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3.3 练习1　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
1.[2025·福建三明一中月考]变压器上的原、副线圈之间并没有导线直接连接，却可以将电能从原线圈的电路输送到副线圈的电路。无线充电技术中的一种就是基于变压器的原理产生的，只不过变压器磁场的回路是铁芯，而无线充电装置磁场的回路是空气。如图所示，无线充电器正在对手机进行无线充电。下列说法中，正确的是(　B　)
A. 在变压器原、副线圈上不存在能量的转化
B. 在变压器原线圈上电场能转化成磁场能
C. 手机必须与无线充电器贴合才能进行无线充电
D. 用无线充电器给手机充电的过程中是没有能量损耗的
【解析】无线充电技术与变压器都是利用电磁感应原理，在变压器原线圈上把电场能转化为磁场能，在副线圈上把磁场能转化为电场能，A错误，B正确；当受电线圈没有对准供电线圈(二者没有完全重合)时，也有变化的磁场通过受电线圈引起磁通量变化，也可以进行无线充电，C错误；用无线充电器给手机充电的过程中是有能量损耗的，有一小部分磁场能在空间中耗散，D错误。
2.如图所示，图甲中有两条不平行的轨道而图乙中的两条轨道是平行的，轨道与变压器绕线的电阻相同，其余电阻不计。现使金属棒MN在轨道上向右匀速平动，关于棒运动的过程，下列说法中正确的是(　D　)
A. L1、L2都发光，只是亮度不同
B. L1、L2都不发光
C. L2发光，L1不发光
D. L1发光，L2不发光
【解析】两图右边线圈中的电流是金属棒MN切割磁感线引起的，图甲产生的是变化的电流，会在线圈中引起磁通量的变化，在左边线圈中会产生感应电流，灯L1会亮，而图乙产生的是恒定电流，在右边线圈中产生恒定的磁通量，在左边线圈中不会产生感应电流，灯L2不会亮，D正确。
3.[2025·安徽合肥一中月考]某小组用图甲所示的可拆变压器探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系，在实验时组装的变压器如图乙所示。在铁芯上原、副线圈接入的匝数分别为n1＝800匝和n2＝200匝，原线圈两端与正弦式交流电源相连，用交流电压表测得原、副线圈两端的电压分别为10 V和0.8 V，这与其他小组得出的实验结论明显不一致。下列关于这个小组实验结论出现明显偏差的原因，正确的是(　D　)
A. 副线圈的匝数太少
B. 副线圈的电阻太小
C. 原线圈的匝数太多，电阻过大
D. 没有将铁芯B安装在铁芯A上
【解析】理想变压器的铁芯必须构成闭合磁路，这个小组实验结论出现明显偏差的原因，最有可能是没有将铁芯B安装在铁芯A上，导致通过副线圈n2的磁通量减少，副线圈两端的电压减小，D正确。
4.[2024·诸暨中学月考]如图所示为“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中的可拆变压器结构。
(1)变压器的铁芯，它的结构和材料是　D　(填选项前的字母)。
A. 整块硅钢铁芯
B. 整块不锈钢铁芯
C. 绝缘的铜片叠成
D. 绝缘的硅钢片叠成
(2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数　少　(填“多”或“少”)。
(3)选用匝数na＝400匝和nb＝800匝的变压器得到的实验测量数据如表：
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
根据测量数据可判断原线圈匝数为　800　(填“400”或“800”)匝。
【解析】(1)观察变压器的铁芯，它的结构是绝缘的硅钢片叠成，D正确。
(2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，由可知，匝数少的电流大，则导线越粗，即导线粗的线圈匝数少。
(3)表格中每组数据都可以看出匝数之比近似等于电压之比，但该变压器非理想变压器，由于有漏磁，所以副线圈测量电压应该小于理论变压值，即nb为输入端，na为输出端，原线圈匝数为800。
5.在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中：
(1)实验室中有下列器材：
A. 可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)
B. 条形磁铁
C. 直流电源
D. 多用电表
E. 开关、导线若干
在本实验中，上述器材不需要的有　BC　(填器材前的选项字母)，还需用到的器材有　低压交流电源　。
(2)某学生做实验时，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压　增大　(填“增大”“减小”或“不变”)；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压　减小　(填“增大”“减小”或“不变”)；上述探究过程采用的实验方法是　控制变量法　。
【解析】(1)题中所述器材在本实验中不需要的有条形磁铁和直流电源，即B、C；还需用到的器材是低压交流电源。
