专题25 变阻器 -人教版2024九年级全册物理同步精讲精炼学案(全国通用)(解析版和原卷版)

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专题25 变阻器 -人教版2024九年级全册物理同步精讲精炼学案(全国通用)(解析版和原卷版)

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人教版2024九年级全册物理同步精讲精炼学案(全国通用)
第十六章 电压 电阻
专题25 变阻器
物理观念:了解变阻器的结构和作用,能运用电阻知识解决一些相关问题。
科学思维:对滑动变阻器两个接线柱接入电路时,会用分别讨论的思想分析其接入电路中电阻的变化情况。
科学探究: 会把滑动变阻器正确连入电路来改变电路中的电流及用电器两端的电压。
科学态度与责任:在探究的“交流与合作”环节培养表达自己观点,尊重他人的意识;体会科学技术对人类生活和社会发展的积极影响。
贯彻本节课核心素养目标,必须完成以下精细化的学习目标
1. 能说出滑动变阻器的构造,画出它在电路中的符号,理解变阻器的工作原理。
2. 会把滑动变阻器正确连入电路来改变电路中的电流及用电器两端的电压。
本节课重点难点
重点:知道变阻器的工作原理。
难点:按要求正确连接变阻器。
知识点一、变阻器
1.变阻器
(1)原理:通过改变连入电路中的电阻丝的_____来改变电阻.
(2)分类:常见的变阻器有______、______和_______.
2.滑动变阻器
(1)构造:滑动变阻器是用 绕在绝缘管上制成的.
(2)电路图符号:变阻器在电路图中用符号______表示.
(3)某滑动变阻器的铭牌上标有“100Ω 1.5A”字样,其中“100Ω”表示滑动变阻器的最大阻值是100Ω,“1.5A”表示滑动变阻器允许通过额最大电流是1.5A。
(4)作用:改变连入电路的_____大小,改变电路中的_____,控制部分电路两端的_____,还起到保护电路的作用。
(5)铭牌上各物理量的意义:
例如,一滑动变阻器标有“20Ω 1A”,其中“20Ω”表示变阻器的最大电阻是_____;“1A”表示允许通过的最大的电流是______。
(6)使用方法
A.串联在电路中,连接时要接“一上一下”的接线柱。也就是应从电阻丝两端的两个接线柱和金属棒的两个接线柱各选一个 串联在电路中;
B.弄清滑片移动时,变阻器接入电阻线长度怎样变化,电阻怎样改变,电路中电流怎样变化?
C.使用前要了解铭牌。铭牌上标有变阻器的最大电阻值和变阻器允许通过的最大电流值。
D.使用前应将滑片放在变阻器阻值最大位置。
3. 电阻箱
滑动变阻器能够改变连入电路的电阻大小,起到连续改变电流大小的作用,但不能准确知道连入电路的电阻值。如果需要知道连入电路的电阻的阻值,就要用到电阻箱。
(1)电阻箱:电阻箱由若干个不同阻值的定值电阻,按一定的方式连接而成。是一种可以调节电阻大小并且能够显示出电阻阻值的变阻器。
(2)元件符号:在电路图中用如图所示的符号表示: 。
(3)结构:如图所示,箱面上有两个接线柱、四个旋盘。
(4)使用方法:把两个接线柱接入电路,调节四个旋盘就能得到欧的任意整数阻值。
电阻箱 插孔式电阻箱
(5)读数方法:分别计算出四个旋盘上小三角指示的示数与面板上对应倍数的乘积,将得到的四个乘积相加,就是电阻箱接入电路中的阻值。如图所示,接入电路的阻值为
R=_______Ω
(3)插孔式电阻箱:插入式电阻箱有两个接线柱,接线柱之间有几段电阻丝,电阻丝的上方有能插入或拔出的铜塞。拔出铜塞时,对应的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,相当于没有接入。
如图所示,接入电路的总电阻 R=_______Ω;
当四个铜塞都拔出时,接入电路的总电阻R=_______Ω;
当四个铜塞都插入时,接入电路的总电阻R=_____Ω。
知识点二、变阻器的应用
1. 电位器
【观察实物或图片】
(1)电位器:滑动变阻器一般只在实验室中应用。有些家用电器音量调节的器件也是一种变阻器,通常称为电位器。
电子产品用电位器 旋转式电位器 滑动电位器
(2)电位器构造及其原理
①构造:如图是机械式电位器,主要有电阻丝和滑片组成,它通过机械式旋钮调节电阻的大小。
②工作原理
电位器与结构图 电位器原理
如图所示,把A和B两个接线柱串联接入收音机电路,当顺时针旋转时,接入电路中的电阻变大,电流变小,音量变小,反之音量变大。
(3)数字电位器及其应用
数字电位器是一种用数字信号控制阻值的器件(集成电路)。与机械式电位器相比,数字电位器具有可程序控制改变阻值、耐震动、噪声小、寿命长、抗环境污染等重要优点,因而,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重要领域得到应用。
(4)电位器的一些应用
电位器也可以用在其他电器上,例如,可调亮度的电灯,可调温度的电热毯、电饭锅,等等。
调光 调速 调音 调温
2. 变阻器在生产和生活中的应用实例
(1)汽车油量表
如图所示是一种自动测定汽车油箱内的油面高低的装置,R是滑动变阻器,它的金属滑片固定在金属杆的右端,从油量表(实质是一只电流表)指针所指的刻度就可以知道油箱内油面的高低。
油量表原理
当油量减小时,浮标下降,滑片向上移动,R连入电路中的阻值变大,则电路中的电流变小,即油量表的示数变小。反之,当油量增加时,浮标下降,滑片向上移动,R变小,油量表的示数变大。
(2)公路收费站计重秤
如图所示,为公路收费站计重秤的原理图。该原理图中,R为滑动变阻器,车重表是由电流表改装而成,将它串联在电路中。当车越重时,R连入电路中的阻值变小,则电路中的电流变大,即车重表的示数将变大;反之,当车越轻时,R连入电路中的阻值变大,则电路中的电流变小,即车重表的示数将变小,这样就可以测出汽车的重力。
易错点1. 滑动变阻器接入电路中的错误解法
滑动变阻器共有ABCD四个接线柱,如果只选其中的两个接入电路M、N两点间,可能有6种连接方法。
有6种连接方法即:AB接线柱、AC接线柱、AD接线柱、BC接线柱、BD接线柱、CD接线柱。
