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高考物理一轮复习第12章实验15探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系课件
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这是一份高考物理一轮复习第12章实验15探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系课件，共29页。PPT课件主要包含了实验储备·一览清，实验类型·全突破，类型1，类型2，答案BC，答案C，答案见解析，答案升压，答案24A，答案A等内容，欢迎下载使用。
类型1 教材原型实验 多维探究
考向1 实验原理与操作 [典例1] (2023·辽宁葫芦岛模拟)(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，实验室中备有下列可供选择的器材： A．可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈) B．条形磁铁 C．直流电源 D．多用电表 E．开关、导线若干 上述器材在本实验中不必用到的是________(填器材前的序号)。
[解析] 变压器的原理是互感现象，是原线圈磁场的变化引起副线圈感应电流的变化，所以不需要外界的磁场，故条形磁铁不必用到；如果原线圈中通的是直流电源，则副线圈中不会有感应电流产生，故直流电源不必用到，故选BC。
(2)做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验时，原线圈接在电源上，用多用电表测量副线圈的电压，下列操作正确的是________。 A．原线圈接直流电压，多用电表用直流电压挡 B．原线圈接直流电压，多用电表用交流电压挡 C．原线圈接12 V以下交流电压，多用电表用交流电压挡 D．原线圈接220 V交流电压，多用电表用交流电压挡
[解析] 原线圈接交流电压，为了安全，电源选用12 V以下交流电压，输出电压也是交流电压，故多用电表用交流电压挡，应选C。
(3)实验前甲同学的猜想是U1∶U2＝n1∶n2；乙同学的猜想是U1∶U2＝n2∶n1。你认为猜想合理的同学是________，你做出上述判断所依据的物理规律是________。
[解析] 由变压器的工作原理可知：猜想合理的同学是甲同学。做出上述判断依据的物理规律是法拉第电磁感应定律。
考向2 数据处理与误差分析 [典例2] (2022·山东德州模拟)在“探究变压器原、副线圈两端电压与匝数关系”的实验中，小型可拆变压器的原、副线圈匝数分别为n1＝120匝、n2＝240匝，某实验小组在原线圈两端依次加上不同的电压，用多用电表的交流电压挡分别测量原、副线圈两端的电压，数据如表所示。
(1)实验小组根据测得的数据在表格中算出U1、U2的比值，还有一组U1、U2的比值没有算出，把求出的结果填在表格中。
[答案] 1∶1.9
(2)本实验可得出结论：在误差允许的范围内，变压器线圈两端电压与匝数关系为________(用题目中给出的字母表示)。
(3)该变压器是________(选填“升压”或“降压”)变压器。
[解析] 从表格中的数据可知副线圈匝数多、电压高，所以该变压器是升压变压器。
类型2 拓展创新实验 多维探究
考向1 实验器材创新 [典例3] 有一个教学用的可拆变压器，其铁芯粗细一致，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________ Ω，由此可推断________(选填“A”或“B”)线圈的匝数较多。
[解析] 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 Ω。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)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： ①用绝缘导线在线圈B上绕制n匝线圈； ②将A线圈与低压交流电源相连接； ③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“B”)线圈的输出电压U； ④则A线圈的匝数为________(用已知和测得量的符号表示)。
[解析] ③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。
创新点解读 本实验创新点在于根据变压器的原理，电压与匝数成正比，写出实验步骤，计算原线圈的匝数。
考向2 数据处理创新 [典例4] 小华同学做了探究变压器线圈两端的电压与匝数关系的实验，请回答以下问题： (1)本实验中需要测量电压，则在如图所示 的器材中，应________。
A．选甲图中的器材B．选乙图中的器材 C．都可以选 D．都不能选
[解析] 由题图可知，甲图是多用电表，而乙图是电压表，实验需要测量交流电压，因此选用甲图，故A正确，B、C、D错误。
(2)小华在做本实验时，选择的原线圈为100匝，副线圈为200匝；他将原线圈接入学生电源中的交流电压“6 V”挡位，用合适的电表测量出副线圈的电压为13 V，则下列叙述可能符合实际情况的一项是________。 A．变压器的铁芯没有闭合 B．一定是电压的测量出了问题 C．副线圈实际匝数与标注的“200”不符，应该小于200匝 D．学生电源实际输出电压大于标注的“6 V”
