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第 11 讲 变阻器
物质的导电能力
导体：容易导电的物质。金属、石墨（碳）、人体、大地和盐类的水溶液都是导体。
绝缘体：不容易导电的物质。橡胶、玻璃、瓷、塑料、干木头、油和干燥的空气都是绝缘体。
半导体：有一些材料（如硅、锗）的导电性能介于导体和绝缘体之间，常常称为半导体。半导体 的特性是导电性能易受温度、光照、杂质等因素的影响。半导体是制造电子元件的重要材料，二 极管、三极管都是由半导体制成的。
导体导电、绝缘体不导电的微观解释
①导体能够导电的原因是导体中有大量能够自由移动的电荷。这些自由电荷可以是电子，也可以 是正离子和负离子，但不可能是质子。
②绝缘体不导电是因为绝缘体中几乎没有自由移动的电荷。
电阻
定义：电阻是导体对电流的阻碍作用。
对电阻的理解，要从“性质”和“阻碍作用”两个角度分析。
①导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。对于同一电路，在电路两端电压不变的情 况下，导体对电流的阻碍作用（电阻）越大，电路中的电流越小。
②导体的电阻是导体本身的一种性质。电阻由导体自身情况决定，不管这个导体是否连入电路， 是否有电流通过，也不管它两端的电压是否改变，导体对电流的阻碍作用（电阻）总是存在的。 无电流通过时，这种阻碍作用仅仅是没有体现出来而已。
符号：电阻通常用字母 R 表示。
单位：在国际单位制中，电阻的单位是欧姆，简称欧，符号是Ω。常见的单位还有千欧（kΩ）、兆欧（MΩ），它们的换算关系是： 1MΩ=103kΩ，1kΩ=103Ω。
影响导体电阻的因素
①导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小与导体的长度、横截面积、材料和温度等因素有 关。同种材料的导体越长、横截面积越小，电阻越大。
②导体电阻还受温度影响。一般情况下，温度越高，导体的电阻越大。超导现象：某些材料的温 度降低到一定程度时，电阻突然消失的现象（如水银在-269℃时，电阻会突然消失）。
电阻器和变阻器
电阻器：具有一定阻值的元件叫电阻器，通常称为电阻。
变阻器：可以改变电阻值的电阻器叫变阻器。
变阻器的应用
变阻器的作用：通过改变电阻来改变电路中的电流。
变阻器的日常应用
调光器改变灯的亮度；音量控制器改变音量大小；电动汽车改变行车速度等。都是通过改变电阻， 从而改变电流，最终达到调节控制的目的。
滑动变阻器
原理：靠改变接入电路中的电阻丝的长度来改变电阻。
作用：调节滑动变阻器的滑片可以逐渐改变接入电路的电阻，从而逐渐改变电路中的电流和部分 电路两端的电压，还起到保护电路的作用。
铭牌上各数值的物理意义：“电阻值”表示该变阻器的最大电阻，“电流值”表示该变阻器允许 通过的最大电流。例如：变阻器的铭牌上标有“200Ω 5A”，表示该滑动变阻器的最大电阻是200Ω，允许通过的最大电流是 5A。
滑动变阻器的接线方法一上一下连结。
使用滑动变阻器应注意以下几点
①要了解所使用的滑动变阻器的最大电阻和允许通过的最大电流。使用时要根据需要选择合适的 滑动变阻器，不能使通过它的电流超过其允许通过的最大电流。
②滑动变阻器要与被控制电路串联。
③将滑动变阻器连入电路时，两个接线柱应采用“一上一下”的接法，不能同时使用下面两个接 线柱（R 为定值，即最大阻值），否则，移动滑片时起不到改变电阻的作用。
④为了保护电路，在闭合开关前应将滑片置于最大阻值处（即将滑片置于所选的下面那个接线柱 的另一端）。
滑动变阻器的优、缺点
①优点：能连续地改变接入电路的电阻值。
②缺点：不能直接读出电阻值的大小。

