2027届高考物理三十四考点题型讲义专题30 交变电流与变压器教师版

专题30交变电流与变压器

目录

题型一交变电流的产生和描述......................................................................................................1

类型1正弦式交变电流的产生及变化规律...........................................................................1

类型2交变电流的有效值的求解...........................................................................................9

类型3交变电流“四值”的理解和计算.................................................................................15

题型二变压器及其应用................................................................................................................23

类型1实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系...............................................23

类型2变压器基本物理量的分析与计算.............................................................................30

类型3原线圈接入负载电阻的变压器问题分析.................................................................35

类型4两种特殊的变压器模型.............................................................................................44

类型4理想变压器的动态分析.............................................................................................50

题型三远距离输电模型分析........................................................................................................61

题型一交变电流的产生和描述

【解题指导】1．交变电流的产生往往与交变电流图像结合出题，要能将交变电流的图像与

线圈的转动过程一一对应起来，分析电流、电动势、磁通量的变化规律.2.交流电气设备上所

标的电压值和电流值、交流电压表和电流表的测量值都是交变电流的有效值，只有正弦式交

变电流的峰值才是有效值的2倍．

类型1正弦式交变电流的产生及变化规律

1．交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)

规律

函数表达式图像

物理量

磁通量Φ＝Φmcosωt＝BScosωt

电动势e＝Emsinωt＝nωBSsinωt

REm

电压u＝Umsinωt＝sinωt

R＋r

Em

电流i＝Imsinωt＝sinωt

R＋r

2.书写交变电流瞬时值表达式的步骤

(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式Em＝nωBS求出相应峰值。

(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。

①线圈从中性面位置开始计时，则i－t图像为正弦函数图像，函数表达式为i＝Imsinωt。

②线圈从垂直于中性面的位置开始计时，则i－t图像为余弦函数图像，函数表达式为i＝

Imcosωt。

1．如图所示，交流发电机的矩形线框共有N100匝，总电阻r1.0，

BCADABDC0.1m。绕垂直于磁场方向的对称轴OO以400rad/s的转速匀速转

动，给R7.0的电阻供电。线框所在匀强磁场的磁感应强度B0.1T，其处于中性面时开

始计时，则（）

A．电阻R两端的最大电压为40V

B．通过R的电流方向在0s内改变1次

200

C．在0s内外力至少对系统做功πJ

200

1

D．在0s内通过线框导线横截面的电荷量为C

1200160

【答案】D

【详解】A．线圈产生感应电动势的最大值为

EmNBS1000.10.10.1400V40V

根据闭合电路欧姆定律可知电阻R两端的最大电压为

R

UE35V

mRrm

故A错误；

B．交变电流的周期为

2

Ts

200

可知通过R的电流方向在0s内改变2次。故B错误；

200

C．线圈产生感应电动势的有效值为

E

Em202V

2

在0s内外力对系统做功的最小值为整个电路消耗的电能，即

200

E2

WTJ

Rr2

故C错误；

D．依题意，可得

T

ts=

12006

此时线圈平面与中性面夹角为60°，则在0s内通过线框导线横截面的电荷量为

1200

EΦtNBScos601

qIttNC

RrtRr2Rr160

故D正确。

故选D。

