1、6 变压器(教师用书独具)课标要求1了解变压器的构造2了解变压器的工作原理3理解理想变压器及电压与匝数、电流与匝数的关系课标解读1通过实验，了解变压器的构造2理解变压器的工作原理，通过实验探究理想变压器的原副线圈中电压与匝数关系，电流与匝数关系3了解变压器在生活中的应用，体验用理想模型处理物理问题的科学方法教学地位本节知识是高考命题的重点和热点，与交变电流知识相结合，常以选择题的形式出现，与电能输送知识相结合，则选择题、计算题的形式均可能出现，难度中等(教师用书独具)新课导入建议为了减小输送电能的损失和满足不同电压的电器设备的要求，人们发明并制作了不同用途、不同大小、不同种类、不同型号的变压器
2、，我们这节课主要探究一般变压器的主要构造，变压器的原理和电压与匝数之间的关系教学流程设计课前预习安排：1.看教材 2.填写【课前自主导学】(同学之间可进行讨论) 步骤 1：导入新课，本节教学地位分析 步骤 2：老师提问，检查预习效果(可多提问几个学生)步骤3：师生互动完成“探究 1”互动方式(除例 1 外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路)步骤 7：完成“探究 3”(重在讲解规律方法技巧 ) 步骤 6：师生互动完成“探究 2”(方式同完成探究 1 相同) 步骤 5：让学生完成【迁移应用 】 ，检查完成情况并点评 步骤4：教师通过例题讲解总结理想变压器电压、电流与匝数的大小关系步骤 8
3、：指导学生完成【当堂双基达标】 ，验证学习情况步骤 9：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课时作业】课 标 解 读 重 点 难 点1.了解变压器的构造2.了解变压器的工作原理3.理解理想变压器以及电压和匝数、电流和匝数之间的关系.1.变压器的工作原理(重点)2.理想变压器及电压与匝数、电流与匝数之间的关系(重点)3.理解变压器的工作原理和理想变压器电压与匝数、电流与匝数之间的关系 (难点)4.应用理想变压器解决实际问题(难点)变压器的构造和原理1.基本知识(1)结构变压器闭合铁芯两组线圈原线圈与电源相连的线圈副线圈与负载相连的线圈(2)原理：当变压器的原线圈加上交变电
4、压时，原线圈中的交变电流在铁芯中激发交变的磁通量，交变的磁通量穿过原线圈也穿过副线圈，在原、副线圈中产生感应电动势当副线圈闭合时，在副线圈中就会有交流电通过，这样，虽然原、副线圈并不相连，电能却从原线圈通过磁场传输给副线圈2思考判断(1)变压器也能改变稳恒电流的电压( )(2)变压器的原理是一种电磁感应现象，副线圈输出的电流是原线圈电流的感应电流( )3探究交流当变压器原线圈接通恒压电源时，与副线圈相连的小灯泡会发光吗？如果把蓄电池改换为交流电源呢？【提示】 左边接通恒压电源时，通 过左边线圈的电流不 变化，它 产生的磁场也不变，通过右边线圈的磁通量也就不变，无感 应电动势在右边线 圈中产生，
5、所以小灯泡不会亮当左边接通交流电源时，通过 左边线圈的电流不断的变化，它产生的磁场也不断的变化，通过右边线圈的磁通量也就不断的变化，从而在右 边线圈中 产生感应电动势，所以小灯泡会亮.理想变压器的原、副线圈中物理量之间的关系1基本知识(1)电压关系：理想变压器的电压跟它们的匝数成正比公式： .U1U2 n1n2当 n1n2 时，则有 U1U2，叫 降压变压器当 n1n1，所以 I1产生的磁通量大部分被 I2产生的磁通量所抵消 )，这将在副 线圈的两端感应出高电压( 可达103 V 以上 )，即使副线圈的一端接地， 对人及仪表仍不安全，因此，电流互感器副线圈决不允许断路，当然不允许安装保险丝 电
6、压互感器在运行时应严防短路，因短路 时副线圈电路阻抗大大减小，会出现很大短路电流，使副线圈严重发热而烧毁 ，所以在 电压互感器低压侧 要安装保险丝.理想变压器的变压、变流规律【问题导思】 1理想变压器的电压与匝数间有什么关系？2理想变压器的电流与匝数间有什么关系？3理想变压器的变压原理是什么？1电动势关系由于互感现象，且没有漏磁，原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的 ，根据法拉第t电磁感应定律有 E1n 1 ，E 2n 2 ，所以 .t t E1E2 n1n22电压关系由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压 U1E 1，副线圈两端的电压U2E 2，所以 .U1U2 n1n2当有 n 组线
