资源简介 第4节 科学用电学习目标 课标解读1.了解家庭电路的组成,知道空气断路器和熔断器在电路中的作用,能根据家庭的实际用电功率选择熔丝或低压断路器。 2.了解安全用电,知道常见用电安全事故及原因。 通过了解家庭用电和常见用电安全事故,树立安全用电和节约用电的社会责任感。知识梳理一、家庭用电1.家庭电路一般由两根进户线、电能表、保险设备、用电器、插座、导线、开关等组成。进户线分为火线和零线,火线和零线之间有220 V电压,它们构成家庭电路的电源。电能表用来测量用户在一定时间内消耗的电能,保险设备用来保护电路。2.现在家庭电路一般会串联空气断路器,又名空气开关,只要电路中电流超过额定电流,它就会自动断开。空气开关除能完成接触和分断电路外,还能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护。3.触电保护器中的电子线路能检测到由于触电或漏电所形成的其他电流通路引起火线与零线电流的微小差异,从而自动切断电路,防止伤亡事故发生。4.断路是由于导线没有连接好、用电器烧坏或未安装好等,使整个电路在某处断开的状态。短路是火线和零线直接接触形成的。发生短路的原因可能是线路绝缘不良,也可能是操作不当。二、安全用电1.火灾和触电是用电中较容易发生的安全事故。用电时发生的火灾主要是由短路和过载造成的。2.触电一般是人直接或间接接触带电体造成的。带电体的电压若高于36 V安全电压,人接触就会导致触电。人靠近高压带电体时,也可能导致触电。 三、节约用电全球电能的最主要来源是火力发电。节约用电,不仅可以减少能源消耗,缓解能源紧张问题,还可以减少环境污染。新知检测1.思考判断(1)用电器的电功率越大,电流做功越多。( × )(2)功率是1 kW的空调正常工作一小时所消耗的电能是1 J。( × )(3)选择熔丝时,应该使它的额定电流等于或稍小于电路的最大正常工作电流。( × )(4)在选择电线时,应该使电线的安全电流稍大于最大正常工作电流。( √ )(5)当出现短路故障时,漏电保护器会自动切断电路。( × )2.思维探究(1)日常生活中常有人说:这只电灯真亮,是多少“度”的 这种说法对吗 如不对,应怎样说 (2)一只规格“220 V 1 000 W”的电炉,在220 V电压下,如果平均每天使用电炉2 h,此电炉一个月(30天计)要消耗多少度电能 【答案】 (1)不对。“度”是能量单位,应该说是多少“瓦”的。(2)W=Pt=1×2×30 kW·h=60度。要点一 家庭电路组成情境探究如图甲所示,五孔插座已经广泛地在家庭电路中使用。如何连接图乙中的接线柱 【答案】如图所示,L1是火线输入,L2是火线输出,火线输出的作用就是通过开关控制插座的电源或灯的亮暗。五孔插座结构内部的两孔插座L与三孔插座的L相连,两孔插座的N则与三孔插座的N相连,D是三孔插座的接地保护线的接口,是必须要接上的。然后到开关控制该插座:火线输入端接开关上的L1,火线输出端接开关上的L2(开关的输出端),另一端接五孔插座的L,零线接五孔插座的N,接地保护线接五孔插座的D。要点归纳1.一般组成框图2.进户线(1)火线:火线跟零线间的电压是220 V。(2)零线:零线是与大地相连的,正常情况下零线跟大地之间的电压是0。(3)地线:在家庭电路里直接与大地相通的导线,这是为了安全另外加接的。火线与地线之间的电压是220 V,零线与地线之间的电压是0。3.电功的国际单位是焦耳(J),焦耳这个单位太小,通常用较大的单位千瓦时(kW·h),1 kW·h=3.6×106 J。千瓦时俗称度。[例1] 家庭电路中的保险丝熔断了,以下原因不可能的是( )A.使用的用电器总功率过大B.拉线开关中两根导线的线头相碰了C.保险丝的规格不符合规定的要求D.插座中的两根导线的线头相碰了【答案】 B【解析】 选项A过载可以引起保险丝熔断;选项D插座中两根导线的线头相碰,发生短路,也会使保险丝熔断;选项C有可能;选项B中拉线开关线头相碰火线接通,不会使保险丝熔断。保险丝熔断的四大原因(1)家用电器负荷太大,造成过载。(2)保险丝与插头螺丝接触不良。(3)线路或负载短路。(4)一个瞬时大电流造成保险丝熔断。[针对训练1] 如图为家庭电路图的一部分,为了安全且只用一个开关控制两盏灯,开关应该安装在( )A.M处 B.N处C.O处 D.P处【答案】 A【解析】 开关应安装在火线上,同时又能控制两盏灯,只能安装在M点。要点二 安全用电及节约用电情境探究如图所示,触电保护器是家庭用电安全的重要组成部分,其工作原理是什么 【答案】 触电保护器中的电子线路能检测到由于触电或漏电所形成的其他电流通路引起火线与零线电流的微小差异,从而自动切断电路,防止伤亡事故发生。要点归纳1.家庭安全用电必须注意以下几点(1)高度重视,谨防触电。接触、搬运用电器时头脑中要时刻想着避免触电,不能大意,要定期检查用电器的插头,大功率用电器的插头极易因过热而损坏,更要注意。(2)避免短路。短路时电路中的电流非常大,轻则电源、电线烧毁,重则发生火灾,酿成大祸。从插座拔出插头时要手握插头,切勿用力拉扯电线,以免电线绝缘皮破损或插座接头脱落,形成短路。(3)用电器金属外壳应该接地线。容易潮湿的用电器如洗衣机等更要接地。(4)不要在同一插座上同时使用几个大功率的用电器,以免流过插座的电流太大,容易引起火灾。(5)不要让纸张等易燃物过分靠近电灯、电饭锅、电炉等。2.节约用电(1)养成良好的用电习惯,随手关闭不使用的用电器。(2)节约用电,坚持可持续发展。3.常见故障处理(1)短路故障的处理:查明短路原因并排除故障后换上同样的熔丝,绝对不能换用比原来粗的熔丝或者其他材料的金属丝。(2)断路故障的处理:一般情况是接线螺丝松脱、电线接头处接触不良、导线断裂等。在确认电源没有停电的情况下,可以使用测电笔逐段排查断路点。使用测电笔时要注意安全,手绝对不能接触笔尖的金属部分。