程久紅

考點(diǎn)提煉

中考中，與電路的安全有關(guān)的問(wèn)題主要考查串聯(lián)電路，很少考查并聯(lián)電路（并聯(lián)電路可轉(zhuǎn)化為串聯(lián)電路分析）。在串聯(lián)電路中，有下列兩類常見考點(diǎn)。

考點(diǎn)1：電流表、電壓表反對(duì)應(yīng)型，電流、電壓都有限制→求滑動(dòng)變阻器的阻值范圍

這類題的特點(diǎn)是：如圖1，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入阻值最小，電流表示數(shù)取到最大值時(shí)，電壓表示數(shù)最?。划?dāng)滑動(dòng)變阻器接入阻值最大，電壓表示數(shù)最大時(shí)，電流表示數(shù)最小。

例1 （2022·湖北）如圖2所示的電路中，電源電壓恒為18 V，純電阻用電器R1標(biāo)有“10 V? 4 W”字樣?；瑒?dòng)變阻器R2的規(guī)格為“200 Ω? 1 A”，電流表的量程為0～0.6 A，電壓表的量程為0～15 V。在保證各電路元件安全使用的情況下，下列說(shuō)法正確的是（）。

A. 電流表示數(shù)的最小值為0.08 A

B. 電壓表的示數(shù)變化范圍為0～15 V

C. 滑動(dòng)變阻器的阻值變化范圍為20～125 Ω

D. 整個(gè)電路總功率的最大值為10.8 W

答案：C

思路總結(jié)：當(dāng)電壓表示數(shù)最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器阻值達(dá)到最大，可見電壓表量程限定了滑動(dòng)變阻器接入的最大阻值。當(dāng)電流達(dá)到最大值時(shí)，滑動(dòng)變阻器阻值達(dá)到最?。慈艋瑒?dòng)變阻器阻值再減小，則電路會(huì)被燒壞），可見電流表限定了滑動(dòng)變阻器接入的最小值。為了保證電路安全，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)該同時(shí)滿足電路中對(duì)電流和電壓的要求：電流表量程、R變的安全電流、其他用電器的允許最大電流，三者中最小值為電路可通過(guò)電流的最大值，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入阻值最小；滑動(dòng)變阻器兩端實(shí)際電壓不能大于電壓表量程，當(dāng)實(shí)際電壓等于電壓表量程時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電阻最大。

考點(diǎn)2：電流表、電壓表正對(duì)應(yīng)型，電流、電壓都有限制→求滑動(dòng)變阻器的最小值

這類題的特點(diǎn)是：如圖3，電壓表測(cè)定值電阻兩端的電壓，電壓表和電流表示數(shù)同時(shí)增大或減小，所以兩表量程限定的都是滑動(dòng)變阻器接入阻值的最小值，此時(shí)須解得兩個(gè)阻值中的較大值，才不至于把電路燒壞。

例2 如圖4所示電路，電源電壓恒為6 V，小燈泡L上標(biāo)有“4.5 V? 0.3 A”字樣（忽略溫度對(duì)燈絲電阻的影響）。電流表量程選擇“0～0.6 A”，電壓表量程選擇“0～3 V”，滑動(dòng)變阻器R規(guī)格為“30 Ω? 1 A”。閉合開關(guān)S，為保證電路安全，在移動(dòng)滑片P的過(guò)程中，下列選項(xiàng)正確的是（）。

A. 小燈泡的最大電功率是1.35 W

B. 滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值變化范圍是15～30 Ω

C. 電壓表的示數(shù)變化范圍是2～3 V

D. 該電路的最大總功率是1.2 W

答案：BCD

思路總結(jié)：求滑動(dòng)變阻器的最小值的易錯(cuò)點(diǎn)是要同時(shí)對(duì)比電壓表量程不超限的同時(shí)，還要考慮電流的最大值，包括電流表量程、滑動(dòng)變阻器的安全電流值、其他用電器的允許最大電流。

考點(diǎn)3：并聯(lián)電路中的保護(hù)問(wèn)題

此類問(wèn)題主要考查電流表的量程、滑動(dòng)變阻器的標(biāo)定電流及用電器的最大電流，而對(duì)于電壓表并不需要考慮其超量程問(wèn)題。

