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第3节 跨学科实践：为家庭电路做设计
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题型1 跨学科实践：为家庭电路做设计 1
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【重难题型讲解】
题型1 跨学科实践：为家庭电路做设计
1、项目提出：每个家庭的用电情况是不一样的，假如你家正在准备装修改造，请你根据家里的用电需求及前面的学习与研究，为你的家庭电路提出一个简单的设计方案。可以与同学分工合作，完成任务。
2、项目分析：为了使家庭电路更加安全、合理，设计时你觉得应该主要考虑哪些因素呢？
首先可根据家里现有的用电器，初步估算家中的总体用电需求，然后合理规划并设计空内的配电分支回路。如果你有兴趣，最后还可对家庭电路中使用到的断路器、导线等配电器材进行选型，使器材之间相互匹配。
3、项目实施
（1）调查家庭用电需求：请你调查并记录目前家中主要用电器的使用情况阅读各个用电器的铭牌或说明书，重点关注它们的功率信息。明确用电需求，为规划家庭电路的配电分支回路作准备。可以用表格（表1）或其他形式梳理。
表1 用电器调查细目表
家用电器 功率/kW 数量
洗衣机
电冰箱
热水器
电饭锅
电灯1
电灯2
......
（2）合理规划配电分支回路请根据实际用电需求，结合家用电器的使用环境进行小组讨论，设计家庭电路的分支回路或为家庭电路优化提出方案与建议。
如果你们小组同学的家中有室内配电箱，请在家长或技术人员的指导下进行观察，看看目前家中有几条分支回路，每条分支回路开关的额定电流是多少。如果没有观察室内配电箱的条件，请以下图中所示的配电箱作参考。
考虑到家中的用电器比较多，家庭电路可设计若干插座分支回路、照明分支回路和大功率用电器（如空调）分支回路等。具体设计可参考下图的形式，也可以采用户型电路示意图（上图）、列表（表2）等形式。
表2 分支回路设计示例
分支回路 用电器及数量 总功率
照明分支回路 节能灯12盏
插座分支回路1 洗衣机1台、电冰箱1台……
插座分支回路2 微波炉1台、电饭锅1台……
空调分支回路 空调2台
★特别提醒 （1）观察配电箱时，一定要注意安全，切勿随意触摸!
（2）一般来说，对于可能长时间使用的大功率家用电器(如空调、电热水器等)，建议为其设计独立的分支回路。
5、想想议议
问：通常情况下，导线的横截面积越大，长时间通电时所允许的最大安全电流也会越大。根据你所设计的各条分支回路的用电情况，总功率大的分支回路要选粗一些的导线，还是细一些的？家庭电路中的供电导线是不是横截面积越大越好？你认为在选择导线时，除了安全因素，还要考虑哪些因素？
答：（1）总功率大的分支回路应选粗一些的导线。因为总功率大时，根据 P=UI（家庭电路电压 220V 恒定），回路电流大，而横截面积大的导线允许的最大安全电流更大，可避免因电流过大导致导线过热。
（2）家庭电路供电导线并非横截面积越大越好。过粗的导线会增加成本，且可能因柔韧性差导致安装不便，还会造成材料浪费。
（3）选择导线时，除安全因素外，还需考虑成本（材料价格）、安装便利性（导线粗细对布线的影响）、导线材质（如铜、铝的导电性能差异）、使用环境（如高温、潮湿环境对导线的特殊要求）等。
【探究归纳】“为家庭电路做设计”，结合家庭电路组成、功率与电流关系等物理知识，规划分路（如照明、插座独立回路），按各回路功率选对应横截面积的导线，安装总开关、保险装置及漏电保护器，确保用电安全且用电器独立工作，体现物理原理在实际电路设计中的应用。
【典例1-1】某同学家正在进行新房装修，他设计了如图所示的电路，和是单刀双掷开关。关于家庭安全用电，下列说法正确的是（　　）

A．若熔断器的熔丝熔断了，可以用铜丝代替
B．端应该接零线，端接火线
C．三孔插头中长的那个插头接地线
D．生活电路电压只有，属于低压，对人体是安全的
【答案】C
【详解】A．铜丝的电阻较小，相同条件下产生热量较少，且熔点高，电流过大发热时不能及时熔断来保护电路，若熔断器的熔丝熔断了，不能用铜丝代替，故A错误；
B．控制灯的开关要接在火线上，断开开关时使灯与火线断开，更安全，所以，端应该接火线，端接零线，故B错误；
C．三孔插头中长的那个插头接地线，在用电器与火线接通前，先使其外壳接地，防止外壳漏电时发生触电事故，故C正确；
D．对人体安全的电压不高于36V，生活电路的电压为220V，属于低压，但是，直接接触对人体是有危险的，故D错误。
故选 C。
【典例1-2】电器的使用丰富了人们的生活，但若使用不当，也会带来危害。在日常用电中要注意：家庭电路中的电冰箱、电视机、电灯等家用电器的连接方式是 联；带有金属外壳的家用电器，都要使用三孔插座，这样做的目的是为了让金属外壳与 相连；一般情况下，人体的安全电压不高于 V，不要触摸火线或漏电的家用电器。
【答案】 并 大地 36
【详解】[1]电冰箱、电视机、电灯等用电器工作时相互不影响，故它们之间的连接方式是并联。
[2]若金属外壳的用电器外壳万一带电，为了让电流会通过导线导入大地，防止造成触电事故的发生；所以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，因此接入带有金属外壳的家用电器时，都要使用三孔插座。
[3]人体安全电压为不高于36V。
【典例1-3】小高家盖新房需要先设计一下屋内的电路，以便电工师傅布线。爱钻研的小高自告奋勇完成这个任务。如图所示为他设计电路的一部分，请他帮将下列元件连接成符合安全用电要求的家庭电路。

【答案】
【详解】三孔插座的连接：上孔接地线，左孔接零线，右孔接火线。
灯泡的连接方法：火线首先接入开关，再入灯泡顶端的金属点，零线直接接入螺旋套。如图所示：

【典例1-4】（1）在如图甲所示家庭电路中，将插头插入插座，打开电视，电视不工作；闭合开关，电灯不亮；保持开关闭合，拔出插头，将测电笔分别插入插座两孔时氖管均发光。若电路中只有一处故障，则故障可能是：( )
A．零线上保险丝烧断 B．火线上保险丝烧断
C．灯丝烧断 D．插座短路
（2）电工师傅常用一只标有“220V 40W”的灯泡L0（检验灯泡）取代保险丝来检查新安装的照明电路中每个支路的情况，该灯泡L0正常工作时的电阻为 。如图乙所示。当只闭合S、S1时，如果L1短路，则灯L0 （选填“正常发光”、“不亮”或“较暗”）；当只闭合S、S2时，L0和L2都呈暗红色，说明L2 （选填“短路”、“断路”或“正常”），当只闭合S、S3时，L0和L3都不亮，说明L3 （选填“短路”、“断路”或“正常”），
【答案】 A 1210 正常发光 正常 断路
