1.通過實驗探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系，體會控制變量法。 2.會處理實驗數(shù)據(jù)，了解實驗誤差的來源。
例1 某實驗小組用如圖1所示電路探究“變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”，圖中變壓器為可拆變壓器。
考點一　質(zhì)點、參考系和位移
(1)電源應(yīng)選________，測量電壓應(yīng)選________(均選填字母代號)。
解析　實驗需要提供交流電源，干電池只能提供直流電源，所以電源應(yīng)選學(xué)生電源。實驗中要測量的是交流電壓，故不能選直流電壓表，只能選用多用電表。答案　B　D　
(2)若用匝數(shù)N1＝100匝和N2＝200匝的變壓器做實驗，在原線圈N1的兩端分別加上2 V、4 V、6 V和8 V的電壓，測量出副線圈兩端的相應(yīng)的電壓，記錄在下面的表格中。表格中第2次實驗，副線圈上電壓的示數(shù)如圖2所示，電壓量程為0～10 V交流電壓擋，讀數(shù)為________，并計算出此次實驗U1∶U2＝________。
解析　電壓量程為0～10 V交流電壓擋，交流電壓讀數(shù)為7.80 V，則此次實驗中U1∶U2＝1∶1.95。答案　7.80　1∶1.95　
(3)實驗可得結(jié)論___________________________________________________________。
答案　在誤差允許的范圍內(nèi)，理想變壓器的原線圈與副線圈的電壓之比等于線圈匝數(shù)之比　
(4)導(dǎo)致實驗誤差的原因可能是________。A.原線圈所加電壓小B.變壓器的鐵芯漏磁C.變壓器的鐵芯產(chǎn)生渦流
解析　原線圈輸入電壓大小不會影響電壓比和匝數(shù)比，故A錯誤；變壓器的鐵芯漏磁使得能量損耗，從而導(dǎo)致電壓比與匝數(shù)比有差別，故B正確；變壓器的鐵芯產(chǎn)生渦流使得能量損耗，從而會導(dǎo)致電壓比與匝數(shù)比有差別，故C正確。答案　BC
例2 (1)為探究變壓器兩個線圈的電壓與匝數(shù)關(guān)系，張明同學(xué)設(shè)計了如圖3所示的實驗電路，操作步驟如下：
A.將原線圈與副線圈對調(diào)，重復(fù)以上步驟；B.將匝數(shù)較多的一組線圈接到學(xué)生電源的交流電源輸出端上，另一個作為副線圈，接上小燈泡；C.閉合電源開關(guān)，用多用電表的交流電壓擋分別測量原線圈和副線圈兩端的電壓；D.將兩個線圈套到可拆變器的鐵芯上；
①以上操作的合理順序是________(填步驟前的字母代號)；②在實驗中，當(dāng)原線圈匝數(shù)n1＝1 600匝，副線圈匝數(shù)n2＝400匝時，若原線圈兩端電壓為8 V，則副線圈兩端電壓為2 V；原、副線圈對調(diào)后，原線圈兩端電壓為3 V，副線圈兩端電壓為12 V，那么可初步確定，變壓器原、副線圈的電壓U1、U2與原、副線圈匝數(shù)n1、n2的關(guān)系是________(填寫字母關(guān)系式)。
③本實驗要通過改變原、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，實驗中需要運用的科學(xué)方法是________。A.控制變量法　B.等效替代法　C.整體隔離法
解析　①在探究變壓器兩個線圈的電壓與匝數(shù)關(guān)系實驗中，操作的合理順序應(yīng)該是DBCA。
③本實驗要通過改變原、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，實驗中需要運用的科學(xué)方法是控制變量法，故A正確。
1.有一個教學(xué)用的可拆變壓器，其鐵芯粗細(xì)一致，如圖5甲所示。它有兩個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”歐姆擋先后測量了A、B線圈的電阻值，指針分別對應(yīng)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。
(2)如果把該變壓器看作理想變壓器，現(xiàn)要測量A線圈的匝數(shù)，提供的器材有：一根足夠長絕緣導(dǎo)線，一只多用電表和低壓交流電源。請完成以下實驗步驟：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________(用已知和測得量的符號表示)。
解析　(1)多用電表歐姆擋讀數(shù)＝指針指示值×倍率。a的讀數(shù)為24，倍率為“×1”，所以A線圈的電阻為24 Ω。根據(jù)電阻定律，導(dǎo)線越長，電阻越大，因為A的電阻比B大，所以A線圈匝數(shù)多。(2)③因為要測量A線圈匝數(shù)，所以要把A線圈與低壓交流電源相連接。變壓器輸入、輸出電壓都是交變電壓，所以要用交流電壓擋測繞制線圈的輸出電壓U。
2.小華同學(xué)做了探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)關(guān)系的實驗，請回答以下問題：(1)本實驗中需要測量電壓，則在如圖6所示的器材中，應(yīng)________。
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
(2)小華在做本實驗時，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“6 V”擋位，用合適的電表測量出副線圈的電壓為13 V，則下列敘述可能符合實際情況的一項是________。A.變壓器的鐵芯沒有閉合B.電壓的測量出了問題C.副線圈實際匝數(shù)與標(biāo)注的“200”不符，應(yīng)該小于200匝D.學(xué)生電源實際輸出電壓大于標(biāo)注的“6 V”(3)用匝數(shù)na＝100匝和nb＝200匝的變壓器，實驗測量數(shù)據(jù)如下表。