(3)漏电故障的处理:仔细检查灯座、吊线盒、开关、插座等容易漏电处,再检查电线连接处、电线穿墙处、电线转弯处等电线绝缘层容易受损的部位。[例2] 现代家庭电器化程度越来越高,安全用电是一个十分突出的问题。表中提供了一组部分人体电阻平均值数据。测量 项目 完全干燥时 出汗或潮湿时电阻 电流 (加220 V) 电阻 电流 (加220 V)手与手 之间 200 kΩ 1.1×10-3 A 5 kΩ手与脚 之间 300 kΩ 7.3×10-4 A 8 kΩ手与塑 料鞋底 之间 800 kΩ 2.8×10-4 A 10 kΩ(1)从表中可看出完全干燥时电阻大约是出汗或潮湿时电阻的 倍。 (2)在空格中填入对人体加220 V电压后的电流值。(3)若对人的安全电流是20 mA以下,上述哪几项是十分危险的 。 (4)电路上有规格为10 A的熔丝(俗称保险丝),如图所示,用电器R的功率是1 500 W,这时通过熔丝的实际电流是多少 人体出汗或潮湿时,手脚触电,为什么熔丝不会断 【答案】 (1)38~80(2)4.4×10-2 A 2.75×10-2 A 2.2×10-2 A(3)出汗或潮湿时各种情况均有危险(4)见解析【解析】 (1)n1==40,n2=≈38,n3==80,所以完全干燥时电阻大约是出汗或潮湿时电阻的38~80倍。(2)出汗或潮湿时电流分别为I1==4.4×10-2 A,I2==2.75×10-2 A,I3==2.2×10-2 A。(3)由上述计算知,出汗或潮湿时导电电流都大于20 mA,所以出汗或潮湿时各种情况均有危险。(4)通过用电器R的电流IR==≈6.8 A,人体出汗或潮湿时手脚触电通过人体的电流I2=0.027 5 A,通过熔丝的总电流为I=IR+I2=6.827 5 A<10 A,故熔丝不会熔断。不能用湿手触摸电器的原因(1)湿手的电阻小。(2)电压一定时,通过身体的电流大,大到一定程度就危险了。(3)手上的水是溶液可以导电,流入电器会将电流通过水导入人体,发生危险。[针对训练2] 某老师最后离开计算机机房要去关闭总电闸时,发现电能表(如图所示)的转盘仍在缓慢地转动。他用手表粗略地估测了一下,1 min 转盘转动了5 r。经检查发现,原来机房内还有20台电脑显示器处于待机状态。请你算算1台电脑显示器的待机功率约为多大 并就此问题联系实际谈谈在日常生活中如何节约用电 【答案】 见解析【解析】 20台电脑显示器消耗的电能W=×3.6×106 J=6×103 J,1台电脑显示器消耗的电能W′===300 J,1台电脑显示器的待机功率P== W=5 W。节约用电要从小事做起,如平时不使用电视时,最好要关闭电源,不要使其处于待机状态。模型·方法·结论·拓展家庭电路故障判断口诀1.正常情况:火亮零不亮。在正常电路中,用测电笔去检测各个位置,氖管的发光情况为:火亮零不亮。2.故障分析:哪不正常,哪断路。(1)若短路:保险丝熔断,无电流。(2)若断路:哪不正常,哪断路。[示例] 如图所示是某同学家的部分电路示意图,开始时各部分工作正常。他将电饭煲的插头插入三孔插座后,正在烧水的电热水壶突然停止工作,但电灯仍正常发光,拔出电饭煲的插头,电热水壶仍不能工作,把试电笔分别插入插座的左、右两孔,氖管均发光。若电路中只有一处故障,则( )A.电热水壶所在电路的B、C间断路B.插座的接地线断路C.电路的C、D间导线断路D.电路的A、B间导线断路【答案】 C【解析】 若电热水壶所在电路的B、C间断路,用试电笔分别测试插座左、右孔,左孔不发光,右孔发光,故A错误;若插座的接地线断路,电热水壶的工作电路接通,能正常工作,故B错误;用试电笔分别测试插座的左、右插孔,氖管均能发光,说明火线有电,而零线断路了,且在C、D之间断路,故C正确;若电路A、B间断路,会导致电热水壶不能正常工作,用试电笔插入插座的左、右插孔,氖管均不发光,故D错误。科学·技术·社会·环境保险丝 一般保险丝由三个部分组成:一是熔体部分,它是保险丝的核心,熔断时起到切断电流的作用,同一类、同一规格保险丝的熔体,材质要相同、几何尺寸要相同、电阻值尽可能地小且要一致,最重要的是熔断特性要一致,家用保险丝常用铅锑合金制成;二是电极部分,通常有两个,它是熔体与电路连接的重要部件,它必须有良好的导电性,不应产生明显的安装接触电阻;三是支架部分,保险丝的熔体一般都是纤细柔软的,支架的作用就是将熔体固定并使三个部分成为刚性的整体便于安装、使用,它必须有良好的机械强度、绝缘性、耐热性和阻燃性,在使用中不应产生断裂、变形、燃烧及短路等现象。[示例] 某家庭要安装一套家庭供热水系统。所选用电热水器的技术参数中标有“加热功率/电压3 800 W/220 V”。若需要为电热水器安装一个熔断器,参考下列数据通过计算说明,应该选择直径多大的熔丝 常用铅锡合金熔丝的技术数据(铅95%,锡5%)额定电 流I/A 2 2.6 3.3 4.8 7 11 15 18 22直径 d/mm 0.508 0.61 0.71 0.915 1.22 1.63 2.03 2.34 2.65【答案】 2.34 mm【解析】 P=3 800 W,U=220 V,I== A≈17.27 A,查表可得,应选用直径为2.34 mm、额定电流为 18 A的熔丝。1.“全国中小学安全教育平台”和物理学科都强调了安全用电。下列做法符合安全用电要求的是( )A.使用试电笔时,手可以接触试电笔笔尖金属体B.保险丝熔断后,可以用铁丝代替C.制作避雷针的材料是绝缘体D.因用电引起火灾,应先切断电源【答案】 D【解析】 使用试电笔时,手接触试电笔笔尾金属体,不能接触笔尖金属体,故A错误;保险丝熔断后,如果用铁丝代替保险丝,不能在电流过大时自动切断电路,达不到短路保护的目的,故B错误;安装避雷针的目的是发生雷电时,放电电流通过它流入大地,故制作避雷针的材料应当用导体,故C错误;因用电引起火灾,首先应切断电源,如果有人触电,再采取救人措施,故D正确。