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电路安全问题
一、电路安全问题：
电路中用电器往往有额定电压或额定电流限制、电压表和电流表有量程限制、滑动变阻器有最大电流限制，为保证它们的安全，这就使得电路在电压、电流受限制，为保证电路安全：
（1）应使用电器两端的电压不高于额定电压或不高于额定电流。
（2）应不超过电流表、电压表使用的量程。
（3）应不超过滑动变阻器所允许通过的最大电流。
二、解决电路安全问题的方法：
如果电路中既有用电器电、压表和电流表还有滑动变阻器，以上问题都得考虑到：
（1）串联电路：串联电路电流相等，先确定出每个用电器（包括电流表的量程、滑动变阻器的最大电流）的额定电流，以小的为准。即：把用电器中正常工作的最小电流作为电路中的最小电流。
（2）并联电路：并联电路中电压相等，先确定每个用电器（包括电压表量程）的额定电压，以小的为准。即：把用电器中正常工作的最小电压作为电路两端的电压。
三、注意事项：
（1）在满足某个要求的同时，必须考虑题中的其它隐藏条件，如在保证电流表不超过量程的前提下，电流是否超过了灯泡的额定电流；在电流表与灯泡安全的前提下，电表的示数是否超过了所选择的量程。
（2）在求变阻器的变化范围时，通常从最大允许电流入手去求变用器的最小电阻；从最小电流或与之并联的电压表的量程入手去求变阻器的最大阻值；当电路均保证安全的前提下，变阻器标注的最大阳值即为变阻器的最大允许阻值。
四、中考题型分析
中考中，电路安全问题是中考中一个重要的考点，往往出现在压轴填空题、压轴选择题和压轴计算题中，综合性强，难度大，失分严重。考查时常常结合考查电流表示数范围、电压表的示数范围、滑动变阻器接入电路中的阻值范围、电功率或电功的最大值或最小值等，分值2-7左右。
★常考知识点一：单个用电器安全问题：
典例1.一个标有“”的小灯泡接在的电源上，若使灯泡正常发光，应该给它串联一个_______的电阻若小灯泡两端的实际电压是，则小灯泡的实际功率是_______设灯丝电阻不变
典例2.已知甲灯标有“”字样，乙灯的额定电压是甲、乙两灯的关系如图所示，则乙灯的额定功率是___________确保电路安全的前提下，两灯串联使用，电路两端的最大电压是___________，两灯并联使用，电路最大电流是__________．
★常考知识点二：电路安全综合问题
典例3.在如图甲的电路中，电源电压为且保持不变，电流表的规格为“”，电压表的规格为“”，灯泡上标有“”字样，灯泡电流随电压变化关系如图乙所示，求：
灯泡正常发光时的电流。
当电流表示数为时，电压表的示数。
为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路中的最小阻值及此时电路消耗的总功率。
典例4.如图甲所示电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为，闭合开关后，当滑片从最右端滑到最左端的过程中，小灯泡的关系图象如图乙所示，则下列判断正确的( )
A. 小灯泡正常发光的电阻为
B. 滑动变阻器的最大阻值为
C. 滑片向左移动时，电压表与电流表示数的比值不变
D. 该电路总功率变化范围为
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5.三只灯泡分别标着“”、“”和“”，它们都正常工作，在相等时间里消耗的电能( )
A. “”最多 B. “”最多
C. “”最多 D. 三只灯泡一样多
6.如图所示，电源电压恒定，小灯泡、均标有“ ”字样设灯丝电阻不变，当、闭合时，灯正常发光，当闭合，断开时，两盏灯的总功率为 ( )
A.
B.
C.
D.
