15.5 探究原副线圈电压与匝数的关系 专项训练 -2027届高考物理一轮复习100考点精练

**基本信息** 聚焦变压器电压与匝数关系的实验探究，通过12道阶梯式题目构建"原理理解-实验操作-误差分析-数据验证"的完整认知链，强化科学探究与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |实验操作|5题|器材选择/电路连接/步骤排序|从伏安法测电阻到变压器组装，构建实验技能体系| |误差分析|4题|漏磁/涡流/线圈电阻影响|基于理想模型到实际偏差的递进分析| |数据处理|3题|表格分析/规律验证|通过多组数据归纳U1/U2=n1/n2的实验结论| |综合应用|2题|动态分析/功率计算|结合电路动态变化考查能量观念|

2027高考物理一轮复习100考点精练 第十五章 交变电流、电磁振荡与电磁波、传感器 考点15.5 探究原副线圈电压与匝数的关系 【考点精练】 1 （2026广东一模）某同学用如图甲所示的可拆变压器进行实验研究。 (1)研究线圈电阻：如图乙，用“伏安法”测量200匝线圈的电阻（约几欧姆），电压表V内阻约3000Ω，电流表A内阻约2Ω，为了减小实验误差，电压表V右端应该接至图中的______（选填“a”或“b”）位置。 (2)研究电磁感应：按图丙连接电路后，接通直流电源开关瞬间，发现灵敏电流计指针向右偏转一下；保持开关接通，将滑动变阻器的滑片快速向右滑动，灵敏电流计指针向______（选填“左”或“右”）偏转。 (3)研究变压器：将400匝原线圈与6V交流电相接，200匝副线圈与交流电压表相接，通电后交流电压表示数为2.9V。再将额定电压为2.8V的小灯泡与交流电压表并联，电压表示数减为1.3V，原因是______。 【答案】（1）a （2）左 （3）原副线圈存在电阻 【解析】（1）待测电阻约几欧姆，电流表内阻2Ω，电压表内阻3000Ω，满足<, 属于小电阻，为减小测量误差应采用电流表外接法，因此电压表V右端应该接至图中的“a”位置。 （2）按图丙连接电路后，接通直流电源开关瞬间，原线圈中电流从零增大，穿过副线圈的磁通量增加，灵敏电流计指针向右偏转；保持开关接通，将滑动变阻器的滑片快速向右滑动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，原线圈电流减小，穿过副线圈的磁通量减小，磁通量变化趋势与接通开关时相反，因此感应电流方向相反，灵敏电流计指针向左偏转。 (3)理想变压器变压公式 =。可拆变压器导线存在电阻，空载时副线圈电流很小，损耗小，电压比接近理想变压器电压比；将额定电压为2.8V的小灯泡与交流电压表并联，副线圈电流较大，副线圈的电阻电压降带来的损耗明显增大，因此副线圈输出电压明显降低。 2 （2026洛阳名校联考）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学采用了如图甲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“”的匝数。 (1) 下列说法正确的有_____（填正确答案标号）。 A．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡” B．使用多用电表测副线圈电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量 C．连接两个线圈导线的粗细不同，线圈匝数多的导线粗 (2) 一同学正确组装变压器后，把12.0V的学生交流电源接到原线圈“2”“14”接线柱，副线圈接“0”“4”接线柱，如图乙所示，在确认电路连接无误的情况下，接在副线圈两端的交流电压表的实际读数可能是_____（填正确答案标号）。 A. 12V B. 6V C. 4V D. 3V (3)如图丙所示，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输出端，副线圈接小灯泡。实验中发现，在所有连接都完好的情况下，电路接通后，灯泡始终不亮，但却在电路接通或断开的瞬间，灯泡会闪亮一下，原因是_____。 (4) 如图丁所示的电路中，电压为U0的交流电源通过阻值为R0的定值电阻与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为、。若保持U0不变，将可变电阻R的阻值增大，则流经原线圈的电流_____（填“增大”“减小”或“不变”）；当可变电阻R的阻值为_____（用、和R0表示）时，可变电阻R的功率最大。 【答案】（1）AB (2)D （3）变压器的原线圈连接的是学生电源的“直流”输出端 （4） 减小 【解析】（1）变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，A正确；使用多用电表测副线圈电压时，先用最大量程挡试测，大致确定电压后再选用适当的档位进行测量，防止烧坏多用电表，B正确；连接两个线圈导线的粗细不同，根据理想变压器变压公式，可知线圈匝数多的对应电压高，电流小，所以导线细，C错误。 （1） 把=12.0V的学生交流电源接到原线圈“2”“14”接线柱，匝数为=1400-200=1200匝；副线圈接“0”“4”接线柱，匝数为=400-0=400匝，由变压器变压公式，可得==4V，由于实验用的可拆变压器有漏磁等，所以读数小于4V。D正确。 （2） 实验中发现，在所有连接都完好的情况下，电路接通后，灯泡始终不亮，但却在电路接通或断开的瞬间，灯泡会闪亮一下，原因是：变压器的原线圈连接的是学生电源的“直流”输出端。 （4）保持U0不变，则副线圈两端电压不变，将可变电阻R的阻值增大，则副线圈中电流减小，由=可知流经原线圈的电流减小。 把变压器和可变电阻R等效为一个电阻R’，当作电源内阻，则输出功率P=R’= 当，时，输出功率最大。根据= 得 = 代入= 解得 R= = 3 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~t2时间内进行的操作是__________。     A．减少了原线圈的匝数               B．减少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na=50匝和nb=150匝的变压器，实验测量数据如下表。 Ua/V 1.25 2.61 3.30 Ub/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“na”或“nb”） （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、副线圈通电发热        B.铁芯在交变磁场作用下产生涡流 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） （3）AB 解析 （1）由图丙可知，t1时刻前的电压小于t2时刻后的电压，而周期不变，根据=，可知该同学可能在t1~t2时间内进行的操作是：减少了原线圈的匝数 ，副线圈输出电压增大，A正确。减少了原线圈的输入电压，由=，可知副线圈输出电压减小，B错误；增大了交流电源的频率，不能改变副线圈输出电压，C错误；拔掉了变压器铁芯Q，漏磁严重，将导致副线圈输出电压减小，D错误。 （2）由表中数据可知， ≠ ，由于变压器存在漏磁现象，副线圈两端电压测量值小于理论值，所以连接电源的线圈是。 （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，原因可能为原、副线圈通电发热 ，铁芯在交变磁场作用下产生涡流。变压器铁芯“漏磁” ，原线圈输入电压发生变化，都会导致原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有差别。 4 （2025·贵州六盘水模拟）利用如图所示的装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系： （1）除图中所示器材外，还需要的器材有　 　。 A.干电池 B.低压交流电源 C.直流电压表 D.多用电表 （2）下列说法正确的是　　。 A.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 B.变压器工作时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”能量的作用 C.理想变压器原、副线圈中的磁通量总是相同 D.变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零 （3）由于变压器工作时有能量损失，实验测得的原、副线圈的电压比应当　 　 （选填“大于”“等于”或“小于”）原、副线圈的匝数比。 答案 （1）BD （2）BC （3）大于 解析：（1）实验中若用干电池，变压器不能变压，必须要有低压交流电源提供交流电；需要用多用电表测量电压；综上所述需要的实验器材为B、D。 （2）变压器是通过互感工作，而不是通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈，故A错误；变压器工作时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”能量的作用，故B正确；理想变压器的原、副线圈通过铁芯共用同一个磁场，则两线圈的磁通量总是相同，磁通量的变化率也相同，故C正确；变压器的原线圈两端电压由发电机提供，则副线圈上不接负载时，原线圈两端的电压不变，故D错误。 （3）根据变压器原理可知原、副线圈两端电压之比等于原、副线圈匝数之比，实验中的变压器由于漏磁，导致通过变压器副线圈的磁通量比理论值要略小，所以副线圈上的电压的实验值一般略小于理论值，即U2的测量值偏小，所以原线圈与副线圈的电压之比一般大于原线圈与副线圈的匝数之比。 5 （2025·安徽合肥市月考）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，如图所示为所用实验器材：可拆变压器、学生电源、数字多用电表。 （1）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　　。 A.控制变量法 B.等效代替法 C.整体隔离法 （2）为了减小涡流的影响，铁芯应该选择　　。 A.整块硅钢铁芯 B.整块不锈钢铁芯 C.绝缘的硅钢片叠成 D.绝缘的铜片叠成 （3）关于本实验，下列做法正确的是　　。 A.为了保证人身安全，只能使用低压交流电源，原线圈所接电压不超过12 V B.为了保证人身安全，变压器通电后不要用手接触裸露的导线或接线柱 C.变压器正常工作后，通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈 D.使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量 （4）现将数字多用电表的选择开关旋至最合适的挡位后，分别测量原线圈匝数为n1时的输入电压U1和副线圈匝数为n2时的输出电压U2，数据如表所示。 原线圈匝数n1/匝 副线圈匝数n2/匝 输入电压U1/V 输出电压U2/V 100 200 4.32 8.27 100 800 4.32 33.90 400 800 4.33 8.26 400 1 600 4.33 16.52 ①在误差允许范围内，表中数据基本符合　 　规律。 ②进一步分析数据，发现输出电压比理论值偏小，请分析原因　 　。 答案 （1）A （2）C (3)ABD (4)①变压器原、副线圈的电压之比等于匝数之比 ②有漏磁、铁芯发热、导线发热等 解析：（1）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，故选A。 （2）变压器铁芯的材料要选择磁性材料，为减小涡流影响，选择用绝缘的硅钢片叠成的铁芯，故C正确，A、B、D错误。 （3）变压器改变的是交流电压，因此为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用交流电压不超过12 V，A正确；为了保证人身安全，变压器通电后不要用手接触裸露的导线或接线柱，B正确；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，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。 （4）①根据表中数据，在误差允许的范围内基本符合变压器原、副线圈的电压之比等于匝数之比，即有＝；②由于变压器不是理想变压器，有漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损耗，因此变压器输出电压比理论值偏小。 6.（2025·浙江宁波期末）某实验小组用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。 （1）由于交变电流的电压是变化的，所以实验中测量的是电压的　有效　值（选填“平均”“有效”或“最大”）；某次实验操作，副线圈所接多用电表的读数如图甲所示，其对应的选择开关如图乙所示，则此时电表读数为　4.8 V　。 （2）某次实验中，用匝数na＝400匝和nb＝800匝的线圈做实验，测量的数据如下表所示，下列说法中正确的是　C　。 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 （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。作为铁芯横档的硅钢片应按照下列哪种方法设计　D　。 答案 （1）4.8V （2）C （3）D 解析：（1）由于交变电流的电压是变化的，实验中测量的是电压的有效值；由题图乙可知，所选择挡位为交流电压10 V挡，由题图甲可知，此时电表读数为4.8 V。 （2）由表格数据可知，略大于，考虑到实验中所用变压器并非理想变压器，即存在能量损失，使得原、副线圈电压之比略大于匝数比，所以原线圈的匝数为nb，副线圈的匝数为na；而副线圈两端电压较小，则电流较大，所以副线圈所用导线应较粗，故A、B、D错误，C正确。 （3）由于变压器工作时在铁芯中存在变化的磁通量，为了减小能量传递过程中的损失，应尽可能使铁芯中产生的涡流较小。画出铁芯横档如图所示， 根据磁场的分布规律可知，变压器铁芯中磁感线均平行于平面adhe，产生的涡流所在平面均垂直于平面adhe，则要减小涡流，又不影响铁芯中磁场分布，硅钢片只能平行于平面adhe放置，故选D。 