新高考物理一轮复习考点精讲精练第13章实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系（复习讲义）（2份，原卷版+解析版）

这是一份新高考物理一轮复习考点精讲精练第13章实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系（复习讲义）（2份，原卷版+解析版），共16页。试卷主要包含了实验目的，实验原理，实验器材，实验步骤，数据处理，注意事项，误差分析等内容，欢迎下载使用。
TOC \ "1-3" \h \u
\l "_Tc202467755" 01考情解码·命题预警 PAGEREF _Tc202467755 \h 1
\l "_Tc202467756" 02体系构建·思维可视 PAGEREF _Tc202467756 \h 2
\l "_Tc202467757" 03核心突破·靶向攻坚 PAGEREF _Tc202467757 \h 2
\l "_Tc202467758" 考点 实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 PAGEREF _Tc202467758 \h 2
\l "_Tc202467759" 知识点1 教材原型实验知识 PAGEREF _Tc202467759 \h 2
\l "_Tc202467759" 知识点2 创新拓展实验知识 PAGEREF _Tc202467759 \h 2
\l "_Tc202467760" 考向1 教材原型实验 PAGEREF _Tc202467760 \h 5
\l "_Tc202467761" 考向2 创新拓展实验 PAGEREF _Tc202467761 \h 9
\l "_Tc202467762" 04真题溯源·考向感知 PAGEREF _Tc202467762 \h 14

考点 实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
\l "_Tc25045" 知识点1 教材原型实验知识
一、实验目的
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。
二、实验原理
1．实验电路图
2．实验方法：控制变量法
（1）U1、n1一定，研究n2和U2的关系。
（2）U1、n2一定，研究n1和U2的关系。
三、实验器材
学生电源（低压交流）、可拆变压器（配备几个不同匝数的线圈）、多用电表、导线若干。
四、实验步骤
1．保持原线圈的匝数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）选择n1＝400匝，用导线将变压器原线圈接在学生电源的交流输出接线柱上。
（2）调节选择开关使原线圈两端电压为5 V。
（3）将多用电表与副线圈n2＝200匝的接线柱相连接，读出副线圈两端的电压U2。
（4）将n2、U2、n1、U1记录在表格一中。
表格一 U1＝5 V，n1＝400匝
（5）改变副线圈的匝数n2，重复上述步骤，将数据记录在表格一中。
2．保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变，研究原线圈的匝数n1对副线圈电压U2的影响。
（1）将1中的原线圈作为副线圈，副线圈作为原线圈。
（2）选择n2＝400匝，用导线将变压器原线圈接在学生电源的交流输出接线柱上。
（3）将选择开关拨至5 V挡。
（4）将多用电压与副线圈n1＝200匝的接线柱相连接，读出副线圈两端的电压U2。
（5）将n2、U2、n1、U1记录在表格二中。
表格二 U1＝5 V，n2＝400匝
（6）改变原线圈的匝数n1，重复上述步骤，将数据记录在表格二中。
五、数据处理
分析表格一和表格二可知，理想变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比等于两个线圈的匝数n1、n2之比。
六、注意事项
1．要事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压，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，先用最大量程挡试测，大致确定电压后再选择适当的挡位进行测量。
4．连接电路后要由同组的几位同学分别独立检查，然后请老师确认，只有这时才能接通电源。
七、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
\l "_Tc25045" 知识点2 创新实验知识
有关变压器实验可以为探究，也可以为测量电压、电流，输入输出功率间的关系，对所用器材、测量量及方式上改变来进行考查，分析实际变圧器与理想变压器的差异。
本实验的创新角度主要包括以下两个方面：
1．不改变实验原理，改变实验目的，在原线圈两端电压和匝数一定时，用多用电表测出副线圈两端电压就可以求出副线圈的匝数。
2．不改变实验装置和实验目的，还可以探究变压器是不是理想变压器。
\l "_Tc17630" 考向1 教材原型实验
例1.（2025·云南·模拟预测）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，数据如下表所示。
（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。
（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。
【变式训练1】（2025重庆八中一诊）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，小胡采用了如图的可拆式变压器和电路图进行研究。
