人教版选择性必修二 3.3 探究原副线圈电压与匝数关系专题（含答案）
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| 名称 | 人教版选择性必修二 3.3 探究原副线圈电压与匝数关系专题（含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-14 21:30:11 | ||
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文档简介
人教版选择性必修二第三章探究原副线圈电压与匝数关系专题（含答案）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、实验题（本大题共11小题，共100.0分）
1. 一个教学用的简易变压器，两线圈的匝数未知，某同学想用所学变压器的知识测定两线圈的匝数。
为完成该实验，除了选用电压表、导线外，还需要选用低压_______填“直流”或“交流”电源。
该同学在变压器铁芯上绕匝绝缘金属导线，然后将线圈接电源．用电压表分别测出线圈，线圈及线圈两端的电压，记录在下面的表格中，则线圈的匝数为______匝，线圈的匝数为_______匝。
线圈电压 线圈电压 线圈电压
为减小线圈匝数的测量误差，你认为绕制线圈的匝数应该_______填“多一些”、“少一些”更好。
2. 在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学利用“教学用的可拆变压器”进行探究。
多选下列器材中，实验需要的器材是____。
A.干电池低压交流电源
C.交流电源 条形磁铁
E.可拆变压器和导线 直流电压表多用电表
关于实验操作，下列说法正确的是____。
A.为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不要超过
B.实验通电时，可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路
C.使用多用电表测电压时，先用中等量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量
在实验中，该同学保持原线圈两端的电压及副线圈的匝数不变，仅减小原线圈的匝数，副线圈两端的电压将____选填“增大”、“减小”或“不变”。
3. 有一个教学用的可拆变压器，如图所示，它由两个带有绝缘外层的铜质导线绕制而成的线圈、组成。
如果把它看成理想变压器，、线圈的匝数比为，则当线圈接在电压为的蓄电池两端以后，线圈的输出电压为____。
如果把它看成理想变压器，则线圈上的交变电流一定具有相同的____。
A.电压
B.电流
C.功率
D.频率
现要测量线圈的匝数，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。实验步骤如下：
用长导线绕一个匝数为的线圈作为副线圈代替线圈
把低压交流电源接在线圈，测得线圈的输出电压为
用线圈换下线圈，测得线圈的输出电压为
则线圈的匝数____用物理量、、表示
4. 某学习小组在探究变压器原、副线圈电压和匝数关系的实验中，采用了可拆式变压器，铁芯安装在铁芯上形成闭合铁芯，将原、副线圈套在铁芯的两臂上，如图所示。
下列说法正确的是( )
A.为保证实验安全，原线圈应接低压直流电源
B.变压器中铁芯是整块硅钢
C.保持原线圈电压及匝数不变，可改变副线圈的匝数，研究副线圈的匝数对输出电压的影响
D.变压器正常工作后，电能由原线圈通过铁芯导电输送到副线圈
匝
匝
实验过程中，变压器的原、副线圈选择不同的匝数，利用多用电表测量相应电压，记录如下。由数据可知一定是____线圈的匝数。填“原”或“副”
根据表格中的数据，在实验误差允许的范围内，可得出原副线圈两端电压与匝数的关系：___________
学习小组观察实验室中一降压变压器的两个线圈的导线，发现导线粗细不同。结合以上实验结论，应将较细的线圈作为____________________线圈。填“原”或“副”
5. 某兴趣小组用如图所示的可拆变压器进行“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验：
下列器材在实验中还必须用到的是____________填字母；
实验中原、副线圈的电压之比与其匝数之比有微小差别，原因不可能是___________；
A.变压器铁芯漏磁 铁芯在交变电磁场作用下发热
C.原线圈输入电压发生变化 原、副线圈上通过的电流发热
实际操作中将电源接在原线圈的“”和“”两个接线柱之间，测得副线圈的“”和“”两个接线柱之间的电压为，则可推断原线圈的输入电压可能为___________。
A.