2.(双选)下列做法符合安全用电规范的是( )A.插拔电器插头前,先把湿手擦干B.把多个大功率电器插在同一个插线板上C.发现电线裸露后,立即请专业人员更换电线D.移动用电设备时可以不断开电源【答案】 AC【解析】 用湿手插拔电器插头,很容易发生触电事故,所以插拔电器插头前,先把湿手擦干,A正确;家庭电路中把多个大功率电器插在同一个插线板上,则会使电路中电流过大,而引起火灾,B错误;电线裸露在外,若有电时,容易发生触电事故,所以发现电线裸露后,立即请专业人员更换电线,C正确;移动用电设备时为防止漏电,发生触电事故,故要先断开电源,D错误。3.人们使用两脚插头台灯时,往往会随意插入两孔插座中。如图所示,某同学将台灯(图乙)的两插头插入家庭电路两孔插座(图甲)CD中(图丙是台灯的电路图,AB表示台灯的两插头),连接情况是A与C、B与D孔连接,闭合台灯开关S1,发现台灯L1不亮,电路中开关及导线良好,用试电笔测M点,氖管不发光,再测N点,试电笔发光,则台灯L1出现了什么故障 这种插入法,在断开开关S1情况下,接触台灯接点N时会不会触电 【答案】 断路 会触电【解析】 电路中开关及导线良好,B和D孔连,则灯泡连在火线上,用试电笔测M点时,氖管不发光,测N点时,试电笔发光,说明灯泡发生断路。而接触台灯接点N时,由于N与火线连接,会触电。课时作业1.下列关于家庭电路与安全用电的说法正确的是( )A.家庭电路中控制用电器的开关应接在火线和用电器之间B.电冰箱使用三脚插头,是为了防止电流过大引起火灾C.在家庭电路中,同时工作的用电器越多,总电阻越大D.使用试电笔时,手不能接触笔尾的金属体,防止电流通过人体,造成触电事故【答案】 A【解析】 控制用电器的开关应接在火线和用电器之间,这样在开关断开时,用电器上没有电,便于维修,A正确;冰箱使用三脚插头,是为了将冰箱的金属外壳接地,防止因外壳漏电而发生触电事故,B错误;家庭电路中各用电器是并联的,由并联电路特点知,并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和,同时工作的用电器越多(即并联电路的支路越多),并联电路的总电阻越小,C错误;如果手不接触笔尾金属体,无论笔尖金属体接触火线还是零线,氖管都不发光,D错误。2.从安全用电的角度出发,下列做法存在安全隐患的有( )A.用电器金属外壳应该接地线B.不要在同一插座上同时使用几个大功率用电器C.要定期检查用电器插头,特别是大功率用电器插头D.洗衣机、洗碗机等易潮湿用电器不用接地线【答案】 D【解析】 有电动机的用电器、在潮湿环境中使用的用电器、具有金属外壳的用电器和其他规定使用接地的用电器必须做好接地保护,否则外壳容易带电。多个用电器接在同一插座上,当同时开启这些用电器时,会造成瞬间电流很大,电压下降,影响用电器正常工作,甚至因插座连接线超负荷而发热引起火灾。用电器插头如果破损,人体接触到破损部位容易造成触电事故,破损处也容易造成短路事故。3.家庭电路中的保险丝烧断了,下列做法中正确的是( )A.用钢丝替换B.为了保险,选择尽量粗的保险丝替换C.选择额定电流稍小于电路中最大正常工作电流的保险丝替换D.选择额定电流等于或稍大于电路中最大正常工作电流的保险丝替换【答案】 D【解析】 用钢丝或尽量粗的保险丝替换时对电路不会起到保护作用;用小于最大正常工作电流的保险丝又使电路不能正常工作,故应选等于或稍大于电路中最大正常工作电流的保险丝,故选D。4.(双选)某同学家的限电器允许通过的最大电流是 10 A,他家有2个标有“220 V 40 W”的日光灯,4只标有“220 V 15 W”的灯泡,1个标有“220 V 1 000 W”的热水器,1台合计起来有160 W的电脑,1台制冷时耗电为140 W的电冰箱,1台耗电为80 W的电视机,1台标有“220 V 1 200 W”的空调。下列说法正确的是( )A.这些电器不能同时使用,但灯泡、电视、空调、电脑、电冰箱可以同时使用B.这些电器不能同时使用,但灯泡、日光灯、电视、电冰箱、空调、电脑可以同时使用C.这些电器不能同时使用,但灯泡、热水器、空调可以同时使用D.这些电器都能同时使用【答案】 AB【解析】 他家最大可用电功率为2 200 W,而所有的电器都打开时总耗电功率为2 720 W,所以不能同时使用。热水器和空调合在一起恰好等于限电功率,打开任意一个小功率电器,只要不跟空调、热水器共同使用即可。5.如图为螺丝刀式试电笔构造示意图,下列说法正确的是( )A.用试电笔时手可以接触图中螺丝刀的导体笔尖B.用试电笔时不要用手接触试电笔顶端的金属螺帽C.试电笔可用来测试物体是带正电还是带负电D.试电笔可用来检查电气设备是否漏电【答案】 D【解析】 用试电笔时,手不要接触试电笔前端的导体笔尖,必须接触试电笔末端的金属螺帽,使测试物体和大地之间形成通路,故A、B错误;试电笔的作用是检验家庭电路中的火线和零线,不能测试物体是带正电还是带负电,故C错误;试电笔可用来检查电气设备的外壳是否带电,故D正确。6.电工师傅常用一只标有“220 V 40 W”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,如图所示。当只闭合S、S1时,L0不亮;当只闭合S、S2时,L0和L2都呈暗红色;当只闭合S、S3时,L0正常发光。由此可以判断( )A.L1所在的支路短路 B.L2所在的支路断路C.L3所在的支路短路 D.各支路均完好【答案】 C【解析】 当只闭合S、S1时,L0不亮,说明电路是断路状态,L1所在支路断路,故A错误;当只闭合S、S2时,L0和L2都呈暗红色,说明L0与L2是串联,两个灯得到的电压小于220 V,故不能正常发光,L2所在电路并没有问题,故B错误;当只闭合S、S3时,L0正常发光,说明L3所在支路短路,才使检验灯正常发光,故C正确,D错误。