第十三章 第4讲　实验 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 专项训练- 2027届高考物理一轮专题复习（人教版）

**基本信息** 聚焦变压器电压与匝数关系实验，通过多维度探究题组构建科学探究与推理能力训练体系。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |实验原理与方法|3题|多选+填空|控制变量法应用→电压匝数关系推导→科学本质理解| |器材选择与操作|4题|选择+图像分析|电源类型判断→铁芯结构作用→电路连接规范| |数据处理与误差分析|3题|表格分析+计算|数据比较→误差来源分析→实验结论修正|

第4讲　实验:探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 1.(2025·山东济南一模)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中,学校某实验小组的同学们采用了如图甲、乙、丙所示的可拆式变压器和电路图进行研究。 (1)下列说法正确的是　　　　。(多选)  A.实验中要探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系,需要运用的科学方法是控制变量法 B.实验中只能使用低压直流电源 C.降压变压器的副线圈导线最好比原线圈导线粗一些 (2)在某次实验中,其中一个多用电表读数如图丁所示,此电压表读数为　　　　 V。  (3)同学们在实验过程中,记录如下表所示四组实验数据。 项目 第一组 第二组 第三组 第四组 N1/匝 100 100 100 200 N2/匝 200 400 400 400 U1/V 1.85 0.91 1.81 3.65 U2/V 4.00 4.00 8.00 8.00 分析表中数据可知,N1应是　　　　(选填“原”或“副”)线圈的匝数。  2.(2025·福建厦门三模)小强同学在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中使用的可拆式变压器如图甲所示,图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。 (1)除图甲中的器材外,下列器材中还需要的是　　　　。(多选)  A.干电池　　　 B.磁铁 C.低压交流电源 D.多用电表 E.直流电压表　 F.直流电流表 (2)变压器铁芯的结构和材料是　　　　。  A.整块不锈钢铁芯 B.整块硅钢铁芯 C.彼此绝缘的硅钢片叠成 (3)若操作过程中横铁芯没有与竖直铁芯对齐,原线圈输入电压为U1=4 V,匝数为n1=200,改变副线圈匝数n2,测量副线圈两端的电压U2,得到U2n2图像如图乙所示,则可能正确的是图线 　　　　(选填“a”“b”或“c”)。  3.(2025·河南三门峡一模)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中使用可拆式变压器如图甲所示,小明同学选用变压器原线圈匝数n1=800和副线圈匝数n2=400的位置进行实验,并把输入电压调至交流电压U1=4 V,则可测得副线圈电压U2为　　　　 V。小李同学实验中将原线圈接在交流电源上,将副线圈接在电压传感器(可视为理想电压表)上,观察到副线圈电压U2随时间t变化的图像如图乙所示,在t1时刻该同学先断开开关,t2时刻再闭合开关,则t1~t2时间内进行的操作可能是　　　　(填字母)。  A.增加了交流电源的频率　 B.拧紧了松动的铁芯 C.减少了副线圈的匝数　 D.增加了原线圈的匝数 4.(2025·广西百色期末)某物理小组欲探究变压器原、副线圈两端电压与匝数关系。实验器材:学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。图甲为实验原理图,原线圈A、B两端与学生电源相连,用电压表分别测量原、副线圈两端的电压,某次实验原线圈匝数n1=400,副线圈n2=200、U2=4 V。则: (1)在图乙中,应将A、B分别与　　　　(选填“a、b”或“c、d”)连接。  (2)若其他条件不变,把图丙中的铁芯取走,副线圈匝数n2=200,则U2　　　　。  A.小于4 V　B.等于4 V　C.大于4 V (3)在图丁中,硅钢片应平行于平面　　　 　　(选填“aehd”或“abfe”);目的是  　 。  (4)图戊变压器为理想变压器,R0为定值电阻,R为可变电阻。在U0不变的情况下,调节可变电阻R的过程中,当=　　　　时,R获得的功率最大。  学科网（北京）股份有限公司 $ 第4讲　实验:探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 课时作业 1.(2025·山东济南一模)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中,学校某实验小组的同学们采用了如图甲、乙、丙所示的可拆式变压器和电路图进行研究。 (1)下列说法正确的是　　　　。(多选)  A.实验中要探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系,需要运用的科学方法是控制变量法 B.实验中只能使用低压直流电源 C.降压变压器的副线圈导线最好比原线圈导线粗一些 (2)在某次实验中,其中一个多用电表读数如图丁所示,此电压表读数为　　　　 V。  (3)同学们在实验过程中,记录如下表所示四组实验数据。 项目 第一组 第二组 第三组 第四组 N1/匝 100 100 100 200 N2/匝 200 400 400 400 U1/V 1.85 0.91 1.81 3.65 U2/V 4.00 4.00 8.00 8.00 分析表中数据可知,N1应是　　　　(选填“原”或“副”)线圈的匝数。  【答案】 (1)AC　(2)7.6　(3)副 【解析】 (1)实验中要通过改变原、副线圈匝数,探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系,需要运用的科学方法是控制变量法,A正确;变压器工作原理是电磁感应,原线圈需要通交流电,副线圈才能产生感应电动势,B错误;降压变压器副线圈的电流大于原线圈的电流,所以副线圈导线最好比原线圈导线粗一些,C正确。 (2)根据题图丁可知量程是10 V,所以电压表的读数是7.6 V。 (3)根据实验数据得U1<U2,可知N1是副线圈的匝数。 2.(2025·福建厦门三模)小强同学在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中使用的可拆式变压器如图甲所示,图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。 (1)除图甲中的器材外,下列器材中还需要的是　　　　。(多选)  A.干电池　　　　　 B.磁铁 C.低压交流电源 D.多用电表 E.直流电压表　 F.直流电流表 (2)变压器铁芯的结构和材料是　　　　。  A.整块不锈钢铁芯 B.整块硅钢铁芯 C.彼此绝缘的硅钢片叠成 (3)若操作过程中横铁芯没有与竖直铁芯对齐,原线圈输入电压为U1=4 V,匝数为n1=200,改变副线圈匝数n2,测量副线圈两端的电压U2,得到 U2-n2图像如图乙所示,则可能正确的是图线 　　　　(选填“a”“b”或“c”)。  【答案】 (1)CD　(2)C　(3)c 【解析】 (1)在探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中,使用的是低压交流电源,测量线圈两端的电压需要使用多用电表的交流电压挡,C、D正确。 (2)变压器铁芯的结构和材料是由彼此绝缘的硅钢片叠成的,C正确。 (3)若操作过程中横铁芯没有与竖直铁芯对齐,可能导致漏磁,使得输出电压偏小,有>,则可能正确的是图线c。 3.(2025·河南三门峡一模)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中使用可拆式变压器如图甲所示,小明同学选用变压器原线圈匝数n1=800和副线圈匝数n2=400的位置进行实验,并把输入电压调至交流电压U1=4 V,则可测得副线圈电压U2为　　　　 V。小李同学实验中将原线圈接在交流电源上,将副线圈接在电压传感器(可视为理想电压表)上,观察到副线圈电压U2随时间t变化的图像如图乙所示,在t1时刻该同学先断开开关,t2时刻再闭合开关,则t1~t2时间内进行的操作可能是　　　　(填字母)。  A.增加了交流电源的频率　 B.拧紧了松动的铁芯 C.减少了副线圈的匝数　 D.增加了原线圈的匝数 【答案】 2　B 【解析】 由变压器电压与匝数关系式=,解得U2=2 V。根据题图乙可知,t2时刻之后,副线圈两端电压的峰值增大,即副线圈两端电压的有效值增大,但是电压的周期没有发生变化,则频率没有发生变化,变压器不改变频率,即交流电源的频率没有发生变化,A错误;若拧紧了松动的铁芯,变压器漏磁减少,副线圈磁通量的变化率增大,副线圈两端电压增大,B正确;若没有漏磁与铁损,根据电压匝数关系有=,可知若仅减少了副线圈的匝数,副线圈电压减小,若仅增大原线圈匝数,副线圈两端电压减小,C、D错误。 4.(2025·广西百色期末)某物理小组欲探究变压器原、副线圈两端电压与匝数关系。实验器材:学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。图甲为实验原理图,原线圈A、B两端与学生电源相连,用电压表分别测量原、副线圈两端的电压,某次实验原线圈匝数n1=400,副线圈n2=200、U2=4 V。则: (1)在图乙中,应将A、B分别与　　　　(选填“a、b”或“c、d”)连接。  (2)若其他条件不变,把图丙中的铁芯取走,副线圈匝数n2=200,则U2　　　　。  A.小于4 V　　　B.等于4 V　　　C.大于4 V (3)在图丁中,硅钢片应平行于平面　　　　(选填“aehd”或“abfe”);目的是　　　　 　 　　　。  (4)图戊变压器为理想变压器,R0为定值电阻,R为可变电阻。在U0不变的情况下,调节可变电阻R的过程中,当=　　　　时,R获得的功率最大。  【答案】 (1)c、d　(2)A　(3)aehd　减小涡流在铁芯中的热损耗　(4) 【解析】 (1)在题图乙中,应将A、B分别与交流电源的“c、d”连接。 (2)若其他条件不变,把题图丙中的铁芯取走,副线圈匝数n2=200,由于漏磁,则次级电压小于理想变压器的次级电压,即U2小于4 V,A正确。 (3)在题图丁中,硅钢片应平行于平面aehd;目的是减小涡流在铁芯中的热损耗。 (4)变压器的等效电阻R等=()2R,即电阻R0看作是电动势为U0的电源的内阻,则当R等=R0时在R上的功率最大,有R等=()2R=R0,即=时R获得的功率最大。 学科网（北京）股份有限公司 $