难点12滑动变阻器应用分析

2014 高考难点高考难点12 滑动变阻器应用分析滑动变阻器应用分析 滑动变阻器是电学实验中常用的仪器 近几年高考电学设计性实验命题对其应用多次 直接或渗透考查 如何选择滑动变阻器的接法设计控制电路仍是历届考生应考的难点 难点磁场 1 1 如图 如图 12 112 1 所示 滑动变阻器电阻最大所示 滑动变阻器电阻最大 值为值为R R 负载电阻 负载电阻R R1 1 R R 电源电动势为 电源电动势为E E 内阻不计内阻不计 1 1 当 当K K断开 滑动头断开 滑动头c c移动时 移动时 R R1 1两端的电压范围两端的电压范围 是多少 是多少 2 2 当 当K K接通 滑动头接通 滑动头c c移动时 移动时 R R1 1两端的电压范围两端的电压范围 是多少 是多少 3 3 设 设R R的长度的长度abab L L R R上单位长度的电阻各处相同 上单位长度的电阻各处相同 a a c c间长度为间长度为x x 当 当K K接通后 加在接通后 加在R R1 1上的电压上的电压U U1 1与与x x的关系如何 的关系如何 2 2 用伏安法测金属电阻 用伏安法测金属电阻R Rx x 约为 约为 5 5 的值 已知电流表 的值 已知电流表 内阻为内阻为 1 1 量程为量程为 0 60 6 A A 电压表内阻为几电压表内阻为几 k k 量程为 量程为 3 3 V V 电源电动势为 电源电动势为 9 9 V V 滑动变阻器的阻值为 滑动变阻器的阻值为 0 6 0 6 额定电流为 额定电流为 5 5 A A 试画出测量 试画出测量R Rx x的原理图的原理图 案例探究 例 1 用伏安法测量某一电阻 Rx阻值 现有实验器材如下 待测电 阻 Rx 阻值约 5 额定功率为 1 W 电流表 A1 量程 0 0 6 A 内阻 0 2 电流表 A2 量程 0 3 A 内阻 0 05 电压表 V1 量程 0 3 V 内阻 3 k 电压表 V2 量程 0 15 V 内阻 15 k 滑动变阻器 R0 0 50 蓄电池 电动势为 6 V 开关 导线 为了较准确测量 Rx阻值 电压表 电流表应选 并画出实验电路图 命题意图 考查正确选择实验仪器及据实验原理设计合理电路的实验能力 B 级要求 错解分析 没能据安全性 准确性原则选择 A1和 V1 忽视了节能 方便的原则 采 用了变阻器的分压接法 解题方法与技巧 由待测电阻 Rx额定功率和阻值的大约值 可以计算待测电阻 Rx的 额定电压 额定电流的值约为 U 2 2 V I 0 45 A 51 PR5 1 RP 则电流表应选 A1 电压表应选 V1 又因 24 5 Rx 则电流表必须外接 30002 0 VA RR 因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻 Rx 故首先考虑滑动变阻器 的限流接法 若用限流接法 则被测电阻 Rx上的最小电流为 Imin 0 11 A I额 故可用限流电路 电路如图 12 2 所示 505 6 RE E x 锦囊妙计锦囊妙计 一 滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点一 滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点 图图 12 312 3 所示的两种电路中 滑动变阻所示的两种电路中 滑动变阻 器 最大阻值为器 最大阻值为R R0 0 对负载 对负载R RL L的电压 电的电压 电 流强度都起控制调节作用 通常把图流强度都起控制调节作用 通常把图 12 12 3 3 a a 电路称为限流接法 图 电路称为限流接法 图 12 312 3 b b 电 电 路称为分压接法路称为分压接法 图 12 1 图 12 3 图 12 2 负载负载R RL L上电压调节范围上电压调节范围 忽略电源内阻 忽略电源内阻 负载负载R RL L上电流调上电流调 节范围 忽略电节范围 忽略电 源内阻 源内阻 相同条件下电路相同条件下电路 消耗的总功率消耗的总功率 限流接限流接 法法 E E U UL L E E 0 RR R L L I IL L 0 RR E L L R E EIEIL L 分压接分压接 法法 0 0 U UL L E E 0 0 I IL L L R E E E I IL L I Iap ap 比较比较分压电路调节范围较大分压电路调节范围较大分压电路调节范分压电路调节范 围较大围较大 限流电路能耗较限流电路能耗较 小小 其中 在限流电路中 通其中 在限流电路中 通R RL L的电流的电流I IL L 当 当R R0 0 R RL L时时I IL L主要取决主要取决 0 RR E L 于于R R0 0的变化 当的变化 当R R0 0 R RL L时 时 I IL L主要取决于主要取决于R RL L 特别是当 特别是当R R0 0 R R0 0 R Rap ap 所以 所以R RL L与与R Rap ap的并联值 的并联值R R并 并 R Rap ap 而整个电路的 而整个电路的 总阻约为总阻约为R R0 0 那么 那么R RL L两端电压两端电压 U UL L IRIR并 并 R Rap ap 显然 显然U UL L