7 某实验小组用如图1所示电路探究“变压器的电压与匝数的关系”，图中变压器为可拆变压器。 图1 实验提供的器材有 (1)电源应选________，测量电压应选________(均选填字母代号)。 (2)若用匝数N1＝100匝和N2＝200匝的变压器做实验，在原线圈N1的两端分别加上2 V、4 V、6 V和8 V的电压，测量出副线圈两端的相应的电压，记录在下面的表格中。表格中第2次实验，副线圈上电压的示数如图2所示，电压量程为0～10 V交流电压挡，读数为________，并计算出此次实验U1∶U2＝________。 图2 实验次数 1 2 3 4 U1/V 2 4 6 8 U2/V 3.9 11.8 15.7 1∶1.95 1∶1.97 1∶1.96 (3)实验可得结论_____________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (4)导致实验误差的原因可能是________。 A.原线圈所加电压小 B.变压器的铁芯漏磁 C.变压器的铁芯产生涡流 答案　(1)B　D　(2)7.80　1∶1.95 (3)在误差允许的范围内，理想变压器的原线圈与副线圈的电压之比等于线圈匝数之比　 (4)BC 解析　(1)实验需要提供交流电源，干电池只能提供直流电源，所以电源应选学生电源。 实验中要测量的是交流电压，故不能选直流电压表，只能选用多用电表。 (2)电压量程为0～10 V交流电压挡，交流电压读数为7.80 V，则此次实验中U1∶U2＝1∶1.95。 (3)原、副线圈匝数之比为＝，根据实验数据可得，在误差允许的范围内，理想变压器的原线圈与副线圈的电压之比等于线圈匝数之比。 (4)原线圈输入电压大小不会影响电压比和匝数比，故A错误；变压器的铁芯漏磁使得能量损耗，从而导致电压比与匝数比有差别，故B正确；变压器的铁芯产生涡流使得能量损耗，从而会导致电压比与匝数比有差别，故C正确。 8 (1)为探究变压器两个线圈的电压与匝数关系，张明同学设计了如图1所示的实验电路，操作步骤如下： 图1 A.将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤； B.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； C.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； D.将两个线圈套到可拆变器的铁芯上； ①以上操作的合理顺序是________(填步骤前的字母代号)； ②在实验中，当原线圈匝数n1＝1 600匝，副线圈匝数n2＝400匝时，若原线圈两端电压为8 V，则副线圈两端电压为2 V；原、副线圈对调后，原线圈两端电压为3 V，副线圈两端电压为12 V，那么可初步确定，变压器原、副线圈的电压U1、U2与原、副线圈匝数n1、n2的关系是________(填写字母关系式)。 ③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________。 A.控制变量法　B.等效替代法　C.整体隔离法 (2)另一个同学在做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验时，忘记把图2甲中的变压器铁芯A组装到变压器铁芯B上，组装后的变压器如图4乙所示，在铁芯上的原、副线圈匝数分别为n1＝1 000匝和n2＝500匝，原线圈两端与u＝10sin (100πt) V的交流电源相连，则副线圈两端电压的有效值可能是________。 图2 A.10 V B.1 V C.5 V D.10 V 答案　(1)①DBCA　②＝　③A　(2)B 解析　(1)①在探究变压器两个线圈的电压与匝数关系实验中，操作的合理顺序应该是DBCA。 ②根据题中所给数据可得＝，＝，由此可知，变压器原、副线圈的电压U1、U2与原、副线圈匝数n1、n2的关系是＝。 ③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。 (2)原线圈两端与u＝10sin(100πt) V的交流电源相连，则原线圈电压的有效值为U1＝＝10 V，在不考虑漏磁的情况下，有＝，可得U2＝5 V，由于没有将铁芯正常组装，则副线圈两端的有效值会比计算值更小，故A、C、D错误，B正确。 9 .小华同学做了探究变压器线圈两端的电压与匝数关系的实验，请回答以下问题： (1)本实验中需要测量电压，则在如图所示的器材中，应________。 A.选甲图中的器材 B.选乙图中的器材 C.都可以选 D.都不能选 (2)小华在做本实验时，选择的原线圈为100匝，副线圈为200匝；他将原线圈接入学生电源中的交流电压“6 V”挡位，用合适的电表测量出副线圈的电压为13 V，则下列叙述可能符合实际情况的一项是________。 