内容正文:
14.2 变阻器(知识解读)(解析版)
•知识点1 滑动变阻器的使用
•知识点2 变阻器种类
•知识点3 变阻器的应用
•作业 巩固训练
滑动变阻器的使用
知识点1
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。
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。
【典例1】如 图 所示,将两 个 滑动 变 阻器串联起来,将 a 端 和 b端接入电路中 ,要使两个滑动变阻器的总电阻最大,那么这两个变阻器的滑片的位置为( )
A.P1 在最右端,P2在最右端
B.P1 在最右端,P2 在最左端
C.P1 在最左端,P2 在最右端
D.P1 在最左端,P2 在最左端
【答案】C
【详解】如图,将a端和b端接入电路中,要使滑动变阻器的阻值最大,应使滑片分别远离下端接线的接线柱,使电阻丝接入长度最长,阻值最大,故P1在最左端,P2在最右端。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
【变式1-1】如图所示的滑动变阻器,它“变阻”的原理是改变接入电路中电阻丝的( )
A.电压 B.粗细 C.长度 D.温度
【答案】C
【详解】滑动变阻器之所以能改变电阻阻值,靠的是改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻的,长度变长,电阻变大;长度变小,电阻变小。
故选C。
【变式1-2】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】变小
【详解】滑动变阻器以图所示方式接入电路,可知滑片以左电阻丝连入电路,当滑片向左滑动时,滑动变阻器连入电路的电阻变小。
【变式1-3】题图中为滑动变阻器,若只将接线柱A、B接入电路并向右移动滑片P时,接入的阻值将 ;若只将接线柱A、C接入电路并向右移动滑片P时,接入的阻值将 ;若只将接线柱A、D接入电路并向右移动滑片P时,接入的阻值将 (三空均选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 不变 变大 变大
【详解】[1]由图可知,当变阻器只将接线柱A、B接入电路,A、B间是电阻丝,当接这两个接线柱时,此时连入电路中的是一个定值电阻,向右移动滑片P时,接入电路的阻值不变。
[2]将接线柱A、C接入电路,连接方式属于“一上一下”,接入电路中的电阻丝是AP段,当向右移动滑片P时,AP段电阻丝长度变长,接入的阻值将变大。
[3]将接线柱A、D接入电路,连接方式属于“一上一下”,接入电路中的电阻丝是AP段,当向右移动滑片P时,AP段电阻丝长度变长,接入的阻值将变大。
变阻器种类
知识点2
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。
(4)电阻箱优缺点:能够读出具体电阻值,不能连续改变电阻。
【典例2】请仔细观察电阻箱的图片,回答:
(1)如图甲所示旋盘式电阻箱的阻值是 ;
(2)实验时,小明想用插入式电阻箱获得12Ω电阻,可以将图中电阻箱上的 号铜塞同时拔去。(填序号)。
【答案】(1)2018Ω
(2)1、3、5或2、3、4
【详解】(1)电阻箱的读数方法:分别读出“Δ”对应的读数,用数字乘以底下的倍数,最后将四个数据相加;由图可知,电阻箱接入电路的阻值
(2)插入式电阻箱的原理:是利用铜塞插入或拔出改变连入电路中电阻丝的长度来变阻的,即把铜塞插进去,铜塞下的电阻丝被短路,电流不经过电阻丝,该电阻丝不连入电路,把铜塞拔出,铜塞下的电阻丝连入电路;用插入式电阻箱获得12Ω电阻,可以将图中电阻箱上的1、3、5或2、3、4号铜塞同时拔去。
【变式2-1】如图所示的电阻箱的示数为 Ω;如图所示的电压表的示数为 V。
【答案】 2011 2.4
【详解】[1]由图可知,电阻箱“×1000”指示的数是2,“×100”指示的数为0,“×10”指示的数为1,“×1”指示的数为1。
电阻箱的示数为2×1000+0×100+1×10+1×1=2011Ω
[2]由图可知,电压表使用的0~3V的测量范围,每一个大格代表1V,每一个小格代表0.1V,指针指在经过2V的第四个格,示数为2.4V。
