六、安全用电
一、能力提升
1.如图13-6-2所示的做法符合安全原则的是( )。
图13-6-2
2.(2021·四川成都中考)关于家庭电路和安全用电,下列说法正确的是( )。
A.家庭电路中,各种用电器都是串联的
B.空气开关跳闸后,只需重新闭合即可
C.使用试电笔时,手不要接触笔尾金属体
D.家用电器的金属外壳要接地,防止触电
3.如图13-6-3是家庭电路中的某一部分,电工师傅按下面的顺序进行检测:①闭合S1,灯L1亮;②断开S1,闭合S2,灯L2不亮;③再用试电笔测a、b、c、d四个接线点,发现只有在c点氖管不发光。若电路中只有一处故障,则是( )。
图13-6-3
A.灯L2短路
B.灯L2所在支路断路
C.c、d两点间断路
D.c点左侧的零线断路
4.在使用试电笔时手必须接触 (选填“笔尖”或“笔尾”)金属体。如图13-6-4所示的电路,开关闭合后,灯不亮,用试电笔接触A、B、C三点,氖管均发光,接触D点氖管不发光,则故障可能是 。
图13-6-4
5.家庭电路中短路或超负荷运行很容易引发火灾,为了避免此类事故的发生,家庭电路中必须安装 ;如果家用电器内部导线的绝缘皮破损,人体接触家用电器金属外壳时容易发生触电事故,为防止此类事故的发生,家用电器的金属外壳应该 。
6.结合下列图片,说说安全用电常识和触电急救的措施。
图13-6-5
(1)安全用电常识(说出一点即可) 。
(2)触电急救措施(说出一条即可) 。
二、探究创新
7.阅读下面的短文,回答后面的问题。
张阳聪明好学,喜欢做实验,是班里的物理实验“小专家”,可就是有一个缺点,做事粗心大意。
一天,张阳在家里做实验急需一些导线,但是手头没有。一抬头,看见天花板上垂着一段废弃的灯线。他爬上写字台,用电工钳剪断了两根灯线,与此同时,只听“啪”的一声,闪出一团耀眼的火花。张阳惊恐万分,急忙跳到地上。等他镇静下来,按了一下电灯的开关,发现灯泡不亮,原来家中所有的用电器都不能工作了。张阳想:这下坏了,等会儿爸爸回来,又要挨训了,必须想办法尽快恢复供电。找电工是来不及了,他拿出试电笔,测试了插座的插孔,奇怪:测试两个插孔氖管都发光!“咦,有电呀!”张阳转念一想,断开闸刀开关,打开熔断器,原来熔丝断了一根!他找了半天也没找到备用的熔丝,干脆用一段铜导线代替熔丝装到熔断器里。一合闸刀,嘿,灯泡亮了!张阳满意地笑了。
(1)张阳冒失地剪电线,剪出了“一团火花”,剪得家中停了电(可千万别学他啊!),你能解释这种现象吗
(2)为什么“测试(插座的)两个插孔氖管都发光”,而电灯却不亮呢
(3)文中哪些地方不符合安全用电要求 请列举出来。
六、安全用电
知能演练·提升
1.D 2.D
3.C 闭合S1,灯L1亮,电路中有电流,说明电路为通路,从保险丝→a→S1→L1→c以及c点左侧的零线都没有断路,故D错误;断开S1,闭合S2,灯L2不亮,若灯L2短路,电路的电流会很大,将保险丝烧断,a、b两个接线点上,试电笔的氖管都不会发光,故A错误;若灯L2所在支路断路,d点氖管不发光,故B错误;若c、d两点间断路,灯泡L2与零线不能构成闭合电路,电路中没有电流,灯泡不会发光,但d点会通过灯泡L2与火线间接相连,试电笔的氖管会发光,故C正确。
4.解析 使用试电笔时,手要接触试电笔尾部的金属体,笔尖接触电线,如果氖管发光,表示接触的是火线;开关闭合后,灯不亮,用试电笔测试A、B、C三点,氖管都发光,这说明从火线到A、B、C点之间的电路都是完好的,没有断路;而试电笔测试D点时,氖管不发光,这说明C点到D点之间的导线出现断路。
答案 笔尾 C、D间断路
5.解析 当电路短路时,电路中的电流就会很大,所以家庭电路中必须安装能起到自动断开电源作用的空气开关(或熔断器、触电保护器、熔丝等);如果家用电器内部导线的绝缘皮破损,人体接触家用电器金属外壳时容易发生触电事故,如果外壳接地,地线把人体短路,不会发生触电事故;所以为防止此类事故的发生,家用电器的金属外壳应该接地。
答案 空气开关(或熔断器、触电保护器、熔丝等) 接地
6.解析 潮湿的衣服、人体都是导体,在电线上晒衣服,当人接触衣服时,会造成触电事故。如果发现有人触电,要立即断开开关或用绝缘体将电线从人体上挑开,再实施抢救,如果用手直接去拉接触火线的人,会造成救护者触电。
答案 (1)不准在电线上晾衣服
