新高考2024版高考物理一轮复习微专题小练习专题75实验：探究变压器原副线圈电压与匝数的关系

专题75　实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系　

利用传感器制作简单的自动控制电路

1．[2023·湖北省恩施市期中]某校高二物理兴趣小组为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，把没有用导线相连的两个线圈套在同一闭合的铁芯上，一个线圈连到学生电源的输出端，另一个线圈连到小灯泡上，如图所示，请回答下列问题：

(1)线圈应连到学生电源的________(填“DC”或“AC”)输出端；

(2)某同学将与电源相连的线圈匝数增加，其余装置不变继续实验，灯泡亮度将________(填“变亮”或“变暗”)，这说明灯泡两端的电压________(填“变大”或“变小”)；

(3)在某次实验中，变压器原、副线圈的匝数分别为120匝和60匝，学生电源输出电压为8.2 V，考虑到实际使用的变压器不是理想变压器，则用多用电表测得灯泡两端的电压________(填“大于”“等于”或“小于”)4.1 V.

2．[2023·河北省邯郸市模拟]为了描绘一规格为“220 V　40 W”的白炽灯灯丝的伏安特性曲线，实验室利用一种称为自耦变压器的调压变压器进行实验．该变压器只有一组线圈L绕在闭合的环形铁芯上，输入端接在220 V交流电源的火线与零线之间，输出端有一个滑动触头P，移动它的位置，就可以使输出电压在0～220 V之间连续变化．除了图甲所示的一些实验器材以外，实验室还备有开关、导线等实验器材．

(1)将图甲所示电路补充完整．

(2)按照实验电路图进行测量，如果电表的内阻一定且影响不能忽略，则电压较高段与电压较低段相比较，误差更大的是________(选填“电压较高段”或“电压较低段”)，这是因为________．

3．[2023·湖南卷]某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置，其电路如图(a)所示，R1、R2、R3为电阻箱，RF为半导体薄膜压力传感器，C、D间连接电压传感器(内阻无穷大).

(1)先用欧姆表“×100”挡粗测RF的阻值，示数如图(b)所示，对应的读数是________ Ω；

(2)适当调节R1、R2、R3，使电压传感器示数为0，此时，RF的阻值为________(用R1、R2、R3表示)；

(3)依次将0.5 g的标准砝码加载到压力传感器上(压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小)，读出电压传感器示数U，所测数据如下表所示：

根据表中数据在图(c)上描点，绘制U­m关系图线；

(4)完成前面三步的实验工作后，该测量微小压力的装置即可投入使用．在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力F0，电压传感器示数为200 mV，则F0大小是________ N(重力加速度取9.8 m/s2，保留2位有效数字)；

(5)若在步骤(4)中换用非理想毫伏表测量C、D间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力F1，此时非理想毫伏表读数为200 mV，则F1________F0(填“>”“＝”或“<”).

4．[2023·广东省清远市教学质量检测]为节能减排，保护环境，公共场所使用声、光控照明系统，声、光控开关需要同时满足光线较暗、有活动声音时才打开的工作要求(电源及电流表内阻不计)，其示意图如图甲所示．

(1)声控开关和光控开关的连接方式为________(填“串联”或“并联”).

(2)其中光控开关的结构如图乙所示，现用多用电表测量电磁继电器的等效电阻，将多用电表的选择开关置于“×1”挡，再将红，黑表笔________，调零后，测量的示数如图丁所示，则电磁继电器的等效电阻为________ Ω.光敏电阻的阻值随照度(照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，单位为lx)的变化关系如图丙所示，由图丙可知随光照强度的增加，光敏电阻的阻值________．

(3)已知光控开关的电源电动势为3.0 V，电阻箱的阻值为10 Ω.若设计要求当流过电磁继电器的电流为0.05 A时，光控开关闭合，则此时的照度约为________lx.为了节约用电，需要降低光照度值，应该把电阻箱的阻值调________．

专题75　实验：探究变压器原、

副线圈电压与匝数的关系　

利用传感器制作简单的自动控制电路

1．(1)AC　(2)变暗　变小　(3)小于

解析：(1)变压器的工作基础是线圈之间的互感作用，所以原线圈需要接入交流(AC)输出端从而实现变压．

(2)副线圈两端电压为U2＝U1，将与电源相连的线圈匝数n1增加，其余装置不变，则U2减小，灯泡亮度将变暗，说明灯泡两端的电压变小．

(3)考虑到实际使用的变压器不是理想变压器，即存在功率损失，则原、副线圈两端电压之比小于匝数比，所以用万用电表测得灯泡两端的电压小于4.1 V.

2．(1)电路图见解析

(2)电压较高段　电压越高，灯丝电阻越大，由于电压表分流作用而造成的误差就越大

解析：(1)电路图如图所示

(2)电路图中，电流表采用外接法，误差来源于电压表的分流，如果电压表的内阻一定且影响不能忽略，则电压较高段与电压较低段相比较，误差更大的是电压较高段，这是因为电压越高，灯丝电阻越大，由于电压表分流作用而造成的误差就越大．

3．(1)1 000　(2)

(3)

(4)1.7×10－2　(5)>

解析：(1)欧姆表读数为10×100 Ω＝1 000 Ω

(2)当电压传感器读数为零时，CD两点电势相等，即UCB＝UDB

即RF＝R3

解得RF＝

(3)绘出U­m图像如图

(4)由图像可知，当电压传感器的读数为200 mV时，所放物体质量为1.75 g，则F0＝mg＝1.75×10－3×9.8 N＝1.7×10－2 N

(5)可将CD以外的电路等效为新的电源，CD两点电压看做路端电压，因为换用非理想电压传感器当读数为200 mV时，实际CD间断路(接理想电压传感器)时的电压大于200 mV，则此时压力传感器的读数F1>F0.

4．(1)串联　(2)短接　20　减小　(3)0.6　小

解析：(1)因要同时满足光线较暗、有活动声音时才打开的要求，所以光控和声控开关必须是串联关系．

(2)多用电表测电阻的步骤是机械调零，选挡位，再欧姆调零，最后测量读数．所以选挡后应进行欧姆调零，即将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在表盘右侧零刻线上．欧姆表的读数可估读一位或不估读．电磁继电器的等效电阻为20×1＝20 Ω，观察丙图可知，随光照强度的增加，光敏电阻的阻值减小．

(3)由闭合电路欧姆定律有I＝，解得R光敏＝30 Ω，由图丙可知此时照度为0.6(lx)；要降低光照度值，即要在低照度条件下才打开，光敏电阻阻值变大，要在继电器电流为0.05 A时亮灯，由闭合电路欧姆定律可知，需调小电阻箱阻值．