【变式2-2】如图所示,甲为亮度可调的台灯,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,a、b、c是它的三个接线柱,旋钮带动滑片转动。电位器应与灯泡 (选填“串联”或“并联”),电位器实质相当于一个 。若要逆时针旋转旋钮时灯泡变暗,则需将 (选填“a和b”、“a和c”或“b和c”)接线柱接入电路。如图所示,电阻箱的示数为 Ω。
【答案】 串联 滑动变阻器 b和c 6928
【详解】[1][2]电位器实质上相当于一个滑动变阻器,电位器应与灯泡串联,才能起到调节作用。
[3]若逆时针旋转旋钮时灯泡变暗,说明电路中电流变小,电阻变大,接入电路的电阻丝要变长,可知需将b和c接线柱接入电路。
[4]由图可知电阻箱的示数为6928Ω。
【变式2-3】图甲是电阻箱,此时接入电路的阻值读数是 Ω。如图乙所示是插入式电阻箱的结构示意图,它的最大阻值 Ω,A、B两个接线柱之间的电阻值是 Ω,
【答案】 3608 22 10
【详解】[1]电阻箱的阻值读数为
R=3×1000Ω+6×100Ω+0×10Ω+1×8Ω+1Ω=3608Ω
[2]当5个铜塞都拔出时,此时5根电阻丝串联,总电阻最大,它们的总电阻为
R′=6Ω+6Ω+4Ω+4Ω+2Ω=22Ω
[3]当铜塞插入时,则该铜塞处的电阻丝就会短路,这部分电阻不会接入电路中;由图可知,A、B两个接线柱之间的电阻是
6Ω +4Ω=10Ω
变阻器的应用
知识点3
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。
【典例3】实验室中常用的变阻器是通过 改变电阻的;其铭牌上标有“15Ω 0.5 A”字样,其中“0.5A”表示 ;如图所示,是一种自动测定油箱内油面高度的装置,其中油量表是用 表改装的。当油箱中的油面下降时,R接入的电阻值将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】 改变连入电路中的电阻丝的长度 滑动变阻器允许通过的最大电流是0.5A 电压 增大
【详解】[1][2]滑动变阻器的原理:通过改变连入电路的电阻线的长度,来改变连入电路的电阻值,从而改变电路中的电流。滑动变阻器标有“15Ω 0.5A”,表示的是滑动变阻器的最大电阻值和允许通过的最大电流,因此“0.5A”表示滑动变阻器允许通过的最大电流是0.5A。
[3]由图可知,油量表并联在R两端,所以油量表是由电压表改装而成的。
[4]当油箱中的油面下降时,浮标下移,在杠杆的作用下滑片上移,R接入电路中的电阻增大。
【变式3-1】图是一辆电动自行车,将车钥匙插入锁孔并顺时针旋转一下,车子就通电了,通过旋转右侧调速把手就可以控制行驶的快慢。下列说法不正确的是( )
A.车钥匙相当于电路中的开关
B.右侧调速把手相当于滑动变阻器
C.电动自行车行驶过程中将电能全部转化为机械能
D.给电动自行车充电时,蓄电池相当于简单电路中的用电器
【答案】C
【详解】A.车钥匙可以控制电路的通断,所以相当于一个开关,故A正确,不符合题意;
B.右侧调速把手相当于滑动变阻器,可以通过改变电路中的电流大小来改变车速,故B正确,不符合题意;
C.电动车行进过程中消耗电能,获得机械能和内能,因此电能主要转化为机械能,故C错误,符合题意;
D.给电动车充电时,蓄电池消耗电能,所以相当于电路中的用电器,故D正确,不符合题意。
故选C。
【变式3-2】图甲为某可调亮度的台灯,图乙为其用于调光的电位器结构图。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,滑片在弧形电阻丝上滑动即可调节灯泡亮度。则为了使电位器达到调光的目的,它与灯泡的连接方式为 。若将b、c两点接入电路,顺时针转动旋钮时灯泡中的电流将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】 串联 变大
【详解】[1]电位器串联在电路中能改变电路中电流的大小,从而改变灯泡的亮度,所以图中电位器与灯泡是串联的。
[2]由图示知,若将b、c两点接入电路,顺时针转动旋钮时电阻丝接入电路中的长度变短,电阻变小,电路中的电流将变大。
【变式3-3】电动汽车中控制速度的“油门”系统、转向灯等都涉及了物理知识。如图O、E、F为汽车变阻器上的三个接线柱,驾驶员踩下“油门”时,变阻器连入电路的阻值减小,电路中电流变大,加快电动机的转速,则电路中M、N应分别与变阻器的 、 接线柱相连。
