第十六章 电压 电阻 第4节变阻器(知识点与考点解析+跟踪训练)(同步学案)

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名称 第十六章 电压 电阻 第4节变阻器(知识点与考点解析+跟踪训练)(同步学案)
格式 zip
文件大小 3.0MB
资源类型 试卷
版本资源 人教版
科目 物理
更新时间 2018-08-07 18:37:34

文档简介

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第4节:变阻器知识点与考点解析(人教版)
1.变阻器:能改变接入电路中电阻大小的元件。常见的变阻器可分为滑动变阻器和电阻箱。
2.滑动变阻器
(1)构造:由瓷筒、线圈、滑片、金属棒、接线柱组成;变阻原理:通过改变接入电路中的电阻线的长度来改变电阻,如图(1)所示。
图(1)滑动变阻器
(2)原理:改变接入电路中电阻线的长度来改变电阻。
(3)作用:通过改变接入电路中的电阻来改变电路中的电流和电压。
(4)铭牌:如一个滑动变阻器标有“50Ω、2A”表示的意义是最大阻值是50Ω,允许通过的最大电流是2A。
(5)正确使用:①应串联在电路中使用;②接线要“一上一下”;③通电前应把阻值调至最大的地方。
3.电阻箱:是能够表示出电阻值的变阻器,如图(2)所示,图(3)是变阻箱的面板。
图(2) 图(3)
(1)原理:通过改变连入电路的电阻线的长度来改变电阻。
(2)优点:能够直接读出连入电路的电阻值;
缺点:不能连续地改变连入电路的电阻值。
(3)读数方法:旋盘下面的“△”所对应的示数乘以相应的倍数之和。
1.考点解析
电磁学是物理的重点内容,在整个物理学科中占据非常重要的地位;所以,如何做好电磁学的复习,在中考物理中显得非常重要。电磁学涵盖的知识面宽,具有考点多、问题方式多样、分值高、题目种类多等特点。纵观历年中考试卷,涉及到电磁学考题,少则4、5道题,多则可达12道题;试题类型有选择题、填空题、作图题、简答题、实验探究题、计算题等;一般情况下,压轴题(计算题)必有一道此部分试题,并且分值很高,一般在8分—12分之间。从整张试卷看,电磁学内容所占分值在25分到40分之间,所占比例高的可达45%,平均比例为38%;由此可见其重要性。
变阻器本章重点,也是中考中的热点,是每年中考中必考的内容。从历年考试试题看,主要涉及到的考点有:变阻器工作原理、使用方法、作用、判断变阻情况,变阻器阻值变化引起的动态电路分析,相关计算等。很多常规考题都是围绕这些考点进行考查的。本节主要知识点有:滑动变阻器的工作原理、变阻器接入电路方法、滑动变阻器变化对电路影响等。
2.中考题型分析
纵观各地中考考纲和近三年考卷,对本节内容的考查在中考试卷中仍会出现,主要考查题型有选择题、填空题、简单计算题等。考查方式常见的有作图、简单计算、分析和判断;有的也经常和其他相关知识点结合,但本节作为电磁学重点,需要很好地掌握和对待。
3.考点分类:考点分类见下表
考点分类 考点内容 考点分析与常见题型
常考热点 变阻器阻值变化分析 选择题居多,考查阻值变化对电路影响的分析能力
变阻器阻值变化有关计算 选择题、填空题居多,考查阻值变化引起的电路变化,考查学生分析、计算问题能力
一般考点 变阻器的连接 选择题、作图题居多,考查正确使用变阻器和变阻器的连接
冷门考点 对变阻器的认识 选择题居多,考查常见变阻器的分类和特点
★考点一:滑动变阻器的应用
◆典例一:(2018·潍坊)如图是实验电路连接完毕后,滑动变阻器接入电路的四种情形,已经可以闭合开关进行实验的是(  )。
A B C D
【考点】滑动变阻器的连接。
【解析】根据滑动变阻器的使用规则可知,滑动变阻器的接法是一上一下的原则;在闭合开关前,应将滑动变阻器阻值应调至最大,故A正确,BCD错误。
故选A。
◆典例二:(2018·菏泽)用干电池组作为电源的电路计算题中,常有“电源电压保持不变”这句话,小丽对此产生质疑。她想探究电路中电阻值改变时,电源电压是否真的不变。请你替她设计一个探究方案,简要说明探究方法。
【解析】要研究电路中电阻值改变时,电源电压是否真的不变,可选择滑动变阻器使电路中电阻变化,电源两端并联电压表,通过电压表的示数判断电源电压是否改变。
实验步骤:
设计电路图:
①按图连接电路;
②将滑片调至最左端,闭合开关;
③多次调整滑动变阻器的滑片,改变电路中的电阻和电流,记录每次电压表的示数;
分析结论:通过比较每次电压表的示数,得出结论,即如果电压表示数没有变化,说明“电源电压保持不变”;如果电压表示数有变化,说明电源电压保持不变的方法是不够准确的。
【答案】见解析。
★考点二:滑动变阻器变化引起的动态电路分析
◆典例一:(2018·舟山)如图是未连接完整的电路,若要求闭合开关后,滑动变阻器的滑片P向左移动时,灯泡变亮。则下列接法符合要求的是( )。
A.M接A,N接D B.M接B,N接C C.M接A,N接B D.M接C,N接D
【考点】电路的动态分析、滑动变阻器的接法。
【解析】灯泡变亮,表明通过灯泡的电流变大,即电路中的电阻减小;根据滑动变阻器的滑片P的移动方向判定其接法。
【解答】灯泡变亮,表明通过灯泡的电流变大,即电路中的电阻减小,故滑动变阻器的滑片P向左移动时,其接入的电阻是减小的,则滑片左侧的电阻丝应接入电路(即一定要接A接线柱),滑动变阻器采用“一上一下”的接法,故M接A,N接D。
故选A。
◆典例二:(2018·怀化)如图所示,当滑片向左滑动时连入电路的电阻变大的是( )。
【解析】滑动变阻器使用时,接线柱的选取要一上一下。滑动变阻器接入电路中电阻的大小取决于电阻丝接入电路的长度,要使滑片向左滑动时连入电路的电阻变大,就要使电阻丝接入电路的长度变长,由此入手分析。
【解答】A.滑动变阻器的左下方接线柱和左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A不符合题意;
B.滑动变阻器的两个上方接线柱接入电路中,此时滑动变阻器接入电路的电阻为零且不变,故B不符合题意;
C.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C不符合题意;
D.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D符合题意。
故选D。
1.(2018·河北)如图所示,电源电压不变,a、b、c为电流表或电压表。只闭合S1时,a表无示数,b表有示数。S1、S2都闭合时,滑片P向右滑动,c表的示数不变。下列判断正确的是( )。
A. a表是电压表;
B. 先闭合开关S1,再闭合S2,电路中的总电流变大;
