實驗搶分專練（十四）探究變壓器原副線圈電壓與匝數的關系

（40分鐘30分）

1.（6分）（2023?濱州模擬）某同學做“探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數的關系”的實驗。

甲乙

（1）在實驗過程中，下列操作正確的是。

A.為保證人身安全，只能使用低壓交流電源，所用電壓不要超過36V

B.為保證多用電表的安全，應使用交流電壓擋測電壓，并先用最大量程擋試測，大致確定被測電

壓后再選用適當的擋位進行測量

C.實驗結束后應先斷開開關，再拆除多用電表,以免燒壞電表

D.此實驗中的電源可以用電動自行車上的蓄電池代替

（2）如圖甲，當把8V的交變電壓接在原線圈“0”和“16”兩個接線柱之間,那么接“0”和“4”的副線

圈的輸出電壓可能是。

A.2.8VB.2.4VC.2.2VD.1.8V

【加固訓練】

（2023?重慶模擬）物理課上，同學們用可拆變壓器探究“變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝

數的關系”。可拆變壓器如圖甲、乙所示。

4ff

I

甲研標支探黔耳?件乙?典后的受壓4

（1）下列說法正確的有O

A.為確保實驗安全,實驗中要求交流電壓不高于36V

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.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

⑵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.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

2.（8分）（2023?池州模擬）某學習小組同學利用可拆變壓器“探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與

匝數的關系''，實驗裝置如圖甲所示。

（1）該學習小組同學將電壓Mi=60cosl0（to（V）的交流電源與原線圈相連，將副線圈接在電壓傳感

器（可視為理想電壓表）上,觀察到副線圈電壓M2隨時間t變化的圖像可能是圖中的（選

填選項字母）;若原線圈接入電路的匝數為200,則副線圈接入電路的匝數為o

10

-3o|------2

B

⑵如圖乙所示，原線圈接交流電源，副線圈接入小燈泡。第一次將鐵芯裝好并用螺絲進行加固,

第二次未裝鐵芯。兩次原線圈和副線圈接入電路的匝數相同，交流電源的電壓也相同，則

（選填“第一次”或“第二次”）小燈泡更亮，判斷的依據是

3.（8分）（2023?荷澤模擬）某班物理實驗課上，同學們用可拆變壓器探究“變壓器原、副線圈兩端

的電壓與匝數的關系”。可拆變壓器如圖甲、乙所示。

⑴實驗中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。

（2）測量副線圈電壓時應當用多用電表的“（選填“直流”或“交流”）電壓擋"，先用

（選填“最大”或“最小”）量程擋試測，大致確定被測電壓后再選用適當的擋位進行測

量。

（3）若變壓器原、副線圈匝數分別選擇m=800匝,〃2=400匝，原線圈與10V正弦式交流電源相

連,用理想電壓表測得輸出電壓仿=3V,輸出電壓測量值明顯小于理論值,可能的原因是

A.原線圈匝數少于800匝

B.副線圈匝數也多于400匝

C.副線圈阻值較大

D.鐵芯B沒有安裝在鐵芯A上

(4)在解決(3)中問題后，該同學多次改變副線圈匝數進行實驗，記錄多組副線圈輸出電壓仿和對

應副線圈匝數〃2,作出了U2-H2圖像如圖丙所示。實驗時原線圈中磁通量的變化率為

4.(8分)(2023?蘇州模擬)物理實驗課上，某班同學用可拆變壓器探究“變壓器原、副線圈兩端電

壓與匝數的關系”。可拆變壓器如圖甲、乙所示，圖中各接線柱對應的數字表示倍率為“xlOO”

的匝數。

麟代HI鄧續Ml

⑴以下給出的器材中，本實驗需要用到的是..(填字母);

rv乍!t電渦

(2)某同學用同種規格的導線繞制成a、b兩個線圈,并用一多用電表的同一歐姆擋先后測量了

a、b兩個線圈的電阻值,指針分別對應圖丙中的位置，由此可判斷線圈匝數多；

(3)在具體操作過程中,下列說法中正確的為。

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.測量副線圈電壓時,先用最大量程擋試測，大致確定后再選用適當的擋位

