内容正文:
第4节 变阻器
课时目标
课标
要点
1. 知道滑动变阻器的构造与原理,理解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;
2. 会正确使用滑动变阻器,掌握滑动变阻器的连接方法和注意事项;
3. 能够识别电阻箱并正确读数;
4. 了解变阻器在生产生活中的实际应用,能用变阻器知识解释简单电学现象。
重
难
点
重点:滑动变阻器的原理与使用方法;滑动变阻器接入电路的电阻变化分析。
难点:根据电路连接判断滑动变阻器接入电路的有效电阻及其变化方向;用变阻器调节灯泡亮度或电路电流。
知识点1 变阻器的原理
1. 问题探究:
选取一根自动铅笔芯(导体),按下图连接电路。 使铅笔芯一端的夹子固定,移动另一端的夹子,观察小灯泡的亮度的变化。并思考产生这种变化的原因。
现象:小灯泡的亮度随着夹子在铅笔芯上移动发生连续的变化,接入电路的笔芯越短(电阻越小),小灯泡越亮。
分析论证:小灯泡亮度变化的原因
结论:改变连入电路中的 电阻线的长度,可以改变接入电路中的电阻,从而可以改变电路中的电流。
2. 变阻器
(1)定义:能改变接入电路中电阻大小的元件叫作变阻器。
(2)原理: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。
(3)实质:在材料、横截面积一定时,电阻丝越长,电阻越大;电阻丝越短,电阻越小。
3. 变阻器的作用
(1)通过改变接入电路中的电阻来改变电路中的电流和部分电路两端的电压。
(2)在电路中起保护作用。
【特别提醒】
(1)变阻器接入电路的是有效电阻,即接入电路中的那部分电阻丝的长度对应的电阻。
(2)变阻器铭牌上标有“最大电阻值”和“允许通过的最大电流”,如“50 Ω 1.5 A”表示该变阻器的最大电阻为50 Ω,允许通过的最大电流为1.5 A。
随学随练
某同学在灯下看书时光线刺眼,因此他想制作一盏简易调光台灯。于是他选用了2节干电池、标有“”字样的小灯泡、若干导线、不同材料的电阻丝设计如图甲所示的模拟电路。
(1)根据下表信息,应选用__________作为调光变阻器,实现更明显调光。
电阻丝
长度
横截面积
电阻
镍铬合金丝
1.0
0.2
5
铁丝
1.0
0.2
0.5
(2)在图甲中,固定夹子A,移动夹子B,通过改变接入电路中电阻丝的__________,改变了电路中的电阻,从而改变小灯泡两端的__________,由此改变了小灯泡的__________(选填“额定功率”或“实际功率”),达到调光的目的。若使小灯泡变暗,应将夹子B向__________(选填“左”或“右”)滑动。
(3)当给图甲中小灯泡串联一个电流表,并联一个电压表,缓慢移动夹子B,小灯泡正常发光时电流表示数如图乙所示,为__________。
【答案】(1)镍铬合金丝
(2) 长度 电压 实际功率 右
(3) 0.30
【详解】(1)要实现明显调光,移动滑片时需要电阻变化足够显著。相同长度、横截面积下,镍铬合金丝电阻更大,调节时电阻变化更明显,调光效果更显著,因此选择镍铬合金丝。
(2)该简易滑动变阻器的工作原理是,通过改变接入电路中电阻丝的长度改变电阻大小,电阻改变后电路电流改变,小灯泡两端的电压也随之改变;额定功率是灯泡在额定电压下的固有功率,大小不变,因此调光改变的是小灯泡的实际功率。若要小灯泡变暗,需要电路电流变小、总电阻变大,即接入电阻丝长度变长,因此夹子B应向右滑动。
(3)由图乙知,电流表接量程,分度值为,因此电流表读数为
知识点2 滑动变阻器
1. 滑动变阻器的构造
(1)构造:滑动变阻器是由由电阻丝、滑片、金属杆、接线柱、瓷筒等部分组成的。
(2)原理示意图:如下图所示。
(3)电路符号:
(4)铭牌意义:“20Ω”表示变阻器的最大电阻是20欧;“2A”表示允许通过的最大的电流是2A。
2. 滑动变阻器的使用
(1)连接方法:滑动变阻器应串联在电路中,接线柱要遵循“一上一下”的接法。
(2)有效电阻的判断:接入电路中的电阻丝是下面(选填“上面”或“下面”)两个接线柱之间的那部分电阻丝。
口诀:以下为主,近小远大(以接入的下接线柱为参考,离它近则电阻变小,远则变大)
(3)滑片移动与电阻变化:
当滑片远离下接线柱时,接入电路的电阻丝变长,电阻变大。
当滑片靠近下接线柱时,接入电路的电阻丝变短,电阻变小。
(4)保护电路:闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最大(选填“最大”或“最小”)阻值处。
3. 滑动变阻器的四种接法分析
接法
接入电路的有效电阻
滑片移动时电阻变化
接A、C(或A、D)
AP段
滑片右移,电阻变大
接B、C(或B、D)
BP段
滑片右移,电阻变小
接A、B
全部电阻丝(最大电阻)
滑片移动时电阻不变
接C、D
电阻为0(相当于导线)
滑片移动时电阻不变
【易错提醒】
(1)滑动变阻器必须“一上一下”接入电路,若同时接上面两个接线柱,则接入电阻为0;若同时接下面两个接线柱,则接入最大电阻,相当于定值电阻。
(2)判断滑片移动时电阻变化的口诀:“远大近小”——滑片远离下接线柱,电阻变大;滑片靠近下接线柱,电阻变小。
(3)闭合开关前,滑片必须移到最大阻值处,以保护电路。
随学随练
1.滑动变阻器的“铭牌”上有两个重要数据,是选用滑动变阻器的依据。如“50Ω 1.5A”,表示的物理意义是“50Ω”表示该滑动变阻器的阻值变化范围是____________,“1.5A”表示____________是1.5A。
【答案】 0~50Ω 允许通过的最大电流值
【详解】[1]滑动变阻器的阻值变化范围是从0到其最大阻值,铭牌上的数值为该滑动变阻器的最大阻值,据此可推导其阻值变化范围。
[2]滑动变阻器铭牌上的电流参数,代表的是该滑动变阻器允许通过的最大电流。
2.为了更好地手动调节灯泡亮度,在图甲电路中的E、F间,接入一个滑动变阻器(结构如图乙所示),不符合要求的接线方式是( )
A.接入AD B.接入CD C.接入CB D.接入BD
【答案】B
【详解】滑动变阻器的连线一上一下,上面的接线柱不会影响滑动变阻器接入电路中的电阻,则符合要求的接线方式共有AC、BC、AD、BD四种,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
