2020年中考物理 十四個重要測量儀器問題 專題12 滑動變阻器問題（含解析）

專題12 滑動變阻器問題一、滑動變阻器問題都學(xué)啥1.滑動變阻器的構(gòu)造和原理（1）構(gòu)造（2）原理通過改變接入電路中電阻絲的長度，可以逐漸改變電阻，進而逐漸改變電流。具有分壓限流的作用。（3）銘牌意義如一個滑動變阻器標有“502A”表示的意義是：最大阻值是50，允許通過的最大電流是2A。2.滑動變阻器的構(gòu)造示意圖和符號 3.滑動變阻器的是用方法和注意事項【滑動變阻器的使用方法】（1）滑動變阻器要與被控制的用電器串聯(lián)接入電路中。（2）滑動變阻器連入電路中時，取一上一下兩個接線柱。（3）在閉合開關(guān)之前，滑動變阻器的阻值調(diào)到最大值?！净瑒幼冏杵鞯淖⒁馐马棥?1)使用滑動變阻器之前，要弄清楚它的最大電阻值和允許通過的最大電流值使用時不得超過允許通過的最大電流值(2)使用滑動變阻器前，應(yīng)先來回滑動幾次滑片，除去接觸點上的灰塵等污物，以保證接觸良好接入電路之前，一般應(yīng)把滑動片P移到連入電阻值最大的地方，以保護電源和電表(3)正確連入電路注意不要接成固定電阻（把電路兩端分別接到A、B）或接成短路（把電路兩端分別接到C、D）(4)實驗時謹防損傷電阻絲絕緣層，以免造成匝間短路二、滑動變阻器問題的考法考法一：考查滑動變阻器使用滑動變阻器的使用方法記住三點：（1）滑動變阻器要與被控制的用電器串聯(lián)接入電路中。（2）滑動變阻器連入電路中時，取一上一下兩個接線柱。（3）在閉合開關(guān)之前，滑動變阻器的阻值調(diào)到最大值?！纠}1】將四個滑動變阻器如圖所示接入電路中，分別說出各圖中滑片P向左滑動時，連入電路電阻變小的是（ ） 【答案】C 【解析】A圖中接線柱a、b接入電路，滑動變阻器相當于定值電阻，此時無論P如何移動，a、b間阻值不變D圖中c、d接入電路，電阻線未接入電路，此時滑動變阻器相當于一根導(dǎo)線，P無論如何移動，接入電路的電阻總為0B中接線柱b、c連入電路，則此時接入電路的電阻為Pb間阻值，當P向a端移動時，Pb間電阻線長度變長，電阻變大故此題正確答案為C考法二：考查滑動變阻器的工作原理通過改變接入電路中電阻絲的長度，可以逐漸改變電阻，進而逐漸改變電流。具有分壓限流的作用?！纠}2】學(xué)生實驗中常用的滑動變阻器是通過改變哪種因素來改變電阻的大小的（ ）A.改變滑動變阻器電阻線的長度 B.改變滑動變阻器電阻線的橫截面積C.改變滑動變阻器電阻線的材料 D.改變滑動變阻器電阻線繞成的管的橫截面積【答案】A【解析】影響滑動變阻器電阻大小的因素有電阻線的長度、橫截面積、材料。工作原理是通過改變連入電路中電阻線的長度來改變電阻的大小，從而改變了電路中電流的大小對于給定的滑動變阻器橫截面積、材料是固定的，不能改變了的，只能通過移動滑片來改變滑動變阻器的長度來改變其電阻?？挤ㄈ嚎疾榛瑒幼冏杵髯饔没瑒幼冏杵鹘尤腚娐返淖饔镁褪峭ㄟ^改變它接入電路的電阻改變電路中的電流，可以起到保護電路元件的作用?！纠}3】如圖所示，是一種測定油箱內(nèi)油量的裝置其中R是滑動變阻器的電阻片，滑動變阻器的滑片跟滑桿連接，滑桿可以繞固定軸O轉(zhuǎn)動，另一端固定一個浮子當電流表示數(shù)越小時，滑動變阻器連入電路的阻值（填“越大”或“越小”），油箱內(nèi)油量（填“越多”或“越少”）【答案】越大；越少【解析】由電路圖可知，滑動變阻器R與定值電阻R0串聯(lián)，電流表測電路中的電流，由I=的變形式R=可知，當電流表示數(shù)越小時，電路中的總電阻越大，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，滑動變阻器連入電路的電阻越大，由圖可知，滑片上移時接入電路中的電阻越大，浮子下移，油箱內(nèi)油量越少考法四：考查滑動變阻器的注意事項滑動變阻器的注意事項包括：(1)使用滑動變阻器之前，要弄清楚它的最大電阻值和允許通過的最大電流值使用時不得超過允許通過的最大電流值(2)使用滑動變阻器前，應(yīng)先來回滑動幾次滑片，除去接觸點上的灰塵等污物，以保證接觸良好接入電路之前，一般應(yīng)把滑動片P移到連入電阻值最大的地方，以保護電源和電表(3)正確連入電路注意不要接成固定電阻（把電路兩端分別接到A、B）或接成短路（把電路兩端分別接到C、D）(4)實驗時謹防損傷電阻絲絕緣層，以免造成匝間短路【例題4】某同學(xué)做測定小燈泡電阻的實驗，其設(shè)計的電路如圖所示實驗電路連接完畢，合上開關(guān)時，發(fā)現(xiàn)燈泡較暗，兩表的示數(shù)均較小，移動滑動變阻器滑片，現(xiàn)象不變則電路出現(xiàn)故障的原因可能是（ ）A.