2025年高考物理复习实验专练：探究变压器原副线圈电压与匝数的关系（含解析）

实验抢分专练（十四）探究变压器原副线圈电压与匝数的关系

（40分钟30分）

1.（6分）（2023•滨州模拟）某同学做“探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系”的实验。

甲乙

⑴在实验过程中，下列操作正确的是_______O

A.为保证人身安全，只能使用低压交流电源，所用电压不要超过36V

B.为保证多用电表的安全，应使用交流电压挡测电压，并先用最大量程挡试测，大致确定被测电

压后再选用适当的挡位进行测量

C.实验结束后应先断开开关，再拆除多用电表,以免烧坏电表

D.此实验中的电源可以用电动自行车上的蓄电池代替

⑵如图甲，当把8V的交变电压接在原线圈“0”和“16”两个接线柱之间,那么接“0”和“4”的副线

圈的输出电压可能是_______o

A.2.8VB.2.4VC.2.2VD.1.8V

【加固训练】

（2023・重庆模拟）物理课上，同学们用可拆变压器探究“变压器原、副线圈两端的电压与匝数

的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。

中可拆变出H零部件乙如装曲的变压那

（1）下列说法正确的有O

A.为确保实验安全,实验中要求交流电压不高于36V

B.变压器原线圈接低压交流电时，可以用多用电表的“直流电压挡”测量副线圈电压

C.研究副线圈匝数对副线圈电压的影响时,需保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数

⑵变压器铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这样设计的

原因是________o

A.减小涡流，提高变压器的效率

B.增大涡流，提高变压器的效率

C.增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量

2.（8分）（2023•池州模拟）某学习小组同学利用可拆变压器“探究变压器原、副线圈两端的电压与

匝数的关系”，实验装置如图甲所示。

⑴该学习小组同学将电压MI=60COS100MV）的交流电源与原线圈相连，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U2随时间f变化的图像可能是图中的（选

填选项字母）;若原线圈接入电路的匝数为200,则副线圈接入电路的匝数为o

⑵如图乙所示，原线圈接交流电源，副线圈接入小灯泡。第一次将铁芯装好并用螺丝进行加固,

第二次未装铁芯。两次原线圈和副线圈接入电路的匝数相同，交流电源的电压也相同，则

（选填“第一次”或“第二次”）小灯泡更亮，判断的依据是

3.（8分）（2023•荷泽模拟）某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器原、副线圈两端

的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。

（1）实验中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。

⑵测量副线圈电压时应当用多用电表的“（选填“直流”或“交流”）电压挡"，先用

________（选填“最大”或“最小”）量程挡试测,大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测

量。

（3）若变压器原、副线圈匝数分别选择〃1=800匝,加=400匝，原线圈与10V正弦式交流电源相

连,用理想电压表测得输出电压S=3V,输出电压测量值明显小于理论值,可能的原因是

A.原线圈匝数“1少于800匝

B.副线圈匝数”2多于400匝

C.副线圈阻值较大

D.铁芯B没有安装在铁芯A上

⑷在解决⑶中问题后，该同学多次改变副线圈匝数进行实验,记录多组副线圈输出电压。2和对

应副线圈匝数改,作出了U2-H2图像如图丙所示。实验时原线圈中磁通量的变化率为

4.（8分）（2023•苏州模拟）物理实验课上，某班同学用可拆变压器探究“变压器原、副线圈两端电

压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“xlOO”

的匝数。

⑴以下给出的器材中，本实验需要用到的是（填字母）;

（2）某同学用同种规格的导线绕制成。、b两个线圈,并用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了

a、b两个线圈的电阻值,指针分别对应图丙中的位置，由此可判断线圈匝数多；

(3)在具体操作过程中,下列说法中正确的为o

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.测量副线圈电压时，先用最大量程挡试测，大致确定后再选用适当的挡位

C.研究副线圈匝数对副线圈电压的影响时,需保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数

D.实验中，必须在副线圈上接上用电器以形成闭合回路

(4)在实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间,用电表测得副线圈的“0”和“4”两个

接线柱之间的电压如图丁所示，则该电压值为^_________o

布”位置局

(5)某同学发现通电后，使很大的劲都不能把变压器铁芯3取出,断电后，就可以轻松取出,这是为

什么?请简单描述其原因______________________________o

【加固训练】

L某兴趣小组用如图所示的可拆变压器进行“探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的

关系”实验。

-

缸

⑴该实验中变压器原线圈接线柱接入学生电源应该选择哪种接法(选填"A”或"B");