7.很多家用电器都有待机功能,比如电视可以用遥控器关机而不必断开电源。这一功能虽给人们带来了方便,但用电器在待机状态下仍有能耗。下表是小明家两台用电器的数据统计。彩色电视每天待机耗电 度,这两台用电器每天待机共耗电 度。若能及时断开电源,他家每月可以节约电费 元。(电价为0.5元/度,每月按30天计算) 家用电器 待机功率P/kW 每天平均待机时间t/h彩色电视 0.008 20空调 0.012 22【答案】 0.16 0.424 6.36【解析】 彩色电视每天待机耗电W1=0.008×20度=0.16度,空调每天待机耗电W2=0.012×22度=0.264度,总共每天耗电0.424度;若能及时断开电源,每月可节约电费0.424×30×0.5元=6.36元。8.某同学为测量家里一盏灯的实际功率,他只打开这一盏灯,观察电能表转盘在3 min内转了9转,若消耗1千瓦时该表转3 000转,则这只灯泡的实际功率为多少 【答案】 60 W【解析】 消耗的电能W=×3.6×106 J=1.08×104 J,灯泡的实际功率P== W=60 W。闭合电路欧姆定律与科学用电 检测试题一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。1.下列有关电动势的说法正确的是 ( )A.电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比,跟通过的电荷量成反比B.电动势的单位跟电压的单位一致,所以电动势就是电源两极间的电压C.非静电力做的功越多,电动势越大D.电动势的大小由电源内非静电力的特性决定【答案】 D【解析】 关系式E=不是电动势的决定式,不能说E和W成正比,和q成反比,电动势的大小由电源内非静电力的特性决定,故A错误,D正确;虽然电动势的单位跟电压的单位一致,但电动势是和非静电力做的功所对应的物理量,而电压是和静电力做的功所对应的物理量,故B错误;非静电力做的功多,若移动电荷的电荷量很大时,电动势不一定大,故C错误。2.现代许多人由于运动量减少,体重逐渐增加,体内的脂肪也逐步增多,我们可以用某型号脂肪测量仪(如图甲所示)来测量脂肪积累程度,其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例(体液中含有钠离子、钾离子等,而脂肪不容易导电),模拟电路如图乙所示。测量时,闭合开关,测试者分握两手柄,体型相近的两人相比,脂肪含量低者( )A.电流表示数大 B.电压表示数大C.路端电压大 D.电源的效率高【答案】 A【解析】 脂肪含量低者电阻小,回路总电阻小,电流大,电流表示数大,故A正确;再由UAB=E-I(r+R1+R2)知电压表示数小,故B错误;根据U=E-Ir可知,路端电压小,故C错误;电源的效率η=×100%=(1-)×100%,电源内电压大,电源的效率低,故D错误。3.如图所示,曲线Ⅰ为某太阳能电池在一定光照强度下路端电压U和电流I的关系图像,直线Ⅱ是某定值电阻的 UI图像,M为曲线Ⅰ和直线Ⅱ的交点,M点坐标为(1,1)。过M点作曲线Ⅰ的切线,分别与坐标轴相交于(0,2)、(2,0)。现将该电池和定值电阻组成闭合回路,保持上述光照强度照射时,下列计算式正确的是( )A.电池的电动势为E=2 VB.此时电池的内阻为r= Ω=1 ΩC.电源的输出功率为P=1.5×1 W=1.5 WD.电源的效率为η=×100%≈66.67%【答案】 D【解析】 根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir,由题图可得I=0时,U=1.5 V,可得电池的电动势为E=1.5 V,故A错误;根据两图线交点可知此时闭合回路的路端电压U=1 V,电流为I=1 A,由U=E-Ir,解得此时电池的内阻为r== Ω=0.5 Ω,注意内阻并不等于曲线Ⅰ在M点切线的斜率绝对值,故B错误;此回路电源的输出功率为P=UI=1×1 W=1 W,故C错误;此回路电源的效率为η=×100%=×100%≈66.67%,故D正确。4.如图所示,一直流电动机与阻值R=9 Ω的电阻串联在电源上,电源电动势E=30 V,内阻r=1 Ω,用理想电压表测出电动机两端电压 U=10 V,已知电动机线圈电阻R阻=1 Ω,则下列说法正确的是( )A.电源的总功率为54 WB.通过电动机的电流为 AC.电源的路端电压为28 VD.电动机的输出功率为18 W【答案】 C【解析】 根据闭合电路欧姆定律,有E=U+I(r+R),解得I=2 A,故B错误;电源的总功率为P总=EI=60 W,故A错误;电源的路端电压为U+IR=10 V+2×9 V=28 V,故C正确;电动机的输入功率P=UI=10×2 W=20 W,电动机的热功率P热=I2R阻=22×1 W=4 W,电动机的输出功率P出=P-P热=20 W-4 W=16 W,故D错误。二、双项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分。每小题有两项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。5.如图甲所示,电源电动势E、内阻r恒定,定值电阻R0=5 Ω,滑动变阻器R的最大阻值为20 Ω。闭合S,当滑动变阻器的滑片由a滑至b时,R上消耗的功率P随接入电路电阻的变化关系如图乙所示,则( )A.电动势E=14 VB.内阻r=1 ΩC.P= W时,R一定为3 ΩD.P= W时,R可能为12 Ω【答案】 BD【解析】 将R0看成电源内阻的一部分,当滑动变阻器R的阻值等于等效电源的内阻时,R上消耗的功率最大,即R=R0+r=6 Ω,解得内阻r=1 Ω,R上消耗的最大功率为Pm=()2R,解得电动势E=12 V,故A错误,B正确;当P= W时,则P=()2R= W,解得R=3 Ω或R=12 Ω,故C错误,D正确。