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2021-2022学年初中物理中考专项：电路安全问题（考点概览+知识精析+常考题型+跟踪训练+答案解析）
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这是一份2021-2022学年初中物理中考专项：电路安全问题（考点概览+知识精析+常考题型+跟踪训练+答案解析），共15页。试卷主要包含了电路安全问题，解决电路安全问题的方法，注意事项等内容，欢迎下载使用。
《电路安全问题》考点+训练
电路安全问题是中考中常常出现的一个考点，由于涉及到电路、电压、电功率、电功等物理量的计算，综合性强，是考试中学生容易失分的地方。由于用电器有额定值，电表有量程，滑动变阻器有允许通过的最大电流，当电路发生动态变化时，不能超过这些值，于是就出现了电路安全问题。由于需要考虑的因素较多，所以常常会出现“顾此失彼”的现象，从而导致出错。
1、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。
2、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。
3、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。
一、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。
二、典例精析
★考点一：单个用电器安全问题：
◆典例一：（2019·云南）一只标有“6V 3W”的小灯泡，接在电源电压为12V的电路中,为使其正常发光,应________(选填“串”或“并”)联一个电阻(小灯泡灯丝电阻不变）,该电阻通电20s产生的热量是________J。
◆典例二：（2019·丹江口期末检测）两个标有“5Ω 1A“和“10Ω 0.6A”的定值电阻，将它们串联起来使用时等效电阻为_____Ω，电源电压最多为_____V；若将它们并联时干路电流最大是_____A．
★考点二：电路安全综合问题：
◆典例一：（2019·眉山）如图所示，电源电压恒为4V，电压表量程为“0～3V”，电流表量程为“0～0.6A”，滑动变阻器规格为“20Ω 1A”，小灯泡L标有“2.5V 1.25W”的字样(灯丝电阻不变)。若通过小灯泡L的电流不超过额定电流，电流表、电压表不能超过量程，则移动滑动变阻器的滑片，下列说法中正确的是（ ）
①电压表示数变化范围为1.5V～3V
②滑动变阻器消耗的电功率变化范围为0.6W～0.75W
③小灯泡的实际电功率变化范围为0.2W～1.25W
④滑动变阻器连入电路的阻值变化范围为10Ω～20Ω
A．①③ B．②④ C．③④ D．①②
◆典例二：（2019•潍坊）在如图所示电路中，小灯泡R1标有“4V 1.6W”字样，定值电阻R2=20Ω，滑动变阻器R3允许通过的最大电流为1A，电流表A1的量程为0～0.6A，电流表A2的量程为0～3A，电压表的量程为0～3V，电源电压和小灯泡的阻值均保持不变。只闭合开关S2时，电压表的示数为2V；将滑动变阻器滑片滑到最左端，闭合所有开关，此时电流表A2示数为0.5A。求：
（1）电源电压；
（2）滑动变阻器R3的最大阻值；
（3）只闭合开关S3，在电路安全的情况下，小灯泡电功率的变化范围。
1.（2019·四川省花丛中学初三月考）两个电阻的规格分别为“6V 0.2A”和“3V 0.3A”，将他们串联接入后连入电路，其总电压不能超过___V；将它们并联后接入电路，其总电流不能超过____A。
2、（2019·四川省初三期末）把标有“1A 6W”的L1和“2A 6W”的L2两个灯泡并联接入电路中，如图，让其中一个灯泡正常发光，另一个灯泡的实际功率不超过额定功率，则该电路中干路电流是_ __A，两灯消耗的实际总功率为______W。
3、（2019•枣庄）在如图所示的电路中，电源电压为4.5V保持不变，电压表量程0～3V，电流表量程0～0.6A，滑动变阻器R的规格是“10Ω 1A”，灯泡L标有“2.5V 0.5A”字样，若闭合开关S，两电表示数均不超过所选的量程，灯泡两端电压不允许超过额定电压，不考虑灯丝电阻的变化，则下列说法正确的是（ ）
A．电流表的示数变化范围0.3A～0.6A
B．灯泡消耗的最小功率为0.9W
C．电路消耗的最大总功率为2.7W
D．滑动变阻器允许调节的阻值范围是4Ω～10Ω
4、（2019•宿迁）如图所示，电源电压6V保持不变，定值电阻R1标有“10Ω 0.5A”字样，滑动变阻器R2标有“20Ω 1A”字样，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V，闭合开关S，下列做法能够保证电路安全的是（ ）
A. 电路中电流不超过0.6A
B. R1两端电压不超过3V
C. 滑动变阻器连入电路的阻值在10～20Ω范围内变化
D. 电路的总功率在1.8～3W范围内变化
5、（2019•威海）（多选）如图所示是某同学设计的监测河水流速变化的装置原理图。机翼状的探头始终浸没在水中，通过连杆带动滑动变阻器的滑片P上下移动，电源电压保持4.5V不变，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V，定值电阻R1阻值为5Ω，滑动变阻器R2的规格为“15Ω 1A”。闭合开关S，随着水流速度的改变，下列说法正确的是（ ）
A．当水流速度增大时，电压表的示数变大
B．当水流速度减小时，电压表与电流表的示数之比变大
C．滑动变阻器允许接入电路的取值范围为2.5Ω～10Ω
D．电路消耗总电功率的变化范围为1.35W～4.05W
