第三章交變電流實驗探究題-高中物理人教版選擇性必修第二冊

試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁第三章交變電流實驗探究題-高中物理人教版選擇性必修第二冊1．曉宇學(xué)完變壓器的工作原理后，利用如圖甲所示的可拆卸變壓器探究變壓器原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系。請回答下列問題：(1)變壓器的工作原理是（）A．電流的磁效應(yīng) B．通電導(dǎo)線間的相互作用 C．電磁感應(yīng)現(xiàn)象(2)探究時，變壓器原線圈的接線柱應(yīng)接在學(xué)生電源的（填“P”或“Q”）接線柱上。(3)曉宇同學(xué)組裝好變壓器，原線圈接“0”、“16”，副線圈接“0”、“4”，將交流電壓表的旋鈕置于交流檔10V處，并將交流電壓表接在原線圈兩端，示數(shù)如圖丙所示，則副線圈輸出電壓的理論值為；而考慮到實際，副線圈輸出電壓的實際值可能為A．0V

B．1.8V

C．1.5V

D．28.8V(4)由以上分析可知，該變壓器為降壓變壓器，如果該變壓器可視為理想變壓器，則變壓器的原線圈應(yīng)用（“較粗”或“較細(xì)”）導(dǎo)線。2．某同學(xué)從家里舊電器上拆得一環(huán)形變壓器（如圖），但變壓器的銘牌已經(jīng)污損無法看清參數(shù)。該同學(xué)利用高中所學(xué)知識來探究該變壓器原﹑副線圈兩端的電壓與匝數(shù)之間的關(guān)系，操作步驟如下：（1）確定繞組：結(jié)合銘牌殘存數(shù)據(jù)可知圖中1、2為輸入端，3、4和5、6為兩次級繞組輸出端，用多用電表歐姆擋測量發(fā)現(xiàn)都導(dǎo)通。（2）測量變壓器的初級（原）兩次級（副）線圈匝數(shù)分別為n1、n2和n3：先在該變壓器閉合鐵芯上緊密纏繞n=80匝漆包細(xì)銅線，并將理想交流電壓表接在細(xì)銅線兩端；然后在初級線圈（1、2端）上輸入有效值為220V的交流電，若理想交流電壓表的示數(shù)為4.0V，則初級線圈的匝數(shù)n1=；把理想交流電壓表分別接在3、4和5、6端，示數(shù)分別為12.0V、5V，則次級線圈的匝數(shù)n2=，n3=。（3）該同學(xué)通過裸露部分觀察，發(fā)現(xiàn)該變壓器使用了兩種規(guī)格的銅線繞制，結(jié)合前面數(shù)據(jù)可以推想其中較粗的銅線屬于（填“初級線圈”或“次級線圈”）。（4）考慮到變壓器工作時有漏磁損失，實驗中測得的原線圈匝數(shù)（填“大于”“等于”或“小于”）原線圈的實際匝數(shù)。3．為探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系，某實驗小組利用可拆變壓器進(jìn)行如下操作：①小組同學(xué)通過充分討論，畫出實驗電路圖如圖所示，依據(jù)實驗電路圖準(zhǔn)備實驗器材。②按照實驗電路圖連接學(xué)生電源和變壓器。③學(xué)生電源電壓調(diào)整到，記錄此時連接的原線圈匝數(shù)。④對多用電表（如圖所示）進(jìn)行調(diào)零，打開學(xué)生電源的開關(guān)，依次測量副線圈不同匝數(shù)對應(yīng)的接線柱間的電壓。⑤斷開學(xué)生電源開關(guān)，多用電表表筆固定在副線圈匝數(shù)為的兩個接線柱之間。⑥改變原線圈的匝數(shù)，不改變電源的電壓調(diào)整，打開學(xué)生電源開關(guān)，發(fā)現(xiàn)多用電表無示數(shù)，另一個同學(xué)立即動手檢查接線柱的連接并把每一個接線柱都重新擰緊。記錄此時多用電表的電壓。⑦多次改變原線圈匝數(shù)，測量并記錄對應(yīng)多用電表的讀數(shù)。（1）用如圖所示的學(xué)生電源，共有兩組接線柱C、D和E、F，應(yīng)該接哪一組？；（2）上面七個操作步驟中有一個不符合安全操作規(guī)范，請找出來并進(jìn)行糾正。不正確的操作序號糾正（3）某次實驗時，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為220匝和110匝，多用電表的示數(shù)最有可能是。A．

