电流表无示数其他元件正常工作(电流表无示数电压表无示数的故障)

电路安全问题

中考物理高频考点剖析

考点扫描☆名师点拨

一、考点解析

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。

1.测量仪表的安全问题

常用测量仪表有电流表、电压表和电能表。电流表在使用时必须与被测电路或元件相串联，电压表使用时必须和被测元件并联，这是测量仪表安全的首要问题。其次是测量仪表的量程问题，电路中的电流和电压不能超过仪表的量程，否则会烧坏仪表或者损坏仪表，使其不能正常工作，也无法进行测量。

2.额定值问题

额定电压、额定电流和额定功率是电器设备常见的额定值，它表示用电器正常工作时所需的电压和通过的电流。用电器如果实际电压比额定电压高，就会烧坏电器，如果低很多，用电器就不能正常工作，有时还会损坏用电器。

二、考点复习

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。

3.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。

4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。

考点剖析☆聚焦高频

高频考点一：测量仪表安全问题

【典例1】小雅同学在做电学实验时，不小心将电压表和电流表的位置互换了，如图所示，如果此时将开关闭合，则（　）。

A．两表都可能被烧坏；

B．两表都不会被烧坏；

C．电流表不会被烧坏；

D．电压表不会被烧坏，电流表可能被烧坏

【答案】D。

【解析】电流表的电阻很小，相当于一段导线，将电压表和电流表位置接反了，电流表直接接到电源两极上，电路就是短路。

将电压表和电流表位置接反了，如图所示，此时电流表直接接到电源两极上，造成电源短路；通过电流表的电流会很大，电流表将被烧坏；由于是电源短路，没有电流通过电压表，所以，电压表不会烧坏。

高频考点二：电气设备额定值问题

【典例2】测定小灯泡的额定电功率。实验电路如图所示，电源电压恒为6V，已知实验使用的特制小灯泡的额定电压为3.5V，其电阻大小保持不变。

①该实验的原理是　 　（用公式表示）。

②在测定小灯泡的额定电功率时，应选用电压表的量程　　来测量小灯泡两端的电压（选填“0～3V”、“0～15V”）。

③在正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡发光，电压表无示数，电流表有示数，该电路故障是电压表　 　（选填“短路”、“断路”）。

④经检查发现，电压表选用的量程已损坏，而另一量程完好，某同学灵机一动：将电压表并联在变阻器的两端，调节滑动变阻器滑片至某一位置，读出电压表示数为2.8V，电流表示数为0.32A，也完成了实验，则小灯泡的额定功率为　 　W。

【答案】①P=UI；②0～15V；③断路；④1.225。

【解析】①测量小灯泡的额定电功率的原理：P=UI；②灯泡的额定电压为3.5V，故量程为0～15V；③电流表有示数，灯泡发光，说明电路无故障，电压表无示数说明电压表断路。

因为额定电功率=额定电压×额定电流，先算电阻=3.2V/0.32A=10欧，所以额定电流=3.5V/10欧=0.35A；所以，额定电功率=3.5V×0.35A=1.225瓦。

考点过关☆专项突破

类型一：测量仪表安全问题

1.两个相同的小灯泡串联起来接入电路中，正常工作。如果其中一只灯泡发生了断路，另一只灯泡也不能工作。用一根导线或电压表与其中一只小灯泡并联，就能检测出发生断路的小灯泡。你认为用　 　（选填“导线”或“电压表”）检测更好些，理由是　 　。

【答案】电压表；如果选择导线，可能会造成另一灯泡两端电压过高，从而烧坏灯泡。

【解析】选择器材接入电路判断用电器故障时，应该使接入的器材和原电路安全，不能造成短路。

要检验灯泡故障，需要将所选器材与其中的一只灯泡并联。如果选择导线，可能会造成另一灯泡两端电压过高，从而烧坏灯泡。所以不能选择导线，用电压表更好。

2.小华同学用“伏安法”来测量一只阻值约为5Ω的定值电阻Rx，实验室有如下器材供选用：

A．两节干电池；B．开关一个和导线若干；C．电压表（0-3～15V）；D．电流表（0～0.6-3A） E．滑动变阻器（0～10Ω）；F．滑动变阻器（0～100Ω）。