【详解】（1）[1]将插头插入插座，打开电视，电视不工作；闭合开关，灯泡不亮，说明电路中存在断路故障；若灯丝烧断，则电视机应该工作，故不可能是灯丝烧断；保持开关闭合，拔出插头，将测电笔分别插入插座两孔时氖管均发光，插孔的左孔能使氖管发光，说明蓝色线是通的（即插孔的左孔通过灯泡、开关与火线相连）；插孔的右孔能使氖管发光，说明红色线是通的（即火线是完好的，如下图），综合分析知道，是零线断路（可能是零线上保险丝烧断），故A符合题意。
故选A。
（2）[2]由于灯泡标有“220V 40W”，所以，由知道，L0的电阻为
[3]当只闭合S、S1时，灯泡L1与灯泡L0串联在电路中，如果L1短路，则灯L0两端的电压为220V，正常发光。
[4]当只闭合S、S2时，L0和L2都呈暗红色，说明两个灯泡分得的电压均小于220V，故不能正常发光，反而说明L2所在的支路是正常的。
[5]当只闭合S、S3时，灯泡L3与灯泡L0串联在电路中，L0和L3都不亮，说明L3有故障，即说明L3断路。
跟踪训练1家里要准备装修新房了，小明同学想利用所学的物理知识设计家庭电路的一部分，如图所示。请帮他按顺序标注图中1、2、3、4方框内的元件名称，正确的是（　　）

A．保险盒、灯、开关、插座 B．电能表、插座、灯、开关
C．保险盒、插座、灯、开关 D．电能表、插座、开关、灯
【答案】D
【详解】进户火线和零线先接电能表，所以1是电能表；2左边接零线右边接火线，与其它用电器并联，所以是插座；3、4串联，是灯和控制灯的开关，为了安全，应将开关接在火线上，所以3是开关，4是灯。
故选D。
跟踪训练2某同学家的电能表铭牌上标有“10 A 220 V”字样，该同学将1000 W的电饭煲插入插座的瞬间，发现只有自家的电灯熄灭了，空气开关也跳闸了。
（1）分析原因可能是电饭煲插头 或家庭电路中 过大；
（2）请你设计一个方案验证上述猜想 。
【答案】 短路 总功率过大 详见解析
【详解】（1）[1][2]空气开关跳闸是因为电路中电流过大，电路中电流过大的原因：短路或总功率过大。
（2）[3]切断掉家中其它电器，单独将该电饭煲的插头插入插座，若空气开关也跳闸，则说明是电饭煲插头短路；若此时空气开关不跳闸，则说明电饭煲插头未短路，造成前面“电灯熄灭了，空气开关也跳闸”是由于总功率过大。
跟踪训练3卧室墙上有一开关插座面板，其中开关控制吊灯。请用笔画线表示导线，将图③中的插座、开关和吊灯接入家庭电路中，使其符合卧室的设计要求。
【答案】见解析
【详解】开关控制吊灯，则开关与吊灯串联，且开关连接火线，吊灯连接零线；根据三孔插座的连接左零、右火，上接地，连线如下图所示：
跟踪训练4据《周礼》记载，早在西周时期，我国古人就发明了一种可以给食物保鲜的容器，叫冰鉴。它的结构很简单，剖面示意图如图甲所示在外部容器内装入冰块，把要保鲜的食物放入内部容器，利用冰块 （填物态变化名称）吸热的原理，达到给食物保鲜的目的。这也是我国古代人民智慧的一种体现。随着科技的不断发展，现代制冷设备种类很多，其中电冰箱已走进千家万户；
（1）如图乙所示，电冰箱的制冷原理是利用制冷剂在冰箱冷冻室和冷凝器的管子里循环，把冰箱内的“热”搬运到冰箱外，起到制冷的作用。为了把冰箱中的“热”搬出去，制冷剂需要在 （选填“冷冻室”或“冷凝器”）的管子中液化；
（2）传统的电冰箱使用的制冷剂是氟利昂R12。这种制冷剂如果泄漏到大气中，会破坏大气层中的臭氧层，一方面会导致太阳光中的 外线照射过强，容易引起皮肤癌，另一方面会造成一定程度的环境问题。人们经过进一步研究采用新型物质作为冰箱的制冷剂，从而缓解环境问题；
（3）小明研究自己家的电冰箱，发现电冰箱内有个照明灯，打开电冰箱门灯亮，关闭电冰箱门灯不亮，而电动压缩机自动启动或停止工作不受打开或关闭电冰箱门的影响。由此他判断电动压缩机和照明灯是 联的；
（4）小明了解电冰箱电路后，激发了设计电路的热情。他想设计一个多挡位电热毯的电路，如图所示，R是电热毯用来加热的电热丝，R0是定值电阻（只起分压作用），当开关S分别与触点1、2、3接触时，可实现“断电”、“睡眠（低温）”和“高温”的三种功能切换。请在图中补全小明设计的电路；
（5）小明思考上面设计的电路，觉得睡眠时持续通电浪费电能，联想到家庭电路提供的是交流电，电流方向是周期性变化的，他打算增加一个电子元件连接到电路中，使电热丝通电、断电交替进行，达到在睡眠挡位电热丝通电时间减半的目的，从而节约电能。请写出小明所选用的是哪种电子元件如何连接到电路中的: 。这种方法是否可行，他将继续探索。
【答案】 熔化 冷凝器 紫外线 并 二极管
【详解】[1]食物在低温环境下不容易变质，古人发明的食物保鲜容器内层装食物，外层装冰块，当外层的冰块熔化时会吸热，降低食物的温度，从而达到保鲜的作用。
（1）[2]冰箱的冷冻室需要长期保持低温，所以制冷剂在冰箱冷冻室应是发生吸热，可以推测制冷剂在冷冻室汽化吸热，在冷凝器中液化放热，从而达到将冰箱中的“热”搬出去的效果。
（2）[3]臭氧层具有阻隔大部分紫外线的作用，当臭氧层被破坏，就会导致到达地球表面的紫外线增多。
（3）[4]冰箱内电动压缩机和照明灯是独立工作的，说明两者不是串联的，因为串联电路中，只要有其中一个用电器断开，与它串联的用电器也无法工作，所以电动压缩机和照明灯是并联的。
（4）[5]电热毯要通过开关的连接实现三种功能，“断电”表示整个电路断开，电热丝未工作；“睡眠”模式下通过电热丝的电流较小，可让R0和R串联，此时电路中总电阻较大，电流较小，根据电功率推导式P=I2R可知，当R一定时，电流越小，电热丝的功率越小；“高温”模式下通过电热丝的电流较大，可将电热丝单独接入电路，此时电路中总电阻较小，电流较大，根据电功率推导式P=I2R可知，当R一定时，电流越大，电热丝的功率越大。根据以上分析，可得出以下电路图：
当开关S连接触点1时为“断电”模式；当开关S连接触点2时为“睡眠”模式；当开关S连接触点3时为“高温”模式。
（5）[6] 二极管具有单向导电性能， 即给二极管阳极和阴极加上正向电压时，二极管导通。当给阳极和阴极加上反向电压时，二极管截止。 因此，二极管的导通和截止，则相当于开关的接通与断开。家庭电路用的是交流电，电流方向会周期性变化，所以加上二极管之后可以使电热丝通电、断电交替进行。
跟踪训练5如图甲所示是小明和爸爸一起设计并组装的一个养热带鱼的水族箱．
(1)除了鱼缸,小明还购买了自动恒温加热棒(电阻)、超静音带有增氧功能的过滤水泵(电动机),水族箱照明灯等．小明和爸爸设计了两组电路,一组电路是:温度下降到一定值时，温控开关S2闭合,电加热棒工作；温度升高到一定值时,温控开关S1闭合,过滤水泵工作；另一组电路是:闭合开关S3,当有人接近鱼缸时,红外线感应器接通,照明灯发光；当鱼缸附近无人时,照明灯不发光；断开开关S3,红外线感应器和照明灯都不工作．请用笔画线代替导线,在符合安全用电的原则下，按照上述要求将图乙中的电路元件正确连入家庭电路中．
( )
(2)小明从水面上方看到的水中的鱼其实比鱼的实际位置要高,这是光的 .
