第十六章 第4节 变阻器-【教材解读】2022-2023学年人教版物理九年级全册（有详解）

第4节变阻器
基础知识·细解读
知识点一变阻器【重点】
1.实验：改变小灯泡的亮度
提醒
实验过程中若无论怎样移动夹子，小灯泡的亮度几乎不变，其原因是铅笔芯的阻值太小，导致其对电路几乎无影响。应更换更细长的铅笔芯。
2.变阻器
(1)概念：能改变接人电路中电阻大小的元件叫作变阻器。学生实验中常用的变阻器是滑动变阻器。
(2)滑动变阻器
①构造
②原理：滑动变阻器是靠改变连人电路中电阻丝的长度来改变电路电阻的。
③结构示意图和电路图中的符号
电阻丝外面涂着绝缘层，密绕在绝缘管上，图中的白线位置绝缘层已经刮掉，电阻丝可以与滑片P相连。
提醒
滑动变阻器铭牌上各数值的物理意义
如图所示，图中“50 Ω”表示该滑动变阻器的最大阻值是50 Ω，“1.5 A”表示它允许通过的最大电流是1.5A。
④滑动变阻器的接法
接法 对应符号 效果
四 种正确接法 滑动变阻器连人电路中的电阻丝是AP段，滑片向右移动，滑动变阻器连人电路中的电阻丝变长，阻值变大；滑片向左移动时，连人电路中的电阻丝变短，阻值变小
滑动变阻器连入电路中的电阻丝是BP段，滑片向右移动，滑动变阻器连入电路中的电阻丝变短，阻值变小；滑片向左移动时，连人电路中的电阻丝变长，阻值变大
两种错误接法 相当于在电路中接入了一根导线，由于没有电阻接入电路，左右移动滑片时，不能改变连人电路电阻的大小
相当于在电路中接入了一个定值电阻，此时滑动变阻器接人电路的电阻最大，左右移动滑片时，不能改变连入电路电阻的大小
巧学巧记
滑动变阻器的两种等效接法
如图所示，只要滑动变阻器的下端接线柱固定，上端接C和接D接线柱是等效的。滑动变阻器接入电路中的正确接法形式上有4种，而本质上只有2种。善于思考的你发现了吗
【拓展】 电阻箱
电阻箱是一种能够显示出电阻值的变阻器，其实物如图甲所示，其面板如图乙所示。
在电阻箱的面板上一般有2个接线柱和6个旋盘。使用时，把2个接线柱接入电路，调节6个旋盘，就可以得到0～99 999．9 Ω之间的任意0.1 Ω的整数倍的电阻值。读数时，将各旋盘对应的小三角指的数字乘以面板上标记的倍数，然后将数值加在一起就是电阻箱连入电路中的阻值，图乙所示的电阻箱的读数为0×10000Ω+3 x 1000 Ω+2 x100Ω+0×10Ω+4×1Ω+0×0.1Ω=3204.0 Ω。
【例1】如图所示，当滑动变阻器的滑片向左移动时，滑动变阻器连入电路中的阻值变大的是 ( )
解析：要判断移动滑片时，滑动变阻器连入电路的阻值变化情况，应先弄清电阻丝的哪一接线柱连入电路，再根据滑片的移动方向来分析连入电路电阻的变化。如电阻丝的左接线柱连入电路，则滑片向左移动，滑动变阻器连入电路的电阻变小，向右移动则电阻变大。所以应是电阻丝的右接线柱连入电路，只有C项正确。
答塞．C
分析滑动变阻器连入电路的电阻变化时，应注意滑片靠近“下接线柱”时，R滑
减小，滑片远离“下接线柱”时，增大，即“近下电阻小，远下电阻大”。
知识点二 练习使用滑动变阻器 【重点】
1.实验：用滑动变阻器改变小灯泡的亮度
【实验器材及设计】
【实验过程及现象分析】
当移动滑动变阻器的滑片使接入电路中的电阻变大时，电路中的电流变小，小灯泡变暗；而当移动滑动变阻器的滑片使接人电路中的电阻变小时，电路中的电流变大，小灯泡变亮。
【探究归纳】
与小灯泡串联的滑动变阻器起到控制电路中电流的作用，即限流作用。
提醒
(1)在连接电路的过程中，开关要断开。
(2)使用滑动变阻器时，变阻器要与被控制的用电器串联。
(3)为保护电路，闭合开关前，滑动变阻器滑片要移到最大阻值处。
变阻器可用于对用电器调挡。
物理脱口秀
使用滑动变阻器，
改谁电流和谁串。
一上一下连接线，
关键是看下连线。
远离下线电阻增，
靠近下线电阻减。
2.实验：用滑动变阻器控制电阻两端的电压
【实验设计】
【实验过程】
