高中物理3-1滑动变阻器的两种接法讨论和练习题

第二章恒定电流第3节欧姆定律知识一、电阻1．定义：电压与电流的。

2．物理意义：电阻反映导体对电流的，电阻越大，说明导体对电流的越大。

3．定义式：R= 。

4．单位：，简称，符号是，常用的电阻单位还有和。

1 MΩ=Ω。

5．特点：同一个导体，不管电流、电压怎样变化，电压跟电流的比值都是一个。

也就是电阻是由导体本身的性质决定的，与、无关。

在如图所示的U–I图象中，图象越陡，则电阻，通常用图象的斜率来表示电阻，斜率就是倾斜角的。

二、欧姆定律1．内容：导体中的电流跟导体两端的成正比，跟导体的成反比。

2．关系式：I= 。

3．适用条件：欧姆定律对和适用，但对和不适用。

三、导体的伏安特性曲线1．定义：在实际应用中，常用纵坐标表示，横坐标表示，这样画出的I–U图象叫做导体的伏安特性曲线。

2．线性元件和非线性元件：金属导体在温度没有显著变化时，电阻几乎是不变的，它的伏安特性曲线是，具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件。

伏安特性曲线不是过原点的直线，也就是说，电流与电压正比，这类电学元件叫做非线性元件（例如：气体和半导体）。

3．注意I–U特性曲线上各点切线的斜率表示，而U–I特性曲线上各点切线的斜率表示。

四、实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线1．实验器材：小灯泡（2.5 V，0.5 W）、、、、电源（3 V）、开关、导线若干。

2．实验原理：为小灯泡提供两端能从零连续变化的电压，连成如图所示的电路。

3．实验步骤：（1）按图连好电路，开关闭合前滑动变阻器的滑片应滑至端（选填“左”或“右”）。

（2）闭合开关，右移滑片到不同的位置，并分别记下和的多组数据。

（3）依据实验数据在坐标纸上作出小灯泡的曲线。

比值阻碍作用阻碍作用UI欧姆欧Ω 千欧（kΩ）兆欧（MΩ）106定值通过的电流加在它两端的电压越大正切值电压电阻UR金属导体电解质溶液气体半导体电流I电压U通过坐标原点的直线不成导体电阻的倒数导体的电阻电压表电流表滑动变阻器左电压表电流表伏安特性重点一、对公式UIR=及qIt=，URI=和U IR=的含义的理解【例题1】由欧姆定律I =R U 导出U =IR 和R =IU，下列叙述中正确的是 A ．导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比B ．导体的电阻由导体本身的物理条件决定，跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关C ．对确定的导体，其两端电压和流过它的电流的比值就是它的电阻值D ．一定的电流流过导体，电阻越大，其电压就越大 参考答案：BCD试题解析：导体的电阻由导体本身性质决定，与U 、I 无关，公式R =IU只是一种计算导体电阻的方法，故A 错误，BC 正确；公式U =IR ，当I 一定时U 与R 成正比，D 正确。

滑动变阻器两种连接方式：保护电路、多次测量取平均值 限流式缺点：
1、不能停止（关闭）用电器工作；
2、当滑动变阻器远小于用电器的电阻，既基本起不到保护电路的作用，又基本起不到改变电流的作用
分压式:实现上面缺点
欧姆定律计算题
比例法：串联(正比）：U1/U2=P1/P2=W1/W2=E1/E2=Q1/Q2=R1/R2 （电流相等） 并联（与电阻成反比） ：I1/I2=P1/P2=W1/W2=E1/E2=Q1/Q2=R2/R1（电压相等） 电源电压相等法：
使用特征：主治变态电路问题，（变态原因：1开关断开闭合2滑动变阻器滑片的移动)电源电压不变
应用步骤;1:U=U'（始末状态电压相等）2：IR=I'R'
关键：1、总电阻R 的展开来自于正确的电路分析2、始末状态电流比更是解题的关键 获取电流比方法：1.直接给数值2.直接给比值3.通过同一导体在始末状态电压比直接推导电流比4.通过同一导体在始末状态功率比推导电流比5.通过不同导体在不同状态下功率比推导电流比6.通过不同状态下的总功率比推导电流比
和等关系法：
特征题目暗示法：已知条件分散，物理量、位置
主治对象：单态问题或并态问题
应用步骤：1、先建立功率和的关系2、并联电压、并联电压穿针引线3、得出一元二次方程
（如果题中出现3个未知量应该想到比例法）
常见连接模型：
一、全部接入：滑片P 的移动只能改变电压表的测量范围不能改变连入电路的有效电阻
二、半身不遂：滑片p 的移动可以改变连入电路的有效电阻从而改变电路中的电流
三、同级并联模型：P 在中点时阻值最大，在两端时最小
伏安法测电阻内接法适合测量大电阻，外接法适合测量小电阻 P a b P a b V P a
b P a b。