题型一：电阻及滑动变阻器基础（包含与电路中相关电表的示数变化）
【例 1】一根铜导线的电阻为 R,要使电路中的电阻变为 2R,以下方法可行的是( )
将铜导线对折起来,接在电路中
将同样长,同样粗的铝导线代替铜导线接在电路中
将铜导线用拉丝机拉长至原来 2 倍
将铜导线用拉丝机拉长至原来 倍
【答案】D。
【解析】A、将铜导线对折起来,导体的长度变小,横截面积变大,则电阻变小,A 不符合题意;
B、其它条件相同,铝导线的电阻大于铜导线的电阻,但不是 2 倍的关系,所以将同样长,同样粗的铝导线代替铜导线,电阻不会变为原来的 2 倍,B 不符合题意;
C、将铜导线用拉丝机拉长至原来 2 倍,因为铜导线的体积不变,长度变为原来的 2 倍,横截面积变为原来的二分之一,所以电阻变为原来的 4 倍,C 不符合题意;

D、将铜导线用拉丝机拉长至原来

倍,体积不变,横截面积变为原来的
1
2 ,所以电阻变为原来的

× =2 倍,D 符合题意.
所以 D 选项是正确的.
【例 2】如图所示，A 为导线，B、C 为两根相同的电阻丝，当滑片 P 向左移动时，要使灯泡 L 的亮度不变， 则开关 S 应( )
和 A 接触
一定要和 B 接触
一定要和 C 接触
和 B、C 接触均可
【答案】D。
【解析】灯泡亮度不变，则电路中的电流不发生变化，根据欧姆定律可知，电路中的电阻不变， 因此需将滑动变阻器接入电路中的阻值不变，因此将 B、C 两触点接触的效果一样、阻值都不变。所以 D 选项是正确的.
【变式训练】
如图所示，是用滑动变阻器调节灯泡亮度的几种方案，你认为可能达到目的方案是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C。
【解析】灯泡和滑动变阻器串联在电路中，移动滑片，改变连入电路的电阻，改变电路中灯泡的电流 能调节灯泡的亮度．灯泡和滑动变阻器并联时，移动滑片，不能改变灯泡的电流，不能调节灯泡的亮 度．
A、如图，灯泡被导线短路，灯泡不亮，滑动变阻器更不能调节灯泡的亮度．不符合题意．
B、滑动变阻器接入下半段，灯泡和滑动变阻器的下半段是并联的，滑动变阻器不能改变灯泡的亮度．不 符合题意．
C、滑动变阻器和灯泡是串联的，移动滑动变阻器的滑片，改变电路中的电阻，改变电路中的电流，改 变灯泡的亮度．符合题意．
D、灯泡和滑动变阻器都被导线短路，灯泡不能发光，滑动变阻器更不能调节灯泡的亮度．不符合题意． 故选 C．
下列电路中，当开关闭合后，能利用滑动变阻器改变灯泡的亮度，直至完全熄灭，又不会造成事故的
电路是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B。
如图所示电路中,当滑动变阻器滑片 P 向右移动时灯的亮度不变的是图( )
A. B. C. D.
【答案】D。
【解析】根据 P=UI 可以知道,改变灯泡的亮度可以改变灯泡两端的电压或者是改变通过灯泡的电流,图A、B、C 中,滑动变阻器均是与灯泡串联,当滑片 P 向右移动时,电路中的电流发生改变,灯泡的亮度随之发生改变;而D 中,滑动变阻器与灯泡并联,当滑片P 向右移动时,不能改变灯泡两端的电压,不能改变通过灯泡的电流,根据 P=UI 不能改变灯泡的亮度.
所以 D 选项是正确的.
如图所示两电路中,当滑动变阻器滑片 P 移动时有可能造成电源损坏的是( )

P1 向右移动
P2 向右移动
P1 向左移动
P2 向左移动
【答案】C。
【解析】(b)图中的滑动变阻器与小灯泡串联,所以无论怎样移动滑片 P2,电流都不会不经过用电器直接构成回路,而(a)图中的滑动变阻器与灯泡并联,当滑片 P1 向右移动时,接入电路中的长度变大,电阻变大, 不会对电源造成损坏;当滑片P1 向左移动时,接入电路中的长度变小,电阻变小,直至为 0,电流直接构成回路,造成短路,会对电源造成损坏.
所以 C 选项是正确的.
如图所示电源电压不变,在变阻器滑片 P 向左移动过程中,电流表、电压表的示数变化情况是( )
A. 不变, 变大, 不变
B. 变大, 变大, 不变
C. 变小, 变大, 变大
D. 不变, 变小, 变小
【答案】A。
【解析】电压表 V 测电源电压,保持不变;电阻 R1 是定值电阻,所以测 R1 支路电流的 A1 示数不变;
当滑动变阻器的滑片P 向左移动时,接入电路中的电阻变小,根据欧姆定律可以知道:灯泡与R2 串联的电路中的电流变大;根据并联电路的电流特点可以知道,干路电流变大,即 A2 变大.
所以 A 选项是正确的。题型二：变形变阻器
【例 2】如图为旋转式变阻器的结构图，a、b、c 为变阻器的三个接线柱，d 为旋钮触片。将该变阻器接入电路中调节灯泡的亮度，当顺时针旋转旋钮触片时，灯光变亮，则应连接接线柱 （选填“a、b”、“b、c”或“a、c”）和灯泡 联后接入电路中。

