19.2家庭电路中电流过大的原因 同步提优 2021-2022学年人教版九年级物理全一册（含解析）

第2节　家庭电路中电流过大的原因
1　家用电器的总功率对家庭电路的影响　　　　　　　
1.[2020·莱芜] 随着人们生活水平的提高,很多家庭添置了大功率用电器。由于家庭电路改造的滞后,有时会出现如图19-2-1所示的现象。图中,甲处是电源插排的电源线,乙处是微波炉的电源线,丙处是电熨斗的电源线,丁处是转接插座,其上连接了电熨斗、电炉和电视机,这四处中最容易因为电流过大引起火灾的是 (　　)
A.甲处 B.乙处
C.丙处 D.丁处
2.图是常用的带有多个插孔的插排。小明家插排的指示灯已经损坏,但闭合开关后插孔上连接的用电器仍可以正常工作。某天小明家装修时将切割机的插头插入插排,切割机工作时,家中的空气开关出现了“跳闸”现象。则下列说法中正确的是 (　　)
A.插排上的插孔与指示灯是串联关系 B.“跳闸”的原因一定是电路发生了断路
C.“跳闸”的原因一定是电路发生了短路 D.“跳闸”的原因可能是电路总功率过大
3.用电高峰时期,家里的白炽灯比正常发光时要暗一些。这是因为在用电高峰时 (　　)
A.并联用电器增多,电路的总电阻增大
B.并联用电器增多,电路的总电流减小
C.并联用电器增多,家用电器的实际功率减小
D.并联用电器增多,家用电器的额定功率减小
4.暑期持续的“桑拿天”,居民家里的空调、电扇都闲不住,导致电路火灾时有发生。调查发现,起火原因如出一辙:电线超负荷使电线内的金属导线发热引燃了外面的绝缘皮。请回答:
(1)“超负荷”是指电路中的　　　　(选填“电流”或“电阻”)过大。
(2)火灾发生的理论依据是　　　　　　　　　(填物理定律)。
(3)请你提出一条预防这种火灾发生可以采取的措施:　 　　　　　　　　　　　　　　。
2　短路对家庭电路的影响　　　　　　　
5.[2020·益阳] 如图所示的甲、乙两个电路,闭合开关后都会使得保险丝熔断。关于保险丝熔断的原因,下列说法正确的是 (　　)
A.图甲是由于灯泡短路 B.图甲是由于灯泡断路
C.图乙是由于电路总电阻太大,总功率太大 D.图乙是由于电路总电阻太小,总功率太小
6.(多选)在家庭电路中,可能造成电源短路的是(　　)
A.几个用电器同时使用
B.家用电器的电源线绝缘皮老化或破损
C.用湿手触摸开关
D.不小心使插座两孔中的金属部分连通
7.[2021·武威] 小林像往常一样将台灯的插头插入书房插座,闭合台灯开关时,家里空气开关跳闸,你认为小林家发生短路的部位最有可能的是 (　　)
A.书房插座B.台灯插头C.台灯灯座D.台灯开关
8.家庭电路中有时会出现这样的现象:原来各用电器都在正常工作,当把手机充电器的插头插入插座时,家里所有的用电器都停止了工作,其原因可能是(　　)
A.这个插座的火线和零线原来就相接触形成了短路
B.插头与这个插座接触不良形成了断路
C.插头插入这个插座时,导致火线和零线相接触形成了短路
D.同时工作的用电器过多,导致干路电流过大,空气开关跳闸
3　保险丝的作用　　　　　　　
9.关于家庭电路中的保险丝,下列说法错误的是 (　　)
A.保险丝的熔点较低、电阻较大
B.当电流过大时,保险丝能自动切断电路
C.不能用铜丝代替保险丝
D.保险丝不能用带有保险装置的空气开关代替
10.根据表中所提供的数据,可以确定适合制作保险丝的是 (　　)
金属 铅 铜 铁 钨
长1 m、横截面积1 mm2的 导线在20 ℃时的电阻/Ω 0.206 0.017 0.096 0.053