物理选修3-1一、电场1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷(e ＝1.60×10-19C ）；带电体电荷量等于元电荷的整数倍 2.库仑定律：F KQ Q r=122（真空中的点电荷）｛F:点电荷间的作用力(N)； k:静电力常量k ＝9.0×109N •m 2/C 2；Q 1、Q 2:两点电荷的电量(C)；r:两点电荷间的距离(m)； 作用力与反作用力；方向在它们的连线上；同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引｝ 3.电场强度：E Fq=（定义式、计算式)｛E:电场强度(N/C)，是矢量（电场的叠加原理）；q ：检验电荷的电量(C)｝4.真空点（源）电荷形成的电场E KQr =2｛r ：源电荷到该位置的距离（m ），Q ：源电荷的电量｝ 5.匀强电场的场强ABU E d=｛U AB :AB 两点间的电压(V)，d:AB 两点在场强方向的距离(m)｝ 6.电场力：F ＝qE ｛F:电场力(N)，q:受到电场力的电荷的电量(C)，E:电场强度(N/C)｝ 7.电势与电势差：U AB ＝φA -φB ，U AB ＝W AB/q ＝qP E Δ减8.电场力做功：W AB ＝qU AB ＝qEd ＝ΔE P 减｛W AB :带电体由A 到B 时电场力所做的功(J)，q:带电量(C)，U AB :电场中A 、B 两点间的电势差(V )(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)；ΔE P 减 ：带电体由A 到B 时势能的减少量｝9.电势能：E PA ＝q φA ｛E PA :带电体在A 点的电势能(J)，q:电量(C)，φA :A 点的电势(V)｝ 10.电势能的变化ΔE P 减＝E PA -E PB ｛带电体在电场中从A 位置到B 位置时电势能的减少量｝ 11.电场力做功与电势能变化W AB ＝ΔE P 减＝qU AB (电场力所做的功等于电势能的减少量)12.电容C ＝Q/U(定义式,计算式) ｛C:电容(F)，Q:电量(C)，U:电压(两极板电势差)(V)｝ 13.平行板电容器的电容εSC 4πkd＝（S:两极板正对面积，d:两极板间的垂直距离，ω：介电常数）常见电容器14.带电粒子在电场中的加速(Vo ＝0)：W ＝ΔE K 增或22mVt qU ＝15.带电粒子沿垂直电场方向以速度V 0进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用) ： 类平抛运动(在带等量异种电荷的平行极板中：dU E ＝ 垂直电场方向:匀速直线运动L ＝V 0t平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动22at d ＝， F qE qUa m m m＝＝＝注: (1)两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分,原带同种电荷的总量平分；(2)电场线从正电荷出发终止于负电荷,电场线不相交,切线方向为场强方向,电场线密处场强大,顺着电场线电势越来越低,电场线与等势线垂直； (3）常见电场的分布要求熟记；(4)电场强度（矢量）与电势（标量）均由电场本身决定,而电场力与电势能还与带电体带的电量多少和电荷正负有关；(5)处于静电平衡导体是个等势体,表面是个等势面,导体外表面附近的电场线垂直于导体表面，导体内部合场强为零,导体内部没有净电荷,净电荷只分布于导体外表面；(6)电容单位换算：1F ＝106μF ＝1012PF ；(7）电子伏(eV)是能量的单位,1eV ＝1.60×10-19J ；(8)其它相关内容：静电屏蔽、示波管、示波器及其应用、等势面带电粒子在匀强电场中的类平抛运动一、模型原题一质量为m ，带电量为q 的正粒子从两极板的中部以速度v 0水平射入电压为U 的竖直向下的匀强电场中，如图所示，已知极板长度为L ，极板间距离为d 。

图1滑动变阻器的分压接法和限流接法邛崃一中——杨忠林滑动变阻器是中学电学实验中常用的仪器，它在电路中的接法有分压和限流两种，近几年高考电学设计性实验命题对其应用屡次直接或渗透考查。

