第62讲 实验15：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系、实验16：利用传感器制作简单的自动控制装置（复习讲义）（北京专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

第61讲 实验14：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 实验15：利用传感器制作简单的自动控制装置 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 知识点1 教材原型实验 考向1 实验原理与操作 重 考向2 数据处理及误差分析 重 考点二 利用传感器制作简单的自动控制装置 知识点1 教材原型实验 考向1 热敏电阻的应用 考向2 光敏电阻的应用 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 —— —— —— 利用 制作简单的自动控制装置 —— —— —— 考情分析 题型与考向：高考对这两个实验大多以选择题、实验填空题的形式出现，通常情况下难度适中，会以实验装置作为试题背景，考查对变压器工作原理、传感器元件特性等基本概念的理解与辨析，以及电压匝数的数据处理、自动控制电路原理分析、实验操作误差判断等相关内容。 情境与立意： 1.生活实践类：发电机、变压器、远距离输电、无线充电、家用和工业电路、家用电器、雷达、射电望远镜、X射线管、电子秤、烟雾报警器等。 2.学习探究类：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，探究家用小型发电机的原理，探究负载增加对供电系统的影响、电磁振荡、利用传感器制作简单的自动控制装置。 复习目标 1.通过实验探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，体会控制变量法。 2.会处理实验数据，了解实验误差的来源。 3.知道什么是传感器，知道光敏电阻和热敏电阻等敏感元件的特性和应用。 4.学会传感器的简单使用并会制作简单的自动控制装置。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 知识点1 教材原型实验 知●识●解●构 1.实验目的 探究变压器原线圈电压一定时,副线圈电压与线圈匝数的定量关系。 2.实验原理 （1）实验电路图 （2）实验方法:采用控制变量法。 ①n1一定,研究n2和U2的关系。 ②n2一定,研究n1和U2的关系。 3.实验器材 学生电源（低压交流,小于12 V）1个、可拆变压器1个、多用电表（交流电压挡）1个、导线若干。 4.实验步骤 （1）保持原线圈的匝数n1和电压U1不变,改变副线圈的匝数n2,研究n2对副线圈电压U2的影响。 表格1　U1=5 V,n1=400匝 实验次数 1 2 3 n2/匝 U2/V ①选择n1=400匝,用导线将变压器原线圈接在学生电源的交流输出接线柱上。 ②将选择开关调至使原线圈两端电压为5 V。 ③将多用电表与副线圈n2=200匝的接线柱相连接,读出副线圈两端的电压U2。 ④将n2、U2记录在表格1中。 ⑤保持n1=400匝,U1=5 V不变,将多用电表与副线圈n2=800匝的接线柱相连接,读出副线圈两端的电压U2。 ⑥将n2、U2记录在表格1中。 ⑦保持n1=400匝,U1=5 V不变,将多用电表与副线圈n2=1 400匝的接线柱相连接,读出副线圈两端的电压U2。 ⑧将n2、U2记录在表格1中。 （2）保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变,研究原线圈的匝数对副线圈电压的影响。 表格2　U1=5 V,n2=400匝 实验次数 1 2 3 n1/匝 U2/V ①选择n2=400匝,用导线将变压器原线圈接在学生电源的交流输出接线柱上。 ②将选择开关拨至5 V挡。 ③将连接电源的两根导线与原线圈n1=200匝的接线柱相连接,将多用电表与副线圈n2=400匝的接线柱相连接,读出副线圈两端的电压U2。 ④将n1、U2记录在表格2中。 ⑤保持n2=400匝,U1=5 V不变,将连接电源的两根导线与原线圈n1=800匝的接线柱相连接,读出副线圈两端的电压U2。 ⑥将n1、U2记录在表格2中。 ⑦保持n2=400匝,U1=5 V不变,将连接电源的两根导线与原线圈n1=1 400匝的接线柱相连接,读出副线圈两端的电压U2。 ⑧将n1、U2记录在表格2中。 ⑨拆除实验线路,整理好实验器材。 5.数据处理 分析表格1和表格2可知,理想变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比等于两个线圈的匝数n1、n2之比。 6.误差分析 （1）由于漏磁,通过原、副线圈的每一匝的磁通量不严格相等,造成误差。 （2）原、副线圈有电阻,原、副线圈中有焦耳热损耗（铜损）,造成误差。 （3）铁芯中有磁损耗,产生涡流,造成误差。 7.注意事项 （1）要事先推测副线圈两端电压的可能值。 （2）为了人身安全,只能使用低压交流电源,所用电压不要超过12 V,即使这样,通电时也不要用手接触裸露的导线、接线柱。 （3）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,大致确定电压后再选择适当的挡位进行测量。 （4）连接电路后要由同组的几位同学分别独立检查,然后请老师确认,之后才能接通电源。 考●向●破●译 考向1 实验原理与操作 例1 (2026·北京十一学校顺义区学校)(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，下列器材需要有 。 A．干电池组 B．直流电压表 C．多用电表 D．交流学生电源 (2)如图，当右侧线圈“0”、“16”间接入9V电压时，左侧线圈“0”、“4”接线柱间输出电压可能是 。 A． B． C． 【变式训练1·变载体】(2026·北京第八十中学)某实验小组用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”，可拆变压器如图所示。 (1)以下给出的器材中，本实验需要用到的是___________； A．干电池 B．学生电源 C．实验室用电压表 D．多用电表 (2)关于本实验，下列说法正确的是___________； A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数 B．因为使用的电压较低，通电时可直接用手接触裸露的导线进行连接 C．实验时可以保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，探究副线圈匝数对副线圈电压的影响 D．变压器开始正常工作后，通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈 (3)某同学用如图所示的可拆变压器完成“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验，可拆变压器上各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。将原线圈的“0””和“1”接线柱与学生电源连接，将副线圈的“0”和“8”接线柱与电压表连接，测得副线圈的输出电压为15V。下列说法正确的是（　　） A．原线圈接的是学生电源的直流电压挡 B．原线圈的输入电压可能是2V C．原、副线圈之间靠铁芯导电来传输能量 D．若将电源改接原线圈的“0”和“4”接线柱，则副线圈的输出电压将大于15V (4)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。作为横挡的铁芯Q的硅钢片应按照下列哪种方法设计___________。 A． B． C． D． 