内容正文:
第4节 变阻器
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 变阻器种类 1
题型2 滑动变阻器的使用 5
题型3 变阻器的应用 11
【能力培优练】 16
【链接中考】 27
【重难题型讲解】
题型1 变阻器种类
1、认识变阻器
(1)定义:阻值可以变化的电阻器叫变阻器。
(2)分类:滑动变阻器、电阻箱(旋钮式和插块式)。
2、滑动变阻器
(1)原理:通过改变连入电路中电阻线的长度来改变电阻(注意“连入电路中的”)。
(2)构造:瓷筒、电阻线、支架、接线柱、金属杆、滑片。
(3)元件符号:。
(4)结构示意图:。
(5)接线规则:一上一下。
(6)铭牌的理解:例20Ω1A,表示此滑动变阻器的最大阻值是20Ω,允许通过的最大电流是1A。
(7)优缺点:能连续改变接入电路的电阻大小,不能读出具体电阻值。
3、电阻箱
(1)分类:旋盘式电阻箱、插塞式电阻箱。
(2)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。
(3)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。
★特别提醒
(1)电阻箱优缺点:能够读出具体电阻值,不能连续改变电阻。
(2)电阻箱的元件符号:。
【探究归纳】滑动变阻器应串联接入电路,接线时 “一上一下” 选择接线柱,闭合开关前将滑片移至阻值最大处,通过移动滑片改变接入电路的电阻丝长度来调节电阻,从而实现对电路中电流和电压的控制,使用时需注意不超过其允许的最大电流。
【典例1-1】如图所示的测量仪器读数正确的是( )
A. 插入式电阻箱、两个接线柱之间的电阻值是
B. 电阻箱的读数为
C. 电流表的示数为
D. 电压表的示数为
【答案】A
【详解】A.当铜塞插入时,则该铜塞处的电阻丝就会短路,这部分电阻不连入电路;由图可知,、B两个接线柱之间的电阻是
故A正确;
B.电阻箱接入电路电阻值为
故B错误;
C.电流表使用的量程,每一个大格代表,每一个小格代表,电流为,故C错误;
D.电压表使用的量程,每一个大格代表,每一个小格代表,电压为,故D错误。
故选。
【典例1-2】如图甲所示,电压表读数是 V;图乙中电阻箱的阻值为 ;对人体的安全电压为 。
【答案】 1.8 2481 不高于
【详解】[1]如图甲所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为1.8V。
[2]图乙中电阻箱的阻值为
[3]对人体的安全电压为不高于,高于此值会造成危险。
跟踪训练1 如图所示,电阻箱的示数( )Ω
A.8306 B.8063 C.6038 D.6830
【答案】C
【详解】由图知,电阻箱的示数为
6×1000Ω+0×100Ω+3×10Ω+8×1Ω=6038Ω
故C符合题意。
故选C。
跟踪训练2 如图甲所示,电阻箱的示数为 Ω;如图乙所示是旋转式变阻器的结构图,它通过改变接入电路中电阻片的 (选填“粗细”、“长度”或“材料”)改变电阻,从而改变电路中的电流。A、B、C为它的三个接线柱,P为旋转触针。若将它放入电路中调节灯泡的亮度,逆时针旋转能使灯泡的亮度变大,则应将 (选填“A、B”、“B、C”或“A、C”)接线柱连入电路中。
【答案】 1615 长度 B、C
【详解】[1]由图可知,电阻箱的示数为
[2]如图乙,旋转滑片时,电阻片连入电路的长度发生变化,从而改变了变阻器连入电路的电阻值。
[3]逆时针旋转要使灯泡的亮度变大,需增大电路的电流,减小变阻器连入电路的电阻,即减小电阻片连入电路的长度,应将B、C接线柱连入电路中。
题型2 滑动变阻器的使用
1、滑动变阻器构造和原理
(1)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。
(2)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;2A:表示此滑动变阻器允许通过的最大电流为2A。
(3)原理:通过改变连入电路中电阻线的长度来改变电阻(注意“连入电路中的”)。
2、滑动变阻器的作用:可以改变电路中的电流,可以改变与之串联用电器两端的电压,还可以保护电路。
3、滑动变阻器的使用
(1)当滑片远离下端使用的接线柱时,电阻变大;靠近下端使用的接线柱时,电阻变小。
(2)滑动变阻器的接线规则:一上一下。“一上”即把上面金属棒两端的任一接线柱连入电路中;“一下”即把下面线圈两端的任一接线柱连入电路中。滑动变阻器只要一上一下方式接入电路,上接线柱的选择是不影响电阻变化情况的,如图,甲乙接法是等效的。
(3)滑动变阻器阻值变小,会引起电路中电流变大,与之串联的用电器两端电压变大。
(4)电路中的电流不许超过铭牌上标记的电流值。
(5)滑动变阻器要与被控制电路串联。
(6)闭合开关前应把滑片移至阻值最大处,即远离下端使用的接线柱。
★特别提醒
(1)正确使用滑动变阻器时,电路的一端接在金属杆接线柱上,另一端接在电阻线圈的任意接线柱上,俗称“一上一下”的接法。如果接线柱选择不当,如选择“全上”或“全下”,则滑动变阻器将失去调节作用,分别相当于接入一段导线或定值电阻。
(2)使用滑动变阻器时,应根据需要选择合适的滑动变阻器,注意其最大电阻和允许通过的最大电流值,避免电流超过最大值而烧坏变阻器。滑动变阻器应与被控制的用电器串联,通过改变接入电路中的电阻来调节电流和电压,有时还起到保护电路的作用。
4、滑动变阻器的接法
(1)断路式接法:如图甲,滑片右边的电阳丝被断路,左侧电阻丝接入电路。
(2)短路式接法:如图乙,滑片右边的电阻丝被短路,左侧电阻丝接入电路。
(3)恒阻式接法:如图丙,滑动变阻器电阳丝全部接入电路,滑片滑动时接入电路中的阳值恒定不变,滑动变阻器的滑片滑动,只改变滑片左右两边电阻丝上分得的电压的比例关系。
5、用滑动变阻器控制电阻两端的电压:串联电路有分压作用,在串联电路中,某个电阻的阻值增大,则这个电阻分压也增大。
★特别提醒
判断滑动变阻器滑片滑动时连人电路中电阻变化情况的关键点是:根据电流路径法确定实际连入电路的电阻丝,再根据滑片滑动的方向确定连人电路中的电阻是变大还是变小。
【探究归纳】滑动变阻器应串联接入电路,接线时 “一上一下” 选择接线柱,闭合开关前将滑片移至阻值最大处,通过移动滑片改变接入电路的电阻丝长度来调节电阻,从而实现对电路中电流和电压的控制,使用时需注意不超过其允许的最大电流。
【典例2-1】如图所示,给出了滑动变阻器四种接入电路的结构示意图。其中,当滑片P向左滑动时,使连入电路中的电阻最大且不改变的接法是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】A.当滑片P向左滑动时,滑动变阻器接入的阻值变小,故A不符合题意;
B.当滑片P向左滑动时,滑动变阻器接入的阻值变小,故B不符合题意;
C.当滑片P向左滑动时,滑动变阻器接入的阻值变大,不能保持不变,故C不符合题意;
D.滑动变阻器的下方接线柱接入电路,整个电阻丝连入电路中,当滑片P向左滑动时,起不到调节作用,但滑动变阻器接入的阻值始终为最大值,且能保持不变,故D符合题意。
故选D。
【典例2-2】导体对电流都有阻碍作用, 表示其阻碍作用的大小。滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻线的 来改变电阻,如图所示为滑动变阻器的四种接线方法示意图,当滑片P移动时,可改变电阻大小的接法是 。(填写字母,全对才给分)