例3 如圖5，電源電壓恒定，R1 = 12 Ω，R2 = 5 Ω，滑動(dòng)變阻器R3的規(guī)格是“20 Ω? 1.5 A”，電流表的量程是0～3 A，電壓表的量程是0～15 V。

（1）只閉合開關(guān)S，移動(dòng)滑片，當(dāng)電流表的示數(shù)為0.8 A時(shí)，電壓表示數(shù)為8 V，求電源電壓。

（2）將滑片移到最右端，閉合所有開關(guān)，在1 min內(nèi)R1產(chǎn)生多少熱量？

（3）閉合所有開關(guān)，為保證電路安全，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍應(yīng)為多少？

答案：（1）只閉合開關(guān)S時(shí)，定值電阻R2與滑動(dòng)變阻器R3串聯(lián)，由I = [UR]可得，電源電壓：U = IR2 + U3 = 0.8 A × 5 Ω + 8 V = 12 V。

（2）將滑片移到最右端，閉合所有開關(guān)時(shí)，R1與R3的最大阻值并聯(lián)，所以，在1 min內(nèi)R1產(chǎn)生的熱量：[Q1=I21R1t=U2R1t=（12 V）212 Ω×60 s=720 J。]

（3）閉合所有開關(guān)，R1與R3并聯(lián)，電壓表測(cè)電源兩端的電壓，電流表測(cè)干路電流，通過(guò)R1的電流[I1=UR1=12 V12 Ω=1 A]；滑動(dòng)變阻器最大電流I3大 = 1.5 A時(shí)，干路電流：I′ = I3大 + I1 = 1.5 A + 1 A = 2.5 A < 3 A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，則滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值：[R3小=UI3大=12 V1.5 A=8 Ω]。所以，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍應(yīng)為8～20 Ω。

思路總結(jié)：本題型的易錯(cuò)點(diǎn)是在考慮支路允許最大電流的同時(shí)要考慮干路中電流表是否會(huì)超量程，而在考慮干路電流時(shí)要考慮定值電阻所在支路電流的大小。

專題精練

1.如圖6，把標(biāo)有“3 V 0.5 A”的小燈泡（燈絲電阻不變）與最大阻值為15 Ω的滑動(dòng)變阻器連接在電源電壓為4.5 V的電路中，電流表和電壓表的量程分別是0～0.6 A和0～3 V，要求閉合開關(guān)后兩電表的示數(shù)均不超過(guò)所選的量程，且燈泡兩端電壓不允許超過(guò)額定值，請(qǐng)求出滑動(dòng)變阻器允許調(diào)節(jié)的范圍。

2.如圖7，電源電壓為12 V且保持不變，小燈泡L的規(guī)格為“6 V 3 W”，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為12 Ω，電流表的量程為0～3 A。

（1）當(dāng)開關(guān)S1、S2都斷開時(shí)，小燈泡L恰能正常發(fā)光，R的阻值為多大？在10 min內(nèi)電流通過(guò)R所產(chǎn)生的熱量是多少？

（2）當(dāng)開關(guān)S1、S2均閉合時(shí)，要使電流表安全使用，變阻器接入電路的阻值不得小于多少？R2的電功率的變化范圍是多少？

答案：1. 電路中的最大電流I大 = 0.5 A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，由I = [UR]可得，R總 = [UI大=4.5 V0.5 A] = 9 Ω，RL = [ULIL=3 V0.5 A] =? 6 Ω，R小 = R總 - RL = 9 Ω - 6 Ω = 3 Ω；當(dāng)電壓表的示數(shù)UR = 3 V時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入的電阻最大，UL′ = U - UR = 4.5 V - 3 V = 1.5 V，I = [URR大] = [U'LRL]，即[3 VR大=1.5 V6 Ω]，解得R大 = 12 Ω。所以，滑動(dòng)變阻器允許調(diào)節(jié)的范圍為3～12 Ω。

2.（1）R1的阻值為12 Ω，在10 min內(nèi)電流通過(guò)R1所產(chǎn)生的熱量是1.8 × 103 J。

（2）當(dāng)開關(guān)S1、S2均閉合時(shí)，要使電流表安全使用，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值不得小于6 Ω；R2的電功率的變化范圍是12～24 W。

（作者單位：沈陽(yáng)市虹橋初級(jí)中學(xué)）