【变式训练2·变载体】(2026·北京对外经济贸易大学附属中学)某同学用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。 (1)实验室中备有下列可供选择的器材： A．可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈） B．条形磁铁 C．干电池 D．多用电表 E.学生电源 F.滑动变阻器 G.开关、导线若干 上述器材在本实验中不必用到的是______（选填器材前的序号） (2)可拆变压器的铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片叠压而成。如图所示，原线圈接交流电源，副线圈接入小灯泡。第一次，缓缓移动铁芯横条使铁芯完全闭合；第二次，另取一块与变压器铁芯横条尺寸相同的普通铁块替换铁芯横条，重复上述实验。两次均观察到小灯泡由暗变亮。以下说法正确的是______。 A．第二次实验中小灯泡更亮些 B．用普通铁块和用铁芯横条相比，普通铁块更容易发热 C．无论是用普通铁块还是用铁芯横条，流经小灯泡的电流均为交变电流 (3)如图所示的电路中，电压为的交流电源通过阻值为的定值电阻与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为、。若保持不变，将可变电阻的阻值增大，则流经原线圈的电流______（选填“增大”“减小”或“不变”）；当可变电阻的阻值为______时（用、和表示），可变电阻的功率最大。 考向2 数据处理与误差分析 例2 (2026·北京海淀区北京大学附属中学)(1)图甲为教学用可拆变压器，线圈均由材料和直径相同的导线绕制而成。为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，在图乙中该同学把线圈A与学生电源连接，另一线圈B与小灯泡连接。线圈A应连到学生电源的_____（选填“直流”或“交流”）输出端上； (2)某次实验时，变压器原、副线圈的匝数分别为220匝和110匝，学生电源输出端电压的有效值为，考虑变压器实际工作中有能量损耗，则小灯泡两端电压的有效值可能是_____。 A．2.8V B．5.6V C．4.0V D．12.0V 【变式训练1·变考法】(2026·北京中学)在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。 (1)观察变压器的铁芯，它的结构和材料是 ； A．整块硅钢铁芯 B．整块不锈钢铁芯 C．绝缘的铜片叠成 D．绝缘的硅钢片叠成 (2)在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“800”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“400”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为 ；（填字母） A．1.5V B．6.0V C．7.0V D．3.0V (3)若该实验中用到某一交流电，电流随时间变化的图像如图所示，则此交流电电流的有效值为______A (4)图丁为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻R0可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分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相连，原、副线圈的匝数分别为n1、n2，在交流电源的电压有效值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。 【变式训练2·变角度】(2026·北京朝阳区清华大学附属中学望京学校)某学校高二物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲，乙所示。 (1)下列说法正确的是（　　） A．变压器工作时副线圈电压频率与原线圈不相同 B．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 C．为了人身安全，实验中只能使用低压直流电源，电压不要超过12V D．绕制降压变压器原、副线圈时，副线圈导线应比原线圈导线粗一些好 (2)某次实验中，用匝数匝和匝的线圈实验，测量的数据如下表所示，下列说法中正确的是（　　） 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，用较粗导线绕制 B．副线圈的匝数为，用较细导线绕制 C．原线圈的匝数为，用较细导线绕制 D．副线圈的匝数为，用较粗导线绕制 (3)实验中，可拆变压器如图所示，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成，硅钢片应平行于平面（　　） A． B． C． D． (4)如图所示的电路中，电压为的交流电源通过阻值为的定值电阻与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为。若保持不变，将可变电阻的阻值增大，则流经原线圈的电流________（选填“增大”“减小”或“不变”）；当可变电阻的阻值为________时（用和表示），可变电阻的功率最大。 考点二 利用传感器制作简单的自动控制装置 知识点1 教材原型实验 知●识●解●构 1.实验目的 （1）了解传感器的工作过程,探究敏感元件的特性。 （2）学会传感器的简单使用。 2.实验原理 （1）传感器能够将感受到的物理量（力、热、光、声等）转换成便于测量的量（一般是电学量）。 （2）其工作过程如下图所示。 3.实验器材（特例） 热敏电阻、光敏电阻、磁敏电阻、气敏电阻、压敏电阻等敏感器件,多用电表,铁架台,烧杯,冷水,热水,小灯泡,学生电源,继电器,滑动变阻器,温度计,开关,导线等。 4.实验过程（特例） （1）研究热敏电阻的热敏特性 ①将热敏电阻放入烧杯的水中,测量水温和热敏电阻的阻值（如图甲所示）。 ②在下表中记录水的温度与热敏电阻的阻值。 次数 1 2 3 4 5 6 温度/℃ 电阻/Ω ③改变水的温度,多次测量水的温度和热敏电阻的阻值,记录在表格中,把记录的数据画在R-T图像中,得到的图线如图乙所示。 （2）研究光敏电阻的光敏特性 ①将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器按如图所示电路连接好,其中多用电表置于欧姆“×100”挡。 ②先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值,并记录数据。 ③打开电源,让小灯泡发光,调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮,观察多用电表表盘指针指示电阻阻值的情况,并记录。 ④用手掌（或黑纸）遮光时,观察多用电表表盘指针指示电阻阻值的情况,并记录。 把记录的结果填入下表中,根据记录数据分析光敏电阻的特性。 光照强度 弱 中 强 无光照射 阻值/Ω （3）结论:热敏电阻的阻值随温度的升高而变小,随温度的降低而变大;光敏电阻的阻值被光照射时发生变化,光照增强电阻变小,光照减弱电阻变大。 5.霍尔元件的应用 霍尔元件是根据霍尔效应原理制成的一种磁敏元件,一般用于电机中测定转子的转速,如录像机的磁鼓、电脑中的散热风扇等。 （1）霍尔元件的工作原理:E、F间通入恒定的电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B时,薄片中的载流子就在洛伦兹力作用下,向着与电流和磁场都垂直的方向漂移,使M、N间出现电压（如图所示）。 （2）霍尔元件在电流、电压稳定时,载流子所受静电力和洛伦兹力二力平衡。 （3）霍尔电压:UH=k（d为薄片的厚度,k为霍尔系数）。