專題3.6探究變壓器的實驗【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1實驗原理與操作】 【題型2數據處理與誤差分析】 【題型1實驗原理與操作】【例1】(1)某同學在做“探究變壓器線圈兩端電壓與匝數的關系”實驗時，用學生電源提供給圖甲所示變壓器原線圈的電壓為5V，用演示電表交流50V擋測量副線圈電壓時示數如圖乙所示，則變壓器的原、副線圈匝數之比可能是__________；A.5∶8 B.5∶16C.1∶14 D.1∶8(2)街頭見到的變壓器是降壓變壓器，假設它只有一個原線圈和一個副線圈，__________(填寫“原線圈”或“副線圈”)應該使用較粗的導線。【變式1-1】物理研究課上，同學們用可拆變壓器“探究變壓器原副線圈電壓與匝數的關系”。可拆變壓器如圖甲、乙所示：(1)下列說法正確的是________；A．為確保實驗安全，實驗中要求原線圈匝數小于副線圈匝數B．變壓器的原線圈接低壓交流電，測量副線圈電壓時應當用多用電表的“直流電壓擋”C．可以先保持原線圈電壓、匝數不變，改變副線圈的匝數，研究副線圈匝數對副線圈電壓的影響D．測量副線圈電壓時，先用最大量程試測，大致確定電壓后再選用適當的擋位進行測量E．變壓器開始正常工作后，鐵芯導電，把電能由原線圈輸送到副線圈F．變壓器開始正常工作后，若不計各種損耗，在原線圈上將電能轉化成磁場能，在副線圈上將磁場能轉化成電能，鐵芯起到“傳遞”磁場能的作用(2)如圖丙所示，某同學自己繞制了兩個線圈套在可拆變壓器的鐵芯上。原線圈接學生電源的交流輸出端，副線圈接小燈泡。下列說法正確的是________。A．與變壓器未通電時相比較，此時若將可拆變壓器上端的橫條鐵芯取下將更費力B．若僅增加原線圈繞制的圈數，小燈泡的亮度將保持不變C．若僅增加副線圈繞制的圈數，學生電源的過載指示燈可能會亮起【變式1-2】在探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系實驗中，小李同學采用了如圖所示的可拆式變壓器(鐵芯不閉合)進行研究。(1)實驗還需下列器材中的________；(2)實驗中，上圖中變壓器的原線圈接“0、8”接線柱，副線圈接線“0、4”接線柱，當副線圈所接電表的示數為5.0V，則所接電源電壓擋位可能為________。A．18.0V B．10.0VC．5.0V D．2.5V【變式1-3】有一個教學用的可拆變壓器，其鐵心粗細一致，如圖所示，它有兩個外觀基本相同的線圈A、B(內部導線電阻率、橫截面積相同)，線圈外部還可以再繞線圈。(1)某同學用多用電表的同一歐姆擋先后測量了A、B線圈的電阻值，指針分別對應圖中的a、b位置，則A線圈的電阻為_____Ω，由此可推斷_____(選填“A”或“B”)線圈的匝數較多。(2)如果把該變壓器看作理想變壓器，現要測量A線圈的匝數，提供的器材有：一根足夠長絕緣導線、一只多用電表和低壓交流電源，請完成以下實驗步驟：①用絕緣導線在線圈B上繞制n匝線圈；②將A線圈與低壓交流電源相連接；③用多用電表的“交流電壓”擋分別測量A線圈的輸入電壓UA和________(選填“繞制”或“B”)線圈的輸出電壓U；④則A線圈的匝數為________(用已知和測得量的符號表示)。【題型2數據處理與誤差分析】【例2】一個教學用的簡易變壓器，兩線圈的匝數未知，某同學想用所學變壓器的知識測定兩線圈的匝數。(1)為完成該實驗，除了選用電壓表、導線外，還需要選用低壓________(填“直流”或“交流”)電源。