素养提升课(七) 变压器的应用
1．会分析变压器的动态变化问题，掌握解答此类问题的思路。
2．理解自耦变压器和两种互感器的原理。
3．掌握变压器的原理，会解答具有多个副线圈的变压器问题。
理想变压器的动态变化问题
1．变压器的动态电路分析
一是要符合变压器的基本规律(电压、电流、功率关系)；二是要遵循欧姆定律。首先确定是哪些量在变，哪些量不变，然后根据相应的规律判断，具体问题具体分析。
2．需要注意的几点
(1)负载增多，不等于总电阻变大。并联的负载增多对应用电器增多，消耗功率增大，其总电阻减小。
(2)负载发生变化时，电流和电压如何变化的判断：先要由判断U2是否变化，再根据U2及负载电阻变大或变小的情况，由欧姆定律确定线圈中的电流I2的变化情况，最后再由P入＝P出判断原线圈中电流的变化情况。
负载变化引起的动态变化
【典例1】 (多选)一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示。副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头。则( )
A．副线圈输出电压的频率为50 Hz
B．副线圈输出电压的有效值为31 V
C．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小
D．P向右移动时，变压器的输出功率变大
AD [由题图甲可知，交变电流的周期为0.02 s，所以交变电流的频率为50 Hz，所以A正确；根据电压与匝数成正比可知，原线圈的电压的最大值为310 V，所以副线圈的电压的最大值为31 V，所以电压的有效值为 V≈22 V，所以B错误；原、副线圈的电流与匝数成反比，线圈的匝数不变，所以电流比也不变，所以C错误；P向右移动时，滑动变阻器的电阻减小，副线圈的电压不变，所以电路消耗的功率将变大，变压器的输出功率增加，所以D正确。]
负载变化引起的动态变化问题的解题思路
变与不变结合，根据答题模型从副线圈向原线圈推进。如果原、副线圈的匝数不变，则副线圈电压不变，根据负载电阻的变化，判断出副线圈电流或功率的变化情况，然后根据输出功率决定输入功率的特点，分析原线圈电流或功率的变化。
线圈匝数变化引起的动态变化
【典例2】 (多选)(2021·海南卷)如图，理想变压器原线圈接在u＝220sin 100πt(V)的交流电源上，副线圈匝数可通过滑片P来调节。当滑片P处于图示位置时，原、副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1，为了使图中“100 V，50 W”的灯泡能够正常发光，下列操作可行的是( )
A．仅将滑片P向上滑动
B．仅将滑片P向下滑动
C．仅在副线圈电路中并联一个阻值为20 Ω的电阻
D．仅在副线圈电路中串联一个阻值为20 Ω的电阻
BD [原线圈电压有效值U1＝ V＝220 V，则副线圈电压有效值U2＝×220 V＝110 V＞100 V，为了使灯泡能够正常发光，则需要减小副线圈电压，即仅将滑片P向下滑动；或者仅在副线圈电路中串联一个电阻，阻值为R＝＝20 Ω，B、D正确。]
[跟进训练]
1．理想变压器的原线圈与电流表串联，副线圈接入电路的匝数可以通过触头Q调节，在副线圈输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交变电流，如图所示。下列情况可能出现的是( )
A．若Q位置不变，将P向上滑动，U′变大
B．若Q位置不变，将P向上滑动，电流表的读数变大
C．若P位置不变，将Q向上滑动，电流表的读数变大
D．若P位置不变，将Q向上滑动，变压器的输入功率不变
C [理想变压器的输入电压U，Q位置不变时，原、副线圈的匝数比不变，副线圈两端的电压也不变，A项错误；P向上滑动时R增大，根据欧姆定律可知输出电流减小，则原线圈中的电流表读数要减小，B项错误；Q向上滑动时，U′增大，而负载电阻不变，则输出功率要增大，即输入功率也要增大，原线圈中的电流就要增大，C项正确，D项错误。]
几种特殊的变压器
1．自耦变压器
图甲所示是自耦变压器的示意图。这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈。如果把整个线圈作原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压；如果把线圈的一部分作原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压。