【答案】 E O
【详解】[1][2]如图所示,若需要改变变阻器接入电路中的电阻,必须接O,才能达到目的;踩下“油门”时,变阻器连入电路的阻值减小,即旋钮滑片逆时针转动时,变阻器接入电路中的长度变短,所以必须接E,所以M与E相连,N与O相连(也可以使M与O相连,N与E相连)。
1.选取一根自动铅笔芯,按如图连接电路。使铅笔芯一端的夹子固定,移动另一端的夹子。观察小灯泡的亮度,关于该实验下列说法正确的是( )
A.通过铅笔芯的电流比通过小灯泡的电流大
B.接入电路的铅笔芯长度越长,小灯泡越亮
C.本实验可以说明电阻的大小与材料的种类有关
D.实验中改变接入电路中电阻大小的原理与滑动变阻器的原理是相同的
【答案】D
【详解】A.铅笔芯与灯泡串联,根据串联电路的电流特点可知,通过铅笔芯的电流和灯泡的电流相同,故A错误;
B.接入电路的铅笔芯长度越长,铅笔芯的电阻越大,总电阻越大,根据欧姆定律可知,通过小灯泡的电流越小,小灯泡越暗,故B错误;
C.由于铅笔芯的材料不变,所以无法说明电阻的大小与材料的种类有关,故C错误;
D.移动铅笔芯上的夹子,可以改变铅笔芯接入电路中的长度,从而改变接入电路中的电阻,滑动变阻器就是根据此原理制成的,故D正确。
故选D。
2.如图,若要求滑动变阻器滑片P向右移动时,电路中的电流变小,则滑动变阻器连入电路的接线柱应是( )
A.A和D B.C和B C.A和B D.C和D
【答案】A
【详解】滑动变阻器滑片P向右移动时,电路中的电流变小,则滑动变阻器连入电路的阻值在增大,则滑动变阻器连入电路的接线柱应是A和C或者是A和D,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
3.如图是常用的一种可调风速的小风扇的机械电位器结构图,a、b、c是它的三个接线柱。下列有关说法正确的是( )
A.机械电位器在风扇的电路中作用相当于电源
B.机械电位器通过改变电阻丝的温度来改变接入电路的电阻
C.若将a、c接入电路中,顺时针转动旋钮时,风扇转速加快
D.若将b、c接入电路中,顺时针转动旋钮时,风扇转速加快
【答案】D
【详解】A.机械电位器在风扇的电路中作用相当于一个滑动变阻器,故A错误;
B.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,故B错误;
C.若将a、c接入电路中,电位器的电阻丝全部接入电路,转动旋钮,电阻丝连入电路的长度不变,电阻不变,电路中的电流不变,风扇转速不变,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,顺时针转动旋钮,电阻减小,根据欧姆定律可知,电流变大,风扇风速加快,故D正确。
故选D。
4.滑动变阻器可以改变接入电路中电阻的大小。使用时移动滑片,改变的是滑动变阻器接入电路中电阻丝的( )
A.材料 B.横截面积 C.长度 D.电流方向
【答案】C
【详解】导体的电阻受导体的材料、长度、横截面积、温度的影响;滑动变阻器的原理是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
5.图中所示的滑动变阻器四种接法中,当滑动变阻器滑片P向左移动时,可使电路中的电流增大的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】A.变阻器接AB两个接线柱,滑片P无论怎么移动,接入电路的电阻丝长度不变,电路中电阻不变,因此电流不变,故A不符合题意;
B.变阻器接BD两个接线柱,变阻器滑片P向左移动时,接入电路的电阻丝长度变长,电路中电阻变大,电流减小,故B不符合题意;
C.变阻器接BC两个接线柱,变阻器滑片P向左移动时,接入电路的电阻丝长度变长,电路中电阻变大,电流减小,故C不符合题意;
D.变阻器接AC两个接线柱,变阻器滑片P向左移动时,接入电路的电阻丝长度变短,电路中电阻变小,电流增大,故D符合题意。
故选D。
6.关于部分电学元件的使用,下列说法正确的是( )
A.不知道电流大小时,应先选择小量程试触
B.滑动变阻器要改变小灯泡亮度,应该和小灯泡并联
C.电压表的正负接线柱不能直接与电源两极相连
