2020年中考物理 十四个重要测量仪器问题 专题12 滑动变阻器问题（含解析）

专题12 滑动变阻器问题一、滑动变阻器问题都学啥1.滑动变阻器的构造和原理（1）构造（2）原理通过改变接入电路中电阻丝的长度，可以逐渐改变电阻，进而逐渐改变电流。具有分压限流的作用。（3）铭牌意义如一个滑动变阻器标有“502A”表示的意义是：最大阻值是50，允许通过的最大电流是2A。2.滑动变阻器的构造示意图和符号 3.滑动变阻器的是用方法和注意事项【滑动变阻器的使用方法】（1）滑动变阻器要与被控制的用电器串联接入电路中。（2）滑动变阻器连入电路中时，取一上一下两个接线柱。（3）在闭合开关之前，滑动变阻器的阻值调到最大值。【滑动变阻器的注意事项】(1)使用滑动变阻器之前，要弄清楚它的最大电阻值和允许通过的最大电流值使用时不得超过允许通过的最大电流值(2)使用滑动变阻器前，应先来回滑动几次滑片，除去接触点上的灰尘等污物，以保证接触良好接入电路之前，一般应把滑动片P移到连入电阻值最大的地方，以保护电源和电表(3)正确连入电路注意不要接成固定电阻（把电路两端分别接到A、B）或接成短路（把电路两端分别接到C、D）(4)实验时谨防损伤电阻丝绝缘层，以免造成匝间短路二、滑动变阻器问题的考法考法一：考查滑动变阻器使用滑动变阻器的使用方法记住三点：（1）滑动变阻器要与被控制的用电器串联接入电路中。（2）滑动变阻器连入电路中时，取一上一下两个接线柱。（3）在闭合开关之前，滑动变阻器的阻值调到最大值。【例题1】将四个滑动变阻器如图所示接入电路中，分别说出各图中滑片P向左滑动时，连入电路电阻变小的是（ ） 【答案】C 【解析】A图中接线柱a、b接入电路，滑动变阻器相当于定值电阻，此时无论P如何移动，a、b间阻值不变D图中c、d接入电路，电阻线未接入电路，此时滑动变阻器相当于一根导线，P无论如何移动，接入电路的电阻总为0B中接线柱b、c连入电路，则此时接入电路的电阻为Pb间阻值，当P向a端移动时，Pb间电阻线长度变长，电阻变大故此题正确答案为C考法二：考查滑动变阻器的工作原理通过改变接入电路中电阻丝的长度，可以逐渐改变电阻，进而逐渐改变电流。具有分压限流的作用。【例题2】学生实验中常用的滑动变阻器是通过改变哪种因素来改变电阻的大小的（ ）A.改变滑动变阻器电阻线的长度 B.改变滑动变阻器电阻线的横截面积C.改变滑动变阻器电阻线的材料 D.改变滑动变阻器电阻线绕成的管的横截面积【答案】A【解析】影响滑动变阻器电阻大小的因素有电阻线的长度、横截面积、材料。工作原理是通过改变连入电路中电阻线的长度来改变电阻的大小，从而改变了电路中电流的大小对于给定的滑动变阻器横截面积、材料是固定的，不能改变了的，只能通过移动滑片来改变滑动变阻器的长度来改变其电阻。考法三：考查滑动变阻器作用滑动变阻器接入电路的作用就是通过改变它接入电路的电阻改变电路中的电流，可以起到保护电路元件的作用。【例题3】如图所示，是一种测定油箱内油量的装置其中R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，另一端固定一个浮子当电流表示数越小时，滑动变阻器连入电路的阻值（填“越大”或“越小”），油箱内油量（填“越多”或“越少”）【答案】越大；越少【解析】由电路图可知，滑动变阻器R与定值电阻R0串联，电流表测电路中的电流，由I=的变形式R=可知，当电流表示数越小时，电路中的总电阻越大，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，滑动变阻器连入电路的电阻越大，由图可知，滑片上移时接入电路中的电阻越大，浮子下移，油箱内油量越少考法四：考查滑动变阻器的注意事项滑动变阻器的注意事项包括：(1)使用滑动变阻器之前，要弄清楚它的最大电阻值和允许通过的最大电流值使用时不得超过允许通过的最大电流值(2)使用滑动变阻器前，应先来回滑动几次滑片，除去接触点上的灰尘等污物，以保证接触良好接入电路之前，一般应把滑动片P移到连入电阻值最大的地方，以保护电源和电表(3)正确连入电路注意不要接成固定电阻（把电路两端分别接到A、B）或接成短路（把电路两端分别接到C、D）(4)实验时谨防损伤电阻丝绝缘层，以免造成匝间短路【例题4】某同学做测定小灯泡电阻的实验，其设计的电路如图所示实验电路连接完毕，合上开关时，发现灯泡较暗，两表的示数均较小，移动滑动变阻器滑片，现象不变则电路出现故障的原因可能是（ ）A.滑动变阻器处发生断路B.滑动变阻器处发生短路C.滑动变阻器同时接了上面两个接线柱D.