（1）小华同学完成实验电路设计后，为了操作顺利和方便，除了A、B、C和D外，小华同学还需选用　 　器材（选填“E“或“F”）；

（2）根据设计的实验电路要求，请用笔划线代替导线连接图甲中最后的两根导线；

（3）如图甲所示，连接好电路．在闭合开关前，为保护电路，滑动变阻器的滑片P应该滑至　 　端（选填“G”或“H”）；

（4）小华在闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片P时，发现电流表示数始终为零，而电压表有示数但不发生变化，此时电路中的一处故障是　 　 （选填A、B、C或D）；

A．滑动变阻器断路；B．滑动变阻器短路；C．定值电阻Rx断路；D．定值电阻Rx短路

（5）排除故障后，电流表示数为0.40A，电压表示数如乙图所示，则本次实验测得的定值电阻Rx是　 　Ω。

【答案】故答案为：（1）E；（2）如图；（3）G；（4）C；（5）5.5。

【解析】（1）滑动变阻器在电路中是为了改变电流表和电压表的示数，实现多次测量；滑动变阻器的阻值较大，则其两端分担的电压较大，定值电阻两端分担的电压较小，当滑片移动时，电压表的示数变化较小，不利于实验的结果的测量；故应选用滑动变阻器（0～10Ω）；

（2）电源电压为2节干电池，为3V，故电压表量程为0-3V；滑动变阻器采用一上一下的接法，如图：

（3）闭合开关前，滑动变阻器阻值调至最大，即滑片移到G端；

（4）闭合开关后电流表没有示数，而电压表有示数，说明电压表并联部分断路，即定值电阻Rx断路；故选C；

（5）电压表的示数为2.2V，电流表示数为0.40A，由

得测得的定值电阻Rx为：

。

3.滑动变阻器是电学实验中常用的基本器材，它接入电路中有如图所示的两种基本接法。电阻R0与滑动变阻器R的最大电阻值相等，电源电压为10V。

（1）为保护电路，闭合开关前，图（乙）中的滑动变阻器触头应移到　 　端。

（2）移动滑动触头，图（甲）中R0两端电压变化范围是　 　V，图（乙）中R0两端电压变化范围是　 　V。

【答案】（1）b；（2）5～10；0～10。

【解析】（1）为保护电路，闭合开关前，滑片在阻值最大处；（2）串联电路起到分压作用，电阻一样大，分压一样多。

（1）为保护电路，闭合开关前，滑片在阻值最大处，即在b处。

（2）甲图两电阻串联，电阻R0与滑动变阻器R的最大电阻值相等，分压相同，故当在b端时，R0两端的电压为电源电压的一半，即

；在a端时R0两端的电压为电源电压为10V；

乙图中滑片在a端时两电阻并联，R0两端的电压为电源电压为10V；当在b端时，R0被短路，两端的电压为0。

4.如图所示，电源电压可调，小灯泡上标有“6V、0.5A”的字样（不考虑温度对小灯泡电阻的影响），电流表的量程：0～0.6A，电压表量程：0～3V，滑动变阻器规格为“20Ω、1A”。

（1）电源电压调至6V，闭合开关S1和S2，移动滑动变阻器的滑片P，使小灯泡正常发光，电流表示数为0.6A，则电压表的示数是多少？R0的阻值是多少？

（2）电源电压调至8V，断开开关S1、闭合开关S2，为了保证电路安全，求滑动变阻器的阻值变化范围。

【解析】（1）闭合开关S1和S2，灯泡L与滑动变阻器R串联后再与R0并联，电流表测干路电流，电压表测R两端的电压，因并联电路中各支路两端的电压相等，且串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，灯泡正常发光时，电压表的示数：

UR=U﹣UL=6V﹣6V=0V，

此时通过灯泡的电流IL=0.5A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过R0的电流：I0=I﹣IL=0.6A﹣0.5A=0.1A，

由

可得，R0的阻值：

。

（2）断开开关S1，闭合开关S2，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，因灯泡正常发光时，电压表的示数为零，所以，滑动变阻器接入电路中的电阻为0Ω；

当电压表的示数UR大=3V时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，灯泡的电阻：

，

因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，L两端的电压：

，

因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流：

，

解得：R=7.2Ω，所以，滑动变阻器的阻值变化范围为0～7.2Ω。

答：（1）电压表的示数是0V，R0的阻值是60Ω；（2）滑动变阻器的阻值变化范围为0～7.2Ω。

5.如图（a）所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S后，滑动变阻器的滑片P由B端移动到A端时，测得电阻R1两端的电压与通过电阻R1的电流变化关系如图（b）所示。