根據(jù)測量數(shù)據(jù)可判斷連接電源的線圈是________(選填“na”或“nb”)。
答案　(1)A　(2)D　(3)nb解析　(1)由題圖可知，甲圖是多用電表，而乙圖是電壓表，實驗需要測量交流電壓，因此選用甲圖器材，故A正確，B、C、D錯誤。
(3)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U2為原線圈上電壓大小，則接電源的是nb。
1.在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實驗中，某同學(xué)利用可拆變壓器來進(jìn)行探究?？刹鹱儔浩髂芊奖愕貜牟煌泳€柱上選取不同匝數(shù)的線圈。(1)為了保證實驗?zāi)軌虬踩M(jìn)行，下列說法正確的是________。A.實驗中選取的電源為低壓直流電源，電壓不超過12 VB.因為電源為低壓電源，通電時可以用手接觸裸露的導(dǎo)線和接線柱C.連接好線路后可以先直接接通電路，根據(jù)電路的反應(yīng)來確認(rèn)電路是否連接正確或者排查電路故障D.為了保護(hù)交流電壓表，測電壓時先用最大量程擋試測
(2)在測量交流電源的電壓時，用儀器測量的電壓是交流電壓的________(填“瞬時”“有效”或“最大”)值。(3)在該同學(xué)的實驗報告中，已知電源連接的線圈匝數(shù)記錄為n1匝，電源電壓為U1。我們看到數(shù)據(jù)表格中某一列缺失的實驗數(shù)據(jù)可能為________。
答案　(1)D　(2)有效　(3)B
解析　(1)實驗中選取電源為低壓交流電源，故A錯誤；即使電源為低壓電源，通電時也不可以用手接觸裸露的導(dǎo)線和接線柱，故B錯誤；連接好線路后要檢查電路正確連接才可以通電，故C錯誤；為了保護(hù)交流電壓表，測電壓時先用最大量程擋試測，故D正確。(2)交流電壓表測量的是交流電壓的有效值。
2.一個教學(xué)用的簡易變壓器，兩線圈的匝數(shù)未知，某同學(xué)想用所學(xué)變壓器的知識測定兩線圈的匝數(shù)。(1)為完成該實驗，除了選用電壓表、導(dǎo)線外，還需要選用低壓________(填“直流”或“交流”)電源。(2)該同學(xué)在變壓器鐵芯上繞10匝絕緣金屬導(dǎo)線C，然后將簡易變壓器的A、B兩線圈依次接電源，用電壓表分別測出線圈A、線圈B及線圈C兩端的電壓，記錄在下面的表格中，則線圈A的匝數(shù)為________匝，線圈B的匝數(shù)為________匝。
(3)為減小線圈匝數(shù)的測量誤差，你認(rèn)為繞制線圈C的匝數(shù)應(yīng)該________(填“多一些”“少一些”)更好。
答案　(1)交流　(2)400　190　(3)多一些解析　(1)需要選用低壓交流電源。
3.(1)在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實驗中，下列器材在實驗中不必用到的有________。
(2)若在實驗中用匝數(shù)N1＝400匝和N2＝800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________。
A.N1一定是原線圈B.N2一定是原線圈C.N1可能是副線圈D.N2可能是副線圈
答案　(1)AC　(2)B解析　(1)該實驗要用低壓交流電源和交流電表，所以不需要干電池和滑動變阻器。故選A、C。
4.在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實驗中，李輝同學(xué)采用了如圖1所示的可拆式變壓器進(jìn)行研究，圖中各接線柱對應(yīng)的數(shù)字表示倍率為“×100匝”的匝數(shù)。(1)本實驗中，實驗室有下列器材：A.可拆變壓器(鐵芯、兩個已知匝數(shù)的線圈)B.條形磁鐵C.多用電表D.直流電源E.開關(guān)、導(dǎo)線若干上述器材在本實驗中不需要的有________(填器材序號)，本實驗中還需用到的器材有________。
(2)實驗中，電源接變壓器原線圈“0”“8”接線柱，副線圈接“0”“4”接線柱，當(dāng)副線圈所接電表的示數(shù)為4.0 V，若變壓器是理想變壓器，則原線圈的電壓應(yīng)為________。A.12.0 V　　B.10.0 V　　C.8.0 V　　D.2.0 V　　E.2.5 V
(3)組裝變壓器時，李輝同學(xué)沒有將鐵芯閉合，如圖2所示，原線圈接8.0 V的學(xué)生電源，原、副線圈的匝數(shù)比為8∶1，副線圈兩端接交流電壓表，則交流電壓表的實際讀數(shù)可能是________。
A.0 V　　B.0.7 V　　C.1.0 V　　D.64.0 V(4)李輝同學(xué)觀察實驗室中一降壓變壓器的兩個線圈的導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線粗細(xì)不同，結(jié)合以上實驗結(jié)論，應(yīng)將較細(xì)的線圈作為______線圈(填“原”或“副”)。
答案　(1)BD　低壓交流電源　(2)C　(3)B　(4)原解析　(1)變壓器的原理是互感現(xiàn)象，是原線圈磁場的變化在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以不需要外界的磁場，故不用條形磁鐵；如果原線圈中通的是直流電源，則副線圈中不會有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故不用直流電源，需要用到低壓交流電源，本實驗中還需補(bǔ)充的器材是低壓交流電源。
(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。

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