欧姆定理七-滑动变阻器作用专项及电路故障分析（解析版）-2024-2025学年沪科版九年级物理同步练习

十六、欧姆定理七-滑动变阻器的作用专项及电路故障分析

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知识点1滑动变阻器

I.原理：改变导体的长度来改变电阻。

2.构造：如下图所示

3.作用：调节滑片，可改变接入电路中电阻的大小，从而改变电路中的电流，及部分电路中的电

压；另外还能保护电路

4.电路符号：-E=l

5.连接方式：一上一下«

知识点2滑动变阻器常见考法

1.如何调节滑动变阻器

2.如何选用滑动变阻器

3.找出错误数据及错误原因

4.实验是否能完成及不能完成的原因

5.如何改进

A.改变电阻

B.改变电压

动变阻器的作用

1.小明同学在“探究通过导体的电流与电阻的关系”时，他用如图所示的电路进行实验，可供选择的定值

电阻分别为25。、5。、10。、15。、200、250,滑动变阻器的规格为“15。1A”。

（1）排除故障后，小明实验前预设电压表示数为2V不变。为了电路安全，小明不能选用的定值电阻为

n.某次实验时，将10。电阻换成15Q后，他下一步操作是：将滑动变阻器的滑片向（选填

“A”或"B”）端移动，同时眼睛盯着（选填“电流表”或“电压表”）。

（2）小明分析：若预设电压表示数越大，那么滑动变阻器移动范围越（选填“大”或“小”）。

若电源更换为可调电压电源，但仍预设电压表示数为2V不变，为了保证可用定值电阻均能正常进行实

验，则该电源电压应该控制在V-V之间。

【解答】解:

（1）电流表选用小量程，电路的最大电流为0.6A；

实验中电阻R两端的电压始终保持2V不变，若选用2.5Q的电阻，由欧姆定律，电路的电流为：

I=JL=_2V_=0.8A>0.6A,故实验中，不能被选用的电阻是2.50；根据串联分压原理可知，将定值

R12.5Q

电阻由10Q改接成15。的电阻，电阻增大，其分得的电压增大；探究电流与电阻的实验中应控制电压不

变，即应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分

压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向右A端移动，同时眼睛盯着电压表，使电

压表的示数不变；

（2）电压预设值越大，电路中电流越大，变阻器两端电压越小，由欧姆定律可知，变阻器连入阻值越小，

滑动变阻器阻值调节范围越小；由题意知，滑动变阻器的最大阻值为15Q,定值电阻的最大电阻为25Q；

根据串联电路的电压关系：

由串联电路的规律及分压原理有：口电源%

uR定

方程左边为一定值，故右边也为一定值，当变阻器连入电路的电阻最大时，对应的定值电阻应最大，此

时电源电压最大，u电源一2=正?

2V25。

电源电压最大值：U电源=3.2V

故为保证可用电阻均能正常进行实验，电源电压应该控制在2V至3.2V之间。

2.小明用如图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”。所用电源为可连续调节输出电压且可以显示电压

值的新型学生电源，滑动变阻器的规格为“10。1A"，阻值为5。、10Q、150、20。、25。的定值电阻各

一个。

实验序号12345

电阻R/Q510201525

电流I/A0.40.20.1

（1）进行第4次实验时，小明用15。定值电阻代替20Q,直接读出电流表示数如图乙所示。由此可知:

小明实验时电源电压是调节为V输出的。为保证实验探究的合理性，小明应在将滑动变阻器的滑

片调至第3次实验时滑片位置的侧（左/右）。

（2）继续完成第5次实验时，小明将滑动变阻器调到最大值时，依然无法达到实验要求。为完成实验,

小明可以

A.将电源电压调至2.5V

B.把变阻器换为“15Q1A”的规格再重新调节

C.将电源电压调至3.8V

D.把变阻器换为“5。1A”的规格，再重新调节

【解答】解:

