新教材適用2024-2025學年高中物理第3章交變電流3變壓器第2課時探究變壓器原副線圈電壓與匝數(shù)的關系提能作業(yè)新人教版選擇性必修第二冊

第三章3.第2課時基礎達標練1．在探究變壓器電壓與匝數(shù)的關系試驗中，某同學利用“教學用可拆變壓器”進行探究。(1)下列器材中，試驗須要的器材是_BEG__。(填字母)A．干電池B．低壓溝通電源C．220V溝通電源D．條形磁鐵E．可拆變壓器及導線F．直流電壓表G．多用電表(2)下列試驗操作，說法正確的是_A__。(填字母)A．為了人身平安，原線圈只能用低壓溝通電源，且電壓不超過12VB．試驗通電時，因電壓較低可用手接觸袒露導線、接線柱檢查電路C．運用多用電表測電壓時，量程從低到高，依次試測，最終選用合適擋位測量解析：(1)變壓器工作原理是互感，所以輸入電流應為變更電流，為了平安，應用低壓溝通電壓，所以選B；探討可拆變壓器所以選E；由于測交變電流，所以應用溝通電表，所以選G。(2)由于副線圈匝數(shù)可能大于原線圈匝數(shù)，所以輸出電壓可能大于36V，所以應用低壓溝通電，A正確；通電后，輸出電壓可能比較大，所以不能用手接觸袒露導線，B錯誤；測量時應從高到低依次測量，C錯誤。2．(多選)如圖所示，在用可拆變壓器“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系”的試驗中，下列說法正確的是(AD)A．用可拆變壓器，能便利地從不同接線柱上選取不同匝數(shù)的線圈B．測量原、副線圈的電壓，可用“測量電池的電動勢和內阻”試驗中的直流電壓表C．原線圈接0、8接線柱，副線圈接0、4接線柱，則副線圈電壓大于原線圈電壓D．為便于探究，先保持原線圈匝數(shù)和電壓不變，變更副線圈的匝數(shù)，探討其對副線圈電壓的影響解析：變壓器的輸出電壓跟輸入電壓以及原、副線圈匝數(shù)之比有關，因此用可拆變壓器探討比較便利。為便于探究，可采納限制變量法進行探討，A、D正確；交變電流的電壓不能用直流電壓表測量，B錯誤；原線圈接0、8接線柱，副線圈接0、4接線柱，可推斷副線圈的電壓小于原線圈電壓，C錯誤。3．在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)關系”的試驗中，(1)如圖所示儀器中不必用到的是(AB)(2)試驗時，原線圈接在電源上，用多用電表測量副線圈的電壓，下列操作正確的是(C)A．原線圈接直流電壓，多用電表用直流電壓擋B．原線圈接直流電壓，多用電表用溝通電壓擋C．原線圈接溝通電壓，多用電表用溝通電壓擋D．原線圈接溝通電壓，多用電表用直流電壓擋(3)若某次試驗中用匝數(shù)N1＝400匝和N2＝800匝的變壓器，測得的電壓分別為U1＝3.6V和U2＝8.2V，據(jù)此可知_N2__(選填“N1”或“N2”)是原線圈，電壓比與匝數(shù)比不相等，可能的緣由是_漏磁、線圈電阻大、鐵芯發(fā)熱、導線發(fā)熱等__。(4)某同學在完成上述試驗后，采納如圖所示的電路測量變壓器原線圈的電阻(阻值較小)，為保證電路中各元件平安，試驗結束時，首先應斷開_A__(填選項前的字母)。A．導線A B．導線BC．開關C D．導線D解析：(1)“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)關系”的試驗中，須要的器材有學生電源，供應低壓溝通電，同時還須要溝通電壓表來測量電壓及可拆變壓器和導線，結合器材需求可知，不必用到的是AB。(2)依據(jù)試驗原理可知，原線圈應接溝通電壓，副線圈應接多用電表的溝通電壓擋，故C正確。(3)變壓器不是志向的，存在漏磁、線圈電阻大、鐵芯發(fā)熱、導線發(fā)熱等電能損耗，即副線圈電壓小于原線圈電壓的一半，則N2肯定是原線圈，N1為副線圈。試驗結束時，應先把電壓表從電路中斷開，否則在斷開開關瞬間會產(chǎn)生大電壓燒毀電壓表，故應先斷開導線A，故A正確。