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1.7电的安全使用
一、单选题
1.家用漏电保护器是在用电器发生漏电故障或人体触电时实施保护的设备。家庭电路漏电时,通过火线与零线的电流不相等,漏电保护器中有一特殊装置(在图中虚线框内,未画出)检测到这一差异后,便切断电源,起到保护作用,漏电保护器中还有试验电路,由一只开关S与电阻R组成,闭合开关S就能模拟漏电情形。如图所示,试验电路的连接符合要求的是( )
A. B.
C. D.
2.如图所示,一个带金属外壳的用电器,有甲乙丙三个触点(可接通或断开)。使用过程中,当人站在地上,身体一部分接触到金属外壳时,最有可能造成触电事故的是三个触点处于( )
A.触点甲:接通,触点乙:接通,触点丙:接通
B.触点甲:断开,触点乙:接通,触点丙:断开
C.触点甲:断开,触点乙:断开,触点丙:断开
D.触点甲:接通,触点乙:断开,触点丙:断开
二、填空题
3.新建的居民住宅大多安装了自动空气开关.其原理如图所示,当电路由于电流过大时,电磁铁P的磁性将变 (选填“强”或“弱”),吸引衔铁Q的力变大,使衔铁转动,闸刀在弹力作用下自动开启,切断电路,起到保险作用.某周末,文强同学在家开着空调看电视,妈妈打开电饭锅做饭时,家里的自动空气开关“跳闸”.则此时“跳闸”的原因最可能是 .
三、实验探究题
4.小明触摸电冰箱门时感到手“麻”,下表列出小明对造成手“麻”原因的四种猜想,
序号 猜想
A 火线断路
B 火、零线短接
C 火线与电冰箱的金属外壳接触
D 电冰箱的金属外壳接了地线
(1)你认为其中的 猜想是合理的(填写序号)。
(2)理由是 。
5.小明同学为了探究家庭电路中保险丝熔断的原因,做了如下实验。他用若干“12V,0.5A”的灯泡作为用电器,12V的铅蓄电池代替家庭照明电路的电源,电源的正极代替火线。在正极与用电器之间接入一段保险丝,在负极与用电器之间接入一块电流表(如图所示)。
(1)由于人体的安全电压大小是 ,小明实验时用的电源只有12V,所以可确保实验的安全性。
(2)小明依次在电路中接入几个小灯泡,当接入两个小灯泡时,灯泡可以正常地工作,此时电流表的示数为 A。当他再接入一个小灯泡时,发现保险丝熔断,此时电路中的电流变成0,该实验可以验证保险丝熔断原因是 。
(3)小明只让一个小灯泡工作,在C、D两点间接入一段导线,他发现保险丝会马上熔断,此时保险丝熔断的原因是 。
6.同学们学习了安全用电的知识后,想通过实验来认识电路中的短路会造成怎样的危害。
【设计实验】
目的:认识短路的危害
器材:低压电源(直流6伏)、开关、额定电流为1安的保险丝、额定电压为6伏的灯泡、导线、电流表(演示电流表,0~5安挡)
(1)【进行实验】a.如图,CD间接上一段保险丝,AB间接入电流表,其他部分按图所示连接好电路。
b.当开关闭合时,灯泡 (填“发光”或“不发光”),电流表 (填“有”或“无”)示数。
c.断开开关,在BD间接一根粗铜丝,当闭合开关的瞬间,你将会观察到
A. 电流表读数稳定不变,灯泡不亮
B. 电流表的指针无示数,保险丝不会熔断
C. 电流表读数稳定不变,灯泡正常发光
D. 电流表的指针迅速摆动较大的幅度,保险丝也随即熔断
(2)【分析论证】B、D间接入铜丝时,灯泡被短路。根据欧姆定律知道,闭合开关的瞬间,线路中的电流 ,通过保险丝和导线的电流 (填“超过”“等于”或“小于”)额定电流,保险丝因发热而熔断,而接入的铜丝却不易熔断,从而使用电器损坏或烧毁导线,严重的会引起 。
四、解答题
7.阅读短文,回答问题:
漏电保护器