(2)发现有人触电时应立即切断电源
7.解析 张阳在剪导线时,使火线和零线连在了一起,造成短路,熔丝熔断。用试电笔测试时,发现不管测试火线还是零线,氖管都发光,说明零线上的熔丝烧断。文中一些不符合安全用电的现象和做法,通过仔细阅读短文,不难发现。
答案 (1)两根废弃的灯线,一根是火线,一根是零线,张阳剪时,火线与零线通过电工钳相接触造成短路,电流很大,于是出现火花,同时熔丝烧断,家中停电。
(2)熔断器里串联在零线上的熔丝烧断了。
(3)天花板上垂着废弃的灯线;用电工钳剪带电的灯线;检修电路要请电工,张阳不应盲目动手;用铜导线代替熔丝。三、学生实验:探究——小灯泡的电功率
一、能力提升
1.如图13-3-4是测定小灯泡电功率的实验电路,电路连接正确后闭合开关,发现灯不亮,电流表指针稍有偏转,电压表指针几乎不动,产生这一现象的原因可能是( )。
图13-3-4
A.灯泡断路
B.滑动变阻器短路
C.灯丝电阻值过大
D.滑动变阻器连入电路的阻值过大
2.在测定小灯泡额定功率的实验中,当用手移动变阻器滑片时,眼睛应观察( )。
A.灯泡的发光情况 B.变阻器滑片的位置
C.电压表的示数 D.电流表的示数
3.利用如图13-3-5所示的装置测量小灯泡的电功率,电源电压恒定不变,小灯泡上标有“3.8 V”字样。如果闭合开关,实验操作过程中出现了以下几种情况,分析错误的是( )。
图13-3-5
A.无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡不亮,电压表的示数几乎等于电源电压,电流表几乎无示数,原因可能是小灯泡断路
B.无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡很暗且亮度不变,原因是滑动变阻器同时接入两个下接线柱
C.当小灯泡的实际电压为2.5 V时,要测量小灯泡的额定功率,需将滑片向左移动
D.电压表无示数,小灯泡不亮,可能是小灯泡短路
4.小明同学想要研究小灯泡的电功率大小与电压、电流的关系。他选用了额定电压相同、额定功率相差较大的两个小灯泡。他所设计的电路图中有一幅如图13-3-6所示,图中两个小灯泡 相等,目的是研究小灯泡的电功率与 的关系。
图13-3-6
5.探究小灯泡电功率的实验电路如图13-3-7甲所示,实验中选择额定电压为2.5 V的小灯泡,调节滑动变阻器滑片的过程中发现小灯泡亮度变化,这是由 变化引起的。实验得到小灯泡的U-I图像如图13-3-7乙,则小灯泡的额定功率是 W。
图13-3-7
6.在探究小灯泡的电功率与哪些因素有关的实验中,小组同学猜想小灯泡的电功率可能与电压、电流有关,于是他们设计了如图13-3-8所示的三个电路图。
图13-3-8
(1)你认为图13-3-8 电路可以研究小灯泡的电功率与电压的关系,理由是 。
(2)小组同学经过分析讨论,选择正确的电路进行实验,得出了小灯泡的电功率与电压关系的正确实验结论。支持该结论的实验现象是 。
7.在测量小灯泡额定功率的实验中,选用小灯泡的额定电压为2.5 V,阻值约为10 Ω,现有规格分别为“10 Ω 2 A”和“50 Ω 1 A”的滑动变阻器,电源电压为6 V。
图13-3-9
(1)本实验应选择规格为“ ”的滑动变阻器。
(2)分组实验中,某组同学连接成图13-3-9甲所示的电路,试触时发现电压表的指针 。
A.偏向没有刻度的一侧
B.不偏转
C.偏向满刻度一侧
(3)在图13-3-9甲中标记错误,用笔画线代替导线,画出正确接法。
(4)排除故障后,闭合开关,发现此时灯泡不亮且电压表示数很小;为判断是否还有故障,接下来应 ,观察灯泡是否发光、电压表示数是否变化。
(5)实验中进行多次测量,当小灯泡正常发光时,电流表示数如图13-3-9乙所示,为 A,小灯泡的额定功率为 W;实验中多次测量的目的是 。
(6)实验完成后,某同学利用现有器材重新组装如图13-3-9丙所示的电路,可以探究的问题有 。
二、探究创新
8.实验室购买了一批规格为“2.5 V 0.75 W”的小灯泡,某同学在利用其中一只小灯泡做测量电功率的实验时,得到了如下一组数据。
表13-2
次数 第一次 第二次 第三次
电压/V 3 2.5 2
电流/A 0.44 0.4 0.34
