3.4 实验 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 学案（含解析）
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| 名称 | 3.4 实验 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 学案（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 8.1MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-04-17 14:15:17 | ||
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文档简介
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高中物理选择性必修二素养提升学案
第三章 交变电流
3.4 实验 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
一、新课标要求
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
二、科学素养要求
1.物理观念：变压器。
2.科学思维：培养归纳总结、分析推理能力。
3.科学探究：通过探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，提高科学探究能力。
4.科学态度与责任：培养科学精神和实事求是的科学态度，培养探究科学的兴趣。
三、教材研习
（一）、实验目的
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。
（二）、实验原理
1．实验电路图，如图所示。
2．实验方法采用控制变量法：
(1)n1一定，研究n2和U2的关系。
(2)n2一定，研究n1和U2的关系。
（三）、实验器材
学生电源(低压交流，小于12 V)1个、可拆变压器1个(如图所示)、多用表(交流电压挡)1个、导线若干。
（四）、实验步骤
1．如图所示，连接好电路，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数。
2．保持原线圈匝数不变，用多用电表电压挡测量原线圈电压，并记录在表格中。
3．改变副线圈匝数，用多用电表分别测量副线圈的电压，把匝数、电压的对应数据记录在表格中。
4．保持副线圈匝数不变，改变原线圈匝数，重复步骤2、3。
（五）、数据处理
1．将不同的原、副线圈接入电路测出线圈两端的电压填入下表
原线圈匝数n1 副线圈匝数n2 原线圈电压U1 副线圈电压U2
100 300 2 V
100 400 2 V
300 400 4 V
400 400 6 V
400 100 8 V
400 100 4 V
2．由表格数据得出结论
(1)当原线圈匝数不变、输入电压不变时，随着副线圈匝数增加，输出电压增大。进一步研究可知，副线圈电压与副线圈匝数成正比。
(2)当副线圈匝数不变、输入电压不变时，随着原线圈匝数增加，副线圈输出电压变小。进一步研究可知，副线圈电压与原线圈匝数成反比。
（六）、误差分析
1．由于漏磁，通过原、副线圈每一匝的磁通量不严格相等造成误差。
2．原、副线圈有电阻，原、副线圈中的焦耳热损耗(铜损)，造成误差。
3．铁芯中有磁损耗，产生涡流，造成误差。
4．电表的读数存在误差。
（七）、注意事项
1．在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作。
2．为了人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，不能用手接触裸露的导线和接线柱。
3．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，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。
四、题型探究
题型一 实验原理及操作
[例题1] 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中：
(1)原线圈中接入的电源是________；
A．接入电压为220 V交流电源
B．接入学生电源12 V以下直流输出端
C．接入学生电源12 V以下交流输出端
(2)对于实验过程，下列说法正确的是________。
A．为便于探究，应该采用控制变量法
B．因为实验所用电压较低，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
[解析] (1)做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验时，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、B错误，C正确。
(2)“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，为便于探究，应该采用控制变量法，故A正确；实验通电时，即使电压不超过12 V，因人的身体素质不同，也存在人身安全问题，因此不能用手接触裸露的导线、接线柱，故B错误；使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，故C错误。
[答案] (1)C (2)A
题型二 数据处理与分析
[例题2] 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，记录的数据如表所示。
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
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)。
