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备考2024届高考物理一轮复习分层练习第十三章交变电流电磁振荡与电磁波传感器实验十五探究变压器原副线圈电压与匝数的关系
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这是一份备考2024届高考物理一轮复习分层练习第十三章交变电流电磁振荡与电磁波传感器实验十五探究变压器原副线圈电压与匝数的关系，共4页。试卷主要包含了90，01，02，98等内容，欢迎下载使用。
1.[2024哈师大附中校考]某同学在做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验.
（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，上述器材不需要用到的是 B （器材序号字母），还需用到的器材有 低压交流电源 （选填“直流电源”或“低压交流电源”）.
（2）该学生做实验时，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 增大 （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 减小 （选填“增大”“减小”或“不变”）；上述探究过程采用的实验方法是 控制变量法 .
（3）若实验电路图如图所示，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 C ；
A.3VB.62VC.12VD.15V
②若灯泡的额定电压为6V，闭合S，灯泡能否正常发光？ 能 （填“能”或“不能”）.
解析 （1）“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中不需要条形磁铁，故选B.题中还需用到的器材是低压交流电源.
（2）做实验时，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，因原、副线圈电压和匝数成正比，即U1U2＝n1n2，则会观察到副线圈两端的电压增大；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，根据U1U2＝n1n2可知将观察到副线圈两端的电压减小.上述探究过程采用的实验方法是控制变量法.
（3）①根据变压器原理可得U1＝n1n2U2＝800400×6V＝12V，故选C.②灯泡的额定电压也为6V，实验时变压器为理想变压器，副线圈两端电压等于6V，灯泡能正常发光.
2.为了探究理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系，某实验小组做了下列实验.一个可变变压器原线圈接入220V正弦交流电，副线圈接有一个理想电压表.副线圈有三个抽头a、b、c.变压器总匝数为1000匝，测得S分别接a、b时电压表示数为176V、110V，已知b为线圈中点，实验初步探究得到原、副线圈电压与匝数的关系是 成正比 ；已知抽头c与线圈下端间匝数为总匝数的四分之一，则S接c时，电压表示数为 55V ，抽头a、b间匝数为 300匝 .
解析 根据nb∶n1＝1∶2，Ub∶U1＝1∶2，可以得出UbU1＝nbn1，故原、副线圈电压与匝数成正比，又nc＝14n1，故Uc＝14U1＝55 V，而Ua＝176 V，故na＝UaU1·n1＝800 匝，又nb＝12·n1＝500 匝，则a、b间匝数Δnab＝na－nb＝300匝.
3.某实验小组用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”，可拆变压器如图甲、图乙所示.
（1）以下给出的器材中，本实验需要用到的是 BD .
A.干电池 B.学生电源
C.实验室用电压表 D.多用电表
（2）关于本实验，下列说法正确的是 C .
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.因为使用的电压较低，通电时可直接用手接触裸露的导线进行连接
C.实验时可以保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，探究副线圈匝数对副线圈电压的影响
D.变压器开始正常工作后，通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈
（3）某次实验中，用匝数na＝400匝和nb＝800匝的线圈实验，测量的数据如下表所示，下列说法正确的是 C .
A.原线圈的匝数为na，用较粗导线绕制
B.副线圈的匝数为na，用较细导线绕制
C.原线圈的匝数为nb，用较细导线绕制
D.副线圈的匝数为nb，用较粗导线绕制
（4）为了减小能量传递过程中的损失，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成.作为横挡的铁芯Q的硅钢片应按照下列哪种方法设计？ B .
A B
解析 （1）实验中变压器原线圈需要输入交流电压，而干电池只能输出恒定直流电压，学生电源可以输出交流电压，故A不符合题意，B符合题意；实验中变压器副线圈输出交流电压，而实验室用电压表只能测量直流电压，多用电表可以测量交流电压，故C不符合题意，D符合题意.故选BD.
（2）为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，从而使副线圈输出电压较低，故A错误；虽然使用的电压较低，但实验中仍有可能出现错接或者短路等情况，为了人身安全，通电时不能用手接触裸露的导线进行连接，故B错误；实验时可以保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，探究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故C正确；互感现象是变压器的工作原理，电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，因此变压器是通过铁芯传递磁场能，将电能从原线圈传输到副线圈，故D错误.
（3）由表格数据可知UbUa＞nbna，考虑到实验中所用变压器并非理想变压器，即存在功率损失，使得原、副线圈电压之比大于匝数比，所以原线圈的匝数为nb，副线圈的匝数为na，而副线圈电压较小，电流较大，所以为了避免副线圈过载烧毁，副线圈所用导线应比原线圈导线粗，故A、B、D错误，C正确.
（4）由于变压器工作时会在铁芯Q中存在变化的磁通量，为了减小能量传递过程中的损失，应尽可能使铁芯Q中不产生较大的涡流，如图所示，应通过相互绝缘的硅钢片使平行于efgh的各平面不能形成闭合回路，所以作为横挡的铁芯Q的硅钢片应按照平行于adhe平面的形式设计，故选B.Ua/V
1.80
2.80
3.80
4.90
Ub/V
4.00
6.01
8.02
9.98
1.[2024哈师大附中校考]某同学在做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验.