其中UH与B成正比,所以霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。 6.误差分析 误差主要来源于温度计和欧姆表的读数。 7.注意事项 （1）在做热敏实验时,加开水后要等一会儿再测其阻值,以使电阻温度与水的温度相同,并同时读出水温。 （2）光敏实验中,如果效果不明显,可将光敏电阻部分电路放入带盖的纸盒中,并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的多少。 （3）欧姆表每次换挡后都要重新进行电阻调零。 考●向●破●译 考向1 热敏电阻的应用 例1 某同学利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性，制作了一个简易的汽车低油位报警装置。 (1)该同学首先利用多用电表欧姆“×100”挡粗测该热敏电阻在常温下的阻值，示数如图甲所示，则此时热敏电阻的阻值为__________Ω。 (2)该同学为了进一步探究该热敏电阻阻值随温度变化的关系，设计了如图乙所示的实验电路，定值电阻kΩ，则在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最__________（选填“左”或“右”）端；在某次测量中，若毫安表的示数为2.25mA，的示数为1.50mA，两电表可视为理想电表，则热敏电阻的阻值为__________kΩ。经过多次测量，该同学得到热敏电阻阻值随温度的变化关系图像如图丙所示。 (3)该同学利用此热敏电阻设计的汽车低油位报警装置如图丁所示，其中电源电动势E＝6.0V，定值电阻R＝1.8kΩ，长为l＝50cm的热敏电阻下端紧靠在油箱底部，不计报警器和电源的内阻。已知通过报警器的电流I≥2.4mA时报警器开始报警，若测得报警器报警时油液内热敏电阻的温度为30°C，油液外热敏电阻的温度为70°C，由此可知油液的警戒液面到油箱底部的距离约为__________cm。 【变式训练1·变载体】NTC热敏电阻器是负温度系数热敏电阻，常用作温度传感器来实现智能控制。实验室有一个NTC热敏电阻器及厂家提供的标称值曲线，如图甲所示。 (1)某同学想测量该热敏电阻的阻值以检验参数与图甲是否一致。供选用的器材如下： A．电源（，内阻不计） B．电压表（量程10 V，内阻约10 kΩ） C．毫安表（量程10 mA，内阻为50 Ω） D．滑动变阻器（最大阻值50 Ω） E.滑动变阻器（最大阻值1000 Ω） F.电阻箱 H.定值电阻、开关、导线若干 ①请在图乙虚线框内将测量的电路图补充完整___________； ②为了测量更多组数据，滑动变阻器选用__________（填“”或“”）更适合电路调节； ③正确操作后，在热敏电阻温度为27℃时，电压表读数为8.4 V，电流表读数为8.0 mA，则此时__________kΩ，与厂家标称值相对误差为__________%（保留2位有效数字）。 (2)该同学将电源E、热敏电阻、电阻箱、定值电阻、、电压比较输出控制器（简称控制器）连接成一自动加热器，其电路图如图丙所示。已知，，控制器的输入电阻很大。当a点电势低于b点电势时，控制器产生信号使电热器工作：当a点电势等于或高于b点电势时，控制器产生信号使电热器不工作：若要求温度达到30℃时停止加热，电阻箱的阻值应调为__________kΩ。 (3)实验过程中，发现热敏电阻温度达到31.5℃时停止加热，为了让加热器30℃时停止加热，请提出一个可行方案___________。 【变式训练2·变情境】某化工厂的蓄液池水温必须控制在10℃到15℃之间，其控制原理图如图甲所示，当水温低于10℃时低温指示灯亮，高于15℃时高温指示灯亮。已知当继电器线圈中的电流大于或等于20 mA时衔铁被吸引下移，当继电器线圈中的电流大于或等于30 mA时衔铁被吸引上移，控制电路中连接在定值电阻与热敏电阻之间的电源电动势，热敏电阻的阻值与温度关系如图乙所示，请回答下列问题。 (1)若水温从11℃上升到14℃，则控制电路中电流表A的示数__________（选填“增大”或“减小”）。 (2)若控制电路中，电流表A的内阻为15Ω，除了热敏电阻和定值电阻，其他电阻可忽略，则定值电阻的阻值为__________Ω。 (3)图甲电路中，接线C应与__________（选填“A”或“B”）端相连。 (4)实际测试中发现水温下降到8℃时，低温指示灯才开始亮，则应选用__________（选填“大一些”或“小一些”）的定值电阻。 考向2 光敏电阻的应用 例2某同学利用如图甲所示的电路研究光敏电阻的特性，电路中定值电阻，，在MN间接有电压传感器，闭合电键，用一定强度的光照射光敏电阻，调节电阻箱的阻值使电压传感器的示数为0，记录电阻箱的电阻值；多次改变入射光的强度，重复上述操作，通过记录的多组实验数据，描绘了光敏电阻的电阻值关于入射光强度的变化规律，如图乙所示。 (1)该同学用多用电表“”的倍率测量了常态下光敏电阻的阻值，如图丙所示，则光敏电阻的电阻值约为________； (2)某次实验时，电阻箱的阻值如图丁所示，则电阻箱的阻值为________．此时入射光的光照强度为________； (3)该同学分析光敏电阻的特性后，设计了如图戊所示的光控电路报警器，电路中电源的电动势为，内阻可忽略不计，当电流表的示数大于时报警器开始报警，则当报警器开始报警时，光敏电阻的阻值为________，此时入射光的强度为________。 【变式训练1·变考法】为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统。光敏电阻的阻值随着光的强弱而变化。物理学中用照度（符号为）描述光的强弱，光越强照度越大，照度的单位是勒克斯（符号为）。 (1)某同学测量一个光敏电阻在不同照度下的阻值如下表（未完成）。已知其用倍率为的欧姆表测量光敏电阻阻值，照度调为时电表示数如图甲所示，读数为__________。 组数 1 2 3 4 5 6 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 75 40 28 23 18 (2)该同学用图像法处理表格数据，已在图乙中描出了部分点，请继续补充完整，并作出电阻随照度变化的关系图线。 (3) 天黑自动启动的照明系统，该同学设计出电路原理草图如图丙所示，其中当控制开关1、2两端电压大于等于2V时，自动启动照明系统。另有实验器材如下： 直流电源（电动势，内阻不计）；定值电阻三个（阻值分别为、、）；开关及导线若干。 ①现要求照度降低至1.0（）时启动照明系统，则定值电阻应选择__________kΩ； ②请在图丙虚线框内完成电路原理图（不考虑控制开关对所设计电路的影响，定值电阻用表示）。__________ (4)若为了更加节能，即天更暗时才点亮照明系统，可以更换一个阻值__________（填“更大”或“更小”）的定值电阻。 【变式训练2·变思维】汽车自动雨刷系统中的雨量感应模块是其核心部件。某物理兴趣小组欲探究一个用于雨量感应的光敏电阻的特性，并设计一个简单的雨量控制模拟电路。 (1)探究光敏电阻的阻值特性 准备实验器材：待测光敏电阻（阻值随光照强度增大而减小），直流电源（），电压表（量程0～5V，内阻约3kΩ），电流表（量程0～3mA，内阻约10Ω），滑动变阻器（最大阻值20Ω），开关，导线若干，用于模拟雨滴的遮光物。 ①小组同学先用多用电表的电阻挡粗略测量光线较弱时光敏电阻的阻值，将选择开关指在电阻挡“×100”倍率，进行正确操作后示数如图甲所示，其读数为_____Ω。 ②为了更精确地测量不同光照强度下光敏电阻的阻值，小组同学设计电路并连接实验器材进行实验。请根据题中所给器材和测量需要，设计合理测量电路，用笔画线代替导线，在图乙中将实物图补充完整_____。 ③小组同学用遮光物模拟雨滴，不同程度地遮挡光敏电阻，以模拟不同雨量。测得无遮挡、轻度遮挡、重度遮挡（模拟小雨、中雨、大雨）三种情况下的图线分别为图丙中的、、，则对应大雨情况的图线是_____（填“”“”或“”）。 (2)设计自动雨刷启动电路 根据以上实验结果，小组同学想利用该光敏电阻设计一个模拟“自动雨刷”的控制电路。其原理是当雨量增大时，控制开关输入电压降低，且在达到中雨级别之前的适当值时，使控制开关输入的电压低于阈值（触发开关工作电压值）2.5V，触发雨刷电机启动。供电电路采用的器材为光敏电阻，定值电阻，，电源电动势，内阻不计。下列选项中可以实现上述控制功能的电路图为_____。 A． B． C． D． 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2026·浙江·选考）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中： (1)小明先用多用电表测量图1变压器的“0”、“1400”接线柱间的电阻。选择开关位置如图2，经规范操作，指针位置如图3，测得阻值为 ________。 (2)用匝数和的两线圈进行实验，分别测得两端电压为和，记录于下表。下列说法正确的是________（多选）； /V 1.02 2.20 3.24 4.28 5.36 /V 2.12 4.52 6.64 8.78 11.02 A．与对应的是副线圈 B．与对应的是副线圈 C．实验中采用低压直流电源 D．多用电表选择开关应调至交流电压挡 (3)小明将两个线圈按图4方式上下叠放。下层线圈输入电压信号如图5所示，上层线圈与示波器相连，则示波器上显示的波形为________。 A． B． C． 2．（2025·江苏·高考）用图示可拆变压器进行探究实验，当变压器左侧的输入电压为时，若右侧接线柱选取“0”和“4”，右侧获得输出电压．则左侧接线柱选取的是（ ） A．“0”和“2” B．“2”和“8” C．“2”和“14” D．“8”和“14” 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第61讲 实验14：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 实验15：利用传感器制作简单的自动控制装置 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 知识点1 教材原型实验 考向1 实验原理与操作 重 考向2 数据处理及误差分析 重 考点二 利用传感器制作简单的自动控制装置 知识点1 教材原型实验 考向1 热敏电阻的应用 考向2 光敏电阻的应用 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 —— —— —— 利用 制作简单的自动控制装置 —— —— —— 考情分析 题型与考向：高考对这两个实验大多以选择题、实验填空题的形式出现，通常情况下难度适中，会以实验装置作为试题背景，考查对变压器工作原理、传感器元件特性等基本概念的理解与辨析，以及电压匝数的数据处理、自动控制电路原理分析、实验操作误差判断等相关内容。 情境与立意： 1.生活实践类：发电机、变压器、远距离输电、无线充电、家用和工业电路、家用电器、雷达、射电望远镜、X射线管、电子秤、烟雾报警器等。 2.学习探究类：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，探究家用小型发电机的原理，探究负载增加对供电系统的影响、电磁振荡、利用传感器制作简单的自动控制装置。 复习目标 1.通过实验探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，体会控制变量法。 2.会处理实验数据，了解实验误差的来源。 3.知道什么是传感器，知道光敏电阻和热敏电阻等敏感元件的特性和应用。 4.学会传感器的简单使用并会制作简单的自动控制装置。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 知识点1 教材原型实验 知●识●解●构 1.实验目的 探究变压器原线圈电压一定时,副线圈电压与线圈匝数的定量关系。 2.实验原理 （1）实验电路图 （2）实验方法:采用控制变量法。 ①n1一定,研究n2和U2的关系。 ②n2一定,研究n1和U2的关系。 3.实验器材 学生电源（低压交流,小于12 V）1个、可拆变压器1个、多用电表（交流电压挡）1个、导线若干。 4.实验步骤 （1）保持原线圈的匝数n1和电压U1不变,改变副线圈的匝数n2,研究n2对副线圈电压U2的影响。 表格1　U1=5 V,n1=400匝 实验次数 1 2 3 n2/匝 U2/V ①选择n1=400匝,用导线将变压器原线圈接在学生电源的交流输出接线柱上。 ②将选择开关调至使原线圈两端电压为5 V。 ③将多用电表与副线圈n2=200匝的接线柱相连接,读出副线圈两端的电压U2。 ④将n2、U2记录在表格1中。 ⑤保持n1=400匝,U1=5 V不变,将多用电表与副线圈n2=800匝的接线柱相连接,读出副线圈两端的电压U2。 ⑥将n2、U2记录在表格1中。 ⑦保持n1=400匝,U1=5 V不变,将多用电表与副线圈n2=1 400匝的接线柱相连接,读出副线圈两端的电压U2。 ⑧将n2、U2记录在表格1中。 （2）保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变,研究原线圈的匝数对副线圈电压的影响。 表格2　U1=5 V,n2=400匝 实验次数 1 2 3 n1/匝 U2/V ①选择n2=400匝,用导线将变压器原线圈接在学生电源的交流输出接线柱上。 ②将选择开关拨至5 V挡。 ③将连接电源的两根导线与原线圈n1=200匝的接线柱相连接,将多用电表与副线圈n2=400匝的接线柱相连接,读出副线圈两端的电压U2。 ④将n1、U2记录在表格2中。 ⑤保持n2=400匝,U1=5 V不变,将连接电源的两根导线与原线圈n1=800匝的接线柱相连接,读出副线圈两端的电压U2。 ⑥将n1、U2记录在表格2中。 ⑦保持n2=400匝,U1=5 V不变,将连接电源的两根导线与原线圈n1=1 400匝的接线柱相连接,读出副线圈两端的电压U2。 ⑧将n1、U2记录在表格2中。 ⑨拆除实验线路,整理好实验器材。 5.数据处理 分析表格1和表格2可知,理想变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比等于两个线圈的匝数n1、n2之比。 6.误差分析 （1）由于漏磁,通过原、副线圈的每一匝的磁通量不严格相等,造成误差。 （2）原、副线圈有电阻,原、副线圈中有焦耳热损耗（铜损）,造成误差。 （3）铁芯中有磁损耗,产生涡流,造成误差。 7.注意事项 （1）要事先推测副线圈两端电压的可能值。 （2）为了人身安全,只能使用低压交流电源,所用电压不要超过12 V,即使这样,通电时也不要用手接触裸露的导线、接线柱。 （3）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,大致确定电压后再选择适当的挡位进行测量。 （4）连接电路后要由同组的几位同学分别独立检查,然后请老师确认,之后才能接通电源。 考●向●破●译 考向1 实验原理与操作 例1 (2026·北京十一学校顺义区学校)(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，下列器材需要有 。 A．干电池组 B．直流电压表 C．多用电表 D．交流学生电源 (2)如图，当右侧线圈“0”、“16”间接入9V电压时，左侧线圈“0”、“4”接线柱间输出电压可能是 。 A． B． C． 【答案】(1)CD (2)C 【解析】（1）A．变压器依靠互感现象工作，只能对交流电进行变压，干电池组提供的是直流电，无法使变压器产生互感现象，不能正常工作，故该器材不需要，故A错误； B．实验中需要测量变压器线圈两端的交流电压，直流电压表无法测量交流电压，故该器材不需要，故B错误； C．