调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，AB之间加上输入电压U1，移动滑动触头P的位置就可以调节输出电压U2。
2．互感器
电压互感器 电流互感器
原理图
原线圈的连接 并联在高压电路中 串联在待测大电流电路中
副线圈的连接 连接电压表 连接电流表
互感器的作用 将高电压变为低电压 将大电流变为小电流
关系式 = I1n1I2n2
【典例3】 如图所示，L1和L2是高压输电线，甲、乙是两个互感器，若已知n1∶n2＝1 000∶1，n3∶n4＝1∶100，图中电压表示数为220 V，电流表示数为10 A，则高压输电线的送电功率为( )
A．2.2×103 W B．2.2×10-2 W
C．2.2×108 W D．2.2×104 W
C [根据题图甲可得，高压输电线的送电电压U＝U甲＝220 kV；根据题图乙可得，送电电流I＝I乙＝1 000 A；所以高压输电线的送电功率P＝UI＝220 kV×1 000 A＝2.2×108 W，C正确。]
区别电压互感器和电流互感器的方法
[跟进训练]
2．(2022·重庆松树桥中学校高二阶段练习)电流互感器和电压互感器如图。n1、n2、n3、n4分别为四组线圈的匝数，a、b为交流电表，则( )
A．A为电压互感器，n1>n2
B．B为电压互感器，n3C．A为电流互感器，n1D．B为电流互感器，n3>n4
C [A串联在线路上，用于测量电流，所以是电流互感器，其副线圈电流应比原线圈电流小，根据理想变压器原、副线圈电流之比等于匝数比的倒数可知n1n4，故B、D错误。故选C。]
有多个副线圈的变压器
副线圈有多个时，电压比等于匝数比仍然成立，电流比不再与匝数比成反比，而要用原、副线圈功率相等去推导。若原线圈中有用电器时，不要把电源电压与原线圈电压搞混，错误利用电源电压去寻找比例关系；而要把原线圈所在电路当作一回路处理，原线圈相当于一非纯电阻用电器，其两端电压与副线圈电压的比值等于匝数比。
【典例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
C [对多个副线圈，其电压关系有：，由于输入功率和输出功率相等，有n1I1＝n2I2＋n3I3。两灯泡正常发光，对L1有U2＝6 V，I2＝ A，对L2有U3＝12 V，I3＝ A，原线圈上电压U1＝×6 V＝120 V，副线圈上总的输出功率P出＝PL1＋PL2＝2 W＋4 W＝6 W，原线圈上输入功率P入＝P出＝6 W，原线圈中的电流I1＝ A＝ A，故选项C正确。]
理想变压器的电压关系，对于一个或多个副线圈均适用，而电流关系，适用于只有一个副线圈的变压器。处理含有多个副线圈的变压器问题时，首选P入＝P出，从输出端的P出打开突破口。
[跟进训练]
3．(多选)如图所示，有一理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，原副线圈的电压分别为U1、U2、U3，电流分别为I1、I2、I3，两个副线圈负载电阻的阻值未知，下列结论中，正确的是( )
A．U1∶U2＝n1∶n2，U2∶U3＝n2∶n3
B．
C．n1I1＝n2I2＋n3I3
D．I1U1＝I2U2＋I3U3
ACD [变压器的匝数与电压成正比，所以：，故A正确；由于变压器的输入功率等于输出功率，所以得：I1U1＝I2U2＋I3U3，联立以上各式得：n1I1＝n2I2＋n3I3，故C、D正确，B错误。]
素养提升课(七) 变压器的应用
1．会分析变压器的动态变化问题，掌握解答此类问题的思路。
2．理解自耦变压器和两种互感器的原理。
3．掌握变压器的原理，会解答具有多个副线圈的变压器问题。
理想变压器的动态变化问题
1．变压器的动态电路分析
一是要符合变压器的基本规律(电压、电流、功率关系)；二是要遵循欧姆定律。首先确定是哪些量在变，哪些量不变，然后根据相应的规律判断，具体问题具体分析。
2．需要注意的几点
(1)负载增多，不等于总电阻变大。并联的负载增多对应用电器增多，消耗功率增大，其总电阻减小。
(2)负载发生变化时，电流和电压如何变化的判断：先要由判断U2是否变化，再根据U2及负载电阻变大或变小的情况，由欧姆定律确定线圈中的电流I2的变化情况，最后再由P入＝P出判断原线圈中电流的变化情况。
负载变化引起的动态变化
【典例1】 (多选)一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示。副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头。则( )
A．副线圈输出电压的频率为50 Hz
B．副线圈输出电压的有效值为31 V
