2024届高考物理一轮总复习第十一章交变电流电磁振荡与电磁波传感器第4讲实验-探究变压器原副线圈电压与匝数的关系学案.docx

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1、第4讲实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系一、基本原理与操作1原理装置图2操作要领安装按照原理装置图安装实验仪器，其中多用电表选择交流电压挡操作测量原、副线圈的电压，并记录原、副线圈的匝数列表把测得的原、副线圈的电压和匝数记录到表中，分析电压与匝数之间的关系二、实验核心关键点1数据处理(1)控制变量法：保持n1、U1不变，改变n2的值，记录n2、U2的大小；保持U1、n2不变，改变n1的值，记录n1、U2的大小。(2)列表分析：把实验数据填入表中，研究测量的数据，可发现在实验误差允许的范围内，理想变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比等于两个线圈的匝数n1、n2之比。2注意事项(1)要事

2、先推测副线圈两端电压的可能值。(2)为了人身安全，只能使用低压交流电压，所用电压不要超过12 V，即使这样，通电时不要用手接触裸露的导线、接线柱。(3)为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定电压后再选择适当的挡位进行测量。(4)连接电路后要由同组的几位同学分别独立检查，然后请老师确认，只有这时才能接通电源。3误差分析(1)由于漏磁，通过原、副线圈的每一匝的磁通量不严格相等造成误差。(2)原、副线圈有电阻，原、副线圈中的焦耳热损耗(铜损)造成误差。(3)铁芯中有磁损耗，产生涡流造成误差。考查点(一)实验原理与操作1物理研究课上，同学们用可拆变压器“探究变压器原副

3、线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示：(1)下列说法正确的是_；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”C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D测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量E变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈F变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用(2)如图丙所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可

4、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解析：(1)为确保实验安全，实验中要求副线圈匝数小于原线圈匝数，使得次级电压较小，故A错误；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”测量，故B错误；实验时可采用控制变量法，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，故C正确；测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确

5、定电压后再选用适当的挡位进行测量，防止烧坏电压表，故D正确；变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用，故E错误，F正确。(2)变压器线圈通电会产生磁场，而变压器上端的横条相当于磁铁，下端对横条有吸引力作用，因此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；仅增加原线圈匝数，副线圈两端电压将减小，小灯泡亮度将变暗，故B错误；若仅增加副线圈绕制的圈数，副线圈两端电压增大，小灯泡消耗的功率变大，学生电源输出的功率变大，有可能会使学生电源的过载指示灯亮起，故C正确。答案：(1)CDF

6、 (2)AC2有一个教学用的可拆变压器，其铁心粗细一致，如图所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B(内部导线电阻率、横截面积相同)，线圈外部还可以再绕线圈。(1)某同学用多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图中的a、b位置，则A线圈的电阻为_，由此可推断_(选填“A”或“B”)线圈的匝数较多。(2)如果把该变压器看作理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请完成以下实验步骤：用绝缘导线在线圈B上绕制n匝线圈；将A线圈与低压交流电源相连接；用多用电表的“交流电压”挡分别测量A线圈的输入电压UA和_(选填“绕制”或“

7、B”)线圈的输出电压U；则A线圈的匝数为_(用已知和测得量的符号表示)。解析：(1)多用电表欧姆挡读数指针指示值倍率。A的读数为24，倍率为“1”，所以电阻为24 。根据电阻定律，导线越长，电阻越大，因为A的电阻比B大，所以A线圈匝数多。(2)因为要测量A线圈匝数，所以要把A线圈与低压交流电源相连接。变压器输入、输出电压都是交流电，所以要用交流电压挡测绕制线圈的输出电压U。根据变压器电压比等于匝数比，有，所以nAn。答案：(1)24A(2)绕制n3.在探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系实验中，小李同学采用了如图所示的可拆式变压器(铁芯不闭合)进行研究。(1)实验还需下列器材中的_；(2)实验

8、中，上图中变压器的原线圈接“0、8”接线柱，副线圈接线“0、4”接线柱，当副线圈所接电表的示数为5.0 V，则所接电源电压挡位可能为_。A18.0 V B10.0 VC5.0 V D2.5 V解析：(1)本实验中，变压器的原线圈应接在交流电源上；为了知道原、副线圈的电压比和线圈匝数比之间的关系，还需要用交流电压表。故学生电源和交流电压表两个器材不能缺少。(2)理想变压器原、副线圈电压和匝数的关系为；若变压器的原线圈接“0、8”接线柱，副线圈接线“0、4”接线柱，则原、副线圈匝数比为2，则原线圈两端电压U1U210 V；本题中可拆变压器并非理想变压器，存在漏磁现象，要使副线圈所接电压表示数为5

9、V，则原线圈电压必须大于10 V，故选A。答案：(1)BC(2)A考查点(二)数据处理与误差分析4一个教学用的简易变压器，两线圈的匝数未知，某同学想用所学变压器的知识测定两线圈的匝数。(1)为完成该实验，除了选用电压表、导线外，还需要选用低压_(填“直流”或“交流”)电源。(2)该同学在变压器铁芯上绕10匝绝缘金属导线C，然后将简易变压器的A、B两线圈依次接电源，用电压表分别测出线圈A，线圈B及线圈C两端的电压，记录在下面的表格中，则线圈A的匝数为_匝，线圈B的匝数为_匝。A线圈电压B线圈电压C线圈电压8.0 V3.8 V0.2 V(3)为减小线圈匝数的测量误差，你认为绕制线圈C的匝数应该_(

10、填“多一些”“少一些”)更好。解析：(1)需要选用低压交流电，才能产生交变的磁场。(2)根据变压器原理有：解得：nAnC400匝同理有：解得：nBnC190匝。(3)根据，可知C的匝数越多，C的电压示数越大，测量更准确，故线圈C的匝数应该多一些。答案：(1)交流(2)400190(3)多一些5(2022广州模拟)(1)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，下列器材在实验中不必用到的有_。(2)若在实验中用匝数N1400匝和N2800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1234U1/V0.901.401.902.40U2/V2.003.014.025.02A.N1一定是原线圈 BN2一定是原线圈CN1可能是副线圈 DN2可能是副线圈解析：(1)该实验要用低压交流电源和交流电表，所以不需要干电池和滑动变阻器。故选A、C。(2)已知N1400匝和N2800匝，表格中每组数据都可以看出电压之比，由此可知此变压器不是理想变压器，原因是漏磁从而导致匝数比变大，N2一定是原线圈，N1一定是副线圈。故选B。答案：(1)AC(2)B