初中科学浙教版八年级上册第4节 变阻器课后练习题

4.7 滑动变阻器安全范围 尖子生训练3

1. 如图所示的电路中，电源两端电压为 6V 且保持不变，定值电阻R1 的阻值为 10Ω，滑动变阻器 R2 的最大阻值为 20Ω，电压表接入电路的量程（0～3）V，电流表接入电路的量程（0～0.6）A。闭合开关 S，将滑动变阻器的滑片 P 由 b 端缓慢向 a 端移动，直至某一电表的指针达到满偏。有关变化下列说法正确的是（    ）

①电压表的示数变大，电流表的示数变大   ②电流表的示数变化范围为 0.2A～0.6A

③电压表的示数变化范围为 2V～6V        ④R2 阻值变化范围为 20 Ω～10 Ω

⑤指针达到满偏的是电流表

A.只有②⑤正确     B.只有③④正确     C. 只有①④正确     D.都正确

【答案】C  

【解析】该电路是一个串联电路，电压表测电阻R1两端的电压，电流表测总电流；将滑动变阻器的滑片 P 由 b 端缓慢向 a 端移动时，滑动变阻器接入的有效阻值减小，电路的总电阻减小，根据欧姆定律可知总电流增大，即电流表的示数变大；滑动变阻器分得的电压减小，所以R1两端的电压增大，即电压表的示数变大，故①说法正确。

由图可知：当滑 P在b 端时，电阻最大，所以总电流最小，R=R1+R2=10Ω+20Ω=30Ω，此时总电流，电压表示数，所以总电流最小0.2A；当滑片P在a端时，电阻最小，所以总电流最大，R=R1=10Ω，此时总电流，但此时超过了电压表的量程，所以此时电路的最大电流不能是0.6A，而应该用电压表所接量程3V来进行计算，故②说法错误。
由图和上面分析可知：当滑 P在b端时，电阻最大，所以总电流最小，R=R1+R2=10Ω+20Ω=30Ω，此时总电流最小为0.2A，故电压表的示数的最小值为 2V；电压表接入电路的量程（0～3）V，所以最大值为3V，故③说法错误。
由图和上面分析可知：当滑 P在b端时，R2的阻值处于最大值，为20Ω；当电压表处于最大值时，R2 的阻值最小，此时，，所以R2 阻值变化范围为 20 Ω～10 Ω，故④说法正确。
由图和上面分析可知：电流表的示数变化范围为 0.2A～0.3A，电压表的示数变化范围为 2V～6V ，而电压表接入电路的量程（0～3）V，电流表接入电路的量程（0～0.6）A，所以指针达到满偏的是电压表，故⑤说法错误。
2．如题图所示，电源电压保持不变，闭合开关时，滑动变阻器的滑片P从b端滑到a端，电压表示数U与电流表示数I的变化关系如题图所示，下列说法不正确的是(　　)

A．电源电压是9V 

B．定值电阻R的阻值是6Ω 

C．滑动变阻器的阻值范围是0～18Ω 

D．若定值电阻R出现接触不良时，电流表示数为0，电压表示数为9V

【答案】C

【解析】ABC、当滑片P位于a端时，电路为电阻R的简单电路，电压表测电源的电压，电流表测电路中的电流，此时电路中的电流最大，由图象可知，电路中的最大电流1.5A时，电压表的示数为9V，即电源的电压为9V，故A正确；

由I＝可得，定值电阻R的阻值：R＝＝＝6Ω，故B正确；

当滑片P位于b端时，定值电阻R与滑动变阻器的最大阻值串联，此时电路中的电流最小，

由图象可知，电路中的最小电流I′＝0.5A，

则电路中的总电阻：R总＝＝＝18Ω，

因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，滑动变阻器的最大阻值：R滑大＝R总﹣R＝18Ω﹣6Ω＝12Ω，

所以滑动变阻器的阻值范围是0～12Ω，故C错误；

D、当定值电阻R出现接触不良时，则串联电路断路，电流表示数为0，此时电压表串联在电路中，相当于测量电源电压，其示数为9V，故D正确。

3.（2020九上·鄞州期中）如图所示，电源电压6 V保持不变，定值电阻R1标有“10Ω 0.5A”字样，滑动变阻器R2标有“20Ω 1A”字样，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V。闭合开关S，下列做法能够保证电路安全的是(   ) 

A.电路中电流不超过0.6A                              B.R1两端电压不超过3V
C.滑动变阻器连入电路的阻值在10～20Ω范围内变化    D.电路的总电流在0.3～0.5A范围内变化