A.变压器的铁芯没有闭合 B.电压的测量出了问题 C.副线圈实际匝数与标注的“200”不符，应该小于200匝 D.学生电源实际输出电压大于标注的“6 V” (3)用匝数na＝100匝和nb＝200匝的变压器，实验测量数据如下表。 U1/V 1.60 2.50 3.70 4.60 U2/V 3.70 5.30 7.60 9.70 根据测量数据可判断连接电源的线圈是________(选填“na”或“nb”)。 答案　(1)A　(2)D　(3)nb 解析　(1)由题图可知，甲图是多用电表，而乙图是电压表，实验需要测量交流电压，因此选用甲图器材，故A正确，B、C、D错误。 (2)根据理想变压器的原、副线圈的电压与其匝数关系＝，若变压器的铁芯没有闭合，则得出副线圈的电压小于12 V，A错误；若是电压的测量出了问题，应该是小于12 V，不应该大于12 V，B错误；副线圈实际匝数与标注的“200”不符，若小于200匝，由以上公式可知，副线圈的电压小于12 V，C错误；若学生电源实际输出电压大于标注的“6 V”，由以上公式可知，副线圈的电压可能为13 V，D正确。 (3)根据题意，电压比与匝数比不相等，可知该变压器为非理想变压器，考虑到变压器有漏磁、铁芯发热、导线发热等因素影响，判断出U2为原线圈上电压大小，则接电源的是nb。 10 .一个教学用的简易变压器，两线圈的匝数未知，某同学想用所学变压器的知识测定两线圈的匝数。 (1)为完成该实验，除了选用电压表、导线外，还需要选用低压________(填“直流”或“交流”)电源。 (2)该同学在变压器铁芯上绕10匝绝缘金属导线C，然后将简易变压器的A、B两线圈依次接电源，用电压表分别测出线圈A、线圈B及线圈C两端的电压，记录在下面的表格中，则线圈A的匝数为________匝，线圈B的匝数为________匝。 A线圈电压 B线圈电压 C线圈电压 8.0 V 3.8 V 0.2 V (3)为减小线圈匝数的测量误差，你认为绕制线圈C的匝数应该________(填“多一些”“少一些”)更好。 答案　(1)交流　(2)400　190　(3)多一些 解析　(1)需要选用低压交流电源。 (2)根据变压器原理有＝ 解得nA＝nC＝400匝 同理有＝ 解得nB＝nC＝190匝。 (3)根据＝，可知C的匝数越多，C的电压示数越大，测量更准确，故线圈C的匝数应该多一些。 11 .(1)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，下列器材在实验中不必用到的有________。 (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 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 答案　(1)AC　(2)B 解析　(1)该实验要用低压交流电源和交流电表，所以不需要干电池和滑动变阻器。故选A、C。 (2)已知N1＝400匝和N2＝800匝，表格中每组数据都可以看出电压之比<＝，由此可知此变压器不是理想变压器，原因是漏磁从而导致匝数比变大，N2一定是原线圈，N1一定是副线圈，故选B。 12.在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，李辉同学采用了如图1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匝”的匝数。 图1 (1)本实验中，实验室有下列器材： A.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈) B.条形磁铁 C.多用电表 D.直流电源 E.开关、导线若干 上述器材在本实验中不需要的有________(填器材序号)，本实验中还需用到的器材有________。 (2)实验中，电源接变压器原线圈“0”“8”接线柱，副线圈接“0”“4”接线柱，当副线圈所接电表的示数为4.0 V，若变压器是理想变压器，则原线圈的电压应为________。 A.12.0 V　　B.10.0 V　　C.8.0 V　　D.2.0 V　　E.2.5 V (3)组装变压器时，李辉同学没有将铁芯闭合，如图2所示，原线圈接8.0 V的学生电源，原、副线圈的匝数比为8∶1，副线圈两端接交流电压表，则交流电压表的实际读数可能是________。 图2 A.0 V B.0.7 V C.1.0 V D.64.0 V (4)李辉同学观察实验室中一降压变压器的两个线圈的导线，发现导线粗细不同，结合以上实验结论，应将较细的线圈作为______线圈(填“原”或“副”)。 