在标准大气压下的熔点/℃ 328 1083 1535 3410
A.铅B.铜C.铁D.钨
11.[2021·烟台] 为了防止电流过大将用电器核心部件烧毁,很多用电器都装有保险管,如图甲所示,乙、丙两图分别是两个保险管的截面图,若两管内保险丝的材料相同,长度相同,粗细不同,则两图中　　　　保险丝的电阻大,当乙、丙两保险管通过相同的电流时,　　　　保险丝的热功率大,　　　　保险丝更容易熔断。(均选填“乙”或“丙”)
12.为了保证家庭电路的安全,现在人们都在家庭电路的干路上安装空气开关,空气开关不但起到开关的作用,而且可以起到保险装置的作用,保险装置的作用是在家庭电路　　　　　　时,自动切断电路,从而保护电路安全。某同学家中所装的空气开关的额定电流为10.00 A,他家中有150 W的电视机一台,100 W的计算机一台,150 W的电冰箱一台,40 W的日光灯
4盏,1600 W的电磁炉一个,这些用电器　　　　(选填“能”或“不能”)同时使用。
13.如图所示的实验装置是保险丝作用演示器,它是一个由三盏灯组成的并联电路,电源电压保持不变。在实验过程中,如果将C、D两点间接入的保险丝更换为铜丝,干路总开关闭合,当三盏灯全部接入电路一段时间后,接在A、B两点间的镍铬合金丝的绝缘外皮就会燃烧起来。请你利用所学知识回答:
(1)在家庭电路中,铜丝　　　　(选填“可以”或“不可以”)替代保险丝,保护电路。
(2)简要分析镍铬合金丝的外皮燃烧的原因。
14.目前研制的超导限流器,在电流小于某值时,其电阻为零;电流大于某值时,其电阻为一定值。将超导限流器接入电路中,当电流突然变大到大于某一值时,超导限流器瞬间具有一定阻值,保护整个电路。如图甲所示是某种超导限流器的电阻阻值随电流变化的关系图象。如图乙所示,将该超导限流器和用电器M串联后接在电压为5×104 V的高压电源上。求:
(1)当电路中的电流为30 A时,用电器M消耗的电功率。
(2)当用电器M短路后,该超导限流器能够保护这个电路,R不能大于某一值,这个值是多大。
第2节　家庭电路中电流过大的原因
1.A　 引起家庭电路电流过大的原因有两个:短路和用电器的总功率过大;由于家庭电路是并联电路,所以干路中的电流要大于支路的电流,即干路中的电流是最大的,最容易因为电流过大引起火灾的位置在干路中,根据图可知,甲在干路中,故是甲处。
2.D　 由题意可知,指示灯损坏,开关闭合时插孔也能正常通电,说明插孔与指示灯互不影响,因此它们之间是并联的,故A错误;如果电路断路,电路中不会有电流,家中的空气开关也不会出现“跳闸”现象,故B错误; “跳闸”的原因是电路中电流过大,电流过大的原因可能是电路发生了短路,也可能是电路的总功率过大,故C错误,D正确。
3.C　 家庭电路中并联的用电器越多,总电阻越小,总电流越大,故A、B两项错误;干路中的电流增大,根据U=IR可知导线分担的电压就会增大,导致用电器两端的实际电压降低,用电器的实际功率减小,因此用电高峰时期,家里的白炽灯比正常发光时要暗一些,故C项正确;家用电器的额定功率是用电器的性能指标,它是不会改变的,故D项错误。
4.(1)电流　(2)焦耳定律　
(3)尽量不要同时使用多个大功率用电器
5.A　 图甲中,闭合开关,电流从火线经保险丝、金属丝回到零线,造成灯泡短路,灯泡中没有电流通过,不发光,电路短路,电路中电流过大,保险丝烧断,故A正确、B错误。图乙中,各用电器是并联的,同时工作的用电器越多,干路总电阻越小,总功率越大,干路总电流越大,所以各开关都闭合时,保险丝会因为总电流过大而熔断,故C、D错误。