【答案】D  

【解析】（1）根据欧姆定律求出电压表的示数最大时电路中的电流，然后与定值电阻允许通过的最大电流、滑动变阻器允许通过的最大电流、电流表的量程确定电路中的最大电流，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，R1消耗的电功率最大，电路消耗的总功率最大，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出变阻器接入电路中的最小阻值，根据P=UI求出电路消耗的最大功率；
（2）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，电路消耗的总功率最小，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，根据P=UI求出电路消耗的最小功率，然后得出答案。
【解答】由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。
当电压表的示数U2=3V时，电路中的电流；
根据“10Ω 0.5A”字样可知，R1允许通过的最大电流为0.5A，电流表的量程为0～0.6A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，故最大电流为0.5A，故A错误；
R1两端电压最大：U1大=I大R1=0.5A×10Ω=5V，故B错误；
电路中的最大电流I大=0.5A，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，电路消耗的总功率最大，
电路中的总电阻：；
滑动变阻器接入电路中的最小阻值：R2小=R-R1=12Ω-10Ω=2Ω；
当电压表的示数U2=3V时，
滑动变阻器接入电路中的电阻最大为：；
则滑动变阻器R2接入电路的阻值允许变化范围可以为2Ω～10Ω，故C错误；
电路消耗的最大电流0.5A；
当电压表的示数U2=3V时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，
电路中的电流最小0.3A，故D正确。
 

4.（2018九上·天台期中）如图，电流表的量程是0～0.6A、电压表的量程是0～15V， R1的电阻是20Ω，电源电压18V，变阻器R3的阻值范围是0～200Ω，灯泡电阻不变。 

（1）只闭合开关S3时，电流表示数为0.3A，则R2的电阻为多大？   

（2）只闭合S1、S3和S4时，在不损坏电流表的情况下，滑动变阻器接入的阻值不得小于多少？   

（3）若只闭合S2、S4，在不损坏电,表的情况下，滑动变阻器接入阻值的变化范围。   

【答案】（1）只闭合开关S3时，R1、R2串联，电流表测电路中的电流，
电路中的总电阻：；
R2的电阻：R2=R-R1=60Ω-20Ω=40Ω；
（2）只闭合S1、S3和S4时，R2与R3并联，电流表测干路电流，
通过R2的电流：；
当电流表的示数I′=0.6A时，滑动变阻器接入电路中的电阻最小，
通过R3的最大电流：I3=I′-I2=0.6A-0.45A=0.15A，
则滑动变阻器接入电路的最小阻值：；
（3）只闭合S2、S4时，R1与R3串联，电压表测R3两端的电压，电流表测电路中的电流，
当电路中的电流I′=0.6A时，R3接入电路中的电阻最小，此时电路中的总电阻：
滑动变阻器接入电路中的最小阻值：R3小=R′-R1=30Ω-20Ω=10Ω，
当电压表的示数U3=15V时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，
R1两端的电压：U1=U-U3=18V-15V=3V，
电路中的电流：；
；
解得：R3大=100Ω，
则滑动变阻器允许连入的阻值范围为：10Ω~100Ω。
【解析】（1）只闭合开关S3时，R1、R2串联，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出R2的电阻；
（2）只闭合S1、S3和S4时，R2与R3并联，电流表测干路电流，根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出通过R2的电流，根据并联电路的电流特点求出干路电流表示数最大时通过R3的电流，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入的最小阻值；
（3）只闭合S2、S4时，R1与R3串联，电压表测R3两端的电压，电流表测电路中的电流，根据电流表的量程可知电路中的最大电流，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出变阻器接入电路中的最小阻值；当电压表的示数最大时滑动变阻器接入电路中的电阻最大，根据串联电路的电压特点求出灯泡两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出滑动变阻器接入电路中的最大阻值，进一步求出滑动变阻器允许连入的最大最小电阻值之比。

5.如图所示电路中，电源电压U＝12V恒定不变，R1＝20Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω，小灯泡L的额定电压为5V，电流表的量程（0～0.6A或0～3A）。只闭合S3，且变阻器连入电路的电阻为30Ω时，电流表的示数为0.3A。（不考虑温度对灯丝电阻的影响）求：

（1）灯丝电阻。

（2）只闭合S3时，要使小灯泡L正常发光，变阻器R2连入电路的阻值。

（3）闭合S1、S2、S3，为保证不损坏电流表，变阻器R2的阻值可调范围和电流表的变化范围。

【答案】（1）只闭合S3时，灯泡L与滑动变阻器R2串联，电流表测电路中的电流，

由I＝ 可得，电路中的总电阻：R＝ ＝ ＝40Ω，

因串联电路中的总电阻等于各分电阻之和，

所以，灯丝的电阻：RL＝R﹣R2＝40Ω﹣30Ω＝10Ω；
（2）只闭合S3时，灯泡正常发光时的电压为5V，

因串联电路中各处的电路相等，

所以，电路中的电流I′＝IL＝ ＝ ＝0.5A，

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：U2＝U﹣UL＝12V﹣5V＝7V，

滑动变阻器接入电路中的电阻：R2＝ ＝ ＝14Ω；

（3）闭合S1、S2、S3时，R1与R2并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路两端的电压相等，