错误解法:接CD两个接线柱时,作导线用,电阻为0;接AB两个接线柱时,作定值电阻用,接入的电阻最大。这两种接法都不能改变滑动变阻器自身电阻的大小。
易错点2. 认为变阻器与电位器本质上都属于可变电阻器,没有区别
正确理解:
(1)电位器通常有三个引脚(两个固定端和一个滑动端),可作为三端元件使用;变阻器一般为两端器件,用于调节电路中的电流。
(2)两者均基于 改变接入电路中电阻体的有效长度 来调节电阻值。当滑动触点移动时,其与固定端之间的电阻长度发生变化,从而改变阻值。
解答滑动变阻器的结构及其使用问题需要掌握的问题
(1)接线原则:“一上一下” ,必须选择一个上端接线柱和一个下端接线柱接入电路,才能通过滑动滑片改变电阻。若接两个上端,电阻几乎为0;若接两个下端,电阻固定为最大值,无法调节。
(2) 安全操作:闭合开关前,滑片应置于阻值最大位置, 这样可以限制初始电流,保护电源和用电器免受过大电流冲击 。
(3) 连接方式:滑动变阻器通常串联使用,以调节整个支路的电流;也可用于分压电路(需特定接法)。
(4) 注意额定参数 :铭牌上标注的“最大阻值”和“允许电流”(如“50Ω 1.5A”)不得超限,否则可能因过热损坏。
(5) 避免短路 :若错误地将导线接在两个上端(金属杆)或CD端,相当于导线直接接电源,易造成短路 。
知识点一、变阻器
【例题1】(2026天津一模)电位器实质是一种变阻器,如图是电位器的结构和连入电路的示意图,A、B、C是接线柱。当滑片向A端旋转时,连入电路的电阻(  )
A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 先变大后变小
【答案】B
【解析】由图可知,A、B接线柱接入电路中,则从滑片到A点这部分电阻片接入电路中,当滑片向A端旋转时,电阻片接入电路中的长度变短,则连入电路的电阻变小,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
【例题2】如图所示是滑动变阻器接入电路中的情形,当滑片P向右滑动时,连入电路的电阻变大的有(  )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】B.
【解析】滑动变阻器正确接入电路的接线方法是“一上一下”,且滑片移动时,距离下面的接线柱越近,接入电路的电阻越小,越远越大。当滑片P向右滑动时,第一个图,滑片距离下面的接线柱变远,电阻变大;第二个图,滑片距离下面的接线柱变近,电阻变小;第四个图,滑片距离下面的接线柱变远,电阻变大;第三个图导线接在了下面的接线柱上,相当于一个定值电阻。 所以当滑片P向右滑动时,连入电路的电阻变大的有2个,B符合题意。故选B。
【例题3】滑动变阻器上标有“100Ω 5A”的字样,如图所示:
①滑片P移到A点时,接入电路电阻为______Ω;
②将该滑动变阻器接入电路,则滑片P移到_____点;
③如果将导线接到CD接线柱,则接入电路的电阻为______。
【答案】①100;②A;③0Ω。
【解析】①滑片P移到A点时,滑动变阻器的电阻丝全部接入电路中,电阻值最大,为100Ω。
②为了保护电路,滑动变阻器接入电路中,滑片应处于阻值最大的位置,即滑片移动到A点。
③如果将导线接到CD接线柱,是金属杆接入电路中,接入电路的电阻为0Ω。
【例题4】一位同学做“用滑动变阻器改变通过小灯泡的电流”实验。
(1)请你按下列要求,用笔画线做导线,把图中元件连成电路;已知:①用电压表测小灯泡两端电压,约为2.5V,用电流表测小灯泡电流,约为0.7A;②滑动变阻器滑片P向右移动时灯泡变亮;
(2)实验前滑片P应在变阻器的_____端(选填“A”或“B”);
(3)变阻器上标有“20Ω 1A”的字样,20Ω表示_______,1A表示________;
(4)闭合开关后,发现灯泡不亮,电流表无示数,但电压表有示数,故障可能是 _____。
【答案】(1)见右图;(2)A;(3)滑动变阻器的最大阻值为20Ω;滑动变阻器允许通过的最大电流为1A;(4)小灯泡断路。
【解析】(1)灯泡两端电压是2.5V,电压表应选0~3V量程,灯泡电流为0.7A,电流表选0~3A量程,滑动变阻器滑动片P向右移动时灯泡变亮,滑动变阻器接入电路的阻值减小,滑动变阻器用右半段电阻丝,如图所示。
(2)实验前连接电路时,为了电路中各元件安全,滑片P应在变阻器的A端,此时滑动变阻器接入电路的阻值为其最大阻值。
(3)20Ω表示滑动变阻器的最大阻值是20Ω;1A表示允许通过滑动变阻器的最大电流是1A。
(4)闭合开关,灯泡不亮,电流表无示数,说明电路存在断路,电压表有示数,电压表并联电路之外不存在断路,则与电压表并联的灯泡断路。
知识点二、变阻器的应用
【例题5】如图所示,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。下列分析不正确的是(  )
A.电位器应该与调光台灯的灯泡串联
B.电位器和滑动变阻器的工作原理是相同的
C.若只将A、B接入电路,顺时针旋转滑片,灯泡将变暗
D.若只将A、C接入电路,逆时针旋转滑片,灯泡将变亮
【答案】D
【解析】A.电位器串联在电路中能改变电路中电流的大小,图中电位器应与灯泡串联,转动滑片可调节灯泡亮度,故A正确,不符合题意;
B.电位器和滑动变阻器的工作原理是相同的,是通过改变连入电路中电阻线的长度来改变电阻的,故B正确,不符合题意;
C.若只将A、B接入电路,滑片左边的电阻丝接入电路,即滑片顺时针转动旋钮时,电阻变大,灯泡将变暗,故C正确,不符合题意;
D.若只将A、C接入电路,电位器的全部电阻丝都接入电路,不能改变电路的电流,所以不能改变灯泡的亮度,故D错误,符合题意。故选D。
一、滑动变阻器的原理和构造(共2小题)
1. (2026福建省一模) 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
2. (2026四川内江一模)如图所示是滑动变阻器的结构和连入电路的示意图,当滑片向左滑动时,连入电路的电阻变大的是(  )
