课时14.2 变阻器-【帮课堂】2024-2025学年九年级物理上册同步学与练（苏科版）

第十四章 欧姆定律（解析版） 课时14.2 变阻器 2022年课程标准 物理素养 1.2.1 通过实验，了解物质的一些物理属性，如弹性、磁性、导电性和导热性等，用语言、文字或图表描述物质的这些物理属性。 物理观念：知道滑动变阻器变阻是通过改变接入电路中导体的长度实现的。 科学思维：能说出滑动变阻器的构造和作用，准确画出滑动变阻器的符号、结构示意图。 科学态度与责任：会连接滑动变阻器。知道电阻箱、电位器是常见的变阻器。 知识点一、变阻器 1.变阻器：能改版接入电路中队长大小的元件叫做变阻器。学生实验中常用的变阻器有两种，一种是滑动变阻器，另一个是电阻箱。 2.滑动变阻器 （1）原理：通过改变接入电路中的电阻丝的长度来改变电路中电阻的大小。 （2）作用：①调节滑动变阻器的滑片可以逐渐改变接入电路的电阻值，从而改变电路中的电流和用电器两端的电压；②滑动变阻器还能起到保护电路的作用。 （3）构造：滑动变阻器的构造如图所示： 接线柱A、B之间时滑动变阻器的电阻丝；接线柱C、D之间是金属杆，电阻为零；P是金属滑片，与金属杆和电阻丝相连（电阻丝的表面涂有绝缘漆，但与滑片接触的地方绝缘漆被刮掉），滑片本身看作电阻为零。滑片移动到不同位置时，接入电路的A、C（D）或B、C（D）两个接线柱间电阻丝的长度不一样，这样就改变了接入电路中电阻的大小。 注意：滑动变阻器只是通过改变接入电路中的电阻丝的长度来改变接入电路的电阻大小，而电阻丝自身的总长度并没有发生变化，即电阻丝的总电阻没有变化。 （4）结构示意图和电路图中的符号 甲 结构示意图 乙 电路图中的符号 （5）铭牌上各数值的物理意义 20Ω：表示此滑动变阻器的最大阻值为20Ω。使用此滑动变阻器时，接入电路中的阻值可以在0-20Ω之间变化 1.5A：表示此滑动变阻器允许通过的最大电流为1.5A （6）滑动变阻器的连接方法 ①接入A、D或A、C接线柱 实物图 滑动变阻器的接法 对应电路图 接入电路中电阻丝是AP段。左移，AP段变短，接入电阻变小；右移，AP段变长，接入电阻变大 接入电路中电阻丝是AP段。左移，AP段变短，接入电阻变小；右移，AP段变长，接入电阻变大 ②接入B、D或B、C接线柱 实物图 滑动变阻器的接法 对应电路图 接入电路中电阻丝是BP段。左移，BP段变长，接入电阻变大；右移，BP段变短，接入电阻变小 接入电路中电阻丝是BP段。左移，BP段变长，接入电阻变大；右移，BP段变短，接入电阻变小 ③接入A、B或C、D接线柱 实物图 滑动变阻器的接法 对应电路图 所有电阻丝都接入了电路，相对于接入了一定值电阻，移动划片不能改变接入电路电阻大小 金属杆被接入电路，没有电阻丝接入电路 归纳总结： 将滑动变阻器接入电路时，应采用两个接线柱“一上一下”的接法，不能同时使用上面两个接线柱（此时滑动变阻器接入电路的电阻为零），也不能同时使用下面两个接线柱（此时滑动变阻器接入的电阻值最大且不变），否则就起不到改变电路电阻的作用。 ★特别提醒： （1）电路中的电流不能超过滑动变阻器允许通过的最大电流； （2）只要选定滑动变阻器的下端接线柱，上端两个接线柱中任何一个接入电路，接法是等效的； （3）为了保护电路，在闭合开关前滑动变阻器的滑片应置于最大阻值处。 【典例1】如图所示，电路中一根导线已经与滑动变阻器的B接线柱连接，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，要使滑动变阻器的电阻变小，另一根导线应与滑动变阻器的_________（选填“A”、“C”或“D”）接线柱连接，滑动变阻器是通过改变电阻丝的_________来改变电阻的大小。 【答案】C；长度。 【解析】(1)电路中一根导线已经与滑动变阻器的B接线柱连接，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，要使滑动变阻器的电阻变小，用入电路的电阻为CP段，则另一根导线应与滑动变阻器的C接线柱连接。 (2)滑动变阻器是通过改变电阻丝的长度来改变电阻的大小，接入电路的电阻丝越长，电阻越大。 3.电阻箱 滑动变阻器能够改变接入电路的电阻值大小，但不能准确知道接入电路的电阻阻值。如果需要知道接入电路的电阻阻值，就要用到电阻箱。电阻箱是一种可以调节电阻大小并且能够显示出电阻值的变阻器，电阻箱有两种：旋钮式电阻箱和插入式电阻箱。在电路中都用符号“”表示。 （1）旋钮式电阻箱 ①使用方法：将电阻箱的两个接线柱接入电路中，调节六个旋钮，就能得到0—99999.9Ω之间的电阻值。 ②读数方法：将各旋钮对应的小三角对准的数字乘以面板上标记的倍数，然后将数值加在一起就是电阻箱接入电路中的电阻值。如图乙所示是某电阻箱接入电路后的示意图，该电阻箱的示数：0×100000Ω+0×10000Ω+4×1000Ω+6×100Ω+8×10Ω+8×1Ω=4688Ω。 甲 乙 （2）插入式电阻箱 ①使用方法：插入式电阻箱有两个接线柱，接线柱之间有几段电阻丝的上方有能插入或拔出的铜塞。拔出铜塞时，对应那段电阻丝就接入了电路；插入铜塞时，对应的那段电阻丝就会被短路，相对于没有接入电路。 ②读数方法：如图所示，是插入式电阻箱的示意图，插入b、d铜塞，接入电路的总电阻R=10Ω+20Ω=30Ω。 知识点二、练习使用滑动变阻器 1.