JQ）5

AB

⑵实验开始前没有使用铁芯组装变压器，而是直接将一个线圈接入电源,另外一个线圈接电压

表,保持电源输入电压、两个线圈接入的匝数不变，逐渐招两个线圈相互靠近的过程中,观察到

电压表的读数_______（选填“变大”“变小”或“不变”）；

（3）在正确组装变压器后，甲、乙、丙三名同学分别利用控制变量法探究副线圈的电压。2与原

线圈电压。1、原线圈的匝数“1、副线圈的匝数〃2的关系，将实验数据绘制成甲、乙、丙三幅

图像，哪个同学的实验结果有误_______（选填“甲”“乙”或"丙”）。

S]UttS，

I

//■

V|M|也

甲乙丙

（4）在某次实验中选择厂家标注匝数以=200匝的线圈A作为原线圈，厂家标注匝数浜=100匝的

线圈3作为副线圈，分别接入不同输入电压Ui,测得对应的输出电压S,得到实验数据如表所示。

分析下列可能的原因，你认为正确的有o

实验次数〃3旭U1/V

12001008.24.0

22001006.12.9

32001004.01.9

A.原、副线圈电压的频率不相等

B.变压器线圈中有电流通过时会发热

C.铁芯在交变磁场的作用下会发热

D.穿过副线圈的磁通量大于原线圈的磁通量

2.功放（图甲）内部的变压器一般为环状，简称环牛，如图乙所示。某同学利用环牛探究变压器原、

副线圈两端的电压与匝数之间的关系（环牛效率极高，可看成理想变压器）。

甲

（1）测量环牛的初级（原）、次级（副）线圈匝数〃1、〃2的方法是:先在闭合铁芯上紧密缠绕”=70匝

漆包细铜线,并将理想交流电压表Vi接在细铜线两端;然后在初级线圈（左侧）上输入有效值为

24.0V的低压交流电，再将理想交流电压表V2连接在次级线圈（右侧）上。若理想交流电压表

Vi的示数为3.0V,理想交流电压表V2的示数为12.0V,则次级线圈的匝数ti2=；

⑵若在初级线圈（左侧）上接入电压瞬时值*220/sinlOOMV）的电压，则连接在次级线圈（右侧）

上理想交流电压表V2的示数为V;

⑶由于变压器工作时有能量损失，实验中测得的原、副线圈的电压比（选填“大于”“等

于”或“小于”）原、副线圈的匝数比也。

n2

（4）导致实验误差的原因可能是_______o

A.变压器的铁芯漏磁

B.原线圈所加电压小

C.变压器的铁芯产生涡流

解析版

1.（6分）（2023•滨州模拟）某同学做“探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系”的实验。

