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第十二章　交變電流　電磁波　傳感器
實(shí)驗(yàn)探究課十五　探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系
原理與裝置圖
(1)實(shí)驗(yàn)電路圖(如圖所示)：
(2)實(shí)驗(yàn)方法采用控制變量法
①n1、U1一定，研究n2和U2的關(guān)系。
②n2、U1一定，研究n1和U2的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)儲備·一覽清
實(shí)驗(yàn)操作
1．保持原線圈的匝數(shù)n1和電壓U1不變，改變副線圈的匝數(shù)n2，研究n2對副線圈電壓U2的影響。
(1)估計(jì)被測電壓的大致范圍，選擇多用電表交流電壓擋適當(dāng)量程，若不知道被測電壓的大致范圍，則應(yīng)選擇交流電壓擋的最大量程進(jìn)行測量。
(2)組裝可拆變壓器：把兩個(gè)線圈穿在鐵芯上，閉合鐵芯，用交流電壓擋測量輸入、輸出電壓。
2．保持副線圈的匝數(shù)n2和原線圈兩端的電壓U1不變，研究原線圈的匝數(shù)對副線圈電壓的影響，重復(fù)上述步驟。
注意事項(xiàng)
1．在改變學(xué)生電源電壓、線圈匝數(shù)前均要先斷開電源開關(guān)，再進(jìn)行操作。
2．為了人身安全，學(xué)生電源的電壓不能超過12 V，通電時(shí)不能用手接觸裸露的導(dǎo)線和接線柱。
3．為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時(shí)，先用最大量程擋試測，大致確定被測電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量。
數(shù)據(jù) 處理 1．由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析變壓器原、副線圈兩端電壓U1、U2之比與原、副線圈的匝數(shù)n1、n2之比的關(guān)系。
2．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：原、副線圈的電壓比等于原、副線圈的匝數(shù)比。
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，造成誤差使U2略小于U1。
2．原、副線圈有電阻，原、副線圈中的焦耳熱損耗(銅損)，造成誤差使U2略小于U1。
3．鐵芯中有磁損耗，在交變磁場的作用下產(chǎn)生渦流，造成誤差使U2略小于U1。
4．多用電表的讀數(shù)存在偶然誤差。
實(shí)驗(yàn)類型·全突破
類型1　教材原型實(shí)驗(yàn)
[典例1]　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)的關(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)。
A．干電池組 B．學(xué)生電源
C．多用電表 D．直流電壓表
E．滑動電阻器 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
(2)下列說法正確的是________(選填字母代號)。
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．要研究副線圈匝數(shù)對副線圈電壓的影響，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．測量電壓時(shí)，先用最大量程試測，大致確定電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量
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
(3)該同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)得到了如下表所示的實(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： _______________________________________________________________________________________。
實(shí)驗(yàn)次數(shù) n1/匝 n2/匝 U1/V U2/V
1 1 600 400 12.1 2.90
2 800 400 10.2 4.95
3 400 200 11.9 5.92
在誤差允許的范圍內(nèi)，原、副線
圈的電壓之比等于原、副線圈的匝數(shù)之比，即＝
[解析]　(1)實(shí)驗(yàn)中，必須要有學(xué)生電源提供交流電，B需要；學(xué)生電源本身可以調(diào)節(jié)電壓，不需要使用滑動變阻器，需要用多用電表測量電壓，C需要；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)，G需要。綜上所述，需要的實(shí)驗(yàn)器材為B、C、G。
