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《高考物理选择性必修实验最新模拟题精练》
专题7. 探究变压器原副线圈电压与匝数的关系
1．（6 分）（2024 辽宁朝阳质检）在“探究通过变压器原、副线圈的电流与匝数的关系”实验中。
（1）为实现探究目的，保持原线圈匝数一定，只改变通过副线圈的电流或者副线圈匝数，测量通过原线
圈的电流。这个探究过程采用的科学方法是______。
A．控制变量法
B．等效替代法
C．演绎法
D．理想实验法
（2）在实际实验中，将电源接在匝数为1000 匝的原线圈两端，副线圈的匝数为500 匝，用多用电表测得
通过副线圈的电流为0.40A，则通过原线圈的电流可能为______。
A．0.05A
B．0.10A
C．0.15A
D．0.25A
（3）如图所示为利用变压器原理进行远程输电的电路，交流发电机的输出电压为U，采用图示理想变压器
输电，升压变压器原、副线圈匝数之比为
，降压变压器原、副线圈匝数之比为
，输电导线电阻为r，
用户的工作电压也为U。输电线上损失的功率为______。
【参考答案】．（1）A（2 分） （2）D（2 分） （3）
（2 分）
【名师解析】（1）探究过程采用的科学方法是控制变量法，A 正确。
（2）若为理想变压器，由
可得
，考虑到实际实验中，有漏磁等现象，通过原线圈
的电流应大于0.20A，则通过原线圈的电流可能为0.25A，D 正确。
（3）升压变压器副线圈的电压
，降压变压器原线圈电压
，损失的功率
。
1
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2. （2024 山西运城3 月质检） 在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图
所示。
（1）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。
这个探究过程采用的科学探究方法是______。
A.控制变量法 B.等效替代法
C.演绎法 D.理想实验法
（2）变压由两个线圈和铁芯等构成，下列说法正确的是______。
A.匝数多的线圈导线粗 B.匝数少的线圈导线粗
C.铁芯由绝缘的铜片叠成 D.铁芯由绝缘的硅钢片叠成
（3）在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和
“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为_
_。
A.1.5V B.3.0V C.6.0V D.6.5V
【参考答案】 ① A ②. BD##DB ③. D
【名师解析】
（1）[1]在物理学中，当一个物理量与两个或两个以上的物理量有关系，需要研究其中两个物理量之间的
关系时，需要控制其它物理量保持不变，从而方便研究二者之间的关系，该方法称之为控制变量法。为实
现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过
程采用的科学探究方法为控制变量法。故选A。
（2）[2]变压器的铁芯结构和材料由绝缘的硅钢片叠成；且由变压器工作原理知
可知，匝数少的电流大，则导线越粗，即导线粗的线圈匝数少。故选BD。
（3）[3]若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系
2
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若变压器的原线圈接“0”和“8”两个接线柱，副线圈接“0”和“4”两个接线柱，可知原副线圈的匝数
比为
，副线圈的电压为3V，则原线圈的电压为
考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈所接
电源电压大于6V，可能为6.5V。故选D。
3．（2024 年山东潍坊重点高中3 月质检）在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆
变压器如图甲所示。
（1）下列说法正确的是
。
A．变压器工作时副线圈电压频率与原线圈不相同
B．实验中要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，需要运用的科学方
法是控制变量法
C．为了人身安全，实验中只能使用低压直流电源，电压不要超过12V
D．绕制降压变压器原、副线圈时，副线圈导线应比原线圈导线粗一些好
（2）在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间（接入匝数为800 匝），用电表
测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱（接入匝数为400 匝）之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压
可能为
。
A．1.5V B．3.5V C．5.5V D．7.0V
（3）实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，原因不可能为
。
A．原、副线圈上通过的电流发热
B．铁芯在交变磁场作用下发热
C．原线圈输入电压发生变化
3
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D．变压器铁芯漏磁
（4）图乙为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电
阻R0可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分与一理想变压器的原线圈连接；一可变电阻R 与该变
