物理选择性必修 第二册变压器导学案及答案

这是一份物理选择性必修 第二册变压器导学案及答案，共8页。

1.了解变压器的构造及其工作原理
2.知道如何探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
3.掌握理想变压器的原、副线圈的电压与匝数的关系，能应用理想变压器的功率关系分析电流关系并解决基本问题
4.了解变压器的一些应用
重点、难点
应用理想变压器的功率关系分析电流关系并解决基本问题
1．变压器的构造
变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，如图所示。
（1）原线圈：与①___________连接的线圈，也叫初级线圈。
（2）副线圈：与②______连接的线圈，也叫次级线圈。
（3）铁芯：硅钢叠合成的闭合框架，能增强磁场和集中磁感线。
2．变压器的工作原理
变压器工作的基础是③______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感应电动势。
3．作用
改变交变电流的电压。
4．理想变压器
（1）没有④____________的变压器叫作理想变压器。理想变压器是一个理想化模型。
（2）特点：
无漏磁：磁感线全部集中在铁芯中，穿过每匝线圈的磁通量都相同。
无铜损：线圈的电阻不计，不产生热量，不引起电能损失、
无铁损：铁芯中涡电流忽略不计，不发热，不引起电能损失。
5．电压与匝数的关系
理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，即⑤____________。
6．两类变压器
副线圈的电压比原线圈电压⑥______的变压器叫降压变压器；副线圈的电压比原线圈电压⑦______的变压器叫升压变压器。
7．变压器的效率
变压器的输出功率与输入功率之比，叫作变压器的效率。
8.理想变压器的特点及规律
（1）工作原理
（2）基本规律
电压关系：。当有n组线圈时，则有 。
功率关系：对于理想变压器，不考虑能量损失，。
电流关系：由功率关系，当只有一个副线圈时，，得。当有多个副线圈时，。
答案：
①交流电源 ②负载 ③互感 ④能量损失 ⑤ ⑥低 ⑦高
1.如图所示，一理想变压器原线圈匝数匝，副线圈匝数匝，原线圈中接一交变电源，交变电源电压。副线圈中接一电动机，电阻为，电流表示数为1A。电表对电路的影响忽略不计，则下列说法正确的是( )
A.电动机的输出功率为33WB.电动机两端的电压为11V
C.电流表示数为5AD.交变电流的频率为50Hz
2.某电学研究小组根据电工技术中“钳形电流测量仪”工作原理，自制了一个50Hz的钳形电流表，如图所示，铁芯左侧绕有匝数为的线圈，并与电流表A组成闭合电路。某次进行测量时，钳口打开，把被测的通电导线放在钳口中间，通过电流表A，可以间接测出通电导线中的电流。不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗，则下列说法正确的是( )
A.该测量仪属于升压变压器
B.该测量仪工作原理是利用自感现象
C.若导线中通过的是10A直流电，电流表中通过的电流是10mA
D.电流表的示数随铁芯左侧线圈的匝数增加而变大
3.如图所示，理想变压器的原线圈和副线圈的匝数分别为和。正弦交流电源有效值，内阻，扬声器电阻。为保证扬声器获得尽可能大的电功率，下列选项中的最佳值为( )
A.B.C.D.
4.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，其输出部分可等效为一个不计内阻的交流电源，其电压会随着心跳频率发生变化。如图所示，心电图仪与一理想变压器的原线圈相连接，扬声器（等效为一个定值电阻）与一滑动变阻器连接在副线圈两端。下列说法正确的是( )
A.保持电压不变，向左滑动滑片P，副线圈两端的电压减小
B.保持滑片P不动，当变大时，扬声器的功率变大
C.保持电压不变，向左滑动滑片P，变压器的输入功率变小
D.保持滑片P不动，当变大时，扬声器两端的电压变小
答案以及解析
1.答案：A
解析：D.根据交变电压的瞬时表达式可知，角速度
则此交流电的频率为
D错误；
B.原线圈中的电压有效值为
根据理想变压器的原副线圈的电压与匝数关系可得，副线圈的电压即电动机两端的电压为
B错误；
C.根据理想变压器的原副线圈的电流与匝数关系可得，电流表示数
C错误；
A.电动机输出功率为
A正确。
故选A。
2.答案：A
解析：A.根据题意可知，原线圈匝数为1，副线圈匝数为100，则该测量仪属于升压变压器，故A正确；
B.该测量仪工作原理是利用互感现象，故B错误；
C.若导线中通过的是10A直流电，变压器不工作，电流表无示数，故C错误；
D.根据公式
铁芯左侧多绕几圈导线，即增大，而和不变，故应减小，故电流表示数减小，故D错误。
故选A。
3.答案：A
解析：等效电路如图所示
设原线圈电流为，副线圈电流为，则有
故
又因为
故
由闭合电路欧姆定律
故电源的输出功率为
故当时扬声器消耗的功率最大，即
解得
故的最佳值为3:1。
故选A。
4.答案：B
解析：A.保持电压不变，根据
可知，副线圈两端的电压不变，选项A错误；
B.保持滑片P不动，当变大时，根据
可知，变压器次级电压变大，次级电流变大，则扬声器的功率变大，选项B正确；
C.保持电压不变，次级电压不变，向左滑动滑片P，R阻值减小，次级电阻减小，则次级消耗的功率变大，则变压器的输入功率变大，选项C错误；
D.保持滑片P不动，当变大时，变压器次级电压变大，扬声器两端的电压变大，选项D错误。
故选B。