值应调节为（ ）
A．0.5R B．R C．1.5R D．2R
（2023春 常熟市校级月考）如图甲所示为某钳形电流表的工作原理图。当通有交流电的导线从环形铁芯的中间穿过时，与绕在铁芯上的线圈相连的电表G指针会发生偏转，不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗，已知n2＝1000匝，下列说法正确的是（ ）
A．用该表测交流电时，G中通过的是恒定电流
B．若G中通过的电流为50mA，则导线中的被测电流为50A
C．若导线中通过的是图乙所示矩形脉冲交流电，G无示数
D．当用该表测量400Hz的电流时，测量值比真实值偏小
（2023 马鞍山二模）近些年我国手机闪充功能发展迅速，已经处于国际领先水平。图甲是某国产超级快速无线充电器CP62R，可提供最大50W的无线充电功率。其工作原理近似为一个理想变压器如图乙所示，当送电线圈接上220V、50Hz的正弦交变电流时，受电线圈中会产生交变电流。送电线圈的匝数为n1，受电线圈的匝数为n2，且n1：n2＝5：1。当该装置给手机快速充电时，下列判断正确的是（ ）
A．送电线圈和受电线圈通过互感实现能量传递
B．流过送电线圈的电流大于受电线圈的电流
C．受电线圈的输出电压大于送电线圈的输入电压
D．每秒钟通过受电线圈的电流方向改变50次
（2022秋 浏阳市期末）某同学自己绕制了两个线图套在可拆变压器的铁芯上，组成了一个新变压器，如图甲所示，线圈a作为原线圈连接到学生电源的交流输出端，原、副线圈的匝数比为4：1，电源输出的电压如图乙所示，线圈b接小灯泡。若他组成的新变压器可视为理想变压器，则（ ）
A．电源输出电压的频率为100Hz
B．若小灯泡两端并联交流电压表，则此电压表示数为9V
C．若小灯泡两端并联一个电阻，电源的输出功率减小
D．将线圈a改接在学生电源的直流输出端，小灯泡也能发光
（2023 雁塔区校级模拟）如图所示为理想变压器，原线圈的匝数为1000匝，两个副线圈的匝数分别为50匝和100匝，L1是“6V，2W”的小灯泡，L2是“12V，4W”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（ ）
A． A B． A C． A D． A
（2023 北京）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12V的正弦交流电源，副线圈接额定电压为3.8V的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为2.5V。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3.8V小灯泡并联起来接入副线圈
（2023 日照一模）某电动牙刷的充电装置含有变压器，原、副线圈匝数之比为50：1，用正弦交流电给此电动牙刷充电时，原线圈两端电压的有效值为220V，副线圈电流的有效值为2.0A，若将该变压器视为理想变压器，则（ ）
A．副线圈两端电压的有效值约为6.2V
B．原线圈电流的有效值为100A
C．副线圈两端电压的最大值约为6.2V
D．变压器的输入功率与输出功率之比为50：1
（2023春 硚口区校级月考）如图所示，理想变压器原线圈输入电压u＝Umsinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器，V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；A1和A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示，变压器原副线圈匝数分别为n1和n2。下列说法正确的是（ ）
A．
B．
C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大
D．滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小
（2023 南宁模拟）如图所示是手机无线充电器原理图，通过充电器的发射线圈和手机上的接收线圈传递能量。在发射线圈接上220V、50Hz的正弦交变电流，手机的接收线圈就会产生交变电流，该电流经过整流电路转化为直流电给手机充电。两线圈均可看作理想线圈，且无漏磁，接收线圈两端电压的峰值为10V，手机充电功率为30W，不计整流电路手机电池整流消耗的功率，则（ ）
A．原、副线圈的匝数比为22：1
B．接收线圈中的电流方向每秒变化50次
C．发射线圈中电流的有效值为
D．接收线圈电流的峰值为3A
