内容正文:
二、变阻器
目录
【学习目标】 1
【思维导图】 2
【知识梳理】 2
知识点1:滑动变阻器的使用 2
知识点2:变阻器种类 5
知识点3:变阻器的应用 8
【巩固训练】 10
【学习目标】
1.知道变阻器的作用及常见类型。
2.了解滑动变阻器的构造,能说出其工作原理。
3.会正确使用滑动变阻器。
重点:
1.掌握滑动变阻器的工作原理,明确 “接入电路的电阻丝长度决定电阻大小”。
2.熟记滑动变阻器的正确接线规则。
3.能根据电路需求,判断滑片移动时滑动变阻器接入电阻的变化。
难点:
1.理解 “滑动变阻器“同上接线” 和 “同下接线” 的本质区别。
2.分析滑片移动时,电路中电流、用电器亮度的变化。
3.实际连接电路时,避免接线柱接错或滑片位置不当导致电路故障。
【思维导图】
【知识梳理】
知识点1: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。
(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。
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。
【典例1】如图所示,甲、乙为滑动变阻器接入电路的两种方式,滑片向左移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变化是( )
A.甲、乙都增大 B.甲、乙都减小 C.甲增大,乙减小 D.甲减小,乙增大
【典例2】如图所示,将长短和粗细均相同、材料不同的金属丝分别接入电路中,发现把铜丝接入后,闭合开关,小灯泡发光较亮,这说明 (选填“铜丝”或“镍铬合金丝”)的电阻较大。滑动变阻器是靠改变电阻丝接入电路中的 来改变接入电路的电阻大小的。
【变式1】如图所示,当滑动变阻器的滑片向右移动时,电阻值变大的是( )
A. B.
C. D.
【变式2】科学家研究发现:当两层石墨烯以一个“魔角”叠加在一起,再加入一定数量的电子时,石墨烯的电阻突然变为0。此现象中的石墨烯是 体,它 (选填“能”或“不能”)用来制作滑动变阻器。
【变式3】车库里两辆电动自行车同时充电时,它们是 (选填“串联”或“并联”)连接的;电动自行车骑行时,向下旋动右手的“调速”把手,车速变快,这个“调速”把手在电路中相当于一个 (填写一种电路元件名称)。
知识点2: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。
(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:。
【例3】在完成电学实验时实验小组的同学们发现从实验室领出的电阻箱(如图),无法调节使接入电路的阻值为20Ω,其他阻值均可以。
小灏查阅电阻箱的说明,发现下表所示信息,分析串联构成整体后,则该装置在 0~99Ω范围使用时,允许通过的最大电流是( )
档位
×1
×10
×100
×1000
允许通过最大电流
1
0.5
0.09
0.02
A.2A B.1.5A C.1A D.0.5A
【例4】如图甲所示是一种插入式电阻箱,当电阻箱的铜塞a、c拔出,b、d插入时,则其连入电路电阻大小是 ;乙图中电阻箱的示数是 ;电流表的读数是 ;电压表的读数是 。
【变式1】如图所示,电阻箱的示数是______Ω( )
A.5670Ω B.6750Ω C.675Ω D.765Ω
【变式2】在如图甲所示的电路中,用滑动变阻器调节灯的亮度,若要求滑片P向右端滑动时灯逐渐变暗,则可将M接A或B后,N再接 。如图乙所示是电阻箱,其连入电路的有效电阻是 。
【变式3】如图所示的是某电阻箱的内部结构示意图。A、B均由多个电阻组成,调节A、B中的旋钮可以使滑片P和分别与各触点接通(小圆圈表示触点),A中每个电阻均为1Ω,B中每个电阻均为10Ω。当两个旋钮调节至图示位置时,电阻箱的总电阻为 Ω。若用这个电阻箱来调节扬声器的音量,应将其与扬声器 联。
知识点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。
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。
【典例5】如图所示,小陶子学习物理后制作了简易的调光台灯电位器是调节其亮度的装置,乙为电位器的内部结构示意图。下列关于台灯的说法正确的是( )
A.为了提高台灯亮度,制作灯罩需要选择反光性能较差的材料
B.电位器的工作原理是改变了电阻丝的长度,从而改变电源电压来改变灯泡亮度
C.若顺时针旋转旋钮时灯泡发光变亮,则需将b和c接线柱接入电路
D.将a、c接线柱接入电路中,灯泡亮度最大且不可调节
【典例6】如图甲所示的电路,闭合开关后,电路工作正常,则a电表为 ,b电表为 (前两空选填“电流表”或“电压表”),变阻器R为旋转式变阻器,其结构如图乙所示,A、B、C为它的三个接线柱,P为旋钮触片,该变阻器与灯泡串联接入电路中,顺时针旋转旋钮触片以调节灯泡的灯光变暗,则电路中是将 (选填“A、B”“B、C”或“A、C”)接线柱接入电路。