A. B. C. D.
二、滑动变阻器的使用(共7小题)
1. 如图所示,是闭合电路中,滑动变阻器的接法,下列判断正确的是( )
A.滑片向左移动,变阻器的阻值变大
B.滑片向右移动,变阻器的阻值变大
C.电流必须从上接线柱流进变阻器,从下接线柱流出
D.电流必须从下接线柱流进变阻器,从上接线柱流出
2.如图所示,用变阻器控制灯泡L的亮度,若要求滑片P向左滑动时灯泡逐渐变亮,则下列接法中正确的是(  )
A.M接C,N接D B.M接A,N接B
C.M接C,N接B D.M接A,N接D
3.如图所示,开关闭合后,发现电压表的示数接近电源电压,电流表几乎无示数,如果电路中只有一处故障,则故障是( )
A.变阻器断路 B.小灯泡短路 C.电流表短路 D.小灯泡断路
4. 如图所示,ab为一根铅笔芯,闭合开关后,当夹子向右移动时,小灯泡的亮度会发生变化。下列说法正确的是(  )
A.灯泡与铅笔芯是并联的 B.接入电路的铅笔芯变长,灯泡变亮
C.该实验能解释滑动变阻器的原理 D.将铅笔芯换成塑料管,灯泡仍会亮
5. 小明学习了滑动变阻器相关知识后,想练习利用滑动变阻器调节灯的亮度,并连接了如下图所示的电路,下列说法正确的是(  )
A.M接F,闭合开关,滑动变阻器滑片向左移灯变暗
B.M接F,闭合开关,滑动变阻器滑片向右移灯变暗
C.M接E,闭合开关,滑动变阻器滑片向左移灯变亮
D.M接E,闭合开关,滑动变阻器滑片向右移灯变亮
6.如图所示的电路中,有几根导线尚未连接,请用笔划线代替导线补上.补上后要求:(1)两灯泡并联;(2)电流表测灯L1的电流;(3)闭合开关后,向左端移动滑动变阻器的滑片P,两灯均变暗.
7. 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)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)若要使小灯泡变亮,滑片P应向 (选填“A”或“B”)端滑动,这时电流表的示数将 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(4)如果把滑动变阻器的A、D接线柱位置对调一下,那么对原电路及滑动变阻器的调节规律
(选填“有”或“没有”)影响。
三、含滑动变阻器的动态电路分析(共2小题)
1. 如图所示,用铅笔芯做成一个滑动变阻器,当铜环从铅笔芯的a端向b端滑动时,电压表示数和小灯泡亮度的变化情况是( )
A.电压表示数变大,灯变亮 B.电压表示数变小,灯变亮
C.电压表示数变小,灯变暗 D.电压表示数变大,灯变暗。
2. 如图所示电路中,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,下列说法正确的是(  )
A.电流表A的示数减小 B.电流表A1的示数增大
C.电流表A的示数不变 D.电压表V的示数增大
四、电阻箱、电位器及插孔式变阻器(共8小题)
1.关于图中的电阻箱,下列说法错误的是(  )
A.电阻箱是一种变阻器 B.阻值可调范围为0~10000Ω
C.最小分度值为1Ω D.电阻箱读数是622Ω
2.下列关于如图所示的说法中,正确的是( )
A.如图甲所示的定值电阻,它是由半导体材料制成的
B.如图甲所示的定值电阻,没有电流通过它时,它的阻值为零
C.如图乙所示的电位器作为音量控制器时,是通过旋动滑动片,改变电阻片接入电路的横截面积来改变接入电路的电阻,继而改变电路中的电流的
D.如图乙所示的电位器作为音量控制器时,是通过旋动滑动片,改变电阻片接入电路的长度来改变接入电路的电阻,继而改变电路中的电流的
3. 如图所示为一种电位器的结构图,可通过转动旋钮带动滑片移动从而调节阻值的大小。下列说法正确的是(  )
A.若想用它来调节灯泡的亮度,应该将其与灯泡并联
B.它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
C.若将BC两个接线柱接入电路,顺时针转动旋钮,接入电阻变小
D.若将AC两个接线柱接入电路,顺时针转动旋钮,接入电阻变大