（2023 长春模拟）如图甲所示的电路中，变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数比为2：1，电压表和电流表均为理想电表，定值电阻R1＝R2＝10Ω，M、N输入如图乙所示的电压，时间内为正弦曲线，则电压表和电流表的示数分别为（ ）
A．、 B．16V、0.8A C．16V、0.2A D．、
（2023 河东区二模）近年来，我国环形变压器从无到有，已形成相当大的生产规模，广泛应用于计算机、医疗设备、家电设备和灯光照明等方面，如图甲所示。环形变压器与传统方形变压器相比，漏磁和能量损耗都很小，可视为理想变压器。如图乙所示的环形变压器原线圈匝数n1＝880匝，副线圈接一个“12V 22W”的照明电灯，电压表与电流表均为理想交流电表。原线圈两端的交流电压随时间变化的关系图像如图丙所示，最大值为Um，此时照明电灯恰好正常发光。则（ ）
A．副线圈匝数为n2＝34匝
B．该交流电的方向每秒改变50次
C．此时电流表的读数为0.1A
D．在t＝1.5×10﹣2s时刻，电压表的示数为零
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3.3 变压器
目录
模块一 知己知彼 1
模块二 知识掌握 1
知识点一 变压器的原理 1
知识点二 实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 3
知识点三 理想变压器的基本关系 6
模块三 巩固提高 12
模块一 知己知彼
考点分布 命题趋势
1.知道变压器的构造,理解变压器的工作原理.( 2.会用变压器原、副线圈电压、电流的关系解决相关实际问题. 3.了解几种常见变压器 本讲是高考对交变电流部分考查的重点和难点所在，再现率高，多以选择题形式呈现，涉及变压器基本规律的运用、动态分析等主干知识点.平均难度中等及以下，与新情境相结合将成为趋势，分值为4~10分
模块二 知识掌握
知识点一 变压器的原理
【情境导入】
1．把两个没有用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。接通电源，我们会看到小灯泡发光，结合实验现象思考变压器的原、副线圈没有连在一起，原线圈中的电流是如何“流到”副线圈中去的？
2．探究分析变压器中闭合铁芯的作用是什么？
【答案】
1.变压器的原、副线圈虽然都套在同一个铁芯上，但两线圈是彼此绝缘的，原线圈是利用了互感现象在副线圈中感应出电流的，并不是原线圈的电流直接流到副线圈中去。
2．变压器的铁芯为闭合铁芯，形成一个闭合磁路，使副线圈中的磁通量变化与原线圈中的磁通量变化基本相同。
【知识梳理】
1．构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫作原线圈，与负载连接的线圈叫作副线圈．
2．原理：互感现象是变压器工作的基础．原线圈中电流的大小、方向在不断变化，铁芯中激发的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势．
【重难诠释】
1．变压器的构造
变压器由闭合铁芯、原线圈、副线圈组成，其构造示意图与电路中的符号分别如图甲、乙所示．
2．变压器的工作原理图
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．
知识点二 实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
【重难诠释】
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(如图甲)、学生电源、开关、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)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．实验结论
实验分析表明，在误差允许范围内，原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即＝.
5．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选用适当的挡位进行测量．
（2023春 如皋市校级月考）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4～6节干电池作为电源
B．使用电压表测电压时，要先用最小量程挡试测
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
【解答】解：A．干电池为直流电源，变压器只能改变交流电源的电压、电流，故A错误；
B．使用电压表测电压时，为确保电压表安全，要先用最大量程挡试测，故B错误；
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：D。