6.在如图所示的电路中,电源电动势不变,内阻为r,R为定值电阻,闭合开关S,电路正常工作,在滑片P向右移动的过程中,不考虑温度对灯丝电阻的影响,电表均为理想电表,下列说法正确的是( )A.R两端的电压变大B.电压表V2的示数变大C.灯泡的亮度变亮D.电压表V1的示数和电流表示数的比值不变【答案】 BD【解析】 定值电阻R、滑动变阻器、灯泡、电源、电流表、开关串联,当滑片P向右移动的过程中,整个回路总电阻增大,电流减小,故灯泡亮度变暗,C错误;由U=IR可知电流减小,定值电阻R两端电压减小,A错误;电压表V2测量定值电阻、滑动变阻器两端总电压,由闭合电路欧姆定律得U2=E-I(RL+r),可知电流减小,电压表V2示数变大,B正确;电压表V1测量灯泡、滑动变阻器两端总电压,由闭合电路欧姆定律得U1=E-I(R+r),可知=R+r,故电压表V1的示数和电流表示数的比值不变,D正确。7.如图甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且 R1=10 Ω,R3为滑动变阻器。当其滑片P从最左端滑至最右端时,测得电源的路端电压随干路电流变化图线如图乙所示,则( )A.定值电阻R2=2 ΩB.定值电阻R2=0.5 ΩC.电源的电动势E=6 VD.R3=2 Ω时,电源的输出功率最大【答案】 BC【解析】 根据题意,当滑片P滑至最右端时,此时R3接入电路中的阻值为零,R1被短路,所以此时外电路电阻等于R2,根据题图乙有R2= Ω=0.5 Ω,故A错误,B正确;根据闭合电路欧姆定律有U=E-Ir,代入题图乙中数据可得E=6 V,r=2 Ω,故C正确;当外电路电阻等于电源内阻时电源的输出功率最大,所以此时有+R2=r,解得R3= Ω,故D错误。8.如图所示电路中,电源电动势为E、内阻为r=1 Ω,R1=2 Ω,R2=3 Ω,电容器中一带电液滴恰好处于静止状态,理想电压表V1、V2示数分别为U1、U2,理想电流表示数为I,当滑动变阻器滑片P向b滑动时,下列说法正确的是( )A.带电液滴将会向下运动B.||=1C.电容器带电荷量增大D.电源输出功率减小【答案】 AB【解析】 当P向b端滑动时,R减小,总电阻减小,V1示数减小,根据Q=CU1,电容器的带电荷量减小,根据F=,液滴所受静电力减小,向下运动,A正确,C错误;由闭合电路欧姆定律得U1=E-I(r+R1),则||=r+R1=3 Ω,由欧姆定律得U2=IR2,即=R2=3 Ω,所以||=1,B正确;当R外越接近电源内阻r时,电源输出功率越大,故电源的输出功率增大,D错误。三、非选择题:共60分。9.(3分)如图所示为小灯泡的UI图线,若将该小灯泡与一节电动势E=1.5 V,内阻r=0.75 Ω的干电池组成闭合电路时,小灯泡的实际工作电流约为 ,小灯泡的实际电功率约为 ,电源的总功率约为 。 【答案】 1 A 0.75 W 1.5 W【解析】 电源的外电压与电流的关系为U=E-Ir=1.5-0.75I,作电源的外电压与电流的关系图线如图所示,交点所对应的电压U=0.75 V,电流I=1 A,则小灯泡的实际功率P=UI=0.75 W,电源的总功率P总=EI=1.5 W。10.(3分)如图所示,电源电动势E=12 V,电源内阻 r=0.5 Ω。定值电阻R1=5.5 Ω,R2=12.0 Ω。闭合开关S后,流过电源的电流I= A;若在a、b之间接一个C=200 μF的电容器,闭合开关S,电路稳定后电阻R2两端的电压U= V,电容器上所带的电荷量Q= C。(结果均保留2位有效数字) 【答案】 0.67 8.0 1.6×10-3【解析】 闭合开关后,根据闭合电路的欧姆定律,流过电源的电流为I=≈0.67 A;闭合开关S,电路稳定后电阻R2两端的电压为U=R2=8.0 V,电容器上所带电荷量Q=CU=1.6×10-3 C。11.(3分) 如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,接入如图所示电路中,两板间的距离d=50 cm,电源电动势E=15 V,内阻为r,电阻R1=4 Ω,R2=10 Ω,闭合开关S,待电路稳定后,将一带电的小球放入板间恰能保持静止,若小球质量为m=2×10-2 kg,电荷量q=1×10-2 C,g取 10 m/s2。电容器的电压为 V;电路中的电流为 A;电源的内阻为 Ω。【答案】 10 1 1【解析】 小球放入板间后,受重力和电场力作用,由二力平衡可知,小球应带负电,且满足mg-q=0,解得U2== V=10 V。电路中的电流I== A=1 A。根据闭合电路欧姆定律得E=U2+I(R1+r),解得r=1 Ω。12.(6分)在“练习使用多用电表”实验中:(1)若多用电表的欧姆挡有三个挡位,分别是“×1”挡“×10”挡“×100”挡,当用“×10”挡测量某电阻Rx时,操作步骤正确,发现表头指针偏转角度过大,为了较准确地进行测量,应换到 挡,换挡后应先 , 之后用表笔连接待测电阻进行读数,如图甲所示,由表盘刻度读得该电阻的阻值是 Ω。 (2)如图乙所示,闭合开关后发现小灯泡不亮,欲用多用电表检查该电路某处是否发生断路或小灯泡短路,在保持电路完整的情况下,应使用多用电表的 进行测量。(填字母代号) A.欧姆挡 B.电流挡C.交流电压挡 D.直流电压挡(3)某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻,将红、黑表笔分别插入正、负插孔,将二极管的两个极分别记为a端和b端,红表笔接a端、黑表笔接b端时,指针偏角很小;红表笔接b端、黑表笔接a端时,指针偏转角很大。则为了测量该二极管的反向电阻,应将红表笔接二极管的 (选填“a”或“b”)端。 