2022版高考物理一轮复习实验抢分专练十五探究变压器原副线圈电压与匝数的关系课件苏教版
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实验抢分专练(十五) 电压与匝数的关系 (建议用时40分钟)
探究变压器原、副线圈
1．如图所示，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”的实验 中，下列说法正确的是( )
A.用可拆变压器，无法改变原、副线圈的匝数 B．测量原、副线圈的电压，可用“测定电池的电动势和内阻”实验中的直流电压表 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，改变副线圈的匝数，研究其对 副线圈电压的影响
【加固训练】 1．在课堂演示探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系实验中，利用小灯泡定性 判断变压器线圈两端的电压与匝数的关系。按如图所示，将长导线按顺时针方向 (从上面看)一匝一匝地绕在铁芯的左边，边绕边观察小灯泡的发光情况，等小灯 泡发出耀眼的强光后，再将导线一匝一匝地退出铁芯，边退边观察小灯泡的发光 情况。
2．(2021·徐州模拟)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学
利用“教学用的可拆变压器”进行探究。
(1)下列器材中，实验需要的器材是__________。
A．干电池
B．低压交流电源
C．220 V 交流电源 D．条形磁铁
E．可拆变压器和导线 F．直流电压表
G．多用电表
(2)关于实验操作，下列说法正确的是_______________。 A．为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不要超过 12 V B．实验通电时，可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路 C．使用多用电表测电压时，先用中等量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量 (3)在实验中，该同学保持原线圈两端的电压及副线圈的匝数不变，仅减小原线圈 的匝数，副线圈两端的电压将__________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
5．(2021·广州模拟)在探究变压器的实验中用匝数 N1＝400 匝和 N2＝800 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__________。
A.N1 一定是原线圈 B．N2 一定是原线圈 C．N1 可能是副线圈 D．N2 可能是副线圈
【解析】已知 N1＝400 匝和 N2＝800 匝，表格中每组数据都可以看出电压之比UU12 <NN12 ＝12 ，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 为副线圈。故选 B。 答案：B
(1)以上操作的合理顺序是__________(只填步骤前的数字序号)。 (2)如图所示，在实验中，两线圈的匝数 n1＝1 600，n2＝400，当将 n1 作为原线圈 时，U1＝16 V，副线圈两端电压 U2＝4 V；原线圈与副线圈对调后，当 U1′＝8 V 时，U2′＝32 V，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__________。
(1)他不知道接法，也没有相应的说明书。你能帮他判断正确的接法是 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。
【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 P＝UI 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＝ρSl 知，引线要粗，故 a、d 接 6 V。 (2)根据变压器工作原理知：UUba ＝NNba ，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。 答案：(1)6 V (2)11 000
你观察到的现象是_________________________________________。 由此你能得出的结论是________________________________________。
【解析】将长导线按顺时针方向一匝一匝地绕在铁芯的左边，再将导线一匝一匝 地退出铁芯，故副线圈匝数先增加后减小，根据变压比公式UU12 ＝nn12 ，小灯泡的 电压先增加后减小，故灯泡先慢慢变亮再慢慢变暗。实验结论为输入电压和原线 圈匝数一定时，副线圈匝数越多，输出电压越高。 答案：灯泡先慢慢变亮，再慢慢变暗 输入电压和原线圈匝数一定时，副线圈匝 数越多，输出电压越高
【解析】(1)“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”要用低压交流电源和交流 电表，不需要干电池、220 V 交流电源、条形磁铁和直流电压表，故 B、E、G 正 确。 (2)为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不要超过 12 V， A 正确；实验通电时，不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，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，C 错误。
谢谢观看！
【解析】变压器是靠电磁感应原理工作的，必须接交流电，故正确的是图乙；理 想变压器电压与匝数成正比，实际变压器不成正比的原因是漏磁、铁芯发热、导 线发热等电能损失。 答案：图乙 漏磁、铁芯发热、导线发热
(3)在实验中，其同学保持原线圈两端的电压及副线圈的匝数不变，仅减小原线圈 的匝数，根据UU12 ＝nn12 可知副线圈两端的电压将增大。 答案：(1)BEG (2)A (3)增大
3．在探究变压器线圈两端的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)下列器材中能测定原副线圈电压的仪器是__________。