4.如图(a)是某型号旋钮式电阻箱的外形和内部结构,它由九个1000Ω、九个100Ω、九个10Ω和九个1Ω的电阻组成,它箱面上的四个旋钮对应的倍率分别是:×1000、×100、×10、×1,使用时将两个接线柱A、B接入电路中,只要调节这四个旋钮,便可以得到0~9999Ω范围内的任何整数电阻值。如图(b)所示,AB之间的总电阻为(  )
A.1936Ω B.8136Ω C.1963Ω D.8163Ω
5. 如图是自动测定油箱内油量的装置,当油位上升时,关于油量表和R1接入电路中的电阻情况,下列说法正确的是( )
A.油量表相当于电流表,R1接入电路的电阻变大
B.油量表相当于电流表,R1接入电路的电阻变小
C.油量表相当于电压表,R1接入电路的电阻变大
D.油量表相当于电压表,R1接入电路的电阻变小
6.如图所示,是插塞式电阻箱的示意图。各个厚铜片并没有直接连通,而是由阻值固定的电阻丝连接在一起。铜塞可以插入到相邻的两个厚铜片之间,并且紧密接触。铜塞与厚铜片的电阻很小,可近似认为是0,则如图所示的情景中,该电阻箱的有效电阻为 Ω;当铜塞全部被拔出后,该电阻箱的有效电阻为 Ω。
7. (1)如图甲所示,若要使图中阻值变大,滑片P应该 旋转(顺时针/逆时针);
甲 乙 丙
(2)如图乙电阻箱的示数是 Ω,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是 Ω,最大可以调到 Ω。
8.如图甲所示,电压表的示数是 V;图乙所示的电阻箱的读数为 Ω;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是 Ω。
变阻器
变阻器有滑动变阻器和电阻箱两类。通常标有最大电阻和允许通过的最大电流,使用时要根据需要进行选择,不能使通过的电流超过最大值,否则会烧坏变阻器。通常在使用前应将电阻调节到最大, 变阻器在电路中的作用主要是改变电阻的大小,进而改变电路中的电流。
变阻器通常用于在教学实验室,在我们的生活中应用也比较广泛。随身听上调节音量大小的旋钮;台灯上调节灯光亮暗的旋钮;电脑上调节显示器亮暗的旋钮;调节电烫斗的温度的旋钮以及插入式电阻箱,旋转式电阻箱等,都为变阻器。
世界上第一个鼠标(1968年由道格拉斯·恩格尔巴特发明)的工作原理中提到“由它底部的小球带动枢轴转动,继而带动变阻器改变阻值来产生位移信号”,描述了变阻器在鼠标中的应用。
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第十六章 电压 电阻
专题25 变阻器
物理观念:了解变阻器的结构和作用,能运用电阻知识解决一些相关问题。
科学思维:对滑动变阻器两个接线柱接入电路时,会用分别讨论的思想分析其接入电路中电阻的变化情况。
科学探究: 会把滑动变阻器正确连入电路来改变电路中的电流及用电器两端的电压。
科学态度与责任:在探究的“交流与合作”环节培养表达自己观点,尊重他人的意识;体会科学技术对人类生活和社会发展的积极影响。
贯彻本节课核心素养目标,必须完成以下精细化的学习目标
1. 能说出滑动变阻器的构造,画出它在电路中的符号,理解变阻器的工作原理。
2. 会把滑动变阻器正确连入电路来改变电路中的电流及用电器两端的电压。
本节课重点难点
重点:知道变阻器的工作原理。
难点:按要求正确连接变阻器。
知识点一、变阻器
1.变阻器
(1)原理:通过改变连入电路中的电阻丝的长度来改变电阻.
(2)分类:常见的变阻器有滑动变阻器、电阻箱和电位器.
2.滑动变阻器
(1)构造:滑动变阻器是用 电阻丝 绕在绝缘管上制成的.
(2)电路图符号:变阻器在电路图中用符号 表示.
(3)某滑动变阻器的铭牌上标有“100Ω 1.5A”字样,其中“100Ω”表示滑动变阻器的最大阻值是100Ω,“1.5A”表示滑动变阻器允许通过额最大电流是1.5A。
(4)作用:改变连入电路的电阻大小,改变电路中的电流,控制部分电路两端的电压,还起到保护电路的作用。
(5)铭牌上各物理量的意义:
例如,一滑动变阻器标有“20Ω 1A”,其中“20Ω”表示变阻器的最大电阻是20欧;“1A”表示允许通过的最大的电流是1A。
(6)使用方法
A.串联在电路中,连接时要接“一上一下”的接线柱。也就是应从电阻丝两端的两个接线柱和金属棒的两个接线柱各选一个 串联在电路中;
B.弄清滑片移动时,变阻器接入电阻线长度怎样变化,电阻怎样改变,电路中电流怎样变化?