7.如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关后，滑片从端移动到端的过程中，电压表示数与电流表示数的关系图象如图乙所示，下列判断正确的是( )
A. 电源电压为
B. 的电阻值为
C. 的最大阻值为
D. 电路消耗的功率的最大值为
8.两只灯泡和分别标有“”和“”的字样，保证两灯泡都能安全使用设灯丝电阻不变。若把它们串联在电路中，___灯较亮，两灯的实际功率之比：_______。
9.甲、乙两灯额定电压均为，测得两灯的电压与电流关系如图。甲灯正常工作时的电阻是____；现将两灯串联后接在电源两端，要使其中一个灯泡正常发光，并保证电路安全，电源电压最大为____，此时乙灯消耗的功率为___。
10.如图所示，将规格相同的小灯泡按照甲、乙两种连接方式接入电压均为且保持不变的电路中，通过分别调节滑动变阻器和使所有灯泡均正常发光，则甲、乙两电路中的总电流之比：______，电路的总功率之比：______。
11.分别标有“”和“”的甲、乙两只灯泡，经实验测得它们特性曲线如图所示，其中曲线是____灯泡的特性曲线。现将甲、乙两灯串联的电源上，此时正常发光的灯泡是____，两只灯泡消耗的总功率是___________________。
12.图中，灯泡的额定电流为，其电流与电压关系如图所示，滑动变阻器的规格为““，电流表量程为，电压表量程为闭合开关，调节，当电压表的示数为时，恰好正常发光，则正常发光时的阻值为______，电源电压为______；为保证电路安全，的调节范围为______，灯泡的最小电功率为______。
13.在如图所示的电路中，电源电压为，滑动变阻器的阻值范围在至之间，闭合开关，调节滑动变阻器，当滑片置于滑动变阻器的中点时，电流表的示数为。求：
定值电阻的阻值；
当滑动变阻器的滑片置于阻值最大处时，电路的总功率是多少？结果保留位小数
电流表接入电路中的量程是，在不改变电流表量程的情况下，为了保证电流表的安全，滑动变阻器接入电路中的最小阻值是多少？
14.如图甲所示，额定电压为的灯泡与滑动变阻器串联接入电路，电源电压一定，滑动变阻器的滑片从最右端滑到最左端时，灯泡的图象，如图乙所示，则电源电压为______，当滑动变阻器接入电路的阻值为时，灯泡消耗的电功率为，此时灯丝的阻值为______。
15.在测量标有“”的灯泡的额定功率时，为了使电压表读数更精确，电路设计如图所示。已知电源电压恒为，电压表有“”与“”两个量程，滑动变阻器最大阻值为。闭合开关，调节滑动变阻器的滑片使灯泡正常发光，此时电流表示数为。
求灯泡的额定功率。
当灯泡正常发光时，求滑动变阻器在内消耗的电能。
若仅将灯泡更换为的定值电阻，其余电路元件及连接均不变，闭合开关后，在保证电路安全的前提下，求电阻的最小功率。
16.将标有“”的小灯泡接到电源电压恒定为的电路中，如图所示。定值电阻的阻值为，滑动变阻器标有“”字样，电压表的量程为，电流表的量程为。滑动变阻器的滑片在某一位置时，只闭合开关时，灯泡恰好正常发光，不计温度对灯丝电阻的影响，求：
小灯泡正常发光时的电阻为多少？
小灯泡正常发光，滑动变阻器接入电路中的阻值是多少？
调整个开关的状态和滑片的位置，电路消耗的最小功率是多少？
答案和解析
1.【答案】；
【解析】【分析】
本题主要考查欧姆定律在串并联电路中的应用以及电功率的计算，难度一般。
根据串联电路的电流电压规律以及欧定律可算出总电阻，最后计算出串联的电阻是多少；根据可算出电阻的阻值，最后利用算出小灯泡的实际功率。
【解答】
灯泡正常发光时的电流为；
此时电路中所串联电阻两端的电压为：
则串联的电阻大小为：
；
小灯泡的电阻为：
；
小灯泡两端的实际电压是，则小灯泡的实际功率是：
。
2.【答案】
【解析】解：由图象可知，当乙灯的额定电压是时，，
乙灯的额定功率；
由可得，甲灯的额定电流，
两灯串联使用，电路中的最大电流是，
由图象可知，此时乙灯两端电压为，故电路两端的最大电压；
两灯泡并联时，电路两端的最大电压为，由图象可知，此时流经甲的电流，乙灯正常发光，
故电路最大电流。
故答案为：；；。
由图象可知乙灯的额定电流，根据公式求出乙灯的额定功率；
根据可求得甲灯的额定电流，两灯串联使用，电路中电流为最小者，读出出水乙灯两端电压，然后可知电路两端的最大电压；
两灯泡并联时允许所加的最大电压为两额定电压较小的，由图象可知，此时流经甲的电流，乙灯正常发光，根据干路中的电流等于各支路电流之和求得电路最大电流。
本题考查了学生的读图能力，同时考查了欧姆定律和电功率的应用以及串联电路的特点，是一道综合性题目。
3.【答案】解：，
小灯泡正常发光时的电流：；
由图可知，当电流表示数为时，小灯泡两端的电压为，则电压表读数：；
