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备考2024届高考物理一轮复习讲义第十三章交变电流电磁振荡与电磁波传感器实验十五探究变压器原副线圈电压与匝数的关系
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这是一份备考2024届高考物理一轮复习讲义第十三章交变电流电磁振荡与电磁波传感器实验十五探究变压器原副线圈电压与匝数的关系，共4页。
探究变压器原线圈电压一定时，副线圈电压与原、副线圈匝数的定量关系.
2.实验原理
（1）实验电路图（如图所示）：
（2）实验方法采用[1] 控制变量法 .
①n1、U1一定，研究n2和U2的关系.
②n2、U1一定，研究n1和U2的关系.
3.实验器材
学生电源（低压交流电源，小于12V）1个、可拆变压器1个、多用电表1个、导线若干.
4.实验步骤
（1）保持变压器原线圈的匝数n1和电压U1不变，改变副线圈的匝数n2，研究n2对副线圈电压U2的影响.
①估计被测电压的大致范围，选择多用电表交流电压挡适当量程，若不知道被测电压的大致范围，则应选择交流电压挡的[2] 最大量程挡 试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量.
②组装可拆变压器：把两个线圈穿在铁芯上，闭合铁芯，用交流电压挡测量输入、输出电压.
（2）保持变压器副线圈的匝数n2和原线圈的电压U1不变，改变原线圈的匝数n1，研究n1对副线圈电压U2的影响.重复（1）中步骤.
5.数据分析
由数据分析变压器原、副线圈电压U1、U2之比与原、副线圈的[3] 匝数n1、n2之比 的关系.
6.注意事项
（1）要事先推测副线圈电压的可能值.
（2）在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先[4] 断开电源开关 ，再进行操作.
（3）为了人身安全，学生电源的电压不能超过12V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱.
（4）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，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量.
7.误差分析
（1）由于磁漏，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，造成涡流产生误差.
研透高考 明确方向
命题点1 教材基础实验
1.某同学在实验室进行“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验.
（1）下列实验器材必须要用的有 BCG （选填字母代号）.
A.干电池组B.学生电源
C.多用电表D.直流电压表
E.滑动变阻器F.条形磁铁
G.可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈）
（2）下列说法正确的是 BC （选填字母代号）.
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.要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数
C.测量电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量
D.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
解析 （1）实验中，必须要有学生电源提供交流电，B需要；学生电源本身可以调节电压，无需滑动变阻器，需要用多用电表测量电压，C需要；本实验不需要条形磁铁，用可拆变压器来进行实验，G需要；综上所述，需要的实验器材为B、C、G.
（2）为确保实验安全，应该降低输出电压，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，进而测得副线圈电压，找出相应关系，故B正确；为了保护多用电表，测量副线圈电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量，故C正确；变压器不计各种损耗，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，不是铁芯导电来传输电能，故D错误.
命题点2 创新设计实验
2.有一个教学用的可拆变压器，其铁芯粗细一致，如图甲所示，它有两个外观基本相同的A、B线圈（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，指针分别对应图乙中的a、b位置，则A线圈的电阻为 24 Ω，由此可推断 A （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：
①用绝缘导线在B线圈上绕制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 绕制 （选填“绕制”或“B”）线圈的输出电压U；
④则A线圈的匝数为 UAUn （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位置的读数为24，倍率为“×1”，所以A线圈电阻为24Ω.根据电阻定律知，导线电阻率、横截面积相同，导线越长，电阻越大，因为A线圈的电阻比B线圈的大，所以A线圈匝数多.
（2）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.④根据变压器电压比等于匝数比，有UAU＝nAn，所以nA＝UAUn.
核心考点
五年考情
命题分析预测
教材原型实验
2021：广东T12；
2020：全国ⅢT23
用传感器制作简单的自动控制装置是近年高考命题的热点之一，且传感器类型灵活多变，不断创新.预计2025年高考中会结合各种传感器元件特点，综合考查利用传感器制作简单的自动控制装置.