(3)鱼缸中的鱼吐出一个气泡,气泡在水中上升的过程中体积逐渐变大,则气泡所受水的浮力将 填“变大”、“不变”或“变小”
(4)爸爸发现鱼缸底部的一角堆积了一些鱼的粪便等脏东西,就想用一根长的软管把脏东西吸出来,如图所示,他把软管的一端伸入鱼缸的底部,另一端在鱼缸的外面想把脏东西抽出来,但是小明却发现没有水从软管中流出来．请你利用学过的物理知识及生活经验帮助小明想一个简单可行的办法让水从水管中流出来,这样也就能把鱼缸底部的脏东西抽出来了．你的简单、合理的做法是: ；并写出水能从水管中流出来所利用的主要物理知识： .
【答案】 折射现象 变大 把软管的一端伸入鱼缸的底部，另一端在鱼缸的外面，将外面的软管里面的空气抽出来，当管中液面低于里面的水面时停止抽气 大气压
【分析】（1）根据开关与所控制的用电器串联，并联电路各用电器工作时互不影响的特点即可判断得出各元件的连接特点，据此画出电路图；
（2）光从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角，折射光线远离法线；光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，折射光线靠近法线；
（3）气泡在水中上升的过程中体积逐渐变大，根据公式F浮=ρgV排可知气泡受到水的浮力的变化情况；
（4）根据管内外大气压及水柱压强间的关系进行解答；
【详解】（1）根据温度下降到一定值时，温控开关S2闭合，电加热棒工作；温度升高到一定值时，温控开关S1闭合，过滤水泵工作；可知：开关S2控制加热棒，开关S1控制水泵；由于它们互不影响；所以时并联连接；另一组电路：根据“闭合开关S3，当有人接近鱼缸时，红外线感应器接通，照明灯发光；当鱼缸附近无人时，照明灯不发光；断开开关S3，红外线感应器和照明灯都不工作．”可知：开关S3、红外线感应器和照明灯相互影响，故应串联连接，由于用电器连入家庭电路中，故火线应先进开关，电路图如下：
（2）从空气中看水中的物体，水中物体反射的光斜射到水面时发生折射，折射光线远离法线后进入眼睛，而我们逆着光的方向看到物体的像，所以看上去比实际位置高；
（3）鱼缸中的鱼吐出一个气泡，气泡在水中上升的过程中体积逐渐变大，排开水的体积变大，根据F浮=ρ水V排g可知气泡受到水的浮力变大；
（4）为了让水从水管中流出来，做法是：把软管的一端伸入鱼缸的底部，另一端在鱼缸的外面，将外面的软管里面的空气抽出来，当管中液面低于里面的水面时停止抽气；这是由于外面的软管里面的压强低于作用在液面上的大气压，所以水会在大气压的作用下流出．
【能力培优练】
1．某家庭电路图如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．a为空气开关，b为电能表
B．连接电路时可以将地线和零线互换
C．螺口灯的安装符合安全用电要求
D．插座的“两孔”和“三孔”是串联的
【答案】C
【详解】A．由家庭电路正确安装顺序可知，电能表下来是总开关，所以a为电能表，b为总开关，故A错误；
B．地线和零线在电路中有不同的功能，互换会导致安全隐患。故B错误；
C．螺口灯泡，侧边接零线，上边接火线，且必须接在开关和零线之间，即顺序为火线，开关，螺口灯泡上端接点，螺口灯泡侧边接点，零线。故C正确；
D．插座的“两孔”和“三孔”是独立工作互不影响的，是并联的。故D错误。
故选C。
2．小威学习了“家庭电路”知识后，设计了如图所示的电路，关于该电路的说法正确的是（　　）
A．电路中甲和乙是串联的
B．电路中丙和乙是并联的
C．同时闭合开关S1和S2，甲灯亮但是乙灯不亮
D．用验电笔检测丙插座的两孔时，验电笔氖管都能发光
【答案】C
【详解】A．由图可知，电路中灯泡乙与插座丙串联再与甲并联，故A错误；
B．图中插座丙与灯乙串联接在同一支路上，故B错误；
C．当闭合开关S1、S2，甲灯亮、乙灯不亮，是由于插座丙与灯乙串联连接造成的，相当于断路，故C正确；
D．当测电笔与插座的左孔接触时，插座此孔接火线，氖管发光，当测电笔与插座的右孔接触时，插座此孔不接触火线，氖管不发光，故D错误。
故选C。
3．“珍爱生命，规范用电”。小红在课外活动中设计了如图所示的部分家庭电路，下列关于这部分家庭电路及安全用电的说法中正确的是（　　）

A．闭合开关灯泡不亮，一定是发生了短路 B．可以用湿抹布将灯座上的灰尘擦去
C．图中的保险盒可以用空气开关替代 D．图中三孔插座的设计安装是正确的
【答案】C
【详解】A．图示中，开关接在火线与灯泡顶端金属点，零线与灯泡的螺旋套连接，接线正确，开关闭合，灯泡不亮，可能是灯泡断开或发生了短路，故A错误；
B．用湿抹布擦去灯座上的灰尘，可能造成触电事故，因为生活用水是导体，湿抹布与火线相连时，会引起人体触电，故B错误；
C．保险丝和空气开关都能在电路中电流过大时自动切断电路，所以可用空气开关替代保险丝，故C正确；
D．三孔插座的左孔接零线，右孔接火线，上孔接地线，而图示中，三孔插座的左孔接地线，上孔接零线，故D错误。
故选C。
4．学习了家庭电路后，小南设计了如图所示的电路。下列说法正确的是（　　）

A．图中开关和电灯的安装正确 B．图中三孔插座的安装合理
C．图中电灯和插座是并联的 D．用测电笔测试图中A处，氖管会发光
【答案】C
【详解】A．在家庭电路中，为了安全，一般把开关接在火线和用电器之间，而图中开关接在了灯泡与零线之间，故A错误；
B．三孔插座的左孔要接零线，右孔要接火线，所以图中三孔插座的安装不合理，故B错误；
C．由于并联电路中的各个用电器是互不影响的，所以灯泡与三孔插座是并联的，故C正确；
D．在使用测电笔时，用测电笔测试图中A处，接触的是零线，氖管不会发光，故D错误。
故选C。
5．小科在学习了《家庭用电》后设计了一个如图所示的电路，下列相关说法正确的是（　　）
A．电路中甲、丁串联
B．电路中丙连接方式不正确
C．闭合开关K1、K2，甲灯亮、乙灯不亮，说明乙灯被短路
D．用测电笔检测丙插座的两孔时，测电笔氖管都能发光
【答案】B
【详解】A. 电路中甲、丁是并联的，故A不符合题意．
B．家庭电路中各支路是并联的，丙和乙串联在了电路中，所以丙的连接方式不正确，故B符合题意为答案．
C．闭合开关K1、K2，甲灯亮、乙灯不亮，因为乙灯断路，故C不符合题意．
D．用测电笔检测丙插座的两孔时，左孔能使测电笔氖管发光，右孔不能发光，故D不符合题意．
6．关于安全用电和家庭电路的常识，小明总结了如下四幅图片，关于这四幅图片的说法正确的是（　　）
A．图（1）中的E设计较长的原因是为了美观
B．图（2）中能说明测电笔的正确使用方法的是图乙
C．图（3）是家庭电路的部分，其中A应该是火线
D．图（4）中的1和2位置分别接开关和灯泡的时候，1位置应该接开关
【答案】C
【详解】A．三脚插头的E设计较长是为了与用电器的金属外壳相连，而不是为了美观，故A错误；
B．在使用测电笔时，要用指尖抵住上端的金属帽，所以甲图的使用方法正确，故B错误；