C.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

D.實驗中，必須在副線圈上接上用電器以形成閉合回路

(4)在實驗中將電源接在原線圈的“0”和“8”兩個接線柱之間,用電表測得副線圈的“0”和“4”兩個

接線柱之間的電壓如圖丁所示，則該電壓值為。

而針位置局汪政大圖抖位放大網

(5)某同學發現通電后，使很大的勁都不能把變壓器鐵芯8取出,斷電后，就可以輕松取出,這是為

什么?請簡單描述其原因。

【加固訓練】

1.某興趣小組用如圖所示的可拆變壓器進行“探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數的

關系”實驗。

變V器歿芯

w折支班獨口件細箕后心受壓n

(1)該實驗中變壓器原線圈接線柱接入學生電源應該選擇哪種接法(選填"A”或"B");

⑵實驗開始前沒有使用鐵芯組裝變壓器，而是直接將一個線圈接入電源,另外一個線圈接電壓

表,保持電源輸入電壓、兩個線圈接入的匝數不變，逐漸將兩個線圈相互靠近的過程中,觀察到

電壓表的讀數（選填“變大”“變小”或“不變”）；

（3）在正確組裝變壓器后，甲、乙、丙三名同學分別利用控制變量法探究副線圈的電壓。2與原

線圈電壓5、原線圈的匝數〃1、副線圈的匝數〃2的關系，將實驗數據繪制成甲、乙、丙三幅

圖像，哪個同學的實驗結果有誤（選填“甲”“乙”或"丙”）。

甲乙丙

（4）在某次實驗中選擇廠家標注匝數〃4=200匝的線圈Z作為原線圈，廠家標注匝數〃-100匝的

線圈8作為副線圈，分別接入不同輸入電壓Ui,測得對應的輸出電壓仿,得到實驗數據如表所示。

分析下列可能的原因，你認為正確的有o

實驗次數加/匝匝U1/V

12001008.24.0

22001006.12.9

32001004.01.9

A.原、副線圈電壓的頻率不相等

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.穿過副線圈的磁通量大于原線圈的磁通量

2.功放（圖甲）內部的變壓器一般為環狀，簡稱環牛，如圖乙所示。某同學利用環牛探究變壓器原、

副線圈兩端的電壓與匝數之間的關系（環牛效率極高，可看成理想變壓器）。

⑴測量環牛的初級（原卜次級（副）線圈匝數〃1、〃2的方法是:先在閉合鐵芯上緊密纏繞〃=70匝

漆包細銅線,并將理想交流電壓表Vi接在細銅線兩端;然后在初級線圈（左側）上輸入有效值為

24.0V的低壓交流電，再將理想交流電壓表V2連接在次級線圈（右側）上。若理想交流電壓表

Vi的示數為3.0V,理想交流電壓表V2的示數為12.0V,則次級線圈的匝數〃2=；

（2）若在初級線圈（左側）上接入電壓瞬時值片220&sinl0Cto（V）的電壓，則連接在次級線圈（右側）

上理想交流電壓表V2的示數為V;

（3）由于變壓器工作時有能量損失，實驗中測得的原、副線圈的電壓比（選填“大于”“等

于”或“小于”）原、副線圈的匝數比葭。

（4）導致實驗誤差的原因可能是o

A.變壓器的鐵芯漏磁

B.原線圈所加電壓小

C.變壓器的鐵芯產生渦流

解析版

1.（6分）（2023?濱州模擬）某同學做“探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數的關系”的實驗。