(2)該同學在變壓器鐵芯上繞10匝絕緣金屬導線C，然后將簡易變壓器的A、B兩線圈依次接電源，用電壓表分別測出線圈A，線圈B及線圈C兩端的電壓，記錄在下面的表格中，則線圈A的匝數為________匝，線圈B的匝數為________匝。A線圈電壓B線圈電壓C線圈電壓8.0V3.8V0.2V(3)為減小線圈匝數的測量誤差，你認為繞制線圈C的匝數應該________(填“多一些”“少一些”)更好。【變式2-1】如圖所示為某型號電吹風電路圖，a、b、c、d為四個固定觸點。可動的扇形金屬觸片P可同時接觸兩個觸點。觸片P處于不同位置時，電吹風可處于停機、吹熱風和吹冷風三種工作狀態。該電吹風吹熱風時輸入功率為500W，吹冷風時輸入功率為60W。小風扇額定電壓為60V，正常工作時小風扇輸出功率為50W。和分別是理想變壓器原、副線圈的匝數。則A.吹冷風時觸片P位于ab之間B.吹熱風時通過電熱絲的電流為1AC.小風扇的內阻是10ΩD.變壓器原、副線圈的匝數比【變式2-2】(1)在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系”的實驗中，下列器材在實驗中不必用到的有________。(2)若在實驗中用匝數N1＝400匝和N2＝800匝的變壓器，對應的電壓測量數據如表所示。根據測量數據，下列說法正確的是________。實驗次數1234U1/V0.901.401.902.40U2/V2.003.014.025.02A.N1一定是原線圈 B．N2一定是原線圈C．N1可能是副線圈 D．N2可能是副線圈【變式2-3】如圖，為探究變壓器線圈兩端電壓與匝數的關系，我們把沒有用導線相連的線圈套在同一閉合的鐵芯上，一個線圈連到電源的輸出端，另一個線圈連到小燈泡上，如圖所示，試回答下列問題：（1）線圈應連到學生電源的______________（選填直流、交流）；（2）將與燈泡相連的線圈拆掉匝數，其余裝置不變繼續實驗，燈泡亮度將__________（選填變亮、變暗），這說明燈泡兩端的電壓__________（選填變大、變小）；（3）實驗中發現，在所有連接都完好的情況下，電路接通后，燈泡始終不亮，但卻在電路接通或斷開的瞬間，燈泡會閃亮一下，原因是__________。

參考答案【題型1實驗原理與操作】【例1】(1)某同學在做“探究變壓器線圈兩端電壓與匝數的關系”實驗時，用學生電源提供給圖甲所示變壓器原線圈的電壓為5V，用演示電表交流50V擋測量副線圈電壓時示數如圖乙所示，則變壓器的原、副線圈匝數之比可能是__________；A.5∶8 B.5∶16C.1∶14 D.1∶8(2)街頭見到的變壓器是降壓變壓器，假設它只有一個原線圈和一個副線圈，__________(填寫“原線圈”或“副線圈”)應該使用較粗的導線。答案(1)D(2)副線圈解析(1)根據電壓表讀數的方法可知，該變壓器的輸出電壓為40V，所以變壓器的原副線圈匝數之比eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(5,40)＝eq\f(1,8)，故D正確，A、B、C錯誤。(2)理想變壓器的電壓與匝數成正比，當只有一個副線圈的時候，電流與匝數成反比，街頭用電的變壓器是降壓變壓器，可知副線圈的匝數比原線圈的匝數少，副線圈的電流較大，應該使用較粗的導線。【變式1-1】物理研究課上，同學們用可拆變壓器“探究變壓器原副線圈電壓與匝數的關系”。可拆變壓器如圖甲、乙所示：(1)下列說法正確的是________；A．為確保實驗安全，實驗中要求原線圈匝數小于副線圈匝數B．