(1)闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使定值电阻R两端的电压成整数倍地变化，如2 V、4 V、6V等。
(2)换用不同的定值电阻，使电阻成整数倍地变化，如5Ω、10Ω、15Ω 等。闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使每次接入的定值电阻两端的电压不变。
【探究归纳】
用滑动变阻器控制电阻两端的电压时，既可以改变电阻两端的电压，也可以保证电路中换用不同阻值的电阻时，电阻两端的电压不变。
【例2】(湖南湘西中考)请将滑动变阻器接入电路，要求：滑动变阻器的滑片向左滑动时灯泡变亮。
解析：本题考查滑动变阻器的作用及使用。由题意知，滑动变阻器的滑片向左滑动时，灯泡变亮，说明滑片向左滑动时，接入电路的电阻变小。因滑动变阻器的左下接线柱已接入电路，再将滑动变阻器的任一上边接线柱接入电路即可。
答案：如图所示。
连接滑动变阻器时应遵循“一上一下”的原则，同时根据题目中的要求，具体分析变化规律来确定导线的接线方式。
知识点三 变阻器的应用
变阻器的作用主要是通过调节其电阻值来改变电路中的电流。在实际电路中的主要应用有下面的几种情况。
1.电位器
某些家用电器音量调节的器件实质是一种变阻器，通常称为电位器。它通过机械式旋钮调节阻值的大小，其结构如图所示。可调节亮度的电灯，可调温度的电热毯、电饭锅等也都含有电位器。
2.数字电位器
数字电位器是用数字信号控制电阻的器件(集成电路)。它有耐震动、噪声小、寿命长、抗环境污染等重要优点，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。
图文助学
将电位器与滑动变阻器进行对比，会发现它们的实质都是通过改变接入电路的金属导体的长度来改变电阻。
【例3】(湖北黄冈中考)图甲为某可调节亮度台灯，图乙为其用于调光的电位器结构图，a、b、c是它的三个接线柱，a、c分别与弧形电阻丝的两端相连，b与金属滑片相连，转动旋钮，滑片在弧形电阻丝上同向滑动即可调节灯泡亮度。下列分析正确的是 ( )
A．电位器与灯泡并联
B．电位器是通过改变接人电路中电阻丝的长度来改变灯泡亮度的
C．若只将a、c接入电路，顺时针转动旋钮时灯泡变亮
D．若只将b、c接入电路，顺时针转动旋钮时灯泡变暗
解析：电位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路电阻的，B正确；要改变灯泡的亮度，电位器要与灯泡串联，A错误；若将a、c接入电路，则不能通过滑片的移动改变电位器接入电路的电阻，不能改变灯泡的亮度，C错误；若将b、c接入电路，顺时针转动旋钮时，接入电路的电阻丝长度变短，电路电阻变小，灯泡变亮，D错误。
答案：B
根据题意，寻找解题突破口，明确题干表达的意义，实践已掌握的知识，这是解决信息题的基本方法。
常考题型·巧突破
题型一滑动变阻器的接法
【例1】(四川凉山中考)在探究一个用电器中电流随电压变化的关系时，小明连接好的电路如图所示，闭合开关，发现电流表、电压表均有示数，调节滑动变阻器，电流表、电压表示数都不变化，小明连接的电路有不妥之处，改正的方法是 ( )
A．将导线K的a端移至接线柱A
B．将导线M的c端移至接线柱B
C．将导线M的c端移至接线柱D
D．将导线L的b端移至接线柱D
解析：将导线K的a端移至接线柱A时，滑动变阻器可以改变用电器两端的电压，但电压表测电源的电压，示数不变，不能进行实验探究，故A不可行；将导线M的c端移至接线柱B时，电压表测用电器两端的电压，通过移动滑片可以改变用电器两端的电压，可以进行实验探究，故B可行；将导线M的c端移至接线柱D时，移动滑动变阻器滑片不能改变用电器两端的电压，无法进行实验探究，故C不可行；将导线L的b端移至接线柱D时，滑动变阻器未接入电路，不能改变用电器两端的电压，无法进行实验探究，故D不可行。
答案：B
针对训练
