第十五章 安全用电
第二节 探究家庭电路中电流过大的原因
基础过关全练
知识点1 过载与电流过大
1.【安全与健康】如图所示,绘制的是一栋楼房里各家的日常生活。但小王家中“停电了”,他家停电的原因不可能是以下哪种 ( )
A.楼房里的某条电线断路
B.全楼用电器总功率过大
C.小王家忘记交电费了
D.小王家漏电保护器跳闸
知识点2 短路与电流过大
2.如图所示的甲、乙两个电路,闭合开关后都会使保险丝熔断。关于保险丝熔断的原因,下列说法正确的是 ( )
A.甲电路保险丝熔断是由于灯泡被短路
B.甲电路保险丝熔断是由于灯泡断路
C.乙电路保险丝熔断是由于电路总电阻太大,总功率太大
D.乙电路保险丝熔断是由于电路总电阻太小,总功率太小
知识点3 保险丝
3.【新独家原创】如图所示是韩华家的部分电路和电热水壶的内部原理图。若韩华将电热水壶的插头插入插座,然后闭合开关时,空气开关跳闸,其原因可能是 ( )
A.三孔插座中接火线和零线的导线相碰
B.电热水壶插头内的两个线头相碰
C.电热水壶开关内的两个线头相碰
D.电路中增加了大功率用电器
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4.(2020山东济南莱芜中考,9,★☆☆)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,其上还连接了电冰箱、洗衣机和电视机,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
5.【跨学科·物理学与日常生活】(2022山东青岛中考,18,★☆☆)“安全用电,从我做起”,如图是已接入家庭电路中的一个插线板。
(1)插线板上标记A的插孔,应与家庭电路的 线相连。
(2)多个用电器同时插在插线板上工作,它们的连接方式是 联。
(3)将电烤箱的插头插入插线板,闭合开关,家中的空气开关跳闸了,原因可能是 。
6.(2022山东威海中考,27,★★☆)小明家有一个标有“220 V 10 A”的插排(图甲所示),同时接入一个电加热坐垫(“220 V 24.2 W”)和一台吸尘器(“220 V 1 100 W”),吸尘器的电动机线圈电阻为2 Ω,小明家电压恒为220 V。
(1)吸尘器工作10 min消耗的电能是多少
(2)现有一个电吹风机(“220 V 880 W”),请通过计算说明插排能否允许再接入此电吹风机,使3个用电器同时工作。
(3)图乙是电加热坐垫(“220 V 24.2 W”)的简化电路图,通过调控开关可实现保温和加热两个功能。电阻R1在调温盒内,电阻R2置于坐垫内用于加热。电加热坐垫处于保温状态时电阻R2消耗的电功率为20 W,则R1的阻值为多少
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7.【科学探究】认识短路的危害和保险丝的作用。
【设计实验】
目的:认识短路的危害和保险丝的作用。
器材:低压电源(直流6 V)、开关、额定电流为1 A的保险丝、额定电压为6 V的灯泡、导线、电流表(演示电流表,量程为0~5 A)。
【进行实验】
(1)在C、D间接上一段保险丝,A、B间接入电流表,其他部分如图所示连接好电路。
(2)当开关闭合时,灯泡 (选填“发光”或“不发光”),电流表 (选填“有”或“无”)示数。
(3)断开开关,在B、D间接一根粗铜丝,当闭合开关的瞬间,你将会观察到 。
A.电流表没有示数,灯泡也不亮
B.电流表的指针迅速摆动较大的幅度,灯泡变得非常亮
C.电流表的指针迅速摆动较大的幅度,A、B间导线也随即熔断
D.电流表的指针迅速摆动较大的幅度,保险丝也随即熔断
【分析论证】
B、D间接入铜丝时,灯泡被短路,电路中电阻很小。根据欧姆定律可知,闭合开关的瞬间,电路中的电流 ,这时,通过保险丝的电流 (选填“等于”“小于”或“大于”)导线中的电流,但保险丝的电阻比导线的电阻大很多,根据焦耳定律,在 和 相同时,导体中产生的热量跟电阻成 比,所以保险丝的温度升高,又由于保险丝的 较低,所以发生了上述现象。
答案全解全析