(1)分析这组数据,你认为该小灯泡是否合格: ,原因是 。
(2)假如生产这种小灯泡钨丝的粗细是一定的,则这个小灯泡内钨丝的长度与合格产品相比是长了还是短了: ,原因是 。用这只小灯泡做实验时,容易出现的故障是 。
9.小聪同学做测量小灯泡的电功率的实验,所用器材有电压恒为6 V的电源,额定电压为2.5 V的小灯泡以及符合实验要求的电表、开关和导线,图13-3-10甲是小聪没连接完整的电路。
图13-3-10
(1)请你用笔画线代替导线,将图13-3-10甲的电路连接完整。
(2)小聪同学连接电路后闭合开关,移动滑动变阻器滑片,发现小灯泡始终不亮,电压表指针明显偏转,电流表指针无偏转,故障可能是 。
A.小灯泡短路 B.小灯泡断路
C.滑动变阻器短路 D.滑动变阻器断路
(3)小聪同学纠正错误后闭合开关,移动滑动变阻器滑片,使小灯泡正常发光,电流表示数如图13-3-10乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
(4)老师告诉小聪,与小灯泡的电阻相比较,电流表的电阻非常小,电压表的电阻非常大,由于电流表、电压表电阻的影响,测量后计算出的电功率值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
三、学生实验:探究——小灯泡的电功率
知能演练·提升
1.D 本题可采用排除法,若灯泡断路,则电流表应无示数,故A错误;若滑动变阻器短路,则电流表、电压表都应有示数,故B错误;若灯丝电阻过大,电压表应有示数,故C错误;当滑动变阻器连入电路的阻值过大时,则通过灯泡的电流很小,它两端分的电压也很小,故D正确。
2.C 测定小灯泡额定功率实验是调节滑动变阻器使灯泡两端的实际电压为额定电压,再读出此时的电流值,利用公式P=UI计算出额定功率。操作时手移动滑动变阻器,眼睛应观察电压表,直到电压表示数为额定电压。
3.C 无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡不亮,电流表几乎无示数,则电路可能断路;电压表的示数几乎等于电源电压,说明电压表与电源连通,原因是小灯泡断路,故A正确。无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡很暗且亮度不变,则电路的电流很小,滑动变阻器没有了变阻的作用,故原因是滑动变阻器同时接入两个下接线柱,故B正确。小灯泡在额定电压下正常发光,实际电压2.5 V小于小灯泡的额定电压3.8 V,应增大小灯泡两端的电压,根据串联电路电压的规律,应减小滑动变阻器两端的电压,由分压原理,应减小滑动变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片向右移动,故C错误。电压表无示数,小灯泡不亮,若电流表有示数,可能是小灯泡短路;若电流表无示数,则可能是整个电路断路,故D正确。
4.解析 电功率的大小与电压大小和电流大小有关,要研究与它们的关系,必须保持其中的一个量不变,让另一个量发生变化,从而确定电功率与这个量的关系。从题图中可以看出,两灯泡并联在电路中,故两灯泡两端的电压相等,而通过两灯泡的电流不同,所以研究的是小灯泡的电功率与电流的关系。
答案 两端电压(或电压) 电流
5.解析 小灯泡与变阻器串联,调节滑动变阻器滑片的过程中,电路中的电流变化,根据P=I2R,小灯泡的实际功率变化,小灯泡的亮度发生变化。
由题图乙知,当小灯泡的电压为2.5 V时,电流为0.3 A,小灯泡的额定功率P=UI=2.5 V×0.3 A=0.75 W。
答案 小灯泡实际功率 0.75
6.解析 (1)研究小灯泡的电功率与电压的关系,要控制电流相等,因串联电路各处的电流相等,故题图乙电路可以研究小灯泡的电功率与电压的关系。
(2)灯的亮度由灯的实际功率决定,电压表示数大的灯泡更亮一些,说明其功率更大一些。
答案 (1)乙 乙是串联电路,能控制电流相等
(2)电压表示数大的灯泡比示数小的灯泡亮
7.解析 (1)选用小灯泡的额定电压为2.5 V,阻值约为10 Ω,由欧姆定律,小灯泡的额定电流约为I==0.25 A<1 A,根据串联电路电压的规律,此时滑动变阻器两端的电压U滑=U-UL=6 V-2.5 V=3.5 V,由欧姆定律I=,滑动变阻器连入电路的电阻R滑==14 Ω,故选择规格为“50 Ω 1 A”的滑动变阻器。