滑动变阻器同时接了下面两个接线柱【答案】D【解析】灯泡较暗、两表的示数均较小，说明电路电阻太大；移动滑动变阻器滑片，现象不变说明滑动变阻器不能改变电路电阻，即滑动变阻器全部接入电路故障原因是：滑动变阻器同时接到下面两个接线柱考法五：考查滑动变阻器接入电路电阻大小的求解滑动变阻器接入电路中的阻值不能超过它的最大值，通过它的电流不能超过它的允许通过的最大电流。【例题5】如图所示的电路中，电源电压保持不变，R1=10闭合开关S，移动滑动变阻器R2的滑片P到最右端b时，电流表的示数为0.6A；移动滑片P到最左端a时，电流表的示数为0.2A则电源电压和滑动变阻器的最大阻值分别为（）A6V 20 B12V 20C6V 10 D12V 10【答案】A【解析】由电路图可知，R1与R2串联，电流表测电路中的电流，当滑片位于b端时，电路为R1的简单电路，由I=可得，电源的电压：U=IR1=0.6A10=6V，故BD错误；当滑片位于a端时，变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的总电阻：R=30，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R2的最大阻值：R2=RR1=3010=20，故A正确、C错误 考法六：考查滑动变阻器铭牌意义一个滑动变阻器标有“502A”表示的意义是最大阻值是50，允许通过的最大电流是2A。【例题6】现探究“电流与电阻的关系”。老师提供的实验器材有：电源（电压恒为4.5V），电流表、电压表各一个，开关一个，四个定值电阻（5、10、15、20），两只滑动变阻器（规格分别为“20 2A”、“50 1A”），小灯泡一只（额定电压3.8V），导线若干。 （1）将5的电阻接入电路，检查无误后闭合开关，移动滑片，使电压表的示数为1.5V，并记下相应的电流值再用10的电阻替代5的电阻，此时滑片应向_（选填“左”或“右”）端移动，移动滑动变阻器的目的是_。（2）为了完成用四个定值电阻进行实验，应选择滑动变阻器的规格是_。（3）他们用小灯泡替换定值电阻，移动滑片，使小灯泡正常发光，电流表示数如乙图所示，则小灯泡的额定功率是_W。【答案】（1）左， 保持定值电阻两端电压一定（或保持电压表示数不变）。（2）501A。（3）1.14。【解析】电阻为10，电路总电阻值大了，电流小了，滑动变阻器电压小了，导致10电阻电压大于1.5V了，这样我们通过减小10电阻的电流，使其电压保持1.5V，就需要让滑动变阻器接入电路的电阻增大，所以滑片向左端移动。目的就是保持定值电阻两端电压一定（或保持电压表示数不变）用四个定值电阻进行实验，应选择滑动变阻器的规格的确定，需要分别利用欧姆定律，分别计算定值电阻在1.5V时的电流，然后和两个规格变阻器最大电流比较。同时还要考虑在保证定值电阻电压、电流符合要求的情况下，滑动变阻器接入的电阻应该为多大，这样才能选出符合要求规格的变阻器。 三、滑动变阻器问题的训练题1.为了探究通过导体的电流与导体两端的电压的关系，小明设计了图甲所示的电路电源电压恒为6V，R1是定值电阻，R2是滑动变阻器（1）闭合开关后，移动滑片P，发现两电表示数始终如图乙所示，出现这种情况的原因是将滑动变阻器接入电路的电阻的大小为_（2）改正错误后，小明继续实验，将有关实验数据标记在图丙所示的反映通过定值电阻R1的电流与其两端电压的关系图像上分析图丙可知，当滑动变阻器电阻全部接入电路中，滑动变阻器两端电压是_v（3）分析图丙数据可以得出的结论是电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比。本实验应用到的主要物理方法称为_。A等效法。 B控制变量法。 C理想实验法。 D比值定义法。【答案】（1）0（2）5（3）B。【解析】（1）一定滑动变阻器的滑片，电流表示数不变，电压表示数为电源电压，说明滑动变阻器接入电路的电阻为0.这时可以判断滑动变阻器的接线柱CD接入了电路。（2）通过定值电阻R1的电流与其两端电压的关系图像可知，当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，电路中最小电流为0.2A, 定值电阻R1是的两端电压为1V。定值电阻与滑动变阻器串联，所以滑动变阻器两端电压为U2=U-U1=6V-1V=5V（3）电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比；探究三个物理量之间的某两个量的关系时，需要控制一个物理量保持不变，研究另外两个量的关系，这个科学方法称为控制变量法。填B。 2.在做“测量小灯泡额定功率”的实验时，老师在实验室只给小明提供了如下器材：标有“2.5V”的小灯泡、电源、滑动变阻器、开关、两个电压表（没有电流表）、阻值为10的定值电阻R0、导线若干。