C.使用前要了解铭牌。铭牌上标有变阻器的最大电阻值和变阻器允许通过的最大电流值。
D.使用前应将滑片放在变阻器阻值最大位置。
3. 电阻箱
滑动变阻器能够改变连入电路的电阻大小,起到连续改变电流大小的作用,但不能准确知道连入电路的电阻值。如果需要知道连入电路的电阻的阻值,就要用到电阻箱。
(1)电阻箱:电阻箱由若干个不同阻值的定值电阻,按一定的方式连接而成。是一种可以调节电阻大小并且能够显示出电阻阻值的变阻器。
(2)元件符号:在电路图中用如图所示的符号表示: 。
(3)结构:如图所示,箱面上有两个接线柱、四个旋盘。
(4)使用方法:把两个接线柱接入电路,调节四个旋盘就能得到0~9999欧的任意整数阻值。
电阻箱 插孔式电阻箱
(5)读数方法:分别计算出四个旋盘上小三角指示的示数与面板上对应倍数的乘积,将得到的四个乘积相加,就是电阻箱接入电路中的阻值。如图所示,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:插入式电阻箱有两个接线柱,接线柱之间有几段电阻丝,电阻丝的上方有能插入或拔出的铜塞。拔出铜塞时,对应的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,相当于没有接入。
如图所示,接入电路的总电阻 R=1Ω+2Ω=3Ω;
当四个铜塞都拔出时,接入电路的总电阻R=1Ω+2Ω+2Ω+5Ω=10Ω;
当四个铜塞都插入时,接入电路的总电阻R=0Ω。
知识点二、变阻器的应用
1. 电位器
【观察实物或图片】
(1)电位器:滑动变阻器一般只在实验室中应用。有些家用电器音量调节的器件也是一种变阻器,通常称为电位器。
电子产品用电位器 旋转式电位器 滑动电位器
(2)电位器构造及其原理
①构造:如图是机械式电位器,主要有电阻丝和滑片组成,它通过机械式旋钮调节电阻的大小。
②工作原理
电位器与结构图 电位器原理
如图所示,把A和B两个接线柱串联接入收音机电路,当顺时针旋转时,接入电路中的电阻变大,电流变小,音量变小,反之音量变大。
(3)数字电位器及其应用
数字电位器是一种用数字信号控制阻值的器件(集成电路)。与机械式电位器相比,数字电位器具有可程序控制改变阻值、耐震动、噪声小、寿命长、抗环境污染等重要优点,因而,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重要领域得到应用。
(4)电位器的一些应用
电位器也可以用在其他电器上,例如,可调亮度的电灯,可调温度的电热毯、电饭锅,等等。
调光 调速 调音 调温
2. 变阻器在生产和生活中的应用实例
(1)汽车油量表
如图所示是一种自动测定汽车油箱内的油面高低的装置,R是滑动变阻器,它的金属滑片固定在金属杆的右端,从油量表(实质是一只电流表)指针所指的刻度就可以知道油箱内油面的高低。
油量表原理
当油量减小时,浮标下降,滑片向上移动,R连入电路中的阻值变大,则电路中的电流变小,即油量表的示数变小。反之,当油量增加时,浮标下降,滑片向上移动,R变小,油量表的示数变大。
(2)公路收费站计重秤
如图所示,为公路收费站计重秤的原理图。该原理图中,R为滑动变阻器,车重表是由电流表改装而成,将它串联在电路中。当车越重时,R连入电路中的阻值变小,则电路中的电流变大,即车重表的示数将变大;反之,当车越轻时,R连入电路中的阻值变大,则电路中的电流变小,即车重表的示数将变小,这样就可以测出汽车的重力。
易错点1. 滑动变阻器接入电路中的错误解法
滑动变阻器共有ABCD四个接线柱,如果只选其中的两个接入电路M、N两点间,可能有6种连接方法。
有6种连接方法即:AB接线柱、AC接线柱、AD接线柱、BC接线柱、BD接线柱、CD接线柱。
错误解法:接CD两个接线柱时,作导线用,电阻为0;接AB两个接线柱时,作定值电阻用,接入的电阻最大。这两种接法都不能改变滑动变阻器自身电阻的大小。
易错点2. 认为变阻器与电位器本质上都属于可变电阻器,没有区别
正确理解:
(1)电位器通常有三个引脚(两个固定端和一个滑动端),可作为三端元件使用;变阻器一般为两端器件,用于调节电路中的电流。
(2)两者均基于 改变接入电路中电阻体的有效长度 来调节电阻值。当滑动触点移动时,其与固定端之间的电阻长度发生变化,从而改变阻值。
解答滑动变阻器的结构及其使用问题需要掌握的问题
(1)接线原则:“一上一下” ,必须选择一个上端接线柱和一个下端接线柱接入电路,才能通过滑动滑片改变电阻。若接两个上端,电阻几乎为0;若接两个下端,电阻固定为最大值,无法调节。
(2) 安全操作:闭合开关前,滑片应置于阻值最大位置, 这样可以限制初始电流,保护电源和用电器免受过大电流冲击 。
(3) 连接方式:滑动变阻器通常串联使用,以调节整个支路的电流;也可用于分压电路(需特定接法)。
(4) 注意额定参数 :铭牌上标注的“最大阻值”和“允许电流”(如“50Ω 1.5A”)不得超限,否则可能因过热损坏。
(5) 避免短路 :若错误地将导线接在两个上端(金属杆)或CD端,相当于导线直接接电源,易造成短路 。
知识点一、变阻器
【例题1】(2026天津一模)电位器实质是一种变阻器,如图是电位器的结构和连入电路的示意图,A、B、C是接线柱。当滑片向A端旋转时,连入电路的电阻(  )
A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 先变大后变小
【答案】B
【解析】由图可知,A、B接线柱接入电路中,则从滑片到A点这部分电阻片接入电路中,当滑片向A端旋转时,电阻片接入电路中的长度变短,则连入电路的电阻变小,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
【例题2】如图所示是滑动变阻器接入电路中的情形,当滑片P向右滑动时,连入电路的电阻变大的有(  )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】B.