7、圈时，则有： U1n1 U2n2 U3n33功率关系对于理想变压器，不考虑能量损失，P 入 P 出4电流关系由于不计各种电磁能量的损失，输入功率等于输出功率即 P1P 2，因为P1U 1I1，P 2 U2I2，则 U1I1U 2I2，所以 .I1I2 U2U1由 得 .U1U2 n1n2 I1I2 n2n1(1)由 知，对于只有一个副线圈的变压器，电流与匝数成反比因此，变压器高I1I2 n2n1压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈匝数少而通过的电流大，就用较粗的导线绕制(2)公式 只适用于有一个副线圈的变压器，若为多个副线圈，电流关系要从功率I1I2 n2n1关系( 输入功
8、率等于输出功率 )得出，即 U1I1U 2I2U 3I3，根据 知，U1n1 U2n2 U3n3电流与匝数关系为：n 1I1n 2I2n 3I31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；2原、副线圈的感抗均趋于无穷大，从而空载电流趋于 0.如图 261 所示的理想变压器，原副线圈的匝数比 n1n 212，U 1220sint V，n 11 100 匝，以下说法中正确的是( )2图 261A穿过原、副线圈磁通量的变化率之比为 12B穿过原、副线圈磁通量的变化率的最大值相等，均为 0.2 V2C原、副线圈每一匝产生的电动势有效值相等，均为 0.2 VD原、副线圈电动势的瞬时值之
9、比为 12【审题指导】 解答本题时应 注意以下三点：(1)原、副线圈的磁通量及其变化率均相同(2)磁通量变化率的最大值对应每匝线圈电压的最大值(3)原副线圈电动势的瞬时值间不满足电压与匝数的比例关系【解析】 对于理想变压器，由于没有磁通量 损耗，所以穿过两个线圈的交变磁通量相同，磁通量的变化率相同根据 E1n 1 得t磁通量的变化率的最大值即为每一匝产生的电动势的最大值：( )m V0.2 t 22021 100 2V所以每一匝产生的电动势的有效值为 0.2 V瞬时值不满足 的关系U1U2 n1n2【答案】 BC1(2013树德中学高二检测) 如图 262 所示，原、副线圈匝数比为 21 的理
10、想变压器正常工作时( )图 262A原、副线圈磁通量之比为 21B原、副线圈电流之比为 12C输入功率和输出功率之比为 11D原、副线圈磁通量变化率之比为 11【解析】 理想变压器原副线 圈的磁通量总相等(无漏磁)，A 错误 D 对；输入功率总等于输出功率，C 对；电流与匝数满足 ，B 对n1n2 I2I1【答案】 BCD变压器工作时的制约关系及动态分析【问题导思】 1理想变压器的电压、电流和输入功率与输出功率之间存在怎样的制约关系？2如何分析变压器的动态变化情况？1电压制约当变压器原、副线圈的匝数比(n 1/n2)一定时，输出电压 U2 由输入电压 U1 决定，即U2n 2U1/n1.2电流
11、制约当变压器原、副线圈的匝数比(n 1/n2)一定，且输入电压 U1 确定时，原线圈中的电流 I1由副线圈中的输出电流 I2 决定，即 I1n 2I2/n1.3负载制约(1)变压器副线圈中的功率 P2 由用户负载决定，P 2P 负 1P 负 2(2)变压器副线圈中的电流 I2 由用户负载电压 U2 确定，I 2P 2/U2.(3)总功率 P 入 P 线 P 2，即变压器的输入功率是由输出功率决定的4理想变压器动态分析(1)原、副线圈的匝数比( )不变时将变压器接到交流电源上，原线圈的输入电压为n1n2U1，副线圈两端的电压 U2(U2 U1)为定值，流过副线圈的电流 I2(I2 I1)随负载电
12、阻的n2n1 n1n2减小而增大，变压器的输出功率 P2(P2U 2I2)也随着增大，不计变压器的能量损失，则变压器的输入功率 P1(P1P 2)也增大，流过原线圈的电流 I1(I1 )也增大进行动态分析的顺P1U1序是 U1U 2I 2P 2P 1I 1.(2)负载不变时一般情况下，我们认为原线圈输入电压 U1 和匝数 n1 不变，当副线圈匝数 n2 增大时，副线圈两端电压 U2(U2 U1)增大，流过副线圈的电流 I2(I2 )增大，变压器输出功率n2n1 U2RP2(P2I 2U2)增大，则理想变压器的输入功率 P1 增大，流过原线圈的电流 I1 增大进行动态分析的顺序是：n 2U 2I