多用电表可切换至交流电压挡，能测量变压器线圈两端的交流电压，故该器材需要，故C正确； D．交流学生电源可提供交流电，满足变压器的工作条件，故该器材需要，故D正确。故选CD。 （2）根据变压器线圈匝数标识，右侧线圈“0”16”接线柱对应的匝数为16匝，左侧线圈“0”4”接线柱对应的匝数为4匝，理想变压器中，电压与匝数成正比，因此理想情况下左侧线圈的输出电压为 实际变压器存在漏磁、线圈电阻损耗、铁芯涡流损耗等，实际输出电压会小于理想值。故选C。 【变式训练1·变载体】(2026·北京第八十中学)某实验小组用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”，可拆变压器如图所示。 (1)以下给出的器材中，本实验需要用到的是___________； A．干电池 B．学生电源 C．实验室用电压表 D．多用电表 (2)关于本实验，下列说法正确的是___________； A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数 B．因为使用的电压较低，通电时可直接用手接触裸露的导线进行连接 C．实验时可以保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，探究副线圈匝数对副线圈电压的影响 D．变压器开始正常工作后，通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈 (3)某同学用如图所示的可拆变压器完成“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验，可拆变压器上各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。将原线圈的“0””和“1”接线柱与学生电源连接，将副线圈的“0”和“8”接线柱与电压表连接，测得副线圈的输出电压为15V。下列说法正确的是（　　） A．原线圈接的是学生电源的直流电压挡 B．原线圈的输入电压可能是2V C．原、副线圈之间靠铁芯导电来传输能量 D．若将电源改接原线圈的“0”和“4”接线柱，则副线圈的输出电压将大于15V (4)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。作为横挡的铁芯Q的硅钢片应按照下列哪种方法设计___________。 A． B． C． D． 【答案】(1)BD (2)C (3)B (4)D 【解析】（1）AB．实验中变压器原线圈需要输入交流电压，而干电池只能输出恒定直流电压，学生电源可以输出交流电压，故A不符合题意，B符合题意； CD．实验中变压器副线圈输出交流电压，而实验室用电压表只能测量直流电压，多用电表可以测量交流电压，故C不符合题意，D符合题意。故选BD。 （2）A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，从而使副线圈输出电压较低，故A错误； B．虽然使用的电压较低，但实验中仍有可能出现错接或者短路等情况发生，为了人身安全，通电时不能用手接触裸露的导线进行连接，故B错误； C．实验时可以保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，探究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故C正确； D．互感现象是变压器的工作基础，电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化。变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，因此变压器是通过铁芯传导磁路将电能从原线圈传递到副线圈，故D错误。故选C。 （3）A．原线圈接的是学生电源的交流电压挡，故A错误； B．将原线圈的“0”和“1”接线柱与学生电源连接，则；副线圈的“0”和“8”接线柱与电压表连接，则；若考虑到有漏磁现象，则有 其中可得 则原线圈的输入电压可能是2V，故B正确； C．变压器的工作原理是电磁感应现象，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，不是铁芯导电，传输能量，故C错误； D．若将电源改接原线圈的“0”和“4”接线柱，则即原线圈匝数变多，则由可知，副线圈的输出电压将小于15V，故D错误。故选B。 （4）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，所以作为横挡的铁芯Q的硅钢片应按照平行于adhe平面的形式设计。故选D。 【变式训练2·变载体】(2026·北京对外经济贸易大学附属中学)某同学用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。 (1)实验室中备有下列可供选择的器材： A．可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈） B．条形磁铁 C．干电池 D．多用电表 E.学生电源 F.滑动变阻器 G.开关、导线若干 上述器材在本实验中不必用到的是______（选填器材前的序号） (2)可拆变压器的铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片叠压而成。如图所示，原线圈接交流电源，副线圈接入小灯泡。第一次，缓缓移动铁芯横条使铁芯完全闭合；第二次，另取一块与变压器铁芯横条尺寸相同的普通铁块替换铁芯横条，重复上述实验。两次均观察到小灯泡由暗变亮。以下说法正确的是______。 A．第二次实验中小灯泡更亮些 B．用普通铁块和用铁芯横条相比，普通铁块更容易发热 C．无论是用普通铁块还是用铁芯横条，流经小灯泡的电流均为交变电流 (3)如图所示的电路中，电压为的交流电源通过阻值为的定值电阻与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为、。若保持不变，将可变电阻的阻值增大，则流经原线圈的电流______（选填“增大”“减小”或“不变”）；当可变电阻的阻值为______时（用、和表示），可变电阻的功率最大。 【答案】(1)BC/CB (2)BC (3)减小 【解析】（1）探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，需要交流电源、线圈和测量电压的仪表。 变压器工作原理：原线圈所通电流的变化引起副线圈电流变化，找两者之间的关系，所以用不到条形磁铁（B）。 干电池（C）提供直流电，无法在铁芯中产生变化的磁通量，不能实现变压器功能。故选BC。 （2）A．变压器铁芯用相互绝缘的薄硅钢片叠成，目的是增大电阻、减小涡流损耗。 用普通铁块替换铁芯横条时，铁块中涡流显著增大，发热增加，损耗变大，副线圈获得的能量减少，灯泡变暗，因此第二次实验小灯泡更暗，故A错误； B．普通铁块涡流大，更容易发热，故B正确； C．原线圈接交流电源，铁芯中磁通量周期性变化，副线圈感应出交变电流，因此无论用哪种铁芯，流经灯泡的电流都是交变电流，故C正确；故选BC。 （3）[1]理想变压器副线圈接可变电阻，从原线圈看进去的等效电阻为 原线圈回路中，交流电源串接定值电阻和等效电阻，则原线圈电流 当增大时，增大，减小。 [2]由于理想变压器，输入功率等于输出功率，则可变电阻的功率等于原线圈回路中等效电阻的功率 电源输出最大功率的条件时，外电阻等于内电阻，故 则 解得 考向2 数据处理与误差分析 例2 (2026·北京海淀区北京大学附属中学)(1)图甲为教学用可拆变压器，线圈均由材料和直径相同的导线绕制而成。为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，在图乙中该同学把线圈A与学生电源连接，另一线圈B与小灯泡连接。