【解析】滑动变阻器正确接入电路的接线方法是“一上一下”,且滑片移动时,距离下面的接线柱越近,接入电路的电阻越小,越远越大。当滑片P向右滑动时,第一个图,滑片距离下面的接线柱变远,电阻变大;第二个图,滑片距离下面的接线柱变近,电阻变小;第四个图,滑片距离下面的接线柱变远,电阻变大;第三个图导线接在了下面的接线柱上,相当于一个定值电阻。 所以当滑片P向右滑动时,连入电路的电阻变大的有2个,B符合题意。故选B。
【例题3】滑动变阻器上标有“100Ω 5A”的字样,如图所示:
①滑片P移到A点时,接入电路电阻为______Ω;
②将该滑动变阻器接入电路,则滑片P移到_____点;
③如果将导线接到CD接线柱,则接入电路的电阻为______。
【答案】①100;②A;③0Ω。
【解析】①滑片P移到A点时,滑动变阻器的电阻丝全部接入电路中,电阻值最大,为100Ω。
②为了保护电路,滑动变阻器接入电路中,滑片应处于阻值最大的位置,即滑片移动到A点。
③如果将导线接到CD接线柱,是金属杆接入电路中,接入电路的电阻为0Ω。
【例题4】一位同学做“用滑动变阻器改变通过小灯泡的电流”实验。
(1)请你按下列要求,用笔画线做导线,把图中元件连成电路;已知:①用电压表测小灯泡两端电压,约为2.5V,用电流表测小灯泡电流,约为0.7A;②滑动变阻器滑片P向右移动时灯泡变亮;
(2)实验前滑片P应在变阻器的_____端(选填“A”或“B”);
(3)变阻器上标有“20Ω 1A”的字样,20Ω表示_______,1A表示________;
(4)闭合开关后,发现灯泡不亮,电流表无示数,但电压表有示数,故障可能是 _____。
【答案】(1)见右图;(2)A;(3)滑动变阻器的最大阻值为20Ω;滑动变阻器允许通过的最大电流为1A;(4)小灯泡断路。
【解析】(1)灯泡两端电压是2.5V,电压表应选0~3V量程,灯泡电流为0.7A,电流表选0~3A量程,滑动变阻器滑动片P向右移动时灯泡变亮,滑动变阻器接入电路的阻值减小,滑动变阻器用右半段电阻丝,如图所示。
(2)实验前连接电路时,为了电路中各元件安全,滑片P应在变阻器的A端,此时滑动变阻器接入电路的阻值为其最大阻值。
(3)20Ω表示滑动变阻器的最大阻值是20Ω;1A表示允许通过滑动变阻器的最大电流是1A。
(4)闭合开关,灯泡不亮,电流表无示数,说明电路存在断路,电压表有示数,电压表并联电路之外不存在断路,则与电压表并联的灯泡断路。
知识点二、变阻器的应用
【例题5】如图所示,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。下列分析不正确的是(  )
A.电位器应该与调光台灯的灯泡串联
B.电位器和滑动变阻器的工作原理是相同的
C.若只将A、B接入电路,顺时针旋转滑片,灯泡将变暗
D.若只将A、C接入电路,逆时针旋转滑片,灯泡将变亮
【答案】D
【解析】A.电位器串联在电路中能改变电路中电流的大小,图中电位器应与灯泡串联,转动滑片可调节灯泡亮度,故A正确,不符合题意;
B.电位器和滑动变阻器的工作原理是相同的,是通过改变连入电路中电阻线的长度来改变电阻的,故B正确,不符合题意;
C.若只将A、B接入电路,滑片左边的电阻丝接入电路,即滑片顺时针转动旋钮时,电阻变大,灯泡将变暗,故C正确,不符合题意;
D.若只将A、C接入电路,电位器的全部电阻丝都接入电路,不能改变电路的电流,所以不能改变灯泡的亮度,故D错误,符合题意。故选D。
一、滑动变阻器的原理和构造(共2小题)
1. (2026福建省一模) 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
【解析】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。
2. (2026四川内江一模)如图所示是滑动变阻器的结构和连入电路的示意图,当滑片向左滑动时,连入电路的电阻变大的是(  )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】A.滑片向左移动时,滑动变阻器接入电路的电阻丝变短,滑动变阻器连入电路的电阻变小,故A不符合题意;
B.滑动变阻器的左下方接线柱和右上方接线柱接入电路中,当滑片向左滑动时,电阻丝接入电路的长度变短,所以电阻变小,故B不符合题意;
C.滑动变阻器的左上方接线柱和右下方接线柱接入电路中,当滑片向左滑动时,电阻丝接入电路的长度变长,所以电阻变大,故C符合题意;
D.滑动变阻器的两个下方接线柱接入电路中,此时滑动变阻器接入电路的电阻最大且不变,故D不符合题意。故选C。
二、滑动变阻器的使用(共7小题)
1. 如图所示,是闭合电路中,滑动变阻器的接法,下列判断正确的是( )
A.滑片向左移动,变阻器的阻值变大
B.滑片向右移动,变阻器的阻值变大
C.电流必须从上接线柱流进变阻器,从下接线柱流出
D.电流必须从下接线柱流进变阻器,从上接线柱流出
【解析】AB.由图知,滑动变阻器下端的接线柱接在右端,则滑片向左移动时,电阻丝接入电路的长度变大,阻值变大,故A正确,B错误;
CD.变阻器中电流的流向没有限定,所以电流可由上接线柱流入,由下接线柱流出,也可由下接线柱流入,上接线柱流出。故CD错误。所以选A。
2.如图所示,用变阻器控制灯泡L的亮度,若要求滑片P向左滑动时灯泡逐渐变亮,则下列接法中正确的是(  )
A.M接C,N接D B.M接A,N接B
C.M接C,N接B D.M接A,N接D
【答案】C。
【解析】滑动变阻器的滑片左移,灯泡变亮,电路中电流要变大,则变阻器连入电路的电阻要变小,滑动变阻器接入电路的电阻丝变短。下面的接线柱一定接接线柱C,上面的接线柱接A或B,故C正确,ABD错误。故选C。
3.如图所示,开关闭合后,发现电压表的示数接近电源电压,电流表几乎无示数,如果电路中只有一处故障,则故障是( )
A.变阻器断路 B.小灯泡短路 C.电流表短路 D.小灯泡断路
【答案】 A
【解析】如图所示,灯泡L与变阻器R串联,电压表测变阻器的电压,电流表测电路的总电流。
A.如果变阻器断路,那么电压表就与灯泡串联在电路里;因为电压表的内阻很大,所以它两端的电压就会很大,接近电源电压,而通过电流表的电流很小,因此电流表几乎无示数,故A符合题意;
B.如果小灯泡短路,那么电路里只有变阻器R,电压表的示数接近电源电压,电流表示数非常明显,故B不合题意;
C.如果电流表短路,那么电流表就根本没有示数,而不是几乎没有示数,故C不合题意;
D.如果小灯泡断路,那么整个电路没有电流,电压表和电流表都没有示数,故D不合题意。
4. 如图所示,ab为一根铅笔芯,闭合开关后,当夹子向右移动时,小灯泡的亮度会发生变化。下列说法正确的是(  )
