浙江新高考专用2024-2025学年高中物理第五章交变电流实验：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系讲义新人教版选修3-2

PAGEPAGE6试验：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系学问内容选考要求课时要求探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系√1.能运用限制变量法，有序地设计试验步骤.2.能选择并组装器材，完成试验步骤后，能依据试验记录的数据，总结试验规律.3.能发觉试验中出现的声音、线圈与铁芯的发热现象等，并尝试说明.1.试验原理交变电流通过原线圈时在铁芯中产生变更的磁场，副线圈中产生感应电动势，其两端有输出电压.线圈匝数不同时输出电压不同.试验通过变更原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系.2.试验器材电压表两只、可拆卸式变压器、学生电源、开关、导线若干(如图1所示)图13.试验步骤(1)按如图2所示电路图连接实物图图2(2)保持原线圈匝数不变，变更副线圈匝数，探讨其对副线圈电压的影响.(3)保持副线圈匝数不变，变更原线圈匝数，探讨其对副线圈电压的影响.(4)将不同的原、副线圈接入电路测出线圈两端的电压填入下表：原线圈匝数n1副线圈匝数n2原线圈电压U1副线圈电压U2eq\f(n1,n2)eq\f(U1,U2)1003002V1004002V3004004V4004006V4001008V4001004V4.由表格数据得出结论当原线圈匝数不变时，副线圈电压与副线圈匝数成正比.当副线圈匝数不变时，副线圈电压与原线圈匝数成反比.5.留意事项(1)在变更学生电源电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作.(2)学生电源的电压不要设置太高，一般不要超过12V，以免发生危急.一、试验原理与操作例1(多选)(2024·浙江10月选考)如图3所示，在用可拆变压器“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”试验中，下列说法正确的是()图3A.用可拆变压器，能便利地从不同接线柱上选取不同匝数的线圈B.测量原、副线圈的电压，可用“测定电池的电动势和内阻”试验中的直流电压表C.原线圈接0、8接线柱，副线圈接0、4接线柱，副线圈电压大于原线圈电压D.为便于探究，先保持原线圈匝数和电压不变，变更副线圈的匝数，探讨其对副线圈电压的影响答案AD解析变压器的输出电压跟输入电压以及原、副线圈匝数之比都有关，因此须要用可拆卸的变压器探讨，选项A、D正确.变压器只对沟通电压有作用，不能处理直流电压，故不能用直流电压表测量原、副线圈的电压，所以选项B错误.依据原、副线圈匝数之比等于输入、输出电压之比可知，原线圈接0、8，副线圈接0、4，那么副线圈的电压小于原线圈电压，所以C错误.例2(2024·杭州市高二检测)某同学选用匝数可调的可拆变压器来做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”试验，变压器原线圈两端所接的电源应是电压为12V的低压________(选填“沟通电源”或“直流电源”).先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，视察到副线圈两端的电压________(选填“增大”“减小”或“不变”)；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，视察到副线圈两端的电压________(选填“增大”“减小”或“不变”).上述探究副线圈两端的电压与匝数的关系中采纳的试验方法是__________________(选填“限制变量法”“转换法”或“类比法”).答案沟通电源增大减小限制变量法解析变压器的工作原理是互感现象，故原线圈两端所接的电源应是电压为12V的低压沟通电源；依据变压比公式eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，视察到副线圈两端的电压增大；保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，视察到副线圈两端的电压减小；上述探究副线圈两端的电压与匝数的关系中采纳的试验方法是限制变量法.二、探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系例3(2024·温州市高二检测)假如把一个可拆变压器看成志向变压器，两个线圈分别为A、B，现要测量A线圈的匝数，供应的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压沟通电源，请简要叙述试验步骤(写出要测的物理量，并用字母表示).________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________A线圈的匝数为nA＝________.(用所测物理量符号表示)答案见解析解析(1)用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈.(2)把低压沟通电源接B线圈，测得绕制的线圈的输出电压U.(3)用A线圈换下绕制的线圈，测得A线圈的输出电压UA.nA＝eq\f(UA,U)n.例4(2024·浙江4月选考)为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”试验，必须要选用的是________.A.有闭合铁芯的原、副线圈B.无铁芯的原、副线圈C.沟通电源D.直流电源E.多用电表(沟通电压挡)F.多用电表(沟通电流挡)用匝数na＝60匝和nb＝120匝的变压器，试验测量数据如下表，Ua/V1.802.803.804.90Ub/V4.006.018.029.98依据测量数据可推断连接电源的线圈是____________(选填“na”或“nb”).答案ACEnb解析为了完成变压器的探究，须要运用沟通电源变压，故选用多用电表的沟通电压挡.为了让变压效果明显须要含有闭合铁芯的原、副线圈.