专题3.6 探究变压器的实验-2022-2023学年高二物理举一反三系列（人教版2019选择性必修第二册）（解析版）

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专题 3.6 探究变压器的实验
【人教版】
【题型 1 实验原理与操作】..............................................................................................................
【题型 2 数据处理与误差分析】......................................................................................................
【题型 1 实验原理与操作】
【例 1】(1)某同学在做“探究变压器线圈两端电压与匝数的关系”实验时，用学生电源提
供给图甲所示变压器原线圈的电压为 5 V，用演示电表交流 50 V 挡测量副线圈电压时示数
如图乙所示，则变压器的原、副线圈匝数之比可能是__________；
A.5∶8 B.5∶16
C.1∶14 D.1∶8
(2)街头见到的变压器是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，__________(填
写“原线圈”或“副线圈”)应该使用较粗的导线。
答案　(1)D　(2)副线圈
解析　(1)根据电压表读数的方法可知，该变压器的输出电压为 40 V，所以变压器的原副线
圈匝数之比＝＝＝，故 D正确，A、B、C错误。
(2)理想变压器的电压与匝数成正比，当只有一个副线圈的时候，电流与匝数成反比，街头
用电的变压器是降压变压器，可知副线圈的匝数比原线圈的匝数少，副线圈的电流较大，
应该使用较粗的导线。
【变式 1-1】物理研究课上，同学们用可拆变压器“探究变压器原副线圈电压与匝数的关
系”。可拆变压器如图甲、乙所示：
(1)下列说法正确的是________；
A．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．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电
压的影响
D．测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
E．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
F．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，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
(2)如图丙所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源
的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是________。
A．与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力
B．若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将保持不变
C．若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起
解析：(1)为确保实验安全，实验中要求副线圈匝数小于原线圈匝数，使得次级电压较小，
故A错误；变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电
压挡”测量，故 B错误；实验时可采用控制变量法，先保持原线圈电压、匝数不变，改变
副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故 C正确；测量副线圈电压时，先
用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，防止烧坏电压表，故 D正
确；变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，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，故 E错误，F正确。
(2)变压器线圈通电会产生磁场，而变压器上端的横条相当于磁铁，下端对横条有吸引力作
用，因此与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力，
故A正确；仅增加原线圈匝数，副线圈两端电压将减小，小灯泡亮度将变暗，故 B错误；
若仅增加副线圈绕制的圈数，副线圈两端电压增大，小灯泡消耗的功率变大，学生电源输
出的功率变大，有可能会使学生电源的过载指示灯亮起，故 C正确。
答案：(1)CDF　 (2)AC
【变式 1-2】在探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系实验中，小李同学采用了如图所示
的可拆式变压器(铁芯不闭合)进行研究。
(1)实验还需下列器材中的________；
(2)实验中，上图中变压器的原线圈接“0、8”接线柱，副线圈接线“0、4”接线柱，当副
线圈所接电表的示数为 5.0 V，则所接电源电压挡位可能为________。
A．18.0 V　B．10.0 V　　C．5.0 V　D．2.5 V
解析：(1)本实验中，变压器的原线圈应接在交流电源上；为了知道原、副线圈的电压比和
线圈匝数比之间的关系，还需要用交流电压表。故学生电源和交流电压表两个器材不能缺
少。
(2)理想变压器原、副线圈电压和匝数的关系为＝；若变压器的原线圈接“0、8”接线柱，
副线圈接线“0、4”接线柱，则原、副线圈匝数比为＝2，则原线圈两端电压 U1＝U2＝10
V；本题中可拆变压器并非理想变压器，存在漏磁现象，要使副线圈所接电压表示数为 5
V，则原线圈电压必须大于 10 V，故选 A。
答案：(1)BC　(2)A
【变式 1-3】有一个教学用的可拆变压器，其铁心粗细一致，如图所示，它有两个外观基本
相同的线圈 A、B(内部导线电阻率、横截面积相同)，线圈外部还可以再绕线圈。
(1)某同学用多用电表的同一欧姆挡先后测量了 A、B线圈的电阻值，指针分别对应图中的
a、b位置，则 A线圈的电阻为_____Ω，由此可推断_____(选填“A”或“B”)线圈的匝数较
多。
(2)如果把该变压器看作理想变压器，现要测量 A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长
绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请完成以下实验步骤：
①用绝缘导线在线圈 B上绕制 n匝线圈；
②将 A线圈与低压交流电源相连接；
③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________(选填“绕制”
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