滑動變阻器處發(fā)生斷路B.滑動變阻器處發(fā)生短路C.滑動變阻器同時接了上面兩個接線柱D.滑動變阻器同時接了下面兩個接線柱【答案】D【解析】燈泡較暗、兩表的示數(shù)均較小，說明電路電阻太大；移動滑動變阻器滑片，現(xiàn)象不變說明滑動變阻器不能改變電路電阻，即滑動變阻器全部接入電路故障原因是：滑動變阻器同時接到下面兩個接線柱考法五：考查滑動變阻器接入電路電阻大小的求解滑動變阻器接入電路中的阻值不能超過它的最大值，通過它的電流不能超過它的允許通過的最大電流?！纠}5】如圖所示的電路中，電源電壓保持不變，R1=10閉合開關(guān)S，移動滑動變阻器R2的滑片P到最右端b時，電流表的示數(shù)為0.6A；移動滑片P到最左端a時，電流表的示數(shù)為0.2A則電源電壓和滑動變阻器的最大阻值分別為（）A6V 20 B12V 20C6V 10 D12V 10【答案】A【解析】由電路圖可知，R1與R2串聯(lián)，電流表測電路中的電流，當滑片位于b端時，電路為R1的簡單電路，由I=可得，電源的電壓：U=IR1=0.6A×10=6V，故BD錯誤；當滑片位于a端時，變阻器接入電路中的電阻最大，電路中的總電阻：R=30，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，R2的最大阻值：R2=RR1=3010=20，故A正確、C錯誤 考法六：考查滑動變阻器銘牌意義一個滑動變阻器標有“502A”表示的意義是最大阻值是50，允許通過的最大電流是2A?！纠}6】現(xiàn)探究“電流與電阻的關(guān)系”。老師提供的實驗器材有：電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一個，開關(guān)一個，四個定值電阻（5、10、15、20），兩只滑動變阻器（規(guī)格分別為“20 2A”、“50 1A”），小燈泡一只（額定電壓3.8V），導(dǎo)線若干。 （1）將5的電阻接入電路，檢查無誤后閉合開關(guān)，移動滑片，使電壓表的示數(shù)為1.5V，并記下相應(yīng)的電流值再用10的電阻替代5的電阻，此時滑片應(yīng)向_（選填“左”或“右”）端移動，移動滑動變阻器的目的是_。（2）為了完成用四個定值電阻進行實驗，應(yīng)選擇滑動變阻器的規(guī)格是_。（3）他們用小燈泡替換定值電阻，移動滑片，使小燈泡正常發(fā)光，電流表示數(shù)如乙圖所示，則小燈泡的額定功率是_W。【答案】（1）左， 保持定值電阻兩端電壓一定（或保持電壓表示數(shù)不變）。（2）501A。（3）1.14?！窘馕觥侩娮铻?0，電路總電阻值大了，電流小了，滑動變阻器電壓小了，導(dǎo)致10電阻電壓大于1.5V了，這樣我們通過減小10電阻的電流，使其電壓保持1.5V，就需要讓滑動變阻器接入電路的電阻增大，所以滑片向左端移動。目的就是保持定值電阻兩端電壓一定（或保持電壓表示數(shù)不變）用四個定值電阻進行實驗，應(yīng)選擇滑動變阻器的規(guī)格的確定，需要分別利用歐姆定律，分別計算定值電阻在1.5V時的電流，然后和兩個規(guī)格變阻器最大電流比較。同時還要考慮在保證定值電阻電壓、電流符合要求的情況下，滑動變阻器接入的電阻應(yīng)該為多大，這樣才能選出符合要求規(guī)格的變阻器。 三、滑動變阻器問題的訓(xùn)練題1.為了探究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓的關(guān)系，小明設(shè)計了圖甲所示的電路電源電壓恒為6V，R1是定值電阻，R2是滑動變阻器（1）閉合開關(guān)后，移動滑片P，發(fā)現(xiàn)兩電表示數(shù)始終如圖乙所示，出現(xiàn)這種情況的原因是將滑動變阻器接入電路的電阻的大小為_（2）改正錯誤后，小明繼續(xù)實驗，將有關(guān)實驗數(shù)據(jù)標記在圖丙所示的反映通過定值電阻R1的電流與其兩端電壓的關(guān)系圖像上分析圖丙可知，當滑動變阻器電阻全部接入電路中，滑動變阻器兩端電壓是_v（3）分析圖丙數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論是電阻一定時，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比。