C．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小
D．P向右移动时，变压器的输出功率变大
[听课记录]
负载变化引起的动态变化问题的解题思路
变与不变结合，根据答题模型从副线圈向原线圈推进。如果原、副线圈的匝数不变，则副线圈电压不变，根据负载电阻的变化，判断出副线圈电流或功率的变化情况，然后根据输出功率决定输入功率的特点，分析原线圈电流或功率的变化。
线圈匝数变化引起的动态变化
【典例2】 (多选)(2021·海南卷)如图，理想变压器原线圈接在u＝220sin 100πt(V)的交流电源上，副线圈匝数可通过滑片P来调节。当滑片P处于图示位置时，原、副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1，为了使图中“100 V，50 W”的灯泡能够正常发光，下列操作可行的是( )
A．仅将滑片P向上滑动
B．仅将滑片P向下滑动
C．仅在副线圈电路中并联一个阻值为20 Ω的电阻
D．仅在副线圈电路中串联一个阻值为20 Ω的电阻
[听课记录]
[跟进训练]
1．理想变压器的原线圈与电流表串联，副线圈接入电路的匝数可以通过触头Q调节，在副线圈输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交变电流，如图所示。下列情况可能出现的是( )
A．若Q位置不变，将P向上滑动，U′变大
B．若Q位置不变，将P向上滑动，电流表的读数变大
C．若P位置不变，将Q向上滑动，电流表的读数变大
D．若P位置不变，将Q向上滑动，变压器的输入功率不变
几种特殊的变压器
1．自耦变压器
图甲所示是自耦变压器的示意图。这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈。如果把整个线圈作原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压；如果把线圈的一部分作原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压。
调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，AB之间加上输入电压U1，移动滑动触头P的位置就可以调节输出电压U2。
2．互感器
电压互感器 电流互感器
原理图
原线圈的连接 并联在高压电路中 串联在待测大电流电路中
副线圈的连接 连接电压表 连接电流表
互感器的作用 将高电压变为低电压 将大电流变为小电流
关系式 = I1n1I2n2
【典例3】 如图所示，L1和L2是高压输电线，甲、乙是两个互感器，若已知n1∶n2＝1 000∶1，n3∶n4＝1∶100，图中电压表示数为220 V，电流表示数为10 A，则高压输电线的送电功率为( )
A．2.2×103 W B．2.2×10-2 W
C．2.2×108 W D．2.2×104 W
[听课记录]
区别电压互感器和电流互感器的方法
[跟进训练]
2．(2022·重庆松树桥中学校高二阶段练习)电流互感器和电压互感器如图。n1、n2、n3、n4分别为四组线圈的匝数，a、b为交流电表，则( )
A．A为电压互感器，n1>n2
B．B为电压互感器，n3C．A为电流互感器，n1D．B为电流互感器，n3>n4
[听课记录]
有多个副线圈的变压器
副线圈有多个时，电压比等于匝数比仍然成立，电流比不再与匝数比成反比，而要用原、副线圈功率相等去推导。若原线圈中有用电器时，不要把电源电压与原线圈电压搞混，错误利用电源电压去寻找比例关系；而要把原线圈所在电路当作一回路处理，原线圈相当于一非纯电阻用电器，其两端电压与副线圈电压的比值等于匝数比。
【典例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
理想变压器的电压关系，对于一个或多个副线圈均适用，而电流关系，适用于只有一个副线圈的变压器。处理含有多个副线圈的变压器问题时，首选P入＝P出，从输出端的P出打开突破口。
[跟进训练]
3．(多选)如图所示，有一理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，原副线圈的电压分别为U1、U2、U3，电流分别为I1、I2、I3，两个副线圈负载电阻的阻值未知，下列结论中，正确的是( )
A．U1∶U2＝n1∶n2，U2∶U3＝n2∶n3
B．
C．n1I1＝n2I2＋n3I3
D．I1U1＝I2U2＋I3U3
素养提升练(七) 变压器的应用
一、选择题
1．关于使用中的理想变压器，下面说法正确的是( )
