第三章交变电流实验探究题-高中物理人教版选择性必修第二册

试卷第=page11页，共=sectionpages33页试卷第=page11页，共=sectionpages33页第三章交变电流实验探究题-高中物理人教版选择性必修第二册1．晓宇学完变压器的工作原理后，利用如图甲所示的可拆卸变压器探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系。请回答下列问题：(1)变压器的工作原理是（）A．电流的磁效应 B．通电导线间的相互作用 C．电磁感应现象(2)探究时，变压器原线圈的接线柱应接在学生电源的（填“P”或“Q”）接线柱上。(3)晓宇同学组装好变压器，原线圈接“0”、“16”，副线圈接“0”、“4”，将交流电压表的旋钮置于交流档10V处，并将交流电压表接在原线圈两端，示数如图丙所示，则副线圈输出电压的理论值为；而考虑到实际，副线圈输出电压的实际值可能为A．0V

B．1.8V

C．1.5V

D．28.8V(4)由以上分析可知，该变压器为降压变压器，如果该变压器可视为理想变压器，则变压器的原线圈应用（“较粗”或“较细”）导线。2．某同学从家里旧电器上拆得一环形变压器（如图），但变压器的铭牌已经污损无法看清参数。该同学利用高中所学知识来探究该变压器原﹑副线圈两端的电压与匝数之间的关系，操作步骤如下：（1）确定绕组：结合铭牌残存数据可知图中1、2为输入端，3、4和5、6为两次级绕组输出端，用多用电表欧姆挡测量发现都导通。（2）测量变压器的初级（原）两次级（副）线圈匝数分别为n1、n2和n3：先在该变压器闭合铁芯上紧密缠绕n=80匝漆包细铜线，并将理想交流电压表接在细铜线两端；然后在初级线圈（1、2端）上输入有效值为220V的交流电，若理想交流电压表的示数为4.0V，则初级线圈的匝数n1=；把理想交流电压表分别接在3、4和5、6端，示数分别为12.0V、5V，则次级线圈的匝数n2=，n3=。（3）该同学通过裸露部分观察，发现该变压器使用了两种规格的铜线绕制，结合前面数据可以推想其中较粗的铜线属于（填“初级线圈”或“次级线圈”）。（4）考虑到变压器工作时有漏磁损失，实验中测得的原线圈匝数（填“大于”“等于”或“小于”）原线圈的实际匝数。3．为探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，某实验小组利用可拆变压器进行如下操作：①小组同学通过充分讨论，画出实验电路图如图所示，依据实验电路图准备实验器材。②按照实验电路图连接学生电源和变压器。③学生电源电压调整到，记录此时连接的原线圈匝数。④对多用电表（如图所示）进行调零，打开学生电源的开关，依次测量副线圈不同匝数对应的接线柱间的电压。⑤断开学生电源开关，多用电表表笔固定在副线圈匝数为的两个接线柱之间。⑥改变原线圈的匝数，不改变电源的电压调整，打开学生电源开关，发现多用电表无示数，另一个同学立即动手检查接线柱的连接并把每一个接线柱都重新拧紧。记录此时多用电表的电压。⑦多次改变原线圈匝数，测量并记录对应多用电表的读数。（1）用如图所示的学生电源，共有两组接线柱C、D和E、F，应该接哪一组？；（2）上面七个操作步骤中有一个不符合安全操作规范，请找出来并进行纠正。不正确的操作序号纠正（3）某次实验时，变压器原、副线圈的匝数分别为220匝和110匝，多用电表的示数最有可能是。A．

B．

C．

D．4．“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验。（1）以下给出的器材中，本实验需要用到的有。（填选项字母）A．

B．

C．

D．

E．（2）下列说法正确的是。A．变压器工作时副线圈电压频率与原线圈不相同B．实验中要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，需要运用的科学方法是控制变量法C．为了人身安全，实验中只能使用低压直流电源，电压不要超过D．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”（3）为了减小能量传递过程中的损失，减小涡流，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。作为横挡的铁芯Q的硅钢片应按照下列哪种方法设计。A．

B．

C．

D．（4）由于交变电流的电压是变化的，所以实验中测量的是电压的值（选填“平均”、“有效”或“最大”）：若在实验中用匝数匝和匝的变压器，对应的电压测量数据如表所示。根据测量数据，下列说法正确的是。实验次数12340.901.401.902.402.003.014.025.02A．一定是原线圈

B．一定是原线圈

C．可能是副线圈

D．可能是副线圈5．某种利用电磁感应原理测血栓的仪器，其中一个元件为固定的“三叶式”线圈，如图所示，线圈六段圆弧的圆心角均为，圆心均在O点，其中小圆弧半径均为r，大圆弧半径均为2r。现有长、电阻的均匀导体棒OA可绕O点在纸面内以角速度顺时针匀速转动，从O点和线圈上引出两导线与定值电阻构成一个闭合电路，整个装置处于垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中。在导体棒OA顺时针匀速转动过程中，导体棒和线圈接触良好，除导体棒和定值电阻外，其余电阻不计。（1）比较导体棒两端的电势高低：（选填“”、“”或“”）；（2）求导体棒经过图示位置时产生的感应电动势和流过的电流；()()（3）求导体棒经过位置时电阻的电功率P；()（4）求通过电阻的电流的有效值I。()6．某学习小组做探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验。（1）关于变压器的认识，下列说法正确的是。A．变压器正常工作时原、副线圈中电流的频率不同B．变压器的铁芯起到的作用是导磁C．为了人身安全，实验中只能使用低压直流电源（2）如图，该小组同学将原线圈接交流电源，副线圈接小灯泡，缓缓移动铁芯横条直至使铁芯完全闭合，观察发现，小灯泡（选填“由亮变暗”、“由暗变亮”、“亮度不变”）。（3）该小组同学将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈电压随时间变化的图像如图所示（周期未发生变化），在保证安全的前提下，该同学在时间内可能进行了下面哪个操作。（选填选项前的字母）A．减少了原线图的匝数B．减少了副线圈的匝数C．增加了交流电源的频率7．（1）如图所示，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。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（2）实际操作中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则可推断原线圈的输入电压可能为。A．3V

