（浙江選考）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第10章 交變電流 實(shí)驗(yàn)13 探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系學(xué)案.doc

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實(shí)驗(yàn)13　探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)原理 原線圈通過電流時，鐵芯中產(chǎn)生磁場，由于交變電流的大小和方向都在不斷變化，鐵芯中的磁場也在不斷的變化，變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，副線圈中就存在輸出電壓。本實(shí)驗(yàn)通過改變原、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系。 實(shí)驗(yàn)器材 兩只多用電表(或兩只交直流數(shù)字電壓表)、學(xué)生電源(低壓交流電源)、開關(guān)、可拆變壓器、導(dǎo)線若干。 實(shí)驗(yàn)過程 1.多用電表交流電壓擋量程選擇及讀數(shù)：要先估計被測電壓的大致范圍，再選擇恰當(dāng)?shù)牧砍蹋舨恢辣粶y電壓的大致范圍，則應(yīng)選擇交流電的最大量程進(jìn)行測量。 2.可拆變壓器的組裝：把兩個線圈穿在鐵芯上，閉合鐵芯。 3.設(shè)計實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表： n1 n2 n3 n4 1 2 3 4.輸入、輸出端電壓的測量：用交流電壓表測量輸入、輸出電壓。 5.改變輸入端電壓，重新測量輸入、輸出端電壓：改變輸入電壓，輸出電壓也隨之改變，但是兩者的比值不變。 6.對調(diào)原、副線圈，重新測量輸入、輸出端電壓：對調(diào)原、副線圈后，輸出端電壓發(fā)生變化，兩者的比值為對調(diào)前的倒數(shù)。 7.改變線圈匝數(shù)，重新測量輸入、輸出端電壓：改變線圈匝數(shù)后，輸出電壓隨之變化，輸入、輸出電壓的比值也隨之變化。 8.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及結(jié)論得出：在誤差允許的范圍內(nèi)，變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)成正比，數(shù)學(xué)表達(dá)式為：＝。 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，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，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)牧砍踢M(jìn)行測量。 【例】　(20174月浙江選考)(1)為完成“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，必須要選用的是______(多選)。 A.有閉合鐵芯的原副線圈； B.無鐵芯的原副線圈； C.交流電源； D.直流電源； E.多用電表(交流電壓擋)； F.多用電表(交流電流擋)。 用匝數(shù)na＝60匝和nb＝120匝的變壓器，實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)如下表： Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90 Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98 根據(jù)測量數(shù)據(jù)可判斷連接電源的線圈是________(填na或nb)。 (2)用如圖1所示的裝置做“探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)，磁體從靠近線圈的上方靜止下落。當(dāng)磁體運(yùn)動到如圖所示的位置時，流過線圈的感應(yīng)電流方向從________(填“a到b”或“b到a”)。在磁體穿過整個線圈的過程中，傳感器顯示的電流i隨時間t的圖象應(yīng)該是________。 圖1 解析　(1)為了完成變壓器的實(shí)驗(yàn)探究，需要使用交流電源、多用電表(交流電壓擋)。為了讓變壓效果明顯需要含有閉合鐵芯的原、副線圈，因此正確答案為A、C、E； 由于有漏磁，所以副線圈測量電壓應(yīng)該小于理論變壓值，即nb為輸入端，na為輸出端。 (2)根據(jù)楞次定律可知，進(jìn)入電流方向與離開時電流方向相反，選項(xiàng)C錯誤；由于離開時速度比進(jìn)入速度快，即切割磁感線的感應(yīng)電流要大，選項(xiàng)A正確，B、D錯誤。 答案　(1)ACE　nb　(2)b到a　A 1.(201610月浙江選考)如圖2所示，在用可拆變壓器“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是________(填字母)。 圖2 A.用可拆變壓器，能方便地從不同接線柱上選取不同匝數(shù)的線圈 B.測量原、副線圈的電壓，可用“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中的直流電壓表 C.原線圈接0、8接線柱，副線圈接0、4接線柱，副線圈電壓大于原線圈電壓 D.為便于探究，先保持原線圈匝數(shù)和電壓不變，改變副線圈的匝數(shù)，研究其對副線圈電壓的影響 答案　AD 2.在“探究變壓器兩個線圈的電壓關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，操作步驟如下： ①將兩個線圈套到可拆變壓器的鐵芯上； ②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； ③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； ④將原線圈與副線圈對調(diào)，重復(fù)以上步驟。 (1)以上操作的合理順序是______(只填步驟前數(shù)字序號)； (2)如圖3所示，在實(shí)驗(yàn)中，兩線圈的匝數(shù)n1＝1 600，n2＝400，當(dāng)將n1做原線圈時，U1＝16 V，副線圈兩端電壓U2＝4 V；原線圈與副線圈對調(diào)后，當(dāng)U1′＝8 V時，U2′＝32 V，那么可初步確定，變壓器兩個線圈的電壓U1、U2與線圈匝數(shù)n1、n2的關(guān)系是________。 圖3 解析　(1)在“探究變壓器兩個線圈的電壓關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，首先將兩個線圈套到可拆變壓器的鐵芯上；再將匝數(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；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；最后將原線圈與副線圈對調(diào)，重復(fù)以上步驟； (2)兩線圈的匝數(shù)n1＝1 600，n2＝400，當(dāng)將n1做原線圈時，U1＝16 V，副線圈兩端電壓U2＝4 V；當(dāng)原線圈與副線圈對調(diào)后，U1′＝8 V時，U2′＝32 V，此時U2′為原線圈的電壓，而U1′為副線圈的電壓；由上數(shù)據(jù)可得：＝。 答案　(1)①③②④　(2)＝ 3.某同學(xué)選用匝數(shù)可調(diào)的可拆變壓器來“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，變壓器原線圈兩端所接的電源應(yīng)是電壓為12 V的低壓________(選填“交流電源”或“直流電源”)。先保持原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓________(選填“增大”“減小”或“不變”)；然后再保持副線圈的匝數(shù)不變，增加原線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓________(選填“增大”“減小”或“不變”)。上述探究副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系中采用的實(shí)驗(yàn)方法是________(選填“控制變量法”“轉(zhuǎn)換法”或“類比法”)。 解析　變壓器的工作原理是互感現(xiàn)象，故原線圈兩端所接的電源應(yīng)是電壓為12 V的低壓交流電源；根據(jù)變壓比公式＝，保持原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓增大；根據(jù)變壓比公式＝，保持副線圈的匝數(shù)不變，增加原線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓減??；上述探究副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系中采用的實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法。 答案　交流電源　增大　減小　控制變量法