A．当副线圈空载(断路)时，原线圈上的电压为零
B．原线圈的输入电压，随着副线圈中输出的电流的增大而增大
C．当原线圈的匝数增加时，副线圈的输出电压将增大
D．若原线圈两端接电压恒定的直流电源，则副线圈的输出电压一定为零
2．(多选)在家用交流稳压器中，变压器的原、副线圈都带有滑动头，如图所示，当变压器输入电压发生变化时，可上下调节P1、P2的位置，使输出电压基本稳定在220 V。现发现输出电压高于220 V，下列措施可行的是( )
A．P1不动，将P2向上移
B．P2不动，将P1向上移
C．P1向下移，将P2向上移
D．P1向上移，将P2向下移
3．(2022·江西师大附中高二阶段练习)交流电压表有一定的量度范围，它的绝缘能力也有限，不能直接连到电压过高的电路。用变压器把高电压变成低电压再接到交流电压表上，这个问题就解决了，这样的变压器叫作电压互感器。还有另一种叫作电流互感器，可以用小量程的电流表测量大电流。下列图像中接线正确的是( )
A B C D
4．(多选)(2022·河北衡水第二中学高二期中)如图所示，理想变压器原线圈接有效值保持不变的正弦交流电压，电压表和电流表均为理想交流电表，RT为负温度系数的热敏电阻(即当温度升高时，阻值减小)，R0、R1为定值电阻，C为电容器，通电后随着RT温度升高，下列说法正确的是( )
A．变压器的输入功率增大
B．A1表的示数增大，A2表的示数减小
C．V1表的示数和V2表的示数都不变
D．通过R1的电流始终为零
5．(2022·广东高二阶段练习)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A、B端输入电压按u＝220sin 100πt规律变化的交流电，在B、C间接风扇。下列表述正确的是( )
A．接入风扇的交流电频率为100 Hz
B．触头P转到线圈中间位置时，风扇所加电压为110 V
C．触头P顺时针旋转时，A、B间输入电流增大
D．触头P顺时针旋转时，风扇的转速加快
6．(多选)如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合开关S，下列说法正确的是( )
A．P向下滑动时，灯L变亮
B．P向下滑动时，变压器的输出电压不变
C．P向上滑动时，变压器的输入电流变小
D．P向上滑动时，变压器的输出功率变大
7．如图所示a、b间接入正弦交流电，理想变压器右侧部分为一火灾报警系统原理图，R2为热敏电阻，随着温度升高其电阻变小，所有电表均为理想电表，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R3为一定值电阻。当R2所在处出现火情时，以下说法正确的是( )
A．V1的示数减小，V2的示数减小
B．V1的示数不变，V2的示数减小
C．A1的示数增大，A2的示数增大
D．A1的示数减小，A2的示数减小
8．(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1∶10，原线圈接通正弦交流电源，理想电压表V示数为22 V，理想电流表A1示数为5 A，副线圈串联了电阻可忽略的熔断器、理想电流表A2以及虚线框内的某用电器，电路处于正常工作状态，则下列说法正确的是( )
A．原、副线圈的电流频率之比为1∶10
B．熔断器的熔断电流应该大于0.5 A
C．若虚线框内接入电容器，电容器的耐压值至少是
D．若虚线框内接入电动机且正常工作，可知电动机内阻为440 Ω，电流表A2示数为0.5 A
9．如图所示，理想变压器原线圈的匝数n1＝1 500匝，副线圈的匝数n2＝150匝，R0、R1、R2均为定值电阻，原线圈接u＝311sin (100πt)V的交流电源。起初开关S处于闭合状态。下列说法正确的是( )
A．电压表示数为22 V
B．当开关S断开后，电压表示数变小
C．当开关S断开后，电流表示数变大
D．当开关S断开后，变压器的输出功率减小
10．(多选)(2022·吉林高二期末)如图所示，图中ab端所接交变电压u＝220sin 100πt(V)，L1、L2是规格为“20 V 10 W”的灯泡，现调节电阻箱R为某一值时恰好能使两个灯泡均正常发光，变压器为理想变压器。则( )
A．灯泡正常发光时的电阻为40 Ω
B．增大R连入电路的阻值，电压表示数将减小
C．变压器原、副线圈匝数比为10∶1
D．恰好能使两个灯泡均正常发光时电阻箱R的阻值为 Ω
二、非选择题
