专题：滑动变阻器的限流式和分压式接法要点

砺儒中学高二物理专题训练12共页第1页1滑动变阻器的限流式和分压式接法（一）滑动变阻器在电路中的两种接法：1．通过改变变阻器电阻来改变电路中的电流，以控制电路中的电流——限流式；如图1所示，当滑动头P从右端向左移动过程，滑动变阻器电阻逐渐减小，电路中的电流逐渐增大，变阻器起控制电路电流作用。注意：实验开始时应使滑动变阻器连入电路的电阻最大。2．通过变阻器改变电阻来改变用电器两端的电压，起调压器的作用——分压式。如图2所示，电阻R与变阻器左边电阻并联,用电器与左边电阻的电压相等，改变P的位置改变用电器R两端电压，实现调制电压作用。（二）两种电路选取：1．两种电路的比较：⑴分压电路的电流和电压调节范围都大于限流电路的调节范围。⑵在电源滑动变阻器和用电器一定的条件下，限流电路消耗的电能小于分压电路消耗的电能。2．选择原则：由于限流式电路能节约能源，一般情况下优先选择限流式接法（以提高电路效率）。例：在如图所示电路，已知U=5V，通过变阻器AB连成分压式电路向小灯泡L供电，电灯L上标有“2.5V、25Ω”字样。求：⑴为使小灯泡正常发光且上述电路的效率达到40%，应如何选择变阻器的额定电流和电阻值。⑵变阻器如何连接才能使电路的效率达到最大？最大效率为多少？但在下列几种情况下，必须选择分压式连接方式：①当滑动变阻器全电阻远小于被测电阻时，且实验要求电压（电流）的变化范围较大；②明确要求某部分电路的电压从零开始变化；例：测定小灯泡的伏安特性曲线。⑴限流式接法⑵分压式接法砺儒中学高二物理专题训练12共页第2页2③若采用限流接法，电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流。例：用伏安法测金属电阻Rx（约为5Ω）的值，已知电流表内阻为1Ω，量程为0.6A，电压表内阻为几kΩ，量程为3V，电源电动势为9V，滑动变阻器的阻值为0～6Ω，额定电流为5A，试画出测量Rx的原理图。3．几点说明：⑴对实验器材和装置的选择，应遵循的几条主要原则：①安全性原则②准确性原则③方便性原则④经济性原则⑵分压电路中，在通过变阻器实际电流小于变阻器额定电流（或电压）的条件下，尽量选用变阻器总阻值小的变阻器做分压电路使用。例：在采用分压电路做实验，提供滑动变阻器有：滑动变阻器A，阻值范围0～20Ω，额定电流2.0A；滑动变阻器B，阻值范围0～200Ω,额定电流1.0A，根据其它实验仪器的规格和实验需要，若两个变阻器都满足电流要求，则以选滑动变阻器阻值较小的A为好。（因为调节方便）描绘小灯泡的伏安特性曲线（一）目的：1.描绘小灯泡的伏安特性曲线；2.学习如何设计实验电路以及如何确定实验器材的规格。（二）原理：金属导体的电阻率随温度的升高而增大，从而使金属导体的电阻随温度的升高而增大，因此，对一只灯泡来说，未正常发光和正常发光时灯丝的电阻可相差几倍甚至几十倍，它的伏安特性曲线应该是一条曲线。根据部分电路欧姆定律RUI可得：RUI1，即在I－U坐标系中，图线的斜率等于电阻的倒数。（三）器材：小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干。（四）实验步骤1、确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，按原理图所示的电路图连接好实验电路。2、把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最小的位置，电路经检查无误后，闭合开关S。砺儒中学高二物理专题训练12共页第3页33、改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U，记入表格内，断开开关S。4、在坐标系上建立一个直角坐标系，纵坐标表示电流，横坐标表示电压，用平滑曲线将各数据点连接起来，得到伏安特性曲线。（五）注意事项：1．因本实验要作出IU图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此滑动变阻器要采用分压接法。2．电键闭合前滑动变阻器的滑片要移动到图中的A点。3．电键闭合后，调节变阻器滑片的位置，使灯泡的电压逐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值（如0.5V）时，读取一次电流值；调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压。