B．

C．

D．4．“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實驗。（1）以下給出的器材中，本實驗需要用到的有。（填選項字母）A．

B．

C．

D．

E．（2）下列說法正確的是。A．變壓器工作時副線圈電壓頻率與原線圈不相同B．實驗中要通過改變原、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系，需要運用的科學(xué)方法是控制變量法C．為了人身安全，實驗中只能使用低壓直流電源，電壓不要超過D．變壓器的原線圈接低壓交流電，測量副線圈電壓時應(yīng)當(dāng)用多用電表的“直流電壓擋”（3）為了減小能量傳遞過程中的損失，減小渦流，鐵芯是由相互絕緣的硅鋼片平行疊成。作為橫擋的鐵芯Q的硅鋼片應(yīng)按照下列哪種方法設(shè)計。A．

B．

C．

D．（4）由于交變電流的電壓是變化的，所以實驗中測量的是電壓的值（選填“平均”、“有效”或“最大”）：若在實驗中用匝數(shù)匝和匝的變壓器，對應(yīng)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。實驗次數(shù)12340.901.401.902.402.003.014.025.02A．一定是原線圈

B．一定是原線圈

C．可能是副線圈

D．可能是副線圈5．某種利用電磁感應(yīng)原理測血栓的儀器，其中一個元件為固定的“三葉式”線圈，如圖所示，線圈六段圓弧的圓心角均為，圓心均在O點，其中小圓弧半徑均為r，大圓弧半徑均為2r?，F(xiàn)有長、電阻的均勻?qū)w棒OA可繞O點在紙面內(nèi)以角速度順時針勻速轉(zhuǎn)動，從O點和線圈上引出兩導(dǎo)線與定值電阻構(gòu)成一個閉合電路，整個裝置處于垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。在導(dǎo)體棒OA順時針勻速轉(zhuǎn)動過程中，導(dǎo)體棒和線圈接觸良好，除導(dǎo)體棒和定值電阻外，其余電阻不計。（1）比較導(dǎo)體棒兩端的電勢高低：（選填“”、“”或“”）；（2）求導(dǎo)體棒經(jīng)過圖示位置時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和流過的電流；()()（3）求導(dǎo)體棒經(jīng)過位置時電阻的電功率P；()（4）求通過電阻的電流的有效值I。()6．某學(xué)習(xí)小組做探究“變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實驗。（1）關(guān)于變壓器的認(rèn)識，下列說法正確的是。A．變壓器正常工作時原、副線圈中電流的頻率不同B．變壓器的鐵芯起到的作用是導(dǎo)磁C．為了人身安全，實驗中只能使用低壓直流電源（2）如圖，該小組同學(xué)將原線圈接交流電源，副線圈接小燈泡，緩緩移動鐵芯橫條直至使鐵芯完全閉合，觀察發(fā)現(xiàn)，小燈泡（選填“由亮變暗”、“由暗變亮”、“亮度不變”）。（3）該小組同學(xué)將原線圈接在交流電源上，將副線圈接在電壓傳感器（可視為理想電壓表）上，觀察到副線圈電壓隨時間變化的圖像如圖所示（周期未發(fā)生變化），在保證安全的前提下，該同學(xué)在時間內(nèi)可能進(jìn)行了下面哪個操作。（選填選項前的字母）A．減少了原線圖的匝數(shù)B．減少了副線圈的匝數(shù)C．增加了交流電源的頻率7．（1）如圖所示，某同學(xué)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(xué)生電源的交流輸出端，副線圈接小燈泡。下列說法正確的是。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(xué)生電源的過載指示燈可能會亮起（2）實際操作中將電源接在原線圈的“0”和“8”兩個接線柱之間，測得副線圈的“0”和“4”兩個接線柱之間的電壓為3.0V，則可推斷原線圈的輸入電壓可能為。A．3V