如图所示为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分与一理想变压器的原线圈连接；一可变电阻与该变压器的副线圈连接，原副线圈的匝数分别为、右侧实线框内的电路也可以等效为一个电阻。在交流电源的电压有效值不变的情况下，调节可变电阻的过程中，当__________时，获得的功率最大。
6. 利用如图所示的装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系：
除图中所示器材外，还需要的器材有______ ；
干电池
低压交流电源
直流电压表
多用电表
下列说法正确的是______ ；
变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈
变压器工作时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”能量的作用
理想变压器原、副线圈中的磁通量总是相同
变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零
由于变压器工作时有能量损失，实验测得的原、副线圈的电压比应当______选填“大于”、“等于”或者“小于”原、副线圈的匝数比。
7. 某同学在实验室进行“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验。
下列实验器材必须要用的有______ 选填字母代号。
A.干电池组
B.学生电源
C.多用电表
D.直流电压表
E.滑动电阻器
F.条形磁铁
G.可拆变压器铁芯、两个已知匝数的线圈
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
该同学通过实验得到了如表所示的实验数据，表中、分别为原、副线圈的匝数，、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：______ 。
实验次数 匝 匝
8. 我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：
线圈应连到学生电源的 选填“”或“”输出端
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 选填“变亮”或“变暗”，这说明灯泡两端的电压 选填“变大”或“变小”
在某次实验中，变压器原、副线圈的匝数分别为匝和匝，学生电源输出电压为，考虑到实际使用的变压器不是理想变压器，则用万用电表测得灯泡两端的电压 填“大于”、“等于”或“小于”。
9. 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，实验室备有下列可供选择的器材：
A.可拆变压器铁芯、两个已知匝数的线圈 条形磁体
C.直流电源 多用电表 开关、导线若干
上述器材在本实验中必须要选用的是___________填器材前的序号，本实验还一定要用到的器材有___________。
用匝数匝和匝的变压器，实验测量数据如下表。
根据测量数据可判断连接电源的线圈是___________填“”或“”。
10. 为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，必须要选用的是 多选。 A.有闭合铁芯的原副线圈
B.无铁芯的原副线圈
C.交流电源
D.直流电源多用电表交流电压挡
F.多用电表交流电流挡。
用匝数匝和匝的变压器，实验测量数据如下表，根据测量数据可判断连接电源的线圈是 填或。
用如图所示的装置做“探究感应电流方向的规律”实验，磁体从靠近线圈的上方静止下落。当磁体运动到如图所示的位置时，流过线圈的感应电流方向从 填“到”或“到”。在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流随时间的图像应该是 。
11. 某学生选用匝数可调的可拆变压器该变压器视为理想变压器，如图甲所示，做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验时，保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，可以研究副线圈匝数对输出电压的影响。
以为纵坐标，为横坐标。在图乙中画出变压器的输出电压与匝数关系图象的示意图，并说明图象斜率的物理意义。
设变压器原线圈的匝数为，感应电动势为，端电压为；副线圈的匝数为，感应电动势为，端电压为请理论推导理想变压器线圈两端的电压与匝数的关系。
如图丙、丁所示，是电压互感器和电流互感器的原理图“”中的电表未画出，根据他们的工作原理填写下列表格。
“”中所用的电表选填“电压表”或“电流表” 比较原线圈与副线圈导线的粗细选填“较粗”或“较细”
丙 ______ ______
丁 ______ ______
答案和解析
1.【答案】交流 ； ；； 多一些
【解析】
【分析】
变压器使用交流电源才能正常工作
线圈电压和匝数成正比，，代入数据就可以求出线圆面数
绕制线圆的匝数多一些可以减小误差。
本题考查了探究变压器电压与匝数的关系实验。通过实验分析表明，原，副线圈的电压之比，等于两个线圈的匝数之比。
【解答】
变压器必须使用交流电源，直流电源不能让变压器正常工作。
根据变压器原理有：
解得： 匝
同理有：
解得： 匝
根据
可知的匝数越多，的电压示数越大，测量更准确，故线圈的匝数应该多一些。
2.【答案】； ； 增大
【解析】
【分析】
变压器只能改变交变电压，所以需要的器材有：交流电压表，开关，导线若干、低压交流电源；
根据实验操作步骤和安全原则进行分析；
根据变压比等于匝数比进行分析即可。