(2)题图甲中,电压表的正负接线柱接反了,所以指针反向偏转,选A。
图D-13-1
(3)原电路中,电流从电压表负接线柱流入了,电压表与滑动变阻器并联是错误的,电压表应与灯并联,电流应从电压表正接线柱流入,负接线柱流出,如图D-13-1所示。
(4)闭合开关,发现此时灯泡不亮且电压表示数很小,说明通过灯的电流很小,因闭合开关前滑动变阻器滑片在阻值最大端,所以应减小滑动变阻器的阻值,若小灯泡变亮且电压表示数变大,则无其他故障。
(5)电流表选用小量程,由题图乙可知电流表的分度值为0.02 A,读数为0.24 A,则小灯泡的额定功率P额=U额I额=2.5 V×0.24 A=0.6 W,小灯泡在不同电压下实际功率不同,多次实验可以得出小灯泡的实际功率与电压的关系。
(6)可以用电压表分别测量电源电压、R1两端电压、R2两端电压,用电流表测出电路中的电流,由欧姆定律得出串联电路的总电阻与各串联电阻之间的关系。
答案 (1)50 Ω 1 A (2)A (3)见解析图 (4)向左移动滑动变阻器的滑片 (5)0.24 0.6 探究小灯泡的实际功率与电压的关系 (6)串联电路的总电阻与各串联电阻之间的关系
8.解析 (1)小灯泡的实际功率P=UI=2.5 V×0.4 A=1 W≠0.75 W,小灯泡不合格。(2)由R=可知,在电压一定时,电功率越大的,电阻越小。所以这个小灯泡内钨丝长度比合格产品要短,同样条件下,容易烧坏。
答案 (1)不合格 在额定电压下(或电压是2.5 V时),灯泡的功率不等于(或大于)额定功率 (2)短了 在电压一定的条件下,电阻越小,电功率越大 灯泡烧坏
9.解析 (1)测量小灯泡的电功率的实验中,电压表应与小灯泡并联测其两端电压,灯泡的额定电压为2.5 V,所以电压表应选用0~3 V量程,实物连接如图D-13-2所示。
图D-13-2
(2)若小灯泡短路,电路是通路,电流表会有示数,电压表无示数,A不符合题意;若小灯泡断路,电压表被串联入电路中,小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,B符合题意;若滑动变阻器短路,电路仍是通路,灯泡发光,电流表有示数,电压表有示数,C不符合题意;若滑动变阻器断路,整个电路断路,则小灯泡不亮,电流表无示数,电压表无示数,D不符合题意。
(3)小灯泡正常发光时电压等于额定电压2.5 V,由题图乙知,电流表使用0~0.6 A量程,分度值为0.02 A,读数为0.28 A,小灯泡的额定功率P=UI=2.5 V×0.28 A=0.7 W。
(4)由题图甲知,电压表并联在灯泡两端,所测电压准确,电流表测的是灯泡和电压表的电流之和,故所测电流偏大,由P=UI可知所测灯泡的电功率偏大。
答案 (1)见解析图 (2)B (3)0.7 (4)偏大四、电流的热效应
一、能力提升
图13-4-2
1.用同种材料制成两段长度相等、横截面积不同的圆柱形导体,甲比乙的横截面积大,如图13-4-2所示。将它们串联在电路中,通电一段时间后,比较甲、乙两导体升高的温度,正确的是( )。
A.甲导体的温度升高得多
B.乙导体的温度升高得多
C.甲、乙两导体升高的温度相同
D.条件不足,无法判断
2.李明家购买了一个电热水器,使用时发现通电较短时间,其电源线就很热,甚至能闻到很浓的橡胶的焦味,于是李明决定用他学过的物理知识向消费者协会投诉,物理原因是( )。
A.导线太细 B.导线太粗
C.导线太短 D.电压太高
3.当温度下降到很低时,导体电阻会突然消失,这种现象称为超导。假如白炽灯灯丝、电动机内线圈、电饭锅的发热板、电熨斗发热电阻都用超导材料制作,则下列说法正确的是( )。
A.白炽灯仍发光
B.电动机运转且效率比原来更高
C.电饭锅仍能煮饭
D.电熨斗仍能熨衣服
4.小明在探究某个科学问题时,把阻值恒定为R1、R2(R1=R2)的两段电热丝分别放在两个完全相同的烧瓶中,烧瓶中分别盛有质量和初温均相同的两种不同液体,并连接成如图13-4-3所示的实验电路,实验中所用温度计完全相同。则下列说法正确的是( )。
图13-4-3
A.该装置可用来探究物质的吸热能力跟物体的种类是否有关
