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1、专题九 电路安全问题中学物理电学内容中还涉及到电路安全问题，如用电器的额定值问题、元件接入电路安全问题、安全用电问题。中考中，电路安全问题占有一定比例，出现频率较高。电路安全试题主要以选择题、填空题出现。电路安全考题多以选择题形式出现，尤其是多选题，具有一定难度。解答时需要照顾到电路中各个元件都要在额定值范围内工作。在分析问题时常常会因为需要考虑的因素过多而出现选择题漏选的问题，导致答案不准确。一、电路安全的含义1.测量仪表安全问题：电压表、电流表在使用中，被测值不能超过仪表的量程。2.滑动变阻器：通过滑动变阻器的电流不能超过其允许通过的最大电流。3.额定值：所有用电器工作时，其电压和通过的电
2、流不能超过其额定值。二、解题思路1.串联电路中，取单个元件的正常电流的电流最小值作为电路最大电流。2.并联电路中，取单个元件的正常电压的电压最小值作为电路最大电压。一、欧姆定律1.欧姆定律：导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。2.公式：，其中：U为电源电压，I为通过导体的电流R为导体的电阻。注意：应用欧姆定律的公式进行计算时，一定要统一到国际制单位后再进行计算。欧姆定律公式中的各个物理量具有同一性，即I,U,R是对同一段导体、同一时刻而言的。二、电气设备额定值1.额定电压：用电器正常工作时所需的电压，叫做额定电压。如果实际电压比额定电压高很多，很可能损坏用电器；如果实际电压
3、比额定电压低很多，用电器就不能正常工作，有时还会损坏用电器。2额定电流：用电器在额定电压下流过的电流叫额定电流。例如，若灯泡标有“3.8V 0.3A”字样，“3.8V”是该小灯泡的额定电压，“0.3A”是该小灯泡的额定电流。一般每个用电器都标有额定电压和额定电流值。对用电器造成损坏的原因往往是电流过大，实际电流大于额定电流时，易损坏用电器，实际电流小于额定电流时，用电器不能正常工作，有时易损坏用电器。三、安全用电1.触电：触电的起因是人体直接或间接与火线连通。触电危险的真正原因是有较大的电流通过人体。因为人体是导体，当人体触及带电体时，有电流通过人体，电流对人体的危险性跟电流大小、通电时间长短
4、等因素有关，通过人体的电流为8-10mA，人手就很难摆脱带电体，通过人体的电流达到100mA，只要很短时间，就会使人窒息，心跳停止，即发生触电事故时，电流越大，从触电到死亡的时间越短。（1）人体触电或引发火灾，都是由于电路中的电流过大造成的，从欧姆定律来考虑： 电压越高越危险； 防止电阻过小（如：湿手不能触摸开关和用电器，避免短路等）。（2）加在人体上但不会对人体造成危害的电压称为安全电压（36V）。我国家庭电路电压为220V，动力电路电压为380V，高压输电线路电压可达105V。2.家庭电路中电流过大的原因： 电路发生短路； 接入电路中的总功率过大。这两个原因都可以使保险丝熔断。此外，如果保
5、险丝太细（额定电流过小），也容易烧坏。3.安全用电常识（1）电压越高越危险：由欧姆定律可知，人体的电阻R一定，加在人体身上的电压越大，通过人体的电流就越大。电流大到一定程度，人就会发生危险。所以电压越高越危险。（2）高压触电的两种方式：高压电弧触电、跨步电压触电。（3）安全用电的原则：不接触低压（小于1000V）带电体，不靠近高压（大于1000V）带电体。一、电气设备额定值【典例1】(2018娄底)现有“220V100W”的电灯泡一只，将它接在电压为“110V”的电路中，实际功率为_W，消耗1kWh的电能可供它连续工作_h。【解析】家庭电路的电压和灯泡的额定电压相等，灯泡正常发光，根据PUI求