考查“探究变压器的电压与匝数的关系”的实验原理，掌握原、副线圈电压与匝数成正比的成立条件，理解理想变压器的含义，及变压器的作用。
【解答】
“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”要用低压交流电源和交流电表，不需要干电池、交流电源、条形磁铁和直流电压表，故B、、G正确。
为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不要超过，A正确
B.实验通电时，不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，B错误
C.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，C错误。
在实验中，其同学保持原线圈两端的电压及副线圈的匝数不变，仅减小原线圈的匝数，根据可知副线圈两端的电压将增大。
故答案为：； ； 增大
3.【答案】 ；；
【解析】
【分析】
在变压器原副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象，叫做互感现象，直流电通过线圈后，无法在线圈中产生感应电流；
理想变压器原副线圈两端的交变电流频率和功率不变，电压和电流大小改变；
根据变压器的原理，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，分析即可得出结论。
本题考查变压器的原理；要对变压器的原理熟练掌握，要注意变压器只对交变电流有效。
【解答】
在变压器原副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象，叫做互感现象。互感现象是变压器工作的基础：变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化。故直流电通过线圈后，无法在线圈中产生感应电流，故电压为；
理想变压器原副线圈两端的交变电流频率和功率不变，电压和电流大小改变，但是并不改变交流电的频率，由于是理想变压器，所以原副线圈的功率相等，故AB错误，CD正确；
根据电压比与匝数比的关系可得：，得到线圈的匝数：。
4.【答案】 ；副；原副线圈两端电压与匝数成正比，即；原
【解析】
【分析】
根据实验原理掌握正确的实验操作；根据变压器的工作原理结合表格的数据完成分析；根据原副线圈两端的电压关系和功率关系，由此分析出较细的线圈的位置。
本题主要考查了变压器的构造和原理的相关实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，理解原副线圈两端的匝数比和电学物理量的比值关系即可完成分析。
【解答】
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，故A错误；
B.因为变压器是靠电磁感应工作，如果变压器铁芯是用整块铁芯，则在电磁的作用下，会产生很大的涡流发热，当热量达到一定程度时，会损坏铁芯和线圈，故B错误；
C.研究变压器电压和匝数的关系，用到控制变量法，可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故C正确；
D.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能，故D错误。
变压器的原、副线圈选择不同的匝数，利用多用电表测量相应电压，由数据可知一定是副线圈的匝数，由表可知，原副线圈两端电压与匝数成正比，即；
变压器的输入功率约等于输出功率，如果是理想变压器输入功率等于输出功率，因为是变压器，所以原线圈的电压大于副线圈的电压，而功率又相等，所以原线圈的电流就小于副线圈的电流，原线圈电流小所以导线就比副线圈细，故应将较细的线圈作为原线圈。
5.【答案】
【解析】实验中需要交流电源和交流电压表万用表，不需要干电池和滑动变阻器；
变压器铁芯漏磁，从而导致电压比与匝数比有差别，选项A不符合题意；
原、副线圈上通过的电流发热，铁芯在交变磁场作用下发热，都会使变压器输出功率发生变化，从而导致电压比与匝数比有差别，选项BD不符合题意；
C.原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比，选项C符合题意。
故选C。
若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系
若变压器的原线圈接“”和“”两个接线柱，副线圈接“”和“”两个接线柱，可知原副线圈的匝数比为，副线圈的电压为，则原线圈的电压为
考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈所接的电源电压大于，可能为。
故选D。
把变压器和等效为一个电阻，当作电源内阻，当内外电阻相等，即
此时输出功率最大，根据
得
代入
解得
即
6.【答案】；；大于。
【解析】
【分析】
变压器只能改变交流电的电压，必须要有低压交流电源提供交流电，且应该用多用电表的交流电压挡测量输入和输出电压；
变压器的工作原理是电磁感应现象，而不是通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈的，而是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”能量的作用；想变压器的原副线圈通过铁芯共用同一个磁场，则两线圈的磁通量总是相同，变压器的原线圈两端电压由发电机提供，与副线圈上接不接负载无关。
根据变压器原理可知，变压器原、副线圈电压应与其匝数成正比，实验中由于变压器的铜损、磁损和铁损，导致变压器的铁芯损失一部分的能量，所以副线圈上的电压的实际值一般略小于理论值，所以原线圈与副线圈的电压之比一般大于原线圈与副线圈的匝数之比。
