高考物理实验专练14：探究变压器原副线圈电压与匝数的关系练习（含解析）

这是一份高考物理实验专练14：探究变压器原副线圈电压与匝数的关系练习（含解析），共17页。试卷主要包含了8 V　　B，02 s,则副线圈周期也为0等内容，欢迎下载使用。
1.(6分)(2023·滨州模拟)某同学做“探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系”的实验。
(1)在实验过程中,下列操作正确的是________。
A.为保证人身安全,只能使用低压交流电源,所用电压不要超过36 V
B.为保证多用电表的安全,应使用交流电压挡测电压,并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
C.实验结束后应先断开开关,再拆除多用电表,以免烧坏电表
D.此实验中的电源可以用电动自行车上的蓄电池代替
(2)如图甲,当把8 V的交变电压接在原线圈“0”和“16”两个接线柱之间,那么接“0”和“4”的副线圈的输出电压可能是________。
A.2.8 V B.2.4 V C.2.2 V D.1.8 V
【加固训练】
(2023·重庆模拟)物理课上,同学们用可拆变压器探究“变压器原、副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)下列说法正确的有________。
A.为确保实验安全,实验中要求交流电压不高于36 V
B.变压器原线圈接低压交流电时,可以用多用电表的“直流电压挡”测量副线圈电压
C.研究副线圈匝数对副线圈电压的影响时,需保持原线圈电压、匝数不变,改变副线圈的匝数
(2)变压器铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的,而不是采用一整块硅钢,这样设计的原因是________。
A.减小涡流,提高变压器的效率
B.增大涡流,提高变压器的效率
C.增大铁芯中的电阻,以产生更多的热量
2.(8分)(2023·池州模拟)某学习小组同学利用可拆变压器“探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系”,实验装置如图甲所示。
(1)该学习小组同学将电压u1=60cs100πt(V)的交流电源与原线圈相连,将副线圈接在电压传感器(可视为理想电压表)上,观察到副线圈电压u2随时间t变化的图像可能是图中的________(选填选项字母);若原线圈接入电路的匝数为200,则副线圈接入电路的匝数为________。
(2)如图乙所示,原线圈接交流电源,副线圈接入小灯泡。第一次将铁芯装好并用螺丝进行加固,第二次未装铁芯。两次原线圈和副线圈接入电路的匝数相同,交流电源的电压也相同,则____________(选填“第一次”或“第二次”)小灯泡更亮,判断的依据是____________________________________。
3.(8分)(2023·菏泽模拟)某班物理实验课上,同学们用可拆变压器探究“变压器原、副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)实验中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。
(2)测量副线圈电压时应当用多用电表的“________(选填“直流”或“交流”)电压挡”,先用________(选填“最大”或“最小”)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。
(3)若变压器原、副线圈匝数分别选择n1= 800匝,n2= 400匝,原线圈与10 V正弦式交流电源相连,用理想电压表测得输出电压U2=3 V,输出电压测量值明显小于理论值,可能的原因是________。
A.原线圈匝数n1少于800匝
B.副线圈匝数n2多于400匝
C.副线圈阻值较大
D.铁芯B没有安装在铁芯A上
(4)在解决(3)中问题后,该同学多次改变副线圈匝数进行实验,记录多组副线圈输出电压U2和对应副线圈匝数n2,作出了U2-n2图像如图丙所示。实验时原线圈中磁通量的变化率为____________。
4.(8分)(2023·苏州模拟)物理实验课上,某班同学用可拆变压器探究“变压器原、副线圈两端电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示,图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。
(1)以下给出的器材中,本实验需要用到的是__________(填字母);
(2)某同学用同种规格的导线绕制成a、b两个线圈,并用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了a、b两个线圈的电阻值,指针分别对应图丙中的位置,由此可判断________线圈匝数多;
(3)在具体操作过程中,下列说法中正确的为________。
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.测量副线圈电压时,先用最大量程挡试测,大致确定后再选用适当的挡位