她根据所给定的器材经过认真思考后设计了正确的实验电路，如图甲是该电路的不完整电路图。（1）请你将甲电路图补充完整，达到能测量小灯泡功率的目的。（2）闭合开关前，应将滑动变阻器调至阻值最大处的位置。（3）闭合开关后，为了测量小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器，使电压表V1的示数为 V，此时电压表V2 的示数如图乙所示，其读数是 V。（4）小灯泡的额定功率为 W。（5）她还进一步设计出了只有电流表没有电压表解决这个问题的方法，其电路如图丙所示，R0=10，并认为关键的一步是必须调节滑动变阻器，使电流表A2 的示数为 A时，再读出电流表A1 的示数，才能计算出小灯泡的额定功率。【答案】（1）如图所示；（3）2.5；2.4；（4）0.6；（5）0.25【解析】（1）流经灯泡的电流IL= UL/R，流经定值电阻的电流I0= U0/R0串联电路电流相等，有UL/R = U0/R0，所以R = ULR0/ U0在没有电流表的情况下，利用电压表和定值电阻代替电流表的作用，采用分压电路，电压表V2并联在定值电阻两端，电路如图所示：（3）因为小灯泡的额定电压为2.5V，闭合开关后，为了测量小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器，使电压表V1的示数为UL=2.5V。电压表V2量程为03V，分度值为0.1V，此时示数为U2=2.4V。此时电路中的电流为I=IL=I2=0.24A；（4）小灯泡的额定电功率为：PL=ULIL=2.5V0.24A=0.6W；（5）要测量小灯泡的额定功率，小灯泡两端的电压为额定电压，根据并联电压相等，则定值电阻两端电压等于2.5V，又知R0=10，故电流表A2的示数为I2=0.25A3.现将图中的滑动变阻器连入电路中的M、N两点间(1)要求滑片P向右移动时，电流表A的读数变小，应如何接线？(2)若d、b接线柱分别与M、N相连接，则滑片P向右移动时，电灯的亮度如何变化？【答案】(1)a接M，c或d接N；(2)a接N，c或d接M（2）电灯变亮。【解析】(1)电流表A的读数变小，表示电路中通过的电流变小，滑动变阻器连入电路中的电阻变大当滑片P向右移动时，aP段电阻丝变长而bP段电阻丝变短，由此可知，接入电路的一定是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接线柱分别与M、N相连接，则b、P间的电阻丝连入电路，当滑片P向右移动时，连入电路的电阻丝长度变短，电路中电阻值变小，电流强度变大，则电灯变亮4.某同学做测定小灯泡电阻的实验，其设计的电路如图所示实验电路连接完毕，合上开关时，发现灯泡较暗，两表的示数均较小，移动滑动变阻器滑片，现象不变则电路出现故障的原因可能是 （ ）A.滑动变阻器处发生断路B.滑动变阻器处发生短路C.滑动变阻器同时接了上面两个接线柱D.滑动变阻器同时接了下面两个接线柱【答案】D【解析】灯泡较暗、两表的示数均较小，说明电路电阻太大；移动滑动变阻器滑片，现象不变说明滑动变阻器不能改变电路电阻，即滑动变阻器全部接入电路故障原因是：滑动变阻器同时接到下面两个接线柱5.如图所示， R1是0至50的滑动变阻器，电流表A 1的量程是0至0.6A，A 2量程是0至3A，电阻R23.6，电源电压为9V并保持不变，闭合开关后，为了使两电流表都能正常工作，求变阻器连入电路中的阻值变化范围.【答案】变阻器连入电路中的阻值变化范围. 1850【解析】设通过R2的电流为I2，通过R1的电流为I1，A 2测的是干路中的电流，设为I，则II1I2，由欧姆定律可得： I2U/ R22.5A，由此可知通过R1的电流不能超过3A2.5A0.5A，所以R1接入电路中的电阻的最小值为186.小彬用如图甲所示的实验器材探究“电流与电阻的关系”电源电压恒为3V，滑动变阻器上标有“202A”字样，阻值分别为5、10、20、50的定值电阻各一个（1）请你用笔画线代替导线，把图甲所示的实验电路补充完整（2）小彬5定值电阻接入电路后，闭合开关，发现电流表有示数而电压表无示数，则电路中的故障可能是_（写出一种）；排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数如图乙所示，此时电路中的电流为_A（3）将5定值电阻换成10定值电阻，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片保持_表的示数不变（4）将10定值电阻换成20定值电阻，重复步骤（3）（5）实验记录的多组数据如下表所示分析数据可得出结论：当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成_比【答案】（1）如图所示 （2）定值电阻R1短路；0.36；（3）电压；A；（5）反【解析】（1）电压表与电阻并联，由于电源电压为3V，所以应选择03V的量程；滑动变阻器已接了下面一个接线柱，可再接上面任意一个接线柱，如图所示。