專題68探究變壓器電壓與匝數關系傳感器的利用（原卷版）

2024年高考物理一輪大單元綜合復習導學練專題68探究變壓器電壓與匝數關系、傳感器的利用導練目標導練內容目標1探究變壓器原副線圈電壓與匝數關系目標2利用傳感器制作簡單的自動控制裝置【知識導學與典例導練】探究變壓器原副線圈電壓與匝數關系（一）實驗目的探究變壓器原線圈電壓一定時，副線圈電壓與線圈匝數的定量關系。（二）實驗原理1．實驗電路圖2．實驗方法：采用控制變量法。(1)n1一定，研究n2和U2的關系。(2)n2一定，研究n1和U2的關系。（三）實驗器材學生電源(低壓交流，小于12V)1個、可拆變壓器1個、多用電表(交流電壓擋)1個、導線若干。（四）實驗步驟1．保持原線圈的匝數n1和電壓U1不變，改變副線圈的匝數n2，研究n2對副線圈電壓U2的影響。2．保持副線圈的匝數n2和原線圈兩端的電壓U1不變，研究原線圈的匝數對副線圈電壓的影響。（五）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格相等造成誤差。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。3．鐵芯中有磁損耗，產生渦流，造成誤差。（六）注意事項1．要事先推測副線圈兩端電壓的可能值。2．為了人身安全，只能使用低壓交流電壓，所用電壓不要超過12V，即使這樣，通電時不要用手接觸裸露的導線、接線柱。3．為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋測試，大致確定電壓后再選擇適當的擋位進行測量。4．連接電路后要由同組的幾位同學分別獨立檢查，然后請老師確認，之后才能接通電源?！纠?】某班物理實驗課上，同學們用可拆變壓器探究變壓器的電壓與匝數的關系。可拆變壓器如圖甲、乙所示。（1）下列說法正確的是。A．實驗中要求原線圈匝數小于副線圈匝數B．變壓器原線圈可以接學生電源的低壓直流電，但測量副線圈電壓時必須要用多用電表的“交流電壓擋”C．可以先保持原線圈電壓、匝數不變，改變副線圈的匝數，研究副線圈的匝數對副線圈電壓的影響D．測量副線圈電壓時，先用小量程檔位試測，如果超量程了，再換用較大量程的檔位進行測量（2）在探究變壓器的線圈兩端電壓與匝數的關系時，小范同學分別在可拆變壓器的鐵芯上繞制了兩個線圈，如圖丙所示，線圈a連接到學生電源的交流輸出端，線圈b與小燈泡相連接。兩線圈的電阻均可忽略不計。閉合電源開關，他發(fā)現小燈泡發(fā)光很微弱，為了適當提高小燈泡的亮度，下列方法可行的是。A．適當增加線圈a的匝數B．適當增加線圈b的匝數C．將線圈a改接在直流輸出端D．將學生電源的交流輸出電壓適當增大（3）斌斌老師在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系”的課堂演示實驗中，用了匝數na=800匝和nb=400匝的變壓器，對應的電壓測量數據如表所示。根據表中測量數據，請你判斷連接學生電源的線圈是（填“na”或“nb”）Ua/V4.006.008.0012.00Ub/V1.852.903.785.20利用傳感器制作簡單的自動控制裝置1．實驗目的(1)了解傳感器的工作過程，探究敏感元件的特性。(2)學會傳感器的簡單使用。2．實驗原理(1)傳感器能夠將感受到的物理量(力、熱、光、聲等)轉換成便于測量的量(一般是電學量)。(2)其工作過程如下圖所示。3．實驗器材熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學生電源、繼電器、滑動變阻器、開關、導線等。4．誤差分析誤差主要來源于溫度計和歐姆表的讀數。5．注意事項(1)在做熱敏實驗時，加開水后要等一會兒再測其阻值，以使電阻溫度與水的溫度相同，并同時讀出水溫。(2)光敏實驗中，如果效果不明顯，可將光敏電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中，并通過蓋上小孔改變照射到光敏電阻上的光的多少。(3)歐姆表每次換擋后都要重新進行電阻調零?！纠?】有一種電阻溫度傳感器如圖甲所示，電阻封裝在傳感器的探頭內。其阻值隨溫度的變化如圖乙所示。小明同學想利用這種傳感器制作一個溫度計，他準備的實驗器材如下：干電池，電動勢為1.5V，內阻不計；靈敏電流表，量程為15mA，內阻為；電阻箱；開關、導線若干。把電流表的示數改為溫度計的示數。（1）首先，小明同學直接將干電池、開關、靈敏電流表、電阻溫度傳感器串聯成一個電路作為測溫裝置，則該裝置能測的最低溫度為。（2）小明同學為了使溫度計從開始測量，又設計了如圖丙所示的電路圖，其中R為電阻溫度傳感器的電阻，為電阻箱，并進行了如下操作：將傳感器的探頭放入冰水混合物中，過一段時間后閉合開關，調節(jié)電阻箱，使電流表指針滿偏，此時。（3）圖丙中電流表的示數I（A）和溫度t（）的關系式。根據關系式將電流表刻度盤上的電流值改寫為溫度值，這樣就可以通過電流表的表盤直接讀出被測物體的溫度。（4）若干電池用久了后其電動勢不變，而內阻明顯變大，其他條件不變。小明使用此溫度計前按題中步驟（2）中的操作進行了調節(jié)，仍使電流表指針滿偏，測量結果將（填“偏大”、“偏小”或“不變”）。【綜合提升專練】1．某同學在實驗室進行探究變壓器原、副線圈電壓與匝數關系的實驗。他準備了可拆變壓器、多用電表、開關和導線若干。（1）實驗需要以下哪種電源；A．低壓直流電源