(2)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；要研究副線圈匝數(shù)對副線圈電壓的影響，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，測量副線圈電壓時(shí)，先用最大量程試測，大致確定電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量，故C正確；變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，即不計(jì)各種損耗，在原線圈上將電能轉(zhuǎn)化成磁場能，在副線圈上將磁場能轉(zhuǎn)化成電能，鐵芯起到傳遞磁場能的作用，不是鐵芯導(dǎo)電來傳輸電能，故D錯(cuò)誤。
(3)通過數(shù)據(jù)計(jì)算可得，在誤差允許的范圍內(nèi)，原、副線圈的電壓之比等于原、副線圈的匝數(shù)之比，即＝。
[典例2]　某物理小組欲探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系，提供的實(shí)驗(yàn)器材有：學(xué)生電源、可拆變壓器、交流電壓表、若干導(dǎo)線。
圖甲為實(shí)驗(yàn)原理圖，在原線圈A、B兩端加上電壓，用電壓表分別測量原、副線圈兩端的電壓，測量數(shù)據(jù)如表：
實(shí)驗(yàn) 序號 原線圈匝數(shù)n1＝400 原線圈兩端電壓U1(V) 副線圈匝數(shù)n2＝200 副線圈兩端電壓U2(V) 副線圈匝數(shù)n3＝1 400
副線圈兩端電壓U3(V)
1 5.8 2.9 20.3
2 8.0 4.0 28.0
3 12.6 6.2 44.1
請回答下列問題：
(1)在圖乙中，應(yīng)將A、B分別與________(選填“a、b”或“c、d”)連接。
(2)根據(jù)上表數(shù)據(jù)得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，變壓器原、副線圈的電壓之比等于______________________。
c、d
原、副線圈的匝數(shù)之比
(3)在實(shí)驗(yàn)序號為2的測量中，若把圖丙中的可移動鐵芯取走，副線圈匝數(shù)n2＝200，則副線圈兩端電壓________(填正確答案標(biāo)號)。
A．一定小于4.0 V
B．一定等于4.0 V
C．一定大于4.0 V
A
[解析]　(1)在探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，原線圈兩端應(yīng)接入交變電流，故應(yīng)將A、B分別與c、d連接。
(2)根據(jù)題表中數(shù)據(jù)可得，在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，＝，＝，得出結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，變壓器原、副線圈的電壓之比等于原、副線圈的匝數(shù)之比。
(3)若把題圖丙中的可移動鐵芯取走，磁損耗變大，原線圈中磁通量變化率比副線圈磁通量變化率大，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知，副線圈兩端電壓一定小于4.0 V，故選A。
類型2　拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)
[典例3]　功放內(nèi)部的變壓器一般為環(huán)狀，簡稱環(huán)牛。某同學(xué)利用環(huán)牛探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數(shù)之間的關(guān)系(環(huán)牛效率極高，可看成理想變壓器，其示意圖如圖所示)。
(1)測量環(huán)牛的初級(原)、次級(副)線圈匝數(shù)n1、n2的方法是：先在閉合鐵芯上緊密纏繞n＝70匝漆包細(xì)銅線，并將理想交流電壓表1接在細(xì)銅線兩端；然后在初級線圈(左側(cè))上輸入有效值為U＝24.0 V的低壓交流電，再將理想交流電壓表2連接在次級線圈(右側(cè))上，若理想交流電壓表1的示數(shù)U1＝3.0 V，理想交流電壓表2的示數(shù)U2＝12.0 V，則次級線圈的匝數(shù)n2＝________。
280
(2)若在初級線圈(左側(cè))上接入電壓瞬時(shí)值u＝220sin 100πt (V)的電壓，則連接在次級線圈(右側(cè))上的理想交流電壓表2的示數(shù)為________ V。
(3)由于變壓器工作時(shí)有能量損失，實(shí)驗(yàn)中測得的原、副線圈的電壓比________(選填“大于”“等于”或“小于”)原、副線圈的匝數(shù)比。
110
大于
(4)(多選)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差的主要原因可能是________。
A．變壓器的鐵芯漏磁
B．原線圈所加電壓小
C．變壓器的鐵芯產(chǎn)生渦流
AC
[解析]　(1)根據(jù)理想變壓器變壓規(guī)律得＝，＝
解得n1＝560，n2＝280。
(2)初級線圈所接交流電壓的有效值
U＝＝220 V
根據(jù)理想變壓器變壓規(guī)律得＝
解得U2＝110 V。
(3)由于變壓器工作時(shí)有能量損失，導(dǎo)致副線圈電壓實(shí)際值比理論值小，故實(shí)驗(yàn)中測得的原、副線圈的電壓比大于原、副線圈的匝數(shù)比，即不是理想變壓器。
