实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 实验16　利用传感器制作简单的自动控制装置

实验15探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系实验16利用传感器制作简单的自动控制装置目录CONTENTS实验基础·必备实验技能·创新课时跟踪训练实验基础·必备一、探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系装置原理（1）实验电路图（如图所示）：

（2）实验方法采用

⁠法①n1、U1一定，研究n2和U2的关系。②n2、U1一定，研究n1和U2的关系控制变量

操作要领（1）保持原线圈的匝数n1和电压U1不变，改变副线圈的匝数n2，研究n2

对

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

知道被测电压的范围，则应先选择交流电压挡的

⁠量程进行测

量，然后选择合适量程进行测量。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）中步骤副线圈电压U2

最大

数据处理由实验数据分析变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比

与原、副线圈的匝数n1、n2之比的关系误差分析（1）由于漏磁，通过原、副线圈的磁通量不严格相等造

成误差。（2）原、副线圈有电阻，原、副线圈中的焦耳热损耗造

成误差。（3）铁芯中有磁损耗，产生涡流造成误差。（4）多用电表的读数存在误差二、利用传感器制作简单的自动控制装置装置原理（1）研究热敏电阻的热敏特性（如图甲）

（2）研究光敏电阻的光敏特性（如图乙）（3）传感器原理：将感受到的

（力、温度、光、声等）按照

一定的规律转换成便于

和

⁠的可用信号输出被测量

传送

处理

操作要领（1）研究热敏电阻的热敏特性①将热敏电阻放入水中，测量水温和热敏电阻的阻值。②改变水的温度，多次测量水的温度和热敏电阻的阻值，记录在表格

中，并根据数据在R-t图中描点作图。（2）研究光敏电阻的光敏特性①将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器连接好，其中多用电表

置于电阻“×100”挡。②先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值。③打开电源，让小灯泡发光，使灯泡亮度逐渐变亮，观察表盘指针显示

电阻阻值的变化情况，并记录。④用手掌（或黑纸）遮光时测量其电阻值注意事项实验结论（1）在做热敏实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温。（2）光敏电阻实验中，可将光敏电阻放入带盖的纸盒中，并通过盖上的小孔改变射到光敏电阻上的光的强度。（3）欧姆表每次换挡后都要重新欧姆调零（1）热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，温度升高时电阻变小，温度降低时电阻变大。（2）光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大实验技能·创新一、教材原型实验

（2026·河北唐山模拟）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关

系”实验中，两个学习小组采用了如图甲所示的可拆式变压器进行研究，

原、副线圈的电压由电压传感器获得。（1）第一组同学将变压器正确组装好，如图乙所示。连接到图乙中的电

源上，闭合电源开关，发现原线圈两端电压传感器有示数，但无论如何调

节电源的电压旋钮，副线圈两端电压传感器均无示数，经检查导线和各连

接处均无断路，则最可能的原因是

⁠

⁠。在连接电源的时候连接的是ab间的直

流电源解析：

由于原线圈有电压，副线圈无电压，且电路连接完好，最可能的是第一组同学在连接电源的时候连接的是ab间的直流电源。原线圈接直流电压时，变压器不工作。（2）第二组同学正确组装变压器后，记录数据如表所示：原线圈n1（匝）100100400400副线圈n2（匝）200800200800原线圈电压U1（伏）1.961.504.062.80副线圈电压U2（伏）3.9011.812.005.48通过分析实验数据可得出的实验结论是

⁠

⁠。原、副线圈两端电压U与匝数n成

正比

（3）第二组同学继续探究实验，把2.0

V的学生电源cd接到原线圈

“0”“100”接线柱，副线圈接到“200”“800”接线柱，则接在副线圈

两端的传感器示数最有可能是

⁠。A.1.0

VB.2.0

VC.11.5

VD.15.8

VC

（2025·河南高考11题）实验小组研究某热敏电阻的特性，并依此利

用电磁铁、电阻箱等器材组装保温箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线

如图1所示，保温箱原理图如图2所示。回答下列问题：（1）图1中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是

（选填“线

性”或“非线性”）的。解析：

由题图1可知，热敏电阻的阻值随温度非线性变化。非线性

（2）存在一个电流值I0，若电磁铁线圈的电流小于I0，衔铁与上固定触头a

接触；若电流大于I0，衔铁与下固定触头b接触。保温箱温度达到设定值

后，电磁铁线圈的电流在I0附近上下波动，加热电路持续地断开、闭合，

使保温箱温度维持在设定值。则图2中加热电阻丝的c端应该与触头

⁠

（选填“a”或“b”）相连接。a

解析：根据题图1可知，保温箱内温度升高时热敏电阻阻值减小，电磁铁线圈中电流增大，由电流大于I0时衔铁与下固定触头b接触，可知在温度较低时衔铁与上固定触头a接触，加热电阻丝连入电路工作，即加热电阻丝的c端与触头a相连接。（3）当保温箱的温度设定在50