6、（2019•达州）如图所示，电源电压保持不变，R2为定值电阻，小灯泡L上标有“6V 3W”字样（不考虑温度对灯丝电阻的影响），滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω。只闭合S1，将滑动变阻器的滑片P移动到A端时，L正常发光；闭合所有开关时整个电路1min消耗的电能为540J。已知电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V。求：
（1）电源电压。
（2）R2的阻值。
（3）在保证电路安全的前提下，只闭合S1时移动滑片P使电路消耗的功率最小，若此时电路的最小功率为P1；只闭合S2时移动滑片P使电路消耗的功率最大，若此时电路的最大功率为P2，则P1和P2的比是多少。
7、（2019·荆州）如图所示，电源电压恒为4.5V，灯泡L上标有“3V 1.5W”字样，滑动变阻器R2上标有“15Ω 1A”字样，定值电阻 R1阻值为10Ω，电流表量程为 0～3A，电压表量程为 0～3V，不计温度对灯丝电阻的影响。求：
（1）灯泡正常工作时电阻；
（2）当开关S、S1、S2闭合，S3 断开时，电路最小总功率；
（3）当开关S、S3闭合，S1、S2断开时，在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻器 R2的取值范围。
二、典例精析
★考点一：单个用电器安全问题：
◆典例一：（2019·云南）一只标有“6V 3W”的小灯泡，接在电源电压为12V的电路中,为使其正常发光,应________(选填“串”或“并”)联一个电阻(小灯泡灯丝电阻不变）,该电阻通电20s产生的热量是________J。
【答案】串 60。
【解析】由题意可知，电源电压大于灯泡的额定电压，由于串联电阻具有分压作用，所以为使该灯泡正常发光，应串联一个电阻，使之分得的电压UR=U-UL=12V-6V=6V；由P=UI可得，正常发光时的电流，由于串联电路中各处的电流相等，通过串联电阻的电流I=IL=0.5A，该电阻通电20s产生的热量Q=UIt=6V×0.5A×20s=60J。
【考点】电路安全问题。
◆典例二：（2019·丹江口期末检测）两个标有“5Ω 1A“和“10Ω 0.6A”的定值电阻，将它们串联起来使用时等效电阻为_____Ω，电源电压最多为_____V；若将它们并联时干路电流最大是_____A．
【答案】15 9 1.5A。
【解析】串联电路的等效电阻等于各个电阻之和，所以R=R1R2=5Ω10Ω=15Ω；因串联电路电流处处相等，为了保证灯泡安全，电路中的最大电流I大应是两个灯泡额定电流中较小的，即I大=0.6A，电源电压的最大值U大=I大（R1R2）=0.6A×（5Ω10Ω）=9V；
两电阻两端允许的最大电压分别为：U1=I1R1=1A×5Ω=5V，U2=I2R2=0.6A×10Ω=6V，U1＜U2 ，为了保证灯泡安全，电路两端的最大电压U大应是两个灯泡额定电压中较小的，即U大=5V，电路两端允许加的最大电压是5V，此时通过R1电阻的电流为1A，通过R2电阻的电流：，则并联电路中干路上允许的最大电流为I=I1+I2′=1A+0.5A=1.5A。
【考点】电路安全问题。
★考点二：电路安全综合问题：
◆典例一：（2019·眉山）如图所示，电源电压恒为4V，电压表量程为“0～3V”，电流表量程为“0～0.6A”，滑动变阻器规格为“20Ω 1A”，小灯泡L标有“2.5V 1.25W”的字样(灯丝电阻不变)。若通过小灯泡L的电流不超过额定电流，电流表、电压表不能超过量程，则移动滑动变阻器的滑片，下列说法中正确的是（ ）
①电压表示数变化范围为1.5V～3V
②滑动变阻器消耗的电功率变化范围为0.6W～0.75W
③小灯泡的实际电功率变化范围为0.2W～1.25W
④滑动变阻器连入电路的阻值变化范围为10Ω～20Ω
A．①③ B．②④ C．③④ D．①②
【答案】A。
【解析】由题意可得，灯泡的额定电流，灯泡的电阻。移动滑片，电路中的电流最大不能超过0.5A，灯泡两端的电压不能超过2.5V。
当UL=2.5V时，U滑=U-U灯=4V-2.5V=1.5V；如果将滑动变阻器的滑片向右移动，使它的电阻增大，则它分得的电压也增大，所以UR最大=3V，所以①正确；
当R滑=R灯=5Ω时，P滑最大，此时U滑=UL=2V,所以，所以②错误；
当灯泡正常工作时，其功率达到最大值，即1.25W；当电路中的电流最小，即U滑=3V时，灯泡的功率最小，此时U灯=1V，所以，所以③正确。
当U滑最大=3V时，电路中的电流最小，此时， ，同理，当灯泡正常工作时，滑动变阻器连入电路的电阻最小，，所以动变阻器连入电路的阻值范围是3Ω～15Ω，所以④错。所以正确是①③，选A。
【考点】电路安全问题。
◆典例二：（2019•潍坊）在如图所示电路中，小灯泡R1标有“4V 1.6W”字样，定值电阻R2=20Ω，滑动变阻器R3允许通过的最大电流为1A，电流表A1的量程为0～0.6A，电流表A2的量程为0～3A，电压表的量程为0～3V，电源电压和小灯泡的阻值均保持不变。只闭合开关S2时，电压表的示数为2V；将滑动变阻器滑片滑到最左端，闭合所有开关，此时电流表A2示数为0.5A。求：
（1）电源电压；
（2）滑动变阻器R3的最大阻值；
（3）只闭合开关S3，在电路安全的情况下，小灯泡电功率的变化范围。
【答案】（1）6V （2）30Ω （3）0.225W～0.9W。
【解析】（1）由 得，灯泡的电阻，只闭合开关S2时，灯泡R1与电阻R2串联，电压表测R1两端的电压。因串联电路中各处的电流相等，所以电路中的电流I=I2=，电源的电压U=I（R1+R2）=0.2A×(10Ω+20Ω)=6V；（2）将滑动变阻器滑片滑到最左端，闭合所有开关，电阻R2与R3的最大阻值并联，电流表A2测干路电流。此时流经R2的电流，流经R3的电流I3′=I′-I2′=0.5A-0.3A=0.2A，滑动变阻器的最大阻值；
