2022届新高考物理人教版一轮复习学案：实验十五 探究变压器电压与线圈匝数的关系 WORD版含解析.docx

1、实验十五探究变压器电压与线圈匝数的关系实验溯本求源实验目的U1一定时，n1、n2对U2的影响实验原理1实验电路图2实验方法采取控制变量法：(1)n1一定，研究n2和U2的关系(2)n2一定，研究n1和U2的关系实验器材学生电源(低压电流，小于12 V)1个、可拆变压器1个、多用表(交流电压挡)1个、导线若干实验过程一、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的影响实物接线如图所示表格一U15 V，n1400匝实验次数123n2/匝U2/V(1)选择n1400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

2、电压为5 V，如图甲所示(3)将多用电表与副线圈n2200匝的接线柱相连接，如图乙所示读出副线圈两端的电压U2.(4)将n2、U2、n1、U1记录在表格一中(5)保持n1400匝，U15 V不变将多用电表与副线圈n2800匝的接线柱相连接，如图丙所示读出副线圈两端的电压U2.(6)将n2、U2记录在表格一中(7)保持n1400匝，U15 V不变将多用电表与副线圈n21 400匝的接线柱相连接，如图丁所示读出副线圈两端的电压U2.(8)将n2、U2的数值记录在表格一中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二U15 V，n2400匝实验次数123n

3、1/匝U2/V(1)将1中的原线圈作为副线圈，副线圈作为原线圈(2)选择n2400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(3)将选择开关拨至5 V挡(4)将多用电压与副线圈n1200匝的接线柱相连接，读出副线圈两端的电压U2.(5)将n2、U2、n1、U1记录在表格二中(6)保持n2400匝，U15 V不变，将连接电源的两根导线与原线圈n1800匝的接线柱相连接，读出副线圈两端的电压U2.(7)将n1、U2记录在表格二中(8)保持n2400匝，U15 V不变，将连接电源的两根导线与原线圈n11 400匝的接线柱相连接，读出副线圈两端的电压U2.(9)将n1、U2的数值记录在表格

4、二中(10)拆除实验线路，整理好实验器材二、数据处理分析表格一和表格二可知，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、副线圈中的焦耳热损耗(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压，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，先用最大量程挡测试，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

5、同学分别独立检查，然后请老师确认，只有这时才能接通电源实验热点探究热点一实验操作例1 有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示它有两个外观基本相同的线圈A、B，线圈外部还可以绕线(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，则A线圈的电阻为_ ，由此可推断_(选填“A”或“B”)线圈的匝数较多(2)如果把它看成理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)_.A线圈的匝数为nA_.(用所测物理量符号表示)练12021浙江台州中学月考在“探究变

6、压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学利用教学用的可拆变压器进行探究(1)下列器材中，实验需要的器材是_A干电池B低压交流电源C220 V交流电源 D条形磁铁E可拆变压器和导线 F直流电压表G多用电表(2)关于实验操作，下列说法正确的是_A为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不要超过12 VB实验通电时，可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路C使用多用电表测电压时，先用中等量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量热点二实验原理与注意事项例2 小姚同学做了探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系的实验，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

7、图中的器材B选乙图中的器材C都可以选 D都不能选(2)小姚在做本实验时，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13.0 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一定是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”练2(1)做探究变压器两个线圈的电压与匝数的关系实验时，原线圈接在学生电源上，用多用电表测量副线圈两端的电压，下列操作正确的是_A原线圈接直流电压，多用电表用直流电压挡B原线圈接直流电压，多用电表用交流电压挡

8、C原线圈接交流电压，多用电表用直流电压挡D原线圈接交流电压，多用电表用交流电压挡(2)该学生继续做实验，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压_(选填“增大”“减小”或“不变”)；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压_(选填“增大”“减小”或“不变”)上述探究中采用的实验方法是_练3理想变压器是指在变压器变压的过程中，线圈和铁芯不损耗能量、磁场被束缚在铁芯内不外漏的变压器现有一个理想变压器有一个原线圈(匝数为n1)和一个副线圈(匝数为n2)甲、乙两位同学想探究这个理想变压器的原、副线圈两端的电压与线圈匝数的关系(1)甲同学的猜想是U1U

9、2n1n2；乙同学的猜想是U1U2n2n1.你认为猜想合理的同学是_，你做出上述判断所依据的物理规律是_(2)为了验证理论推导的正确性，可以通过实验来探究为保证实验安全、有效地进行，应选用_电源(3)在实验时，若采用多用电表进行测量，应先将选择开关置于_挡，并选用_量程进行测试，大致确定被测数据后，再选用适当的量程进行测量练4在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，电源输出端与变压器线圈连接方式正确的是_(选填“图甲”或“图乙”)变压器原、副线圈的匝数分别为120匝和60匝，测得的电压分别为8.2 V和3.6 V，据此可知电压比与匝数比不相等，主要原因是_.实验十五探究变压器电压与线

10、圈匝数的关系实验热点探究例1解析：(1)观察多用电表测的是电阻指向“1挡”，故A线圈的电阻为24 ，B线圈电阻3.0 .由此可推断A的线圈匝数较多答案：(2)用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈；将A线圈与低压交流电源相连接；用多用电表的交流电压挡分别测量A线圈的输入电压UA和绕制线圈的输出电压U.A线圈的匝数为nAUAUn(其他方法，只要合理即可)答案：(1)24A(2)见解析练1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，需要的器材是低压交流电源，需要用交流电压表来测量电压，同时还需要可拆变压器和导线，故选B、E、G.(2)为了人身安全，原线圈两端只能使用低

11、压交流电源，所用电压不超过12 V，故A正确；为了实验数据的准确和人身安全，实验通电时，不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，故B错误；使用多用电表测电压时，先用最高量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，故C错误答案：(1)BEG(2)A例2解析：(1)由题图可知，甲图中是多用电表，而乙图是电压表，需要测量交流电压，因此选用甲图，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式U1U2n1n2，若变压器的铁芯没有闭合，则得出副线圈的电压偏小，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，B错误；副线圈实际匝数与标注的“200”不符，若小于200匝

12、，由以上公式可知，副线圈的电压小于12.0 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13.0 V，D正确答案：(1)A(2)D练2解析：(1)变压器的工作原理是互感现象，故原线圈接交流电压，输出电压也是交流电压，故多用电表用交流电压挡，故A、B、C错误，D正确(2)根据公式U1U2n1n2，保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压增大；保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压减小；该探究采用的实验方法是控制变量法答案：(1)D(2)增大减小控制变量法练3解析：(1)由变压器的工作原理可知，猜想合理的同学是甲同学做出上述判断依据的物理规律是法拉第电磁感应定律(2)为了保证实验安全、有效地进行，应选用低压(一般低于12 V)交流电源(3)使用多用电表时，应先将选择开关置于交流电压挡，并选用较大(或最大)量程进行测试答案：(1)甲法拉第电磁感应定律(2)低压(一般低于12 V)交流(3)交流电压较大(或最大)练4解析：变压器是靠电磁感应原理工作的，必须接交流电，故正确的是图乙；理想变压器电压与匝数成正比，实际变压器不成正比的原因是由于漏磁、铁芯发热、导线发热等电能损失造成的答案：图乙漏磁、铁芯发热、导线发热