[解析] (1)变压器改变的是交流电压，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，A错误。实验通电前，必须要检查电路是否正确；通电时，不要用手接触裸露的导线、接线柱，确保人身安全，B、C错误。使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，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实验结论：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，主要原因是变压器有漏磁、铁芯发热、导线发热等，另外，多用电表的精度与读数误差也是一个影响因素。
[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
题型三 实验拓展与创新
[例题3] 有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个线圈A、B(内部导线电阻率、横截面积相同)，线圈外部还可以绕线。
(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A，B线圈中“0,14”“0,4”的电阻值，指针分别对应图乙中的a，b位置，则A线圈的电阻为________ Ω，由此可推断______(选填“A”或“B”)线圈的总匝数较多。
(2)如果把它看作理想变压器，现要测量A线圈的总匝数，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，请完成实验步骤的填空：
①用绝缘导线在B线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈；
②将________(选填“A”或“B”)全部线圈与低压交流电源相连接；
③用多用电表的________挡分别测量A线圈的中“0,14”间的电压UA和绕制线圈的电压U。
④则A线圈的总匝数为________。
[解析] (1)由多用电表知，电阻为24 Ω。根据电阻定律，导线越长，电阻越大，因为A线圈的电阻比B线圈大，所以A线圈总匝数多。
(2)因为要测量A线圈总匝数，所以要把A线圈与低压交流电源相连接。变压器输入、输出均为交变电流，测电压时要用交流电压挡测输入和输出电压。根据变压器电压比等于匝数比，有＝，所以nA＝。
[答案] (1)24 A (2)②A ③交流电压 ④
【达标训练】
1．[多选]如图所示，在用可拆变压器做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验时，下列说法正确的是( )
A．用可拆变压器，能方便地从不同接线柱上选取不同匝数的线圈
B．测量原、副线圈的电压，可用直流电压表
C．原线圈接0,8接线柱，副线圈接0,4接线柱，副线圈电压大于原线圈电压
D．为便于探究，先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，研究其对副线圈电压的影响
【答案】AD
【解析】： 变压器的输出电压跟输入电压以及原、副线圈匝数之比都有关，因此要用可拆卸的变压器研究，探究线圈电压与匝数的关系采用控制变量法，即先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈匝数，研究其对副线圈电压的影响，故选项A、D正确；变压器不改变直流电压，选项B错误；原线圈匝数大于副线圈匝数时，副线圈电压小于原线圈电压，选项C错误。
2．(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，下列器材在实验中不需要用到的有________。
(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________。
实验次数电压 1 2 3 4
U1/V 0.90 1．40 1．90 2．40
U2/V 2．00 3．01 4．02 5．02
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
【解析】：(1)实验中需用交流电源，不需干电池；通过改变原、副线的匝数探究变压器两端的电压与匝数关系，不需要滑动变阻器。
(2)根据变压器两端的电压与匝数关系＝和表格数据可知，由于变压器有一定的能量损失，所以N2一定为原线圈。
【答案】：(1)AC (2)B
3．在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，电源输出端与变压器线圈连接方式正确的是________(选填“甲”或“乙”)。变压器原、副线圈的匝数分别为120匝和60匝，测得的电压分别为8．2 V和3．6 V，据此可知电压比与匝数比不相等，主要原因是________________。
【解析】：变压器是靠电磁感应原理工作的，必须接交流电，故题图乙正确；理想变压器电压与匝数成正比，实际变压器不成正比是由于漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损失造成的。
答案：乙 漏磁、铁芯发热、导线发热等
4．在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，某同学利用“教学用可拆变压器”进行探究。
(1)下列器材中，实验需要的器材是________。
A．干电池
B．低压交流电源
C．220 V交流电源
D．条形磁铁
E．可拆变压器和导线
F．直流电压表
G．多用电表
(2)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________(填“增大”“减小”或“不变”)。
【解析】：(1)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，要用低压交流电源、可拆变压器、导线和多用电表，不需要干电池、220 V交流电源、条形磁铁和直流电压表，故选B、E、G。