（3）只闭合开关S3时，灯泡R1与滑动变阻器R3串联，电流表A1测电路中的电流，电压表测R1两端的电压。为确保电路安全，灯泡两端的最大电压U1大=3V，灯泡消耗的最大的功率；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，R1的功率最小，此时电路中的电流，灯泡的最小功率P1小=I1小2R1=（0.15A）2×10Ω=0.225W，所以小灯泡电功率的变化范围为0.225W～0.9W。
【考点】电路安全问题。
1.（2019·四川省花丛中学初三月考）两个电阻的规格分别为“6V 0.2A”和“3V 0.3A”，将他们串联接入后连入电路，其总电压不能超过___V；将它们并联后接入电路，其总电流不能超过____A。
【答案】8 0.4。
【解析】因串联电路中各处的电流相等，所以当它们串联接到电路里时，为了让每一个用电器都工作，串联电路中的最大为0.2A；R1两端的电压U1=6V，R2阻值，
R2两端的电压U2=IR2=0.2A×10Ω=2V，总电压U=U1+U2=6V+2V=8V；
当它们并联接到电路里时，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以为了让每一个用电器都工作，并联电路两端的电压U=3V；R1的阻值，通过R1的电流，通过R2的电流I2=0.3A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以干路的最大电流I总=I1+I2=0.1A+0.3A=0.4A。
【考点】电路安全问题。
2、（2019·四川省初三期末）把标有“1A 6W”的L1和“2A 6W”的L2两个灯泡并联接入电路中，如图，让其中一个灯泡正常发光，另一个灯泡的实际功率不超过额定功率，则该电路中干路电流是_ __A，两灯消耗的实际总功率为______W。
【答案】2.5 7.5
【解析】由P=UI可知，两个灯泡的额定电压分别是，，由可知，两个灯泡的电阻分别是，，两灯泡并联，所加最大电压U=U2=3V，通过干路的电流I=I1+I2=+=+=2.5A，两灯消耗的实际总功率P=UI=3V×2.5A=7.5W。
【考点】电路安全问题。
3、（2019•枣庄）在如图所示的电路中，电源电压为4.5V保持不变，电压表量程0～3V，电流表量程0～0.6A，滑动变阻器R的规格是“10Ω 1A”，灯泡L标有“2.5V 0.5A”字样，若闭合开关S，两电表示数均不超过所选的量程，灯泡两端电压不允许超过额定电压，不考虑灯丝电阻的变化，则下列说法正确的是（ ）
A．电流表的示数变化范围0.3A～0.6A
B．灯泡消耗的最小功率为0.9W
C．电路消耗的最大总功率为2.7W
D．滑动变阻器允许调节的阻值范围是4Ω～10Ω
【答案】D。
【解析】由电路图可知，灯泡和滑动变阻器是串联的，电流表测量整个电路电流，电压表测量灯泡的电压。灯泡电阻。
电流表量程0～0.6A，灯泡的额定电流I额=0.5A，所以为保证灯泡安全，电路中最大电流I大=I额= 0.5A，此时滑动变阻器接入电阻最小，电压表示数最大为2.5V，滑动变阻器接入最小电阻；
当滑动变阻器电阻最大时，电路电流最小电流表不会被烧坏，电压表示数也变小也不会被烧坏，所以滑动变阻器可以取最大值10Ω，电路最小电流，电压表示数U小=I小RL=0.3A×5Ω=1.5V。所以电流表的示数变化范围0.3A～0.5A，滑动变阻器允许调节的阻值范围是4Ω～10Ω，故A错误，D正确。
当灯泡的最小电流为0.3A，最小电压是1.5V，灯泡消耗的最小功率P小=U小I总=1.5V×0.3A=0.45W，B错误；
电源电压是4.5V，最大电流是0.5A，电路最大功率P=UI=4.5V×0.5A=2.25W，C错误。
故选D。
【考点】电路安全问题。
4、（2019•宿迁）如图所示，电源电压6V保持不变，定值电阻R1标有“10Ω 0.5A”字样，滑动变阻器R2标有“20Ω 1A”字样，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V，闭合开关S，下列做法能够保证电路安全的是（ ）
A. 电路中电流不超过0.6A
B. R1两端电压不超过3V
C. 滑动变阻器连入电路的阻值在10～20Ω范围内变化
D. 电路的总功率在1.8～3W范围内变化
【答案】D。
【解析】由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。
当电压表的示数U2=3V时，电路中的电流最小，最小电流，
因串联电路中各处的电流相等，且R1允许通过的最大电流为0.5A，电流表的量程为0～0.6A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，故电路的最大电流为0.5A，A错误；
当电路中电流最大时，R1两端电压最大，最大电压U1大=I大R1=0.5A×10Ω=5V，B错误；
当电路中的电流最大时，滑动变阻器接入电路中的电阻最小，电路中的总电阻，滑动变阻器接入电路中的最小阻值R2小=R总小-R1=12Ω-10Ω=2Ω；当电压表的示数U2=3V时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电路中电流最小，所以滑动变阻器接入最大电阻，滑动变阻器R2接入电路的阻值允许变化范围可以为2Ω～10Ω，C错误；
当电路中电流最大时，电路消耗的功率最大，为P大=UI大=6V×0.5A=3W；当电路中电流最小时，电路消耗的功率最小，为P小=UI小=6V×0.3A=1.8W，所以电路消耗总功率允许的变化范围可以为1.8W～3W，D正确。