C.研究副线圈匝数对副线圈电压的影响时,需保持原线圈电压、匝数不变,改变副线圈的匝数
D.实验中,必须在副线圈上接上用电器以形成闭合回路
(4)在实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间,用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压如图丁所示,则该电压值为__________。
(5)某同学发现通电后,使很大的劲都不能把变压器铁芯B取出,断电后,就可以轻松取出,这是为什么?请简单描述其原因_______________________________。
【加固训练】
1.某兴趣小组用如图所示的可拆变压器进行“探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系”实验。
(1)该实验中变压器原线圈接线柱接入学生电源应该选择哪种接法________(选填“A”或“B”);
(2)实验开始前没有使用铁芯组装变压器,而是直接将一个线圈接入电源,另外一个线圈接电压表,保持电源输入电压、两个线圈接入的匝数不变,逐渐将两个线圈相互靠近的过程中,观察到电压表的读数________(选填“变大”“变小”或“不变”);
(3)在正确组装变压器后,甲、乙、丙三名同学分别利用控制变量法探究副线圈的电压U2与原线圈电压U1、原线圈的匝数n1、副线圈的匝数n2的关系,将实验数据绘制成甲、乙、丙三幅图像,哪个同学的实验结果有误________(选填“甲”“乙”或“丙”)。
(4)在某次实验中选择厂家标注匝数nA=200匝的线圈A作为原线圈,厂家标注匝数nB=100匝的线圈B作为副线圈,分别接入不同输入电压U1,测得对应的输出电压U2,得到实验数据如表所示。分析下列可能的原因,你认为正确的有________。
A.原、副线圈电压的频率不相等
B.变压器线圈中有电流通过时会发热
C.铁芯在交变磁场的作用下会发热
D.穿过副线圈的磁通量大于原线圈的磁通量
2.功放(图甲)内部的变压器一般为环状,简称环牛,如图乙所示。某同学利用环牛探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系(环牛效率极高,可看成理想变压器)。
(1)测量环牛的初级(原)、次级(副)线圈匝数n1、n2的方法是:先在闭合铁芯上紧密缠绕n=70匝漆包细铜线,并将理想交流电压表V1接在细铜线两端;然后在初级线圈(左侧)上输入有效值为24.0 V的低压交流电,再将理想交流电压表V2连接在次级线圈(右侧)上。若理想交流电压表V1的示数为3.0 V,理想交流电压表V2的示数为12.0 V,则次级线圈的匝数n2=________;
(2)若在初级线圈(左侧)上接入电压瞬时值u=2202sin100πt(V)的电压,则连接在次级线圈(右侧)上理想交流电压表V2的示数为________V;
(3)由于变压器工作时有能量损失,实验中测得的原、副线圈的电压比________(选填“大于”“等于”或“小于”)原、副线圈的匝数比n1n2。
(4)导致实验误差的原因可能是________。
A.变压器的铁芯漏磁
B.原线圈所加电压小
C.变压器的铁芯产生涡流
解析版
1.(6分)(2023·滨州模拟)某同学做“探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系”的实验。
(1)在实验过程中,下列操作正确的是________。
A.为保证人身安全,只能使用低压交流电源,所用电压不要超过36 V
B.为保证多用电表的安全,应使用交流电压挡测电压,并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
C.实验结束后应先断开开关,再拆除多用电表,以免烧坏电表
D.此实验中的电源可以用电动自行车上的蓄电池代替
(2)如图甲,当把8 V的交变电压接在原线圈“0”和“16”两个接线柱之间,那么接“0”和“4”的副线圈的输出电压可能是________。
A.2.8 V B.2.4 V C.2.2 V D.1.8 V
【解析】(1)变压器改变的是交流电压,因此为了人身安全,原线圈只能使用低压交流电源,所用交流电压不超过12 V,选项A错误;为保证多用电表的安全,应使用交流电压挡测电压,并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,选项B正确;实验结束后应先移除多用电表再断开开关,否则在先断开开关时,线圈的自感产生大的感应电动势会烧坏电表,选项C错误;此实验必须用交流电,通过交流电周期性的变化使通过副线圈的磁场周期性变化,从而在副线圈中产生感应电流,利用的是互感原理,而电动自行车上的蓄电池是直流电源,因此不可以用电动自行车上的蓄电池代替实验所用电源,选项D错误。
(2)根据变压器的原理可知,理想变压器原、副线圈匝数之比等于电压之比,即n1n2=U1U2=164=41,可得U2=U14=2 V,但考虑到实验过程中的实验误差,变压器不是理想变压器,存在“磁损”,即“漏磁”,因此可知U2