3.如图是“金星”学习小组为“探究滑动变阻器的工作原理”连接的电路,下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的横截面积来改变电阻大小的
B.闭合开关后,向右滑动滑片P,电路中电流会变大,灯泡会变亮
C.闭合开关后,调节变阻器滑片,灯泡不发光,故障是灯泡断路
D.若滑动变阻器接线柱接A和B,闭合开关后滑动滑片P时,灯泡亮度无变化
【答案】D
【详解】A.滑动变阻器的工作原理是通过改变接入电路中电阻丝的长度改变电阻大小,不是改变横截面积,故A错误;
B.由图可知,本题中滑动变阻器接入电路的是A到滑片P之间的电阻丝;向右滑动滑片P时,接入电阻丝长度变长,接入电阻变大,电路电流变小,灯泡会变暗,故B错误;
C.灯泡不发光的故障有多种可能:可能是灯泡短路、也可能是滑动变阻器接入电阻过大导致电流太小,不一定是灯泡断路,故C错误;
D.若接A和B两个下接线柱,滑动变阻器接入了全部电阻丝,移动滑片时接入电阻大小不变,因此电路电流不变,灯泡亮度无变化,故D正确。
故选D。
4.如图所示电路中,小明要用电压表测量灯泡两端的电压,且滑动变阻器滑片向右移动能使灯变亮,请用笔画线代替导线完成电路。
【答案】
【详解】电源2节电池电压3V,所以电压表选择0~3V量程,并联接在灯泡两端;滑动变阻器滑片向右移动能使灯变亮,所以滑动变阻器阻值变小,接右下角接线柱,据此作图。
5.图中,向右移动时,接入电路的阻值变大的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】滑动变阻器向右移动时,滑动变阻器接入电路电阻增大,说明接入电阻丝的长度变长,应该是将滑片左半段的电阻丝接入电路,因此应该是左下角的接线柱与上方任一接线柱的组合,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
6.小梧设计了一盏能调节亮度的台灯的电路图,以下选项符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】A.电路只有灯泡,没有可改变电阻的元件,电路电流固定,灯泡亮度不变,故A不符合题意;
B.灯泡和定值电阻并联,并联电路中灯泡两端电压始终等于电源电压,因此灯泡亮度不变,故B不符合题意;
C.灯泡和滑动变阻器串联,移动滑片时,滑动变阻器接入电路的电阻改变,电路总电阻改变,电路电流改变,可以调节亮度,故C符合题意;
D.灯泡和滑动变阻器并联,灯泡两端电压始终等于电源电压,滑片移动不会改变灯泡的电压、电流,亮度不变,故D不符合题意。
故选C。
7.(多选)某物理兴趣小组在学习使用滑动变阻器的实验中,连接了如图所示的电路。下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器是通过改变电阻丝的横截面积来改变接入电路的电阻的
B.若M接C接线柱,N接B接线柱,闭合开关前,滑片P应移动到最左端
C.若M接C接线柱,N接B接线柱,闭合开关,滑片P在最左端时通过灯泡的电流小于滑片P在最右端时通过灯泡的电流
D.若M接C接线柱,N接D接线柱,闭合开关,滑片P向右移动,灯泡变亮
【答案】BC
【详解】A.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,而不是横截面积,故A错误;
B.若M接C接线柱,N接B接线柱,此时滑动变阻器接入电路的是右半部分电阻丝。闭合开关前,为了保护电路,滑片P应移动到最左端,此时接入电路的电阻最大,故B正确;
C.若M接C接线柱,N接B接线柱,滑片P在最左端时接入电路的电阻最大,通过灯泡的电流最小;滑片P在最右端时接入电路的电阻最小,通过灯泡的电流最大,所以滑片P在最左端时通过灯泡的电流小于滑片P在最右端时通过灯泡的电流,故C正确;
D.若M接C接线柱,N接D接线柱,此时滑动变阻器相当于导线,无论滑片P如何移动,电路中的电阻不变,电流不变,灯泡亮度不变,故D错误。
故选BC。
知识点3 电阻箱
1. 电阻箱
(1)定义:能够直接读出接入电路中的电阻值的变阻器叫作电阻箱。
(2)优点:可以直接读出接入电路的电阻值。
(3)缺点:不能连续改变接入电路的电阻。
2. 电阻箱的读数方法
(1)电阻箱各旋钮对应位置的数字乘以下面的倍数,然后相加,即为接入电路的电阻值。
(2)读数公式:R = 千位数字 × 1000 + 百位数字 × 100 + 十位数字 × 10 + 个位数字 × 1(Ω)
例如:如下所示的电阻箱接入电路的阻值为:
R=3×1000Ω+6×100Ω+0×10Ω+8×1Ω=3608Ω
3. 插孔式电阻箱
插入式电阻箱配有两个接线柱,接线柱之间连接有多段电阻丝。电阻丝上方设置可插拔的铜塞:将铜塞拔出,该铜塞对应的电阻丝便接入电路;
把铜塞插入插孔,对应电阻丝就被铜塞短路,这部分电阻丝不再接入电路。
例如:右上图的电阻箱的阻值为:6Ω+4Ω=10Ω
【易错提醒】
(1)电阻箱的读数等于各旋钮指示数字与对应倍率的乘积之和。
(2)电阻箱可以精确读出电阻值,但改变电阻时需要旋转旋钮,不能连续变化。
(3)电阻箱在电路中的作用相当于一个可读数的定值电阻。
随学随练
1.如图所示,电阻箱的示数分别为( )
A.3258Ω 12Ω B.3258Ω 10Ω
C.8523Ω 12Ω D.8523Ω 10Ω
【答案】B
【详解】左图电阻箱的示数
右图电阻箱中从左向右数第2、3个电阻接入电路,示数为
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
2.请仔细观察图片,回答问题:
(1)甲为某调光台灯,乙为该调光台灯用到的电位器的结构图,A、B、C为电位器的三个接线柱,转动滑片可调节灯泡亮度。电位器应该与调光台灯的灯泡________(选填“串联”或“并联”),若只将A、B接入电路,顺时针旋转滑片,灯泡亮度会________(选填“变亮”、“变暗”或“不变”);
(2)如图丙所示,此旋盘式电阻箱接入电路中的阻值是________Ω。
【答案】(1) 串联 变暗
(2)6868
【详解】(1)电位器通过改变接入电路的电阻调节电路电流,从而改变灯泡亮度,故需与灯泡串联;
只将A、B接入电路时,接入电路的电阻丝为A到滑片段;顺时针旋转滑片,接入的电阻丝长度变长,电阻变大,由可知电路中电流变小,故灯泡亮度变暗。
(2)旋盘式电阻箱的阻值为各旋盘对应示数与倍率的乘积之和,即
知识点4 变阻器的应用