【变式1】如图所示是一种自动测定油箱内油量多少的装置,是滑动变阻器,从油量表指针所指的刻度,就能知道油箱内油量的多少。则下列说法不正确的是( )
A.当燃油燃尽时,油量表不会烧坏
B.油量增加,接入电路的电阻值减小,油量表示数变大
C.当车辆正常行驶时,接入电路的电阻逐渐变小
D.定值电阻可以起到避免短路,保护电路的作用
【变式2】如图,是一种调光台灯的旋钮,是一种电位器,实质是一种变阻器。调节旋钮能改变台灯的亮暗程度,电位器必须与灯泡 (选填“串”或“并”)联。已知电位器接入电路的电阻越小,灯泡两端电压越大,若要实现沿逆时针旋转旋钮触片时,灯泡变亮,必须将B和 两个接线柱接入电路。
【变式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,台灯与电位器串联,转动滑片可调节灯泡亮度。电位器是通过改变接入电路中电阻丝的 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。若想顺时针旋转滑片,使灯泡的亮度变亮,则应该将电位器的 两个接线柱连入电路。
【巩固训练】
1.小珺同学发现,家中的台灯亮度可调节,于是他模拟台灯进行了如下图实验,将图甲中的滑动变阻器连入图乙电路的a、b两点间,闭合开关S,他发现当滑片P向D端移动时,电灯L逐渐变暗,则滑动变阻器连入电路的接线柱可能是( )
A.A和B B.A和D C.B和D D.B和C
2.如图是小明将一个定值电阻与滑动变阻器连接的电路实物图,以下分析正确的是( )
A.电流表和电压表分别测量的是滑动变阻器的电流和电压
B.当滑动变阻器的滑片向右移动时,电压表和电流表的比值变大
C.当滑动变阻器的滑片向左移动时,电压表和电流表的比值不变
D.当滑动变阻器的滑片向左移动时,电压表和电流表的比值变小
3.如图所示的电路中,电源两端电压保持不变。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片向左滑动,则下列说法中正确的是( )
A.电压表的示数变小
B.电流表的示数变大
C.灯的亮度变暗
D.滑动变阻器R接入电路中的电阻变大
4.如图所示电路由电源、电位器(滑动变阻器) R、指示灯L 连接而成(忽略灯丝电阻与温度的关系)。当闭合开关S,电位器的滑片由a端滑向c端时,下列说法正确的是( )
A.指示灯L变亮
B.电压表示数变大
C.电压表示数与电流表示数的比值变大
D.电压表示数的变化量与电流表示数的变化量之比变小
5.如图甲是体育课上坐位体前屈测量仪,图乙是同学们设计的模拟电路,闭合开关,当推动绝缘柄使滑动变阻器的滑块向左移动,可以利用示数增大的电表反映测量成绩。在此测试过程中下列分析正确的是( )
A.此电路设计中,用电流表示数反映测量成绩
B.绝缘柄向左推的距离越大,滑动变阻器接入电路的阻值越大
C.绝缘柄向左推,电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值变小
D.绝缘柄向左推,电路中电流变小
6.下列关于实验仪器使用的说法中,正确的是( )
A.使用电流表时,可以不经过用电器把它直接接在电源两极上
B.验电器的原理是两片金属箔带同种电荷互相排斥而张开
C.滑动变阻器接入电路中改变灯泡亮度时,应与灯泡并联
D.使用电压表时,电压表必须与被测用电器串联
7.如图是未连接完整的电路,若要求闭合开关后,滑动变阻器的滑片向左移动时,灯泡变亮。则下列接法符合要求的是( )
A.M接A,N接D B.M接B,N接C C.M接A,N接B D.M接C,N接D
8.在如图所示的电路中,用滑动变阻器调节灯的亮度,若要求当滑片向右端滑动时灯逐渐变暗,则下列接法正确的是( )
A.M接C,N接B B.M接A,N接B C.M接C,N接D D.M接A,N接D
9.汽车里的收音机、照明灯共用同一个车载蓄电池来供电,根据生活经验可判断:它们的连接方式是 。收音机音量旋钮电位器的工作原理是通过改变连入电路中电阻片的 来改变电阻,从而改变电路中的电流。
10.小红测量小灯泡的阻值,但发现电压表已损坏,于是找来一个电阻箱,设计如图所示电路操作如下:①将待测的小灯泡接入电路中M、N两点间,闭合开关,电流表示数为I;②取下小灯泡,将电阻箱接入M、N两点间,调节电阻箱,使 ,此时电阻箱示数如图所示,则小灯泡的阻值约为 。
11.某调光台灯的简化电路图如图所示,电源电压保持不变.闭合开关,为使台灯变亮,滑片应向 (选填“A”或“B”)端移动。台灯工作一段时间后,发现无论怎样调节滑片,台灯一直很亮且亮度不变,电路发生的故障可能是滑动变阻器 (选填“通路”“开路”或“短路”)。
12.题图所示的是电位器的结构图。A、B、C为它的三个接线柱,P为滑动片。若将它接入电路中调节灯泡的亮度,逆时针旋转P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。