实验：用滑动变阻器改变小灯泡的亮度 实验器材 电池组或学生电源一个、小灯泡一个、电流表、滑动变阻器、开关各一个，导线若干 实验电路图 进行实验 （1）按电路图连接实物图，在连接过程中开关应处于断开状态，电路连接完毕，在闭合开关前检查变阻器划片P是否处在阻值最大处； （2）从阻值位置最大处，向B端移动变阻器划片P，观察小灯泡亮度，并观察电流表读数； （3）向相反方向移动划片P，观察小灯泡亮度，并观察电流表读数。 实验现象 （1）滑动变阻器的滑片向B端移动时，电流表示数变大，小灯泡逐渐变亮；滑动变阻器的滑片从B端向A端移动时，电流表示数变小，小灯泡逐渐变暗； （2）滑动变阻器在实验中起到改变电路中电流的作用。 实验结论 （1）用滑动变阻器改变小灯泡的亮度，滑动变阻器应该与小灯泡串联； （2）当滑动变阻器的滑片使接入电路电阻变大（变小）时，电流中电流变小（变大），小灯泡变暗（变亮）； （3）滑动变阻器在电路中起到改变电路中电流大小的作用。 ★特别提醒： （1）在实验中，只有连入的接线柱为“一上一下”时，滑动变阻器才能改变小灯泡的亮度； （2）开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应处于阻值最大处，这样当短路其他元件连线错误造成短路时，滑动变阻器可起到保护电路的目的； （3）在实验中，需要反复调节滑动变阻器的阻值，当调节滑动变阻器使其阻值为零时，串联在电路中的小灯泡可起到保护电路作用。 2.实验：用滑动变阻器改变电阻两端电压 【实验步骤】 （1）按照如图所示的电路图，连接实物电路，电压表测量R两端电压，电流表测量串联电路的电流； （2）调节变阻器的滑片，使电阻R两端电压逐渐变大，观察电流表示数变化情况是否电压表的示数变化情况相同； （3）换用不同的电阻R，重复上述实验过程。 【现象分析】当滑动变阻器接入电路的电阻变大时，电路中电流变小，定值电阻两端电压变小；当滑动变阻器接入电路的电阻变小时，电路中的电流变大，定值电阻两端电压变大。 【归纳总结】滑动变阻器不但能改变电路中的电流大小，还能调节用电器两端电压。 【典例2】小刚用如图所示的实验器材来研究调光台灯的工作原理，并连接了部分实验电路。 （1）小刚在连接实验电路之前，应该首先将开关______； （2）请你用笔画线代替导线，帮小刚连接成完整的实验电路，并让开关闭合时滑动变阻器连入电路的电阻最大______； （3）小刚连接完成上述实验电路，检查无误后，闭合开关。发现小灯泡不亮。小刚想：是不是电路中某处发生了断路？此时，小刚检验实验电路是否发生断路最简单的操作是：______，观察小灯泡是否发光； （4）小强认为在电路中连入一只电流表，观察电流表是否有示数也能判断电路是否发生了断路。若按照小强的方法进行判断，电流表可以串联在这个电路中的______。 A．电源和开关之间 B．开关和小灯泡之间 C．小灯泡和滑动变阻器之间 D．滑动变阻器和电源之间 【答案】断开；如图；向右移动滑片；ABCD。 【解析】（1）在连接电路前，开关应处于断开状态。 （2）题目所进行的探究是用滑动变阻器来调节小灯泡的亮暗程度，那么变阻器应串联在电路中，而变阻器的接线柱应是一上一下的接法。电路中，滑片置于变阻器的最左端，为了让变阻器接入电路的阻值最大，下面的接线柱应接在右端，电路连接如下： （3）闭合开关，小灯泡不亮，可能是变阻器接入电路的阻值太大，造成电路中的电流太小，那么可向右调节滑片，让变阻器接入电路的阻值变小，观察小灯泡是否发光。 （4）实验所用电路是串联电路，则电流处处相等，那么可将电流表接入电路的ABCD任何一处。 知识点三、变阻器的应用 实验室常用的变阻器是滑动变阻器和电阻箱，生活中常用的变阻器一般叫做电位器。常见的电位器有机械式电位器和数字式电位器。 1.机械式电位器：如图所示，是机械式电位器的一种。其电阻丝呈圆弧形，滑片可以在电阻丝上转动。其接线方法是“中间固定，两边接一边”。当接中间和左端接线柱时，接入电路的电阻丝为左侧部分，如果顺时针转动滑片，则电位器接入电路的阻值变大。可连续调节亮度的台灯、可连续调节声音大小的耳机等都是使用了这种电位器。 2.数字式电位器：数字式电位器是用数字信号控制阻值的器件（集成电路等）。它有耐振动、噪声小、寿命长、抗环境污染等优点，已在自动检测与控制、智能仪器仪表、消费类电子产品等许多领域得到应用。 【典例3】如图所示是家庭中常见调光台灯上的调光旋钮的内部电路，仔细观察发现，这个旋钮实际上是一个______，该台灯旋钮顺时针旋转时变亮，则应将______接线片接入电路。 【答案】滑动变阻器；BC。 【解析】[1]调光旋钮通过左右旋转，改变了接入电路中电阻丝的长度，改变了电阻，因此实际上它是一个滑动变阻器，有的版本也叫电位器。 [2]台灯旋钮顺时针旋转时变亮，说明顺时针旋转后通过灯泡的电流变大了，连入电路的电阻变小了，由图可知，应接入的是BC接线片。 问题一：滑动变阻器的使用与连接 1.滑动变阻器的连接 （1）将滑动变阻器接入电路，关键是确定其下接线柱的连接点，上接线柱无论接在哪一点，都相对于接在滑片上； （2）要使接入电路的电阻变小，下接线柱要接在滑片移向的那一端。 2.滑动变阻器的双线接法：一上一下，决定在下 （1）明确滑动变阻器哪两个接线柱接入电路，找到接线下接线柱； （2）根据滑片位置的变化，判断滑片是远离还是靠近该“下接线柱”； （3）若远离，则接入电阻变大；若靠近，则接入电阻变小。 3.滑动变阻器的特殊用法（三线接法）：一上一下，决定在下 滑动变阻器的接法一般有以下三种： （1）断路式接法：如图甲所示，滑动变阻器右边的电阻丝被断路； 甲 乙 丙 （2）短路式接法：如图乙所示，滑动变阻器右边电阻丝被短路； （3）混连式接法：如图丙所示，该接法的优点是可通过移动划片，使用电器（图中的小灯泡）两端电压最小为零。 