根据安全用电要求,住户家里除了要安装防止电流过大的自动空气开关外,还必须安装如图所示的漏电保护器。其示意图如图甲所示,其内部结构相当于一个自动开关,正常情况下,住户家中没有电流流向地面,即图中I3为零,进户线中流入的电流I1和流出的电流I2相等,漏电保护器内部自动开关处于闭合状态。如果电路中某处发生漏电(漏电是指电流从墙体、人体、接地线或其他路径流向地面),即图中的I3不为零,就会造成I1和I2不相等,当I1和I2的差异达到一定值,保护器内部自动开关就会立即断开。排除漏电故障后,重新合闸即可恢复供电。为确保使用安全,漏电保护器上设置了试验按钮,需要每月试按一次,如果试验按钮按下漏电保护器无动作,说明漏电保护器需要更换。
(1)关于漏电保护器,下列说法正确的是 。
A.当电路发生短路时,漏电保护器会自动切断电路
B.人站在绝缘物上双手分别触摸火线与零线,漏电保护器不会切断电路
C.正常情况下家庭电路中火线中的电流大于零线中的电流
D.漏电保护器跳闸后按下试验按钮即可恢复供电
(2)如果发生漏电,漏电电流为I3,则I1、I2、I3大小关系的表达式为 。
(3)站在地面上的人体不小心接触了火线,如图乙所示,该人体的电阻为2000Ω,人与地面、电线等的接触电阻为3500Ω,此时流过人体的电流为 mA。
(4)由于安装人员的疏忽,在安装三孔插座时,误将连接零线和地线的孔接反,此时如果将洗衣机的三脚插头插入该插座,漏电保护器 (会/不会)断开,理由是 。
(5)漏电保护器的试验电路,由一只试验开关S与电阻R组成,闭合试验开关S就能模拟漏电情形,试验电路的连接符合要求的是 。
8.使用测电笔时,人体通过测电笔与火线相连,为什么没有触电事故发生呢?阅读下列资料,并在小组交流中给有疑惑的同学讲解其中的道理。
测电笔的结构如图所示,它由两个金属电极、氖管、弹簧和一个阻值为一百万欧姆的电阻——高电阻等组成。使用测电笔时,手要接触测电笔尾部的金属电极,使火线、测电笔、人体与大地构成一个回路,这时有微弱电流通过测电笔,因此氖管会发光。
9.小科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)如图甲所示,小科做饭时发现电饭锅用的是三脚插头,当插头插人插座时,“E"字插脚的作用是:把电饭锅的 和 线连在一起;
(2)如图乙所示,把开关(只控制灯泡)、灯泡、插座正确连线。
10.小科在家中发现了有多个三孔插座的插线板上却配有两孔插头(如图),他认为使用该插线板存在安全隐患;若该插线板同时接上大功率用电器(大功率用电器工作时电流较大),也存在安全隐患。请你加以分析。
11.阅读短文,回答问题:
漏电保护断路器
电给我们带来便利的同时也带来安全隐患,根据安全用电要求,现在,许多用户特别是新建楼房的电路中除了要安装防止电流过大的空气断路器(俗称“空气开关”)外,还必须安装如图甲所示的漏电保护断路器(俗称“漏电保护器”),它们通常安装在供电箱中。
家用漏电保护断路器是在用电器发生漏电故障或人因操作失误而触电时实施保护的设备,正常情况下,住户家中没有电流流向地面,即图乙中I3为零,进户线中流入的电流;I1和流出的电流I2相等。如果电路中某处发生漏电(漏电是指电流从墙体、人体、接地线或其他路径流向地面),即图中的I3不为零,就会造成I1和I2不相等,当I1和I2的差异达到一定值,漏电保护断路器便会迅速自动切断电路。排除漏电故障后,重新合闸即可恢复供电。为确保使用安全,漏电保护断路器上设置了试验按钮,需要每月试按一次,如果试验按钮按下漏电保护器无动作,说明漏电保护器需要更换。
(1)漏电保护断路器实质上就是一个 (电源、用电器或/开关)。
(2)家庭电路电流过大的原因有 (只需答一个原因),当家庭电路电流过大时,漏电保护断路器 (能或不能)自动切断电路。
(3)如果电路中发生漏电,漏电电流为I3,则I1、I2、I3大小关系的表达式为 。
(4)站在地面上的人体不小心接触了火线,如图丙所示,该人体的电阻为3000Ω,人与地面、电线等的接触电阻为2500Ω,电路中安装了规格为如图丁所示的漏电保护断路器,通过计算说明该漏电保护断路器能不能及时断开电路。
12.如图所示,由于人们没有按安全用电的原则用电,造成了电路中电流过大,从而使插座板发生热甚至要燃烧,利用你所学过的知识来回答下面问题.