B．高壓直流電源

C．低壓交流電源

D．高壓交流電源（2）該同學認真檢查電路無誤后，先保證原線圈匝數不變，改變副線圈匝數，再保證副線圈匝數不變，改變原線圈匝數。分別測出相應的原、副線圈電壓值。由于交變電流電壓是變化的，所以，我們實際上測量的是電壓的值（填“有效”或“最大”）。其中一次多用電表讀數如圖所示，此時電壓表讀數為；（3）理想變壓器原、副線圈電壓應與其匝數成（填“正比”或“反比”）；（4）由于實驗中變壓器的銅損和鐵損導致變壓器并非理想。實驗中，上圖中變壓器的原線圈接“0；8”接線柱，副線圈接“0；4”接線柱，當副線圈所接電表的示數為5.0V，則原線圈所接電源電壓可能為。A．16.0V

B．10.0V

C．5.0V

D．2.5V2．某興趣小組用如圖甲所示的可拆變壓器進行“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系”實驗。（1）下列說法正確的是。A．變壓器工作時，通過鐵芯導電把電能由原線圈輸送到副線圈B．變壓器工作時在原線圈上將電能轉化為磁場能，在副線圈上將磁場能轉化為電能C．理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，沒有能量損失D．變壓器副線圈上不接負載時，原線圈兩端電壓為零（2）實驗時，原線圈接“0”“8”接線柱，副線圈接“0”“1”接線柱，原線圈兩端連接低壓交流電源檔，用交流電壓表測得副線圈兩端的電壓為，這與其他小組的正確實驗結論明顯不一致。對于這個小組實驗結論出現明顯偏差的原因，最有可能的是()A．原線圈匝數太多，電阻過大

B．鐵芯沒有閉合，漏磁過多C．副線圈匝數太少，增加實驗誤差

D．副線圈的電阻太?。?）實際操作中將電源接在原線圈的“0”和“800”兩個接線柱之間，測得副線圈的“0”和“400”兩個接線柱之間的電壓為3.0V，則可推斷原線圈的輸入電壓可能為。A．3V