(2)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，根据＝可知副线圈两端的电压将增大。
答案：(1)BEG (2)增大
5．有一个教学用的可拆变压器，如图所示，它有两个外观基本相同的线圈A和B，线圈外部还可以绕线。
(1)某同学用多用电表的欧姆挡测量了A、B线圈的电阻值，发现B线圈电阻约为A线圈电阻的3倍，则可推断________线圈的匝数多。(选填“A”或“B”)
(2)如果把它看作理想变压器，现要测量A、B线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和一只低压交流电源(输出电压的有效值不变)。
现采用如下方法进行测量。请补充实验步骤，完成A、B线圈匝数的测量(需要测量的物理量请用字母表示，并说明其含义)。
①将绝缘导线一端与A线圈上方接线柱相连，顺着原来的绕制方向在变压器的铁芯上再绕制n匝线圈；
②将绝缘导线的另一端和A线圈下方接线柱分别与低压交流电源两端相连接；
③用多用电表的交流电压挡先后测量低压交流电源两端的电压U0和B线圈的输出电压U；
④________________________________________________________________________；
⑤拆除电路并整理器材。
A、B线圈的匝数nA和nB的表达式为nA＝__________，nB＝________。
【解析】：(1)根据电阻定律，导线越长，电阻越大，因为B线圈电阻约为A线圈电阻的3倍，即B的电阻比A的大，所以B线圈匝数多。
(2)由实验步骤知④应为用多用电表的交流电压挡测量A线圈两端的电压U1。根据变压器原、副线圈电压比等于匝数比，有＝，＝，联立解得A线圈的匝数nA＝，B线圈的匝数nB＝。
答案：(1)B
(2)④用多用电表的交流电压挡测量A线圈两端的电压U1
6. （2022山东聊城重点高中质检）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”，可拆变压器如图所示。
（1）以下给出的器材中，本实验需要用到的是______；
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______；
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）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。作为横档的铁芯Q的硅钢片应按照下列哪种方法设计______。
A． B．
C．D．
【答案】 ①. BD ②. C ③. D
【解析】
（1）[1]实验中需要用学生电源的交流输出端；需要多用电表的交流档；不需要干电池以及直流电压表。故选BD。
（2）[2]A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，选项A错误；
B．即使使用的电压较低，通电时也不可直接用手接触裸露的导线进行连接，况且这样无形之中，将人体并联电路中，导致所测数据不准确，选项B错误；
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，选项C正确；
D．变压器开始正常工作后，通过电磁感应将电能从原线圈传递到副线圈，选项D错误。
故选C。
（3）[3]为了减小涡流引起的热损，同时又为了防止磁漏，变压器的铁芯采用硅钢片叠加而成。作为横档的铁芯Q的硅钢片应该与下面的硅钢片平行，故ABC错误，D正确。
7. （2022北京朝阳二模）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”，可拆变压器如图所示。
（1）以下给出的器材中，本实验需要用到的是___________；
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___________；
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，用匝数匝和匝的线圈实验，测量的数据如下表所示，下列说法中正确的是___________；
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
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。作为横档的铁芯Q的硅钢片应按照下列哪种方法设计___________。
A． B． C． D．
【答案】 （1） BD （2） . C （3）. C （4） . D
【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。
（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发生，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基础，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导磁路将电能从原线圈传递到副线圈，故D错误。
（3）[3]由表格数据可知
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，所以为了尽量减少能量损失，副线圈所用导线应比原线圈粗，故ABD错误，C正确。
（4）[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的各平面和平行于abfe的各平面都不能形成闭合回路，所以作为横档的铁芯Q的硅钢片应按照平行于adhe平面的形式设计。故选D。
8. （2022浙江湖州期末）在探究变压器线圈两端的电压与匝数之间的关系实验中，某同学利用如图所示可拆式变压器进行研究。
（1）实验还需要的器材是____________
A.直流电压表 B.小灯泡 C.多用电表 D.条形磁铁
（2）正确选择器材后，将图中变压器的原线圈接线柱0、4与电源输出端相连，选择开关置于5.0V挡（如图），副线圈0、8接线柱所接电表的示数是____________。