℃时，电阻箱旋钮的位置如图3所示，则电阻箱接入电路的阻值为

Ω。解析：

根据电阻箱的读数规则可知，电阻箱接入电路的阻值为1×100

Ω＋3×10

Ω＋0×1

Ω＋0×0.1

Ω＝130.0

Ω。130.0

（4）若要把保温箱的温度设定在100

℃，则电阻箱接入电路的阻值应

为

Ω。

210.0

为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开

关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值R随光的照度I变化而发生变化

的元件（照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为lx）。（1）某光敏电阻在不同照度下的阻值R如下表所示，根据表中的数据，请

在图甲的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并判断光敏电阻的阻值

R与照度I

（选填“是”或“否”）成反比关系。照度I/lx0.20.40.60.81.01.2阻值R/

kΩ5.83.72.72.32.01.8否

解析：

根据题表中的数据，作出阻值

随照度变化的图像如图所示。若光敏电阻的阻值R与照度I成反比关系，则

RI应为定值，由图像中的点的数据可得

5.8×0.2＜3.7×0.4＜2.7×0.6＜2.3×0.8

＜2.0×1.0＜1.8×1.2可知光敏电阻的阻值

R与照度I不是反比关系。答案：见解析图（2）图乙为街道路灯自动控制电路，利用直流电源E为电磁铁供电，利用

照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接

在

（选填“A、B”或“C、D”）之间。解析：

由于天亮时照度较大，光敏电阻的阻值较小，电路中的电流

较大，衔铁被吸下，A、B间断开，C、D间接通，故路灯应接在A、B间。A、B

（3）已知线圈的电阻为140

Ω，直流电源E的电动势E＝36

V，内阻忽略不

计。当线圈中的电流大于10

mA时，继电器的衔铁将被吸合，滑动变阻器

R'的阻值应调为

Ω，才能使天色渐暗照度低于1.0

lx时点亮路灯。

1

460

（4）使用一段时间后发现，路灯在天色更亮时就已经点亮，为了使路灯

能按设计要求点亮和熄灭，变阻器R'的阻值应适当调

（选填“大”