所以，通过R1的电流：I1＝ ＝ ＝0.6A，

则电流表的量程为0～3A，

当滑动变阻器接入电路中的电阻R2＝50Ω时电流表的示数最小，

因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，

所以，电流表的最小示数：Imin＝ ＋ ＝ ＋ ＝0.6A＋0.24A＝0.84A，

当电流表选接0～3A，且示数为3A时，滑动变阻器接入电路中的电阻最小，

此时通过滑动变阻器的电流：I2＝Imax﹣I1＝3A﹣0.6A＝2.4A，

滑动变阻器接入电路中的最小阻值：R2′＝ ＝ ＝5Ω，

即R2取值范围为5Ω～50Ω，电流表的示数范围为3A～0.84A。

【解析】（1）只闭合S3时，灯泡L与滑动变阻器R2串联，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出灯丝的电阻；（2）只闭合S3时，灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据欧姆定律和串联电路的电流特点求出电路中的电流，利用串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，利用欧姆定律求出变阻器R2连入电路的阻值；（3）闭合S1、S2、S3时，R1与R2并联，电流表测干路电流，根据欧姆定律求出通过R1的电流，然后确定电流表的量程；当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电流表的示数最小，根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出其大小；当电流表的示数最大为3A时，滑动变阻器接入电路中的电阻最小，根据并联电路的电流特点求出通过滑动变阻器的电流，利用欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最小值即可得出答案。

6.如图所示，电源电压可调，小灯泡上标有“6 V 0.5 A”的字样(不考虑温度对小灯泡电阻的影响)，电流表的量程：0～0.6 A，电压表的量程：0～3 V，滑动变阻器的规格为“ 20 Ω　1 A”。

（1）电源电压调至6 V时，闭合开关S1和S2，移动滑动变阻器的滑片P，使小灯泡正常发光，电流表示数为0.6 A，则电压表的示数是多少？R0的阻值是多少？   

（2）电源电压调至8 V时，断开开关S1、闭合开关S2，为了保证电路安全，求滑动变阻器阻值变化范围。   

【答案】（1）闭合开关S1和S2，使小灯泡正常发光时，滑动变阻器没有接入电路，故电压表的示数为0。 

R0的阻值：R0＝60 Ω。

（2）电路中的电流最大I大＝0.5 A时，RL＝12 Ω，R总小＝ ＝16 Ω，R小＝R总小－RL＝16 Ω－12 Ω＝4 Ω；当电压表的示数最大时，电路中的最小电流I小＝ ＝ ＝  A，滑动变阻器的最大阻值为R大＝ ＝ ＝7.2 Ω，滑动变阻器的阻值变化范围为4 Ω≤R≤7.2 Ω。  

【解析】（1）闭合开关S1和S2，灯泡L与变阻器串联，电压表测变阻器的电压。首先根据小灯泡正常发光确定灯泡两端的实际电压，然后根据U=U总-UL计算电压表的示数。
电流表在干路上测总电流。首先根据I0=I总-IL计算出通过R0的电流，再根据计算它的阻值。
（2）根据U=IR可知，当灯泡两端的电压最大时，通过它的电流最大；当灯泡两端的电压最小时，通过它的电流最小。那么当灯泡的电压为6V时，通过它的最大电流为0.5A，根据欧姆定律计算出总电阻，然后根据R总=RL+R变计算最小阻值；当电压表的示数达到3V时，灯泡两端的电压最小，此时电流最小，再次根据根据欧姆定律计算出总电阻，然后根据R总=RL+R变计算最大阻值即可。
【解答】（1）闭合开关S1和S2，灯泡L与变阻器串联，电压表测变阻器的电压。
当灯泡正常发光时，它两端的电压为6V；
那么变阻器两端的电压为：U=U总-UL=6V-6V=0V；
通过R0的电流为：I0=I总-IL=0.6A-0.5A=0.1A；
那么它的阻值为：。
（2）电路中的电流最大I大＝0.5 A时，灯泡的电阻RL＝；
此时电路的最小总电阻R总小＝  ，
那么变阻器的最小阻值R小＝R总小－RL＝16 Ω－12 Ω＝4 Ω；
当电压表的示数最大为3V时，
灯泡两端的电压为：UL'=U总-U'=8V-3V=5V;
那么电路中的最小电流I小＝ ；
滑动变阻器的最大阻值为R大＝  ，
滑动变阻器的阻值变化范围为4 Ω≤R≤7.2 Ω。