變壓器的原線圈接低壓交流電，測量副線圈電壓時應當用多用電表的“直流電壓擋”C．可以先保持原線圈電壓、匝數不變，改變副線圈的匝數，研究副線圈匝數對副線圈電壓的影響D．測量副線圈電壓時，先用最大量程試測，大致確定電壓后再選用適當的擋位進行測量E．變壓器開始正常工作后，鐵芯導電，把電能由原線圈輸送到副線圈F．變壓器開始正常工作后，若不計各種損耗，在原線圈上將電能轉化成磁場能，在副線圈上將磁場能轉化成電能，鐵芯起到“傳遞”磁場能的作用(2)如圖丙所示，某同學自己繞制了兩個線圈套在可拆變壓器的鐵芯上。原線圈接學生電源的交流輸出端，副線圈接小燈泡。下列說法正確的是________。A．與變壓器未通電時相比較，此時若將可拆變壓器上端的橫條鐵芯取下將更費力B．若僅增加原線圈繞制的圈數，小燈泡的亮度將保持不變C．若僅增加副線圈繞制的圈數，學生電源的過載指示燈可能會亮起解析：(1)為確保實驗安全，實驗中要求副線圈匝數小于原線圈匝數，使得次級電壓較小，故A錯誤；變壓器的原線圈接低壓交流電，測量副線圈電壓時應當用多用電表的“交流電壓擋”測量，故B錯誤；實驗時可采用控制變量法，先保持原線圈電壓、匝數不變，改變副線圈的匝數，研究副線圈匝數對副線圈電壓的影響，故C正確；測量副線圈電壓時，先用最大量程試測，大致確定電壓后再選用適當的擋位進行測量，防止燒壞電壓表，故D正確；變壓器開始正常工作后，若不計各種損耗，在原線圈上將電能轉化成磁場能，在副線圈上將磁場能轉化成電能，鐵芯起到“傳遞”磁場能的作用，故E錯誤，F正確。(2)變壓器線圈通電會產生磁場，而變壓器上端的橫條相當于磁鐵，下端對橫條有吸引力作用，因此與變壓器未通電時相比較，此時若將可拆變壓器上端的橫條鐵芯取下將更費力，故A正確；僅增加原線圈匝數，副線圈兩端電壓將減小，小燈泡亮度將變暗，故B錯誤；若僅增加副線圈繞制的圈數，副線圈兩端電壓增大，小燈泡消耗的功率變大，學生電源輸出的功率變大，有可能會使學生電源的過載指示燈亮起，故C正確。答案：(1)CDF(2)AC【變式1-2】在探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系實驗中，小李同學采用了如圖所示的可拆式變壓器(鐵芯不閉合)進行研究。(1)實驗還需下列器材中的________；(2)實驗中，上圖中變壓器的原線圈接“0、8”接線柱，副線圈接線“0、4”接線柱，當副線圈所接電表的示數為5.0V，則所接電源電壓擋位可能為________。A．18.0V B．10.0VC．5.0V D．2.5V解析：(1)本實驗中，變壓器的原線圈應接在交流電源上；為了知道原、副線圈的電壓比和線圈匝數比之間的關系，還需要用交流電壓表。故學生電源和交流電壓表兩個器材不能缺少。(2)理想變壓器原、副線圈電壓和匝數的關系為eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)；若變壓器的原線圈接“0、8”接線柱，副線圈接線“0、4”接線柱，則原、副線圈匝數比為eq\f(n1,n2)＝2，則原線圈兩端電壓U1＝eq\f(n1,n2)U2＝10V；本題中可拆變壓器并非理想變壓器，存在漏磁現象，要使副線圈所接電壓表示數為5V，則原線圈電壓必須大于10V，故選A。答案：(1)BC(2)A【變式1-3】有一個教學用的可拆變壓器，其鐵心粗細一致，如圖所示，它有兩個外觀基本相同的線圈A、B(內部導線電阻率、橫截面積相同)，線圈外部還可以再繞線圈。