2027届新高考物理热点精准复习　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系

2027届新高考物理热点精准复习探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系索引考点1考点2随堂达标检测实验知识储备课程标准

1.通过实验探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系,体会控制变量法。

2.会处理实验数据,了解实验误差的来源。01实验知识储备1.实验原理(1)实验电路图(如图所示)(2)实验方法:控制变量法①n1、U1一定,研究n2和U2的关系。②n2、U1一定,研究n1和U2的关系。

2.实验器材学生电源(低压交流电源,小于12V)1个、可拆变压器1个、多用电表1个、导线若干。3.实验过程(1)保持变压器原线圈的匝数n1和电压U1不变,改变副线圈的匝数n2,研究n2对副线圈电压U2的影响。①估计被测电压的大致范围,选择多用电表交流电压挡适当量程,若不知道被测电压的大致范围,则应选择交流电压挡的最大量程挡进行测量。②组装可拆变压器:把两个线圈穿在铁芯上,闭合铁芯,用交流电压挡测量输入、输出电压。(2)保持变压器副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变,研究原线圈的匝数n1对副线圈电压U2的影响。重复(1)中步骤。4.数据处理由数据分析变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比与原、副线圈的匝数n1、n2之比的关系。5.注意事项(1)在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开电源开关,再进行操作。(2)为了人身安全,学生电源的电压不能超过12V,通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱。(3)为了多用电表的安全,使用交流电压挡测电压时,先用最大量程挡试测,大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。02考点1教材原型实验(2026·山东实验中学模拟)在探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系的实验中,学校某实验小组的同学们采用了如图甲、乙、丙所示的可拆式变压器和电路图进行研究。(1)下列说法正确的是

。

A.实验中要通过改变原、副线圈匝数,探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系,需要运用的科学方法是控制变量法B.为了人身安全,实验中只能使用低压直流电源,电压不要超过12VC.降压变压器的副线圈导线最好比原线圈导线粗一些AC(2)在某次实验中,其中一个多用电表读数如图丁所示,此电压表读数为

V。

7.4(3)同学们在实验过程中,记录如表所示的四组实验数据。

第一组第二组第三组第四组N1/匝100100100200N2/匝200400400400U1/V1.850.911.813.65U2/V4.004.008.008.00①分析表中数据可知,N1应是

(选填“原”或“副”)线圈的匝数。

②进一步分析数据可发现:原、副线圈电压比与匝数比不严格相等,对该现象分析,下列观点正确的是

。

A.原、副线圈的电压的频率不相等B.变压器线圈中有电流通过时会发热C.铁芯在交变磁场的作用下会发热D.穿过副线圈的磁通量大于原线圈的磁通量BC副

原、副线圈的电压的频率一定相等,A错误;变压器线圈中有电流通过时会发热,有铜损,导致原、副线圈电压比与匝数比不严格相等,B正确;铁芯在交变磁场的作用下会发热,有铁损,导致原、副线圈电压比与匝数比不严格相等,C正确;由于漏磁,则穿过副线圈的磁通量小于原线圈的磁通量,

D错误。

(2026·福建漳州质检)某物理小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数的关系,提供的实验器材有:学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。图甲为实验原理图,在原线圈A、B两端加上电压,用电压表分别测量原、副线圈两端的电压,测量数据如表:实验序号原线圈匝数n1=400原线圈两端电压U1/V副线圈匝数n2=200副线圈两端电压U2/V副线圈匝数n3=1400副线圈两端电压U3/V15.82.920.328.04.028.1312.66.244.0请回答下列问题。(1)在图乙中,应将A、B分别与

(选填“a、b”或“c、d”)连接。

c、d(2)根据表中数据得出的实验结论:在实验误差允许范围内,变压器原、副线圈的电压之比等于

。

(3)在实验序号为2的测量中,若把图丙中的可动铁芯取走,副线圈匝数n2=200,则副线圈两端电压

。

A.一定小于4.0V

B.一定等于4.0VC.一定大于4.0V两个线圈的匝数之比A

03考点2拓展创新实验(2026·山东青岛期末)某同学利用自耦变压器探究降压时“变压器线圈两端的电压与匝数关系”的实验,变压器结构图如图甲所示。请回答下列问题。(1)实验过程中为了安全选用了学生电源供电,连接电路时,应该将学生电源

(选填“直流”或“交流”)接线柱和自耦变压器的

(选填“A、B”或“C、D”)接线柱相连接。

(2)在测量变压器副线圈上电压时,选用了多用电表进行测量,如果某次实验副线圈上的电压大约为6V,则图丙所示多用电表挡位选择开关应该旋至哪个位置?