2．图甲为交流发电机的示意图，磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水

平轴OO沿逆时针方向匀速转动，电阻R5，线圈电阻r0.5，电流表内阻不计。从

图示位置开始计时，P、Q间输出的电压u随时间t变化的关系图像如图乙所示，下列说法

正确的是（）

A．电阻R中的电流方向每分钟变化3000次

B．线圈转动的角速度为50rad/s

C．图示位置为感应电动势最大的位置

D．电流表示数为2A

2

【答案】C

【详解】A．交流电的周期为T=0.02s，一个周期内电流方向改变2次，则每秒钟电流方向

变化100次，则电阻R中的电流方向每分钟变化6000次，选项A错误；

B．线圈转动的角速度为

2

100rad/s

T

选项B错误；

C．图示位置线圈平面与中性面垂直，此时磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势

最大，选项C正确；

D．电流表示数为

102

U

I2A2A

R5

选项D错误。

故选C。

3．如图1所示，abcd为100匝的正方形闭合金属线圈，边长为L，线圈整体处于磁感应强

度大小为B的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴OO匀速转动。图2是在匀

速转动过程中穿过该线圈的磁通量随时间按正弦规律变化的图像，则下列说法正确的是

（）

A．线圈产生的最大电动势为0.05πV

B．若线圈边长L0.1m，则磁感应强度大小为0.5T

C．t0.5s时感应电动势最小

D．t1s时线圈中的电流改变方向

【答案】C

【详解】A．线圈产生的最大电动势为

EmNBS5πV

故A错误；

B．若线圈边长L0.1m，则由

BS0.05Wb

解得

B5T

故B错误；

C．t0.5s时磁通量变化率最小，所以感应电动势最小。故C正确；

D．t1.0s时图像斜率正负值不变，所以线圈中的电流不改变方向。故D错误。

故选C。

4．图甲是交流发电机的示意图，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，金属线圈ABCD绕转

轴OO'匀速转动，A为电流传感器（与计算机相连），R为定值电阻，线圈电阻为r，其余

电阻不计。图乙为计算机上显示的电流数据随时间变化的图像。下列说法中正确的是（）

A．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势为0，对应图乙中t2或t4时刻

B．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势最大，对应图乙中t2或t4时刻

C．t1、t3时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量的变化率最大

D．t2、t4时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量的变化率最大

【答案】D

【详解】AB．图甲所示位置线圈平面与磁场垂直，即为中性面，此时的感应电动势为0，

回路中的感应电流为0，对应图乙中t1或t3时刻，故AB错误；

C．结合上述，t1、t3时刻线圈处于中性面，穿过线圈的磁通量的绝对值最大，由于此时的

感应电动势为0，则此时的磁通量的变化率最小，故C错误；

D．根据图乙可知，t2、t4时刻的感应电流最大，即此时的感应电动势最大，则此时线圈平

面与中性面垂直，即线圈平面平行于磁场方向，穿过线圈的磁通量的绝对值最小，由于此时

感应电动势最大，则此时磁通量的变化率最大，故D正确。

故选D。

5．风能是一种清洁无公害的可再生能源，我国风力发电发展迅猛，截至2023年6月底，中

国风电装机容量约3.9亿千瓦。某种风力发电机的原理如图所示，发电机线圈固定，磁体在

叶片的驱动下绕线圈对称轴转动。两磁体间的磁场可视为匀强磁场，图示时刻磁场和线圈平

行。图示时刻（）

A．感应电动势最小B．感应电动势最大

C．电流方向由a指向bD．电流方向由b指向a

【答案】BD

【详解】AB．题图示时刻磁场和线圈平行。穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，

感应电动势最大，故A错误，B正确；

CD．根据楞次定律可知，图示时刻电流方向由b指向a，故C错误，D正确。

故选BD。

6．如图是一手摇发电机，其原理可简化为矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心

轴OO'匀速转动，产生随时间变化的感应电动势。已知矩形线圈abcd的匝数为N，边长

abcdL1，bcadL2。线圈所在处磁感应强度为B。线圈的角速度为。当线圈转动

到如图所示位置时，其平面与磁场方向平行。

(1)求线圈转动到如图位置时ab边切割磁感线产生的感应电动势大小并判断ab两端电势的

高低；

(2)从线圈处于如图位置开始计时，t时刻线圈转至截面图中虚线所示位置，推导t时刻线圈

产生的感应电动势大小为eNBL1L2cost；

1

【答案】(1)ENBLL，B端电势高

212

(2)eNBL1L2cost

【详解】（1）ab边切割磁感线产生的电动势

ENBL1v

L

v2

2

可得

1

ENBLLB端电势高。

212

（2）线圈匀速转动过程中，ab，cd边都切割磁感线产生感应电动势，总电动势为两边产生

的电动势之和，即e2eab，如图经过时间t，ab边绕OO'转过的角度

t

此时ab边的速度方向如图中所示

v与磁场方向的垂直分量

