新高考物理一輪復(fù)習(xí)重難點練習(xí)實驗14 探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系（原卷版）

實驗14探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系1.會用實驗探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系，體會控制變量法，了解實驗誤差.2.知道變壓器的工作原理，掌握變壓器的特點，并能分析、解決實際問題.1．實驗原理(1)實驗電路圖(如圖所示)：(2)實驗方法采用控制變量法①n1、U1一定，研究n2和U2的關(guān)系．②n2、U1一定，研究n1和U2的關(guān)系．2．實驗器材學(xué)生電源(低壓交流電源，小于12V)1個、可拆變壓器1個、多用電表1個、導(dǎo)線若干．3．實驗過程(1)保持原線圈的匝數(shù)n1和電壓U1不變，改變副線圈的匝數(shù)n2，研究n2對副線圈電壓U2的影響．①估計被測電壓的大致范圍，選擇多用電表交流電壓擋適當(dāng)量程，若不知道被測電壓的大致范圍，則應(yīng)選擇交流電壓擋的最大量程進行測量．②組裝可拆變壓器：把兩個線圈穿在鐵芯上，閉合鐵芯，用交流電壓擋測量輸入、輸出電壓．(2)保持副線圈的匝數(shù)n2和原線圈兩端的電壓U1不變，研究原線圈的匝數(shù)對副線圈電壓的影響．重復(fù)(1)中步驟．4．?dāng)?shù)據(jù)處理由數(shù)據(jù)分析變壓器原、副線圈兩端電壓U1、U2之比與原、副線圈的匝數(shù)n1、n2之比的關(guān)系．5．注意事項(1)在改變學(xué)生電源電壓、線圈匝數(shù)前均要先斷開電源開關(guān)，再進行操作．(2)為了人身安全，學(xué)生電源的電壓不能超過12V，通電時不能用手接觸裸露的導(dǎo)線和接線柱．(3)為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測，大致確定被測電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M行測量．【典例1】（2022·全國·高三課時練習(xí)）某同學(xué)在實驗室進行“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實驗。（1）下列實驗器材必需要用的有___________（選填字母代號）。A．干電池組

B．學(xué)生電源C．多用電表

D．直流電壓表E．滑動變阻器

F．條形磁體G．可拆變壓器（鐵芯、兩個已知匝數(shù)的線圈）（2）下列說法正確的是___________（選填字母代號）。A．為確保實驗安全，實驗中要求原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù)B．要研究副線圈匝數(shù)對副線圈電壓的影響，應(yīng)該保持原線圈電壓、匝數(shù)不變，改變副線圈的匝數(shù)C．測量電壓時，先用最大量程試測，大致確定電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M行測量D．變壓器開始正常工作后，鐵芯導(dǎo)電，把電能由原線圈輸送到副線圈（3）該同學(xué)通過實驗得到了如下表所示的實驗數(shù)據(jù)，表中n1、n2分別為原、副線圈的匝數(shù)，U1、U2分別為原、副線圈的電壓，通過實驗數(shù)據(jù)分析可以得到的實驗結(jié)論是：___________。實驗次數(shù)n1/匝n2/匝U1/VU2/V1160040012.12.90280040010.24.95340020011.95.92【典例2】（2022·全國·高三專題練習(xí)）某學(xué)校高二（9）班物理實驗課上，同學(xué)們用可拆變壓器探究“變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”。可拆變壓器如圖甲、乙所示。（1）下列說法正確的是___________。A．為確保實驗安全，實驗中要求原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù)B．變壓器原線圈接低壓交流電時，可以用多用電表的“直流電壓擋”測量副線圈電壓C．測量副線圈電壓時，先用中間擋位的量程試測，大致確定后再選用適當(dāng)?shù)膿跷籇．研究副線圈匝數(shù)對副線圈電壓的影響時，需保持原線圈電壓、匝數(shù)不變，改變副線圈的匝數(shù)（2）變壓器鐵芯是由相互絕緣的薄硅鋼片平行疊壓而成的，而不是采用一整塊硅鋼，這樣設(shè)計的原因是___________。A．減小渦流，提高變壓器的效率B．增大渦流，提高變壓器的效率C．增大鐵芯中的電阻，以產(chǎn)生更多的熱量（3）一位同學(xué)實驗時，發(fā)現(xiàn)兩個線圈的導(dǎo)線粗細不同。他選擇的原線圈為800匝，副線為400匝，原線圈接學(xué)生電源的正弦交流輸出端“6V”擋位，測得副線圈的電壓為3.2V。則下列分析正確的是___________。A．原線圈導(dǎo)線比副線圈導(dǎo)線粗B．學(xué)生電源實際輸出電壓大于標(biāo)注的“6V”C．原線圈實際匝數(shù)與標(biāo)注的“800”不符，應(yīng)大于800D．副線圈實際匝數(shù)與標(biāo)注的“400”不符，應(yīng)小于400【典例3】（2022·北京大興精華學(xué)校三模）物理實驗一般都涉及實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數(shù)據(jù)分析等。例如：（1）實驗儀器。下表是用圖1中的多用電表進行測量的四次記錄，a、b分別為測量時的指針位置。其中有的記錄了量程（或倍率）但沒有記錄讀數(shù)，有的記錄了讀數(shù)但沒有記錄量程（或倍率），請你填寫表格中的各個空格。序號所測物理量量程或倍率指針讀數(shù)①直流電壓5Va______②直流電流______a11.3mA③電阻______a5.0×103Ω④電阻×100Ωb______（2）數(shù)據(jù)分析。某學(xué)生選用匝數(shù)可調(diào)的可拆變壓器（視為理想變壓器），如圖2所示，做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實驗時，保持原線圈匝數(shù)和電壓不變，改變副線圈的匝數(shù)，可以研究副線圈匝數(shù)n2對輸出電壓U2的影響。以U2為縱坐標(biāo)，n2為橫坐標(biāo)。在圖3中畫出變壓器的輸出電壓U2與其匝數(shù)n2關(guān)系圖像的示意圖______，并說明U2-n2圖像斜率的物理意義。______【典例4】（2022·北京·清華附中模擬預(yù)測）某實驗小組用可拆變壓器探究“變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”，可拆變壓器如圖所示。（1）以下給出的器材中，本實驗需要用到的是___________；A．干電池B．學(xué)生電源C．實驗室用電壓表D．多用電表（2）關(guān)于本實驗，下列說法正確的是___________；A．為確保實驗安全，實驗中要求原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù)B．因為使用的電壓較低，通電時可直接用手接觸裸露的導(dǎo)線進行連接C．實驗時可以保持原線圈電壓、匝數(shù)不變，改變副線圈的匝數(shù)，探究副線圈匝數(shù)對副線圈電壓的影響D．變壓器開始正常工作后，通過鐵芯導(dǎo)電將電能從原線圈傳遞到副線圈（3）某次實驗中，用匝數(shù)SKIPIF1<0匝和SKIPIF1<0匝的線圈實驗，測量的數(shù)據(jù)如下表所示，下列說法中正確的是___________；Ua/V1.802.803.804.90Ub/V4.006.018.029.98A．原線圈的匝數(shù)為na，用較粗導(dǎo)線繞制