R Rap ap 且 且R Rap ap越小 这 越小 这 0 R U 种线性关系越好 电表的变化越平稳均匀 越便于观察和操作种线性关系越好 电表的变化越平稳均匀 越便于观察和操作 3 3 若采用限流接法 电路中实际电压 或电流 的最小值仍超过 若采用限流接法 电路中实际电压 或电流 的最小值仍超过R RL L的的 额定值时 只能采用分压接法额定值时 只能采用分压接法 2 2 下列情况可选用限流式接法下列情况可选用限流式接法 1 1 测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节 只是小范围内测 测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节 只是小范围内测 量 且量 且R RL L与与R R0 0接近或接近或R RL L略小于略小于R R0 0 采用限流式接法 采用限流式接法 2 2 电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小 不能满足分压式接法 电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小 不能满足分压式接法 的要求时 采用限流式接法的要求时 采用限流式接法 3 3 没有很高的要求 仅从安全性和精确性角度分析两 没有很高的要求 仅从安全性和精确性角度分析两 者均可采用时 可考虑安装简便和节能因素采用限流式接法者均可采用时 可考虑安装简便和节能因素采用限流式接法 图 12 4 歼灭难点训练歼灭难点训练 1 1 20022002 年上海 在如图所示年上海 在如图所示 12 412 4 所示电路中 所示电路中 当变阻器当变阻器R R3 3的滑动头的滑动头P P向向b b端移动时端移动时 A A 电压表示数变大 电流表示数变小电压表示数变大 电流表示数变小 B B 电压表示数变小 电流表示数变大电压表示数变小 电流表示数变大 C C 电压表示数变大 电流表示数变大电压表示数变大 电流表示数变大 D D 电压表示数变小 电流表示数变小电压表示数变小 电流表示数变小 2 2 如图 如图 12 512 5 所示 当变阻器所示 当变阻器R R2 2 的触头的触头P P向右滑动时 有向右滑动时 有 A A 电容器电容器C C内电场强度增大内电场强度增大 B B 电压表示数增大电压表示数增大 C C R R1 1上消耗的功率增大上消耗的功率增大 D D 电源输出的功率一定增大电源输出的功率一定增大 3 3 如图 如图 12 612 6 所示电路中 电所示电路中 电 源电动势为源电动势为E E 内电阻为内电阻为r r R R1 1和和R R2 2为定值电阻 为定值电阻 R R3 3为可变电阻 当为可变电阻 当R R3 3的滑动头的滑动头P P由由a a向向b b端滑端滑 动过程中 电压表动过程中 电压表V V1 1 V V2 2和电流表和电流表A A1 1 A A2 2的读的读 数如何变化 数如何变化 4 4 19931993 年全国高考题 将量程为年全国高考题 将量程为 100 A100 A 的电流的电流 表改装成量程为表改装成量程为 1 1 mAmA 的电流表 并用一标准电流表与改装后的电流的电流表 并用一标准电流表与改装后的电流 表串联 对它进行校准表串联 对它进行校准 校准时要求通过电流表的电流能从零连续调校准时要求通过电流表的电流能从零连续调 到到 1 1 mAmA 试按实验要求画出电路图 试按实验要求画出电路图 5 5 如图 如图 12 712 7 所示 电源电动势所示 电源电动势E E 12 12 V V 内阻内阻r r 图 12 5 图 12 6 0 50 5 R R1 1 2 2 R R2 2 3 3 滑动变阻器的滑动变阻器的 总电阻总电阻R R0 0 5 5 试分析 在滑动片试分析 在滑动片K K从从 a a端移至端移至b b端的过程中 电流表端的过程中 电流表 A A 的示数的示数 如何变化如何变化 6 6 用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下 用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下 待测电阻待测电阻R Rx x 约 约 100100 直流电流表 量程直流电流表 量程 0 100 10 mAmA 内阻 内阻 5050 直流电压表 量程直流电压表 量程 0 30 3 V V 内阻 内阻 5 5 k k 直流电源 输出电压直流电源 输出电压 4 4 V V 内阻不计 内阻不计 滑动变阻器 滑动变阻器 0 150 15 允许最大电流 允许最大电流 1 1 A A 开 开 关关 1 1 个 导线若干个 导线若干 根据器材的规格和实验要求画出实验电路图根据器材的规格和实验要求画出实验电路图 参考答案 难点磁场 1 1 U1 E 2 0 U1 E 2 E 3 U1 IR并 R并 I 得 U1 R L R x R L R x L R xLR E 并 LxxL ELx 22 2 如图 12 1 图 12 1 歼灭难点训练 1 B 2 A B 3 V1示数减小 V2示数增加 A1示数增大 A2示