A.灯泡与铅笔芯是并联的 B.接入电路的铅笔芯变长,灯泡变亮
C.该实验能解释滑动变阻器的原理 D.将铅笔芯换成塑料管,灯泡仍会亮
【答案】C
【解析】A.由图可知,电路中只有一条路径,所以铅笔芯与灯泡串联,故A错误;
B.当夹子向右移动时,接入电路的铅笔芯变长,电阻变大,电流变小,灯泡变暗,故B错误;
C.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C正确;
D.铅笔芯是导体,塑料管是绝缘体,所以将铅笔芯换成塑料管,灯泡不会发光,故D错误。
故选C。
5. 小明学习了滑动变阻器相关知识后,想练习利用滑动变阻器调节灯的亮度,并连接了如下图所示的电路,下列说法正确的是(  )
A.M接F,闭合开关,滑动变阻器滑片向左移灯变暗
B.M接F,闭合开关,滑动变阻器滑片向右移灯变暗
C.M接E,闭合开关,滑动变阻器滑片向左移灯变亮
D.M接E,闭合开关,滑动变阻器滑片向右移灯变亮
【答案】C
【解析】A B.M接F,则滑动变阻器全部接入,闭合开关,无论怎么移动滑片P,灯泡的亮度不变,故AB错误;
C.M接E,闭合开关,滑动变阻器滑片向左移动时,滑动变阻器接入的阻值变小,总电阻变小,电流变大,故灯泡变亮,故C正确;
D.M接E,闭合开关,滑动变阻器滑片向右移动时,滑动变阻器接入的阻值变大,总电阻变大,电流变小,故灯泡变暗亮,故D错误。
故选C。
6.如图所示的电路中,有几根导线尚未连接,请用笔划线代替导线补上.补上后要求:(1)两灯泡并联;(2)电流表测灯L1的电流;(3)闭合开关后,向左端移动滑动变阻器的滑片P,两灯均变暗.
【答案】如图所示。
【解析】电流表测灯L1的电流,就是让电流表和灯L1的串联;然后和L2的并列连接上。然后从电源正极出发引出导线和开关、滑动变阻器连接,再连接并联电路一端。另一端在电流表负接线柱引出导线接在电源负极。
7. 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)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)若要使小灯泡变亮,滑片P应向 (选填“A”或“B”)端滑动,这时电流表的示数将 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(4)如果把滑动变阻器的A、D接线柱位置对调一下,那么对原电路及滑动变阻器的调节规律
(选填“有”或“没有”)影响。
【答案】 (1)见右图 (2)B (3)A 变大 (4) 没有
【解析】(1)先画电源,然后顺次连接灯泡、滑动变阻器、开关及电流表,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,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,电流表示数变大。
(4)滑动变阻器的有四个接线柱,都接上面滑动变阻器被短路;都接下面接线柱滑动变阻器相当于定值电阻。所以接入电路时只能选择上面一个下面一个,且关键看下面的接线柱是哪一个。所以把A、D接线柱位置对调,下面仍接了A,对原电路及其滑动变阻器的调节规律没有影响。
三、含滑动变阻器的动态电路分析(共2小题)
1. 如图所示,用铅笔芯做成一个滑动变阻器,当铜环从铅笔芯的a端向b端滑动时,电压表示数和小灯泡亮度的变化情况是( )
A.电压表示数变大,灯变亮 B.电压表示数变小,灯变亮
C.电压表示数变小,灯变暗 D.电压表示数变大,灯变暗。
【答案】A
【解析】当铜环从铅笔芯的a端向b端滑动时,接入电路的电阻变小,电路电流变大,灯泡两端电压变大,灯泡变亮。
2. 如图所示电路中,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,下列说法正确的是(  )
A.电流表A的示数减小 B.电流表A1的示数增大
C.电流表A的示数不变 D.电压表V的示数增大
【答案】A
【解析】如图所示,闭合开关S后,R1与R2并联,电流表A测干路上电流,A1表测R1电流,当滑片P向左移动时,R1接入阻值变大,该支路上电流变小,即A1表示数变小,根据并联电路电流规律,R2电流不变,干路上电流变小,即A表示数变小,并联电路各支路电压等于电源电压,即电压保持不变,故V表示数不变,故BCD错误,A正确。故选A。
四、电阻箱、电位器及插孔式变阻器(共8小题)
1.关于图中的电阻箱,下列说法错误的是(  )
A.电阻箱是一种变阻器 B.阻值可调范围为0~10000Ω
C.最小分度值为1Ω D.电阻箱读数是622Ω
【答案】B
【解析】A.可以通过调节旋钮从而改变电阻,故电阻箱是一种变阻器,故A正确,A不符合题意;
B.电阻箱只能调节整数位,不能涉及小数,阻值可调范围为0~9999Ω,故B错误,B符合题意;
C.最小的是×1,代表个位上的数,最小的每一格是1Ω,故C正确,C不符合题意;
D.此时电阻箱千位上为零,百位数为6,十位数为2,个位数为2,故读数为622Ω,故D正确,D不符合题意。故选B。
2.下列关于如图所示的说法中,正确的是( )
A.如图甲所示的定值电阻,它是由半导体材料制成的
B.如图甲所示的定值电阻,没有电流通过它时,它的阻值为零
C.如图乙所示的电位器作为音量控制器时,是通过旋动滑动片,改变电阻片接入电路的横截面积来改变接入电路的电阻,继而改变电路中的电流的
D.如图乙所示的电位器作为音量控制器时,是通过旋动滑动片,改变电阻片接入电路的长度来改变接入电路的电阻,继而改变电路中的电流的
【答案】D
【解析】A.定值电阻通常是由导体材料制成的,而非半导体材料。半导体材料的电阻会随温度、光照等因素大幅变化,不适合制作定值电阻,故A 错误;
B.电阻是导体本身的一种固有属性,它的大小取决于导体的材料、长度、横截面积和温度,与是否有电流通过无关,即使没有电流通过定值电阻,它的阻值也不会为零,故B错误;
CD.如图乙所示的电位器作为音量控制器时,实质是一个滑动变阻器,是通过旋动滑动片,改变电阻体接入电路的长度来改变接入电路的电阻,继而改变电路中的电流,故C错误,D正确。
故选D。
3. 如图所示为一种电位器的结构图,可通过转动旋钮带动滑片移动从而调节阻值的大小。下列说法正确的是(  )
A.若想用它来调节灯泡的亮度,应该将其与灯泡并联
B.它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
C.若将BC两个接线柱接入电路,顺时针转动旋钮,接入电阻变小
D.若将AC两个接线柱接入电路,顺时针转动旋钮,接入电阻变大
【答案】C.
