人教版物理九年级全一册 第十六章 电压 电阻 第四节 变阻器导学案 含解析

人教版物理九年级全一册
第十六章
电压
电阻
第四节
变阻器
【学习目标】
1.了解滑动变阻器的构造、在电路中的符号，理解变阻器的工作原理；
2.正确使用滑动变阻器改变电路中的电流。
【要点梳理】
要点一：变阻器
1．滑动变阻器：
（1）电路符号：或者
（2）构造：瓷筒、线圈、滑片、金属棒、接线柱。
（3）结构示意图：
（4）变阻原理：通过改变接入电路中的电阻丝的长度来改变电阻。
（5）铭牌：某滑动变阻器标有“50　1.5A”字样，50Ω表示滑动变阻器的最大阻值为50Ω或变阻范围为0～50Ω。1.5A表示滑动变阻器允许通过的最大电流为1.5A。
（6）作用：①通过改变电路中的电阻，逐渐改变电路中的电流和部分电路两端的电压；②保护电路。
（7）连接方式：
滑动变阻器在电路中
的连接方式
连入电路中的部分
滑片向右移动
电路图
电阻变化
电流变化
左端
变大
变小
左端
变大
变小
右端
变小
变大
右端
变小
变大
整个电阻丝
（相当于定值电阻）
不变
不变
金属杆连入
（相当于导线）
不变
不变
（8）应用：音响设备上的电位器、风扇上的调速开关，握力计、油量表等都是利用了滑动变阻器的原理。
2.旋盘式电阻箱：
（1）结构：两个接线柱、旋盘。
（2）变阻原理：转动旋盘，可以得到
0～9999.9之间的任意阻值。
（3）读数：各旋盘对应的指示点的示数乘以面板上标记的倍数，然后加在一起，就是接入电路的电阻。
3.插孔式电阻箱：
（1）结构：铜块、铜塞，电阻丝。
（2）读数：拔出铜塞所对应的电阻丝的阻值相加，就是连入电路的电阻值。
　　
要点诠释：
1、滑动变阻器使用方法：选、串、接、调。即：根据铭牌选择合适的滑动变阻器；滑动变阻器要串联在电路中；接法：“一上一下”；接入电路前应将电阻调到最大。
2、滑动变阻器的铭牌，告诉了我们滑片放在两端点时，变阻器连入电路的电阻；分析因变阻器滑片的变化引起的动态电路问题，关键搞清哪段电阻丝连入电路，再分析滑片的滑动导致变阻器的阻值如何变化。
3、滑动变阻器能够逐渐改变连入电路的电阻，但不能表示连入电路的阻值。变阻箱能表示出连入电路的阻值，但不能够逐渐改变连入电路的电阻。
【典型例题】
类型一、滑动变阻器的应用
【例题】1.小华想用滑动变阻器控制小灯泡的亮度，设计了如图所示的4种电路，其中正确的是（　　）
A．②③
B．③④
C．①③
D．①②
【答案】A
【解析】①中两接线柱都在下面的电阻丝上，滑动变阻器不能控制小灯泡的亮度，故①错误；②③都是选择“一上一下”接入电路，滑动变阻器可以控制小灯泡的亮度，故②③正确；④中两接线柱都在上面的金属杆上，滑动变阻器不能控制小灯泡的亮度，故④错误。故选A。
【总结升华】掌握滑动变阻器的工作原理、接线柱选择、在电路中的作用、铭牌参数含义等。
举一反三：
【变式】将两只滑动变阻器按图所示的方法连接，如果把a、b两根导线接入电路里，要使这两只变阻器接入电路中的总电阻最大，应把滑片P1、P2放在（　　）
A．P1放在最右端，P2放在最右端
B．P1放在最左端，P2放在最右端
C．P1放在最右端，P2放在最左端
D．P1放在最左端，P2放在最左端
【答案】B
【例题】2.如图是一种自动测定油箱内油面高度的装置示意图，R是一种特制的滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表（即电流表）指针所指的刻度知道油面高度，则它的工作过程是（　　）
油面升高，R变大，油量表指针示数变小
B．油面降低，R变小，油量表指针示数变大
C．油面升高，R变小，油量表指针示数变大
D．油面降低，R变大，油量表指针示数变大
【思路点拨】油面升高，浮标上升，浮标推动指针下移，滑动变阻器R连入电路的电阻变小，电路中的电流变大，电流表的示数变大，说明油量增多。
【答案】C
【解析】油面升高，浮标上升，浮标推动指针下移，滑动变阻器R连入电路的电阻变小，油量表指针示数变大，所以A不符合题意；油面降低，浮标下降，浮标推动指针上移，滑动变阻器R连入电路的电阻变大，油量表指针示数变小，所以B不符合题意；油面升高，浮标上升，浮标推动指针下移，滑动变阻器R连入电路的电阻变小，油量表指针示数变大所以C符合题意；油面降低，浮标下降，浮标推动指针上移，滑动变阻器R连入电路的电阻变大，油量表指针示数变小，所以D不符合题意。
【总结升华】当油面升降时，看准滑动变阻器的阻值如何变化是本题的关键。油面升高，浮标上升，浮标推动指针下移，滑动变阻器R连入电路的电阻变小，电路中的电流变大，电流表的示数变大，说明油量增多。
举一反三：
