新教材同步系列2024春高中物理第3章交變電流第3節(jié)變壓器教師用書粵教版選擇性必修第二冊

第三節(jié)變壓器1．了解變壓器的構(gòu)造及工作原理。2．通過實(shí)驗探究，得到電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系。3．能夠利用變壓比、變流比定性和定量分析有關(guān)變壓器的實(shí)際問題。知識點(diǎn)一認(rèn)識變壓器1．用途：改變交流電壓的設(shè)備。2．構(gòu)造：變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成。(1)原線圈：與電源相連的線圈(也叫初級線圈)。(2)副線圈：與負(fù)載相連的線圈(也叫次級線圈)。3．原理：變壓器工作的基礎(chǔ)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，原線圈中的交變電流在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量，這個交變的磁通量不僅穿過原線圈，也穿過副線圈，所以在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。知識點(diǎn)二探究變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系1．實(shí)驗?zāi)康模禾骄孔儔浩麟妷号c線圈匝數(shù)的定量關(guān)系。2．實(shí)驗器材：可拆變壓器、低壓交流電源、交流電壓表、帶夾的導(dǎo)線。3．實(shí)驗步驟(1)要先估計被測電壓的大致范圍，再選擇恰當(dāng)?shù)牧砍?，若不知道被測電壓的大致范圍，則應(yīng)選擇交流電壓表的最大量程進(jìn)行測量。(2)把兩個線圈穿在鐵芯上，閉合鐵芯。(3)用交流電壓表測量輸入、輸出電壓。(4)改變輸入端電壓，重新測量輸入、輸出端電壓，記錄在設(shè)計好的表格內(nèi)。項目123456U1U2n1n2(5)改變線圈匝數(shù)，重新測量輸入、輸出端電壓，記錄在上面設(shè)計好的表格內(nèi)。4．注意事項(1)在改變低壓交流電源電壓、線圈匝數(shù)前均要先斷開開關(guān)，再進(jìn)行操作。(2)為了人身安全，低壓交流電源的電壓不能超過12V，不能用手接觸裸露的導(dǎo)線和接線柱。(3)為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，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。知識點(diǎn)三理想變壓器原、副線圈基本量的關(guān)系1．銅損和鐵損(1)銅損：變壓器的線圈有內(nèi)阻，電流通過時發(fā)熱所損失的能量。(2)鐵損：鐵芯在交變磁場中反復(fù)磁化，產(chǎn)生渦流，使鐵芯發(fā)熱所損失的能量。2．理想變壓器：忽略原、副線圈的電阻和各種電磁能量損失的變壓器。3．電壓與匝數(shù)關(guān)系：原、副線圈的電壓之比等于這兩個線圈的匝數(shù)之比，即U1U24．功率關(guān)系：原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率。5．電流與匝數(shù)關(guān)系：原、副線圈中的電流跟它們的匝數(shù)成反比，即I1I26．兩類變壓器：n2>n1，能使電壓升高的變壓器叫作升壓變壓器；n2<n1，能使電壓降低的變壓器叫作降壓變壓器。1．思考判斷(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)(1)變壓器只能改變交變電流的電壓，不能改變直流電的電壓。 (√)(2)實(shí)際生活中，不存在原線圈與副線圈匝數(shù)相等的變壓器。 (√)(3)理想變壓器不僅可以改變交變電流的電壓和電流，還可以改變交變電流的功率和頻率。 (×)(4)理想變壓器是客觀存在的。 (×)(5)U1U2＝n1n2．(多選)理想變壓器的原、副線圈中一定相同的物理量有()A．交流電的頻率 B．磁通量的變化率C．功率 D．交流電的峰值A(chǔ)BC[理想變壓器沒有漏磁，沒有能量損失，所以原、副線圈中磁通量變化率相同，原、副線圈中功率相同，B、C正確；變壓器能改變交流電的峰值但不改變交流電的頻率，A正確，D錯誤。]