高考物理一轮复习实验针对训练15探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系含答案

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(1)在探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系的实验中，可以使用220 V的交流电源来代替，要完成实验，下图实验器材中需要用到的有________。(多选，填正确答案标号)
A B C D
(2)组装变压器时，没有将铁芯闭合，如图所示，原线圈接u＝311sin 314t(V)的交流电源，原、副线圈的匝数比为8∶1，副线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是________。
A．27.5 VB．38.9 V
C．10.0 VD．1 760 V
2．(2023·广州模拟)(1)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，下列器材在实验中不必用到的有________。
A B C D
(2)若在实验中用匝数N1＝400匝和N2＝800匝的变压器，对应的电压测量数据如表所示。根据测量数据，下列说法正确的是________。
A．N1一定是原线圈
B．N2一定是原线圈
C．N1可能是副线圈
D．N2可能是副线圈
3．物理研究课上，同学们用可拆变压器“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示：
甲 可拆变压器零部件 乙 组装后的变压器
(1)下列说法正确的是________；
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．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．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响
D．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
E．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
F．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，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
(2)如图丙所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是________。
丙
A．与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力
B．若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将保持不变
C．若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起
4．在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验中
(1)为了确保实验的安全，下列做法正确的是________。
A．为了人身安全，只能使用低压直流电源，所用电压不要超过12 V
B．连接好电路后，可不经检查电路是否正确，直接接通电源
C．因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱
D．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
(2)多用电表刻度盘上交流电压的刻度是______(选填“均匀”或“不均匀”)的。
(3)某实验小组通过实验，记录的数据如下表：
通过分析实验数据可得出的实验结论是__________________________________
___________________________________________________________________。
(4)一次实验中，变压器原、副线圈的匝数分别为400匝和200匝，测得的电压分别为8.00 V和3.90 V，据此可知电压比与匝数比并不相等，主要原因是___________________________________________________________________
______________________________________________(至少说出两个原因)。
5．某实验小组利用学生电源、小型可拆变压器、交流电压表、导线等器材进行变压器原、副线圈两端电压与匝数关系的探究活动。根据实验原理图连接电路，如图所示，在原线圈两端依次加上不同的电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，实验数据如下表：
(1)请你用笔画线代替导线完成图中的电路连接。
(2)根据实验数据，可以得出实验结论：变压器原、副线圈两端电压与匝数的关系为________(用题中给出的字母表示)。
(3)根据表中的数据知副线圈匝数n3＝________。
实验针对训练(十五)
1．解析：(1)本实验需要线圈和铁芯，还需要交流电压表测量电压，故选A、D。
(2)根据题意U1＝eq \f(311,\r(2)) V≈220 V
根据eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)
代入数据得U2＝eq \f(n2,n1)U1＝27.5 V
由于铁芯没有闭合，有漏磁现象，实际上输出电压低于计算值，故选C。
答案：(1)AD (2)C
2．解析：(1)该实验要用低压交流电源和交流电表，所以不需要干电池和滑动变阻器。故选A、C。
(2)已知N1＝400匝和N2＝800匝，表格中每组数据都可以看出电压之比eq \f(U1,U2)答案：(1)AC (2)B
3．解析：(1)为确保实验安全，实验中要求副线圈匝数小于原线圈匝数，使得副线圈电压较小，故A错误；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”，故B错误；实验时可采用控制变量法，先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故C正确；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，防止烧坏电压表，故D正确；变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，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，故E错误，F正确。
(2)变压器线圈通电会产生磁场，而变压器上端的横条相当于磁铁，下端对横条有吸引力作用，因此与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力，故A正确；仅增加原线圈匝数，副线圈两端电压将减小，小灯泡亮度将变暗，故B错误；若仅增加副线圈绕制的圈数，副线圈两端电压增大，小灯泡消耗的功率变大，学生电源输出的功率变大，有可能会使学生电源的过载指示灯亮起，故C正确。
答案：(1)CDF (2)AC
4．解析：(1)变压器改变交流电压，因此为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不超过12 V，故A错误；实验通电时，不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，防止发生触电，故C错误；连接好电路，需经检查后才可接通电源，故B错误；使用多用电表测电压时，先用最高量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，故D正确。
(2)由多用电表的表盘可知，多用电表刻度盘上交流电压的刻度是不均匀的。
(3)通过分析实验数据可得出的实验结论是，在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比。
(4)电压比与匝数比并不相等，主要原因是变压器是不理想的，有漏磁、铁芯发热、导线发热等影响输出电压。
答案：(1)D (2)不均匀 (3)在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比 (4)有漏磁、铁芯发热、导线发热等影响输出电压
5．解析：(1)连线如图所示。
(2)由第一组数据得eq \f(U1,U2)＝eq \f(5.6,4.2)＝eq \f(4,3)，eq \f(n1,n2)＝eq \f(800,600)＝eq \f(4,3)，可得eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)；由第二组数据得eq \f(U1,U2)＝eq \f(9.7,7.3)≈1.33，eq \f(n1,n2)＝eq \f(800,600)＝eq \f(4,3)≈1.33，可得eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)；由第三组数据得eq \f(U1,U2)＝eq \f(13.7,10.3)≈1.33，eq \f(n1,n2)＝eq \f(800,600)＝eq \f(4,3)≈1.33，可得eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)。
(3)根据上面三组数据可以得到变压器线圈两端电压与匝数的关系为eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，根据eq \f(U1,U3)＝eq \f(n1,n3)，可得n3＝eq \f(U3,U1)·n1＝eq \f(2.8,5.6)×800＝400。
答案：(1)见解析图 (2)eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2) (3)400
实验次数
1
2
3
4
U1/V
0.90
1.40
1.90
2.40
U2/V
2.00
3.01
4.02
5.02
原线圈匝数n1/匝
100
200
400
400
副线圈匝数n2/匝
400
400
200
800
原线圈两端的电压U1/V
1.96
4.90
8.00
4.86
副线圈两端的电压U2/V
7.80
9.76
3.90
9.64
实验序号
原线圈匝数n1＝800，原线圈两端电压U1(V)
副线圈匝数n2＝600，副线圈两端电压U2(V)
副线圈匝数n3＝______，副线圈两端电压U3(V)
1
5.6
4.2
2.8
2
9.7
7.3
4.8
3
13.7
10.3
6.8