熟练掌握变压器的原理和实验操作的注意事项，是解决本题的关键，另外注意变压器的三个决定关系。
【解答】
、变压器只能改变交流电的电压，必须要有低压交流电源提供交流电，故B正确，A错误。
、原线圈输入交流电压，副线圈输出交流电压，故应用多用电表的交流电压挡测量输入和输出电压，故D正确，C错误。
故选BD。
、变压器的工作原理是电磁感应现象的互感，而不是通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈的，故A错误。
B、变压器工作时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”能量的作用，故B正确。
C、理想变压器的原副线圈通过铁芯共用同一个磁场，则两线圈的磁通量总是相同，磁通量的变化率也相同，故C正确。
D、变压器的原线圈两端电压由发电机提供，副线圈上不接负载时，原线圈两端的电压不变，故D错误。
故选BC。
根据变压器原理可知，原副线圈两端电压之比等于原副线圈匝数之比，即变压器原、副线圈电压应与其匝数成正比，实验中由于变压器的铜损、磁损和铁损，导致变压器的铁芯损失一部分能量，所以副线圈上的电压的实际值一般略小于理论值，所以原线圈与副线圈的电压之比一般大于原线圈与副线圈的匝数之比。
7.【答案】；；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。
【解析】
【分析】
本道实验题探究的是变压器电压与匝数的关系，采用控制变量法。变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，因此该实验使用交流电，因此在实验器材选择上应选取交流电相关器材。
本题考查“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”实验，要求学生了解变压器的原理，掌握电学实验的注意事项，以及具备根据实验数据对实验结论进行分析的能力。本题考查内容多为基础知识，难度较小。
【解答】
实验中，必须要有学生电源提供交流电，需要；学生电源本身可以调节电压，无需滑动变阻器，需要用多用表测量电压，需要；本实验不需要条形磁铁，用可拆变压器来进行试验，需要；综上所述，需要的实验器材为。
故选BCG。
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，故A错误；
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，进而测得副线圈电压，找出相应关系，故B正确；
C.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，故C正确；
D.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，故D错误。
故选BC。
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。
8.【答案】；变暗，变小；小于；
【解析】
【分析】
本题考查了变压器的原理，知道理想变压器的原线圈与副线圈的电压比等于其匝数之比。知道实际变压器并不理想，导致影响电压的一些常见的因素等。
【解答】
变压器的工作原理是互感现象，故原线圈接交流电压，输出电压也是交流电压；因此线圈应连到学生电源的输出端。
与电源相连的线圈匝数增加，根据可知副线圈电压减少，灯泡两端的电压变小，则灯泡变暗；
若为理想变压器，根据，可知灯泡两端电压为，但实际中考虑到实际使用的变压器不是理想变压器，有能量损失，灯泡两端得到的电压小于
故答案为：；变暗，变小；小于；
9.【答案】；低压交流电源．
【解析】解：根据变压器线圈两端的电压与匝数的关系，可知需要知道原副线圈的匝数，可拆变压器就能满足条件，选项A必用；
B.变压器的原理是互感现象的应用，是原线圈磁场的变化引起副线圈感应电流的变化，所以不需要外界的磁场，选项B不必用到；
C.变压器的原理是互感现象的应用，是原线圈磁场的变化引起副线圈感应电流的变化，如果原线圈中通的是直流电源，则副线圈中不会有感应电流产生，选项C不必用到，需要用到低压交流电源；
D.根据变压器线圈两端的电压与匝数的关系可知需要测电压，所以需要一个测电压的仪器，选项D必用
E.做电学实验，当然需要用到开关、导线，选项E必用。
故选ADE．
本实验中还需一个电源，故还需用到的器材有低压交流电源。
由于有漏磁，所以副线圈测量电压应该小于理论电压值，即为输入端，为输出端。所以连接电源的线圈是
变压器只能改变交变电压，所以需要的器材有：交流电压表，开关，导线若干、低压交流电源；
因漏磁，导致副线圈测量电压应该小于理论电压值。即可解得．
10.【答案】；；
到；。
【解析】
【分析】
变压器使用交流电，当线圈内有铁芯时，磁场会更强；因漏磁，导致副线圈测量电压应该小于理论变压值。
考查变压器的工作原理，知道实际变压器的存在漏磁。
【解答】
为了完成变压器的探究，需要使用交流电源变压，交流电压的多用电表，为了让变压效果明显需要含有闭合铁芯的原副线圈，因此必须要选用的是；
由于有漏磁，所以副线圈测量电压应该小于理论变压值，即为输入端，为输出端。
故答案为：；；
【分析】
根据楞次定律，结合磁铁的、极，即可判定线圈内部感应电流方向，再由磁铁在线圈内部，没有磁通量变化，不会产生感应电流，及法拉第电磁感应定律，即可求解。
理解楞次定律与法拉第电磁感应定律的应用，掌握磁铁在线圈中运动，磁通量如何变化，并理解螺旋定则的内容。
【解答】
