课时分层作业(十一)
1 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12
C C B A B BC AC AD B BC AD
1．C [变压器只能对交变电流实现变压，不能对直流变压，故选项A、D错误；由于原、副线圈的电压之比与原、副线圈的匝数比相等，副线圈匝数多于原线圈匝数的变压器才能实现升压，故选项B错误，C正确。]
2．C [欲使副线圈两端获得高压，必须使变压器铁芯中的磁通量发生变化，即原线圈中的电流发生变化，只有当开关闭合或断开瞬间，原线圈中的电流才有变化，输出端才有高压产生，选项C正确。]
3．B [原线圈与小灯泡A并联，易得原线圈的电压是9 V，副线圈两端的总电压是36 V，因此得n1∶n2＝U1∶U2＝1∶4，A、C错误；由电流与匝数的关系可得，有I2＝＝2 A，解得I1＝8 A，通过小灯泡B的电流IB＝I1＋IA＝10 A，小灯泡B两端电压UB＝IBRB＝50 V，B正确，D错误。]
4．A [变压器的输入电压基本保持不变，变压器匝数比不变，则变压器副线圈两端电压V2不变，用电高峰时，R的值会减小，A2增大，输电线损失的电压增大，则V3减小，故A正确，B错误；由上述分析知用电高峰时A2增大，根据变压器原、副线圈电流关系知，A1也增大，故C、D错误。]
5．B [由题图乙可知交流电压的周期为T＝0.02 s，交流电压的频率为f＝＝50 Hz，故A错误；由题图乙可知输出电压的最大值为Um＝36 V，输出电压的有效值为U＝＝36 V，根据变压器电压与匝数关系有，解得U′＝3 V，由于变压器有能量损失，则小灯泡两端的电压可能为2 V，故B正确；适当增加原线圈a的匝数，副线圈的输出电压会减小，小灯泡功率会变小，故C错误；将线圈a改接在学生电源直流输出端，副线圈没有电压输出，小灯泡不会发光，故D错误。]
6．解析：(1)为了减小涡流现象带来的损耗，变压器的铁芯选用绝缘的硅钢片叠成。故选D。
(2)根据原、副线圈中
可知匝数少的线圈电流大，则需要的导线较粗。
(3)若是理想变压器，由变压器线圈两端的电压与匝数的关系
若变压器的原线圈接“0”和“8”两个接线柱，副线圈接“0”和“4”两个接线柱，可知原、副线圈的匝数比为2∶1 ，副线圈的电压为3 V，则原线圈的电压为U1＝2×3 V＝6 V
考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈所接的电源电压大于6 V，可能为7 V。故选D。
答案：(1)D (2)少 (3)D
7．BC [变压器原线圈的输入电压最大值为U1＝220 V，由变压器线圈两端的电压与匝数的关系有，可得U2＝22 V，理想电压表的示数为电压的有效值，因此UV＝＝22 V，故A错误；由交流电表达式可得100π rad/s＝2πf，解得f＝50 Hz，故B正确；对于灯泡，满足P灯＝UVI灯，对于排气扇满足P出＝UV(I2－I灯)－(I2－I灯)2r，联立代入数据可解得P出＝40 W，故C正确；已知I2＝4 A，由变压器电流比有，可得I1＝0.4 A，即保险丝的熔断电流至少要大于0.4 A，故D错误。]
8．AC [闭合开关S，副线圈电压有效值U2不变，副线圈的电阻变小，电流I2增大，变压器输入功率P1，有P1＝P2＝U2I2，所以P1变大，故A正确；由上可知，电流I2增大，电阻R两端电压增大，热水器分得的电压变小，所以热水器消耗的功率变小，故B错误；闭合开关S，副线圈电压有效值U2不变，由题图乙可得U2＝220 V，由公式得原线圈电压有效值U1＝1 100 V，故C正确；由题图乙可得交变电流角速度ω＝ rad/s＝100π rad/s，副线圈电压最大值为220 V，所以原线圈电压最大值为1 100 V，所以原线圈两端电压的瞬时值表达式u＝1 100sin 100πt(V)，故D错误。]
9．AD [由于灯泡a两端的电压为55 V，因此加在原线圈两端的电压为165 V，根据，可知原、副线圈的匝数之比，故A正确；根据得原、副线圈电流之比，而两相同灯泡的电压相等，则流过的电流也相等，故流过热敏电阻的电流占I2中的两份，因此流经灯泡a的电流与热敏电阻的电流之比为1∶2，故B错误；若热敏电阻RT温度降低，电阻增大，副线圈的总电阻增大，总电流减小，导致原线圈的电流减小，加在灯泡a两端的电压降低，灯泡a变暗，原线圈分得的电压升高，从而副线圈电压升高，灯泡b变亮，故C错误，D正确。]
10．B [线圈在匀强磁场中转动产生交流电，设转速为n，则发电机的最大电动势为Em＝NBSω＝NBS·2πn，发电机的最大电动势等于变压器的输入线圈电压的最大值，U1m＝Em，根据变压器匝数比等于两端的电压比，有，钢针和金属板间瞬时电压超过5 000 V时可以产生电火花，现令U2m＝5 000 V，联立解得U1m＝50 V，n＝ r/s≈3.18 r/s，故线圈转速等于2 r/s时，点火器不可以产生电火花，线圈转速等于4 r/s时，副线圈的电压最大值超过了5 000 V，能产生电火花，故A错误，B正确；电压表的示数为原线圈两端的电压有效值，刚点火时UV＝ V，电压表的示数为5 V时，点火器不可以产生电火花，只有当电压表示数超过25 V，点火器才可以产生电火花，故C、D错误。]