故选D。
【考点】电路安全问题。
5、（2019•威海）（多选）如图所示是某同学设计的监测河水流速变化的装置原理图。机翼状的探头始终浸没在水中，通过连杆带动滑动变阻器的滑片P上下移动，电源电压保持4.5V不变，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V，定值电阻R1阻值为5Ω，滑动变阻器R2的规格为“15Ω 1A”。闭合开关S，随着水流速度的改变，下列说法正确的是（ ）
A．当水流速度增大时，电压表的示数变大
B．当水流速度减小时，电压表与电流表的示数之比变大
C．滑动变阻器允许接入电路的取值范围为2.5Ω～10Ω
D．电路消耗总电功率的变化范围为1.35W～4.05W
【答案】BC。
【解析】流体的压强跟流速有关，流速越大的位置，压强越小。水流速度增大时，机翼状的探头上下表面的压强不同，下表面压强大于上表面压强，R2滑片上移，阻值减小，R1与R2串联，根据串联分压可知，电压表示数减小，A错误；
机翼状的探头上下表面的压强不同，下表面压强大于上表面压强，水流速度减小时，上下表面的压强差减小，R2滑片下移，阻值增大，电压表与电流表的示数之比就是R2的阻值，B正确；
电流表的量程为0～0.6A，R2的额定电流I2额=1A，为保证电路安全，电路中的最大电流为Imax=0.6A，此时电路中的总电阻，滑动变阻器接入电路中的最小阻值R2小=R总﹣R1=7.5Ω﹣5Ω=2.5Ω；根据电压表量程可知滑动变阻器接入电路中的电阻两端的最大电压U2大=3V，此时R1的电压U1小=U﹣U2=4.5V﹣3V=1.5V，此时电路中的电流最小，滑动变阻器接入电路中的最大阻值，
滑动变阻器允许接入电路的取值范围为2.5Ω～10Ω，C正确；
电阻消耗功率的最大值Pmax=UImax=4.5V×0.6A=2.7W，电阻消耗功率的最小值Pmin=UImin=4.5V×0.3A＝1.35W，电路消耗总电功率的变化范围为1.35W～2.7W，D错误。
故选BC。
【考点】电路安全问题。
6、（2019•达州）如图所示，电源电压保持不变，R2为定值电阻，小灯泡L上标有“6V 3W”字样（不考虑温度对灯丝电阻的影响），滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω。只闭合S1，将滑动变阻器的滑片P移动到A端时，L正常发光；闭合所有开关时整个电路1min消耗的电能为540J。已知电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V。求：
（1）电源电压。
（2）R2的阻值。
（3）在保证电路安全的前提下，只闭合S1时移动滑片P使电路消耗的功率最小，若此时电路的最小功率为P1；只闭合S2时移动滑片P使电路消耗的功率最大，若此时电路的最大功率为P2，则P1和P2的比是多少。
【答案】（1）6V （2）6Ω （3）P1和P2的比是5：12。
【解析】解：（1）只闭合S1、将滑动变阻器的滑片P移动到A端时，电路为灯泡L的简单电路，由灯泡正常发光可知，电源的电压U=UL=6V；
（2）闭合所有开关时，灯泡L与电阻R2并联。因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以此时灯泡正常发光，其功率PL额=3W，因为整个电路1min消耗电能为540J，所以整个电路的功率，定值电阻R2的功率P2=P总-PL额=9W-3W=6W，由可得，R2的电阻；
（3）小灯泡电阻。只闭合S1时，小灯泡L与滑动变阻器R1串联，在保证电路安全的前提下，移动滑片P使电压表示数最大为3V时，可使电路消耗的功率最小，此时灯泡两端的电压UL′=U﹣U1=6V﹣3V=3V，此时电路中的电流，
电路的最小功率P1=UI=6V×0.25A=1.5W；只闭合S2时，定值电阻R2与滑动变阻器R1串联，在保证电路安全的前提下，移动滑片P使流过电流表电流最大为0.6A时，可使电路消耗的功率最大，因此最大电功率P2=UI2=6V×0.6A=3.6W，则P1与P2的比。
【考点】电路安全问题。
7、（2019·荆州）如图所示，电源电压恒为4.5V，灯泡L上标有“3V 1.5W”字样，滑动变阻器R2上标有“15Ω 1A”字样，定值电阻 R1阻值为10Ω，电流表量程为 0～3A，电压表量程为 0～3V，不计温度对灯丝电阻的影响。求：
（1）灯泡正常工作时电阻；
（2）当开关S、S1、S2闭合，S3 断开时，电路最小总功率；
（3）当开关S、S3闭合，S1、S2断开时，在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻器 R2的取值范围。
【答案】（1）6Ω （2）3.375W （3）3～12Ω。
【解析】（1）灯泡正常工作时电阻；
（2）当S、S1、S2闭合，S3 断开时，灯泡L被短路，定值电阻R1与滑动变阻器R2并联。当滑动变阻器R2阻值最大为15Ω时，电路总电流最小，电路总功率最小，通过R1的电流，通过滑动变阻器R2的电流，电路最小总功率P最小=U(I1+I2)=4.5V×(0.45A+0.3A)=3.375W；
（3）当开关S、S3闭合，S1、S2断开时，R1断路。灯泡L与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压。灯泡额定电流，因为灯泡额定电流I额=0.5A，电流表量程为0～3A，滑动变阻器标有“15Ω 1A”字样，所以在确保电路元件安全的情况下，电路中最大电流I最大=0.5A，此时滑动变阻器R2阻值最小，电路最小总电阻，滑动变阻器R2接入的最小阻值R2最小=R总小-RL=9Ω-6Ω=3Ω；