v1vcosvcost

根据电磁感应定律，在ab边上产生的感应电动势大小为

eabNBL1vcost

又

L

v2

2

由此可得

eNBL1L2cost

类型2交变电流的有效值的求解

1．正弦交变电流的有效值的计算

ImUmEm

I＝，U＝，E＝。

222

2．非正弦交变电流的有效值的计算

(1)根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”，利用公式

U2

Q＝I2Rt和Q＝t可分别求得一个周期内产生的热量，即得电流和电压的有效值。

R

1

(2)若图像部分是正弦(或余弦)式交变电流，其中的周期(必须是从零至最大值或从最大值至

4

1ImUm

零)和周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I＝、U＝求解。

222

1．如图为一交变电流的Et图像，图中曲线是正弦曲线的一部分，该交变电流电动势的有

效值为（）

2222

E1E2EEE1E2EE

A．B．12C．D．12

2222

【答案】B

【详解】根据交流电的有效值的定义可知

EtEtE

(1)2R(2)2R()2Rt

R2R2R

解得

E2E2

E12

2

E2E2

即交变电流电动势的有效值为12，B正确。

2

故选B。

2．如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场与纸面垂直，虚线表示匀强磁场的边界，一半径

π

为r、圆心角为的扇形单匝线框圆心O在边界线上。当线框围绕圆心O在纸面内

2

以角速度匀速转动时，线框中产生交变电动势的有效值为（）

1π1π

A．Br2B．Br2C．Br2D．Br2

π2π2

【答案】B

【详解】设线框转动周期为T，而线框转动一周中只有进、出磁场过程才产生感应电动势，

因此一周之内产生感应电动势的时间

TT

t2

2

1

此时感应电动势的大小为Br2，根据有效值的定义有

2

2

12

Br2

2E

tT

RR

所以感应电动势的有效值为

1

EBr2

2

故选B。

3．如图是某交变电流的it图像，这一交变电流的电流有效值为（）

A．10AB．3AC．32AD．25A

【答案】A

【详解】设这一交变电流的电流有效值为I，根据有效值定义可得

TT

I2RT42R22R

22

解得

I10A

故选A。

4．如图甲所示，两个完全相同的正方形线圈，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的同一根轴

匀速转动，转轴位于磁场边界处。线圈P以一条边为转轴，线圈Q以中心线为转轴，分别

产生的电流随时间变化的图像如图乙、丙所示，则两线圈中电流的有效值之比IP:IQ为（）

A．1:1B．2:1C．1:2D．2:1

【答案】B

【详解】根据电流的热效应，可得

2Im2T

IPRT()R

22

解得

I

Im

P2

由丙图可知

Im

22

IQIm

24

则两线圈中电流的有效值之比

：：

IPIQ21

故选B。

5．如图为某交流电电流随时间变化的图像，其有效值为（）

221216

A．AB．AC．AD．A

4646

【答案】D

【详解】根据电流的热效应，可得

2Im2221

IRT()RTImRT

233

解得

6

IA

6

故选D。

6.如图，虚线MN左侧空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B₀。与MN共

面的单匝金属线框abcd以MN为轴匀速转动，角速度大小为ω。已知正方形线框边长为L，

L

回路阻值为R，ad边与MN之间的距离为,，则线框回路中电流的有效值为（）

3

2BL22BL25BL25BL2

A．0B．0C．0D．0

6R3R3R6R

【答案】D

【详解】根据法拉第电磁感应定律可知，线框ad边在磁场中运动时，回路中的感应电流最

大为

BL2

I0

m13R

线框bc边在磁场中运动时，回路中的感应电流最大为

2BL2

I0

m23R

可得线框转动过程中回路中的感应电流随时间变化如图所示

设回路中电流的有效值为I，则有

ITIT

(m1)2R(m2)2RI2RT

2222

解得

5BL2

I0

6R

故选D。

7．如图所示，两条相同的半圆弧形光滑金属导轨固定在绝缘水平桌面上，半圆弧的直径为

d，间距为L，两半圆弧面竖直且平行，导轨最高点到水平桌面的距离等于半径，最低点O、

O的连线与导轨所在竖直面垂直，整个空间存在着磁感应强度大小为B、方向竖直向上的

匀强磁场，导轨左端连接一阻值为R的电阻。现使一电阻为r的金属棒MN从导轨左端最高

点，以恒定的速率v0沿导轨运动到右端最高点，运动过程中金属棒始终与OO平行且与两

导轨接触良好，则在金属棒MN从左端最高点运动到右端最高点的过程中，下列说法正确的

是（）

A．金属棒MN中电流方向始终由N到M

B．金属棒MN中电流大小始终不变

C．金属棒MN所受安培力始终做负功

πdB2L2v

D．回路中产生的焦耳热为0

4Rr

【答案】ACD

【详解】AC．在金属棒MN从左端最高点运动到右端最高点的过程中，根据右手定则可知，

金属棒MN中电流方向始终由N到M，金属棒MN所受安培力一直水平向左，金属棒MN所

受安培力始终做负功，故AC正确；

BD．经过t时间，金属棒MN在圆弧上转过的角度为

2v

t0t

d

此时金属棒MN产生的电动势为

2v

eBLvsinBLvsin(0t)