11．BC [从垂直于中性面时开始计时，交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBωL2cos ωt，故A错误；原线圈电动势的有效值为U1＝，根据得副线圈电动势的有效值为U2＝，根据电流热效应有T，通过二极管后副线圈电动势的有效值为U3＝，电压表V的示数为U4＝，故B正确；理想变压器输入功率与输出功率相等，可得U1I1＝U3I2，电流表A1与电流表A2的示数之比为I1∶I2＝U3∶U1＝3∶，故C正确；将滑动变阻器R2的滑片P向下滑动，滑动变阻器R2消耗的功率为，将滑动变阻器R2的滑片P向下滑动，R2增大且小于R，故滑动变阻器R2消耗的功率一直增大，故D错误。]
12．AD [对原线圈回路，有U0＝U1＋I1R0，对副线圈回路，有U2＝I2R，原、副线圈电压与匝数的关系，原、副线圈电流与匝数的关系，联立以上各式可得U0＝I2，由此可知，当R减小时，I2变大，则I1变大，U1变小，U2变小，故A正确，B错误；对于理想变压器，R获得的功率为P＝U0I1－R0，根据二次函数知识可得，当I1＝时，功率P达到最大，此时R＝R0，故C错误，D正确。]课时分层作业(十一) 变压器
?题组一 理想变压器的基本关系
1．如图所示，可以将电压升高给电灯供电的变压器是( )
A B
C D
2．汽油发动机内经过压缩的汽油与空气的混合物，需要火花塞来点燃。某汽油发动机火花塞需要高达10 kV的电压才能点火，一同学设计了如图所示的点火电路。已知直流电源的电压为12 V，升压变压器的输出端接到火花塞上，开关是自动控制的。下列说法正确的是( )
A．两电路都不可能使火花塞点火，因为变压器不能改变直流电压
B．图甲和乙的电路中，保持开关闭合，输出端都会获得持续的高压
C．图甲的电路中，在开关断开瞬间，输出端会产生高压
D．图乙的电路中，在开关断开瞬间，输出端会产生高压
3．如图所示的理想变压器电路中，小灯泡A上标有“9 V 18 W”，小灯泡B的电阻是5 Ω，副线圈回路中接入三个均标有“12 V 24 W”的小灯泡，小灯泡A与右边三个小灯泡均正常发光，下列说法正确的是( )
A．理想变压器的原、副线圈匝数比为n1∶n2＝4∶1
B．通过小灯泡B的电流是10 A
C．副线圈两端的电压为9 V
D．小灯泡B两端的电压20 V
?题组二 理想变压器工作时的制约关系和动态分析
4．如图所示是街头变压器给用户供电的示意图。变压器的输入电压基本保持不变，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻。用电高峰时，R的值会减小。忽略变压器上的能量损失，用电高峰与用电低谷相比，下列说法正确的是( )
A．V2不变，V3减小 B．V2和V3都减小
C．A1和A2均减小 D．A1增大，A2减小
5．在探究变压器的两个线圈电压关系时，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上，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，输出的电压如图乙所示，线圈b接小灯泡。线圈a与绕圈b的匝数比为12∶1。他所用的线圈电阻忽略不计。则( )
A．交流电压的频率为100 Hz
B．小灯泡两端的电压可能为2 V
C．适当增加原线圈a的匝数，小灯泡功率变大
D．将线圈a改接在学生电源直流输出端，小灯泡也能发光
?题组三 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
6．某兴趣小组用如图所示的可拆变压器进行“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验。
(1)变压器的铁芯，它的结构和材料是________(填字母)。
A．整块硅钢铁芯
B．整块不锈钢铁芯
C．绝缘的铜片叠成
D．绝缘的硅钢片叠成
(2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数________(选填“多”或“少”)。
(3)在实际实验中，将电源接在组装后的变压器原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，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，则原线圈的输入电压可能为________(填字母)。