A.20.0V B.10.0V C.5.0V D.0
【答案】 （1） . C （2） . D
【解析】
（1）[1]变压器的原理是互感现象，实验中需要测量交流电压的仪器，故选择多用电表。
故选C。
（2）[2]依题意，原线圈连接的电压为直流电压，因此副线圈两端电压为0。
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高中物理选择性必修二素养提升学案
第三章 交变电流
3.4 实验 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
一、新课标要求
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
二、科学素养要求
1.物理观念：变压器。
2.科学思维：培养归纳总结、分析推理能力。
3.科学探究：通过探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，提高科学探究能力。
4.科学态度与责任：培养科学精神和实事求是的科学态度，培养探究科学的兴趣。
三、教材研习
（一）、实验目的
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。
（二）、实验原理
1．实验电路图，如图所示。
2．实验方法采用控制变量法：
(1)n1一定，研究n2和U2的关系。
(2)n2一定，研究n1和U2的关系。
（三）、实验器材
学生电源(低压交流，小于12 V)1个、可拆变压器1个(如图所示)、多用表(交流电压挡)1个、导线若干。
（四）、实验步骤
1．如图所示，连接好电路，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数。
2．保持原线圈匝数不变，用多用电表电压挡测量原线圈电压，并记录在表格中。
3．改变副线圈匝数，用多用电表分别测量副线圈的电压，把匝数、电压的对应数据记录在表格中。
4．保持副线圈匝数不变，改变原线圈匝数，重复步骤2、3。
（五）、数据处理
1．将不同的原、副线圈接入电路测出线圈两端的电压填入下表
原线圈匝数n1 副线圈匝数n2 原线圈电压U1 副线圈电压U2
100 300 2 V
100 400 2 V
300 400 4 V
400 400 6 V
400 100 8 V
400 100 4 V
2．由表格数据得出结论
(1)当原线圈匝数不变、输入电压不变时，随着副线圈匝数增加，输出电压增大。进一步研究可知，副线圈电压与副线圈匝数成正比。
(2)当副线圈匝数不变、输入电压不变时，随着原线圈匝数增加，副线圈输出电压变小。进一步研究可知，副线圈电压与原线圈匝数成反比。
（六）、误差分析
1．由于漏磁，通过原、副线圈每一匝的磁通量不严格相等造成误差。
2．原、副线圈有电阻，原、副线圈中的焦耳热损耗(铜损)，造成误差。
3．铁芯中有磁损耗，产生涡流，造成误差。
4．电表的读数存在误差。
（七）、注意事项
1．在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作。
2．为了人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，不能用手接触裸露的导线和接线柱。
3．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，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。
四、题型探究
题型一 实验原理及操作
[例题1] 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中：
(1)原线圈中接入的电源是________；
A．接入电压为220 V交流电源
B．接入学生电源12 V以下直流输出端
C．接入学生电源12 V以下交流输出端
(2)对于实验过程，下列说法正确的是________。
A．为便于探究，应该采用控制变量法
B．因为实验所用电压较低，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
[解析] (1)做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验时，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、B错误，C正确。
(2)“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，为便于探究，应该采用控制变量法，故A正确；实验通电时，即使电压不超过12 V，因人的身体素质不同，也存在人身安全问题，因此不能用手接触裸露的导线、接线柱，故B错误；使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，故C错误。
[答案] (1)C (2)A
题型二 数据处理与分析
[例题2] 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，记录的数据如表所示。
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
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)。
[解析] (1)变压器改变的是交流电压，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，A错误。实验通电前，必须要检查电路是否正确；通电时，不要用手接触裸露的导线、接线柱，确保人身安全，B、C错误。使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，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实验结论：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，主要原因是变压器有漏磁、铁芯发热、导线发热等，另外，多用电表的精度与读数误差也是一个影响因素。
