第3章 3 第1课时 变压器的原理 实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系-【成才之路·练案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步新课程学习指导(人教版)

练案[20] 第三章3.[第1课时 实验：探究变压器原、副线围 1.（多选)关于变压器，下列说法正确的是( A.变压器工作的基础是自感现象 B.在原线圈中，电能转化为磁场能 C.电能能够从原线圈传递到副线圈，是因为 原、副线圈通过导线连在一起 D.当原线圈接入大小不断变化的直流电时， 副线圈也有电压输出 2.（多选)如图所示，在用可拆 变压器“探究变压器原、副 线圈电压与匝数的关系”的 实验中，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 时，副线圈电压大于原线圈电压 D.为便于探究，先保持原线圈的匝数和电压 不变，改变副线圈的匝数，研究其对副线圈 电压的影响 3.（2025·浙江省宁波联考) 在“探究变压器原、副线圈 电压与匝数的关系”实验 中，某同学采用了如图所示 的可拆式变压器（铁芯不闭 合)进行研究。 (1)实验还需下列器材中的 A B C D (2)实验中，可拆式变压器的原线圈接“0、4” 接线柱，副线圈接“0、8”接线柱，当副线圈 所接电表的示数为24.0V,则原线圈所接 电源电压挡位可能为 A.3.0V B.6.0V C.12.0V D.15.0V 4.(2025·福建泉州高二期末)某同学用可拆变 压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。 (1)先将图甲中的零件组装成图乙中的变压 器。再将原线圈接在交流电源上，之后再 将副线圈接在电压传感器（可视为理想电 —183 变压器的原理 图电压与匝数的关系] 压表)上，观察到副线圈输出电压U2随时 间t变化的图像如图丙所示，在保证安全 的前提下，该同学可能在t1~2时间内进 行的操作是 _o 铁芯P 铁芯Q U 丙 A.减少了原线圈的匝数 B.减小了原线圈的输入电压 C.增大了交流电源的频率 D.拔掉了变压器铁芯Q 2)用匝数n,=50匝和n,=150匝的变压器， 实验测量数据如下表： U/V 1.25 2.61 3.30 U/V 3.80 7.92 9.98 根据测量数据可判断连接电源的线圈是 (选填“nn”或“n,”)。 3)变压器铁芯的结构和材料是 ( A.整块硅钢铁芯 B.整块不锈钢铁芯 C.彼此绝缘的铜片叠成 D.彼此绝缘的硅钢片叠成 4)某同学在“探究变压器原、副线圈电压与 匝数的关系”的实验中，操作步骤如下： ①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上； ②闭合电源开关，用多用电表的交流电压 挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压： ③将匝数较多的一组线圈接到学生电源 的交流电源输出端上，另一个作为副线 圈，接上小灯泡； ④将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤。 以上操作的合理顺序是 (只填步 骤前数字序号)。 练案[21]第三章3.[第2课时 基础巩固练 知识点一理想变压器只有一个副线圈时 1.（多选)如图甲所示是可拆变压器的实验装置 图，已知小灯泡额定电压为2V,调节学生电 源，使小灯泡正常发光，此时原线圈上的电压 随时间变化的图像如图乙所示。变压器可看 作理想变压器，下列说法正确的是 ( ↑u/W 10W 可拆卸铁芯 0. 002 -102 A.此时通过小灯泡的交变电流频率为50Hz B.此时变压器的原、副线圈匝数之比为1：5 C.若拆走可拆卸铁芯，则小灯泡两端没有电压 D.若原线圈接学生电源直流输出端，则小灯 泡不能发光 2.(2024·浙江卷)如图为某燃气灶点火装置的原 理图。直流电经转换器输出u=5sin100πt(V) 的交流电，经原、副线圈匝数分别为n,和n2 的变压器升压至峰值大于10kV,就会在打火 针和金属板间引发电火花，实现，点火。下列正 确的是 打火针 板 A号0 7 B%200 1 C.用电压表测原线圈两端电压，示数为5V D.副线圈输出交流电压的频率是1O0Hz 理想变压器的基本关系] 3.某同学设计了一个充电装置，如图所示，假设 永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦 式交流电，周期为0.2s,电压最大值为 0.05V,理想变压器原线圈接螺线管，副线圈 接充电电路，原、副线圈匝数比为1：60，下列 说法正确的是 永磁铁 充电电路 螺线管 A.交流电的频率为10Hz B.副线圈两端电压最大值为3V C.变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关 D.充电电路的输入功率大于变压器的输入 功率 4.（2025·北京丰台区高二检测)如图所示，理 想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=2:1,⊙ 和④均为理想电表，灯泡电阻R=6Ω，A、B 两端电压u1=12√2sin(100mt)V。