13、 2P 2P 1I 1.1电压的制约关系，反映了感应电动势的因果关系2电流和功率的制约关系，体现了能量守恒的特点3理想变压器的副线圈可以看做负载的无阻电源，与副线圈组成的电路可以参照直流电路动态分析的方法如图 263 所示为一理想变压器S 为单刀双掷开关， P 为滑动变阻器的滑片，U 1 为变压器原线圈两端的电压， I1 为原线圈中的电流，则 ( )图 263A保持 U1 及 P 的位置不变，S 由 a 合到 b 上时，I 1 将减小B保持 P 的位置及 U1 不变，S 由 b 合到 a 上时，R 消耗的功率减小C保持 U1 不变，S 合在 a 处，使 P 上滑，I 1 将增大D保持 P 的位
14、置不变，S 合在 a 处，若 U1 增大，I 2 增大【审题指导】 审题时应注意以下问题：(1)滑片 P 的位置变化，即负载发生变化(2)S 合在 a 或 b，原线圈的匝数发生变化【解析】 S 由 a 合到 b 时，n 1 减小而 U1 不变，由 可知，副线圈上的电压增大，U1U2 n1n2负载 R 的电流 I2 增大，P 2 增大，又由于 P1P 2U 1I1，故 I1 增大， A 项错误同理 S 由 b 合到 a 时，P 2 减小，B 项正确P 上滑时，负载电阻 R 增大，而 U1、U2 均不变，由 I2 可知 I2U2R减小，又由于 n1、n2 均不变，由 可知 I1 将减小，故 C 项
15、错误当 U1 增大时，由 I1I2 n2n1 U1U2可知 U2 也增大，I 2 增大，再由 可知 I1 增大，故 D 项正确n1n2 U2R I1I2 n2n1【答案】 BD在动态 分析问题 中，要明确哪些量是变化的，哪些量是不变的抓住不变量，再根据相应的物理规律 进行分析如该题分析 S 由 a 合到 b 时， n2，U1 不变， 负载 R 不变，再根据 分析 U2 的变化，根据 I2 分析 I2 的变化U1U2 n1n2 U2R图 2642如图 264 所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡 L1 和L2；输电线的等效电阻为 R，开始时，开关 S 断开当开关 S 接通时，下
16、列说法中正确的是( )A副线圈两端 M、N 的输出电压减小B副线圈输电线等效电阻 R 上的电压降增大C通过灯泡 L1 的电流减小D变压器的输入功率减小【解析】 开关 S 接通时，灯 L1 与 L2 并联， 总电阻 R 总 减小，由于副线圈两端的电压不变，故流过副线圈的电流增大，电阻 R 上的电压降增大， A 错 B 对；由于 L1 上的电压降减小，故通过灯泡 L1 的电流减小，C 正确；由 P 入 P 出 知 P 出 增大，故 P 入 增大，即变压器的U2R总输入功率增大，D 错【答案】 BC综合解题方略变压器与分压器的对比(2013双流县棠湖中学高二检测) 如图 265 甲、乙所示电路中，当
17、 A、B接 10 V 交变电压时，C、D 间电压为 4 V；当 M、N 接 10 V 直流电压时，P、Q 间电压也为 4 V现把 C、D 接 4 V 交流电压，P、Q 接 4 V 直接电压，下面可表示 A、B 间和M、N 间的电压的是( )甲 乙图 265A10 V,10 V B10 V,4 VC4 V,10 V D10 V,0【审题指导】 变压器的工作原理是电磁感应，而分 压器中的 电阻元件只表现阻碍作用，它不会出现电磁感应现象【规范解答】 甲图是一个自耦变压器，当 A、B 作为输入端，C、D 作为输出端时，是一个降压变压器，两边的电压 之比等于线圈的匝数之比当 C、D 作为输入端，A、B