【变式】如图所示为亮度可调台灯的电路示意图，其中AB是一根电阻丝，B、C作开关使用，OP是滑动片，可绕O点旋转，P端与电阻丝接触良好。
（1）将图中电路画完整；
（2）连好电路后，滑片OP顺时针转动时，流过灯泡L的电流变________(填“大”或“小”)，电灯变________(填“亮”或“暗”)。
【答案】(1)如图所示；(2)小；暗
【解析】可调台灯电路结构是灯泡与变阻器串联，改变变阻器接入电路的电阻，即可改变电路中的电流，从而达到改变灯泡亮度的目的。变阻器连入电路时，其滑片必须接入电路，因此可将滑片的O端与电源负极相连。若将灯泡与电阻丝B端相连，则当灯由断开状态接通瞬间(滑片P从C旋到B)，电阻丝接入电路的电阻为零，电路中电流最大，有可能烧坏灯泡。利用变阻器调节电路中电流时，变阻器接入电路的电阻必须由最大逐渐调小，使电路中电流由最小逐渐变大，这样变阻器才能对电路起保护作用。故应将灯泡与变阻器A端相连．按上述正确方法连接后，AP段电阻接在电路中，当OP绕O点顺时针转动时，AP段电阻丝变长，故连入电路的电阻变大，使流过灯泡的电阻变小，灯泡变暗。
类型二、综合应用和实验探究
【例题】3.学过电学知识后，物理兴趣小组的同学们对身边的有关现象产生了浓厚的探究欲望：
（1）图示是一种调节Mp3音量兼开关的调节器，小明拆开后发现它实际上是一个旋钮型
。当顺时针转动旋钮触片时，Mp3的音量变大，是将接线柱
BC接入电路。
（2）在物理课外活动中，小刚把两种不同的金属片A、B插入橙子，制成“水果电池”，并用电压表测量水果电池的电压为0.8V，如下图所示，试在图中画出此时电压表指针的位置，金属片A是“水果电池”的
极。关于水果电池，请你再提出一个值得探究的问题
。
【答案】（1）变阻器；BC；（2）指针如图所示；负；水果电池的电压与金属种类是否有关？
【解析】（1）滑动变阻器通过滑片的移动从而改变电阻，是由于当滑片移动以后改变了连入电路中电阻丝的长度，而电阻的大小就与导体的长度有关．电阻是导体对电流的阻碍作用，电阻越大电流就越小；电阻越小电流就越大；顺时针转动旋钮触片时，Mp3的音量变大，说明电阻变小，电流变大，是把BC接入电路。
（2）电压表选择的是0-3V量程，每一小格代表是0.1V，故0.8V应该是从左边数第八格；
由于电压表在使用时，电流应从正接线柱流入，负接线柱流出，故与负极相连的金属片A是水果电池负极。
（3）可以根据自己的经验提出：水果电池的电压与金属种类是否有关、与水果种类是否有关、与水果成熟度是否有关、与金属片插入水果深度是否有关、与极板间的距离是否有关等。
【总结升华】本题是答案开放题，也用到了控制变量法。答案开放的猜想类题，可通过对日常生活、自然现象或实验观察的分析思考，用文字表述自己的合理的猜想。控制变量法：就是在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的因素和条件加以人为控制，只改变某个变量的大小，而保证其它的变量不变，最终解决所研究的问题。
【巩固练习】
1.一些实验仪器具有调节作用，下列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.如图所示的各种电路，同种元件的参数均相等，能利用滑动变阻器调节电灯从亮到熄灭的电路是（　　）
A
B
C
D
3.长度，粗细相同的铜线，铝线，铁线和镍铬合金线的电阻越来越大，则四种导线中最适合用来制作滑动变阻器电阻丝的是（　　）
A．铜线
B．铝线
C．镍铬合金线
D．铁线
4.张弛同学在做“用变阻器改变灯的亮度”的实验时，她将一只小灯泡与滑动变阻器及开关串联后接在电源上，但闭合开关后无论怎样移动滑动变阻器的滑片，灯都不亮，为了检查电路故障，她另取一只电压表将表分别与小灯泡、开关并联时，表的指针均不动；将表与滑动变阻器并联时，表的指针明显偏转。则电路故障可能是（　　）
A．电源没电了
B．小灯泡处开路
C．滑动变阻器处开路
D．开关处开路
5.如图所示的两个电路中，电源电压相等，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P都向右滑
动时，灯泡L1和L2的亮度变化是（
）
A．L1、L2都变亮
B．L1、L2都变暗
C．L1变亮，L2变暗
D．L1变暗，L2不变
6.精密电子仪器中为了便于调节电路中的电流，其调节部分使用了两个滑动变阻器，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瓷管上制成的，其中R1的总电阻是200Ω，R2的总电阻是5000Ω开始时，两变阻器都处于最大阻值。下面几种方法中，能够既快又准确地使电流表指针指到要求位置的是(
)
A．先调节R1，使电流表指针指到要求位置附近，再调节R2
