2024版新教材高考物理复习特训卷考点80实验：探究变压器原副线圈电压与匝数的关系

这是一份2024版新教材高考物理复习特训卷考点80实验：探究变压器原副线圈电压与匝数的关系，共6页。试卷主要包含了0 VB．10，0 V，60，70等内容，欢迎下载使用。
（1）下列说法正确的是 （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，先用最大量程试测，大致确定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
（2）该同学通过实验得到了如下表所示的实验数据，表中n1、n2分别为原、副线圈的匝数，U1、U2分别为原、副线圈的电压．
通过实验数据分析可以得到的实验结论是：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
2.在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，李辉同学采用了如图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不需要的有 （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.为便于探究，应该采用控制变量法
B.变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C.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
D.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
（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，当副线圈所接电表的示数为5.0 V，若变压器是理想变压器，则原线圈的电压应为 ．
A.18.0 VB．10.0 V
C.5.0 VD．2.5 V
（4）组装变压器时，李辉同学没有将铁芯闭合，如图所示，原线圈接12.0 V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 ．
A.0 VB．96.0 V
C.1.5 VD．0.65 V
（5）李辉同学正确组装变压器后，把12.0 V的学生交流电源接到原线圈“2”“8”接线柱（相当于600匝），副线圈接线“0”“1”接线柱，如图所示．在确认电路连接无误的情况下，接在副线圈两端的交流电压表的实际读数可能是 ．
A.0 VB．5.8 V
C.2.0 VD．1.5 V
3.做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验．
（1）以下给出的器材中，本实验需要用到的有 ．（填选项字母）
A.
B.
C.
D.
E.
（2）下列说法正确的是 ．
A.变压器工作时副线圈电压频率与原线圈不相同
B.实验中要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，需要运用的科学方法是控制变量法
C.为了人身安全，实验中只能使用低压直流电源，电压不要超过12 V
D.绕制降压变压器原、副线圈时，副线圈导线应比原线圈导线粗一些好
（3）实验中，可拆变压器如图所示，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，硅钢片应平行于平面 ．
A.abcd B．dcfe
C.abgh D．aehd
（4）由于交变电流的电压是变化的，所以实验中测量的是电压的 值（选填“平均”“有效”或“最大”）；某次实验操作，副线圈所接多用电表的读数如图甲所示，其对应的选择开关如图乙所示，则此时电表读数为 ．
（5）若用匝数N1＝400匝和N2＝800匝的变压器做实验，对应的电压测量数据如下表所示．根据测量数据，则N1一定是 线圈．（选填“原”或“副”）
4.有一个教学用的可拆变压器，如图1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2中的a、b位置，由此可推断 （选填“A”或“B”）线圈的匝数较多．
（2）该实验中输入端所接电源最适合的是 ．
A.220 V交流电源
B.12 V以内低压直流电源
C.36 V安全电压
D.12 V以内低压交流电源
（3）如果把它看作理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源．请完成实验步骤的填空：
①用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈．
②将 （选填“A”或“B”）线圈与低压交流电源相连接．
③用多用电表的 挡分别测量A线圈的输入电压UA和绕制线圈的输出电压U.
④则A线圈的匝数为 ．
5.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
（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，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”）.
考点80 实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
1．答案：(1)BC (2)在误差允许的范围内，原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，即 eq \f(U1,U2)＝ eq \f(n1,n2)
解析：(1)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，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，B正确；为了保护电表，测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，C正确；变压器的工作原理是电磁感应现象，即不计各种损耗，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，D错误．
(2)通过数据计算可得，在误差允许的范围内，原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，即 eq \f(U1,U2)＝ eq \f(n1,n2).
2．答案：(1)BC 低压交流电源 (2)AC (3)B (4)D (5)D
解析：(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，使用的是交流电，所以不需要直流电，磁场是利用了电流的磁效应，所以也不需要条形磁铁，B、C正确；本实验中还需要用到的器材是低压交流电源．
(2)为便于探究，应该采用控制变量法，所以A正确；变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，所以B错误；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，所以C正确；虽然实验所用电压较低，但是通电时不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，这样可减小实验误差，避免发生危险，所以D错误．故选AC.
(3)根据理想变压器原、副线圈的电压与匝数成正比规律可知，副线圈所接电表的示数为5.0 V，原线圈的电压应为10 V．故选B.