(1)在實驗過程中，下列操作正確的是。

A.為保證人身安全，只能使用低壓交流電源，所用電壓不要超過36V

B.為保證多用電表的安全，應使用交流電壓擋測電壓，并先用最大量程擋試測，大致確定被測電

壓后再選用適當的擋位進行測量

C.實驗結束后應先斷開開關，再拆除多用電表,以免燒壞電表

D.此實驗中的電源可以用電動自行車上的蓄電池代替

(2)如圖甲，當把8V的交變電壓接在原線圈“0”和“16”兩個接線柱之間,那么接“0”和“4”的副線

圈的輸出電壓可能是。

A.2.8VB.2.4VC.2.2VD,1.8V

【解析】(1)變壓器改變的是交流電壓，因此為了人身安全，原線圈只能使用低壓交流電源，所用

交流電壓不超過12V,選項A錯誤;為保證多用電表的安全，應使用交流電壓擋測電壓，并先用最

大量程擋試測，大致確定被測電壓后再選用適當的擋位進行測量，選項B正確;實驗結束后應先

移除多用電表再斷開開關,否則在先斷開開關時，線圈的自感產生大的感應電動勢會燒壞電表,

選項C錯誤;此實驗必須用交流電，通過交流電周期性的變化使通過副線圈的磁場周期性變化,

從而在副線圈中產生感應電流，利用的是互感原理，而電動自行車上的蓄電池是直流電源，因此

不可以用電動自行車上的蓄電池代替實驗所用電源，選項D錯誤。

⑵根據變壓器的原理可知，理想變壓器原、副線圈匝數之比等于電壓之比，即』空=當3,可得

Z=^=2V,但考慮到實驗過程中的實驗誤差，變壓器不是理想變壓器，存在“磁損”，即“漏磁”，因

4

此可知。2<2M故選口。

答案:(1)B(2)D

【加固訓I練】

(2023?重慶模擬)物理課上，同學們用可拆變壓器探究“變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝

數的關系”。可拆變壓器如圖甲、乙所示。

甲研柝身伍薪彳?件乙?改后的變出4

(1)下列說法正確的有o

A.為確保實驗安全,實驗中要求交流電壓不高于36V

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.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

⑵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O

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

【解析】(1)為確保實驗安全,實驗中要求交流電壓不高于12V,選項A錯誤;變壓器原線圈接低

壓交流電時，可以用多用電表的“交流電壓擋”測量副線圈電壓，選項B錯誤;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，選項C正確。

⑵變壓器只能變交流，不能變直流，變壓器的鐵芯，在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，故選Ao

答案:(1)C(2)A

2.(8分)(2023?池州模擬)某學習小組同學利用可拆變壓器“探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與