13.如图甲所示的电路,闭合开关后,电压表示数如图乙所示,为 V;将滑动变阻器的滑片P向左端移动,电压表示数会 。
14.如图所示的是插入式电阻箱的结构示意图,图中AB两个接线柱之间的电阻值是 ,AB两个接线柱之间能提供的最大电阻值是 ;滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的 来实现阻值变化的。
15.根据电路图,连接实物电路。
16.请连接实物图,使定值电阻和滑动变阻器并联,开关控制整个电路,电流表测量干路电流,测滑动变阻器所在支路的电流(电流约为),且滑动变阻器滑片向左移动时其接入电路的电阻变小。
17.用滑动变阻器改变灯泡亮度的实验,小强同学连接的电路如图所示。
(1)为保护电路元件,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应移动到 端(选填“”或“”);正确连接好电路,闭合开关后,发现小灯泡不发光,电流表有较小的示数,接下来应该进行的操作是 。
(2)闭合开关,要使灯泡的亮度变亮,应将滑片向 (选填“”或“”)端移动;滑片移至图中所示位置,发现灯泡发光、但电流表的指针偏转幅度很小,原因是电流表的量程选择 。
(3)若另一个同学在做实验时发现无论向哪边移动滑片时灯泡的亮度都不变,并且电流表的示数始终很小,则最有可能的原因是 。
18.图甲为“用滑动变阻器改变电流”实验的部分电路。
(1)用笔画线代替导线把滑动变阻器连入电路,使滑片向右移动时灯泡变亮;
(2)在闭合开关前,滑片P应移动到最 (选填“左”或“右”)端;
(3)根据上述连好的实物图,在图乙方框中画出对应的电路图;
(4)开始实验后,若甲同学发现无论怎样移动滑片P,灯泡的亮度都不发生变化,而且一直很暗,原因可能是滑动变阻器接入的是 接线柱。乙同学发现无论怎样移动滑片P,灯泡一直很亮,原因可能是滑动变阻器接了 接线柱。
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二、变阻器
目录
【学习目标】 1
【思维导图】 2
【知识梳理】 2
知识点1:滑动变阻器的使用 2
知识点2:变阻器种类 6
知识点3:变阻器的应用 10
【巩固训练】 14
【学习目标】
1.知道变阻器的作用及常见类型。
2.了解滑动变阻器的构造,能说出其工作原理。
3.会正确使用滑动变阻器。
重点:
1.掌握滑动变阻器的工作原理,明确 “接入电路的电阻丝长度决定电阻大小”。
2.熟记滑动变阻器的正确接线规则。
3.能根据电路需求,判断滑片移动时滑动变阻器接入电阻的变化。
难点:
1.理解 “滑动变阻器“同上接线” 和 “同下接线” 的本质区别。
2.分析滑片移动时,电路中电流、用电器亮度的变化。
3.实际连接电路时,避免接线柱接错或滑片位置不当导致电路故障。
【思维导图】
【知识梳理】
知识点1: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。
(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。
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。
【典例1】如图所示,甲、乙为滑动变阻器接入电路的两种方式,滑片向左移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变化是( )
A.甲、乙都增大 B.甲、乙都减小 C.甲增大,乙减小 D.甲减小,乙增大
【答案】A
【详解】对于甲图,滑动变阻器接入的是右半段电阻丝,滑片P向左移动时,接入电路的电阻丝长度增大,电阻增大。
对于乙图,滑动变阻器接入的是右半段电阻丝,滑片P向左移动时,接入电路的电阻丝长度增大,电阻增大。故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
【典例2】如图所示,将长短和粗细均相同、材料不同的金属丝分别接入电路中,发现把铜丝接入后,闭合开关,小灯泡发光较亮,这说明 (选填“铜丝”或“镍铬合金丝”)的电阻较大。滑动变阻器是靠改变电阻丝接入电路中的 来改变接入电路的电阻大小的。
【答案】 镍铬合金丝 长度
【详解】[1]将长短和粗细均相同、材料不同的金属丝分别接入电路中,发现把铜丝接入后,闭合开关,小灯泡发光较亮,说明电路电流较大,电路电阻较小,故铜丝的电阻较小,镍铬合金丝的电阻较大。
[2]根据滑动变阻器原理可知,滑动变阻器的电阻丝的材料和横截面积不变,通过移动滑片,改变电阻丝接入电路的长度来改变接入电路的电阻大小的。
【变式1】如图所示,当滑动变阻器的滑片向右移动时,电阻值变大的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】
滑动变阻器的滑片移动时,电阻丝的材料和横截面积不变。A.若按A选项所示接线,当滑片向右移动时,接入电路中的电阻丝长度不变,电阻不变,故A不符合题意;