(4)變壓器的鐵芯漏磁，會造成副線圈電壓實(shí)際值比理論值小，故A正確；原線圈所加電壓小不是導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差的主要原因，故B錯(cuò)誤；變壓器的鐵芯產(chǎn)生渦流，會造成副線圈電壓實(shí)際值比理論值小，故C正確。故選AC。
創(chuàng)新點(diǎn)解讀　(1)實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新：設(shè)計(jì)多個(gè)副線圈，多重驗(yàn)證。
(2)實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新：利用功放中環(huán)牛的高效率，探究理想變壓器的變壓比。
[典例4]　(2023·重慶卷)一興趣小組擬研究某變壓器的輸入和輸出電壓之比，以及交流電頻率對輸出電壓的影響。如圖1為實(shí)驗(yàn)電路圖，其中L1和L2為變壓器的原、副線圈，S1和S2為開關(guān)，P為滑動變阻器RP的滑片，R為電阻箱，E為正弦式交流電
源(能輸出電壓峰值不變、頻率可調(diào)的交流電)。
(1)閉合S1，用多用電表交流電壓擋測量線圈L1兩端的電壓。滑片P向右滑動后，與滑動前相比，電表的示數(shù)________(選填 “變大”“不變”或“變小”)。
變大
(2)保持S2斷開狀態(tài)，調(diào)整E輸出的交流電頻率為50 Hz，滑動滑片P，用多用電表交流電壓擋測得線圈L1兩端的電壓為2 500 mV時(shí)，用示波器測得線圈L2兩端電壓u隨時(shí)間t的變化曲線如圖2所示，則線圈L1兩端與L2兩端的電壓比值為________(保留3位有效數(shù)字)。
12.6
(3)閉合S2，滑動P到某一位置并保持不變。分別在E輸出的交流電頻率為50 Hz、1 000 Hz的條件下，改變R的阻值，用多用電表交流電壓擋測量線圈L2兩端的電壓U，得到U-R關(guān)系曲線如圖3所示。用一個(gè)阻值恒為20 Ω的負(fù)載R0替換電阻箱R，由圖3可知，當(dāng)頻率為
1 000 Hz時(shí)，R0兩端的電壓為________ mV；當(dāng)頻率為50 Hz時(shí)，為保持R0兩端的電壓不變，需要將R0與一個(gè)阻值為______ Ω的電阻串聯(lián)。(均保留3位有效數(shù)字)
270
12.0
[解析]　(1)滑動變阻器RP是分壓式接法，閉合S1，滑片P向右滑動后，線圈L1兩端的電壓增大，用多用電表交流電壓擋測量線圈L1兩端的電壓與滑動前相比，電表的示數(shù)變大。
(2)保持S2斷開狀態(tài)，調(diào)整E輸出的交流電頻率為50 Hz，多用電表交流電壓擋測得線圈L1兩端的電壓為U1＝2 500 mV。由u-t圖像可得，線圈L2兩端的電壓為U2＝＝ mV，則線圈L1兩端與L2兩端的電壓比值為＝≈12.6。
(3)由題圖3可知，當(dāng)頻率為1 000 Hz時(shí)，R0＝20 Ω對應(yīng)的電壓為
270 mV；當(dāng)頻率為50 Hz時(shí)，要保證R0兩端電壓不變，即通過R0的電流不變，可以在題圖3上作出電流為13.5 mA的圖線，如圖所示，該圖線與50 Hz的U-R圖線的交點(diǎn)橫坐標(biāo)為32.0 Ω，即為R0與其串聯(lián)電阻的總阻值，故串聯(lián)電阻的阻值為12.0 Ω。
創(chuàng)新點(diǎn)解讀　本題的創(chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)?zāi)康纳?，以研究某變壓器的交流電頻率對輸出電壓的影響，替代探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)對點(diǎn)訓(xùn)練(十五)
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)(多選)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
題號
1
3
5
2
4
6
BC
(2)實(shí)驗(yàn)中，上圖中變壓器的原線圈接“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5.0 V時(shí)，則所接電源電壓擋位可能為________。
A．18.0 V B．10.0 V
C．5.0 V D．2.5 V
題號
1
3
5
2
4
6
　A
[解析]　(1)實(shí)驗(yàn)中，變壓器的原線圈應(yīng)接在低壓交流電源上；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交流電壓。故選BC。
(2)理想變壓器原、副線圈電壓和匝數(shù)的關(guān)系為＝；若變壓器的原線圈接“0、8”接線柱，副線圈接線“0、4”接線柱，則原、副線圈匝數(shù)比為＝2，則原線圈兩端電壓U1＝U2＝10 V；本題中可拆變壓器并非理想變壓器，存在漏磁現(xiàn)象，要使副線圈所接電壓表示數(shù)為5 V，則原線圈電壓必須大于10 V，故選A。
題號
1
3
5
2
4
6
2．(1)(多選)在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，下列器材在實(shí)驗(yàn)中不必用到的有________。
題號
1
3
5
2
4
6
A　　　 B　　 　　 C　　　　 　D
AC
(2)若在實(shí)驗(yàn)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________。
