2025年物理新高考備考2025年（版）物理《三維設(shè)計(jì)》一輪總復(fù)習(xí)（提升版）實(shí)驗(yàn)十四　探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)十四探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系考情調(diào)研命題特征本實(shí)驗(yàn)在近幾年高考中單獨(dú)考查的不

多，只有在2023年浙江高考中以選擇

題形式在選項(xiàng)中有所涉及考查變壓器的原理及實(shí)驗(yàn)結(jié)

果中存在誤差的原因在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，利用如圖甲

所示的可拆變壓器能方便地改變?cè)?、副線圈的匝數(shù)比?！緦?shí)驗(yàn)原理】（1）變壓器的工作原理是

（選填“互感”或“自感”）現(xiàn)

象，理想變壓器原、副線圈兩端的電壓之比與原、副線圈的匝

數(shù)之比

??；ジ邢嗟冉馕觯鹤儔浩鞯墓ぷ髟硎腔ジ鞋F(xiàn)象，理想變壓器原、副

線圈兩端的電壓之比與其匝數(shù)之比相等。（2）為實(shí)現(xiàn)探究目的，保持原線圈輸入的電壓一定，通過改變?cè)?/p>

副線圈匝數(shù)，測(cè)量副線圈上的電壓，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，這個(gè)探

究過程采用的科學(xué)探究方法是

?。A.控制變量法B.等效替代法C.演繹法D.理想實(shí)驗(yàn)法A

解析：該探究實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)探究方法是控制變量法。（3）在某次實(shí)驗(yàn)中，一同學(xué)分別測(cè)出相應(yīng)的原、副線圈兩端電壓值。由于交變電流電壓是變化的，所以實(shí)際上測(cè)量的是電壓的

（選填“有效”“平均”或“最大”）值，其中一次多用電表讀數(shù)如圖乙所示，此時(shí)電壓表讀數(shù)為

V。有效7.4

【實(shí)驗(yàn)步驟】解析：對(duì)于交流電，電壓表測(cè)量的是有效值，根據(jù)題圖乙中所示，選用的是交流電壓10V擋，最小分度是0.2V，因此電表讀

數(shù)為7.4V。【注意事項(xiàng)】（4）在實(shí)驗(yàn)過程中，為了確保實(shí)驗(yàn)的安全，下列做法正確的是

?。A.為了人身安全，只能使用低壓直流電源，所用電壓不要超過12VB.連接好電路后，可不檢查電路是否正確，直接接通電源C.因?yàn)槭褂秒妷狠^低，通電時(shí)可用手直接接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱D.為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測(cè)量電壓時(shí)，先用最大量程擋試測(cè)D

解析：變壓器使用的是交流電壓，為了人身安全，原線圈兩端只能使用低壓交流電源，故A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)通電時(shí)，不可用手接觸裸

露的導(dǎo)線、接線柱等，連接好電路后，要檢查電路是否連接正

確，再接通電源，故B、C錯(cuò)誤；使用多用電表測(cè)量電壓時(shí)，先

用最大量程擋試測(cè)，再選用恰當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量，故D正確。（5）該同學(xué)在完成實(shí)驗(yàn)后，挑選了幾組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如表所示，

表中n1、n2分別為原、副線圈的匝數(shù)，U1、U2分別為原、副線圈

兩端的電壓，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以得出的結(jié)論是

?

?

?。實(shí)驗(yàn)次數(shù)n1/匝n2/匝U1/VU2/V1140040012.03.42290030012.03.96320010012.05.92在誤

差允許的范圍內(nèi)，原、副線圈兩端的電壓比與匝數(shù)比相等，即

【數(shù)據(jù)處理】

（6）該同學(xué)在分析數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)沒有嚴(yán)格遵從這樣的規(guī)

律，下列原因可能正確的是

?。A.在交變電流產(chǎn)生的過程中，副線圈中電流的頻率比原線圈中電流的頻率低B.變壓器線圈中有電流通過時(shí)會(huì)發(fā)熱C.鐵芯在交變磁場(chǎng)的作用下會(huì)發(fā)熱D.原線圈中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)能在向副線圈轉(zhuǎn)移過程中有損失BCD