3．一個含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻R＝10Ω。當(dāng)原線圈接320V的交流電壓時，原線圈中電流為2A，則變壓器原、副線圈匝數(shù)比為()A．2∶1 B．1∶2C．4∶1 D．1∶4C[輸入功率等于輸出功率，大小為P＝U1I1＝640W，根據(jù)P＝U22R，輸出電壓為U2＝80V，則變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2＝U1∶U2＝4∶1，故選(1)在課外，某同學(xué)在進(jìn)行低壓交流變壓器實(shí)驗的準(zhǔn)備工作時，發(fā)現(xiàn)缺少電源，于是就用一種摩托車的蓄電池代替，按圖所示進(jìn)行實(shí)驗。閉合開關(guān)后，燈泡是否發(fā)光？解釋出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因。提示：因蓄電池是直流電源，向外輸出恒定電壓，故連接到副線圈上的小燈泡不會發(fā)光。原因：恒定電壓加在原線圈上后，線圈內(nèi)的磁通量不發(fā)生變化，因而副線圈中的磁通量也不發(fā)生變化，所以E＝nΔΦΔt(2)學(xué)生電源(低壓交流12V)，可拆變壓器，多用表(交流電壓擋)，電路圖如圖所示。對于理想變壓器，在只有一組副線圈的情況下，原線圈和副線圈的電流跟它們的匝數(shù)的關(guān)系是什么？提示：I1I2＝n2n1。因為P1＝P2，即I1U1＝I2U2，又U1對變壓器原理的理解1．變壓器的變壓原理是電磁感應(yīng)。如圖所示，當(dāng)原線圈上加交流電壓U1時，原線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量，在原、副線圈中都會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如果副線圈是閉合的，則副線圈中將產(chǎn)生交變的感應(yīng)電流，它也在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通量，在原、副線圈中同樣要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。2．由于互感現(xiàn)象，原、副線圈間雖然不相連，電能卻可以通過磁場從原線圈傳遞到副線圈。3．能量轉(zhuǎn)換方式為原線圈電能→磁場能→副線圈電能?！镜淅?】(多選)如圖所示為汽油機(jī)中點(diǎn)火裝置的示意圖，它使用的是12V直流電源，在變壓器的輸出端卻可得到高達(dá)10000V的高壓，開關(guān)是自動控制的，欲使副線圈兩端得到一個高壓，應(yīng)使()A．開關(guān)總處于接通狀態(tài)B．開關(guān)在接通時斷開C．開關(guān)在斷開時接通D．開關(guān)總處于斷開狀態(tài)BC[欲使副線圈兩端得到一個高壓，必須使變壓器鐵芯中的磁通量發(fā)生變化，即原線圈中的電流必須發(fā)生變化，只有在開關(guān)閉合、斷開瞬間原線圈中電流才有變化，故選B、C。](1)變壓器只對變化的電流起作用，對恒定電流不起作用。(2)變壓器的兩個線圈之間通過磁場聯(lián)系在一起，兩個線圈間是絕緣的。(3)變壓器不能改變交變電流的周期和頻率。(4)若直流的電壓是隨時間變化的，也可以用變壓器改變電壓。[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．如圖所示，甲圖中兩導(dǎo)軌不平行，而乙圖中兩導(dǎo)軌平行，其余物理條件都相同，金屬棒MN正在導(dǎo)軌上向右做勻速運(yùn)動，在金屬棒運(yùn)動過程中，將觀察到()A．L1、L2都發(fā)光，只是亮度不同B．L1、L2都不發(fā)光C．L2發(fā)光，L1不發(fā)光D．L1發(fā)光，L2不發(fā)光D[題圖甲右側(cè)線圈中感應(yīng)電動勢的大小時刻變化，在題圖甲的右側(cè)線圈中形成變化的電流，產(chǎn)生變化的磁場，在左側(cè)線圈和燈L1中產(chǎn)生感應(yīng)電流，燈L1發(fā)光；題圖乙右側(cè)線圈中感應(yīng)電動勢恒定不變，在題圖乙的右側(cè)線圈中形成恒定不變的電流，不能在左側(cè)線圈和燈L2回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，燈L2不發(fā)光。