D.使用电压表和电流表时,都不能超过最大量程
【答案】D
【详解】A.不知道电流大小时,应先选择大量程试触,故A错误;
B.滑动变阻器要改变小灯泡亮度,应该和小灯泡串联,故B错误;
C.在电压表的量程内,可以把电压表直接接在电源两极上,此时电压表测量电源电压,故C错误;
D.使用电流表和电压表时,为防止损坏电表,所测的电流和电压都不能超过最大量程,故D正确。
故选D。
7.如图是一种测定油箱内油量的装置。其中R1是滑动变阻器的电阻片,滑动变阻器的滑片跟滑杆连接,滑杆可以绕固定轴O转动,另一端固定着一个浮子。下列分析正确的是( )
A.油量表可用电压表改装 B.油箱中油量为零时,电路中电流为零
C.接入后可对电路起保护作用 D.油面升高,油量表示数变小
【答案】C
【详解】A.由图可知,定值电阻R0、滑动变阻器R1和油量表是串联的,所以油量表是电流表改装,故A错误;
B.油箱中油量为零时,滑动变阻器的滑片在最上端,滑动变阻器接入电路的阻值最大,由欧姆定律可知,电路中电流最小,不为零,故B错误;
C.由图可知,当油箱中的油量增加时,液面上升,浮子上升,另一端的滑杆下降,滑动变阻器连入电路的阻值变小,当油面上升到一定程度,滑动变阻器连入电路中的电阻为0时,若电路中没有定值电阻R0,会造成电源短路,所以在电路中串联电阻R0能起到保护电路的作用,故C正确;
D.由图可知,油面升高,浮子上浮,滑动变阻器的滑片P下移,变阻器接入电路中的电阻变小,根据串联电路特点,电路中总电阻变小,根据欧姆定律
可知,电路中电流变大,即电流表的示数变大,故D错误。
故选C。
8.在“设计制作一个调光灯”的实践动中,兴趣小组同学设计了如图所示的电路,电源使用三节铅蓄电池串联。小灯泡正常工作的电压为3V,AP两个回形针可在铅笔芯上自由滑动,改变灯的亮度。通过交流,有同学提出了改进建议,关于以下建议,你认为合理的是( )
A.为使灯泡亮度变化更明显,应选用长度很短些的铅笔芯
B.电源电压改为1. 5V效果明显
C.铅笔芯换成铜丝效果更明显
D.为保护灯泡,可以在AP之间做一个标记,防止接入阻值太小
【答案】D
【详解】A.导体的电阻与长度有关,在其他条件相同时,长度越长,电阻越大,为使灯泡亮度变化更明显,应选用长度长些的铅笔芯,故A不符合题意;
B.电源电压改为1. 5V,灯不能正常发光,较暗,故B不符合题意;
C.铜丝的电阻很小,铅笔芯换成铜丝,移动回形针时,电阻几乎不变化,效果不明显,故C不符合题意;
D.当电阻值较小时,电路中电流会较大,可能烧坏灯泡,为保护灯泡,可以在AP之间做一个标记,防止接入阻值太小,故D符合题意。
故选D。
9.如图所示为一握力计的电路示意图,a、b、c、d为四个接线柱,电表及一定值电阻R0未画出,金属板N固定不动,金属板M可带动金属片P滑动,从而与R构成滑动变阻器,若弹簧的电阻不计,电源电压保持不变,要求握力F增大时,电表的示数也增大,则( )
A.a、b之间应接入电流表,c、d之间应接入定值电阻
B.a、b之间应接入定值电阻,c、d之间应接入电流表
C.a、b之间应接入电压表,c、d之间应接入定值电阻
D.a、b之间应接入定值电阻,c、d之间应接入电压表
【答案】C
【详解】由题意可知,c、d之间不可能是电压表,否则电路断路;
若c、d之间为电流表,①当a、b之间为电压表时,电路为R的简单电路,电压表测电源电压示数不变,电流表测电路中的电流,当握力增大时,滑片右移,变阻器接入电路中的电阻变大,由欧姆定律可知电流表的示数减小,这与电表的示数增大不符;②a、b之间为定值电阻时,R与定值电阻并联,电流表测干路电流,因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,滑片移动时通过定值电阻的电流不变,当握力增大时,滑片右移,变阻器接入电路中的电阻变大,由欧姆定律可知,该支路的电流减小,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流表示数减小,这与电表的示数增大不符;