00d

回路中电流为

EBLv2v

i0sin(0t)

RrRrd

可知金属棒MN中电流大小发生变化，根据正弦式交流电可知，电流的有效值为

IBLv

Im0

22(Rr)

则在金属棒MN从左端最高点运动到右端最高点的过程中，回路中产生的焦耳热为

B2L2v2ddB2L2v

200

QI(Rr)t2(Rr)

2(Rr)2v04Rr

故B错误，D正确。

故选ACD。

类型3交变电流“四值”的理解和计算

交变电流“四值”的比较

物理量物理含义重要关系适用情况及说明

交变电流某一时刻的e＝Emsinωt

瞬时值计算线圈某时刻的受力情况

值

i＝Imsinωt

Em＝nωBS

峰值最大的瞬时值讨论电容器的击穿电压

Em

Im＝

R＋r

Em

E＝

2

(1)交流电流表和电压表的读数

Um

U＝(2)计算与电流的热效应有关的

2

跟交变电流的热效应

有效值量(如电功、电功率、电热等)

等效的恒定电流的值Im

I＝

2(3)电气设备“铭牌”上所标的值

适用于正(余)弦式(4)保险丝的熔断电流为有效值

交变电流

－－

E＝BLv

交变电流图像中图线

－ΔΦ

E＝n

平均值与时间轴所围的面积Δt计算通过导线横截面的电荷量

与时间的比值

－

－E

I＝

R＋r

1.交流发电机的示意图如图甲所示（为了方便观察，只画了其中一匝线圈，线圈电阻不计）。

图甲中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场。矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于

磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈ABCD通过金属滑环K、L及两个导体电刷E、F与

外电路连接。从某时刻开始计时，交流发电机产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。

下列判断正确的是（）

A．t0时刻，线圈处于中性面位置

B．线圈中产生交变电流的有效值为222A

C．线圈中交变电流的方向在1s内改变100次

112

D．线圈从图甲所示位置转过90°的过程中，流经电阻R的电荷量为C

100

【答案】C

【详解】A．由题图乙可知，t0时刻，电流具有最大值，线圈处于与中性面垂直的位置，

故A错误；

B．由题图乙知，线圈中产生正弦交变电流的最大值

Im222A

则电流的有效值

I

Im22A

2

故B错误；

C．由题图乙可知，正弦交流电的周期

T0.02s

频率

1

f50Hz

T

由于在一个周期内交变电流的方向改变两次，所以交变电流方向在1s内改变100次，故C

正确；

D．线圈从题图甲所示位置转过90°的过程中，流经电阻R的电荷量

ΔΦnBS

qn

RR

又

EmImRnBS

其中

2

100rad/s

T

联立解得

I112

qmC

50

故D错误。

故选C。

2.如图所示，矩形线圈面积为S、匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场

中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，在线圈由图示位置转过90°的过程中，

下列说法正确的是()