C．三孔插座的左孔接零线，右孔接火线，上面的孔接地线，那么图（3）中A是火线、B是零线、C是地线，故C正确；
D．控制用电器的开关应接在火线与用电器之间，所以1位置应接灯泡，2位置应接开关，故D错误。
故选C。
7．小科设计了一个如图所示的电路（家庭电路中其他部分均处于断开状态），以下叙述正确的是（　　）
A．闭合K1、K2，甲、乙均能正常发光
B．图中若A、B之间断开，闭合K1、K2，测电笔接触B点，氖管发光
C．闭合K1、K2，甲灯亮，乙灯不亮，说明乙灯被短路
D．图中丁插入台灯，若发现台灯不亮，而甲灯正常发光，保险丝未熔断，此时测电笔接触B点，氖管可能发光
【答案】D
【详解】AC．当闭合开关K1、K2，甲灯串联在火线与零线之间，会发光；插座丙与灯乙串联连接，插座是断开的，所以该电路是断路，乙不能发光，故AC错误；
B．图中若A、B之间断开，闭合K1、K2，B点与火线之间是断开的，测电笔接触B点，氖管不发光，故B错误；
D．图中丁插入台灯，若发现台灯不亮，而甲灯正常发光，保险丝未熔断，这说明电路出现了断路现象，若AB之间断路，此时测电笔接触B点，B点通过丁与火线相连，氖管发光，故D正确。
故选D。
8．多控开关常用于家庭电路和商场楼宇中，以实现多个开关对同一用电器的独立控制。装修房子的小沈，在设计楼梯照明电路时，希望通过楼上楼下两个开关，随时独立操控灯泡亮灭，下面电路图正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】D
【详解】A．由A图所示，开关S1、S2和灯泡组成串联电路，根据串联电路特点，开关S1、S2必须同时闭合灯泡才能发光，独立操控灯泡亮灭，故A错误；
B．由B图所示，开关S1和S2并联后再与灯泡串联，开关S1、S2只要闭合一个，灯泡就能一个发光，另一个闭合、断开均不影响灯泡亮灭，故B错误；
C．由C图所示，开关S1和灯泡并联后S2再与灯泡、电阻组成串联。当开关S1、S2都闭合时灯泡短路或只闭合S1电路断路，灯泡不发光；只闭合S2灯泡发光，开关彼此影响灯泡亮灭，故C错误；
D．由D图所示，S1和S2之间由并排两根导线，两开关只有两种情况，要么闭合时在同一导线上，要么闭合时不在同一导线上。若闭合时在同一导线上，灯泡发光；否则不发光，所以随时独立操控灯泡亮灭，故D正确。
故选D。
9．小明家正在进行新房装修，需要安装一盏在一楼和二楼都能控制的楼梯灯，他设计了如图甲所示的电路，S1和S2是单刀双掷开关，图乙是已经安装的电能表。为保证安全用电，下列说法正确的是（　　）
A．若用电器消耗3 kW·h的电能，电能表的转盘转1000转
B．家庭电路故障时，使用测电笔检查，手不能接触笔尾金属体，但笔尖要接触导线，氖管发光的是火线，氖管不发光的是零线
C．a端应该接零线，b端接火线
D．a端应该接火线，b端接零线
【答案】D
【详解】A．3000r/（kW·h）表示每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转3000r，用电器消耗3kW h的电能时，电能表转盘的转数
n＝3000r/（kW·h）×3kW·h＝9000r
故A错误；
B．家庭电路故障时，使用测电笔检查，手一定要接触笔尾金属体，但不能接触笔尖金属体，笔尖接触导线，氖管发光的是火线，氖管不发光的是零线，故B错误；
CD．为了安全，开关要接在火线和所控制的电灯之间，由图知道，a端应该接火线，b端接零线，故C错误，D正确。
故选D。
10．小明同学学习了家庭电路的知识后，在生活中更加注意观察家用电器．（1）如图所示，他发现自己家新买的洗衣机用的是三脚插头，其铭牌上标有“10A 250V”字样，其中的“10A”表示什么意思 （2）小明同学仔细观察三只插脚，又有新的发现：标有“E”字的插脚比其它两脚稍长一些．他又查看了其它家用电器的三脚插头，也是这种情况．请你给小明解释标有“E”字的插脚比其它两脚稍长一些有什么好处 （3）由于家中没有三孔插座，于是他就把最上面的一个脚弄弯了插在两孔插座上，洗衣机照样工作，这样做合适吗 请说明道理．
【答案】 （1）“10A”表示允许通过的最大电流 （2）它比其它两脚稍长一些，插插头时能使家用电器的金属外壳先接地，拔插头时能使金属外壳后离开地线，即使家用电器因绝缘不好“漏电”，人也不会触电． （3）解：这样做不合适．洗衣机使用三脚插头，上端的一脚和金属外壳相连，插入插座时，金属外壳接地，当洗衣机漏电时，人被接地导线短路，即使接触了漏电的洗衣机也不会发生触电事故．
【详解】（1）“10A”表示允许通过的最大电流为10A；（2）标有“L”字的插脚为相线；标有“N”字的插脚为接中性线；标有“E”字的插脚为接地线，比其它两脚稍长一些，这样插插头时能使家用电器的金属外壳先接地，拔插头时能使金属外壳后离开保护接地线，即使家用电器因绝缘不好而“漏电”，也会使电流通过导线导入大地，人也不会触电．（3）这样做不合适，洗衣机使用三脚插头，上端的一脚和金属外壳相连，插入插座时，金属外壳接地，当洗衣机漏电时，人被接地导线短路，即使接触了漏电的洗衣机也不会发生触电事故．
【点睛】插头上所标的电流值与电压值分别表示允许通过的最大安全电流和能够承受的最大安全电压；三孔插座的接线方法：左零右火，中间接地；“E”为接地线插脚，插座里的线与大地相连，“E”插脚与用电器的金属外壳相连，可以使用电器在与火线接通之间先使外壳与地线相通，在拔插头时，先使插头与火线相脱离，防止触电事故的发生，据此解答．
11．张丽同学发现妈妈在厨房炖鸡汤时，在客厅里也能闻到香味，这是由于分子 的原因；她在开着电暖器的书房里复习功课，妈妈在厨房忙着做晚饭，当妈妈把微波炉的插头插入插座按下开关时，家里的空气开关就“跳闸”了，空气开关“跳闸”后家庭电路整体上处于 （选填“短路”、“断路”或“通路”）状态；测电笔 （选填“能”或“不能”）区分零线与地线。
【答案】 分子不停地做无规则运动 断路 不能
【详解】[1]由于分子在不停地做无规则运动，所以妈妈在厨房炒菜时，在客厅里也能闻到香味。
[2]空气开关“跳闸”后，电流无法形成通路，故家庭电路整体上处于断路状态。
[3]零线、地线和大地间的电压都是0V，用测电笔分别接触零线与地线时，氖管都不发光，所以测电笔不能辨别零线与地线，但测电笔可以辨别火线和零线。
12．测电笔是家庭必备工具之一。如图所示，测电笔正确的使用方法是 （选填“甲”或“乙”），丙图是某同学家庭电路的一部分，使用中发现电灯不能亮，利用测电笔检查A、B两点时，无论开关断开或闭合，氖管都能发光，则电路中存在的故障可能 ，这段电路在设计中存在的问题是 。
【答案】 乙 零线断了 开关接在零线与电灯之间
【详解】[1]使用测电笔时，手不要接触测电笔前端的金属体，手必须接触测电笔末端的金属体，使电源和大地之间形成通路，故乙是正确的测量方法。