【答案】b、c；串。
【解析】当顺时针旋转时，灯泡变亮，说明此时电路电流增大。根据欧姆定律 I= U 可知电路电
R
流变大，总电阻变小，故应连接 b、c 接线柱并与灯泡串联接入电路。
【变式训练】
一位同学设计了一个风力测定仪,如图所示,O 是转动轴,OC 是金属杆,下面连接着一块受风板.无风时OC 是竖直的,风越强,OC 杆偏转的角度越大.AB 是一段圆弧形电阻,P 点是金属杆与圆弧形电阻相接触的点, 电路中接有一个小灯泡,测风力时,闭合开关S 即可.通过分析可知:金属杆OC 与弧形电阻AB 组合在一起相当于一个 ,观察小灯泡的 可以粗略地知道风力的大小.
【答案】滑动变阻器;亮暗。
【解析】（1）无风时 OC 是竖直的,连入电路的电阻是 AB 段,有风时,OC 杆偏转一定的角度,连入电路的电阻变为 BP 段,连入电路的电阻随风的大小而改变,风力测定仪相当于滑动变阻器.
（2）风越强,OC 杆偏转的角度越大,BP 段越小,电阻变小,电源电压不变,电路中的电流变大,灯泡越亮, 所以通过灯泡的亮度判断风力的大小.
因此，本题正确答案是:滑动变阻器、亮暗.
如图是小明设计的一种自动测定水箱内水位的装置,R 是滑动变阻器,从用电流表改装成的水位表指针所指的刻度就可知道水箱内水位的高低.
硬杆 AB 需用 (填“导电”或“绝缘”)材料制成.。
当水位降低时,滑动变阻器 R 的阻值变 。(填“大”或“小”)
电路中 R'的作用是 。
【答案】（1）导电;（2）大;（3）保护电路。
【解析】(1)由图知,硬杆的 OB 部分接入电路,并且电流能够通过,所以硬杆是导电材料制成;
硬杆 AOB 是一个绕 O 转动的杠杆;当水位降低时,浮标位置下降,硬杆将逆时针转动,也就是滑片向上移动,滑动变阻器接入电路的长度变大,接入电路的阻值变大;
串联电路具有分压作用;当水位升高时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,电路中电流增大,定值电阻R'始终接入电路,可以避免电源短路或电流过大,所以 R'起保护电路的作用.
因此，本题正确答案是:(1)导电;(2)大;(3)保护电路.
（1）如图 1 所示为旋转式变阻器的结构图,A、B、C 为变阻器的三个接线柱,P 为旋钮触片.将该变阻器接入电路中调节灯泡的亮度,当顺时针旋转旋钮触片时,灯光变亮,则应连接接线柱 (选填“A、B”、“B、C”或“A、C”)和灯泡 联后接入电路中.
（2）如图 2 所示是 A、B 两定值电阻的 U-I 图象,由图象中信息可知:通过 A 导体的电流为 0.2A 时,A 导体两端电压为 V;若将 A、B 两电阻并联接在 4V 电源的两端,则电路中干路里的电流为
A．
【答案】（1）A、B;串（2）4；0.6。
【解析】(1)顺时针旋转旋片时,灯泡变亮,原因是电流变大,电源电压不变,根据欧姆定律可以知道:电路 中电阻变小,则应连接接线柱 A、B 与灯泡串联后接入电路.
(2)由图象可以知道,通过 A 导体的电流为 0.2A 时,A 导体两端电压为 4V;
将 A、B 两电阻并联接在 4V 电源的两端时,UA=UB=4V,由图象可以知道.IA=0.2A,IB=0.4A,
因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以电路中干路里的电流:I=IA+IB=0.2A+0.4A=0.6A。 因此，本题正确答案是:(1)A、B;串;(2)4;0.6.