(1)上面所说的“电路中电流过大”产生的原因是什么?
(2)在家庭电路中,人们安装了保险丝来防止这种现象所带来的危害.保险丝是根据什么原理制成的?
(3)小明家的保险丝经常熔断,在不改电路其它原件的情况下,小明的爸爸想换一个规格大些的是否可以?
13.现代家庭电器化程度越来越高,用电安全是一个十分突出的问题。下表提供了一组人体电阻数据:
测量项目 完全干燥时 出汗或潮湿时
手与手之间电阻 200千欧 5千欧
手与脚之间电阻 300千欧 8.8千欧
手与塑料鞋底之间电阻 8000千欧 10千欧
如图所示,用电器R为44欧姆,接在电压为220伏的电源上,电路中还有额定电流为10安的熔断丝(俗称保险丝)。则:
(1)只有用电器R接入电路时,通过熔断丝的电流为多少
(2)一个潮湿的人,赤脚站在地上,由于不小心,手接触火线,发生触电事故,则通过人体的电流是多少?并分析为什么熔断丝不会断。
14.白炽灯泡是常用的普通灯泡,它是利用电流的热效应制成的,下列有关白炽灯的几个问题,请你作出简要回答:
(1)灯泡什么时候最容易烧坏?
(2)灯泡的灯丝要绕成螺旋状,这样做的目的是什么?
15.大家知道,洗衣机的插头上有三个金属片,插座也是三眼的,其中有一个较长不一定粗的是接地金属片,三导线将它与洗衣机的金属外壳连接,“一旦插入插座,也就将洗衣机外壳与大地相连通。请说明为什么三眼插头比两眼插头更安全.
答案解析部分
1.【答案】C
【知识点】触电危害及常见的触电类型与预防
【解析】【分析】根据题意可知,当闭合开关S后,试验电路与用电器所在电路成为并联电路,通过火线的电流一部分流经试验电路,一部分流经用电器电路。流入漏电保护器的电流小于流出漏电保护器的电流,漏电保护器检测到这一差异就切断电路。
【解答】A.闭合开关S时,通过虚线框内火线和零线的电流相等,此时无法模拟漏电情形。A不符合题意。
B.闭合开关S时,通过虚线框内火线和零线的电流相等,此时无法模拟漏电情形。B不符合题意。
C.闭合开关时,通过虚线框内火线的电流小于通过该装置零线的电流,可以模拟漏电情形。C符合题意。
D.闭合开关时,虚线框内火线电流仍然等于零线电流,因为导线将电阻R短路,所以闭合开关不影响电路。D不符合题意。
故答案为C.
2.【答案】B
【知识点】触电危害及常见的触电类型与预防
【解析】【分析】根据金属外壳的接线要求进行分析,即金属外壳的用电器必须接地线,防止内部漏电使外壳带电,人接触后金属外壳会发生触电事故,一旦接地后,人会被短路,不会发生触电事故。
【解答】因为只有在外壳带电的情况下,人接触外壳才会发生触电事故,一旦外壳接地,人会被短路,不会发生触电事故,所以触电的原因是开关乙接通使外壳带电,并且没有接地线,即甲、丙是断开的。
故答案为:B
3.【答案】强;总功率过大
【知识点】影响电磁铁磁性强弱的因素;家庭电路电流过大的原因
【解析】【解答】电磁铁P可以对衔铁Q产生吸引力,也可以释放衔铁。当电流中电流不大时,虽然电磁铁具有磁性,但对衔铁的吸引力比较小,无法使衔铁转动,使电路可以正常工作。当电流中电流过大时,电磁铁的磁性变强,对衔铁的吸引力变大,使衔铁转动,在弹簧的作用下,空气开关断开,保护电路中的用电器不会烧毁。家庭电流中电流过大总共有2个原因:短路和总功率过大。当导线短路时,电流直接通过导线,由于导线电阻很小,导致电流过大;当用电器总功率过大时,根据公式P=UI,电流会非常大。因为打开了电饭锅导致“跳闸”,故是因总功率过大。故答案为:强;总功率过大
【分析】电磁铁的磁性跟电流大小、线圈的匝数、有无铁芯有关.有铁芯时,电流越大,线圈匝数越多,磁性越强;当线圈匝数不变,铁芯不变时,电磁铁中电流增大到一定值时,磁性增强能把衔铁Q吸引过来,闸刀开关被弹簧拉起,电路断开,起到保护作用;家庭电路中电流过大的原因有两种,一是用电器短路,二是用电器总功率过大。
4.【答案】(1)C
(2)火线断路不会引起“麻”的感觉;火、零线短路将引起电路短路;电冰箱的金属外壳接了地线时已经避免金属外壳带电
【知识点】触电危害及常见的触电类型与预防
【解析】【分析】掌握断路与短路现象的区别,知道对于金属外壳的家用电器,金属外壳一定接地,防止因外壳漏电而发生触电事故.