教材对此又没有理论的讲解，又没有实际的指导，学生感到无从下手，笔者从多年的教学经验，结合电路分析，对滑动变阻器的这两种接法使用作一点探讨。

一、 滑动变阻器的分压接法和限流接法的电路分析1．滑动变阻器的分压接法如图1所示的电路中，滑动变阻器总电阻为R 0，输入电压为U 0，负载电阻R 两端的电压U 随变阻器调节变化情况作如下的讨论：首先，不接负载R 时，输出端的电压U=U 0R 0R ap ，可见，U 与成正比，输出电压电线性的，如图1〔b 〕中①所示。

换言之，触头P 在ab 间移动时，左半局部分得的电压是均匀变化的，电压的变化范围是0—U 0。

其次，当滑动变阻器的aP 连接负载电阻R 时，P 点左边电路的等效电阻减小，与P 点右边局部串联而得的电压将比原来减小，如图1〔b 〕②所示。

再次，当负载电阻R 很小，对于确定的R ap ，左局部分得的电压将更小，如图如图1〔b 〕③所示。

可以得出结论：分压接法要能通过连续调节滑动变阻器得到平缓变化的电压，负载图2阻值应该较大。

换言之，分压接法滑动变阻器应该选用阻值相对较小的。

2．动变阻器的限流接法如图2所示的电路输入电压为U 0，滑动变阻器总阻值为R 0，滑动变阻器对负载R 0电流的控制情况作如下的讨论：首先，电路中的电流：I= U 0R aP +R ，可见，I 随R aP 的增大而减小，如图〔b 〕所示。

当Rap=0时，电路中的最大电流I m =U 0R，R 两端的电压最大U max =U 0。

当Rap 最大值R 0分别为负载电阻1、3、5……倍时，电路中电流的最小值为I m 2 、I m 4、I m6 …… 负载电阻R 两端的最小电压Umin 为U 02 、U 04 、U 06…… 由此可见，假设滑动变阻器总电阻R 0较小，它对整个电路的电流控制能力就小，反之较大。

伏安法测电阻—外接法与内接法+训练题目录一、内外接法及误差分析 (1)二、练习题 (2)三、如何选择内外接法 (6)一、内外接法及误差分析（1）外接法（电路图）待测电阻：V V V R R R RR I I U I U R +=+==测测测测（测量值小于真实值）误差原因：电压表分流，导致电流的测量值偏大减小误差措施：电压表少分流即可，如何使电压表少分流？待测电阻R 的阻值越小，电压表分流越小，误差也越小。

总结：外接法适用于测量小电阻；为方便记忆，可总结为“小外偏小”（小电阻，外接法，测量值偏小）（2）内接法（电路图）待测电阻：R R I U U I U R A R A +=+==测测测测（测量值大于真实值）误差原因：电流表分压，导致电压的测量值偏大减小误差措施：电流表少分压即可，如何是电流表少分压？ 待测电阻R 的阻值越大，电流表分压越小，误差也越小。

