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第十四章　电学综合
第8节　家庭电路　电流的热效应
1．家庭电路的组成
家庭电路由两根进户线、①________、总开关、②__________、插座、用电器、导线等组成。
家庭电路
电能表
保险装置
2．家庭电路各元件的特点与作用
元件
特点与作用
进户线(火
线和零线)
火线和零线之间的电压为③_____V，零线与大地之间的电压为④___V
总开关
控制整个电路的通断
保险丝
作用
当电路中电流过大时，自动熔断、切断电路，起保护电路的作用
材料
熔点低、电阻大
注意
⑤______用铜丝、铁丝代替保险丝
220
0
不能
元件
特点与作用
用电器
a.各用电器之间⑥____联；b.控制用电器的开关与用电器
⑦____联，接在用电器和⑧____线之间
插座
接法：三孔——“左零右火上接地”；
两孔——“左零右火”
并
串
火
如图是生活中常见的一种插座，其中____插孔里的金属片与地线相通，用试电笔辨别火线与零线时，能使试电笔发光的是____插孔。(均选填“A”“B”或“C”)
A
B
1．电压越高越危险：人体的安全电压不高于⑨_______，我国家庭电路的电压是⑩_____V。
2．安全用电原则
(1)?________低压带电体，?________高压带电体。
(2)更换灯泡、搬动电器前应?______电源开关。
(3)不弄湿用电器，不损坏绝缘层。
(4)保险装置、插座、导线、家用电器等达到使用寿命应及时更换。
(5)有金属外壳的用电器使用时要接地线。
注意用电安全
36 V
220
不接触
不靠近
断开
3．触电急救
一是切断电源或用绝缘棒将电线挑开，尽快使触电者脱离电源，尽力抢救；二是发生火灾时，务必在切断电源后再救火。
炎热夏季，经常会出现雷雨天气，雷电是大气中一种剧烈的______现象。人们应随时随地注意人身安全，下雨天如果遇到断落在地的电线，______ (选填“能”或“不能”)用手直接捡拾。
放电
不能
1．电流的热效应：电流通过导体时将电能转化为内能的现象叫做电流的热效应。
2．焦耳定律
(1)内容：电流通过导体产生的热量与?______________成正比，与导体的?______成正比，与通电?______成正比。
(2)公式：Q＝I2Rt。
焦耳定律
电流的二次方
电阻
时间
3．电热的利用与防止
(1)电热的利用：凡是用电流热效应来加热升温的用电器都属于电热的利用，如电饭煲、电炉、电熨斗、电热水器、电取暖器等。
(2)电热的防止：如电视机的散热窗、电脑里的风扇等。
下列情况中不属于防止电热危害的是(　　)
A．电视机的后盖有许多孔
B．家电长时间停用，隔一段时间应通电一次
C．电动机外壳有许多散热片
D．电脑机箱内有小风扇
B
常考命题点
1．实验器材及作用
(1)被加热的材料选用煤油：比热容小，效果明显。
(2)被加热的材料选用空气：气体的热胀冷缩明显，使实验结果更直观。
2．选择被加热物质的要求：物质种类、质量、初温均______。
探究影响电流热效应的因素
相同
3．转换法的应用：通过温度计的示数或U形管液面高度的变化反映
________________。
4．控制变量法的应用。
5．多次测量的目的：避免偶然因素对实验结论的影响，得出普遍规律。
【实验结论】
6．导体产生的电热与电流、电阻和通电时间有关。在电阻和通电时间相同的情况下，通过电阻的电流______，产生的热量越多；在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量______；在电阻和通过电阻的电流相同的情况下，通电时间越长，产生的热量______。
产生电热的多少
越大
越多
越多
某学习小组在老师的指导下，探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关。他们所用的实验器材如图所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。
(1)请你用笔画线代替导线，把图甲两个容器的电阻丝接到电路中。
如答图所示。
(2)实验中通过观察U形管中液面高度的变化来比较电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫_______。本实验中还运用到的物理方法是_________
_____。
(3)接好电路，闭合开关，通电一段时间后，U形管______(选填“左”或“右”)侧液面高度的变化大，此实验现象表明，在电流和通电时间均相同的情况下，______越大，它所产生的热量越多。
转换法
控制变量
法
右
电阻
(4)让两个密闭容器中的电阻丝一样大，在其中一个容器的外部将一个相同阻值的电阻丝和这个容器内的电阻丝并联(如图乙所示)，重新做这个实验，此时通过两容器中电阻丝的电流不同。在通电时间相同的情况下，观察U形管中液面高度的变化。由此得到的结论是_______________________
_______________________________________。
(5)如果热量用Q表示，电流用I表示，电阻用R表示，时间用t表示，则Q＝________。
在电阻和通电时间相同的
情况下，电流越大，产生的热量越多
I2Rt
(6)根据本实验得出的结论可知，电炉工作时，电炉丝热得发红，而与电炉丝连接的导线几乎不发热，原因是___________________________________