A. B.
C. D.
【答案】 电阻 长度 CD
【详解】[1]导体对电流都有阻碍作用,不同导体对电流的阻碍作用不同,物理上用电阻表示其阻碍作用的大小。
[2]影响电阻大小的因素有导体的长度、材料和横截面积。滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻线的长度来改变电阻大小的。
[3]滑动变阻器必须“一上一下”接入电路才能改变电路中的电阻,把上面两个接线柱接入电路相当于导线,把下边两个接线柱接入电路,相当于定值电阻,故可改变电阻大小的接法是C、D。
【典例2-3】在“滑动变阻器改变电路中的电流、电压”的实验中。
(1)请用笔画线代替导线将甲所示电路连接完整,要求:滑动变阻器的滑片向右移动时灯变亮。
(2)根据你所连接电路,开关闭合前,滑片应该移到滑动变阻器的 (选填“”、“”)端,目的是 。
(3)滑动变阻器铭牌上面标有电流值和电阻值,其中表示 。
【答案】(1)
(2)a ,防止电路中电流过大烧坏用电器
(3)允许通过的最大电流是1.2A
【详解】(1)滑动变阻器的滑片向右移动时灯变亮,即滑片向右时电路中电阻增大也就是滑动变阻器接入的长度变长,故滑动变阻器接b点,电源电压为3V,故电压表选择0~3V量程即可,注意正进负出,如图:
(2)[1][2]开关闭合前,滑片应该移到滑动变阻器的阻值最大处,即a端;防止闭合开关时电流过大,烧坏用电器。
(3)滑动变阻器铭牌上面标有电流值和电阻值,其中表示允许通过的最大电流为1.2A。
跟踪训练1 小明的学习桌上有一个可调风速的小风扇,如图甲所示;图乙为其用于调风速的机械电位器结构图,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与旋钮触片相连。下列有关说法正确的是( )
A.机械电位器通过改变电阻丝的横截面积来改变接入电路的电阻
B.若将a、c接入电路中,逆时针转动旋钮时,风扇风速加快
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
【详解】A.如图机械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风扇转速的目的,故A错误;
B.若将a、c接入电路中,电阻丝全部接入电路,转动滑片,接入电路的电阻大小不变,风扇转速不变,故C错误;
C.若将a、b接入电路中,滑片左边的电阻丝接入电路,顺时针转动旋钮,电阻丝连入电路的长度增加,电阻增大,电流变小,风扇风速变慢,故C错误;
D.若将b、c接入电路中,滑片右边的电阻丝接入电路,转动旋钮,顺时针转动旋钮,电阻丝连入电路的长度变短,电阻减小,电流变大,风扇风速加快,故D正确。
故选D。
跟踪训练2 某滑动变阻器铭牌上标有“”字样,其含义是 。将滑动变阻器与灯泡串联后接入电路,当滑片Р向左端滑动时,灯泡变亮,则滑动变阻器应将接线柱 (选填“A”或“B”)与D接入电路。
【答案】 见详解 A
【详解】[1]滑动变阻器铭牌上标有“”字样,其含义是滑动变阻器的最大阻值是10Ω,允许通过的最大电流是1.5A。
[2]若要使滑动变阻器的滑片P向左端滑动时使小灯泡变亮,则此时滑动变阻器的阻值变小,因此应将接线柱A与D接入电路。
跟踪训练3 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)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;
(2)另一组小红在实验过程中无论怎样移动滑片,小灯泡的亮度都不变且一直很亮,这是因为 。
(3)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)
(2)滑动变阻器接了两个上端的接线柱或滑动变阻器被短接
(3)ABCD
【详解】(1)要使开关闭合时滑动变阻器连入电路的电阻最大,应将滑片P左侧电阻丝连入电路,如下图所示:
(2)发现小灯泡的亮度都不变且一直很亮,说明电路中电流很大,电路中电阻很小,无论怎样移动滑片P,灯很亮,说明变阻器失去了变阻的作用,是因为:滑动变阻器接了两个上端的接线柱或滑动变阻器被短接。
(3)因串联电路电流只有一路径,串联电路中各处的电流相等,所以电流表可以串联在电路中任何位置,故ABCD符合题意。
故选ABCD。
题型3 变阻器的应用
1、电位器: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。
2、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: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。
3、变阻器的用途
(1)电子设备中的调节和控制。
(2)电路中的信号调节。
(3)传感器中的信号处理。
(4)电路中的负载匹配。
4、生活中的变阻器
(1)收音机用到的音量电位器,如图所示
(2)充当“力电转换器”实现各种仪表的制作,如风速仪、水流测速仪、电子体重计和某些油量表等等。
★特别提醒
变阻器的实质是通过改变接入电路的金属导体的长度来改变电阻。
【归纳总结】变阻器在生活中应用广泛,如电位器通过旋转滑片改变电阻来调节收音机音量、台灯亮度;滑动变阻器用于实验室调节电路电流;电阻箱在精密仪器中精准控制电阻;汽车雨刮器速度调节、可调式电加热器功率控制等也借助变阻器实现对电路参数的调节。
【典例3-1】如图甲所示是某可调节亮度台灯,图乙是其用于调光的电位器结构图,a、b、c是它的是三个接线柱,a、c分别与弧形电阻丝的两端相连,b与金属滑片相连,下列分析正确的是( )
A.电位器与灯泡并联
B.若只将a、b接入电路,逆时针转动旋钮时灯泡变暗
C.若只将a、c接入电路,顺时针转动旋钮时灯泡变亮
D.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的
【答案】D
【详解】AD.电阻大小与长度有关,电位器是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电路中电流,从而改变灯泡亮度的,故电位器与灯泡串联,故A错误,D正确;
B.若只将a、b接入电路,电流经过电位器左侧部分电阻丝,逆时针转动旋钮时接入电阻变小,电路中电流变大,灯泡变亮。故B错误;
C.若只将a、c接入电路,电流经过整个电阻丝,电位器此时相当于一个定值电阻。无法改变接入电阻的大小,灯泡亮度不变,故C错误。
故选D。