本實驗應(yīng)用到的主要物理方法稱為_。A等效法。 B控制變量法。 C理想實驗法。 D比值定義法。【答案】（1）0（2）5（3）B?！窘馕觥浚?）一定滑動變阻器的滑片，電流表示數(shù)不變，電壓表示數(shù)為電源電壓，說明滑動變阻器接入電路的電阻為0.這時可以判斷滑動變阻器的接線柱CD接入了電路。（2）通過定值電阻R1的電流與其兩端電壓的關(guān)系圖像可知，當滑動變阻器接入電路的電阻最大時，電路中最小電流為0.2A, 定值電阻R1是的兩端電壓為1V。定值電阻與滑動變阻器串聯(lián)，所以滑動變阻器兩端電壓為U2=U-U1=6V-1V=5V（3）電阻一定時，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比；探究三個物理量之間的某兩個量的關(guān)系時，需要控制一個物理量保持不變，研究另外兩個量的關(guān)系，這個科學(xué)方法稱為控制變量法。填B。 2.在做“測量小燈泡額定功率”的實驗時，老師在實驗室只給小明提供了如下器材：標有“2.5V”的小燈泡、電源、滑動變阻器、開關(guān)、兩個電壓表（沒有電流表）、阻值為10的定值電阻R0、導(dǎo)線若干。她根據(jù)所給定的器材經(jīng)過認真思考后設(shè)計了正確的實驗電路，如圖甲是該電路的不完整電路圖。（1）請你將甲電路圖補充完整，達到能測量小燈泡功率的目的。（2）閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動變阻器調(diào)至阻值最大處的位置。（3）閉合開關(guān)后，為了測量小燈泡的額定功率，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表V1的示數(shù)為 V，此時電壓表V2 的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)是 V。（4）小燈泡的額定功率為 W。（5）她還進一步設(shè)計出了只有電流表沒有電壓表解決這個問題的方法，其電路如圖丙所示，R0=10，并認為關(guān)鍵的一步是必須調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表A2 的示數(shù)為 A時，再讀出電流表A1 的示數(shù)，才能計算出小燈泡的額定功率?！敬鸢浮浚?）如圖所示；（3）2.5；2.4；（4）0.6；（5）0.25【解析】（1）流經(jīng)燈泡的電流IL= UL/R，流經(jīng)定值電阻的電流I0= U0/R0串聯(lián)電路電流相等，有UL/R = U0/R0，所以R = ULR0/ U0在沒有電流表的情況下，利用電壓表和定值電阻代替電流表的作用，采用分壓電路，電壓表V2并聯(lián)在定值電阻兩端，電路如圖所示：（3）因為小燈泡的額定電壓為2.5V，閉合開關(guān)后，為了測量小燈泡的額定功率，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表V1的示數(shù)為UL=2.5V。電壓表V2量程為03V，分度值為0.1V，此時示數(shù)為U2=2.4V。此時電路中的電流為I=IL=I2=0.24A；（4）小燈泡的額定電功率為：PL=ULIL=2.5V×0.24A=0.6W；（5）要測量小燈泡的額定功率，小燈泡兩端的電壓為額定電壓，根據(jù)并聯(lián)電壓相等，則定值電阻兩端電壓等于2.5V，又知R0=10，故電流表A2的示數(shù)為I2=0.25A3.現(xiàn)將圖中的滑動變阻器連入電路中的M、N兩點間(1)要求滑片P向右移動時，電流表A的讀數(shù)變小，應(yīng)如何接線？(2)若d、b接線柱分別與M、N相連接，則滑片P向右移動時，電燈的亮度如何變化？【答案】(1)a接M，c或d接N；(2)a接N，c或d接M（2）電燈變亮。