【典例1】如图所示，是用滑动变阻器调节灯泡亮度的几种方案，你认为可能达到目的方案是（　　）。 A． B． C． D． 【答案】C。 【解析】A．图中，灯泡被导线短路，灯泡不亮，滑动变阻器更不能调节灯泡的亮度，故A不符合题意； B．滑动变阻器接入下半段，灯泡和滑动变阻器的下半段是并联的，滑动变阻器不能改变灯泡的亮度，故B不符合题意； C．滑动变阻器和灯泡是串联的，移动滑动变阻器的滑片，改变电路中的电阻，改变电路中的电流，改变灯泡的亮度，故C符合题意； D．灯泡和滑动变阻器都被导线短路，灯泡不能发光，滑动变阻器更不能调节灯泡的亮度，故D不符合题意。故选C。 【变式1-1】如图所示，电源电压不变，在a，b间接一个“3V 1W”的小灯泡，调节滑动变阻器的滑片P至图示位置时，小灯泡正常发光。若在a，b间换接一个“3V 1.5W”的小灯泡，欲使其正常发光，滑片P应（　　）。 A．向M移动 B．向N移动 C．保持不动 D．无法实现 【答案】A。 【解析】由可知，两灯泡的额定电压相等，更换灯泡后的电阻变小，电路中的总电阻变小，∵，∴电路中的电流变大，此时滑动变阻器的阻值不变，两端的电压变大，∵串联电路中总电压等于各分电压之和，∴此时灯泡分得的电压小于3V，使灯泡正常发光，应使灯泡两端的电压再达到3V，即增大电路中的电流，减小滑动变阻器接入电路中的电阻，滑片向M移动。 故选A。 【变式1-2】公路检查站的“地磅”可以检测货车是否超载。如图是某种地磅的工作原理图，滑片P可在竖直放置的电阻R上滑动，当货车质量增大时，电表示数随之增大，由电表改装成的显示器的示数也增大。下列判断正确的是（　　）。 A．接线柱“1”应与“3”连接 B．接线柱“2”应与“3”连接 C．“显示器”由电压表改装而成 D．“显示器”由电流表改装而成 【答案】BD。 【解析】CD．由图可知，显示器要串联在电路中，因此是用电流表改装而成。故C错误，D正确； AB．当货车质量增大时，滑片向下滑动，已知此时显示器的示数增加，即电路中的电流增大，由欧姆定律可知，电路的总电阻应变小，即滑片P向下滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值应变小，因此接线柱“2”应与“3”连接，故A错误，B正确。 故选BD。 问题二：生活中的滑动变阻器 解答滑动变阻器应用类问题的一般步骤 第一步：将实际对象抽象为滑动变阻器，确定滑动变阻器的哪一部分接入了电路； 第二步：明确接入电路的这一部分的长度怎样变化，滑动变阻器接入电路的阻值怎样变化； 第三步：明确电路中的电流只有变化，进而作出判断。 【典例2】（2024·广东深圳·一模）图所示，是一科技创新小组同学们设计的水位计工作原理图，绝缘浮子随水位的升降带动滑动变阻器R的金属滑杆P升降，水位计（电表改装）显示的数据来反应水位升降情况。水位最低时，滑杆P位于R的a端处。L是一个指示灯，电路各部分接触良好，不计导线电阻。下列判断正确的是（　　）。 A．水位计中的电压表也可以直接替换为电流表 B．电压表测的是小灯泡两端的电压 C．当水位上升时，电压表示数变小，指示灯变亮 D．当电压表示数变大时，指示灯变暗，则表明水位上升 【答案】D。 【解析】由电路图知道，指示灯与变阻器串联，电压表测变阻器两端的电压。 A．水位计中的电压表直接替换为电流表，滑动变阻器会被短路，所以电压表不可以直接替换为电流表，故A错误； B．由图知道，电压表并联在滑动变阻器两端，即测量的是滑动变阻器两端的电压，故B错误； C．当水位上升时，浮子带动滑片上移，变阻器接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，由欧姆定律知道，电路中的电流变小；由U=IR知道，指示灯两端的电压变小，由串联电路的电压规律知道，变阻器两端的电压变大，即电压表示数增大；电路中的电流变小，灯泡的实际功率减小，灯变暗，故C错误； D．当电压表示数变大时，由串联电路的电压规律可知，指示灯两端的电压减小，指示灯变暗，电路中的电流减小，说明变阻器接入电路中的电阻变大，则滑片上移，表明水位上升，故D正确。 故选D。 【变式2-1】（2024·天津河西·一模）如图1，是某款电子秤的外观图；如图2是它的原理图，表盘是由电压表改装而成的。当被测物体的质量越大，下列判断正确的是（　　）。 A．电路中电流不变，电子秤示数越大 B．电路中电流不变，电子秤示数越小 C．电路中电流越大，电子秤示数越大 D．电路中电流越小，电子秤示数越大 【答案】A。 【解析】CD．由图可知，电压表连接在滑动变阻器的滑片上，此时的滑动变阻器相当于一个定值电阻，移动滑片，连入电路的阻值不会改变，所以电路中电流不变，故CD错误； AB．电压表测量滑片以上部分电阻两端的电压，当被测物体的质量越大时，弹簧伸长量越大，与电压表并联部分的电阻越大，由可知，电压越大，即电压表示数越大，故A正确，B错误。 故选A。 【变式2-2】（2024·河南洛阳·一模）某实验小组想设计一个能显示油箱内油量的装置，图7中能实现油量越多，油量表示数越大的方案是（　　）。 A． B． C． D． 【答案】D。 【解析】A．由电路图可知，R0与R串联，当油箱内存油量越大时，浮子上移，滑片下移，接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小， R两端的电压变小，即油量表的示数变小，故A不符合题意； B．