实验15：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系[5年58卷2考]--【实验攻略】备战2024年高考物理必考实验讲练

实验12：验证机械能守恒定律【5年58卷2考】 类型 角度 考查要素 考查内容 教材实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 研究原副线圈输入与输出电压之比（2023.重庆12题） 实验原理 图像处理 探究原副线圈电压之比与匝数之比的关系； 变压器（2021.1浙江18题） 器材选择 实验器材设计 总结： （1）类型角度：结合生活实际考查如何减少变压器热损； （2）考察要素和内容：考查分析通过铁芯中硅钢片的位置放置；原副线圈的匝数比与电压比的关系，以及对图像的处理问题。 考点1 基本实验要求 1. 实验目的 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。 2. 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： a. n1一定，研究n2和U2的关系。 b. n2一定，研究n1和U2的关系。 3. 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。 4. 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。 5. 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。 考点2 数据处理及误差分析 1. 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 a.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。 b. 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。 2. 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。 A. 高考真题感知 1．（2021·浙江·统考高考真题）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。硅钢片应平行于______。 A．平面abcd B．平面abfe C．平面abgh D．平面aehd 2．（2023·重庆·统考高考真题）一兴趣小组拟研究某变压器的输入和输出电压之比，以及交流电频率对输出电压的影响。题图1为实验电路图，其中L1和L2为变压器的原、副线圈，S1和S2为开关，P为滑动变阻器Rp的滑片，R为电阻箱，E为正弦式交流电源（能输出电压峰值不变、频率可调的交流电）。 （1）闭合S1，用多用电表交流电压挡测量线圈L1两端的电压。滑片P向右滑动后，与滑动前相比，电表的示数 （选填 “变大”“不变”“ 变小”）。 （2）保持S2断开状态，调整E输出的交流电频率为50 Hz，滑动滑片P，用多用电表交流电压挡测得线圈L1两端的电压为2500 mV时，用示波器测得线圈L2两端电压u随时间t的变化曲线如图所示，则线圈L1两端与L2两端的电压比值为 （保留3位有效数字）。 （3）闭合S2，滑动P到某一位置并保持不变。分别在E输出的交流电频率为50 Hz、1000 Hz的条件下，改变R的阻值，用多用电表交流电压挡测量线圈L2两端的电压U，得到U-R关系曲线如图3所示。用一个阻值恒为20 Ω的负载R0替换电阻箱R，由图可知，当频率为1000 Hz时，R0两端的电压为 mV；当频率为50 Hz 时，为保持R0两端的电压不变，需要将R0与一个阻值为 Ω的电阻串联。（均保留3位有效数字）   B. 限时针对训练 1．（2024·云南红河·统考一模）某兴趣小组为了探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，在实验室中找到了以下器材： A