5.4变压器习题及详解答案

4变压器

一、教学目标

知识与技能：

1．了解变压器的构造及理解变压器的工作原理。

2．探究变压器的匝数与线圈两端的电压的关系并能用它解决基本问题。

3．明白理想变压器是忽略了变压器的能量损失，它的输出功率等于输入功率。

4．能运用功率关系推导电流与匝数关系

过程与方法：

从探究“匝数与电压关系”全过程指导学生学习物理的思想与方法。

情感态度与价值观：

认识变压器在现实生活中的应用，感受它的价值。

二、教学重点和难点

教学重点：变压器的工作原理；通过实验探究得到变压器原副线圈电压和匝数的关系。教学难点：推导理想变压器原副线圈电压与匝数关系。

三、教学用具：可拆式变压器、多用电表、学生电源、小灯泡、导线若干

四、教学过程

引入新课

问：我们国家民用统一供电均为____V？

幻灯片打出一组数据

额定工作电压

在我们使用的各种用电器中，所需的电源电压可能各不相同，如何使这些额定电压不是220V的用电器正常工作呢？

这就靠我们这节将要学习的变压器来实现升压、降压，从而使我们各类用电器在供电电压220V都能正常工作。

进行新课

一、变压器

1、变压器的构造

图片展示不同样式的变压器。

出示可拆变压器，仔细观察，变压器主要由哪几部分构成？

变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。一个线圈与交流电源连接，叫做原线圈，也叫初级线圈；另一个线圈与负载连接，叫做副线圈，也叫次级线圈。

画出变压器的结构示意图和符号，如下图所示：

问：变压器又是如何实现变压的呢？

2、变压器的工作原理

思考：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？

变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接电压U1后，副线圈是否产生电压U2？

5.4 变压器习题精选

1、如图所示,当滑动变阻器滑动触头p逐渐向上移动时,接在理想变压器两端的四个理想电表示

数（）

A．V1不变、V2不变、A1变大、A2变大 B．V1不变、V2不变、A1变小、A2

变小

C．V1变大、V2变大、A1变小、A2变小 D．V1变小、V2变小、A1变大、A2

变大

2、如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为，

则（）A ．电压表的示数为

B．在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电流表A2的示数变小

C．在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电流表A1的示数变大

D．在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，理想变压器的输入功率变小

3、图中为一理想变压器，原副线圈的总匝数比为1：2，其原线圈与一电压有效值恒为220V的交流电源相连，P 为滑动头．现令P从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈缓慢匀速上滑，直至“220V60W”的白炽灯L两端的电压等于其额定电压为止．U1表示副线圈两端的总电压，U2表示灯泡两端的电压，用I1表示流过副线圈的电流，I2表示流过灯泡的电流，（这里的电流、电压均指有效值）．下列4个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是

4、为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示。当开关S闭合后（）

A．A1示数不变，A1与A2示数的比值不变

高中物理人教版选修3-2课后训练：5.4 变压器 Word版含解析第五章第4节

一、选择题

1．关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是( ) A．通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变 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答案 C

解析通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故磁通量Φ变化，A错误；因理想变压器无漏磁，故B错误；由互感现象知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．对理想变压器作出的判断正确的是( ) 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、导线粗答案 D

解析电压高的匝数多，电流小，用细线。电压低的，匝数少，电流大，用粗线。3．(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中的电流为I1、I2，电压为U1、U2，功率为P1、P2，关于它们之间的关系，下列说法中正确的是( )

A．I1由I2决定 C．P1由P2决定答案 AC

n2解析对理想变压器的电流关系可写成I1＝I2，原线圈中的电流与副线圈中的电流成

n1

正比，所以原线圈中的电流由副线圈中的电流决定；功率关系为：负载用多少，原线圈端就输入多少，因此选项A、C正确。

4．一台理想变压器从10 kV的线路中降压并提供200 A的负载电流。已知两个线圈的

B．U2与负载有关 D．以上说法都不正确

第一单元变压器的分类、结构和原理

课题一 变压器的分类和用途

一、 填空题

1 .变压器是一种能变换 _交流 __电压，而

频率—不变的静止电气设备。

2 •变压器的种类很多，按相数分，可分为单相和三相变压器；按冷却方式分，可分为 油浸_风冷式、自冷式和__干式—变压器。

3 •电力系统中使用的电力变压器，可分为

_____ 变压器。

二、 判断题（在括号内打“V”或打“X”

