高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 串联电路和并联电路第2课时复习练习题

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第2课时　滑动变阻器的两种接法　伏安法测电阻的两种接法[学习目标]　1.理解滑动变阻器的限流式和分压式接法，并能正确选择和应用.2.认识伏安法测电阻的两种电路并能正确选择和应用．一、滑动变阻器的限流式和分压式接法 限流式分压式电路组成滑动变阻器接入电路的特点采用“一上一下”的接法采用“一上两下”的接法调压范围～E0～E适用情况负载电阻的阻值Rx与滑动变阻器的总电阻R相差不多，或R稍大，且电压、电流变化不要求从零调起(1)要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调(2)负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器的总电阻R 如图1所示，滑动变阻器R1的最大阻值是200 Ω，R2＝300 Ω，A、B两端电压UAB＝8 V.图1(1)当S断开时，移动滑片P，R2两端可获得的电压变化范围是多少？(2)当S闭合时，移动滑片P，R2两端可获得的电压变化范围是多少？答案　(1)4.8～8 V　(2)0～8 V解析　(1)S断开时，滑动变阻器R1为限流式接法，R1的下部不接入电路中，当滑片P在最上端时，R1接入电路的电阻为零，因此R2获得的最大电压等于8 V，当滑片P在最下端时，R1与R2串联，此时R2两端的电压最小，UR2＝UAB＝4.8 V，所以R2两端可获得的电压变化范围为4.8～8 V.(2)当S闭合时，滑动变阻器R1为分压式接法，当滑片P在最下端时，R2两端电压为0，当滑片P在最上端时，R2两端的电压最大，为8 V，所以R2两端可获得的电压变化范围为0～8 V.1．滑动变阻器接入电路时，金属杆的两个端点不能同时接入电路，否则电流将从金属杆流过而将滑动变阻器短路．2．限流式接法电压调节范围较小，而分压式接法电压调节范围较大(电压最小值从0开始)，在具体应用中要根据题目要求合理选择．针对训练1　(多选)滑动变阻器的原理如图2所示，则下列说法中正确的是(　　)图2A．若将a、c两端连在电路中，则当滑片OP向右滑动时，变阻器接入电路中的阻值增大B．若将a、d两端连在电路中，则当滑片OP向右滑动时，变阻器接入电路中的阻值减小C．将滑动变阻器以限流式接法接入电路时，必须连入三个接线柱D．将滑动变阻器以分压式接法接入电路时，必须连入三个接线柱答案　AD解析　若将a、c两端连在电路中，aP部分将连入电路，则当滑片OP向右滑动时，aP部分变长，变阻器接入电路中的阻值将增大，A正确；若将a、d两端连在电路中，也是aP部分连入电路，则当滑片OP向右滑动时，aP部分变长，变阻器接入电路中的阻值将增大，B错误；A、B两个选项中均为限流式接法，可见在限流式接法中，a、b两个接线柱中任意选一个，c、d两个接线柱中任意选一个，接入电路即可，C错误；在滑动变阻器的分压式接法中，a、b两个接线柱必须接入电路，c、d两个接线柱中任意选一个，接入电路即可，D正确．二、伏安法测电阻的两种接法1．两种接法的比较    内接法外接法电路误差分析电压表示数：UV＝UR＋UA＞UR电流表示数：IA＝IRR测＝＞＝R真电压表示数：UV＝UR电流表示数：IA＝IR＋IV＞IRR测＝＜＝R真误差来源电流表的分压作用电压表的分流作用适用情况测大电阻测小电阻 2.电流表内、外接的选择方法(1)直接比较法：当Rx≫RA时，采用内接法，当Rx≪RV时，采用外接法，可记忆为“大内小外”．(2)公式计算法当<即Rx＞时，用电流表内接法，当>即Rx＜时，用电流表外接法，当Rx＝时，两种接法效果相同．(3)试触法：如图3，把电压表的可动接线端分别试接b、c两点，观察两电表的示数变化，若电流表的示数变化明显，说明电压表的分流作用对电路影响大，应选用内接法，若电压表的示数有明显变化，说明电流表的分压作用对电路影响大，所以应选外接法．