B.若按B选项所示接线,当滑片向右移动时,接入电路中的电阻丝长度增大,电阻增大,故B符合题意;
C.若按C选项所示接线,金属杆接入电路,电阻不变,故C不符合题意;
D.若按D选项所示接线,当滑片向右移动时,接入电路的电阻丝长度减小,电阻变小,故D不符合题意。
故选B。
【变式2】科学家研究发现:当两层石墨烯以一个“魔角”叠加在一起,再加入一定数量的电子时,石墨烯的电阻突然变为0。此现象中的石墨烯是 体,它 (选填“能”或“不能”)用来制作滑动变阻器。
【答案】 超导 不能
【详解】[1]超导现象是指电阻为零的现象,两层石墨烯以一个“魔角”叠加在一起时,再加入一定数量的电子,石墨烯的电阻突然变为0,就变成了超导体。
[2]滑动变阻器是通过改变电阻丝的长度来改变接入电路的电阻,超导体的电阻为0,故此现象中的石墨烯不能用来制作滑动变阻器。
【变式3】车库里两辆电动自行车同时充电时,它们是 (选填“串联”或“并联”)连接的;电动自行车骑行时,向下旋动右手的“调速”把手,车速变快,这个“调速”把手在电路中相当于一个 (填写一种电路元件名称)。
【答案】 并联 滑动变阻器
【详解】[1]两辆同时充电的电动自行车,其连接是并联的,因为任一辆停止充电,另一辆不受影响,工作是互不影响的。
[2]旋动调速把手,车速变快,是因为电路中的电流变大了,电动机转速变快,电路电流变化是通过调节接入电路的阻值实现的,所以调速把手相当于电路中的滑动变阻器。
知识点2: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。
(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:。
【例3】在完成电学实验时实验小组的同学们发现从实验室领出的电阻箱(如图),无法调节使接入电路的阻值为20Ω,其他阻值均可以。
小灏查阅电阻箱的说明,发现下表所示信息,分析串联构成整体后,则该装置在 0~99Ω范围使用时,允许通过的最大电流是( )
档位
×1
×10
×100
×1000
允许通过最大电流
1
0.5
0.09
0.02
A.2A B.1.5A C.1A D.0.5A
【答案】D
【详解】因无法调节使接入电路的阻值为20Ω,故用一个阻值为20Ω的定值电阻与电阻箱串联。由表中信息可知,电阻箱的档位越大,允许通过的电流越小。因串联了一个阻值为20Ω的定值电阻,该装置在 0~99Ω范围使用时,根据串联电路电阻规律可知,电阻箱能调的最大阻值为
R=99Ω-20Ω=79Ω
故电阻箱需调节“×10”档位上7的数字和“×1”档位上9的数字,此时电阻箱显示的电阻值为79Ω,则由表中信息可知,“×10”档位时允许通过最大电流为0.5A,“×1”档位时允许通过最大电流为1A,故为了保护元件安全,该装置在 0~99Ω范围使用时,允许通过的最大电流只能是0.5A,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
【例4】如图甲所示是一种插入式电阻箱,当电阻箱的铜塞a、c拔出,b、d插入时,则其连入电路电阻大小是 ;乙图中电阻箱的示数是 ;电流表的读数是 ;电压表的读数是 。
【答案】 3 1893 0.3A 2.4V
【详解】[1]如图甲所示,当电阻箱的铜塞a、c拔出,b、d插入时,则只有“”和“”两个电阻丝串联入电路,则电阻箱连入电路的阻值为
[2]如图乙所示,旋盘式电阻箱此时接线柱间的电阻值为
[3]如图丙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.3A。
[4]如图丁所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为2.4V。
【变式1】如图所示,电阻箱的示数是______Ω( )
A.5670Ω B.6750Ω C.675Ω D.765Ω
【答案】D
【详解】由图可知,电阻箱的示数为
R=0×1000Ω+7×100Ω+6×10Ω+5×1Ω=765Ω
故ABC不符合题意,故D符合题意。
故选D。
【变式2】在如图甲所示的电路中,用滑动变阻器调节灯的亮度,若要求滑片P向右端滑动时灯逐渐变暗,则可将M接A或B后,N再接 。如图乙所示是电阻箱,其连入电路的有效电阻是 。
【答案】 C 8514
【详解】[1]由题意可知,若要求滑片P向右端滑动时灯逐渐变暗,则流过灯泡的电流变小,用滑动变阻器调节灯的亮度,则变阻器和灯是串联的,电路的电流是变小的,电路的总电阻是变大的,变阻器接入电路的阻值应该变大,将M接A或B后,滑片P向右端滑动,要求变阻器的阻值增大,则N是接C端合适。
[2]从图乙可以看到,1000挡对准8位置,100挡也是对准5位置,10挡对准1位置,1挡对准4位置,由此可知,其连入电路的有效电阻
【变式3】如图所示的是某电阻箱的内部结构示意图。A、B均由多个电阻组成,调节A、B中的旋钮可以使滑片P和分别与各触点接通(小圆圈表示触点),A中每个电阻均为1Ω,B中每个电阻均为10Ω。当两个旋钮调节至图示位置时,电阻箱的总电阻为 Ω。若用这个电阻箱来调节扬声器的音量,应将其与扬声器 联。