（1）小胡将图中变压器的左侧线圈接线柱0、8（代表800匝）与低压直流电源12V档相连，与右侧线圈0、2（代表200匝）接线柱相连的电压表示数最可能是______；
C.0V
（2）小胡正确选材并接线后，记录如下表所示四组实验数据。
若仅探究匝数N2对电压U1的影响，应该分析第一组和第______组数据，分析表中数据可知，N1一定是______（填“原”或“副”）线圈的匝数。
【变式训练2】（2025·广东省·联考题）某同学从家里旧电器上拆得一环形变压器（如图），但变压器的铭牌已经污损无法看清参数。该同学利用高中所学知识来探究该变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系，操作步骤如下：
（1）确定绕组：结合铭牌残存数据可知图中1、2为输入端，3、4和5、6为两次级绕组输出端，用多用电表欧姆挡测量发现都导通。
（2）测量变压器的初级（原）、两次级（副）线圈匝数分别为n1、n2和n3：先在该变压器闭合铁芯上紧密缠绕n＝80匝漆包细铜线，并将理想交流电压表接在细铜线两端；然后在初级线圈（1、2端）上输入有效值为220V的交流电，若理想交流电压表的示数为4.0 V，则初级线圈的匝数n1＝__________；把理想交流电压表分别接在3、4和5、6端，示数分别为12.0 V、5 V，则次级线圈的匝数n2＝__________，n3＝__________。
（3）该同学通过裸露部分观察，发现该变压器使用了两种规格的铜线绕制，结合前面数据可以推想其中较粗的铜线属于__________（填“初级线圈”或“次级线圈”）。
（4）考虑到变压器工作时有漏磁损失，实验中测得的原线圈匝数__________（填“大于”“等于”或“小于”）原线圈的实际匝数。
【变式训练3】（2025·浙江嘉兴·三模）在“探究变压器原、副线作电压与匝数的关系”实验中，小张用400匝的线圈N1和800匝的线作N2组合而成的变压器进行实验，然后选择 填“稳压2A”或“交流3A”）作为输入端电源，如图所示。经正确连线和规范读数，实验中记录的数据U1、U2分别表示线圈N1、N2两端的电压测量数据。
根据表中数据，下列推断正确的是 （多选）
A．N1一定是副线圈 B．N2中的电流较N1小
C．N2中的电流频率较N1高 D．实验中变压器顶部铁芯一定有松动
\l "_Tc16322" 考向2 创新拓展实验
例2（2025·河北省·模拟题）某物理小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，提供的实验器材有：学生电源、可拆变压器、交流电压表、导线若干。
图甲为实验原理图在线圈A、B两端加上电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，测量数据如表：
请回答下列问题：
（1）应将图甲中的A、B分别与图乙中的__________（填“a、b”或“c、d”）连接。
（2）根据上表数据得出的实验结论是：在实验误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于__________。
（3）在实验序号为2的测量中，若把图丙中的可动铁芯取走，副线圈匝数n2＝200，则副线圈两端电压__________（填正确答案标号）。
A．一定小于4.0 V B．一定等于4.0 V C．一定大于4.0 V
（4）图丁为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻R0可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分与一理想变压器的原线圈连接；一可变电阻R与该变压器的副线圈相连，原、副线圈的匝数分别为n1、n2，在交流电源的电压有效值U0不变的情况下，调节可变电阻R的过程中，当＝__________时，R获得的功率最大。
【变式训练1】有一个教学用的可拆变压器，其铁心粗细一致，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。
（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）。
【变式训练2】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。
【变式训练3】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。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。
（1）你观察到的现象是__________________________。
（2）由此你能得出的结论是________________________________________。
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，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。
（2）如果把它看成理想变压器，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） ； ； 。A线圈的匝数为 。（用所测物理量符号表示）
2．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。他准备了可拆变压器、多用电表、开关和导线若干。
（1）实验需要以下哪种电源 ；
A．低压直流电源 B．高压直流电源
C．低压交流电源 D．高压交流电源