[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
题型三 实验拓展与创新
[例题3] 有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个线圈A、B(内部导线电阻率、横截面积相同)，线圈外部还可以绕线。
(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A，B线圈中“0,14”“0,4”的电阻值，指针分别对应图乙中的a，b位置，则A线圈的电阻为________ Ω，由此可推断______(选填“A”或“B”)线圈的总匝数较多。
(2)如果把它看作理想变压器，现要测量A线圈的总匝数，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，请完成实验步骤的填空：
①用绝缘导线在B线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈；
②将________(选填“A”或“B”)全部线圈与低压交流电源相连接；
③用多用电表的________挡分别测量A线圈的中“0,14”间的电压UA和绕制线圈的电压U。
④则A线圈的总匝数为________。
[解析] (1)由多用电表知，电阻为24 Ω。根据电阻定律，导线越长，电阻越大，因为A线圈的电阻比B线圈大，所以A线圈总匝数多。
(2)因为要测量A线圈总匝数，所以要把A线圈与低压交流电源相连接。变压器输入、输出均为交变电流，测电压时要用交流电压挡测输入和输出电压。根据变压器电压比等于匝数比，有＝，所以nA＝。
[答案] (1)24 A (2)②A ③交流电压 ④
【达标训练】
1．[多选]如图所示，在用可拆变压器做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验时，下列说法正确的是( )
A．用可拆变压器，能方便地从不同接线柱上选取不同匝数的线圈
B．测量原、副线圈的电压，可用直流电压表
C．原线圈接0,8接线柱，副线圈接0,4接线柱，副线圈电压大于原线圈电压
D．为便于探究，先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，研究其对副线圈电压的影响
【答案】AD
【解析】： 变压器的输出电压跟输入电压以及原、副线圈匝数之比都有关，因此要用可拆卸的变压器研究，探究线圈电压与匝数的关系采用控制变量法，即先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈匝数，研究其对副线圈电压的影响，故选项A、D正确；变压器不改变直流电压，选项B错误；原线圈匝数大于副线圈匝数时，副线圈电压小于原线圈电压，选项C错误。
2．(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，下列器材在实验中不需要用到的有________。
(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________。
实验次数电压 1 2 3 4
U1/V 0.90 1．40 1．90 2．40
U2/V 2．00 3．01 4．02 5．02
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
【解析】：(1)实验中需用交流电源，不需干电池；通过改变原、副线的匝数探究变压器两端的电压与匝数关系，不需要滑动变阻器。
(2)根据变压器两端的电压与匝数关系＝和表格数据可知，由于变压器有一定的能量损失，所以N2一定为原线圈。
【答案】：(1)AC (2)B
3．在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，电源输出端与变压器线圈连接方式正确的是________(选填“甲”或“乙”)。变压器原、副线圈的匝数分别为120匝和60匝，测得的电压分别为8．2 V和3．6 V，据此可知电压比与匝数比不相等，主要原因是________________。
【解析】：变压器是靠电磁感应原理工作的，必须接交流电，故题图乙正确；理想变压器电压与匝数成正比，实际变压器不成正比是由于漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损失造成的。
答案：乙 漏磁、铁芯发热、导线发热等
4．在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，某同学利用“教学用可拆变压器”进行探究。
(1)下列器材中，实验需要的器材是________。
A．干电池
B．低压交流电源
C．220 V交流电源
D．条形磁铁
E．可拆变压器和导线
F．直流电压表
G．多用电表
(2)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________(填“增大”“减小”或“不变”)。
【解析】：(1)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，要用低压交流电源、可拆变压器、导线和多用电表，不需要干电池、220 V交流电源、条形磁铁和直流电压表，故选B、E、G。
(2)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，根据＝可知副线圈两端的电压将增大。
答案：(1)BEG (2)增大
5．有一个教学用的可拆变压器，如图所示，它有两个外观基本相同的线圈A和B，线圈外部还可以绕线。
(1)某同学用多用电表的欧姆挡测量了A、B线圈的电阻值，发现B线圈电阻约为A线圈电阻的3倍，则可推断________线圈的匝数多。(选填“A”或“B”)