4．加在灯泡两端的电压不能过高，以免烧毁灯泡。实验时，应使灯泡两端电压由低向高逐渐增大，不要一开始就使小灯泡在高于额定电压下工作。因为灯丝电阻随温度的升高而加大，如果灯丝由低温状态，直接超过额定电压使用，会由于灯丝瞬间电流过大而烧坏灯泡。练习：1、（2004年上海）小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大。某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：I(A)0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U(V)0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00⑴在左下框中画出实验电路图，可用的器材有：电压表、电流表、滑动变阻器（变化范围0—10Ω）、电源、小灯泡、电键、导线若干。⑵在右图中画出小灯泡的U–I曲线。U(V)1.61.20.80.4I(A)00.10.20.30.40.5砺儒中学高二物理专题训练12共页第4页42、用图实11-7甲所示的实验器材测定小灯泡的伏安特性曲线，要求加在小灯泡上的电压从零开始逐渐增大到额定电压。(1)在方框中画出实验所用的电路图，并按电路图用导线把实物图连接起来。(2)某同学根据所测几组数据画出图实11-7乙所示的图线，图线是一条曲线而不是直线，原因是___________________，小灯泡的工作电压为2.0V时的功率约是____W。3．(2010·莱芜模拟)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除有一标有“6V，1.5W”的小灯泡、导线和开关外，还有：A．直流电源6V(内阻不计)B．直流电流表0～3A(内阻0.1Ω以下)C．直流电流表0～300mA(内阻约为5Ω)D．直流电压表0～10V(内阻约为15kΩ)E．滑动变阻器10Ω，2AF．滑动变阻器1kΩ，0.5A实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量．(1)实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用________(均用序号表示)．(2)在方框内画出实验电路图．图实11-7甲图实11-7乙砺儒中学高二物理专题训练12共页第5页5(3)试将图实－6－14所示器材连成实验电路．测量金属电阻的电阻率螺旋测微器一.特色：适用于测量硬度较高或不易产生形变的物体。二.结构螺旋测微器也称千分尺，它主要由主尺和螺旋尺组成，其各部分名称及主要用途是：①主尺：用于读取固定刻度所显示的最大毫米刻度数(包括0.5毫米);②螺旋尺:用于读取主尺上固定刻度的水平线对应的螺旋尺上可动刻度的刻度(包括估读);③旋钮：用于紧固被测物；④微调旋钮：用于可动尺的微调；⑤测微螺杆;⑥小砧.如图所示.三.用法：使用螺旋测微器时，为使每次测量均在被测物上施以相同的压力，以减少形变误差；也为了避免损坏精确的螺旋刻度起见，当顶针已将被测物轻轻夹住时，勿再旋转圆柱套筒，此时应旋转位于套筒后的微调钮，直到听到三响“滴答”声为止，读取数值即可。四.原理：1.螺旋测微器的精度：螺旋测微器是利用将直线距离转化为角位移的原理制成的.主尺上的固定刻度的最小分度值为0.5mm，螺旋尺即可动刻度共有50个分度，当可动刻度尺旋转一周时，它在主尺上前进或后退一个刻度0.5mm，则可动刻度每转过一个分格时，可动小砧前进或后退0.01mm，所以它测量的长度可达到精度为0.01mm.图实－6－14砺儒中学高二物理专题训练12共页第6页62.使用及读数方法：将待测物放在两小砧之间，然后用旋钮将被测物紧固，再用微旋钮调整，直至发出“嗒嗒”声后读数.先读固定尺读数，要读出整毫米刻度，要注意有无半毫米刻度出现，再读出固定刻度上的水平线对应的可动刻度尺上的读数(要有估读数据)，将此数乘以0.01后与固定刻度上的读数相加即得到最后读数.3.读值计算练习：（圆柱上加上套筒上的读数）圆柱上的读数（21+Dx）mm套筒上的读数Dx=0.495mm读值：（21+0.495）=21.495mm.4.