故D正確。]探究變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系1．?dāng)?shù)據(jù)處理根據(jù)實(shí)驗中記錄的數(shù)據(jù)分析完成表格：項目123456U1U2n1n2U1/U2n1/n22．實(shí)驗結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)成正比，表達(dá)式為U1U23．誤差分析(1)由于漏磁，通過原、副線圈的每一匝的磁通量不嚴(yán)格相等造成誤差。(2)原、副線圈有電阻，原、副線圈中的焦耳熱損耗，造成實(shí)驗誤差。(3)鐵芯中有磁損耗，產(chǎn)生渦流造成誤差。【典例2】在“探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗中，小型可拆變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n1＝120匝、n2＝240匝，某實(shí)驗小組在原線圈兩端依次加上不同的電壓，用多用電表的交流電壓擋分別測量原、副線圈兩端的電壓，數(shù)據(jù)如表所示。實(shí)驗序號原線圈兩端的電壓U1/V副線圈兩端的電壓U2/VU13.98.21∶2.125.911.81∶2.037.815.2(1)實(shí)驗小組根據(jù)測得的數(shù)據(jù)在表格中算出U1、U2的比值，還有一組U1、U2的比值沒有算出，把算出的結(jié)果填在表格中。(2)本實(shí)驗可得出結(jié)論：變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)關(guān)系為________(用題目中給出的字母表示)。(3)該變壓器是________變壓器(選填“升壓”或“降壓”)。[解析](1)第三組數(shù)據(jù)為U1U2＝7.8(2)線圈匝數(shù)之比n1n2＝120240＝12(3)從表格中的數(shù)據(jù)可知副線圈匝數(shù)多、電壓高，所以該變壓器是升壓變壓器。[答案](1)1∶1.9(2)U1U2＝n[跟進(jìn)訓(xùn)練]2．在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗中，操作步驟如下：①將兩個線圈套到可拆變壓器的鐵芯上；②閉合電源開關(guān)，用多用電表的交流電壓擋分別測量原線圈和副線圈兩端的電壓；③將匝數(shù)較多的一組線圈接到交流電源輸出端上，另一組作為副線圈，接上小燈泡；④將原線圈與副線圈對調(diào)，重復(fù)以上步驟。(1)以上操作的合理順序是________(只填步驟前數(shù)字序號)。(2)如圖所示，在實(shí)驗中，兩線圈的匝數(shù)n1＝1600，n2＝400，當(dāng)將n1作為原線圈時，U1＝16V，副線圈兩端電壓U2＝4V；原線圈與副線圈對調(diào)后，當(dāng)U′1＝8V時，U′2＝32V，那么可初步確定，變壓器兩個線圈的電壓U1、U2與線圈匝數(shù)n1、n2的關(guān)系是________。[解析](1)在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗中，首先將兩個線圈套到可拆變壓器的鐵芯上；再將匝數(shù)較多的一組線圈接到交流電源輸出端上，另一組作為副線圈，接上小燈泡；閉合電源開關(guān)，用多用電表的交流電壓擋分別測量原線圈和副線圈兩端的電壓；最后將原線圈與副線圈對調(diào)，重復(fù)以上步驟。故合理的順序是①③②④。(2)兩線圈的匝數(shù)n1＝1600，n2＝400，當(dāng)將n1作原線圈時，U1＝16V，副線圈兩端電壓U2＝4V；當(dāng)原線圈與副線圈對調(diào)后，U′1＝8V時，U′2＝32V，此時U′2為原線圈的電壓，而U′1為副線圈的電壓；由以上數(shù)據(jù)可得U1U2[答案](1)①③②④(2)U1U理想變壓器的基本關(guān)系應(yīng)用1．