【答案】 16 串
【详解】[1]由图可知,A中的6个1Ω的电阻串联后,再与B中的1个10Ω的电阻串联,所以总电阻;
[2]若用这个电阻箱来调节扬声器的音量,将其与扬声器串联即可。
知识点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。
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。
【典例5】如图所示,小陶子学习物理后制作了简易的调光台灯电位器是调节其亮度的装置,乙为电位器的内部结构示意图。下列关于台灯的说法正确的是( )
A.为了提高台灯亮度,制作灯罩需要选择反光性能较差的材料
B.电位器的工作原理是改变了电阻丝的长度,从而改变电源电压来改变灯泡亮度
C.若顺时针旋转旋钮时灯泡发光变亮,则需将b和c接线柱接入电路
D.将a、c接线柱接入电路中,灯泡亮度最大且不可调节
【答案】C
【详解】A.为了提高台灯的亮度,应该选择内部为浅色、光滑、反光性能好的材料来制作灯罩。故A错误;
B.电位器的工作原理是改变了电阻丝的长度,进而改变电路中的总电阻,影响电路中的电流,从而调节小灯泡的亮度;电位器是不能调节电源电压大小的,故B错误;
C.当将电位器b和c接线柱接入电路时,此时接入电路的电阻丝为右半部分,当顺时针旋转旋钮,接入电路的电阻丝变短,阻值变小,电流变大,灯泡变亮,故C正确;
D.将a、c接线柱接入电路中,此时电位器的电阻丝全部接入电路,电阻的长度最长,电路中阻值最大,小灯泡最暗,且不能调节小灯泡的亮度,故D错误。
故选C。
【典例6】如图甲所示的电路,闭合开关后,电路工作正常,则a电表为 ,b电表为 (前两空选填“电流表”或“电压表”),变阻器R为旋转式变阻器,其结构如图乙所示,A、B、C为它的三个接线柱,P为旋钮触片,该变阻器与灯泡串联接入电路中,顺时针旋转旋钮触片以调节灯泡的灯光变暗,则电路中是将 (选填“A、B”“B、C”或“A、C”)接线柱接入电路。
【答案】 电压表 电流表 A、B
【详解】[1][2]如图,滑动变阻器、灯泡、电表b串联在电路,故b为电流表,电表a并联在滑动变阻器两端,a为电压表。
[3]顺时针旋转旋钮触片时,灯泡变暗,说明电路中的电流变小,电源电压不变,根据欧姆定律可知,电路中电阻变大,即变阻器接入电路的电阻变大,则由图可知,应将A、B接线柱接入电路。
【变式1】如图所示是一种自动测定油箱内油量多少的装置,是滑动变阻器,从油量表指针所指的刻度,就能知道油箱内油量的多少。则下列说法不正确的是( )
A.当燃油燃尽时,油量表不会烧坏
B.油量增加,接入电路的电阻值减小,油量表示数变大
C.当车辆正常行驶时,接入电路的电阻逐渐变小
D.定值电阻可以起到避免短路,保护电路的作用
【答案】C
【详解】A.油量表与滑动变阻器、定值电阻串联在电路中,则油量表实质相当于电流表,由图可知,当燃油燃尽时,滑动变阻器的阻值最大,电流最小,油量表不会烧坏,故A正确,不符合题意;
B.油量增加时浮标上浮,R1接入电路的电阻值减小,电路中的电流增大,则油量表示数变大,故B正确,不符合题意;
C.当车辆正常行驶时,燃油不断减小,浮球向下运动,R1接入电路的阻值不断增大,故C错误,符合题意;
D.定值电阻R2可以起到避免短路,当R1接入电路的电阻值过小时起到保护电路的作用,故D正确,不符合题意。
故选C。
【变式2】如图,是一种调光台灯的旋钮,是一种电位器,实质是一种变阻器。调节旋钮能改变台灯的亮暗程度,电位器必须与灯泡 (选填“串”或“并”)联。已知电位器接入电路的电阻越小,灯泡两端电压越大,若要实现沿逆时针旋转旋钮触片时,灯泡变亮,必须将B和 两个接线柱接入电路。
【答案】 串 A
【详解】[1]要调节旋钮能改变台灯的亮暗程度,电位器必须能够控制灯泡通过灯泡的电流大小,所以电位器必须与灯泡串联。
[2]已知电位器接入电路的电阻越小,灯泡两端电压越大,若要实现沿逆时针旋转旋钮触片时,灯泡变亮,则应逆时针旋转旋钮触片时增大灯泡电压,则电位器接入电路的电阻变小,所以必须将B和A两个接线柱接入电路。
【变式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,台灯与电位器串联,转动滑片可调节灯泡亮度。电位器是通过改变接入电路中电阻丝的 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。若想顺时针旋转滑片,使灯泡的亮度变亮,则应该将电位器的 两个接线柱连入电路。
【答案】 长度 B、C
【详解】[1]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。
[2]若想顺时针旋转滑片,使灯泡的亮度变亮,则顺时针旋转滑片时,电位器接入电路中的电阻变小,接入电路的电阻丝长度变小,故应该将电位器的B、C两个接线柱连入电路。
【巩固训练】
