2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)微專題小練習(xí)交變電流電磁場和電磁波專題78實(shí)驗(yàn)：探究變壓器原副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系利用傳感器制作簡單的自動(dòng)控制電路

專題78實(shí)驗(yàn)：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系利用傳感器制作簡單的自動(dòng)控制電路1．某校高二物理興趣小組為探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系，把沒有用導(dǎo)線相連的兩個(gè)線圈套在同一閉合的鐵芯上，一個(gè)線圈連到學(xué)生電源的輸出端，另一個(gè)線圈連到小燈泡上，如圖所示，請(qǐng)回答下列問題：(1)線圈應(yīng)連到學(xué)生電源的________(填“直流”或“交流”)輸出端；(2)某同學(xué)將與電源相連的線圈匝數(shù)增加，其余裝置不變繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，燈泡亮度將________(填“變亮”或“變暗”)，這說明燈泡兩端的電壓________(填“變大”或“變小”)；(3)在某次實(shí)驗(yàn)中，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為120匝和60匝，學(xué)生電源輸出電壓為8.2V，考慮到實(shí)際使用的變壓器不是理想變壓器，則用多用電表測得燈泡兩端的電壓________(填“大于”“等于”或“小于”)4.1V．答案：(1)交流(2)變暗變小(3)小于解析：(1)變壓器的工作基礎(chǔ)是線圈之間的互感作用，所以原線圈需要接入交流輸出端從而實(shí)現(xiàn)變壓．(2)副線圈兩端電壓為U2＝eq\f(n2,n1)U1，將與電源相連的線圈匝數(shù)n1增加，其余裝置不變，則U2減小，燈泡亮度將變暗，說明燈泡兩端的電壓變?。?3)考慮到實(shí)際使用的變壓器不是理想變壓器，即存在功率損失，則原、副線圈兩端電壓之比小于匝數(shù)比，所以用萬用電表測得燈泡兩端的電壓小于4.1V.2．[2024·云南昆明市期中考試]物理實(shí)驗(yàn)課上，同學(xué)們用可拆變壓器探究“變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”．可拆變壓器如圖甲、乙所示．(1)為了確保實(shí)驗(yàn)的安全，下列做法正確的是________．A．為了人身安全，只能使用低壓直流電源，所用電壓不要超過12VB．即使副線圈不接用電器，原線圈也不能長時(shí)間通電C．為使接觸良好，通電時(shí)應(yīng)用手直接捏緊裸露的接線柱D．為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時(shí)，先用最大量程擋試測(2)觀察變壓器的鐵芯，它的結(jié)構(gòu)和材料是______．A．整塊硅鋼鐵芯B．整塊不銹鋼鐵芯C．絕緣的銅片疊成D．絕緣的硅鋼片疊成(3)觀察兩個(gè)線圈的導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)粗細(xì)不同，導(dǎo)線粗的線圈匝數(shù)________(填“多”或“少”).(4)實(shí)驗(yàn)中原、副線圈的電壓之比與它們的匝數(shù)之比有微小差別，原因可能是________．(填字母代號(hào))A．原、副線圈上通過電流發(fā)熱B．鐵芯在交變磁場作用下發(fā)熱C．變壓器鐵芯漏磁D．原線圈輸入電壓發(fā)生變化答案：(1)BD(2)D(3)少(4)ABC解析：(1)變壓器工作需要交流電，因此，為了人身安全，只能使用低壓交流電源，所用電壓不要超過12V，A錯(cuò)誤；即使副線圈不接用電器，原線圈處于空載也有一定的電損，則原線圈也不能長時(shí)間通電，B正確；實(shí)驗(yàn)通電時(shí)，若用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱等檢查電路，這樣無形之中，將人體并聯(lián)電路中，導(dǎo)致所測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，C錯(cuò)誤；使用多用電表測電壓時(shí)，為了多用電表的安全，先用最高量程擋試測，再選用恰當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量，D正確．(2)觀察變壓器的鐵芯，由于渦流在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生熱量，所以它的結(jié)構(gòu)是絕緣的硅鋼片疊成，D正確．(3)觀察兩個(gè)線圈的導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)粗細(xì)不同，根據(jù)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，匝數(shù)少的電流大，則導(dǎo)線越粗，即導(dǎo)線粗的線圈匝數(shù)少．