图3在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx的阻值约为200 Ω，电压表V的内阻约为2 kΩ，电流表A的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图4甲或乙所示，结果由公式Rx＝计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数．若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则________(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值．图4答案　Rx1　大于　小于解析　由题意知＝＝10，＝＝20，<，电压表的分流作用较显著，故应该采用电流表内接法，即题图甲所示接法，Rx1更接近待测电阻的真实值，题图甲中待测电阻的测量值是Rx与RA串联后的电阻值，故Rx真<Rx1，题图乙中待测电阻的测量值是Rx与RV并联后的电阻值，故Rx2<Rx真．针对训练2　(多选)如图5所示，用伏安法测电阻时(　　)图5A．采用图甲所示测量电路，误差来源于电压表分流，使电阻测量值小于真实值B．采用图甲所示测量电路，误差来源于电流表分压，使电阻测量值大于真实值C．采用图乙所示测量电路，误差来源于电压表分流，使电阻测量值小于真实值D．采用图乙所示测量电路，误差来源于电流表分压，使电阻测量值大于真实值答案　AD解析　题图甲所示测量电路因电压表分流，使电阻测量值小于真实值，题图乙所示测量电路因电流表分压，使电阻测量值大于真实值，选项A、D正确．针对训练3　(2020·宿州市高二期末)用电流表(内阻约4 Ω)和电压表(内阻约3 kΩ)测量电阻R的阻值．某次按照如图6所示电路的测量情况：电流表的示数是5 mA，电压表的示数是2.5 V．下列说法正确的是(　　)图6A．电阻R的值为500 ΩB．电阻R的值略大于500 ΩC．电阻R的值略小于500 ΩD．如果采用电流表外接法测量，结果更加精确答案　C解析　根据欧姆定律可得：R＝－RA＝ Ω－RA＝500 Ω－RA，即电阻R的值略小于500 Ω；由R≫RA可知采用电流表内接的方法测量，结果更加精确，故C正确．考点一　滑动变阻器的限流式接法与分压式接法1．a、b两点与一个稳压直流电源相连，当滑动变阻器的滑片从中点O向d端移动一段距离时，图中的电流表读数会变小的是(　　)答案　B解析　选项A、C、D中，滑动变阻器接入电路中的有效部分为Od段的电阻丝，当滑动变阻器的滑片从O向d端移动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小，由欧姆定律I＝可知，电路中的电流将会增大，电流表的读数会变大；选项B中，滑动变阻器接入电路中的有效部分为cO段的电阻丝，当滑动变阻器的滑片从O向d端移动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，电路中的电流会减小，电流表的读数会变小，选项B正确．2.(多选)一同学将滑动变阻器与一个6 V、6～8 W的小灯泡L及开关S串联后接在6 V的电源E上，当S闭合时，发现灯泡发光．按如图1所示的接法，当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，灯泡将(　　)图1A．变暗B．变亮C．亮度不变D．不可能被烧坏答案　BD解析　由题图可知，滑动变阻器接入电路的有效部分是PB段的电阻丝，当滑片P向右滑动时，接入电路中的电阻减小，灯泡变亮，选项B正确，A、C错误；由于灯泡的额定电压等于电源电压，所以灯泡不可能被烧坏，选项D正确． 3．(2020·全国高二课时练习)如图2，AB间的电压为30 V，改变滑动变阻器触头的位置，可以改变CD间的电压，则UCD的变化范围是(　　)图2A．0～10 V   B．0～20 VC．10～20 V   D．20～30 V答案　C解析　当滑动变阻器触头置于变阻器的最上端时，UCD最大，最大值为：Umax＝U＝×30 V＝20 V；当滑动变阻器触头置于变阻器的最下端时，UCD最小，最小值为：Umin＝U＝×30 V＝10 V ，所以UCD的变化范围是10～20 V．