題號
1
3
5
2
4
6
實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4
U1/V 0.90 1.40 1.90 2.40
U2/V 2.00 3.01 4.02 5.02
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
B
[解析]　(1)該實(shí)驗(yàn)要用低壓交流電源和多用電表，所以不需要干電池和滑動變阻器。故選AC。
(2)已知N1＝400匝和N2＝800匝，表格中每組數(shù)據(jù)都可以看出電壓之比<＝，由此可知此變壓器不是理想變壓器，原因是漏磁，從而導(dǎo)致副線圈測量電壓小于理論值，故N2一定是原線圈，N1一定是副線圈，故選B。
題號
1
3
5
2
4
6
3．(2024·廣東汕頭二模)某興趣小組用如圖所示的可拆變壓器進(jìn)行“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。
題號
1
3
5
2
4
6
(1)該實(shí)驗(yàn)中變壓器原線圈接線柱接入學(xué)生電源應(yīng)該選擇哪種接法________；
A．直流接法 B．交流接法
(2)實(shí)驗(yàn)開始前，小藝同學(xué)沒有使用鐵芯組裝變壓器，而是直接將一個(gè)線圈接入電源，另外一個(gè)線圈接電壓表，保持電源輸入電壓、兩個(gè)線圈接入的匝數(shù)不變，逐漸將兩個(gè)線圈相互靠近的過程中，觀察到電壓表的讀數(shù)________(選填“變大”“變小”或“不變”)；
題號
1
3
5
2
4
6
B
變大
(3)在正確組裝變壓器后，甲、乙、丙三位同學(xué)分別利用控制變量法探究副線圈的電壓U2與原線圈電壓U1、原線圈的匝數(shù)n1、副線圈的匝數(shù)n2的關(guān)系，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成甲、乙、丙三幅圖像，則__________(選填“甲”“乙”或“丙”)同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有誤；
題號
1
3
5
2
4
6
乙
(4)(多選)小琳同學(xué)在某次實(shí)驗(yàn)中選擇廠家標(biāo)注匝數(shù)nA＝200匝的線圈A作為原線圈，廠家標(biāo)注匝數(shù)nB＝100匝的線圈B作為副線圈，分別接入不同輸入電壓U1，測得對應(yīng)的輸出電壓U2，得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示；分析下列可能的原因，你認(rèn)為正確的有________。
題號
1
3
5
2
4
6
實(shí)驗(yàn)次數(shù) nA/匝 nB/匝 U1/V U2/V
1 200 100 8.2 4.0
2 200 100 6.1 2.9
3 200 100 4.0 1.9
BC
A．原、副線圈的電壓的頻率不相等
B．變壓器線圈中有電流通過時(shí)會發(fā)熱
C．鐵芯在交變磁場的作用下會發(fā)熱
D．穿過副線圈的磁通量大于原線圈的磁通量
題號
1
3
5
2
4
6
[解析]　(1)A為直流接法，B為交流接法，而要探究變壓器的原理則必須使用交流電源，只有變化的電流才能產(chǎn)生變化的磁場。故選B。
(2)將線圈直接接入交流電源，則線圈中就會產(chǎn)生周期性變化的磁場，而將另一接了電壓表的線圈逐漸靠近接入電源中的線圈時(shí)，接了電壓表的線圈中的磁通量就會發(fā)生變化，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝n＝nS可知，越靠近通電線圈，接了電壓表的線圈所處的磁場就越強(qiáng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大，因此可知電壓表的讀數(shù)將變大。
題號
1
3
5
2
4
6
(3)根據(jù)變壓器原、副線圈匝數(shù)與電壓的關(guān)系＝可得U2＝，則可知在原、副線圈匝數(shù)比一定的情況下，副線圈中的電壓與原線圈中的電壓成正比，圖像為過原點(diǎn)的傾斜直線；而當(dāng)原線圈的匝數(shù)以及原線圈中的電壓一定時(shí)，副線圈中的電壓與副線圈的匝數(shù)成正比，圖像為過原點(diǎn)的一條傾斜直線；若原線圈中的電壓與副線圈的匝數(shù)一定時(shí)，副線圈中的電壓與原線圈的匝數(shù)成反比，即副線圈中的電壓與原線圈匝數(shù)倒數(shù)的圖像為一條過原點(diǎn)的傾斜直線，因此實(shí)驗(yàn)結(jié)果有誤的為乙。故選乙。
題號
1
3
5
2
4
6
(4)由題表中數(shù)據(jù)可知，原、副線圈的匝數(shù)比小于原、副線圈中的電壓之比，即有電能的損失。變壓器不會改變電壓的頻率，故A錯(cuò)誤；根據(jù)電流的熱效應(yīng)可知，當(dāng)有電流通過線圈時(shí)，線圈會發(fā)熱，從而造成電能的損失，線圈多為銅線繞制，俗稱銅損，故B正確；鐵芯在交變磁場中會產(chǎn)生渦流，而根據(jù)電流的熱效應(yīng)可知鐵芯會發(fā)熱，從而造成電能的損失，俗稱鐵損，故C正確；因?yàn)殍F芯對磁場的約束不嚴(yán)密，有“漏磁”，因此穿過副線圈的磁通量一定小于原線圈的磁通量，即磁通量有損失，俗稱磁損，故D錯(cuò)誤。