____________________________________________________________________________________。
电炉丝与导线是串联的，电流和通电时
间相等，而电炉丝的电阻 比导线的电阻大得多，所以产生的热量也远大于
导线产生的热量
1. (2022?贵阳13题2分)家中的台灯插头出现如图所示的破损，如果直接用手拔该插头，将会对人造成______的危险，甚至危及生命！
安全用电原则
触电
2．(2019?贵阳9题3分)插线板使用不当会带来安全隐患甚至引发火灾，下列属于正确使用插线板的做法是(　　)
A．在插线板上可以同时接多个大功率用电器
B．插线板可以放置在家中的任何位置
C．使用或购买插线板时要关注其相关技术参数
D．用电器的插脚无需与插孔中的金属片完全接触
C
【解析】插线板导电部分和绝缘部分都有一定的规格要求，同时接多个大功率用电器，相同时间会产生较多的热量，可能会烧坏插线板，甚至造成短路发生火灾；插线板不能随便乱放，要放在小孩摸不着并且干燥、不会溅到水的地方；在选择插线板之前，应做好计划，根据插线板需要承载的用电器功率大小，选择合适技术参数的插线板；用电器与插线板连接时，要保证插脚与插孔中的金属片完全接触，不要出现“接触不良”的情况，以避免损坏用电器。
3．(2020?贵阳19题3分)现代家庭中用电器越来越多，若家庭电路的主线路(进户线)电线选择不当，会带来许多麻烦甚至是安全隐患。根据家庭安全用电的需要，你认为主线路电线在选择时应考虑哪些因素？请写出一个因素并说明原因。
答：主线路电线在选择时应根据家庭安全用电的需要选择合适粗细的电线；因为家庭中用电器越来越多，用电器的功率越来越大，根据P＝UI知电路中的电流越来越大，在主线路电线电阻一定时，根据Q＝I2Rt知，在相同时间内，电线产生的热量越多，容易引起火灾，所以主线路电线在选择时应根据家庭安全用电的需要选择合适粗细的电线。
4．(2019?贵阳14题2分)22岁的中国青年科学家曹原证实了石墨烯在特定条件下的超导性能，这是一百多年来对物质超导零电阻特性的又一重大发现。若未来实现石墨烯超导输电，根据______定律推断输电线路可实现电能零损耗。
电流热效应
焦耳
【解析】当导体的温度降至某一温度时，它的电阻突然变为零，这就是超导现象。由于超导体的电阻为零，根据Q＝I2Rt知，产生的热量为零，所以在用超导体进行远距离输电时不会产生热量，减少了在输电过程中的能量损耗，大大节约了能源。
5．(2016?贵阳10题3分)下列实例中是为了将电能转化为内能的是(　　)
A．应用核能发电 　
B．阳光促使植物生长
C．用电热水壶烧水
D．电力驱动列车行驶
C
6．(2018?毕节32题2分)在图中虚线框A和B内分别接入开关和电灯(元件符号：开关 ，电灯 )，并完成三孔插座的连接，使电路符合安全用电的要求。
家庭电路相关作图
如答图所示。
7．(2021?贵阳25题10分)小明在探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提出了下列猜想：
A．与通电时间有关　B．与电阻大小有关
C．与电压大小有关　D．与电流大小有关
实验器材有：阻值不同的电阻丝若干、蓄电池、火柴、开关和导线若干。
探究影响电流热效应的因素
请回答下列问题。
(1)探究猜想A时，将某一电阻丝接入电路，保证安全的情况下使火柴头充分接触电阻丝，闭合开关一段时间后火柴头才燃烧，这一现象说明：
①电阻丝产生的热量通过________的方式传递给火柴头。
②电阻丝产生的热量与通电时间______(选填“有关”或“无关”)。
【解析】(1)①火柴头与电阻丝接触，闭合开关一段时间后火柴头燃烧，火柴头获得了能量，是通过热传递的方式将热量传递给火柴头的；②火柴头与电阻丝接触，闭合开关过一段时间后火柴头才燃烧，说明电阻丝产生的热量与通电时间有关。
热传递
有关
(2)探究猜想B时，如图所示，将10 Ω和20 Ω的电阻丝串联接入电路，把两根相同的火柴头分别接触电阻丝(设火柴头与整根电阻丝接触)。
①小明思考，若相同时间内仅有一根电阻丝上的火柴头燃烧，据此能否判断该电阻丝产生的热量多？____(选填“能”或“不能”)。
②闭合开关较长时间后，发现两电阻丝均发热，但火柴头
都没有燃烧。在不改变电源电压的情况下，选择下列哪组
电阻丝进行实验更可行？____(填字母序号)。
A．20 Ω　30 Ω　　B．15 Ω　15 Ω　　C．5 Ω　25 Ω
能
C
【解析】(2)①相同时间内仅有一根电阻丝上的火柴头燃烧，说明这根电阻丝在相同时间内产生的热量较多；②闭合开关较长时间后，发现两电阻丝均发热，但火柴头都没有燃烧，说明两根电阻丝产生的热量都不够多，可以换用电阻对比更明显、串联总电阻小的电阻丝来进行实验，故C符合题意。
(3)小明通过上述实验发现：电阻越大，电流产生的热量越多。评估该实验时小明认为：串联电路中不同阻值的电阻两端所分电压不同，那么电流产生的热量与电阻大小有关的结论似乎不可靠。如果改变两电阻丝的连接方式，能否合理完成对猜想B的方案设计______？请你说明理由：_________
_________________________________________________________________
_________。
【解析】(3)改变两电阻丝的连接方式即将两电阻丝并联，这样虽然控制了两电阻丝两端电压相同，但是不能控制流过电阻丝的电流相同，所以不能。
不能
两电阻并
联时，电压相同，由于电阻不同，电流也不同，不能控制电流相同，所以
不能

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