(4)原副線圈上通過的電流發(fā)熱，鐵芯在交變磁場作用下發(fā)熱，都會(huì)使變壓器輸出功率發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電壓比與匝數(shù)比有差別，A、B正確；變壓器鐵芯漏磁，從而導(dǎo)致電壓比與匝數(shù)比有差別，C正確；原線圈輸入電壓發(fā)生變化，不會(huì)影響電壓比和匝數(shù)比，D錯(cuò)誤．3．[2023·湖南卷]某探究小組利用半導(dǎo)體薄膜壓力傳感器等元件設(shè)計(jì)了一個(gè)測量微小壓力的裝置，其電路如圖(a)所示，R1、R2、R3為電阻箱，RF為半導(dǎo)體薄膜壓力傳感器，C、D間連接電壓傳感器(內(nèi)阻無窮大).(1)先用歐姆表“×100”擋粗測RF的阻值，示數(shù)如圖(b)所示，對(duì)應(yīng)的讀數(shù)是________Ω；(2)適當(dāng)調(diào)節(jié)R1、R2、R3，使電壓傳感器示數(shù)為0，此時(shí)，RF的阻值為________(用R1、R2、R3表示)；(3)依次將0.5g的標(biāo)準(zhǔn)砝碼加載到壓力傳感器上(壓力傳感器上所受壓力大小等于砝碼重力大小)，讀出電壓傳感器示數(shù)U，所測數(shù)據(jù)如下表所示：次數(shù)123456砝碼質(zhì)量m/g0.00.51.01.52.02.5電壓U/mV057115168220280根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖(c)上描點(diǎn)，繪制U-m關(guān)系圖線；(4)完成前面三步的實(shí)驗(yàn)工作后，該測量微小壓力的裝置即可投入使用．在半導(dǎo)體薄膜壓力傳感器上施加微小壓力F0，電壓傳感器示數(shù)為200mV，則F0大小是________N(重力加速度取9.8m/s2，保留兩位有效數(shù)字)；(5)若在步驟(4)中換用非理想毫伏表測量C、D間電壓，在半導(dǎo)體薄膜壓力傳感器上施加微小壓力F1，此時(shí)非理想毫伏表讀數(shù)為200mV，則F1________F0(填“>”“＝”或“<”).答案：(1)1000(2)eq\f(R1R3,R2)(3)(4)1.7×10－2(5)>解析：(1)歐姆表讀數(shù)為10×100Ω＝1000Ω(2)當(dāng)電壓傳感器讀數(shù)為零時(shí)，CD兩點(diǎn)電勢相等，即UCB＝UDB即eq\f(UAB,R1＋RF)RF＝eq\f(UAB,R2＋R3)R3解得RF＝eq\f(R1R3,R2)(3)繪出U-m圖像如圖(4)由圖像可知，當(dāng)電壓傳感器的讀數(shù)為200mV時(shí)，所放物體質(zhì)量為1.75g，則F0＝mg＝1.75×10－3×9.8N＝1.7×10－2N(5)可將CD以外的電路等效為新的電源，CD兩點(diǎn)電壓看做路端電壓，因?yàn)閾Q用非理想電壓傳感器當(dāng)讀數(shù)為200mV時(shí)，實(shí)際CD間斷路(接理想電壓傳感器)時(shí)的電壓大于200mV，則此時(shí)壓力傳感器的讀數(shù)F1>F0.4．為節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境，公共場所使用聲、光控照明系統(tǒng)，聲、光控開關(guān)需要同時(shí)滿足光線較暗、有活動(dòng)聲音時(shí)才打開的工作要求(電源及電流表內(nèi)阻不計(jì))，其示意圖如圖甲所示．(1)聲控開關(guān)和光控開關(guān)的連接方式為________(填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)；(2)其中光控開關(guān)的結(jié)構(gòu)如圖乙所示，現(xiàn)用多用電表測量電磁繼電器的等效電阻，將多用電表的選擇開關(guān)置于“×1”擋，再將紅、黑表筆________，調(diào)零后，測量的示數(shù)如圖丁所示，則電磁繼電器的等效電阻為________Ω.光敏電阻的阻值隨照度(照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)，照度越大，單位為lx)的變化關(guān)系如圖丙所示，由圖丙可知隨光照強(qiáng)度的增加，光敏電阻的阻值________；(3)已知光控開關(guān)的電源電動(dòng)勢為3.0V，電阻箱的阻值為10Ω.若設(shè)計(jì)要求當(dāng)流過電磁繼電器的電流為0.05A時(shí)，光控開關(guān)閉合，則此時(shí)的照度約為________lx.為了節(jié)約用電，需要降低光照度值，應(yīng)該把電阻箱的阻值調(diào)________．答案：(1)串聯(lián)(2)短接20減小(3)0.6小解析：(1)因要同時(shí)滿足光線較暗、有活動(dòng)聲音時(shí)才打開的要求，所以光控和聲控開關(guān)必須是串聯(lián)關(guān)系．(2)多用電表測電阻的步驟是機(jī)械調(diào)零，選擋位，再歐姆調(diào)零，最后測量讀數(shù)．所以選擋后應(yīng)進(jìn)行歐姆調(diào)零，即將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指在表盤右側(cè)零刻線上．歐姆表的讀數(shù)可估讀一位或不估讀．電磁繼電器的等效電阻為20×1＝20Ω，觀察