压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为n1、n2，在交流电源的电压有效值U0不变的情况下，调节
可变电阻R 的过程中，当
＝
时，R 获得的功率最大。
【参考答案】：（1）BD；（2）D；（3）C；（4）
。
．【名师解析】（1）A．根据变压器的改装原理可知，变压器工作时只是改变电压，不改变频率，故A 错
误；
B．由于原、副线圈两端电压与原、副线圈的匝数有关，因此在实验过程中，采用控制变量法进行研究，
故B 正确；
C．变压器改变的是交流电压，因此为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用交流电压
不能超过12V，故C 错误；
D．为了人身安全，本实验要求原线圈的匝数大于副线圈的匝数，根据变压器电流与匝数的关系有
由于副线圈的匝数少，副线圈中的电流大于原线圈中的电流，因此副线圈导线应比原线圈导线粗一些好，
故D 正确。故选：BD。
（2）若为理想变压器，根据电压与匝数关系有
代入数据解得U1＝6.0V
由于实际变压器存在漏磁与线圈电阻发热引起的功率损耗，则实际上原线圈两端电压应该大于6.0V，
即原线圈的输入电压可能为7.0V，故ABC 错误，D 正确。
故选：D。
（3）A．实际的变压器的原、副线圈存在一定的电阻，线圈上通过的电流会发热，存在一定的功率损
耗，导致实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比会有微小差别，故A 正确；
4
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B．实际的变压器的铁芯在交变磁场作用下会产生涡旋电流，铁芯会发热，存在一定的功率损耗，导致
实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比会有微小差别，故B 正确；
C．原线圈输入电压发生变化不会直接引起功率损耗，不会导致实验中原、副线圈的电压之比与它们的
匝数之比有微小差别，故C 错误；
D．实际的变压器的铁芯会发生漏磁，存在一定的功率损耗，导致实验中原、副线圈的电压之比与它们
的匝数之比会有微小差别，故D 正确。
本题选择错误的选项。故选：C。
（4）设变压器原副线圈的匝数比
根据理想变压器电压与匝数比的关系，副线圈两端电压
根据理想变压器电流与匝数比的关系，通过副线圈的电流
变压器负载电阻
即
把电阻R0看作输入电源的等效内阻，即r＝R0
电源的输出功率
当R 原＝R0，电源有最大输出功率即k2R＝R0
结合上述解得
。
4. （2024 重庆八中一诊）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，小胡采用了如图的
可拆式变压器和电路图进行研究。
（1）小胡将图中变压器的左侧线圈接线柱0、8（代表800 匝）与低压直流电源12V 档相连，与右侧线圈
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0、2（代表200 匝）接线柱相连的电压表示数最可能是______；
A.48.0V B.3.0V C.0V
（2）小胡正确选材并接线后，记录如下表所示四组实验数据。
第一组
第二组
第三组
第四组
/匝
100
100
100
200
/匝
200
400
400
400
1.85
0.91
1.81
3.65
4.00
4.00
8.00
8.00
若仅探究匝数N2 对电压U1 的影响，应该分析第一组和第______组数据，分析表中数据可知，N1 一定是
______（填“原”或“副”）线圈的匝数。
【参考答案】 ①. C ②. 二 ③. 副
【名师解析】
（1）[1]变压器的工作原理是互感，原线圈接入的应该是交流电源，小胡将低压直流电源12V 档接入原线
圈，不能够发生互感，与右侧线圈0、2（代表200 匝）接线柱相连的电压表示数最可能是0V。
故选C
（2）[2]根据理想变压器的电压匝数关系有
若仅探究匝数N2对电压U1的影响，则需要保持
与
一定，可知，应该分析第一组和第二组数据；
[3]实际上，由于存在漏磁、铁芯中一涡流、线圈有一定电阻，导致副线圈测量电压小于副线圈两端电压的
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理论值，根据匝数关系，给出的匝数比值
为
与
两种，根据给出的数据可知，对应的电压比值
分别小于
与
，可知，N1一定是副线圈的匝数。
5. （2024 江苏扬州期末） 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”实验中，装置如图所示，原线圈
的“0”和“4”两个接线柱接学生电源交流4V，下列操作可使交流电压表示数变大的是（ ）
A. 原线圈改接直流6V
B. 取下变压器上部的铁芯
C. 将电源改接原线圈的“0”和“1”两个接线柱
D. 将电压表改接副线圈的“2”和“8”两个接线柱
【参考答案】C
【名师解析】
感应线圈只适用于交流电，直流电无法产生感应电流。故A 错误；
如果拆去铁芯，线圈的自感系数下降，电压表的示数下降。故B 错误；
将电源改接原线圈的“0”和“1”两个接线柱，原线圈的匝数将减小，而副线圈匝数不变，则电压表示数
将变大，故C 正确；
将电压表改接副线圈的“2”和“8”两个接线柱，负线圈的匝数将减小，而原线圈匝数不变，则电压表示
数将变小，故D 错误；
6. （2024 江苏南京27 中期末）实验室有一种可拆变压器，原线圈为800 匝，副线圈有400 匝、300 匝、
200 匝三种规格，但标记不清，某同学选用一组副线圈，把原线圈连接学生电源，测量原线圈的输入电压
和副线圈输出电压
，得到的数据如下表：
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2.4
0
4.40
6.40
8.8
0
10.40
0.9
9
1.85
2.72
3.7
