新高考物理一轮复习考点分层训练13.4 实验 探究变压器原副线圈电压与匝数的关系（2份，原卷版+解析版）

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13.4 探究变压器原副线圈电压与匝数的关系
题组1：基础实验
1.在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示，标出的数值为线圈匝数。
(1)观察变压器的铁芯，它的结构和材料是 。
A.整块硅钢铁芯B.整块不锈钢铁芯C.绝缘的铜片叠成D.绝缘的硅钢片叠成
(2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数 。(选填“多”或“少”)
(3)实验中将电源接在左线圈的“0”和“800”两个匝数的接线柱之间，用电表测得右线圈的“0”和“400”两个接线柱之间的电压为3.0V，则左线圈的输入电压可能为 。
2.某同学探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。
(1)正确组装可拆变压器后，如图(a)所示，接入学生电源，选择合适的挡位，应使用多用电表的 挡测量(选填“直流电压”或“交流电压”)；
(2)保持原线圈输入的电压一定，改变原、副线圈的匝数，测量副线圈上的电压，数据如下表所示。
分析第1、2、3组数据，大致可得出结论：原线圈电压和匝数不变时， ；分析第3、4组数据，大致可得出结论：原线圈电压和副线圈匝数不变时，原线圈匝数越少，副线圈电压越高；
(3)进一步分析实验数据，发现副线圈电压总比理论值小，其原因可能是 ；
(4)该同学找到了一只标有“220V/9V”的变压器，其上有a、b、c、d四个引出线头，且a、b引线比c、d引
线粗，如图(b)所示。使用时，应该把引线 接交流“220V”(选填“a、b”或“c、d”)。
3.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)小琳同学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
4.某实验小组的同学为了“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”，从实验室选择了可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)，组装前变压器如图1所示，组装后如图2所示，图2中所示数字乘100表示对应的线圈匝数。
(1)下列说法正确的是 。
A.实验时，应用直流电源
B.在测量副线圈的输出电压时，多用电表应选“直流电压挡”
C.在测量电压时，多用电表应从小量程测试，再用合适挡位测量
D.为了安全，在实验时不能用手接触裸露的导线和接线柱
(2)该实验小组将匝数为n1的原线圈两端与电源相连，控制原线圈两端电压为U1，改变副线圈匝数n2，测量副线圈两端电压U2。数据处理时该小组绘制了n2−U2图像，如图3所示，该图线斜率为k。若实验小组操作正确，则U1、n1、k应满足的关系为 。
5.根据变压器工作原理，完成以下问题：
(1)街头见到的变压器是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，则导线较粗的线圈为 (选填“原”或“副”)线圈。
(2)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，可拆变压器如图甲所示。实验过程中，变压器的原、副线圈选择不同的匝数，利用多用电表10V交流电压挡测量相应电压，记录如下，从实验数据分析可知，原、副线圈的电压之比并不等于匝数之比，造成这种结果的可能原因是 。
(3)利用等效法可以简化处理含有理想变压器的问题。如图乙所示的电路，可以把虚线框内理想变压器和副线圈的电阻共同等效为一个电阻R'，如图丙所示，且等效电阻R'的功率与原电阻R的功率相同。若理想变压器原、副线圈的匝数之比为n1:n2，则等效电阻R'= R。
题组2：拓展实验
6.在探究变压器线圈两端电压与匝数关系的实验中，可拆变压器如图(a)所示，原线圈有四个接线柱，副线圈有三个接线柱，其简化图如图(b)所示。某同学将正弦交流电源接在原线圈“0”和“1400”两个接线柱上，用交流电压表先测量原线圈各接线柱间的电压，再测量副线圈各接线柱间的电压，将测得的电压U与对应匝数n中的部分数据描绘在U−n图上。分析发现数据点大致分布在过原点的直线Ⅰ与直线Ⅱ上，如图(c)所示。下列说法正确的是( )
A. 直线Ⅰ对应为原线圈测得的电压与匝数关系
B. 直线Ⅰ斜率比直线Ⅱ斜率大的原因可能是铁芯漏磁
C. 电源输出电压的最大值约为14V
D. 仅增大电源输出电压，直线Ⅰ与直线Ⅱ的斜率均减小
7.利用如图所示的装置探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。
按实验要求连接器材并进行实验，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)下列说法正确的是
A.变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈
B.变压器工作时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”能量的作用
C.变压器原、副线圈中的磁通量总是相同
D.变压器副线圈上不接负载时、原线圈两端电压为零
(2)为了减小涡流在铁芯中产生的热量、铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。如图丙所示、对上端放置的变压器铁芯，硅钢片应平行于
A.平面abcd B.平面abfe C.平面abgh D.平面aehd
(3)在误差允许范围内，表中数据基本符合 规律；
(4)进一步分析数据，发现输出电压比理论值偏小，请分析原因 (至少写出两条)。
8.在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中：
(1)实验室中有下列器材：
A.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)
B.条形磁铁
C.开关、导线若干
D.交流电压表
在本实验中，上述器材不用的是 (填器材序号字母)，还需用到的器材有 (填直流电源，低压交流电源)。
(2)某学生做实验时，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压 (选填“增大”“减小”或“不变”)；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压 (选填“增大”“减小”或“不变”)；上述探究过程采用的实验方法是 。
(3)若实验电路图如图(b)所示，实验时n1=800匝，n2=400匝，断开S，接通电源，观察到电压表的读数为6V，若可拆变压器可视为理想变压器，则：
①变压器的输入电压有效值为 。
A.3V B.6 2V C.12V D.15V
②若灯泡的额定电压为6V，闭合S，灯泡能否正常发光？ (填“能”或“不能”)。
9.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。
10.在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学采用了如图甲所示的可拆式变压器进行研究，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。
(1)本实验中，实验室有下列器材：
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需要的有 (填器材序号)，本实验中还需要用到的器材有 。
(2)对于实验过程，下列说法正确的有 。
A.变压器的原线圈接低压交变电流，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
B.为便于探究，应该采用控制变量法
C.因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路
D.使用多用电表测电压时，先用最大量程试测，再选用适当的挡位进行测量
(3)实验中，电源接变压器原线圈“0”“8”接线柱，副线圈接“0”“4”接线柱，副线圈所接电表的示数为5.0V，若变压器是理想变压器，则原线圈的电压应为 。

(4)组装变压器时，该同学没有将铁芯闭合，如图所示，原线圈接12.0V的学生电源，原、副线圈的匝数比为8:1，副线圈两端接交流电压表，则交流电压表的实际读数可能是 。
D.0
组别
原线圈匝数n1
副线圈匝数n2
原线圈电压U1(V)
副线圈电压U2(V)
U1/U2
1
300
60
6.2
0.9
6.89
2
300
120
6.2
2.1
2.95
3
300
180
6.2
3.3
1.88
4
600
180
6.2
1.5
4.13
实验次数
nA/匝
nB/匝
U1/V
U2/V
1
200
100
8.2
4.0
2
200
100
6.1
2.9
3
200
100
4.0
1.9
n1/匝
200
400
400
800
n2/匝
100
100
200
400
U1/V
4.0
8.2
6.1
9.6
U2/V
1.9
2.0
2.9
4.6
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
实验序号
原线圈两端的电压U1/V
副线圈两端
的电压U2/V
U1U2
1
3.9
7.7
1:2.0
2
5.9
11.6
1:2.0
3
7.8
15.2