理想變壓器的變壓(變流)規(guī)律項目規(guī)律表示依據(jù)備注變壓規(guī)律U1n1＝UE＝nΔ適于一個原線圈及多個副線圈的情況功率關(guān)系P入＝P出能量守恒適于理想變壓器變流規(guī)律I1IU1I1＝U2I2適于一個原線圈，一個副線圈n1I1＝n2I2＋n3I3…U1I1＝U2I2＋U3I3…適于一個原線圈，多個副線圈2．理想變壓器各物理量間的制約關(guān)系(1)輸入電壓決定輸出電壓：由U1n1＝U2n2，得U當(dāng)U1不變時，U2也不會變，與負(fù)載電阻R多大及是否變化無關(guān)。(2)輸出功率決定輸入功率：對理想變壓器P出＝P入。(3)負(fù)載決定輸出電流：當(dāng)U1一定時，U2也一定，對副線圈有I2＝U2R，所以當(dāng)R變化時，I2也隨之變化，即R變大，I2變??；R變小，I(4)輸出電流決定輸入電流：由n1I1＝n2I2，得I1＝n2n1I2，所以當(dāng)I2變化時，I1也隨之變化。即I2變大，I1變大；I2變小，【典例3】如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，和均為理想電表，燈泡電阻RL＝6Ω，AB兩端電壓u1＝122sin100πt(V)。下列說法正確的是()A．電流頻率為100HzB．的讀數(shù)為24VC．的讀數(shù)為0.5AD．變壓器輸入功率為6WD[根據(jù)u1＝122sin100πt(V)及U＝Um2知U1＝12V，f＝ω2π＝50Hz，故A錯誤；根據(jù)U1U2＝n1n2得U2＝n2n1U1＝12×12V＝6V，即的讀數(shù)為6V，故B錯誤；又I2＝U2RL＝66A＝1A，即的讀數(shù)為1A，故C錯誤；根據(jù)P1＝P2及P2理想變壓器的電壓關(guān)系和電流關(guān)系(1)理想變壓器的電壓關(guān)系對有一個或多個副線圈的情況都成立。(2)電流關(guān)系只適用于有一個副線圈的情況，若有多個副線圈，則電流關(guān)系應(yīng)根據(jù)功率關(guān)系P入＝P出求出。[跟進(jìn)訓(xùn)練]3．如圖所示，理想變壓器的原線圈接在u＝2202sin50πt(V)的交流電源上，副線圈接有R＝55Ω的負(fù)載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1，電流表、電壓表均為理想電表，下列說法正確的是()A．電流表的讀數(shù)為1AB．增大原線圈的匝數(shù)，則電壓表示數(shù)增大C．副線圈輸出交流電的周期為0.01sD．如果提高原線圈的電壓，則電流表示數(shù)減小A[由理想變壓器的原、副線圈兩端電壓與線圈匝數(shù)成正比可知，副線圈兩端的電壓表示數(shù)為U2＝n2n1U1，則增大原線圈的匝數(shù)n1，則電壓表示數(shù)減小，B錯誤；根據(jù)選項B分析和題意可知U1＝220V、U2＝110V，則根據(jù)歐姆定律可知流過電阻R的電流為I2＝U2R＝2A，由理想變壓器的原、副線圈電流與線圈匝數(shù)成反比可知，電流表的讀數(shù)為I1＝I2·n2n1＝1A，A正確；根據(jù)原線圈接在u＝2202sin50πt(V)的交流電源上，知原線圈中交變電流的周期為T＝0.04s，由于原、副線圈的周期相等，所以副線圈輸出交變電流的周期為0.04s，C錯誤；根據(jù)選項A、B的分析有1．如圖所示四個電路，能夠?qū)崿F(xiàn)升壓的是()ABCDD[變壓器只能對交流電變壓，不能對直流電變壓，故A、B錯誤；由于電壓與線圈匝數(shù)成正比，故C錯誤，D正確。]2．如圖所示，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2，副線圈電路中接有燈泡，燈泡的額定電壓為220V，額定功率為22W，原線圈電路中接有電壓表和電流表，電壓表、電流表均為理想電表。現(xiàn)閉合開關(guān)，燈泡正常發(fā)光。若用U和I分別表示此時電壓表和電流表的讀數(shù)，則()A．U＝110V，I＝0.2AB．U＝110V，I＝0.05AC．U＝1102V，I＝0.2AD．