1. 变阻器在生活中的应用
(1)电位器:是一种常见的变阻器,常用于调节音量、亮度等。电位器通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻。
(2)油量表:在汽车油箱中,油量表实际上是利用变阻器来反映油面高度的变化。
(3)调光灯:通过改变接入电路的电阻来改变电路中的电流,从而改变灯泡的亮度。
2. 变阻器在电路中的保护作用
(1)在电路中串联一个变阻器,可以起到保护电路的作用。
(2)当电路中出现异常(如短路)时,变阻器可以限制电路中的电流,防止损坏用电器。
【易错提醒】
(1)电位器的三个接线柱中,中间接线柱与滑片相连,两端的接线柱分别与电阻丝的两端相连。
(2)变阻器在电路中的保护作用:当电路发生短路时,变阻器可以限制电流,防止电流过大损坏电源或用电器。
随学随练
1.如图是一种自动测定油箱内油面高度的装置,R是转动式滑动变阻器,它的金属滑片P是杠杆的一端,油量表是由________(选填“电流”或“电压”)表改装成的,电路中的作用是________。
【答案】 电流 保护电路
【详解】[1]油量表串联在电路中,而电压表需并联,电流表需串联,因此油量表是由电流表改装而成的。当油面变化时,滑动变阻器R的阻值改变,电路电流随之变化,电流表的示数可反映油位高低。
[2]的作用是保护电路,当油面过高时,浮子会带动滑杆使滑动变阻器R的金属滑片P移动到最下端,此时R接入电路的阻值会变为0;若电路中没有,电源会直接被短路,可能损坏电源或电路元件,而的存在能避免这种情况发生。
2.如图所示的电路,当开关闭合,滑动变阻器滑片向左移动,灯的亮度及电压表、电流表的示数变化正确的是( )
A.电流表示数变大,灯变亮,电压表示数不变
B.电流表示数变大,灯变亮,电压表示数变小
C.电流表示数变小,灯变暗,电压表示数不变
D.电流表示数变小,灯变暗,电压表示数变小
【答案】A
【详解】A.由串联电路的分压特点可知,滑动变阻器两端分的电压变小,则灯泡两端分的电压变大,因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,由P=UI可知,灯泡的实际功率变大,灯泡变亮,故A正确。
BD.由电路图可知,开关闭合后,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测电源两端的电压,电流表测电路中的电流。电源电压不变,当滑片移动时,电压表的示数不变,故BD错误;
C.当滑动变阻器滑片向左移动时,变阻器接入电路中的电阻变小,电路的总电阻变小,由欧姆定律可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大,故C错误;
故选A。
3.在“制作简易调光台灯”的跨学科实践中,同学们设计并且连接好如图所示的电路。在制作台灯前同学们先检查电路设计的是否合理,操作如下:
(1)闭合开关S,要使灯泡的亮度变亮,应将滑动变阻器的滑片P向______ (选填“A”或“B”)端移动。
(2)小明连接好电路,闭合开关S后,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,这可能是因为滑动变阻器同时连接了______(选填“AB”或“CD”)两个接线柱。
(3)小红连接电路时,当接完最后一根导线后,灯泡立刻发出耀眼的光并很快熄灭,她在实验操作中有两个不当之处(滑动变阻器的连接是正确的),分别是:①______;②______。
【答案】(1)A
(2)AB
(3) 见解析 见解析
【详解】(1)由图可知,要使灯泡的亮度变亮,应减小滑动变阻器接入电路中的阻值,使电路中的总阻值减小,电路中的总电流增大,故应将滑动变阻器的滑片P向A端移动。
(2)连接好电路,闭合开关S后,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,说明移动滑片不能改变滑动变阻器的阻值,且电路中的电阻很大,即滑动变阻器全部阻值都接入了电路中,故这是因为滑动变阻器同时连接了AB两个接线柱。
(3)[1][2]当接完最后一根导线后,灯泡立刻发出耀眼的光,说明在连接电路时,开关未断开;灯泡发出耀眼的光然后便很快熄灭,即电路中电流过大,导致灯泡烧坏,说明电路中的阻值较小,滑动变阻器未能起到保护电路的作用,即连接电路时滑动变阻器未处于阻值最大端。
题型1 滑动变阻器接入电路的电阻变化分析
解题核心规律
(1)看接线柱:确定接入电路的是哪两个接线柱,明确哪部分电阻丝接入电路。
(2)判断有效电阻:接入电路的是“一上一下”中“下”接线柱到滑片之间的电阻丝。
(3)滑片移动判断:滑片远离下接线柱 → 电阻变大;滑片靠近下接线柱 → 电阻变小。
(4)口诀:“远大近小”——远离下接线柱电阻变大,靠近下接线柱电阻变小。
活学活用
1.某可调速风扇的电路中,控制风扇转动的电动机与如图所示的电位器串联,且通过电动机的电流越大,风扇转速越快。若顺时针转动旋钮时,风扇转速加快,则电位器接入电路中的接线柱为( )
A.a与b B.b与c C.a与c D.以上都可以
【答案】B
【详解】若要使顺时针转动旋钮时,风扇转速加快,即通过电动机的电流变大,因电动机与电位器串联,则需使电位器接入电路中的电阻变小,由图知接入电路中的接线柱应为b与c,故A、C、D不符合题意,B符合题意。
故选B。
2.如图所示的甲、乙两个电路中,滑动变阻器连入电路的电阻丝分别是( )
A.ap ap B.ab ap C.ab ab D.ap ab
【答案】D
【详解】甲电路中,电流通过滑动变阻器的路径是从a到p,因此接入电路的电阻丝是ap段;乙电路中,电流经过滑动变阻器的全部电阻丝,是ab整体接入电路(电流从a到b)。故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
3.如图是电动汽车“油门”示意图,其实质是变阻器,脚向下踩“油门”时,旋钮滑片可以绕O点在电阻圈上逆时针转动,通过控制流经电动机电流的大小来控制汽车速度,当脚向下踩“油门”时接入电路的电阻变小,汽车速度加快。下列分析不正确的是( )
A.电路中的a、b接点应当与变阻器中B和C两个接点相连
B.当脚向下踩“油门”时,流经电动机的电流变大
C.该油门是通过改变接入电路中电阻圈的长度来改变电阻的大小
D.给该电动汽车充电时,车内蓄电池相当于简单电路中的用电器