磁体从靠近线圈的上方静止下落，当磁体运动到如图所示的位置时，依据楞次定律，感应磁场方向向下，根据螺旋定则，则感应电流方向盘旋而上，即流过线圈的感应电流方向为“到”；
当磁铁完全进入线圈内时，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流，则磁铁会加速运动，当到达线圈底部时，磁通量变化率大于磁铁进入线圈时位置，依据法拉第电磁感应定律，则到达底部的感应电流较大，
再由楞次定律可知，进与出的感应电流方向相反，故A正确，BCD错误。
故选A。
故答案为：到；。
11.【答案】电压表 较细 电流表 较粗
【解析】解：根据题意做出图象如图所示：
图象斜率的物理意义表示每匝线圈产生的电压。
由于互感现象没有漏磁，原副线圈中的每匝线圈都具有相同的，根据法拉第电磁感应定律有：
，，
联立有：，
由于不计原副线圈的电阻，因此原线圈两端电压，副线圈两端电压，所以有：。
根据电压互感器和电流互感器原理和特点可填表如下：
“”中所用的电表选填“电压表”或“电流表” 比较原线圈与副线圈导线的粗细选填“较粗”或“较细”
丙 电压表 较细
丁 电流表 较粗
故答案为：图象见解析；图象斜率的物理意义表示每匝线圈产生的电压；推导过程见解析；见解析。
根据变压器的工作原理，画出变压器的输出电压与匝数关系图象的示意图。
根据法拉第电磁感应定律分析理想变压器线圈两端的电压与匝数的关系。
电压互感器与被测电路并联，电流互感器与被测电路串联。
此题考查了探究变压器和匝数关系的实验，关键明确变压器的工作原理，同时要结合变压器的变压比公式列式分析。
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学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、实验题（本大题共11小题，共100.0分）
1. 一个教学用的简易变压器，两线圈的匝数未知，某同学想用所学变压器的知识测定两线圈的匝数。
为完成该实验，除了选用电压表、导线外，还需要选用低压_______填“直流”或“交流”电源。
该同学在变压器铁芯上绕匝绝缘金属导线，然后将线圈接电源．用电压表分别测出线圈，线圈及线圈两端的电压，记录在下面的表格中，则线圈的匝数为______匝，线圈的匝数为_______匝。
线圈电压 线圈电压 线圈电压
为减小线圈匝数的测量误差，你认为绕制线圈的匝数应该_______填“多一些”、“少一些”更好。
2. 在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学利用“教学用的可拆变压器”进行探究。
多选下列器材中，实验需要的器材是____。
A.干电池低压交流电源
C.交流电源 条形磁铁
E.可拆变压器和导线 直流电压表多用电表
关于实验操作，下列说法正确的是____。
A.为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不要超过
B.实验通电时，可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路
C.使用多用电表测电压时，先用中等量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量
在实验中，该同学保持原线圈两端的电压及副线圈的匝数不变，仅减小原线圈的匝数，副线圈两端的电压将____选填“增大”、“减小”或“不变”。
3. 有一个教学用的可拆变压器，如图所示，它由两个带有绝缘外层的铜质导线绕制而成的线圈、组成。
如果把它看成理想变压器，、线圈的匝数比为，则当线圈接在电压为的蓄电池两端以后，线圈的输出电压为____。
如果把它看成理想变压器，则线圈上的交变电流一定具有相同的____。
A.电压
B.电流
C.功率
D.频率
现要测量线圈的匝数，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。实验步骤如下：
用长导线绕一个匝数为的线圈作为副线圈代替线圈
把低压交流电源接在线圈，测得线圈的输出电压为
用线圈换下线圈，测得线圈的输出电压为
则线圈的匝数____用物理量、、表示
4. 某学习小组在探究变压器原、副线圈电压和匝数关系的实验中，采用了可拆式变压器，铁芯安装在铁芯上形成闭合铁芯，将原、副线圈套在铁芯的两臂上，如图所示。
下列说法正确的是( )
A.为保证实验安全，原线圈应接低压直流电源
B.变压器中铁芯是整块硅钢
C.保持原线圈电压及匝数不变，可改变副线圈的匝数，研究副线圈的匝数对输出电压的影响
D.变压器正常工作后，电能由原线圈通过铁芯导电输送到副线圈
匝
匝
实验过程中，变压器的原、副线圈选择不同的匝数，利用多用电表测量相应电压，记录如下。由数据可知一定是____线圈的匝数。填“原”或“副”
根据表格中的数据，在实验误差允许的范围内，可得出原副线圈两端电压与匝数的关系：___________
学习小组观察实验室中一降压变压器的两个线圈的导线，发现导线粗细不同。结合以上实验结论，应将较细的线圈作为____________________线圈。填“原”或“副”
5. 某兴趣小组用如图所示的可拆变压器进行“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验：
下列器材在实验中还必须用到的是____________填字母；
实验中原、副线圈的电压之比与其匝数之比有微小差别，原因不可能是___________；
A.变压器铁芯漏磁 铁芯在交变电磁场作用下发热
C.原线圈输入电压发生变化 原、副线圈上通过的电流发热
实际操作中将电源接在原线圈的“”和“”两个接线柱之间，测得副线圈的“”和“”两个接线柱之间的电压为，则可推断原线圈的输入电压可能为___________。
A.