【解析】A.若想用它来调节灯泡的亮度,电位器应与灯泡串联,才能相互影响,故A错误;
B.电位器是通过控制电阻丝的横截面积不变,改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻大小的,故B错误;
C.若将BC两个接线柱接入电路,顺时针转动旋钮,接入电路中电阻丝长度变短,电阻变小,故C正确;
D.若将AC两个接线柱接入电路,顺时针转动旋钮,接入电路中电阻丝长度不变,接入电阻不变,故D错误。故选C。
4.如图(a)是某型号旋钮式电阻箱的外形和内部结构,它由九个1000Ω、九个100Ω、九个10Ω和九个1Ω的电阻组成,它箱面上的四个旋钮对应的倍率分别是:×1000、×100、×10、×1,使用时将两个接线柱A、B接入电路中,只要调节这四个旋钮,便可以得到0~9999Ω范围内的任何整数电阻值。如图(b)所示,AB之间的总电阻为(  )
A.1936Ω B.8136Ω C.1963Ω D.8163Ω
【答案】D
【解析】由图(b)可知,1000Ω电阻有8个串联接入,100Ω电阻有1个串联接入,10Ω电阻有6个串联接入,1Ω电阻有3个串联接入,则AB之间的总电阻为
故选D。
5. 如图是自动测定油箱内油量的装置,当油位上升时,关于油量表和R1接入电路中的电阻情况,下列说法正确的是( )
A.油量表相当于电流表,R1接入电路的电阻变大
B.油量表相当于电流表,R1接入电路的电阻变小
C.油量表相当于电压表,R1接入电路的电阻变大
D.油量表相当于电压表,R1接入电路的电阻变小
【答案】B
【解析】由图可知,油量表串联在电路中,所以油量表是由电流表改装而成;当油量增加时,浮标上移,在杠杆的作用下划片下移,R1接入电路的电阻变小,故ACD错误,故B正确。故选B。
6.如图所示,是插塞式电阻箱的示意图。各个厚铜片并没有直接连通,而是由阻值固定的电阻丝连接在一起。铜塞可以插入到相邻的两个厚铜片之间,并且紧密接触。铜塞与厚铜片的电阻很小,可近似认为是0,则如图所示的情景中,该电阻箱的有效电阻为 Ω;当铜塞全部被拔出后,该电阻箱的有效电阻为 Ω。
【答案】 50 80
【解析】当铜塞插入时,则该铜塞处的电阻丝就会短路,故由图可知,拔出的铜塞所对应的电阻是:20Ω+30Ω=50Ω,所以此时电阻箱的有效电阻是50Ω。
当铜塞都拔出后,总电阻最大,它们的总电阻R=10Ω+20Ω+20Ω+30Ω=80Ω
7. (1)如图甲所示,若要使图中阻值变大,滑片P应该 旋转(顺时针/逆时针);
甲 乙 丙
(2)如图乙电阻箱的示数是 Ω,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是 Ω,最大可以调到 Ω。
【答案】(1)顺时针;(2)3608,10,22
【解析】(1)由图可知,当滑片P顺时针旋转时,接入电路中电阻丝变长,电阻变大,故若要使图中阻值变大,滑片P应该顺时针旋转。
(2)如图乙电阻箱的示数是3×1000Ω+6×100Ω+0×10Ω+8Ω=3608Ω
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是6Ω+4Ω=10Ω
最大可以调到6Ω+6Ω+4Ω+4Ω+2Ω=22Ω
8.如图甲所示,电压表的示数是 V;图乙所示的电阻箱的读数为 Ω;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是 Ω。
【答案】 4 2105 7
【解析】由图甲可知,电压表所接量程为0~15V,分度值为0.5V,电压表示数为4V。
由图乙可知,电阻箱接入电路的阻值
R=2×1000Ω+1×100Ω+0×10Ω+5×1Ω=2105Ω
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;由图丙可知,A、B两个接线柱之间的电阻是5Ω+2Ω=7Ω
变阻器
变阻器有滑动变阻器和电阻箱两类。通常标有最大电阻和允许通过的最大电流,使用时要根据需要进行选择,不能使通过的电流超过最大值,否则会烧坏变阻器。通常在使用前应将电阻调节到最大, 变阻器在电路中的作用主要是改变电阻的大小,进而改变电路中的电流。
变阻器通常用于在教学实验室,在我们的生活中应用也比较广泛。随身听上调节音量大小的旋钮;台灯上调节灯光亮暗的旋钮;电脑上调节显示器亮暗的旋钮;调节电烫斗的温度的旋钮以及插入式电阻箱,旋转式电阻箱等,都为变阻器。
世界上第一个鼠标(1968年由道格拉斯·恩格尔巴特发明)的工作原理中提到“由它底部的小球带动枢轴转动,继而带动变阻器改变阻值来产生位移信号”,描述了变阻器在鼠标中的应用。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)
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