(2)实验中，(1)图中变压器的原线圈接“0、8”接线柱，副线圈接“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为________。
Aபைடு நூலகம்18.0 V
B．10.0 V
C．5.0 V
D．2.5 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，能测量交流电压的是多用电表，故选 D。 (2)理想变压器原、副线圈电压和匝数的关系为UU12 ＝nn12 ；若变压器的原线圈接“0、 8”接线柱，副线圈接“0、4”接线柱，则原、副线圈匝数比为nn12 ＝84 ＝2，则原线 圈两端电压 U1＝nn12 U2＝2×5 V＝10 V。本题中可拆变压器并非理想变压器，存在
【解析】选 D。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， 因此需要用可拆卸的变压器研究，选项 A 错误，D 正确。变压器只对交流电压表 有作用，不能处理直流电压，所以选项 B 错误。根据原、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 接线柱，副线圈接 0、4 接线柱，那么副 线圈的电压小于原线圈，所以 C 错误。
【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，接上小灯泡；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；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①③②④。
6．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： ①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上； ②闭合电源开关，用多用电表的交流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交流电源输出端上，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。
(2)两线圈的匝数 n1＝1 600，n2＝400，当将 n1 作为原线圈时，U1＝16 V，副线圈 两端电压 U2＝4 V；当原线圈与副线圈对调后，U1′＝8 V 时，U2′＝32 V，此时 U2′ 为原线圈的电压，而 U1′为副线圈的电压；由以上数据可知UU12 ＝nn12 。 答案：(1)①③②④ (2)UU12 ＝nn12
漏磁现象，要使副线圈所接电压表示数为 5 V，则原线圈电压必须大于 10 V，故 选 A。 答案：(1)D (2)A
4．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。
2．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，电源输出端与变压器线 圈连接方式正确的是__________(选填“图甲”或“图乙”)。变压器原、副线圈的匝数 分别为 120 匝和 60 匝，测得的电压分别为 8.2 V 和 3.6 V，据此可知电压比与匝 数比不相等，主要原因是______________________________。
探究变压器原、副线圈
1．如图所示，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”的实验 中，下列说法正确的是( )
A.用可拆变压器，无法改变原、副线圈的匝数 B．测量原、副线圈的电压，可用“测定电池的电动势和内阻”实验中的直流电压表 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，改变副线圈的匝数，研究其对 副线圈电压的影响
【加固训练】 1．在课堂演示探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系实验中，利用小灯泡定性 判断变压器线圈两端的电压与匝数的关系。按如图所示，将长导线按顺时针方向 (从上面看)一匝一匝地绕在铁芯的左边，边绕边观察小灯泡的发光情况，等小灯 泡发出耀眼的强光后，再将导线一匝一匝地退出铁芯，边退边观察小灯泡的发光 情况。
2．(2021·徐州模拟)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学
利用“教学用的可拆变压器”进行探究。
(1)下列器材中，实验需要的器材是__________。
A．干电池
B．低压交流电源
C．220 V 交流电源 D．条形磁铁
E．可拆变压器和导线 F．直流电压表
G．多用电表
(2)关于实验操作，下列说法正确的是_______________。 A．为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不要超过 12 V B．实验通电时，可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路 C．使用多用电表测电压时，先用中等量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量 (3)在实验中，该同学保持原线圈两端的电压及副线圈的匝数不变，仅减小原线圈 的匝数，副线圈两端的电压将__________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
5．(2021·广州模拟)在探究变压器的实验中用匝数 N1＝400 匝和 N2＝800 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__________。
A.N1 一定是原线圈 B．N2 一定是原线圈 C．N1 可能是副线圈 D．N2 可能是副线圈
【解析】已知 N1＝400 匝和 N2＝800 匝，表格中每组数据都可以看出电压之比UU12 <NN12 ＝12 ，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 为副线圈。故选 B。 答案：B
(1)以上操作的合理顺序是__________(只填步骤前的数字序号)。 (2)如图所示，在实验中，两线圈的匝数 n1＝1 600，n2＝400，当将 n1 作为原线圈 时，U1＝16 V，副线圈两端电压 U2＝4 V；原线圈与副线圈对调后，当 U1′＝8 V 时，U2′＝32 V，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__________。