，
由图可知当灯泡电流时，电压为，
则此时电阻，
由于灯泡和滑阻串联，所以滑阻最小阻值为：。
。
答：灯泡正常发光时的电流为。
当电流表示数为时，电压表的示数。
为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路中的最小阻值为，此时电路消耗的总功率为。
【解析】本题考查串联电路的特点，欧姆定律及应用，电功率的计算和能从图像获得信息，关键是知道灯泡电阻会随着温度的升高而发生变化，故应注意不同电压下的电阻不同及电灯的正常发光指的是工作在额定状态下。
由灯泡的额定电压和额定功率，利用功率公式可求得正常发光时的电流；
根据乙图可查出灯泡电流为时的电压，然后根据串联电路电压特点求得电压表示数；
根据电流表量程可知电路最大电流为，利用电源电压除以，可求出电路总电阻，然后减去灯泡在时的电阻，就是滑动变阻器的最小电阻，并根据求出此时电路消耗的总功率。
4.【答案】
【解析】解：由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测两端的电压，电流表测电路中的电流。
当滑片位于最左端时，滑动变阻器接入电路中的电阻为零，电压表的示数最大，电流表的示数最大，
由图象可知，电源的电压，电流表的示数，此时灯泡正常发光，则由可得，灯泡正常发光的电阻：，故A正确；
当滑片位于最右端时，接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，小灯泡的电功率最小，
由图象可知，灯泡两端的电压，通过的最小电流，
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：，
因串联电路中各处的电流相等，所以，由可得，滑动变阻器的最大阻值：，故B错误；
根据图乙可知，灯泡的阻值随温度的升高而增大，因此当滑片向左移动时，电路电流变大，灯丝的温度升高，即灯丝的阻值变大，而电压表与电流表示数的比值等于灯泡的阻值，因此比值变大，故C错误；
电路消耗的最大功率：，
电路消耗的最小功率：，
因此，电路总功率变化范围为，故D正确。
故选：。
由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测两端的电压，电流表测电路中的电流。
当滑片位于最左端时，滑动变阻器接入电路中的电阻为零，电压表的示数最大，电流表的示数最大，根据图象读出灯泡两端的电压即为电源的电压和电流表的示数，灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，利用欧姆定律求出灯泡正常发光的电阻；
当滑片位于最右端时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，小灯泡的电功率最小，根据图象读出灯泡两端的电压和通过的电流，根据串联电路特点求出变阻器两端的电压，利用欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值；
根据图乙可知灯丝的阻值随温度的升高而增大，根据滑片移到时电流的变化可知灯丝电阻的变化，再根据电压表与电流表示数之比等于灯丝的阻值进行判断；
根据求出电路的最小功率和最大功率。
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，从图象中获取有用的信息是关键。
5.【答案】
【解析】【分析】
用电器正常工作时，实际电功率等于其额定功率，比较消耗的电能时，应用公式，便可解决此题。
本题考查了用电器消耗电能大小的比较，此题容易出错，关键是能准确的理解正常工作的含义。
【解答】
用电器正常工作时，三只灯泡的实际功率均达到额定功率，电功率相同且均为，根据公式可知，相同时间消耗的电能相同。
故选D。
6.【答案】
【解析】略
7.【答案】
【解析】【分析】
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，关键是知道滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小、滑动变阻器接入电路中的电阻最小时电路中的电流最大。
由图甲可知，两电阻串联，电压表测两端的电压，电流表测电路中的电流。
当滑动变阻器接入电路中的电阻为时电路中的电流最大，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、电压表的示数最大，由图象读出电流和电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值，根据串联电路的特点和欧姆定律表示出电源的电压，利用电源的电压不变得出等式即可求出的阻值，进一步求出电源的电压，利用电功率公式求出电路消耗的最大和最小功率。
