2025高考物理復(fù)習(xí)探究變壓器原副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系課件教案練習(xí)題

第十二章交變電流電磁振蕩與電磁波傳感器實(shí)驗十四探究變壓器原、副線圈電

壓與匝數(shù)的關(guān)系基礎(chǔ)梳理夯根基考點(diǎn)研析提能力內(nèi)容索引課時測評基礎(chǔ)梳理夯根基一、實(shí)驗?zāi)康奶骄孔儔浩髟?、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系。二、實(shí)驗原理與器材1．實(shí)驗原理(1)實(shí)驗電路圖(2)實(shí)驗方法：控制變量法①U1、n1一定，研究n2和U2的關(guān)系。②U1、n2一定，研究n1和U2的關(guān)系。2．實(shí)驗器材學(xué)生電源(低壓交流)、可拆變壓器(配備幾個不同匝數(shù)的線圈)、多用電表、開關(guān)、導(dǎo)線若干。三、實(shí)驗步驟與操作1．保持原線圈的匝數(shù)n1和電壓U1不變，改變副線圈的匝數(shù)n2，研究n2對副線圈電壓U2的影響。(1)選擇n1＝400匝，用導(dǎo)線將變壓器原線圈接在學(xué)生電源的交流輸出接線柱上。(2)調(diào)節(jié)選擇開關(guān)使原線圈兩端電壓為5V。(3)將多用電表與副線圈n2＝200匝的接線柱相連接，讀出副線圈兩端的電壓U2。(4)將n2、U2、n1、U1記錄在表格一中。(5)改變副線圈的匝數(shù)n2，重復(fù)上述步驟，將數(shù)據(jù)記錄在表格一中。表格一U1＝5V，n1＝400匝實(shí)驗次數(shù)123n2/匝

U2/V

2.保持副線圈的匝數(shù)n2和原線圈兩端的電壓U1不變，改變原線圈的匝數(shù)n1，研究n1對副線圈電壓U2的影響。(1)將1中的原線圈作為副線圈，副線圈作為原線圈。(2)選擇n2＝400匝，用導(dǎo)線將變壓器原線圈接在學(xué)生電源的交流輸出接線柱上。(3)調(diào)節(jié)選擇開關(guān)使原線圈兩端電壓為5V。(4)將多用電表與副線圈n1＝200匝的接線柱相連接，讀出副線圈兩端的電壓U2。(5)將n2、U2、n1、U1記錄在表格二中。(6)改變原線圈的匝數(shù)n1，重復(fù)上述步驟，將數(shù)據(jù)記錄在表格二中。表格二U1＝5V，n2＝400匝實(shí)驗次數(shù)123n1/匝

U2/V

四、實(shí)驗數(shù)據(jù)處理分析表格一和表格二可知，理想變壓器原、副線圈兩端電壓U1、U2之比等于兩個線圈的匝數(shù)n1、n2之比。五、誤差分析1．由于漏磁，通過原、副線圈的每一匝的磁通量不嚴(yán)格相等造成誤差。2．原、副線圈有電阻，原、副線圈中的焦耳熱損耗造成誤差。3．鐵芯中有磁損耗，產(chǎn)生渦流造成誤差。4．多用電表的讀數(shù)存在誤差。六、注意事項1．要事先推測副線圈兩端電壓的可能值。2．為了人身安全，只能使用低壓交流電壓，所用電壓不要超過12V，通電時不要用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱。3．為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測，大致確定被測電壓后再選擇適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量。返回考點(diǎn)研析提能力類型一教材原型實(shí)驗

在“探究變壓器原、副線圈兩端的電壓和匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗中，可拆變壓器如圖甲、乙所示。(1)觀察變壓器的鐵芯，它的結(jié)構(gòu)和材料是________。(填選項前的字母)A．整塊硅鋼鐵芯

B．整塊不銹鋼鐵芯C．絕緣的銅片疊成

D．絕緣的硅鋼片疊成例1√變壓器的鐵芯結(jié)構(gòu)和材料是絕緣的硅鋼片疊成，故選D。(2)本實(shí)驗要通過改變原、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系，實(shí)驗中需要運(yùn)用的科學(xué)方法是________。(填選項前的字母)A．控制變量法