1.在电路中所需的各种直流电，可以通过变压器来获得。 2 •变压器的基本工作原理是电流的磁效应。

（X ）

三、 简答题

1 •为什么要高压送电？

在传输功率一定时，升高输电电压就可以降低输电电流， 耗。

2 •变压器能改变直流电压吗 ？

不能 如果接上直流电压会发生什么现象 ？ 副边无输出，原边或电源将会烧毁。 为什么？

接直流电源时，铁芯中产生稳恒磁场，原、副边都不会产生感生电动势。

课题二变压器的结构与冷却方式

5 .绝缘套管由外部的

瓷套

和中间的

绝缘性能 禾n ______ 密圭寸性能 要好。

二、 判断题（在括号内打“2”或打“X”

）

1•同心绕组是将一次侧、二次侧线圈套在同一铁柱的内、外层，一般低压绕组在外层， 高压绕组在内层。

（X ）

2 •热轧硅钢片比冷轧硅钢片的性能更好，其磁导率高而损耗小。 （X ）

3.储油柜也称油枕，主要用于保护铁心和绕组不受潮，

还有绝缘和散热的作用。

（

4 •芯式铁心是指线圈包着铁心，其结构简单、装配容易、省导线，适用于大容量、高电 压。（V ）

降压

变压器和配电

升压变压器、

(X )

这样就可以减小输电线路上的损

一、 填空题

5.4 变压器每课一练（人教版选修3-2）

1．理想变压器工作时，原线圈输入与副线圈输出的物理量一定相同的是( )

A．电压有效值B．电流有效值

C．交变电流频率D．交流电功率

2．如图10所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，当导体棒l在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表的示数是12 mA，则电流表的示数为( )

图10

A．3 mA B．0 mA

C．48 mA D．与负载R的值有关

3．在绕制变压器时，某人将两个线圈绕在如图11所示变压器铁芯的左右两个臂上．当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂．已知线圈1,2的匝数之比n1∶n2＝2∶1.在不接负载的情况下( )

图11

A．当线圈1输入电压为220 V时，线圈2输出电压为110 V

B．当线圈1输入电压为220 V时，线圈2输出电压为55 V

C．当线圈2输入电压为110 V时，线圈1输出电压为220 V

D．当线圈2输入电压为110 V时，线圈1输出电压为110 V

4．一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图12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．下列说法正确的是( )

图12

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，变压器的输入功率增加

5．一台理想变压器从10 kV的线路中降压并提供200 A的负载电流．已知两个线圈的匝数比为40∶1，则变压器原线圈的电流、输出电压及输出功率是( )

4变压器

[学习目标] 1.了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理.2.掌握理想变压器的电压与匝数的关系并能用它解决相关问题.3.掌握理想变压器的功率关系，并能推导出原、副线圈的电流关系．

一、变压器的原理

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原线圈，与负载连接的线圈叫副线圈．

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、方向不断变化，在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．

二、电压与匝数的关系

1．理想变压器：没有能量损失的变压器叫做理想变压器，它是一个理想化模型．

2．电压与匝数的关系

原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即U1

U2＝

n1

n2.

3．理想变压器原、副线圈的功率关系

P1＝P2(填“>”“＝”或“<”)．

4．两类变压器

副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫降压变压器；副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫升压变压器．

1．判断下列说法的正误．

(1)理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比．(√)

(2)输入交变电流的频率越高，输出交变电流的电压就越高．(×)

(3)我们在使用质量好的变压器工作时没有能量损失．(×)

(4)理想变压器不能改变交变电流的频率．(√)

2．一台理想降压变压器从10 kV的线路中降压并提供200 A的负载电流．已知两个线圈的匝数比为40∶1，则副线圈中的输出电压为________，输出功率为________，变压器原线圈中的电流为________．

4变压器

记一记

变压器知识体系

辨一辨

1.变压器只能改变交变电流的电压，不能改变直流电的电压．(√)

2．电流通过铁芯从原线圈流到副线圈．(×)

3．理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比．(√)

4．理想变压器是一个理想化模型．(√)

5．学校中用的变压器工作时没有能量损失．(×)

6．理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流，还可以改变交变电流的功率和频率．(×)

想一想

1.什么是理想变压器？理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系？

提示：理想变压器是理想化的物理模型，忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗．所以理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P

出．

2．如果将变压器的原线圈接到直流电源上，在副线圈上还能输出电压吗？

提示：不能．变压器的工作原理是互感现象，在原线圈上接直流电源，在铁芯中不会形成变化的磁场，所以在副线圈上不会有感应电动势产生．

3．根据能量守恒推导有多个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系．

提示：若有多个副线圈，则P1＝P2＋P3＋…，即U1I1＝U2I2＋U3I3＋…，将U1：U2：U3:…＝n1:n2:n3:…代入得n1I1＝n2I2＋n3I3＋….