（1）求电源的电压U和滑动变阻器的最大阻值Rm。

（2）当电流I=1.0A时，求电阻R1与R2消耗的功率之比P1：P2。

（3）写出电压表V2的示数与通过电阻R2的电流变化关系式，并写出V2大小的变化范围。

【解析】（1）当P在A端时，只有电阻R1接入电路，此时电阻R1的电压最大，

由I﹣U图象可知，电阻R1两端电压U1=6V，电路电流I1=1.5A，

电阻R1的阻值：

；

由电路图可知，当P在A端时电源电压加在R1上，由I﹣U图象可知，电源电压U=U1=6V；

当P在B端时，滑动变阻器全部接入电路，总电阻最大，电流最小，

由I﹣U图象可知电路电流是I=I1′=0.5A；

此时电路总电阻：

，则滑动变阻器R2的最大阻值：

Rm=R总﹣Rl=12Ω﹣4Ω=8Ω。

（2）当电流I′=1.0A时，由图象可得，U1=4V，电阻R1与R2串联，

则R2两端的电压：U2=U﹣U1=6V﹣4V=2V，

电阻R1与R2消耗的功率分别为：P1=U1I″=4V×1.0A=4W；

P2=U2I″=2V×1.0A=2W；

电阻R1与R2消耗的功率之比P1：P2=4W：2W=2：1。

（3）V2测滑动变阻器R2的电压，

由串联电路的电压特点和欧姆定律可得，电压表V2的示数与通过电阻R2的电流变化关系式：U2=U﹣IR1 =6V﹣I×4Ω；

当P在A端时，V2的示数为0V；

当P在B端时，R1两端电压最小，由图象可知UR1=2V，则U2=U﹣UR1=6V﹣2V=4V；

所以电压表V2示数的变化范围为：0V～4V。

答：（1）电源的电压U是6V，滑动变阻器的最大阻值Rm是8Ω；（2）当电流I=1.0A时，求电阻R1与R2消耗的功率之比P1：P2是2：1；（3）写出电压表V2的示数与通过电阻R2的电流变化关系式是U2=U﹣IR1 =6V﹣I×4Ω；V2大小的变化范围是0V～4V。

6.如图所示的电路中，电源电压恒为4.5 V，灯泡L标有“4.5V、2.25W”字样（不计温度对灯丝电阻的影响），滑动变阻器R最大阻值为50Ω，电压表量程为“0～3V”，电流表量程为“0～0.6A”。在电路安全的情况下，下列说法正确的是（　）。

A．将滑片P移到R的最左端，闭合开关S、S1，电压表读数超过量程；

B．灯泡L正常发光时的电阻值为7.5Ω；

C．只闭合开关S，该电路的最大功率是2.7W；

D．只闭合开关S，滑动变阻器的取值范围是0～18Ω

【答案】D。

【解析】（1）将滑片P移到R的最左端，闭合开关S、S1时，灯泡L与滑动变阻器R的最大阻值并联，电压表被短路无示数，所以电压表读数不会超过量程，故A错误。

（2）由

可得，灯泡正常发光时的电阻

，故B错误。

（3）只闭合开关S时，滑动变阻器R与灯泡L串联，电压表测R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零时，通过灯泡的电流：

，

此时电压表的示数为零，电流表的示数小于0.6A，则电路的最大功率为2.25W，故C错误。

当电压表的示数UR=3V时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，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：UL′=U﹣UR=4.5V﹣3V=1.5V，

因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流：

，即

，

解得：R=18Ω，所以，滑动变阻器的取值范围是0～18Ω，故D正确。故选D。

7.如图所示电路，电源电压为 5V，L1、L2 发光时的电阻均为 6Ω，电流表、电压表量程应分别选择（ ）。

A．电流表(0～0.6A)、电压表(0～3V)；B．电流表(0～0.6A)、电压表(0～15V)；

C．电流表(0～3A)、 电压表(0～3V)； D．电流表(0～3A)、 电压表(0～15V)

【答案】B。

【解析】两灯泡串联，电压表并联在两个灯泡的两端，即测量电源电压，由于电源电压是5V，所以电压表的示数是5V，故电压表选择大量程；

电路中的电流：I=

=

≈0.4A；

故电压表的量程为0～15V，电流表的量程为0～0.6A。故选B。

类型二：额定值

1.如图所示，电源电压4.5V，定值电阻R0为10Ω，滑动变阻器R规格为“20Ω、2A”，电流表和电压表量程分别选择“0～0.6A”、“0～3V”。闭合开关S，电路正常工作时，下列叙述正确的是（ ）。

