第十三章實驗十五提能訓練練案[67]1．在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系”的實驗中(1)如圖所示，小海同學將變壓器的原線圈接在低壓交流電源上，小燈泡接在變壓器的副線圈上，小燈泡發光，下列說法正確的是C。A．將原線圈接在電壓相同的低壓直流電源上，小燈泡亮度不變B．電流從原線圈經鐵芯流到副線圈，最后流過小燈泡C．將可拆變壓器的橫條鐵芯取下，小燈泡的亮度降低(2)實驗過程中，小海同學聽到變壓器發出明顯的“嗡嗡”低鳴聲，引起該現象的原因可能是B。A．原線圈上輸入電壓過低B．變壓器上的兩個固定螺絲沒有擰緊C．小燈泡與底座之間接觸不良[解析](1)將原線圈接在電壓相同的低壓直流電源時，小燈泡將會熄滅，亮度發生變化，A錯誤；電流不會從原線圈經鐵芯流到副線圈，B錯誤；將可拆變壓器的橫條鐵芯取下后，導致電磁感應現象減弱，感應電流減小，故小燈泡的亮度降低，C正確。(2)聽到變壓器發出明顯的“嗡嗡”低鳴聲，是因為變壓器上的兩個固定螺絲沒有擰緊才會出現的現象，A、C錯誤，B正確。2．某同學在實驗室進行探究變壓器原、副線圈電壓與匝數關系的實驗。他準備了可拆變壓器、多用電表、開關和導線若干。(1)實驗需要的電源是_C__。A．低壓直流電源 B．高壓直流電源C．低壓交流電源 D．高壓交流電源(2)該同學認真檢查電路無誤后，先保證原線圈匝數不變，改變副線圈匝數；再保證副線圈匝數不變，改變原線圈匝數。分別測出相應的原、副線圈電壓值。由于交變電流電壓是變化的，所以，我們實際上測量的是電壓的有效值(填“有效”或“最大”)。其中一次多用電表讀數如圖所示，此時電壓表讀數為7.2V。(3)理想變壓器原、副線圈電壓應與其匝數成正比(填“正比”或“反比”)，實驗中由于變壓器的銅損和鐵損，導致原線圈與副線圈的電壓之比一般大于(填“大于”“小于”或“等于”)原線圈與副線圈的匝數之比。(4)實驗中原、副線圈的電壓之比與它們的匝數之比有微小差別。原因不可能為_D__。(填字母代號)A．原、副線圈上通入電流后發熱B．鐵芯在交變磁場作用下發熱C．變壓器鐵芯漏磁D．原線圈輸入電壓發生變化[解析](1)電源用低壓交流電源。(2)多用電表測量的交流電壓為有效值，不是最大值；多用電表選用的擋位是交流電壓的10V擋位，所以應該在0～10V擋位讀數，所以讀數應該是7.2V。(3)根據eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，理想變壓器原、副線圈電壓應與其匝數成正比。實驗中由于變壓器的銅損和鐵損，變壓器的鐵芯損失一部分的磁通量，所以導致副線圈的電壓的實際值一般略小于理論值，所以導致eq\f(U1,U2)>eq\f(n1,n2)。(4)原、副線圈上通入電流后發熱，鐵芯在交變磁場作用下發熱，都會使變壓器輸出功率發生變化，從而導致電壓比與匝數比有差別；變壓器鐵芯漏磁，也會導致電壓比與匝數比有差別；原線圈輸入電壓發生變化，不會影響電壓比和匝數比，故選D。3．(2024·山東菏澤月考)有一個教學用的可拆變壓器，其鐵芯粗細一致，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24Ω，由此可推斷A(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和繞制(選填“繞制”或“B”)線圈的輸出電壓U；④則A線圈的匝數為eq\f(UA,U)·n(用已知量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A線圈的電阻為24Ω。根據電阻定律，導線越長，電阻越大，因為A線圈的電阻比B線圈的大，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。4．在“探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數的關系”實驗中。(1)某同學在完成上述實驗后，采用如圖甲所示的電路測量變壓器原線圈的電阻(阻值較小)，為保證電路中各元件安全，實驗結束時，首先應斷開A(填選項字母)。A．導線A B．導線BC．開關C D．導線D(2)如圖乙，當左側線圈“0”“16”間接入12V交變電壓時，右側線圈“0”“4”接線柱間輸出的電壓可能是C。A．6V B．4.3VC．