总结：内接法适用于测量大电阻；为了方便记忆，可总结为“大内偏大”（大电阻，内接法，测量值偏大）二、练习题1、图中若考虑电流表和电压表的内阻影响，用两表示数算出的I U R =测（ BC ） A .比R 真实值大B .比R 的真实值小C .引起误差的原因是I 偏大D .引起误差的原因是U 偏小2、图中，考虑两表的内阻影响，用两表的示数算出的IUR =测（ BC ）A .比R 的真实值小B .比R 的真实值大C .引起误差的原因是U 偏大D .引起误差的原因是I 偏小3、用伏安法测电阻时，电流表外接电路和电流表内接电路的误差来源是（AD ）A.外接电路由于电压表内阻的分流，使得电阻的测量值小于真实值B.外接电路由于电压表内阻的分流，使得电阻的测量值大于真实值C.内接电路由于电流表内阻的分压，使得电阻的测量值小于真实值D.内接电路由于电流表内阻的分压，使得电阻的测量值大于真实值4、如图所示的电路中，电压表和电流表的读数分别为10 V 和0.1 A，电流表的内阻为0.2 Ω，那么有关待测电阻R x的下列说法正确的是( AC )A.R x的测量值比真实值大B.R x的测量值比真实值小C.R x的真实值为99.8 ΩD.R x的真实值为100.2 Ω5、如图所示，甲、乙两图分别为测灯泡电阻R的电路图，下列说法正确的是(ACD)A.甲图的接法叫电流表外接法，乙图的接法叫电流表内接法B.甲中R 测>R 真，乙中R 测<R 真C.甲中误差由电压表分流引起，为了减小误差，应使R ≪R V ，故此法测较小电阻好D.乙中误差由电流表分压引起，为了减小误差，应使R ≫R A ，故此法测较大电阻好6、在下图中，甲、乙两图分别为测灯泡电阻R 的电路图，下述说法正确的是（ ACD ）A .甲图的接法叫电流表外接法，乙图的接法叫电流表的内接法B .甲图中电阻测量值大于真实值，乙图中电阻测量值小于真实值C .甲图中误差由电压表分流引起，为了减小误差，应使V R R ≤D .乙图中灯泡电阻的精确值应为A AV R I U -7、用伏安法测电阻有如图所示两种测量方法，下列说法正确的是（BCD ）A.若R x>>R V，用(a)图测得R x值误差较小B.若R x<<R V，用(a)图测得R x值误差较小C.若R x>>R A，用(b)图测得R x值误差较小D.无论R x之值如何，用(a)图R x的测量值总比真值小，用(b)图测得的R x值总比真值大8、用伏安法测某一电阻时，如果采用如图所示的甲电路，测量值为R1，如果采用乙电路，测量值为R2，那么R1、R2与真实值R之间满足关系（ C ）A．R1>R>R2 B．R>R1>R2C．R1<R<R2D．R<R1<R29、用伏安法测电阻时有如图所示的甲、乙两种接法，下面说法中正确的是（ A ）A.当R x<<Rv时，用甲种接法误差较小，当R x>>R A时，用乙种接法误差较小B.当R x>>R A时，用甲种接法误差较小，当R x<<R A时，用乙种接法误差较小C.当R x<<R A时，用甲种接法误差较小，当R x>>R V时，用乙种接法误差较小D.当R x>>R V时，用甲种接法误差较小，当R x<<R A时，用乙种接法误差较小10、用伏安法测某一电阻：电压表示数为U，电流表示数为I，电阻测量值R＝UI.如果采用如图甲所示的电路，测量值为R1，如果采用如图乙所示电路，测量值为R2，电阻的真实值为R真，它们之间的关系是：R1R真，R2R真(填“>”、“＝”或“<”)，这种误差属于误差.答案： < > 系统三、如何选择内外接法1、待测电阻阻值已知（1）直接比较法：当R x ≫R A 时，采用内接法，当R x ≪R V 时，采用外接法，即大电阻用内接法，小电阻用外接法。

一、滑动变阻器的分压接法与限流接法滑动变阻器的分压接法与限流接法各有什么特点？如何选用？滑动变阻器是电学实验中较重要、较经常使用的仪器，它能够改变电压和电流的大小.滑动变阻器在电路中有两种连接方式，即分压式和限流式.(1)电路特点图甲为分压式电路，图乙为限流式电路.其中R 为用电器电阻，R 0为滑动变阻器的电阻，A 、B 为两头接线柱，C 为滑动触头，E 、r 为电源电动势和内阻.由图可知，两种电路的电路结构性质大不相同.分压电路中，R 0全数接入电路，R 与R BC 并联后又与R AC 串联，组成混联电路.而在限流电路中R 0的一部份接入电路，并与R 串联组成简单的串联电路.一、分压式电路的特点：①滑动触头必需从B 到A 调剂，不致在接通电路时，因超过额定电压而烧坏用电器.②电压能够从零开始转变。

当滑动触头C 由B 向A 滑动时，用电器上的电压由零慢慢变大。

0000RR E RR R R r R R ⋅+++，③R 上的电压转变范围是零到当电源的内阻r 能够忽略时，R 上的电压转变范围是0~E .④当R <<R 0时,C 由B 向A 滑动时，R 上电压转变缓慢，C 接近A 端时电压开始迅速增加，无益于电压调剂； 当R >>R 0时，电路外电阻要紧由R 0决定.当C 由B 向A 滑动时，R 上的电压转变较快，容易达到所需电压，即R >>R 0时常采纳分压式电路.二、限流式电路的特点：①利用限流式电路做实验时，开始滑动触头C 应在B 端，避免实验中电流过载而烧坏用电器.②当滑动触头C 由B 向A 滑动时，外电路电阻变小，电流由小变大，通过R 上的电流始终不为零，电流I 在r R E +到rR R E ++0之间转变. ③当R>>R 0时，电流可调范围较小；当R <<R 0时，电流可调范围较大，这时常常采纳限流式电路. 由以上分析得出：当R >>R 0时，常采纳分压式电路；当R <<R 0时，常采纳限流式电路.关于限流接法和分压接法的一些理论分析在限流接法中，如电路负载电阻为R ，滑动变阻器总电阻为r ，电源的电动势为E ，电源的内电阻忽略不计，则电路中电流的变更范围为E ／R ≥I ≥E ／（R ＋r ）。