[2][3]使用中发现电灯不能亮，利用测电笔检查A、B两点时，无论开关断开或闭合，氖管都能发光，则电路中存在的故障可能是零线断了。同时也说明这段电路在设计中存在的问题是开关接在零线与电灯之间了，即使开关断开时，灯泡与火线是相连的，不能保证安全。
13．现代社会离不开电。
(1)我国家庭电路的电压为 V；
(2)家庭电路中电灯和电风扇之间是 联的；
(3)家里每多开一盏电灯，则家庭电路中总电阻会 （选填“变大”“变小”或“不变”）；
(4)长时间使用后的电风扇扇叶会吸附很多灰尘，是因为扇叶转动时和空气之间发生 现象，同时也说明带电体具有 的性质。
【答案】(1)220 (2)并 (3)变小 (4) 摩擦起电 吸引轻小物体
【详解】（1）常见电压中，我国家庭电路的电压为220V。
（2）家庭电路中，电灯和电风扇的工作互不影响，是并联连接。
（3）各用电器之间是并联连接，据并联电路的电阻特点知，每多开一盏灯，电路中的总电阻会减小。
（4）[1][2]扇叶转动时，与空气之间摩擦，带上电荷，即出现摩擦起电现象，带电的扇叶会吸附很多灰尘，是因为带电体能吸引轻小物体。
14．测电笔是家庭必备工具之一，如图所示，测电笔正确的使用方法是 （甲/乙），丙图是某同学家庭电路的一部分，开关断开时，用测电笔检测A、B两点氖管都能发光，这段电路在设计中存在的问题是 ；在开关断开后，若人触摸到A点，人体 （会/不会）触电。
【答案】 乙 开关装在零线上 会
【详解】[1]使用测电笔时，手不要接触测电笔前端的金属体，手必须接触测电笔末端的金属体，使电源和大地之间形成通路，故乙是正确的测量方法。
[2][3]利用测电笔检查A、B两点时，无论开关断开或闭合，氖管都能发光，则电路中存在的故障可能是零线断了。同时也说明这段电路在设计中存在的问题是开关接在零线与电灯之间了，即使开关断开时，灯泡与火线是相连的，不能保证安全；此时人触摸到A点，火线、人、大地之间形成通路，会发生触电事故。
15．智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术，将家居生活相关的设备集成起来，构建可集中管理、智能控制的住宅设施管理系统，从而提升家居的安全性、便利性、舒适性，并实现环保节能的居住环境。
(1)如图甲为小明同学家的家庭电路的电路图。在虚线框①②③处安装设备正确顺序是______（只有一个选项正确）
A．保险丝　总开关　电能表
B．电能表　总开关　保险丝
C．总开关　电能表　保险丝
D．总开关　保险丝　电能表
(2)小明家厨房的抽油烟机安装了探测燃气浓度的探测器，其核心原部件为气敏传感器，当燃气浓度过高时，探测器就会被触发，对外发出声光报警信号，同时可以自动启动排风设备，保证安全。气敏电阻是由 （选填“半导体”或“超导”）材料制成的。
(3)家庭电路中进户线的末端部分甲和乙可以______（只有一个选项正确）
A．连入到邻居家电路 B．连在一个插座上
C．连在一个开关上 D．直接连到一起
(4)某天晚上小明妈妈在家里做饭时，抽油烟机和照明灯同时工作，将一个电水壶的插头插入图中三孔插座，闭合开关后，电水壶不工作，抽油烟机停止工作，照明灯仍然发光。小明分析是电水壶内部发生了短路，你认为小明的分析是 （选填“正确”或“错误”）的。小明拔下电水壶的插头，用试电笔分别插入插座的左孔和右孔，试电笔氖管均发光，则故障为 。（只有一个选项正确）
A．进户零线断路　　B．CE间断路
C．BD间断路　　D．DF间断路
(5)小明家中想安装自动控制电灯，当屋内亮度不足时，会自动控制开启灯光。他找到了，电源（电压为18V）、开关、电阻箱（如图乙所示）、光敏电阻各一个，导线若干，设计如图丙所示的控制电路（虚线部分连接照明电路）。
查阅资料后获得光敏电阻的阻值与光照强度的关系表格如下。（其中E是表示光照强度的物理量，单位为cd，E值越大表示光照越强）。
光照强度E/cd 1 2 3 4 5 6
光敏电阻R/ 80 50 30 24 20 18
闭合开关S，当控制开关两端电压至少达到启动电压时，就会闭合控制开关，启动照明。家中某个位置的光照强度需要大于4cd，调节电阻箱的阻值为时，光照强度降为4cd刚好启动照明；家中另一位置的光照强度需要大于2cd，保持控制开关两端启动电压不变，应调节电阻箱的阻值阻最大为 。
【答案】(1)A (2)半导体 (3)B (4) 错误 C (5)62.5
【详解】（1）在家庭电路中，电能表是用来测量消耗电能的仪表，应接在电路的最前端；总开关用来控制整个电路的通断，应接在电能表之后；保险丝能在电路中电流过大时自动熔断，切断电路，起到保护作用，应接在总开关之后。因此，虚线框①②③处安装设备的正确顺序是：保险丝、总开关、电能表。
故选A。
（2）气敏电阻是由半导体材料制成的，这种材料具有特殊的电学性质，当外界条件（如温度、光照、气体浓度等）发生变化时，其电阻值也会发生变化。
（3）家庭电路中进户线的末端部分甲和乙是火线和零线，它们之间不能连入到邻居家电路，也不能连在一个开关上，更不能直接连到一起（否则会造成短路）。它们应该分别接入家庭电路的火线和零线端，家庭电路中进户线的末端部分甲和乙可以并联插座或用电器。
故选B。
（4）[1]如果电水壶内部发生短路，短路电流很大，可能会导致保险丝熔断或空气开关跳闸，从而使得整个电路断电。但在这个情况下，照明灯仍然发光，说明整个电路并没有断电。因此，小明的分析是错误的，电水壶内部并没有发生短路。
[2]小明拔下电水壶的插头，用试电笔分别插入插座的左孔和右孔，试电笔氖管均发光，说明插座的火线正常，但零线可能存在问题。电水壶不工作，抽油烟机停止工作，照明灯仍然发光，说明进户零线到B点是没有断路的，应当是BD间断路。
故选C。
（5）闭合开关S，当控制开关两端电压至少达到启动电压时，就会闭合控制开关，启动照明。家中某个位置的光照强度需要大于4cd(对应的光敏电阻为24Ω)，调节电阻箱的阻值为30Ω时，光照强度降为4ca刚好启动照明；家中另一位置的光照强度需要大于2cd(对应的光敏电阻为50Ω)，保持控制开关两端启动电压不变，应调节电阻箱的阻值阻最大为
【链接中考】
1．（2025·安徽阜阳·二模）某同学设计了一个如图所示的家庭模拟电路，将模拟电路的插头插入家庭电路中，闭合开关S，灯泡正常发光，但连接在模拟电路插座上的用电器不能工作，用试电笔检测模拟电路插座的两孔，氖管均不发光。若电路中只有一处故障，则关于模拟电路的说法正确的是（　　）
A．模拟电路的插脚E应连接火线
B．该模拟电路可以接入三脚插座使用
C．模拟电路插座上的用电器不能工作，原因是bc间断路
D．模拟电路插座上的用电器不能工作，原因是gd间断路
【答案】D
【详解】A．控制灯泡的开关应该接在火线与灯泡之间，模拟电路的插脚F应连接火线，故A错误；
B．三脚插座中一个孔和地线连接，该电路中没有地线，不可以接入三脚插座使用，故B错误；
C．如果bc间断路，插座的右孔和火线连接，用试电笔检测插座的右孔，氖管发光，故C错误；