U＝1102V，I＝0.22AA[交流電壓表、電流表測得的是交變電流的有效值，由燈泡正常發(fā)光可知，變壓器的輸出電壓為220V，而變壓器的輸入與輸出電壓之比等于原、副線圈的匝數(shù)比，故變壓器的輸入電壓為110V，電壓表的示數(shù)為110V；變壓器的輸入功率等于輸出功率，可知變壓器的輸入電流為0.2A，A正確。]3．兩彼此正對的相同金屬圓環(huán)豎直放置在豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8T的勻強(qiáng)磁場中，圓環(huán)半徑為0.2m、相距0.5m，用導(dǎo)線將環(huán)與匝數(shù)比為4∶1的理想變壓器相連，變壓器輸出端接一阻值為1Ω的燈泡，讓導(dǎo)體桿沿兩環(huán)內(nèi)側(cè)做角速度為502rad/s的勻速圓周運(yùn)動，圓環(huán)電阻不計，桿長為0.5m，電阻為4Ω，則燈泡()A．兩端電壓為0.8VB．兩端電壓為1.0VC．兩端電壓為1.5VD．兩端電壓為2.0VA[分析可知，導(dǎo)體棒在磁場中運(yùn)動，產(chǎn)生正弦式交流電，當(dāng)導(dǎo)體棒經(jīng)過最低點(diǎn)和最高點(diǎn)時，切割的方向與磁場方向垂直，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，為Em＝BLv＝BLωr＝42V，則電源產(chǎn)生電壓的有效值E＝Em2＝4V；設(shè)流過燈泡的電流及燈泡兩端的電壓分別為I2、U2，則根據(jù)U1U2＝n1n2、I1n1＝I2n2可得，理想變壓器的輸入電壓及通過的電流為U1＝n1n2U2＝4U2，I1＝n2n1I2＝14I2，其中I2＝U2R4．如圖所示，一個變壓器(可視為理想變壓器)的原線圈接在220V的交流電上，向額定電壓為1.80×104V的霓虹燈供電，使它正常發(fā)光。為了安全，需在原線圈回路中接入熔斷器，使副線圈電路中電流超過12mA時，熔斷器的熔絲熔斷。(1)熔絲的熔斷電流是多大(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)?(2)當(dāng)副線圈電路中電流為10mA時，變壓器的輸入功率是多大？[解析](1)設(shè)原、副線圈上的電壓、電流分別為U1、U2、I1、I2，根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，則U1I1＝U2I2，當(dāng)I2＝12mA時，I1即為熔斷電流，I1＝U2U1I2≈(2)當(dāng)副線圈上的電流為I2′＝10mA時，變壓器的輸入功率為P1，所以P1＝P2＝I2′U2＝180W。[答案](1)0.98A(2)180W回歸本節(jié)內(nèi)容，自我完成以下問題：1．變壓器的構(gòu)造是什么？提示：如圖所示，變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的原線圈和副線圈組成的。2．變壓器的工作原理是什么？提示：電流磁效應(yīng)、電磁感應(yīng)。3．理想變壓器的基本關(guān)系是什么？提示：物理量電壓電流功率關(guān)系式U1Un1I1＝n2I2P入＝P出依據(jù)E＝nΔU1I1＝U2I2能量守恒注意電流關(guān)系式僅適用于一個副線圈的情況無線充電技術(shù)我們知道，變壓器能通過電磁感應(yīng)輸送電能。當(dāng)原線圈中由變化的電流激發(fā)了一個變化的磁場，電場的能量就轉(zhuǎn)變成磁場的能量；當(dāng)這個變化的磁場在副線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁場的能量就轉(zhuǎn)化成了電場的能量，這樣電能就從原線圈不必經(jīng)過導(dǎo)線直接連接就轉(zhuǎn)移到了副線圈。無線充電是近年發(fā)展起來的新技術(shù)，其中一種就是基于這樣的原理而產(chǎn)生的，只不過變壓器磁場的回路是鐵芯，而無線充電裝置磁場的回路是空氣。無線充電技術(shù)通過分別安裝在充電基座和接收能量的裝置上的線圈，利用產(chǎn)生的磁場傳遞能量。如果移動電話中有無線充電裝置，那么把移動電話直接放在充電基座上就可以充電(圖甲)。對于一個沒有無線充電功能的移動電話，也可以通過在移動電話端連接一個無線充電接收器，將接收器放在無線充電基座上來進(jìn)行充電。