B．等效替代法C．整體隔離法

D．理想模型法√實(shí)驗中需要運(yùn)用的科學(xué)方法是控制變量法，故選A。(3)現(xiàn)另有一個教學(xué)用的可拆變壓器，如圖丙所示，它由兩個外觀基本相同和粗細(xì)相同的同種導(dǎo)線繞成的線圈A、B組成，線圈外部還可以繞線。如果把它看成理想變壓器，A、B線圈的匝數(shù)比為k，則當(dāng)A線圈接在電壓為U1的蓄電池兩端以后，B線圈的輸出電壓為____。由于A線圈接在電壓為U1的蓄電池兩端，輸入電流為直流電流，因此無法在B線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B線圈的輸出電壓為0。0(4)如果把它看成理想變壓器，則A、B線圈上的交變電流一定具有相同的________。A．電壓B．電流C．功率√由理想變壓器原理可知，理想變壓器原、副線圈兩端的交變電流功率不變，故選C。(2023·云南昆明高三期中)在探究“變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗中，可拆變壓器如圖甲、乙所示。(1)為了確保實(shí)驗的安全，下列說法正確的是______。A．為了人身安全，只能使用低壓直流電源，所用電壓不要超過16VB．為使接觸良好，通電時應(yīng)用手直接捏緊裸露的接線柱C．為確保多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測例2√變壓器只能使用交變電壓，不能使用低壓直流電源，A錯誤；

為使接觸良好，應(yīng)該擰緊接線柱，但不能用手直接捏緊裸露的接線柱，B錯誤；為了確保多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測，C正確。故選C。(2)變壓器鐵芯是利用由相互絕緣的薄硅鋼片平行疊壓而成的，而不是采用一整塊硅鋼。①鐵芯Q安放在鐵芯P上時，硅鋼片應(yīng)平行于圖丙中的________A．平面abcd

B．平面abfeC．平面abgh

D．平面aehd②這樣設(shè)計的原因是____________________________。√①變壓器正視圖如題圖丙所示。硅鋼片的作用是形成閉合磁路，硅鋼片中磁場變化引起平行abcd平面的感應(yīng)電流，所以為了減小渦流產(chǎn)生的熱量，硅鋼片應(yīng)垂直于abcd，即平行于平面aehd。故選D。②這樣設(shè)計的原因是減小渦流，提高變壓器的效率。減小渦流，提高變壓器的效率(3)觀察兩個線圈的導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)粗細(xì)不同，導(dǎo)線粗的線圈匝數(shù)____(選填“多”或“少”)。觀察兩個線圈的導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)粗細(xì)不同，導(dǎo)線粗的線圈為低壓線圈，電流大，匝數(shù)少。少(4)用匝數(shù)na＝400匝和nb＝800匝的變壓器，實(shí)驗測量數(shù)據(jù)如表：根據(jù)測量數(shù)據(jù)可判斷出變壓器的原線圈為____(選填“a”或“b”)。Ua/V1.802.803.804.90Ub/V4.006.018.029.98由于實(shí)驗所用的變壓器會產(chǎn)生電能損耗，其實(shí)際測量得到的副線圈電壓將小于利用理想變壓器變壓公式得到的值，所以根據(jù)測量數(shù)據(jù)可判斷出變壓器的原線圈為b。b對點(diǎn)練．某同學(xué)在實(shí)驗室進(jìn)行探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)關(guān)系的實(shí)驗，他準(zhǔn)備了可拆變壓器、多用電表、開關(guān)和導(dǎo)線若干。(1)實(shí)驗需要以下哪種電源________；A．低壓直流電源 B．高壓直流電源C．低壓交流電源 D．高壓交流電源√探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)關(guān)系，應(yīng)選擇低壓交流電源，故選C。(2)該同學(xué)認(rèn)真檢查電路無誤后，先保證原線圈匝數(shù)不變，改變副線圈匝數(shù)；再保證副線圈匝數(shù)不變，改變原線圈匝數(shù)。分別測出相應(yīng)的原、副線圈電壓值。由于交變電流電壓是變化的，所以，我們實(shí)際上測量的是電壓的________(選填“有效”或“最大”)值。多用電表測量的交流電壓為有效值，不是最大值。有效(3)理想變壓器原、副線圈電壓應(yīng)與其匝數(shù)成______(選填“正比”或“反比”)，實(shí)驗中由于變壓器的銅損和鐵損，導(dǎo)致原線圈與副線圈的電壓之比一般______(選填“大于”“小于”或“等于”)原線圈與副線圈的匝數(shù)之比；根據(jù)

可知，理想變壓器原、副線圈電壓應(yīng)與其匝數(shù)成正比。實(shí)驗中由于變壓器的銅損和鐵損，變壓器的鐵芯損失一部分的磁通量，所以導(dǎo)致副線圈電壓的實(shí)際值一般略小于理論值，所以導(dǎo)致