(2)某学生做实验时，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，因原、副线圈电压和匝数成正比，即，则会观察到副线圈两端的电压增大；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，由，可知将观察到副线圈两端的电压减小；上述探究过程采用的实验方法是控制变量法。
6.小沈在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，变压器所用接线柱为 “0，400”和“0，800”，实验测量数据如下表所示：
U1/V 1.80 2.80 3.80 4.90
U2/V 4.00 6.01 8.02 9.98
(1)根据测量数据可判断连接电源的接线柱是　0，800　(填“0，400”或“0，800”)。
(2)实验时，小沈听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，他做出如下猜想，其中正确的是　C　(填选项前的字母)。
A. “嗡嗡”声来自交变电流在线圈中产生变化磁场时发出的
B. “嗡嗡”声来自副线圈中电流流动的声音
C. 交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声
D. 若去掉铁芯，“嗡嗡”声马上消失，也能完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验
【解析】(1)由于实际的可拆变压器有铜损和铁损，漏磁等，导致副线圈输出电压小于理想变压器输出电压，因此由测量数据可判断U2是电源电压，连接电源的线圈是 “0，800”。
(2)听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，其原因是交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声，A、B错误，C正确；若去掉铁芯，“嗡嗡”声马上消失，变压器中没有磁路，就不能完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验，D错误。
7.[2024·湖北黄冈中学期中] (1)某同学在做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验时，用学生电源提供给如图甲所示变压器原线圈的电压为5 V，用演示电表交流50 V挡测量副线圈电压时示数如图乙所示，则变压器的原、副线圈匝数之比可能是　D　(填选项前的字母)。
A. 5∶8 B. 5∶16
C. 1∶14 D. 1∶8
(2)街上常见到的变压器是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，则　副线圈　(填“原线圈”或“副线圈”)应该使用较粗的导线。
【解析】(1)由电压表读数的方法可知，该变压器的输出电压为40 V，所以变压器的原、副线圈匝数之比，D正确，A、B、C错误。
(2)理想变压器原、副线圈的电压与匝数成正比，当只有一个原线圈和一个副线圈时，电流与匝数成反比，街头见到的变压器是降压变压器，所以副线圈的匝数比原线圈的匝数少，副线圈的电流较大，应该使用较粗的导线。
8.[2024·天津一中月考]某实验小组利用学生电源、小型可拆变压器、交流电压表、导线等器材进行变压器线圈两端电压与匝数关系的探究实验。根据实验原理图连接电路，如图所示，在原线圈两端依次加上不同的电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，实验数据如表所示：
实验 次序 原线圈匝数n1＝800，原线圈两端电压U1/V 副线圈匝数n2＝600，副线圈两端电压U2/V 副线圈匝数n3＝　　　，副线圈两端电压U3/V
1 5.6 4.2 2.8
2 9.7 7.3 4.8
3 13.7 10.3 6.8
(1)请你用笔画线代替导线完成图中的电路连接。
(2)根据实验数据，可以得出实验结论：变压器线圈两端电压与匝数的关系为 　(用题中给出的字母表示)。
(3)根据表中的数据知副线圈匝数n3＝　400　。　
【解析】(1)电路连接如图所示。
(2)由第一组数据得，可得；由第二组数据得≈1.33，≈1.33，可得；由第三组数据得≈1.33，≈1.33，可得。
(3)由上面三组数据可以得到变压器线圈两端电压与匝数的关系为，由，可得n3＝·n1＝×800＝400。(共26张PPT)
三、变压器
练习1　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
交变电流
第三章
高中物理 选择性必修 第二册
必 备 知 识 练
1.[2025·福建三明一中月考]变压器上的原、
副线圈之间并没有导线直接连接，却可以将电
能从原线圈的电路输送到副线圈的电路。无线
充电技术中的一种就是基于变压器的原理产生
的，只不过变压器磁场的回路是铁芯，而无线
充电装置磁场的回路是空气。如图所示，无线充电器正在对手
机进行无线充电。下列说法中，正确的是(　　)
A. 在变压器原、副线圈上不存在能量的转化
B. 在变压器原线圈上电场能转化成磁场能