打開無線充電接收器，就可以看到其內(nèi)部有一個接收線圈(圖乙)。目前已經(jīng)有移動電話、數(shù)字照相機(jī)、電動牙刷等電子產(chǎn)品采用無線充電技術(shù)。隨著新能源汽車的快速發(fā)展，無線充電技術(shù)在電動汽車中也將會有廣泛的應(yīng)用。相比有線輸電技術(shù)，無線充電器與用電裝置之間不用電線連接，因而具有使用方便、減少觸電危險、不易老化磨損等優(yōu)點(diǎn)。但目前無線充電技術(shù)也存在著傳輸距離短、成本高、能量損耗大等不足。因此，無線充電技術(shù)還需不斷地改進(jìn)、發(fā)展。送電線圈中電流產(chǎn)生的磁場是什么樣的？受電線圈磁場是什么樣的？送電線圈與受電線圈是否需要導(dǎo)線連接？提示：周期性變化的周期性變化的不需要課時分層作業(yè)(十一)變壓器題組一對變壓器原理的理解1．關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說法正確的是()A．通有正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變B．穿過原、副線圈的磁通量在任何時候都不相等C．穿過副線圈磁通量的變化使副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢D．原線圈中的電流通過鐵芯流到了副線圈C[通有正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁場是變化的，由于面積S不變，故磁通量Φ變化，故A錯誤；因理想變壓器無漏磁，原、副線圈的磁通量總相等，故B錯誤；由互感現(xiàn)象知C正確；原線圈中的電能轉(zhuǎn)化為磁場能又轉(zhuǎn)化為副線圈的電能，原、副線圈通過磁場聯(lián)系在一起，故D錯誤。]2．(多選)如圖所示是一個理想變壓器的示意圖，在它正常工作時關(guān)于其說法正確的是()A．副線圈中的電動勢是因為電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的B．輸送的電能經(jīng)變壓器先轉(zhuǎn)化為磁場能，再轉(zhuǎn)化為電能C．輸送的電能經(jīng)變壓器先轉(zhuǎn)化為電場能，再轉(zhuǎn)化為電能D．輸送的電能經(jīng)變壓器的鐵芯直接傳輸過去AB[變壓器的原理是原線圈的電流發(fā)生變化，從而引起副線圈中磁通量變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，故A正確；變壓器電能的輸送是電能經(jīng)變壓器先轉(zhuǎn)化為磁場能，再轉(zhuǎn)化為電能輸送到副線圈電路中，故B正確，C、D錯誤。]題組二探究變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系3．在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗中，某同學(xué)利用“教學(xué)用的可拆變壓器”進(jìn)行探究。(1)下列器材中，實(shí)驗需要的器材有________。(多選)A．干電池B．低壓交流電源C．220V交流電源D．條形磁鐵E．可拆變壓器和導(dǎo)線F．直流電壓表G．多用電表(2)關(guān)于實(shí)驗操作，下列說法正確的是________。A．為了人身安全，原線圈兩端只能使用低壓交流電源，所用電壓不要超過12VB．實(shí)驗通電時，可用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱等檢查電路C．使用多用電表測電壓時，先用中等量程擋試測，再選用恰當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量(3)在實(shí)驗中，某同學(xué)保持原線圈兩端的電壓及副線圈的匝數(shù)不變，僅減小原線圈的匝數(shù)，副線圈兩端的電壓將________(選填“增大”“減小”或“不變”)。[解析](1)“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗，需要的器材是低壓交流電源，提供低壓交流電，同時還需要交流電壓表來測量電壓及可拆變壓器和導(dǎo)線，故選BEG。