B.该装置可用来探究物质的吸热能力跟物体的质量是否有关
C.该装置可用来探究电流通过导体产生热量跟导体的电阻是否有关
D.该装置可用来探究电流通过导体产生热量跟导体中的电流是否有关
5.(2021·云南中考)将规格都是“220 V 150 W”的一台电风扇、一台电视机和一只电烙铁分别接入家庭电路中,正常工作相同时间,以下说法正确的是( )。
A.三个用电器均能将电能全部转化为内能
B.根据R=可计算出三个用电器的电阻相等
C.三个用电器消耗的电能一样多
D.三个用电器产生的热量相等
6.一根电热丝通过的电流是4 A时,1 min内能放出 8×106 J的热量,当把通过它的电流增加1 A时,它在1 min内放出的热量是 J。
7.如图13-4-4是电饭锅内部简化电路图,已知R0=55 Ω,R1=1 045 Ω,当S断开时,电饭锅正常工作,电路中的电流是 A;当S闭合时,通电 1 min 产生的热量是 J。
图13-4-4
8.如图13-4-5是某电动汽车动力系统示意图。汽车行驶时,通过改变滑动变阻器的阻值来调节电动机转速,从而改变行驶速度。当汽车速度最大时,电压表的示数为180 V,电流表的示数为15 A,此时电动机消耗的功率为 W。若电动机的内阻为0.4 Ω,则电动机内阻的发热功率为 W。
图13-4-5
9.如图13-4-6所示,甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气,U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。现用该装置探究电热与电流的关系,则乙容器中的电阻丝R2= Ω。通电一定时间,观察到 (选填“甲”或“乙”)容器U形管的液面高度差较大,R1与R2产生的热量之比为 。
图13-4-6
二、探究创新
10.用如图13-4-7甲所示的装置探究电流通过导体产生的热量与电流的关系,相同烧瓶内装满了煤油。
图13-4-7
(1)烧瓶中装入的煤油是 (选填“导体”或“绝缘体”)。
(2)请根据实物电路,在图13-4-7虚线框乙内画出对应的电路图。
(3)为达到实验目的,选用的两电阻丝R1与R2的阻值应 ,通过R1的电流 通过R2的电流。
(4)通电一段时间后,R2所在烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大,说明 。
(5)小红用如图13-4-7丙所示的装置,进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”,经多次实验测量,收集实验数据,绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流的关系图像。根据焦耳定律可知,图13-4-7丁中能正确反映h-I关系的是 。
四、电流的热效应
知能演练·提升
1.B 根据电阻大小的决定因素,由于甲、乙两段导体材料相同、长度相等,所以横截面积越大的电阻越小,也就是说甲的电阻比乙小。在串联电路中,电流相等,根据焦耳定律 Q=I2Rt,相同时间内电阻越大的产生的热量越多,即乙产生的热量多,且乙的质量小于甲的质量,因此乙导体的温度升高得多。
2.A 由P=I2R可知,电流一定时,导体的发热功率与电阻成正比,由于导线太细,电阻过大而发热,故选A。
3.B 白炽灯发光,电饭锅煮饭,电熨斗熨衣服都是利用电流的热效应来工作的,假如它们用超导材料制作,由于电阻为0,根据焦耳定律Q=I2Rt,它们都不能工作;而电动机工作时电能主要转化为机械能,由于电流的热效应,同时线圈发热,如果线圈电阻为0,则电能全部转化为机械能,减少了能量损耗。
4.A 根据题意,两个电阻串联,通过两电阻的电流、通电时间、电阻都相同,故两电阻产生的热量相同,两个烧瓶中的液体质量相同、初温相同、种类不同,可以根据温度计的示数来比较两种液体的吸热能力,故A正确,B、C、D错误。
5.C
6.解析 设电热丝电阻为R,当通以4 A的电流时,Q1=Rt,当通过电流增加1 A时Q2=Rt,所以,把Q1=8×106 J代入解得Q2=1.25×107 J。
答案 1.25×107
7.解析 当S接“1”时,R0与R1串联,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路中的电流I==0.2 A。