B．先调节R2，使电流表指针指到要求位置附近，再调节R1
C．同时调节R1和R2，使电流表指针指到要求位置
D．交替、反复调节R1和R2，使电流表指针指到要求位置
7.在如图所示电路中，如果变阻器滑片P由A向B移动，通过灯泡的电流变大。导线E端应接在变阻器________接线柱上。
8.某变阻器铭牌上标有“20Ω
1A”字样，表示此变阻器电阻的变化范围是
，允许通过最大电流
A。如图所示，分别确定下面三种情况下变阻器连入电路的电阻值：(1)滑片P移到左端：R＝
Ω；(2)滑片P移到右端：R＝
Ω；(3)滑片P移到中点：R＝
Ω。
9.导体的电阻取决于它的材料、长度、
和温度。旋转式变阻器（如图所示）与滑动变阻器相比，外形不同，但原理都是通过改变接入电路的导体的
来改变其连入电路的电阻。若图中旋转式变阻器的A、C两接线柱连入电路，则连入电路的弧形电阻片是
（选填“AP”“PB”或“AB”）段，当轴顺时针旋转时，它连入电路的电阻将
（选填“变大”“变小”或“不变”）。
10.如图所示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，变阻器连入电路的电阻________，电流表的示数________。(填“变大”“变小”或“不变”)这样把电流对应的物重刻在电流表的刻度盘上，就可以读出被称物体的物重。
11.如图所示的是插入式电阻箱的结构示意图。它的最大电阻值是
Ω，图中A、B两个接线柱之间的电阻值是
Ω。
12.请指出如图所示的电路连接中的错误，并说出改正的方法。
13.在如图所示的电路中，有两根导线尚未连接，请用笔画线代替导线补上。补上后要求：闭合电键S后，向左移动滑动变阻器的滑片，电流表的示数变小，小灯亮度不变。
【答案与解析】
1.【答案】A
【解析】滑动变阻器有四个接线柱，使用时选择上面一个接线柱和下面一个接线柱，即“一上一下”可以调节连入电路中的电阻。同上或同下不能起到调节作用。
2.【答案】D
【解析】图A中滑动变阻器与灯泡并联，当滑片P滑到左端时，会引起电源短路，所以该选项不符合题意；图B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，所以该选项不符合题意；图C中滑动变阻器与灯泡串联，滑片P使灯泡处于短路状态，无论怎样滑动滑片灯泡都不亮，所以该选项不符合题意；图D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，所以该选项符合题意。
3.【答案】C
【解析】滑动变阻器应选用电阻最大的镍铬合金线来作为电阻丝，理由是：长度、粗细相同的镍铬合金线的电阻大，这样在移动滑片改变相同的长度时，镍铬合金线的阻值会有明显的变化，起到明显改变电阻的目的。
4.【答案】C
【解析】闭合开关后无论怎样移动滑动变阻器的滑片，灯都不亮，说明是发生了断路，而将电压表与滑动变阻器并联时，电压表有示数，说明是在滑动变阻器处断路了。
5.【答案】D
【解析】第一个图中，滑片向右移动，电路中的电阻变大，电流变小，灯泡变暗；在第二个图中，灯泡和滑动变阻器并联，不管滑片怎样移动，改变不了灯泡所在支路的电流，所以灯泡亮度不变。
6.【答案】B
【解析】需要精确控制电流的大小，滑动变阻器接入电路的电阻也必须准确，这时需要采用“先粗调后细调”的办法，即先调总电阻大的使电流达到近似值后，再调总电阻小的，使电流达到准确值。
7.【答案】B
【解析】滑片向右移动时，电流变大连入电路的电阻变小，所以滑动变阻器的右端连入电路，E端应该和滑动变阻器的右端连接。
8.【答案】0~20Ω；1；0；20；10
9.【答案】横截面积；长度；AP；变大
【解析】导体的电阻取决于它的材料、长度、横截面积和温度。旋转式变阻器与滑动变阻器都是通过改变接入电路的导体的长度来改变其连入电路的电阻。图中旋转式变阻器的A、C两接线柱连入电路，则连入电路的弧形电阻片是AP段，当轴顺时针旋转时，它连入电路的电阻丝的长度变大，故它连入电路的电阻将变大。
10.【答案】变小；变大
【解析】滑片P向下滑动→PB段变短→变阻器连入电阻变小→总电阻变小→电流变大。
11.【答案】15；7
【解析】当5个铜塞都拔出时，此时5根电阻丝串联，总电阻最大，它们的总电阻R=5Ω+5Ω+2Ω+2Ω+1Ω=15Ω；当铜塞插入时，则该铜塞处的电阻丝就会短路。由图可知，A、B两个接线柱之间的电阻是5Ω+2Ω=7Ω。
12.【答案】滑动变阻器应该上下各一个接线柱接入电路。
13.【答案】如图所示
【解析】“向左移动滑动变阻器的滑片，电流表的示数变小”表明向左移动滑片时连入电路的电阻变大，即滑动变阻器接入右侧的下接线柱；但灯泡亮度不变，说明灯泡和滑动变阻器并联。如图所示。