B．5.5V

C．6.0V

D．6.5V（3）理想變壓器是一種理想化模型。請分析說明該模型應(yīng)忽略哪些次要因素；并證明：理想變壓器原、副線圈的電壓之比，等于兩個線圈的匝數(shù)之比，即。()8．某同學(xué)利用自耦變壓器探究降壓時“變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)關(guān)系”的實驗，變壓器結(jié)構(gòu)圖如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：（1）實驗過程中為了安全選用了學(xué)生電源供電，連接電路時，應(yīng)該將學(xué)生電源（選“直流”或“交流”）接線柱和自耦變壓器的（選“AB”或“CD”）接線柱相連接；（2）在測量變壓器副線圈上電壓時，選用了多用電表進(jìn)行測量，如果某次實驗副線圈上的電壓大約為6V，則多用電表檔位選擇開關(guān)應(yīng)該旋至哪個位置？；正確選檔開始實驗，刻度盤指針如圖，讀數(shù)為V；（3）實驗時保持變壓器原線圈輸入電壓不變，調(diào)節(jié)旋鈕P的位置并記錄數(shù)據(jù)，從所得數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)原、副線圈電壓比總是略大于對應(yīng)匝數(shù)比，造成這一誤差的原因可能是（說出一條即可）。答案第=page11頁，共=sectionpages22頁答案第=page11頁，共=sectionpages22頁參考答案：1．(1)C(2)Q(3)BC(4)較細(xì)【詳解】（1）變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。故選C。（2）本實驗需要用到的是交流電源，可用學(xué)生電源交流輸出擋，所以應(yīng)接在學(xué)生電源的Q接線柱上。（3）[1]由于交流電壓擋為10V，則電壓表的讀數(shù)為7.2V，又由題意可知，原副線圈的匝數(shù)比為由變壓器的工作原理可得副線圈輸出電壓的理論值為故選B；[2]考慮到實際，變壓器在正常工作時應(yīng)有能量損失，則有解得副線圈輸出電壓的實際值為故選C。（4）理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，因為是降壓變壓器，所以副線圈的電壓小于原線圈的電壓，而功率又相等，所以副線圈的電流大于原線圈的電流，為了減少功率損失，根據(jù)電阻定律可知副線圈應(yīng)用較粗的銅導(dǎo)線繞制，故應(yīng)將較細(xì)的線圈作為原線圈。2．4400240100次級線圈大于【詳解】（2）[1][2][3]根據(jù)理想變壓器變壓規(guī)律得，，解得，，（3）[4]由實驗數(shù)據(jù)可知變壓器為降壓變壓器，次級線圈電流大一些，所以需要較粗銅線繞制。（4）[5]變壓器的鐵芯漏磁，會造成副線圈電壓實際值比理論值小，故實驗中測得的原線圈匝數(shù)大于原線圈的實際匝數(shù)。3．E、F⑥另一個同學(xué)在檢查前應(yīng)該先關(guān)閉電源開關(guān)C【詳解】（1）[1]變壓器的工作原理是互感，可知電源應(yīng)為交流電源，即用如圖所示的學(xué)生電源，應(yīng)使用交流輸出接線柱E、F。（2）[2][3]根據(jù)電壓與匝數(shù)關(guān)系可知，變壓器可以將低壓轉(zhuǎn)變成高壓，即若打開學(xué)生電源開關(guān)，發(fā)現(xiàn)多用電表無示數(shù)，此時，為了確保安全，另一個同學(xué)不能夠立即動手檢查接線柱的連接并把每一個接線柱都重新擰緊。