18、作为输出端时，是一个升压变压器，电压比也等于匝数比，所以 C、D 接 4 V 交流时，A、B 间将得到 10 V 交流乙 图是一个分压电路，当 M、N 作为输入端时，上下两个电阻上的电压跟它们的电阻的大小成正比但是当把 电压加在 P、Q 两端时，电 流只经过下面那个电阻，上面的 电阻中没有电流，M、P 两端也就没有电势差，即 M、P 两点的 电势相等所以当 P、Q 接 4 V 直流时， M、N 两端电压也是 4 V.顺便指出，如果 M、N 或 P、Q 换成交变电压，上述关系仍然成立，因为在交流纯电阻电路中欧姆定律照样适用【答案】 B1变压器的工作原理及用途如图甲所示，变压器的工作原理是当原 线
19、圈中有交变电流 时，在 铁芯中便产生交变磁通量，而交变磁通量又会在副线 圈中产生感应电动势可 见，变压器只能工作在交流电路中，且其电压比等于匝数比同一个 变压器既可以当升压变压 器也可以当降压变压器使用，副 线圈两端的电压可以比原线圈的大、小或相等应当注意的是需要把电压升高时，就得使用升压变压器，分压器是无能为力的甲 乙2分压器的工作原理及用途分压器的工作原理是利用串联电路的分压原理，如 图乙所示，它是滑动变阻器的分压接法，既可应用于直流电路又可 应用于交流电路变压器结构闭合铁芯原、副线圈原理电磁感应特例电压互感器电流互感器理想变压器特点 ， ，U1U2 n1n2 I1I2 n2n1P 入 P
20、 出【备课资源】(教师用书独具 )电力变压器种类电力变压器是发、输、变、配电系统中的重要设备之一，它的性能、质量直接关系到电力系统运行的可靠性和运营效益(一)配电变压器(1)油浸式配电变压器为了使变压器的运行更加安全、可靠，维护更加简单，更广泛地满足用户的需要，近年来油浸式变压器采用了密封结构，使 变压器油和周围空气完全隔 绝，从而提高了 变压器的可靠性目前，主要密封形式有空气密封型、充氮密封型和全充油密封型其中全充油密封型变压器的市场占有率越来越高，它在 绝缘油体积发生变化 时，由波 纹油箱壁或膨胀式散热器的弹性变形做补偿(2)干式变压器干式变压器由于结构简单，维护 方便，又有防火、难燃等特
21、点干式变压器种类很多，主要有浸 渍绝缘干式变压器和环氧 树脂绝缘干式变压器两类(二)箱式变压器箱式变压器具有占地少，能伸入负荷中心，减少线路损耗，提高供电质量，选位灵活，外形美观等特点，目前在城市 10 kV、35 kV 电网中大量应用我国目前所使用的箱式变压器，主要是欧式箱变和美式箱变，前者变压器作为一个单独的部件，即高压受电部分、配电变压器、低压配电部分三位一体后者结构分为前后两部分，前部分为接线柜，后部分为变压器油箱，绕组、铁芯、高压负荷开关、插入式熔断器、后备限流熔断器等元器件均放置在油箱体内目前有些厂家，已将卷铁芯变压器移置到箱式变压器中，使箱式变压器体积和质量都有所减小，实现了高效
22、、节能和低噪声. (三)高压、超高压电力变压器目前，我国已具备了 110 kV、220 kV,330 kV 和 500 kV 高压、超高压变压器生产能力超高压变压器的绝缘介质仍以绝缘油为主，根据电网发展的需要，变压器的生产技术正在不断提高SF 6 气体绝缘高压、超高压变压器正在研究开发 .1一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列的哪个物理量不一定相等( )A交流的频率 B电流的有效值C电功率 D磁通量变化率【解析】 变压器可以改变原副 线圈中的电流，因此原副线圈中的电流不一定有相同的有效值，所以 B 正确由于穿 过原线圈的磁通量全部穿过副线圈，因而原副线圈的磁通量变化率相同；变压器的工作基
23、础是电磁感应，副 线圈中感应的交流 频率与原线圈交流频率是相同的；理想变压器原线圈输入功率等于副线圈输出功率【答案】 B2(2013北师大附中高二检测) 如图 266 中理想变压器原、副线圈匝数之比n1n 241，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻 R 相连组成闭合回路当直导线AB 在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，安培表 A1 的读数是 12 毫安，那么安培表 A2 的读数是( )图 266A0 B3 毫安C48 毫安 D与 R 值大小无关【解析】 当直导线 AB 在匀强磁场中沿导轨匀速向右做切割磁感线运动时，原线圈中产生恒定的电流，不能在铁芯中 产生变化的磁场，副 线圈中不