故选C.4.如图3所示的电路中，U＝24 V，滑动变阻器R2的最大阻值为100 Ω，R1＝50 Ω.当滑片P滑至R2的中点时，a、b两端的电压为(　　)图3A．8 VB．12 VC．16 VD．4 V答案　A解析　由题图可知，滑片P滑至R2的中点时，滑动变阻器下半部分电阻为R下＝50 Ω，下半部分电阻与R1并联后的阻值为R并＝＝25 Ω，则a、b两端的电压为Uab＝U＝×24 V＝8 V，故A正确．考点二　伏安法测电阻的两种接法5．(多选)在图4中，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(　　)图4A．甲图的接法叫作电流表外接法，乙图的接法叫作电流表内接法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≪RV，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≫RA，故此法测较大电阻好答案　ACD解析　题图甲的接法叫作电流表外接法，题图乙的接法叫作电流表内接法，A正确；题图甲由于电压表的分流导致电流的测量值偏大，由R＝可知，R测＜R真，R越小，电压表分流越小，误差越小，因此这种接法适合测小电阻；题图乙由于电流表的分压导致电压的测量值偏大，由R＝得R测＞R真，R越大，电流表的分压越小，误差越小，因此这种接法适用于测大电阻，B错误，C、D正确．6．(多选)(2020·长沙一中期中)用伏安法测电阻，当对被测电阻的阻值一无所知而无法选择用何种接法时，可采用试触的方法．如图5所示，某同学测量未知电阻R时，让电压表的一端接在A点，另一端先后接到B点和C点；他发现电流表示数有明显变化，而电压表示数无明显变化，则下列说法中正确的是(　　)图5A．R与电压表阻值接近，应选择电流表内接电路B．如果选择电流表内接电路，测量值大于真实值C．R与电流表阻值接近，应选择电流表外接电路D．如果选择电流表外接电路，测量值大于真实值答案　AB解析　由题图电路图可知，电压表的一端接A点，另一端接到B点时，电压表与电阻并联，电流表测电阻与电压表电流之和，另一端接到C点时，电流表测通过电阻的电流；若电流表示数有明显变化，而电压表示数无明显变化，说明电压表分流较大，而电流表分压较小，故R阻值较大，与电压表阻值接近，故应选择电流表内接电路；如果选择电流表内接电路，测量值是待测电阻和电流表电阻的串联总电阻，测量值大于真实值，故A、B正确，C、D错误．7.两个定值电阻R1、R2串联后接在输出电压U＝12 V的直流电源上，且电源电压保持不变．把一个内阻不是远大于R1、R2的电压表接在R1两端(如图6所示)，电压表的示数为8 V，如果把此表改接在R2两端，则电压表的示数(　　)图6A．小于4 V   B．等于4 VC．大于或等于8 V   D．大于4 V，小于8 V答案　A解析　电压表接在R1两端时，其示数为8 V，则此时电阻R2两端的电压为4 V，将R1与RV并联后的电阻用R1V表示，则＝2，即R1V＝2R2，由于R1>R1V，则R1>2R2.当电压表改接在R2两端时，将R2与RV并联后的电阻用R2V表示，则R2>R2V.此时电阻R1两端的电压U1与电压表示数U2V之比为＝>>，即>2，故电压表的示数将小于4 V，选项A正确．8．(2021·江苏省丹阳高级中学高三一模)太阳能电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，在有光照射时，可以将光能转化为电能，在没有光照射且未储存电能时可视为一个电阻．该同学先将某太阳能电池用不透光的黑色器件盒封好(电阻约为1 kΩ)，利用电源电压为3 V的电源、量程为3 V的电压表(内阻约为3 kΩ)、量程为6 mA的电流表(内阻约为5 Ω)、滑动变阻器R以及开关、导线等进行实验测此太阳能电池的电阻，则本实验应该采用的实验电路设计图为(　　)答案　C解析　因＝>＝，则应该采用电流表内接电路；滑动变阻器接成分压电路，则电路图选择C.9．