11．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数n1∶n2＝3∶1，原线圈电路中接有一量程为3 A的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表、可变电阻R以及若干“6 V 6 W”的相同灯泡。输入端交变电压u的图像如图乙所示。
(1)求图甲中电压表的读数；
(2)要求灯泡均正常发光，求电路中最多允许接入的灯泡个数。
12．如图所示，理想变压器原线圈中输入电压U1＝3 300 V，副线圈两端电压U2为220 V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U＝2 V。
(1)原线圈n1等于多少匝？
(2)当开关S断开时，电流表A2的示数I2＝5 A，则电流表A1的示数I1为多少？
(3)当开关S闭合时，电流表A1的示数I1′等于多少？
素养提升练(七)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
D BD D AC B BD B BC D AC
1．D [原线圈上的电压与副线圈是否有负载无关，取决于接入电源，故A错误；原线圈的输入电压与副线圈中输出的电流无关，故B错误；根据=，可知当原线圈的匝数增加时，副线圈的输出电压将减小，故C错误；当接入直流电源时，变压器不能工作，所以副线圈的输出电压为0V，故D正确。]
2．BD [当P1不动，将P2向上移时，副线圈的匝数增加，根据电压与匝数成正比可知，输出的电压将会增加，故A错误；当P2不动，将P1向上移时，原线圈的匝数增加，根据电压与匝数成正比可知，此时输出的电压将会减小，故B正确；当P1向下移，同时P2向上移时，原线圈的匝数减小，副线圈的匝数增加，根据电压与匝数成正比可知，此时输出的电压将会增加，故C错误；当P1向上移，同时P2向下移时，原线圈的匝数增加，副线圈的匝数减小，根据电压与匝数成正比可知，此时输出的电压将会减小，故D正确。所以B、D正确，A、C错误。]
3．D [电压互感器并联在电网上，且需要把一个高电压变成低电压，属于降压变压器，原线圈的匝数要大于副线圈的匝数，故A、B错误；电流互感器串联在电网上，且需要把一个大电流变成小电流，所以原线圈的匝数要小于副线圈的匝数，故C错误，D正确。故选D。]
4．AC [根据变压器的原理，输入电压不变，输出电压也不变，即V1和V2的示数不发生变化，C正确；通电一段时间之后，温度升高，热敏电阻阻值减小，故输出电流增大，由此可知输入电流也增大，即A1和A2的示数都增大，B错误；根据P=UI可知，变压器的输入功率增大，A正确；根据电容器“通交隔直”的特点可知，R1有电流通过，即通过R1的电流不为零，D错误。故选AC。]
5．B [由交流电源电压的表达式可知ω==100π，T==0.02s，则有交流电的频率为f==Hz=50Hz，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50Hz，A错误；交流电源电压的有效值为U==V=220V，此电压加在线圈的A、B两端，所以触头P转到线圈中间位置时，风扇所加电压为110V，B正确；触头P顺时针旋转时，B、C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，A、B间输入电流减小，C、D错误。故选B。]
6．BD [当滑动变阻器R的滑片向下移动时，导致总电阻增大，由于输入电压U1不变，且原、副线圈匝数不变，所以副线圈电压不变，根据P=，即灯L亮度不变，故A错误，B正确；当滑动变阻器R的滑片向上移动时，导致总电阻减小，由于输入电压U1不变，且原副线圈匝数不变，所以副线圈电压不变，则有副线圈的总电流增大，变压器的输出功率变大，输入电流也变大，故C错误，D正确。]
7．B [当R2所在处出现火情时，R2的电阻减小，导致电路的总的电阻减小，所以电路中的总电流将会增加，A1测量的是原线圈中的总的电流，由于副线圈中总的电流增大了，所以电流表A1示数也要增加，由于电源的电压不变，原副线圈的电压也不变，所以V1的示数不变，由于副线圈中电流增大，R3的电压变大，所以V2的示数要减小，即R1的电压也要减小，所以A2的示数要减小，所以B正确，A、C、D错误。]
8．BC [理想变压器不改变交流电的频率，故原副线圈的电流频率之比为1∶1，A错误；根据公式=可得此时副线圈中的电流为I2=0.5A，用电器正常工作，所以熔断器的熔断电流应该大于0.5A，B正确；电容器的耐压值指的是交流电的瞬时值，根据公式=可得副线圈中的电压有效值为U2=220V，故副线圈中交流电的最大值为220V，所以若虚线框内接入电容器，电容器的耐压值至少是220V，C正确；若虚线框内接入电动机且正常工作，可求得电动机两端电压以及通过其的电流，但是由于电动机是非纯电阻电器，所以不能用欧姆定律计算，D错误。]