因为电压表量程为0～3V,所以在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻器两端的电压最大为3V时，滑动变阻器阻值最大，此时电路中电流最小，最小电流，滑动变阻器最大阻值，所以滑动变阻器的阻值范围为3～12Ω。
【考点】电路安全问题。
《电路安全问题》考点+训练
电路安全问题是中考中常常出现的一个考点，由于涉及到电路、电压、电功率、电功等物理量的计算，综合性强，是考试中学生容易失分的地方。由于用电器有额定值，电表有量程，滑动变阻器有允许通过的最大电流，当电路发生动态变化时，不能超过这些值，于是就出现了电路安全问题。由于需要考虑的因素较多，所以常常会出现“顾此失彼”的现象，从而导致出错。
1、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。
2、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。
3、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。
一、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。
二、典例精析
★考点一：单个用电器安全问题：
◆典例一：（2019·云南）一只标有“6V 3W”的小灯泡，接在电源电压为12V的电路中,为使其正常发光,应________(选填“串”或“并”)联一个电阻(小灯泡灯丝电阻不变）,该电阻通电20s产生的热量是________J。
◆典例二：（2019·丹江口期末检测）两个标有“5Ω 1A“和“10Ω 0.6A”的定值电阻，将它们串联起来使用时等效电阻为_____Ω，电源电压最多为_____V；若将它们并联时干路电流最大是_____A．
★考点二：电路安全综合问题：
◆典例一：（2019·眉山）如图所示，电源电压恒为4V，电压表量程为“0～3V”，电流表量程为“0～0.6A”，滑动变阻器规格为“20Ω 1A”，小灯泡L标有“2.5V 1.25W”的字样(灯丝电阻不变)。若通过小灯泡L的电流不超过额定电流，电流表、电压表不能超过量程，则移动滑动变阻器的滑片，下列说法中正确的是（ ）
①电压表示数变化范围为1.5V～3V
②滑动变阻器消耗的电功率变化范围为0.6W～0.75W
③小灯泡的实际电功率变化范围为0.2W～1.25W
④滑动变阻器连入电路的阻值变化范围为10Ω～20Ω
A．①③ B．②④ C．③④ D．①②
◆典例二：（2019•潍坊）在如图所示电路中，小灯泡R1标有“4V 1.6W”字样，定值电阻R2=20Ω，滑动变阻器R3允许通过的最大电流为1A，电流表A1的量程为0～0.6A，电流表A2的量程为0～3A，电压表的量程为0～3V，电源电压和小灯泡的阻值均保持不变。只闭合开关S2时，电压表的示数为2V；将滑动变阻器滑片滑到最左端，闭合所有开关，此时电流表A2示数为0.5A。求：
（1）电源电压；
（2）滑动变阻器R3的最大阻值；
（3）只闭合开关S3，在电路安全的情况下，小灯泡电功率的变化范围。
1.（2019·四川省花丛中学初三月考）两个电阻的规格分别为“6V 0.2A”和“3V 0.3A”，将他们串联接入后连入电路，其总电压不能超过___V；将它们并联后接入电路，其总电流不能超过____A。
2、（2019·四川省初三期末）把标有“1A 6W”的L1和“2A 6W”的L2两个灯泡并联接入电路中，如图，让其中一个灯泡正常发光，另一个灯泡的实际功率不超过额定功率，则该电路中干路电流是_ __A，两灯消耗的实际总功率为______W。
3、（2019•枣庄）在如图所示的电路中，电源电压为4.5V保持不变，电压表量程0～3V，电流表量程0～0.6A，滑动变阻器R的规格是“10Ω 1A”，灯泡L标有“2.5V 0.5A”字样，若闭合开关S，两电表示数均不超过所选的量程，灯泡两端电压不允许超过额定电压，不考虑灯丝电阻的变化，则下列说法正确的是（ ）
A．电流表的示数变化范围0.3A～0.6A
B．灯泡消耗的最小功率为0.9W
C．电路消耗的最大总功率为2.7W
D．滑动变阻器允许调节的阻值范围是4Ω～10Ω
4、（2019•宿迁）如图所示，电源电压6V保持不变，定值电阻R1标有“10Ω 0.5A”字样，滑动变阻器R2标有“20Ω 1A”字样，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V，闭合开关S，下列做法能够保证电路安全的是（ ）
A. 电路中电流不超过0.6A
B. R1两端电压不超过3V
C. 滑动变阻器连入电路的阻值在10～20Ω范围内变化
D. 电路的总功率在1.8～3W范围内变化
5、（2019•威海）（多选）如图所示是某同学设计的监测河水流速变化的装置原理图。机翼状的探头始终浸没在水中，通过连杆带动滑动变阻器的滑片P上下移动，电源电压保持4.5V不变，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V，定值电阻R1阻值为5Ω，滑动变阻器R2的规格为“15Ω 1A”。闭合开关S，随着水流速度的改变，下列说法正确的是（ ）
A．当水流速度增大时，电压表的示数变大
B．当水流速度减小时，电压表与电流表的示数之比变大
C．滑动变阻器允许接入电路的取值范围为2.5Ω～10Ω
D．电路消耗总电功率的变化范围为1.35W～4.05W
6、（2019•达州）如图所示，电源电压保持不变，R2为定值电阻，小灯泡L上标有“6V 3W”字样（不考虑温度对灯丝电阻的影响），滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω。只闭合S1，将滑动变阻器的滑片P移动到A端时，L正常发光；闭合所有开关时整个电路1min消耗的电能为540J。已知电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V。求：