如图所示,是一种调节收音机音量兼开关的调节器,若要使音量最大,滑片 P 应接图中的( )
a 点
b 点
c 点
d 点
【答案】D。
【解析】滑片 P 应置于图中的 d 点,电阻线被连入电路中的长度最短,电路中的电阻最小,电路中的电流最大音量最大.故 A、B、C 错误,D 正确.
所以 D 选项是正确的.
题型三：滑动变阻与弹簧等结合题
【例 3】如图所示,AB 间的弹簧中间有可收缩的导线将滑动变阻器接入电路, R1 为定值电阻.当闭合开关 S,A
板上受到的压力 F 减小时.
电压表的示数将 (填“变大”“变小”或“不变”).
此装置可做为压力计使用,为使压力增大时,压力计的示数随指针摆动而增大,应把
(填“电流表”或“电压表”)改装为压力计.
【答案】（1）变小。（2） 电压表。
【解析】(1)由电路图知,R1 与 R2 串联,当压力 F 减小时,滑动变阻器的滑片向上滑动,接入电路的阻值变小,电路的总电阻变小,
电源电压一定,由欧姆定律电路中电流变大,
由串联电路的分压原理知,R2 两端电压变小,即电压表示数变小, 电源电压一定,由 P=UI 可以知道,电路消耗的功率变大;
(2)当A 板上受到的压力F 增大时,变阻器接入电路的阻值将变大,电流表的示数将变小,根据串联分压原理知,电压表的示数将变大.因为装置使用时,要求压力增大时,压力计的示数随 指针向右摆动而增大,故应将电压表改装为压力计才符合要求.
因此，本题正确答案是:变大;变小; 电压表.
【变式训练】
如图所示.物体M 在水平导轨上平移时,带动滑动变阻器的滑片P 移动,通过电压表显示的数据,可反映出物休移动距离的大小,下列说法正确的是( )
物体 M 不动时,电流表、电压表都没有示数
物体 M 不动时.电流表有示数,电压表没有示数
物体 M 向右移动时.电流表、电压表示数都增大
物休 M 向右移动时,电流表示数不变,电压表示数增大
【答案】D。
【解析】如图
当物体不动时,R 连入电路,电流表有示数;AP 间有分压,电压表有示数,所以 AB 都错
当物体M 向右移动时,不能改变电路中的电流,电流表有示数且不变;AP 间电阻增大,分压增大,电压表的示数增大,所以 C 错、D 对.
所以 D 选项是正确的.
高速公路收费站对过往的超载货车实施计重收费，某同学结合所学物理知识设计了如图所示的计重秤原理图，以下说法正确的是（ ）。
A: 称重表相当于一个电压表
B: 电路中的 是没有作用的
C: 当车辆越重时，称重表的示数越大
D: 当车辆越重时，称重表的示数越小
【答案】C。
【解析】A 选项，由图中可以看出称重表与电阻串联在电路中，故称重表相当于一个电流表，故 A 错误。
B 选项，电路中的 R1 是为了防止电路中电流过大而设置的，并非没有作用，故 B 错误。
C、D 选项，当车辆越重时，滑动变阻器接入电路的阻值越小，电路的总电阻越小，故电路中总电流越大，即称重表的示数越大，故 C 正确，D 错误。
故本题答案为 C。
如图是大型电子地磅秤的电路图(电源电压恒定),当称物体的物重时,滑动变阻器 R 的滑片 P 会向下端滑动.当被称物体的物重为 G1 时,电流表的示数为 I1.被称物体的物重为 G2 时,电流表的示数为 I2.若 I1”或“=”).
【答案】<。
【解析】当物重增大时,滑片 P 向下滑动,此时滑动变阻器连入电路的电阻变小,而电源电压恒定,根据欧姆定律知道电路中的电流增大;即物重增大时,电流表的示数增大,所以若 I1因此，本题正确答案是:<.