由电路图可知，R0与R串联，当油箱内存油量越大时，浮子上移，滑片下移，接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，电路中的电流变小，由U=IR可知，R0两端的电压变小，故B不符合题意； C．电压表不能串联在电路中，如果电压表串联在电路中，测的是电源的电压，当油箱内存油量越大时，电压表示数不会发生变化，故C不符合题意； D．由电路图可知，R0与R串联，当油箱内存油量越大时，浮子上移，滑片下移，接入电路中的电阻变大，由分压原理可知，R两端的电压变大，故D符合题意。 故选D。 问题三：电阻箱与电位器 【典例3】如图甲是常用的一种可调风速的小风扇，图乙为其用于调风速的电位器结构图，a、b、c是它的三个接线柱，a、c分别与弧形电阻丝的两端相连，b与金属滑片相连，转动旋钮，通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变风扇风速，下列分析正确的是（　　）。 　　 A．若将a、c接入电路中，逆时针转动旋钮时，风扇风速加快 B．若将a、c接入电路中，顺时针转动旋钮时，风扇风速减弱 C．若将a、b接入电路中，顺时针转动旋钮时，风扇风速加快 D．若将b、c接入电路中，顺时针转动旋钮时，风扇风速加快 【答案】D。 【解析】AB．若将a、c接入电路中，等于是把电阻片最大阻值接入，旋转旋钮无法改变其阻值，故无法改变风扇速度，故错误。 C．若将a、b接入电路中，顺时针转动旋钮时，接入的电阻片长度变大，阻值变大，电路中电流变小，风扇风速减慢，故错误。 D．若将b、c接入电路中，顺时针转动旋钮时，接入的电阻片长度变小，阻值变小，电路中电流变大，风扇风速加快，故正确。故选D。 【变式3-1】如图所示，甲为亮度可调的台灯，电位器实际上是一个 电阻；（选填“可变”或“定值”）；乙为电位器的内部结构示意图，a、b、c是它的三个接线柱，旋钮带动滑片转动。若顺时针旋转旋钮时灯泡发光变亮，则需将 （选填“a和b”、“a和c”或“b和c”）接线柱接入电路。关于电位器上电阻丝的材料，应该选用 （选填“铜丝”或“镍铬合金丝”）。 【答案】可变；b和c；镍铬合金丝。 【解析】[1]电位器能改变灯泡的亮度，由此可知，电位器实际上是一个可变电阻。 [2]顺时针旋转旋片时，灯泡变亮，说明电流变大，因电源电压不变，则根据欧姆定律可知电位器接入电路中的电阻应变小，则由图可知应将b、c接线柱接入电路。 [3]在长度和粗细都相同的情况下，镍铬合金丝的电阻大，这样在移动滑片改变相同的长度时，镍铬合金丝的阻值会有明显的变化，起到明显改变电阻的作用，而用铜丝制作的话，起不到明显改变电阻的作用，所以应该选用镍铬合金丝。 【变式3-2】某一旋钮式电阻箱内部结构如图所示，它由九个100Ω、九个10Ω和九个1Ω的电阻组成，当改变旋钮（即图中指针）位置调节电阻值时，相当于改变了电阻箱内部接入电路部分导体的 。该电阻箱可调出的最大阻值为 Ω，从图中可读出此时的阻值为 Ω。 【答案】长度；999；163。 【解析】[1]改变旋钮位置调节电阻值时，相当于改变了电阻箱内部接入电路部分导体的长度； [2]该电阻箱可调出的最大阻值为9×100Ω+9×10Ω+9×1Ω=999Ω； [3]由图可知电阻箱的示数1×100Ω+6×10Ω+3×1Ω=163Ω。 【基础强化】 1.如图所示，有关滑动变阻器的使用，说法正确的是（   ）. A. 接线柱C，D端接进电路为定值电阻 B. 接线柱A，B端接进电路为一根导线 C. C，B端接进电路，电流方向为C→P→B D. A，C端接进电路，向D端移动滑片P，电阻增大 【答案】D。 【解析】A．接线柱C、D端接进电路时，相当于一根导线，A不符合题意； B．接线柱A、B端接进电路时，相当于一个定值电阻，B不符合题意； C．C、B端接进电路，电流方向可能为C→P→B，也可能为B→P→C，C不符合题意； D．A、C端接进电路，向D端移动滑片P，滑动变阻器接入电路中的阻值变大，D符合题意。 故答案为：D。 2.如图所示，某调光小台灯的亮度可以通过亮度调节旋钮来控制。下列说法正确的是（　　）。 A．小台灯的灯丝是用超导体材料制造的 B．控制旋钮相当于一个定值电阻 C．小台灯工作时的额定电压是 D．小台灯工作电压调节范围为 【答案】D。 【解析】A．小台灯是利用电流的热效应来工作的，若灯丝是用超导体材料制造，则灯丝没有电阻，无法产生热量，便无法发光，故A错误； B ．控制旋钮相当于滑动变阻器，通过改变接入电路中的电阻来改变电路中的电流，从而改变灯泡的亮度，故B错误； CD ．从图中可以看出，小台灯工作时的电压调节范围为 12～24V，故C错误，D正确。 故选D。 3.如图所示，甲为可调亮度台灯，乙为电位器的结构图，A、B、C为电位器的三个接线柱，转动滑片可调节灯泡亮度。下列分析错误的是（　　）。 A．若只将B、C接入电路，顺时针旋转滑片，灯泡变亮 B．若只将A、C接入电路，顺时针旋转滑片，灯泡变亮 C．该电位器是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变灯泡亮度 D．将A、B接入电路，若只将电阻丝做得更细些，以相同速度顺时针旋转滑片，灯泡亮度变化更明显 【答案】B。 【解析】A．若只将B、C接入电路，滑片右边的电阻丝接入电路，顺时针旋转滑片，电阻丝连入申路的长度发生变短，电阻变小，电路的电流变大，灯泡的亮度变亮，故A正确，不符合题意； B．若只将A、C接入电路，电位器的全部电阻丝都接入电路，不能改变电路的电流，所以不能改变灯泡的亮度，故B错误，符合题意； C．