线圈A应连到学生电源的_____（选填“直流”或“交流”）输出端上； (2)某次实验时，变压器原、副线圈的匝数分别为220匝和110匝，学生电源输出端电压的有效值为，考虑变压器实际工作中有能量损耗，则小灯泡两端电压的有效值可能是_____。 A．2.8V B．5.6V C．4.0V D．12.0V 【答案】(1)交流 (2)A 【解析】（1）变压器的工作基础是电磁感应（互感现象），只有原线圈通入交变电流，才能产生变化的磁通量，进而在副线圈中感应出电动势；若接直流电源，磁通量恒定，副线圈无感应电压，无法实现变压，所以线圈A应连到学生电源的交流输出端上。 （2）理想变压器满足电压与匝数的正比关系： 代入已知条件 ，，，得理想副线圈电压 但实际变压器存在能量损耗使得副线圈实际输出电压必然小于理想值3V。因此，小灯泡两端电压有效值可能为2.8V。故选A。 【变式训练1·变考法】(2026·北京中学)在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。 (1)观察变压器的铁芯，它的结构和材料是 ； A．整块硅钢铁芯 B．整块不锈钢铁芯 C．绝缘的铜片叠成 D．绝缘的硅钢片叠成 (2)在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“800”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“400”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为 ；（填字母） A．1.5V B．6.0V C．7.0V D．3.0V (3)若该实验中用到某一交流电，电流随时间变化的图像如图所示，则此交流电电流的有效值为______A (4)图丁为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻R0可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分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相连，原、副线圈的匝数分别为n1、n2，在交流电源的电压有效值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)D (2)C (3)5 (4) 【解析】（1）为减小涡流带来的能量损耗，变压器铁芯由绝缘硅钢片叠成，整块铁芯涡流损耗大，铜、不锈钢不适合做变压器铁芯，故选D。 （2）原线圈匝数，副线圈匝数。理想变压器满足 实际变压器存在漏磁和能量损耗，副线圈实际电压小于理想值，因此测得时，原线圈输入电压一定大于，故选C。 （3）根据交流电有效值的定义，设有效值为，该交流电周期，一个周期内产生的热量满足： 计算可得 （4）将副线圈的可变电阻等效到原线圈侧，等效电阻为 等效电源内阻为，根据电源输出功率规律，当等效负载电阻等于电源内阻时，获得的功率最大，即 整理得 【变式训练2·变角度】(2026·北京朝阳区清华大学附属中学望京学校)某学校高二物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲，乙所示。 (1)下列说法正确的是（　　） A．变压器工作时副线圈电压频率与原线圈不相同 B．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 C．为了人身安全，实验中只能使用低压直流电源，电压不要超过12V D．绕制降压变压器原、副线圈时，副线圈导线应比原线圈导线粗一些好 (2)某次实验中，用匝数匝和匝的线圈实验，测量的数据如下表所示，下列说法中正确的是（　　） 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，用较粗导线绕制 B．副线圈的匝数为，用较细导线绕制 C．原线圈的匝数为，用较细导线绕制 D．副线圈的匝数为，用较粗导线绕制 (3)实验中，可拆变压器如图所示，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成，硅钢片应平行于平面（　　） A． B． C． D． (4)如图所示的电路中，电压为的交流电源通过阻值为的定值电阻与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为。若保持不变，将可变电阻的阻值增大，则流经原线圈的电流________（选填“增大”“减小”或“不变”）；当可变电阻的阻值为________时（用和表示），可变电阻的功率最大。 【答案】(1)BD (2)C (3)D (4)减小 【解析】（1）A．变压器工作时只是改变电压，不改变频率，副线圈电压频率与原线圈相同，故A错误； B．实验过程中，在原、副线圈匝数和原线圈两端电压三个变量中保持两个不变，改变一个来探究匝数比与原、副线圈电压之比的关系，运用的科学方法是控制变量法，故B正确； C．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，所用交流电压不要超过12V，而用直流电压变压器不能工作，故C错误； D．观察两个线圈的导线，发现粗细不同，由变压器工作原理知 可知匝数少的电流大，则导线应该粗；绕制降压变压器原、副线圈时，由于副线圈的匝数少，副线圈导线应比原线圈导线粗一些好，故D正确。故选BD。 （2）由表格数据可知 考虑到实验中所用变压器并非理想变压器，即存在功率损失，使得原、副线圈电压之比大于匝数比，所以原线圈的匝数为，副线圈的匝数为；原线圈电压较大，电流较小，所以原线圈用较细导线绕制，而副线圈电压较小，电流较大，所以副线圈用较粗导线绕制。故选C。 （3）由图，根据楞次定律和右手螺旋定则，产生的涡旋电流的方向与面abcd平行，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，相互绝缘的硅钢片应垂直面abcd，即平行于面aehd。故选D。 （4）[1]将变压器与副线圈负载等效为一个电阻，则有 又 可得 若保持不变，将可变电阻的阻值增大，则等效电阻最大，根据 可知流经原线圈的电流减小。 [2]结合以上分析，可变电阻的功率为 可知当时，可变电阻的功率最大；则有 解得此时可变电阻的阻值为 考点二 利用传感器制作简单的自动控制装置 知识点1 教材原型实验 知●识●解●构 1.实验目的 （1）了解传感器的工作过程,探究敏感元件的特性。 （2）学会传感器的简单使用。 2.实验原理 （1）传感器能够将感受到的物理量（力、热、光、声等）转换成便于测量的量（一般是电学量）。 （2）其工作过程如下图所示。 3.实验器材（特例） 热敏电阻、光敏电阻、磁敏电阻、气敏电阻、压敏电阻等敏感器件,多用电表,铁架台,烧杯,冷水,热水,小灯泡,学生电源,继电器,滑动变阻器,温度计,开关,导线等。 4.实验过程（特例） （1）研究热敏电阻的热敏特性 ①将热敏电阻放入烧杯的水中,测量水温和热敏电阻的阻值（如图甲所示）。 ②在下表中记录水的温度与热敏电阻的阻值。 次数 1 2 3 4 5 6 温度/℃ 电阻/Ω ③改变水的温度,多次测量水的温度和热敏电阻的阻值,记录在表格中,把记录的数据画在R-T图像中,得到的图线如图乙所示。 （2）研究光敏电阻的光敏特性 ①将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器按如图所示电路连接好,其中多用电表置于欧姆“×100”挡。 ②先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值,并记录数据。 ③打开电源,让小灯泡发光,调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮,观察多用电表表盘指针指示电阻阻值的情况,并记录。 ④用手掌（或黑纸）遮光时,观察多用电表表盘指针指示电阻阻值的情况,并记录。 