【解答】1、火线断路,电路中没有电流通过,不会发生触电事故;
2、火、零线短接会使熔丝被烧断,不会发生触电事故;
3、火线与电冰箱的金属外壳接触,会发生触电事故,造成手“麻”感觉;
4、电冰箱的金属壳接地符合安全用电原则,不会发生触电事故.
5.【答案】(1)小于等于36伏
(2)1;过载(或干路电流过大)
(3)电源短路
【知识点】串、并联电路的电流特点;电压;家庭电路电流过大的原因
【解析】【分析】(1)根据对电压的认识解答;
(2)(3)根据并联电路的电流规律I总=I1+I2计算。家庭电路电流过大的原因:①总功率过大,即过载;②发生短路,根据题目的描述分析解答。
【解答】(1)由于人体的安全电压大小是小于等于36伏,小明实验时用的电源只有12V,所以可确保实验的安全性。
(2)灯泡正常发光时电流为0.5A,且两个灯泡并联,而电流表测干路电流,那么电流表的示数为:I总=I1+I2=0.5A+0.5A=1A。当他再接入一个小灯泡时,发现保险丝熔断,此时电路中的电流变成0,该实验可以验证保险丝熔断原因是:过载(或干路电流过大)。
(3)小明只让一个小灯泡工作,在C、D两点间接入一段导线,他发现保险丝会马上熔断,此时保险丝熔断的原因是电源短路。
6.【答案】(1)发光;有;D
(2)很大;超过;火灾
【知识点】家庭电路电流过大的原因
【解析】【分析】本题为实验探究题,结合本节所学知识,分析题意可以得出答案。
【解答】(1)实验电路为典型的串联电路,当开关闭合,灯泡会发光,电流表有示数。(2)当BD间接一根粗铜丝时,灯泡短路,电路中电流瞬间变得很大,灯泡不亮,电流表的指针会迅速摆动较大的幅度,保险丝会熔断。
故答案为:(1)发光;有;D;(2)很大;超过;火灾
7.【答案】(1)B
(2)I1=I2+I3
(3)40
(4)会;零线接地,流出电流I2为零,I1和I2的差异很大,漏电保护器立即断开
(5)C
【知识点】家庭电路的组成与连接;安全用电原则
【解析】【分析】(1)①漏电保护器是检测电路中是否漏电的,而空气开关是检测电路中是否电流过大的;
②正常情况下,火线电流和零线电流相等,漏电保护器处于闭合状态;
③一旦发生漏电,必须排出故障,才能将漏电保护器接通恢复供电。
(2)在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和;
(3)首先根据公式R总=R人+R地计算出总电阻,然后根据计算流过人体的电流。
(4)如果零线接地,当插入洗衣机时,判断火线和零线电流是否存在差异即可。
(5)漏电保护器的一端在火线上,一端在零线上;闭合开关后,哪个电路中通过漏电保护器火线的电流与零线电流不同,哪个就是正确选项。
【解答】(1)A.当电路发生短路时,空气开关会断开;而火线电流和零线电流相同,因此漏电保护器不会切断电路,故A错误;
B.人站在绝缘物上双手分别触摸火线与零线,这时火线电流还是等于零线电流,漏电保护器不会切断电路,故B正确;
C.正常情况下家庭电路中火线中的电流等于零线中的电流,故C错误;
D.漏电保护器跳闸后,必须排出故障,才能按下试验按钮即可恢复供电。
(2)如果发生漏电,这时电流有两条通路,一条是从火线流回零线,电流为I2;另一条是从火线流入大地,电流为I3;而火线电流I1是干路电流,那么I1=I2+I3;
(3)此时通过人体的电流为:;
(4)由于安装人员的疏忽,在安装三孔插座时,误将连接零线和地线的孔接反,此时如果将洗衣机的三脚插头插入该插座,漏电保护器不会断开,理由是:零线接地,流出电流I2为零,I1和I2的差异很大,漏电保护器立即断开。