(1)他不知道接法，也没有相应的说明书。你能帮他判断正确的接法是 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。
【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 P＝UI 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＝ρSl 知，引线要粗，故 a、d 接 6 V。 (2)根据变压器工作原理知：UUba ＝NNba ，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。 答案：(1)6 V (2)11 000
你观察到的现象是_________________________________________。 由此你能得出的结论是________________________________________。
【解析】将长导线按顺时针方向一匝一匝地绕在铁芯的左边，再将导线一匝一匝 地退出铁芯，故副线圈匝数先增加后减小，根据变压比公式UU12 ＝nn12 ，小灯泡的 电压先增加后减小，故灯泡先慢慢变亮再慢慢变暗。实验结论为输入电压和原线 圈匝数一定时，副线圈匝数越多，输出电压越高。 答案：灯泡先慢慢变亮，再慢慢变暗 输入电压和原线圈匝数一定时，副线圈匝 数越多，输出电压越高
【解析】(1)“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”要用低压交流电源和交流 电表，不需要干电池、220 V 交流电源、条形磁铁和直流电压表，故 B、E、G 正 确。 (2)为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不要超过 12 V， A 正确；实验通电时，不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，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，C 错误。
谢谢观看！
【解析】变压器是靠电磁感应原理工作的，必须接交流电，故正确的是图乙；理 想变压器电压与匝数成正比，实际变压器不成正比的原因是漏磁、铁芯发热、导 线发热等电能损失。 答案：图乙 漏磁、铁芯发热、导线发热
(3)在实验中，其同学保持原线圈两端的电压及副线圈的匝数不变，仅减小原线圈 的匝数，根据UU12 ＝nn12 可知副线圈两端的电压将增大。 答案：(1)BEG (2)A (3)增大
3．在探究变压器线圈两端的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)下列器材中能测定原副线圈电压的仪器是__________。
(2)实验中，(1)图中变压器的原线圈接“0、8”接线柱，副线圈接“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为________。
Aபைடு நூலகம்18.0 V
B．10.0 V
C．5.0 V
D．2.5 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，能测量交流电压的是多用电表，故选 D。 (2)理想变压器原、副线圈电压和匝数的关系为UU12 ＝nn12 ；若变压器的原线圈接“0、 8”接线柱，副线圈接“0、4”接线柱，则原、副线圈匝数比为nn12 ＝84 ＝2，则原线 圈两端电压 U1＝nn12 U2＝2×5 V＝10 V。本题中可拆变压器并非理想变压器，存在
【解析】选 D。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， 因此需要用可拆卸的变压器研究，选项 A 错误，D 正确。变压器只对交流电压表 有作用，不能处理直流电压，所以选项 B 错误。根据原、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 接线柱，副线圈接 0、4 接线柱，那么副 线圈的电压小于原线圈，所以 C 错误。
【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，接上小灯泡；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；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①③②④。
6．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： ①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上； ②闭合电源开关，用多用电表的交流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交流电源输出端上，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。
(2)两线圈的匝数 n1＝1 600，n2＝400，当将 n1 作为原线圈时，U1＝16 V，副线圈 两端电压 U2＝4 V；当原线圈与副线圈对调后，U1′＝8 V 时，U2′＝32 V，此时 U2′ 为原线圈的电压，而 U1′为副线圈的电压；由以上数据可知UU12 ＝nn12 。 答案：(1)①③②④ (2)UU12 ＝nn12
漏磁现象，要使副线圈所接电压表示数为 5 V，则原线圈电压必须大于 10 V，故 选 A。 答案：(1)D (2)A
4．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。
2．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，电源输出端与变压器线 圈连接方式正确的是__________(选填“图甲”或“图乙”)。变压器原、副线圈的匝数 分别为 120 匝和 60 匝，测得的电压分别为 8.2 V 和 3.6 V，据此可知电压比与匝 数比不相等，主要原因是______________________________。