(2)變壓器是為了改變電壓，因此為了人身安全，原線圈兩端只能使用低壓交流電源，所用電壓不超過12V，故A正確；實(shí)驗通電時，若用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱等檢查電路，就將人體并聯(lián)入電路中，會導(dǎo)致所測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，故B錯誤；使用多用電表測電壓時，先用最高量程擋試測，再選用恰當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量，故C錯誤。(3)根據(jù)電壓比公式U1U2＝[答案](1)BEG(2)A(3)增大4．某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)想用220V交流電源作為某小型電器的電源。他先制作了一個交流變?yōu)橹绷鞯恼髌?，但是這個整流器需要用6V的交流電源，于是他又添置了一臺220V/6V的變壓器，如圖所示。他看到這個變壓器上有a、b、c、d四個引出線頭，且a、d引線比b、c引線粗。(1)他不知道接法如何，也沒有相應(yīng)的說明書。你能幫他判斷正確的接法是a、d端接________(選填“220V”或“6V”)。(2)這臺220V/6V的理想變壓器接6V的線圈匝數(shù)是300匝，則接220V的線圈匝數(shù)是________匝。(3)為了進(jìn)一步探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系，他又取匝數(shù)Na＝80匝和Nb＝160匝的一個變壓器重新接在電源上，測量結(jié)果記錄如下，則接電源的是______(選填“Na”或“Nb”)。Ua/V1.802.803.80Ub/V4.006.018.02[解析](1)因為理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，采用的是降壓變壓器，根據(jù)P＝UI可知，副線圈中的電流大，為了減小輸電線上功率的損失，副線圈電線電阻要小，由公式R＝ρlS知，副線圈引線要粗，故a、d接6V(2)根據(jù)變壓器工作原理知UaUb＝NaNb，若理想變壓器接6V的線圈匝數(shù)是(3)根據(jù)變壓器工作原理知UaUb＝Na[答案](1)6V(2)11000(3)Nb題組三理想變壓器的基本關(guān)系應(yīng)用5．(多選)某同學(xué)在探究變壓器原、副線圈電壓規(guī)律時，自己繞制了兩個線圈，套在可拆變壓器的鐵芯上，組成了一個新變壓器，如圖所示，原線圈連接到學(xué)生電源的交流輸出端并保持電壓不變，副線圈接燈泡，燈泡正常發(fā)光，若將該變壓器視為理想變壓器，不考慮導(dǎo)線電阻，下列說法正確的是()A．適當(dāng)增加原線圈的匝數(shù)，燈泡會變暗B．適當(dāng)增加原線圈的匝數(shù)，燈泡會變亮C．將一定值電阻與燈泡并聯(lián)，燈泡亮度不變D．將一定值電阻與燈泡并聯(lián)，燈泡會變亮AC[根據(jù)U1U2＝n1n2可知，增加原線圈的匝數(shù)，副線圈兩端電壓減小，則燈泡會變暗，故A正確，B6．(2021·廣東卷)某同學(xué)設(shè)計了一個充電裝置，如圖所示。假設(shè)永磁鐵的往復(fù)運(yùn)動在螺線管中產(chǎn)生近似正弦式交流電，周期為0.2s，電壓最大值為0.05V。理想變壓器原線圈接螺線管，副線圈接充電電路，原、副線圈匝數(shù)比為1∶60。下列說法正確的是()A．交流電的頻率為10HzB．副線圈兩端電壓最大值為3VC．變壓器輸入電壓與永磁鐵磁場強(qiáng)弱無關(guān)D．充電電路的輸入功率大于變壓器的輸入功率B[交流電的周期為0.2s，頻率f＝1T＝5Hz，A錯誤；根據(jù)變壓器原、副線圈的電壓規(guī)律可知U1U2＝n1n2，由于原線圈的電壓最大值為0.05V，故副線圈的電壓最大值為3V，B7．教學(xué)用發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生正弦式交變電流。利用該發(fā)電機(jī)(內(nèi)阻可忽略)通過理想變壓器向定值電阻R供電，電路如圖所示，理想交流電流表A、理想交流電壓表V的讀數(shù)分別為I、U，R消耗的功率為P。