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1.B 如果是小王家的线路断了,会导致他家停电,而其他用户家有电,A项原因可能;若全楼用电器总功率过大,干路电流过大,会引起整栋楼的空气开关断开,致使整栋楼停电,B项原因不可能;若小王家忘记交电费了,会导致他家停电,而其他用户家有电,C项原因可能;小王家的漏电保护器跳闸,会导致小王家停电,而其他用户家有电,D项原因可能。
2.A 甲图中,闭合开关,电流从火线经保险丝和金属丝到达零线,灯泡被短路,保险丝熔断,故A正确,B错误。乙图中,开关都闭合时,同时工作的用电器太多,总电阻太小,总功率太大,电路总电流太大而使保险丝熔断,故C、D错误。
3.D 三孔插座中接火线和零线的导线相碰属于短路,在插入电热水壶的插头之前就会造成空气开关跳闸,A错误;若电热水壶插头内的两个线头相碰,将插头插入插座时会立即造成电源短路,在闭合开关前,空气开关就会跳闸,B错误;若电热水壶开关内的两个线头相碰,电热水壶的插头插入插座后电热水壶就会马上工作,而不是闭合开关后才会造成电流过大,C错误;电热水壶是大功率用电器,将电热水壶的插头插入插座,然后闭合开关,此时电路中增加了大功率用电器,会使电路中的电流增大,造成空气开关跳闸,D正确。
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4.A 家庭电路中电流过大引起火灾的原因有两个:电路中发生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中的电流,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,根据题图可知,甲在干路中,故甲处最容易因电流过大引起火灾。
5.(1)地 (2)并 (3)用电器总功率过大
解析 (1)由图可知,三孔插座的A孔应与家庭电路的地线相连,当用电器的金属外壳漏电时,电流就会通过地线流入大地,防止触电事故的发生。
(2)多个用电器同时插在插线板上工作,它们同时工作且互不影响,故它们的连接方式是并联。
(3)因为电烤箱是大功率用电器,将电烤箱的插头插入插线板,闭合开关,家里的空气开关跳闸的原因可能是用电器总功率过大。
6.解析 (1)吸尘器工作10 min消耗的电能W吸=P吸t=1 100 W×10×60 s=6.6×105 J。
(2)插排允许的最大功率P最大=UI最大=220 V×10 A=2 200 W,三个用电器全部接入电路的总功率P总=P坐+P吸+P吹=24.2 W+1 100 W+880 W=2 004.2 W<2 200 W,因此可以接入该电吹风机。
(3)当开关S1、S2都闭合时,电路为R2的简单电路,当开关S1闭合、S2断开时,R1与R2串联,因为串联电路中的总电阻大于各串联导体的电阻,所以由P=UI=可知,电路为R2的简单电路时,电路中的电阻最小,电功率最大,电加热坐垫为加热挡;R1、R2串联时,电路中的电阻最大,电功率最小,电加热坐垫为保温挡;电加热坐垫处于加热挡时,R2的阻值R2===2 000 Ω,当电加热坐垫处于保温挡时,由P2=I2R2可知,保温状态时电路中的电流I保温===0.1 A,由欧姆定律可知,此时电路中的总电阻R保温===2 200 Ω,由串联电路的电阻特点可知,R1的阻值R1=R保温-R2=2 200 Ω-2 000 Ω=200 Ω。
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7.【进行实验】(2)发光 有 (3)D 【分析论证】很大 等于 电流 通电时间 正 熔点
解析 【进行实验】(2)由题图可知,这是一个正确连接的电路,当开关闭合时,灯泡与保险丝串联,所以灯泡发光,电流表有示数。
(3)断开开关,在B、D间接一根粗铜丝,灯泡被短路,闭合开关的瞬间,电路中电流过大,将会观察到电流表的指针迅速摆动较大的幅度,保险丝也随即熔断,灯泡不发光,故D正确。【分析论证】当B、D间接入铜丝时,灯泡被短路,根据欧姆定律I=可知,闭合开关的瞬间,电路中的电流很大,由串联电路电流规律可知,通过保险丝和导线的电流相同,但是保险丝的电阻比导线的电阻大很多,由Q=I2Rt可知,在电流和通电时间相同时,导体产生的热量跟电阻成正比,所以保险丝的温度升高,又因为保险丝的熔点较低,所以发生了题述现象。