若c、d之间为定值电阻,①a、b之间不可能为电流表,否则滑动变阻器被短路;②a、b之间为电压表时,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,当握力增大时,滑片右移,变阻器接入电路中的电阻变大,电路中的总电阻变大,由欧姆定律可知,电流表的示数减小,由U=IR可知,定值电阻两端的电压减小,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,滑动变阻器两端的电压增大,即电压表的示数增大,所以,a、b之间应接入电压表,c、d之间应接入定值电阻,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
10.如图所示为旋转式变阻器,若将该旋转式变阻器的B、C两接线柱接入风扇中,则连入电路的弧形电阻片是 选填“AP”“PB”或“AB”)段;当轴沿顺时针方向旋转时,风速将 选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】 PB 变大
【详解】[1]如图所示,旋转式变阻器通过改变接入电路的电阻片的长度来改变接入电路的电阻值,当把B、C两接线柱连入电路,则连入电路的弧形电阻片是PB段。
[2]当轴沿顺时针方向旋转时,连入电路的弧形电阻片长度变小,接入PB阻值变小,电源电压不变,电路中的电流将变大,风速将变大。
11.某滑动变阻器的铭牌如图所示,则该滑动变阻器允许通过的最大电流为 A;它是通过改变接入电路中电阻丝的 来改变电阻的大小。
【答案】 1.5 长度
【详解】[1]如图所示,则该滑动变阻器允许通过的最大电流为1.5A。
[2]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大小的。
12.如图所示,若要使滑动变阻器的滑片P 向B端滑动时,小灯泡变亮,那么应该将滑动变阻器的接线柱C接在电路的M点,接线柱 (选填“A”、“B”、“C”或“D”)接在电路的N点。
【答案】B
【详解】若要使滑动变阻器的滑片P 向B端滑动时,小灯泡变亮,则变阻器电阻变小,应选择变阻器的右下接线柱(B接线柱),所以应该将滑动变阻器的接线柱C接在电路的M点,接线柱B接在电路的N点。
13.如图所示,在练习用电压表测电压的电路中:
(1)有两根导线尚未连接,请用笔画线代替导线补上。要求:闭合开关S,向左端移动滑动变阻器的滑片时,小灯泡L变亮,电压表测小灯泡L两端的电压,导线不得交叉 ;
(2)闭合开关后,有同学发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片,灯泡亮度都不能改变,而且非常暗,原因可能是 。
【答案】(1)
(2)滑动变阻器选择了下方的两个接线柱
【详解】(1)由图知,电源由两节干电池组成,电源电压为3V,所以电压表选用小量程;滑片向左移动灯泡变亮,说明其连入电路的阻值变小,所以应选择左下接线柱与灯泡串联,电压表选择小量程与灯泡并联。如图所示:
(2)闭合开关后,有同学发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片,灯泡亮度都不能改变,而且非常暗,说明变阻器不能变阻,且连入电路的电阻过大,则可能是滑动变阻器选择了下方的两个接线柱。
14.人体的安全电压是不高于 V,一节干电池的电压 V,如图所示,该电阻箱的示数为 Ω。
【答案】 36 1.5 3258
【详解】[1][2]电源提供电压的装置。我国家庭电路电压是220V,对人体安全的电压为不高于36V,一节干电池的电压是1.5V,一节蓄电池的电压是2V。
[3]电阻箱示数为3×1000Ω+2×100Ω+5×10Ω+8×1Ω=3258Ω
15.小丽在实验室用如图所示的电路做电学实验,请你帮助他完成以下问题。
(1)连接电路时,开关应 ,滑动变阻器的滑片应移动到 (选填“A”或“B”)端。
(2)闭合开关S,发现小灯泡不亮,此时 (选填“能”或“不能”)马上判断小灯泡发生了断路。如不能应如何操作: 。
(3)小灯泡完好,闭合开关S后,当滑片P向B端移动时,灯L将 (选填“变暗”“亮度不变”或“变亮”)。
(4)若将滑动变阻器的A、D两个接线柱接入电路中,闭合开关S,要使灯L变暗,滑片P应向 (选填“A”或“B”)端移动。
【答案】(1) 断开 A
(2) 不能 应移动滑动变阻器的滑片,观察灯泡是否发光
(3)变亮
(4)B
【详解】(1)[1]连接电路时,为了防止连接过程中出现短路等异常情况损坏电路元件,开关应断开。