即上面七個操作步驟中，⑥不符合安全操作規(guī)范，在另一個同學(xué)在檢查前應(yīng)該先關(guān)閉電源開關(guān)。（3）[4]學(xué)生電源電壓調(diào)整到，根據(jù)理想變壓器的電壓匝數(shù)關(guān)系有解得由于實際變壓器有一定的磁損與鐵損，導(dǎo)致變壓器輸出電壓比理想狀態(tài)的稍微小一點，可知，多用電表的示數(shù)最有可能是5.8V。故選C。4．BDEBD有效B【詳解】（1）[1]做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實驗需要交流電源，交流電壓表，變壓器。故選BDE。（2）[2]A．變壓器工作時副線圈電壓頻率與原線圈相同，故A錯誤；B．實驗中要通過改變原、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系，需要運用的科學(xué)方法是控制變量法，故B正確；C．變壓器改變的是交流電壓，因此為了人生安全，原線圈兩端只能使用低壓交流電源，所以交流電壓不能超過12V，故C錯誤；D．變壓器的原線圈接低壓交流電，測量副線圈電壓時應(yīng)當(dāng)用多用電表的“交流電壓擋”，故D錯誤。故選B。（3）[3]根據(jù)楞次定律和安培定則，產(chǎn)生的渦旋電流的方向與左側(cè)面平行，為了減小渦旋電流在鐵芯中產(chǎn)生的熱量，相互絕緣的硅鋼片應(yīng)平行于前表面（后表面）。故選D。（4）[4]由于交變電流的電壓是變化的，實驗中測量的是電壓的有效值。[5]由于有漏磁、原副線圈內(nèi)阻分壓等因素，所以副線圈實際測量的電壓值應(yīng)該小于理論值，由理想變壓器規(guī)律由表格數(shù)據(jù)值U1總是略小于，故n1一定是副線圈，n2一定是原線圈。故選B。5．＜【詳解】（1）[1]根據(jù)右手定則可知導(dǎo)體棒兩端的電勢（2）[2][3]導(dǎo)體棒經(jīng)過圖示位置時電動勢流過的電流解得（3）[4]導(dǎo)體棒經(jīng)過OQ位置時電動勢流過的電流所以導(dǎo)體棒經(jīng)過位置時電阻的電功率（4）[5]設(shè)通過電阻的電流的有效值為I，則有可知過通過電阻的電流的有效值6．B由暗變亮A【詳解】（1）[1]A.變壓器正常工作時原、副線圈中電流的頻率相同，選項A錯誤；B.變壓器的鐵芯起到的作用是導(dǎo)磁，選項B正確；C.為了人身安全，實驗中只能使用低壓交流電源，選項C錯誤；故選B。（2）[2]該小組同學(xué)將原線圈接交流電源，副線圈接小燈泡，緩緩移動鐵芯橫條直至使鐵芯完全閉合，則穿過副線圈的磁通量損失越來越小，則次級感應(yīng)電動勢會越來越大，則觀察發(fā)現(xiàn)，小燈泡由暗變亮。（3）[3]由圖可知，次級電壓最大值變大，根據(jù)可知可能是次級匝數(shù)變大，也可能是初級匝數(shù)減小了，但是交流電源的頻率沒變。故選A。7．AC/CAD見解析【詳解】（1）[1]A．變壓器線圈通電會產(chǎn)生磁場，變壓器上端的橫條鐵芯相當(dāng)于磁鐵，它們之間有吸引力的作用，所以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，故A正確；B．若僅增加原線圈繞制的圈數(shù)，副線圈兩端電壓將減小，小燈泡的亮度將變暗，故B錯誤；C．若僅增