（2022秋 海淀区校级期末）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某小组按如图所示组装变压器并进行研究。实验时，原线圈接“0”“8”接线柱，副线圈接“0”“1”接线柱，原线圈两端连接低压交流电源10V挡，用交流电压表测得副线圈两端的电压为0.4V，这与其他小组的正确实验结论明显不一致。对于这个小组实验结论出现明显偏差的原因，最有可能的是（ ）
A．原线圈匝数太多，电阻过大
B．铁芯没有闭合，漏磁过多
C．副线圈匝数太少，增加实验误差
D．副线圈的电阻太小
【解答】解：根据变压器的工作原理可知，若通过原、副线圈的磁通量相同，则原、副线圈的电压表等于匝数比，则有：U2：U1＝n2：n1＝1：8
实际结果为
实验结论与理论结论出现明显的偏差，最有可能的是：铁芯没有闭合，漏磁过多，使得通过副线圈的磁通量明显小于通过原线圈的磁通量，使得副线圈两端的电压很小，故B正确、ACD错误。
故选：B。
（2023春 安徽期中）某实验小组，利用实验室中的器材完成“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验。实验器材包括：学生电源一个、可拆变压器一个、多用电表一个、导线若干。其中可拆变压器如图：
（1）学生电源应选用 低压 （选填“低压”或“高压”）交流电源；
（2）下列关于本实验的说法正确的是 D ；
A．通电时，可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路
B．测量原、副线圈的电压时，可以使用大量程的直流电压挡
C．若原线圈接0、8接线柱（800匝线圈），副线圈接0、4接线柱（400匝线圈），副线圈电压大于原线圈电压
D．保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈匝数，可探究副线圈上电压与匝数的关系
（3）若变压器的匝数分别是na＝400匝和nb＝800匝，实验测量数据如表：
Ua/V 1.8 2.9 3.8 4.9
Ub/V 4.0 6.0 8.0 10.0
根据测量数据可判断连接电源的线圈是 nb 。（选填“na”或“nb”）
【解答】解：（1）变压器只能改变交流电的电压，为保证安全，本实验的电源使用低压交流电源，电压不超过12V；
（2）A．为保证安全，实验通电时，不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，故A错误；
B．测量原、副线圈的电压时，必须使用交流电压挡，故B错误；
C．若原线圈接0、8接线柱，副线圈接0、4接线柱，原线圈匝数大于副线圈匝数，根据变压规律，副线圈电压小于原线圈电压，故C错误；
D．本实验采用控制变量法，为便于研究，先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈匝数，探究副线圈上电压与匝数的关系，故D正确。
故选：D。
（3）由于有漏磁，所以副线圈测量电压应该小于理论电压值，即nb为输入端，na为输出端。
故答案为：（1）低压；（2）D；（3）nb。
知识点三 理想变压器的基本关系
【情境导入】
变压器线圈两端的电压与匝数的关系可以通过实验来探究。
器材：可拆变压器、学生电源、多用电表、导线若干
实验步骤：(1)按图示电路连接电路。
(2)原线圈接6 V低压交流电源，保持原线圈匝数n1不变，分别取副线圈匝数n2＝n1、n1、2n1，用多用电表交流电压挡分别测出副线圈两端的电压，记入表格。
(3)原线圈接6 V低压交流电源，保持副线圈匝数n2不变，分别取原线圈匝数n1＝n2、n2、2n2，用多用电表交流电压挡分别测出副线圈两端的电压，记入表格。
总结实验现象，得出什么结论？
【答案】
电压与匝数成正比，即 ＝。
【知识梳理】
1．理想变压器：没有能量损耗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”．
2．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＝.
3．两类变压器
副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器叫作降压变压器；副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫作升压变压器．
4. 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．
【重难诠释】