螺旋测微器读出数据的位数：由于螺旋测微器也精确到0.01mm，且可估读，所以如果以毫米为单位，最后读数中小数点后面一定有三位数，不够三位的，要用零补齐.游标卡尺游标卡尺的读数部分由主尺（最小分度为1mm）和游标尺两部分组成.按照游标的精度不同可分为三种：（1）10分游标，其精度为0.1mm；（2）20分游标，其精度为0.05mm；（3）50分游标，精度为0.02mm.它们的共同特点（也是它们的测量原理）是：游标上的全部刻度之长比主尺上相应的刻度之长短1mm.以20分游标为例，游标上20个分度全部之长为19mm，比主尺上20个分度短1mm，所以游标上每个分度比主尺短0.02mm，当在两测脚间放一厚0.04mm的物体时，则游标的第2条刻线将与主尺的刻线对齐，其余的刻线与主尺上的刻线都不对齐.游标卡尺的读数方法是：以游标0刻度线为准在主尺上读出整毫米数，再看游标尺上哪一条刻度线与主尺上某刻度线（不用管是哪一条线）对齐，由游标上读出毫米以下的小数，则总的读数为：主尺上的整毫米数L1+游标上的毫米以下的小数L2.下表所示即为上述三种游标尺的设计原理和读数方法游标尺（mm）精度（mm）测量结果（游标尺上第n个格与主尺上的刻度线对正时）(mm)刻度格数刻度总长度每小格与1毫米差102050919490.10.050.020.10.050.02主尺上读的毫米数+0.1n主尺上读的毫米数+0.05n主尺上读的毫米数+0.02n由于游标卡尺在读数时要分辨游标上的哪一条刻线与主尺上的刻线对的最齐，这里已包砺儒中学高二物理专题训练12共页第7页7含了估读的因素，所以游标卡尺一般不再往下估读.不过用10分游标尺读数时，可在毫米的百分位上加一个“0”，表示该读数在毫米的10分位上是准确的，以区别于毫米刻度尺的读数.［例］有一游标卡尺，主尺的最小分度是1mm，游标上有20个小的等分刻度.用它测量一工件的长度，如图5-1-4所示.图示的读数是_____mm.练习1.下图是用螺旋测微器测量三根金属棒直径的示意图，从左到右三根金属棒的直径依次为：mm、mm、mm。2.下图所示，甲、乙游标卡尺的示数分别为甲图mm，乙图mm。3.（1）已知不同的工具测量某物体的长度时，有下列不同的结果：A．2.4cmB．2.37cmC．2.372cmD．2.3721cm其中，用最小分度值为厘米的刻度尺测量的结果是________；用游标尺上有10个等分刻度的游标卡尺测量的结果是_________。（2）一同学用一游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测一物体的长度．测得的结果如图所示，则该物体的长度L=________m。砺儒中学高二物理专题训练12共页第8页84．读出下图中游标卡尺和螺旋测微器的读数游标卡尺的读数为_________mm.；螺旋测微器的读数为_________mm.5、下图中50分度游标卡尺和螺旋测微器的读数分别为_______mm和_______mm。电源电动势和内阻的测定【知识整合】1．实验目的：测电源的电动势和内阻。2．实验原理：（1）用电压表、电流表、可变电阻（如滑动变阻器）测量。如图1所示：测出两组_______值，就能算出电动势和内阻。原理公式：_____________（2）用电流表、电阻箱测量。如图2所示：测出两组_______值，就能算出电动势和内阻。原理公式：_____________（3）用电压表、电阻箱测量。如图3所示：测出两组_______值，就能算出电动势和内阻。原理公式：_____________这几种方法均可测量，下面我们以图1所示的方法介绍实验步骤和实验数据的处理方法。3．实验器材：电池（待测电源）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线，坐标纸。图1图2图3012345601234567890cm05102530砺儒中学高二物理专题训练12共页第9页94．实验步骤：（1）确定电流表、电压表的量程，按照电路原理图把器材连接好。（2）把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端。（3）闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电压表和电流表的读数，用