9．D [原线圈中交流电的有效值U1=≈220V，根据=得：副线圈的输出电压U2≈22V，则电压表示数小于22V，A错误；当开关S断开后，总电阻增大，故副线圈中电流I2减小，根据P1=P2，即U2I2=U1I1，知电流表的示数I1减小，R0两端电压U0减小，R1两端电压U2-U0增大，即电压表的示数增大，变压器的输出功率P2=U2I2减小，综上B、C错误，D正确。]
10．AC [灯泡正常发光时的电阻为RL==40Ω，故A正确；增大R连入电路的阻值，则副线圈所在电路的电流将减小，根据理想变压器原、副线圈之间的电流关系可知，原线圈中的电流将减小，则灯泡L1两端的电压将减小，电压表的示数则会增大，故B错误；灯泡正常发光时通过的电流为I==0.5A，变压器原线圈输入电压为U1=220V-20V=200V，副线圈输出电压为U2=20V，所以原、副线圈匝数比为n1∶n2=U1∶U2=10∶1，故C正确；由于变压器输入功率等于输出功率，即U1IL=PL+，解得R=Ω，故D错误。故选AC。]
11．解析：(1)根据题图乙，可得原线圈电压的最大值Um=27V，其有效值为U1=27V
根据n1∶n2=U1∶U2
代入数据可得电压表的读数U2=9V。
(2)设原线圈中通过的电流为I1，副线圈中通过的电流为I2，为使副线圈接入的灯泡最多，则I1=3A
根据=
代入数据可得I2=9A，正常发光时每个灯泡中电流为
I灯==1A
所以允许接入的灯泡个数为n==9(个)。
答案：(1)9V (2)9个
12．解析：(1)由电压与变压器匝数的关系可得：
==U，则n1=1650匝。
(2)当开关S断开时，有U1I1=U2I2，I1==A。
(3)当开关S断开时，有RL==44Ω
当开关S闭合时，设副线圈总电阻为R'，有R'==22Ω，副线圈中的总电流I2'==10A，由U1I1'=U2I2'可知，I1'==A。
答案：(1)1650匝 (2)A (3)A主题提升课2 电磁感应及其应用
主题一 感应电流的产生
探究影响感应电流方向的因素，理解楞次定律。
【典例1】 如图所示，两条互相平行的导线M、N中通有大小相等、方向相同的电流，导线框abcd和两条导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向自右向左在两导线间匀速移动，则在移动过程中，线框中的感应电流的方向为( )
A．先顺时针后逆时针 B．先逆时针后顺时针
C．一直是逆时针 D．一直是顺时针
C [M、N之间的磁场是两导线产生的磁场的叠加，可以以M、N两导线之间的中心线OO′为界，如图在OO′右边合磁场的方向垂直于纸面向外，在OO′左边合磁场的方向垂直于纸面向里。线框从右向左移动到关于OO′对称的位置以前，垂直于纸面向外穿过线框的磁通量减小；移动到关于OO′对称的位置时磁通量为零；越过关于OO′对称的位置向左移动时，垂直于纸面向里穿过线框的磁通量增大。由楞次定律可以判断，感应电流的方向始终为逆时针，故C正确。]
主题二 电磁感应现象及其应用
通过实验，理解法拉第电磁感应定律，了解自感现象和涡流现象，能举例说明在生产生活中的应用。
【典例2】 (多选)如图甲所示，面积S＝0.6 m2的导线框abcd固定在匀强磁场中，磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示(B向里为正方向)，以下说法正确的是( )
A．第1 s内，导线框中产生顺时针方向的感应电流
B．第2 s内，导线框中产生逆时针方向的感应电流
C．第1 s内，导线框中产生的感应电动势大小为1.2 V
D．第2 s内，导线框中产生的感应电动势大小为0.6 V
AC [开始磁场垂直于纸面向里，由题图乙所示可知，磁感应强度减小，磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向，故A正确；第2 s内，磁场垂直于纸面向外，由题图乙所示可知，磁感应强度增大，磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向，故B错误；由题意及题图中信息可得，感应电动势为E＝S＝1.2 V，故C正确，D错误。]
【典例3】 电磁炉热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，“火力”强劲，安全可靠。如图是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是( )