1．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(2)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等于输出功率，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＋…
（2023 莱阳市校级模拟）如图甲所示的电路，理想变压器原、副线圈的匝数分别为100和50，定值电阻R1＝R2＝20Ω，电源两端电压随时间变化的关系图像如图乙所示，已知电压表和电流表为理想电表，则（ ）
A．副线圈中电流频率为50Hz
B．电流表示数为1A
C．电压表示数为50V
D．电阻R2的功率为70W
【解答】解：A、变压器不改变交流电的频率，所以副线圈中电流频率为，故A错误；
BC、由图乙可知，电源电压的峰值为，有效值为100V，则有100V＝U1+I1R1，U2＝I2R2
设原、副线圈两端的电压有效值分别为U1、U2，原、副线圈中的电流有效值分别为I1、I2。
又有
且R1＝R2＝20Ω
联立可得原线圈U1＝80V，I1＝1A，U2＝40V，I2＝2A
即电压表示数为40V，电流表的示数为1A，故B正确，C错误；
D、电阻R2的功率22×20W＝80W，故D错误。
故选：B。
（2023春 南宁期末）电吹风是常用的家用电器，一种电吹风的内部电路如图所示，图中a、b、c、d为四个固定点。可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。已知电吹风吹冷风时的输入功率为60W，小风扇的额定电压为60V，正常工作时小风扇的输出功率为52W，变压器为理想变压器，则（ ）
A．小风扇的内阻为8Ω
B．变压器原、副线圈的匝数比为
C．当扇形金属触片P与触点c、d接触时，电吹风吹热风
D．当扇形金属触片P与触点a、b接触时，电吹风吹冷风
【解答】解：A、小风扇的工作电流为IA＝1A，小风扇内阻消耗的电功率为P热＝P输入﹣P输出＝（60﹣52）W＝8W，发热功率P热＝I2r，代入数据解得r＝8Ω，故A正确；
B、变压器原线圈两端电压为U1＝220V，副线圈两端电压为U2＝U额＝60V，根据变压器原理可得：U1：U2＝n1：n2，代入数据解得：n1：n2＝11：3，故B错误。
C、当扇形金属触片P与触点c、d接触时，电吹风的加热电路和小风扇电路均未接通，所以此时电吹风处于停机状态，故C错误；
D、当扇形金属触片P与触点a、b接触时，电吹风的加热电路和小风扇所在的电路均处于接通状态，此时电吹风吹热风，故D错误。
故选：A。
（2023 杭州一模）近年，无线充电技术得到了广泛应用，其简化的充电原理图如图所示。发射线圈所加电压为U＝220V的家用交流电、匝数为1100匝，接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，忽略其它损耗，下列说法正确的是（ ）
A．接收线圈的输出电压的有效值约为8V
B．发射线圈与接收线圈中电流之比约为1：22
C．发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比约为22：1
D．发射线圈中的磁通量变化率与接收线圈的磁通量变化率相同
【解答】解：A、发射线圈的电压：U1＝n1
穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，则有：U2＝n2 80%
代入数据联立解得：U2＝8V
故A正确；
B、由于漏磁，接收线圈与发射线圈的功率不相等，接收线圈与发射线圈中电流之比I1：I2≠n2：n1＝50：1100＝1：22
故B错误；
C、发射线圈与接收线圈中磁通量变化的频率相等，则发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同，故C错误；
D、穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，则穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的磁通量变化率不相同，故D错误。
故选：A。
（2023 海淀区校级三模）如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1：2，副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W，原线圈电路中接有电压表和电流表。已知灯泡正常发光，若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则（ ）
A．V
B．I＝0.05A
C．原线圈输入功率为W
D．流过灯泡电流的最大值可达A
【解答】解：AB、灯泡正常发光，所以副线圈电压和电流大小为灯泡的额定电压和电流，即U2＝220V，
