人教版 (2019)选择性必修 第二册3 变压器第2课时练习题

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基础达标练
1．在探究变压器电压与匝数的关系实验中，某同学利用“教学用可拆变压器”进行探究。
(1)下列器材中，实验需要的器材是_BEG__。(填字母)
A．干电池
B．低压交流电源
C．220 V交流电源
D．条形磁铁
E．可拆变压器及导线
F．直流电压表
G．多用电表
(2)下列实验操作，说法正确的是_A__。(填字母)
A．为了人身安全，原线圈只能用低压交流电源，且电压不超过12 V
B．实验通电时，因电压较低可用手接触裸露导线、接线柱检查电路
C．使用多用电表测电压时，量程从低到高，依次试测，最后选用合适挡位测量
解析：(1)变压器工作原理是互感，所以输入电流应为变化电流，为了安全，应用低压交流电压，所以选B；研究可拆变压器所以选E；由于测交变电流，所以应用交流电表，所以选G。(2)由于副线圈匝数可能大于原线圈匝数，所以输出电压可能大于36 V，所以应用低压交流电，A正确；通电后，输出电压可能比较大，所以不能用手接触裸露导线，B错误；测量时应从高到低依次测量，C错误。
2．(多选)如图所示，在用可拆变压器“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，下列说法正确的是( AD )
A．用可拆变压器，能方便地从不同接线柱上选取不同匝数的线圈
B．测量原、副线圈的电压，可用“测量电池的电动势和内阻”实验中的直流电压表
C．原线圈接0、8接线柱，副线圈接0、4接线柱，则副线圈电压大于原线圈电压
D．为便于探究，先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，研究其对副线圈电压的影响
解析：变压器的输出电压跟输入电压以及原、副线圈匝数之比有关，因此用可拆变压器研究比较方便。为便于探究，可采用控制变量法进行研究，A、D正确；交变电流的电压不能用直流电压表测量，B错误；原线圈接0、8接线柱，副线圈接0、4接线柱，可判断副线圈的电压小于原线圈电压，C错误。
3．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数关系”的实验中，
(1)如图所示仪器中不必用到的是( AB )
(2)实验时，原线圈接在电源上，用多用电表测量副线圈的电压，下列操作正确的是( C )
A．原线圈接直流电压，多用电表用直流电压挡
B．原线圈接直流电压，多用电表用交流电压挡
C．原线圈接交流电压，多用电表用交流电压挡
D．原线圈接交流电压，多用电表用直流电压挡
(3)若某次实验中用匝数N1＝400匝和N2＝800匝的变压器，测得的电压分别为U1＝3.6 V和U2＝8.2 V，据此可知_N2__(选填“N1”或“N2”)是原线圈，电压比与匝数比不相等，可能的原因是_漏磁、线圈电阻大、铁芯发热、导线发热等__。
(4)某同学在完成上述实验后，采用如图所示的电路测量变压器原线圈的电阻(阻值较小)，为保证电路中各元件安全，实验结束时，首先应断开_A__(填选项前的字母)。
A．导线A B．导线B
C．开关C D．导线D
解析：(1)“探究变压器线圈两端的电压与匝数关系”的实验中，需要的器材有学生电源，提供低压交流电，同时还需要交流电压表来测量电压及可拆变压器和导线，结合器材需求可知，不必用到的是AB。(2)根据实验原理可知，原线圈应接交流电压，副线圈应接多用电表的交流电压挡，故C正确。(3)变压器不是理想的，存在漏磁、线圈电阻大、铁芯发热、导线发热等电能损耗，即副线圈电压小于原线圈电压的一半，则N2一定是原线圈，N1为副线圈。实验结束时，应先把电压表从电路中断开，否则在断开开关瞬间会产生大电压烧毁电压表，故应先断开导线A，故A正确。
能力提升练