(5)A..闭合开关后,通过漏电保护器的导线将电阻R短路,即R部分没有电流经过,那么通过漏电保护器的火线电流和零线电流相同,故A不合题意;
B.闭合开关后,电阻R与用电器并联,而漏电保护器的火线部分和零线部分都在用电器所在的支路部分。闭合开关前后,通过用电器的电流不变,即漏电保护器的火线电流和零线电流相同,故B不合题意;
C.闭合开关后,电阻R与用电器并联,而漏电保护器的火线部分在干路上,零线部分在用电器的支路上。因为干路电流大于支路电流,所以漏电保护器的火线电流大于零线电流,故C不合题意;
D.闭合开关后,电阻R与用电器并联,漏电保护器的火线和零线部分都在干路上,因此火线电流和零线电流都相同,故D不合题意。
故选C。
8.【答案】由于测电笔内部有一个一百万欧的电阻,所以当人用测电笔接触火线时,相当于一个一百万欧的电阻和人体串联,此时的总电压是220伏,总电阻非常大,由欧姆定律可知,即使忽略人体电阻,电流也只有0.00022安,在安全电流以内。
【知识点】家庭电路电流过大的原因
【解析】【分析】欧姆定律:在同一电路中,通过某段导体的电流跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。
【解答】由题意可知测电笔由两个金属电极、氖管、弹簧和一个阻值为一百万欧姆的电阻——高电阻等组成。由欧姆定律可知,电压一定时,电阻越大,流经电阻的电流越小。当电流小到一定程度时,是不会对人体造成触电伤害的。
故答案为:由于测电笔内部有一个一百万欧的电阻,所以当人用测电笔接触火线时,相当于一个一百万欧的电阻和人体串联,此时的总电压是220伏,总电阻非常大,由欧姆定律可知,即使忽略人体电阻,电流也只有0.00022安,在安全电流以内。
9.【答案】(1)外壳;地
(2)解:如图所示
【知识点】家庭电路的组成与连接;家庭电路电流过大的原因
【解析】【分析】(1)三孔插座接线时“左零右火中间地”,根据地线的作用解答;
(2)在家庭电路中,用电器都是并联;控制用电器的开关与用电器串联,且接在用电器和火线之间,据此分析解答。
【解答】(1)如图甲所示,小科做饭时发现电饭锅用的是三脚插头,当插头插人插座时,“E"字插脚的作用是:把电饭锅的外壳和地线连在一起;
(2)①从火线上引线,先经过开关,再接灯泡的尾部,最后将灯泡的螺旋套与零线相连即可;
②三孔插座的左孔接零线,右孔接火线,中间的孔接地线,如下图所示:
10.【答案】该插线板配的两孔插头,缺少接地线,存在安全隐患,危及人的安全。多个用电器在插线板上的连接方式是并联,并联电路干路电流等于各支路电流之和,同时使用会造成干路电流过大,从而引发电路过载,甚至引发火灾
【知识点】插座的构造与工作方式;家庭电路电流过大的原因
【解析】【分析】(1)三孔插座比两孔插座多一个孔,多的这个孔就是与地线相连的,可以防止用电器的外壳漏洞造成触电事故;
(2)在家庭电路中,所有的用电器都是并联;并联电路的总电流等于各支路电流之和;根据焦耳定律Q=I2Rt可知,通过电路的电流越大,产生的热量越多,很容易引发火灾,从这些角度分析即可。
【解答】(1)该插线板配的两孔插头,缺少接地线,存在安全隐患,危及人的安全。
(2)多个用电器在插线板上的连接方式是并联,并联电路干路电流等于各支路电流之和,同时使用会造成干路电流过大,从而引发电路过载,甚至引发火灾.