題號
1
3
5
2
4
6
4．有一個(gè)教學(xué)用的可拆變壓器，其鐵芯粗細(xì)一致，如圖甲所示。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”電阻擋先后測量了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。
題號
1
3
5
2
4
6
24　
A
題號
1
3
5
2
4
6
(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(shí)驗(yàn)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)。
題號
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繞制
n
[解析]　(1)多用電表電阻擋讀數(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，橫截面積和電阻率相同時(shí)，導(dǎo)線越長，電阻越大，因?yàn)锳的電阻比B的大，所以A線圈的匝數(shù)多。
(2)③因?yàn)橐獪y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。
④根據(jù)變壓器電壓比等于匝數(shù)比，有＝，所以nA＝n。
題號
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6
5．(2024·北京朝陽區(qū)質(zhì)檢)某同學(xué)用可拆變壓器探究“變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”。
(1)該同學(xué)將原線圈接一學(xué)生電源的交流電壓輸出端，并使用交流電壓表分別測量原、副線圈兩端的電壓，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示。
題號
1
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6
實(shí)驗(yàn)序號 原線圈匝數(shù)n1 副線圈匝數(shù)n2 原線圈電壓U1/V 副線圈電壓U2/V
1 400 200 4.22 2.10
2 400 800 4.22 8.36
3 400 1 600 4.22 16.83
根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到的結(jié)論為：在誤差允許的范圍內(nèi)，_________________________________________。
(2)該同學(xué)利用(1)中第2組數(shù)據(jù)對應(yīng)的原、副線圈中的副線圈給一標(biāo)有“3.8 V　0.3 A”字樣的小燈泡供電，發(fā)現(xiàn)小燈泡并沒有被燒壞。測量此時(shí)小燈泡兩端的電壓約為3.00 V，并不是8.36 V，其原因主要是________________________________________。
題號
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6
變壓器原、
副線圈的電壓比等于匝數(shù)比
副線圈有電阻，分得了一部分電壓
(3)(多選)可拆變壓器鐵芯是由相互絕緣的薄硅鋼片疊壓而成的。如圖甲所示，原線圈接交流電源，副線圈接入小燈泡。第一次，緩緩移動鐵芯橫條使鐵芯完全閉合；第二次，另取一塊與變壓器鐵芯橫條尺寸相同的普通鐵塊替換鐵芯橫條，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。兩次均觀察到小燈泡由暗變亮。以下說法正確的是________。
題號
1
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2
4
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BC
題號
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2
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6
A．第二次實(shí)驗(yàn)中小燈泡更亮些
B．用普通鐵塊和用鐵芯橫條相比，普通鐵塊更容易發(fā)熱
C．無論用普通鐵塊還是用鐵芯橫條，流經(jīng)小燈泡的電流均為交變電流
題號
1
3
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6
(4)如圖乙所示的電路中，電壓為U0的交流電源通過阻值為R0的定值電阻與一理想變壓器的原線圈連接，一可變電阻R與該變壓器的副線圈連接，原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2。若保持U0不變，將可變電阻R的阻值增大，則流經(jīng)原線圈的電流______(選填“增大”“減小”或“不變”)；當(dāng)可變電阻R的阻
值為___________(用n1、n2和R0表示)時(shí)，可變
電阻R的功率最大。
減小
　R0
[解析]　(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到的結(jié)論為：在誤差允許的范圍內(nèi)，變壓器原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比。