【誤差分析】解析：變壓器并非理想變壓器，能量損失主要來源于三個(gè)方面，

分別是繞制線圈的導(dǎo)線發(fā)熱損耗、鐵芯中的渦流發(fā)熱損耗、鐵

芯對(duì)磁場(chǎng)的約束不嚴(yán)密損耗，B、C、D正確；變壓器不改變電

流的頻率，A錯(cuò)誤。1.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理根據(jù)表格中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別求出原、副線圈的匝數(shù)之比和電壓之

比，得出結(jié)論：誤差允許的范圍內(nèi)變壓器原、副線圈兩端電壓U1、

U2之比等于兩個(gè)線圈的匝數(shù)n1、n2之比。2.誤差分析（1）由于漏磁，通過原、副線圈的每一匝的磁通量不嚴(yán)格相等造

成誤差。（2）原、副線圈有電阻，原、副線圈中的焦耳熱損耗造成誤差。（3）鐵芯中有磁損耗，產(chǎn)生渦流造成誤差。（4）多用電表的讀數(shù)存在誤差。3.注意事項(xiàng)（1）要事先推測(cè)副線圈兩端電壓的可能值。（2）為了人身安全，只能使用低壓交流電壓，所用電壓不要超

過12V，即使這樣，通電時(shí)不要用手接觸裸露的導(dǎo)線、接

線柱。（3）為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測(cè)量電壓時(shí)，先用最

大量程擋試測(cè)，大致確定被測(cè)電壓后再選擇適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行

測(cè)量。

（2024·北京豐臺(tái)區(qū)模擬）利用如圖所示的裝置可以探究變壓器

原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系。（1）除圖中所示器材外，還需要的器材有

?。A.干電池B.低壓交流電源C.直流電壓表D.多用電表解析：實(shí)驗(yàn)中若用干電池，變壓器不能互感變壓，必須要

有低壓交流電源提供交流電，需要用多用表測(cè)量電壓，綜上所

述需要的實(shí)驗(yàn)器材為BD。BD

（2）下列說法正確的是

?。A.變壓器工作時(shí)通過鐵芯導(dǎo)電把電能由原線圈輸送到副線圈B.變壓器工作時(shí)在原線圈上將電能轉(zhuǎn)化成磁場(chǎng)能，在副線圈上將磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化成電能，鐵芯起到“傳遞”能量的作用C.理想變壓器原、副線圈中的磁通量總是相同D.變壓器副線圈上不接負(fù)載時(shí)，原線圈兩端電壓為零BC

解析：變壓器是通過互感工作，而不是通過鐵芯導(dǎo)電把電能由原線圈輸送到副線圈，故A錯(cuò)誤；變壓器工作時(shí)在原線圈上將電能轉(zhuǎn)化成磁場(chǎng)能，在副線圈上將磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化成電能，鐵芯起到“傳遞”能量的作用，故B正確；理想變壓器的原、副線圈通過鐵芯共用同一個(gè)磁場(chǎng)，則兩線圈的磁通量總是相同，磁通量的變化率也相同，故C正確；變壓器的原線圈兩端電壓由發(fā)電機(jī)提供，則副線圈上不接負(fù)載時(shí)，原線圈兩端的電壓不變，故D錯(cuò)誤。

解析：根據(jù)變壓器原理可知原、副線圈兩端電壓之比等于

原、副線圈匝數(shù)之比，實(shí)驗(yàn)中由于變壓器的銅損、磁損和鐵

損，導(dǎo)致變壓器的鐵芯損失一部分的磁通量，所以副線圈上的

電壓的實(shí)際值一般略小于理論值，所以原線圈與副線圈的電壓

之比一般大于原線圈與副線圈的匝數(shù)之比。

大于

【典例】某學(xué)習(xí)小組做“探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數(shù)

的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。（1）以下給出的器材中，本實(shí)驗(yàn)需要用到的有

。（填選項(xiàng)字

母）（2）下列說法正確的是

。A.變壓器工作時(shí)副線圈電壓頻率與原線圈不相同B.實(shí)驗(yàn)中要通過改變?cè)?、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(yùn)用的科學(xué)方法是控制變量法C.為了人身安全，實(shí)驗(yàn)中只能使用低壓直流電源，電壓不要超過12VD.繞制降壓變壓器原、副線圈時(shí)，副線圈導(dǎo)線應(yīng)比原線圈導(dǎo)線粗一些好（3）實(shí)驗(yàn)中，可拆變壓器如圖甲所示，為了減小渦流在鐵芯中產(chǎn)生

