课时测评12 实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步课堂高效讲义配套练习（人教版）

课时测评12　实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 (时间：30分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 1.(10分)(2025·河北邯郸高二月考)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，某同学采用了如图所示的可拆式变压器进行研究，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。 (1)对于实验过程，下列说法正确的有　　　　。 A.本探究实验采用了控制变量法 B.测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡” C.使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量 D.因为实验所用电压较低，通电情况下可用手接触裸露的导线、接线柱 (2)若变压器是理想变压器，电源接变压器原线圈“0”“8”接线柱，副线圈接“0”“4”接线柱，若副线圈所接电表的示数为6.0 V，则原线圈的输入电压应为　　　　。 A.18.0 V B.12.0 V C.5.0 V D.3.0 V (3)该同学组装变压器时忘记将铁芯闭合进行实验，若原、副线圈匝数比为8∶1，原线圈接12.0 V交流电压，则测量副线圈的交流电压表的实际读数可能是　　　　。 A.0　　 B.9.60 V　　 C.1.50 V　　 D.0.65 V 答案：(1)AC　(2)B　(3)D 解析：(1)为便于探究，本实验采用控制变量法，故A正确；测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，故B错误；使用多用电表测电压时，为了安全，先用最大量程试测，再选用适当的挡位进行测量，故C正确；虽然实验所用电压较低，但是通电时不可用手接触裸露的导线、接线柱，这样可减小实验误差，也可避免发生危险，故D错误。 (2)若变压器为理想变压器，则原线圈电压为U1＝U2＝×6 V＝12 V，故选B。 (3)假设变压器为理想变压器，则副线圈电压为U2'＝U1'＝×12 V＝1.5 V 考虑到铁芯未闭合的变压器不可视为理想变压器，则副线圈两端电压小于1.5 V，电压表测量有效值，则读数小于1.5 V。故选D。 2.(10分)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中： (1)原线圈中接入的电源是　　　　。 A.电压为220 V交流电源 B.学生电源12 V以下直流输出端 C.学生电源12 V以下交流输出端 (2)如图所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是　　　　。 A.与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力 B.若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡将变亮 C.若仅增加副线圈绕制的圈数，小灯泡将变亮 答案：(1)C　(2)AC 解析：(1)做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验时，为了保证人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不要超过12 V，故A、B错误，C正确。 (2)与变压器未通电时相比较，通电时，线圈产生磁性，对横条铁芯具有吸引力，若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力，故A正确；增加原线圈绕制的圈数，根据原、副线圈的电压比等于匝数比，可知输出电压减小，小灯泡将变暗，故B错误；增加副线圈绕制的圈数，输出电压增大，小灯泡将变亮，故C正确。 3.(10分)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，小胡同学采用了如图所示的可拆式变压器进行研究 。 (1)本实验中，除可拆变压器外，下列器材中还需要的有　　　　。 A.低压直流电源 B.交流电压表 C.刻度尺 D.开关、导线若干 (2)小胡同学将图中变压器的原线圈接线柱“0”“8”与低压直流电源的输出端相连，选择开关置于12 V挡，则与副线圈“0”“2”接线柱相连的电压表示数是　　　。 A.48.0 V B.4.0 V C.3.6 V D.0 (3)小胡正确选材并接线后，记录如表所示四组实验数据。 n1/匝 100 100 200 200 n2/匝 200 400 400 800 U1/V 2.10 1.95 5.22 2.35 U2/V 4.28 8.00 10.60 9.64 分析表中数据可知，n1一定是　　　　　(选填“原”或“副”)线圈的匝数。 答案：(1)BD　(2)D　(3)副 解析：(1)本实验中选用低压交流电源，故用交流电压表测副线圈电压，另实验还需要开关、导线若干。故选BD。 (2)变压器的原线圈与低压直流电源的输出端相连，可知副线圈中磁通量不变，则副线圈中无感应电流，即副线圈所接电压表无示数。故选D。 (3)由题表中数据可得，在误差允许范围内变压器原、副线圈的电压比等于匝数比，即＝，由于存在漏磁、铁芯发热、导线发热等影响电压，则变压器的副线圈两端测得的电压略小于理想值，故可知n1一定是副线圈的匝数。 4.(10分)某同学正在做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，该同学使用的可拆变压器如图所示。 (1)为了减少涡流的影响，实验用的变压器铁芯是　　　　。 A.由彼此绝缘的铜片叠成的 B.由彼此绝缘的硅钢片叠成的 C.整块硅钢铁芯 D.整块不锈钢铁芯 (2)该同学将正弦交流电源接在原线圈的“0”和“14”两个接线柱上，用交流电压表测得副线圈的“1”和“4”两个接线柱之间的电压为7.5 V，若实验用的变压器为理想变压器，则输入电压的有效值应为　　　　 V，该同学对比后发现实际输入的交流电压的有效值　　　　(选填“大于”或“小于”)理论值，认真分析后发现是漏磁导致的。 答案：(1)B　(2)35.0　大于 解析：(1)为了减小涡流现象带来的损耗，变压器的铁芯是由彼此绝缘的硅钢片叠成的。故选B。 (2)交流电源接在原线圈的“0”和“14”两个接线柱上，交流电压表接在副线圈的“1”和“4”两个接线柱上，所以原、副线圈的匝数之比为＝，又＝，可得输入电压的有效值为U1＝35.0 V 。若不是理想变压器，有漏磁现象，则实际输入的交流电压的有效值大于理论值。 5.(10分)如图用可拆变压器探究“变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中： (1)下列说法正确的是　　　　。 A.为了人身安全，只能使用不超过12 V的低压直流电源 B.穿过副线圈的磁通量大于原线圈的磁通量 C.测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡” 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 (2)本实验采用控制变量法进行研究，原线圈的匝数为n1，电压为U1，副线圈的匝数为n2，电压为U2，下列三幅图中，能正确反应本实验结果的有　　　。 答案：(1) C　(2) AC 解析：(1)为了人身安全，只能使用不超过12 V的低压交流电源，选项A错误；由于变压器不是理想的，有“漏磁”，则穿过副线圈的磁通量小于原线圈的磁通量，选项B错误；测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，选项C正确；变压器开始正常工作后，通过电磁感应把电能由原线圈输送到副线圈，而不是通过铁芯导电，选项D错误。故选C。 (2)根据＝，可得U2＝，则U2-n2图像和U2-U1图像为过原点的倾斜直线，U2-n1图像为曲线。故选AC。 6.(10分)(2024·江苏南京高二期末)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中： (1)下列仪器中不需要的是　　　　。 (2)实验时原线圈接在电源上，用多用电表测量副线圈的电压，下列操作正确的是　　　　。 A.原线圈接直流电压，多用电表用直流电压挡 B.原线圈接直流电压，多用电表用交流电压挡 C.原线圈接交流电压，多用电表用交流电压挡 D.原线圈接交流电压，多用电表用直流电压挡 (3)若某次实验中使用匝数n1＝400匝、n2＝800匝的变压器，测得的电压分别为U1＝3.6 V、U2＝8.2 V，据此可知　　　　(选填“n1”或“n2”)是原线圈匝数。 (4)造成(3)中误差的原因可能为　　　　。 A.原线圈上的电流产生热量 B.副线圈上的电流产生热量 C.变压器铁芯漏磁 D.原线圈输入电压发生变化 (5)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　　　　。 答案：(1)AB　(2)C　(3)n2　(4)ABC　(5)D 解析：(1)“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验，需要的器材是低压交流电源，同时还需要多用电表来测量交流电压及可拆变压器、导线和开关，结合题目给定的器材，不需要的是A、B。 (2)根据实验原理可知，原线圈应接交流电压，副线圈用多用电表的交流电压挡。故选C。 (3)若某次实验中用匝数n1＝400匝、n2＝800匝的变压器，测得的电压分别为U1＝3.6 V、U2＝8.2 V，则有＜，因为变压器不是理想的，存在漏磁、铁芯发热、导线发热等电能损耗，即副线圈电压小于原线圈电压的一半，则n2是原线圈匝数，n1是副线圈匝数。 (4)原、副线圈上通过的电流产生热量，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，故A、B正确；变压器铁芯漏磁，从而导致电压比和匝数比不等，故C正确；原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比，故D错误。 (5)根据题意可知，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。 学科网（北京）股份有限公司 $