。正比大于(4)實(shí)驗中原、副線圈的電壓之比與它們的匝數(shù)之比有微小差別。原因不可能為________。(填字母代號)A．原、副線圈上通過的電流發(fā)熱B．鐵芯在交變磁場作用下發(fā)熱C．變壓器鐵芯漏磁D．原線圈輸入電壓發(fā)生變化√原、副線圈上通過的電流發(fā)熱，鐵芯在交變磁場作用下發(fā)熱，都會使變壓器輸出功率發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電壓比與匝數(shù)比有差別；變壓器鐵芯漏磁，也會導(dǎo)致電壓比與匝數(shù)比有差別；原線圈輸入電壓發(fā)生變化，不會影響電壓比和匝數(shù)比，故選D。類型二拓展創(chuàng)新實(shí)驗(2023·江西贛州高三期中)功放內(nèi)部的變壓器一般為環(huán)狀，簡稱環(huán)牛，如圖甲所示。某同學(xué)利用環(huán)牛探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數(shù)之間的關(guān)系(環(huán)牛效率極高，可看成理想變壓器，其示意圖如圖乙所示)。(1)測量環(huán)牛的初級(原)、次級(副)線圈匝數(shù)n1、n2的方法是：先在閉合鐵芯上緊密纏繞n＝70匝漆包細(xì)銅線，并將理想交流電壓表1接在細(xì)銅線兩端；然后在初級線圈(左側(cè))上輸入有效值為24.0V的低壓交流電，再將理想交流電壓表2連接在次級線圈(右側(cè))上，若理想交流電壓表1的示數(shù)為3.0V，理想交流電壓表2的示數(shù)為12.0V，則次級線圈的匝數(shù)n2＝______；例3280根據(jù)理想變壓器變壓規(guī)律得

解得n1＝560，n2＝280。(2)若在初級線圈(左側(cè))上接入電壓瞬時值u＝220sin(100πt)V的電壓，則連接在次級線圈(右側(cè))上的理想交流電壓表2的示數(shù)為_____V；初級線圈所接交流電壓的有效值U1＝

＝220V根據(jù)理想變壓器變壓規(guī)律得

解得U2＝110V。110(3)由于變壓器工作時有能量損失，實(shí)驗中測得的原、副線圈的電壓比______(選填“大于”“等于”或“小于”)原、副線圈的匝數(shù)比

。由于變壓器工作時有能量損失，導(dǎo)致副線圈電壓實(shí)際值比理論值小，故實(shí)驗中測得的原、副線圈的電壓比大于原、副線圈的匝數(shù)比。大于(4)導(dǎo)致實(shí)驗誤差的原因可能是________。A．變壓器的鐵芯漏磁

B．原線圈所加電壓小C．變壓器的鐵芯產(chǎn)生渦流√變壓器的鐵芯漏磁，會造成副線圈電壓實(shí)際值比理論值小，故A正確；原線圈所加電壓小，不會造成副線圈電壓實(shí)際值比理論值小，故B錯誤；變壓器的鐵芯產(chǎn)生渦流，會造成副線圈電壓實(shí)際值比理論值小，故C正確。故選AC。√創(chuàng)新點(diǎn)評1．實(shí)驗原理的創(chuàng)新：設(shè)計多個副線圈，多重驗證。2．實(shí)驗器材的創(chuàng)新：利用功放中環(huán)牛的高效率，探究理想變壓器的變壓比。

對點(diǎn)練．(2023·山東菏澤模擬)有一個教學(xué)用的可拆變壓器，其鐵芯粗細(xì)一致，如圖所示，它有兩個外觀基本相同的線圈A、B(內(nèi)部導(dǎo)線電阻率、橫截面積相同)，線圈外部還可以再繞線圈。(1)某同學(xué)用多用電表的同一歐姆擋先后測量了A、B線圈的電阻值，指針分別對應(yīng)圖中的a、b位置，則A線圈的電阻為___Ω，由此可推斷___(選填“A”或“B”)線圈的匝數(shù)較多。多用電表歐姆擋讀數(shù)＝指針指示值×倍率。A的讀數(shù)為24Ω，倍率為“×1”，所以A線圈的電阻為24Ω。根據(jù)電阻定律，導(dǎo)線越長，電阻越大，因為A線圈的電阻比B線圈的大，所以A線圈匝數(shù)多。24A(2)如果把該變壓器看作理想變壓器，現(xiàn)要測量A線圈的匝數(shù)，提供的器材有：一根足夠長的絕緣導(dǎo)線、一只多用電表和低壓交流電源，請完成以下實(shí)驗步驟：①用絕緣導(dǎo)線在線圈B上繞制n匝線圈；②將A線圈與低壓交流電源相連接；③用多用電表的________(選填“交流電壓”或“直流電壓”)擋分別測量A線圈的輸入電壓UA和______(選填“繞制”或“B”)線圈的輸出電壓U；④則A線圈的匝數(shù)為_____(用已知量和測得量的符號表示)。交流電壓繞制③因為要測量A線圈匝數(shù)，所以要把A線圈與低壓交流電源相連接。變壓器輸入、輸出電壓都是交流電，所以要用交流電壓擋測繞制線圈的輸出電壓U。④根據(jù)變壓器電壓比等于匝數(shù)比，有