A．1.5 V B．3.0 V C．5.0 V D．7.0 V
7．(多选)实践课中，一位同学设计了如图所示的电路给浴室供电。理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈接到u＝220sin 100πt(V)的交变电路中。已知照明灯的额定功率为44 W，排气扇电动机的内阻为1 Ω。已知各用电器均正常工作时，理想电流表的示数为4 A，则( )
A．理想电压表的示数为31.1 V
B．通过照明灯的电流频率为50 Hz
C．排气扇输出功率为40 W
D．保险丝的熔断电流至少为0.4 A
8．(多选)家庭中的热水器和抽油烟机功率较大。现用一小型变压器对其供电，如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，原线圈接交流电源和交流电压表，副线圈与热水器、抽油烟机连接。已知副线圈上的电压按图乙所示规律变化，现闭合开关S接通抽油烟机，下列说法正确的是( )
A．变压器的输入功率变大
B．热水器消耗的功率变大
C．电压表示数仍为1 100 V，保持不变
D．原线圈两端电压的瞬时值表达式u＝
1 100sin 100πt(V)
9．(多选)如图所示，理想变压器原线圈所在电路输入有效值U＝220 V的交变电流，测得完全相同的灯泡a、b两端的电压均为55 V，已知RT为随温度升高阻值减小的热敏电阻，变压器为理想变压器，两灯泡阻值不变且始终未烧坏，下列说法正确的是( )
A．原、副线圈的匝数之比为3∶1
B．流经灯泡a的电流与热敏电阻的电流之比为1∶1
C．若热敏电阻RT温度降低，灯泡a变亮、b变亮
D．若热敏电阻RT温度降低，灯泡a变暗、b变亮
10．如图所示是某款手摇点火器原理图。当钢针和金属板间瞬时电压超过5 000 V时可以产生电火花。已知匀强磁场的磁感应强度B大小为0.2 T，手摇发电机线圈的面积为0.25 m2，共50匝，不计内阻。变压器为理想变压器，其原、副线圈匝数比为1∶100。下列说法正确的是( )
A．线圈转速等于2 r/s时，1 min内点火器可以产生120次电火花
B．线圈转速等于4 r/s时，点火器可以产生电火花
C．电压表的示数为5 V时，点火器可以产生电火花
D．只有当电压表示数超过50 V，点火器才可以产生电火花
11．(多选)如图所示，某交流发电机内有一边长为L、匝数为N、电阻不计的正方形线圈abcd，在磁感应强度大小为B的匀强磁场中绕转轴OO′以角速度ω匀速转动，轴OO′垂直于磁场方向。它与理想变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为1∶3，二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大，定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值也为R，滑动变阻器的滑片P置于正中间，电表均为理想电表。从正方形线圈转到图示位置开始计时，下列判断正确的是( )
A．交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBωL2sin ωt
B．电压表V的示数为
C．电流表A1与电流表A2的示数之比为3∶
D．若将滑动变阻器R2的滑片P向下滑动，滑动变阻器R2消耗的功率一直减小
12．(多选)心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可以等效为虚线框内的交流电源和定值电阻R0串联。如图所示，心电图仪与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为n1、n2，在交流电源的电压有效值U0不变的情况下，将可变电阻R的阻值调小的过程中( )
A．通过原线圈的电流变大，通过副线圈的电流变大
B．原线圈两端的电压不变，副线圈两端的电压不变
C．当R＝R0时，R获得的功率最大
D．当R＝R0时，R获得的功率最大(共77张PPT)
3．变压器
第三章 交变电流
整体感知·自我新知初探
[学习任务] 任务1．了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解互感现象和变压器的工作原理。
任务2．理解理想变压器的电压和电流与匝数的关系，并能用其解决基本问题。
任务3．理解理想变压器的功率关系，并能推导出原、副线圈的电流关系。
[问题初探] 问题1．变压器的工作原理是什么？
问题2．理想变压器输出功率与输入功率有什么关系？
问题3．理想变压器原、副线圈电压之比与匝数之比满足什么关系？
[自我感知] 经过你认真的预习，结合你对本节课的理解和认识，请画出本节课的知识逻辑体系。