D．如果gd间断路，灯泡能正常工作，插座的左孔与零线连接，右孔断路，用试电笔检测插座的两孔，氖管均不发光，故D正确。
故选D。
2．（2023·湖南岳阳·中考真题）为了节约电能，小聪利用“声控开关”（有声音时自动闭合，无声音时自动断开）和“光控开关”（天黑时自动闭合，天亮时自动断开），设计了一个只有在天黑且有声音时灯才亮的楼道照明电路。下列电路图符合要求的是：（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【详解】AB．根据题意可知，此楼道灯必须是声控开关和光控开关同时闭合时才能发光，故两个开关应该是串联关系，同时根据安全用电原则，开关应接和灯泡串联，且在火线和灯泡之间，故A符合题意，B不符合题意。
Ｃ．图中当光控和声控开关都闭合时，灯泡不亮且造成短路，故C不符合题意；
Ｄ．当声控开关闭合时会造成短路，故D不符合题意。
故选A。
3．（2023·湖北·中考真题）小明设计了一种晚上自动给花草浇水电路。光控开关在天黑时闭合，湿敏开关在土壤过于干燥时闭合。浇花器仅在土壤过于干燥的夜间才开始工作，对花草进行浇水。下列电路既满足上述条件，又符合安全用电原则的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【详解】光控开关在天黑时闭合，湿敏开关在土壤过于干燥时闭合。浇花器仅在土壤过于干燥的夜间才开始工作，对花草进行浇水，要求两个开关同时闭合电路开始工作，因此两个开关应串联；既满足上述条件，又符合安全用电原则，开关必须接在火线和用电器之间；
A．开关串联，接在浇水器与火线之间，故A符合题意；
B．开关串联，接在浇水器与零线之间，不符合安全用电原则，故B不符合题意；
C．两个开关并联，接在浇水器与零线之间，闭合任意开关，浇水器都能工作，且不符合安全用电原则，故C不符合题意；
D．两个开关并联，接在浇水器与火线之间，符合安全用电原则，但闭合任意开关，浇水器都能工作，故D不符合题意。
故选A。
4．（2023·黑龙江牡丹江·中考真题）小明设计了一种照明电路图，用两个开关控制一盏灯，闭合任意一个开关，灯都能发光。下列电路图中，既符合上述设计，又符合安全用电要求的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【详解】用两个开关控制一盏灯，闭合任意一个开关，灯都能发光，即两开关都能控制这个灯，故两开关应并联，根据安全用电原则，开关要控制火线，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
5．（2025·黑龙江哈尔滨·二模）小明同学想在家里安装一盏照明灯，如图所示是他设计的电路，图中虚线框1和2应连入开关和电灯，则开关应装在虚线框 （选填“1”或“2”）中，这样设计可以避免在开关断开时，由于灯泡仍 而造成的人触电。
【答案】 2 带电
【详解】[1][2]为了用电的安全，开关应接在火线与电灯之间，因此开关应装在2处，这样设计可以避免在开关断开时，由于灯泡仍与火线相连，仍带电而造成的人触电。第3节 跨学科实践：为家庭电路做设计
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 跨学科实践：为家庭电路做设计 1
【能力培优练】 7
【链接中考】 13
【重难题型讲解】
题型1 跨学科实践：为家庭电路做设计
1、项目提出：每个家庭的用电情况是不一样的，假如你家正在准备装修改造，请你根据家里的用电需求及前面的学习与研究，为你的家庭电路提出一个简单的设计方案。可以与同学分工合作，完成任务。
2、项目分析：为了使家庭电路更加安全、合理，设计时你觉得应该主要考虑哪些因素呢？
首先可根据家里现有的用电器，初步估算家中的总体用电需求，然后合理规划并设计空内的配电分支回路。如果你有兴趣，最后还可对家庭电路中使用到的断路器、导线等配电器材进行选型，使器材之间相互匹配。
3、项目实施
（1）调查家庭用电需求：请你调查并记录目前家中主要用电器的使用情况阅读各个用电器的铭牌或说明书，重点关注它们的功率信息。明确用电需求，为规划家庭电路的配电分支回路作准备。可以用表格（表1）或其他形式梳理。
表1 用电器调查细目表
家用电器 功率/kW 数量
洗衣机
电冰箱
热水器
电饭锅
电灯1
电灯2
......
（2）合理规划配电分支回路请根据实际用电需求，结合家用电器的使用环境进行小组讨论，设计家庭电路的分支回路或为家庭电路优化提出方案与建议。
如果你们小组同学的家中有室内配电箱，请在家长或技术人员的指导下进行观察，看看目前家中有几条分支回路，每条分支回路开关的额定电流是多少。如果没有观察室内配电箱的条件，请以下图中所示的配电箱作参考。
考虑到家中的用电器比较多，家庭电路可设计若干插座分支回路、照明分支回路和大功率用电器（如空调）分支回路等。具体设计可参考下图的形式，也可以采用户型电路示意图（上图）、列表（表2）等形式。
表2 分支回路设计示例
分支回路 用电器及数量 总功率
照明分支回路 节能灯12盏
插座分支回路1 洗衣机1台、电冰箱1台……
插座分支回路2 微波炉1台、电饭锅1台……
空调分支回路 空调2台
★特别提醒 （1）观察配电箱时，一定要注意安全，切勿随意触摸!
（2）一般来说，对于可能长时间使用的大功率家用电器(如空调、电热水器等)，建议为其设计独立的分支回路。
5、想想议议
问：通常情况下，导线的横截面积越大，长时间通电时所允许的最大安全电流也会越大。根据你所设计的各条分支回路的用电情况，总功率大的分支回路要选粗一些的导线，还是细一些的？家庭电路中的供电导线是不是横截面积越大越好？你认为在选择导线时，除了安全因素，还要考虑哪些因素？
答：
【探究归纳】“为家庭电路做设计”，结合家庭电路组成、功率与电流关系等物理知识，规划分路（如照明、插座独立回路），按各回路功率选对应横截面积的导线，安装总开关、保险装置及漏电保护器，确保用电安全且用电器独立工作，体现物理原理在实际电路设计中的应用。
【典例1-1】某同学家正在进行新房装修，他设计了如图所示的电路，和是单刀双掷开关。关于家庭安全用电，下列说法正确的是（　　）

A．若熔断器的熔丝熔断了，可以用铜丝代替
B．端应该接零线，端接火线
C．三孔插头中长的那个插头接地线
D．生活电路电压只有，属于低压，对人体是安全的
【典例1-2】电器的使用丰富了人们的生活，但若使用不当，也会带来危害。在日常用电中要注意：家庭电路中的电冰箱、电视机、电灯等家用电器的连接方式是 联；带有金属外壳的家用电器，都要使用三孔插座，这样做的目的是为了让金属外壳与 相连；一般情况下，人体的安全电压不高于 V，不要触摸火线或漏电的家用电器。
【典例1-3】小高家盖新房需要先设计一下屋内的电路，以便电工师傅布线。爱钻研的小高自告奋勇完成这个任务。如图所示为他设计电路的一部分，请他帮将下列元件连接成符合安全用电要求的家庭电路。