如图所示为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分与一理想变压器的原线圈连接；一可变电阻与该变压器的副线圈连接，原副线圈的匝数分别为、右侧实线框内的电路也可以等效为一个电阻。在交流电源的电压有效值不变的情况下，调节可变电阻的过程中，当__________时，获得的功率最大。
6. 利用如图所示的装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系：
除图中所示器材外，还需要的器材有______ ；
干电池
低压交流电源
直流电压表
多用电表
下列说法正确的是______ ；
变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈
变压器工作时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”能量的作用
理想变压器原、副线圈中的磁通量总是相同
变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零
由于变压器工作时有能量损失，实验测得的原、副线圈的电压比应当______选填“大于”、“等于”或者“小于”原、副线圈的匝数比。
7. 某同学在实验室进行“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验。
下列实验器材必须要用的有______ 选填字母代号。
A.干电池组
B.学生电源
C.多用电表
D.直流电压表
E.滑动电阻器
F.条形磁铁
G.可拆变压器铁芯、两个已知匝数的线圈
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
该同学通过实验得到了如表所示的实验数据，表中、分别为原、副线圈的匝数，、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：______ 。
实验次数 匝 匝
8. 我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：
线圈应连到学生电源的 选填“”或“”输出端
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 选填“变亮”或“变暗”，这说明灯泡两端的电压 选填“变大”或“变小”
在某次实验中，变压器原、副线圈的匝数分别为匝和匝，学生电源输出电压为，考虑到实际使用的变压器不是理想变压器，则用万用电表测得灯泡两端的电压 填“大于”、“等于”或“小于”。
9. 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，实验室备有下列可供选择的器材：
A.可拆变压器铁芯、两个已知匝数的线圈 条形磁体
C.直流电源 多用电表 开关、导线若干
上述器材在本实验中必须要选用的是___________填器材前的序号，本实验还一定要用到的器材有___________。
用匝数匝和匝的变压器，实验测量数据如下表。
根据测量数据可判断连接电源的线圈是___________填“”或“”。
10. 为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，必须要选用的是 多选。 A.有闭合铁芯的原副线圈
B.无铁芯的原副线圈
C.交流电源
D.直流电源多用电表交流电压挡
F.多用电表交流电流挡。
用匝数匝和匝的变压器，实验测量数据如下表，根据测量数据可判断连接电源的线圈是 填或。
用如图所示的装置做“探究感应电流方向的规律”实验，磁体从靠近线圈的上方静止下落。当磁体运动到如图所示的位置时，流过线圈的感应电流方向从 填“到”或“到”。在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流随时间的图像应该是 。
11. 某学生选用匝数可调的可拆变压器该变压器视为理想变压器，如图甲所示，做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验时，保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，可以研究副线圈匝数对输出电压的影响。
以为纵坐标，为横坐标。在图乙中画出变压器的输出电压与匝数关系图象的示意图，并说明图象斜率的物理意义。
设变压器原线圈的匝数为，感应电动势为，端电压为；副线圈的匝数为，感应电动势为，端电压为请理论推导理想变压器线圈两端的电压与匝数的关系。
如图丙、丁所示，是电压互感器和电流互感器的原理图“”中的电表未画出，根据他们的工作原理填写下列表格。
“”中所用的电表选填“电压表”或“电流表” 比较原线圈与副线圈导线的粗细选填“较粗”或“较细”
丙 ______ ______
丁 ______ ______
答案和解析
1.【答案】交流 ； ；； 多一些
【解析】
【分析】
变压器使用交流电源才能正常工作
线圈电压和匝数成正比，，代入数据就可以求出线圆面数
绕制线圆的匝数多一些可以减小误差。
本题考查了探究变压器电压与匝数的关系实验。通过实验分析表明，原，副线圈的电压之比，等于两个线圈的匝数之比。
【解答】
变压器必须使用交流电源，直流电源不能让变压器正常工作。
根据变压器原理有：
解得： 匝
同理有：
解得： 匝
根据
可知的匝数越多，的电压示数越大，测量更准确，故线圈的匝数应该多一些。
2.【答案】； ； 增大
【解析】
【分析】
变压器只能改变交变电压，所以需要的器材有：交流电压表，开关，导线若干、低压交流电源；
根据实验操作步骤和安全原则进行分析；
根据变压比等于匝数比进行分析即可。
考查“探究变压器的电压与匝数的关系”的实验原理，掌握原、副线圈电压与匝数成正比的成立条件，理解理想变压器的含义，及变压器的作用。
【解答】
“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”要用低压交流电源和交流电表，不需要干电池、交流电源、条形磁铁和直流电压表，故B、、G正确。
为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不要超过，A正确