答案　(1)BD　低压交流电源　(2)C　(3)B　(4)原 解析　(1)变压器的原理是互感现象，是原线圈磁场的变化在副线圈中产生感应电流，所以不需要外界的磁场，故不用条形磁铁；如果原线圈中通的是直流电源，则副线圈中不会有感应电流产生，故不用直流电源，需要用到低压交流电源，本实验中还需补充的器材是低压交流电源。 (2)该变压器为理想变压器，根据理想变压器的规律可知＝＝，U1＝×4 V＝8 V，故C正确。 (3)根据理想变压器的规律＝，可知U2＝U1＝×8 V＝1 V，但是此处铁芯没有闭合，故所测得的电压应小于1 V，故选B。 (4)理想变压器的输入功率等于输出功率，因为是降压变压器，所以副线圈的电压小于原线圈的电压，而功率又相等，所以副线圈的电流大于原线圈的电流，为了减少功率损失，根据电阻定律可知副线圈应用较粗的铜导线绕制，故应将较细的线圈作为原线圈。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 2027高考物理一轮复习100考点精练 第十五章 交变电流、电磁振荡与电磁波、传感器 考点15.5 探究原副线圈电压与匝数的关系 【考点精练】 1 （2026广东一模）某同学用如图甲所示的可拆变压器进行实验研究。 (1)研究线圈电阻：如图乙，用“伏安法”测量200匝线圈的电阻（约几欧姆），电压表V内阻约3000Ω，电流表A内阻约2Ω，为了减小实验误差，电压表V右端应该接至图中的______（选填“a”或“b”）位置。 (2)研究电磁感应：按图丙连接电路后，接通直流电源开关瞬间，发现灵敏电流计指针向右偏转一下；保持开关接通，将滑动变阻器的滑片快速向右滑动，灵敏电流计指针向______（选填“左”或“右”）偏转。 (3)研究变压器：将400匝原线圈与6V交流电相接，200匝副线圈与交流电压表相接，通电后交流电压表示数为2.9V。再将额定电压为2.8V的小灯泡与交流电压表并联，电压表示数减为1.3V，原因是______。 2 （2026洛阳名校联考）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学采用了如图甲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“”的匝数。 (1) 下列说法正确的有_____（填正确答案标号）。 A．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡” B．使用多用电表测副线圈电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量 C．连接两个线圈导线的粗细不同，线圈匝数多的导线粗 (2) 一同学正确组装变压器后，把12.0V的学生交流电源接到原线圈“2”“14”接线柱，副线圈接“0”“4”接线柱，如图乙所示，在确认电路连接无误的情况下，接在副线圈两端的交流电压表的实际读数可能是_____（填正确答案标号）。 A. 12V B. 6V C. 4V D. 3V (3)如图丙所示，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输出端，副线圈接小灯泡。实验中发现，在所有连接都完好的情况下，电路接通后，灯泡始终不亮，但却在电路接通或断开的瞬间，灯泡会闪亮一下，原因是_____。 (4) 如图丁所示的电路中，电压为U0的交流电源通过阻值为R0的定值电阻与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为、。若保持U0不变，将可变电阻R的阻值增大，则流经原线圈的电流_____（填“增大”“减小”或“不变”）；当可变电阻R的阻值为_____（用、和R0表示）时，可变电阻R的功率最大。 3 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~t2时间内进行的操作是__________。     A．减少了原线圈的匝数               B．减少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na=50匝和nb=150匝的变压器，实验测量数据如下表。 Ua/V 1.25 2.61 3.30 Ub/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“na”或“nb”） （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、副线圈通电发热        B.铁芯在交变磁场作用下产生涡流 C.变压器铁芯“漏磁”             D.原线圈输入电压发生变化 4 （2025·贵州六盘水模拟）利用如图所示的装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系： （1）除图中所示器材外，还需要的器材有　 　。 