6.BD　 几个用电器同时使用是很正常的,不会造成电源短路,故A错误;家用电器的电源线绝缘皮老化或破损时,容易使火线和零线直接相连,造成电源短路,故B正确;需要特别注意的是,用湿手触摸开关,手上的水进入开关后可能造成开关短路,对人有巨大威胁,这是因为水将人和电路连通,此时人有触电的危险,但这种情况并不会造成电源短路,故C错误;插座的两孔分别连接火线和零线,因此将两孔中的金属部分连通会造成电源短路,故D正确。
7.C　 若插座处原来短路,则在插入台灯之前,空气开关就已经跳闸了,故A错误;若台灯的插头处短路,则在台灯插头插入插座时,电路就会出现短路,而不会等到闭合台灯开关时才跳闸,故B错误;若灯座发生短路,则在台灯插头插入插座,并且闭合台灯开关时,电路出现短路,空气开关跳闸,故C正确;若开关发生短路,则电路是接通的,空气开关不会跳闸,故D错误。
8.C　 因为原来各用电器都在正常工作,所以这个插座原来是正常的,故A错误;若插头与这个插座接触不良形成了断路,结果是充电器不工作,不会影响其他用电器,故B错误;若插头插入这个插座时,导致火线和零线相接触形成了短路,则空气开关跳闸,切断电路,造成家里所有用电器都停止工作,故C正确;充电器的电功率很小,不会导致干路电流过大,故D错误。
9.D　 根据焦耳定律可知保险丝应由电阻大、熔点低的材料制成,故A项说法正确;保险丝的作用是当电流过大时,保险丝能自动切断电路,故B说法正确;铜丝的电阻率小、熔点高,用铜丝代替保险丝,不能在电流过大时,自动切断电路,故C说法正确;带有保险装置的空气开关能在电流过大时,自动切断电路,所以能用带有保险装置的空气开关代替保险丝,故D说法错误。
10.A　 当电路中有过大电流通过时,保险丝发热,温度快速升高到熔点,保险丝自动熔断,切断电路。根据焦耳定律Q=I2Rt可知:电流相同时,电阻越大,产生的热量越多;所以电流达到一定值时,电阻值大的电阻产生的热量多。为了在电流过大时尽快使保险丝熔断而断开电路,则保险丝的熔点低一些才能缩短时间。因此比较数据可知:电阻率大、熔点低的材料是铅,则保险丝应由铅制成。
11.丙　丙　丙　 两管内保险丝的材料相同,长度相同,粗细不同,此时越细的保险丝,其电阻越大,即丙保险丝的电阻大;当乙、丙两保险管通过相同的电流时,根据P=I2R可知,丙保险丝的热功率大,相同时间内,根据Q=I2Rt可知,丙保险丝产生的热量多,更容易熔断。
12.电流过大　能　 保险装置的作用是在电路中电流过大时能自动切断电路,起到保护作用;保险丝允许接入用电器的最大功率:P=UI=220 V×10.00 A=2200 W,他家中用电器的总功率:P总=150 W+100 W+150 W+40 W×4+1600 W=2160 W13.(1)不可以
(2)根据公式I=,因为U不变,当三盏灯全部接入电路时,P增大,所以I增大;根据焦耳定律Q=I2Rt,镍铬合金丝的电阻R不变,通过它的电流增大,所以单位时间内电流通过镍铬合金丝产生的热量明显增多,镍铬合金丝的外皮温度升高而燃烧。
14.(1)由图甲可知,电路中电流I1=30 A时,超导限流器的电阻为零,用电器M两端电压等于电源电压,用电器M消耗的电功率为P=UI1=5×104 V×30 A=1.5×106 W。
(2)M短路时,限流器两端电压等于电源电压,为保护电路,限流电阻的阻值不能为零,电路中的电流最小为50 A,所以限流电阻的阻值最大为R0===1000 Ω。