C. 只闭合S1,P向右移动,R2两端的电压变化量与电流变化量的乘积大于其电功率的变化量;
D. 开关均闭合,电路的总功率为P1;若将c表换成另一种电表,再闭合S1、S2,电路的总功率为P2,则P2 > P1
2.(2018 广安)如图所示的电路,闭合开关后,当滑片P向右移动时,下列说法正确的是(  )。
A.灯泡L变暗; B.电压表示数变小;
C.电流表A1示数变大;D.整个电路消耗的总功率变小
3.(2018·德阳)如图所示,电源的电压不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向左端移动过程中,下列说法正确的是(  )。
A.电流表A的示数减小,电压表V的示数增大;
B.电流表A的示数增大,电压表V的示数减小;
C.电流表A和电压表V的示数都减小;
D.电流表A和电压表V的示数都增大
4.(2018·滨州)如图所示的电路中,电源电压恒定不变,R1为定值电阻,闭合开关S,在滑动变阻器的滑片P向右滑动的过程中,下列四个选项中,判断正确的是(  )。
A.电流表、电压表的示数均变小; B.电流表、电压表的示数均变大;
C.电流表示数变大、电压表示数变小;D.电压表与电流表示数的比值变小
5.(2018 达州)如图所示电路,电源电压不变,闭合开关S,当滑片P置于变阻器的B端时,电压表的示数为6V,在10s内定值电阻R1产生的热量为36J;当滑片P置于变阻器的中点时,电压表的示数变化了2V。下列结果正确的是(  )。
A.R1先后两次消耗的电功率之比为3:4;
B.滑动变阻器R2的最大阻值为10Ω;
C.电源电压为10V;
D.R1的阻值为20Ω
6.(2018·滨州)如图甲电路中,电源电压保持不变,R1是定值电阻。当开关S闭合,滑动变阻器R2的滑片P由a端移动到b端,两电表示数变化关系如图乙所示,则下列说法中正确的是(  )。
A.电源电压为14V;
B.R2的最大阻值是30Ω;
C.滑片P由a向b恰好移动三分之一长度时R1的电功率为1.25W;
D.滑片P在a端时,2分钟内R2消耗的电能是144J
7.(2018·河北)如图所示,电源电压不变,小灯泡L的额定电压为10 V,滑动变阻器R1的规格为“10Ω、1A”。 闭合开关,当滑片P置于距左端三分之一处,灯泡正常发光,电流表指针满偏,电表表盘如图所示。
(1) 求灯泡的额定功率___和电源电压____。
(2)用定值电阻R2替代小灯泡,再将另一电压表V2接入电路,其它部分电路连接不变。闭合开关,当滑片P置于某一位置时,两个电压表指针偏转的角度相同,且表V2示数大于表V1的示数,两种电表指针偏转角度之比为2:1。求R2可能的阻值____
8.(2018 达州)如图所示,电源电压保持不变,电阻R1为20Ω,小灯泡L标有“6V 3W”字样。闭合S,断开S1、S2,滑动变阻器滑片P移至最右端时,小灯泡L恰好正常发光;闭合S、S1、S2,滑片P移至最左端时,电路消耗的总功率为5.4W,忽略小灯泡电阻随温度的变化,则小灯泡L的电阻为   Ω,滑动变阻器的最大阻值为   Ω;闭合S,断开S1、S2,移动滑片P,使滑动变阻器的电功率为0.72W时,电流表的示数为   A。
9.(2018·成都)如图所示,电源电压保持不变,灯泡上标有“12V、6W”,定值电阻R1=120Ω,滑动变阻器R2上标有“50Ω、1A”,电压表的量程选用“0-3V”。 断开S2,闭合S和S1,滑片P移到B点,灯泡刚好正常发光。
(1)将滑片P移到B端,三个开关都闭合,1min电路消耗的电能是多少?
(2)断开S1,闭合S和S2,在安全前提下,调节滑片P的过程中,电路消耗的最小功率是多少?
10.(2018 枣庄)如图所示,电源电压保持12V不变,小灯泡L上标有“6V、3W”字样,滑动变阻器最大电阻值R=48Ω,闭合开关,若不考虑灯丝电阻随温度的变化,下列说法正确的是(  )。
A.要使电压表的示数增大1V,小灯泡L两端的电压就会减小1V;
B.小灯泡L的最小实际电功率为0.6W;
C.当滑片P移到变阻器的中点时,小灯泡L正常发光;
D.当滑片P移到最右端时,通电10s滑动变阻器消耗的电能是19.2J
跟踪训练解析
1.(2018·河北)如图所示,电源电压不变,a、b、c为电流表或电压表。只闭合S1时,a表无示数,b表有示数。S1、S2都闭合时,滑片P向右滑动,c表的示数不变。下列判断正确的是( )。
A. a表是电压表;
B. 先闭合开关S1,再闭合S2,电路中的总电流变大;
C. 只闭合S1,P向右移动,R2两端的电压变化量与电流变化量的乘积大于其电功率的变化量;
D. 开关均闭合,电路的总功率为P1;若将c表换成另一种电表,再闭合S1、S2,电路的总功率为P2,则P2 > P1
【解析】根据开关的断开和闭合情况判断电路的连接方式,再根据电表有无示数判断是什么电表,再根据欧姆定律和电功率公式判断电流和电功率的变化。
解答:A、只闭合S1时,a、b两表串联,由a表无示数,b表有示数,可以判断a是电流表b是电压表,S1、S2都闭合时,R2和滑动变阻器R3被电流表a短路,滑片P向右滑动,c表的示数不变,所以c是电压表,故A错误;
B、先闭合开关S1,R1、R2和滑动变阻器R3串联,总电阻为三者之和,再闭合S2时,R2和滑动变阻器R3被电流表a短路,根据可知,电路中的总电流变大,故B正确;
C、只闭合S1时,R1、R2和滑动变阻器R3串联,滑片P向右移动时,接入电路中的电阻变小,由串联电路的分压原理知,R3两端电压变小,R2两端电压变大,再根据串联电路的电流特点,就可知道R2两端的电压变化量与电流变化量比值不变,再根据电功率公式可知,R2两端的电压变化量与电流变化量的乘积等于其电功率的变化量,故C错误;
D、 开关均闭合,R2和滑动变阻器R3被电流表a短路,电路的总功率为,由A可知,c原来是是电压表,现换成电流表,再闭合S1、S2,电路变成了R1、R2和滑动变阻器R3并联,总电阻小于R1,再根据公式可知P2 > P1,故D正确;
根据以上分析故选BD。
【答案】BD。
2.(2018 广安)如图所示的电路,闭合开关后,当滑片P向右移动时,下列说法正确的是(  )。
A.灯泡L变暗; B.电压表示数变小;
C.电流表A1示数变大;D.整个电路消耗的总功率变小
【解析】由电路图可知,灯泡L与电阻R并联,电压表测电源的电压,电流表A1测干路电流,电流表A2测L支路的电流,根据电源的电压可知滑片移动时电压表示数的变化,根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知滑片移动时通过L的电流和实际功率不变,根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知通过R的电流变化,根据并联电路的电流特点可知干路电流的变化,根据P=UI可知电路总功率的变化。