的熱量，鐵芯是由相互絕緣的硅鋼片平行疊成，硅鋼片應(yīng)平行

于平面

。A.abcdB.abghC.aehd（4）由于交變電流的電壓是變化的，所以實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的是電壓

的

（選填“平均”“有效”或“最大”）值；某次實(shí)驗(yàn)操

作，副線圈所接多用電表的讀數(shù)如圖乙所示，其對(duì)應(yīng)的選擇開

關(guān)對(duì)準(zhǔn)交流電壓10V擋，則此時(shí)電表讀數(shù)為

V。（5）若用匝數(shù)N1＝400匝和N2＝800匝的變壓器做實(shí)驗(yàn)，對(duì)應(yīng)的電壓

測(cè)量數(shù)據(jù)U1、U2如表所示。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，則匝數(shù)為N1的線圈

一定是

（選填“原”或“副”）線圈。實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234U10.901.401.902.40U22.003.014.025.02

答案：（1）BDE

（2）BD

（3）C

（4）有效4.8

（5）副解析：（1）實(shí)驗(yàn)中需要交流電源、變壓器和交流電壓表（多用

電表），不需要干電池和直流電壓表，故選B、D、E。三步穩(wěn)解題

（3）由題圖甲，根據(jù)楞次定律和安培定則可知，產(chǎn)生的渦旋電

流的方向與面abcd平行，為了減小渦流在鐵芯中產(chǎn)生的熱量，

相互絕緣的硅鋼片應(yīng)垂直面abcd，即平行于面aehd，故A、B錯(cuò)

誤，C正確。（4）由于交變電流的電壓是變化的，實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的是電壓的有

效值；所選擇為交流電壓10V擋，由題圖乙，可知此時(shí)電表讀

數(shù)為4.8V。

有一個(gè)教學(xué)用的可拆變壓器，其鐵芯粗細(xì)一致，如下圖甲所示。它有

兩個(gè)外觀基本相同的線圈A、B（內(nèi)部導(dǎo)線電阻率、橫截面積相同），

線圈外部還可以再繞線圈。（1）某同學(xué)用多用電表的“×1”歐姆擋先后測(cè)量了A、B線圈的電阻

值，指針分別對(duì)應(yīng)下圖乙中的a、b位置，則A線圈的電阻

為

Ω，由此可推斷

（選填“A”或“B”）線圈的匝

數(shù)較多。24

A

①用絕緣導(dǎo)線在線圈B上繞制n匝線圈；②將A線圈與低壓交流電源相連接；③用多用電表的“交流電壓”擋分別測(cè)量A線圈的輸入電壓UA

和

（選填“繞制”或“B”）線圈的輸出電壓U；④則A線圈的匝數(shù)為

（用已知和測(cè)得量的符號(hào)表示）。繞制

（2）如果把該變壓器看作理想變壓器，現(xiàn)要測(cè)量A線圈的匝數(shù)，提供

的器材有：一根足夠長(zhǎng)絕緣導(dǎo)線，一只多用電表和低壓交流電

源。請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)步驟：

跟蹤訓(xùn)練·鞏固提升1.在探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，小李同學(xué)采用

了如圖所示的可拆式變壓器（鐵芯不閉合）進(jìn)行研究。（1）實(shí)驗(yàn)還需下列器材中的

?。A.電流表B.多用電表C.低壓交流電源BC

1234解析：本實(shí)驗(yàn)中，變壓器的原線圈應(yīng)接在交流電源上；

為了知道原、副線圈的電壓比和線圈匝數(shù)比之間的關(guān)系，還

需要用多用電表測(cè)交流電壓。故選B、C。（2）實(shí)驗(yàn)中，如圖所示變壓器的原線圈接“0、8”接線柱，副線

圈接線“0、4”接線柱，當(dāng)副線圈所接電表的示數(shù)為5.0V，

則所接電源電壓擋位可能為

?。A.18.0VB.10.0VC.5.0VD.2.5VA

1234

12342.小華同學(xué)在做探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數(shù)關(guān)系的實(shí)