A．图示位置为中性面

B．电压表的示数NωBS

NωBS

C．电流表的示数为

R

NBS

D．通过电阻R的电荷量为q＝

R＋r

【答案】AD

【解析】图示位置线圈平面与磁感线垂直，所以图示位置为中性面，故A正确；线圈在

NωBS

磁场中转动，产生的电动势的最大值为Em＝NωBS，电动势的有效值为E＝，电压表

2

ENωBSR

测量的是电路的外电压的有效值，所以电压表的读数为U＝R＝，故B错误；

R＋r2（R＋r）

－

ENωBS－ΔΦ－E－

电流表的示数I＝＝，故C错误；由E＝N，I＝，q＝IΔt，得通过电

r＋R2（r＋R）ΔtR＋r

NBS

阻R的电荷量q＝，故D正确。

R＋r

3.图（a）为一交流发电机示意图，线圈abcd在匀强磁场中绕固定轴OO'沿顺时针方向匀速

转动，图（b）是该发电机的电动势已随时间t按余弦规律变化的图像。已知线圈电阻为2.5Ω，

定值电阻R=10Ω，电表均为理想交流电表。由此可以判定（）

A．电流表读数为0.8A

B．电压表读数为10V

C．t=0.1s时刻，穿过线圈的磁通量最大

D．0~0.05s内，通过电阻R的电荷量为0.04C

【答案】A

＝

【详解】A．由图b可知，线圈产生的感应电动势的最大值为Em102V，周期T=0.2s，

线圈产生的感应电动势的有效值

E

Em＝10V

2

根据闭合电路的欧姆定律可知

E

I0.8A

Rr

故A正确；

B．电压表的示数

UIR8V

故B错误；

C．t=0.1s时刻，线圈产生的感应电动势最大，此时线圈位于与中性面垂直位置，故穿过线

圈的磁通量为零，故C错误；

D．线圈转动的角速度

2

＝10rad/s

T

线圈产生的最大感应电动势

EmBS

故

Em2

BS＝Wb

0～0.05s内，通过电阻R的电荷量为

BS

q＝0.036C

RrRr

故D错误

故选A。

4.图甲是一台小型发电机的结构示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势e随时间t变化的

正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈的电阻r＝1Ω，外接灯泡的电阻为5Ω。则（）

A．图甲中线圈所处位置的电动势最大

B．理想电压表的示数为6V

C．线圈转动的角速度为50rad/s

D．线圈转动产生电动势的表达式e62sin100t（V）

【答案】AD

【详解】A．由图甲可知此时线圈位于中性面的垂面位置，线圈的电动势最大，故A正确；

B．感应电动势有效值为

E

E＝m6V

2

发电机线圈的电阻r＝1Ω，外接灯泡的电阻为5Ω，根据闭合电路欧姆定律可知

R

UE5V

Rr

理想电压表的示数为5V，故B错误；

C．根据图乙可知周期

T0.02s

线圈转动的角速度为

2

100πrad/s

T

故C错误；

D．线圈转动产生电动势的表达式

eEmsint62sin100t（V）

故D正确。

故选AD。

5.如图1所示为风力发电的简易模型，在风力作用下，风叶带动与杆固定连接的永久磁铁转

动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连。在两种不同风速下，传感器显示的电压随时间变化

的图像分别如图2中的图线a、b所示，下列说法正确的是（）

A．a、b两图线对应的磁铁转速之比为3:2

B．产生交流电b的电压最大值为5V

C．产生交流电a的电压的瞬时值表达式为u10sin5tV

D．产生交流电a可以直接加在击穿电压为9V的电容器上

【答案】AC

【详解】A．由

2

2n

T

可知转速与周期成反比，则

na:nbTb:Ta3:2

故A正确；

B．由

EmBS

可得

ET

aab

EbbTa

可得生交流电b的电压最大值为

20

EV

b3

故B错误；

C．产生交流电a的电压的瞬时值表达式为

uEmsin(t)V

代值可得

u10sin5tV

故C正确；

题型二变压器及其应用

【解题指导】1.变压器联系着两个电路：原线圈电路、副线圈电路．原线圈在原线圈电路中

相当于一用电器，副线圈在副线圈电路中相当于电源.

2.变压器的输入电压决定输出电压，但输入电流、功率却由输出电流、功率决定.

