课时测评16 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（教科版）

课时测评16　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．(6分)(多选)(2024·浙江温州统考期末)在“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．本实验用到了控制变量法 B．本实验原线圈可以接到学生电源的直流输出端 C．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 D．用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯，是为了减少涡流 答案：AD 解析：本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是控制变量法，故A正确；变压器能改变的是交流电压，原线圈接到学生电源的直流输出端后，副线圈将无电压输出，无法进行实验探究，故B错误；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，并不是铁芯导电，传输电能，故C错误；用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯，是为了减少涡流，故D正确。 2．(10分)(2024·甘孜康定中学月考)在“探究变压器的电压与匝数的关系”的实验中，可拆变压器如图所示。 (1)为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是________。 A．控制变量法 B．等效替代法 C．演绎法 D．理想实验法 (2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数________(选填“多”或“少”)。 (3)实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，原因不可能为________。 A．原、副线圈上通过的电流发热 B．铁芯在交变磁场作用下发热 C．变压器铁芯漏磁 D．原线圈输入电压发生变化 答案：(1)A　(2)少　(3)D 解析：(1)保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。探究两个变量之间的关系时保持其他变量不变，这个探究过程采用的科学探究方法是控制变量法，故选A。 (2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，根据＝可知，匝数少的电流大，则导线粗，即导线粗的线圈匝数少。 (3)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，故A、B不符合题意；变压器铁芯漏磁，从而导致电压比与匝数比有差别，故C不符合题意；原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比，故D符合题意。 3．(10分)(2024·宁波效实中学期中)在“探究变压器的电压与匝数的关系”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________； (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24.0 V，则原线圈所接电源电压挡位可能为________。 A．3.0 V B．6.0 V C．12.0 V D．15.0 V 答案：(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＝，若变压器的原线圈接“0、4”接线柱，副线圈接“0、8”接线柱，则原、副线圈匝数比为＝＝，则原线圈两端电压U1＝U2＝×24 V＝12 V，但本题中可拆变压器并非理想变压器，存在漏磁现象，要使副线圈所接电表示数为24 V，则原线圈电压必须大于12 V，故选D。 4．(10分)在“探究变压器线圈两端电压与匝数关系”的实验中，小型可拆变压器的原、副线圈匝数分别为n1＝120匝、n2＝240匝，某实验小组在原线圈两端依次加上不同的电压，用多用电表的交流电压挡分别测量原、副线圈两端的电压，数据如表所示。 实验序号 原线圈两端的电压U1/V 副线圈两端的电压U2/V 1 3.9 8.2 1∶2.1 2 5.9 11.8 1∶2.0 3 7.8 15.2 (1)实验小组根据测得的数据在表格中算出U1、U2的比值，还有一组U1、U2的比值没有算出，把求出的结果填在表格中。 (2)本实验可得出结论：变压器线圈两端电压与匝数关系近似为________(用题目中给出的字母表示)。 (3)该变压器是________(选填“升压”或“降压”)变压器。 答案：(1)1∶1.9　(2)＝　(3)升压 解析：(1)第三组数据为＝≈。 (2)线圈匝数之比＝＝，结合表格中的数据可知，在误差允许的范围内线圈两端电压与匝数的关系是＝。 (3)从表格中的数据可知副线圈匝数多、电压高，所以该变压器是升压变压器。 5．(12分)在“探究变压器的电压与匝数的关系”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)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___________________________________________ ______________________________________________________________________________。 (3)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)。 答案：(1)D　(2)在误差允许的范围内，变压器原、副线圈两端的电压比等于匝数比　(3)有漏磁、铁芯发热(两个原因合理即可) 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)通过分析实验数据可得出的实验结论：在误差允许的范围内，变压器原、副线圈两端的电压比等于匝数比。 (3)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。 6．(12分)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，先写出操作步骤，画出电路图，n1、n2分别表示原、副线圈的匝数。 (1)实验注意事项，正确的是________(填选项前的字母代号) A.实验中可以用电动自行车上的电池作为电源 B.为了保证人身安全，原线圈所用电压不能超过36 V C.通电时不要用手接触裸露的导线、接线柱 D.用多用电表测副线圈电压时，先估计被测电压值，然后选用适当挡位进行测量 (2)实验先保持原线圈的匝数不变，改变副线圈的匝数，研究其对副线圈电压的影响。再保持副线圈的匝数不变，研究原线圈的匝数对副线圈电压的影响。探究过程采用的实验方法是__________________。 (3)保持输入电压和副线圈的匝数不变，当副线圈的电压变为原来的两倍时，原线圈的匝数可能变为原来的________(填选项前的字母代号)。 A． B． C． D． 答案：(1)C　(2)控制变量法　(3)B 解析：(1)变压器原线圈两端只能使用低压交流电源，为了人身安全，所用电压不要超过12 V，故A、B错误；实验通电时，不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，故C正确；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，故D错误。 (2)本实验采用的是控制变量法，即要研究一个量与另外一个量之间的关系，需要控制其他量不变。 (3)由于原、副线圈可能会损失一定能量，可知≤，可得n1≤，即n1<，当副线圈的电压变为原来的两倍时，有n1′≤＝n1，故B正确。 学科网（北京）股份有限公司 $