(2)副線圈有電阻，會分得一定電壓，導(dǎo)致副線圈輸出電壓即小燈泡兩端電壓小于開路電壓。
題號
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2
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6
(3)鐵芯橫條與普通鐵塊都是導(dǎo)磁材料，鐵芯閉合后，減小了漏磁，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢增大，小燈泡變亮。變壓器鐵芯是由相互絕緣的薄硅鋼片疊壓而成的，而不是采用一整塊硅鋼，這樣設(shè)計(jì)可以減小渦流，提高變壓器的效率，用普通鐵塊和用鐵芯橫條相比，普通鐵塊由于渦流更容易發(fā)熱，變壓器效率低一些，故第一次實(shí)驗(yàn)中小燈泡更亮些，A錯(cuò)誤，B正確；無論用普通鐵塊還是用鐵芯橫條，副線圈中都是交變電流，流經(jīng)小燈泡的電流均為交變電流，C正確。
題號
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6
(4)在原、副線圈匝數(shù)比一定的情況下，R增大，副線圈電流I2減小，由變壓器變流公式＝可知，流經(jīng)原線圈的電流I1減小；把變壓器和R等效為一個(gè)電阻R′，R0當(dāng)作電源內(nèi)阻，則輸出功率P＝R′＝，當(dāng)內(nèi)、外電阻R0和R′相等時(shí)，輸出功率最大，根據(jù)＝，得＝，代入＝，解得R＝R′＝R0。
題號
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6．某實(shí)驗(yàn)小組用可拆變壓器探究“變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”。
(1)由于交變電流的電壓是變化的，所以實(shí)驗(yàn)中測量的是電壓的________值(選填“平均”“有效”或“最大”)；某次實(shí)驗(yàn)操作，副線圈所接多用電表的讀數(shù)如圖所示，
其對應(yīng)的選擇開關(guān)指在交流電壓10 V
擋，則此時(shí)電表讀數(shù)為________。
題號
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有效
4.8 V
(2)某次實(shí)驗(yàn)中，用匝數(shù)na＝400匝和nb＝800匝的線圈實(shí)驗(yàn)，測量的數(shù)據(jù)如下表所示，下列說法中正確的是________。
題號
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Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
A．原線圈的匝數(shù)為na，用較粗導(dǎo)線繞制
B．副線圈的匝數(shù)為na，用較細(xì)導(dǎo)線繞制
C．原線圈的匝數(shù)為nb，用較細(xì)導(dǎo)線繞制
D．副線圈的匝數(shù)為nb，用較粗導(dǎo)線繞制
C
(3)為了減小能量傳遞過程中的損失，鐵芯是由相互絕緣的硅鋼片平行疊成。作為鐵芯橫檔的硅鋼片應(yīng)按照下列哪種方法設(shè)計(jì)________。
題號
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3
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2
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6
A　 　　B　　 　C　 　　D
D
[解析]　(1)由于交變電流的電壓是變化的，所以實(shí)驗(yàn)中測量的是電壓的有效值；多用電表所選擇擋位為交流電壓10 V擋，由題圖可知，此時(shí)電表讀數(shù)為4.8 V。
(2)由表格數(shù)據(jù)可知，略大于，考慮到實(shí)驗(yàn)中所用變壓器并非理想變壓器，即存在能量損失，使得原、副線圈電壓之比略大于匝數(shù)比，所以原線圈的匝數(shù)為nb，副線圈的匝數(shù)為na；而副線圈兩端電壓較小，則電流較大，所以副線圈所用導(dǎo)線應(yīng)較粗，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。
題號
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(3)由于變壓器工作時(shí)在鐵芯中存在變化的磁通量，為了減小能量傳遞過程中的損失，應(yīng)盡可能使鐵芯中不產(chǎn)生較大的渦流。畫出鐵芯橫檔如圖所示，根據(jù)磁場的分布規(guī)律可知，變壓器鐵芯中磁感線均平行于平面adhe，產(chǎn)生的渦流所在平面均垂直于平面adhe，則要減小渦流，又不影響鐵芯中磁場分布，硅鋼片應(yīng)平行于平面abfe或adhe，又因?yàn)楣桎撈苤?，且粘合成塊，若平行于平面abfe，則易變形，故硅鋼片只能平行于平面adhe放置，故選D。
題號
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謝 謝 ！

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