1.小珺同学发现,家中的台灯亮度可调节,于是他模拟台灯进行了如下图实验,将图甲中的滑动变阻器连入图乙电路的a、b两点间,闭合开关S,他发现当滑片P向D端移动时,电灯L逐渐变暗,则滑动变阻器连入电路的接线柱可能是( )
A.A和B B.A和D C.B和D D.B和C
【答案】B
【详解】闭合开关S,他发现当滑片P向D端移动时,电灯L逐渐变暗,说明通过灯的电流变小,滑动变阻器接入电路电阻变大,因此滑动变阻器下接线柱一定接A接线柱,上接线柱接C或D都可以,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
2.如图是小明将一个定值电阻与滑动变阻器连接的电路实物图,以下分析正确的是( )
A.电流表和电压表分别测量的是滑动变阻器的电流和电压
B.当滑动变阻器的滑片向右移动时,电压表和电流表的比值变大
C.当滑动变阻器的滑片向左移动时,电压表和电流表的比值不变
D.当滑动变阻器的滑片向左移动时,电压表和电流表的比值变小
【答案】C
【详解】A.根据电路图可知,电路中只有一条电流路径,故定值电阻和滑动变阻器串联接入电路中,电压表测量定值电阻两端的电压,电流表测量电路中的电流,故A错误;
BCD.当滑片移动时,根据可知,电压表和电流表示数的比值为定值电阻的阻值,所以该比值保持不变,故BD错误,C正确。
故选C。
3.如图所示的电路中,电源两端电压保持不变。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片向左滑动,则下列说法中正确的是( )
A.电压表的示数变小
B.电流表的示数变大
C.灯的亮度变暗
D.滑动变阻器R接入电路中的电阻变大
【答案】B
【详解】由电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流。
BD.滑动变阻器的滑片向左滑动,接入电路的电阻变小,电路中的总电阻变小。根据可知,电路中电流变大,即电流表示数变大,故B正确,D错误;
A.由B可知,电路中电流变大,根据可知,灯泡两端电压变大,即电压表示数变大,故A错误;
C.灯泡电阻不变,电流变大,灯泡变亮,故C错误;
故选B。
4.如图所示电路由电源、电位器(滑动变阻器) R、指示灯L 连接而成(忽略灯丝电阻与温度的关系)。当闭合开关S,电位器的滑片由a端滑向c端时,下列说法正确的是( )
A.指示灯L变亮
B.电压表示数变大
C.电压表示数与电流表示数的比值变大
D.电压表示数的变化量与电流表示数的变化量之比变小
【答案】A
【详解】ABC.由电路图知,电位器与指示灯串联,电流表测量电路电流,电压表测量电位器两端电压,闭合开关S,电位器的滑片由a端滑向c端时,电位器接入电路的阻值变小,则电路总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路电流变大,根据串联电路电压分压原理可知,电位器接入电路的阻值变小,其分得的电压变小,及电压表示数变小;由于电压表示数变小,电流表示数变大,则电压表示数与电流表示数的比值即电位器接入电路的阻值变小,故A正确,BC错误;
D.设当电位器位于a端时,电流表示数为I1,电压表示数为U1,灯泡电阻为RL,电源电压为U,根据串联电路电压特点可得
当电位器位于b端时,电流表示数为I2,电压表示数为U2,灯泡电阻为RL,电源电压为U,根据串联电路电压特点则有
联立①②可得
即
可得
由此可知,电压表示数的变化量与电流表示数的变化量之比为灯泡的阻值,其阻值保持不变,故D错误。
故选A。
5.如图甲是体育课上坐位体前屈测量仪,图乙是同学们设计的模拟电路,闭合开关,当推动绝缘柄使滑动变阻器的滑块向左移动,可以利用示数增大的电表反映测量成绩。在此测试过程中下列分析正确的是( )
A.此电路设计中,用电流表示数反映测量成绩
B.绝缘柄向左推的距离越大,滑动变阻器接入电路的阻值越大
C.绝缘柄向左推,电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值变小
D.绝缘柄向左推,电路中电流变小
【答案】A
【详解】由图乙可知,该电路为串联电路,电压表测量滑动变阻器R1两端的电压,电流表测量电路中的电流;
AB.向左推动绝缘柄的距离越大,滑动变阻器接入电路中的电阻变小,总电阻变小,根据可知,电路中的电流变大,电流表示数变大;滑动变阻器接入电路中的电阻变小,根据串联电路的分压规律可知,滑动变阻器分担的电压变小,电压表示数变小;由题意知,测量仪利用示数增大的电表反映测量成绩,即是利用电流表示数反映测量成绩,故A正确,B错误;
C.向左推动绝缘柄时,电路电流变大,电流表示数变大,电压表示数变小,根据串联电路的电压规律可知,电压表的示数变化量,即滑动变阻器两端的电压变化量等于定值电阻两端的电压变化量,根据
知,电压表示数的变化量与电流表示数的变化量的比值等于定值电阻R2的阻值,则该比值不变,故C错误;
D.向左推动绝缘柄时,电路电流变大。
故选A。
6.下列关于实验仪器使用的说法中,正确的是( )
A.使用电流表时,可以不经过用电器把它直接接在电源两极上