【典例3-2】小王家有一个亮度可调的台灯。该台灯外壳是塑料的,它是一种 (选填“导体”或“绝缘体”)。该台灯的电路图如图甲所示,如果用导线将A、B两点连接起来,电路将会 。控制亮度主要通过电位器来实现,电位器结构如图乙所示,当电位器的N、P两个接头接入电路后,要想灯泡变亮,我们应该 (选填“顺时针”或“逆时针”)移动滑片。如果其内部的电阻片制作的更厚一些,它的整体电阻将会 (选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】 绝缘体 短路 顺时针 变小
【详解】[1]该台灯外壳是塑料的,塑料是一种绝缘体。
[2]如果用导线将A、B两点连接起来,即将电源正负极直接用一根导线连接,电路将会发生短路。
[3]当电位器的N、P两个接头接入电路后,要想灯泡变亮,即电流变大,即将电位器接入阻值调小,故顺时针调节滑片减小电阻丝接入长度从而减小阻值。
[4] 如果其内部的电阻片制作的更厚一些,电阻横截面积会增大,阻值会变小。
【典例3-3】如图甲是电位器的示意图,滑片P可随转动旋钮改变其在电阻丝上的位置,从而改变接入电路中的阻值大小。请将该电位器连入乙图中,要求顺时针旋转滑片P时,灯泡变亮,电压表示数变小。
【答案】
【详解】顺时针旋转滑片P时,灯泡变亮,说明电路中电流变大了,电位器连入电路的阻值变小(连入电路的电阻丝变短),所以应将电位器的A、B接线柱接入电路中,由此将灯泡、电位器和开关依次连接在电源两极上,根据串联分压原理可知电位器的电压变小,电压表示数变小,则电压表与电位器并联,如图所示:
跟踪训练1 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与旋钮触片相连。下列有关说法正确的是( )
A.电位器应该与电风扇中的电动机并联
B.若将a、b接入电路中,逆时针转动旋钮时,风扇风速减弱
C.若将a、c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
【详解】A.并联电路各支路之间互不影响,电位器串联在电路中才能改变电路中电流的大小,从而改变电风扇的转速,所以图中电位器应与电动机串联,故A错误;
B.若将a、b接入电路中,逆时针转动旋钮时,接入的电阻片长度变短,阻值变小,电路中电流变大,风扇风速加快,故B错误;
C.若将a、c接入电路中,顺时针转动旋钮时,接入的电阻片长度不变,无法变阻,风扇风速不变,故C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短,阻值变小,电路中电流变大,风扇风速加快,故D正确。
故选D。
跟踪训练2 电视机和复读机中用来调节音量大小的电位器实际相当于 ,如图所示,若要使音量增大,滑片P应向 (选填“b”或“d”)点转动,此时电路中的电流 (选填“增大”或“减小”)。
【答案】 滑动变阻器 d 增大
【详解】[1]电位器实际相当于滑动变阻器,通过改变接入电路的阻值来调节电路中电流的大小,从而调节音量的大小。
[2]要使音量增大,应让电路中的电流增大,所以电位器接入电路的阻值应变小,滑片P应向d点移动。
[3]此过程,电位器接入电路的阻值变小,对电流的阻碍作用变小,则电路中的电流增大。
跟踪训练3 如图为某种调光型台灯的电位器示意图。A、B、C为三个接线柱,A、C分别连在碳膜两端,B连接转动旋钮,P为旋片,可随转动旋钮改变在碳膜(相当于一根电阻丝)上的位置。请以笔画线代替导线将甲图连在乙图电路中,要求顺时针转动旋钮可使灯泡亮度减小。
【答案】
【详解】顺时针转动旋钮可使灯泡亮度减小,则电路中电流变小,应使电位器接入电路的电阻变大,连入电路的部分应该是PC段,故应连接B、C两接线柱。如图所示:
【能力培优练】
1.某同学采用如图的实验装置来“探究影响导体电阻大小的因素”,实验中用到的四根电阻丝的粗细均相同。下列说法错误的是( )
A.图甲可以探究导体材料对导体电阻的影响,接入铜丝时,灯泡更亮
B.图甲中,若将灯泡换成电流表,可能会造成短路
C.图乙中,如果将电流表换成电压表,也能够完成实验探究
D.图乙的结论可以用来阐述电位器的工作原理
【答案】C
【详解】A.根据已知条件可知,图甲中两个电阻丝的长度和横截面积相同,材料不同,由控制变量法,可以探究导体材料对导体电阻的影响;电源电压一定,铜导线的电阻更小,所以接入铜丝时,灯泡更亮,故A正确,不符合题意;
B.图甲中,将灯泡换成电流表,由于铜导线电阻很小,会造成短路现象,故B正确,不符合题意;
C.图乙中,将电流表换成电压表,电压表串联在电路中,相当于断路,故不能完成实验探究,故C错误,符合题意;
D.根据题意可知,图中两段导体的材料、横截面积相同,而长度不同,由控制变量法可知,实验探究的是导体的电阻与长度的关系,电位器就是根据改变电阻线的长度来改变电阻的,故D正确,不符合题意。
故选C。
2.如图所示电路,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片,电流表的示数变小,下列说法正确的是( )
A.灯泡L与滑动变阻器R串联
B.滑动变阻器的滑片向左移动了
C.电流表的示数变小,电压表示数和灯泡L亮度不变
D.若滑动变阻器R短路,灯泡L仍能发光
【答案】C
【详解】A.由图可知,闭合开关S,滑动变阻器与小灯泡并联,故A错误;
B.由图可知,闭合开关S,滑动变阻器与小灯泡并联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表A1测通过滑动变阻器的电流,电流表A2测干路电流,电流表的示数变小,根据并联电流规律说明通过滑动变阻器的电流减小,则滑片P由图示位置向右滑动时,故B错误;
C.滑动变阻器的滑片P由图示位置向右滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,该支路的电流变小,电流表A1示数变小,小灯泡支路的电流不变,小灯泡亮度也不变,但干路总电流变小,即A2示数变小,并联电路电压处处相等,则电压表示数不变,故C正确。
D.并联电路中有一条支路短路,则整个电路会发生短路,所以滑动变阻器R短路,灯泡L不能发光,故D错误。
故选C。
3.在“用滑动变阻器改变小灯泡的亮度”的实验课上,老师给出的实验器材如图所示。闭合开关后,将滑片P向右滑动时,灯变暗,连入电路中的接线柱应是( )
A.A和B B.C和B C.A和D D.C和D
【答案】C
【详解】滑动变阻器的接线柱选择应遵循“一上一下”原则,同时,滑片P向右滑动时,灯变暗,说明电流变小,则电阻变大,故一定选择了左下角的接线柱,所以连入电路中的接线柱可能的选择是“A和C”或者“A和D”,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
4.小廖同学在一次实验探究中利用电压表和电流表测得了多组数据,并开心的记录如下表。老师告知他没有按课本要求连接电路,但是方法也可以。请根据表中给出的数据,判断分析出他实验时的电路可能是图中的( )