探究重构·关键能力达成
[链接教材] 生产生活中有各种变压器，有的把低压升为高压，有的把高压降为低压。变压器是如何改变电压的呢？
知识点一 变压器的原理及其基本规律
提示：变压器有原、副两个线圈，当原线圈输入交变电流时，由于互感，副线圈上也产生交变电流，原、副线圈的电压之比与原、副线圈匝数之比有关，故可通过改变原、副线圈的匝数之比，在输入电压(有效值)不变时，在副线圈上得到需要的电压。
1．变压器的构造
变压器由________和绕在铁芯上的两个线圈组成，如图所示。
(1)原线圈：与________连接的线圈，也叫________。
(2)副线圈：与____连接的线圈，也叫________。
闭合铁芯
交流电源
初级线圈
负载
次级线圈
2．变压器的工作原理
变压器工作的基础是____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__________。
3．作用
改变交变电流的电压。
互感
感应电动势
4．理想变压器
没有能量损耗的变压器叫作__________。理想变压器是一个__________。
提醒：①原、副线圈有共同的铁芯，穿过它们的磁通量和磁通量的变化率时刻相同。②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。
5．两类变压器
(1)降压变压器：______的电压比______电压低的变压器。
(2)升压变压器：______的电压比______电压高的变压器。
理想变压器
理想化模型
副线圈
原线圈
副线圈
原线圈
如图所示，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(原线圈)通过开关可以连接到交流电源的两端，另一个线圈(副线圈)连到小灯泡上。连接电路，闭合开关，小灯泡能发光。
问题1．两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？
提示：当左边线圈加上交流电压时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期性变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律知，在右边线圈中会产生感应电动势，右边线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光。
问题2．小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗？
提示：不相等。
问题3．若将原线圈接在恒定的直流电源上小灯泡发光吗？
提示：不发光。
1．理想变压器的特点
(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”。
说明：实际中的变压器(特别是大型变压器)一般都可以近似看成理想变压器。
√
规律总结 (1)理想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。
(2)电流与匝数成反比只适用于有一个副线圈的情况，有多个副线圈时不成立。
(3)原、副线圈的电压、电流发生变化，而频率不变。
【典例2】 (2022·山东卷)(两个副线圈)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(V)。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
√
√
√
知识点二 理想变压器工作时的制约关系和动态分析
3．功率制约
输出功率P2决定输入功率P1。变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，即P2＝P负1＋P负2＋…。P2增大，P1增大；P2减小，P1减小；P2为零，P1为零。
4．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况
(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P出→P入→I1。
(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1。
【典例3】 (理想变压器的动态分析)如图所示，电流表、电压表为理想电表，变压器为理想变压器，R1、R2是定值电阻，R3为滑动变阻器。闭合开关S，下列说法正确的是( )
A．仅将滑片P1上移时，电流表A的示数减小
B．仅将滑片P2下移时，电压表V的示数变大
C．滑片P1下移、P2上移时，电阻R1的功率增大
D．只断开开关S，电压表V的示数变大，电流表A的示数变小
√