實力提升練4．用可拆變壓器、學生電源、多用電表等器材“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系”，若原、副線圈匝數(shù)比為2∶1，輸入電壓U1＝10V，輸出電壓為U2，下列選項錯誤的是(B)A．試驗時U1不要超過12V，且不要用手接觸袒露的導線及接線柱B．原線圈應接學生電源的“DC”輸出端C．若測得U2＝4.8V，可能緣由是變壓器工作時存在能量損失D．若測得U2＝1.8V，可能緣由是變壓器工作時存在“漏磁”解析：為了人身平安，試驗時U1不要超過12V，且不要用手接觸袒露的導線及接線柱，故A正確；變壓器原線圈應接溝通電，故應接學生電源“AC”輸出端，故B錯誤；依據(jù)變壓器工作原理eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，解得U2＝5V，若測得U2小于5V，主要緣由是變壓器是不志向的，故有漏磁、鐵芯發(fā)熱，導線發(fā)熱導致能量損失，故C、D正確。故選B。5．(2024·南通高二階段練習)某學習小組在探究變壓器原、副線圈電壓和匝數(shù)關系的試驗中，采納了可拆式變壓器，鐵芯B安裝在鐵芯A上形成閉合鐵芯，將原、副線圈套在鐵芯A的兩臂上，如圖所示：(1)下列說法正確的是_C__。A．為保證明驗平安，原線圈應接低壓直流電源B．變壓器中鐵芯是整塊硅鋼C．保持原線圈電壓及匝數(shù)不變，可變更副線圈的匝數(shù)，探討副線圈的匝數(shù)對輸出電壓的影響D．變壓器正常工作后，電能由原線圈通過鐵芯導電輸送到副線圈(2)試驗過程中，變壓器的原、副線圈選擇不同的匝數(shù)，利用多用電表測量相應電壓，記錄如下，由數(shù)據(jù)可知N1肯定是_副__線圈的匝數(shù)(填“原”或“副”)。依據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，在試驗誤差允許的范圍內，可得出原副線圈兩端電壓與匝數(shù)的關系：_原、副線圈兩端電壓U與匝數(shù)N成正比__。N1/匝100100200200N2/匝200400400800U1/V2.11.955.222.35U2/V4.288.0010.609.64(3)學習小組視察試驗室中一降壓變壓器的兩個線圈的導線，發(fā)覺導線粗細不同，結合以上試驗結論，應將較細的線圈作為_原__線圈(填“原”或“副”)。解析：(1)變壓器變更的是溝通電壓，因此原線圈不能接低壓直流電源，選項A錯誤；因為變壓器的工作原理是電磁感應，假如變壓器鐵芯是用整塊鐵芯，則在電磁場的作用下，會產(chǎn)生很大的渦流發(fā)熱，當熱量達到肯定程度時，會損壞鐵芯和線圈，故不能用整塊硅鋼，選項B錯誤；探討變壓器電壓和匝數(shù)的關系，用到限制變量法，可以先保持原線圈電壓、匝數(shù)不變，變更副線圈匝數(shù)，探討副線圈匝數(shù)對副線圈電壓的影響，選項C正確；變壓器的工作原理是電磁感應現(xiàn)象，若不計各種損耗，在原線圈上將電能轉化成磁場能，在副線圈上將磁場能轉化成電能，鐵芯起到傳遞磁場能的作用，而不是靠鐵芯導電來傳輸電能，選項D錯誤。故選C。(2)由數(shù)據(jù)可知N1肯定是副線圈的匝數(shù)；由表可知，在誤差范圍內，原、副線圈兩端電壓U與匝數(shù)N成正比，則eq\f(U1,U2)＝eq\f(N1,N2)。(3)志向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，為了削減功率損失，依據(jù)電阻定律可知副線圈應用較粗的銅導線繞制，故應將較細的線圈作為原線圈。6．(2024·福建三明高二期末)某同學用匝數(shù)可調的可拆變壓器來探究“變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系”試驗：(1)下列操作正確的是_B__。A．