[2]滑动变阻器在接入电路时,应将滑片移到阻值最大处,由图可知,滑片移到A端时电阻丝接入电路的长度最长,阻值最大,所以滑动变阻器的滑片应移动到 A端 。
(2)[1][2]灯泡的实际功率过小时,灯泡不会发光,所以闭合开关S,发现小灯泡不亮,此时不能马上判断小灯泡发生了断路,应该移动滑动变阻器的滑片,减小电路中的电阻,观察灯泡是否发光。
(3)小灯泡完好,闭合开关S后,当滑片P向B端移动时,滑动变阻器接入电路中的电阻变小,总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,灯泡变亮。
(4)若将滑动变阻器的A、D两个接线柱接入电路中,闭合开关S,要使灯L变暗,需要减小电路中的电流,增大滑动变阻器接入电路中的电阻,故滑片P应向B端移动。
16.如图所示的电路中:
(1)将M接A,N接D,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表的示数将 。
(2)将M接C,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,发现灯泡变亮,则N应接 。
(3)将M接A,N接B,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,灯泡的亮度将 。
【答案】(1)变小
(2)A
(3)不变
【详解】(1)当M接A,N接D时,滑动变阻器接入电路的是AP段电阻丝。滑片P向右移动时,接入电路的电阻丝长度变长,电阻变大,电路总电阻变大,电流变小,因此电流表示数变小。
(2)把M接C,滑片向左移动时,灯泡变亮,说明滑动变阻器接入电路的阻值减小,电路中的电流变大,此时滑动变阻器应接入AP段电阻丝,所以N应接A。
(3)M接A,N接B时,滑动变阻器的全部电阻丝接入电路,滑片P移动时,接入电路的电阻不变,电路中电流不变,因此灯泡亮度不变。
17.为了便于调节电路中的电流,有些电子仪器常在其调节部分将两个滑动变阻器串联使用,如图所示。已知这两个滑动变阻器的最大阻值分别为和,且,它们的滑动头可移动的最大距离相等。在使用过程中这两个滑动变阻器一个作为粗调电阻,另一个作为细调电阻。
(1)按照如图所示的连接方式,要使两个滑动变阻器接入电路的电阻值最大,则滑动头应调到 端(选填“”或“”),应调到 端(选填“”或“”)。
(2)如果要将这两个滑动变阻器接入电路的电阻值调至某个值,则用于粗调的滑动变阻器为 (选填“”或“”)
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)[1][2]按照如图所示的连接方式,要使两个滑动变阻器接入电路的电阻值最大,将两变阻器的电阻丝全部接入电路中,R1的B1接线柱已经和R2的C2接线柱相连,且R1的C1接线柱和R2的B2接线柱已接入电路,则滑动头应调到A1端,应调到A2端。
(2)已知这两个滑动变阻器的最大阻值分别为和,且,图中两个滑动变阻器串联,根据欧姆定律,调节时,电阻变化大,故电流改变大,是粗调,即用于粗调的滑动变阻器为。
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14.2 变阻器(知识解读)(原卷版)
•知识点1 滑动变阻器的使用
•知识点2 变阻器种类
•知识点3 变阻器的应用
•作业 巩固训练
滑动变阻器的使用
知识点1
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。
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。
【典例1】如 图 所示,将两 个 滑动 变 阻器串联起来,将 a 端 和 b端接入电路中 ,要使两个滑动变阻器的总电阻最大,那么这两个变阻器的滑片的位置为( )
A.P1 在最右端,P2在最右端 B.P1 在最右端,P2 在最左端
C.P1 在最左端,P2 在最右端 D.P1 在最左端,P2 在最左端
【变式1-1】如图所示的滑动变阻器,它“变阻”的原理是改变接入电路中电阻丝的( )
A.电压 B.粗细 C.长度 D.温度
【变式1-2】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”)。