所以nA＝

n。返回課時測評1．(10分)在探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系實(shí)驗中，小李同學(xué)采用了如圖所示的可拆式變壓器(鐵芯不閉合)進(jìn)行研究。(1)實(shí)驗還需下列器材中的________；A．電流表B．多用電表C．低壓交流電源√實(shí)驗中，變壓器的原線圈應(yīng)接在低壓交流電源上；為了知道原、副線圈的電壓比和線圈匝數(shù)比之間的關(guān)系，還需要用多用電表測交流電壓。故選BC?！?2)實(shí)驗中，上圖中變壓器的原線圈接“0、8”接線柱，副線圈接線“0、4”接線柱，當(dāng)副線圈所接電表的示數(shù)為5.0V時，則所接電源電壓擋位可能為________。A．18.0V

B．10.0V

C．5.0V

D．2.5V理想變壓器原、副線圈電壓和匝數(shù)的關(guān)系為

；若變壓器的原線圈接“0、8”接線柱，副線圈接線“0、4”接線柱，則原、副線圈匝數(shù)比為

＝2，則原線圈兩端電壓U1＝

U2＝10V；本題中可拆變壓器并非理想變壓器，存在漏磁現(xiàn)象，要使副線圈所接電壓表示數(shù)為5V，則原線圈電壓必須大于10V，故選A?！?．(10分)一個教學(xué)用的簡易變壓器，兩線圈的匝數(shù)未知，某同學(xué)想用所學(xué)變壓器的知識測定兩線圈的匝數(shù)。(1)為完成該實(shí)驗，除了選用電壓表、導(dǎo)線外，還需要選用低壓______(選填“直流”或“交流”)電源。選用低壓交流電，才能產(chǎn)生交變的磁場。交流(2)該同學(xué)在變壓器鐵芯上繞10匝絕緣金屬導(dǎo)線C，然后將簡易變壓器的A、B兩線圈依次接電源，用電壓表分別測出線圈A、線圈B及線圈C兩端的電壓，記錄在下面的表格中，則線圈A的匝數(shù)為____匝，線圈B的匝數(shù)為____匝。根據(jù)理想變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)關(guān)系有解得nA＝

nC＝400(匝)同理有解得nB＝

nC＝190(匝)。400190A線圈電壓B線圈電壓C線圈電壓8.0V3.8V0.2V(3)為減小線圈匝數(shù)的測量誤差，你認(rèn)為繞制線圈C的匝數(shù)應(yīng)該________(選填“多一些”或“少一些”)更好。根據(jù)

，可知C的匝數(shù)越多，C的電壓示數(shù)越大，測量越準(zhǔn)確，故線圈C的匝數(shù)應(yīng)該多一些。多一些3.(10分)(2023·重慶高考)一興趣小組擬研究某變壓器的輸入和輸出電壓之比，以及交流電頻率對輸出電壓的影響。題圖1為、實(shí)驗電路圖，其中L1和L2為變壓器的原、副線圈，S1和S2為開關(guān)，P為滑動變阻器RP的滑片，R為電阻箱，E為正弦式交流電源(能輸出電壓峰值不變、頻率可調(diào)的交流電)。(1)閉合S1，用多用電表交流電壓擋測量線圈L1兩端的電壓?；琍向右滑動后，與滑動前相比，電表的示數(shù)_______(選填

“變大”“不變”或“變小”)?；瑒幼冏杵鱎P是分壓式接法，閉合S1，滑片P向右滑動后，線圈L1兩端的電壓增大，用多用電表交流電壓擋測量線圈L1兩端的電壓與滑動前相比，電表的示數(shù)變大。變大(2)保持S2斷開狀態(tài)，調(diào)整E輸出的交流電頻率為50Hz，滑動滑片P，用多用電表交流電壓擋測得線圈L1兩端的電壓為2500mV時，用示波器測得線圈L2兩端電壓u隨時間t的變