当S接“2”时,电路为R0的简单电路,则通电1 min产生的热量Q=I2Rt=t=×60 s=5.28×104 J。
答案 0.2 5.28×104
8.解析 根据公式P=UI得P=180 V×15 A=2 700 W,电流通过电动机线圈时的发热功率为P=I2R=(15 A)2×0.4 Ω=90 W。
答案 2 700 90
9.解析 由题图可知,右侧的两个电阻并联后再与左侧的电阻串联,用该装置探究电热与电流的关系,需要控制电阻相同,所以乙容器中的电阻丝R2=5 Ω;通电一定时间,在电阻相同时,通过甲的电流大,所以甲中电阻产生的热量多,观察到甲容器U形管的液面高度差较大;R1与R2的电阻和通电时间相同,通过R1的电流为通过R2的电流的2倍,则根据Q=I2Rt可知,R1与R2产生的热量之比为4∶1。
答案 5 甲 4∶1
10.解析 (1)烧瓶中装入的煤油是绝缘体。
图D-13-3
(2)实物图中,R与R1并联后与R2串联,根据实物电路,画出对应的电路图,如图D-13-3所示。
(3)探究电流通过导体产生的热量与电流的关系,要控制电阻相等,即选用的两电阻丝R1与R2的阻值应相等,根据并联电路电流的规律,通过R1的电流小于通过R2的电流。
(4)通电一段时间后,R2所在烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大,说明在电阻和通电时间相等时,电流越大产生的热量越多。
(5)根据转换法,煤油吸热越多,膨胀程度越大,液柱升高得越多,且膨胀程度与吸热多少成正比,根据焦耳定律可知,Q=I2Rt ①,其中Rt为常数,且Rt>0,由数学知识可知①式为Q关于I的抛物线,且开口向上,题图丁中能正确反映h-I关系的是A。
答案 (1)绝缘体 (2)见解析图 (3)相等 小于 (4)在电阻和通电时间相等时,电流越大产生的热量越多 (5)A五、家庭电路
一、能力提升
1.如图13-5-1所示,墙壁上线盒内有三根电线,其中红色为火线、蓝色为零线、黄绿色为地线,现将三孔插座与三根电线连接,接线情况正确的是( )。
图13-5-1
图13-5-2
2.(2021·四川乐山中考)下列家庭电路的连接图(图13-5-3)中,正确的是( )。
图13-5-3
3.夏天在家里打开空调时,发现室内的灯光变暗,关于这个现象,下列说法不正确的是(不考虑温度对电阻的影响)( )。
A.进户线中电流变大了
B.线路中热损耗变大了
C.线路中的电阻变大了
D.灯两端的电压变小了
4.某同学家室内的电灯均正常工作,当他把“220 V 8 W”的台灯插头插入插座后,闭合台灯开关,室内电灯全部熄灭,发生这一现象的原因可能是( )。
A.插座处短路 B.台灯插头处短路
C.台灯开关处短路 D.台灯灯头处短路
5.(2021·贵州毕节中考)如图13-5-4是常见的家庭电路。从图中发现:电灯与插座 (选填“串联”或“并联”)。开关安装在 (选填“火线”或“零线”)上。三孔插座的上方孔必须与 (选填“火线”“零线”或“地线”)接通。
图13-5-4
6.我国家庭电路的电压是 V。现在新建居民楼电路中的保险装置一般采用空气开关,空气开关安装在电能表的 (选填“前面”“后面”或“前后都可以”)。
7.如图13-5-5所示,A、B两个接线柱间是一段保险丝,C、D两个接线柱间是一段铜丝,它们的粗细和长度相同,向左移动变阻器的滑片,观察两段金属丝的变化。问题:
图13-5-5
(1)你观察到的现象是 。
(2)由这一现象你得到的启示: 。
8.电暖气接入电路时需用三孔插座,将用电部分连入电路的同时,也将金属外壳与 相连,它与其他家用电器间的连接方式为 。只将一个“220 V 800 W”的电暖气接入示数为03620的电能表所在的电路中,正常工作5 h,消耗电能 kW·h,此时电能表示数变为 。
二、探究创新
9.人们常用试电笔来辨别照明电路中的火线和零线。试电笔内串有一个电阻值很大的高值电阻,其电阻通常在1 MΩ以上。
(1)为什么要串联这个高值电阻呢
图13-5-6
(2)已知某试电笔内高值电阻的阻值为2.2 MΩ,某同学正在使用该试电笔测试照明电路的火线,如图13-5-6所示。请估算氖管发光时通过该同学身体的电流(人体电阻不计)。