物理实验中常用的滑动变阻器如图所示，这种变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的长度 来改变电阻大小的，该滑动变阻器铭牌上标有“50Ω、1A”字样，其中 50 Ω表示的是 最大电阻值为 50Ω ，1A 表示的是 允许通过的最大电流值为1A 。将这个变阻器接入电路后，如果将滑片 P 向 D 端移动时变阻的电阻变小则应将 BC（或 BD） 两点接入电路中。
下列最适合制作滑动变阻器电阻丝的材料是（ D ）
A 铁丝 B 铜丝 C 铝丝 D 镍铬合金
如图所示，当滑片向右移动时， 能使连入电路的电阻变小的是（ A ）
A B C D
如图所示，闭合开关后，当滑片向右移动时，电路中灯泡变亮的是（ B ）
C D
A B
第 1 题图


A B C D
关于滑动变阻器，下列说法不正确的是（ D ）
A 滑动变阻器电阻丝的绝缘漆与滑片相接触的部分被刮掉了
B 滑动变阻器要与被控制的电路串联
滑动变阻器在电路中能起到保护电路的作用
滑动变阻器的四个接线柱可以任意连接
如图（第 6 题图）所示，是可以改变收音机音量大小的电路元件结构示意图，A、B C 是固定的铜片 d 是一段弧形电阻，e 是一端连接在 B 上、另一端可在 d 上滑动的铜片。为了使 e 顺时针转动时音量增大（通过该元件的电流增大），应将该元件的铜片 B 和铜片 A 接入电路中。

d
C B A
如图(第 7 题图)用酒精灯给由细铁丝制成的线圈加热，则会看到小灯泡的亮度渐渐变暗，电流表的示数也逐渐变小，此现象表明：（ D ）
导体的电阻大小与酒精灯有关
导体电阻的大小与导体长度有关
导体电阻的大小与导体的横截面积 有关
导体电阻的大小与导体的温度有关
第 7 题图
如图所示，电源电压不变，当滑动变阻器的滑片 P 向 a 端滑动时，电流表的示数变大 ，电压表的示数 不变 。（填“变大”、“变小”或“不变”）
如图所示是汽车的测量表原理示意图，R0 是定值电阻， R 是滑动变阻器，则（ A ） R0
A 向油箱里加油时，电流表示数变大 B 燃油消耗下降时，电流表示数变大
C 燃油全部耗尽时，电流表将被烧坏 D 油箱加油过满时，电流表将被烧坏
在如图所示的电路中，电源电压和灯泡的电阻不变，当滑动变阻器 R 的滑片 P 由中点向右移动时，下列判断正确的是（ C ）
A 电流表和电压表的示数都增大
电流表和电压表的示数都减小
电流表的示数减小，电压表的示数增大
D 电流的示数减小，电压表的示数不变
第 10 题图
小明和小亮探究“并联电路电压的关系”，小明先按图 15 甲所示电路图连成图 15 乙的实物图（电压表尚未连接）
小亮一眼就看出了小明连接的错误，并指出如果直接闭合开关将出现 短路 （选填“开路” 或“短路”）现象，小灯 L1、L2 都不会亮，还可能造成变阻器或 电源 损坏。
小亮只更改跟 L1、L2 的四个接线柱 A、B、C、D 相连的某根导线的一端，就使电路连接正确了。他的做法可能是 将导线①的一端从接线柱 C 改接到 D（B）（或将导线②的一端从接线柱 A 改接到 B（D）） 。（指出一种即可）
接下来，他们按图 15 丙所示电路图连接了三个电压表．实验过程中，通过调节滑动变阻器使电压表 V1 的示数如图 16 所示，则电压表 V 的示数是 2.5 V。
（ 4 ） 他们在电路中串联滑动变阻器的作用是 改变电路中的电流（ 或改变小灯泡两端的电压） ，闭合开关前，变阻器的滑片应置于 左 端。（填“左”或“右”）
用滑动变阻器改变小灯泡的亮度。
实验室中有一铭牌上标有“20Ω2A”字样的滑动变阻器，如图所示若要把它其中的两个接线柱连接到电路中去；“20Ω”指的是 AB 接线柱间的电阻值，“2A”指的是允许通过的最大电流值为 2A 。
现在再给电源、小灯泡、开关各一个，导线若干，请在图中用笔画线代替导线连接电路，要求滑动变阻器的滑片向右移动灯泡变暗。
如果你还想知道电路中电流值的改变情况，需要在电路中再 串联一个电流表，共增加 1 根导线。
小明按图甲所示电路进行实验，开关闭合后，两电压表 V1、V2 的指针位置完全一样，如图乙所示。造成这一现象的原因是（ A ）
A 两电压表使用的量程不同
电阻 R 断路
灯泡 L 短路
D 以上三种可能都
第 13 题乙图

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