或“小”）些。解析：

使用一段时间后发现，路灯在天色更亮时就已经点亮，说明

在天色更亮时电路电流就降到了10

mA，为了使路灯能按设计要求点亮和

熄灭，即天色更亮时电路电流大于10

mA，应使电路的总电阻适当减小，

故应将变阻器R'的阻值适当调小些。小

二、创新拓展实验

（2025·浙江1月选考14题节选）某同学研究半导体热敏电阻（其室

温电阻约为几百欧姆）Rt的阻值随温度变化的规律，设计了如图所示电

路。器材有：电源E（4.5

V，0.5

Ω），电压表（3

V，50

kΩ），滑动变

阻器R（A：“0～10

Ω”或B：“0～100

Ω”），电阻箱R1（0～99

999.9

Ω），开关、导线若干。（1）要使cd两端电压U0在实验过程中基本不变，滑动变阻器选

（选填“A”或“B”）。解析：要使cd两端电压U0在实验过程中基本不

变，则滑动变阻器应该选择最大阻值较小的A。A

②开关S2接a，调节滑片P使电压表示数为U0＝2.50

V，再将开关S2切换到

b，电阻箱调至R1＝200.0

Ω，记录电压表示数U1＝1.40

V、调温箱温度t1

＝20

℃。则温度t1下Rt＝

Ω（保留三位有效数字）；③保持R1、滑片P位置和开关S2状态不变，升高调温箱温度，记录调温箱温

度和相应电压表示数，得到不同温度下Rt的阻值。157

（2）正确连线，实验操作如下：①滑动变阻器滑片P移到最左端，电阻箱调至合适阻值，合上开关S1；

（3）请根据题中给定的电路且滑片P位置保持不变，给出另一种测量电阻

Rt的简要方案。

答案：见解析

（2024·河北高考12题）某种花卉喜光，但阳光太强时易受损伤。某

兴趣小组决定制作简易光强报警器，以便在光照过强时提醒花农。该实验

用到的主要器材如下：学生电源、多用电表、数字电压表（0～20

V）、数

字电流表（0～20

mA）、滑动变阻器R（最大阻值50

Ω，1.5

A）、白炽

灯、可调电阻R1（0～50

kΩ）、发光二极管LED、光敏电阻RG、NPN型三

极管VT、开关和若干导线等。（1）判断发光二极管的极性使用多用电表的“×10

k”欧姆挡测量二极管的电阻。如图1所示，当黑表

笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针位于表盘中a

位置（见图2）；对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置（见图2）。由

此判断M端为二极管的

（选填“正极”或“负极”）。负极

解析：

使用多用电表时，通过多用电表的电流流向遵循“红进黑出”，使用多用电表的欧姆挡时，当黑表笔与M端接触、红表笔与N端接触时，若有电流，则二极管中电流方向为M→N，而由题图2可知此时多用电表指针位于a位置，即此时二极管电阻无穷大，由二极管的单向导电性可知，此时二极管所接电压为反向电压，则M端为二极管的负极。（2）研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性①采用图3中的器材进行实验，部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始。导线L1、L2和L3的另一端应分别连接滑动变阻器的

、

、

接线柱（以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”）。A

A

C（或D）

②图4为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性曲线，图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ

对应光敏电阻受到的光照由弱到强。由图像可知，光敏电阻的阻值随其表

面受到光照的增强而

（选填“增大”或“减小”）。减小

解析：①由于要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始，则滑

动变阻器应采用分压式接法，L1、L2的另一端应接A接线柱，L3另一端应接

C（或D）接线柱。②I-U图像上某点与坐标原点连线的斜率的倒数表示光敏电阻的阻值，由题

图4可知，光照增强时，光敏电阻的阻值减小，即光敏电阻的阻值随其表

面受到光照的增强而减小。课时跟踪训练

1.

某学习小组做“探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系”

的实验。（1）以下给出的器材中，本实验需要用到的有

。（填选项字母）BDE

解析：

实验中需要交流电源、变压器和交流电压表（多用电表），

不需要干电池和直流电压表，故选B、D、E。123（2）下列说法正确的是

⁠。A.

变压器工作时副线圈电压频率与原线圈不相同B.

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C.

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12

VD.

绕制降压变压器原、副线圈时，副线圈导线应比原线圈导线粗一些好BD

123

123（3）实验中，可拆变压器如图甲所示，为了减小涡流在铁芯中产生的热

量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成，硅钢片应平行于平面

⁠。A.

abcdB.

abghC.

aehdC

解析：

由题图甲，根据楞次定律和安培定则可知，产生的涡流的方

向与面abcd平行，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，相互绝缘的硅钢片

应垂直面abcd，即平行于面aehd，故A、B错误，C正确。123（4）由于交变电流的电压是变化的，所以实验中测量的是电压的

⁠

（选填“平均”“有效”或“最大”）值；某次实验操作，副线圈所

接多用电表的读数如图乙所示，其对应的选择开关对准交流电压10

V挡，

则此时电表读数为

V。有

效

4.8

解析：由于交变电流的电压是变化的，实验中测量的是电压的有效值；所选择为交流电压10

V挡，由题图乙，可知此时电表读数为4.8

V。1232.

（2025·云南高考12题）基于铂电阻阻值随温度变化的特性，某兴趣小

组用铂电阻做了测量温度的实验。可选用的器材如下：Pt

1000型号铂电

阻、电源E（电动势5

V，内阻不计）、电流表A1（量程100

μA，内阻4.5

kΩ）、电流表A2（量程500

μA，内阻约1

kΩ）、定值电阻R1（阻值15

kΩ）、定值电阻R2（阻值1.5

kΩ）、开关S和导线若干。查阅技术手册可知，Pt

1000型号铂电阻测温时的工作电流在0.1～0.3

mA之间，在0～100

℃范围内，铂电阻的阻值Rt随温度t的变化视为线性关系，如图a所示。123完成下列填空：（1）由图a可知，在0～100

℃范围内，温度每升高1

℃，该铂电阻的阻值

增加

Ω；

3.85

123（2）兴趣小组设计了如图b所示的甲、乙两种测量铂电阻阻值的电路图，

能准确测出铂电阻阻值的是

（选填“甲”或“乙”），保护电阻R

应选

（选填“R1”或“R2”）；乙

R1

123

123（3）用（2）问中能准确测出铂电阻阻值的电路测温时，某次测量读得A2

示数为295

μA，A1示数如图c所示，该示数为

μA，则所测温度

为

℃（计算结果保留2位有效数字）。62.0

5