【解答】
由图甲可知，两电阻串联，电压表测两端的电压，电流表测电路中的电流。
当滑片于端时，其接入电路电阻为，电路中的电流最大，由图乙可知，
由可得，电源的电压：
当滑片于端时，变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，由图乙可知，，，
则滑动变阻器的最大阻值：，故C错误；
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以电源的电压：
因电源的电压不变，由可得：，
解得：，电源的电压：，故A错误，B正确；
电路消耗的最大功率：
，故D正确。
故选BD。
8.【答案】 ；：
【解析】解：根据两只灯泡和分别标有“”和“”的字样可知，和两灯的额定电压分别为和，额定功率分别为和，根据可知，的电阻为：；的电阻为：，若把它们串联在电路中，因串联电路各处的电流相等，根据可知，的实际功率大，灯较亮，两灯的实际功率之比：：：：：。
故答案为：；：
根据两只灯泡和分别标有“”和“”的字样可知和两灯的额定电压和额定功率，根据得出和的电阻；若把它们串联在电路中，根据串联电路电流的规律结合得出的实际功率大，据此回答；根据得出两灯的实际功率之比。
本题考查串联电路电流的规律及电功率公式的运用。
9.【答案】；；
【解析】【分析】
本题考查串联电路的规律及欧姆定律和电功率公式的运用，关键是从图中获取有效的信息。
甲、乙两灯额定电压均为，由图知甲乙灯的额定电流，由欧姆定律求出甲灯正常工作时的电阻；
根据串联电路各处的相等，要使其中一个灯泡正常发光，并保证电路安全，确定电路的最大电流，由图知乙此时的电压，由串联电路电压的规律得出电源电压最大值；
根据求出此时乙灯消耗的功率。
【解答】
甲、乙两灯额定电压均为，由图知，甲灯的额定电流为，乙灯的额定电流为，
由欧姆定律，甲灯正常工作时的电阻是：
；
根据串联电路各处的相等，要使其中一个灯泡正常发光，并保证电路安全，故电路的最大电流只能为，由图知，乙的电压为，
由串联电路电压的规律，电源电压最大为：
，
此时乙灯消耗的功率为：
。
故答案为：；；。
10.【答案】： ：
【解析】解：
由题知，甲乙两图中小灯泡规格相同，且两电路中灯泡都正常发光，若灯泡正常发光时的电流为，
甲图中两灯并联后与变阻器串联，所以干路电流，
乙图中两灯以及变阻器串联，所以电路中电流，
所以：：：；
两电路的电源电压相等，由可得电路的总功率之比：
：：：：。
故答案为：：；：。
灯泡规格相同，两图中灯泡都正确发光，由串联和并联电路的电流特点可得电路的总电流比；由可得电路消耗总功率比。
本题考查了串联和并联电路的电流特点以及电功率公式的应用，知道规格相同的灯泡正常工作时电流相等，正确分析电路的连接方式是解题的关键。
11.【答案】甲；乙；
【解析】【试题解析】
【分析】
本题考查了串联电路的电压和电流特点，以及电功率的计算；难点是要通过图象分析找出当电源电压是时，灯泡的电压和电流。要找出灯泡的电压和电流，就需要根据我们所学的串联电路的特点去分析。
由题知两灯额定电压和额定功率，由结合图象分析两曲线对应的灯泡；
两灯泡串联时通过它们的电流相等，且总电压等于各分电压之和，从图象中找出符合要求的电压和电流，根据求出两个灯泡消耗的总功率。
【解答】
由题知两灯的额定电压相等，甲比乙的额定功率大，由可知，甲灯泡的额定电流大，乙灯泡的额定电流小；
由图象可知，当电压为时，曲线的电流大，所以它是甲灯泡的特性曲线，曲线的电流小，所以它是乙灯泡的特性曲线；
由题意知，两灯泡串联，则电流相等，且两个灯泡两端的总电压等于，
由图象知，当电路中的电流为时，乙灯泡两端等于，甲灯泡两端的电压为，符合总电压为，所以能正常发光的是乙灯泡；
则两个灯泡消耗的总功率为：
。
故答案为：甲；乙；。
12.【答案】
【解析】解：由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测两端的电压，电流表测电路中的电流。
当电压表的示数为时，恰好正常发光，通过的电流，
由图可知，灯泡两端的电压，
由可得，灯泡正常发光时的电阻：
，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电源的电压：
；
因串联电路中各处的电流相等，且变阻器允许通过的最大电流为，电流表的量程为，灯泡正常发光时的电流为，
所以，电路中的最大电流为，此时变阻器接入电路中的电阻最小，
则，
当电压表的示数时，电路中的电流最小，灯泡的电功率最小，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，灯泡两端的电压：
，
由图可知，通过灯泡的电流，
则滑动变阻器接入电路中的最大阻值：
，
所以，的调节范围为，
灯泡的最小功率：
。
故答案为：；；；。
由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测两端的电压，电流表测电路中的电流。
当电压表的示数为时，恰好正常发光，根据图读出两端的电压，根据欧姆定律求出灯泡正常发光时的电阻，根据串联电路的电压特点求出电源的电压；
根据串联电路的电流特点结合变阻器允许通过的最大电流和电流表的量程、灯泡正常发光时的电流确定电路中的最大电流，此时变阻器接入电路中的电阻最小，根据欧姆定律求出接入电路中的最小阻值，当电压表的示数最大时，电路中的电流最小，灯泡的电功率最小，根据串联电路的电压特点求出灯泡两端的电压，根据图读出通过的电流，利用求出灯泡的最小电功率。
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，从图象中获取有用的信息是关键。
13.【答案】解：
当滑片置于滑动变阻器的中点时，与左半侧串联，此时 定值电阻的阻值：
当滑动变阻器的滑片置于阻值最大处时，、整个串联，电路的总电阻： 电路的总功率：
电流表示数为最大值时，滑动变阻器接入电路中的阻值最小。此时 此时滑动变阻器连入电路的阻值：。

【解析】见答案
14.【答案】
【解析】解：
当滑片在最左端时，变阻器接入电路中的电阻为零，电路中的电流最大为，灯泡两端的电压即为电源的电压，由图乙可知，电源电压；
当变阻器接入电路的阻值为时，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路中的电流：
------，
灯泡消耗的电功率：
------，
解得：或，
当时，电路中的电流，不符合题意；
当时，电路中的电流，符合题意。
所以，此时灯泡的电阻为。
故答案为：；。
当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路中的电流最大，灯泡两端的电压即为电源的电压，从图象中读出电源的电压；
当变阻器接入电路的阻值为时，根据电阻的串联和欧姆定律表示出电路中的电流，根据表示出灯泡的电功率，解方程得出灯泡电阻的可能值，然后求出电路中的电流，再与电路的最大电流相比较得出答案。
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，正确的确定灯泡的电阻值是关键。
15.【答案】解：
灯泡的额定功率
灯泡正常发光时，由串联电路电压的规律，变阻器两端的电压；滑动变阻器在内消耗的电能
灯泡的额定电压为，这时变阻器两端的电压为，为了使电压表读数更精确，故电压表选用小量程，当电压表示数最大为时，由串联电路电压规律可知，两端的最小电压，电阻的最小功率
【解析】见答案
16.【答案】解：小灯泡标有“”，由可知，小灯泡的电阻为：
；
滑动变阻器的滑片在某一位置时，只闭合开关时，滑动变阻器和灯泡串联，灯泡恰好正常发光，根据串联电路电压规律可知，滑动变阻器两端电压为，滑动变阻器分得的电压为灯泡额定电压的倍，根据分压原理，滑动变阻器连入电路中的电阻为：；
由图可知，当闭合，和断开时，该电路为和的串联电路，电流表测电路中的电流；由于定值电阻的阻值大于滑动变阻器的最大阻值，由欧姆定律可知此时电路中的电流最小；
此时最大总电阻为：，
则最小电流为：，
因此在保证电路安全的前提下，当闭合，和断开时，电路消耗的最小功率为：
。
答：灯泡正常发光时的电阻为；
小灯泡正常发光，滑动变阻器接入电路中的阻值是；
调整个开关的状态和滑片的位置，电路消耗的最小功率是。
【解析】根据求出小灯泡的电阻；
滑动变阻器的滑片在某一位置时，只闭合开关时，滑动变阻器和灯泡串联，灯泡恰好正常发光，根据串联电路电压规律求出滑动变阻器两端电压，利用串联分压原理求出滑动变阻器接入电路中的阻值；
由图可知，当闭合，和断开时，该电路为和的串联电路，电流表测电路中的电流；由于定值电阻的阻值大于滑动变阻器的最大阻值，由欧姆定律可知此时电路中的电流最小；串联电路的总电阻等于各个用电器的电阻之和，据此求出电路最大总电阻；再利用欧姆定律求出电路中的最小电流；最后根据求出电路消耗的最小功率。
本题考查了欧姆定律和电功率计算公式的应用，准确分析电路连接以及熟练掌握串、并联电路的电流、电压和电阻特点是解题的关键。

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