U/V
3.0
2.5
2.0
I/A
0.20
0.30
0.40
A. B. C.D.
【答案】A
【详解】A.由A图可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,当滑片左移时连入电阻变小,电路中的电阻变小,电流变大(电流表的示数变大),定值电阻两端电压变大,则变阻器两端电压将变小,即电压表示数减小,故A符合题意;
B.由B图可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测量的是定值电阻两端的电压,当滑片左移时连入电阻变小,电路中的电阻变小,电流变大(电流表的示数变大),电压表的示数也变大,故B不符合题意。
CD.由CD两图可知,电压表测量电源电压,当移动滑片时,电压表的示数不变,故CD不符合题意。
故选A。
5.小红在做“用滑动变阻器改变电流”的实验时,连好如图所示电路,将滑动变阻器的滑片滑到最大阻值处,闭合开关S,发现小灯泡L不亮,接下来,以下做法最合理的是( )
A.观察电流表的示数是否为零,判断电路是否断路
B.断开开关S,更换电阻更小的灯泡重新实验
C.断开开关S,增加电池的个数重新实验
D.断开开关S,拆掉导线重新连接电路
【答案】A
【详解】将滑动变阻器的滑片滑到最大阻值处,闭合开关S,发现小灯泡L不亮,可能是由于电路中电流过小,不足以使小灯泡发光,也可能是由于电路断路,没有电流流过小灯泡,所以,接下来应该先观察电流表的示数是否为零,判断电路是否断路;如果电流表无示数则是断路,要检查断路处并更换导线或将断路处连接好;如果电流表有示数则不是断路,应调节滑片位置看是否发光,若仍不发光,则应增加电池个数或更换电阻更小的灯泡重新实验,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
6.在如图所示的电路中,用滑动变阻器调节灯泡的亮度,若要求闭合开关S,滑片P向右端滑动时灯泡逐渐变亮,应选择下列哪种接法( )
A.M接A,N接B B.M接C,N接D
C.M接C,N接B D.M接A,N接D
【答案】D
【详解】若要求闭合开关S,滑片P向右端滑动时灯泡逐渐变亮,则电路中的电流增大,滑动变阻器接入电路的电阻减小,因此滑动变阻器应接入右下接线柱D,上侧接线柱可接A或B,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
7.如图所示,将所有开关闭合后,发现两灯都不亮。断开开关S1,灯L1仍不发光;接着又闭合S1,改将S2断开,发现L1发光。由此判断电路故障可能是( )
A.灯L1断路 B.灯L2断路 C.灯L1短路 D.灯L2短路
【答案】D
【详解】由电路图可知,两灯并联。
A.将所有开关闭合后,若灯L1断路,闭合S1,将S2断开, L1不会发光,故A不符合题意;
B.将所有开关闭合后,若灯L2断路, L1会发光,不会出现两灯都不亮的情况,故B不符合题意;
C.将所有开关闭合后,若灯L1短路,灯L2也会被短路,两灯都不亮;闭合S1,将S2断开,L1也不会发光,不会出现L1发光的情况,故C不符合题意;
D.将所有开关闭合后,若灯L2短路,灯L1也会被短路,两灯都不亮;断开开关S1,灯L1仍不发光;闭合S1,断开S2,L1会发光,故D符合题意。
故选D。
8.关于如图所示的四个情境,下列说法中正确的是( )
A.甲图,音量键电位器通过改变接入电路电阻丝的材料来改变音量
B.乙图,电路中干电池正、负极对调后,LED灯亮度会稍微变暗
C.丙图,开关闭合后,用导线试触两端时,亮度不变,亮度变暗
D.丁图,由图可知,在电源外部,电流的方向是从电源的正极流向负极
【答案】D
【详解】A.音量键电位器通过改变接入电路电阻丝的长度来改变电阻,从而改变电路中电流,电流越大,声音的响度越大,故A错误;
B.LED灯是二极管,二极管具有单向导电性,电路中干电池正、负极对调后,电流不能从二极管通过,所以灯不会亮,故B错误;
C.开关闭合后,用导线触接两端时,被导线短路,不会发光,亮度变亮,故C错误;
D.图中电源右端是正极,箭头表示电流方向,所以在电源外部,电流的方向是从电源的正极流向负极,故D正确。
故选D。
9.如图所示的现象中,说法正确的是( )
A.图甲:甲乙两轻质小球靠近时相互吸引,它们一定带异种电荷
B.图乙:滑动变阻器按图示方法接入电路中,滑片P向右移动时连入电路的阻值减小
C.图丙:两灯串联,a为电压表,b为电流表
D.图丁:验电器的工作原理是异种电荷相互吸引
【答案】C
【详解】A.异种电荷相互吸引,带电体具有吸引轻小物体的性质。甲乙两轻质小球靠近时相互吸引,它们可能是带异种电荷,也可能一个带电一个不带电,故A错误;
B.图乙:滑动变阻器按图示方法接入电路中,滑片左侧电阻丝接入电路,滑片P向右移动,接入电路的电阻丝长度变大,它连入电路的阻值增大,故B错误;
C.图丙:两灯串联,a与灯泡并联,为电压表,b与灯泡串联,为电流表,故C正确;
D.图丁:验电器的工作原理是同种电荷相互排斥,故D错误。
故选C。
10.读数
(1)如图所示,电流表的示数为 A。
(2)如图所示,电压表的示数为 V。
(3)如图所示,电阻箱的示数为 Ω。
【答案】(1)0.28 (2)2.8 (3)5608
【详解】(1)由图可知,电流表接的是小量程,分度值为0.02A,所以电流表示数为0.28A。
(2)由图可知,电压表接的是小量程,分度值为0.1V,所以电压表示数为2.8V。
(3)电阻箱示数为各旋钮所指的示数乘以面板上标记的倍数,然后相加即可,故读数为
5×1000Ω+6×100Ω+0×10Ω+8×1Ω=5608Ω
11.如图所示,连接好电路,闭合开关后,灯泡非常暗,无论如何调节滑动变阻器的滑片,灯泡亮度和电流表的示数都不改变,则导线1和2分别接在了滑动变阻器的 两个接线柱上。
【答案】C、D
【详解】根据题意,无论如何调节滑动变阻器的滑片,灯泡亮度和电流表的示数都不改变,说明滑动变阻器使用了同上接线柱或同时使用了同下接线柱,由于闭合开关后,灯泡非常暗,说明同时使用了同下接线柱,因此是导线1和2分别接在了滑动变阻器的C、D两个接线柱上。
12.如图甲所示的电路。若把图乙的滑动变阻器接在E、F之间,且滑片向右移动时,电流表示数变大,应该接入的接线柱是 (选填字母)。
【答案】C和B
【详解】滑片向右移动时,电流表示数变大,可知变阻器连入电路的电阻变小,可知变阻器滑片以右电阻丝连入电路中,故应该接入的接线柱是C和B。
13.如图所示,若此滑动变阻器铭牌标有“ 1A”字样,表示这个滑动变阻器电阻变化范围是 ,1A的含义是 ,滑动变阻器的接线柱应 (选填“一上一下”、“同时接上”或“同时接下”)连在电路中,当滑片P移至中点时滑动变阻器接入电路的阻值为 。
【答案】 0~20 滑动变阻器允许通过的最大电流为1A 一上一下 10