</PGN0109A.TXT/PGN>【解析】(1)電流表A的讀數(shù)變小，表示電路中通過的電流變小，滑動變阻器連入電路中的電阻變大當滑片P向右移動時，aP段電阻絲變長而bP段電阻絲變短，由此可知，接入電路的一定是aP段接法是：(1)a接M，c或d接N；(2)a接N，c或d接M(2)若b、d接線柱分別與M、N相連接，則b、P間的電阻絲連入電路，當滑片P向右移動時，連入電路的電阻絲長度變短，電路中電阻值變小，電流強度變大，則電燈變亮4.某同學(xué)做測定小燈泡電阻的實驗，其設(shè)計的電路如圖所示實驗電路連接完畢，合上開關(guān)時，發(fā)現(xiàn)燈泡較暗，兩表的示數(shù)均較小，移動滑動變阻器滑片，現(xiàn)象不變則電路出現(xiàn)故障的原因可能是 （ ）A.滑動變阻器處發(fā)生斷路B.滑動變阻器處發(fā)生短路C.滑動變阻器同時接了上面兩個接線柱D.滑動變阻器同時接了下面兩個接線柱【答案】D【解析】燈泡較暗、兩表的示數(shù)均較小，說明電路電阻太大；移動滑動變阻器滑片，現(xiàn)象不變說明滑動變阻器不能改變電路電阻，即滑動變阻器全部接入電路故障原因是：滑動變阻器同時接到下面兩個接線柱5.如圖所示， R1是0至50的滑動變阻器，電流表A 1的量程是0至0.6A，A 2量程是0至3A，電阻R23.6，電源電壓為9V并保持不變，閉合開關(guān)后，為了使兩電流表都能正常工作，求變阻器連入電路中的阻值變化范圍.【答案】變阻器連入電路中的阻值變化范圍. 1850【解析】設(shè)通過R2的電流為I2，通過R1的電流為I1，A 2測的是干路中的電流，設(shè)為I，則II1I2，由歐姆定律可得： I2U/ R22.5A，由此可知通過R1的電流不能超過3A2.5A0.5A，所以R1接入電路中的電阻的最小值為186.小彬用如圖甲所示的實驗器材探究“電流與電阻的關(guān)系”電源電壓恒為3V，滑動變阻器上標有“20 2A”字樣，阻值分別為5、10、20、50的定值電阻各一個（1）請你用筆畫線代替導(dǎo)線，把圖甲所示的實驗電路補充完整（2）小彬5定值電阻接入電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)而電壓表無示數(shù)，則電路中的故障可能是_（寫出一種）；排除故障后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P，使電流表的示數(shù)如圖乙所示，此時電路中的電流為_A（3）將5定值電阻換成10定值電阻，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片保持_表的示數(shù)不變（4）將10定值電阻換成20定值電阻，重復(fù)步驟（3）（5）實驗記錄的多組數(shù)據(jù)如下表所示分析數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：當電壓一定時，通過導(dǎo)體中的電流與電阻成_比【答案】（1）如圖所示 （2）定值電阻R1短路；0.36；（3）電壓；A；（5）反【解析】（1）電壓表與電阻并聯(lián)，由于電源電壓為3V，所以應(yīng)選擇03V的量程；滑動變阻器已接了下面一個接線柱，可再接上面任意一個接線柱，如圖所示。（2）電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，說明與電壓表并聯(lián)部分發(fā)生短路，或定值電阻R1短路；由乙圖知，電流表的量程為00.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.36A；（3）將5電阻換成10后，電壓表的示數(shù)會變大，所以應(yīng)該增大滑動變阻器的阻值，即應(yīng)將滑動變阻器的滑片P向A移動，使電壓表仍為原來的示數(shù)不變；（5）電流和電阻的關(guān)系為：當電壓一定時，通過導(dǎo)體中的電流與電阻成反比7已知A燈標著“6V 3W”，B燈標著“6V 6W”，滑動變阻器R規(guī)格“50 