【变式1-3】题图中为滑动变阻器,若只将接线柱A、B接入电路并向右移动滑片P时,接入的阻值将 ;若只将接线柱A、C接入电路并向右移动滑片P时,接入的阻值将 ;若只将接线柱A、D接入电路并向右移动滑片P时,接入的阻值将 (三空均选填“变大”、“变小”或“不变”)。
变阻器种类
知识点2
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。
(4)电阻箱优缺点:能够读出具体电阻值,不能连续改变电阻。
【典例2】请仔细观察电阻箱的图片,回答:
(1)如图甲所示旋盘式电阻箱的阻值是 ;
(2)实验时,小明想用插入式电阻箱获得12Ω电阻,可以将图中电阻箱上的 号铜塞同时拔去。(填序号)。
【变式2-1】如图所示的电阻箱的示数为 Ω;如图所示的电压表的示数为 V。
【变式2-2】如图所示,甲为亮度可调的台灯,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,a、b、c是它的三个接线柱,旋钮带动滑片转动。电位器应与灯泡 (选填“串联”或“并联”),电位器实质相当于一个 。若要逆时针旋转旋钮时灯泡变暗,则需将 (选填“a和b”、“a和c”或“b和c”)接线柱接入电路。如图所示,电阻箱的示数为 Ω。
【变式2-3】图甲是电阻箱,此时接入电路的阻值读数是 Ω。如图乙所示是插入式电阻箱的结构示意图,它的最大阻值 Ω,A、B两个接线柱之间的电阻值是 Ω,
变阻器的应用
知识点3
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。
【典例3】实验室中常用的变阻器是通过 改变电阻的;其铭牌上标有“15Ω 0.5 A”字样,其中“0.5A”表示 ;如图所示,是一种自动测定油箱内油面高度的装置,其中油量表是用 表改装的。当油箱中的油面下降时,R接入的电阻值将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
【变式3-1】图是一辆电动自行车,将车钥匙插入锁孔并顺时针旋转一下,车子就通电了,通过旋转右侧调速把手就可以控制行驶的快慢。下列说法不正确的是( )
A.车钥匙相当于电路中的开关
B.右侧调速把手相当于滑动变阻器
C.电动自行车行驶过程中将电能全部转化为机械能
D.给电动自行车充电时,蓄电池相当于简单电路中的用电器
【变式3-2】图甲为某可调亮度的台灯,图乙为其用于调光的电位器结构图。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,滑片在弧形电阻丝上滑动即可调节灯泡亮度。则为了使电位器达到调光的目的,它与灯泡的连接方式为 。若将b、c两点接入电路,顺时针转动旋钮时灯泡中的电流将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
【变式3-3】电动汽车中控制速度的“油门”系统、转向灯等都涉及了物理知识。如图O、E、F为汽车变阻器上的三个接线柱,驾驶员踩下“油门”时,变阻器连入电路的阻值减小,电路中电流变大,加快电动机的转速,则电路中M、N应分别与变阻器的 、 接线柱相连。
1.选取一根自动铅笔芯,按如图连接电路。使铅笔芯一端的夹子固定,移动另一端的夹子。观察小灯泡的亮度,关于该实验下列说法正确的是( )
A.通过铅笔芯的电流比通过小灯泡的电流大
B.接入电路的铅笔芯长度越长,小灯泡越亮
C.本实验可以说明电阻的大小与材料的种类有关
D.实验中改变接入电路中电阻大小的原理与滑动变阻器的原理是相同的
2.如图,若要求滑动变阻器滑片P向右移动时,电路中的电流变小,则滑动变阻器连入电路的接线柱应是( )
A.A和D B.C和B C.A和B D.C和D
3.如图是常用的一种可调风速的小风扇的机械电位器结构图,a、b、c是它的三个接线柱。下列有关说法正确的是( )
A.机械电位器在风扇的电路中作用相当于电源
B.机械电位器通过改变电阻丝的温度来改变接入电路的电阻
C.若将a、c接入电路中,顺时针转动旋钮时,风扇转速加快
D.若将b、c接入电路中,顺时针转动旋钮时,风扇转速加快
4.滑动变阻器可以改变接入电路中电阻的大小。使用时移动滑片,改变的是滑动变阻器接入电路中电阻丝的( )
A.材料 B.横截面积 C.长度 D.电流方向
5.图中所示的滑动变阻器四种接法中,当滑动变阻器滑片P向左移动时,可使电路中的电流增大的是( )