【详解】[1][2]若此变阻器铭牌标有“20Ω 1A”字样,表示这个变阻器电阻变化范围是0~20Ω,允许通过的最大电流是1A。
[3]滑动变阻器应按照“一上一下”原则接入电路,若同时接上,则滑动变阻器没有被接入电路,接入电路的相当于一根导线;若同时接下,则滑动变阻器起不到改变电阻的作用,相当于一个定值电阻。
[4]当滑片P移至中点时滑动变阻器接入电路的阻值为最大阻值的一半,即10Ω。
14.如图甲所示为某种电风扇调速器的示意图,P为旋钮的滑片,可转动改变挡位,调速器应与电动机 联接入电路,若要由1挡转至4挡可使电风扇风速增大,应将接线柱 接入电路(选填“A和B”或“B和C”或“A和C”)。
【答案】 串 A和B
【详解】[1]调速器要控制电动机就要与电动机串联接入电路。
[2]由1挡转至4挡即顺时针转动旋钮时,电风扇转速增大,则调速器接入电路的阻值应减小,由图可知,调速器应接A和B两个接线柱。
15.根据图甲电路图,以笔画线代替导线连接图乙中实物电路。
【答案】
【详解】根据电路图,电路是变阻器与灯泡L1串联,再与灯泡L2并联,变阻器使用的是右下接线柱,电流表测灯泡L2支路电流,与灯泡L2在同一条支路上,电压表并联在变阻器和灯泡L1两端,电流表和电压表不确定量程,均选择大量程,连接的实物图如下图所示:
16.如图所示的电路中,有两根导线尚未连接,请用笔画线代替导线将该电路补充完整。要求:
(1)电压表测小灯泡两端电压;
(2)闭合开关S,向a端移动滑动变阻器的滑片,小灯泡变亮。
【答案】
【详解】根据要求电压表测灯泡两端电压,则电压表并联在灯泡两端;要求闭合开关S,向a端移动滑动变阻器的滑片,小灯泡变亮,说明变阻器与灯泡串联,向a端移动滑动变阻器的滑片,变阻器接入电路中的阻值变小,使用的是变阻器的左下接线柱,如图所示:
17.为“探究串联电路的电压规律”,小敏设计了如图所示的电路,想让单刀双掷开关S接“1”时,电压表测两端的电压;单刃双掷开关S接“2”时,电压表测两端的电压。
(1)她不能完成该探究实验,因为 。
(2)她正确设计好电路图后,测得两端的电压,两端的电压,电源两端的电压,分析后得出结论:串联电路电源两端电压 各用电器两端的电压之和。这个实验还存在的不足之处是 。
【答案】(1)电压表的正、负接线柱接反了
(2) 等于 只测了一组数据,结论不具有普遍性
【详解】(1)[1]题干中小敏设计的电路中使用了单刀双掷开关,这种设计不能完成探究串联电路电压规律的实验,因为单刀双掷开关在电路中不能同时测量两个电阻两端的电压(电压表的正负接线柱接反了),无法直接比较串联电路中各部分电压与总电压的关系。
(2)[1]根据测得的数据: ,,,则
所以得出结论:串联电路电源两端电压等于各用电器两端的电压之和。
[2]这个实验存在的不足之处在于:只进行了一次实验就得出结论,实验次数过少,具有偶然性,不能充分证明该结论的普遍性。
18.探究滑动变阻器的作用。如图所示为利用滑动变阻器改变小灯泡亮度的实物连接图。
(1)在虚框内画出相应的电路图;
(2)在开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应该放在 (填“A”或“B”)端;
(3)若要使灯泡变亮,滑片P应向 (填“A”或“B”)端滑动;
(4)某同学利用上述电路的工作原理设计并制作了一种自动测定油箱内油面高度的装置,如图所示,从油量表指针所指的刻度就可以知道油面的高度。油量表其实是 表;当油面升高时,滑动变阻器的阻值 (选填“变大”或“变小”),油量表示数 (选填“变大”或“变小”),在该电路中,定值电阻R的作用是 。
【答案】(1) (2)B (3)A (4)电流 变小 变大 保护电路
【详解】(1)先画出电源,然后顺次连接灯泡、滑动变阻器、开关以及电流表,如图所示:
(2)为了保护电路,所以闭合开关前,需将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,即B端。
(3)要使灯泡变亮,说明灯泡中的电流变大,所以滑动变阻器接入电路的阻值减小,即向A端移动。
(4)[1]油量表串联在电路中,所以是电流表。
[2][3]油面升高时,滑片下移,滑动变阻器阻值减小,电路中电流变大,所以油量表示数变大。
[4]当油箱装满油时,滑动变阻器接入电路的电阻最小,电路中的电流最大,此时定值电阻可以保护电路。
【链接中考】
1.(2025·广东·二模)发光二极管(LED)具有单向导电性。如图甲,把LED与小灯泡L连在电路中,闭合开关后,电压表和电流表的示数如图乙,若电路中只有一个故障,则可能的原因是( )
①L断路 ②L短接 ③LED断路 ④LED短接 ⑤LED反接
A.② B.①或② C.③或⑤ D.③、④或⑤
【答案】C
【详解】由图甲可知,灯泡和LED串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量LED两端的电压,由图乙可知,电流表的示数为零,电压表的示数是2.9V。
①如果L断路,电路断路,电压表和电流表没有示数,故①不符合题意;
②如果L短接,LED、电流表和变阻器串联电路中,电压表测量LED两端的电压,电流表和电压表都有示数,故②不符合题意;
③如果LED断路,电压表串联在电路中,电压表的示数接近电源电压,电压表内阻很大,通过电路的电流很小,故③符合题意;
④如果LED短接,电压表被短路,电压表的示数为零,电路是通路,电流表有示数,故④不符合题意;
⑤LED由于具有单向导电性,如果LED反接,相当于LED断路,电压表串联在电路中,电压表的示数接近电源电压,电压表内阻很大,通过电路的电流很小,故⑤符合题意。
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
2.(2025·四川成都·中考真题)小聪设计了利用滑动变阻器改变灯泡亮度的电路图,如图所示。在E、F间接入滑动变阻器,闭合开关,当滑片P向左滑动时,灯泡变暗。下列四种接入方式,符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】根据题目信息,接入的滑动变阻器与小灯泡构成串联,要求滑片向左滑动灯泡变暗,即总电流变小,总电阻变大,根据串联电阻规律,滑动变阻器阻值要增大,说明向左滑动远离下接线柱,下接线柱接右边,且要“一上一下”连接,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
3.(2023·四川绵阳·中考真题)如图所示,电源电压恒定,滑动变阻器滑片P在适当位置,闭合开关S,小灯泡正常发光。再将滑片向右移动少许,则( )
A.小灯泡变暗 B.小灯泡变亮
C.电流表A示数变大 D.电流表A示数变小
【答案】C
