有關(guān)滑動變阻器分壓式接法的討論及試題分析

李君秋 鄭德雨

摘 要：滑動變阻器的分壓式接法是高中物理教學(xué)中的一個難點，深入理解滑動變阻器分壓接法的理論根據(jù)，在解決電學(xué)實驗問題時就能得心應(yīng)手。

關(guān)鍵詞：滑動變阻器;分壓器;分壓式接法;負(fù)載;輸出電壓

有關(guān)滑動變阻器的連接方法，2010年人民教育出版社出版的高中物理教材中沒有在正文部分做介紹，只是在《物理選修3-1》的“問題與練習(xí)”中給出了一道分壓式接法的試題讓學(xué)生解答。解答與說明是這樣表述的：“可以將變阻器的這種分壓連接與限流連接進(jìn)行比較，分析它們改變電壓的作用和通過它們的電流情況，進(jìn)一步提高學(xué)生的分析能力?！比绻麑Υ祟}重視不夠，分壓器這個知識點就會成為一個薄弱點。

滑動變阻器在電路中通常有兩種接法：分壓式接法和串聯(lián)降壓限流式接法（簡稱限流式接法）。有關(guān)滑動變阻器分壓式接法的題目大多數(shù)是考查分壓式接法的特點或條件，這里不再贅述。當(dāng)選擇分壓式接法時滑動變阻器就是一個分壓器，文章試著討論分壓器的輸出電壓與負(fù)載的關(guān)系。以下例題中有資料原圖的，用原圖標(biāo)注。

最后結(jié)論：當(dāng)滑動變阻器以分壓接法連入電路時，它就是一個分壓器。當(dāng)滑動變阻器的最大阻值遠(yuǎn)小于負(fù)載電阻時，只要滑片不動，負(fù)載電阻變化，可以認(rèn)為分壓器的輸出電壓不變。

知道了這個規(guī)律，在做電學(xué)實驗題時會很有用，下面兩例中就用到這個知識點。

【例2】 （2016·全國新課標(biāo)卷Ⅱ·23題）某同學(xué)利用圖（a）所示電路測量量程為2.5V的電壓表的內(nèi)阻（內(nèi)阻為數(shù)千歐姆），可供選擇的器材有：電阻箱R（最大阻值99999.9Ω），滑動變阻器R1（最大阻值50Ω），滑動變阻器R2（最大阻值5kΩ），直流電源E（電動勢3V），開關(guān)1個，導(dǎo)線若干。

實驗步驟如下：

①按電路原理圖（a）連接線路;

②將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0，將滑動變阻器的滑片移到與圖（a）中最左端所對應(yīng)的位置，閉合開關(guān)S;

③調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表滿偏;

④保持滑動變阻器滑片的位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表的示數(shù)為2.00V，記下電阻箱的阻值。

回答下列問題：

（1）實驗中應(yīng)選擇滑動變阻器 （填“R1”或“R2”）。

（2）根據(jù)圖（a）所示電路將圖（b）中實物圖連線。

（3）實驗步驟④中記錄的電阻箱阻值為630.0Ω，若認(rèn)為調(diào)節(jié)電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變，計算可得電壓表的內(nèi)阻為 Ω（結(jié)果保留到個位）。

（4）如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯(lián)構(gòu)成的，可推斷該表頭的滿刻度電流為 （填正確答案標(biāo)號）。

A. 100μA B. 250μA C. 500μA D. 1mA

解析：（1）實驗原理是用半偏法測電表內(nèi)阻，當(dāng)滿足R1≤R時就可以認(rèn)為調(diào)節(jié)電阻箱時滑動變阻器上的輸出電壓不變，因為滑動變阻器R1的最大阻值小于R2，所以選R1。

（2）實物圖連線如圖（b）。

（3）因為可以看作調(diào)節(jié)電阻箱時滑動變阻器上的輸出電壓不變，且流過電壓表與電阻箱的電流相等，所以2.00RV=2.5-2.00630.0，RV=2520Ω。

（4）Ig=2.52520A=1mA。

【例3】 （2014安徽卷21題）（原題略）

解析：本題也是有關(guān)測電壓表內(nèi)阻的問題，繼續(xù)用到上述結(jié)論。如圖2，先把R0調(diào)到零，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表滿偏，電壓為U;保持滑片位置不變，調(diào)節(jié)R0為某一值R，電壓表讀數(shù)為U1，在認(rèn)為分壓器輸出電壓不變的情況下則有

鞏固練習(xí)：

【例4】 下面這兩個電路圖一樣嗎？

解析：圖3中滑動變阻器是作為分壓器使用，當(dāng)滑動變阻器的滑片從左向右滑動時，輸出電壓（近似等于Rx上的電壓）也從零逐漸增大。電路接通前滑片要放在最左端。

圖4中的滑動變阻器串聯(lián)在電路中，起限流作用。當(dāng)滑動變阻器的滑片從右向左移動時，電路中的電流從某一最小值逐漸增大，加在Rx上的電壓也從某一值逐漸增大。電路接通前滑動變阻器的滑片要置于最右端。

比較兩種電路，分壓式接法的特點是輸出電壓可以從零開始調(diào)節(jié)、輸出電壓變化范圍大、阻值很小的變阻器也可以適用。限流接法的優(yōu)點是電路簡單、能耗低。

上面幾例主要分析分壓器的原理?；瑒幼冏杵髯鳛榉謮浩魇褂茫歉咧形锢碇绷麟娭R點中的難點，也是電學(xué)部分的高考?？键c。要掌握這個知識點，首先要深入理解分壓器的原理，在此基礎(chǔ)上通過必要的練習(xí)，才能達(dá)到融會貫通、舉一反三的效果。如何培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力，提高他們解決問題的能力是物理教學(xué)的最終目標(biāo)。物理知識的建構(gòu)既要注重教材，也要旁征博引。人們常說高考是教學(xué)的指揮棒，研究歷年的高考試題無疑是提高物理學(xué)習(xí)效率的一條重要途徑，也是提高學(xué)生解決問題的手段。教學(xué)的觀念正在轉(zhuǎn)變，以前的教學(xué)也許更注重解題能力的培養(yǎng)。那么如何改變這種應(yīng)試教育的模式呢？就要從訓(xùn)練學(xué)生的“解題能力”向培養(yǎng)學(xué)生的“解決問題的能力”轉(zhuǎn)變。解決問題的能力是指面對實際問題要會分析問題的本質(zhì)，探究解決問題的方案，解決問題后歸納總結(jié)，最后再將所學(xué)知識轉(zhuǎn)化為一種物理思想或觀念，潛移默化地就會養(yǎng)成一種解決實際問題的能力。

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[2]人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書物理選修3-1教師教學(xué)用書[M].北京：人民教育出版社，2010：88.

[3]張泉.高中全程復(fù)習(xí)方略2016最新版[M].延吉：延邊大學(xué)出版社，2016.

作者簡介：

李君秋，鄭德雨，甘肅省蘭州市，甘肅省蘭州市永登縣連鋁學(xué)校。