1．一些实验仪器具有调节作用。 如图所示，滑动变阻器在电路中的接线方式不同，其中对电路能起调节作用的是 ( )
2．下图所示是学生实验中常用的滑动变阻器。当一根导线接在C接线柱时，要改变其接人电路中的电阻大小，另一根导线应接在接线柱 上，按你的接法，实验前滑片 P应移到 (选填“左”或“右”)端。
规律总结
弄清接法，秒懂滑动变阻器问题
滑动变阻器的接线方法是“一上一下”，根据电路中电流、电压、电阻的变化要求，对下面的两个接线柱进行选择，滑动变阻器上面的两个接线柱不论选哪一个，效果是一样的。
题型二 用滑动变阻器控制灯泡的亮度
【例2】(贵州黔西南中考)如图所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片从中间向右移动，下列说法正确的是 ( )
A．灯泡变亮，电流表示数变大，电压表示数变小
B．灯泡变亮，电流表示数变小，电压表示数不变
C．灯泡变暗，电流表示数变小，电压表示数变大
D．灯泡变暗，电流表示数变小，电压表示数不变
解析：由电路图知灯泡与滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流，电压表测电源电压，电源电压保持不变，所以滑动变阻器滑片移动，电压表示数不变；滑动变阻器滑片从中间向右移动，变阻器连入电路的阻值变大，所以灯泡变暗，电流表示数变小，D正确。
答案：D
规律总结
用滑动变阻器控制小灯泡的亮度
用滑动变阻器控制小灯泡的亮度时，滑动变阻器要与小灯泡串联。滑动变阻器接入电路的阻值变大时，电路中的电流变小，小灯泡变暗；滑动变阻器接入电路的阻值变小时，电路中的电流变大，小灯泡变亮。
针对训练
3．如图所示电路，当闭合开关s后，滑片P向右移动时，灯泡变亮的是 ( )
题型三 生活中的滑动变阻器
【例3】(内蒙古赤峰中考)下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，滑动变阻器的滑片和滑杆相连，滑杆可绕固定轴O转动，另一端固定着一个浮子。下列说法正确的是 ( )
A．油量变少，电流表示数不变
B．油量越少，电流表示数越大
C．油量越多，电流表示数越小
D．油量越多，电流表示数越大
针对训练
4．一位同学设计了一个风力测定仪，如图所示，0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是一段弧形电阻，P点是金属杆与弧形电阻相接触的点，电路中接有一个灯泡。测风力时，闭合开关s，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 ，灯泡L的亮度可以粗略地反映风力的大小；若要提高装置反映风力大小的性能，可采取的方法是 。
【审题能力培养】
第一步：明确实际电路中的哪部分相当于滑动变阻器。
滑杆及其连接的可变电阻R相当于滑动变阻器，并且滑杆以下部分的电阻是滑动变阻器接入电路的有效电阻。
第二步：判断滑片移动时，滑动变阻器的有效阻值变大还是变小。
油量增多时，浮子向上移动，推动滑杆顺时针转动，滑动变阻器的有效阻值变小；油量减少时，浮子向下移动，拉动滑杆逆时针转动，滑动变阻器的有效阻值变大。
第三步：结合电路特点和相关规律判断其他物理量的变化。
由于电路串联，当滑动变阻器的有效阻值变大时，电路中电流变小，A、B错误；当滑动变阻器的有效阻值变小时，电路中电流变大，C错误，D正确。
答案：D
易误易混·精辨析
易错点：错误判断滑动变阻器连入电路的部分
【例题】下图所示的电路，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻值 ( )
A．变大 B．变小
C．不变 D．无法判断
正解因为电阻丝BP段与金属杆PD段并联，所以电阻丝的PB段被短接，滑动变阻器连人电路的电阻丝为PA段。当P向右滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻丝PA段变长，故滑动变阻器连入电路中的电阻变大。