C. 手机必须与无线充电器贴合才能进行无线充电
D. 用无线充电器给手机充电的过程中是没有能量损耗的
B
【解析】无线充电技术与变压器都是利用电磁感应原理，在变压器原线圈上把电场能转化为磁场能，在副线圈上把磁场能转化为电场能，A错误，B正确；当受电线圈没有对准供电线圈(二者没有完全重合)时，也有变化的磁场通过受电线圈引起磁通量变化，也可以进行无线充电，C错误；用无线充电器给手机充电的过程中是有能量损耗的，有一小部分磁场能在空间中耗散，D错误。
2.如图所示，图甲中有两条不平行的轨道而图乙中的两条轨道是平行的，轨道与变压器绕线的电阻相同，其余电阻不计。现使金属棒MN在轨道上向右匀速平动，关于棒运动的过程，下
列说法中正确的是(　　)
A. L1、L2都发光，只是亮度不同
B. L1、L2都不发光
C. L2发光，L1不发光
D. L1发光，L2不发光
D
【解析】两图右边线圈中的电流是金属棒MN切割磁感线引起的，图甲产生的是变化的电流，会在线圈中引起磁通量的变化，在左边线圈中会产生感应电流，灯L1会亮，而图乙产生的是恒定电流，在右边线圈中产生恒定的磁通量，在左边线圈中不会产生感应电流，灯L2不会亮，D正确。
3.[2025·安徽合肥一中月考]某小组用图甲所示的可拆变压器探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系，在实验时组装的变压器如图乙所示。在铁芯上原、副线圈接入的匝数分别为n1＝800匝和n2＝200匝，原线圈两端与正弦式交流电源相连，用交流电压表测得原、副线圈两端的电压分别为10 V和0.8 V，这与其他小组得出的实验结论明显不一致。下列关于这个小组实验结论出现明显偏差的原因，正确的是
(　　)
A. 副线圈的匝数太少
B. 副线圈的电阻太小
C. 原线圈的匝数太多，电阻过大
D. 没有将铁芯B安装在铁芯A上
【解析】理想变压器的铁芯必须构成闭合磁路，这个小组实验结论出现明显偏差的原因，最有可能是没有将铁芯B安装在铁芯A上，导致通过副线圈n2的磁通量减少，副线圈两端的电压减小，D正确。
D
4.[2024·诸暨中学月考]如图所示为“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中的可拆变压器结构。
(1)变压器的铁芯，它的结构和材料是__________(填选项前的字母)。
A. 整块硅钢铁芯
B. 整块不锈钢铁芯
C. 绝缘的铜片叠成
D. 绝缘的硅钢片叠成
D
(2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数__________(填“多”或“少”)。
(3)选用匝数na＝400匝和nb＝800匝的变压器得到的实验测量数据如表：
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
少
根据测量数据可判断原线圈匝数为__________(填“400”或“800”)匝。
800
【解析】(1)观察变压器的铁芯，它的结构是绝缘的硅钢片叠成，D正确。
(2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，由可知，匝数少的电流大，则导线越粗，即导线粗的线圈匝数少。
(3)表格中每组数据都可以看出匝数之比近似等于电压之比，但该变压器非理想变压器，由于有漏磁，所以副线圈测量电压应该小于理论变压值，即nb为输入端，na为输出端，原线圈匝数为800。
关 键 能 力 练
5.在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中：
(1)实验室中有下列器材：
A. 可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)
B. 条形磁铁
C. 直流电源
D. 多用电表
E. 开关、导线若干
在本实验中，上述器材不需要的有__________(填器材前的选项字母)，还需用到的器材有________________。
BC
低压交流电源
(2)某学生做实验时，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压__________(填“增大”“减
小”或“不变”)；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线
圈的匝数，观察到副线圈两端的电压__________(填“增大”
“减小”或“不变”)；上述探究过程采用的实验方法是_______________。
增大
减小
控制变量法
【解析】(1)题中所述器材在本实验中不需要的有条形磁铁和直流电源，即B、C；还需用到的器材是低压交流电源。
(2)某学生做实验时，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，因原、副线圈电压和匝数成正比，即，则会观察到副线圈两端的电压增大；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，由，可知将观察到副线圈两端的电压减小；上述探究过程采用的实验方法是控制变量法。