4．用可拆变压器、学生电源、多用电表等器材“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”，若原、副线圈匝数比为2∶1，输入电压U1＝10 V，输出电压为U2，下列选项错误的是( B )
A．实验时U1不要超过12 V，且不要用手接触裸露的导线及接线柱
B．原线圈应接学生电源的“DC”输出端
C．若测得U2＝4.8 V，可能原因是变压器工作时存在能量损失
D．若测得U2＝1.8 V，可能原因是变压器工作时存在“漏磁”
解析：为了人身安全，实验时U1不要超过12 V，且不要用手接触裸露的导线及接线柱，故A正确；变压器原线圈应接交流电，故应接学生电源“AC”输出端，故B错误；根据变压器工作原理eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，解得U2＝5 V，若测得U2小于5 V，主要原因是变压器是不理想的，故有漏磁、铁芯发热，导线发热导致能量损失，故C、D正确。故选B。
5．(2023·南通高二阶段练习)某学习小组在探究变压器原、副线圈电压和匝数关系的实验中，采用了可拆式变压器，铁芯B安装在铁芯A上形成闭合铁芯，将原、副线圈套在铁芯A的两臂上，如图所示：
(1)下列说法正确的是_C__。
A．为保证实验安全，原线圈应接低压直流电源
B．变压器中铁芯是整块硅钢
C．保持原线圈电压及匝数不变，可改变副线圈的匝数，研究副线圈的匝数对输出电压的影响
D．变压器正常工作后，电能由原线圈通过铁芯导电输送到副线圈
(2)实验过程中，变压器的原、副线圈选择不同的匝数，利用多用电表测量相应电压，记录如下，由数据可知N1一定是_副__线圈的匝数(填“原”或“副”)。
根据表格中的数据，在实验误差允许的范围内，可得出原副线圈两端电压与匝数的关系：_原、副线圈两端电压U与匝数N成正比__。
(3)学习小组观察实验室中一降压变压器的两个线圈的导线，发现导线粗细不同，结合以上实验结论，应将较细的线圈作为_原__线圈(填“原”或“副”)。
解析：(1)变压器改变的是交流电压，因此原线圈不能接低压直流电源，选项A错误；因为变压器的工作原理是电磁感应，如果变压器铁芯是用整块铁芯，则在电磁场的作用下，会产生很大的涡流发热，当热量达到一定程度时，会损坏铁芯和线圈，故不能用整块硅钢，选项B错误；研究变压器电压和匝数的关系，用到控制变量法，可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，选项C正确；变压器的工作原理是电磁感应现象，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到传递磁场能的作用，而不是靠铁芯导电来传输电能，选项D错误。故选C。
(2)由数据可知N1一定是副线圈的匝数；由表可知，在误差范围内，原、副线圈两端电压U与匝数N成正比，则eq \f(U1,U2)＝eq \f(N1,N2)。
(3)理想变压器的输入功率等于输出功率，因为是降压变压器，所以副线圈的电压小于原线圈的电压，而功率又相等，所以副线圈的电流大于原线圈的电流，为了减少功率损失，根据电阻定律可知副线圈应用较粗的铜导线绕制，故应将较细的线圈作为原线圈。
6．(2022·福建三明高二期末)某同学用匝数可调的可拆变压器来探究“变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验：
(1)下列操作正确的是_B__。
A．原线圈接学生电源直流电压，电表置于直流电压挡
B．原线圈接学生电源交流电压，电表置于交流电压挡
(2)如图甲所示，一变压器的副线圈匝数模糊不清，该同学为确定其匝数，原线圈选择“0”“8”(×100匝)接线柱，测得电源电压为10.0 V，副线圈电压为4.9 V，则此时接入的副线圈可能是_B__。
A．“0”“2”接线柱
B．“0”“4”接线柱
(3)如图乙所示，探究铁芯在变压器中的用途时，该同学先将上方的铁芯取出，再将铁芯缓慢向左水平推入，则观察到小灯泡亮度变化与铁芯作用分析正确的是_AC__。