【解答】由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R并联,电压表V测电源的电压,电流表A1测干路电流,电流表A2测L支路的电流。
因电源的电压不变,所以,滑片移动时,电压表的示数不变,故B错误;
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,滑片移动时,通过L的电流和实际功率不变,即L的亮度不变,故A错误;
当滑片P向右移动时,变阻器接入电路中的电阻变大,由I=可知,通过R的电流变小,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流变小,即电流表A1的示数变小,故C错误;
由P=UI可知,整个电路消耗的总功率变小,故D正确。
故选D。
3.(2018·德阳)如图所示,电源的电压不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向左端移动过程中,下列说法正确的是(  )。
A.电流表A的示数减小,电压表V的示数增大;
B.电流表A的示数增大,电压表V的示数减小;
C.电流表A和电压表V的示数都减小;
D.电流表A和电压表V的示数都增大
【考点】电路的动态分析。
【解析】由电路图可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表V测滑动变阻器两端的电压,电流表A测电路中的电流,根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化和定值电阻两端的电压变化,利用串联电路的电压特点求出电压表示数的变化。
【解答】由电路图可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表V测滑动变阻器两端的电压,电流表A测电路中的电流,将滑动变阻器的滑片P向左端移动过程中,接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,由I=可知,电路中的电流变大,即电流表A的示数增大,故AC错误;
由U=IR可知,定值电阻两端的电压变大,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,滑动变阻器两端的电压变小,即电压表V的示数减小,故B正确、D错误。
故选B。
4.(2018·滨州)如图所示的电路中,电源电压恒定不变,R1为定值电阻,闭合开关S,在滑动变阻器的滑片P向右滑动的过程中,下列四个选项中,判断正确的是(  )。
A.电流表、电压表的示数均变小; B.电流表、电压表的示数均变大;
C.电流表示数变大、电压表示数变小;D.电压表与电流表示数的比值变小
【考点】动态电路分析。
【解析】由电路图可知,R1与滑动变阻器串联,电压表测变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。ABC、在滑动变阻器的滑片P向右滑动的过程中,变阻器接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,由I=可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大,由U=IR可知,R1两端的电压变大,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以变阻器两端的电压变小,即电压表的示数变小,故AB错误、C正确。D、电压表与电流表的比值等于滑动变阻器的阻值,因为滑动变阻器的阻值变小,所以电压表与电流表的示数比值变小,故D正确。故选CD。
5.(2018 达州)如图所示电路,电源电压不变,闭合开关S,当滑片P置于变阻器的B端时,电压表的示数为6V,在10s内定值电阻R1产生的热量为36J;当滑片P置于变阻器的中点时,电压表的示数变化了2V。下列结果正确的是(  )。
A.R1先后两次消耗的电功率之比为3:4;
B.滑动变阻器R2的最大阻值为10Ω;
C.电源电压为10V;
D.R1的阻值为20Ω
【解析】由电路分析可知,R1与滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压;由滑片的移动和电压表示数变化可知滑片滑到B点时电压表的示数,则由欧姆定律可表示出滑片在不同位置时滑动变阻器两端的电压与电源电压电阻间的关系,联立可解得R1与R2最大值之间的关系及电源的电压; 由功率公式可求得R1的阻值,则可求得R2的最大阻值;最后由功率公式分别求得R1先后两次消耗的电功率,即可求得比值。
【解答】由电路图可知,R1与滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压;
当滑片在B端时,由欧姆定律可知,电流中的电流:I1=,
则滑动变阻器两端的电压(电压表的示数):U2=I1×R2==6V﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
由题意知,当滑片滑到中点处时,滑动变阻器接入电阻变小,变阻器分得电压变小,即电压表示数应减小,所以,滑片滑到中点时,滑动变阻器两端电压为U2′=6V﹣2V=4V;
同理可得,滑动变阻器两端的电压(电压表的示数):
U2′==4V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
①:②可得:=,解得R1=R2﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
将③代入①:==6V,
可得电源电压:U=12V,故C错误;
当滑片滑到B端时,R1两端电压为:U1=U﹣U2=12V﹣6V=6V;
由Q=t=36J可得:R1=×10s=10Ω,故D错误;
因R2=R1,所以变阻器R2的最大阻值为10Ω,故B正确;
滑片在中点时,R1两端的电压为U1′=U﹣U2′=12V﹣4V=8V,
则R1先后两次的电压之比为:==,
由P=可得R1先后两次消耗的电功率之比:====,故A错误。故选B。
6.(2018·滨州)如图甲电路中,电源电压保持不变,R1是定值电阻。当开关S闭合,滑动变阻器R2的滑片P由a端移动到b端,两电表示数变化关系如图乙所示,则下列说法中正确的是(  )。
A.电源电压为14V;
B.R2的最大阻值是30Ω;
C.滑片P由a向b恰好移动三分之一长度时R1的电功率为1.25W;