A.电流表示数最大值为0.6A；

B.电压表示数范围为1V～3V；

C.滑动变阻器的功率可达0.5W；

D.滑动变阻器阻值变化范围为5Ω～10Ω

【答案】C。

【解析】由电路图可知，R0与R串联，电压表测R0两端的电压，电流表测电路中的电流。

（1）当电压表的示数U0=3V时，电路中的电流：

，

因串联电路中各处的电流相等，且电流表的量程为0～0.6A，变阻器允许通过的最大电流为2A，所以，电路中的最大电流为0.3A，故A错误。

此时电路中的总电阻：

，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，变阻器接入电路中的最小阻值：R小=R总﹣R0=15Ω﹣10Ω=5Ω，

则滑动变阻器阻值变化范围为5Ω～20Ω，故D错误。

（2）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电压表的示数最小，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中的最小电流：

，

电压表的最小示数：U0′=I小R0=0.15A×10Ω=1.5V，所以，电压表示数范围为1.5V～3V，故B错误。

（3）电路中电流的电流：I=

，滑动变阻器消耗的电功率：

，

当R=R0=10Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大，

，

所以，滑动变阻器的功率达0.5W，故C正确。故选C。

2.如图所示电路中，灯泡L上标有“12V、3W”字样，R为定值电阻。闭合开关S后，灯泡L恰好正常发光，电流表的示数为0.45A。通过计算回答：

（1）灯泡L的额定电流是多少安？

（2）定值电阻R的阻值是多少欧？

（3）该电路工作5min，定值电阻R产生得热量是多少焦？

【解析】（1）由P=UI得，灯泡L的额定电流

。

（2）因R与L并联，且L正常发光，电源电压U=UL=UR=12V，

通过定值电阻R的电流ⅠR=Ⅰ-ⅠL=0.45A-0.25A=0.2A，

由

得，R的阻值

。

（3）t=5min=300s，定值电阻R产生的热量Q=ⅠR2Rt=(0.2A)2×60Ω×300s=720J。

答：（1）灯泡L的额定电流是0.25安；（2）定值电阻R的阻值是60欧；（3）该电路工作5min，定值电阻R产生得热量是720焦。

3.如图，将标有“6V、3W”字样的灯泡L1和标有“6V、6W”字样的灯泡L2串联在电路中，使其中一个灯泡正常发光，另一个灯泡的实际功率不超过其额定功率，不考虑温度对电阻的影响。求：

（1）灯泡L1正常工作时的电流；

（2）灯泡L2的电阻；

（3）电源电压；

（4）此电路工作2分钟消耗的电能。

【解析】（1）由P=UI可知：灯泡L1正常工作时的电流为：

；

（2）由

可知灯泡L2的电阻为：

；

（3）灯泡L2的额定电流为：

，两灯泡串联，电流相等，一灯泡达正常发光，另一灯不超过额定电压，则一定是3W灯正常发光；则灯泡L2两端的电压为：U'2=I1R2=0.5A×6Ω=3V，电压电压为：U=U1+U´2=3V+3V=6V；

（4）此电路工作2分钟消耗的电能为：W=UIt=6V×0.5A×120s=360J。

答：（1）灯泡L1正常工作时的电流为0.5A；（2）灯泡L2的电阻为6Ω；（3）电源电压为6V；（4）此电路工作2分钟消耗的电能为360J。

4.在图中所示电路中，电源电压恒为6V。闭合S后，发现两个小灯泡（均标有”3V、1W“）都不亮，用电压表测得Uac=Ubd=6V，如果电路中的各段导线及连接

处均无问题且故障只有一处，那么电路故障是　 　（须指明那个元件出了什么故障）；

如果此时用电压表去测灯泡L1两端电压，则电压表的示数为　 　。

【答案】灯泡L2灯丝断；0V．

【解析】闭合开关灯泡不亮，原因有两个：断路或短路．其中若一个灯泡短路，另一只灯泡会发光，此题中两灯都不亮，只能发生断路。

解：将电压表接在ac两点之间时，示数为6V，说明除灯泡L1、L2以外的电路是通路；

将电压表接在bd两点之间时，示数为6V，说明除灯泡L2和滑动变阻器以外的电路是通路．由上知滑动变阻器是完好的，所以故障原因为灯泡L2灯丝断了．

因为L1是完好的，如果此时用电压表测灯泡L1两端电压，电压表示数为零．

故答案为：灯泡L2灯丝断；0V。