【答案】 (1)“×1” 红、黑表笔短接,进行欧姆调零 7 (2)D (3)a【解析】 (1)用“×10”挡测量时指针偏转角度过大,说明指针示数偏小,说明所选倍率偏大,应换到“×1”挡,换挡后应先将红、黑表笔短接,重新欧姆调零后测量;欧姆表的读数为7×1 Ω=7 Ω。(2)若发生断路则电路中没有电流,若小灯泡出现短路,也无法在保持电路完整情况下测量电流,即无法用电流挡进行判断,选项B错误;电路完整的情况下,由于电源的存在无法用欧姆挡,选项A错误;断路处电压等于电源电压,而电源为直流电源,所以用直流电压挡进行测量,选项C错误,D正确。(3)二极管的正向电阻很小,反向电阻很大,故测反向电阻时,红表笔接二极管的a端。13.(6分)为测定一电池的电动势和内阻,某同学先后用一套实验仪器,分别设计了如图甲和乙所示的两个电路。其中R、R0分别是电阻箱和定值电阻,实验记录电阻箱R的阻值以及电压表的示数U。根据实验记录的数据作出如图丙所示图线。(1)同学连好电路后,使用多用电表测电阻R0,首先使回路中开关S (选填“闭合”或“断开”),将选择开关拨至“×10”挡,进行欧姆调零。将两表笔接定值电阻R0两端,发现指针偏转太大,为了使多用电表测量的结果更准确,该同学把开关拨至 (选填“×1”或“×100”)挡,再进行欧姆调零。将两表笔接电阻R0两端,多用电表的示数如图丁所示,则R0的测量结果为 Ω。 (2)可以判断图线丙是利用图 (选填“甲”或“乙”)电路进行实验所作出的。 (3)依据实验数据及题中条件绘出的R图线如图戊所示,则电源电动势E= V,内阻 r= Ω(结果均保留2位有效数字)。 【答案】 (1)断开 “×1” 7 (2)甲 (3) 5.6 2.8【解析】 (1)用多用电表测电阻时,被测电阻应与其他电路断开;将两表笔接定值电阻R0两端,发现指针偏转太大,说明被测电阻值较小,应换用小倍率的挡位,选用“×1”挡;欧姆表的读数等于表盘读数乘以倍率,多用电表的读数为7 Ω×1=7 Ω。(2)先观察题图丙,发现R=0时,有一定数值,随着R增大,增大,即电压表示数减小,显然题图甲中电压表示数会随着R的增大而减小,题图乙中电压表示数会随着R的增大而增大,故可以判断题图丙中图线是利用题图甲的实验数据描绘的。(3)根据闭合电路欧姆定律可得E=U+(R+r),变形得=++,由图像可知+=0.25,=k=,解得E≈5.6 V,r≈2.8 Ω。14.(11分)如图所示的电路中,电阻R1=19 Ω,R2=15 Ω,R3=30 Ω,电源内阻r=1 Ω,闭合开关S,理想电流表的示数I=1 A,求:(1)电源的电动势E;(2)电源的总功率P。【答案】 (1)45 V (2)67.5 W【解析】 (1)根据并联电路规律可知,电阻R3两端电压为U3=IR2=1×15 V=15 V,根据欧姆定律可知,通过电阻R3的电流大小为I3== A=0.5 A,根据并联电路规律可知,流过R1的电流大小为I1=I+I3=1.5 A,根据闭合电路欧姆定律可知,电源的电动势为E=I1r+I1R1+U3=45 V。(2)电源总功率为P=I1E=1.5×45 W=67.5 W。15.(12分)电路图如图甲所示,图乙是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图像,滑动变阻器的最大阻值为15 Ω,定值电阻R0=3 Ω。(1)当R为何值时,R0消耗的功率最大,最大值为多少 (2)当R为何值时,电源的输出功率最大,最大值为多少 【答案】 (1)0 10.9 W (2)4.5 Ω 13.3 W【解析】 (1)由题图乙可知电源的电动势和内阻为E=20 V,r=7.5 Ω,由题图甲分析可知,当R=0时,R0消耗的功率最大,最大值为P=()2R0=()2×3 W=10.9 W。(2)当r=R+R0,即R=4.5 Ω时,电源的输出功率最大,最大值为P′=()2(R0+R)=()2×(3+4.5) W≈13.3 W。16.(16分)某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车,总质量m=3×103 kg。当它在水平路面上以v=36 km/h的速度匀速行驶时,蓄电池的输出电流I=50 A,输出电压U=200 V。在此行驶状态下,该环保汽车能够将蓄电池输出功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机。(g取 10 m/s2)(1)求汽车所受阻力大小;(2)若该环保汽车的驱动电机的内部结构如图所示,其中R1=0.1 Ω,R2=1 950 Ω,求电动机M的热功率。【答案】 (1)900 N (2)730.5 W【解析】 (1)蓄电池输出功率P=UI=200×50 W=1×104 W,机械功率P机=90%P=Fv,解得汽车牵引力F=900 N,汽车匀速行驶过程中受力平衡,则F阻=F=900 N。(2)电动机M两端电压U′=U-IR1=195 V,R2中电流I2==0.1 A,电动机输入电流I′=I-I2=49.9 A,电动机输入功率P入=U′I′=9 730.5 W,机械功率P机=9 000 W,电动机M的热功率P热=P入-P机=730.5 W。(共40张PPT)第4节 科学用电学习目标 课标解读1.了解家庭电路的组成,知道空气断路器和熔断器在电路中的作用,能根据家庭的实际用电功率选择熔丝或低压断路器。 2.了解安全用电,知道常见用电安全事故及原因。 通过了解家庭用电和常见用电安全事故,树立安全用电和节约用电的社会责任感。探究·必备知识「知识梳理」一、家庭用电1.家庭电路一般由两根进户线、 、 、用电器、插座、导线、开关等组成。进户线分为 线和 线,火线和零线之间有220 V电压,它们构成家庭电路的电源。电能表用来测量用户在一定时间内消耗的 ,保险设备用来保护电路。电能表保险设备火零电能2.