B.验电器的原理是两片金属箔带同种电荷互相排斥而张开
C.滑动变阻器接入电路中改变灯泡亮度时,应与灯泡并联
D.使用电压表时,电压表必须与被测用电器串联
【答案】B
【详解】A.电流表在使用过程中必须与用电器串联,若将电流表直接接在电源两极上会导致电路电流过大,烧坏电流表,故A错误;
B.验电器是检验物体是否带电的仪器,其工作原理是同种电荷相互排斥,两片金属箔带同种电荷互相排斥而张开,故B正确;
C.并联电路各支路互不影响,滑动变阻器接入电路中改变灯泡亮度时,应与灯泡串联,故C错误;
D.根据电压表的使用规范,电压表在使用过程中应与待测用电器并联,故D错误。
故选B。
7.如图是未连接完整的电路,若要求闭合开关后,滑动变阻器的滑片向左移动时,灯泡变亮。则下列接法符合要求的是( )
A.M接A,N接D B.M接B,N接C
C.M接A,N接B D.M接C,N接D
【答案】A
【详解】灯泡变亮,表明通过灯泡的电流变大,即电路中的电阻减小,故滑动变阻器的滑片向左移动时,其接入电路中的电阻是减小的,则滑片左侧的电阻丝应接入电路,即一定要接A接线柱,滑动变阻器采用“一上一下”的接法,若M接A,则N接C或D,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
8.在如图所示的电路中,用滑动变阻器调节灯的亮度,若要求当滑片向右端滑动时灯逐渐变暗,则下列接法正确的是( )
A.M接C,N接B B.M接A,N接B
C.M接C,N接D D.M接A,N接D
【答案】A
【详解】滑动变阻器的滑片右移,灯泡变暗,则电路中电流变小。电源电压不变,电流变小,电阻变大,因此滑动变阻器接入电路的电阻变大,即滑动变阻器接入电路的电阻丝变长。下面的接线柱一定接入C,上面的接线柱接A或B。故A正确,BCD错误。
故选A。
9.汽车里的收音机、照明灯共用同一个车载蓄电池来供电,根据生活经验可判断:它们的连接方式是 。收音机音量旋钮电位器的工作原理是通过改变连入电路中电阻片的 来改变电阻,从而改变电路中的电流。
【答案】 并联 长度
【详解】[1]汽车里的收音机、照明灯共用同一个车载蓄电池来供电,正常使用时互不影响,它们的连接方式是并联;
[2]滑动变阻器的原理是靠改变连入电路中电阻片的长度来改变电阻的。由欧姆定律可知,当滑动变阻器改变了电路中的电阻,电源电压不变,所以就改变了电流。调节收音机音量大小的电位器实质是滑动变阻器,滑动变阻器是靠改变连入电路中电阻片的长度来改变电阻的,从而改变电路中的电流,以达到控制音量的目的。
10.小红测量小灯泡的阻值,但发现电压表已损坏,于是找来一个电阻箱,设计如图所示电路操作如下:①将待测的小灯泡接入电路中M、N两点间,闭合开关,电流表示数为I;②取下小灯泡,将电阻箱接入M、N两点间,调节电阻箱,使 ,此时电阻箱示数如图所示,则小灯泡的阻值约为 。
【答案】 电流表示数为I 8.2
【详解】[1][2]①将待测的小灯泡接入电路中M、N两点间,闭合开关,电流表示数为I;②取下小灯泡,将电阻箱接入M、N两点间,调节电阻箱,使电流表示数为I,则电阻箱此时连入电路的电阻等于小灯泡电阻;由图可知,电阻箱的读数为
R=8×1Ω+2×0.1Ω=8.2Ω
则小灯泡的阻值约为8.2。
11.某调光台灯的简化电路图如图所示,电源电压保持不变.闭合开关,为使台灯变亮,滑片应向 (选填“A”或“B”)端移动。台灯工作一段时间后,发现无论怎样调节滑片,台灯一直很亮且亮度不变,电路发生的故障可能是滑动变阻器 (选填“通路”“开路”或“短路”)。
【答案】 A 短路
【详解】[1]要使台灯变亮,电路中电流需变大,根据欧姆定律,在电源电压不变时,电阻需变小。滑动变阻器滑片向A端移动时,接入电路的电阻丝变短,电阻变小,电流变大,台灯变亮,故滑片向A端移动。
[2]无论怎样调节滑片,台灯一直很亮且亮度不变,说明滑动变阻器不能改变电阻,即接入电路的电阻为定值且较小,故障是滑动变阻器短路。
12.题图所示的是电位器的结构图。A、B、C为它的三个接线柱,P为滑动片。若将它接入电路中调节灯泡的亮度,逆时针旋转P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】B、C
【详解】逆时针旋转P使灯泡变亮,说明电路中电流变大,电阻变小。电位器通过改变接入电路的电阻丝长度改变电阻,要使逆时针旋转时电阻变小,电阻丝的长度变小,需将B、C接线柱连入电路。
13.如图甲所示的电路,闭合开关后,电压表示数如图乙所示,为 V;将滑动变阻器的滑片P向左端移动,电压表示数会 。
【答案】 2.2 变大
【详解】[1]根据图乙可知,电压表选用的是小量程,分度值为0.1V,示数为2.2V。
[2]根据电路图可知,定值电阻和滑动变阻器串联接入电路中,电流表测量电路中的电流,电压表测量R两端的电压;将滑动变阻器的滑片P向左端移动,滑动变阻器接入电路的电阻变小,总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,根据U=IR可知,定值电阻两端电压变大,电压表示数变大。