实验装置创新
2022：北京T13；
2019：全国ⅡT23
实验方法创新
2023：湖南T12；
2021：山东T14
探究变压器原线圈电压一定时，副线圈电压与原、副线圈匝数的定量关系.
2.实验原理
（1）实验电路图（如图所示）：
（2）实验方法采用[1] 控制变量法 .
①n1、U1一定，研究n2和U2的关系.
②n2、U1一定，研究n1和U2的关系.
3.实验器材
学生电源（低压交流电源，小于12V）1个、可拆变压器1个、多用电表1个、导线若干.
4.实验步骤
（1）保持变压器原线圈的匝数n1和电压U1不变，改变副线圈的匝数n2，研究n2对副线圈电压U2的影响.
①估计被测电压的大致范围，选择多用电表交流电压挡适当量程，若不知道被测电压的大致范围，则应选择交流电压挡的[2] 最大量程挡 试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量.
②组装可拆变压器：把两个线圈穿在铁芯上，闭合铁芯，用交流电压挡测量输入、输出电压.
（2）保持变压器副线圈的匝数n2和原线圈的电压U1不变，改变原线圈的匝数n1，研究n1对副线圈电压U2的影响.重复（1）中步骤.
5.数据分析
由数据分析变压器原、副线圈电压U1、U2之比与原、副线圈的[3] 匝数n1、n2之比 的关系.
6.注意事项
（1）要事先推测副线圈电压的可能值.
（2）在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先[4] 断开电源开关 ，再进行操作.
（3）为了人身安全，学生电源的电压不能超过12V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱.
（4）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，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量.
7.误差分析
（1）由于磁漏，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，造成涡流产生误差.
研透高考 明确方向
命题点1 教材基础实验
1.某同学在实验室进行“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验.
（1）下列实验器材必须要用的有 BCG （选填字母代号）.
A.干电池组B.学生电源
C.多用电表D.直流电压表
E.滑动变阻器F.条形磁铁
G.可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈）
（2）下列说法正确的是 BC （选填字母代号）.
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.要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数
C.测量电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量
D.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
解析 （1）实验中，必须要有学生电源提供交流电，B需要；学生电源本身可以调节电压，无需滑动变阻器，需要用多用电表测量电压，C需要；本实验不需要条形磁铁，用可拆变压器来进行实验，G需要；综上所述，需要的实验器材为B、C、G.
（2）为确保实验安全，应该降低输出电压，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，进而测得副线圈电压，找出相应关系，故B正确；为了保护多用电表，测量副线圈电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量，故C正确；变压器不计各种损耗，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，不是铁芯导电来传输电能，故D错误.
命题点2 创新设计实验
2.有一个教学用的可拆变压器，其铁芯粗细一致，如图甲所示，它有两个外观基本相同的A、B线圈（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，指针分别对应图乙中的a、b位置，则A线圈的电阻为 24 Ω，由此可推断 A （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：
①用绝缘导线在B线圈上绕制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 绕制 （选填“绕制”或“B”）线圈的输出电压U；
④则A线圈的匝数为 UAUn （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位置的读数为24，倍率为“×1”，所以A线圈电阻为24Ω.根据电阻定律知，导线电阻率、横截面积相同，导线越长，电阻越大，因为A线圈的电阻比B线圈的大，所以A线圈匝数多.
（2）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.④根据变压器电压比等于匝数比，有UAU＝nAn，所以nA＝UAUn.
核心考点
五年考情
命题分析预测
教材原型实验
2021：广东T12；
2020：全国ⅢT23
用传感器制作简单的自动控制装置是近年高考命题的热点之一，且传感器类型灵活多变，不断创新.预计2025年高考中会结合各种传感器元件特点，综合考查利用传感器制作简单的自动控制装置.
实验装置创新
2022：北京T13；
2019：全国ⅡT23
实验方法创新
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