现在家庭电路一般会串联 ,又名空气开关,只要电路中电流超过,它就会 。空气开关除能完成接触和分断电路外,还能对电路或电气设备发生的 、严重过载及欠电压等进行保护。3.触电保护器中的电子线路能检测到由于 或 所形成的其他电流通路引起火线与零线电流的微小差异,从而自动切断电路,防止伤亡事故发生。4.断路是由于导线没有 、用电器 或未安装好等,使整个电路在某处 的状态。短路是火线和零线 形成的。发生短路的原因可能是线路绝缘不良,也可能是操作不当。空气断路器额定电流自动断开短路触电漏电连接好烧坏断开直接接触二、安全用电1. 和 是用电中较容易发生的安全事故。用电时发生的火灾主要是由 和 造成的。2.触电一般是人 或 接触带电体造成的。带电体的电压若高于安全电压,人接触就会导致触电。人靠近高压带电体时,也可能导致触电。 三、节约用电全球电能的最主要来源是 发电。节约用电,不仅可以减少 ,缓解能源紧张问题,还可以减少 。火灾触电短路过载直接间接36 V火力能源消耗环境污染「新知检测」1.思考判断(1)用电器的电功率越大,电流做功越多。( )(2)功率是1 kW的空调正常工作一小时所消耗的电能是1 J。( )(3)选择熔丝时,应该使它的额定电流等于或稍小于电路的最大正常工作电流。( )(4)在选择电线时,应该使电线的安全电流稍大于最大正常工作电流。( )(5)当出现短路故障时,漏电保护器会自动切断电路。( )×××√×2.思维探究(1)日常生活中常有人说:这只电灯真亮,是多少“度”的 这种说法对吗 如不对,应怎样说 【答案】 (1)不对。“度”是能量单位,应该说是多少“瓦”的。(2)一只规格“220 V 1 000 W”的电炉,在220 V电压下,如果平均每天使用电炉2 h,此电炉一个月(30天计)要消耗多少度电能 【答案】 (2)W=Pt=1×2×30 kW·h=60度。突破·关键能力要点一 家庭电路组成「情境探究」如图甲所示,五孔插座已经广泛地在家庭电路中使用。如何连接图乙中的接线柱 【答案】如图所示,L1是火线输入,L2是火线输出,火线输出的作用就是通过开关控制插座的电源或灯的亮暗。五孔插座结构内部的两孔插座L与三孔插座的L相连,两孔插座的N则与三孔插座的N相连,D是三孔插座的接地保护线的接口,是必须要接上的。然后到开关控制该插座:火线输入端接开关上的L1,火线输出端接开关上的L2(开关的输出端),另一端接五孔插座的L,零线接五孔插座的N,接地保护线接五孔插座的D。1.一般组成框图「要点归纳」2.进户线(1)火线:火线跟零线间的电压是220 V。(2)零线:零线是与大地相连的,正常情况下零线跟大地之间的电压是0。(3)地线:在家庭电路里直接与大地相通的导线,这是为了安全另外加接的。火线与地线之间的电压是220 V,零线与地线之间的电压是0。3.电功的国际单位是焦耳(J),焦耳这个单位太小,通常用较大的单位千瓦时(kW·h),1 kW·h=3.6×106 J。千瓦时俗称度。[例1] 家庭电路中的保险丝熔断了,以下原因不可能的是( )A.使用的用电器总功率过大B.拉线开关中两根导线的线头相碰了C.保险丝的规格不符合规定的要求D.插座中的两根导线的线头相碰了B【解析】 选项A过载可以引起保险丝熔断;选项D插座中两根导线的线头相碰,发生短路,也会使保险丝熔断;选项C有可能;选项B中拉线开关线头相碰火线接通,不会使保险丝熔断。保险丝熔断的四大原因(1)家用电器负荷太大,造成过载。(2)保险丝与插头螺丝接触不良。(3)线路或负载短路。(4)一个瞬时大电流造成保险丝熔断。·名师点拨·[针对训练1] 如图为家庭电路图的一部分,为了安全且只用一个开关控制两盏灯,开关应该安装在( )A.M处 B.N处C.O处 D.P处A【解析】 开关应安装在火线上,同时又能控制两盏灯,只能安装在M点。要点二 安全用电及节约用电「情境探究」如图所示,触电保护器是家庭用电安全的重要组成部分,其工作原理是什么 【答案】 触电保护器中的电子线路能检测到由于触电或漏电所形成的其他电流通路引起火线与零线电流的微小差异,从而自动切断电路,防止伤亡事故发生。「要点归纳」1.家庭安全用电必须注意以下几点(1)高度重视,谨防触电。接触、搬运用电器时头脑中要时刻想着避免触电,不能大意,要定期检查用电器的插头,大功率用电器的插头极易因过热而损坏,更要注意。(2)避免短路。短路时电路中的电流非常大,轻则电源、电线烧毁,重则发生火灾,酿成大祸。从插座拔出插头时要手握插头,切勿用力拉扯电线,以免电线绝缘皮破损或插座接头脱落,形成短路。(3)用电器金属外壳应该接地线。容易潮湿的用电器如洗衣机等更要接地。(4)不要在同一插座上同时使用几个大功率的用电器,以免流过插座的电流太大,容易引起火灾。(5)不要让纸张等易燃物过分靠近电灯、电饭锅、电炉等。2.节约用电(1)养成良好的用电习惯,随手关闭不使用的用电器。(2)节约用电,坚持可持续发展。3.常见故障处理(1)短路故障的处理:查明短路原因并排除故障后换上同样的熔丝,绝对不能换用比原来粗的熔丝或者其他材料的金属丝。(2)断路故障的处理:一般情况是接线螺丝松脱、电线接头处接触不良、导线断裂等。在确认电源没有停电的情况下,可以使用测电笔逐段排查断路点。使用测电笔时要注意安全,手绝对不能接触笔尖的金属部分。(3)漏电故障的处理:仔细检查灯座、吊线盒、开关、插座等容易漏电处,再检查电线连接处、电线穿墙处、电线转弯处等电线绝缘层容易受损的部位。[例2] 现代家庭电器化程度越来越高,安全用电是一个十分突出的问题。表中提供了一组部分人体电阻平均值数据。测量 项目 完全干燥时 出汗或潮湿时电阻 电流 (加220 V) 电阻 电流(加220 V)手与手之间 200 kΩ 1.1×10-3 A 5 kΩ手与脚之间 300 kΩ 7.3×10-4 A 8 kΩ手与塑料鞋底 之间 800 kΩ 2.8×10-4 A 10 kΩ(1)从表中可看出完全干燥时电阻大约是出汗或潮湿时电阻的 倍。 