高考總復習優(yōu)化設計GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI實驗16探究變壓器原、副線圈電壓

與匝數(shù)的關系第十二章2022內(nèi)容索引0102必備知識預案自診關鍵能力學案突破03對應演練遷移應用必備知識預案自診一、實驗目的探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系二、實驗思路1.變壓器是由原線圈、副線圈和鐵芯組成的。電流通過原線圈時在鐵芯中產(chǎn)生磁場,由于電流的大小、方向在不斷變化,鐵芯中的磁場也不斷變化,變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生感應電動勢,副線圈就存在輸出電壓。2.本實驗通過與副線圈相連接的多用電表,觀察原線圈電壓變化時,副線圈的輸出電壓的變化;通過改變原、副線圈匝數(shù),探究原、副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關系。3.用控制變量法研究。三、實驗器材可拆變壓器(鐵芯、兩個已知匝數(shù)的線圈),多用電表,低壓交流電源等四、注意事項(1)為了人身安全,只能使用低壓交流電源,所用電壓不要超過12V;(2)為了多用電表的安全,使用交流電壓擋測電壓時,先用最大量程試測。關鍵能力學案突破考點一教材原型實驗【典例1】

(1)(多選)在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系”的實驗中,下列器材在實驗中不必用到的有(

)A.干電池 B.低壓交流電源C.滑動變阻器 D.交流電表(2)若在實驗中用匝數(shù)N1=400匝和N2=800匝的變壓器,對應的電壓測量數(shù)據(jù)如表所示。根據(jù)測量數(shù)據(jù),下列說法正確的是

。

A.N1一定是原線圈 B.N2一定是原線圈C.N1可能是原線圈 D.N2可能是副線圈實驗次數(shù)1234U1/V0.901.401.902.40U2/V2.003.014.025.02答案(1)AC

(2)B解析(1)“探究變壓器的電壓與匝數(shù)的關系”要用低壓交流電源和交流電表,所以不需要干電池和滑動變阻器,故選AC;(2)表格中每組數(shù)據(jù)都可以看出匝數(shù)之比近似等于電壓之比,但有一定的能量損失,故N2一定是原線圈,故選B。考點二實驗的改進與創(chuàng)新【典例2】

實驗室有一個可拆變壓器,請設計一個實驗方案,估測出變壓器原、副線圈的匝數(shù),所給實驗器材有:一個可拆變壓器、交流電壓表、直流電源、滑動變阻器,小磁針、200V交流電源、開關各一個、銅漆包線(規(guī)格與變壓器原線圈所用漆包線相同)及導線若干。答案見解析解析依圖(a)連接電路,然后將小磁針的N極靠近原線圈的一端,根據(jù)偏轉(zhuǎn)情況判定線圈的繞向。按照與原線圈相同的繞向,用銅漆包線在原線圈上加繞n(例如100)匝,將加繞后的線圈接入220

V交流電路(如圖(b)所示),讀出交流電壓表的示數(shù)U1,拆除加繞的n匝線圈,仍將原線圈接入220

V交流電路,閉合開關后,讀出交流電壓表的示數(shù)U2,則有對應演練遷移應用1.某物理興趣小組在進行物理課外實驗中,學生電源損壞,不能使用。(1)(多選)“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系”的實驗中,可以使用220V的交流電源來代替,要完成實驗,下圖實驗器材中需要用到的有

。

(2)組裝變壓器時,沒有將鐵芯閉合,如圖所示,原線圈接u=311sin314t(V)的交流電源,原副線圈的匝數(shù)比為8∶1,副線圈兩端接交流電壓表,則交流電壓表的讀數(shù)可能是

。

A.27.5V B.38.9V C.10.0V D.1760V答案(1)AC

(2)C2.物理研究課上,同學們用可拆變壓器探究“變壓器的電壓與匝數(shù)的關系”。可拆變壓器如圖甲、乙所示:(1)(多選)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(shù)小于副線圈匝數(shù)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(shù)不變,改變副線圈的匝數(shù),研究副線圈匝數(shù)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?shù)膿跷贿M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(zhuǎn)化成磁場能,在副線圈上將磁場能轉(zhuǎn)化成電能,鐵芯起到“傳遞”磁場能的作用(2)(多選)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

。

丙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(shù),小燈泡的亮度將保持不變C.若僅增加副線圈繞制的圈數(shù),學生電源的過載指示燈可能會亮起答案(1)CDF

(2)AC解析(1)為確保實驗安全,實驗中要求副線圈匝數(shù)小于原線圈匝數(shù),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(shù)不變,改變副線圈的匝數(shù),研究副線圈匝數(shù)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?shù)膿跷贿M行測量,防止燒壞電壓表,故D正確;變壓器開始正常工作后,通過電磁感應,把電能由原線圈輸送到副線圈,故E錯誤;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(zhuǎn)化成磁場能,在副線圈上將磁場能轉(zhuǎn)化成電能,鐵芯起到“傳遞”磁場能的作用,故F正確。故選CDF。(2)變壓器線圈通電壓會產(chǎn)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