（1）电源电压。
（2）R2的阻值。
（3）在保证电路安全的前提下，只闭合S1时移动滑片P使电路消耗的功率最小，若此时电路的最小功率为P1；只闭合S2时移动滑片P使电路消耗的功率最大，若此时电路的最大功率为P2，则P1和P2的比是多少。
7、（2019·荆州）如图所示，电源电压恒为4.5V，灯泡L上标有“3V 1.5W”字样，滑动变阻器R2上标有“15Ω 1A”字样，定值电阻 R1阻值为10Ω，电流表量程为 0～3A，电压表量程为 0～3V，不计温度对灯丝电阻的影响。求：
（1）灯泡正常工作时电阻；
（2）当开关S、S1、S2闭合，S3 断开时，电路最小总功率；
（3）当开关S、S3闭合，S1、S2断开时，在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻器 R2的取值范围。
二、典例精析
★考点一：单个用电器安全问题：
◆典例一：（2019·云南）一只标有“6V 3W”的小灯泡，接在电源电压为12V的电路中,为使其正常发光,应________(选填“串”或“并”)联一个电阻(小灯泡灯丝电阻不变）,该电阻通电20s产生的热量是________J。
【答案】串 60。
【解析】由题意可知，电源电压大于灯泡的额定电压，由于串联电阻具有分压作用，所以为使该灯泡正常发光，应串联一个电阻，使之分得的电压UR=U-UL=12V-6V=6V；由P=UI可得，正常发光时的电流，由于串联电路中各处的电流相等，通过串联电阻的电流I=IL=0.5A，该电阻通电20s产生的热量Q=UIt=6V×0.5A×20s=60J。
【考点】电路安全问题。
◆典例二：（2019·丹江口期末检测）两个标有“5Ω 1A“和“10Ω 0.6A”的定值电阻，将它们串联起来使用时等效电阻为_____Ω，电源电压最多为_____V；若将它们并联时干路电流最大是_____A．
【答案】15 9 1.5A。
【解析】串联电路的等效电阻等于各个电阻之和，所以R=R1R2=5Ω10Ω=15Ω；因串联电路电流处处相等，为了保证灯泡安全，电路中的最大电流I大应是两个灯泡额定电流中较小的，即I大=0.6A，电源电压的最大值U大=I大（R1R2）=0.6A×（5Ω10Ω）=9V；
两电阻两端允许的最大电压分别为：U1=I1R1=1A×5Ω=5V，U2=I2R2=0.6A×10Ω=6V，U1＜U2 ，为了保证灯泡安全，电路两端的最大电压U大应是两个灯泡额定电压中较小的，即U大=5V，电路两端允许加的最大电压是5V，此时通过R1电阻的电流为1A，通过R2电阻的电流：，则并联电路中干路上允许的最大电流为I=I1+I2′=1A+0.5A=1.5A。
【考点】电路安全问题。
★考点二：电路安全综合问题：
◆典例一：（2019·眉山）如图所示，电源电压恒为4V，电压表量程为“0～3V”，电流表量程为“0～0.6A”，滑动变阻器规格为“20Ω 1A”，小灯泡L标有“2.5V 1.25W”的字样(灯丝电阻不变)。若通过小灯泡L的电流不超过额定电流，电流表、电压表不能超过量程，则移动滑动变阻器的滑片，下列说法中正确的是（ ）
①电压表示数变化范围为1.5V～3V
②滑动变阻器消耗的电功率变化范围为0.6W～0.75W
③小灯泡的实际电功率变化范围为0.2W～1.25W
④滑动变阻器连入电路的阻值变化范围为10Ω～20Ω
A．①③ B．②④ C．③④ D．①②
【答案】A。
【解析】由题意可得，灯泡的额定电流，灯泡的电阻。移动滑片，电路中的电流最大不能超过0.5A，灯泡两端的电压不能超过2.5V。
当UL=2.5V时，U滑=U-U灯=4V-2.5V=1.5V；如果将滑动变阻器的滑片向右移动，使它的电阻增大，则它分得的电压也增大，所以UR最大=3V，所以①正确；
当R滑=R灯=5Ω时，P滑最大，此时U滑=UL=2V,所以，所以②错误；
当灯泡正常工作时，其功率达到最大值，即1.25W；当电路中的电流最小，即U滑=3V时，灯泡的功率最小，此时U灯=1V，所以，所以③正确。
当U滑最大=3V时，电路中的电流最小，此时， ，同理，当灯泡正常工作时，滑动变阻器连入电路的电阻最小，，所以动变阻器连入电路的阻值范围是3Ω～15Ω，所以④错。所以正确是①③，选A。
【考点】电路安全问题。
◆典例二：（2019•潍坊）在如图所示电路中，小灯泡R1标有“4V 1.6W”字样，定值电阻R2=20Ω，滑动变阻器R3允许通过的最大电流为1A，电流表A1的量程为0～0.6A，电流表A2的量程为0～3A，电压表的量程为0～3V，电源电压和小灯泡的阻值均保持不变。只闭合开关S2时，电压表的示数为2V；将滑动变阻器滑片滑到最左端，闭合所有开关，此时电流表A2示数为0.5A。求：
（1）电源电压；
（2）滑动变阻器R3的最大阻值；
（3）只闭合开关S3，在电路安全的情况下，小灯泡电功率的变化范围。
【答案】（1）6V （2）30Ω （3）0.225W～0.9W。
【解析】（1）由 得，灯泡的电阻，只闭合开关S2时，灯泡R1与电阻R2串联，电压表测R1两端的电压。因串联电路中各处的电流相等，所以电路中的电流I=I2=，电源的电压U=I（R1+R2）=0.2A×(10Ω+20Ω)=6V；（2）将滑动变阻器滑片滑到最左端，闭合所有开关，电阻R2与R3的最大阻值并联，电流表A2测干路电流。此时流经R2的电流，流经R3的电流I3′=I′-I2′=0.5A-0.3A=0.2A，滑动变阻器的最大阻值；