思考感悟：

练一练

1.关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是()

A．通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变

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

解析：通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故磁通量Φ变化，A项错误；因理想变压器无漏磁，故B项错误；由互感现象知C项正确；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 项错误．

课时练变压器

说明：5、8为多项选择题，其他的均为单项选择题。

1．一台理想变压器，原、副线圈匝数分别为n1和n2，正常工作时的输入电压、电流、电功率分别是U1、I1、P1，输出电压、电流、电功率分别是U2、I2、P2，已知n1＜n2，则（）A．U1＜U2，P1＝P2B．P1＝P2，I1＜I2

C．I1＜I2，U1＞U2D．P1＞P2，I1＞I2

2．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，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，电流表A1的读数为12 mA，那么电流表A2的读数为（）

A．0

B．3 mA

C．48 mA

D．与R大小有关

：

3．将输入电压为220 V，输出电压为6 V的理想变压器改绕成输出电压为30 V的变压器，副线圈原来是30匝，原线圈匝数不变，则副线圈新增匝数为（）

A．120匝B．150匝C．180匝D．220匝

4．如图甲、乙所示电路中，当A、B接10 V交变电压时，C、D间

电压为4 V，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，P、Q接4 V直流，下面哪个选项可表示A、

B间和M、N间的电压（）

A．10 V10 V B．10 V 4 V C．4 V10 V D．10 V0

5．如图(a)所示，左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R＝55 Ω，○A、○V为理想电流表和电压表。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（）

第四节变压器

基础夯实

1．理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，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10:1

B．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10:1

D．正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1:1

答案：BD

解析：此题考查的是对变压器原理的掌握，对理想变压器，认为无磁通量损漏，因而穿过两个线圈的交变磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生感应电动势相等，才导致电压与匝数成正比A选项正确；理想变压器认为可以忽略热损耗，故输入功率等于输出功率D选项正确．

2．(2010·芜湖高二检测)如下图，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n1:n2和电源电压U1分别为()

A．1:22U B．1:24U

C．2:14U D．2:12U

答案：C

解析：设灯泡正常发光时的电流为I ，则I 1＝I ，I 2＝2I .由n 1n 2＝I 2I 1

得n 1n 2＝21

. 由U 1′U 2＝n 1n 2得U 1′＝n 1n 2

U 2＝2U .故U 1＝4U ，C 正确． 3．(2011·山东曲阜一中高二期末)如下图所示为两个互感器，在图中圆圈内a ，b 表示电表，已知电压比为100，电流比为10，电压表的示数为220V ，电流表的示数为10A ，则( )

A ．a 为电流表，b 为电压表

B ．a 为电压表，b 为电流表

C ．线路输送电功率是2200W

D ．线路输送电功率是2.2×106W

4 变压器

一、选择题(1～7题为单选题，8～11题为多选题)

1．如图所示的四个电路，能够实现升压的是()

2．如图1所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，当导线在平行导轨上匀速切

割磁感线时，电流表的示数是12mA，则副线圈中电流表的示数是()

图1

A．3mA B．48mA

C．零D．与R的阻值有关

3.如图2为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P，使输出电压有效值由220V 降至110V．调节前后()

图2

A．副线圈中的电流比为1∶2

B．副线圈输出功率比为2∶1

C．副线圈的接入匝数比为2∶1

D．原线圈输入功率比为1∶2

4．如图3甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电．当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率为10W的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为40Ω，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是()

图3

A．变压器输入电压的瞬时值表达式为u＝2202sinπt (V)

B．电压表的示数为220V

C．变压器原、副线圈的匝数比为11∶1

D．变压器的输入功率为110W

5．钳式电流表的外形和结构如图4a、b所示．图b中电流表的读数为1.2A，图c中用同一电缆线绕了3匝，则()

图4

A．这种电流表能测直流电流，图c的读数为2.4A

B．这种电流表能测交变电流，图c的读数为0.4A

C．这种电流表能测交变电流，图c的读数为3.6A

D．这种电流表既能测直流电流，又能测交变电流，图c的读数为3.6A

6.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220V 的正弦交流电源上，如图5所示．设副线圈回路中电阻两端的电压为U ，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k ，则( )