【详解】如图,闭合开关,小灯泡和滑动变阻器并联,电流表测干路电流;将滑片向右移动少许,滑动变阻器阻值变小,所在支路电流变大;由于并联电路各支路之间互不影响,所以小灯泡亮度不变,通过小灯泡的电流也不变,根据并联电路电流规律可知,干路电流变大,电流表示数变大,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
4.(2023·广东·中考真题)如题图所示,电压表的读数为 V;滑动变阻器以图所示方式接入电路,当滑片向左滑动时,滑动变阻器连入电路的电阻 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 2.3 变小
【详解】[1]由图可知,电压表量程为0~3V,分度值为0.1V,此时电压表的示数为2.3V。
[2]由滑动变阻器的连接方式可知,当滑片向左滑动时,接入电路中的电阻丝变短,则滑动变阻器连入电路的电阻阻值变小。
5.(2025·四川达州·中考真题)一节新干电池电压约为 V,如图所示电阻箱阻值读数为 Ω。
【答案】 1.5 2096
【详解】[1]不同电源的电压不同,一节新干电池电压约为1.5V。
[2]由图可知,此变阻箱接入电路的电阻为2×1000Ω+0×100Ω+9×10Ω+6×1Ω=2096Ω。
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第4节 变阻器
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 变阻器种类 1
题型2 滑动变阻器的使用 4
题型3 变阻器的应用 8
【能力培优练】 10
【链接中考】 16
【重难题型讲解】
题型1 变阻器种类
1、认识变阻器
(1)定义:阻值可以变化的电阻器叫变阻器。
(2)分类:滑动变阻器、电阻箱(旋钮式和插块式)。
2、滑动变阻器
(1)原理:通过改变连入电路中电阻线的长度来改变电阻(注意“连入电路中的”)。
(2)构造:瓷筒、电阻线、支架、接线柱、金属杆、滑片。
(3)元件符号:。
(4)结构示意图:。
(5)接线规则:一上一下。
(6)铭牌的理解:例20Ω1A,表示此滑动变阻器的最大阻值是20Ω,允许通过的最大电流是1A。
(7)优缺点:能连续改变接入电路的电阻大小,不能读出具体电阻值。
3、电阻箱
(1)分类:旋盘式电阻箱、插塞式电阻箱。
(2)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。
(3)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。
★特别提醒
(1)电阻箱优缺点:能够读出具体电阻值,不能连续改变电阻。
(2)电阻箱的元件符号:。
【探究归纳】滑动变阻器应串联接入电路,接线时 “一上一下” 选择接线柱,闭合开关前将滑片移至阻值最大处,通过移动滑片改变接入电路的电阻丝长度来调节电阻,从而实现对电路中电流和电压的控制,使用时需注意不超过其允许的最大电流。
【典例1-1】如图所示的测量仪器读数正确的是( )
A. 插入式电阻箱、两个接线柱之间的电阻值是
B. 电阻箱的读数为
C. 电流表的示数为
D. 电压表的示数为
【典例1-2】如图甲所示,电压表读数是 V;图乙中电阻箱的阻值为 ;对人体的安全电压为 。
跟踪训练1 如图所示,电阻箱的示数( )Ω
A.8306 B.8063 C.6038 D.6830
跟踪训练2 如图甲所示,电阻箱的示数为 Ω;如图乙所示是旋转式变阻器的结构图,它通过改变接入电路中电阻片的 (选填“粗细”、“长度”或“材料”)改变电阻,从而改变电路中的电流。A、B、C为它的三个接线柱,P为旋转触针。若将它放入电路中调节灯泡的亮度,逆时针旋转能使灯泡的亮度变大,则应将 (选填“A、B”、“B、C”或“A、C”)接线柱连入电路中。
题型2 滑动变阻器的使用
1、滑动变阻器构造和原理
(1)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。
(2)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;2A:表示此滑动变阻器允许通过的最大电流为2A。
(3)原理:通过改变连入电路中电阻线的长度来改变电阻(注意“连入电路中的”)。
2、滑动变阻器的作用:可以改变电路中的电流,可以改变与之串联用电器两端的电压,还可以保护电路。
3、滑动变阻器的使用
(1)当滑片远离下端使用的接线柱时,电阻变大;靠近下端使用的接线柱时,电阻变小。
(2)滑动变阻器的接线规则:一上一下。“一上”即把上面金属棒两端的任一接线柱连入电路中;“一下”即把下面线圈两端的任一接线柱连入电路中。滑动变阻器只要一上一下方式接入电路,上接线柱的选择是不影响电阻变化情况的,如图,甲乙接法是等效的。
(3)滑动变阻器阻值变小,会引起电路中电流变大,与之串联的用电器两端电压变大。
(4)电路中的电流不许超过铭牌上标记的电流值。
(5)滑动变阻器要与被控制电路串联。
(6)闭合开关前应把滑片移至阻值最大处,即远离下端使用的接线柱。
★特别提醒
(1)正确使用滑动变阻器时,电路的一端接在金属杆接线柱上,另一端接在电阻线圈的任意接线柱上,俗称“一上一下”的接法。如果接线柱选择不当,如选择“全上”或“全下”,则滑动变阻器将失去调节作用,分别相当于接入一段导线或定值电阻。
(2)使用滑动变阻器时,应根据需要选择合适的滑动变阻器,注意其最大电阻和允许通过的最大电流值,避免电流超过最大值而烧坏变阻器。滑动变阻器应与被控制的用电器串联,通过改变接入电路中的电阻来调节电流和电压,有时还起到保护电路的作用。
4、滑动变阻器的接法
(1)断路式接法:如图甲,滑片右边的电阳丝被断路,左侧电阻丝接入电路。
(2)短路式接法:如图乙,滑片右边的电阻丝被短路,左侧电阻丝接入电路。
(3)恒阻式接法:如图丙,滑动变阻器电阳丝全部接入电路,滑片滑动时接入电路中的阳值恒定不变,滑动变阻器的滑片滑动,只改变滑片左右两边电阻丝上分得的电压的比例关系。
5、用滑动变阻器控制电阻两端的电压:串联电路有分压作用,在串联电路中,某个电阻的阻值增大,则这个电阻分压也增大。
★特别提醒
判断滑动变阻器滑片滑动时连人电路中电阻变化情况的关键点是:根据电流路径法确定实际连入电路的电阻丝,再根据滑片滑动的方向确定连人电路中的电阻是变大还是变小。
【探究归纳】滑动变阻器应串联接入电路,接线时 “一上一下” 选择接线柱,闭合开关前将滑片移至阻值最大处,通过移动滑片改变接入电路的电阻丝长度来调节电阻,从而实现对电路中电流和电压的控制,使用时需注意不超过其允许的最大电流。
【典例2-1】如图所示,给出了滑动变阻器四种接入电路的结构示意图。其中,当滑片P向左滑动时,使连入电路中的电阻最大且不改变的接法是( )