根据理想变压器的变流比与变压比可知，原线圈中电压和电流大小分别为，
所以U＝U1＝110V，I＝I1＝0.2A
故AB错误；
C、原线圈输入功率等于副线圈输出功率，等于灯泡的功率22W，故C错误；
D．流过灯泡电流的最大值为，故D正确。
故选：D。
（2023春 福州期末）如图，理想变压器输入端电压随时间变化为u＝220sin（100πt）V，在原线圈回路中串联阻值为R的电阻，a、b、c为副线圈上的3个抽头。若仅在抽头a、b间接入阻值为R的电阻，原线圈回路中电阻R消耗的功率为P；若仅在抽头b、c间接入阻值为4R的电阻，原线圈回路中电阻R消耗的功率也为P。已知原线圈匝数n1与a、b间线圈匝数n2之比为5：1，下列说法正确的是（ ）
A．a、b间线圈匝数n2与b、c间线圈匝数n3之比为1：2
B．原线圈匝数n1与b、c间线圈匝数n3之比为5：3
C．仅在抽头a、b间接入电阻R时，a、b两端电压为44V
D．仅在抽头b、c间接入电阻R时，b、c两端电压为88V
【解答】解：AB.当仅在抽头a、b间接入阻值为R的电阻时，原线圈中的电流为I0，线圈n2中的电流为I2，根据理想变压器的功率关系，其中；
当仅在抽头b、c间接入阻值为4R的电阻时，原线圈中的电流为I1，线圈n2中的电流为I3，根据理想变压器的功率关系，其中；
联立得I0＝I1；，解得I2＝2I3；
根据理想变压器电流与变比的关系，仅在抽头a、b间接入阻值为R的电阻时，有，得I2＝5I1；
仅在抽头b、c间接入阻值为4R的电阻时，有，联立得：；，故A正确，B错误。
C.输入端的电压U＝220V，仅在抽头a、b间接入阻值为R的电阻时，根据理想变压器电压与变比的关系，又I2＝5I1，U2＝I2R，代入数据解得42.3V，故C错误。
D.输入端的电压U＝220V，仅在抽头b、c间接入阻值为4R的电阻时，根据理想变压器电压与变比的关系，又，U3＝4I3R，代入数据解得，故D错误。
故选：A。
模块三 巩固提高
（2023 延庆区一模）如图所示，理想变压器输入电压保持不变，副线圈接有两个灯泡和一个定值电阻R，电流表、电压表均为理想电表。开关S原来是断开的，现将开关S闭合，则（ ）
A．电流表的示数减小
B．电压表的示数增大
C．原线圈输入功率减小
D．电阻R消耗的电功率增大
【解答】解：A、开关S闭合后，总电阻减小，根据欧姆定律可知，副线圈输出电流增大，根据变流比可知，原线圈输入电流增大，即电流表A1的示数增大，故A错误。
B、副线圈输出电压由原线圈的输入电压和原、副线圈匝数比决定，原线圈输入电压和原、副线圈匝数比不变，则副线圈输出电压不变，电压表V1的示数不变，故B错误；
C、原线圈的输入功率P入＝U1I1，其中U1不变，I1增大，所以输入功率增大，故C错误；
D、电阻R消耗的功率，因为副线圈的总电流增大，所以电阻R消耗的电功率增大，故D正确；
故选：D。
（2023 历下区校级模拟）理想变压器原副线圈匝数之比为1：3，原线圈上有一电阻R1＝R，副线圈上电阻箱R2的阻值调整范围是0～2R，使原线圈接在一交流电源上，若使R2的功率最大，则R2的阻值应调节为（ ）
A．0.5R B．R C．1.5R D．2R
【解答】解：理想变压器原副线圈电流比等于匝数的反比，I1：I2＝n2：n1＝3：1
原副线圈电压比等于匝数比，U1：U2＝n1：n2＝1：3
电阻R2
将变压器和电阻R2等效为原线圈回路的电阻，等效电阻为R′R2
把电阻R1看作电源内阻，则电阻R2的功率为电源的输出功率，当电源内阻等于外电路电阻时，电源的输出功率最大，当外电路电阻小于电源内阻时，随外电路电阻阻值增大，电源的输出功率增大。等效电阻R′R2＜R，则当R′最大时，即R2最大时，电源的输出功率最大，即R2的功率最大，则R2的阻值应调节为2R，故ABC错误，D正确。
故选：D。
（2023春 常熟市校级月考）如图甲所示为某钳形电流表的工作原理图。当通有交流电的导线从环形铁芯的中间穿过时，与绕在铁芯上的线圈相连的电表G指针会发生偏转，不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗，已知n2＝1000匝，下列说法正确的是（ ）
A．用该表测交流电时，G中通过的是恒定电流
B．若G中通过的电流为50mA，则导线中的被测电流为50A
C．若导线中通过的是图乙所示矩形脉冲交流电，G无示数
D．当用该表测量400Hz的电流时，测量值比真实值偏小
【解答】解：A、变压器只能改变交流电电压，不改变交流电的频率，则电流表G中通过的仍是交变电流，故A错误；
B、理想变压器原副线圈电流比等于匝数的反比：
若G中通过的电流为50mA，则导线中的被测电流为I1I250mA＝50000mA＝50A，故B正确；