;正确选挡开始实验,刻度盘指针如图丁所示,读数为

V。

交流A、B交流10V6.4(3)实验时保持变压器原线圈输入电压不变,调节旋钮P的位置并记录数据,从所得数据发现原、副线圈电压比总是略大于对应匝数比,造成这一误差的原因可能是(说出一条即可)_________________________________________________。

有漏磁现象;铁芯内有涡流;线圈上有电阻(一条即可)[解析]

(1)变压器工作需接交变电流,为确保实验安全,实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数,让副线圈上得到较低的电压,故电源连接自耦变压器的A、B接线柱。(2)实验时副线圈上的电压大约为6

V,则题图丙中多用电表挡位选择交流10

V;由题图丁可知,电压挡10

V的量程精度为0.2

V,故示数为6.4

V。(3)主要原因是变压器不是理想变压器,有漏磁现象、铁芯内有涡流发热、导线线圈有电阻发热等能量损耗,使副线圈两端电压偏低。(2026·上海淞沪模拟)功放内部的变压器一般为环状,简称环牛,如图所示。某同学利用环牛探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系(环牛效率极高,可看成理想变压器)。

280110

AC大于

(4)变压器的铁芯漏磁,会造成副线圈电压实际值比理论值小,故A正确;原线圈所加电压小,不会造成副线圈电压实际值比理论值小,故B错误;变压器的铁芯产生涡流,会造成副线圈电压实际值比理论值小,故C正确。04随堂达标检测

2.实验室有一个变压器,一侧线圈的标记为200匝,另一侧线圈匝数无标记,小明对它进行了实验探究。他用200匝的线圈作为原线圈,用匝数未知(记为N)的线圈作为副线圈,如图甲所示,分别测量不同输入电压对应的输出电压,测量结果如表1所示;将原、副线圈互换,如图乙所示,重复上述操作,测量结果如表2所示。实验过程中电源、电压表均正常工作。

第1组第2组输入电压U1/V4.01.9输出电压U2/V8.03.7电压比U1/U20.500.51表1

第3组第4组输入电压U1'/V8.26.1输出电压U2'/V3.22.3电压比U1'/U2'2.562.65表2

解析:若线圈的200匝标识是准确的,200匝的线圈作为原线圈时,原、副线圈电压比为0.5,则匝数N约为400匝,故A错误;按题图甲实验时变压器没有损耗,则原、副线圈匝数比为0.5,按题图乙实验时原、副线圈匝数比约为2.6,理论上原、副线圈电压比为2,但实验上电压比大于2,故题图乙实验时变压器有损耗,故B正确;变压器不改变电流频率,实验时两侧线圈中电流频率均相同,故C错误;若使用直流电源进行以上实验,无法发生电磁感应,副线圈无电流,故D错误。3.(2026·湖北模拟)某同学探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。(1)正确组装可拆变压器后,如图(a)所示,接入学生电源,选择合适的挡位,应使用多用电表的

(选填“直流电压”或“交流电压”)挡测量。

交流电压(2)保持原线圈输入的电压一定,改变原、副线圈的匝数,测量副线圈上的电压,数据如表所示。组别原线圈匝数n1副线圈匝数n2原线圏电压U1/V副线圏电压U2/V1300606.20.96.8923001206.22.12.9533001806.23.31.8846001806.21.54.13分析第1、2、3组数据,大致可得出结论:原线圈电压和匝数不变时,

;分析第3、4组数据,大致可得出结论:原线圈电压和副线圈匝数不变时,原线圈匝数越少,副线圈电压越高。

(3)进一步分析实验数据,发现副线圈电压总比理论值小,其原因可能是__________________________________________________________。

变压器不是理想变压器,有漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损耗副线圈匝数越多,副线圈电压越高(4)该同学找到了一只标有“220V

9V”的变压器,其上有a、b、c、d四个引出线头,且a、b引线比c、d引线粗,如图(b)所示。使用时,应该把引线

(选填“a、b”或“c、d”)接交流“220V”。

c、d解析:(1)变压器原、副线圈上都是交流电,则应使用多用电表的交流电压挡测量。(2)分析第1、2、3组数据,大致可得出结论:原线圈电压和匝数不变时,副线圈匝数越多,副线圈电压越高。(3)进一步分析实验数据,发现副线圈电压总比理论值小,其原因可能是变压器不是理想变压器,有漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损耗。(4)因电压越低,则电流越大,导线越粗,可知应该把引线c、d接交流“220

V”。4.一个教学用的简易变压器,两线圈的匝数未知,某同学想用所学变压器的知识测定两线圈的匝数。(1)为完成该实验,除了选用交流电压表、导线外,还需要选用低压_______(选填“直流”或“交流”)电源。

交流(2)该同学在变压器铁芯上绕10匝绝缘金属导线C,然后将简易变压器的A、B两线圈依次接电源,用电压表分别测出线圈A、线圈B及线圈C两端的电压,记录在下面的表格中,则线圈A的匝数为

匝,线圈B的匝数为

匝。

A线圈电压B线圈电压C线圈电压8.0V3.8V0.2V400190(3)为减小线圈匝数