甲乙

(1)在实验过程中，下列操作正确的是_______O

A.为保证人身安全，只能使用低压交流电源，所用电压不要超过36V

B.为保证多用电表的安全，应使用交流电压挡测电压，并先用最大量程挡试测，大致确定被测电

压后再选用适当的挡位进行测量

C.实验结束后应先断开开关，再拆除多用电表,以免烧坏电表

D.此实验中的电源可以用电动自行车上的蓄电池代替

⑵如图甲，当把8V的交变电压接在原线圈“0”和“16”两个接线柱之间,那么接“0”和“4”的副线

圈的输出电压可能是_______o

A.2.8VB.2.4VC.2.2VD.1.8V

【解析】(1)变压器改变的是交流电压，因此为了人身安全，原线圈只能使用低压交流电源，所用

交流电压不超过12V,选项A错误;为保证多用电表的安全,应使用交流电压挡测电压，并先用最

大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量，选项B正确;实验结束后应先

移除多用电表再断开开关,否则在先断开开关时，线圈的自感产生大的感应电动势会烧坏电表,

选项C错误;此实验必须用交流电，通过交流电周期性的变化使通过副线圈的磁场周期性变化,

从而在副线圈中产生感应电流，利用的是互感原理，而电动自行车上的蓄电池是直流电源，因此

不可以用电动自行车上的蓄电池代替实验所用电源，选项D错误。

⑵根据变压器的原理可知，理想变压器原、副线圈匝数之比等于电压之比，即可得

n2U241

5=$2V,但考虑到实验过程中的实验误差，变压器不是理想变压器，存在“磁损”，即“漏磁”，因

此可知UK2V,故选Do

答案:(1)B(2)D

【加固训练】

(2023・重庆模拟)物理课上，同学们用可拆变压器探究“变压器原、副线圈两端的电压与匝数

的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。

支庆8s帙芯/B

M♦变压施铁,加

中可拆变压H零部件

（1）下列说法正确的有O

A.为确保实验安全,实验中要求交流电压不高于36V

B.变压器原线圈接低压交流电时，可以用多用电表的“直流电压挡”测量副线圈电压

C.研究副线圈匝数对副线圈电压的影响时,需保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数

⑵变压器铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这样设计的

原因是________o

A.减小涡流，提高变压器的效率

B.增大涡流，提高变压器的效率

C.增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量

【解析】（1）为确保实验安全,实验中要求交流电压不高于12V,选项A错误;变压器原线圈接低

压交流电时，可以用多用电表的“交流电压挡”测量副线圈电压，选项B错误;研究副线圈匝数对

副线圈电压的影响时，需保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，选项C正确。

⑵变压器只能变交流，不能变直流，变压器的铁芯，在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电

流的现象称为涡流现象，要损耗能量，不用整块的硅钢铁芯，其目的是增大电阻，从而减小涡流,

减小发热量，提高变压器的效率，故选Ao

答案:⑴C（2）A

2.（8分）（2023•池州模拟）某学习小组同学利用可拆变压器“探究变压器原、副线圈两端的电压与

匝数的关系”，实验装置如图甲所示。

⑴该学习小组同学将电压MI=60COS100MV）的交流电源与原线圈相连，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U2随时间f变化的图像可能是图中的_______（选

填选项字母）;若原线圈接入电路的匝数为200,则副线圈接入电路的匝数为o

⑵如图乙所示，原线圈接交流电源，副线圈接入小灯泡。第一次将铁芯装好并用螺丝进行加固,

第二次未装铁芯。两次原线圈和副线圈接入电路的匝数相同，交流电源的电压也相同，则

（选填“第一次”或“第二次”）小灯泡更亮，判断的依据是

【解析】（1）变压器不改变交变电流的周期和频率，原线圈电压周期为0.02s,则副线圈周期也为

0.02S,所以副线圈电压M2随时间/变化的图像可能是图中的C;由色=也可知多乏,副线圈接入电

路的匝数为100o

⑵由于第二次未装铁芯,变压器存在漏磁现象，第二次副线圈两端的电压小于第一次副线圈两

端的电压，所以第一次小灯泡更亮。

答案:（1）C100（2）第一次第二次存在漏磁现象

3.（8分）（2023・荷泽模拟）某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器原、副线圈两端

的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。

⑴实验中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。

⑵测量副线圈电压时应当用多用电表的“（选填“直流”或“交流”）电压挡"，先用

________＜选填“最大”或“最小”）量程挡试测,大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测

量。

⑶若变压器原、副线圈匝数分别选择m=800匝42=400匝，原线圈与10V正弦式交流电源相

连,用理想电压表测得输出电压S=3V,输出电压测量值明显小于理论值,可能的原因是

A.原线圈匝数m少于800匝

B.副线圈匝数〃2多于400匝

C.副线圈阻值较大

D.铁芯B没有安装在铁芯A上

（4）在解决⑶中问题后，该同学多次改变副线圈匝数进行实验,记录多组副线圈输出电压。2和对

应副线圈匝数”2,作出了U2-112图像如图丙所示。实验时原线圈中磁通量的变化率为

【解析】（2）变压器是对交流电变压，因此副线圈输出的是交流电压，测量副线圈电压时应当用

多用电表的交流电压挡。测量副线圈电压时应当先用最大量程挡试测，避免用最小量程挡测量

损坏交流电压表。（3）若原线圈匝数“1少于800匝,或副线圈匝数松多于400匝,由变压器原、

副线圈的电压与匝数的关系，可知副线圈输出电压都应增大，不会减小，选项A、B错误;因用理

想电压表测得输出电压，变压器原、副线圈中不会有电流产生，原、副线圈的直流电阻上没有电

压降低，即副线圈输出电压与副线圈阻值无关，选项C错误;若铁芯B没有安装在铁芯A上,则构

不成闭合磁路，使变压器产生严重的漏磁，穿过副线圈的磁通量减小，副线圈输出电压变小，选项

D正确。

（4）对副线圈，由电磁感应定律。2=等22可知,。2力2图像的斜率即为磁通量的变化率，可得当=竽。

AtAtAn

答案：（2）交流最大（3）D（4）华

△n

4.（8分）（2023•苏州模拟）物理实验课上，某班同学用可拆变压器探究“变压器原、副线圈两端电

压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“xlOO”

的匝数。

aUZI

工机”>芯&KrtKI

中可柝代压器辱邮件乙细奘后的宣抵器

序匚算『

I;kJ•J7'\

11Al

再

⑴以下给出的器材中，本实验需要用到的是__________（填字母）；

**石必冒出

AJW初则斯生电源C.Iiit电压衰D.小灯泡

(2)某同学用同种规格的导线绕制成。、b两个线圈,并用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了

a、b两个线圈的电阻值,指针分别对应图丙中的位置，由此可判断线圈匝数多；

(3)在具体操作过程中,下列说法中正确的为o

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.测量副线圈电压时,先用最大量程挡试测，大致确定后再选用适当的挡位