若發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?2，則(A．R消耗的功率變?yōu)?2B．電壓表V的讀數(shù)為12C．電流表A的讀數(shù)變?yōu)?ID．通過R的交變電流頻率不變B[根據(jù)ω＝2πn可知，轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?2，則角速度變?yōu)樵瓉淼?2，根據(jù)Em＝nBSω可知電動機(jī)產(chǎn)生的最大電動勢變?yōu)樵瓉淼?2，根據(jù)U＝Em2可知發(fā)電機(jī)的輸出電壓有效值變?yōu)樵瓉淼?2，即原線圈的輸出電壓變?yōu)樵瓉淼?2，根據(jù)n1n2＝U1U2可知副線圈的輸入電壓變?yōu)樵瓉淼?2，即電壓表示數(shù)變?yōu)樵瓉淼?2，根據(jù)P＝U2R可知R消耗的電功率變?yōu)?4P，A錯誤，B正確；副線圈中的電流為I2＝18．(多選)(2022·湖北卷)近年來，基于變壓器原理的無線充電技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，其簡化的充電原理圖如圖所示。發(fā)射線圈的輸入電壓為220V、匝數(shù)為1100匝，接收線圈的匝數(shù)為50匝。若工作狀態(tài)下，穿過接收線圈的磁通量約為發(fā)射線圈的80%，忽略其它損耗，下列說法正確的是()A．接收線圈的輸出電壓約為8VB．接收線圈與發(fā)射線圈中電流之比約為22∶1C．發(fā)射線圈與接收線圈中交變電流的頻率相同D．穿過發(fā)射線圈的磁通量變化率與穿過接收線圈的相同AC[根據(jù)n1n2＝80%U1U2，可得接收線圈的輸出電壓約為U2＝8V，故A正確；由于存在漏磁現(xiàn)象，電流比不再與匝數(shù)成反比，故9．如圖所示，理想變壓器的原線圈跟副線圈的匝數(shù)比n1:n2＝2∶1，交流電源電壓U1＝220V，F(xiàn)為熔斷電流I0＝1.0(1)當(dāng)電阻R＝100Ω時，保險絲能否被熔斷？(2)要使保險絲不被熔斷，電阻R的最小值為多少？變壓器輸出的電功率不能超過多少？[解析](1)由U1U2＝n1n2由歐姆定律得I2＝1.1A，再由I1I2＝n2n1得到(2)理想變壓器的P出＝P入＝220×1.0W＝220W，得到R＝U22P[答案](1)不能(2)55Ω220W10．(2022·河北卷)張家口市壩上地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電場是北京冬奧會綠色電能的主要供應(yīng)地之一，其發(fā)電、輸電簡易模型如圖所示，已知風(fēng)輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)速為每秒z轉(zhuǎn)，通過轉(zhuǎn)速比為1∶n的升速齒輪箱帶動發(fā)電機(jī)線圈高速轉(zhuǎn)動，發(fā)電機(jī)線圈面積為S，匝數(shù)為N，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，t＝0時刻，線圈所在平面與磁場方向垂直，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流經(jīng)過理想變壓器升壓后。輸出電壓為U。忽略線圈電阻，下列說法正確的是()A．發(fā)電機(jī)輸出的電壓為2πNBSzB．發(fā)電機(jī)輸出交變電流的頻率為2πnzC．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2πNBSnz∶UD．發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的瞬時電動勢e＝2πNBSnzsin(2πnz)C[發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速為nz，輸出交變電流的頻率為f＝ω2π＝nz，B錯誤；線圈繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的為正弦交流電，最大值為Em＝NBS·2π·nz，輸出電