训练9 滑动变阻器的取值范围（含答案） 2023-2024学年沪科版九年级物理全一册

训练9　滑动变阻器的取值范围
影响电路安全的因素：①电压表、电流表量程；②小灯泡参数；③滑动变阻器规格等。
问题　如图所示，电源电压恒为4.5 V，电压表量程为“0～3 V”，电流表量程为“0～0.6 A”，滑动变阻器规格为“15 Ω　2 A”，小灯泡标有“3.0 V　0.5 A”的字样(灯丝电阻不变)。在电路安全的情况下，求滑动变阻器阻值的变化范围。
【思维路径】
请写出解题过程：
1．标有“5 Ω　0.8 A”的定值电阻R1和标有“20 Ω　0.5 A”的滑动变阻器R2连接在如图所示的电路中，其中电源电压为4.5 V，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～3 V。闭合开关，在保证电路安全的情况下，下列说法正确的是(　　)
A．电路中允许通过的最大电流为0.8 A
B．电流表的示数变化范围是0.5～1.8 A
C．电压表的示数变化范围是2～3 V
D．滑动变阻器的阻值调节范围是9～15 Ω
2．在如图所示的电路中，已知电源电压为4.5 V且保持不变，电压表的量程为0～3 V，电流表的量程为0～0.6 A，定值电阻R1标有“2.5 V　5 Ω”字样，滑动变阻器R2标有“10 Ω　1 A”字样。在保证电路安全的前提下，下列判断正确的是(　　)
A．电路中允许通过的最大电流为0.6 A
B．滑动变阻器允许调节的最小阻值为4 Ω
C．电压表的示数变化范围为1.5～3 V
D．当滑片向右滑动时，电压表和电流表的示数之比变大
3．【利用电压表测量小灯泡电阻】标有“2 V　0.5 A”字样的小灯泡(灯丝电阻不变)和标有“20 Ω　1 A”字样的滑动变阻器连接在如图所示的电路中。已知电源电压为6 V，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～3 V。闭合开关，移动滑动变阻器滑片，电流表、电压表示数的变化范围分别是多少？
训练9　滑动变阻器的取值范围
【经历发现过程】
15 Ω；0～3 V；电压表示数为3 V；0～0.6 A；0.5 A；2 A；0.5 A
解：小灯泡的电阻RL＝＝＝6 Ω。电流表量程为0～0.6 A，滑动变阻器允许通过的最大电流为2 A，小灯泡的额定电流为0.5 A，故当电路中电流为0.5 A时，滑动变阻器接入电路的阻值最小，电路总电阻最小，R总min＝＝＝9 Ω。滑动变阻器接入电路最小阻值为Rmin＝R总min－RL＝9 Ω－6 Ω＝3 Ω。当电压表示数为最大值3 V时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，此时小灯泡两端电压为UL′＝U0－UV＝4.5 V－3 V＝1.5 V，电路中电流为I＝＝＝0.25 A，滑动变阻器接入电路的最大阻值为Rmax＝＝＝12 Ω。所以滑动变阻器的取值范围为3～12 Ω。
【规律应用】
1．C　点拨：标有“5 Ω　0.8 A”的定值电阻和标有“20 Ω
0．5 A”的滑动变阻器串联在电路中，由于串联电路中各处的电流相等，且电流表的量程为0～0.6 A，所以，电路中的最大电流为Imax＝I滑大＝0.5 A，即电路中允许通过的最大电流为0.5 A，故A错误；
电路中的最小总电阻：R总min＝＝＝9 Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
则滑动变阻器接入电路中的最小阻值：
R滑min＝R总min－R1＝9 Ω－5 Ω＝4 Ω；
滑动变阻器两端的最小电压为：
U滑min＝ImaxR滑min＝0.5 A×4 Ω＝2 V，即电压表的示数最小为2 V；
当滑动变阻器的全部电阻接入电路中时，此时电路中的电流：Imin＝＝＝0.18 A，
此时滑动变阻器两端的电压：Umax＝IminR滑max＝0.18 A×20 Ω＝3.6 V＞3 V，
所以，滑动变阻器接入电路中的电阻不能为20 Ω，
则滑动变阻器两端的最大电压应为3 V，所以，电压表示数的变化范围是2～3 V，故C正确；
因串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和，
定值电阻两端的最小电压为：U1min＝U－U滑max＝4.5 V－3 V＝1.5 V，
电路中的最小电流为：Imin′＝＝＝0.3 A，则电流表示数的变化范围是0.3～0.5 A，故B错误；
滑动变阻器接入电路中的最大电阻为：
R滑max′＝＝＝10 Ω，
则滑动变阻器阻值变化范围是4～10 Ω，故D错误。
2．B　点拨：由电路图知，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流。定值电阻R1允许通过的最大电流为：I1大＝＝＝0.5 A，因串联电路中各处的电流相等，且电流表量程为0～0.6 A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1 A，所以，电路中的最大电流I大＝I1大＝0.5 A，即电路中电流不超过0.5 A，故A错误；当R1两端的电压最大为2.5 V时，变阻器接入电路中的电阻最小，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，变阻器两端的最小电压：U2＝U－U1大＝4.5 V－2.5 V＝2 V，由I＝可得，变阻器接入电路中的最小阻值：R2小＝＝＝4 Ω，故B正确；当变阻器接入电路中的电阻最大时，电压表的示数最小，电路中的电流最小，此时电路中的最大总电阻：R总大＝R1＋R2＝5 Ω＋10 Ω＝15 Ω，则电路中的最小电流：I小＝＝＝0.3 A，由I＝可得，电压表的最小示数为：U1小＝I小R1＝0.3 A×5 Ω＝1.5 V，则电压表示数的变化范围为1.5～2.5 V，故C错误；电压表和电流表的示数之比等于R1的阻值，由于R1的阻值不变，所以当滑片向右滑动时，电压表和电流表的示数之比不变，故D错误。
3．解：由灯泡铭牌信息可得，灯泡的额定电压为2 V。电压表量程为0～3 V，所以电压表最大示数为2 V；灯泡的额定电流为0.5 A，电流表量程为0～0.6 A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1 A，所以电路中最大电流为0.5 A，灯泡的电阻R＝＝＝4 Ω；当滑动变阻器接入电路的阻值最大时，电路中电流最小，由欧姆定律可得，最小电流I最小＝＝＝0.25 A，此时灯泡两端的电压也为最小值，其值为U最小＝I最小R＝0.25 A×4 Ω＝1 V。电流表示数变化的范围为0.25～0.5 A，电压表示数变化的范围为1～2 V。