A. B.
C. D.
【典例2-2】导体对电流都有阻碍作用, 表示其阻碍作用的大小。滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻线的 来改变电阻,如图所示为滑动变阻器的四种接线方法示意图,当滑片P移动时,可改变电阻大小的接法是 。(填写字母,全对才给分)
A. B.
C. D.
【典例2-3】在“滑动变阻器改变电路中的电流、电压”的实验中。
(1)请用笔画线代替导线将甲所示电路连接完整,要求:滑动变阻器的滑片向右移动时灯变亮。
(2)根据你所连接电路,开关闭合前,滑片应该移到滑动变阻器的 (选填“”、“”)端,目的是 。
(3)滑动变阻器铭牌上面标有电流值和电阻值,其中表示 。
跟踪训练1 小明的学习桌上有一个可调风速的小风扇,如图甲所示;图乙为其用于调风速的机械电位器结构图,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与旋钮触片相连。下列有关说法正确的是( )
A.机械电位器通过改变电阻丝的横截面积来改变接入电路的电阻
B.若将a、c接入电路中,逆时针转动旋钮时,风扇风速加快
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
跟踪训练2 某滑动变阻器铭牌上标有“”字样,其含义是 。将滑动变阻器与灯泡串联后接入电路,当滑片Р向左端滑动时,灯泡变亮,则滑动变阻器应将接线柱 (选填“A”或“B”)与D接入电路。
跟踪训练3 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)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;
(2)另一组小红在实验过程中无论怎样移动滑片,小灯泡的亮度都不变且一直很亮,这是因为 。
(3)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
题型3 变阻器的应用
1、电位器: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。
2、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: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。
3、变阻器的用途
(1)电子设备中的调节和控制。
(2)电路中的信号调节。
(3)传感器中的信号处理。
(4)电路中的负载匹配。
4、生活中的变阻器
(1)收音机用到的音量电位器,如图所示
(2)充当“力电转换器”实现各种仪表的制作,如风速仪、水流测速仪、电子体重计和某些油量表等等。
★特别提醒
变阻器的实质是通过改变接入电路的金属导体的长度来改变电阻。
【归纳总结】变阻器在生活中应用广泛,如电位器通过旋转滑片改变电阻来调节收音机音量、台灯亮度;滑动变阻器用于实验室调节电路电流;电阻箱在精密仪器中精准控制电阻;汽车雨刮器速度调节、可调式电加热器功率控制等也借助变阻器实现对电路参数的调节。
【典例3-1】如图甲所示是某可调节亮度台灯,图乙是其用于调光的电位器结构图,a、b、c是它的是三个接线柱,a、c分别与弧形电阻丝的两端相连,b与金属滑片相连,下列分析正确的是( )
A.电位器与灯泡并联
B.若只将a、b接入电路,逆时针转动旋钮时灯泡变暗
C.若只将a、c接入电路,顺时针转动旋钮时灯泡变亮
D.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的
【典例3-2】小王家有一个亮度可调的台灯。该台灯外壳是塑料的,它是一种 (选填“导体”或“绝缘体”)。该台灯的电路图如图甲所示,如果用导线将A、B两点连接起来,电路将会 。控制亮度主要通过电位器来实现,电位器结构如图乙所示,当电位器的N、P两个接头接入电路后,要想灯泡变亮,我们应该 (选填“顺时针”或“逆时针”)移动滑片。如果其内部的电阻片制作的更厚一些,它的整体电阻将会 (选填“变大”“变小”或“不变”)
【典例3-3】如图甲是电位器的示意图,滑片P可随转动旋钮改变其在电阻丝上的位置,从而改变接入电路中的阻值大小。请将该电位器连入乙图中,要求顺时针旋转滑片P时,灯泡变亮,电压表示数变小。
跟踪训练1 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与旋钮触片相连。下列有关说法正确的是( )
A.电位器应该与电风扇中的电动机并联
B.若将a、b接入电路中,逆时针转动旋钮时,风扇风速减弱
C.若将a、c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
跟踪训练2 电视机和复读机中用来调节音量大小的电位器实际相当于 ,如图所示,若要使音量增大,滑片P应向 (选填“b”或“d”)点转动,此时电路中的电流 (选填“增大”或“减小”)。
跟踪训练3 如图为某种调光型台灯的电位器示意图。A、B、C为三个接线柱,A、C分别连在碳膜两端,B连接转动旋钮,P为旋片,可随转动旋钮改变在碳膜(相当于一根电阻丝)上的位置。请以笔画线代替导线将甲图连在乙图电路中,要求顺时针转动旋钮可使灯泡亮度减小。
【能力培优练】
1.某同学采用如图的实验装置来“探究影响导体电阻大小的因素”,实验中用到的四根电阻丝的粗细均相同。下列说法错误的是( )
A.图甲可以探究导体材料对导体电阻的影响,接入铜丝时,灯泡更亮
B.图甲中,若将灯泡换成电流表,可能会造成短路
C.图乙中,如果将电流表换成电压表,也能够完成实验探究
D.图乙的结论可以用来阐述电位器的工作原理
2.如图所示电路,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片,电流表的示数变小,下列说法正确的是( )
A.灯泡L与滑动变阻器R串联
B.滑动变阻器的滑片向左移动了
C.电流表的示数变小,电压表示数和灯泡L亮度不变
D.若滑动变阻器R短路,灯泡L仍能发光
3.在“用滑动变阻器改变小灯泡的亮度”的实验课上,老师给出的实验器材如图所示。闭合开关后,将滑片P向右滑动时,灯变暗,连入电路中的接线柱应是( )
A.A和B B.C和B C.A和D D.C和D
4.小廖同学在一次实验探究中利用电压表和电流表测得了多组数据,并开心的记录如下表。老师告知他没有按课本要求连接电路,但是方法也可以。请根据表中给出的数据,判断分析出他实验时的电路可能是图中的( )