原線圈接學生電源直流電壓，電表置于直流電壓擋B．原線圈接學生電源溝通電壓，電表置于溝通電壓擋(2)如圖甲所示，一變壓器的副線圈匝數(shù)模糊不清，該同學為確定其匝數(shù)，原線圈選擇“0”“8”(×100匝)接線柱，測得電源電壓為10.0V，副線圈電壓為4.9V，則此時接入的副線圈可能是_B__。A．“0”“2”接線柱B．“0”“4”接線柱(3)如圖乙所示，探究鐵芯在變壓器中的用途時，該同學先將上方的鐵芯取出，再將鐵芯緩慢向左水平推入，則視察到小燈泡亮度變更與鐵芯作用分析正確的是_AC__。A．小燈泡變亮B．小燈泡變暗C．鐵芯起到傳送能量的作用D．若將鐵芯換成等大的銅塊，則試驗現(xiàn)象更明顯(4)你認為該試驗的系統(tǒng)誤差主要來源是_見解析__(寫出一條即可)。解析：(1)變壓器在溝通電條件下才能正常工作，A錯誤，B正確。故選B。(2)依據(jù)電壓匝數(shù)關系有eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，解得eq\f(n1,n2)＝eq\f(2,1)，A錯誤，B正確。(3)變壓器的鐵芯的作用是導磁，盡量削減漏磁，其起到傳遞能量的作用，A、C正確，B錯誤；銅不能被磁化，因此不能導磁，若將鐵芯換成等大的銅塊，則試驗現(xiàn)象不明顯，D錯誤。故選AC。(4)實際的變壓器的線圈與鐵芯都有肯定的電阻，且存在漏磁，則試驗的系統(tǒng)誤差主要來源是線圈和鐵芯有肯定的電阻與存在漏磁。7．某同學利用試驗室中的自耦變壓器做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)關系”的試驗。圖甲為變壓器的實物圖，圖乙為其內部結構圖，圖丙為試驗原理圖。除自耦變壓器外試驗室還供應了如下器材。A．直流電壓表；B.多用電表；C.220V溝通電源；D.交直流學生電源；E.低壓直流電源；F.滑動變阻器“20Ω，2A”；G.滑動變阻器“5Ω，0.5A”；H.開關、導線若干。回答下列問題：(1)試驗中電源應選用_D__，測量電壓的電表應選用_B__，滑動變阻器應選用_F__。(2)試驗中原線圈的匝數(shù)用圖甲刻度盤上的_總刻度__表示，副線圈的匝數(shù)用圖甲刻度盤上的手柄上的指針指示刻度表示。(3)為了試驗過程中的平安，下列做法正確的是_ABD__。A．為了人身平安，只能運用低壓電源，所用電壓不要超過12VB．連接好電路后，應先檢查電路連接是否正確，再接通電源進行試驗C．因為運用電壓較低，通電時可用手干脆接觸袒露的導線、接線柱D．為了測量電表的平安，測量電壓時，先選用最大量程試測(4)試驗中想通過調整滑動變阻器變更副線圈上的電壓，是否可行？_不行行__(5)下表為某次試驗得到的數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)上發(fā)覺電壓比總小于匝數(shù)比，除測量誤差外造成這一結果的主要緣由是(說出兩個緣由)：①_有漏磁(磁損)__②_鐵芯發(fā)熱(鐵損)或線圈導線發(fā)熱(線圈有電阻)__。試驗數(shù)據(jù)記錄表(表盤總刻度為240U1＝12V)試驗次數(shù)12345指針指示刻度406080120200U2/N1.902.923.945.969.98解析：(1)變壓器工作必需針對溝通電，為了確保平安，選用溝通學生電源D；由于測量的是溝通電壓，因此選用多用電表B的溝通擋位；為確保平安，選用額定電流為2A的滑動變阻器F。(2)原線圈的匝數(shù)是線圈的總匝數(shù)，用圖甲刻度盤上的總刻度表示。(3)在試驗中為了確保人身平安，須要運用低壓電源，且電壓不要超過12V，A正確；為了確保平安，試驗時，連接好電路后，應先檢查電路連接是否正確，再接通電源進行試驗，B正確；即使運用電壓較低，為了確保試驗數(shù)據(jù)的牢靠精確性，通電時也不能用手干脆接觸袒露的導線、接線柱，C錯誤；為了測量電