【答案】A
【详解】A.当脚踩“油门”时汽车速度加快,电阻减小,说明向下脚踩“油门”时电阻线长度减小,故电路中的a、b接点应当与变阻器中A、B两个接点相连,故A错误,符合题意;
B.当脚向下踩“油门”时,接入电路的电阻变小,流经电动机的电流变大,使电动机转速加快,故B正确,不符合题意;
C.该“油门”是通过改变接入电路中电阻圈的长度来改变电阻大小,从而逐渐改变电路中的电流,故C正确,不符合题意;
D.给该电动汽车充电时,车内蓄电池消耗电能,将电能转化为化学能储存起来,相当于用电器,故D正确,不符合题意。
故选A。
题型2 滑动变阻器的连接与电路设计
解题核心规律
(1)滑动变阻器必须“一上一下”接入电路。
(2)若要实现“滑片向某方向移动时电阻变大”,应使滑片移动方向远离下接线柱。
(3)若要实现“滑片向某方向移动时电阻变小”,应使滑片移动方向靠近下接线柱。
(4)在电路设计中,滑动变阻器通常串联在电路中,起调节电流和保护电路的作用。
活学活用
1.小明制作了颜色可切换亮度可调的调光灯。图中电路最符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】A.当开关S切换到红灯工作时,滑动变阻器未接入电路,无法调节红灯的亮度,故A不符合题意;
B.红灯和绿灯串联,开关闭合后两个灯同时发光,无法切换颜色,故B不符合题意;
C.滑动变阻器接在干路,单刀开关S可以单独切换红灯、绿灯工作;任意一个灯工作时,滑动变阻器都串联在电路中,移动滑片都可以改变电流,调节亮度,故C符合题意;
D.红灯、绿灯、开关、滑动变阻器串联,单独闭合其中一个开关,电路是断路,灯泡无法工作,两开关均闭合两灯泡均发光,无法颜色切换,故D不符合题意。
故选C。
2.某同学在跨学科实践课中设计一盏能连续调节亮度的台灯,以下设计中能符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】A.该电路中,灯泡与定值电阻串联,根据欧姆定律可知,通过该电路的电流恒定不变,所以小灯泡的亮度不变,故A不符合题意;
B.该电路中,灯泡与滑动变阻器串联,移动滑片改变滑动变阻器接入电路中的电阻,电路的总电阻也随之改变,根据欧姆定律可知,通过电路的电流也改变,小灯泡的亮度改变,故B符合题意;
C.该电路中,灯泡与定值电阻并联,根据欧姆定律可知,通过该灯泡的电流恒定不变,所以小灯泡的亮度不变,故C不符合题意;
D.该电路中,灯泡与滑动变阻器并联,并联电路中,各用电器独立工作互不影响,移动滑片并不会改变灯泡两端的电压及通过灯泡的电流,所以小灯泡的亮度不变,故D不符合题意;
故选B。
3.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,从而改变连入电路的电阻来改变灯泡亮度
C.若顺时针旋转旋钮时灯泡发光变亮,则需将a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】B
【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通过改变接入电路的电阻丝的长度改变电路中的总电阻,从而改变电路中的电流,调节小灯泡的亮度,故B正确;
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滑片的右半部分,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错误;
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,电阻丝的长度最长,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B。
题型3 电阻箱的读数
解题核心规律
(1)电阻箱的读数 = 各旋钮指示数字与对应倍率的乘积之和。
(2)倍率通常为:×1000、×100、×10、×1。
(3)读数时注意各旋钮指示的数字,不要看错。
活学活用
1.如图甲是一滑动变阻器铭牌,其中“1.2A”表示__________是1.2A。图乙中电阻箱的读数为____Ω。
【答案】 该滑动变阻器允许通过的最大电流 3608
【详解】图甲是一滑动变阻器铭牌,其中“1.2A”表示<>该滑动变阻器允许通过的最大电流是1.2A。“50Ω”表示滑动变阻器的最大阻值为50Ω。
图乙中电阻箱的读数为
2.如图所示的是插入式电阻箱的结构示意图,图中电阻丝上方的金属块和插孔相当于导线,下列说法正确的是( )
A.该变阻器的最大阻值为5欧
B.该变阻器当前的阻值为3欧
C.该变阻器当前的阻值为7欧
D.该变阻器当前的阻值为8欧
【答案】C
【详解】图中电阻丝上方的金属块和插孔相当于导线,把下方的电阻短路,其余的串联在电路中,根据串联电阻的特点知,此时阻值
故C正确,ABD错误。
故选C。
3.亲爱的同学,请你应用所学的知识解答下列问题。
(1)在“用电流表测电流”的实验中,开关闭合前,电流表指针如图甲所示,其原因是电流表____________;纠正错误后,连接好电路,闭合开关,电流表指针仍如图甲所示,此时电流是从电流表的______(选填“正”或“负”)接线柱流入,接下来操作时,断开开关,__________________,继续实验。
(2)如图乙所示是数字万用表,此时正在测量的物理量是______(写出物理量名称),该物理量示数是____________;
(3)如图丙所示是插入式电阻箱的结构示意图,则A、B两个接线柱之间的电阻值是______,最大可以调到______。
【答案】(1) 未校零 负 将电流表正负接线柱上的导线对调
(2) 电压 32.6mV
(3) 10 22
【详解】(1)[1]电流表使用之前,先调零,开关闭合前,电路中没有电流,如图甲所示,电流表指针不在零刻度线上,故电流表未调零。
[2]连接好电路,闭合开关,电流表的指针向左偏,说明电流表的正负接线柱接反了,此时电流是从电流表的负接线柱流入。
[3]接下来操作时,断开开关,将电流表正负接线柱上的导线对调,使电流从电流表的正接线柱流入。
(2)[1][2]由图乙可知,数字万用表的挡位在电压挡,测量的是电压,电压值是32.6mV。
(3)[1][2]如图丙所示的是插入式电阻箱的结构示意图,则A、B两个接线柱之间的电阻值为
最大可以调到
题型4 变阻器的实际应用
