高中物理人教专题68 探究变压器电压与匝数关系、传感器的利用（解析版）.docx

2023届高中物理一轮复****多维度导学与分层专练
专题68 探究变压器电压与匝数关系、传感器的利用
导练目标
导练内容
目标1
探究变压器原副线圈电压与匝数关系
目标2
利用传感器制作简单的自动控制装置
【知识导学与典例导练】
探究变压器原副线圈电压与匝数关系
（一）实验目的
　探究变压器原线圈电压一定时，副线圈电压与线圈匝数的定量关系。
（二）实验原理
1．实验电路图
2．实验方法：采用控制变量法。
(1)n1一定，研究n2和U2的关系。
(2)n2一定，研究n1和U2的关系。
（三）实验器材
　 学生电源(低压交流，小于12 V)1个、可拆变压器1个、多用电表(交流电压挡)1个、导线若干。
（四）实验步骤
1．保持原线圈的匝数n1和电压U1不变，改变副线圈的匝数n2，研究n2对副线圈电压U2的影响。
2．保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变，研究原线圈的匝数对副线圈电压的影响。
（五）误差分析
1．由于漏磁，通过原、副线圈的每一匝的磁通量不严格相等造成误差。
2．原、副线圈有电阻，原、副线圈中的焦耳热损耗(铜损)，造成误差。
3．铁芯中有磁损耗，产生涡流，造成误差。
（六）注意事项
1．要事先推测副线圈两端电压的可能值。
2．为了人身安全，只能使用低压交流电压，所用电压不要超过12 V，即使这样，通电时不要用手接触裸露的导线、接线柱。
3．为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡测试，大致确定电压后再选择适当的挡位进行测量。
4．连接电路后要由同组的几位同学分别独立检查，然后请老师确认，之后才能接通电源。
【例1】某实验小组用如图所示电路探究“变压器的电压与匝数的关系”，图中变压器为可拆变压器。
实验提供的器材有
A．多节干电池 B．学生电源
C．直流电压表 D．多用电表
（1）电源应选______，测量电压应选______；（均选填字母代号）
（2）若用匝数匝和匝的变压器做实验，在原线圈的两端分别加上2V、4V、6V和8V的电压，测量出副线圈两端的相应的电压，记录在下面的表格中。表格中第2次实验，副线圈上电压的示数如图丙所示，电压量程为0~10V交流电压档，读数为______，并计算出此次实验______；
实验次数
1
2
3
4
2
4
6
8
3.9
11.8
5.7
1:1.95
1:1.97
1:1.96
（3）实验可得结论______________；
（4）导致实验误差的原因可能是__________________。
A．原线圈所加电压小
B．变压器的铁芯漏磁
C．变压器的铁芯产生涡流
【答案】     B     D     7.80          在误差允许的范围内，理想变压器的原线圈与副线圈的电压之比等于线圈匝数之比     BC##CB
【详解】（1）[1]实验需要提供交流电源，干电池只能提供直流电源，所以电源应选学生电源。
[2]实验中要测量的是交流电压，故不能选直流电压表，只能选用多用电表。
（2）[3][4]电压量程为0~10V交流电压档，测交流电压应读多用电表最下边一行，故读数为7.80V。则出此次实验中
（3）[5]根据实验数据可得，在误差允许的范围内，理想变压器的原线圈与副线圈的电压之比等于线圈匝数之比。
（4）[6]A．原线圈输入电压大小不会影响电压比和匝数比，故A错误；
B．变压器的铁芯漏磁使得能量损耗，从而导致电压比与匝数比有差别，故B正确；
C．变压器的铁芯产生涡流使得能量损耗，从而会导致电压比与匝数比有差别，故C正确。故选BC。
利用传感器制作简单的自动控制装置
1．实验目的
(1)了解传感器的工作过程，探究敏感元件的特性。
(2)学会传感器的简单使用。
2．实验原理
(1)传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。
(2)其工作过程如下图所示。
3．实验器材
热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等。
4．误差分析
误差主要来源于温度计和欧姆表的读数。
5．注意事项
(1)在做热敏实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温。
(2)光敏实验中，如果效果不明显，可将光敏电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的多少。
(3)欧姆表每次换挡后都要重新进行电阻调零。