C、若导线中通过的是图乙所示矩形脉冲交流电，电流方向有周期性变化，穿过线圈的磁通量发生变化，有感应电流产生，故C错误；
D、根据法拉第电磁感应定律和变压器互感原理，可知改变交流电频率，不影响测量值的准确性，故D错误。
故选：B。
（2023 马鞍山二模）近些年我国手机闪充功能发展迅速，已经处于国际领先水平。图甲是某国产超级快速无线充电器CP62R，可提供最大50W的无线充电功率。其工作原理近似为一个理想变压器如图乙所示，当送电线圈接上220V、50Hz的正弦交变电流时，受电线圈中会产生交变电流。送电线圈的匝数为n1，受电线圈的匝数为n2，且n1：n2＝5：1。当该装置给手机快速充电时，下列判断正确的是（ ）
A．送电线圈和受电线圈通过互感实现能量传递
B．流过送电线圈的电流大于受电线圈的电流
C．受电线圈的输出电压大于送电线圈的输入电压
D．每秒钟通过受电线圈的电流方向改变50次
【解答】解：A．该无线充电器的工作原理近似为一个理想变压器，送电线圈和受电线圈通过互感实现能量传递，故A正确；
B．根据理想变压器原、副线圈电流与匝数成反比可知，流过送电线圈的电流与流过受电线圈的电流之比为1：5，即流过送电线圈的电流小于受电线圈的电流，故B错误；
C．根据理想变压器原、副线圈电压与匝数成正比可知，受电线圈的输出电压与送电线圈的输入电压之比为1：5，即受电线圈的输出电压小于送电线圈的输入电压，故C错误；
D．电压频率为50Hz，周期为Ts＝0.02s，一个周期电流方向改变2次，所以每秒钟电流方向改变100次，故D错误。
故选：A。
（2022秋 浏阳市期末）某同学自己绕制了两个线图套在可拆变压器的铁芯上，组成了一个新变压器，如图甲所示，线圈a作为原线圈连接到学生电源的交流输出端，原、副线圈的匝数比为4：1，电源输出的电压如图乙所示，线圈b接小灯泡。若他组成的新变压器可视为理想变压器，则（ ）
A．电源输出电压的频率为100Hz
B．若小灯泡两端并联交流电压表，则此电压表示数为9V
C．若小灯泡两端并联一个电阻，电源的输出功率减小
D．将线圈a改接在学生电源的直流输出端，小灯泡也能发光
【解答】A.由乙图可知，周期T＝0.02s，频率f＝50Hz，变压器不改变频率，所以电源输出电压的频率为50Hz，故A错误。
B.原线圈输入电压的有效值为36V，副线圈输出电压，故B正确。
C.理想变压器原副线圈的电压比等于匝数比，在输入电压不变时，匝数比不变，副线圈输出的电压不变，灯泡两端并联一个电阻后，副线圈消耗功率变大，电源输出功率变大，故B错误。
D.变压器是利用了电磁感应的互感原理，直流电流通过线圈的磁通量不随时间变化，不会产生感应电动势，小灯泡不会发光，故D错误。
故选：B。
（2023 雁塔区校级模拟）如图所示为理想变压器，原线圈的匝数为1000匝，两个副线圈的匝数分别为50匝和100匝，L1是“6V，2W”的小灯泡，L2是“12V，4W”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（ ）
A． A B． A C． A D． A
【解答】解：灯泡正常发光，可知副线圈2的电压为6V，
根据电压与匝数成正比知原线圈两端电压为：U16＝120V，
根据输入功率等于输出功率知：120I＝2+4 可得：IA，故C正确，ABD错误；
故选：C。
（2023 北京）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12V的正弦交流电源，副线圈接额定电压为3.8V的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为2.5V。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3.8V小灯泡并联起来接入副线圈
【解答】解：若变压器为理想变压器，根据U1：U2＝n1：n2可得：U2，则输出电压为：U21V＝3.8V；实际测得小灯泡两端电压为2.5V，说明变压器漏磁。
A、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；
B、仅增加副线圈匝数，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；
C、将原、副线圈匝数都增为原来的两倍，但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；
D、将两个3.8V小灯泡并联，但由于原线圈的电压不变，则副线圈的输出电压U2不变，更不能使小灯泡正常发光，故D错误。
故选：B。
（2023 日照一模）某电动牙刷的充电装置含有变压器，原、副线圈匝数之比为50：1，用正弦交流电给此电动牙刷充电时，原线圈两端电压的有效值为220V，副线圈电流的有效值为2.0A，若将该变压器视为理想变压器，则（ ）