2.1V[解析](1)實驗結束時，應先把電壓表從電路中斷開，否則在斷開開關瞬間，線圈與電壓表形成回路，線圈由于自感會產生較高的電動勢。且加在電壓表兩端的電壓反向，很可能燒毀電壓表，故應先斷開導線A，故A正確。(2)當左側線圈“0”“16”間接入12V交變電壓時，設左側線圈的匝數為16n，右側線圈接“0”“4”接線柱時，右側線圈的匝數為4n，其中n為某一個常數；理想變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數的關系為：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，如果是理想變壓器，則“0”“4”接線柱間輸出的電壓是3V，實驗中考慮到漏磁、繞組導線中產生的焦耳熱等因素，所以“0”“4”接線柱間輸出的電壓要小于3V，故A、B錯誤，C正確。5．某學校高中物理實驗課上，同學們用可拆變壓器探究“變壓器的電壓與匝數的關系”。可拆變壓器如圖甲、乙所示。(1)下列說法正確的是D。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．變壓器原線圈接低壓交流電時，可以用多用電表的“直流電壓擋”測量副線圈電壓C．測量副線圈電壓時，先用中間擋位的量程試測，大致確定后再選用適當的擋位D．研究副線圈匝數對副線圈電壓的影響時，需保持原線圈電壓、匝數不變，改變副線圈的匝數(2)變壓器鐵芯是由相互絕緣的薄硅鋼片平行疊壓而成的，而不是采用一整塊硅鋼，這樣設計的原因是A。A．減小渦流，提高變壓器的效率B．增大渦流，提高變壓器的效率C．增大鐵芯中的電阻，以產生更多的熱量(3)一位同學實驗時，發現兩個線圈的導線粗細不同。他選擇的原線圈為800匝，副線為400匝，原線圈接學生電源的正弦交流輸出端“6V”擋位，測得副線圈的電壓為3.2V。則下列分析可能正確的是B。A．原線圈導線比副線圈導線粗B．學生電源實際輸出電壓大于標注的“6V”C．原線圈實際匝數與標注的“800”不符，應大于800D．副線圈實際匝數與標注的“400”不符，應小于400[解析](1)為確保實驗安全，應該降低輸出電壓，實驗中要求原線圈匝數大于副線圈匝數，故A錯誤；變壓器只能改變交流電的電壓，原線圈輸入交流電壓，副線圈輸出交流電壓，應用多用電表的“交流電壓擋”測量，故B錯誤；為了保護電表，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，故C錯誤；研究變壓器電壓和匝數的關系，用到控制變量法，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，故D正確。(2)變壓器只能改變交流電，不能改變直流電，變壓器的鐵芯如果是整塊導體，內部發生電磁感應而產生感應電流的現象稱為渦流現象，要損耗能量，不用整塊的硅鋼鐵芯，其目的是增大電阻，從而減小渦流，減小發熱量，提高變壓器的效率，故A正確，B、C錯誤。(3)原線圈的匝數多，因此電壓大電流小，由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(R＝\f(U,I),R＝\f(ρL,S)))可知原線圈導線應該選用細的，故A錯誤；根據eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，測得副線圈的電壓偏高，可能是因為學生電源實際輸出電壓大于標注的“6V”，故B正確；如果原線圈實際匝數與標注的“800”不符，大于800，則測得副線圈的電壓應偏低，而不是偏高，故C錯誤；如果副線圈實際匝數與標注的“400”不符，小于400，測得副線圈的電壓應偏低，而不是偏高，故D錯誤。6．在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系”實驗中，利用如圖所示的可拆變壓器能方便地探究原、副線圈的電壓比與匝數比的關系。(1)為實現探究目的，保持原線圈輸入的電壓一定，通過改變原、副線圈匝數，測量副線圈上的電壓。這個探究過程采用的科學探究方法是A。A．控制變量法 B．等效替代法C．演繹法 D．理想實驗法(2)原、副線圈上的電壓之比是否等于它們的匝數之比呢？發現上述實驗數據沒有嚴格遵從這樣的規律，分析下列可能的原因，你認為正確的是BCD。A．原、副線圈的電壓不同步B．變壓器線圈中有電流通過時會發熱C．鐵芯在交變磁場的作用下會發熱D．原線圈中電流產生的磁場能在向副線圈轉移過程中有損失