D.滑片P在a端时,2分钟内R2消耗的电能是144J
【解析】A、由图甲知,当滑片在b端时,滑动变阻器接入电路中的电阻为0Ω,电路为R的简单电路,电路中的电阻最小,电流最大,由图象乙知,电源的电压:U=U1=10V,故A错误;
此时电路中的电流:I=0.5A,根据欧姆定律可得,R1的阻值:R1===20Ω;B、当滑片位于a端时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电压表V的示数最小,电路中的电流最小,由图象知,此时U1'=4V,电路中电流I'=0.2A,由串联电路特点和欧姆定律可得,R2的最大阻值:R2====30Ω,故B正确;
C、P由a向b恰好移动三分之一长度时,则R2的接入电路中,此时电路中电流:I″===0.25A,所以R1的电功率:P1=I″2R1=(0.25A)2×20Ω=1.25W,故C正确;
D、P在a端时,由B项解答可知电路中电流I'=0.2A,此时U1'=4V,则2分钟内R2消耗的电能:W2=U2I't=(10V﹣4V)×0.2A×120s=144J,故D正确。
故选BCD。
7.(2018·河北)如图所示,电源电压不变,小灯泡L的额定电压为10 V,滑动变阻器R1的规格为“10Ω、1A”。 闭合开关,当滑片P置于距左端三分之一处,灯泡正常发光,电流表指针满偏,电表表盘如图所示。
(1) 求灯泡的额定功率___和电源电压____。
(2)用定值电阻R2替代小灯泡,再将另一电压表V2接入电路,其它部分电路连接不变。闭合开关,当滑片P置于某一位置时,两个电压表指针偏转的角度相同,且表V2示数大于表V1的示数,两种电表指针偏转角度之比为2:1。求R2可能的阻值____
【解析】(1)由图知,闭合开关时,灯与变阻器串联,电压表测变阻器两端电压,电流表测电路中电流,P在距左端1/3处时,灯正常发光,电流表满偏,根据变阻器规格可知电流表量程和读数,由计算灯泡的额定功率,由计算变阻器两端电压,从而计算出电源电压;(2)用定值电阻R2替代小灯泡,R2与变阻器R1串联,根据电压表偏转角度相同,V2示数大于表V1的示数确定电压表量程和读数,由两种电表偏转角度2:1判断电流表可能示数,从而根据电路特点和欧姆定律计算R2可能的阻值。
解答:(1)由电路图知,闭合开关时,L与变阻器R1串联,电压表测R1两端电压,电流表测电路中电流,P在距左端1/3处时(连入电路的阻值为,灯正常发光,电流表满偏,因为变阻器允许通过的最大电流为1A,所以电流表使用的是0-0.6A量程,所以此时,由可得,灯泡的额定功率:,由欧姆定律可得,变阻器R1两端电压:,所以电源电压

(2)用定值电阻R2替代小灯泡,R2与变阻器R1串联,其它部分电路连接不变,
①若电压表V2并联在R2两端,如图所示:
两个电压表指针偏转的角度相同,且V2示数大于表V1的示数,所以V2使用0-15V量程,V1使用0-3V量程,且U2=5U1,所以,,电压表偏转2大格,两种电表指针偏转角度之比为2:1,若电流表偏转是电压表偏转的2倍,则电流表示数为0.4A,所以,若电压表偏转是电流表的2倍,则电流表示数为0.2A,所以;
②若电压表V2并联在电源两端,如图所示:
则:U2=12V,则,电压表的指针偏转了24小格,若电流表偏转是电压表偏转的2倍,即电流表偏转48小格,不可能;若电压表偏转是电流表的2倍,即电流表偏转12格,则电流表示数为,由串联电路特点和欧姆定律可得:。
答:(1)灯泡的额定功率为6W,电源电压为12V;(2)若电压表V2并联在R2两端,R2可能25Ω或50Ω;若电压表V2并联在电源两端,R2为40Ω。
【答案】(1)6W;(2)12V;(3)40 Ω或50Ω。
8.(2018 达州)如图所示,电源电压保持不变,电阻R1为20Ω,小灯泡L标有“6V 3W”字样。闭合S,断开S1、S2,滑动变阻器滑片P移至最右端时,小灯泡L恰好正常发光;闭合S、S1、S2,滑片P移至最左端时,电路消耗的总功率为5.4W,忽略小灯泡电阻随温度的变化,则小灯泡L的电阻为   Ω,滑动变阻器的最大阻值为   Ω;闭合S,断开S1、S2,移动滑片P,使滑动变阻器的电功率为0.72W时,电流表的示数为   A。
【解析】(1)闭合S,断开S1、S2,滑动变阻器滑片P移至最右端时,电路为小灯泡L的简单电路,且小灯泡L恰好正常发光,故可判断电源电压,同时据灯泡正常发光,据P=可计算小灯泡的电阻;(2)闭合S、S1、S2,滑片P移至最左端时,小灯泡发生短路,定值电阻R1与滑动变阻器R的最大阻值并联;根据电路消耗的总功率为5.4W,可计算出总电流,进而利用欧姆定律可以计算出R1的电流,进而计算出滑动变阻器R 的电流,据R的电流和电压,结合欧姆定律可以计算R电阻。(3)闭合S,断开S1、S2,移动滑片P,灯泡和滑动变阻器串联,使滑动变阻器的电功率为0.72W时,设此时电流表的示数为I,根据UL+U滑=U列出方程解答即可。
【解答】(1)闭合S,断开S1、S2,滑动变阻器滑片P移至最右端时,电路为小灯泡L的简单电路,且小灯泡L恰好正常发光,则电源电压U=U额=6V;
由P=可得,小灯泡的电阻:RL===12Ω;
(2)闭合S、S1、S2,滑片P移至最左端时,小灯泡发生短路,定值电阻R1与滑动变阻器R的最大阻值并联;
电路消耗的总功率为5.4W,由P总=U总I总可得干路中的电流:I总===0.9A;
通过R1的电流:I1===0.3A;
由并联电路的电流特点可得,通过滑动变阻器的电流:I滑=I总﹣I1=0.9A﹣0.3A=0.6A;
则滑动变阻器的最大电阻:R滑大===10Ω;
(3)闭合S,断开S1、S2,移动滑片P,灯泡和滑动变阻器串联,
由题知,移动滑片使滑动变阻器的电功率为0.72W,设此时电流表的示数为I,
由P=UI可得,此时滑动变阻器两端的电压:U滑=,
灯泡两端的电压:UL=IRL,
根据串联电路的电压特点可得:UL+U滑=U,即IRL+=U,
带入数据得:I×12Ω+=6V,
化简得2I2﹣I+0.12=0,解方程得:I=0.2A或0.3A,
当滑片移至最左端时,电流最小为I最小==≈0.27A,
所以I=0.2A舍去,I只能取0.3A,即电流表示数为0.3A。
故答案为:12;10;0.3。
9.(2018·成都)如图所示,电源电压保持不变,灯泡上标有“12V、6W”,定值电阻R1=120Ω,滑动变阻器R2上标有“50Ω、1A”,电压表的量程选用“0-3V”。 断开S2,闭合S和S1,滑片P移到B点,灯泡刚好正常发光。
(1)将滑片P移到B端,三个开关都闭合,1min电路消耗的电能是多少?
(2)断开S1,闭合S和S2,在安全前提下,调节滑片P的过程中,电路消耗的最小功率是多少?