由于有漏磁，所以副线圈测量电压应当小于理论变压值，即nb为输入端，na为输出端.例5(2024·金华十校高二上学期期末)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的试验中，若某同学试验时，遗忘把如图4甲中的变压器铁芯A组装到变压器铁芯B上，组装后的变压器如图乙所示.在铁芯上的原、副线圈匝数分别为n1＝800匝和n2＝200匝，原线圈两端与u＝12eq\r(2)sin314t(V)的沟通电源相连，则副线圈两端电压的有效值可能是()图4A.0.6VB.3VC.3eq\r(2)VD.12V答案A解析原线圈两端电压有效值为U1＝eq\f(12\r(2),\r(2))V＝12V，假如把题图甲中的变压器铁芯A组装到变压器铁芯B上，则依据变压器原理U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(200,800)×12V＝3V；由于该同学遗忘了把题图甲中的变压器铁芯A组装到变压器铁芯B上，导致“漏磁”，则副线圈两端电压将小于3V，故选A.1.(试验原理与操作)如图5所示是“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的试验示意图，a线圈接沟通电源，b线圈接沟通电压表，在试验过程中()图5A.只增加b线圈的匝数，电压表的示数肯定增大B.只增加a线圈的匝数，电压表的示数肯定增大C.同时增加a、b两线圈的匝数，电压表的示数肯定增大D.只变更a线圈两端的电压，电压表的示数不变答案A解析电压表示数设为Ub，沟通电源电压设为Ua，则eq\f(Ub,Ua)＝eq\f(nb,na)，所以只增加nb，Ub肯定增大，A正确；而只增加na，Ub肯定减小，B错误；而na、nb都增加，则Ub不肯定增大，C错误；变更Ua，Ub肯定变更，D错误.2.(试验原理与操作)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的试验中，试验室中备有下列可供选择的器材：A.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)B.条形磁铁C.直流电源D.多用电表E.开关、导线若干上述器材在本试验中不必用到的是________(填器材前的序号)，本试验中还需用到的器材有______________.答案BC低压沟通电源解析探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系，须要知道原、副线圈的匝数，可拆变压器就能满意条件，故A必用到.变压器的原理是互感现象，是原线圈磁场的变更引起副线圈产生感应电动势，所以不须要外界的磁场，故B不必用到.假如原线圈中接的是直流电源，则副线圈中不会有感应电动势产生，故C不必用到，须要用到低压沟通电源.探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系，须要测电压，所以须要一个测电压的仪器，故D必用到.做电学试验，当然须要用到开关、导线，故E必用到.3.(探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系)(2024·杭州六校高二其次学期联考)某学生选用匝数可调的可拆变压器来做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”试验时，原线圈接在学生电源上，用多用电表测量副线圈的电压.(1)下列操作正确的是________.A.原线圈接直流电压，电表用直流电压挡B.原线圈接直流电压，电表用沟通电压挡C.原线圈接沟通电压，电表用直流电压挡D.原线圈接沟通电压，电表用沟通电压挡(2)该学生接着做试验，在电源电压不变的状况下，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，视察到副线圈两端的电压增大；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，视察到副线圈两端的电压________(选填“增大”“减小”或“不变”).答案(1)D(2)减小4.(探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系)(2024·丽水、衢州、湖州三地市9月教学质量检测)(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的试验中，下列器材须要的有________.A.干电池组 B.滑动变阻器C.直流电压表 D.多用电表E.学生电源(2)如图6，当左侧线圈“0”“16”间接入9V电压时，右侧线圈“0”“4”接线柱间输出电压可能是________.A.3.1VB.2.5VC.1.7V图6答案(1)DE(2)C5.(综合考查)在“探究变压器两个线圈的电压关系”的试验中，操作步骤如下：①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；②闭合电源开关，用多用电表的沟通电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；③将匝数较多的一组线圈接到学生电源的沟通电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；④将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤.(1)以上操作的合理依次是________(只填步骤前数字序号)；(2)如图7所示，在试验中，两线圈的匝数n1＝1600，n2＝400，当将n1做原线圈时，U1＝16V，副线圈两端电压U2＝4V；原线圈与副线圈对调后，当U1′＝8V时，U2′＝32V，那么可初步确定，变压器两个线圈的电压U1、U2与线圈匝数n1、n2的关系是________.图7答案(1)①③②④(2)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)解析(1)在“探究变压器两个线圈的电压关系”的试验中，首先将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；再