（3）只闭合开关S3时，灯泡R1与滑动变阻器R3串联，电流表A1测电路中的电流，电压表测R1两端的电压。为确保电路安全，灯泡两端的最大电压U1大=3V，灯泡消耗的最大的功率；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，R1的功率最小，此时电路中的电流，灯泡的最小功率P1小=I1小2R1=（0.15A）2×10Ω=0.225W，所以小灯泡电功率的变化范围为0.225W～0.9W。
【考点】电路安全问题。
1.（2019·四川省花丛中学初三月考）两个电阻的规格分别为“6V 0.2A”和“3V 0.3A”，将他们串联接入后连入电路，其总电压不能超过___V；将它们并联后接入电路，其总电流不能超过____A。
【答案】8 0.4。
【解析】因串联电路中各处的电流相等，所以当它们串联接到电路里时，为了让每一个用电器都工作，串联电路中的最大为0.2A；R1两端的电压U1=6V，R2阻值，
R2两端的电压U2=IR2=0.2A×10Ω=2V，总电压U=U1+U2=6V+2V=8V；
当它们并联接到电路里时，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以为了让每一个用电器都工作，并联电路两端的电压U=3V；R1的阻值，通过R1的电流，通过R2的电流I2=0.3A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以干路的最大电流I总=I1+I2=0.1A+0.3A=0.4A。
【考点】电路安全问题。
2、（2019·四川省初三期末）把标有“1A 6W”的L1和“2A 6W”的L2两个灯泡并联接入电路中，如图，让其中一个灯泡正常发光，另一个灯泡的实际功率不超过额定功率，则该电路中干路电流是_ __A，两灯消耗的实际总功率为______W。
【答案】2.5 7.5
【解析】由P=UI可知，两个灯泡的额定电压分别是，，由可知，两个灯泡的电阻分别是，，两灯泡并联，所加最大电压U=U2=3V，通过干路的电流I=I1+I2=+=+=2.5A，两灯消耗的实际总功率P=UI=3V×2.5A=7.5W。
【考点】电路安全问题。
3、（2019•枣庄）在如图所示的电路中，电源电压为4.5V保持不变，电压表量程0～3V，电流表量程0～0.6A，滑动变阻器R的规格是“10Ω 1A”，灯泡L标有“2.5V 0.5A”字样，若闭合开关S，两电表示数均不超过所选的量程，灯泡两端电压不允许超过额定电压，不考虑灯丝电阻的变化，则下列说法正确的是（ ）
A．电流表的示数变化范围0.3A～0.6A
B．灯泡消耗的最小功率为0.9W
C．电路消耗的最大总功率为2.7W
D．滑动变阻器允许调节的阻值范围是4Ω～10Ω
【答案】D。
【解析】由电路图可知，灯泡和滑动变阻器是串联的，电流表测量整个电路电流，电压表测量灯泡的电压。灯泡电阻。
电流表量程0～0.6A，灯泡的额定电流I额=0.5A，所以为保证灯泡安全，电路中最大电流I大=I额= 0.5A，此时滑动变阻器接入电阻最小，电压表示数最大为2.5V，滑动变阻器接入最小电阻；
当滑动变阻器电阻最大时，电路电流最小电流表不会被烧坏，电压表示数也变小也不会被烧坏，所以滑动变阻器可以取最大值10Ω，电路最小电流，电压表示数U小=I小RL=0.3A×5Ω=1.5V。所以电流表的示数变化范围0.3A～0.5A，滑动变阻器允许调节的阻值范围是4Ω～10Ω，故A错误，D正确。
当灯泡的最小电流为0.3A，最小电压是1.5V，灯泡消耗的最小功率P小=U小I总=1.5V×0.3A=0.45W，B错误；
电源电压是4.5V，最大电流是0.5A，电路最大功率P=UI=4.5V×0.5A=2.25W，C错误。
故选D。
【考点】电路安全问题。
4、（2019•宿迁）如图所示，电源电压6V保持不变，定值电阻R1标有“10Ω 0.5A”字样，滑动变阻器R2标有“20Ω 1A”字样，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V，闭合开关S，下列做法能够保证电路安全的是（ ）
A. 电路中电流不超过0.6A
B. R1两端电压不超过3V
C. 滑动变阻器连入电路的阻值在10～20Ω范围内变化
D. 电路的总功率在1.8～3W范围内变化
【答案】D。
【解析】由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。
当电压表的示数U2=3V时，电路中的电流最小，最小电流，
因串联电路中各处的电流相等，且R1允许通过的最大电流为0.5A，电流表的量程为0～0.6A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，故电路的最大电流为0.5A，A错误；
当电路中电流最大时，R1两端电压最大，最大电压U1大=I大R1=0.5A×10Ω=5V，B错误；
当电路中的电流最大时，滑动变阻器接入电路中的电阻最小，电路中的总电阻，滑动变阻器接入电路中的最小阻值R2小=R总小-R1=12Ω-10Ω=2Ω；当电压表的示数U2=3V时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电路中电流最小，所以滑动变阻器接入最大电阻，滑动变阻器R2接入电路的阻值允许变化范围可以为2Ω～10Ω，C错误；
当电路中电流最大时，电路消耗的功率最大，为P大=UI大=6V×0.5A=3W；当电路中电流最小时，电路消耗的功率最小，为P小=UI小=6V×0.3A=1.8W，所以电路消耗总功率允许的变化范围可以为1.8W～3W，D正确。
故选D。
【考点】电路安全问题。
5、（2019•威海）（多选）如图所示是某同学设计的监测河水流速变化的装置原理图。机翼状的探头始终浸没在水中，通过连杆带动滑动变阻器的滑片P上下移动，电源电压保持4.5V不变，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V，定值电阻R1阻值为5Ω，滑动变阻器R2的规格为“15Ω 1A”。闭合开关S，随着水流速度的改变，下列说法正确的是（ ）