C.研究副线圈匝数对副线圈电压的影响时,需保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数

D.实验中，必须在副线圈上接上用电器以形成闭合回路

(4)在实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间用电表测得副线圈的“0”和“4”两个

接线柱之间的电压如图丁所示，则该电压值为^_________o

指it位置埼都放大住Id位放大用

T

(5)某同学发现通电后，使很大的劲都不能把变压器铁芯3取出,断电后，就可以轻松取出,这是为

什么?请简单描述其原因______________________________o

【解析】(D实验中需要用学生电源的交流输出端,不需要滑动变阻器、小灯泡以及直流电压表,

故选Bo(2)由图丙可知,a线圈电阻较大，根据电阻定律可知a线圈匝数多;(3)为确保实验安全,

实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，选项A错误;测量副线圈电压时，先用最大量程挡试测,

大致确定后再选用适当的挡位，选项B正确;实验时可以保持原线圈电压、匝数不变，改变副线

圈的匝数，探究副线圈匝数对副线圈电压的影响，选项C正确;实验中，不需要在副线圈上接上用

电器以形成闭合回路，副线圈也能产生感应电动势，选项D错误。(4)由图丁可知，该电压值为6.3

V;⑸使很大的劲都不能把变压器铁芯3取出,断电后，就可以轻松取出,是因为电磁感应现象，通

电后，铁芯3就相当于一个电磁铁，除了受自身的重力外,还受到很大的磁场力作用。

答案:(1)B(2)a(3)B、C(4)6.3V(6.2~6.4V均可)(5)电磁感应现象，通电后，铁芯3就相当

于一个电磁铁，除了受自身的重力外，还受到很大的磁场力作用

【加固训练】

L某兴趣小组用如图所示的可拆变压器进行“探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的

关系”实验。

变压器饯芯

受K舞依芯

"I拆变出11零的件摊饕1的麦王1S

⑴该实验中变压器原线圈接线柱接入学生电源应该选择哪种接法(选填"A”或"B");

⑵实验开始前没有使用铁芯组装变压器，而是直接将一个线圈接入电源,另外一个线圈接电压

表,保持电源输入电压、两个线圈接入的匝数不变，逐渐将两个线圈相互靠近的过程中,观察到

电压表的读数________(选填“变大”“变小”或“不变”)；

(3)在正确组装变压器后，甲、乙、丙三名同学分别利用控制变量法探究副线圈的电压。2与原

线圈电压Ui、原线圈的匝数〃1、副线圈的匝数〃2的关系，将实验数据绘制成甲、乙、丙三幅

图像，哪个同学的实验结果有误_______(选填“甲”“乙”或"丙”)。

(4)在某次实验中选择厂家标注匝数以=200匝的线圈A作为原线圈,厂家标注匝数g=100匝的

线圈3作为副线圈，分别接入不同输入电压Ui,测得对应的输出电压。2,得到实验数据如表所示。

分析下列可能的原因，你认为正确的有o

实验次数U1/VUW

12001008.24.0

22001006.12.9

32001004.01.9

A.原、副线圈电压的频率不相等

B.变压器线圈中有电流通过时会发热

C.铁芯在交变磁场的作用下会发热

D.穿过副线圈的磁通量大于原线圈的磁通量

【解析】(1)由图可知,A为直流接法,B为交流接法,而要探究变压器的原理则必须使用交变电

压，只有变化的电流才能产生变化的磁场，故选Bo⑵将线圈直接接入交变电源，则线圈中就会

产生周期性变化的磁场，而将另一个接了电压表的线圈逐渐靠近接入电源中的线圈时，接了电

压表的线圈中的磁通量就会发生变化，根据法拉第电磁感应定律E=〃^=〃卷可知，越靠近接入

电源中的线圈，接了电压表的线圈所处的磁场就越强，产生的感应电动势就越大，因此可知电压

表的读数将变大。

(3)根据变压器原、副线圈匝数与电压的关系者=3可得。2=也之则可知，在原、副线圈匝数比

一定的情况下，副线圈中的电压与原线圈中的电压成正比,图像为过原点的倾斜直线;而当原线

圈的匝数以及原线圈中的电压一定时，副线圈中的电压与副线圈的匝数成正比，图像为过原点

的一条倾斜直线;若原线圈中的电压与副线圈的匝数一定时，副线圈中的电压与原线圈的匝数

成反比，即副线圈中的电压与原线圈匝数倒数的图像为一