电位器是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻，从而改变电路的电流达到改变灯泡亮度的目的，故C正确，不符合题意； D．将A、B接入电路，若只将电阻丝做得更细些，电阻丝的电阻变大，以相同速度顺时针旋转滑片，滑动变阻器接入电路中的电阻变化较大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变化较大，灯泡亮度变化更明显，故D正确，不符合题意。 故选B。 4.如图所示，电阻箱接入的电阻为______Ω。 【答案】4705Ω。 【解析】由图可知，电阻箱阻值为1000Ω×4＋100Ω×7＋10Ω×0＋1Ω×5=4705Ω。 5.如图所示，电阻箱的示数是___________，与滑动变阻器相比，它的优点是：___________。 【答案】2035Ω；便于直接读出电阻值（能直接读出电阻）。 【解析】[1][2]电阻箱的读数方法是：每个旋钮下面小三角对应的数字乘下面的倍数就是这个旋钮的电阻值，四个阻值加起来就是该电阻箱的示数，即 与滑动变阻器相比，电阻箱在使用时能直接读出电阻，这是它的明显优势。 【素养提升】 6.如下图所示，电位器有a、b、c三个接线柱：b接线柱与滑片连接，滑片可绕转轴O旋转；a、c接线柱分别接在弧形电阻丝的一端。老电工把此电位器与“220V 40W”的白炽灯串联后，接在220V的电路中，能调节白炽灯的亮度，以下说法合理的是（　　）。 A．将b、c接入电路，滑片在n端时灯正常发光 B．将b、c接入电路，滑片在m端时灯正常发光 C．将a、c接入电路，滑片在n端时灯正常发光 D．将a、c接入电路，滑片在m端时灯正常发光 【答案】A。 【解析】电位器与白炽灯串联在电压为220V的电路中，要使灯正常发光，应让电位器接入电路的阻值为0。由图示知，电位器的a、c接线柱接入电路中，则滑片无论是接在m还是n端，电位器接入电路的阻值都最大；电位器的b、c接线柱接入电路中，滑片在n端时，电位器接入电路的阻值为0，滑片在m端时，电位器接入电路的阻值最大。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 7.将如图所示的滑动变阻器连入电路，要求当滑动变阻器滑片P向D接线柱移动时，接入电路中的电阻变大，则滑动变阻器连入电路的接线柱应是（   ）。 A.A和B B.B和D C.A和C D.C和D 【答案】C。 【解析】A．当接入A和B两个接线柱时，将电阻丝全部接入电路，滑片不起作用，A不符合题意； B．当接入B和D两个接线柱时，当滑动变阻器滑片P向D接线柱移动时，接入电路的电阻丝的长度变短，电阻变小，B不符合题意； C．当接入A和C两个接线柱时，当滑动变阻器滑片P向D接线柱移动时，接入电路的电阻丝的长度变长，电阻变大，C符合题意； D．当接入C和D两个接线柱时，将金属杆接入电路，滑片不起作用，D不符合题意。 故答案为：C。 8.如图是一种调光台灯电位器（滑动变阻器）的内部结构示意图，a、b、c是它的三个接线柱，要求：旋钮带动滑片顺时针转动时，灯泡变亮，请完成该电路的连接。 【解析】旋钮带动滑片顺时针转动时，灯泡变亮，说明顺时针转动时滑动变阻器的阻值变小，此时应接b、c接线柱，如下图所示： 【能力培优】 9.如图甲所示是小明连接的电路，还剩下几根导线没有连接上去，请你帮助小明完成电路的连接，要求开关S闭合后，向右移动滑片P，灯L1的亮度不变，灯L2的亮度变暗。 【解析】开关S闭合后，滑动变阻器滑片P向右移动，灯L2的亮度变暗，说明滑动变阻器连入电路的阻值变大，则滑动变阻器应选择左下接线柱与L2串联；灯L1的亮度不变，说明两灯互不影响，即两灯并联。实物连接如图所示： 10.小刚用如图所示的实验器材来研究调光台灯的工作原理，并连接了部分实验电路。 （1）小刚在连接实验电路之前，应该首先将开关      ； （2）请你用笔画线代替导线，帮小刚连接成完整的实验电路，并让开关闭合时滑动变阻器连入电路的电阻最大； （3）小刚连接完成上述实验电路，检查无误后，闭合开关。发现小灯泡不亮。小刚想：是不是电路中某处发生了断路？此时，小刚检验实验电路是否发生断路最简单的操作是：       ， 观察小灯泡是否发光； （4）小强认为在电路中连入一只电流表，观察电流表是否有示数也能判断电路是否发生了断路。若按照小强的方法进行判断，电流表可以串联在这个电路中的 ______。 A. 电源和开关之间 B. 开关和小灯泡之间 C. 小灯泡和滑动变阻器之间 D. 滑动变阻器和电源之间 【答案】（1）断开；（2）如图；（3）向右移动滑片；（4）A,B,C,D。 【解析】（1）在连接电路前，开关应处于断开状态。   （2）题目所进行的探究是用滑动变阻器来调节小灯泡的亮暗程度，那么变阻器应串联在电路中，而变阻器的接线柱应是一上一下的接法。电路中，滑片置于变阻器的最左端，为了让变阻器接入电路的阻值最大，下面的接线柱应接在右端，电路连接如下： （3）闭合开关，小灯泡不亮，可能是变阻器接入电路的阻值太大，造成电路中的电流太小，那么可向右调节滑片，让变阻器接入电路的阻值变小，观察小灯泡是否发光。 （4）实验所用电路是串联电路，则电流处处相等，那么可将电流表接入电路的ABCD任何一处。 分析：（1）连接电路时，开关要断开； （2）滑动变阻器和灯泡串联时，接线柱一上一下；滑片远离下面的接线柱电阻变大； （3）减小滑动变阻器的电阻，电路中电流变大，灯泡变亮； （4）电流表需要串联连接，其使用和所接位置无关。 ( 12 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十四章 欧姆定律（原卷版） 课时14.2 变阻器 2022年课程标准 物理素养 1.2.1 通过实验，了解物质的一些物理属性，如弹性、磁性、导电性和导热性等，用语言、文字或图表描述物质的这些物理属性。 物理观念：知道滑动变阻器变阻是通过改变接入电路中导体的长度实现的。 科学思维：能说出滑动变阻器的构造和作用，准确画出滑动变阻器的符号、结构示意图。 科学态度与责任：会连接滑动变阻器。知道电阻箱、电位器是常见的变阻器。 知识点一、变阻器 1.变阻器：能改版接入电路中队长大小的元件叫做变阻器。学生实验中常用的变阻器有两种，一种是滑动变阻器，另一个是电阻箱。 2.滑动变阻器 （1）原理：通过改变接入电路中的电阻丝的长度来改变电路中电阻的大小。 （2）作用：①调节滑动变阻器的滑片可以逐渐改变接入电路的电阻值，从而改变电路中的电流和用电器两端的电压；②滑动变阻器还能起到保护电路的作用。 （3）构造：滑动变阻器的构造如图所示： 接线柱A、B之间时滑动变阻器的电阻丝；接线柱C、D之间是金属杆，电阻为零；P是金属滑片，与金属杆和电阻丝相连（电阻丝的表面涂有绝缘漆，但与滑片接触的地方绝缘漆被刮掉），滑片本身看作电阻为零。滑片移动到不同位置时，接入电路的A、C（D）或B、C（D）两个接线柱间电阻丝的长度不一样，这样就改变了接入电路中电阻的大小。 注意：滑动变阻器只是通过改变接入电路中的电阻丝的长度来改变接入电路的电阻大小，而电阻丝自身的总长度并没有发生变化，即电阻丝的总电阻没有变化。 （4）结构示意图和电路图中的符号 甲 结构示意图 乙 电路图中的符号 （5）铭牌上各数值的物理意义 20Ω：表示此滑动变阻器的最大阻值为20Ω。使用此滑动变阻器时，接入电路中的阻值可以在0-20Ω之间变化 1.5A：表示此滑动变阻器允许通过的最大电流为1.5A （6）滑动变阻器的连接方法 ①接入A、D或A、C接线柱 实物图 滑动变阻器的接法 对应电路图 接入电路中电阻丝是AP段。左移，AP段变短，接入电阻变小；右移，AP段变长，接入电阻变大 接入电路中电阻丝是AP段。左移，AP段变短，接入电阻变小；右移，AP段变长，接入电阻变大 ②接入B、D或B、C接线柱 实物图 滑动变阻器的接法 对应电路图 接入电路中电阻丝是BP段。左移，BP段变长，接入电阻变大；右移，BP段变短，接入电阻变小 接入电路中电阻丝是BP段。左移，BP段变长，接入电阻变大；右移，BP段变短，接入电阻变小 ③接入A、B或C、D接线柱 实物图 滑动变阻器的接法 对应电路图 所有电阻丝都接入了电路，相对于接入了一定值电阻，移动划片不能改变接入电路电阻大小 金属杆被接入电路，没有电阻丝接入电路 归纳总结： 将滑动变阻器接入电路时，应采用两个接线柱“一上一下”的接法，不能同时使用上面两个接线柱（此时滑动变阻器接入电路的电阻为零），也不能同时使用下面两个接线柱（此时滑动变阻器接入的电阻值最大且不变），否则就起不到改变电路电阻的作用。 ★特别提醒： （1）电路中的电流不能超过滑动变阻器允许通过的最大电流； （2）只要选定滑动变阻器的下端接线柱，上端两个接线柱中任何一个接入电路，接法是等效的； （3）为了保护电路，在闭合开关前滑动变阻器的滑片应置于最大阻值处。 【典例1】如图所示，电路中一根导线已经与滑动变阻器的B接线柱连接，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，要使滑动变阻器的电阻变小，另一根导线应与滑动变阻器的_________（选填“A”、“C”或“D”）接线柱连接，滑动变阻器是通过改变电阻丝的_________来改变电阻的大小。 3.电阻箱 滑动变阻器能够改变接入电路的电阻值大小，但不能准确知道接入电路的电阻阻值。如果需要知道接入电路的电阻阻值，就要用到电阻箱。电阻箱是一种可以调节电阻大小并且能够显示出电阻值的变阻器，电阻箱有两种：旋钮式电阻箱和插入式电阻箱。在电路中都用符号“”表示。 （1）旋钮式电阻箱 ①使用方法：将电阻箱的两个接线柱接入电路中，调节六个旋钮，就能得到0—99999.9Ω之间的电阻值。 ②读数方法：将各旋钮对应的小三角对准的数字乘以面板上标记的倍数，然后将数值加在一起就是电阻箱接入电路中的电阻值。如图乙所示是某电阻箱接入电路后的示意图，该电阻箱的示数：0×100000Ω+0×10000Ω+4×1000Ω+6×100Ω+8×10Ω+8×1Ω=4688Ω。 甲 乙 （2）插入式电阻箱 ①使用方法：插入式电阻箱有两个接线柱，接线柱之间有几段电阻丝的上方有能插入或拔出的铜塞。拔出铜塞时，对应那段电阻丝就接入了电路；插入铜塞时，对应的那段电阻丝就会被短路，相对于没有接入电路。 ②读数方法：如图所示，是插入式电阻箱的示意图，插入b、d铜塞，接入电路的总电阻R=10Ω+20Ω=30Ω。 知识点二、练习使用滑动变阻器 1.实验：用滑动变阻器改变小灯泡的亮度 实验器材 电池组或学生电源一个、小灯泡一个、电流表、滑动变阻器、开关各一个，导线若干 实验电路图 进行实验 （1）按电路图连接实物图，在连接过程中开关应处于断开状态，电路连接完毕，在闭合开关前检查变阻器划片P是否处在阻值最大处； （2）从阻值位置最大处，向B端移动变阻器划片P，观察小灯泡亮度，并观察电流表读数； （3）向相反方向移动划片P，观察小灯泡亮度，并观察电流表读数。 实验现象 （1）滑动变阻器的滑片向B端移动时，电流表示数变大，小灯泡逐渐变亮；滑动变阻器的滑片从B端向A端移动时，电流表示数变小，小灯泡逐渐变暗； （2）滑动变阻器在实验中起到改变电路中电流的作用。 