答案A
【防错妙招】没有分清滑动变阻器的哪部分电阻丝接入了电路，容易误认为PB段或AB段为连人电路的电阻丝，从而错选B或C。
判断电路中的滑动变阻器的阻值变化时，要弄清滑动变阻器的哪部分电阻丝被连入电路，还要看清滑动变阻器的滑片的移动方向。
高效训练·速提能
【基础必做】
1．当滑动变阻器的滑片P滑动时，接人电路的电阻发生变化的原因是 ( )
A．加在电阻丝两端的电压发生变化
B．电阻丝横截面积发生变化
C．连人电路的电阻丝长度发生变化
D．通过滑动变阻器的电流发生变化
2.如图所示，在M、N两点间接一滑动变阻器来控制灯泡的亮度，电路图的上方为滑动变阻器的结构示意图，要求变阻器的滑片向左滑动时，灯泡逐渐变亮，则变阻器连入电路的方式为 ( )
A．M接A，N接D
B．M接A，N接B
c．M接c，N接D
D. M接c，N接B
3.小明同学在做用滑动变阻器改变电路中电流的实验时，连接如图所示的电路，将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处，闭合开关s，发现无论怎样移动滑片P，小灯泡都不亮。接下来的操作，在以下步骤中最合理的是 ( )
A．断开开关S，更换灯泡重新实验
B．断开开关S，增加电池的节数重新实验
C．断开开关S，调节滑动变阻器观察小灯泡是否发光
D．观察电流表的示数是不是0，判断电路是否断路
4.滑动变阻器是通过改变接人电路中电阻丝的 来改变电阻的元件。一个滑动变阻器的铭牌上标有“100 Ω 2 A”的字样，其中“100 Ω”表示 ，“2 A”表示 。
【能力锤炼】
5．下图所示是某学生设计的模拟调光台灯的电路。闭合开关，灯泡发光后，无论如何移动回形针，发现灯泡亮度几乎不变，产生这一现象的原因可能是 ( )
A．灯泡被短接
B．电源短路
C．灯泡灯丝的阻值太小
D．金属丝的阻值太小
6.(多选)在收音机等电器中，有一种叫电位器的变阻器。电位器的外形及其内部构造如图所示，图中A、B、C三个焊接点相当于变阻器的三个接线柱。使用电位器时，下列说法正确的是 ( )
A．只把A和C接入电路，无法改变通过电位器的电流
B．只把A和B接入电路，无法改变通过电位器的电流
C将A、B接人电路同一点，C接电路另一点，可以改变通过电位器的电流
D．将B、C两接线柱接入电路，当滑片顺时针旋动时，电位器接人电路的电阻变大
7.下图是大型电子地磅的电路图。当称重物时，在压力作用下滑片P向下端滑动，变阻器连入电路中的电阻 ，电流表的示数 。这样把电流对应的质量显示在电流表的刻度盘上，就可以读出被称物体的质量。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
【素养提升】
8．综合作图——小雨房间的灯。
小雨的房间里，S为房间电路的总开关。当将单刀双掷开关S1拨到a处时，房间吸顶灯L1亮。学习时为了使光照强一些，再闭合开关S2，台灯L2也亮。当将S1拨到b处时，L1、L2都熄灭，可调节亮度的床头灯L3亮。
现给你一个电源、一个滑动变阻器、两个开关、一 个单刀双掷开关、三个灯泡和若干导线，请你设计上述电路，将电路图画在虚线框内。
本书参考答案
第4节变阻器
常考题型·巧突破
1.A解析：滑动变阻器连入电路中时，要“一上一 下”选用接线柱，故A选项符合要求。
2．A(B) 右(左) 解析：根据滑动变阻器的使用及调节方法可知，若一根导线接在C接线柱时，另一根导线应接在A(B)接线柱上；实验前，要将滑动变阻器的滑片滑至连入电路中电阻最大的那一端，即远离“下”接线柱的那一端，即右(左)端。
3．D解析：A选项中，滑动变阻器的滑片P向右移动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变大，电路中电流变小，灯泡变暗；B选项中，灯泡和滑动变阻器并联，二者互不影响，所以当滑片P向右移动时，灯泡的亮度不变；C选项中，闭合开关后，滑动变阻器被短接，不能起到改变电路电阻的作用；D选项中，当滑片P向右移动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，电路中的电流变大，灯泡变亮。