【解析】(1)断开S2,闭合S和S1,滑片P移到B端,电路为灯泡的简单电路,因灯泡刚好正常发光,所以可知电源电压等于小灯泡的额定电压,即U=UL额=12V;
将滑片P移到B端,三个开关都闭合,灯泡L和R1并联,因并联电路中各支路两端的电压等于电源电压,所以此时灯泡仍然正常发光,即PL=6W,
则lmin内电路消耗的电能:
W=WL+WR=PLt+t=6W×1×60s+×60s=360J+72J=432J;
(2)断开S1,闭合S和S2,R1与滑动变阻器R2串联,电压表测变阻器两端的电压,电压表的量程选用“0~3V”,当电压表示数最大为3V时,由串联分压规律可知,滑动变阻器接入电阻值最大,
因串联电路电流处处相等,所以根据欧姆定律可得: =,
即=,
解得变阻器接入电路的最大阻值:R2=40Ω;
则电路中的最小电流:Imin===0.075A,
所以电路消耗的最小功率:Pmin=UImin=12V×0.075A=0.9W。
答:(1)将滑片P移到B端,三个开关都闭合,lmin内电路消耗的电能是432J;(2)断开S1,闭合S和S2,在安全前提下,调节滑片P的过程中,电路消耗的最小功率是0.9W。
10.(2018 枣庄)如图所示,电源电压保持12V不变,小灯泡L上标有“6V、3W”字样,滑动变阻器最大电阻值R=48Ω,闭合开关,若不考虑灯丝电阻随温度的变化,下列说法正确的是(  )。
A.要使电压表的示数增大1V,小灯泡L两端的电压就会减小1V;
B.小灯泡L的最小实际电功率为0.6W;
C.当滑片P移到变阻器的中点时,小灯泡L正常发光;
D.当滑片P移到最右端时,通电10s滑动变阻器消耗的电能是19.2J
【解析】由电路图可知,闭合开关后,滑动变阻器R与灯泡L串联,电压表测灯泡L两端的电压。(1)电压表示数的变化和灯泡两端的电压变化相同;(2)知道灯泡的额定电压和额定功率,根据P=UI=求出灯泡的电阻,当滑片P移到最右端时,接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,小灯泡的实际功率最小,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的最小电流,利用P=I2R求出小灯泡L的最小实际电功率,再利用W=UIt=I2Rt求出通电10s滑动变阻器消耗的电能;(3)当滑片P移到变阻器的中点时,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流,利用P=I2R求出小灯泡L的实际功率,然后与灯泡的额定功率相比较确定是否正常发光。
【解答】由电路图可知,闭合开关后,滑动变阻器R与灯泡L串联,电压表测灯泡L两端的电压。
(1)由电压表测灯泡L两端的电压可知,电压表的示数增大1V,小灯泡L两端的电压就会增大1V,故A错误;
(2)由P=UI=可得,灯泡的电阻:RL===12Ω,
当滑片P移到最右端时,接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,小灯泡的实际功率最小,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中的最小电流:I===0.2A,
则小灯泡L的最小实际电功率:PL小=I2RL=(0.2A)2×12Ω=0.48W,故B错误;
通电10s滑动变阻器消耗的电能:WR=I2Rt=(0.2A)2×48Ω×10s=19.2J,故D正确;
(3)当滑片P移到变阻器的中点时,
电路中的电流:I′===A,
此时灯泡的实际功率:PL′=(I′)2RL=(A)2×12Ω≈1.33W<3W,
所以,此时灯泡不能正常发光,故C错误。
故选D。
知识点精析
考点概览
典例精析
跟踪训练
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第4节:变阻器跟踪训练(附解析)
一、选择题
1.如图所示,在保证安全的情况下,肯定能用滑动变阻器调节小灯泡由亮到灭的是( )。
A. B. C.D.
2.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S后,将滑动变阻器滑片向右移动时,以下说法不正确的是( )。
A.电流表A1的示数变小;
B.电压表的示数不变,电流表A2的示数不变;
C.电压表V示数与电流表A2示数的比值不变;
D.电压表V示数与电流表A2示数的比值变小
3.如图所示的电路,电源电压恒定不变,当开关S闭合后,滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中( )。
A. 电压表示数变大,灯变暗;B. 电压表示数变小,灯变亮;
C.电流表示数变大,灯变亮;D.电流表示数变小,灯变暗
4.某精密电子仪器中为了便于调节电路中电流,其调节部分使用了两个变阻器。如图所示,已知这两个滑动变阻器是分别用不同的电阻丝绕在相同的绝缘管上制成的,其中的总电阻是的总电阻是。开始时两变阻器都处于最大阻值。下面的几种方法中,能既快又准确地使电流表指针指到要求位置的是( )。
A.先调节,使电流表指针指到要求位置附近,再调节;
B.先调节,使电流表指针指到要求位置附近,再调节;
C.同时调节和,使电流表指针指到要求位置;
D.交替、反复调节和,使电流表指针指到要求位置。
5.如图所示的电路中,电源电压不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,开关S闭合后,滑动变阻器滑片向左移动的过程中,下列说法不正确的是( )。
A.电压表示数变大,电流表示数减小;
B.电压表示数变小,电流表示数不变;
C.电压表与电流表示数的比值变小;
D.电压表与电流表示数的比值不变
6.如图所示,电源电压保持不变,开关S闭合后,当滑动变阻器R2的滑片P向左移动时,电流表和电压表示数的变化情况是( )。
A.电流表的示数变小,电压表的示数变大;
B.电流表的示数变小,电压表的示数变小;
C.电流表的示数变大,电压表的示数变大;
D.电流表的示数变大,电压表的示数变小
7.将两滑动变阻器如图所示串联起来,如果把a、b两条导线接入电路后,要使这两只变阻器的总电阻最大,滑片P1和P2所处的位置是(  )。
A.P1在最右端,P2在最左端 B.P1在最左端,P2在最左端
C.P1在最左端,P2在最右端 D.P1在最右端,P2在最右端
8.在如图所示的电路中,电源电压为3伏特,电阻R的阻值为5欧姆,滑动变阻器标有“20Ω、2A“字样,当滑片由A端滑到B端的过程中( )。
A.电阻R两端的电压不断变大;
B.电阻R的功率不断变小;
C.滑动变阻器两端的电压不断变小;
D.滑动变阻器的功率不断变大
9.如图所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置,R是滑动变阻器,它的金属滑片是杠杆的一端,且由定位挡板限制只能在电阻上滑动。从油量表指针所指的刻度,就可以知道油箱内油面的高度h.则以下说法正确的是(  )。
A.油量表可以用电流表改装而成;
B.油量表的零刻度线一定与电流表原零刻度线相重合;
C.油量表的刻度值从左往右是逐渐增大的;
D.电阻R′是在油箱没有油时对电路起到保护作用
10.在如图所示的各电路中,能用滑动变阻器调节灯泡亮度的是( )。
11.如图所示的四种电路,其中滑片向右滑动时,电表示数增大的电路是( )。
A B C D
12.如右图所示,当滑片向b端移动时,电路中电流表与电压表的变化情况是( )。
A.电流表变大,电压表变小;
B.电流表变小,电压表变大;
C.量表读数均变大;
D.两表读数均变小
13.如图所示,是文文同学设计的用滑动变阻器调节灯泡亮度的几种方案,你认为可以达到目的方案是( )。
A B C D
二、填空题
14.如图所示电路中,电源电压不变,当变阻器的滑片向左移动时,图中各表的示数变化情况是:A表___________,表___________,表___________。
15.滑动变阻器是靠改变电阻线在电路中的________来改变接入电路的电阻的,在使用滑动变阻器时,应先将滑动变阻器滑片置于________。
三、综合题
16.某校科技小组自制了一台可以测量电阻值的欧姆表。如图所示,欧姆表电路由一只灵敏电流计G、定值电阻、滑动变阻器和干电池(设电压不变)组成。使用时可把待测电阻接在A、B两端,为了能直接从灵敏电流计表盘上读出A、B端接入的电阻的阻值,需在表盘上重新标注A、B间所测的电阻的阻值数。
当A、B端之间连接在一起时,调节滑动变阻器使灵敏的电流计指针偏转到最大位置处(满偏),已知此时灵敏电流计内阻、滑动变阻器的有效值和定值电阻的总电阻为,问:
(1)该欧姆表指针满偏的位置处,盘面应标注的示数是多少?