实验结论 （1）用滑动变阻器改变小灯泡的亮度，滑动变阻器应该与小灯泡串联； （2）当滑动变阻器的滑片使接入电路电阻变大（变小）时，电流中电流变小（变大），小灯泡变暗（变亮）； （3）滑动变阻器在电路中起到改变电路中电流大小的作用。 ★特别提醒： （1）在实验中，只有连入的接线柱为“一上一下”时，滑动变阻器才能改变小灯泡的亮度； （2）开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应处于阻值最大处，这样当短路其他元件连线错误造成短路时，滑动变阻器可起到保护电路的目的； （3）在实验中，需要反复调节滑动变阻器的阻值，当调节滑动变阻器使其阻值为零时，串联在电路中的小灯泡可起到保护电路作用。 2.实验：用滑动变阻器改变电阻两端电压 【实验步骤】 （1）按照如图所示的电路图，连接实物电路，电压表测量R两端电压，电流表测量串联电路的电流； （2）调节变阻器的滑片，使电阻R两端电压逐渐变大，观察电流表示数变化情况是否电压表的示数变化情况相同； （3）换用不同的电阻R，重复上述实验过程。 【现象分析】当滑动变阻器接入电路的电阻变大时，电路中电流变小，定值电阻两端电压变小；当滑动变阻器接入电路的电阻变小时，电路中的电流变大，定值电阻两端电压变大。 【归纳总结】滑动变阻器不但能改变电路中的电流大小，还能调节用电器两端电压。 【典例2】小刚用如图所示的实验器材来研究调光台灯的工作原理，并连接了部分实验电路。 （1）小刚在连接实验电路之前，应该首先将开关______； （2）请你用笔画线代替导线，帮小刚连接成完整的实验电路，并让开关闭合时滑动变阻器连入电路的电阻最大______； （3）小刚连接完成上述实验电路，检查无误后，闭合开关。发现小灯泡不亮。小刚想：是不是电路中某处发生了断路？此时，小刚检验实验电路是否发生断路最简单的操作是：______，观察小灯泡是否发光； （4）小强认为在电路中连入一只电流表，观察电流表是否有示数也能判断电路是否发生了断路。若按照小强的方法进行判断，电流表可以串联在这个电路中的______。 A．电源和开关之间 B．开关和小灯泡之间 C．小灯泡和滑动变阻器之间 D．滑动变阻器和电源之间 知识点三、变阻器的应用 实验室常用的变阻器是滑动变阻器和电阻箱，生活中常用的变阻器一般叫做电位器。常见的电位器有机械式电位器和数字式电位器。 1.机械式电位器：如图所示，是机械式电位器的一种。其电阻丝呈圆弧形，滑片可以在电阻丝上转动。其接线方法是“中间固定，两边接一边”。当接中间和左端接线柱时，接入电路的电阻丝为左侧部分，如果顺时针转动滑片，则电位器接入电路的阻值变大。可连续调节亮度的台灯、可连续调节声音大小的耳机等都是使用了这种电位器。 2.数字式电位器：数字式电位器是用数字信号控制阻值的器件（集成电路等）。它有耐振动、噪声小、寿命长、抗环境污染等优点，已在自动检测与控制、智能仪器仪表、消费类电子产品等许多领域得到应用。 【典例3】如图所示是家庭中常见调光台灯上的调光旋钮的内部电路，仔细观察发现，这个旋钮实际上是一个______，该台灯旋钮顺时针旋转时变亮，则应将______接线片接入电路。 问题一：滑动变阻器的使用与连接 1.滑动变阻器的连接 （1）将滑动变阻器接入电路，关键是确定其下接线柱的连接点，上接线柱无论接在哪一点，都相对于接在滑片上； （2）要使接入电路的电阻变小，下接线柱要接在滑片移向的那一端。 2.滑动变阻器的双线接法：一上一下，决定在下 （1）明确滑动变阻器哪两个接线柱接入电路，找到接线下接线柱； （2）根据滑片位置的变化，判断滑片是远离还是靠近该“下接线柱”； （3）若远离，则接入电阻变大；若靠近，则接入电阻变小。 3.滑动变阻器的特殊用法（三线接法）：一上一下，决定在下 滑动变阻器的接法一般有以下三种： （1）断路式接法：如图甲所示，滑动变阻器右边的电阻丝被断路； 甲 乙 丙 （2）短路式接法：如图乙所示，滑动变阻器右边电阻丝被短路； （3）混连式接法：如图丙所示，该接法的优点是可通过移动划片，使用电器（图中的小灯泡）两端电压最小为零。 【典例1】如图所示，是用滑动变阻器调节灯泡亮度的几种方案，你认为可能达到目的方案是（　　）。 A． B． C． D． 【变式1-1】如图所示，电源电压不变，在a，b间接一个“3V 1W”的小灯泡，调节滑动变阻器的滑片P至图示位置时，小灯泡正常发光。若在a，b间换接一个“3V 1.5W”的小灯泡，欲使其正常发光，滑片P应（　　）。 A．向M移动 B．向N移动 C．保持不动 D．无法实现 【变式1-2】公路检查站的“地磅”可以检测货车是否超载。如图是某种地磅的工作原理图，滑片P可在竖直放置的电阻R上滑动，当货车质量增大时，电表示数随之增大，由电表改装成的显示器的示数也增大。下列判断正确的是（　　）。 A．接线柱“1”应与“3”连接 B．接线柱“2”应与“3”连接 C．“显示器”由电压表改装而成 D．“显示器”由电流表改装而成 问题二：生活中的滑动变阻器 解答滑动变阻器应用类问题的一般步骤 第一步：将实际对象抽象为滑动变阻器，确定滑动变阻器的哪一部分接入了电路； 第二步：明确接入电路的这一部分的长度怎样变化，滑动变阻器接入电路的阻值怎样变化； 第三步：明确电路中的电流只有变化，进而作出判断。 【典例2】（2024·广东深圳·一模）图所示，是一科技创新小组同学们设计的水位计工作原理图，绝缘浮子随水位的升降带动滑动变阻器R的金属滑杆P升降，水位计（电表改装）显示的数据来反应水位升降情况。水位最低时，滑杆P位于R的a端处。L是一个指示灯，电路各部分接触良好，不计导线电阻。