2A”A燈和B燈中電流隨兩端電壓變化關(guān)系的圖象如圖甲所示則：（1）將A、B兩燈并聯(lián)接在6V電源兩端，求30min內(nèi)電路消耗的電能；（2）將A、B兩燈串聯(lián)接在某電源兩端，使A燈恰好正常發(fā)光，求此時B燈電阻；（3）將A燈與滑動變阻器R串聯(lián)接在12V電源兩端，如圖乙所示調(diào)節(jié)滑動變阻器，當滑動變阻器的功率是A燈功率的2倍時，求滑動變阻器的功率【答案】（1）將A、B兩燈并聯(lián)接在6V電源兩端，30min內(nèi)電路消耗的電能為1.62×104J；（2）將A、B兩燈串聯(lián)接在某電源兩端，使A燈恰好正常發(fā)光，此時B燈電阻為4；（3）將A燈與滑動變阻器R串聯(lián)接在12V電源兩端，當滑動變阻器的功率是A燈功率的2倍時，滑動變阻器的功率為3.2W【解析】（1）將A、B并聯(lián)接在6V電源兩端時，因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，所以，兩燈泡兩端的電壓均為額定電壓6V，實際功率和額定功率相等，即PA=3W，PB=6W，電路的總功率：P總=PA+PB=3W+6W=9W，由P=可得，30min內(nèi)電路消耗的電能：W總=P總t=9W×30×60s=1.62×104J；（2）將A、B兩燈串聯(lián)接在某電源兩端時，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且A燈恰好正常發(fā)光，所以，由圖象可知，電路中的電流I=IA=0.5A，由圖甲可知，B燈泡兩端的電壓UB=2V，由I=可知，此時B燈電阻：RB=4；（3）將A燈與滑動變阻器R串聯(lián)接在12V電源兩端時，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且滑動變阻器的功率是A燈功率的2倍，所以，由P=UI可知，U滑=2UA，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，電源的電壓：U=U滑+UA=2UA+UA=3UA=12V，解得：UA=4V，U滑=2UA=2×4V=8V，由圖象可知，此時電路中的電流I=0.4A，則滑動變阻器的功率：P滑=U滑I=8V×0.4A=3.2W8.小軍做測量小燈泡電功率的實驗中，所用小燈泡的額定電壓為2.5V（1）請用筆畫線代替導(dǎo)線，將如圖甲所示的實驗電路連接完整（2）丙圖中陰影部分面積表示的物理量是_（3）實驗時閉合開關(guān)，小軍發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，且電流表有示數(shù)，而電壓表無示數(shù)，則電路的故障可能是：_（4）故障排除后，閉合開關(guān)，小軍發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)為2V，若想測量小燈泡的額定電功率，應(yīng)再調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P，使P向_移動（選填“左”或“右”），當電壓表的示數(shù)為2.5V時，對應(yīng)電流表的示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定電功率是_W這時小燈泡正常發(fā)光20s，產(chǎn)生的焦耳熱為_J.【答案】（1）如圖所示（2）燈兩端電壓（3）小燈泡短路（4）右 0.75。 15J【解析】（1）燈泡的額定電壓為2.5V3V，所以選擇電壓表的量程為03V讀數(shù)精度高，且與燈泡并聯(lián)，滑動變阻器按一上一下的原則與燈泡串聯(lián)。具體做法是將燈泡右接線柱與滑動變阻器的A接線柱相連，再與電壓表的“3”接線柱相連，如圖所示。（2）由圖可知：橫坐標表示通過電阻的電流，縱坐標表示該電阻的阻值由U=IR得陰影部分面積表示的物理量為電流和電阻的乘積，應(yīng)該為定值電阻兩端的電壓值。（3）由實驗現(xiàn)象，開關(guān)閉合后，燈泡不亮，電流表有示數(shù)，說明電路沒有斷路；電壓表無示數(shù)，說明與電壓表并聯(lián)的燈泡短路。因此只能是燈泡處出現(xiàn)短路。（4）要測燈泡的額定功率，應(yīng)使燈泡兩端的電壓為2.5V，根據(jù)歐姆定律可知應(yīng)增大電路中的電流，減小滑動變阻器接入電路的電阻，故滑片應(yīng)向右移動；電流表的量程為00.6A，分度值為0.02A，燈泡的額定電流為0.3A；燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75WQ=Pt=0.75W×20s=15J13