B.实验通电时，不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，B错误
C.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，C错误。
在实验中，其同学保持原线圈两端的电压及副线圈的匝数不变，仅减小原线圈的匝数，根据可知副线圈两端的电压将增大。
故答案为：； ； 增大
3.【答案】 ；；
【解析】
【分析】
在变压器原副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象，叫做互感现象，直流电通过线圈后，无法在线圈中产生感应电流；
理想变压器原副线圈两端的交变电流频率和功率不变，电压和电流大小改变；
根据变压器的原理，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，分析即可得出结论。
本题考查变压器的原理；要对变压器的原理熟练掌握，要注意变压器只对交变电流有效。
【解答】
在变压器原副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象，叫做互感现象。互感现象是变压器工作的基础：变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化。故直流电通过线圈后，无法在线圈中产生感应电流，故电压为；
理想变压器原副线圈两端的交变电流频率和功率不变，电压和电流大小改变，但是并不改变交流电的频率，由于是理想变压器，所以原副线圈的功率相等，故AB错误，CD正确；
根据电压比与匝数比的关系可得：，得到线圈的匝数：。
4.【答案】 ；副；原副线圈两端电压与匝数成正比，即；原
【解析】
【分析】
根据实验原理掌握正确的实验操作；根据变压器的工作原理结合表格的数据完成分析；根据原副线圈两端的电压关系和功率关系，由此分析出较细的线圈的位置。
本题主要考查了变压器的构造和原理的相关实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，理解原副线圈两端的匝数比和电学物理量的比值关系即可完成分析。
【解答】
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，故A错误；
B.因为变压器是靠电磁感应工作，如果变压器铁芯是用整块铁芯，则在电磁的作用下，会产生很大的涡流发热，当热量达到一定程度时，会损坏铁芯和线圈，故B错误；
C.研究变压器电压和匝数的关系，用到控制变量法，可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故C正确；
D.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能，故D错误。
变压器的原、副线圈选择不同的匝数，利用多用电表测量相应电压，由数据可知一定是副线圈的匝数，由表可知，原副线圈两端电压与匝数成正比，即；
变压器的输入功率约等于输出功率，如果是理想变压器输入功率等于输出功率，因为是变压器，所以原线圈的电压大于副线圈的电压，而功率又相等，所以原线圈的电流就小于副线圈的电流，原线圈电流小所以导线就比副线圈细，故应将较细的线圈作为原线圈。
5.【答案】
【解析】实验中需要交流电源和交流电压表万用表，不需要干电池和滑动变阻器；
变压器铁芯漏磁，从而导致电压比与匝数比有差别，选项A不符合题意；
原、副线圈上通过的电流发热，铁芯在交变磁场作用下发热，都会使变压器输出功率发生变化，从而导致电压比与匝数比有差别，选项BD不符合题意；
C.原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比，选项C符合题意。
故选C。
若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系
若变压器的原线圈接“”和“”两个接线柱，副线圈接“”和“”两个接线柱，可知原副线圈的匝数比为，副线圈的电压为，则原线圈的电压为
考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈所接的电源电压大于，可能为。
故选D。
把变压器和等效为一个电阻，当作电源内阻，当内外电阻相等，即
此时输出功率最大，根据
得
代入
解得
即
6.【答案】；；大于。
【解析】
【分析】
变压器只能改变交流电的电压，必须要有低压交流电源提供交流电，且应该用多用电表的交流电压挡测量输入和输出电压；
变压器的工作原理是电磁感应现象，而不是通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈的，而是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”能量的作用；想变压器的原副线圈通过铁芯共用同一个磁场，则两线圈的磁通量总是相同，变压器的原线圈两端电压由发电机提供，与副线圈上接不接负载无关。
根据变压器原理可知，变压器原、副线圈电压应与其匝数成正比，实验中由于变压器的铜损、磁损和铁损，导致变压器的铁芯损失一部分的能量，所以副线圈上的电压的实际值一般略小于理论值，所以原线圈与副线圈的电压之比一般大于原线圈与副线圈的匝数之比。
熟练掌握变压器的原理和实验操作的注意事项，是解决本题的关键，另外注意变压器的三个决定关系。
【解答】
、变压器只能改变交流电的电压，必须要有低压交流电源提供交流电，故B正确，A错误。
、原线圈输入交流电压，副线圈输出交流电压，故应用多用电表的交流电压挡测量输入和输出电压，故D正确，C错误。
故选BD。
、变压器的工作原理是电磁感应现象的互感，而不是通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈的，故A错误。
B、变压器工作时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”能量的作用，故B正确。
C、理想变压器的原副线圈通过铁芯共用同一个磁场，则两线圈的磁通量总是相同，磁通量的变化率也相同，故C正确。
D、变压器的原线圈两端电压由发电机提供，副线圈上不接负载时，原线圈两端的电压不变，故D错误。
故选BC。