下列判断正确的是（　　）。 A．水位计中的电压表也可以直接替换为电流表 B．电压表测的是小灯泡两端的电压 C．当水位上升时，电压表示数变小，指示灯变亮 D．当电压表示数变大时，指示灯变暗，则表明水位上升 【变式2-1】（2024·天津河西·一模）如图1，是某款电子秤的外观图；如图2是它的原理图，表盘是由电压表改装而成的。当被测物体的质量越大，下列判断正确的是（　　）。 A．电路中电流不变，电子秤示数越大 B．电路中电流不变，电子秤示数越小 C．电路中电流越大，电子秤示数越大 D．电路中电流越小，电子秤示数越大 【变式2-2】（2024·河南洛阳·一模）某实验小组想设计一个能显示油箱内油量的装置，图7中能实现油量越多，油量表示数越大的方案是（　　）。 A． B． C． D． 问题三：电阻箱与电位器 【典例3】如图甲是常用的一种可调风速的小风扇，图乙为其用于调风速的电位器结构图，a、b、c是它的三个接线柱，a、c分别与弧形电阻丝的两端相连，b与金属滑片相连，转动旋钮，通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变风扇风速，下列分析正确的是（　　）。 　　 A．若将a、c接入电路中，逆时针转动旋钮时，风扇风速加快 B．若将a、c接入电路中，顺时针转动旋钮时，风扇风速减弱 C．若将a、b接入电路中，顺时针转动旋钮时，风扇风速加快 D．若将b、c接入电路中，顺时针转动旋钮时，风扇风速加快 【变式3-1】如图所示，甲为亮度可调的台灯，电位器实际上是一个 电阻；（选填“可变”或“定值”）；乙为电位器的内部结构示意图，a、b、c是它的三个接线柱，旋钮带动滑片转动。若顺时针旋转旋钮时灯泡发光变亮，则需将 （选填“a和b”、“a和c”或“b和c”）接线柱接入电路。关于电位器上电阻丝的材料，应该选用 （选填“铜丝”或“镍铬合金丝”）。 【变式3-2】某一旋钮式电阻箱内部结构如图所示，它由九个100Ω、九个10Ω和九个1Ω的电阻组成，当改变旋钮（即图中指针）位置调节电阻值时，相当于改变了电阻箱内部接入电路部分导体的 。该电阻箱可调出的最大阻值为 Ω，从图中可读出此时的阻值为 Ω。 【基础强化】 1.如图所示，有关滑动变阻器的使用，说法正确的是（   ）. A. 接线柱C，D端接进电路为定值电阻 B. 接线柱A，B端接进电路为一根导线 C. C，B端接进电路，电流方向为C→P→B D. A，C端接进电路，向D端移动滑片P，电阻增大 2.如图所示，某调光小台灯的亮度可以通过亮度调节旋钮来控制。下列说法正确的是（　　）。 A．小台灯的灯丝是用超导体材料制造的 B．控制旋钮相当于一个定值电阻 C．小台灯工作时的额定电压是 D．小台灯工作电压调节范围为 3.如图所示，甲为可调亮度台灯，乙为电位器的结构图，A、B、C为电位器的三个接线柱，转动滑片可调节灯泡亮度。下列分析错误的是（　　）。 A．若只将B、C接入电路，顺时针旋转滑片，灯泡变亮 B．若只将A、C接入电路，顺时针旋转滑片，灯泡变亮 C．该电位器是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变灯泡亮度 D．将A、B接入电路，若只将电阻丝做得更细些，以相同速度顺时针旋转滑片，灯泡亮度变化更明显 4.如图所示，电阻箱接入的电阻为______Ω。 5.如图所示，电阻箱的示数是___________，与滑动变阻器相比，它的优点是：___________。 【素养提升】 6.如下图所示，电位器有a、b、c三个接线柱：b接线柱与滑片连接，滑片可绕转轴O旋转；a、c接线柱分别接在弧形电阻丝的一端。老电工把此电位器与“220V 40W”的白炽灯串联后，接在220V的电路中，能调节白炽灯的亮度，以下说法合理的是（　　）。 A．将b、c接入电路，滑片在n端时灯正常发光 B．将b、c接入电路，滑片在m端时灯正常发光 C．将a、c接入电路，滑片在n端时灯正常发光 D．将a、c接入电路，滑片在m端时灯正常发光 7.将如图所示的滑动变阻器连入电路，要求当滑动变阻器滑片P向D接线柱移动时，接入电路中的电阻变大，则滑动变阻器连入电路的接线柱应是（   ）。 A.A和B B.B和D C.A和C D.C和D 8.如图是一种调光台灯电位器（滑动变阻器）的内部结构示意图，a、b、c是它的三个接线柱，要求：旋钮带动滑片顺时针转动时，灯泡变亮，请完成该电路的连接。 【能力培优】 9.如图甲所示是小明连接的电路，还剩下几根导线没有连接上去，请你帮助小明完成电路的连接，要求开关S闭合后，向右移动滑片P，灯L1的亮度不变，灯L2的亮度变暗。 10.小刚用如图所示的实验器材来研究调光台灯的工作原理，并连接了部分实验电路。 （1）小刚在连接实验电路之前，应该首先将开关      ； （2）请你用笔画线代替导线，帮小刚连接成完整的实验电路，并让开关闭合时滑动变阻器连入电路的电阻最大； （3）小刚连接完成上述实验电路，检查无误后，闭合开关。发现小灯泡不亮。小刚想：是不是电路中某处发生了断路？此时，小刚检验实验电路是否发生断路最简单的操作是：       ， 观察小灯泡是否发光； （4）小强认为在电路中连入一只电流表，观察电流表是否有示数也能判断电路是否发生了断路。若按照小强的方法进行判断，电流表可以串联在这个电路中的 ______。 A. 电源和开关之间 B. 开关和小灯泡之间 C. 小灯泡和滑动变阻器之间 D. 滑动变阻器和电源之间 ( 12 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$