A．副线圈两端电压的有效值约为6.2V
B．原线圈电流的有效值为100A
C．副线圈两端电压的最大值约为6.2V
D．变压器的输入功率与输出功率之比为50：1
【解答】解：A．根据理想变压器电压与匝数比的关系
副线圈两端电压的有效值为，故A错误；
B．根据理想变压器电流与匝数比的关系
原线圈电流的有效值为，故B错误；
C．副线圈两端电压的最大值约为，故C正确；
D．理想变压器变压器的输入功率与输出功率之比为1：1，故D错误。
故选：C。
（2023春 硚口区校级月考）如图所示，理想变压器原线圈输入电压u＝Umsinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器，V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；A1和A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示，变压器原副线圈匝数分别为n1和n2。下列说法正确的是（ ）
A．
B．
C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大
D．滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小
【解答】解：A、由图可知，原副线圈两端电压满足电压之比为匝数之比，而U2不是副线圈两端电压，为变阻器两端电压，即，故A错误；
B、A1和A2是原副线圈电路中电流，满足，故B正确；
CD、滑片P向下滑动过程中，变阻器接入电路电阻减小，所以副线圈所在回路电流I2变大，则由；可知I1变大，又因为U1不变，即副线圈两端电压不变，定值电阻两端电压增大，所以U2变小，故CD错误。
故选：B。
（2023 南宁模拟）如图所示是手机无线充电器原理图，通过充电器的发射线圈和手机上的接收线圈传递能量。在发射线圈接上220V、50Hz的正弦交变电流，手机的接收线圈就会产生交变电流，该电流经过整流电路转化为直流电给手机充电。两线圈均可看作理想线圈，且无漏磁，接收线圈两端电压的峰值为10V，手机充电功率为30W，不计整流电路手机电池整流消耗的功率，则（ ）
A．原、副线圈的匝数比为22：1
B．接收线圈中的电流方向每秒变化50次
C．发射线圈中电流的有效值为
D．接收线圈电流的峰值为3A
【解答】解：A．根据题意可知，发射线圈两端的电压的最大值为，则原、副线圈的匝数比为，故A错误；
B．正弦式交变电流的方向每个周期变化两次，电流的频率为50Hz，则接收线圈中的电流方向每秒变化100次，故B错误；
C．根据题意，由公式P＝UI可得，发射线圈中电流的有效值为，故C错误；
D．由电流与线圈匝数关系有，解得，则接收线圈电流的峰值为A＝6A，故D错误。
故选：C。
（2023 长春模拟）如图甲所示的电路中，变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数比为2：1，电压表和电流表均为理想电表，定值电阻R1＝R2＝10Ω，M、N输入如图乙所示的电压，时间内为正弦曲线，则电压表和电流表的示数分别为（ ）
A．、 B．16V、0.8A C．16V、0.2A D．、
【解答】解：将副线圈上的电阻作为等效电阻，画出等效电路如图所示：
副线圈的等效电阻为
由于变压器只能改变交流电压，则解得
解得UMN＝20V
原线圈中的电流为
则电流表的示数为0.8A，电压表的示数为，故ACD错误，B正确。
故选：B。
（2023 河东区二模）近年来，我国环形变压器从无到有，已形成相当大的生产规模，广泛应用于计算机、医疗设备、家电设备和灯光照明等方面，如图甲所示。环形变压器与传统方形变压器相比，漏磁和能量损耗都很小，可视为理想变压器。如图乙所示的环形变压器原线圈匝数n1＝880匝，副线圈接一个“12V 22W”的照明电灯，电压表与电流表均为理想交流电表。原线圈两端的交流电压随时间变化的关系图像如图丙所示，最大值为Um，此时照明电灯恰好正常发光。则（ ）
A．副线圈匝数为n2＝34匝
B．该交流电的方向每秒改变50次
C．此时电流表的读数为0.1A
D．在t＝1.5×10﹣2s时刻，电压表的示数为零
【解答】解：B．交流电周期为T＝2×10﹣2s，由此可知1s内包含50个周期，方向改变100次，故B错误；
A．根据正弦式交流电中峰值和有效值的关系可知，输入电压的有效值为：
照明电灯正常发光，副线圈的电压为：
U2＝12V
根据
可知n2＝48匝，故A错误；
C．根据P＝U2I＝U1I1
解得：I1＝0.1A，故C正确；
D．电压表示数为有效值，恒为12V，故D错误。
故选：C。
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