规律方法 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。
1．实验目的
探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系。
2．实验器材
可拆变压器、学生电源、多用电表、导线若干。
知识点三 科学探究——探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
3．实验原理
电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于交变电流的大小、方向在不断地变化，铁芯中的磁场强弱和方向也在不断地变化。变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，尽管两个线圈之间没有导线相连，副线圈也能够输出电流。
4．实验操作
(1)按图示连接电路。
(2)保持原线圈的匝数n1不变，副线圈的匝数n2逐渐增多，观察小灯泡亮度情况。
(3)保持副线圈的匝数n2不变，原线圈的匝数n1逐渐增多，观察小灯泡亮度情况。
(4)原线圈接6 V低压交流电源，保持原线圈匝数n1不变，改变副线圈匝数n2，用多用电表交流电压挡测出副线圈两端的电压，记入表格，重复三次。
(5)原线圈接6 V低压交流电源，保持副线圈匝数n2不变，改变原线圈匝数n1，用多用电表交流电压挡测出副线圈两端的电压，记入表格，重复三次。
5．实验现象
小灯泡的亮度如表所示。
n1 n2
100 200 400
100 暗 较亮 亮
200 较暗 暗 较亮
400 很暗 较暗 暗
(1)当原线圈匝数不变时，副线圈的匝数越多小灯泡越亮；当副线圈的匝数不变时，原线圈的匝数越多小灯泡越暗。
(2)将不同匝数的线圈接入线路，测出线圈当中的电压并填入表中：
原线圈匝数n1 副线圈匝数n2 原线圈电压U1 副线圈电压U2 n1∶n2 U1∶U2
100 200 6 V 12 V 1∶2 1∶2
100 400 6 V 24 V 1∶4 1∶4
100 600 6 V 36 V 1∶6 1∶6
200 200 6 V 6 V 1∶1 1∶1
400 200 6 V 3 V 2∶1 2∶1
600 200 6 V 2 V 3∶1 3∶1
【典例4】 做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验。
(1)以下给出的器材中，本实验需要用到的有______。
A B
C D
BD
(2)下列说法正确的是 ________。
A．变压器工作时副线圈电流的频率与原线圈不相同
B．实验中要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，需要运用的科学方法是控制变量法
C．为了人身安全，实验中只能使用低压直流电源，电压不要超过12 V
D．绕制降压变压器原、副线圈时，副线圈导线应比原线圈导线粗一些
BD
(3)由于交变电流的电压是变化的，所以实验中测量的是电压的 ________(选填“平均”“有效”或“最大”)值；某次实验操作，所接电表的读数如图所示(电压表的量程为15 V)，则此时电表读数为 ________V。
有效
5.5
(4)若用匝数N1＝400匝和N2＝800匝的变压器做实验，对应的电压测量数据如表所示。根据测量数据，则N1一定是 _____(选填“原”或“副”)线圈。
实验次数 1 2 3 4
U1 1.9 2.9 3.8 4.8
U2 4.0 6.0 8.0 10.0
副
[解析] (1)变压器的工作原理是互感现象，电源应该选用学生电源提供的交流电压，干电池只能提供直流电压，A不需要，B需要，故A错误，B正确；直流电压表不能测量交流电压，C不需要，故C错误；该实验需要教学用的变压器，故D正确。故选BD。
应用迁移·随堂评估自测
1．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
√
2
4
3
题号
1
C [通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故穿过原线圈的磁通量Φ变化，故A错误；因理想变压器无漏磁，故B错误；由法拉第电磁感应定律知C正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，故D错误。]
2
4
3
题号
1
2．无线充电是近年发展起来的新技术，无线充电技术与变压器相类似，是通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用磁场传递能量。如图所示，假设基座线圈和受电线圈组成的是一个理想变压器，已知基座线圈的匝数为4 400匝，受电线圈的匝数为100匝，充电基座接上220 V、50 Hz家用交流电，则受电线圈的输出电压及频率为( )