匝數的關系”，實驗裝置如圖甲所示。

（1）該學習小組同學將電壓MI=60COS100TI，（V）的交流電源與原線圈相連，將副線圈接在電壓傳感

器（可視為理想電壓表）上,觀察到副線圈電壓U2隨時間t變化的圖像可能是圖中的（選

填選項字母）;若原線圈接入電路的匝數為200,則副線圈接入電路的匝數為。

⑵如圖乙所示，原線圈接交流電源，副線圈接入小燈泡。第一次將鐵芯裝好并用螺絲進行加固,

第二次未裝鐵芯。兩次原線圈和副線圈接入電路的匝數相同，交流電源的電壓也相同，則

（選填“第一次”或“第二次”）小燈泡更亮，判斷的依據是

【解析】（1）變壓器不改變交變電流的周期和頻率，原線圈電壓周期為0.02s,則副線圈周期也為

0.02s,所以副線圈電壓M2隨時間/變化的圖像可能是圖中的C;由組也可知,g,副線圈接入電

Hin2n21

路的匝數為100o

⑵由于第二次未裝鐵芯,變壓器存在漏磁現象，第二次副線圈兩端的電壓小于第一次副線圈兩

端的電壓，所以第一次小燈泡更亮。

答案:(1)C100(2)第一次第二次存在漏磁現象

3.(8分)(2023?荷澤模擬)某班物理實驗課上，同學們用可拆變壓器探究“變壓器原、副線圈兩端

的電壓與匝數的關系可拆變壓器如圖甲、乙所示。

中?蚯變dK零■(!乙T*心的麥也勝

⑴實驗中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。

⑵測量副線圈電壓時應當用多用電表的“(選填“直流”或“交流”)電壓擋"，先用

(選填“最大”或“最小”)量程擋試測，大致確定被測電壓后再選用適當的擋位進行測

量。

(3)若變壓器原、副線圈匝數分別選擇800匝,〃2=400匝，原線圈與10V正弦式交流電源相

連,用理想電壓表測得輸出電壓八=3V,輸出電壓測量值明顯小于理論值,可能的原因是

A.原線圈匝數m少于800匝

B.副線圈匝數〃2多于400匝

C.副線圈阻值較大

D.鐵芯B沒有安裝在鐵芯A上

(4)在解決⑶中問題后，該同學多次改變副線圈匝數進行實驗，記錄多組副線圈輸出電壓仿和對

應副線圈匝數小,作出了5-〃2圖像如圖丙所示。實驗時原線圈中磁通量的變化率為

【解析】（2）變壓器是對交流電變壓，因此副線圈輸出的是交流電壓，測量副線圈電壓時應當用

多用電表的交流電壓擋。測量副線圈電壓時應當先用最大量程擋試測，避免用最小量程擋測量

損壞交流電壓表。（3）若原線圈匝數m少于800匝,或副線圈匝數如多于400匝,由變壓器原、

副線圈的電壓與匝數的關系，可知副線圈輸出電壓都應增大，不會減小，選項A、B錯誤;因用理

想電壓表測得輸出電壓，變壓器原、副線圈中不會有電流產生，原、副線圈的直流電阻上沒有電

壓降低，即副線圈輸出電壓與副線圈阻值無關，選項C錯誤;若鐵芯8沒有安裝在鐵芯Z上,則構

不成閉合磁路，使變壓器產生嚴重的漏磁，穿過副線圈的磁通量減小，副線圈輸出電壓變小，選項

D正確。

（4）對副線圈,由電磁感應定律仿若"2可知,。2處圖像的斜率即為磁通量的變化率，可得詈卷。

答案：（2）交流最大（3）D（4）黑

4.（8分）（2023?蘇州模擬）物理實驗課上，某班同學用可拆變壓器探究“變壓器原、副線圈兩端電

壓與匝數的關系”。可拆變壓器如圖甲、乙所示，圖中各接線柱對應的數字表示倍率為“xlOO”

的匝數。

甲可痔充4器■都件乙

⑴以下給出的器材中，本實驗需要用到的是（填字母）;

右W蜀生

A3動殳in器“再生電感ca去電質費口,小“泡

(2)某同學用同種規格的導線繞制成4、方兩個線圈,并用一多用電表的同一歐姆擋先后測量了

a、b兩個線圈的電阻值,指針分別對應圖丙中的位置，由此可判斷線圈匝數多；

(3)在具體操作過程中,下列說法中正確的為。

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.測量副線圈電壓時,先用最大量程擋試測，大致確定后再選用適當的擋位