（1）由表中第3次实验数据知，当电阻为20。时，电流为0.1A,设变阻器连入电路的电阻为R滑，

根据串联电路的规律和欧姆定律，电源电压：

U=（R3+R滑）I3=（20Q+R滑）X0.1A----------------①；

小明用15。定值电阻代替20Q,直接读出电流表示数（滑片位置不动）如图乙所示，电流表的量程为0-

0.6A,分度值为0.02A,示数为0.12A,

根据串联电路的规律和欧姆定律，电源电压：

U=（R4+R滑）I4=（15Q+R滑）X0.12A----------------②；

由①②得：

调节输出的电压：U=3V；

为保证实验探究的合理性，即控制电压表示数不变，应增大电压表示数，根据串联电路电压的规律，要

减小变阻器连入电路中的电压，由分压原理，要减小变阻器连入电路的电阻大小，小明应在将滑动变阻

器的滑片调至第3次实验时滑片位置的右侧；

(2)研究电流与电阻关系实验时，要控制电阻的电压不变，第5次实验时，将25。电阻接入电路，电

压表示数变大，小明将滑动变阻器调到最大值时即等于10Q时，不能调为2V,即大于2V,说明电源电

压太高或变阻器的最大电阻太小；

设换用电源电压为U'的电源，根据串联电路电压的规律和分压原理：

y

U-UV_R1

UV

由③式知，等式左边为一定值，故右边也为一定值，故当最大的定值电阻25。接入电路中时，变阻器连

入电路中的电阻应为最大，为10。，

由③得：！2-1=也2_,U'=2.8V,即将电源电压调至2.8V,A正确，C错误；

2V25Q

设换用最大阻值至少为R'的变阻器，

同理，由③得：

U'_1=R'

2VR5'

R'=12.5。，即换用最大电阻至少为12.5。(小于15。)的变阻器，故B正确，D错误。

故选A、Bo

【变式练习】

1.小颖利用如图甲所示电路测小灯泡的额定功率。被测小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为10。左右。实

验室有如下器材：电源(电压为3V)、电流表、电压表、开关各一个、导线若干，滑动变阻器三只：

Ri(10Q1A)、R2(50Q0.5A)、R3(100H0.3A)。

(1)灯泡的额定功率测量完毕，小颖用5。、10。、20。、40。的定值电阻更换电路中的灯泡，探究电流

跟电阻的关系，保持定值电阻两端电压为2V不变，为完成以上四组实验，小颖应选用滑动变阻器

（选填"RJ、“R2”或“R3”）。若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为10。，则所选定值电阻的阻

值为_______

【解答】解：

（1）探究电流跟电阻的关系，保持定值电阻两端的电压2V不变，

URITR

由串联电路特点和欧姆定律知：一L=—L,即一?一=—L40。的定值电阻与滑动变阻器串联时，变阻

U2R2U-U1R2

器连入阻值最大

2V=40g>R=20。，故滑动变阻器接入电路的电阻为20。，

3V-1VR滑

当定值电阻为5。时，电路中的电流：

I大=匕=0.4A>0.3A,

R小5Q

综上，应选用“20Q0.5A”选择滑动变阻器R2；

若实验中滑动变阻器连入电路的阻值为10Q,类似的有：型=丝里，解得所选定值电阻的阻值R为

R10Q

20120

2.志刚同学在“测量小灯泡的额定功率”实验中,所用电源电压恒为6V,小灯泡的额定电压为2.5V。

（1）为了研究电流和电阻的关系，志刚找到几个定值电阻，阻值分别是10Q、15Q、20Q、30Q,他用

10Q的电阻替换电路中的小灯泡，移动滑片使电压表示数为2.4V,记录电流表示数，换上15Q的电阻,

移动滑片，最终电流表的示数为A；要完成研究电流与电阻的关系的实验，滑动变阻器的最大阻

值至少为。o

【解答】解:

（1）探究电流与电阻的关系，需保证电压一定，当电压U=2.4V,R=10Q时，根据欧姆定律，

I=%=2.4V

=0.24A；

1Rj10O

当15。的电阻进行实验时，由欧姆定律，最终电流表的示数为:

IU12.4V

===0.16A；

2R2150

电阻两端的电压始终保持Uv=2.4V,根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：

U滑=6V-2.4V=3.6V,变阻器分得的电压为电压表示数的曳纹=1.5倍，根据分压原理，当接入30。

2.4V

电阻时，变阻器连入电路中的电阻为：

R滑=1.5X300=450,故为了完成整个实验，应该选取最大阻值至少45。的滑动变阻器。

3.小乐同学按图甲所示的电路图，探究“小灯泡的亮度和实际电功率的关系”。可用器材：标有“2.5V”

字样的灯泡、电压恒为4.5V的电源、滑动变阻器Ri“20C1A"、R2“50Q1A"、R3“100Q0.1A"、电

流表（量程为0〜0.6A、0〜3A）、电压表（量程为0〜3V、0〜15V）

（1）同组的小越还想探究“电压一定时，电流与电阻的关系”，于是将电路中的小灯泡换成阻值分别

为10。、8。、5。、2。的定值电阻，滑动变阻器选用Ri”20Q1A"，电流表量程改接为0〜3A,其余

连接不变。在实验中，将定值电阻依次接入电路，调节滑动变阻器（接入阻值不为零）使定值电阻两端

的电压保持Uo不变，为了能够顺利得到4组I、R数据，该电压Uo的取值范是。

【解答】解：

（1）把四个电阻串联接入电路中，电流表量程改接为0〜3A,但滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,