11.【答案】(1)开关
(2)电路短路或过载;不能
(3)I1=I2+I3
(4)
40mA>30mA
能及时断开
【知识点】欧姆定律及其应用;家庭电路的组成与连接;家庭电路电流过大的原因
【解析】【分析】(1)漏电保护器的作用就是:当电路发生漏电时,切断电路,防止发生触电,因此它的作用与开关的作用相同;
(2)家庭电路电流过大的原因:①短路;②用电器的总功率过大;自动空气开关是防止电流过大时切断电路,而漏电保护器则是在漏电时发挥作用,二者使用的场景不同;
(3)在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和;
(4)首先根据R总=R人+R计算出总电阻,再根据计算出通过的电流,最后与漏电保护器的动作电流比较即可。
【解答】(1) 漏电保护断路器实质上就是一个开关;
(2)家庭电路电流过大的原因有电路短路或过载,当家庭电路电流过大时,漏电保护断路器不能自动切断电路。
(3) 如果电路中发生漏电, 那么整个电路变成并联,火线I1在干路上,而I2和I3在支路上,那么: I1=I2+I3 ;
(4)漏电电流为: ;
因为40mA>30mA,所以漏电保护器能及时断开。
12.【答案】(1)答:分析上图可知,此时导致家庭电路中电流过大的原因是由于总功率过大造成的
(2)答:保险丝应串联在电路中,据焦耳定律可知,保险丝应选用电阻较大的、熔点较低的材料制成,即在电流过大时,产生热量较多,即此时会自动熔断,保护电路,即它是利用电流的热效应的原理制成的
(3)答:短路或总功率过大都会导致保险丝熔断,所以我们使用对应的规格的保险丝,且必须检查清楚电路的故障后再闭合开关,千万不能直接换上规格大些的保险丝直接供电
【知识点】熔断器的作用及保险丝的选择方法;家庭电路电流过大的原因
【解析】【分析】(1)家庭电路中电流过大的原因有两个,即短路和总功率过大;(2)保险丝通常安装在火线上,它是由电阻率大、熔点低的铅锑合金制成的,当电路中有过大电流通过时,保险丝发热自动熔断,切断电路,从而起到保护电路的作用;(3)家庭电路因故障导致保险丝熔断,更换上对应规格的保险丝后应当检查电路故障的原因后再合上闸刀开关,恢复供电.
13.【答案】(1)只有用电器R接入电路时,通过熔断丝的电流:;
(2)潮湿的人手与脚之间的电阻为8.8kΩ,
此时通过人体的电流为:;
熔断丝的额定电流是10A,这时电流远远小于这个数值,因此不会熔断。
【知识点】欧姆定律及其应用;安全用电原则
【解析】【分析】(1)已知电压和电阻根据公式
计算通过熔断丝的电流;
(2)从表格中找到潮湿的人手与脚之间的电阻,根据
计算出通过人体的电流,然后与熔断丝的额定电流比较即可。
14.【答案】(1)开灯瞬间,灯丝温度低,电阻小电压一定,因此实际功率大
(2)减小散热面积,提高灯丝的温度
【知识点】安全用电原则
【解析】【解答】1)开灯瞬间,灯丝温度低,电阻小电压一定,因此实际功率大。(2)减小散热面积,提高灯丝的温度
【分析】灯泡的原理。
15.【答案】三眼插头比两眼插头安全.二眼插头漏电时,电流将流经人体.三眼插头漏电时,电流将通过接地线流入地下(相当于一个短路导线),几乎没有电流通过人体.
【知识点】触电危害及常见的触电类型与预防;安全用电原则
【解析】【分析】三眼插头其中间较长的金属片是接金属外壳的,通电时因为它的金属片较长首先与接地线相连,金属外壳即使带电也会被导入地下,而使电流不通过人体;二眼插头是没有与金属外壳相连的,一旦漏电无法导入地下,人接触时会通过人流而引起触电.
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