2023版高三一轮总复习物理（新教材新高考）第12章实验15探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系

1、 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 教材原型实验实验原理与操作典例1(2021北京西城质检)物理研究课上，同学们用可拆变压器“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示：甲可拆变压器零部件乙组装后的变压器(1)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变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”C可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响D测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量E变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副

2、线圈F变压器开始正常工作后，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(2)如图丙所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是_。丙A与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力B若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将保持不变C若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起解析(1)为确保实验安全，实验中要求副线圈匝数小于原线圈匝数，使得副线圈电压较小，故A错误；变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交

3、流电压挡”，故B错误；实验时可采用控制变量法，先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故C正确；测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，防止烧坏电压表，故D正确；变压器开始正常工作后，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，故E错误，F正确。(2)变压器线圈通电会产生磁场，而变压器上端的横条相当于磁铁，下端对横条有吸引力作用，因此与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力，故A正确；仅增加原线圈匝数，副线圈两端电压将减小，小灯泡

4、亮度将变暗，故B错误；若仅增加副线圈绕制的圈数，副线圈两端电压增大，小灯泡消耗的功率变大，学生电源输出的功率变大，有可能会使学生电源的过载指示灯亮起，故C正确。答案(1)CDF(2)AC数据处理与误差分析典例2(2021启东市质检)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验中(1)为了确保实验的安全，下列做法正确的是_。A为了人身安全，只能使用低压直流电源，所用电压不要超过12 VB连接好电路后，可不经检查电路是否正确，直接接通电源C因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱D为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测(2)多用电表刻度盘上交流电压的刻度是

5、_(选填“均匀”或“不均匀”)的。(3)某实验小组通过实验，记录的数据如下表：原线圈匝数n1/匝100200400400副线圈匝数n2/匝400400200800原线圈两端的电压U1/V1.964.908.004.86副线圈两端的电压U2/V7.809.763.909.64通过分析实验数据可得出的实验结论是_。(4)一次实验中，变压器原、副线圈的匝数分别为400匝和200匝，测得的电压分别为8.00 V和3.90 V，据此可知电压比与匝数比并不相等，主要原因是_(至少说出两个原因)。解析(1)变压器改变交流电压，因此为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不超过12 V，故A错误

6、；实验通电时，不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，防止发生触电，故C错误；连接好电路，需经检查后才可接通电源，故B错误；使用多用电表测电压时，先用最高量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，故D正确。(2)由多用电表的表盘可知，多用电表刻度盘上交流电压的刻度是不均匀的。(3)通过分析实验数据可得出的实验结论是，在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比。(4)电压比与匝数比并不相等，主要原因是变压器是不理想的，有漏磁、铁芯发热、导线发热等影响输出电压。答案(1)D(2)不均匀(3)在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比(4)有漏磁、铁芯发热、导线发热等影响输出电压

7、拓展创新实验实验器材创新典例3(2021保定模拟)有一个教学用的可拆变压器，其铁芯粗细一致，如图所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B(内部导线电阻率、横截面积相同)，线圈外部还可以再绕线圈。(1)某同学用多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图中的a、b位置，则A线圈的电阻为_ ，由此可推断_(选填“A”或“B”)线圈的匝数较多。(2)如果把该变压器看作理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请完成以下实验步骤：用绝缘导线在线圈B上绕制n匝线圈；将A线圈与低压交流电源相连接；用多用电表的“交流电压”挡分别测量A线

8、圈的输入电压UA和_(选填“绕制”或“B”)线圈的输出电压U；则A线圈的匝数为_(用已知和测得量的符号表示)。解析(1)多用电表欧姆挡读数指针指示值倍率。A的读数为24，倍率为“1”，所以电阻为24 。根据电阻定律，导线越长，电阻越大，因为A的电阻比B大，所以A(2)因为要测量A线圈匝数，所以要把A线圈与低压交流电源相连接。 变压器输入、输出电压都是交流电，所以要用交流电压挡测绕制线圈的输出电压U。根据变压器电压比等于匝数比，有eq f(UA,U)eq f(nA,n)，所以nAeq f(UA,U)n。答案(1)24A(2)绕制eq f(UA,U)n本实验创新点在于根据变压器的原理，电压与匝数成

9、正比，写出实验步骤，计算原线圈的匝数。数据处理创新典例4小华同学做了探究变压器线圈两端的电压与匝数关系的实验，请回答以下问题：(1)本实验中需要测量电压，则在如图所示的器材中，应_。甲乙A选甲图中的器材 B选乙图中的器材C都可以选 D都不能选(2)小华在做本实验时，选择的原线圈为100匝，副线圈为200匝；他将原线圈接入学生电源中的交流电压“6 V”挡位，用合适的电表测量出副线圈的电压为13 V，则下列叙述可能符合实际情况的一项是_。A变压器的铁芯没有闭合B一定是电压的测量出了问题C副线圈实际匝数与标注的“200”不符，D学生电源实际输出电压大于标注的“6 V”(3)用匝数na100匝和nb2

10、00匝的变压器进行实验，实验测量数据如表，U1/V1.602.503.704.60U2/V3.705.307.609.70根据测量数据可判断连接电源的线圈是_(选填“na”或“nb”)。解析(1)由题图可知，甲图是多用电表，而乙图是电压表，实验需要测量交流电压，因此选用甲图，故A正确，B、C、D错误。(2)根据理想变压器的原、副线圈的电压与其匝数关系式eq f(U1,U2)eq f(n1,n2)，若变压器的铁芯没有闭合，则得出副线圈的电压小于12 V，A错误；若是电压的测量出了问题，应该是小于12 V，不应该大于12 V，B错误；副线圈实际匝数与标注的“200”不符，若小于200匝，由以上公式可知，副线圈的电压小于12 V，C错误；若学生电源实际输出电压大于标注的“6 V”，由以上公式可