24、会 产生感应电流，A 正确【答案】 A图 2673一输入电压为 220 V，输出电压为 36 V 的变压器副线圈烧坏了，为获知此变压器原副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了 5 匝线圈，如图267 所示，然后将原来线圈接到 220 V 交流电源上，测得新绕线圈的端电压为 1 V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为( )A1 100,360 B1 100,180C2 200,180 D2 200,360【解析】 对新绕线圈的理想 变压器，根据 变压比公式得 n1 1 n3U1U3 52201100，变压器烧坏前，同理 n2 180，故 B 正确n1U2
25、U1 1 10036220【答案】 B4理想变压器原、副线圈匝数比为 101，以下说法中正确的是( )A穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是 101B穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为 11D正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为 11【解析】 对理想变压器，无磁通量 损失，因而穿 过两个线 圈的交变磁通量相同，磁通量变化率相同，每匝线圈产生的感 应电动势相等， 电压与匝数成正比；理想 变压器可以忽略热损耗，故输入功率等于输出功率，故正确选项是 B、C、D.【答案】 BCD5一台理想变压器，其原线圈的匝数为 2 200 匝，副线圈的匝数为 440
26、匝，副线圈中接入一个 100 的负载电阻，如图 268 所示图 268(1)当原线圈接在 44 V 直流电源上时，电压表示数为多大？电流表示数为多大？(2)当原线圈接在 220 V 交流电源上时，电压表示数为多大？电流表示数为多大？此时输入功率为多少？变压器效率为多大？【解析】 (1)原线圈接在直流电源上时，由于原线圈中的电流恒定，所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化，副线 圈两端不产生感应电动势，故电压表示数为零，电流表示数也为零(2)由 得： 电压表示数为 U2 U1 220 V44 V电流表示数为U1U2 n1n2 n2n1 4402 200I2 A0.44 A.U2R 44100P 入
27、 P 出 I 2U20.4444 W19.36 W.效率 100%100%.P出P入【答案】 (1)0 0 (2)44 V 0.44 A 19.36 W 100%1对理想变压器可作出的判断是( )A高压线圈匝数多、电流大、导线粗B低压线圈匝数少、电流小、导线细C高压线圈匝数多、电流大、导线细D低压线圈匝数少、电流大、导线粗【解析】 理想变压器中有 U1I1U 2I2 且有 ，变压器电压较高的一边电流小，匝I1I2 n2n1数多，导线细，则电压较低的一边电流大，匝数少、 导线粗【答案】 D2(2012达州高二期末)如图 269 所示，两个相同变压器的副线圈接有相同的灯泡L1、L 2，原线圈接有定
28、值电阻 R，导轨和金属棒 MN 的电阻不计现使金属棒沿轨道向右匀速运动，乙图中金属棒移动速度大于甲图中棒的移动速度，则在棒运动的过程中( )甲 乙图 269AL 1、L 2 都发光， L2 比 L1 亮BL 1、L 2 都不发光CL 2 发光，L 1 不发光DL 1 发光，L 2 不发光【解析】 金属棒匀速切割磁感线由 EBLv 知，甲图中 L 是变化的通过 R 的电流也是变化的所以 L1 中有感应电 流通过L 1 灯发光，而乙 图 中，通过 R 的电流恒定，则 L2 不发光，D 对【答案】 D3.图 2610(2012海南高考)如图 26 10，理想变压器原、副线圈匝数比为 201，两个标有
29、“12 V，6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视理想的)的示数分别是( )A120 V,0.10 A B240 V,0.025 AC120 V,0.05 A D240 V,0.05 A【解析】 因为两个灯泡都正常工作，所以副线圈的输出 电压有效值为 U212 V，输出电流为 I2 1 A，根据 变压器的变压比和电流比 规律得 ，n1I1n 2I2，解得P2U2 U1U2 n1n2U1240 V，I 10.05 A，即 D 正确【答案】 D4(2012巴中检测)如图 2 611 甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，R 120 ，R 2
