(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(shí),鐵芯中產(chǎn)生磁場(chǎng),由于交變電流的大小和方向都在不斷變化,鐵芯中的磁場(chǎng)也在不斷的變化,變化的磁場(chǎng)在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),副線圈中就存在輸出電壓。本實(shí)驗(yàn)通過改變?cè)?、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(jì)被測(cè)電壓的大致范圍,再選擇恰當(dāng)?shù)牧砍?,若不知道被測(cè)電壓的大致范圍,則應(yīng)選擇交流電的最大量程進(jìn)行測(cè)量。 2.可拆變壓器的組裝:把兩個(gè)線圈穿在鐵芯上,閉合鐵芯。 3.設(shè)計(jì)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(cè)量:用交流電壓表測(cè)量輸入、輸出電壓。 5.改變輸入端電壓,重新測(cè)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(duì)調(diào)原、副線圈,重新測(cè)量輸入、輸出端電壓:對(duì)調(diào)原、副線圈后,輸出端電壓發(fā)生變化,兩者的比值為對(duì)調(diào)前的倒數(shù)。 7.改變線圈匝數(shù),重新測(cè)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(cè)電壓時(shí),先用最大量程擋試測(cè),大致確定被測(cè)電壓后再選用適當(dāng)?shù)牧砍踢M(jìn)行測(cè)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(cè)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(cè)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(dòng)到如圖所示的位置時(shí),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(gè)線圈的過程中,傳感器顯示的電流i隨時(shí)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(cè)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(shí)電流方向相反,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由于離開時(shí)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(cuò)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(cè)量原、副線圈的電壓,可用“測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)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(duì)副線圈電壓的影響 答案 AD 2.在“探究變壓器兩個(gè)線圈的電壓關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,操作步驟如下: ①將兩個(gè)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(cè)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(gè)作為副線圈,接上小燈泡; ④將原線圈與副線圈對(duì)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(hào)); (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(shí),U1=16 V,副線圈兩端電壓U2=4 V;原線圈與副線圈對(duì)調(diào)后,當(dāng)U1′=8 V時(shí),U2′=32 V,那么可初步確定,變壓器兩個(gè)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(gè)線圈的電壓關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,首先將兩個(gè)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(gè)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(cè)量原線圈和副線圈兩端的電壓;最后將原線圈與副線圈對(duì)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(shí),U1=16 V,副線圈兩端電壓U2=4 V;當(dāng)原線圈與副線圈對(duì)調(diào)后,U1′=8 V時(shí),U2′=32 V,此時(shí)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- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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