38~80(2)在空格中填入对人体加220 V电压后的电流值。【答案】 (2)4.4×10-2 A 2.75×10-2 A 2.2×10-2 A(3)若对人的安全电流是20 mA以下,上述哪几项是十分危险的 。 出汗或潮湿时各种情况均有危险【解析】 (3)由上述计算知,出汗或潮湿时导电电流都大于20 mA,所以出汗或潮湿时各种情况均有危险。(4)电路上有规格为10 A的熔丝(俗称保险丝),如图所示,用电器R的功率是1 500 W,这时通过熔丝的实际电流是多少 人体出汗或潮湿时,手脚触电,为什么熔丝不会断 不能用湿手触摸电器的原因(1)湿手的电阻小。(2)电压一定时,通过身体的电流大,大到一定程度就危险了。(3)手上的水是溶液可以导电,流入电器会将电流通过水导入人体,发生危险。·名师点拨·[针对训练2] 某老师最后离开计算机机房要去关闭总电闸时,发现电能表(如图所示)的转盘仍在缓慢地转动。他用手表粗略地估测了一下,1 min 转盘转动了5 r。经检查发现,原来机房内还有20台电脑显示器处于待机状态。请你算算1台电脑显示器的待机功率约为多大 并就此问题联系实际谈谈在日常生活中如何节约用电 提升·核心素养「模型·方法·结论·拓展」家庭电路故障判断口诀1.正常情况:火亮零不亮。在正常电路中,用测电笔去检测各个位置,氖管的发光情况为:火亮零不亮。2.故障分析:哪不正常,哪断路。(1)若短路:保险丝熔断,无电流。(2)若断路:哪不正常,哪断路。[示例] 如图所示是某同学家的部分电路示意图,开始时各部分工作正常。他将电饭煲的插头插入三孔插座后,正在烧水的电热水壶突然停止工作,但电灯仍正常发光,拔出电饭煲的插头,电热水壶仍不能工作,把试电笔分别插入插座的左、右两孔,氖管均发光。若电路中只有一处故障,则( )A.电热水壶所在电路的B、C间断路B.插座的接地线断路C.电路的C、D间导线断路D.电路的A、B间导线断路C【解析】 若电热水壶所在电路的B、C间断路,用试电笔分别测试插座左、右孔,左孔不发光,右孔发光,故A错误;若插座的接地线断路,电热水壶的工作电路接通,能正常工作,故B错误;用试电笔分别测试插座的左、右插孔,氖管均能发光,说明火线有电,而零线断路了,且在C、D之间断路,故C正确;若电路A、B间断路,会导致电热水壶不能正常工作,用试电笔插入插座的左、右插孔,氖管均不发光,故D错误。「科学·技术·社会·环境」保险丝一般保险丝由三个部分组成:一是熔体部分,它是保险丝的核心,熔断时起到切断电流的作用,同一类、同一规格保险丝的熔体,材质要相同、几何尺寸要相同、电阻值尽可能地小且要一致,最重要的是熔断特性要一致,家用保险丝常用铅锑合金制成;二是电极部分,通常有两个,它是熔体与电路连接的重要部件,它必须有良好的导电性,不应产生明显的安装接触电阻;三是支架部分,保险丝的熔体一般都是纤细柔软的,支架的作用就是将熔体固定并使三个部分成为刚性的整体便于安装、使用,它必须有良好的机械强度、绝缘性、耐热性和阻燃性,在使用中不应产生断裂、变形、燃烧及短路等现象。[示例] 某家庭要安装一套家庭供热水系统。所选用电热水器的技术参数中标有“加热功率/电压3 800 W/220 V”。若需要为电热水器安装一个熔断器,参考下列数据通过计算说明,应该选择直径多大的熔丝 常用铅锡合金熔丝的技术数据(铅95%,锡5%)额定电流I/A 2 2.6 3.3 4.8 7 11 15 18 22直径d/mm 0.508 0.61 0.71 0.915 1.22 1.63 2.03 2.34 2.65【答案】 2.34 mm检测·学习效果1.“全国中小学安全教育平台”和物理学科都强调了安全用电。下列做法符合安全用电要求的是( )A.使用试电笔时,手可以接触试电笔笔尖金属体B.保险丝熔断后,可以用铁丝代替C.制作避雷针的材料是绝缘体D.因用电引起火灾,应先切断电源D【解析】 使用试电笔时,手接触试电笔笔尾金属体,不能接触笔尖金属体,故A错误;保险丝熔断后,如果用铁丝代替保险丝,不能在电流过大时自动切断电路,达不到短路保护的目的,故B错误;安装避雷针的目的是发生雷电时,放电电流通过它流入大地,故制作避雷针的材料应当用导体,故C错误;因用电引起火灾,首先应切断电源,如果有人触电,再采取救人措施,故D正确。2.(双选)下列做法符合安全用电规范的是( )A.插拔电器插头前,先把湿手擦干B.把多个大功率电器插在同一个插线板上C.发现电线裸露后,立即请专业人员更换电线D.移动用电设备时可以不断开电源AC【解析】 用湿手插拔电器插头,很容易发生触电事故,所以插拔电器插头前,先把湿手擦干,A正确;家庭电路中把多个大功率电器插在同一个插线板上,则会使电路中电流过大,而引起火灾,B错误;电线裸露在外,若有电时,容易发生触电事故,所以发现电线裸露后,立即请专业人员更换电线,C正确;移动用电设备时为防止漏电,发生触电事故,故要先断开电源,D错误。3.人们使用两脚插头台灯时,往往会随意插入两孔插座中。如图所示,某同学将台灯(图乙)的两插头插入家庭电路两孔插座(图甲)CD中(图丙是台灯的电路图,AB表示台灯的两插头),连接情况是A与C、B与D孔连接,闭合台灯开关S1,发现台灯L1不亮,电路中开关及导线良好,用试电笔测M点,氖管不发光,再测N点,试电笔发光,则台灯L1出现了什么故障 这种插入法,在断开开关S1情况下,接触台灯接点N时会不会触电 【答案】 断路 会触电【解析】 电路中开关及导线良好,B和D孔连,则灯泡连在火线上,用试电笔测M点时,氖管不发光,测N点时,试电笔发光,说明灯泡发生断路。而接触台灯接点N时,由于N与火线连接,会触电。感谢观看 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第4章 第4节 科学用电.docx 第4章 第4节 科学用电.pptx