(3)用匝数na＝100匝和nb＝200匝的变压器进行实验，实验测量数据如表， 根据测量数据可判断连接电源的线圈是________(选填“na”或“nb”)。
[解析] 根据题意，电压比与匝数比不相等，可知该变压器为非理想变压器，考虑到变压器有漏磁、铁芯发热、导线发热等影响，判断出U2为原线圈上电压大小，则判断出接电源的是nb。
类型1 教材原型实验 多维探究
考向1 实验原理与操作 [典例1] (2023·辽宁葫芦岛模拟)(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，实验室中备有下列可供选择的器材： A．可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈) B．条形磁铁 C．直流电源 D．多用电表 E．开关、导线若干 上述器材在本实验中不必用到的是________(填器材前的序号)。
[解析] 变压器的原理是互感现象，是原线圈磁场的变化引起副线圈感应电流的变化，所以不需要外界的磁场，故条形磁铁不必用到；如果原线圈中通的是直流电源，则副线圈中不会有感应电流产生，故直流电源不必用到，故选BC。
(2)做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验时，原线圈接在电源上，用多用电表测量副线圈的电压，下列操作正确的是________。 A．原线圈接直流电压，多用电表用直流电压挡 B．原线圈接直流电压，多用电表用交流电压挡 C．原线圈接12 V以下交流电压，多用电表用交流电压挡 D．原线圈接220 V交流电压，多用电表用交流电压挡
[解析] 原线圈接交流电压，为了安全，电源选用12 V以下交流电压，输出电压也是交流电压，故多用电表用交流电压挡，应选C。
(3)实验前甲同学的猜想是U1∶U2＝n1∶n2；乙同学的猜想是U1∶U2＝n2∶n1。你认为猜想合理的同学是________，你做出上述判断所依据的物理规律是________。
[解析] 由变压器的工作原理可知：猜想合理的同学是甲同学。做出上述判断依据的物理规律是法拉第电磁感应定律。
考向2 数据处理与误差分析 [典例2] (2022·山东德州模拟)在“探究变压器原、副线圈两端电压与匝数关系”的实验中，小型可拆变压器的原、副线圈匝数分别为n1＝120匝、n2＝240匝，某实验小组在原线圈两端依次加上不同的电压，用多用电表的交流电压挡分别测量原、副线圈两端的电压，数据如表所示。
(1)实验小组根据测得的数据在表格中算出U1、U2的比值，还有一组U1、U2的比值没有算出，把求出的结果填在表格中。
[答案] 1∶1.9
(2)本实验可得出结论：在误差允许的范围内，变压器线圈两端电压与匝数关系为________(用题目中给出的字母表示)。
(3)该变压器是________(选填“升压”或“降压”)变压器。
[解析] 从表格中的数据可知副线圈匝数多、电压高，所以该变压器是升压变压器。
类型2 拓展创新实验 多维探究
考向1 实验器材创新 [典例3] 有一个教学用的可拆变压器，其铁芯粗细一致，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________ Ω，由此可推断________(选填“A”或“B”)线圈的匝数较多。
[解析] 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 Ω。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)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： ①用绝缘导线在线圈B上绕制n匝线圈； ②将A线圈与低压交流电源相连接； ③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“B”)线圈的输出电压U； ④则A线圈的匝数为________(用已知和测得量的符号表示)。
[解析] ③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。
创新点解读 本实验创新点在于根据变压器的原理，电压与匝数成正比，写出实验步骤，计算原线圈的匝数。
考向2 数据处理创新 [典例4] 小华同学做了探究变压器线圈两端的电压与匝数关系的实验，请回答以下问题： (1)本实验中需要测量电压，则在如图所示 的器材中，应________。
A．选甲图中的器材B．选乙图中的器材 C．都可以选 D．都不能选
[解析] 由题图可知，甲图是多用电表，而乙图是电压表，实验需要测量交流电压，因此选用甲图，故A正确，B、C、D错误。
(2)小华在做本实验时，选择的原线圈为100匝，副线圈为200匝；他将原线圈接入学生电源中的交流电压“6 V”挡位，用合适的电表测量出副线圈的电压为13 V，则下列叙述可能符合实际情况的一项是________。 A．变压器的铁芯没有闭合 B．一定是电压的测量出了问题 C．副线圈实际匝数与标注的“200”不符，应该小于200匝 D．学生电源实际输出电压大于标注的“6 V”
(3)用匝数na＝100匝和nb＝200匝的变压器进行实验，实验测量数据如表， 根据测量数据可判断连接电源的线圈是________(选填“na”或“nb”)。
[解析] 根据题意，电压比与匝数比不相等，可知该变压器为非理想变压器，考虑到变压器有漏磁、铁芯发热、导线发热等影响，判断出U2为原线圈上电压大小，则判断出接电源的是nb。
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