2023届新高考新教材物理人教版一轮学案-第十一章创新实验课(14)　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系.docx

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1、实验基础知识一、实验基本技能1实验目的探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系2实验原理(1)如图所示，变压器是由原线圈、副线圈和铁芯组成的电流通过原线圈时在铁芯中产生磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，副线圈就存在输出电压(2)本实验通过与副线圈相连接的多用电表，观察原线圈电压变化时，副线圈输出电压的变化；通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系3实验器材可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)、多用电表、低压交流电源、导线若干4实验步骤(1)要先估计被测电压的大致范围，再选择恰当的量程，若不知道被测电压的大致范围，

2、则应选择交流电压的最大量程进行测量(2)把两个线圈穿在铁芯上，闭合铁芯(3)用交流电压表测量输入、输出电压(4)改变输入端电压，重新测量输入、输出端电压(5)改变线圈匝数，重新测量输入、输出端电压 .二、规律方法总结1数据处理(1)分析实验数据记录表：1234U1 U2 n1n2U1/U2n1/n2 (2)实验结果分析及结论得出：在误差允许的范围内，变压器线圈两端的电压与匝数成正比，数学表达式为：.2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3注意事项(1)要事

3、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源，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，先用最大量程挡测试，大致确定电压后再选择适当的挡位进行测量命题点一实验原理与操作(2021北京西城质检)物理研究课上，同学们用可拆变压器“探究变压器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)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源，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

4、，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

5、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源，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正确故选CDF.(2)变压器线圈通电会产生磁场，而变压器上

6、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(2)AC对点演练1有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B，线圈外部还可以绕线(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，由此可推断_线圈的匝数较多(选填“A”或“

7、B”)(2)如果把它看成理想变压器，现要测定A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)解析：(1)欧姆表示数等于指针示数与挡位的乘积，用同一挡位测电阻，指针偏角越大，所测电阻阻值越小，指针偏角越小，电阻阻值越大，由题图所示可知，a位置指针偏角小，线圈A的电阻大，线圈A的匝数较多(2)实验步骤：用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U；用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UA，由可得线圈A的匝数nAn.答案：(1)A(2)见解析命题点二数据处理与误

8、差分析某研究性学习小组的同学想用220 V交流电源作为某小型电器的电源他先制作了一个交流变为直流的整流器，但是这个整流器需要用6 V的交流电源，于是他又添置了一台220 V/6 V的变压器，如图所示他看到这个变压器上有a、b、c、d四个引出线头，且a、d引线比b、c引线粗(1)他不知道如何接法，也没有相应的说明书你觉得正确的接法是a、d端接_(选填“220 V”或“6 V”)(2)这台220 V/6 V的理想变压器接6 V的线圈匝数是300匝，则接220 V的线圈匝数是_匝(3)为了进一步探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系，他又取匝数na80匝和nb160匝的一个变压器重新接在电源上，测量结

9、果记录如下，则接电源的是_(选填“na”或“nb”)Ua/V1.802.803.80Ub/V4.006.018.02解析：(1)因为理想变压器的输入功率等于输出功率，采用的是降压变压器，根据PUI可知，副线圈中的电流大，为了减小输电线上功率的损失，副线圈电线电阻要小，由公式R知，引线要粗，故a、d端接6 V.(2)根据变压器工作原理知，若理想变压器接6 V的线圈匝数是300匝，则接220 V的线圈匝数是11 000匝(3)理想变压器忽略变压器的损耗，但是一些小型的变压器却不能忽略这些损耗，考虑到这些因素，变压器副线圈两端的电压要小于理论值，结合表格中的数据可知接电源的应该是匝数多的线圈，所以接

10、电源的是nb.答案：(1)6 V(2)11 000(3)nb对点演练2在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，操作步骤如下：将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤(1)以上操作的合理顺序是_(只填步骤前数字序号)(2)如图所示，在实验中，两线圈的匝数n11600，n2400，当将n1做原线圈时，U116 V，副线圈两端电压U24 V；原线圈与副线圈对调后，当U18 V时，U232 V，那么可初步确定，变

11、压器两个线圈的电压U1、U2与线圈匝数n1、n2的关系是_解析：(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，首先将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；再将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，连上小灯泡；闭合电源开关，用多用电压表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；最后将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤故合理的顺序是.(2)两线圈的匝数n11600，n2400，当将n1做原线圈时，U116 V，副线圈两端电压U24 V；当原线圈与副线圈对调后，U18 V时，U232 V，此时U2为原线圈的电压，而U1为副线圈的电压；由以上数据可得.答案：(1)(

12、2)3(2021东营质检)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验中(1)为了确保实验的安全，下列做法正确的是_A为了人身安全，只能使用低压直流电源，所用电压不要超过12 VB连接好电路后，可不经检查电路是否正确，直接接通电源C因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱D为了多用表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测(2)多用表刻度盘上交流电压的刻度是_(选填“均匀”或“不均匀”)的(3)某实验小组通过实验，记录的数据如下表：原线圈匝数n1/匝100200400400副线圈匝数n2/匝400400200800原线圈两端的电压U1/V1.964.908.004.

13、86副线圈两端的电压U2/V7.809.763.909.64通过分析实验数据可得出的实验结论是_.(4)一次实验中，变压器原、副线圈的匝数分别为400匝和200匝，测得的电压分别为8.00 V和3.90 V，据此可知电压比与匝数比并不相等，主要原因是_(至少说出两个原因)解析：(1)变压器是改变电压，因此为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不超过12 V，故A错误；实验通电时，不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，防止发生触电，故C错误；连接好电路，需经检查后才可接通电源，故B错误；使用多用电表测电压时，先用最高量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，故D正确(2)由多用电表的表盘可知，多用电表刻度盘上交流电压的刻度是不均匀的(3)通过分析实验数据可得出的实验结论是，在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比(4)电压比与匝数比并不相等，主要原因是变压器是不理想的，有漏磁、铁芯发热、导线发热等影响输出电压答案：(1)D(2)不均匀(3)在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比(4)有漏磁、铁芯发热、导线发热等影响输出电压