A．小灯泡变亮
B．小灯泡变暗
C．铁芯起到传送能量的作用
D．若将铁芯换成等大的铜块，则实验现象更明显
(4)你认为该实验的系统误差主要来源是_见解析__(写出一条即可)。
解析：(1)变压器在交流电条件下才能正常工作，A错误，B正确。故选B。
(2)根据电压匝数关系有eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，解得eq \f(n1,n2)＝eq \f(2,1)，A错误，B正确。
(3)变压器的铁芯的作用是导磁，尽量减少漏磁，其起到传递能量的作用，A、C正确，B错误；铜不能被磁化，因此不能导磁，若将铁芯换成等大的铜块，则实验现象不明显，D错误。故选AC。
(4)实际的变压器的线圈与铁芯都有一定的电阻，且存在漏磁，则实验的系统误差主要来源是线圈和铁芯有一定的电阻与存在漏磁。
7．某同学利用实验室中的自耦变压器做“探究变压器线圈两端的电压与匝数关系”的实验。图甲为变压器的实物图，图乙为其内部结构图，图丙为实验原理图。除自耦变压器外实验室还提供了如下器材。
A．直流电压表；B.多用电表；C.220 V交流电源；D.交直流学生电源；E.低压直流电源；F.滑动变阻器“20 Ω，2 A”；G.滑动变阻器“5 Ω，0.5 A”；H.开关、导线若干。
回答下列问题：
(1)实验中电源应选用_D__，测量电压的电表应选用_B__，滑动变阻器应选用_F__。
(2)实验中原线圈的匝数用图甲刻度盘上的_总刻度__表示，副线圈的匝数用图甲刻度盘上的手柄上的指针指示刻度表示。
(3)为了实验过程中的安全，下列做法正确的是_ABD__。
A．为了人身安全，只能使用低压电源，所用电压不要超过12 V
B．连接好电路后，应先检查电路连接是否正确，再接通电源进行实验
C．因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱
D．为了测量电表的安全，测量电压时，先选用最大量程试测
(4)实验中想通过调节滑动变阻器改变副线圈上的电压，是否可行？_不可行__
(5)下表为某次实验得到的数据，从数据上发现电压比总小于匝数比，除测量误差外造成这一结果的主要原因是(说出两个原因)：①_有漏磁(磁损)__②_铁芯发热(铁损)或线圈导线发热(线圈有电阻)__。
实验数据记录表(表盘总刻度为240 U1＝12 V)
解析：(1)变压器工作必须针对交流电，为了确保安全，选用交流学生电源D；由于测量的是交流电压，因此选用多用电表B的交流挡位；为确保安全，选用额定电流为2 A的滑动变阻器F。
(2)原线圈的匝数是线圈的总匝数，用图甲刻度盘上的总刻度表示。
(3)在实验中为了确保人身安全，需要使用低压电源，且电压不要超过12 V，A正确；为了确保安全，实验时，连接好电路后，应先检查电路连接是否正确，再接通电源进行实验，B正确；即使使用电压较低，为了确保实验数据的可靠精确性，通电时也不能用手直接接触裸露的导线、接线柱，C错误；为了测量电表的安全，测量电压时，先选用最大量程试测，再选用小一点的量程，确保精度，D正确。故选ABD。
(4)根据变压器的电压匝数关系可知，副线圈两端电压由原线圈电压与匝数比决定，与滑动变阻器的阻值大小无关，因此实验中想通过调节滑动变阻器改变副线圈上的电压，不可行。
(5)由于电压比总小于匝数比，说明副线圈中磁通量的变化率总小于原线圈中磁通量的变化率，原因在于该变压器并不是理想的变压器，在实际运用中既有有漏磁(磁损)，又有铁芯发热(铁损)或线圈导线发热(线圈有电阻)。
N1/匝
100
100
200
200
N2/匝
200
400
400
800
U1/V
2.1
1.95
5.22
2.35
U2/V
4.28
8.00
10.60
9.64
实验次数
1
2
3
4
5
指针指示刻度
40
60
80
120
200
U2/N
1.90
2.92
3.94
5.96
9.98