A.干电池 B.低压交流电源 C.直流电压表 D.多用电表 （2）下列说法正确的是　　。 A.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 B.变压器工作时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”能量的作用 C.理想变压器原、副线圈中的磁通量总是相同 D.变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零 （3）由于变压器工作时有能量损失，实验测得的原、副线圈的电压比应当　 5 （2025·安徽合肥市月考）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，如图所示为所用实验器材：可拆变压器、学生电源、数字多用电表。 （1）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　　。 A.控制变量法 B.等效代替法 C.整体隔离法 （2）为了减小涡流的影响，铁芯应该选择　　。 A.整块硅钢铁芯 B.整块不锈钢铁芯 C.绝缘的硅钢片叠成 D.绝缘的铜片叠成 （3）关于本实验，下列做法正确的是　　。 A.为了保证人身安全，只能使用低压交流电源，原线圈所接电压不超过12 V B.为了保证人身安全，变压器通电后不要用手接触裸露的导线或接线柱 C.变压器正常工作后，通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈 D.使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量 （4）现将数字多用电表的选择开关旋至最合适的挡位后，分别测量原线圈匝数为n1时的输入电压U1和副线圈匝数为n2时的输出电压U2，数据如表所示。 原线圈匝数n1/匝 副线圈匝数n2/匝 输入电压U1/V 输出电压U2/V 100 200 4.32 8.27 100 800 4.32 33.90 400 800 4.33 8.26 400 1 600 4.33 16.52 ①在误差允许范围内，表中数据基本符合　 　规律。 ②进一步分析数据，发现输出电压比理论值偏小，请分析原因　 　。 6.（2025·浙江宁波期末）某实验小组用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。 （1）由于交变电流的电压是变化的，所以实验中测量的是电压的　有效　值（选填“平均”“有效”或“最大”）；某次实验操作，副线圈所接多用电表的读数如图甲所示，其对应的选择开关如图乙所示，则此时电表读数为　4.8 V　。 （2）某次实验中，用匝数na＝400匝和nb＝800匝的线圈做实验，测量的数据如下表所示，下列说法中正确的是　C　。 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 （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。作为铁芯横档的硅钢片应按照下列哪种方法设计　D　。 7 某实验小组用如图1所示电路探究“变压器的电压与匝数的关系”，图中变压器为可拆变压器。 图1 实验提供的器材有 (1)电源应选________，测量电压应选________(均选填字母代号)。 (2)若用匝数N1＝100匝和N2＝200匝的变压器做实验，在原线圈N1的两端分别加上2 V、4 V、6 V和8 V的电压，测量出副线圈两端的相应的电压，记录在下面的表格中。表格中第2次实验，副线圈上电压的示数如图2所示，电压量程为0～10 V交流电压挡，读数为________，并计算出此次实验U1∶U2＝________。 图2 实验次数 1 2 3 4 U1/V 2 4 6 8 U2/V 3.9 11.8 15.7 1∶1.95 1∶1.97 1∶1.96 (3)实验可得结论_____________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (4)导致实验误差的原因可能是________。 A.原线圈所加电压小 B.变压器的铁芯漏磁 C.变压器的铁芯产生涡流 8 (1)为探究变压器两个线圈的电压与匝数关系，张明同学设计了如图1所示的实验电路，操作步骤如下： 图1 A.将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤； B.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； C.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； D.