把记录的结果填入下表中,根据记录数据分析光敏电阻的特性。 光照强度 弱 中 强 无光照射 阻值/Ω （3）结论:热敏电阻的阻值随温度的升高而变小,随温度的降低而变大;光敏电阻的阻值被光照射时发生变化,光照增强电阻变小,光照减弱电阻变大。 5.霍尔元件的应用 霍尔元件是根据霍尔效应原理制成的一种磁敏元件,一般用于电机中测定转子的转速,如录像机的磁鼓、电脑中的散热风扇等。 （1）霍尔元件的工作原理:E、F间通入恒定的电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B时,薄片中的载流子就在洛伦兹力作用下,向着与电流和磁场都垂直的方向漂移,使M、N间出现电压（如图所示）。 （2）霍尔元件在电流、电压稳定时,载流子所受静电力和洛伦兹力二力平衡。 （3）霍尔电压:UH=k（d为薄片的厚度,k为霍尔系数）。其中UH与B成正比,所以霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。 6.误差分析 误差主要来源于温度计和欧姆表的读数。 7.注意事项 （1）在做热敏实验时,加开水后要等一会儿再测其阻值,以使电阻温度与水的温度相同,并同时读出水温。 （2）光敏实验中,如果效果不明显,可将光敏电阻部分电路放入带盖的纸盒中,并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的多少。 （3）欧姆表每次换挡后都要重新进行电阻调零。 考●向●破●译 考向1 热敏电阻的应用 例1 某同学利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性，制作了一个简易的汽车低油位报警装置。 (1)该同学首先利用多用电表欧姆“×100”挡粗测该热敏电阻在常温下的阻值，示数如图甲所示，则此时热敏电阻的阻值为__________Ω。 (2)该同学为了进一步探究该热敏电阻阻值随温度变化的关系，设计了如图乙所示的实验电路，定值电阻kΩ，则在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最__________（选填“左”或“右”）端；在某次测量中，若毫安表的示数为2.25mA，的示数为1.50mA，两电表可视为理想电表，则热敏电阻的阻值为__________kΩ。经过多次测量，该同学得到热敏电阻阻值随温度的变化关系图像如图丙所示。 (3)该同学利用此热敏电阻设计的汽车低油位报警装置如图丁所示，其中电源电动势E＝6.0V，定值电阻R＝1.8kΩ，长为l＝50cm的热敏电阻下端紧靠在油箱底部，不计报警器和电源的内阻。已知通过报警器的电流I≥2.4mA时报警器开始报警，若测得报警器报警时油液内热敏电阻的温度为30°C，油液外热敏电阻的温度为70°C，由此可知油液的警戒液面到油箱底部的距离约为__________cm。 【答案】(1) (2)左 3.0/3 (3)10 【解析】（1）[1]由多用电表欧姆表的读数规则可知，此时热敏电阻的阻值为 （2）[2][3]滑动变阻器采用分压式接法，为保护电路安全，在开关闭合前应将滑动变阻器的滑片P置于最左端，由于和并联，故有 代入数据解得 （3）[4]设警戒液面到油箱底部的距离为x，温度为30℃时热敏电阻的阻值为，则在油液内的热敏电阻的阻值为 同理，可得油液外的热敏电阻的阻值为 其中，由闭合电路欧姆定律有 其中、、 代入解得 【变式训练1·变载体】NTC热敏电阻器是负温度系数热敏电阻，常用作温度传感器来实现智能控制。实验室有一个NTC热敏电阻器及厂家提供的标称值曲线，如图甲所示。 (1)某同学想测量该热敏电阻的阻值以检验参数与图甲是否一致。供选用的器材如下： A．电源（，内阻不计） B．电压表（量程10 V，内阻约10 kΩ） C．毫安表（量程10 mA，内阻为50 Ω） D．滑动变阻器（最大阻值50 Ω） E.滑动变阻器（最大阻值1000 Ω） F.电阻箱 H.定值电阻、开关、导线若干 ①请在图乙虚线框内将测量的电路图补充完整___________； ②为了测量更多组数据，滑动变阻器选用__________（填“”或“”）更适合电路调节； ③正确操作后，在热敏电阻温度为27℃时，电压表读数为8.4 V，电流表读数为8.0 mA，则此时__________kΩ，与厂家标称值相对误差为__________%（保留2位有效数字）。 (2)该同学将电源E、热敏电阻、电阻箱、定值电阻、、电压比较输出控制器（简称控制器）连接成一自动加热器，其电路图如图丙所示。已知，，控制器的输入电阻很大。当a点电势低于b点电势时，控制器产生信号使电热器工作：当a点电势等于或高于b点电势时，控制器产生信号使电热器不工作：若要求温度达到30℃时停止加热，电阻箱的阻值应调为__________kΩ。 (3)实验过程中，发现热敏电阻温度达到31.5℃时停止加热，为了让加热器30℃时停止加热，请提出一个可行方案___________。 【答案】(1) 1.0 9.1 (2)2 (3)调大的阻值或减小的阻值或调大的阻值 【解析】（1）①因mA表的内阻已知，则采用电流表内接电路，电路如图 ②为了测量更多组数据，滑动变阻器要接成分压电路，则选用阻值较小的更适合电路调节； ③根据欧姆定律可知 由图可知在热敏电阻温度为27℃时的阻值为1.1kΩ，则与厂家标称值相对误差为 （2）温度达到30℃时热敏电阻的阻值为，则当ab两点电势相等时，解得电阻箱阻值为 （3）实验过程中，发现热敏电阻温度达到31.5℃时停止加热，说明在温度达到30℃时a点电势低于b点电势，为了让加热器30℃时停止加热，则需要升高a点电势或降低b点电势，则由可知，可调大的阻值或减小的阻值或调大的阻值。 【变式训练2·变情境】某化工厂的蓄液池水温必须控制在10℃到15℃之间，其控制原理图如图甲所示，当水温低于10℃时低温指示灯亮，高于15℃时高温指示灯亮。已知当继电器线圈中的电流大于或等于20 mA时衔铁被吸引下移，当继电器线圈中的电流大于或等于30 mA时衔铁被吸引上移，控制电路中连接在定值电阻与热敏电阻之间的电源电动势，热敏电阻的阻值与温度关系如图乙所示，请回答下列问题。 (1)若水温从11℃上升到14℃，则控制电路中电流表A的示数__________（选填“增大”或“减小”）。 (2)若控制电路中，电流表A的内阻为15Ω，除了热敏电阻和定值电阻，其他电阻可忽略，则定值电阻的阻值为__________Ω。 (3)图甲电路中，接线C应与__________（选填“A”或“B”）端相连。 (4)实际测试中发现水温下降到8℃时，低温指示灯才开始亮，则应选用__________（选填“大一些”或“小一些”）的定值电阻。 【答案】(1)增大 (2)85 (3)A (4)大一些 【解析】（1）水温升高，从乙图可知热敏电阻阻值减小，控制电路总电阻减小，电源电动势不变，由欧姆定律可知，电路电流增大，因此电流表示数增大。 （2）由题意，时，，此时电流刚好达到 由闭合电路欧姆定律可得 代入，，解得 验证时，，电流，符合题意。 故。 （3）当水温高于时，线圈电流达到，衔铁被吸引上移，需要接通高温指示灯电路，因此动触点随衔铁上移后与上端静触点接触，电路导通，高温灯亮，因此接线应与端相连。 （4）本来要求温度降到时低温灯亮，现在降到才亮，说明时电流仍大于，仍被吸引，未释放。要让时电流减小到以下，需要增大总电阻，因此应换用阻值大一些的。 考向2 光敏电阻的应用 例2某同学利用如图甲所示的电路研究光敏电阻的特性，电路中定值电阻，，在MN间接有电压传感器，闭合电键，用一定强度的光照射光敏电阻，调节电阻箱的阻值使电压传感器的示数为0，记录电阻箱的电阻值；多次改变入射光的强度，重复上述操作，通过记录的多组实验数据，描绘了光敏电阻的电阻值关于入射光强度的变化规律，如图乙所示。 (1)该同学用多用电表“”的倍率测量了常态下光敏电阻的阻值，如图丙所示，则光敏电阻的电阻值约为________； (2)某次实验时，电阻箱的阻值如图丁所示，则电阻箱的阻值为________．