A．9 680 V，50 Hz B．5 V，1.25 Hz
C．9 680 V，2 200 Hz D．5 V，50 Hz
2
3
题号
1
4
√
2
3
题号
1
4
2
3
题号
4
1
√
√
2
3
题号
4
1
4．如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，副线圈匝数可以通过滑动触头P来调节，副线圈两端连接了电压表、电阻R、灯泡L1、L2，闭合开关S，滑片P处于
图示位置，灯泡正常发光。下列说
法正确的是( )
A．保持开关S闭合，将滑片P向上移，电压表读数不变
B．保持开关S闭合，将滑片P向上移，灯泡变亮
C．保持滑片P位置不变，断开开关S，灯泡L1变暗
D．保持滑片P位置不变，断开开关S，电阻R上消耗功率变大
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回归本节知识，完成以下问题：
(1)变压器能输送电能是利用什么？
提示：电磁感应。
(2)由电压与匝数关系及什么关系得到电流关系？
提示：输入功率等于输出功率。
(3)理想变压器电压、电流与匝数的关系分别是？
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课时分层作业(十一) 变压器
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?题组一 理想变压器的基本关系
1．如图所示，可以将电压升高给电灯供电的变压器是( )
A B
C D
C [变压器只能对交变电流实现变压，不能对直流变压，故选项A、D错误；由于原、副线圈的电压之比与原、副线圈的匝数比相等，副线圈匝数多于原线圈匝数的变压器才能实现升压，故选项B错误，C正确。]
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2．汽油发动机内经过压缩的汽油与空气的混合物，需要火花塞来点燃。某汽油发动机火花塞需要高达10 kV的电压才能点火，一同学设计了如图所示的点火电路。已知直流电源的电压为12 V，升压变压器的输出端接到火花塞上，开关是自动控制的。下列说法正确的是( )
A．两电路都不可能使火花塞点火，因为变压器不能改变直流电压
B．图甲和乙的电路中，保持开关闭合，输出端都会获得持
续的高压
C．图甲的电路中，在开关断开瞬间，输出端会产生高压
D．图乙的电路中，在开关断开瞬间，输出端会产生高压
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C [欲使副线圈两端获得高压，必须使变压器铁芯中的磁通量发生变化，即原线圈中的电流发生变化，只有当开关闭合或断开瞬间，原线圈中的电流才有变化，输出端才有高压产生，选项C正确。]
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3．如图所示的理想变压器电路中，小灯泡A上标有“9 V 18 W”，小灯泡B的电阻是5 Ω，副线圈回路中接入三个均标有“12 V 24 W”的小灯泡，小灯泡A与右边三个小灯泡均正常发光，下列说法正确的是( )
A．理想变压器的原、副线圈匝数比为n1∶n2＝4∶1
B．通过小灯泡B的电流是10 A
C．副线圈两端的电压为9 V
D．小灯泡B两端的电压20 V
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?题组二 理想变压器工作时的制约关系和动态分析
4．如图所示是街头变压器给用户供电的示意图。变压器的输入电压基本保持不变，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻。用电高峰时，R的值会减小。忽略变压器上的能量损失，用电高峰与用电低谷相比，下列说法正确的是( )
A．V2不变，V3减小
B．V2和V3都减小
C．A1和A2均减小
D．A1增大，A2减小
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A [变压器的输入电压基本保持不变，变压器匝数比不变，则变压器副线圈两端电压V2不变，用电高峰时，R的值会减小，A2增大，输电线损失的电压增大，则V3减小，故A正确，B错误；由上述分析知用电高峰时A2增大，根据变压器原、副线圈电流关系知，A1也增大，故C、D错误。]
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5．在探究变压器的两个线圈电压关系时，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上，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，输出的电压如图乙所示，线圈b接小灯泡。线圈a与绕圈b的匝数比为12∶1。