解题核心规律
(1)变阻器在实际应用中通常用于调节电流、电压,如调光灯、音量调节等。
(2)油量表、风力计等装置通过变阻器将物理量的变化转化为电信号。
(3)变阻器在电路中通常起限流、分压作用。
活学活用
1.如图所示,为某品牌风扇调速器和用于调速的电位器结构图,1、2、3是它的三个接线柱,调速器应与电动机______联接入电路,如果要使滑片P顺时针转动时风扇转速加快,应该接______接线柱。(选填“1、2”或“1、3”或“2、3”)这个电位器的工作原理是通过改变____________来改变电阻。
【答案】 串 1、2 接入电路中电阻片的长度
【详解】调速器要与电动机串联接入电路才能通过改变自身电阻改变电路电流;滑片P顺时针转动时,风扇转速加快,说明电路中电流变大,电阻变小,接1、2接线柱时,滑片顺时针转动,接入的电阻丝长度变短,电阻变小,电流变大;电位器的工作原理是通过改变接入电路中电阻片的长度来改变电阻。
2.某项目小组想制作一盏简易调光台灯,达到调节灯光亮度的目的。
(1)项目分析
①光源的选择:现有实验室用的小灯泡和发光二极管。从节能的角度考虑应该选择________,若选择发光二极管,要注意发光二极管的________导电性。
②光源亮度的改变:在不改变电源电压的情况下,项目组选择在电路中________联一个电位器来改变小灯泡亮度。
(2)项目实施
电位器通过改变接入电路中电阻片的________来改变电阻,进而改变小灯泡亮度。如图,要实现顺时针转动旋钮,灯泡变亮,可将________两接线柱接入电路。
(3)展示交流
如图是两位同学设计的调光台灯电路,阳阳认为图乙方案更好一些,理由是________。
【答案】(1) 发光二极管 单向 串
(2) 长度 A、B
(3)串联一个定值电阻,可防止当滑动变阻器移到阻值较小时,电路中电流过大,能起到保护电路的作用
【详解】(1)[1]靠灯丝发热发光,大部分电能变成热量浪费掉,只有很少一部分变成光,效率很低。 发光二极管(LED) 直接把电能转化为光能,发热极少,光效高、耗电少。 所以同样亮度下,LED (发光二极管)更省电、更节能。
[2]发光二极管是半导体材料,具有单向导电性。
[3]要调节光源的亮度,应该改变其两端的电压。根据串联电阻的分压特点可知,应该串联一个电位器。
(2)[1]电位器通过改变接入电路中电阻片的长度来改变电阻,从而改变电路中的电流,进而改变小灯泡亮度。
[2]如图,要实现顺时针转动旋钮,灯泡变亮,则电位器接入电路的阻值变小,长度变短,所以应该让电位器的A、B两接线柱接入电路。
(3)图乙方案更好一些,因为串联一个定值电阻,可防止当滑动变阻器移到阻值较小时,电路中电流过大,能起到保护电路的作用。
基础通关
1.小石学习了“滑动变阻器”,绘制了如下思维导图,图中①、②、③、④处填写正确的是( )
A.①长度、②“同下” B.③最大阻值、④保护电路
C.①粗细、②“一上一下” D.③最小阻值、④保护电路
【答案】B
【详解】滑动变阻器的原理:通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变接入电路中的电阻,因此①为长度;
滑动变阻器正确接线规则是“一上一下”接线,因此②为一上一下;
使用注意事项:闭合开关前,滑片应移至最大阻值处,使初始电流最小,保护电路,因此③为最大阻值;
滑动变阻器的作用:一是保护电路,二是改变用电器两端电压和电路中电流,因此④为保护电路。
综上所述,故B正确,ACD错误。
故选B。
2.如图所示的滑动变阻器,若接线柱接入电路,滑片向右滑动时,接入电路中的电阻( )
A.变大 B.变小 C.不变 D.先变大再变小
【答案】A
【详解】滑动变阻器的工作原理是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻的大小。 当A、B接线柱接入电路时,电流从A接线柱流入,经过金属杆,通过滑片P,再流过滑片P与B接线柱之间的电阻丝,最后从B接线柱流出。因此,接入电路的电阻部分是滑片P到B接线柱之间的电阻丝。当滑片P向右滑动时,滑片P与B接线柱之间的电阻丝长度变长,所以接入电路的电阻变大。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
3.学习了有关变阻器(如图)知识后,小亮做了以下判断,其中正确的是( )
A.滑片可能是用塑料做的,属于绝缘体
B.金属杆虽然属于导体,但它只起到支撑滑片的作用
C.电阻丝应用导电性能比铜差的材料做成,属于导体
D.瓷筒是用陶瓷做成,属于半导体
【答案】C
【详解】AD.由于滑片需要改变电阻丝接入电路的长度,从而改变电阻值,所以滑片、与滑片接触的电阻丝都是导体;瓷筒用于支撑和固定电阻丝,则瓷筒是绝缘体,故AD错误;
B.金属杆不仅起支撑作用,也作为滑动触点与外电路连接的导体,故B错误;
C.电阻丝通常采用电阻率比铜大(导电性能比铜差)的合金制成,虽然电阻较大,但它仍属于导体,故C正确。
故选C。
4.电位器由滑片和电阻丝两部分组成,相当于一个变阻器,在生活中的应用非常广泛,下列不属于其应用的是。( )
A.调节耳机音量 B.调节电灯亮度 C.调节热机效率 D.调节电风扇风力
【答案】C
【详解】A.调节耳机音量时,通过改变电位器接入电路的电阻,改变电路中的电流,从而改变耳机发声的响度,属于电位器的应用,故A不符合题意;
B.调节电灯亮度时,利用电位器改变电路电阻,进而改变电流,使电灯实际功率变化,达到调节亮度的目的,属于电位器的应用,故B不符合题意;
C.热机效率是热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,影响热机效率的因素主要有燃料燃烧情况、废气带走的能量、散热损失、机械摩擦等,无法通过电位器调节,不属于电位器的应用,故C符合题意;
D.调节电风扇风力时,通过电位器改变电路电阻,改变通过风扇电动机的电流,使电动机转速变化,从而调节风力,属于电位器的应用,故D不符合题意。
故选C。
5.“乐思”小组在学习使用滑动变阻器的实验中,连接了如图所示的电路,下列分析正确的是( )
A.若M接A点,N接B点,且再用一根导线连接OD两接线柱,滑动变阻器与灯泡并联
B.若M接C点,N接B点,闭合开关前,滑片P应移动到最左端
C.若M接C点,N接B点,闭合开关,滑片P向右移,灯泡变暗
D.若M接C点,N接D点,闭合开关,滑片P向右移,灯泡变暗