30、30 ，C 为电容器已知通过 R1 的正弦交流电如图乙所示，则( )图 2611A交流电的频率为 0.02 HzB原线圈输入电压的最大值为 200 V2C电阻 R2 的电功率约为 6.67 WD通过 R3 的电流始终为零【解析】 由 it 图像可知交流电的周期为 0.02 s，频率为 50 Hz，通 过 R1 的最大电流为 1 A，R1 两端最大 电压为 20 V，由 变压器变压规律可知，原线圈的最大电压为 220 V，故A、B 错 ；R2 两端电压有效值为 V，所以 R2 的功率为 P2 6.67 W，C 对；由于副线圈产生的202是不断变化的电压、电流，电容器 C 要不断地充放电，所以通过
31、 R3 的电流不会始终为零，D错【答案】 C5为保证用户电压稳定在 220 V，变电所需适时进行调压，图 2612 甲为调压变压器示意图保持输入电压 u1 不变，当滑动接头 P 上下移动时可改变输出电压某次检测得到用户电压 u2 随时间 t 变化的曲线如图乙所示以下正确的是( )图 2612Au 2190 sin(50t)V2Bu 2190 sin(100t)V2C为使用户电压稳定在 220 V，应将 P 适当下移D为使用户电压稳定在 220 V，应将 P 适当上移【解析】 由乙图知交变电流的周期 T210 2 s，所以 100，故 u2U msin 2Tt 190 sin(100t)V，A
32、错误， B 正确由 得 U2 U1，欲使 U2 升高，n 1应减小，2U1U2 n1n2 n2n1P 应上移， C 错误，D 正确【答案】 BD6一个理想变压器副线圈上接一个电阻，欲使此电阻的电功率增大，可以采取的措施是(每次只改变一个因素)( )A增加原线圈的匝数 n1 B减少原线圈的匝数 n1C增大电阻值 D减少电阻值【解析】 电阻消耗的功率 P ，而 ，所以 P ，P 要增大，减小 n1 或 RU2R U1U2 n1n2 U21n2n21R即可【答案】 BD7(2013成都实验中学高二检测) 如图 2613(a) 左侧调压装置可视为理想变压器，负载电路中 R55 ， 为理想电流表和电压表
33、，若原线圈接入如图(b) 所示的正弦交变电压，电压表的示数为 110 V，下列表述正确的是( )(a) (b)图 2613A电流表的示数为 2 AB原、副线圈匝数比为 1 2C电压表的示数为电压的有效值D原线圈中交变电压的频率为 100 Hz【解析】 电流表的示数为：I A2 A，A 正确；原、副线圈的电压比等于匝数UR 11055比，所以匝数比为 21，B 错误 ；电压表的示数指交变电压的有效值，C 正确；由(b)知交变电压的周期为 0.02 s，故频率为 50 Hz，D 错误【答案】 AC8(2013南京师大附中高二检测) 图 2614 甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1n 251，电
34、阻 R20 ，L 1、L 2 为规格相同的两只小灯泡， S1 为单刀双掷开关原线圈接正弦交变电源，输入电压 u 随时间 t 的变化关系如图乙所示现将 S1 接 1、S 2 闭合，此时 L2 正常发光下列说法正确的是( )甲 乙图 2614A输入电压 u 的表达式 u20 sin(50t) V2B只断开 S2 后，L 1、L 2 均正常发光C只断开 S2 后，原线圈的输入功率增大D若 S1 换接到 2 后，R 消耗的电功率为 0.8 W【解析】 由图乙知周期为 0.02 s，因此 输入电压的表达式 u20 sin(100t)V，A 错；2只断开 S2，L1、L2 两端的电压小于额定电压，都不能正