(2)当A、B间断开时,该欧姆表指针所指的位置处,盘面应标注的示数是多少?
(3)该欧姆表表盘正中间位置处应标注的示数是多少?简要说明为什么?
(4)该欧姆表表盘上的刻度是否均匀?请从电路原理上说明理由。
17.如图所示的电路中,有几根导线尚未连接,请用笔画线代替导线补上。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A端移动滑动变阻器的滑片P,两灯均变暗。
18.小明用图甲所示的电路测量额定电压为2.5V的小灯泡电阻,图乙是小明未完成连接的实验电路。
(1)请你按照电路图,用笔画线代替导线,完成图乙中实验电路的连接;
(2)小明将电路连接正确后,闭合开关,发现电流表的示数为零,产生故障的原因可能是 ;
(3)排除电路故障后,闭合开关,调节滑片,使小灯泡刚好正常发光,此时电流表的示数如图丙所示,电流表的读数是 A,小灯泡的阻值是 Ω(保留一位小数);
(4)小明又想测某未知电阻Rx的阻值,设计了如图所示电路(R0为已知阻值的定值电阻),并设计了如下实验步骤,请帮他把缺少的步骤补全,并写出Rx的表达式。实验步骤:
A.按照设计的电路图连接电路;
B.断开S2、闭合S1记录电流表示数为I1;
C. 。
表达式:Rx= (用已知和测量的物理量的符号表示)
第4节:变阻器跟踪训练解析
1.如图所示,在保证安全的情况下,肯定能用滑动变阻器调节小灯泡由亮到灭的是( )。
A. B. C.D.
【解析】A、图A中滑动变阻器与灯泡并联,当滑片P滑到左端时,会引起灯泡短路,实现灯泡由亮到灭,但不安全,故A错误;
B、图中滑动变阻器与灯泡串联,当滑片P左右滑动时,只能改变灯泡亮度,不能使灯泡熄灭,故B错误。
C、图C中滑动变阻器与灯泡并联,当滑片P滑到右端时,会引起电源短路,故C错误。
D、图B中滑动变阻器与灯泡并联,当滑片P滑到右端时,会引起灯泡短路,实现灯泡由亮到灭,故D正确。
故选D。
2.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S后,将滑动变阻器滑片向右移动时,以下说法不正确的是( )。
A.电流表A1的示数变小;
B.电压表的示数不变,电流表A2的示数不变;
C.电压表V示数与电流表A2示数的比值不变;
D.电压表V示数与电流表A2示数的比值变小
【考点】电路的分析、欧姆定律的应用。
【解析】由电路图可知,两电阻并联,电压表V测电源的电压,电流表A1测滑动变阻器支路的电流,电流表A2测R2支路的电流.根据电源的电压可知滑片移动时电压表示数的变化,根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知滑片移动时通过R2电流的变化,进一步可知电压表V示数与电流表A2示数的比值变化;根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知通过R1电流的变化。
解答:由电路图可知,两电阻并联,电压表V测电源的电压,电流表A1测滑动变阻器支路的电流,电流表A2测R2支路的电流。
因电源电压保持不变,所以,滑片移动时,电压表V的示数不变,因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,滑片移动时,通过R2的电流不变,即电流表A2的示数不变,故B正确;
则电压表V示数与电流表A2示数的比值不变,故C正确、D错误;
将滑动变阻器滑片向右移动时,接入电路中的电阻变大,由可知,通过R1的电流变小,即电流表A1的示数变小,故A正确。
【答案】D。
3.如图所示的电路,电源电压恒定不变,当开关S闭合后,滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中( )。
A. 电压表示数变大,灯变暗;B. 电压表示数变小,灯变亮;
C.电流表示数变大,灯变亮;D.电流表示数变小,灯变暗
【考点】电路电流、电压变化,电流、电压测量。
【解析】滑动变阻器滑片向右移动,电路电阻增大,电流减小,故电流表示数变小;电流减小,灯泡两端电压变小,电压表测量灯泡两端电压,故电压表示数变小;灯泡的电压变小,灯泡亮度变暗。
从以上选项可知,正确答案是D。
【答案】D。
4.某精密电子仪器中为了便于调节电路中电流,其调节部分使用了两个变阻器。如图所示,已知这两个滑动变阻器是分别用不同的电阻丝绕在相同的绝缘管上制成的,其中的总电阻是的总电阻是。开始时两变阻器都处于最大阻值。下面的几种方法中,能既快又准确地使电流表指针指到要求位置的是( )。
A.先调节,使电流表指针指到要求位置附近,再调节;
B.先调节,使电流表指针指到要求位置附近,再调节;
C.同时调节和,使电流表指针指到要求位置;
D.交替、反复调节和,使电流表指针指到要求位置。
【解析】两个变阻器串联起来使用,学生接触的比较少,很有新意。但生活中经常用到这样使用的变阻器,例如:收音机调台功能上的粗调和微调等。由题意可知:比大多很(),线路中电流。调节其阻值变化大,对电流影响大,所以要快速将电路中的电流调到要求位置,应先调节大电阻,当电流表的指针到达要求位置附近时,若再调节使指针达到准确位置就很困难,因为小的调节,就会引起阻值大的变化,电流I就有较大的改变。所以此时要调节小电阻,因为它对电流的影响较小,能使指针准确地达到要求位置。
答案B。
5.如图所示的电路中,电源电压不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,开关S闭合后,滑动变阻器滑片向左移动的过程中,下列说法不正确的是( )。
A.电压表示数变大,电流表示数减小;
B.电压表示数变小,电流表示数不变;
C.电压表与电流表示数的比值变小;
D.电压表与电流表示数的比值不变
【考点】欧姆定律的应用。
【解析】(1)由电路图可知,电阻R1与滑动变阻器R2串联,电流表测电路电流,电压表测电阻R1两端电压;当P向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变小,电路总电阻变小,电源电压不变,由欧姆定律可以判断电流表示数变化情况;(2)由电路图知,电流表测电路电流,电压表测电阻R1两端电压,由欧姆定律可以判断电压表与电流表示数之比如何变化。
(1)当P向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变小,电路总电阻R变小,电源电压U不变,由可知电路电流变大,电流表示数变大,故A、B错误。
(2)由可知,电路中电流变大;由U=IR可知,电阻R1两端电压变大,即电压表示数变大;又因为电压表是电流表示数的比值等于R1的阻值,而R1为定值电阻,所以电压表与电流表示数的比值不变,故C错误、D正确。
故选A、B、C。
【答案】ABC。
6.如图所示,电源电压保持不变,开关S闭合后,当滑动变阻器R2的滑片P向左移动时,电流表和电压表示数的变化情况是( )。
A.电流表的示数变小,电压表的示数变大;
B.电流表的示数变小,电压表的示数变小;
C.电流表的示数变大,电压表的示数变大;
D.电流表的示数变大,电压表的示数变小
【考点】欧姆定律的应用、电流表、电压表的使用、滑动变阻器的使用。
【解析】从图可知,定值电阻和滑动变阻器组成的是串联电路,电流表测量的是整个电路中的电流,电压表测量的是滑动变阻器两端的电压,首先判断滑动变阻器的滑片向左移动时其阻值的变化,再根据串联电路电阻的特点判断电路中总电阻的变化,从而利用欧姆定律分析电流的变化,再利用公式U=IR判断定值电阻两端电压的变化,最后再根据串联电路电压的特点判断滑动变阻器两端电压的变化。