【典例1-4】（1）在如图甲所示家庭电路中，将插头插入插座，打开电视，电视不工作；闭合开关，电灯不亮；保持开关闭合，拔出插头，将测电笔分别插入插座两孔时氖管均发光。若电路中只有一处故障，则故障可能是：( )
A．零线上保险丝烧断 B．火线上保险丝烧断 C．灯丝烧断 D．插座短路
（2）电工师傅常用一只标有“220V 40W”的灯泡L0（检验灯泡）取代保险丝来检查新安装的照明电路中每个支路的情况，该灯泡L0正常工作时的电阻为 。如图乙所示。当只闭合S、S1时，如果L1短路，则灯L0 （选填“正常发光”、“不亮”或“较暗”）；当只闭合S、S2时，L0和L2都呈暗红色，说明L2 （选填“短路”、“断路”或“正常”），当只闭合S、S3时，L0和L3都不亮，说明L3 （选填“短路”、“断路”或“正常”），
跟踪训练1家里要准备装修新房了，小明同学想利用所学的物理知识设计家庭电路的一部分，如图所示。请帮他按顺序标注图中1、2、3、4方框内的元件名称，正确的是（　　）

A．保险盒、灯、开关、插座 B．电能表、插座、灯、开关
C．保险盒、插座、灯、开关 D．电能表、插座、开关、灯
跟踪训练2某同学家的电能表铭牌上标有“10 A 220 V”字样，该同学将1000 W的电饭煲插入插座的瞬间，发现只有自家的电灯熄灭了，空气开关也跳闸了。
（1）分析原因可能是电饭煲插头 或家庭电路中 过大；
（2）请你设计一个方案验证上述猜想 。
跟踪训练3卧室墙上有一开关插座面板，其中开关控制吊灯。请用笔画线表示导线，将图③中的插座、开关和吊灯接入家庭电路中，使其符合卧室的设计要求。
跟踪训练4据《周礼》记载，早在西周时期，我国古人就发明了一种可以给食物保鲜的容器，叫冰鉴。它的结构很简单，剖面示意图如图甲所示在外部容器内装入冰块，把要保鲜的食物放入内部容器，利用冰块 （填物态变化名称）吸热的原理，达到给食物保鲜的目的。这也是我国古代人民智慧的一种体现。随着科技的不断发展，现代制冷设备种类很多，其中电冰箱已走进千家万户；
（1）如图乙所示，电冰箱的制冷原理是利用制冷剂在冰箱冷冻室和冷凝器的管子里循环，把冰箱内的“热”搬运到冰箱外，起到制冷的作用。为了把冰箱中的“热”搬出去，制冷剂需要在 （选填“冷冻室”或“冷凝器”）的管子中液化；
（2）传统的电冰箱使用的制冷剂是氟利昂R12。这种制冷剂如果泄漏到大气中，会破坏大气层中的臭氧层，一方面会导致太阳光中的 外线照射过强，容易引起皮肤癌，另一方面会造成一定程度的环境问题。人们经过进一步研究采用新型物质作为冰箱的制冷剂，从而缓解环境问题；
（3）小明研究自己家的电冰箱，发现电冰箱内有个照明灯，打开电冰箱门灯亮，关闭电冰箱门灯不亮，而电动压缩机自动启动或停止工作不受打开或关闭电冰箱门的影响。由此他判断电动压缩机和照明灯是 联的；
（4）小明了解电冰箱电路后，激发了设计电路的热情。他想设计一个多挡位电热毯的电路，如图所示，R是电热毯用来加热的电热丝，R0是定值电阻（只起分压作用），当开关S分别与触点1、2、3接触时，可实现“断电”、“睡眠（低温）”和“高温”的三种功能切换。请在图中补全小明设计的电路；
（5）小明思考上面设计的电路，觉得睡眠时持续通电浪费电能，联想到家庭电路提供的是交流电，电流方向是周期性变化的，他打算增加一个电子元件连接到电路中，使电热丝通电、断电交替进行，达到在睡眠挡位电热丝通电时间减半的目的，从而节约电能。请写出小明所选用的是哪种电子元件如何连接到电路中的: 。这种方法是否可行，他将继续探索。
跟踪训练5如图甲所示是小明和爸爸一起设计并组装的一个养热带鱼的水族箱．
(1)除了鱼缸,小明还购买了自动恒温加热棒(电阻)、超静音带有增氧功能的过滤水泵(电动机),水族箱照明灯等．小明和爸爸设计了两组电路,一组电路是:温度下降到一定值时，温控开关S2闭合,电加热棒工作；温度升高到一定值时,温控开关S1闭合,过滤水泵工作；另一组电路是:闭合开关S3,当有人接近鱼缸时,红外线感应器接通,照明灯发光；当鱼缸附近无人时,照明灯不发光；断开开关S3,红外线感应器和照明灯都不工作．请用笔画线代替导线,在符合安全用电的原则下，按照上述要求将图乙中的电路元件正确连入家庭电路中．
(2)小明从水面上方看到的水中的鱼其实比鱼的实际位置要高,这是光的 .
(3)鱼缸中的鱼吐出一个气泡,气泡在水中上升的过程中体积逐渐变大,则气泡所受水的浮力将 填“变大”、“不变”或“变小”
(4)爸爸发现鱼缸底部的一角堆积了一些鱼的粪便等脏东西,就想用一根长的软管把脏东西吸出来,如图所示,他把软管的一端伸入鱼缸的底部,另一端在鱼缸的外面想把脏东西抽出来,但是小明却发现没有水从软管中流出来．请你利用学过的物理知识及生活经验帮助小明想一个简单可行的办法让水从水管中流出来,这样也就能把鱼缸底部的脏东西抽出来了．你的简单、合理的做法是: ；并写出水能从水管中流出来所利用的主要物理知识： .
【能力培优练】
1．某家庭电路图如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．a为空气开关，b为电能表 B．连接电路时可以将地线和零线互换
C．螺口灯的安装符合安全用电要求 D．插座的“两孔”和“三孔”是串联的
2．小威学习了“家庭电路”知识后，设计了如图所示的电路，关于该电路的说法正确的是（　　）
A．电路中甲和乙是串联的
B．电路中丙和乙是并联的
C．同时闭合开关S1和S2，甲灯亮但是乙灯不亮
D．用验电笔检测丙插座的两孔时，验电笔氖管都能发光
3．“珍爱生命，规范用电”。小红在课外活动中设计了如图所示的部分家庭电路，下列关于这部分家庭电路及安全用电的说法中正确的是（　　）

A．闭合开关灯泡不亮，一定是发生了短路 B．可以用湿抹布将灯座上的灰尘擦去
C．图中的保险盒可以用空气开关替代 D．图中三孔插座的设计安装是正确的
4．学习了家庭电路后，小南设计了如图所示的电路。下列说法正确的是（　　）

A．图中开关和电灯的安装正确 B．图中三孔插座的安装合理
C．图中电灯和插座是并联的 D．用测电笔测试图中A处，氖管会发光
5．小科在学习了《家庭用电》后设计了一个如图所示的电路，下列相关说法正确的是（　　）
A．电路中甲、丁串联
B．电路中丙连接方式不正确
C．闭合开关K1、K2，甲灯亮、乙灯不亮，说明乙灯被短路
D．用测电笔检测丙插座的两孔时，测电笔氖管都能发光
6．关于安全用电和家庭电路的常识，小明总结了如下四幅图片，关于这四幅图片的说法正确的是（　　）
A．图（1）中的E设计较长的原因是为了美观
B．图（2）中能说明测电笔的正确使用方法的是图乙
C．图（3）是家庭电路的部分，其中A应该是火线
D．图（4）中的1和2位置分别接开关和灯泡的时候，1位置应该接开关
7．小科设计了一个如图所示的电路（家庭电路中其他部分均处于断开状态），以下叙述正确的是（　　）
A．闭合K1、K2，甲、乙均能正常发光
B．图中若A、B之间断开，闭合K1、K2，测电笔接触B点，氖管发光
C．闭合K1、K2，甲灯亮，乙灯不亮，说明乙灯被短路