A. B.
C. D.
6.关于部分电学元件的使用,下列说法正确的是( )
A.不知道电流大小时,应先选择小量程试触
B.滑动变阻器要改变小灯泡亮度,应该和小灯泡并联
C.电压表的正负接线柱不能直接与电源两极相连
D.使用电压表和电流表时,都不能超过最大量程
7.如图是一种测定油箱内油量的装置。其中R1是滑动变阻器的电阻片,滑动变阻器的滑片跟滑杆连接,滑杆可以绕固定轴O转动,另一端固定着一个浮子。下列分析正确的是( )
A.油量表可用电压表改装 B.油箱中油量为零时,电路中电流为零
C.接入后可对电路起保护作用 D.油面升高,油量表示数变小
8.在“设计制作一个调光灯”的实践动中,兴趣小组同学设计了如图所示的电路,电源使用三节铅蓄电池串联。小灯泡正常工作的电压为3V,AP两个回形针可在铅笔芯上自由滑动,改变灯的亮度。通过交流,有同学提出了改进建议,关于以下建议,你认为合理的是( )
A.为使灯泡亮度变化更明显,应选用长度很短些的铅笔芯
B.电源电压改为1. 5V效果明显
C.铅笔芯换成铜丝效果更明显
D.为保护灯泡,可以在AP之间做一个标记,防止接入阻值太小
9.如图所示为一握力计的电路示意图,a、b、c、d为四个接线柱,电表及一定值电阻R0未画出,金属板N固定不动,金属板M可带动金属片P滑动,从而与R构成滑动变阻器,若弹簧的电阻不计,电源电压保持不变,要求握力F增大时,电表的示数也增大,则( )
A.a、b之间应接入电流表,c、d之间应接入定值电阻
B.a、b之间应接入定值电阻,c、d之间应接入电流表
C.a、b之间应接入电压表,c、d之间应接入定值电阻
D.a、b之间应接入定值电阻,c、d之间应接入电压表
10.如图所示为旋转式变阻器,若将该旋转式变阻器的B、C两接线柱接入风扇中,则连入电路的弧形电阻片是 选填“AP”“PB”或“AB”)段;当轴沿顺时针方向旋转时,风速将 选填“变大”“变小”或“不变”)
11.某滑动变阻器的铭牌如图所示,则该滑动变阻器允许通过的最大电流为 A;它是通过改变接入电路中电阻丝的 来改变电阻的大小。
12.如图所示,若要使滑动变阻器的滑片P 向B端滑动时,小灯泡变亮,那么应该将滑动变阻器的接线柱C接在电路的M点,接线柱 (选填“A”、“B”、“C”或“D”)接在电路的N点。
13.如图所示,在练习用电压表测电压的电路中:
(1)有两根导线尚未连接,请用笔画线代替导线补上。要求:闭合开关S,向左端移动滑动变阻器的滑片时,小灯泡L变亮,电压表测小灯泡L两端的电压,导线不得交叉 ;
(2)闭合开关后,有同学发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片,灯泡亮度都不能改变,而且非常暗,原因可能是 。
14.人体的安全电压是不高于 V,一节干电池的电压 V,如图所示,该电阻箱的示数为 Ω。
15.小丽在实验室用如图所示的电路做电学实验,请你帮助他完成以下问题。
(1)连接电路时,开关应 ,滑动变阻器的滑片应移动到 (选填“A”或“B”)端。
(2)闭合开关S,发现小灯泡不亮,此时 (选填“能”或“不能”)马上判断小灯泡发生了断路。如不能应如何操作: 。
(3)小灯泡完好,闭合开关S后,当滑片P向B端移动时,灯L将 (选填“变暗”“亮度不变”或“变亮”)。
(4)若将滑动变阻器的A、D两个接线柱接入电路中,闭合开关S,要使灯L变暗,滑片P应向 (选填“A”或“B”)端移动。
16.如图所示的电路中:
(1)将M接A,N接D,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表的示数将 。
(2)将M接C,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,发现灯泡变亮,则N应接 。
(3)将M接A,N接B,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,灯泡的亮度将 。
17.为了便于调节电路中的电流,有些电子仪器常在其调节部分将两个滑动变阻器串联使用,如图所示。已知这两个滑动变阻器的最大阻值分别为和,且,它们的滑动头可移动的最大距离相等。在使用过程中这两个滑动变阻器一个作为粗调电阻,另一个作为细调电阻。
(1)按照如图所示的连接方式,要使两个滑动变阻器接入电路的电阻值最大,则滑动头应调到 端(选填“”或“”),应调到 端(选填“”或“”)。
(2)如果要将这两个滑动变阻器接入电路的电阻值调至某个值,则用于粗调的滑动变阻器为 (选填“”或“”)
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