A．当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉加热效果越好
B．电磁炉通电线圈加交流电后，在锅体产生涡流，进而发热工作
C．在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用
D．电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差
B [锅体中的涡流是由变化的磁场引起的，故所加电流必须是交流，不能是直流，A错误；根据电磁炉的工作原理可知，电磁炉通电线圈加交流电后，在锅体产生涡流，进而发热工作，B正确；在锅和电磁炉中间放一纸板，电磁炉仍能起到加热作用，C错误；电磁炉工作时金属锅体自身产生涡流而直接发热，陶瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料，锅体不会产生涡流，D错误。]
主题三 交变电流
通过实验，认识交变电流。能用公式和图像描述正弦交变电流。
【典例4】 一电阻R接到如图甲所示的正弦交流电源上，两端电压的有效值为U1，消耗的电功率为P1；若该电阻接到如图乙所示的方波交流电源上，两端电压的有效值为U2，消耗的电功率为P2。若甲、乙两图中的U0、T所表示的电压值、周期值是相同的，则下列说法正确的是( )
A．U1＝U0 B．U2＝U0
C．P1＝ D．P1∶P2＝1∶2
C [电阻接到正弦交流电源上，两端电压的有效值为U1＝，功率P1＝，故A错误，C正确；电阻接到方波交流电源上，设两端电压的有效值为U2，则有T，解得U2＝U0，功率P2＝，则P1∶P2＝1∶5，故B、D错误。]
主题四 变压器
通过实验，探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系。知道远距离输电时通常采用高压输电的原因。
【典例5】 (多选)(2022·广东茂名高二期末)如图所示的元件为可将220 V降为11 V的变压器，该变压器可视为理想变压器，有a、b、c、d四个引线，b、c引线明显比a、d引线粗。已知引线越粗能承载的电流越大，则下列说法正确的是( )
A．a、d端应接入220 V交变电流
B．该变压器可以用于直流电变压
C．a、d端和b、c端线圈的匝数比为1∶20
D．a、d端和b、c端电流大小之比为1∶20
AD [根据输入功率和输出功率相等，根据P＝UI，接220 V的线圈电流小，接11 V的线圈电流大，b、c引线明显比a、d引线粗，已知引线越粗能承载的电流越大，b、c引线能承载的电流大，接11 V的线圈，所以a、d端应接入220 V交变电流，A正确；变压器工作原理是互感现象，不可以用于直流电变压，B错误；a、d端和b、c端线圈的匝数比，C错误；根据I1U1＝I2U2，a、d端和b、c端电流大小之比，，D正确。]
【典例6】 某发电站的输出功率为1×104 kW，输出电压为4 kV，通过理想变压器升压后向80 km远处供电。已知输电导线的电阻率ρ＝2.4×10-8 Ω·m，导线横截面积S＝1.5×10-4 m2，输电线路损失的功率为变压器输出功率的4%。求：
(1)升压变压器的输出电压；
(2)输电线路上的电压损失。
[解析] (1)输电线路的电阻
R＝2ρ＝25.6 Ω ①
设发电站的输出功率为P1，变压器的输出功率为P2，输电电流为I2，升压变压器的输出电压为U2，则P损＝P1×4%＝400 kW ②
P损＝R ③
P1＝P2 ④
P2＝I2U2 ⑤
由①②③④⑤得升压变压器的输出电压
U2＝80 kV。
(2)输电线路上的电压损失U损＝I2R＝3 200 V。
[答案] (1)80 kV (2)3 200 V
主题五 发电机与电动机
了解发电机和电动机工作过程中的能量转化，认识电磁学在人类生活和社会发展中的作用。
【典例7】 位于磁场中的甲、乙两个矩形金属线框可绕各自的轴转动，两根导线将两个线框按如图所示方式连接。现用外力使甲线框沿顺时针方向转动。某时刻甲、乙线框恰处于如图所示的位置。设此时乙线框的ab边受到的安培力为F，则( )
A．F向上，乙线框表示电动机的工作原理
B．F向上，乙线框表示发电机的工作原理
C．F向下，乙线框表示电动机的工作原理
D．F向下，乙线框表示发电机的工作原理
C [甲线框沿顺时针方向转动，根据右手定则可知，此时从上向下看，电流为顺时针方向，故乙线框中电流从a流向b，根据左手定则可知，ab边受到的安培力F向下，乙线框是在安培力作用下运动的，表示电动机的工作原理，故C正确，A、B、D错误。]主题提升课2 电磁感应及其应用
主题一 感应电流的产生
探究影响感应电流方向的因素，理解楞次定律。