解答:因为定值电阻和滑动变阻器串联,当滑动变阻器的滑片向左移动时,连入电路中的电阻变大,即电路中的总电阻R变大;因为电源电压保持不变,由公式可知,电路中的电流I变小。
由公式U1=IR1可知,定值电阻两端的电压变小,因此滑动变阻器两端的电压变大;故电流表的示数变小,电压表的示数变大。
【答案】A。
7.将两滑动变阻器如图所示串联起来,如果把a、b两条导线接入电路后,要使这两只变阻器的总电阻最大,滑片P1和P2所处的位置是(  )。
A.P1在最右端,P2在最左端 B.P1在最左端,P2在最左端
C.P1在最左端,P2在最右端 D.P1在最右端,P2在最右端
【解析】如图,要使滑动变阻器的阻值最大,则两个滑动变阻器的电阻线都应连入电路,故P1在最左端,P2在最右端。
故选C。
8.在如图所示的电路中,电源电压为3伏特,电阻R的阻值为5欧姆,滑动变阻器标有“20Ω、2A“字样,当滑片由A端滑到B端的过程中( )。
A.电阻R两端的电压不断变大;
B.电阻R的功率不断变小;
C.滑动变阻器两端的电压不断变小;
D.滑动变阻器的功率不断变大
【解析】滑片右移,连入电路的电阻增大,总电压不变,电路中的电流减小,根据U=IR,电流减小,电阻不变,电压减小。根据P=UI可以判断定值电阻的功率变化;对于滑动变阻器,首先用电功率公式表示出其功率,为:,此时可结合数学中二次函数性质的相关内容,来判断功率的变化情况。
A:滑片右移,连入电路的电阻增大,总电压不变,电路中的电流减小,根据U=IR,电流减小,定值电阻R不变,电压减小.不符合题意。
B:定值电阻两端的电压减小,电流减小,根据P=UI,定值电阻的功率减小;符合题意。
C:串联电路的总电压等于各串联导体的电压之和,定值电阻的电压减小,电源电压不变,滑动变阻器的电压增大;不符合题意。
D:,根据数学知识,P是关于I的一元二次函数,P是一条抛物线,开口朝下,有最大值,功率先增大后减小;不符合题意。
【答案】B。
【考点】滑动变阻器的使用、串联电路的电压规律、欧姆定律、电功率的计算。
9.如图所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置,R是滑动变阻器,它的金属滑片是杠杆的一端,且由定位挡板限制只能在电阻上滑动。从油量表指针所指的刻度,就可以知道油箱内油面的高度h.则以下说法正确的是(  )。
A.油量表可以用电流表改装而成;
B.油量表的零刻度线一定与电流表原零刻度线相重合;
C.油量表的刻度值从左往右是逐渐增大的;
D.电阻R′是在油箱没有油时对电路起到保护作用
【解析】A、此时油量表串联在电路中,所以油量表应该是由电流表改装而成的,故A正确;
B、当油箱内一点油也没有时,油量表的示数为0;但是整个电路中还有电流,故电流的示数不为0,故B错误;
C、因为电流增大时电流表指针向右偏转,所以,油面越高时,示数越大;即越往右示数越大,故C正确;
D、据图可知,电阻R′是在油箱装满油时防止电路短路,即对电路起到保护作用,故D错误;
故选:AC。
10.在如图所示的各电路中,能用滑动变阻器调节灯泡亮度的是( )。
【考点】变阻器的应用。
【解析】A、D、灯泡被短路,灯泡始终不会发光,故AD选项不符合题意;
B、该电路为并联电路,并联电路各支路互不影响,因此灯泡的亮度不变,故B选项不符合题意;
C、灯泡与滑动变阻器串联,滑动变阻器可以改变灯泡中的电流,即灯泡亮度可以调节,故C选项符合题意;
故选C。
11.如图所示的四种电路,其中滑片向右滑动时,电表示数增大的电路是( )。
A B C D
【考点】电路分析。
【解析】先识别电路,然后判断滑动变阻器接入电路的阻值的变化,再根据欧姆定律判断电压表或电流表示数的变化。
A:电路为并联电路,电流表测量干路上的电流,当滑片向右滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值增大,则电流表的示数减小,故A错误。
B:电路为并联电路,电流表测量定值电阻的电流,电流表的示数不变,故B错误。
C:电路为串联电路,电压表测量电源电压,当滑片向右滑动时,电压表示数不变,故C错误。
D:电路为串联电路,电压表测量变阻器两端的电压,当滑片向右滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻增大,串联电路起分压作用,所以变阻器分得的电压变大,电压表的示数变大,故D正确。
【答案】D。
12.如右图所示,当滑片向b端移动时,电路中电流表与电压表的变化情况是( )。
A.电流表变大,电压表变小;
B.电流表变小,电压表变大;
C.量表读数均变大;
D.两表读数均变小
【考点】电路电流、电压测量、变阻器。
【解析】变阻器滑片向b移动,电路电阻增大,电流减小,电流表示数变小;电压表测量的是变阻器两端电压,故电压表示数变大。
所以,正确答案是B。
【答案】B。
13.如图所示,是文文同学设计的用滑动变阻器调节灯泡亮度的几种方案,你认为可以达到目的方案是( )。
A B C D
【考点】电路分析、变阻器使用。
【解析】A.由电路图可知,因电压表的内阻很大、在电路中相当于断路,所以滑片移动时变阻器接入电路中的电阻不变,灯泡的亮暗不变,故A错误。
B.由电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流,滑片移动时接入电路中的电阻发生变化,灯泡两端分得的电压发生变化,灯泡的实际功率随之发生变化,可以调节灯泡亮度,故B正确。
C.由电路图可知,灯泡与滑片左侧部分电阻被短路,滑片移动时,灯泡始终不亮,故C错误。
D.由电路图可知,灯泡与滑动变阻器并联,根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知,滑片移动时灯泡的亮暗不变,故D错误。
【答案】B。
二、填空题
14.如图所示电路中,电源电压不变,当变阻器的滑片向左移动时,图中各表的示数变化情况是:A表___________,表___________,表___________。
【解析】这道题有很多学生都做错了。原因是受思维定势的影响,主观认为只要滑片移动就会引起变阻器阻值的变化,而没有认真分析变阻器究竟能否变阻。本题中滑片上接有电压表,而电压表的电阻相当于无限大,故电压表所在的地方相当于开路,相当于把变阻器下面的两个接线柱接在电路中,此时变阻器不起变阻作用,故滑片移动时,电表A和的示数不变。
至于电压表的示数变化可以这样分析:当滑片P在b端时,电压表被短路,故示数为零;当滑片P在a端时,电压表测的是整个的最大电压,故滑片向左移动时,电压表的示数增大。
答案:增大、不变、不变。
15.滑动变阻器是靠改变电阻线在电路中的________来改变接入电路的电阻的,在使用滑动变阻器时,应先将滑动变阻器滑片置于________。
【解析】①滑动变阻器的原理是通过改变接入电路中的电阻线的长度来改变电阻的大小,从而实现对电路中电流的控制;②滑动变阻器在电路中所起的作用之一是保护电路,所以闭合开关之前,滑片要位于最大阻值处。
解答:①滑动变阻器是靠改变电阻线在电路中的长度来改变电阻,从而逐渐改变电路中的电流大小;
②滑动变阻器接入电路后,为保护电路,在开关闭合前应使连入电路的阻值最大.