根据变压器原理可知，原副线圈两端电压之比等于原副线圈匝数之比，即变压器原、副线圈电压应与其匝数成正比，实验中由于变压器的铜损、磁损和铁损，导致变压器的铁芯损失一部分能量，所以副线圈上的电压的实际值一般略小于理论值，所以原线圈与副线圈的电压之比一般大于原线圈与副线圈的匝数之比。
7.【答案】；；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。
【解析】
【分析】
本道实验题探究的是变压器电压与匝数的关系，采用控制变量法。变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，因此该实验使用交流电，因此在实验器材选择上应选取交流电相关器材。
本题考查“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”实验，要求学生了解变压器的原理，掌握电学实验的注意事项，以及具备根据实验数据对实验结论进行分析的能力。本题考查内容多为基础知识，难度较小。
【解答】
实验中，必须要有学生电源提供交流电，需要；学生电源本身可以调节电压，无需滑动变阻器，需要用多用表测量电压，需要；本实验不需要条形磁铁，用可拆变压器来进行试验，需要；综上所述，需要的实验器材为。
故选BCG。
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，故A错误；
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，进而测得副线圈电压，找出相应关系，故B正确；
C.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，故C正确；
D.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，故D错误。
故选BC。
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。
8.【答案】；变暗，变小；小于；
【解析】
【分析】
本题考查了变压器的原理，知道理想变压器的原线圈与副线圈的电压比等于其匝数之比。知道实际变压器并不理想，导致影响电压的一些常见的因素等。
【解答】
变压器的工作原理是互感现象，故原线圈接交流电压，输出电压也是交流电压；因此线圈应连到学生电源的输出端。
与电源相连的线圈匝数增加，根据可知副线圈电压减少，灯泡两端的电压变小，则灯泡变暗；
若为理想变压器，根据，可知灯泡两端电压为，但实际中考虑到实际使用的变压器不是理想变压器，有能量损失，灯泡两端得到的电压小于
故答案为：；变暗，变小；小于；
9.【答案】；低压交流电源．
【解析】解：根据变压器线圈两端的电压与匝数的关系，可知需要知道原副线圈的匝数，可拆变压器就能满足条件，选项A必用；
B.变压器的原理是互感现象的应用，是原线圈磁场的变化引起副线圈感应电流的变化，所以不需要外界的磁场，选项B不必用到；
C.变压器的原理是互感现象的应用，是原线圈磁场的变化引起副线圈感应电流的变化，如果原线圈中通的是直流电源，则副线圈中不会有感应电流产生，选项C不必用到，需要用到低压交流电源；
D.根据变压器线圈两端的电压与匝数的关系可知需要测电压，所以需要一个测电压的仪器，选项D必用
E.做电学实验，当然需要用到开关、导线，选项E必用。
故选ADE．
本实验中还需一个电源，故还需用到的器材有低压交流电源。
由于有漏磁，所以副线圈测量电压应该小于理论电压值，即为输入端，为输出端。所以连接电源的线圈是
变压器只能改变交变电压，所以需要的器材有：交流电压表，开关，导线若干、低压交流电源；
因漏磁，导致副线圈测量电压应该小于理论电压值。即可解得．
10.【答案】；；
到；。
【解析】
【分析】
变压器使用交流电，当线圈内有铁芯时，磁场会更强；因漏磁，导致副线圈测量电压应该小于理论变压值。
考查变压器的工作原理，知道实际变压器的存在漏磁。
【解答】
为了完成变压器的探究，需要使用交流电源变压，交流电压的多用电表，为了让变压效果明显需要含有闭合铁芯的原副线圈，因此必须要选用的是；
由于有漏磁，所以副线圈测量电压应该小于理论变压值，即为输入端，为输出端。
故答案为：；；
【分析】
根据楞次定律，结合磁铁的、极，即可判定线圈内部感应电流方向，再由磁铁在线圈内部，没有磁通量变化，不会产生感应电流，及法拉第电磁感应定律，即可求解。
理解楞次定律与法拉第电磁感应定律的应用，掌握磁铁在线圈中运动，磁通量如何变化，并理解螺旋定则的内容。
【解答】
磁体从靠近线圈的上方静止下落，当磁体运动到如图所示的位置时，依据楞次定律，感应磁场方向向下，根据螺旋定则，则感应电流方向盘旋而上，即流过线圈的感应电流方向为“到”；
当磁铁完全进入线圈内时，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流，则磁铁会加速运动，当到达线圈底部时，磁通量变化率大于磁铁进入线圈时位置，依据法拉第电磁感应定律，则到达底部的感应电流较大，
再由楞次定律可知，进与出的感应电流方向相反，故A正确，BCD错误。
故选A。
故答案为：到；。
11.【答案】电压表 较细 电流表 较粗
【解析】解：根据题意做出图象如图所示：
图象斜率的物理意义表示每匝线圈产生的电压。
由于互感现象没有漏磁，原副线圈中的每匝线圈都具有相同的，根据法拉第电磁感应定律有：
，，
联立有：，
由于不计原副线圈的电阻，因此原线圈两端电压，副线圈两端电压，所以有：。
根据电压互感器和电流互感器原理和特点可填表如下：
“”中所用的电表选填“电压表”或“电流表” 比较原线圈与副线圈导线的粗细选填“较粗”或“较细”
丙 电压表 较细
丁 电流表 较粗
故答案为：图象见解析；图象斜率的物理意义表示每匝线圈产生的电压；推导过程见解析；见解析。
根据变压器的工作原理，画出变压器的输出电压与匝数关系图象的示意图。
根据法拉第电磁感应定律分析理想变压器线圈两端的电压与匝数的关系。
电压互感器与被测电路并联，电流互感器与被测电路串联。
此题考查了探究变压器和匝数关系的实验，关键明确变压器的工作原理，同时要结合变压器的变压比公式列式分析。
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