B．5.3V

C．6.0V

D．6.2V（4）為了實驗過程中的安全，下列做法正確的是A．為了人身安全，只能使用低壓直流電源，所用電壓不要超過12VB．連接好電路后，應先檢查電路連接是否正確，再接通電源進行實驗C．因為使用電壓較低，通電時可用手直接接觸裸露的導線、接線柱D．為了測量電表的安全，測量電壓時，先選用最大量程試測（5）圖乙為某電學儀器原理圖，圖中變壓器為理想變壓器。左側虛線框內的交流電源與串聯的定值電阻可等效為該電學儀器電壓輸出部分，該部分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、副線圈的匝數分別為、。在交流電源的電壓有效值不變的情況下，調節(jié)可變電阻R的過程中，當=時，R獲得的功率最大。3．某同學用可拆變壓器探究“變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系”。（1）該同學將原線圈接一學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，得到的實驗數據如下表所示。實驗序號原線圈匝數副線圈匝數原線圈電壓（V）副線圈電壓（V）14002004.222.1024008004.228.36340016004.2216.83根據實驗數據，得到的結論為：在誤差允許的范圍內，。（2）該同學利用（1）問中第2組數據時的副線圈給一標有“3.8V；0.3A”字樣的小燈泡供電，發(fā)現小燈泡并沒有被燒壞。測量此時小燈泡兩端的電壓約為3.00V，并不是8.36V，其原因主要是。（3）可拆變壓器鐵芯是由相互絕緣的薄硅鋼片疊壓而成。如圖所示，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，重復上述實驗。兩次均觀察到小燈泡由暗變亮。以下說法正確的是。A．第二次實驗中小燈泡更亮些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，流經小燈泡的電流均為交變電流（4）如圖所示的電路中，電壓為的交流電源通過阻值為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、副線圈的匝數分別為、。若保持不變，將可變電阻R的阻值增大，則流經原線圈的電流（選填“增大”“減小”或“不變”）；當可變電阻R的阻值為時（用、和表示），可變電阻R的功率最大。4．某興趣小組研究熱敏電阻在通以恒定電流時，其阻值隨溫度的變化關系。實驗電路如圖所示，實驗設定恒定電流為，主要實驗器材有：恒壓直流電源、加熱器、測溫儀、熱敏電阻、可變電阻、電流表A、電壓表V。（1）用加熱器調節(jié)的溫度后，為使電流表的示數仍為，須調節(jié)（選填一種題干中給定的實驗器材）。當兩端未連接電壓表時，電流表示數為；連接電壓表后，電流表示數顯著增大，須將原電壓表更換為內阻（選填“遠大于”“接近”“遠小于”）阻值的電壓表。（2）測得兩端的電壓隨溫度的變化如圖所示，由圖可得溫度從變化到的過程中，的阻值隨溫度的平均變化率的絕對值是（保留2位有效數字）。5．傳感器在現代生活中有著廣泛的應用。某學習小組利用壓力傳感器設計了一個測量壓力大小的電路。壓敏電阻的阻值R與所受壓力大小F的關系如圖所示，壓力F在0~200N范圍內時圖線為直線。先利用如圖乙所示的電路，測量時壓敏電阻的阻值。主要器材如下。壓敏電阻R（時的阻值在之間）；電源（電動勢，內阻不計）；電流表（量程10mA，內阻）；電流表（量程50mA，內阻約為）；定值電阻；滑動變阻器；開關、及導線若干。請完成下列問題：（1）要求盡量準確測量壓敏電阻的電阻值，導線c端應與（填“a”或“b”）點連接。（2）閉合開關、，調節(jié)滑動變阻器接入回路部分的阻值，從最大值逐漸減小，電流表讀數為40mA時電流表讀數為8.0mA，可知。（3）斷開開關，繼續(xù)調節(jié)滑動變阻器，使電流表達到滿偏，滿偏電流刻度處標記。此時滑動變阻器接入電路部分的阻值和內阻之和為。保持滑動變阻器阻值不變，當電流表示數為30mA時，壓力N。6．電子溫度計的核心元件是熱敏電阻。某型號的熱敏電阻說明書顯示的圖如圖甲所示。學習小組想測量該熱敏電阻在34~42°C的阻值與溫度的關系。實驗器材有電源（輸出電壓恒為，電流表A（量程，內阻約為50Ω）等，實驗電路圖如圖乙所示。主要實驗步驟如下：①閉合開關S，調節(jié)滑動變阻器R，使電流表滿偏；②保持滑動變阻器R接入電路的阻值不變，斷開開關S，將做好防水處理后同溫度計一起放進燒杯里，燒杯中倒入溫水，當溫度計示數為合適值時，讀出電流表示數I；③水溫逐漸降低，讀出不