6.小沈在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，变压器所用接线柱为 “0，400”和“0，800”，实验测量数据如下表所示：
U1/V 1.80 2.80 3.80 4.90
U2/V 4.00 6.01 8.02 9.98
(1)根据测量数据可判断连接电源的接线柱是__________(填“0，400”或“0，800”)。
0，800
(2)实验时，小沈听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，他做出如下猜想，其中正确的是__________(填选项前的字母)。
A. “嗡嗡”声来自交变电流在线圈中产生变化磁场时发出的
B. “嗡嗡”声来自副线圈中电流流动的声音
C. 交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声
D. 若去掉铁芯，“嗡嗡”声马上消失，也能完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验
C
【解析】(1)由于实际的可拆变压器有铜损和铁损，漏磁等，导致副线圈输出电压小于理想变压器输出电压，因此由测量数据可判断U2是电源电压，连接电源的线圈是 “0，800”。
(2)听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，其原因是交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声，A、B错误，C正确；若去掉铁芯，“嗡嗡”声马上消失，变压器中没有磁路，就不能完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验，D错误。
7.[2024·湖北黄冈中学期中] (1)某同学在做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验时，用学生电源提供给如图甲所示变压器原线圈的电压为5 V，用演示电表交流50 V挡测量副线圈电压时示数如图乙所示，则变压器的原、副线圈匝数之比可能是__________(填选项前的字母)。
A. 5∶8
B. 5∶16
C. 1∶14
D. 1∶8
D
(2)街上常见到的变压器是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，则__________(填“原线圈”或“副线圈”)应该使用较粗的导线。
【解析】(1)由电压表读数的方法可知，该变压器的输出电压为40 V，所以变压器的原、副线圈匝数之比， D正确，A、B、C错误。
(2)理想变压器原、副线圈的电压与匝数成正比，当只有一个原线圈和一个副线圈时，电流与匝数成反比，街头见到的变压器是降压变压器，所以副线圈的匝数比原线圈的匝数少，副线圈的电流较大，应该使用较粗的导线。
副线圈
8.[2024·天津一中月考]某实验小
组利用学生电源、小型可拆变压
器、交流电压表、导线等器材进行
变压器线圈两端电压与匝数关系的
探究实验。根据实验原理图连接电
路，如图所示，在原线圈两端依次加上不同的电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，实验数据如表所示：
实验 次序 原线圈匝数n1＝800，原线圈两端电压U1/V 副线圈匝数n2＝600，副线圈两端电压U2/V 副线圈匝数n3＝　　　 ，副线圈两端电压U3/V
1 5.6 4.2 2.8
2 9.7 7.3 4.8
3 13.7 10.3 6.8
(1)请你用笔画线代替导线完成图中的电路连接。
(2)根据实验数据，可以得出实验结论：变压器线圈两端电压与
匝数的关系为_________(用题中给出的字母表示)。
(3)根据表中的数据知副线圈匝数n3＝__________。　

400
【解析】(1)电路连接如图所示。
(2)由第一组数据得，可得；由第二组数据得≈1.33，≈1.33，可得；由第三组数据得≈1.33，≈1.33，可得。
(3)由上面三组数据可以得到变压器线圈两端电压与匝数的关系为，由，可得n3＝·n1＝×800＝400。3.3 练习1　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
1.[2025·福建三明一中月考]变压器上的原、副线圈之间并没有导线直接连接，却可以将电能从原线圈的电路输送到副线圈的电路。无线充电技术中的一种就是基于变压器的原理产生的，只不过变压器磁场的回路是铁芯，而无线充电装置磁场的回路是空气。如图所示，无线充电器正在对手机进行无线充电。下列说法中，正确的是(　 )
A. 在变压器原、副线圈上不存在能量的转化
B. 在变压器原线圈上电场能转化成磁场能
C. 手机必须与无线充电器贴合才能进行无线充电
D. 用无线充电器给手机充电的过程中是没有能量损耗的
2.如图所示，图甲中有两条不平行的轨道而图乙中的两条轨道是平行的，轨道与变压器绕线的电阻相同，其余电阻不计。现使金属棒MN在轨道上向右匀速平动，关于棒运动的过程，下列说法中正确的是(　 )
A. L1、L2都发光，只是亮度不同
B. L1、L2都不发光