驗(yàn)，請(qǐng)回答以下問題：（1）本實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量電壓，則在如圖所示的器材中，應(yīng)

?。A

A.選甲圖中的器材B.選乙圖中的器材C.都可以選D.都不能選1234解析：由題圖可知，甲圖是多用電表，而乙圖是電壓

表，實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量交流電壓，因此選用甲圖，故A正確，B、

C、D錯(cuò)誤。1234（2）小華在做本實(shí)驗(yàn)時(shí)，選擇的原線圈為100匝，副線圈為200

匝；他將原線圈接入學(xué)生電源中的交流電壓“6V”擋位，用

合適的電表測(cè)量出副線圈的電壓為13V，則下列敘述可能符

合實(shí)際情況的一項(xiàng)是

?。A.變壓器的鐵芯沒有閉合B.原線圈實(shí)際匝數(shù)與標(biāo)注的“100匝”不符，應(yīng)該大于100匝C.副線圈實(shí)際匝數(shù)與標(biāo)注的“200”不符，應(yīng)該小于200匝D.學(xué)生電源實(shí)際輸出電壓大于標(biāo)注的“6V”D

1234

1234（3）用匝數(shù)na＝100匝和nb＝200匝的變壓器，實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)如

表所示。Ua/V1.602.503.704.60Ub/V3.705.307.609.70根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)可判斷連接電源的線圈是匝數(shù)為

（選填

“na”或“nb”）的線圈。nb

1234解析：根據(jù)題意，電壓比與匝數(shù)比不相等，可知該變壓器為非理想變壓器，考慮到變壓器有漏磁、鐵芯發(fā)熱、導(dǎo)線發(fā)熱等因素影響，判斷出Ub為原線圈兩端電壓大小，則接電源的是匝數(shù)為nb的線圈。12343.某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)關(guān)系”的

實(shí)驗(yàn)。（1）下列實(shí)驗(yàn)器材必須要用的有

（選填字母代號(hào)）。A.干電池組

B.學(xué)生電源C.多用電表

D.直流電壓表E.滑動(dòng)變阻器

F.條形磁鐵G.可拆變壓器（鐵芯、兩個(gè)已知匝數(shù)的線圈）BCG

1234解析：實(shí)驗(yàn)中，必須要有學(xué)生電源提供交流電，學(xué)生電源本身可以調(diào)節(jié)電壓，無需滑動(dòng)變阻器，需要用多用電表測(cè)量電壓，本實(shí)驗(yàn)不需要條形磁鐵，用可拆變壓器來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，綜上所述，需要的實(shí)驗(yàn)器材為B、C、G。1234（2）下列說法正確的是

（選填字母代號(hào)）。A.為確保實(shí)驗(yàn)安全，實(shí)驗(yàn)中要求原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù)B.要探究副線圈匝數(shù)對(duì)副線圈電壓的影響，應(yīng)該保持原線圈電壓、匝數(shù)不變，改變副線圈的匝數(shù)C.測(cè)量電壓時(shí)，先用最大量程試測(cè)，大致確定電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量D.變壓器開始正常工作后，鐵芯導(dǎo)電，把電能由原線圈輸送到副線圈BC

1234解析：為確保實(shí)驗(yàn)安全，應(yīng)該降低輸出電壓，實(shí)驗(yàn)中要求原線圈匝數(shù)大于副線圈匝數(shù)，故A錯(cuò)誤；要探究副線圈匝數(shù)對(duì)副線圈電壓的影響，應(yīng)該保持原線圈電壓、匝數(shù)不變，改變副線圈的匝數(shù)，進(jìn)而測(cè)得副線圈電壓，找出相應(yīng)關(guān)系，故B正確；為了保護(hù)電表，測(cè)量副線圈電壓時(shí)，先用最大量程試測(cè)，大致確定電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量，故C正確；變壓器不計(jì)各種損耗，在原線圈上將電能轉(zhuǎn)化成磁場(chǎng)能，在副線圈上將磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化成電能，鐵芯起到傳遞磁場(chǎng)能的作用，不是鐵芯導(dǎo)電來傳輸電能，故D錯(cuò)誤。1234（3）該同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)得到了如表所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，表中n1、n2分別

為原、副線圈的匝數(shù)，U1、U2分別為原、副線圈的電壓，通

過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：

?