五、家庭电路
知能演练·提升
1.C 插座是三孔插座,上面的一孔接入黄绿色地线,左孔接入蓝色零线,右孔接入红色火线。故正确的选项是C。
2.B 开关接在电灯和火线之间,电灯另一端接零线,选项A、C错误;三孔插座的接法:上孔接地线,左孔接零线,右孔接火线,选项D错误,B正确。
3.C 家庭电路中的用电器是并联的,并联的用电器越多,并联部分的电阻越小,所分的电压也越小,由于空调的电功率大,电阻小,当空调打开时,并联部分的电阻变小,并联部分的电压变小,灯泡两端电压变小,所以室内灯光变暗。C不正确。
4.D 从题意可判断,电路是发生了短路故障,由于插入台灯后,闭合台灯开关时,室内电灯才全部熄灭,所以排除插座和台灯插头处的短路,台灯的开关短路,它相当于开关闭合,不会导致电源短路,所以选D。
5.答案 并联 火线 地线
6.解析 我国家庭电路的电压是220 V;在家庭电路的进户布局中,电能表测家庭电路所消耗的电能,总开关一定要安装在电能表之后。
答案 220 后面
7.答案 (1)保险丝熔断,而铜丝没有熔断
(2)①当电流达到一定值时,保险丝具有自动切断电路的功能;②家庭电路中不能用铜丝代替保险丝
8.解析 使用三孔插座的目的是让用电器的金属外壳和大地相连,若外壳带了电,能够及时导入大地,防止触电事故的发生。根据电功的计算公式W=Pt=0.8 kW×5 h=4 kW·h,362.0 kW·h+4 kW·h=366.0 kW·h。
答案 大地 并联 4 03660
9.解析 (1)当通过人体的电流过大时,会造成对人体的伤害,串联一个高值电阻后,由欧姆定律可知,电路中的电流较小,不会对人体造成伤害。(2)照明电路电压U=220 V,高值电阻R=2.2 MΩ=2.2×106 Ω,估算氖管发光时通过该同学身体的电流I= A=1×10-4 A。
答案 (1)限制通过人体的电流
(2)1×10-4 A一、电能和电功
一、能力提升
1.普通白炽灯正常工作时消耗的电能有90%因发热而损失,而新型的LED(发光二极管)灯发光时几乎不发热,从而减少了电能的损失。下面有关普通白炽灯和LED灯工作过程的比较说法不正确的是( )。
A.普通白炽灯正常工作时消耗的电能转化为光能和热能
B.LED灯的发光原理是电能直接转化为光能
C.普通白炽灯正常工作时消耗的电能主要转化为光能
D.LED灯提高了电能转化为光能的效率,有利于节约能源
2.如图13-1-2分别是小英家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息可知,下列说法正确的是( )。
图13-1-2
A.小英家家庭电路中的干路电流不得超过10 A
B.小英家上个月消耗的电能为1 011 kW·h
C.电能表上指示灯闪烁320次,表示家庭电路消耗电能0.2 J
D.电能表上指示灯闪烁的次数越多,说明电路中消耗的电能越多
3.下列家用电器中,正常工作时,电能主要转化为机械能的是( )。
图13-1-3
4.电能表是测量用电器消耗电能的仪表,小华想检验他家电能表表盘上标注的每千瓦时的转数是否准确,于是,他将标有“220 V 3 A”的用电器单独接入电路中,当该用电器正常工作5 min后,电能表的转盘正好转了110 r,则该电能表每千瓦时的实际转数应是( )。
A.2 400 r B.2 000 r
C.1 500 r D.1 200 r
5.如图13-1-4所示的电路,电源电压不变,灯泡L标有“6 V 0.2 A”字样。当开关S1、S2均闭合时,灯泡L恰能正常发光,电流表示数为0.5 A。则:
图13-1-4
(1)电动机两端电压为 V,通过电动机的电流为 A。
(2)通电1 min电路消耗电能 J。
6.某品牌充电宝,上面标有电压为5 V,容量为12 000 mA·h。它充满电后,可以储存的电能是 J。在充电过程中,将电能转化为 能储存。
7.已知R1=4 Ω,R2=6 Ω,将它们串联后接入电压为10 V的电路中,总电阻为 Ω,R1、R2两端电压之比为 。通电1 min,电流通过电阻R2所做的功为 J。
8.在“探究影响电流做功多少的因素”实验中,同学们设计了如图13-1-5甲、乙所示两个电路:
图13-1-5
(1)本实验通过比较 来反映相同时间电流做功的多少。