（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，上述器材不需要用到的是 B （器材序号字母），还需用到的器材有 低压交流电源 （选填“直流电源”或“低压交流电源”）.
（2）该学生做实验时，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 增大 （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 减小 （选填“增大”“减小”或“不变”）；上述探究过程采用的实验方法是 控制变量法 .
（3）若实验电路图如图所示，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 C ；
A.3VB.62VC.12VD.15V
②若灯泡的额定电压为6V，闭合S，灯泡能否正常发光？ 能 （填“能”或“不能”）.
解析 （1）“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中不需要条形磁铁，故选B.题中还需用到的器材是低压交流电源.
（2）做实验时，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，因原、副线圈电压和匝数成正比，即U1U2＝n1n2，则会观察到副线圈两端的电压增大；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，根据U1U2＝n1n2可知将观察到副线圈两端的电压减小.上述探究过程采用的实验方法是控制变量法.
（3）①根据变压器原理可得U1＝n1n2U2＝800400×6V＝12V，故选C.②灯泡的额定电压也为6V，实验时变压器为理想变压器，副线圈两端电压等于6V，灯泡能正常发光.
2.为了探究理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系，某实验小组做了下列实验.一个可变变压器原线圈接入220V正弦交流电，副线圈接有一个理想电压表.副线圈有三个抽头a、b、c.变压器总匝数为1000匝，测得S分别接a、b时电压表示数为176V、110V，已知b为线圈中点，实验初步探究得到原、副线圈电压与匝数的关系是 成正比 ；已知抽头c与线圈下端间匝数为总匝数的四分之一，则S接c时，电压表示数为 55V ，抽头a、b间匝数为 300匝 .
解析 根据nb∶n1＝1∶2，Ub∶U1＝1∶2，可以得出UbU1＝nbn1，故原、副线圈电压与匝数成正比，又nc＝14n1，故Uc＝14U1＝55 V，而Ua＝176 V，故na＝UaU1·n1＝800 匝，又nb＝12·n1＝500 匝，则a、b间匝数Δnab＝na－nb＝300匝.
3.某实验小组用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”，可拆变压器如图甲、图乙所示.
（1）以下给出的器材中，本实验需要用到的是 BD .
A.干电池 B.学生电源
C.实验室用电压表 D.多用电表
（2）关于本实验，下列说法正确的是 C .
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.因为使用的电压较低，通电时可直接用手接触裸露的导线进行连接
C.实验时可以保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，探究副线圈匝数对副线圈电压的影响
D.变压器开始正常工作后，通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈
（3）某次实验中，用匝数na＝400匝和nb＝800匝的线圈实验，测量的数据如下表所示，下列说法正确的是 C .
A.原线圈的匝数为na，用较粗导线绕制
B.副线圈的匝数为na，用较细导线绕制
C.原线圈的匝数为nb，用较细导线绕制
D.副线圈的匝数为nb，用较粗导线绕制
（4）为了减小能量传递过程中的损失，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成.作为横挡的铁芯Q的硅钢片应按照下列哪种方法设计？ B .
A B
解析 （1）实验中变压器原线圈需要输入交流电压，而干电池只能输出恒定直流电压，学生电源可以输出交流电压，故A不符合题意，B符合题意；实验中变压器副线圈输出交流电压，而实验室用电压表只能测量直流电压，多用电表可以测量交流电压，故C不符合题意，D符合题意.故选BD.
（2）为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，从而使副线圈输出电压较低，故A错误；虽然使用的电压较低，但实验中仍有可能出现错接或者短路等情况，为了人身安全，通电时不能用手接触裸露的导线进行连接，故B错误；实验时可以保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，探究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故C正确；互感现象是变压器的工作原理，电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，因此变压器是通过铁芯传递磁场能，将电能从原线圈传输到副线圈，故D错误.
（3）由表格数据可知UbUa＞nbna，考虑到实验中所用变压器并非理想变压器，即存在功率损失，使得原、副线圈电压之比大于匝数比，所以原线圈的匝数为nb，副线圈的匝数为na，而副线圈电压较小，电流较大，所以为了避免副线圈过载烧毁，副线圈所用导线应比原线圈导线粗，故A、B、D错误，C正确.
（4）由于变压器工作时会在铁芯Q中存在变化的磁通量，为了减小能量传递过程中的损失，应尽可能使铁芯Q中不产生较大的涡流，如图所示，应通过相互绝缘的硅钢片使平行于efgh的各平面不能形成闭合回路，所以作为横挡的铁芯Q的硅钢片应按照平行于adhe平面的形式设计，故选B.Ua/V
1.80
2.80
3.80
4.90
Ub/V
4.00
6.01
8.02
9.98
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