【答案】B
【详解】A.若M接A、N接B,导线连接OD后,灯泡仍在干路中,滑动变阻器整体和灯泡串联,不是并联,故A错误;
B.若M接C、N接B,滑动变阻器接入的是PB段电阻丝;闭合开关前,需要将滑动变阻器调到最大阻值处,滑片P移到最左端时,PB段电阻丝最长,电阻最大,符合要求,故B正确;
C.若M接C、N接B,接入PB段电阻丝,滑片P右移时,PB段长度变短,接入电阻变小,电路电流变大,灯泡变亮,故C错误;
D.若M接C、N接D,滑动变阻器接了两个上端接线柱,接入电阻为0,移动滑片不会改变电阻,灯泡亮度不变,故D错误。
故选B。
6.跨学科实践活动中,小华利用电位器制作简易调光台灯,其内部结构示意图如图所示,若想调节台灯亮度,则电位器应与小灯泡________(选填“串”或“并”)联。若要求沿顺时针旋转滑片时小灯泡变亮,则必须将接线柱B和________(选填“A”或“C”)接入电路。
【答案】 串 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,从而改变电路中的电流,实现对灯泡亮度的调节。只有将电位器与小灯泡串联,才能改变通过小灯泡的电流,进而调节灯泡的亮度。
[2]若要求沿顺时针旋转滑片时小灯泡变亮,说明此时电路中的电流变大,电位器接入电路的电阻变小。从图中可以看出,当把接线柱B和C接入电路时,顺时针旋转滑片,接入电路的电阻丝长度变短,电阻变小。
7.如图1所示的电阻箱连入电路的阻值为______Ω;如图2中电压表的示数为______V。
【答案】 5760 2.2
【详解】[1]如图1所示,电阻箱读数时,电阻箱连入电路中的电阻等于各旋钮对应数值乘以倍率之和,即
[2]如图2所示,电压表的量程为,分度值为,读数为。
8.为了阻止中国在芯片领域站住脚,美国不断出台各种措施,从“芯片四方联盟”到“芯片法案”,手段层出不穷。中国宣布从2023年8月1日起对镓、锗相关物项实施出口管制。镓、锗属于________(选填“半导体’“导体”或“绝缘体”)。2023年8月3日,经国务院、中央军委批准,决定对特定无人驾驶航空飞行器或无人驾驶飞艇相关物项实施出口管制。如图所示是操纵无人机飞行的“调速”手柄,可改变无人机飞行的速度,与这个“调速”手柄联动的电路元件实质是一个________(选填“电源”“开关”“导线”或“变阻器”)。
【答案】 半导体 变阻器
【详解】[1]镓、锗的导电性能介于导体和绝缘体之间,镓、锗属于半导体材料。
[2]与无人机上的“调速”手柄联动的电路元件实质是一个变阻器,它是通过改变电阻丝接入电路的长度来改变电阻,从而达到改变电路中电流大小的目的。
素养提升
1.小石学习了“滑动变阻器”,绘制了如下思维导图,图中①、②、③、④处填写正确的是( )
A.①长度、②“同下” B.③最大阻值、④保护电路
C.①粗细、②“一上一下” D.③最小阻值、④保护电路
【答案】B
【详解】滑动变阻器的原理:通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变接入电路中的电阻,因此①为长度;
滑动变阻器正确接线规则是“一上一下”接线,因此②为一上一下;
使用注意事项:闭合开关前,滑片应移至最大阻值处,使初始电流最小,保护电路,因此③为最大阻值;
滑动变阻器的作用:一是保护电路,二是改变用电器两端电压和电路中电流,因此④为保护电路。
综上所述,故B正确,ACD错误。
故选B。
2.如图所示的滑动变阻器,若接线柱接入电路,滑片向右滑动时,接入电路中的电阻( )
A.变大 B.变小 C.不变 D.先变大再变小
【答案】A
【详解】滑动变阻器的工作原理是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻的大小。 当A、B接线柱接入电路时,电流从A接线柱流入,经过金属杆,通过滑片P,再流过滑片P与B接线柱之间的电阻丝,最后从B接线柱流出。因此,接入电路的电阻部分是滑片P到B接线柱之间的电阻丝。当滑片P向右滑动时,滑片P与B接线柱之间的电阻丝长度变长,所以接入电路的电阻变大。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
3.学习了有关变阻器(如图)知识后,小亮做了以下判断,其中正确的是( )
A.滑片可能是用塑料做的,属于绝缘体
B.金属杆虽然属于导体,但它只起到支撑滑片的作用
C.电阻丝应用导电性能比铜差的材料做成,属于导体
D.瓷筒是用陶瓷做成,属于半导体
【答案】C
【详解】AD.由于滑片需要改变电阻丝接入电路的长度,从而改变电阻值,所以滑片、与滑片接触的电阻丝都是导体;瓷筒用于支撑和固定电阻丝,则瓷筒是绝缘体,故AD错误;
B.金属杆不仅起支撑作用,也作为滑动触点与外电路连接的导体,故B错误;
C.电阻丝通常采用电阻率比铜大(导电性能比铜差)的合金制成,虽然电阻较大,但它仍属于导体,故C正确。
故选C。
4.电位器由滑片和电阻丝两部分组成,相当于一个变阻器,在生活中的应用非常广泛,下列不属于其应用的是。( )
A.调节耳机音量 B.调节电灯亮度 C.调节热机效率 D.调节电风扇风力
【答案】C
【详解】A.调节耳机音量时,通过改变电位器接入电路的电阻,改变电路中的电流,从而改变耳机发声的响度,属于电位器的应用,故A不符合题意;
B.调节电灯亮度时,利用电位器改变电路电阻,进而改变电流,使电灯实际功率变化,达到调节亮度的目的,属于电位器的应用,故B不符合题意;
C.热机效率是热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,影响热机效率的因素主要有燃料燃烧情况、废气带走的能量、散热损失、机械摩擦等,无法通过电位器调节,不属于电位器的应用,故C符合题意;
D.调节电风扇风力时,通过电位器改变电路电阻,改变通过风扇电动机的电流,使电动机转速变化,从而调节风力,属于电位器的应用,故D不符合题意。
故选C。
5.“乐思”小组在学习使用滑动变阻器的实验中,连接了如图所示的电路,下列分析正确的是( )
A.若M接A点,N接B点,且再用一根导线连接OD两接线柱,滑动变阻器与灯泡并联
B.若M接C点,N接B点,闭合开关前,滑片P应移动到最左端
C.若M接C点,N接B点,闭合开关,滑片P向右移,灯泡变暗
D.若M接C点,N接D点,闭合开关,滑片P向右移,灯泡变暗
【答案】B