(2)如果把它看作理想变压器，现要测量A、B线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和一只低压交流电源(输出电压的有效值不变)。
现采用如下方法进行测量。请补充实验步骤，完成A、B线圈匝数的测量(需要测量的物理量请用字母表示，并说明其含义)。
①将绝缘导线一端与A线圈上方接线柱相连，顺着原来的绕制方向在变压器的铁芯上再绕制n匝线圈；
②将绝缘导线的另一端和A线圈下方接线柱分别与低压交流电源两端相连接；
③用多用电表的交流电压挡先后测量低压交流电源两端的电压U0和B线圈的输出电压U；
④________________________________________________________________________；
⑤拆除电路并整理器材。
A、B线圈的匝数nA和nB的表达式为nA＝__________，nB＝________。
【解析】：(1)根据电阻定律，导线越长，电阻越大，因为B线圈电阻约为A线圈电阻的3倍，即B的电阻比A的大，所以B线圈匝数多。
(2)由实验步骤知④应为用多用电表的交流电压挡测量A线圈两端的电压U1。根据变压器原、副线圈电压比等于匝数比，有＝，＝，联立解得A线圈的匝数nA＝，B线圈的匝数nB＝。
答案：(1)B
(2)④用多用电表的交流电压挡测量A线圈两端的电压U1
6. （2022山东聊城重点高中质检）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”，可拆变压器如图所示。
（1）以下给出的器材中，本实验需要用到的是______；
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______；
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）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。作为横档的铁芯Q的硅钢片应按照下列哪种方法设计______。
A． B．
C．D．
【答案】 ①. BD ②. C ③. D
【解析】
（1）[1]实验中需要用学生电源的交流输出端；需要多用电表的交流档；不需要干电池以及直流电压表。故选BD。
（2）[2]A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，选项A错误；
B．即使使用的电压较低，通电时也不可直接用手接触裸露的导线进行连接，况且这样无形之中，将人体并联电路中，导致所测数据不准确，选项B错误；
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，选项C正确；
D．变压器开始正常工作后，通过电磁感应将电能从原线圈传递到副线圈，选项D错误。
故选C。
（3）[3]为了减小涡流引起的热损，同时又为了防止磁漏，变压器的铁芯采用硅钢片叠加而成。作为横档的铁芯Q的硅钢片应该与下面的硅钢片平行，故ABC错误，D正确。
7. （2022北京朝阳二模）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”，可拆变压器如图所示。
（1）以下给出的器材中，本实验需要用到的是___________；
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___________；
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，用匝数匝和匝的线圈实验，测量的数据如下表所示，下列说法中正确的是___________；
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
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。作为横档的铁芯Q的硅钢片应按照下列哪种方法设计___________。
A． B． C． D．
【答案】 （1） BD （2） . C （3）. C （4） . D
【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。
（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发生，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基础，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导磁路将电能从原线圈传递到副线圈，故D错误。
（3）[3]由表格数据可知
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，所以为了尽量减少能量损失，副线圈所用导线应比原线圈粗，故ABD错误，C正确。
（4）[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的各平面和平行于abfe的各平面都不能形成闭合回路，所以作为横档的铁芯Q的硅钢片应按照平行于adhe平面的形式设计。故选D。
8. （2022浙江湖州期末）在探究变压器线圈两端的电压与匝数之间的关系实验中，某同学利用如图所示可拆式变压器进行研究。
（1）实验还需要的器材是____________
A.直流电压表 B.小灯泡 C.多用电表 D.条形磁铁
（2）正确选择器材后，将图中变压器的原线圈接线柱0、4与电源输出端相连，选择开关置于5.0V挡（如图），副线圈0、8接线柱所接电表的示数是____________。
A.20.0V B.10.0V C.5.0V D.0
【答案】 （1） . C （2） . D
【解析】
（1）[1]变压器的原理是互感现象，实验中需要测量交流电压的仪器，故选择多用电表。
故选C。
（2）[2]依题意，原线圈连接的电压为直流电压，因此副线圈两端电压为0。
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