他所用的线圈电阻忽略不计。则( )
A．交流电压的频率为100 Hz
B．小灯泡两端的电压可能为2 V
C．适当增加原线圈a的匝数，小灯泡功率变大
D．将线圈a改接在学生电源直流输出端，小灯
泡也能发光
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?题组三 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
6．某兴趣小组用如图所示的可拆变压器进行“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验。
(1)变压器的铁芯，它的结构和材料是________(填字母)。
A．整块硅钢铁芯
B．整块不锈钢铁芯
C．绝缘的铜片叠成
D．绝缘的硅钢片叠成
D
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(2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数________(选填“多”或“少”)。
(3)在实际实验中，将电源接在组装后的变压器原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，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，则原线圈的输入电压可能为________(填字母)。
A．1.5 V B．3.0 V C．5.0 V D．7.0 V
少
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8．(多选)家庭中的热水器和抽油烟机功率较大。现用一小型变压器对其供电，如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，原线圈接交流电源和交流电压表，副线圈与热水器、抽油烟机连接。已知副线圈上的电压按图乙所示规律变化，现闭合开关S接通抽油烟机，下列说法正确的是( )
A．变压器的输入功率变大
B．热水器消耗的功率变大
C．电压表示数仍为1 100 V，保持不变
D．原线圈两端电压的瞬时值表达式u＝1 100sin 100πt(V)
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9．(多选)如图所示，理想变压器原线圈所在电路输入有效值U＝220 V的交变电流，测得完全相同的灯泡a、b两端的电压均为55 V，已知RT为随温度升高阻值减小的热敏电阻，变压器为理想变压器，两灯泡阻值不变且始终未烧坏，下列说法正确的是( )
A．原、副线圈的匝数之比为3∶1
B．流经灯泡a的电流与热敏电阻的电流之比为1∶1
C．若热敏电阻RT温度降低，灯泡a变亮、b变亮
D．若热敏电阻RT温度降低，灯泡a变暗、b变亮
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10．如图所示是某款手摇点火器原理图。当钢针和金属板间瞬时电压超过5 000 V时可以产生电火花。已知匀强磁场的磁感应强度B大小为0.2 T，手摇发电机线圈的面积为0.25 m2，共50匝，不计内阻。变压器为理想变压器，其原、副线圈匝数比
为1∶100。下列说法正确的是( )
A．线圈转速等于2 r/s时，1 min内点火器可以
产生120次电火花
B．线圈转速等于4 r/s时，点火器可以产生电火花
C．电压表的示数为5 V时，点火器可以产生电火花
D．只有当电压表示数超过50 V，点火器才可以产生电火花
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11．(多选)如图所示，某交流发电机内有一边长为L、匝数为N、电阻不计的正方形线圈abcd，在磁感应强度大小为B的匀强磁场中绕转轴OO′以角速度ω匀速转动，轴OO′垂直于磁场方向。它与理想变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为1∶3，二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大，定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值也为R，滑动变阻器的滑片P置于正中间，电表均为理想电表。从正方形线圈转到图示位置开始计时，下列判断正确的是( )
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