故电路的最小电阻为：

R小=---=虫5y=4.50,

।最大1A

电路中接入2。的电阻时，滑动变阻器接入电路的最小电阻为：R'=R小-2。=2.5。；

设电压表示数为U表，根据串联电路电压的规律，变阻器的电压U滑=U-U表=4.5V-U表，

根据分压原理：

45"11表=区渭即4.5V1=尺7

①，

T，戒〒

因研究电流与电阻关系的实验中，要保持电压表示数不变，由①式得，方程左边为定值，当变阻器接入

电路中的电阻最小为R'=2.5Q时，对应的定值电阻最小为2Q,代入①得，

至红-1="且，解得U表=2V,即定值电阻两端的最大电压为2V；

U表2Q

同理，当滑动变阻器接入电路的电阻为20。时，对应的电阻最大为10。，代入①式得：

"%-1=2空，解得U表=1.5V,即定值电阻两端的最小电压为1.5V；

U表10Q

故电压表的取值范围大小应满足1.5VWU表W2V。

4.按图示的电路图做“测量小电灯的功率”的实验。所用器材有：标有“3.8V”字样的待测小电灯、电压

恒为6V的电源、标有“2001A”的滑动变阻器、电流表（量程为0〜0.6A、0〜3A）、电压表（量程为

0〜3V、0-15V）。

（1）为了探究电流和电阻的关系，霄霄同学找到几个定值电阻，阻值分别是10。、20。、30。、400、

50。，且保持电压表的示数为3.8V不变。当用40Q的电阻进行实验时，发现电压表的示数始终不能调到

3.8V,聪明的霄霄想到了解决办法，若要顺利完成研究电流和电阻关系的实验她可以怎么办？0

【解答】解：

（1）探究电流和电阻的关系要控制电压表为3.8V不变，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压:

U滑=U-U表=6V-2.2V,变阻器的电压是电压表示数的区里倍，当用40。的电阻进行实验时，根据

3.8V

分压原理，变阻器连入电路中的电阻为：R滑=2_2x40Q心23.2Q>20Q,

3.8

即原来变阻器的最大阻值太小导致电压表的示数始终不能调到3.8V,若要顺利完成研究电流和电阻关系

的实验，她可以换用最大阻值至少23.2。的变阻器。

5.小宜同学做“测量小灯泡电功率”的实验，电源电压恒定为6V,标有“2.5V”字样的待测小灯泡，正

常发光时的电阻约为10。，所用滑动变阻器的规格为“50。1A”。

（1）另外一位同学还想探究电流与电阻的关系，于是将甲图中的小灯泡换成定值电阻R,并使电压表的示

数始终保持2V不变，多次更换阻值不同的定值电阻R,记录各次电流表的示数，在实验过程中，当A、B

两点间的电阻有5。变为10。后，为了探究上述问题，他应该采取的唯一操作是

A、保持变阻器滑片不动B、将变阻器滑片适当左移

C、将变阻器滑片适当右移D、将电池个数增加

（2）在不更换其他器材的情况下，为能够完成实验，他更换的定值电阻R不能大于fl,

【解答】解：

（1）电流与电阻的关系时，应控制电阻两端的电压不变，当A、B两点间的电阻有5Q变为10Q后，电

压表的示数会变大，为了控制电压表不变，应减小电压表的示数，减小电路中的电流，即增大滑动变阻

器的电阻，滑片应向右移动，故选C；

（2）小灯泡换成定值电阻R,是因为灯丝电阻会受温度影响；电源电压为6V,电阻两端电压为2V,滑

动变阻器分压为6V-2V=4V,定值电阻两端电压的是变阻器电压的工，据分压原理，定值电阻阻值的

2

大小为滑动变阻器接入电路的阻值的工，因滑动变阻器最大阻值为50欧姆，因此定值电阻最大阻值为工

22

X50Q=25Q,即更换的定值电阻R的阻值不能大于25Q。

6.小华学了电学知识后，设计了如图14（a）所示的电路，想要测量额定电压为2.5V小灯泡的I与U的关

系，小华找来了实验器材并连接了部分实物电路如图（b）,其中电源用的是2节干电池，滑动变阻器的

铭牌标有“50Q1A”，他所测得的数据如表所示：

实验次数123456

U/V0.200.801.402.002.502.90

I/A0.020.080.140.180.200.22

（1）聪明的小豆说，小华的数据中有一组是杜撰的，你觉得是哪次实验数据？第次，理由

是。

【解答】解:

（1）灯泡正常工作时的电阻约为：RL=%=2・5V=12.50滑动变阻器的最大阻值为500则电路中

IL0.2A

的最大电阻为R=12.5Q+50Q=62.5Q,则电路中的最小电流为I=U=—更--0.05A,第一组的电流

R62.5。

是0.1A,电流太小，无论如何移动滑动变阻器，都调不到这个电流值，故第一组是错误的。

路故障分析

1.如图所示，当开关闭合时，灯L］、L2都不亮，电流表无示数，但电压表示数较大。可能的故障是（）

A.Li断路B.L2断路C.L2短路D.Li短路

【解答】解：根据电路可知，灯Li、L2串联，电流表测电路电流，电压表测L2两端电压；开关闭合后,

灯Li、L2都不亮，电流表无示数，说明电路断路；电压表示数较大，说明电压表的正负接线柱与电源两

极相连，故故障为L2断路。

故选：Bo2.如图所示电路中闭合开关后，电路正常工作，一段时间后，灯泡突然熄灭，且一个电表示数

变大，另一个电表示数变小，小明提出了如下可能的故障：①灯泡L开路；②灯泡L短路；③电阻R

开路；④电阻R短路。请你分析故障可能是（）

A.①③B.②④C.②③D.③

【解答】解:

（1）若灯泡L开路，电流表无示数，电压表也无示数，所以两表示数都减小，灯泡不发光，故①不符

合题意；

（2）若灯泡L短路，则电流表有示数，电压表也有示数，所以两表示数都变大，灯泡不发光，故②不

符合题意；

（3）若电阻R开路，则电流表无示数，电压表有示数，所以一个表示数变大，一个表示数变小，灯泡

不发光，故③符合题意；

（4）若电阻R短路，则电流表有示数，电压表无示数，一个表示数变大，一个表示数变小，但灯泡仍

发光，故④不符合题意；

综上所述：故障可能是电阻R开路引起的。

故选：D。

【变式练习】

1.如图所示，闭合开关S后，灯泡L没有发光，电流表和电压表的示数均为0.若电路中只有一处故障，

则可能的故障是（）

A.灯泡L断路B.电阻R断路C.灯泡L短路D.电阻R短路

【解答】解：闭合开关S,发现灯不发光，且电压表示数、电流表示数均为零。电路中一定有断路，故

CD错误，可能是电流表断路；小灯泡断路；开关断路；若电阻R断路电压表有示数，故B错误，A正

确；

故选：Ao

2.如图所示的电路中，电源两端的电压保持不变，当开关S闭合后，灯L不发光，电压表指针有明显偏转。

若电路中只有一处故障，对于此电路可能故障的判断，下列说法中正确的是（）

A.灯L断路B.Ri短路C.R2短路D.灯L短路

【解答】解：

A、如果灯泡L断路，整个电路断路，灯泡不亮，电压表指针不偏转。故A错误；

B、如果Ri短路，也相当于导线，滑动变阻器完好，有电流通过灯泡，所以灯泡能够发光。故B错误;

C、如果滑动变阻器R2短路，R2相当于导线，定值电阻完好，有电流通过灯泡，所以灯泡能够发光。

故C错误；

D、如果灯泡L短路，闭合开关灯泡不会发光，电压表测量电源电压，电压表指针偏转。故D正确。

故选：D。

3.如图所示的实验电路中，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现电压表有示数但无明显变化，电流表

有示数并且有变化，小灯泡不亮。则可能的故障原因是（）

A.小灯泡断路B.小灯泡短路C.变阻器短路D.变阻器断路

【解答】解：由图可知，该电路为串联电路，滑动变阻器与灯泡串联在电路中，电流表测量电路中的电

流，电压表测量滑动变阻器两端的电压；

移动滑动变阻器的滑片，电流表有示数并且有变化，说明电路是通路，滑动变阻器能改变电路，则滑动

变阻器无故障；

灯泡不发光，且电压表示数几乎无变化，说明灯泡短路，电压表测量的是电源电压，故B正确。

故选:Bo

4.如图所示S闭合后，Li、L2都发光，两个电表都有示数，突然一盏灯亮，一盏灯不亮，且电表示数都变

为0,则该电路中可能故障是（）

A.电压表短路B.电流表断路C.L2短路D.L2断路

【解答】解：

A、如果是电压表短路，则电源也处于短路状态，不会有一盏灯发光，不符合题意；

B、如果是电流表断路，则灯L2也不能发光，电流表和电压表都没有示数，符合题意;

C、如果是L2短路，则电源也处于短路状态，会烧坏电源，灯泡不能发光，不符合题意；

D、如果是L2断路，则灯L2不能发光，电流表没有示数，但是电压表会有示数，显示电源电压，不符合

题意。

故选：Bo

5.如图所示，电源电压保持不变，开关S闭合后，灯Li和L2都正常发光，一段时间后，一盏灯突然熄灭,

而电压表和电流表示数都不变，则故障原因可能是（）

A.灯Li短路B.灯L2断路C.灯Li断路D.灯L2短路

【解答】解：A、若灯Li短路，将形成电源短路，电流表将被损坏，不符合题意。

B、若L2断路，电压表测电源电压，示数不