下列说法 正确的是 1 01 n, B A.电流频率为100Hz B.⊙的读数为24V C.①的读数为0.5A D.变压器输入功率为6W 5.如图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1: n2=22:3,输入端a、b所接电压u随时间t的 变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为 152,额定电压为24V。定值电阻R,=102、 R2=52,滑动变阻器R的最大阻值为102。 为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电 阻应调节为 ()电动势E.=nBw=n.u=50×2.0×102×628×10V 2π =100V,C项错误；电压表测的是电阻R两端的电压的有效 值，示数为U=R,·=万么R=45反V,D顶正确。 2(R+r) 10.BC由D-:图像可知，在子时刻穿过线框的磁通量最大， 线框处于中性面位置，故A错误；交变电流感应电动势的最 大值为E。=BS0=2π0，有效值E=2E。=2π，放B T T 正确；线框匀速转一周时外力做的功转化为线框产生的热 最，=会20，故C正确：从：=0到：=的过程中 R 平均感应电动势E==4,故D错误。 △t-T 2 2 11.AB二极管具有单向导电性，根据电流的热效应得 R 子=·T,又E。=BSw,解得R两端电压的有效值U 放A正确：据E=v地7是g=1山，可得g 2 梁，一个周期只有一半时间有电流，有电流通过R的半个 周期内线框磁通量的变化量为△④=2BS,所以一个周期内 通过R的电荷量q-2,故B正确；流过电阻R的电流有 效值1只紧，所以交流电流表的示数为袋，放C,D 错误。 12.(1)3.14V(2)1.57V(3)2.60V(4)1.78V (5)0.09C 解析：(1)感应电动势的峰值 Em=NBSw=100×0.5×0.12×2πV≈3.14V。 (2)线圈转过60°时的瞬时感应电动势 e=Ecos60°=3.14×0.5V=1.57V (3)由法拉第电磁感应定律可得，转过60°角的过程中产生 的平均感应电动势E=N9=N BSsin60°=100× △t T 6 05xa1' 1 2V≈2.60V。 6 (4)电压表示数为外电压的有效值，则 u-后号aa1v 5线圈转过60角的过程中通过电阻R的电荷量9=1·了 片，：m000x0文 E R+r 4+1 ≈0.09C -24 练案[20] 1.BD变压器工作的基础是互感现象，故A错误；在原线圈中 电能转化为磁场能，副线圈中磁场能转化成电能，电能是通过 磁场从原线圈传递到副线圈的，故B正确，C错误：当变压器 原线圈接人大小变化的直流电时，穿过原、副线圈的磁通量也 变化，副线圈有电压输出，故D正确。 2.AD变压器的输出电压跟输人电压以及原、副线圈匝数之比 都有关，因此需要用可拆变压器，用控制变量法进行研究，选 项A、D正确：变压器只对交流电压有作用，故不能用直流电 压表测量原、副线圈的电压，选项B错误；根据输入、输出电压 之比等于原、副线圈匝数之比可知，原线圈接0、8接线柱，副 线圈接0、4接线柱时，副线圈电压小于原线圈电压，选项C 错误。 3.(1)AD(2)D 解析：(1)本实验中，变压器的原线圈应接在交流电源上；为了 知道原、副线圈的电压比和线圈匝数比之间的关系，需要测交 流电压，所以需要用到多用电表，故学生电源和多用电表两个 器材不能缺少，故选AD。 (2)若变压器为理想变压器，原、副线圈电压和匝数的关系为 少=，若变压器的原线圈接“0,4”接线柱，副线图接0,8” U,n 接线托·则原，线圈里装比为宁一音一了，则愿线国两骑电 压(=%，=7×24.0V=120V,本题中可拆交压器并非 理想变压器，存在漏磁现象，要使副线圈所接电压表示数为 24.0V,则原线圈电压必须大于12.0V,故选D。 4.(1)A(2)n,(3)D(4)①③②④ 解析：(1)由图丙知，t1时刻前的电压值小于t2时刻后的电压 值，而周期不变，根据元，店 居=凸，减少原线圈的匝数，副线圈输 出电压U,增大，故A正确：若减小原线圈的输入电压，副线圈 输出电压U,减小，故B错误；只增大交流电源的频率，不能改 变副线圈输出电压U,,故C错误；拔掉变压器铁芯Q,副线圈 输出电压U,减小，故D错误。 (2由表中数格可知，总≠二支压器存在漏磁现泉，副线园 两端测量值小于理论值，所以连接电源的线圈是几，。 (3)为防止在变压器铁芯上产生涡流，则变压器铁芯用彼此绝 缘的硅钢片叠成，故选D。 (4)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中， 首先将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；再将匝数较多的 一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副 线圈，接上小灯泡；闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡 分别测量原线圈和副线圈两端的电压；最后将原线圈与副线 圈对调，重复以上步骤。故合理的顺序是①③②④。