4．滑动变阻器 串联一个电流表(或与灯泡并联一个电压表)
解析：当金属杆Oc在弧形电阻AB上滑动时，弧形电阻AB连入电路的电阻大小发生改变，所以金属杆(r与弧形电阻AB组合在一起相当于一个滑动变阻器。当风吹受风板时，受风板带动0C摆动，从而改变了弧形电阻AB连入电路的电阻，电路中的电流发生改变，灯泡的亮度发生改变。在风力改变不大的情况下，灯泡的亮度变化不明显，要想准确反映风力的大小，可在电路中串联一个电流表(或与灯泡并联一个电压表)，通过电流表(或电压表)示数反映风力大小，从而提高装置的性能。
高效训练·速提能
1．C解析：滑动变阻器的滑片P滑动时，接入电路的电阻丝的长度发生变化，导致接入电路的电阻发生变化。
2．D解析：要使滑动变阻器的滑片向左滑动时，灯泡逐渐变亮，即电路中的电流变大，则须使变阻器连入电路中的电阻变小。滑片向左滑动时，连入电路中的电阻丝变短，电阻变小，则M一定要接C接线柱，N接A或B。
3．D解析：当电路发生断路故障时，更换灯泡或增加电池数量，灯泡同样不发光，故A、B均错误；断开开关S，调节滑动变阻器，灯泡同样不发光，故C错误；该电路为串联电路，闭合开关，灯泡不亮时，先观察电流表是否示数为0，如果示数为0，说明电路出现断路故障，需要检测出断路的位置，并进行处理，故D正确。
4．长度 接人电路的最大电阻为100Ω允许通过的最大电流为2 A解析：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。“100Ω 2 A”表示这个滑动变阻器接入电路的最大电阻是100Ω，允许通过的最大电流是2 A。
5．D解析：灯泡亮度几乎不变，说明灯泡中的电流变化太小，说明金属丝电阻太小。
6．AC解析：只把A和C接入电路，电位器相当于定值电阻，移动滑片，电路电阻不变，无法改变通过电位器的电流，故A正确。把A和B接入电路，接入了电阻丝的左半段，当滑片顺时针旋动时，电位器接入电路的电阻增大，电路中电流变小，故B错误。将A、B接入电路同一点，C接电路另一点，左半段电阻丝被短接，只接入右半段电阻丝，移动滑片能改变电路中的电阻，从而可以改变通过电位器的电流，故C正确。只将B、C两接线柱接入电路，接入了右半段电阻丝，当滑片顺时针旋动时，电位器接入电路的电阻变小，故D错误。
7．变小 变大 解析：当称重物时，在压力作用下滑片P向下端移动。由于滑动变阻器的下半部分连入电路，所以变阻器连入电路中的电阻变小，在电压一定时，电流变大。
8．如图所示。
解析：S为总开关．所以S在干路上，S1拨到a处，灯L1亮，再闭合开关S2，台灯L2也亮，说明L1和L2并联，且S2控制L2；S1拔至b处，L1、L2都熄灭，可调亮度的灯L3亮，可调亮度是由于串联了一个滑动变阻器。由此可设计整个电路。
教材参考答案
第4节变阻器
教材第68页【想想做做】
两个夹子靠近时灯泡变亮，远离时灯泡变暗。因为导体的电阻与长度成正比，接人电路中的铅笔芯越长，电阻越大。
教材第71页【动手动脑学物理】
1．连接电路如图所示。 在这个电路中要想使小灯泡越来越亮，变阻器的滑片应该向右滑动。
解析：要使滑动变阻器能够控制灯泡的亮度，需将滑动变阻器与灯泡串联，所以从电源正极开始依次将开关、滑动变阻器、灯泡串联起来即可；连接滑动变阻器时，要注意“一上一下”选用接线柱。
2．不能满足题目的要求。 因为连接滑动变阻器时，将电阻丝两端的接线柱连入了电路中。此时移动滑片，不能起到改变电阻的作用，灯泡的亮度也就不会发生变化。
3．D解析：根据“一上一下，远离一下；近下阻小，远下阻大”来判断。
4．越多。 理由：当电流表示数越大时，说明滑动变阻器连人电路中的电阻越小，说明滑杆使滑片越往下，则浮子越往上，表示油箱中的油量越多。