6、出通过该灯泡的电流；根据PUI求出灯泡的电阻，再根据PUI求出接在电压为“110V”的电路中时的实际功率，根据P求出1kWh的电能可供灯泡发光的时间。由PUI可得，灯泡正常发光时通过的电流：I0.45A；由PUI可得，灯泡的电阻：R484，若将它接在电压为“110V”的电路中时，灯泡的实际功率：P实25W0.025kW，由P可得，1kWh的电能可供灯泡发光的时间：t40h.【答案】（1）25；（2）40。二、元件接入安全问题【典例2】（2018河南）在图所示的电路中，电阻R1=10,R2=20，电源电压保持不变。当开关S1、S3断开，S2闭合时，电流表的示数为0.2A。当开关S1、S3闭合，S
7、2断开时，电流表的示数为 A，R2的电功率为 W。为了保障电路安全， 两个开关不能同时闭合。【解析】本题考查串并联电路的判断及规律。当开关S1、S3断开，S2闭合时，R1、R2串联，根据欧姆定律U=IR得，电源电压是U=I（R1+R2）=6V。当开关S1、S3闭合，S2断开时，两电阻并联，电流表测通过干路的电流，I1=U/R1=6V/10=0.6A ，I2=U/R2=6V/20=0.3A，此时电流表的示数为0.6A+0.3A=0.9A；R2的电功率P=U12=6V0.3A=1.8W；当开关S1、S2同时闭合时，电路出现短路，所以它们不能同时闭合。答案：0.9；1.8W；S1、S2。三、安全用电
8、问题【典例3】（2018泰安）下列做法符合安全用电原则的是（ ）。A家用保险丝熔断后，可用铁丝或铜丝代替；B雷雨天气可以站在大树下避雨；C选用插座时，所有家用电器都使用两孔插座；D搬动电器前应断开电源开关【解析】当家庭电路中发生短路或总功率过大时，会使导线发热而引发事故，故要有能自动切断电路的装置，这就是要安装保险丝的原因，保险丝在电流过大时发热自动熔断，切断电路，从而起到保护电路的作用；发生雷雨时，雷电可以沿着高大的树木、建筑物进入地下；三孔插座中多出一个专门用于接地的孔，目的是为了让金属外壳与大地相连，因此接入电冰箱、洗衣机、电暖器等家用电器都要使用三孔插座；安全用电的原则之一是不接触低压
9、带电体。【解答】A、铜丝或铁丝的电阻小、熔点高，在电流过大时，产生的热量不容易达到熔点，因此不会熔断，起不到保险的作用。此选项不符合安全用电要求；B、雷雨天，雷电容易接触高的物体，雷雨天在大树下避雨容易发生触电，所以应避免在大树下避雨。此选项不符合安全用电要求；C、家用电器的金属外壳接地时，可避免因电器漏电时外壳带电，三孔插座中多出的一个孔是用来接地线的。所以有金属外壳的家用电器应该连接三孔插座。此选项不符合安全用电要求；D、搬动电器、更换灯泡时容易碰到金属部分，切断电源可以保证金属部分不带电。此选项符合安全用电要求。故选D。一、电气设备额定值1.（2018武汉）某同学利用图甲所示的器材测量小
10、灯泡的电功率。实验中电源电压保持不变，滑动变阻器的规格为“100、0.5A”，小灯泡的额定电压为2.5V。（1）如图甲所示，电路中还有两根导线没有连接，请你将电路连接完整。（要求：导线不允许交叉）（2）该同学连接好电路后，按正确的步骤进行实验。小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定电流是 A，额定功率是 W。（3）该同学继续进行实验，记录部分数据如下表所示，其中有一组数据明显存在错误，这组数据是 （填数据序号）。剔除掉这组错误的数据，我们分析后可以得出实验中电源电压不会超过 V。数据序号1234U/V2.11.30.13.0I/A0.260.110.050.30【解析】（1）