D．图中丁插入台灯，若发现台灯不亮，而甲灯正常发光，保险丝未熔断，此时测电笔接触B点，氖管可能发光
8．多控开关常用于家庭电路和商场楼宇中，以实现多个开关对同一用电器的独立控制。装修房子的小沈，在设计楼梯照明电路时，希望通过楼上楼下两个开关，随时独立操控灯泡亮灭，下面电路图正确的是（　　）
A． B．
C． D．
9．小明家正在进行新房装修，需要安装一盏在一楼和二楼都能控制的楼梯灯，他设计了如图甲所示的电路，S1和S2是单刀双掷开关，图乙是已经安装的电能表。为保证安全用电，下列说法正确的是（　　）
A．若用电器消耗3 kW·h的电能，电能表的转盘转1000转
B．家庭电路故障时，使用测电笔检查，手不能接触笔尾金属体，但笔尖要接触导线，氖管发光的是火线，氖管不发光的是零线
C．a端应该接零线，b端接火线
D．a端应该接火线，b端接零线
10．小明同学学习了家庭电路的知识后，在生活中更加注意观察家用电器．（1）如图所示，他发现自己家新买的洗衣机用的是三脚插头，其铭牌上标有“10A 250V”字样，其中的“10A”表示什么意思 （2）小明同学仔细观察三只插脚，又有新的发现：标有“E”字的插脚比其它两脚稍长一些．他又查看了其它家用电器的三脚插头，也是这种情况．请你给小明解释标有“E”字的插脚比其它两脚稍长一些有什么好处 （3）由于家中没有三孔插座，于是他就把最上面的一个脚弄弯了插在两孔插座上，洗衣机照样工作，这样做合适吗 请说明道理．
11．张丽同学发现妈妈在厨房炖鸡汤时，在客厅里也能闻到香味，这是由于分子 的原因；她在开着电暖器的书房里复习功课，妈妈在厨房忙着做晚饭，当妈妈把微波炉的插头插入插座按下开关时，家里的空气开关就“跳闸”了，空气开关“跳闸”后家庭电路整体上处于 （选填“短路”、“断路”或“通路”）状态；测电笔 （选填“能”或“不能”）区分零线与地线。
12．测电笔是家庭必备工具之一。如图所示，测电笔正确的使用方法是 （选填“甲”或“乙”），丙图是某同学家庭电路的一部分，使用中发现电灯不能亮，利用测电笔检查A、B两点时，无论开关断开或闭合，氖管都能发光，则电路中存在的故障可能 ，这段电路在设计中存在的问题是 。
13．现代社会离不开电。
(1)我国家庭电路的电压为 V；
(2)家庭电路中电灯和电风扇之间是 联的；
(3)家里每多开一盏电灯，则家庭电路中总电阻会 （选填“变大”“变小”或“不变”）；
(4)长时间使用后的电风扇扇叶会吸附很多灰尘，是因为扇叶转动时和空气之间发生 现象，同时也说明带电体具有 的性质。
14．测电笔是家庭必备工具之一，如图所示，测电笔正确的使用方法是 （甲/乙），丙图是某同学家庭电路的一部分，开关断开时，用测电笔检测A、B两点氖管都能发光，这段电路在设计中存在的问题是 ；在开关断开后，若人触摸到A点，人体 （会/不会）触电。
15．智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术，将家居生活相关的设备集成起来，构建可集中管理、智能控制的住宅设施管理系统，从而提升家居的安全性、便利性、舒适性，并实现环保节能的居住环境。
(1)如图甲为小明同学家的家庭电路的电路图。在虚线框①②③处安装设备正确顺序是______（只有一个选项正确）
A．保险丝　总开关　电能表 B．电能表　总开关　保险丝
C．总开关　电能表　保险丝 D．总开关　保险丝　电能表
(2)小明家厨房的抽油烟机安装了探测燃气浓度的探测器，其核心原部件为气敏传感器，当燃气浓度过高时，探测器就会被触发，对外发出声光报警信号，同时可以自动启动排风设备，保证安全。气敏电阻是由 （选填“半导体”或“超导”）材料制成的。
(3)家庭电路中进户线的末端部分甲和乙可以______（只有一个选项正确）
A．连入到邻居家电路 B．连在一个插座上 C．连在一个开关上 D．直接连到一起
(4)某天晚上小明妈妈在家里做饭时，抽油烟机和照明灯同时工作，将一个电水壶的插头插入图中三孔插座，闭合开关后，电水壶不工作，抽油烟机停止工作，照明灯仍然发光。小明分析是电水壶内部发生了短路，你认为小明的分析是 （选填“正确”或“错误”）的。小明拔下电水壶的插头，用试电笔分别插入插座的左孔和右孔，试电笔氖管均发光，则故障为 。（只有一个选项正确）
A．进户零线断路 B．CE间断路 C．BD间断路 D．DF间断路
(5)小明家中想安装自动控制电灯，当屋内亮度不足时，会自动控制开启灯光。他找到了，电源（电压为18V）、开关、电阻箱（如图乙所示）、光敏电阻各一个，导线若干，设计如图丙所示的控制电路（虚线部分连接照明电路）。
查阅资料后获得光敏电阻的阻值与光照强度的关系表格如下。（其中E是表示光照强度的物理量，单位为cd，E值越大表示光照越强）。
光照强度E/cd 1 2 3 4 5 6
光敏电阻R/ 80 50 30 24 20 18
闭合开关S，当控制开关两端电压至少达到启动电压时，就会闭合控制开关，启动照明。家中某个位置的光照强度需要大于4cd，调节电阻箱的阻值为时，光照强度降为4cd刚好启动照明；家中另一位置的光照强度需要大于2cd，保持控制开关两端启动电压不变，应调节电阻箱的阻值阻最大为 。
【链接中考】
1．（2025·安徽阜阳·二模）某同学设计了一个如图所示的家庭模拟电路，将模拟电路的插头插入家庭电路中，闭合开关S，灯泡正常发光，但连接在模拟电路插座上的用电器不能工作，用试电笔检测模拟电路插座的两孔，氖管均不发光。若电路中只有一处故障，则关于模拟电路的说法正确的是（　　）
A．模拟电路的插脚E应连接火线
B．该模拟电路可以接入三脚插座使用
C．模拟电路插座上的用电器不能工作，原因是bc间断路
D．模拟电路插座上的用电器不能工作，原因是gd间断路
2．（2023·湖南岳阳·中考真题）为了节约电能，小聪利用“声控开关”（有声音时自动闭合，无声音时自动断开）和“光控开关”（天黑时自动闭合，天亮时自动断开），设计了一个只有在天黑且有声音时灯才亮的楼道照明电路。下列电路图符合要求的是：（　　）
A． B．
C． D．
3．（2023·湖北·中考真题）小明设计了一种晚上自动给花草浇水电路。光控开关在天黑时闭合，湿敏开关在土壤过于干燥时闭合。浇花器仅在土壤过于干燥的夜间才开始工作，对花草进行浇水。下列电路既满足上述条件，又符合安全用电原则的是（　　）
A． B．
C． D．
4．（2023·黑龙江牡丹江·中考真题）小明设计了一种照明电路图，用两个开关控制一盏灯，闭合任意一个开关，灯都能发光。下列电路图中，既符合上述设计，又符合安全用电要求的是（　　）
A． B．
C． D．
5．（2025·黑龙江哈尔滨·二模）小明同学想在家里安装一盏照明灯，如图所示是他设计的电路，图中虚线框1和2应连入开关和电灯，则开关应装在虚线框 （选填“1”或“2”）中，这样设计可以避免在开关断开时，由于灯泡仍 而造成的人触电。

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