C. L2发光，L1不发光
D. L1发光，L2不发光
3.[2025·安徽合肥一中月考]某小组用图甲所示的可拆变压器探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系，在实验时组装的变压器如图乙所示。在铁芯上原、副线圈接入的匝数分别为n1＝800匝和n2＝200匝，原线圈两端与正弦式交流电源相连，用交流电压表测得原、副线圈两端的电压分别为10 V和0.8 V，这与其他小组得出的实验结论明显不一致。下列关于这个小组实验结论出现明显偏差的原因，正确的是(　 )
A. 副线圈的匝数太少
B. 副线圈的电阻太小
C. 原线圈的匝数太多，电阻过大
D. 没有将铁芯B安装在铁芯A上
4.[2024·诸暨中学月考]如图所示为“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中的可拆变压器结构。
(1)变压器的铁芯，它的结构和材料是 (填选项前的字母)。
A. 整块硅钢铁芯
B. 整块不锈钢铁芯
C. 绝缘的铜片叠成
D. 绝缘的硅钢片叠成
(2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数 (填“多”或“少”)。
(3)选用匝数na＝400匝和nb＝800匝的变压器得到的实验测量数据如表：
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
根据测量数据可判断原线圈匝数为 (填“400”或“800”)匝。
5.在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中：
(1)实验室中有下列器材：
A. 可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)
B. 条形磁铁
C. 直流电源
D. 多用电表
E. 开关、导线若干
在本实验中，上述器材不需要的有 (填器材前的选项字母)，还需用到的器材有 。
(2)某学生做实验时，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压 (填“增大”“减小”或“不变”)；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压 (填“增大”“减小”或“不变”)；上述探究过程采用的实验方法是 。
6.小沈在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，变压器所用接线柱为 “0，400”和“0，800”，实验测量数据如下表所示：
U1/V 1.80 2.80 3.80 4.90
U2/V 4.00 6.01 8.02 9.98
(1)根据测量数据可判断连接电源的接线柱是 (填“0，400”或“0，800”)。
(2)实验时，小沈听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，他做出如下猜想，其中正确的是 (填选项前的字母)。
A. “嗡嗡”声来自交变电流在线圈中产生变化磁场时发出的
B. “嗡嗡”声来自副线圈中电流流动的声音
C. 交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声
D. 若去掉铁芯，“嗡嗡”声马上消失，也能完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验
7.[2024·湖北黄冈中学期中] (1)某同学在做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验时，用学生电源提供给如图甲所示变压器原线圈的电压为5 V，用演示电表交流50 V挡测量副线圈电压时示数如图乙所示，则变压器的原、副线圈匝数之比可能是 (填选项前的字母)。
A. 5∶8 B. 5∶16
C. 1∶14 D. 1∶8
(2)街上常见到的变压器是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，则 (填“原线圈”或“副线圈”)应该使用较粗的导线。
8.[2024·天津一中月考]某实验小组利用学生电源、小型可拆变压器、交流电压表、导线等器材进行变压器线圈两端电压与匝数关系的探究实验。根据实验原理图连接电路，如图所示，在原线圈两端依次加上不同的电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，实验数据如表所示：
实验 次序 原线圈匝数n1＝800，原线圈两端电压U1/V 副线圈匝数n2＝600，副线圈两端电压U2/V 副线圈匝数n3＝　　　，副线圈两端电压U3/V
1 5.6 4.2 2.8
2 9.7 7.3 4.8
3 13.7 10.3 6.8
(1)请你用笔画线代替导线完成图中的电路连接。
(2)根据实验数据，可以得出实验结论：变压器线圈两端电压与匝数的关系为 (用题中给出的字母表示)。
(3)根据表中的数据知副线圈匝数n3＝ 。　

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