U/V
3.0
2.5
2.0
I/A
0.20
0.30
0.40
A. B. C.D.
5.小红在做“用滑动变阻器改变电流”的实验时,连好如图所示电路,将滑动变阻器的滑片滑到最大阻值处,闭合开关S,发现小灯泡L不亮,接下来,以下做法最合理的是( )
A.观察电流表的示数是否为零,判断电路是否断路
B.断开开关S,更换电阻更小的灯泡重新实验
C.断开开关S,增加电池的个数重新实验
D.断开开关S,拆掉导线重新连接电路
6.在如图所示的电路中,用滑动变阻器调节灯泡的亮度,若要求闭合开关S,滑片P向右端滑动时灯泡逐渐变亮,应选择下列哪种接法( )
A.M接A,N接B B.M接C,N接D
C.M接C,N接B D.M接A,N接D
7.如图所示,将所有开关闭合后,发现两灯都不亮。断开开关S1,灯L1仍不发光;接着又闭合S1,改将S2断开,发现L1发光。由此判断电路故障可能是( )
A.灯L1断路 B.灯L2断路 C.灯L1短路 D.灯L2短路
8.关于如图所示的四个情境,下列说法中正确的是( )
A.甲图,音量键电位器通过改变接入电路电阻丝的材料来改变音量
B.乙图,电路中干电池正、负极对调后,LED灯亮度会稍微变暗
C.丙图,开关闭合后,用导线试触两端时,亮度不变,亮度变暗
D.丁图,由图可知,在电源外部,电流的方向是从电源的正极流向负极
9.如图所示的现象中,说法正确的是( )
A.图甲:甲乙两轻质小球靠近时相互吸引,它们一定带异种电荷
B.图乙:滑动变阻器按图示方法接入电路中,滑片P向右移动时连入电路的阻值减小
C.图丙:两灯串联,a为电压表,b为电流表
D.图丁:验电器的工作原理是异种电荷相互吸引
10.读数
(1)如图所示,电流表的示数为 A。
(2)如图所示,电压表的示数为 V。
(3)如图所示,电阻箱的示数为 Ω。
11.如图所示,连接好电路,闭合开关后,灯泡非常暗,无论如何调节滑动变阻器的滑片,灯泡亮度和电流表的示数都不改变,则导线1和2分别接在了滑动变阻器的 两个接线柱上。
12.如图甲所示的电路。若把图乙的滑动变阻器接在E、F之间,且滑片向右移动时,电流表示数变大,应该接入的接线柱是 (选填字母)。
13.如图所示,若此滑动变阻器铭牌标有“ 1A”字样,表示这个滑动变阻器电阻变化范围是 ,1A的含义是 ,滑动变阻器的接线柱应 (选填“一上一下”、“同时接上”或“同时接下”)连在电路中,当滑片P移至中点时滑动变阻器接入电路的阻值为 。
14.如图甲所示为某种电风扇调速器的示意图,P为旋钮的滑片,可转动改变挡位,调速器应与电动机 联接入电路,若要由1挡转至4挡可使电风扇风速增大,应将接线柱 接入电路(选填“A和B”或“B和C”或“A和C”)。
15.根据图甲电路图,以笔画线代替导线连接图乙中实物电路。
16.如图所示的电路中,有两根导线尚未连接,请用笔画线代替导线将该电路补充完整。要求:
(1)电压表测小灯泡两端电压;
(2)闭合开关S,向a端移动滑动变阻器的滑片,小灯泡变亮。
17.为“探究串联电路的电压规律”,小敏设计了如图所示的电路,想让单刀双掷开关S接“1”时,电压表测两端的电压;单刃双掷开关S接“2”时,电压表测两端的电压。
(1)她不能完成该探究实验,因为 。
(2)她正确设计好电路图后,测得两端的电压,两端的电压,电源两端的电压,分析后得出结论:串联电路电源两端电压 各用电器两端的电压之和。这个实验还存在的不足之处是 。
18.探究滑动变阻器的作用。如图所示为利用滑动变阻器改变小灯泡亮度的实物连接图。
(1)在虚框内画出相应的电路图;
(2)在开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应该放在 (填“A”或“B”)端;
(3)若要使灯泡变亮,滑片P应向 (填“A”或“B”)端滑动;
(4)某同学利用上述电路的工作原理设计并制作了一种自动测定油箱内油面高度的装置,如图所示,从油量表指针所指的刻度就可以知道油面的高度。油量表其实是 表;当油面升高时,滑动变阻器的阻值 (选填“变大”或“变小”),油量表示数 (选填“变大”或“变小”),在该电路中,定值电阻R的作用是 。
【链接中考】
1.(2025·广东·二模)发光二极管(LED)具有单向导电性。如图甲,把LED与小灯泡L连在电路中,闭合开关后,电压表和电流表的示数如图乙,若电路中只有一个故障,则可能的原因是( )
①L断路 ②L短接 ③LED断路 ④LED短接 ⑤LED反接
A.② B.①或② C.③或⑤ D.③、④或⑤
2.(2025·四川成都·中考真题)小聪设计了利用滑动变阻器改变灯泡亮度的电路图,如图所示。在E、F间接入滑动变阻器,闭合开关,当滑片P向左滑动时,灯泡变暗。下列四种接入方式,符合要求的是( )
A. B.
C. D.
3.(2023·四川绵阳·中考真题)如图所示,电源电压恒定,滑动变阻器滑片P在适当位置,闭合开关S,小灯泡正常发光。再将滑片向右移动少许,则( )
A.小灯泡变暗 B.小灯泡变亮
C.电流表A示数变大 D.电流表A示数变小
4.(2023·广东·中考真题)如题图所示,电压表的读数为 V;滑动变阻器以图所示方式接入电路,当滑片向左滑动时,滑动变阻器连入电路的电阻 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
5.(2025·四川达州·中考真题)一节新干电池电压约为 V,如图所示电阻箱阻值读数为 Ω。
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