(2021·江苏省阜宁中学高二期末)如图7电路是将滑动变阻器作分压器用的电路，C、D为分压器的输入端，A、B为分压器的输出端，把变阻器的滑片P放在变阻器正中间，下列判断中正确的是(　　)图7A．空载时输出电压为UAB＝UCDB．当接上负载R时，输出电压为UAB<C．负载电阻R的阻值越小，UAB越接近D．滑片P向下滑动，可实现UAB＝答案　B解析　空载时，设变阻器下部分电阻为R′，输出电压为UAB＝UCD，滑片P从正中间向下滑动，则输出电压从逐渐减小，A、D错误；当接上负载R时，负载与变阻器下部分电阻并联，有R并＝<R′，输出电压为UAB＝UCD＝UCD<UCD＝UCD，负载电阻R的阻值越小，并联电阻越小，输出电压也越小，UAB越远离，B正确，C错误．10.如图8所示，用电压表和电流表测电阻，Rx为待测电阻，如果电压表的读数是3.50 V，电流表的读数是10.0 mA，电压表的内阻是1.50 kΩ，电流表的内阻是10 Ω，那么Rx的精确值为(　　)图8A．457 Ω   B．350 ΩC．360 Ω   D．1 200 Ω答案　A解析　通过电压表的电流IV＝＝ A＝×10－3 A，则Rx＝＝ Ω≈457 Ω，故选A.11．电位器是变阻器的一种．如图9所示，如果把电位器与灯泡串联起来，利用它改变灯泡的亮度，则下列说法正确的是(　　)图9A．连接A、B，使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗B．连接A、C，使滑动触头逆时针转动，灯泡变亮C．连接A、C，使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗D．连接B、C，使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗答案　A解析　连接A、B，使滑动触头顺时针转动时，根据电阻定律，电位器接入电路的电阻增大，电流减小，灯泡变暗，故A正确；连接A、C，电位器接入电路的电阻不变，电流不变，灯泡亮度不变，故B、C错误；连接B、C，使滑动触头顺时针转动时，根据电阻定律，电位器接入电路的电阻减小，电流增大，灯泡变亮，故D错误．12．(多选)(2021·腾冲县第八中学高二期末)如图10所示，M、N间电压恒定，当开关S接通a点时，电压表示数为10 V，电流表示数为0.2 A；当开关S接通b点时，电压表示数为12 V，电流表示数为0.15 A．由此可知(　　)图10A．S接在a点时的测量值更准确B．S接在b点时的测量值更准确C．Rx的真实值是70 ΩD．电流表的内阻是20 Ω答案　BC解析　S接a和接b时，电流表的示数变化较大，这说明电压表的分流较大，因此接b点时，采用电流表内接法测电阻误差较小．设电源的电压为U，电流表的内阻为RA，由题得U＝12 V，则有：S接a时，U＝U1＋I1RA，即U＝10 V＋0.2 A×RA，S接b时，U＝I2(Rx＋RA)，即：U＝0.15 A×(Rx＋RA)，联立解得Rx＝70 Ω，RA＝10 Ω，B、C正确．13．做完伏安法测电阻实验后，为了更好的观察电流表内外接对实验结果的影响，爱思考爱动手的马同学，拆开了电流表和电压表并进行了改造．如图11甲，他在电流表干路位置焊接了一个10 Ω定值电阻，如图乙，他给电压表并联了一个10 Ω定值电阻．假设待测电阻约为10 Ω，以下说法正确的是(　　)图11A．改后的电流表和正常电压表按丙图实验可以较为准确的测出待测电阻B．改后的电流表和正常电压表按丁图实验可以较为准确的测出待测电阻C．改后的电压表和正常电流表按丙图实验可以较为准确的测出待测电阻D．改后的电压表和改后的电流表按丁图实验可以较为准确的测出待测电阻答案　A解析　电流表和电压表的改造对二者的读数没有影响，即读数依然是正确的；改造后的电流表的内阻约为10 Ω，改造后的电压表的内阻也约为10 Ω，都与被测电阻的阻值很接近．改造后的电流表由于内阻增大，所以分压能力增强了，不适宜使用内接法；改造后的电压表由于内阻减小，所以分流能力增强了，不适宜使用外接法．所以，改后的电流表和正常电压表按题图丙所示的电路可以较为准确的测出待测电阻，或者使用改后的电压表和正常电流表按题图丁所示的电路可以较为准确的测出待测电阻，故选A.