35、常发光，B 错；只断开 S2，负载电阻变大，功率变小，C 错；S 1换接到 2 后，据 P 和 得 R 消耗的功率为 0.8 W，故 选 D.U2出R U入U出 n1n2【答案】 D9如图 2615 所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为 15，原线圈两端的交变电压为 u20 sin 100t V氖泡在两端电压达到 100 V 时开始发光，下列说法中正确的有2( )图 2615A开关接通后，氖泡的发光频率为 100 HzB开关接通后，电压表的示数为 100 VC开关断开后，电压表的示数变大D开关断开后，变压器的输出功率不变【解析】 由交变电压的瞬时值表达式知，原 线圈两端电压 的有效值为 U1
36、2022V20 V，由 得副线圈两端的电压为 U2100 V， 电压表的示数为交变电压的有效值，n1n2 U1U2选项 B 正确；交变电压的频率 为 f Hz50 Hz，一个周期内电压两次大于 100 V，即一100 2 个周期内氖泡能发光两次，所以其 发光频率为 100 Hz，选项 A 正确；开关断开前后，输入电压不变，变压器的变压比不变 ，故 输出电压不变，选项 C 错误；开关断开后，电路消耗的功率减小，输出功率就变小，选项 D 错误故本 题正确选项为 A、B.【答案】 AB10如图 2616 所示为理想变压器，三个灯泡 L1、L 2、L 3 都标有“5 V,5 W”字样，L4 标有 “5
37、 V,10 W”字样，若它们都能正常发光，则变压器原、副线圈匝数比 n1n 2 和 ab 间电压应为( )图 2616A21,25 V B21,20 VC12,25 V D12,20 V【解析】 要使得 L1、L2、L3 和 L4 都正常发光，副 线圈的电压应为 10 V，若 L1 也能正常发光则原线圈的电流应是副线圈的 ，所以由 可知 n1n221，再由 可知原线12 I2I1 n1n2 U1U2 n1n2圈的电压为 20 V，UabU 1U L125 V，所以选项 A 正确【答案】 A11如图 2617 甲为一理想变压器，ab 为原线圈，ce 为副线圈，d 为副线圈引出的一个接头，原线圈输
38、入正弦式交变电压的 ut 图像如乙图所示若只在 ce 间接一只Rce400 的电阻，或只在 de 间接一只 Rde225 的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为 80 W.甲 乙图 2617(1)请写出原线圈输入电压瞬时值 uab的表达式；(2)求只在 ce 间接 400 电阻时，原线圈中的电流 I1；(3)求 ce 和 de 间线圈的匝数比 .ncende【解析】 (1)由乙图知 200 rad/s电压瞬时值 uab400sin 200t (V)(2)电压有效值 U1 200 ( V)Um2 2理想变压器 P1P 2原线圈中的电流 I1 0.28 A.P1U1(3)设 ab 间匝数为 n1，根
39、据 变压器规律有 ， u1n1 ucence u1n1 udende由题意有： ，联立可得： .u2ceRce u2deRde ncende RceRde 43【答案】 (1)u ab400sin 200t V (2)0.28 A(3)4312交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴 OO匀速转动一小型发电机的线圈共 220 匝，线圈面积 S0.05 m2，线圈转动的频率为 50 Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度 B T用此发电机所发出交流电带动两个标有 “220 V 211 kW”的电机正常工作，需在发电机的输出端 a、b 与电机之间接一个理想变压器，电路如图 2618 所示求：图 2618(1)发电机的输出电压为多少？(2)变压器原副线圈的匝数比为多少？(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多少？【解析】 (1)线圈转动产生的电动势最大值为：Em NBS1100 V2由于线圈内阻不计，则输出电压 就等于电动势，得 输出电压 的有效值为 U1 1100 Em2V.(2)由 得 5 1.U1U2 n1n2 n1n2(3)根据 P 入 P 出 2.210 4 W.再根据 P 入 U 1I1，解得 I120 A.【答案】 (1)1100 V (2)51 (3)20 A2