（2）电流表有示数，电压表无示数，说明与电压表并联部分发生短路，或定值电阻R1短路；由乙图知，电流表的量程为00.6A，分度值为0.02A，示数为0.36A；（3）将5电阻换成10后，电压表的示数会变大，所以应该增大滑动变阻器的阻值，即应将滑动变阻器的滑片P向A移动，使电压表仍为原来的示数不变；（5）电流和电阻的关系为：当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成反比7已知A灯标着“6V 3W”，B灯标着“6V 6W”，滑动变阻器R规格“50 2A”A灯和B灯中电流随两端电压变化关系的图象如图甲所示则：（1）将A、B两灯并联接在6V电源两端，求30min内电路消耗的电能；（2）将A、B两灯串联接在某电源两端，使A灯恰好正常发光，求此时B灯电阻；（3）将A灯与滑动变阻器R串联接在12V电源两端，如图乙所示调节滑动变阻器，当滑动变阻器的功率是A灯功率的2倍时，求滑动变阻器的功率【答案】（1）将A、B两灯并联接在6V电源两端，30min内电路消耗的电能为1.62104J；（2）将A、B两灯串联接在某电源两端，使A灯恰好正常发光，此时B灯电阻为4；（3）将A灯与滑动变阻器R串联接在12V电源两端，当滑动变阻器的功率是A灯功率的2倍时，滑动变阻器的功率为3.2W【解析】（1）将A、B并联接在6V电源两端时，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，两灯泡两端的电压均为额定电压6V，实际功率和额定功率相等，即PA=3W，PB=6W，电路的总功率：P总=PA+PB=3W+6W=9W，由P=可得，30min内电路消耗的电能：W总=P总t=9W3060s=1.62104J；（2）将A、B两灯串联接在某电源两端时，因串联电路中各处的电流相等，且A灯恰好正常发光，所以，由图象可知，电路中的电流I=IA=0.5A，由图甲可知，B灯泡两端的电压UB=2V，由I=可知，此时B灯电阻：RB=4；（3）将A灯与滑动变阻器R串联接在12V电源两端时，因串联电路中各处的电流相等，且滑动变阻器的功率是A灯功率的2倍，所以，由P=UI可知，U滑=2UA，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源的电压：U=U滑+UA=2UA+UA=3UA=12V，解得：UA=4V，U滑=2UA=24V=8V，由图象可知，此时电路中的电流I=0.4A，则滑动变阻器的功率：P滑=U滑I=8V0.4A=3.2W8.小军做测量小灯泡电功率的实验中，所用小灯泡的额定电压为2.5V（1）请用笔画线代替导线，将如图甲所示的实验电路连接完整（2）丙图中阴影部分面积表示的物理量是_（3）实验时闭合开关，小军发现小灯泡不发光，且电流表有示数，而电压表无示数，则电路的故障可能是：_（4）故障排除后，闭合开关，小军发现电压表的示数为2V，若想测量小灯泡的额定电功率，应再调节滑动变阻器的滑片P，使P向_移动（选填“左”或“右”），当电压表的示数为2.5V时，对应电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定电功率是_W这时小灯泡正常发光20s，产生的焦耳热为_J.【答案】（1）如图所示（2）灯两端电压（3）小灯泡短路（4）右 0.75。 15J【解析】（1）灯泡的额定电压为2.5V3V，所以选择电压表的量程为03V读数精度高，且与灯泡并联，滑动变阻器按一上一下的原则与灯泡串联。具体做法是将灯泡右接线柱与滑动变阻器的A接线柱相连，再与电压表的“3”接线柱相连，如图所示。（2）由图可知：横坐标表示通过电阻的电流，纵坐标表示该电阻的阻值由U=IR得阴影部分面积表示的物理量为电流和电阻的乘积，应该为定值电阻两端的电压值。（3）由实验现象，开关闭合后，灯泡不亮，电流表有示数，说明电路没有断路；电压表无示数，说明与电压表并联的灯泡短路。因此只能是灯泡处出现短路。（4）要测灯泡的额定功率，应使灯泡两端的电压为2.5V，根据欧姆定律可知应增大电路中的电流，减小滑动变阻器接入电路的电阻，故滑片应向右移动；电流表的量程为00.6A，分度值为0.02A，灯泡的额定电流为0.3A；灯泡的额定功率P=UI=2.5V0.3A=0.75WQ=Pt=0.75W20s=15J13