(1)某同學用多用電表的同一歐姆擋先后測量了A、B線圈的電阻值，指針分別對應圖中的a、b位置，則A線圈的電阻為_____Ω，由此可推斷_____(選填“A”或“B”)線圈的匝數較多。(2)如果把該變壓器看作理想變壓器，現要測量A線圈的匝數，提供的器材有：一根足夠長絕緣導線、一只多用電表和低壓交流電源，請完成以下實驗步驟：①用絕緣導線在線圈B上繞制n匝線圈；②將A線圈與低壓交流電源相連接；③用多用電表的“交流電壓”擋分別測量A線圈的輸入電壓UA和________(選填“繞制”或“B”)線圈的輸出電壓U；④則A線圈的匝數為________(用已知和測得量的符號表示)。解析：(1)多用電表歐姆擋讀數＝指針指示值×倍率。A的讀數為24，倍率為“×1”，所以電阻為24Ω。根據電阻定律，導線越長，電阻越大，因為A的電阻比B大，所以A線圈匝數多。(2)③因為要測量A線圈匝數，所以要把A線圈與低壓交流電源相連接。變壓器輸入、輸出電壓都是交流電，所以要用交流電壓擋測繞制線圈的輸出電壓U。④根據變壓器電壓比等于匝數比，有eq\f(UA,U)＝eq\f(nA,n)，所以nA＝eq\f(UA,U)n。答案：(1)24A(2)繞制eq\f(UA,U)n【題型2數據處理與誤差分析】【例2】一個教學用的簡易變壓器，兩線圈的匝數未知，某同學想用所學變壓器的知識測定兩線圈的匝數。(1)為完成該實驗，除了選用電壓表、導線外，還需要選用低壓________(填“直流”或“交流”)電源。(2)該同學在變壓器鐵芯上繞10匝絕緣金屬導線C，然后將簡易變壓器的A、B兩線圈依次接電源，用電壓表分別測出線圈A，線圈B及線圈C兩端的電壓，記錄在下面的表格中，則線圈A的匝數為________匝，線圈B的匝數為________匝。A線圈電壓B線圈電壓C線圈電壓8.0V3.8V0.2V(3)為減小線圈匝數的測量誤差，你認為繞制線圈C的匝數應該________(填“多一些”“少一些”)更好。解析：(1)需要選用低壓交流電，才能產生交變的磁場。(2)根據變壓器原理有：eq\f(nA,nC)＝eq\f(UA,UC)解得：nA＝eq\f(UA,UC)nC＝400匝同理有：eq\f(nB,nC)＝eq\f(UB,UC)解得：nB＝eq\f(UB,UC)nC＝190匝。(3)根據eq\f(nA,nC)＝eq\f(UA,UC)，可知C的匝數越多，C的電壓示數越大，測量更準確，故線圈C的匝數應該多一些。答案：(1)交流(2)400190(3)多一些【變式2-1】如圖所示為某型號電吹風電路圖，a、b、c、d為四個固定觸點。可動的扇形金屬觸片P可同時接觸兩個觸點。觸片P處于不同位置時，電吹風可處于停機、吹熱風和吹冷風三種工作狀態。該電吹風吹熱風時輸入功率為500W，吹冷風時輸入功率為60W。小風扇額定電壓為60V，正常工作時小風扇輸出功率為50W。和分別是理想變壓器原、副線圈的匝數。則A.吹冷風時觸片P位于ab之間B.吹熱風時通過電熱絲的電流為1AC.小風扇的內阻是10ΩD.變壓器原、副線圈的匝數比答案：CD【變式2-2】(1)在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系”的實驗中，下列器材在實驗中不必用到的有________。(2)若在實驗中用匝數N1＝400匝和N2＝800匝的變壓器，對應的電壓測量數據如表所示。根據測量數據，下列說法正確的是________。實驗次數1234U1/V0.901.401.902.40U2/V2.003.014.025.02A.N1一定是原線圈 B．N2一定是原線圈C．N1可能是副線圈 D．N2可能是副線圈解析：(1)該實驗要用低壓