11、灯的额定电压为2.5V确定电压表选用小量程与灯并联，由表中数据，电流表选用小量程与灯串联；（2）根据电流表选用小量程分度值读数，根据P=UI求小灯泡额定功率；（3）灯的电阻随温度的增大而增大；由欧姆定律I=，由表中数据分别求出4次实验的电阻大小分别找出不符合这个规律的实验；根据滑动变阻器的规格为“100 0.5A的含义，灯与变阻器串联，变阻器连入电路中的电阻越大，总电阻越大，由欧姆定律，电路中的电流越小，根据第3次数据，由欧姆定律和串联电路电压的规律求出电源电压的范围。【解答】（1）灯的额定电压为2.5V，故电压表选用小量程与灯并联，由表中数据，电流表选用小量程与灯串联，如下：（2）该同学连接
12、好电路后，按正确的步骤进行实验。小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，则小灯泡的额定电流是0.28A，额定功率是：P=UI=2.5V0.28A=0.7W；（3）通过灯的电流随电压的增大而变大，根据P=UI，灯的功率变大，灯丝的温度升高，灯丝的电阻变大，即灯的电阻随电压的增大而增大；由欧姆定律I=，故R=，由表中数据知，4次实验的电阻大小分别为：R1=8.08、R2=11.82、R3=2.00、R4=10.00，而表中灯的电压大小关系时：U4U1U2U3，第2次灯的电阻却为最大，不符合这个规律，故数据是2；滑动变阻器的规格为“100、0.5A”，表示变阻
13、器的最大电阻为100，允许通过的最大电流为0.5A，灯与变阻器串联，变阻器连入电路中的电阻越大，总电阻越大，由欧姆定律，电路中的电流越小，在第3次实验变阻器连入电路中的电阻最大，由欧姆定律，变阻器的电压小于：U3滑=I3R滑=0.05A100=5V，由串联电路电压的规律，电源电压：U总U3滑+U3=5V+0.1V=5.1V。故答案为：（1）如上；（2）0.28；0.7；（3）2；5.1。2.（2018孝感）为测量小灯泡的电功率，某实验小组选用了如图所示的电路图进行实验，其中小灯泡上标有“的字样灯丝的电阻随温度的升高而变大，电源的电压恒为，则( )。A. 当小灯泡正常发光时，电路中的电流为；B.
14、 当小灯泡正常发光时，滑动变阻器与小灯泡两端的电压之比为4：5；C. 当小灯泡正常发光时，10min内电路消耗的总电能为300J；D. 当小灯泡两端的实际电压为额定电压的一半时，其实际功率大于【解析】A. 根据的变形式计算，当小灯泡正常发光时，电路中的电流为：，故A正确；B. 根据串联电路的分压特点，当小灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压为：，所以滑动变阻器与小灯泡两端的电压之比为：，故B正确；C. 当小灯泡正常发光时，10min内电路消耗的总电能为：，故C错误；D. 当小灯泡两端的实际电压为额定电压的一半时，按灯丝电阻不变计算实际功率为：；在实际当中，当实际功率变小时，灯丝温度降低，灯丝的
15、电阻变小，所以电压减小一半时，其实际功率会大于，故D正确；故选ABD。3.（2018岳阳）如图，电源电压恒为4.5V，电流表的量程为“00.6A”，电压表的量程为“03V”，灯泡上标有“2.5V、1.25W”（不考虑灯丝电阻变化），滑动变阻器R的规格为“20、1A”。闭合开关，在保证电路安全的情况下，移动滑片P的过程中（ ）。A电流表的示数最大为0.6A；B灯泡消耗的最小功率为0.12W；C电路消耗的最大电功率为2.7W；D滑动变阻器接入电路的最小电阻为4。【考点】电压、电流和电阻。【解析】当小灯泡正常发光的功率为1.25W时，通过灯泡的最大电流，电路消耗的最大总功率P总=U总I总=4.5V0.5A=2.25W。灯泡的电阻。电路中最小电阻；灯泡与变阻器串联，变阻器接入电路的最小电阻R变=R总R灯=9-5=4。变阻器接入电路最大电阻为20，电路中最大电阻为R总=R灯+R变=5+20=25，电路中最小电流；灯泡消耗的最小电功率P灯小=I小2R灯=（0.18A）25=0.162