B．副線圈的匝數(shù)為na，用較細導(dǎo)線繞制C．原線圈的匝數(shù)為nb，用較細導(dǎo)線繞制

D．副線圈的匝數(shù)為nb，用較粗導(dǎo)線繞制（4）為了減小能量傳遞過程中的損失，鐵芯是由相互絕緣的硅鋼片平行疊成。作為橫檔的鐵芯Q的硅鋼片應(yīng)按照下列哪種方法設(shè)計___________。A．

B．

C．

D．

【典例5】（2022·北京一七一中高三階段練習(xí)）在“探究變壓器線圈兩端的電壓和匝數(shù)的關(guān)系”實驗中，可拆變壓器如圖所示。（1）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（2）觀察兩個線圈的導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)粗細不同，導(dǎo)線粗的線圈匝數(shù)_________；（填“多”或“少”）（3）以下給出的器材中，本實驗需要用到的是_________；（填字母）A．干電池

B．學(xué)生電源

C．實驗室用電壓表

D．多用電表（4）為了保證安全，低壓交流電源的電壓不要超過_________；（填字母）A．2V

B．12V

C．50V（5）在實際實驗中將電源接在原線圈的“0”和“8”兩個接線柱之間，用電表測得副線圈的“0”和“4”兩個接線柱之間的電壓為3.0V，則原線的輸入電壓可能為_________；（填字母）A．1.5V

B．6.0V

C．7.0V（6）等效法、理想模型法是重要的物理學(xué)方法，合理采用物理學(xué)方法會讓問題變得簡單，這體現(xiàn)了物理學(xué)科“化繁為簡”之美。理想變壓器是一種理想化模型。如圖所示，心電圖儀（將心肌收縮產(chǎn)生的脈動轉(zhuǎn)化為電壓脈沖的儀器，其輸出部分可以等效為左側(cè)虛線框內(nèi)的交流電源和定值電阻SKIPIF1<0串聯(lián)）與一理想變壓器的原線圈連接，一可變電阻R與該變壓器的副線圈連接，原副線圈的匝數(shù)分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0（右側(cè)虛線框內(nèi)的電路也可以等效為一個電阻）。在交流電源的電壓有效值SKIPIF1<0不變的情況下，在調(diào)節(jié)可變電阻R的過程中，當(dāng)SKIPIF1<0_________時，R獲得的功率最大?！镜淅?】（2022·江蘇南京·模擬預(yù)測）做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實驗。（1）以下給出的器材中，本實驗需要用到的有__________。（填選項字母）A．

B．

C．D．

E.（2）下列說法正確的是__________A．變壓器工作時副線圈電壓頻率與原線圈不相同B．實驗中要通過改變原、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系，需要運用的科學(xué)方法是控制變量法C．為了人身安全，實驗中只能使用低壓直流電源，電壓不要超過12VD．繞制降壓變壓器原、副線圈時，副線圈導(dǎo)線應(yīng)比原線圈導(dǎo)線粗一些好（3）實驗中，可拆變壓器如圖所示，為了減小渦流在鐵芯中產(chǎn)生的熱量，鐵芯是由相互絕緣的硅鋼片平行疊成，硅鋼片應(yīng)平行于平面__________。A．SKIPIF1<0

B．SKIPIF1<0

C．SKIPIF1<0

D．SKIPIF1<0（4）由于交變電流的電壓是變化的，所以實驗中測量的是電壓的__________值（選填“平均”、“有效”或“最大”）；某次實驗操作，副線圈所接多用電表的讀數(shù)如圖甲所示，其對應(yīng)的選擇開關(guān)如圖乙所示，則此時電表讀數(shù)為________