（2）该同学认真检查电路无误后，先保证原线圈匝数不变，改变副线圈匝数，再保证副线圈匝数不变，改变原线圈匝数。分别测出相应的原、副线圈电压值。由于交变电流电压是变化的，所以，我们实际上测量的是电压的 值 （填“有效”或“最大”）。其中一次多用电表读数如图所示，此时电压表读数为 ；
（3）理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成 （填“正比”或“反比”）；
（4）由于实验中变压器的铜损和铁损导致变压器并非理想。实验中，上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，则原线圈所接电源电压可能为 。
A．16.0 V B．10.0 V C．5.0 V D．2.5 V
3．（1）某同学用图所示的变压器做“探究变压器两端电压与匝数的关系”实验：

①如图所示，变压器右边原线圈“0”和“1”接线柱所接的电源应是 （填“甲”或“乙”）；
②右边“0”和“1”接线柱接电源的同时，左边接线柱依次接“0”和“2”、“0”和“8”、“0”和“16”，测得如下数据：
上述探究副线圈两端的电压与匝数的关系中采用的实验方法是( )
A．等效法 B．控制变量法 C．转换法 D．类比法
4．实验测量、实验操作、数据分析和误差分析是物理实验的重要环节。
（1）用10分度的游标卡尺测量某物体直径如图所示，则直径d = cm。
（2）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，如图所示为所用实验器材，可拆变压器，学生电源，数字万用表。
关于本实验，下列说法正确的是 。
A．为了保证人身安全，只能使用低压交流电源，原线圈所接电压不超过12V
B．为了保证人身安全，变压器通电后不要用手接触裸露的导线或接线柱
C．变压器正常工作后，通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈
D．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用适当的挡位进行测量
（3）现将数字多用电表的选择开关旋至最合适的挡位后，分别测量原线圈匝数为n1时的输入电压U1和副线圈匝数为n2时的输出电压U2，数据如下表。
①在误差允许范围内，表中数据基本符合 规律。
②进一步分析数据，发现输出电压比理论值偏小，请分析原因 。
5．某兴趣小组用如图所示的可拆变压器进行“探究变压器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 （填“A”或“B”）；
（2）实验开始前，小艺同学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”、“不变”）；
（3）在正确组装变压器后，甲乙丙三位同学分别利用控制变量法探究副线圈的电压与原线圈电压，原线圈的匝数，副线圈的匝数的关系，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”、“丙”）
（4）小琳同学在某次实验中选择厂家标注匝数匝的线圈A作为原线圈，厂家标注匝数匝的线圈B作为副线圈，分别接入不同输入电压，测得对应的输出电压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、副线圈的电压的频率不相等
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圈的磁通量
考点要求
考察形式
2025年
2024年
2023年
实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
选择题
非选择题
考情分析：
1.命题形式：单选题非选择题
2.命题分析：。
3.备考建议：弄清教材实验的原理、器材和实验步骤的础上，要能拓展实验，这就要求学生突破常规实验思维，灵活运用所学知识解决新情境下的问题
复习目标：
目标1.熟悉探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系的实验原理、实验步骤及数据处理。
目标2.学会在创新实验中探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。
实验次数
1
2
3
n2/匝
U2/V
实验次数
1
2
3
n1/匝
U2/V
实验序号
原线圈两端的电压U1/V
副线圈两端的电压U2/V
1
3.9
7.7
1∶2.0
2
5.9
11.6
1∶2.0
3
7.8
15.2
第一组
第二组
第三组
第四组
/匝
100
100
100
200
/匝
200
400
400
400
1.85
0.91
1.81
3.65
4.00
4.00
8.00
8.00
U1V
1.80
2.81
3.80
4.78
5.80
U2V
4.00
6.01
8.02
9.98
12.04
实验序号
原线圈匝数n1＝400
原线圈两端电压U1（V）
副线圈匝数n2＝200
副线圈两端电压U2（V）
副线圈匝数n2＝1400
副线圈两端电压U2（V）
1
5.8
2.9
20.3
2
8.0
4.0
28.1
3
12.6
6.2
44.0
线圈
原线圈
副线圈
接线柱
接“0”和“1”
接“0”和“2”
接“0”和“8”
接“0”和“16”
电压/V
5.6
11.0
45.0
92.5
原线圈匝数n1（匝）
副线圈匝数n2（匝）
输入电压U1（V）
输出电压U2（V）
100
200
4.32
8.27
100
800
4.32
33.90
400
800
4.33
8.26
400
1600
4.33
16.52
实验次数
/匝
/匝
1
200
100
8.2
4.0
2
200
100
6.1
2.9
3
200
100
4.0
1.9