将两个线圈套到可拆变器的铁芯上； ①以上操作的合理顺序是________(填步骤前的字母代号)； ②在实验中，当原线圈匝数n1＝1 600匝，副线圈匝数n2＝400匝时，若原线圈两端电压为8 V，则副线圈两端电压为2 V；原、副线圈对调后，原线圈两端电压为3 V，副线圈两端电压为12 V，那么可初步确定，变压器原、副线圈的电压U1、U2与原、副线圈匝数n1、n2的关系是________(填写字母关系式)。 ③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________。 A.控制变量法　B.等效替代法　C.整体隔离法 (2)另一个同学在做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验时，忘记把图2甲中的变压器铁芯A组装到变压器铁芯B上，组装后的变压器如图4乙所示，在铁芯上的原、副线圈匝数分别为n1＝1 000匝和n2＝500匝，原线圈两端与u＝10sin (100πt) V的交流电源相连，则副线圈两端电压的有效值可能是________。 图2 A.10 V B.1 V C.5 V D.10 V 9 .小华同学做了探究变压器线圈两端的电压与匝数关系的实验，请回答以下问题： (1)本实验中需要测量电压，则在如图所示的器材中，应________。 A.选甲图中的器材 B.选乙图中的器材 C.都可以选 D.都不能选 (2)小华在做本实验时，选择的原线圈为100匝，副线圈为200匝；他将原线圈接入学生电源中的交流电压“6 V”挡位，用合适的电表测量出副线圈的电压为13 V，则下列叙述可能符合实际情况的一项是________。 A.变压器的铁芯没有闭合 B.电压的测量出了问题 C.副线圈实际匝数与标注的“200”不符，应该小于200匝 D.学生电源实际输出电压大于标注的“6 V” (3)用匝数na＝100匝和nb＝200匝的变压器，实验测量数据如下表。 U1/V 1.60 2.50 3.70 4.60 U2/V 3.70 5.30 7.60 9.70 根据测量数据可判断连接电源的线圈是________(选填“na”或“nb”)。 10 .一个教学用的简易变压器，两线圈的匝数未知，某同学想用所学变压器的知识测定两线圈的匝数。 (1)为完成该实验，除了选用电压表、导线外，还需要选用低压________(填“直流”或“交流”)电源。 (2)该同学在变压器铁芯上绕10匝绝缘金属导线C，然后将简易变压器的A、B两线圈依次接电源，用电压表分别测出线圈A、线圈B及线圈C两端的电压，记录在下面的表格中，则线圈A的匝数为________匝，线圈B的匝数为________匝。 A线圈电压 B线圈电压 C线圈电压 8.0 V 3.8 V 0.2 V (3)为减小线圈匝数的测量误差，你认为绕制线圈C的匝数应该________(填“多一些”“少一些”)更好。 11 .(1)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，下列器材在实验中不必用到的有________。 (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 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 12.在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，李辉同学采用了如图1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匝”的匝数。 图1 (1)本实验中，实验室有下列器材： A.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈) B.条形磁铁 C.多用电表 D.直流电源 E.开关、导线若干 上述器材在本实验中不需要的有________(填器材序号)，本实验中还需用到的器材有________。 (2)实验中，电源接变压器原线圈“0”“8”接线柱，副线圈接“0”“4”接线柱，当副线圈所接电表的示数为4.0 V，若变压器是理想变压器，则原线圈的电压应为________。 A.12.0 V　　B.10.0 V　　C.8.0 V　　D.2.0 V　　E.2.5 V (3)组装变压器时，李辉同学没有将铁芯闭合，如图2所示，原线圈接8.0 V的学生电源，原、副线圈的匝数比为8∶1，副线圈两端接交流电压表，则交流电压表的实际读数可能是________。 图2 A.0 V B.0.7 V C.1.0 V D.64.0 V (4)李辉同学观察实验室中一降压变压器的两个线圈的导线，发现导线粗细不同，结合以上实验结论，应将较细的线圈作为______线圈(填“原”或“副”)。 1 学科网（北京）股份有限公司 $