(2)图13-1-5中所选用的灯泡L1和L2的规格应 。
(3)应该选择图13-1-5 所示的电路研究电流做功多少与电压大小的关系;两个小灯泡是 (选填“串联”或“并联”)的,这样连接是为了控制 相等。
(4)小明发现,按图13-1-5甲电路实验时L1比L2亮,同时观察到A1示数比A2大,这说明相同时间内 (选填“L1”或“L2”)的电功大,由此可得出的结论是 。接着他将这两个灯泡按图13-1-5乙连接好观察到 (选填“L1”或“L2”)更亮。
(5)对于“电流做功的多少可能与通电时间有关”的猜想,小明是否必须通过实验验证 你的看法是 (选填“不必”或“必须”),你的依据是 。
二、探究创新
9.如图13-1-6所示的电路中,定值电阻R1=40 Ω,R2=20 Ω,电压表示数为10 V。求:
图13-1-6
(1)通过R2的电流;
(2)通电300 s,电流通过R1所做的功。
一、电能和电功
知能演练·提升
1.C 普通白炽灯工作时,电能转化为热能和光能,使灯丝先发热后发光,普通白炽灯正常工作时消耗的电能主要转化为热能,而LED灯是直接将电能转化为光能,这样提高了转化效率,选项C不正确。
2.D 由题图知电能表允许通过的最大电流为40 A,因此小英家干路中的电流不得超过40 A,故A错误;小英家上月消耗的电能为5 647.8 kW·h-5 546.7 kW·h=101.1 kW·h,故B错误;指示灯闪烁320次表示消耗的电能W= kW·h=0.2 kW·h,故C错误;电能表上指示灯闪烁的次数越多,则电路中消耗的电能越多,故D正确。
3.A 在常见的家用电器中,电风扇主要把电能转化为机械能;而电水壶、电饭煲主要把电能转化为内能;电视机主要将电能转化为光能和声能。
4.B 该电能表5 min消耗的电能为W=UIt=220 V×3 A×5×60 s=0.055 kW·h,每千瓦时的转数为×110 r=2 000 r。
5.解析 (1)并联电路两端的电压等于电源电压,小灯泡正常发光,电压即为6 V;并联电路中,干路中的电流等于各支路电流之和,所以通过电动机的电流IM=I总-IL=0.5 A-0.2 A=0.3 A。(2)通电1 min电路消耗电能W=UIt=6 V×0.5 A×60 s=180 J。
答案 (1)6 0.3 (2)180
6.解析 该电池一次充满电后储存的电能W=UIt=5 V×12 000×10-3 A×3 600 s=2.16×105 J;电池的充电和供电是相反的过程,充电时是把电能转化为化学能,放电时是把化学能转化为电能。
答案 2.16×105 化学
7.解析 串联总电阻等于各串联电阻之和,所以总电阻为10 Ω,由欧姆定律可知,电压与电阻成正比,所以R1、R2两端电压之比为2∶3。通电1 min,电流通过电阻R2所做的功为W=I2Rt=×6 Ω×60 s=360 J。
答案 10 2∶3 360
8.解析 (1)闭合开关小灯泡发光,这一过程电流做了多少功,就有多少电能转化为内能和光能,实验中通过观察灯泡的亮度来判断相同时间电流做功的多少,利用了转换法。(2)实验中需要控制电流或电压不同,因此所选用的灯泡L1和L2的规格应不同。(3)研究电流做功多少与电压大小的关系,应控制电流大小和通电时间相同,使两灯两端的电压不同,根据串、并联电路的特点可知应使两个小灯泡串联,所以应选题图乙电路。(4)题图甲中两灯并联,由并联电路的电压特点可知U1=U2,A1示数比A2大,即I1>I2,根据W=UIt可知W1>W2,由此可得结论:电压和通电时间相等时,电流越大,电流做功越多;电压相等,由R=可知R1答案 (1)灯泡的亮度 (2)不同 (3)乙 串联 电流 (4)L1 电压和通电时间相等时,电流越大,电流做功越多 L2 (5)不必 对电路中的同一个灯泡,电压和通过的电流相同,根据生活经验可知,通电时间越长,灯泡消耗的电能越多
9.解析 (1)由题图可知,两电阻串联,电压表测R2两端的电压,
根据欧姆定律可得,通过R2的电流
I2==0.5 A。
(2)串联电路中各处的电流相等,则通过R1的电流I1=I2=0.5 A,
通电300 s,电流通过R1所做的功
W1=R1t=(0.5 A)2×40 Ω×300 s=3 000 J。
答案 (1)0.5 A (2)3 000 J