类型1实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系

装置图实验说明

①原理：采用控制变量法。n1、U1一定，研究n2和U2的关系；

n2、U1一定，研究n1和U2的关系。

②误差：漏磁，原、副线圈中的焦耳热损耗，铁芯中有磁损耗，

产生涡流。

低压交流电源，所用电压不

要超过12V③安全：使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡测试，大

致确定电压后再选择适当的挡位进行测量

1．某学习小组在探究变压器原、副线圈电压和匝数关系的实验中，采用了可拆式变压器，

铁芯B安装在铁芯A上形成闭合铁芯，将原、副线圈套在铁芯A的两臂上，如图所示：

(1)下列说法正确的是（）

A．为保证实验安全，原线圈应接低压直流电源

B．变压器中铁芯是整块硅钢

C．保持原线圈电压及匝数不变，可改变副线圈的匝数，研究副线圈的匝数对输出电压的影

响

D．变压器正常工作后，电能由原线圈通过铁芯导电输送到副线圈

(2)实验过程中，变压器的原、副线圈选择不同的匝数，利用多用电表测量相应电压，记录

如下，由数据可知n1一定是（填“原”或“副”）线圈的匝数。根据表格中的数据，在

实验误差允许的范围内，可得出原、副线圈两端电压与匝数的关系。

n1/匝100100200200

n2/匝200400400800

U1/V2.11.955.222.35

U2/V4.288.0010.609.64

(3)学习小组观察实验室中一降压变压器的两个线圈的导线，发现导线粗细不同，结合以上

实验结论，应将较细的线圈作为（填“原”或“副”）线圈。

【答案】(1)C

(2)副原、副线圈两端电压U与匝数n成正比

(3)原

【详解】（1）A．变压器改变的是交流电压，因此原线圈不能接低压直流电源，故A错误；

B．因为变压器的工作原理是电磁感应，如果变压器铁芯是用整块铁芯，则在电磁的作用下，

会产生很大的涡流发热，当热量达到一定程度时，会损坏铁芯和线圈，故不能用整块硅钢，

故B错误；

C．研究变压器电压和匝数的关系，用到控制变量法，可以先保持原线圈电压、匝数不变，

改变副线圈匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故C正确；

D．变压器的工作原理是电磁感应现象，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，

在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到传递磁场能的作用，而不是靠铁芯导电来传输电

能，故D错误。

故选C。

（2）[1]为保证实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故由数据可知n1一定是

副线圈的匝数；

[2]由表可知，原、副线圈两端电压U与匝数n成正比，则

Un

11

U2n2

（3）[1]理想变压器的输入功率等于输出功率，因为是降压变压器，所以副线圈的电压小于

原线圈的电压，而功率又相等，所以副线圈的电流大于原线圈的电流，为了减少功率损失，

根据电阻定律可知副线圈应用较粗的铜导线绕制，故应将较细的线圈作为原线圈。

2．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，两个学习小组采用了如图甲所示

的可拆式变压器进行研究，原、副线圈的电压由电压传感器获得。

（1）下列说法正确的是。

A．变压器工作时，通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈

B．变压器工作时在原线圈上将电能转化为磁场能，在副线圈上将磁场能转化为电能

C．理想变压器的输入功率等于输出功率，没有能量损失

D．变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零

（2）第一组同学将变压器正确组装好，如图乙所示。连接到图乙中的电源，闭合电源开关，

发现原线圈两端电压传感器有示数，但无论如何调节电源的电压旋钮，副线圈两端电压传感

器均无示数，经检查导线和各连接处均无断路，则最可能的原因是。

A．接入的电源电压不够大

B．连接了电源ab间的直流电

C．副线圈匝数太少

（3）第二组同学正确组装变压器后，记录数据如下：

原线圈n1（匝）100100400400

副线圈n2（匝）200800200800

原线圈电压U1（伏）1.961.504.062.80

副线圈电压U2（伏）3.9011.82.005.48

（4）第二组同学继续探究实验，把2.0V的学生电源cd接到原线圈“0”“100”接线柱，副线

圈接到“200”“800”接线柱，则接在副线圈两端的传感器示数最有可能是。

A．1.0VB．2.0VC．11.5VD．15.8V

【答案】BCBC

【详解】（1）[1]A．变压器是通过互感工作，而不是通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副

线圈，故A错误；

B．变压器工作时在原线圈上将电能转化为磁场能，在副线圈上将磁场能转化为电能，故B

正确；

C．理想变压器忽略能量损失，原线圈输入功率全部转到副线圈输出功率，故C正确；

D．变压器的原线圈两端电压由发电机提供，则副线圈上不接负载时，原线圈两端电压不变，

不为0，故D错误。

故选BC。

（2）[2]由于原线圈有电压，副线圈无电压，且电路连接完好，最可能的是第一组同学在连

接电源的时候连接的是ab间的直流电源。当电路连接完好，原线圈接直流电压时，副线圈

的磁通量不变，无感应电动势。

故选B。

（4）[3]若为理想变压器，则

Un100

11

U2n2600

解得

U212V

考虑到不是理想电压器，有漏磁现象，则副线圈的电压应略小于12V，所以最有可能的是

11.5V。

故选C。

3．某学习小组在探究变压器原、副线圈电压和匝数关系的实验中，采用了可拆式变压器，

铁芯B安装在铁芯A上形成闭合铁芯，将原、副线圈套在铁芯A的两臂上，如图所示。

(1)除图中的器材外，下列器材中还需要的是______（填仪器前的字母）；

A．干电池B．磁铁C．低压交流电源

D．多用电表E．直流电压表F．直流电流表

(2)下列说法正确的是______。

A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数

B．变压器中的铁芯都是由柱状硅钢块制成

C．变压器正常工作后，电能由原线圈通过铁芯导电输送到副线圈

D．保持原线圈电压及匝数不变，可改变副线圈的匝数，研究副线圈的匝数对输出电压的影

响

(3)实验中发现原、副线圈匝数的比值与电压之比有微小差别，出现这种情况的原因

是。

【答案】(1)CD(2)D(3)见解析

【详解】（1）变压器的工作原理是互感现象，需要使用低压交流电源，不需要磁铁与干电池。

实验中，产生的是交流电，测量电压与电