(4)组装变压器时，李辉同学没有将铁芯闭合，则变压器漏磁比较严重，连接副线圈的交流电压表的实际读数小于理想变压器的副线圈的读数，若为理想变压器，则U2＝ eq \f(n2,n1)U1＝ eq \f(1,8)×12 V＝1.5 V，实际电压小于1.5 V．故选D.
(5)李辉同学正确组装变压器后，变压器还是存在漏磁现象，还有铜损、铁损等损耗，则连接副线圈的交流电压表的实际读数总是小于理想变压器的副线圈的读数，若为理想变压器，则U2＝ eq \f(n2,n1)U1＝ eq \f(1,6)×12 V＝2.0 V，实际电压小于2.0 V．故选D.
3．答案：(1)BDE (2)BD (3)D (4)有效 4.8 V (5)副
解析：(1)实验中需要交流电源、变压器和交流电压表(万用表)，不需要干电池和直流电压表，故A、C错误，B、D、E正确．故选BDE.
(2)变压器工作时只是改变电压，不改变频率，副线圈电压频率与原线圈相同，故A错误；实验过程中，在原、副线圈匝数和原线圈两端电压三个变量中保持两个不变，改变一个来探究匝数比与原副线圈电压之比的关系，用的是控制变量法，故B正确；变压器改变的是交流电压，因此为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用交流电压不能超过12 V，而用直流电压变压器不能工作，故C错误；观察两个线圈的导线，发现粗细不同，由变压器工作原理 eq \f(I1,I2)＝ eq \f(n2,n1)可知，匝数少的电流大，则导线应该粗；绕制降压变压器原、副线圈时，由于副线圈的匝数少，副线圈导线应比原线圈导线粗一些好，故D正确．故选BD.
(3)由图，根据楞次定律和右手螺旋定则，产生的涡旋电流的方向与面abcd平行，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，相互绝缘的硅钢片应垂直面abcd，即平行于面aehd，故A、B、C错误，D正确．故选D.
(4)由于交变电流的电压是变化的，实验中测量的是电压的有效值；选择为交流电压10 V档，依题意，此时电表读数为4.8 V.
(5)由于有漏磁、原副线圈内阻分压等因素，所以副线圈实际测量的电压值应该小于理论值，由理想变压器规律 eq \f(U1,U2)＝ eq \f(N1,N2)＝ eq \f(1,2)由表格数据值U1总是略小于 eq \f(1,2)U2，故U1应该是副线圈的电压值，N1一定是副线圈．
4．答案：(1)A (2)D (3)A 交流电压 n eq \f(UA,U)
解析：(1)根据电阻定律，电阻率和横截面积相同时，导线越长，电阻越大，A线圈电阻比B的大，故A线圈匝数较多．
(2)为保证学生安全，应用12 V以内低压交流电源，故选D.
(3)②要测量A线圈的匝数，所以要把A线圈与低压交流电源相连接．
③变压器输入输出都是交流电，所以要用交流电压挡测输入和输出电压．
④根据变压器电压比等于匝数比，有 eq \f(UA,U)＝ eq \f(nA,n)解得nA＝ eq \f(nUA,U).
5．答案：(1)A (2)D (3)nb
解析：(1)由题图可知，甲图是多用电表，而乙图是直流电压表，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)根据理想变压器的原、副线圈的电压与其匝数关系式 eq \f(U1,U2)＝ eq \f(n1,n2)，若变压器的铁芯没有闭合，副线圈的输出电压小于12 V，A错误；若是电压的测量出了问题，应该是小于12 V，不应该大于12 V，B错误；副线圈实际匝数与标注的“200”不符，若小于200匝，由以上公式可知，副线圈的电压小于12 V，C错误；若学生电源实际输出电压大于标注的“6 V”，由以上公式可知，副线圈的电压可能为13 V，D正确．
(3)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.
实验次数
n1/匝
n2/匝
U1/V
U2/V
1
1 600
400
12.1
2.90
2
800
400
10.2
4.95
3
400
200
11.9
5.92
实验次数
1
2
3
4
U1
0.90
1.40
1.90
2.40
U2
2.00
3.01
4.02
5.02
U1/V
1.60
2.50
3.70
4.60
U2/V
3.70
5.30
7.60
9.70