A．当水流速度增大时，电压表的示数变大
B．当水流速度减小时，电压表与电流表的示数之比变大
C．滑动变阻器允许接入电路的取值范围为2.5Ω～10Ω
D．电路消耗总电功率的变化范围为1.35W～4.05W
【答案】BC。
【解析】流体的压强跟流速有关，流速越大的位置，压强越小。水流速度增大时，机翼状的探头上下表面的压强不同，下表面压强大于上表面压强，R2滑片上移，阻值减小，R1与R2串联，根据串联分压可知，电压表示数减小，A错误；
机翼状的探头上下表面的压强不同，下表面压强大于上表面压强，水流速度减小时，上下表面的压强差减小，R2滑片下移，阻值增大，电压表与电流表的示数之比就是R2的阻值，B正确；
电流表的量程为0～0.6A，R2的额定电流I2额=1A，为保证电路安全，电路中的最大电流为Imax=0.6A，此时电路中的总电阻，滑动变阻器接入电路中的最小阻值R2小=R总﹣R1=7.5Ω﹣5Ω=2.5Ω；根据电压表量程可知滑动变阻器接入电路中的电阻两端的最大电压U2大=3V，此时R1的电压U1小=U﹣U2=4.5V﹣3V=1.5V，此时电路中的电流最小，滑动变阻器接入电路中的最大阻值，
滑动变阻器允许接入电路的取值范围为2.5Ω～10Ω，C正确；
电阻消耗功率的最大值Pmax=UImax=4.5V×0.6A=2.7W，电阻消耗功率的最小值Pmin=UImin=4.5V×0.3A＝1.35W，电路消耗总电功率的变化范围为1.35W～2.7W，D错误。
故选BC。
【考点】电路安全问题。
6、（2019•达州）如图所示，电源电压保持不变，R2为定值电阻，小灯泡L上标有“6V 3W”字样（不考虑温度对灯丝电阻的影响），滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω。只闭合S1，将滑动变阻器的滑片P移动到A端时，L正常发光；闭合所有开关时整个电路1min消耗的电能为540J。已知电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V。求：
（1）电源电压。
（2）R2的阻值。
（3）在保证电路安全的前提下，只闭合S1时移动滑片P使电路消耗的功率最小，若此时电路的最小功率为P1；只闭合S2时移动滑片P使电路消耗的功率最大，若此时电路的最大功率为P2，则P1和P2的比是多少。
【答案】（1）6V （2）6Ω （3）P1和P2的比是5：12。
【解析】解：（1）只闭合S1、将滑动变阻器的滑片P移动到A端时，电路为灯泡L的简单电路，由灯泡正常发光可知，电源的电压U=UL=6V；
（2）闭合所有开关时，灯泡L与电阻R2并联。因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以此时灯泡正常发光，其功率PL额=3W，因为整个电路1min消耗电能为540J，所以整个电路的功率，定值电阻R2的功率P2=P总-PL额=9W-3W=6W，由可得，R2的电阻；
（3）小灯泡电阻。只闭合S1时，小灯泡L与滑动变阻器R1串联，在保证电路安全的前提下，移动滑片P使电压表示数最大为3V时，可使电路消耗的功率最小，此时灯泡两端的电压UL′=U﹣U1=6V﹣3V=3V，此时电路中的电流，
电路的最小功率P1=UI=6V×0.25A=1.5W；只闭合S2时，定值电阻R2与滑动变阻器R1串联，在保证电路安全的前提下，移动滑片P使流过电流表电流最大为0.6A时，可使电路消耗的功率最大，因此最大电功率P2=UI2=6V×0.6A=3.6W，则P1与P2的比。
【考点】电路安全问题。
7、（2019·荆州）如图所示，电源电压恒为4.5V，灯泡L上标有“3V 1.5W”字样，滑动变阻器R2上标有“15Ω 1A”字样，定值电阻 R1阻值为10Ω，电流表量程为 0～3A，电压表量程为 0～3V，不计温度对灯丝电阻的影响。求：
（1）灯泡正常工作时电阻；
（2）当开关S、S1、S2闭合，S3 断开时，电路最小总功率；
（3）当开关S、S3闭合，S1、S2断开时，在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻器 R2的取值范围。
【答案】（1）6Ω （2）3.375W （3）3～12Ω。
【解析】（1）灯泡正常工作时电阻；
（2）当S、S1、S2闭合，S3 断开时，灯泡L被短路，定值电阻R1与滑动变阻器R2并联。当滑动变阻器R2阻值最大为15Ω时，电路总电流最小，电路总功率最小，通过R1的电流，通过滑动变阻器R2的电流，电路最小总功率P最小=U(I1+I2)=4.5V×(0.45A+0.3A)=3.375W；
（3）当开关S、S3闭合，S1、S2断开时，R1断路。灯泡L与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压。灯泡额定电流，因为灯泡额定电流I额=0.5A，电流表量程为0～3A，滑动变阻器标有“15Ω 1A”字样，所以在确保电路元件安全的情况下，电路中最大电流I最大=0.5A，此时滑动变阻器R2阻值最小，电路最小总电阻，滑动变阻器R2接入的最小阻值R2最小=R总小-RL=9Ω-6Ω=3Ω；
因为电压表量程为0～3V,所以在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻器两端的电压最大为3V时，滑动变阻器阻值最大，此时电路中电流最小，最小电流，滑动变阻器最大阻值，所以滑动变阻器的阻值范围为3～12Ω。
【考点】电路安全问题。
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