此时入射光的光照强度为________； (3)该同学分析光敏电阻的特性后，设计了如图戊所示的光控电路报警器，电路中电源的电动势为，内阻可忽略不计，当电流表的示数大于时报警器开始报警，则当报警器开始报警时，光敏电阻的阻值为________，此时入射光的强度为________。 【答案】(1)7000 (2)5600 0.5 (3)2000 0.6 【解析】（1）由图丙可知，光敏电阻的阻值为 （2）[1]由图丁可知，电阻箱的阻值为 由电桥法可知 解得 [2]由图乙可知，此时入射光的光照强度为0.5lx。 （3）[1]当电流表的示数大于等于1mA时报警器开始报警，则理论上报警器开始报警时，电路中总电阻为 其中定值电阻 所以，光敏电阻的阻值为 [2]由图乙可知，此时入射光的光照强度为0.6lx。 【变式训练1·变考法】为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统。光敏电阻的阻值随着光的强弱而变化。物理学中用照度（符号为）描述光的强弱，光越强照度越大，照度的单位是勒克斯（符号为）。 (1)某同学测量一个光敏电阻在不同照度下的阻值如下表（未完成）。已知其用倍率为的欧姆表测量光敏电阻阻值，照度调为时电表示数如图甲所示，读数为__________。 组数 1 2 3 4 5 6 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 75 40 28 23 18 (2)该同学用图像法处理表格数据，已在图乙中描出了部分点，请继续补充完整，并作出电阻随照度变化的关系图线。 (3) 天黑自动启动的照明系统，该同学设计出电路原理草图如图丙所示，其中当控制开关1、2两端电压大于等于2V时，自动启动照明系统。另有实验器材如下： 直流电源（电动势，内阻不计）；定值电阻三个（阻值分别为、、）；开关及导线若干。 ①现要求照度降低至1.0（）时启动照明系统，则定值电阻应选择__________kΩ； ②请在图丙虚线框内完成电路原理图（不考虑控制开关对所设计电路的影响，定值电阻用表示）。__________ (4)若为了更加节能，即天更暗时才点亮照明系统，可以更换一个阻值__________（填“更大”或“更小”）的定值电阻。 【答案】(1)20 (2) (3)40 (4)更大 【解析】（1）欧姆表倍率为×1k，因此读数为20kΩ。 （2）电阻随照度变化的关系图线如下图： （3）[1]天黑时光敏电阻阻值更大，要满足天黑（照度降低到1.0lx）时，控制开关电压达到2V启动，控制开关应并联在光敏电阻两端。 1.0lx时，，电源电动势，因此定值电阻两端电压 串联电路电压与电阻成正比，代入数据得 [2]将和串联后接在电源两端，控制开关1、2并联在光敏电阻两端，示意图如下： （4）控制开关电压达到2V启动，串联电路电压与电阻成正比，启动条件整理得 要天更暗才点亮（即只有更大，照度更暗时才满足启动条件），需要更大的，因此更换阻值更大的定值电阻。 【变式训练2·变思维】汽车自动雨刷系统中的雨量感应模块是其核心部件。某物理兴趣小组欲探究一个用于雨量感应的光敏电阻的特性，并设计一个简单的雨量控制模拟电路。 (1)探究光敏电阻的阻值特性 准备实验器材：待测光敏电阻（阻值随光照强度增大而减小），直流电源（），电压表（量程0～5V，内阻约3kΩ），电流表（量程0～3mA，内阻约10Ω），滑动变阻器（最大阻值20Ω），开关，导线若干，用于模拟雨滴的遮光物。 ①小组同学先用多用电表的电阻挡粗略测量光线较弱时光敏电阻的阻值，将选择开关指在电阻挡“×100”倍率，进行正确操作后示数如图甲所示，其读数为_____Ω。 ②为了更精确地测量不同光照强度下光敏电阻的阻值，小组同学设计电路并连接实验器材进行实验。请根据题中所给器材和测量需要，设计合理测量电路，用笔画线代替导线，在图乙中将实物图补充完整_____。 ③小组同学用遮光物模拟雨滴，不同程度地遮挡光敏电阻，以模拟不同雨量。测得无遮挡、轻度遮挡、重度遮挡（模拟小雨、中雨、大雨）三种情况下的图线分别为图丙中的、、，则对应大雨情况的图线是_____（填“”“”或“”）。 (2)设计自动雨刷启动电路 根据以上实验结果，小组同学想利用该光敏电阻设计一个模拟“自动雨刷”的控制电路。其原理是当雨量增大时，控制开关输入电压降低，且在达到中雨级别之前的适当值时，使控制开关输入的电压低于阈值（触发开关工作电压值）2.5V，触发雨刷电机启动。供电电路采用的器材为光敏电阻，定值电阻，，电源电动势，内阻不计。下列选项中可以实现上述控制功能的电路图为_____。 A． B． C． D． 【答案】(1)1800 (2)C 【解析】（1）[1]多用电表电阻挡读数为指针示数×倍率，因此读数为 [2]滑动变阻器最大阻值仅20Ω，远小于光敏电阻，限流法无法明显改变电压电流，因此采用分压式接法； 光敏电阻为大电阻，满足，因此电流表采用内接法，连线如图： [3]大雨对应重度遮挡，光照最弱，光敏电阻阻值最大，由，相同电压下电流最小，因此对应图线斜率最小的。 （2）AB．控制开关并联在两端，电压，增大时增大，不符合“雨量增大电压降低”的要求，故AB错误； C．由题意雨量增大→遮挡增多→增大，要求增大时控制开关输入电压降低，且中雨之前电压就低于2.5V触发启动。由三种情况下的图线可求得小雨时，同理中雨时，大雨时。 控制开关并联在两端，电压，增大时减小，符合变化规律。令代入得触发对应的（中雨阻值），说明中雨之前就触发，故C正确； D．控制开关并联在两端，令得触发对应，超过中雨才触发，故D错误。故选C。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2026·浙江·选考）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中： (1)小明先用多用电表测量图1变压器的“0”、“1400”接线柱间的电阻。选择开关位置如图2，经规范操作，指针位置如图3，测得阻值为 ________。 (2)用匝数和的两线圈进行实验，分别测得两端电压为和，记录于下表。下列说法正确的是________（多选）； /V 1.02 2.20 3.24 4.28 5.36 /V 2.12 4.52 6.64 8.78 11.02 A．与对应的是副线圈 B．与对应的是副线圈 C．实验中采用低压直流电源 D．多用电表选择开关应调至交流电压挡 (3)小明将两个线圈按图4方式上下叠放。下层线圈输入电压信号如图5所示，上层线圈与示波器相连，则示波器上显示的波形为________。 A． B． C． 【答案】(1)34/34.0 (2)AD (3)C 【解析】（1）从图2可知，多用电表选择开关置于电阻×10挡位，图3中指针指向3.4，所以测得阻值为R=3.4×10=34Ω。 （2）AB．根据变压器电压与匝数的关系，匝数多的线圈电压高；因为变压器由漏磁等损失，又因为，所以n1对应副线圈，故A正确，B错误。 C．变压器的工作原理是电磁感应，需要交流电源，不能用直流电源，C错误。 D．变压器输出的是交流电，测量其电压时，多用电表选择开关应调至交流电压挡，D正确。 故选AD。 （3）由题意可知下层线圈输入的是锯齿波电压，它的变化率（斜率）在每个周期内是恒定的；根据电磁感应原理可知上层线圈的感应电动势，与磁通量的变化率成正比，也就是与输入电压的变化率成正比；输入电压的斜率恒定，所以感应电动势的大小也恒定，对应的波形是方波。故选C。 2．（2025·江苏·高考）用图示可拆变压器进行探究实验，当变压器左侧的输入电压为时，若右侧接线柱选取“0”和“4”，右侧获得输出电压．则左侧接线柱选取的是（ ） A．“0”和“2” B．“2”和“8” C．“2”和“14” D．“8”和“14” 【答案】A 【解析】根据可拆式变压器电压比与匝数比关系有，即 解得 故原线圈接线柱选取的是“0”和“2”。故选A。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $