考点专练：19 探究电路十-家庭用电（解析版）

十九、探究电路十--家庭用电知识导航知识导航家庭电路常见的家庭电路是由进户线、电能表、总开关、保险装置、用电器、导线等组成。进户线:连接户外的供电电路的电线，通常有两根，一根是火线，一根是零线。火线和零线之间的电压是220V。地线不与外边进户线相接，而是连接在住宅楼埋入大地的接地导体上。家庭电路中的三孔插座中的一个孔就是连接在地线上的。国家标准规定:带有金属外壳的家用电器，其金属外壳必须接地。过去我们会用熔丝(俗称保险丝)作为保险装置。当家庭电路中电流过大时，熔丝会熔化，从而切断电路，以确保用电安全。选用保险丝时，应该使它的额定电流等于或稍大于电路最大的正常工作电流。测电笔（1）作用：辨别火线和零线。（2）构造：

（3）使用方法:用手接触笔尾的金属体、笔尖金属体接触被测电路。若氖管发光，则接触的是火线，否则为零线。安全用电电是人们的好帮手，但若摸不准它的脾气，不注意用电安全，也可能会发生触电事故。轻者被电击，重者还会危及生命。触电是怎么回事呢?通常所说的触电，是指-定强度的电流流过人体所引起的伤害事故(图1429)。实验表明，当1mA左右的电流通过人体时，会使人产生麻的感觉:超过10mA的电流就能使人感到巨痛，甚至神经麻痹，呼吸困难，有生命危险;电流达到100mA时，3s就可使人窒息，心脏停止跳动。触电对人的生命是一种威胁。大量事实表明:不高于36V的电压才是安全电压。通常，家庭电路和动力电路的电压都超过了安全电压值。家庭电路中的触电事故，都是人体直接或间接接触火线引起的。怎样才能防止触电，保证安全用电呢?首先，家庭电路的安装应当符合安全用电的要求，同时，要注意不弄湿用电器，保护好用电器的绝缘体，不使它的火线裸露；对于有金属外壳的家用电器，其外壳要接地；在户外，不要靠近高压带电体。当发现有人触了电，你应该怎么办?首先，不能直接去碰触电的人，否则施救者也会触电(为什么)。应当赶快切断电源，或者用干燥的木棍、竹竿将电线挑开，使被触电的人迅速脱离电源。发生火灾时，要首先切断电源，绝不要带电泼水救火。例题演练例题演练一．选择题（共5小题）1．“从生活走向物理从物理走向社会”是我们学习物理的基本理念。根据所学的知识，图中关于家庭电路的说法正确的是（）A．三脚插座对应用电器的三线插头，插头最左边的那条导线与用电器的外壳相连 B．只要拿着试电笔接触火线，其内部的氖管就会发光 C．开关和灯泡的接法是错误的 D．灯泡、两脚插座串联【解答】解：A、图中的三脚插座对应用电器的三线插头，插头最上面的那条导线与用电器的外壳相连，这样可以防止因外壳漏电而发生触电事故，故A错误；B、只有测电笔使用正确（即手指接触笔尾金属体），测电笔接触火线时，氖管才能发光，如果测电笔的使用方法不正确，则氖管不能发光，故B错误；C、开关应接在火线与灯泡之间，则图中开关和灯泡的接法是错误的，故C正确；D、家庭电路中各用电器在工作过程中互不影响，所以用电器、插座之间都是并联连接的，故D错误。故选：C。2．安全用电是同学们日常生活中必须具备的意识。下列说法正确的是（）A．发生触电事故时，应尽快用手将触电人拉开 B．正确使用试电笔时，手不能触碰试电笔上的任何金属体 C．发生触电事故时，漏电保护器一定会自动断开 D．高压输电线路即使不接触也会有危险，应该远离【解答】解：A、当发现有人触电时，应该立即采取的措施是使触电人尽快与带电体分离，不能用手拉触电的人，否则自己也会触电，故A错误；B、使用试电笔时，手应接触笔尾金属体，这样才能辨别火线和零线，故B错误；C、发生触电事故时，漏电保护器不一定会自动断开，故C错误；D、高压输电线路即使不接触也会有危险，应该远离，故D正确。故选：D。3．如图所示的四幅图中，符合安全用电原则的是（）A．用湿布擦拭通电的电器 B．发生触电时立即切断电源 C．在电线上晾晒湿衣服 D．家用电器的金属外壳未接地【解答】解：A、湿布属于导体，通电电器属于带电体，用湿布擦拭时，有可能使电流通过水传到人体上，使人体触电，故A不符合题意；B、当有人触电时，应尽快切断电源或用绝缘干木棍挑开电线，让触电者尽快脱离开电源，故B符合题意；C、在电线上搭晾湿衣服，湿衣服是导体，当把湿衣服晾在电线上时，一旦漏电，人接触衣服时会发生融电事故，故C不符合题意；D、金属外壳的电器的外壳未接地，金属外壳用电器漏电时会发生触电事故，故D不符合题意。故选：B。4．关于家庭电路和安全用电，下列选项中正确的是（）A．在未断开电源的情况下更换灯泡 B．家用电器的金属外壳不一定要接地 C．在插座板上可以同时使用多个大功率用电器 D．家庭电路中控制用电器的开关一定要接在火线上【解答】解：A、在未断开电源开关的情况下更换灯泡，灯泡处仍带电，容易发生触电事故，故A错误；B、将家用电器的金属外壳接地，当用电器漏电时，地线把人体短路，避免触电事故的发生，故B错误；C、家庭电路中各用电器是并联的，一个插座上同时使用多个大功率用电器，会造成干路电流过大，容易引起火灾，故C错误；D、在家庭电路中，应将控制用电器的开关接在火线上，故D正确。故选：D。5．家庭电路和安全用电知识，是现代公民生活的必备知识，下列有关图文说法正确的是（）A．甲站在干燥的木桌上，乙站在地上，则甲、乙都会触电 B．图中的家庭电路元件的连接顺序是正确的 C．手握紧试电笔的金属杆，接触接火线的插孔，氖管才发光 D．当人触电时，应及时切断电源或用干木棒挑开电源线【解答】解：A、甲站在干燥的木桌上一只手接触到火线，无法形成电流的通路，故不会发生触电；乙站在地上一只手接触到零线，零线与大地之间没有电压，因此没有电流通过人体，不会发生触电，故A错误；B、电能表测量整个家庭消耗电能的多少，一定安装在最前面；总开关控制整个电路，为了检修电路的安全，要安装在电能表的后面；电路中电流过大会熔断保险丝，为了保证更换保险丝时的人身安全，保险装置安装在总开关的后面，故B错误；C、常用试电笔辨别火线和零线，使用试电笔时，手要接触试电笔尾部的金属体，不能接触金属笔杆，故C错误；D、发生触电事故时，应及时切断电源或用干木棒挑开电源线，故D正确。故选：D。二．作图题（共6小题）6．（1）在图1中只改动一根导线，使两灯并联，电流表测量通过L2的电流。要求：在要改动导线上划“×”，并用笔画线代替导线画上正确的连线。然后在图2方框内画出与修改后的电路对应的电路图（图中灯泡标上L1和L2）。（2）如图3所示为插线板的示意图，请按要求，用笔代替导线连接。要求：指示灯在开关断开时不亮，插孔不能提供工作电压；开关闭合时指示灯发光，插孔可以提供工作电压；若指示灯损坏，开关闭合时插孔也能提供工作电压；插线板与电源线接通。【解答】解：由题意可知，L1、L2并联，电流表与L2串联，则灯泡L1右端接线柱与灯泡L2左端接线柱连接错误，将灯泡L1右端接线柱与灯泡L2右端接线柱连接即可，由此改接电路并画出电路图，如图所示：（2）由题知，在开关闭合时指示灯发光，插孔可以提供工作电压；如果指示灯损坏，开关闭合时插孔也能提供工作电压，说明指示灯与插孔并联，并且开关在干路上；这样，火线连接开关后分开，一支路连接指示灯、电阻，另一支路连接两孔插座的右孔；两孔插座的左孔与指示灯和电阻的支路汇合后，再连接到零线上，如图所示：7．如图所示，家用插线板上的开关闭合时指示灯会发光，插孔能正常通电；如果指示灯损坏，开关闭合时插孔仍能正常通电。（1）根据以上要求，在图乙中画出插线板中开关、指示灯、插座和电源线的连接方式。（2）插线板连接的用电器越多，用电器同时工作时，连接插线板与家庭电路的导线中的电流就越大（选填“大”或“小”）。【解答】解：（1）插线板上的指示灯在开关闭合时会发光，插孔正常通电，说明开关同时控制灯泡和插座，灯泡和插座之间可能是串联，也可能是并联，如果两者并联，开关应该在干路上；如果指示灯损坏，开关闭合时插孔也能正常通电。说明灯泡和插座之间是并联的；开关接在灯泡、插座和火线之间控制火线使用更安全；三孔插座的左孔接零线，上孔接地线，如图所示：；（2）家中的各用电器并联连接，由于并联电路中，干路电流等于各支路电流之和，插线板连接的用电器越多，用电器同时工作时，导线中的电流就越大。故答案为：（1）如上图；（2）大。8．请用笔画线，将图中的调光台灯、开关和插座按照安全用电的原则接入家庭电路中，要求：S1（旋转开关）单独控制台灯，S2单独控制插座。【解答】解：据题目可知，台灯的亮度可以调节，此时变阻器必须与台灯串联，开关要接在用电器和火线之间；从安全用电的角度分析，S2为单独三孔插座的开关，则S2应与三孔插座串联，三孔插座的接法：上孔接地线；左孔接零线；右孔接火线。如下图：9．如图甲为带开关的五孔插座，开关能同时控制两个插座，请将图乙中的插座正确连入家庭电路。【解答】解：开关能同时控制两个插座，说明开关要接在干路上，并且开关接火线，由图可以看出，根据安全用电的原则，只需要将两孔插座和三孔插座的右孔与开关连接即可，如图所示：10．如图甲是一个带开关和指示灯（连有限流电阻的发光二极管）的三孔插座。小明发现当开关断开时指示灯不发光，插孔也不能提供工作电压，当开关闭合时指示灯发光，插孔可以提供工作电压；如果指示灯损坏，开关闭合时插孔也能提供工作电压。请在图乙中画出插座中的开关、指示灯和插孔的连接方式。【解答】解：插线板上的指示灯在开关闭合时会发光，插孔正常通电，说明开关同时控制灯泡和插座，灯泡和插座之间可能是串联，也可能是并联，如果两者并联，开关应该在干路上；如果指示灯损坏，开关闭合时插孔也能正常通电，说明灯泡和插座之间是并联的，开关接在灯泡、插座和火线之间控制火线使用更安全。如图所示：11．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，且有一个USB插孔他设计了如图所示的电路。请把灯和USB接口正确接入电路。【解答】解：根据题意可知，灯和USB接口并联在电路中，为了用电的安全，开关应接在火线和用电器之间，如图：三．实验探究题（共2小题）12．家庭电路中，当电路发生故障时，电工师傅常用一只额定电压为220V的灯泡L0（检验灯泡），放在保险丝位置上，并且断开保险丝，来检查家庭电路中每个支路的情况，如图所示，当S闭合时，再逐一闭合S1、S2、S3（每次只闭合其中的一个开关）时，可能出现下列几种现象，请你根据所提供的现象判断电路的状况（选填：“短路”、“断路”或“正常”）：（1）L0不亮，说明该支路断路。（2）L0正常发光，说明该支路短路。（3）L0发光呈暗红色，说明该支路正常。（4）家庭电路中所有用电器都工作时，总电阻最小（填最大或最小）。【解答】解：（1）当L0不亮时，说明电路是断路状态。（2）当L0正常发光时，说明L0得到了220V的电压，则该支路发生了短路。（3）L0发光呈暗红色时，说明L0与L3是串联的，两个灯分得的电压都小于220V，故不能正常发光，反而说明L3是正常的。（4）在家庭电路中，所有用电器同时工作时，总电流最大，由R＝可知，此时总电阻最小。故答案为：（1）断路；（2）短路；（3）正常；（4）最小。13．小明家新买了一台多功能LED台灯，其结构如图甲所示。S1是控制LED灯的开关，USB接口可以给手机充电。小明发现即使S1断开，USB接口也能正常使用。安全开关S2位于台灯底部的前端，当台灯倾斜，S2离开桌面时，它会自动断开，切断台灯的电源。（1）根据以上信息，请用笔画线代替导线，将图乙中的电路元件接入电路（假设把火线和零线分别看作电源的两极）。（2）小明对开关S2很感兴趣，并开始研究其功能。它将台灯点亮，并保持支架和灯头的夹角不变，试着向后调整支架的位置，当达到图丙所示的位置时，台灯虽未倾倒但底座前端刚好翘起，此时S2断开，台灯熄火。如果把台灯看做是杠杆，此时恰好平衡，则动力臂大于（填“大于”、“等于”或“小于”）阻力臂，属于省力杠杆（填“省力”、“费力”或“等臂”）。接下来，小明向固定在底座上的笔筒中放入一支铅笔，这时台灯底座重新落回桌面，S2闭合台灯亮起。当他再从笔筒中取出这只笔时，台灯底座前端翘起，再次熄灭。（3）小明设想：如果利用安全开关S2制作一个在手机充电时可以自动断电的控制装置，这样就可以避免因夜间手机充电时间过长而带来的安全隐患。经过思考小明只借助了湿巾和少量的水便设计出了一个简易的装置。以下是小明给的设计方案，请将其补充完整。①抽取一张湿巾放进空笔筒中，并把手机数据线插入台灯底座的USB接口，手机开始充电。②慢慢向后调节支架，同时观察手机充电的情况，直至手机刚好停止充电。③保持支架和灯头的位置不变，向笔筒中倒入适量的水，使开关S2闭合。一段时间后，台灯底座前端自动翘起，开关S2切断电路。请解释台灯底座前端自动翘起的原因：将笔筒加入适量水，当水蒸发后，其重力减小，根据杠杆的平衡条件，当动力与动力臂的乘积大于阻力与阻力臂的乘积，底座前端自动翘起。④在不改变支架和灯头位置的前提下，若要缩短充电时间，可采用的方法减少笔筒中水的质量。【解答】解：（1）S1是控制LED灯的开关所以S1与IED灯串联；S1断开，USB接口也能正常使用，说明LED灯与USB接口并联；S2断开，切断台灯的电源，所以S2在干路上，由此连接电路如图所示：（2）由图丙知，支点在O处，作出动力G1和阻力G2的力臂，如图所示：由图知，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；（3）将笔筒中放入纸巾，加入适量水，放在底座上，当水蒸发后，其重力减小，根据杠杆的平衡条件，当动力与动力臂的乘积大于阻力与阻力臂的乘积时杠杆失去平衡，如果充电时间与水蒸发时间相同时，底座前端刚好翘起，此时S2断开，切断台灯的电源。若笔筒中水的质量越少，水蒸发时间短，台灯失去平衡的时间越短，即充电时间越短。设计方案：①抽取一张湿巾放进空笔筒中，并把手机数据线插入台灯底座的USB接口，手机开始充电。②慢慢向后调节支架，同时观察手机充电的情况，直至手机刚好停止充电。③将笔筒加入适量水，当水蒸发后，其重力减小，根据杠杆的平衡条件，当动力与动力臂的乘积大于阻力与阻力臂的乘积，底座前端自动翘起；④一段时间后，台灯底座前端自动翘起，开关S2切断电路。在不改变支架和灯头位置的前提下，若要缩短充电时间，可采用的方法是：减少笔筒中水的质量。故答案为：（1）见上图；（2）大于；省力；（3）②停止充电；③将笔筒加入适量水，当水蒸发后，其重力减小，根据杠杆的平衡条件，当动力与动力臂的乘积大于阻力与阻力臂的乘积，底座前端自动翘起；④减少笔筒中水的质量。四．综合能力题（共1小题）14．阅读材料，回答问题.插座改革开放初期，大量各类外国电器产品涌入中国，市场需要一种可兼容多个国家标准插头的插座，万用孔插座在此背景下应运而生。万用孔插座的三相插孔与两相插孔合在一起，有3个孔，如图1所示，既能插三相插头又能插两相插头，既能插圆插头又能插扁插头，由于其方便易用，一孔多用，适合不同国家标准的插头，在市民家中使用较为广泛。万用孔插座是老国标插座，此类插座因插孔较大，插座接片与电器插头接触面积过小，容易使插拔力过松、接触片过热，从而造成火灾事故的隐患这类插座的电源线一端往往是两相插头，没有接地线。在2012年6月1日，国