【典例1】 如图所示，两条互相平行的导线M、N中通有大小相等、方向相同的电流，导线框abcd和两条导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向自右向左在两导线间匀速移动，则在移动过程中，线框中的感应电流的方向为( )
A．先顺时针后逆时针 B．先逆时针后顺时针
C．一直是逆时针 D．一直是顺时针
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主题二 电磁感应现象及其应用
通过实验，理解法拉第电磁感应定律，了解自感现象和涡流现象，能举例说明在生产生活中的应用。
【典例2】 (多选)如图甲所示，面积S＝0.6 m2的导线框abcd固定在匀强磁场中，磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示(B向里为正方向)，以下说法正确的是( )
A．第1 s内，导线框中产生顺时针方向的感应电流
B．第2 s内，导线框中产生逆时针方向的感应电流
C．第1 s内，导线框中产生的感应电动势大小为1.2 V
D．第2 s内，导线框中产生的感应电动势大小为0.6 V
[听课记录]
【典例3】 电磁炉热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，“火力”强劲，安全可靠。如图是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是( )
A．当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉加热效果越好
B．电磁炉通电线圈加交流电后，在锅体产生涡流，进而发热工作
C．在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用
D．电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差
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主题三 交变电流
通过实验，认识交变电流。能用公式和图像描述正弦交变电流。
【典例4】 一电阻R接到如图甲所示的正弦交流电源上，两端电压的有效值为U1，消耗的电功率为P1；若该电阻接到如图乙所示的方波交流电源上，两端电压的有效值为U2，消耗的电功率为P2。若甲、乙两图中的U0、T所表示的电压值、周期值是相同的，则下列说法正确的是( )
A．U1＝U0 B．U2＝U0
C．P1＝ D．P1∶P2＝1∶2
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主题四 变压器
通过实验，探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系。知道远距离输电时通常采用高压输电的原因。
【典例5】 (多选)(2022·广东茂名高二期末)如图所示的元件为可将220 V降为11 V的变压器，该变压器可视为理想变压器，有a、b、c、d四个引线，b、c引线明显比a、d引线粗。已知引线越粗能承载的电流越大，则下列说法正确的是( )
A．a、d端应接入220 V交变电流
B．该变压器可以用于直流电变压
C．a、d端和b、c端线圈的匝数比为1∶20
D．a、d端和b、c端电流大小之比为1∶20
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【典例6】 某发电站的输出功率为1×104 kW，输出电压为4 kV，通过理想变压器升压后向80 km远处供电。已知输电导线的电阻率ρ＝2.4×10-8 Ω·m，导线横截面积S＝1.5×10-4 m2，输电线路损失的功率为变压器输出功率的4%。求：
(1)升压变压器的输出电压；
(2)输电线路上的电压损失。
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主题五 发电机与电动机
了解发电机和电动机工作过程中的能量转化，认识电磁学在人类生活和社会发展中的作用。
【典例7】 位于磁场中的甲、乙两个矩形金属线框可绕各自的轴转动，两根导线将两个线框按如图所示方式连接。现用外力使甲线框沿顺时针方向转动。某时刻甲、乙线框恰处于如图所示的位置。设此时乙线框的ab边受到的安培力为F，则( )
A．F向上，乙线框表示电动机的工作原理
B．F向上，乙线框表示发电机的工作原理
C．F向下，乙线框表示电动机的工作原理
D．F向下，乙线框表示发电机的工作原理
[听课记录]