【详解】A.若M接A、N接B,导线连接OD后,灯泡仍在干路中,滑动变阻器整体和灯泡串联,不是并联,故A错误;
B.若M接C、N接B,滑动变阻器接入的是PB段电阻丝;闭合开关前,需要将滑动变阻器调到最大阻值处,滑片P移到最左端时,PB段电阻丝最长,电阻最大,符合要求,故B正确;
C.若M接C、N接B,接入PB段电阻丝,滑片P右移时,PB段长度变短,接入电阻变小,电路电流变大,灯泡变亮,故C错误;
D.若M接C、N接D,滑动变阻器接了两个上端接线柱,接入电阻为0,移动滑片不会改变电阻,灯泡亮度不变,故D错误。
故选B。
6.跨学科实践活动中,小华利用电位器制作简易调光台灯,其内部结构示意图如图所示,若想调节台灯亮度,则电位器应与小灯泡________(选填“串”或“并”)联。若要求沿顺时针旋转滑片时小灯泡变亮,则必须将接线柱B和________(选填“A”或“C”)接入电路。
【答案】 串 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,从而改变电路中的电流,实现对灯泡亮度的调节。只有将电位器与小灯泡串联,才能改变通过小灯泡的电流,进而调节灯泡的亮度。
[2]若要求沿顺时针旋转滑片时小灯泡变亮,说明此时电路中的电流变大,电位器接入电路的电阻变小。从图中可以看出,当把接线柱B和C接入电路时,顺时针旋转滑片,接入电路的电阻丝长度变短,电阻变小。
7.如图1所示的电阻箱连入电路的阻值为______Ω;如图2中电压表的示数为______V。
【答案】 5760 2.2
【详解】[1]如图1所示,电阻箱读数时,电阻箱连入电路中的电阻等于各旋钮对应数值乘以倍率之和,即
[2]如图2所示,电压表的量程为,分度值为,读数为。
8.为了阻止中国在芯片领域站住脚,美国不断出台各种措施,从“芯片四方联盟”到“芯片法案”,手段层出不穷。中国宣布从2023年8月1日起对镓、锗相关物项实施出口管制。镓、锗属于________(选填“半导体’“导体”或“绝缘体”)。2023年8月3日,经国务院、中央军委批准,决定对特定无人驾驶航空飞行器或无人驾驶飞艇相关物项实施出口管制。如图所示是操纵无人机飞行的“调速”手柄,可改变无人机飞行的速度,与这个“调速”手柄联动的电路元件实质是一个________(选填“电源”“开关”“导线”或“变阻器”)。
【答案】 半导体 变阻器
【详解】[1]镓、锗的导电性能介于导体和绝缘体之间,镓、锗属于半导体材料。
[2]与无人机上的“调速”手柄联动的电路元件实质是一个变阻器,它是通过改变电阻丝接入电路的长度来改变电阻,从而达到改变电路中电流大小的目的。
迁移创新
14.小明在台灯下学习时,感觉灯光太亮,有点刺眼,于是准备利用所学物理知识制作一盏简易调光台灯,达到可连续改变灯光亮度的目的。
(1)改变台灯灯光亮度的方法有很多种,比如可在电路中接入一个变阻器。为调节台灯亮度,变阻器与灯泡的连接方式是________。
(2)小明选择两节新干电池、小灯泡、电流表和一段电阻丝,设计如图甲所示电路。闭合开关,调节夹子M、N的位置,发现灯光亮度和电流表示数都会发生变化,这一现象说明导体的电阻与其________有关。
(3)由于电阻丝接入电路后达不到小明希望调节的亮度变化,小明在老师推荐下使用电位器替代电阻丝,并接入电路,如图乙所示。当顺时针旋转滑片时,灯光将变________。小明注意到电位器有A、B、C三个接线端,如果只连A、C两个接线端,导致的结果是________。
(4)如图丙所示是其他同学在没有变阻器的情况下,设计的调光台灯电路。此方案虽然也能够调节灯光亮度,但存在的问题是________。
【答案】(1)串联
(2)长度
(3) 暗 灯泡亮度不变
(4)无法实现连续调节亮度
【详解】(1)调光台灯的电路中,滑动变阻器与灯泡通常采用串联连接方式。这是因为滑动变阻器通过改变电阻值来调节电路中的电流,从而控制灯泡的亮度。若采用并联连接,滑动变阻器的阻值变化不会直接影响灯泡的电流,无法实现调光功能。
(2)闭合开关,调节夹子M、N的位置,改变了铅笔芯连入电路部分的长度,发现灯泡亮度和电流表示数都会发生变化,这一现象说明导体的电阻与其长度有关。
(3)[1]在图乙中,电位器的A、B端接入电路。当顺时针旋转滑片时,接入电路的电阻丝长度变长,电阻增大,电路总电流变小,灯泡亮度变暗。
[2]如果只连接A、C两个接线端,相当于将整个电阻丝接入电路,滑片的移动不会改变接入电路的电阻值,且始终是最大阻值,此时电位器相当于一个定值电阻,无法起到调节亮度的作用。
(4)在图丙中,当开关S1闭合时,电阻R被短路,电路中只有灯泡L工作,此时灯泡最亮。当S1断开时,L与R串联,总电阻增大,电流最小,灯泡最暗。虽然可以实现两种亮度的切换,但无法实现连续调节亮度。
15.跨学科实践:设计和制作模拟调光灯
【项目提出】调光灯为什么能变光?我们能否设计一个类似的能连续调节灯泡亮度的电路
【项目分析】让灯泡的亮度发生变化可以有多种方法。改变电池组中串联电池的节数会影响灯泡的亮度;在不改变电源两端电压的情况下,在电路中串联接入一个滑动变阻器,就可以连续改变灯泡的亮度
【项目实施】活动一、正确使用滑动变阻器
(1)图1是小明同学连接的电路图,可以实现滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变暗。
(2)滑动变阻器的铭牌上标有“20Ω、2A”字样。其中“20Ω”指的是__________(填符号)两接线柱间的电阻值。
(3)根据上面的连接方式,闭合开关前,滑片P应滑到__________端(选填“A”或“B”)
(4)在电路连接完成后闭合开关,发现灯泡立刻发出耀眼的光并很快熄灭。则实验操作中的不当之处可能是将滑动变阻器的________(填符号)两个接线柱接入了电路。
活动二、认识电位器:调光台灯通过旋转旋钮调节亮度,这个旋转旋钮是一个电位器。
(5)电位器的构造如图2是电位器的结构示意图。
(6)电位器的工作原理:如图3,电位器是一个变形的滑动变阻器。通过改变连入电路中电阻片的__________来改变电阻,进而改变电路中的电流,由此改变小灯泡的亮度。
活动三、自制一个模拟的调光灯
(7)小明同学在学习完电位器后,想利用电位器制作一个调光灯,如图4,请你帮他选择电位器A、B、C三个接线端其中的两个连入电路中,用笔画线代替导线连接电路,要求顺时针旋转滑片时,灯泡变暗。________