14.如图所示的是插入式电阻箱的结构示意图,图中AB两个接线柱之间的电阻值是 ,AB两个接线柱之间能提供的最大电阻值是 ;滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的 来实现阻值变化的。
【答案】 7 15 长度
【详解】[1]当铜塞插入时,则该铜塞处的电阻丝就会短路,由图可知,A、B两个接线柱之间的电阻为
[2]AB两个接线柱之间能提供的最大电阻值为
[3]滑动变阻器是通过改变接入电路电阻丝的长度来改变电阻的大小的,接入电路电阻丝的长度越长,则变阻器阻值越大。
15.根据电路图,连接实物电路。
【答案】
【详解】由电路图可知,灯L1、L2、滑动变阻器串联,滑动变阻器底部左端的接线柱和上部左端的接线柱连入电路中,电压表与灯L2并联。又因电源电压为3V,则灯两端电压小于3V,故电压表选0~3V量程,并注意正负极连接正确。据此连接实物电路,如图所示:
16.请连接实物图,使定值电阻和滑动变阻器并联,开关控制整个电路,电流表测量干路电流,测滑动变阻器所在支路的电流(电流约为),且滑动变阻器滑片向左移动时其接入电路的电阻变小。
【答案】
【解析】【小题1】由题可知,定值电阻和滑动变阻器并联,电流表A1测干路电流,因为滑动变阻器所在支路电流为0.5A,所以A1应选0-3A量程,A2测滑动变阻器所在支路的电流(电流约为),量程为0-0.6A,且滑动变阻器滑片向左移动时其接入电路的电阻变小,故实物图连接如下图所示:
17.用滑动变阻器改变灯泡亮度的实验,小强同学连接的电路如图所示。
(1)为保护电路元件,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应移动到 端(选填“”或“”);正确连接好电路,闭合开关后,发现小灯泡不发光,电流表有较小的示数,接下来应该进行的操作是 。
(2)闭合开关,要使灯泡的亮度变亮,应将滑片向 (选填“”或“”)端移动;滑片移至图中所示位置,发现灯泡发光、但电流表的指针偏转幅度很小,原因是电流表的量程选择 。
(3)若另一个同学在做实验时发现无论向哪边移动滑片时灯泡的亮度都不变,并且电流表的示数始终很小,则最有可能的原因是 。
【答案】(1) B 见解析
(2) A 太大
(3)滑动变阻器连接了两个下接线柱
【详解】(1)[1]带有滑动变阻器的电路,闭合开关前,滑片必须移到阻值最大处。对于这个电路来说,开关闭合前,滑片应移到B端。
[2]小灯泡不发光,电流表有微小示数,说明电路中电流太小,电路中电阻太大,所以接下来的操作应该是移动滑片,使变阻器连入电路阻值变小,使电路中电流变大。
(2)[1]要使灯泡的亮度变亮,就应该使通过灯泡的电流变大,使滑动变阻器连入电路的阻值变小,应该将滑动变阻器的滑片P向A端移动。
[2]灯泡发光时电流表指针偏转幅度很小,原因是电流表的量程选择太大,应改接小量程。
(3)实验时,如果无论向哪边移动滑片,灯泡亮度都不变,并且电流表示数很小,最有可能的原因就是滑动变阻器连接了两个下接线柱。
18.图甲为“用滑动变阻器改变电流”实验的部分电路。
(1)用笔画线代替导线把滑动变阻器连入电路,使滑片向右移动时灯泡变亮;
(2)在闭合开关前,滑片P应移动到最 (选填“左”或“右”)端;
(3)根据上述连好的实物图,在图乙方框中画出对应的电路图;
(4)开始实验后,若甲同学发现无论怎样移动滑片P,灯泡的亮度都不发生变化,而且一直很暗,原因可能是滑动变阻器接入的是 接线柱。乙同学发现无论怎样移动滑片P,灯泡一直很亮,原因可能是滑动变阻器接了 接线柱。
【答案】(1)
(2)左
(3)
(4) 下面两个 上面两个
【详解】(1)要使滑片向右移动时灯泡变亮,需要电路中的电阻变小,即滑动变阻器接入电路的电阻变小。滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻的,当滑片向右移动电阻变小,应将滑动变阻器的右下接线柱(B接线柱)接入电路,再选择上面任意一个接线柱(如C或D接线柱)与灯泡相连。如图所示:
(2)在闭合开关前,为保护电路,滑片P应移动到使滑动变阻器接入电路电阻最大的位置,所以滑片P应移动到最左端。
(3)根据连好的实物图画电路图,按照电流路径,电源、电流表、灯泡、滑动变阻器、开关依次串联。如图所示:
(4)[1]灯泡一直很暗且亮度不变,说明电路中电阻很大,电流很小。原因可能是滑动变阻器接入的是下面两个(A和B)接线柱,此时滑动变阻器相当于一个定值电阻,其阻值为整个电阻丝的电阻,是最大阻值,所以电路中的电流一直很小,灯一直很暗且亮度不随滑片移动而改变。
[2]灯泡一直很亮,说明电路中电阻很小,电流很大。原因可能是滑动变阻器接了上面两个(C和D)接线柱,此时滑动变阻器接入电路的电阻为零,电路中只有灯泡的电阻,电阻较小,电流较大,所以灯泡一直很亮。
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