故答案为:长度;阻值最大处。
三、综合题
16.某校科技小组自制了一台可以测量电阻值的欧姆表。如图所示,欧姆表电路由一只灵敏电流计G、定值电阻、滑动变阻器和干电池(设电压不变)组成。使用时可把待测电阻接在A、B两端,为了能直接从灵敏电流计表盘上读出A、B端接入的电阻的阻值,需在表盘上重新标注A、B间所测的电阻的阻值数。
当A、B端之间连接在一起时,调节滑动变阻器使灵敏的电流计指针偏转到最大位置处(满偏),已知此时灵敏电流计内阻、滑动变阻器的有效值和定值电阻的总电阻为,问:
(1)该欧姆表指针满偏的位置处,盘面应标注的示数是多少?
(2)当A、B间断开时,该欧姆表指针所指的位置处,盘面应标注的示数是多少?
(3)该欧姆表表盘正中间位置处应标注的示数是多少?简要说明为什么?
(4)该欧姆表表盘上的刻度是否均匀?请从电路原理上说明理由。
【解析】本题是滑动变阻器在实际中的创新应用,考查学生的创新思维以及应用知识解决实际问题的能力。
(1)该欧姆表指针满偏的位置处,盘面应标注为零。
(2)当A、B间断开时,该欧姆表指针所指的位置处,盘面应标注的示数为无穷大。
(3)该欧姆表表盘正中间位置处应标注的示数为。该欧姆表表盘正中间位置,电路中的电流是指针满偏时的一半,说明此时电路中的总电阻是指针满偏时的2倍,而指什满偏时电路中的电阻是,故指针在中间位置时A、B间连入的电阻是。
(4)该欧姆表表盘上的刻度是不均匀的。理由:设电流表指针偏转角度与通过的电流成正比,但由欧姆定律可知,I与不成正比,所以欧姆表的刻度不均匀。
17.如图所示的电路中,有几根导线尚未连接,请用笔画线代替导线补上。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A端移动滑动变阻器的滑片P,两灯均变暗。
【解析】两灯泡并联,电流表测灯L1的电流,电流表选用小量程与灯L1串联;
闭合开关后,向A端移动滑动变阻器的滑片P,两灯均变暗,说明变阻器串联在干路上,且向A端移动时滑动变阻器的电阻变大,如下图所示:
根据实物图画出对应的电路图,如下图所示。
18.小明用图甲所示的电路测量额定电压为2.5V的小灯泡电阻,图乙是小明未完成连接的实验电路。
(1)请你按照电路图,用笔画线代替导线,完成图乙中实验电路的连接;
(2)小明将电路连接正确后,闭合开关,发现电流表的示数为零,产生故障的原因可能是 ;
(3)排除电路故障后,闭合开关,调节滑片,使小灯泡刚好正常发光,此时电流表的示数如图丙所示,电流表的读数是 A,小灯泡的阻值是 Ω(保留一位小数);
(4)小明又想测某未知电阻Rx的阻值,设计了如图所示电路(R0为已知阻值的定值电阻),并设计了如下实验步骤,请帮他把缺少的步骤补全,并写出Rx的表达式。实验步骤:
A.按照设计的电路图连接电路;
B.断开S2、闭合S1记录电流表示数为I1;
C. 。
表达式:Rx= (用已知和测量的物理量的符号表示)
【考点】伏安法测电阻的探究实验。
【解析】(1)按电路图连接电路时,注意电路的连接顺序及连接方式,电压表与电阻并联,滑动变阻器应接一上一下;(2)灯泡不发光,电流表指针不发生偏转,电路断路,电压表有偏转,电压表与电源接通,与电压表并联的电路断路;(3)根据图确定电压表的量程和分度值,读出电流表的示数,根据公式计算出其电阻;(4)在没有电压表时,使定值电阻与待测电阻并联,根据开关的状态、电流表的示数以及欧姆定律得出定值电阻两端电压,然后根据公式计算出被测电阻的阻值。
【答案】(1)电压表与灯泡并联,由于电源电压为3V,灯泡的额定电压为2.5V,所以电压表可选择0~3V量程。
由电路图中,滑动变阻器应再连接下面左边的接线柱,如图所示:
(2)连好电路,闭合开关,电流表无示数,出现故障的原因可能是灯泡短路或电压表接触不良或电压表坏了。
(3)由图丙知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A;由可得,小灯泡的阻值。
(4)实验步骤:
①按电路图连接电路。
②断开S2、闭合S1记录电流表示数为I1;
③断开S1、闭合S2记录电流表示数为I2(或S1和S2都闭合记录电流表示数为I2);
表达式:Rx===R0(或R0)。
故答案为:(1)见上图;(2)可能是灯泡短路或电压表接触不良;(3)0.3;8.3;(4)断开S1、闭合S2记录电流表示数为I2(或S1和S2都闭合记录电流表示数为I2);R0(或R0)。
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