B．5.5V

C．6.0V

D．6.5V（3）理想变压器是一种理想化模型。请分析说明该模型应忽略哪些次要因素；并证明：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，即。()8．某同学利用自耦变压器探究降压时“变压器线圈两端的电压与匝数关系”的实验，变压器结构图如图所示。回答下列问题：（1）实验过程中为了安全选用了学生电源供电，连接电路时，应该将学生电源（选“直流”或“交流”）接线柱和自耦变压器的（选“AB”或“CD”）接线柱相连接；（2）在测量变压器副线圈上电压时，选用了多用电表进行测量，如果某次实验副线圈上的电压大约为6V，则多用电表档位选择开关应该旋至哪个位置？；正确选档开始实验，刻度盘指针如图，读数为V；（3）实验时保持变压器原线圈输入电压不变，调节旋钮P的位置并记录数据，从所得数据发现原、副线圈电压比总是略大于对应匝数比，造成这一误差的原因可能是（说出一条即可）。答案第=page11页，共=sectionpages22页答案第=page11页，共=sectionpages22页参考答案：1．(1)C(2)Q(3)BC(4)较细【详解】（1）变压器的工作原理是电磁感应现象。故选C。（2）本实验需要用到的是交流电源，可用学生电源交流输出挡，所以应接在学生电源的Q接线柱上。（3）[1]由于交流电压挡为10V，则电压表的读数为7.2V，又由题意可知，原副线圈的匝数比为由变压器的工作原理可得副线圈输出电压的理论值为故选B；[2]考虑到实际，变压器在正常工作时应有能量损失，则有解得副线圈输出电压的实际值为故选C。（4）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。2．4400240100次级线圈大于【详解】（2）[1][2][3]根据理想变压器变压规律得，，解得，，（3）[4]由实验数据可知变压器为降压变压器，次级线圈电流大一些，所以需要较粗铜线绕制。（4）[5]变压器的铁芯漏磁，会造成副线圈电压实际值比理论值小，故实验中测得的原线圈匝数大于原线圈的实际匝数。3．E、F⑥另一个同学在检查前应该先关闭电源开关C【详解】（1）[1]变压器的工作原理是互感，可知电源应为交流电源，即用如图所示的学生电源，应使用交流输出接线柱E、F。（2）[2][3]根据电压与匝数关系可知，变压器可以将低压转变成高压，即若打开学生电源开关，发现多用电表无示数，此时，为了确保安全，另一个同学不能够立即动手检查接线柱的连接并把每一个接线柱都重新拧紧。即上面七个操作步骤中，⑥不符合安全操作规范，在另一个同学在检查前应该先关闭电源开关。（3）[4]学生电源电压调整到，根据理想变压器的电压匝数关系有解得由于实际变压器有一定的磁损与铁损，导致变压器输出电压比理想状态的稍微小一点，可知，多用电表的示数最有可能是5.8V。故选C。4．BDEBD有效B【详解】（1）[1]做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验需要交流电源，交流电压表，变压器。故选BDE。（2）[2]A．变压器工作时副线圈电压频率与原线圈相同，故A错误；B．实验中要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，需要运用的科学方法是控制变量法，故B正确；C．变压器改变的是交流电压，因此为了人生安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所以交流电压不能超过12V，故C错误；D．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“交流电压挡”，故D错误。故选B。（3）[3]根据楞次定律和安培定则，产生的涡旋电流的方向与左侧面平行，为了减小涡旋电流在铁芯中产生的热量，相互绝缘的硅钢片应平行于前表面（后表面）。故选D。（4）[4]由于交变电流的电压是变化的，实验中测量的是电压的有效值。[5]由于有漏磁、原副线圈内阻分压等因素，所以副线圈实际测量的电压值应该小于理论值，由理想变压器规律由表格数据值U1总是略小于，故n1一定是副线圈，n2一定是原线圈。故选B。5．＜【详解】（1）[1]根据右手定则可知导体棒两端的电势（2）[2][3]导体棒经过图示位置时电动势流过的电流解得（3）[4]导体棒经过OQ位置时电动势流过的电流所以导体棒经过位置时电阻的电功率（4）[5]设通过电阻的电流的有效值为I，则有可知过通过电阻的电流的有效值6．B由暗变亮A【详解】（1）[1]A.变压器正常工作时原、副线圈中电流的频率相同，选项A错误；B.变压器的铁芯起到的作用是导磁，选项B正确；C.为了人身安全，实验中只能使用低压交流电源，选项C错误；故选B。（2）[2]该小组同学将原线圈接交流电源，副线圈接小灯泡，缓缓移动铁芯横条直至使铁芯完全闭合，则穿过副线圈的磁通量损失越来越小，则次级感应电动势会越来越大，则观察发现，小灯泡由暗变亮。（3）[3]由图可知，次级电压最大值变大，根据可知可能是次级匝数变大，也可能是初级匝数减小了，但是交流电源的频率没变。故选A。7．AC/CAD见解析【详解】（1）[1]A．变压器线圈通电会产生磁场，变压器上端的横条铁芯相当于磁铁，它们之间有吸引力的作用，所以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；B．若仅增加原线圈绕制的圈数，副线圈两端电压将减小，小灯泡的亮度将变暗，故B错误；C．若仅增