【展示交流】
(8)如下图为某探究小组设计的四种调光台灯的电路图,其中能实现“利用滑动变阻器控制灯泡由亮到灭”的最佳电路是(各元件规格完全相同)________。
A. B.
C. D.
【答案】 AB B CD 长度 C
【详解】[1]“20Ω” 指的是滑动变阻器的最大阻值,即A、B两接线柱间的电阻值。
[2]为保护电路,闭合开关前滑片应滑到最大阻值端。 根据题意,滑片向右移动时灯泡变暗(电阻变大),说明B端是最大阻值端。 因此,滑片P应滑到B端。
[3]灯泡立刻发出耀眼的光并很快熄灭,说明电路中电流过大,原因是滑动变阻器接入了C、D(上面两个接线柱),此时电阻为0。
[4]电位器是变形的滑动变阻器,通过改变连入电路中电阻片的长度来改变电阻,进而改变电流和灯泡亮度。
[5]要求顺时针旋转滑片时灯泡变暗(电阻变大),需要让接入的电阻片长度增加。 应选择B、C接线柱,当滑片顺时针旋转时,接入B、C间的电阻片变长,电阻变大。 故将电位器的B、C接入电路,与灯泡串联,如图所示:
[6]要实现 “灯泡由亮到灭”,需要滑动变阻器能让通过灯泡的电流从大到小变为0。
A.滑动变阻器与灯泡串联,只能调节亮度,不能让灯泡熄灭,故A不符合题意;
B.灯泡被短路,灯泡不亮,故B不符合题意;
C.滑动变阻器滑片移动时,灯泡两端电压可从电源电压逐渐降到 0,能实现由亮到灭,故C符合题意;
D.滑动变阻器与灯泡并联,并联电路中,用电器可以独立工作,互不影响,滑动变阻器滑片不在最左端,移动滑片,不改变灯泡亮度,滑片移至最左端,会导致电源短路,损坏器材,故D不符合题意。
故选C。
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$第4节 变阻器 课时目标 课标 要点 1. 知道滑动变阻器的构造与原理,理解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; 2. 会正确使用滑动变阻器,掌握滑动变阻器的连接方法和注意事项; 3. 能够识别电阻箱并正确读数; 4. 了解变阻器在生产生活中的实际应用,能用变阻器知识解释简单电学现象。 重 难 点 重点:滑动变阻器的原理与使用方法;滑动变阻器接入电路的电阻变化分析。 难点:根据电路连接判断滑动变阻器接入电路的有效电阻及其变化方向;用变阻器调节灯泡亮度或电路电流。 知识点1 变阻器的原理 1. 问题探究: 选取一根自动铅笔芯(导体),按下图连接电路。 使铅笔芯一端的夹子固定,移动另一端的夹子,观察小灯泡的亮度的变化。并思考产生这种变化的原因。 现象:小灯泡的亮度随着夹子在铅笔芯上移动发生连续的变化,接入电路的笔芯越短(电阻越小),小灯泡越亮。 分析论证:小灯泡亮度变化的原因 结论:改变连入电路中的 ,可以改变接入电路中的 ,从而可以改变电路中的 。 2. 变阻器 (1)定义:能改变接入电路中电阻大小的元件叫作变阻器。 (2)原理:变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的 来改变电阻的。 (3)实质:在材料、横截面积一定时,电阻丝越长,电阻越大;电阻丝越短,电阻越小。 3. 变阻器的作用 (1)通过改变接入电路中的电阻来改变电路中的 和部分电路两端的 。 (2)在电路中起 作用。 【特别提醒】 (1)变阻器接入电路的是有效电阻,即接入电路中的那部分电阻丝的长度对应的电阻。 (2)变阻器铭牌上标有“最大电阻值”和“允许通过的最大电流”,如“50 1.5 A”表示该变阻器的最大电阻为50 ,允许通过的最大电流为1.5 A。 随学随练 某同学在灯下看书时光线刺眼,因此他想制作一盏简易调光台灯。于是他选用了2节干电池、标有“”字样的小灯泡、若干导线、不同材料的电阻丝设计如图甲所示的模拟电路。 (1)根据下表信息,应选用_作为调光变阻器,实现更明显调光。 电阻丝 长度 横截面积 电阻 镍铬合金丝 1.0 0.2 5 铁丝 1.0 0.2 0.5 (2)在图甲中,固定夹子A,移动夹子B,通过改变接入电路中电阻丝的_,改变了电路中的电阻,从而改变小灯泡两端的_,由此改变了小灯泡的_(选填“额定功率”或“实际功率”),达到调光的目的。若使小灯泡变暗,应将夹子B向_(选填“左”或“右”)滑动。 (3)当给图甲中小灯泡串联一个电流表,并联一个电压表,缓慢移动夹子B,小灯泡正常发光时电流表示数如图乙所示,为_。 知识点2 滑动变阻器 1. 滑动变阻器的构造 (1)构造:滑动变阻器是由由电阻丝、滑片、金属杆、接线柱、瓷筒等部分组成的。 (2)原理示意图:如下图所示。 (3)电路符号: (4)铭牌意义:“20 ”表示变阻器的最大电阻是20欧;“2A”表示允许通过的最大的电流是2A。 2. 滑动变阻器的使用 (1)连接方法:滑动变阻器应 在电路中,接线柱要遵循“ ”的接法。 (2)有效电阻的判断:接入电路中的电阻丝是 (选填“上面”或“下面”)两个接线柱之间的那部分电阻丝。 口诀:以下为主,近小远大(以接入的下接线柱为参考,离它近则电阻变小,远则变大) (3)滑片移动与电阻变化: 当滑片远离下接线柱时,接入电路的电阻丝变 ,电阻变 。 当滑片靠近下接线柱时,接入电路的电阻丝变 ,电阻变 。 (4)保护电路:闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到 (选填“最大”或“最小”)阻值处。 3. 滑动变阻器的四种接法分析 接法 接入电路的有效电阻 滑片移动时电阻变化 接A、C(或A、D) AP段 滑片右移,电阻变大 接B、C(或B、D) BP段 滑片右移,电阻变小 接A、B 全部电阻丝(最大电阻) 滑片移动时电阻不变 接C、D 电阻为0(相当于导线) 滑片移动时电阻不变 【易错提醒】 (1)滑动变阻器必须“一上一下”接入电路,若同时接上面两个接线柱,则接入电阻为0;若同时接下面两个接线柱,则接入最大电阻,相当于定值电阻。 (2)判断滑片移动时电阻变化的口诀:“远大近小”——滑片远离下接线柱,电阻变大;滑片