C.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

D.實驗中，必須在副線圈上接上用電器以形成閉合回路

(4)在實驗中將電源接在原線圈的“0”和“8”兩個接線柱之間,用電表測得副線圈的“0”和“4”兩個

接線柱之間的電壓如圖丁所示，則該電壓值為o

省乍燧?哧急放大圖丹位故大朋

T

(5)某同學發現通電后，使很大的勁都不能把變壓器鐵芯8取出,斷電后，就可以輕松取出,這是為

什么?請簡單描述其原因O

【解析】(1)實驗中需要用學生電源的交流輸出端，不需要滑動變阻器、小燈泡以及直流電壓表,

故選B。(2)由圖丙可知,a線圈電阻較大，根據電阻定律可知。線圈匝數多;(3)為確保實驗安全,

實驗中要求原線圈匝數大于副線圈匝數，選項A錯誤;測量副線圈電壓時，先用最大量程擋試測,

大致確定后再選用適當的擋位，選項B正確;實驗時可以保持原線圈電壓、匝數不變，改變副線

圈的匝數，探究副線圈匝數對副線圈電壓的影響，選項C正確;實驗中，不需要在副線圈上接上用

電器以形成閉合回路，副線圈也能產生感應電動勢，選項D錯誤。(4)由圖丁可知，該電壓值為6.3

V;⑸使很大的勁都不能把變壓器鐵芯5取出,斷電后，就可以輕松取出,是因為電磁感應現象，通

電后，鐵芯5就相當于一個電磁鐵，除了受自身的重力外,還受到很大的磁場力作用。

答案:(1)B(2)a(3)B、C(4)6.3V(6.2?6.4V均可)(5)電磁感應現象，通電后，鐵芯8就相當

于一個電磁鐵，除了受自身的重力外，還受到很大的磁場力作用

【加固訓練】

1.某興趣小組用如圖所示的可拆變壓器進行“探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數的

關系”實驗。

變壓器依芯

叫折安壓泄耳MH維依蛤的受壓n

⑴該實驗中變壓器原線圈接線柱接入學生電源應該選擇哪種接法(選填"A”或"B");

AB

⑵實驗開始前沒有使用鐵芯組裝變壓器，而是直接將一個線圈接入電源,另外一個線圈接電壓

表,保持電源輸入電壓、兩個線圈接入的匝數不變，逐漸將兩個線圈相互靠近的過程中,觀察到

電壓表的讀數(選填“變大”“變小”或“不變”)；

(3)在正確組裝變壓器后，甲、乙、丙三名同學分別利用控制變量法探究副線圈的電壓與原

線圈電壓。1、原線圈的匝數“1、副線圈的匝數〃2的關系，將實驗數據繪制成甲、乙、丙三幅

圖像朋B個同學的實驗結果有誤(選填“甲”“乙”或"丙”)。

內

(4)在某次實驗中選擇廠家標注匝數〃戶200匝的線圈Z作為原線圈,廠家標注匝數浜=100匝的

線圈5作為副線圈，分別接入不同輸入電壓5,測得對應的輸出電壓仿,得到實驗數據如表所示。

分析下列可能的原因，你認為正確的有o

實驗次數〃力/匝〃力匝Ui/Vu?/v

12001008.24.0

22001006.12.9

32001004.01.9

A.原、副線圈電壓的頻率不相等

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.穿過副線圈的磁通量大于原線圈的磁通量

【解析】(1)由圖可知,A為直流接法,B為交流接法,而要探究變壓器的原理則必須使用交變電

壓，只有變化的電流才能產生變化的磁場，故選B。(2)將線圈直接接入交變電源,則線圈中就會

產生周期性變化的磁場，而將另一個接了電壓表的線圈逐漸靠近接入電源中的線圈時，接了電

壓表的線圈中的磁通量就會發生變化，根據法拉第電磁感應定律仔〃署可知，越靠近接入

電源中的線圈，接了電壓表的線圈所處的磁場就越強，產生的感應電動勢就越大，因此可知電壓

表的讀數將變大。

(3)根據變壓器原、副線圈匝數與電壓的關系X，可得仿上1絲，則可知,在原、副線圈匝數比一

定的情況下，副線圈中的電壓與原線圈中的電壓成正比,圖像為過原點的傾斜直線;而當原線圈

的匝數以及原線圈中的電壓一定時，副線圈中的電壓與副線圈的匝數成正比，圖像為過原點的

一條傾斜直線;若原線圈中的電壓與副線圈的匝數一定時，副線圈中的電壓與原線圈的匝數成

反比,即副線圈中的電壓與原線圈匝數倒數的圖像為一條過原點的傾斜直