6
4.48
关于实验下列说法正确是（ ）
A. 处理实验数据后，可以推测出副线圈400 匝
B. 实验中交流电源电压不能超过36 伏
C. 观测比较原线圈、副线圈的导线粗细，发现原线圈比较粗
D. 线圈中的磁场方向与硅钢片平面垂直
【参考答案】A
【名师解析】
理想变压器应满足
解得
又
匝，由表中5 组数据解得副线圈匝数分别为
，
，
，
，
由于变压器线圈通过电流时会发热，铁芯在交变磁场作用下也会发热，交变电流产生的磁场不可能完全局
限在铁芯内，因此实际测的副线圈电压
小于理想变压器条件下的电压，即
故A 正确；
B．为了人生安全，实验中交流电源的电压不要超过12V，故B 错误；
C．副线圈匝数少，则电流大，则副线圈导线比原线圈导线粗，故C 错误；
D．变压器的铁芯，在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，不
用整块的硅钢铁芯，其目的是增大电阻，从而为了减小涡流，减小发热量，提高变压器的效率，则硅钢片
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应平行于线圈中的磁场方向，故D 错误。
7. （2024 河北部分学校期末联考）某同学完成“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验。
（1）他在实验室找到下列器材：
A.可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈）
B.开关、导线若干
C.低压交流电源
在本实验中，还需用到的实验器材有_________。
（2）该同学做实验时，保持原、副线圈的匝数不变，改变原线圈的输入电压，并对原线圈电压和副线圈
电压做了测量，得到下表。
组
别
1
2
3
4
5
6
7
8
2.30
4.60
6.69
8.81
10.8
13.10
15.21
17.31
1.13
2.28
3.34
4.38
5.4
6.51
7.59
8.64
上述操作过程中有一个操作存在安全隐患，是____________________，有一组数据的记录不符合要求，是
第______组；
（3）他将数据输入Excel 图表，并利用插入散点图得到如下图像，查阅资料知道此时原、副线圈的匝数分
别为
和
，由此可知变压器原、副线圈电压与匝数的关系为____________。（用物理量符
号表示）
【参考答案】 （1） ①. 交流电压表或者是多用电表
（2） ②. 使用低压交流电源的电压不能超过12V ③. 5 （3）④.
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【名师解析】
（1）[1]由于要测原、副线圈的电压，故需要交流电压表或者是多用电表；
（2）[2][3]在变压器的实验中为了安全起见，使用低压交流电源的电压不要超过
，但上述实验中现出
了几组大于
的电压，这是安全隐患，从数据记录的结果看，所有电压都是保留的两位小数，只有第五
组的数据是保留了一位小数，故第五组数据的记录不符合要求；
（3）[4]由图可知图像的斜率
原、副线圈的匝数比
所以变压器原、副线圈电压与匝数的关系为
8. (2023 重庆江津七校期末联考)实验室有一个可拆变压器，如图甲乙所示，小明对它进行了实验探究：
（1）观察变压器的铁芯，它的结构和材料是___________；（填字母）
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）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，记录如表，由数
据可知
一定是___________线圈的匝数（填“原”或“副”）
匝
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匝
（3）某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上如图丙所示。原线圈接学生电源的交流输出端，
副线圈接小灯泡。下列说法正确的是___________
A．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
B．若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将增加
C．若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起
D．与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力
【参考答案】 ①. D ②. 副 ③. CD
【名师解析】
（1）[1]为防止涡流的产生而损耗能量，变压器的铁芯采用绝缘的硅钢片叠成。
故选D。
（2）[2]该变压器为非理想变压器，由于存在漏磁，所以副圈测量电压应小于理论变压值，根据表格中数
据可知
为输入端副线圈的匝数。
（3）[3]A．变压的工作原理是电磁感应现象，即不计各种损耗，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，不是铁芯导电传输电能，故A 错误；
B．若仅增加原线圈绕制的圈数，根据变压比可知，输出电压减小，小灯泡的亮度将变暗，故B 错误；
C．若仅增加副线圈绕制的圈数，根据变压比可知，输出电压变大，根据欧姆定律可知，输出电流增大，
根据变流比可知，输入电流增大，学生电源的过载指示灯可能会亮起，故C 正确；
D．变压器线通电后会产生磁场，从而对变压器上端的横条铁芯有吸引作用，则与变压器未通电时相比较，
此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力，故D 正确。
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