高中物理 第5章 家用电器与日常生活 第2节 家庭用电教师用书 鲁科版选修11.docx

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高中物理第5章家用电器与日常生活第2节家庭用电教师用书鲁科版选修11

第2节　家庭用电

课　标　解　读

重　点　难　点

1.知道电路有两种基本连接方式，即串联和并联，了解串联电路和并联电路的特点，会连接简单的电路．

2.了解家庭电路的组成．知道熔丝和低压断路器在电路中的作用，能根据家庭的实际用电功率选择熔丝或低压断路器．

3.了解家庭用电中常见的一些故障及其原因，有排除简单故障的意识，能自己动手排除一些简单的故障．

4.了解安全用电知识，具有安全用电的意识．知道家庭用电量的计算方法，能估算家庭的用电量，具有节约用电的意识，培养可持续发展意识.

1.串、并联电路的特点，家庭电路的联接方式和常见故障，家庭用电注意事项．（重点）

2.电路故障的检查和保险丝熔断的原因．（难点）

串联电路和并联电路

1.基本知识

（1）电路的组成

一个完整的电路应由电源、开关和用电器（或元件）组成．用电器不止一个，把多个用电器连接起来有两种基本的方式：

串联和并联．

（2）串联电路

①串联电路：

在一个电路中把所有用电器（或元件）一个接一个地依次串接起来，电流只有一个通路．

②三个基本特点

a．串联电路中各处的电流相等．

b．串联电路两端的总电压等于各部分电路的电压之和．U＝U1＋U2＋U3＋…

c．串联电路的总电阻等于各部分电路的电阻之和．R＝R1＋R2＋R3＋…

（3）并联电路

①并联电路：

把用电器（或元件）并列地连接起来，电流有多条通路，能用开关接通或切断整个电路和部分电路．

②三个基本特点

a．各支路两端的电压相等．

b．干路中的电流等于各支路中的电流之和．I＝I1＋I2＋I3＋…

c．并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和.

＝

＋

＋

＋…

2．思考判断

（1）并联电路中，当其中一个支路电阻增大时，电路总电阻减小．（×）

（2）并联电路的总电阻等于各支路电阻的倒数之和．（×）

（3）并联电路中，并联电阻的个数越多总电阻越小．（√）

3．探究交流

并联电路的总功率和各支路功率有何关系？

【提示】　并联电路的总功率等于各支路功率之和．

家庭电路

1.基本知识

（1）组成

家庭电路一般由进户线、配电盘、室内导线、开关、插座、照明灯具和各种家用电器组成．

（2）熔丝的作用

熔丝又称保险丝．当线路发生故障，电路中通过的电流过大时，熔丝会迅速熔断，以保护整个线路．

（3）低压断路器的作用

低压断路器既具有一般开关的功能，又具有过载、短路自动保护功能，反应速度比熔丝快．

2．思考判断

（1）选择熔丝时，应该使它的额定电流等于或稍小于电路的最大正常工作电流．（×）

（2）在选择电线时，应该使电线的安全电流稍大于最大正常工作电流．（√）

家庭用电故障及安全用电

1.基本知识

（1）故障分类

按故障性质可分为线路故障和用电器故障两大类．按故障原因可分为短路、断路、漏电等．

（2）故障特点

①短路故障：

如果用电器一接上去熔丝就熔断，通常是短路，当然也不排除负载过大的因素．

②断路故障：

如果熔丝、用电器都没有问题，而用电器不工作，则有可能是线路断路．

③漏电故障：

发现用电量比平时增加，建筑物带电、电线发热等现象，可能是某处电路漏电．

（3）人体触电后的危险程度取决于

①电流的大小和通电时间．当触电电流和触电时间的乘积大于50_mA·s时，就会造成较严重的伤害，甚至死亡，我国规定30_mA·s为极限值．

②电流通过的部位．电流通过心脏、大脑等重要器官危险性更大．

③电压的高低．触及65_V以上的交流电就可危及生命，只有小于36_V的交流电才对人体比较安全．

（4）安全用电常识

①湿手不接触带电设备，不用湿布擦带电设备，并且要防止用电器受潮．

②使用家用电器时一定要仔细阅读说明书，特别是用电注意事项．移动家用电器时要断开电源．拔取电源线时，应当手持插头，切勿直接牵拉电源线，以免损坏电源线，或者造成接头脱落．

③不能负载过大，否则容易导致危险．使用电热器具时要注意防止发生火灾．冬天使用电暖器时，人一离开就要停止使用．

④遇到电气设备冒火，若一时无法判明原因，不得用手拔插头，拉闸刀开关，要借用绝缘工具拔下插头或拉开闸刀开关．

⑤有金属外壳的家用电器一定要采用带保护接地的三孔插座．应在安装线路的同时敷设好接地线．

2．思考判断

（1）当出现短路故障时，漏电保护器会自动切断电路．（×）

（2）经过低压配电变压器输出的电压为380V/220V，对人是比较安全的．（×）

3．探究交流

我们生活中常见这样的现象：

路旁的灯一个坏了，而其他的灯还亮，而家中的一串小彩灯一个坏了，整串都不亮了，这是为什么呢？

【提示】　所有的路灯是并联关系，一个灯坏了，只是一个支路断路，而其他支路仍是通路，其他灯还亮，而小彩灯是串联关系，一个灯坏，整个电路成了断路，所有灯都不会亮.

节约用电

1.基本知识

（1）随着工业的发展和家用电器的普及，电能危机已迫在眉捷．因此一定要注意节约用电．

（2）电功的国际单位是焦耳（J），焦耳这个单位太小，通常用较大的单位千瓦时（kW·h），1kW·h＝3.6×106J．千瓦·时俗称度．

2．思考判断

（1）瓦特和焦耳都是电功的单位．（×）

（2）一台额定电压为220V，额定功率为1kW的电器正常工作1h，消耗的电能是220度．（×）

3．探究交流

日常生活中常有人说：

这只电灯真亮，是多少“度”的？

以上说法对吗？

如不对，应怎样说？

【提示】　不对，应该是多少瓦的.

串、并联电路电压、电流和功率的分配

【问题导思】　

1．串联电路的总功率和各用电器消耗的功率是什么关系？

【提示】　总功率等于各用电器消耗的功率之和．

2．并联电路的总功率和各用电器消耗的功率是什么关系？

【提示】　总功率等于各用电器消耗的功率之和.

1.串联电路

（1）电压分配关系：

各电阻两端的电压跟它们的阻值成正比，即

＝

＝…＝

＝I.

（2）功率分配关系：

各电阻消耗的功率跟它们的阻值成正比，即

＝

＝…＝

＝I2.

（3）总功率等于各用电器消耗的功率之和，即P＝P1＋P2＋….

2．并联电路

（1）并联电路的电流分配关系是：

I1R1＝I2R2＝…＝InRn＝U.

（2）并联电路的功率分配关系是：

P1R1＝P2R2＝…＝PnRn＝U2.

（3）总功率等于各用电器消耗的功率之和，即P＝P1＋P2＋….

1．串联电路各电阻分得的电压与阻值成正比，并联电路各电阻分得的电流与阻值成反比．

2．判断几个用电器是串联还是并联的方法可使任意一用电器停止工作，观察其他用电器是否仍正常工作，如其他用电器不工作则该用电器与其他用电器是串联的，如其他用电器仍正常工作则该用电器与其他用电器是并联的．

　电阻R1的阻值为6Ω，与电阻R2并联后接入电路中，通过它们的电流之比I1∶I2＝2∶3，则R2的阻值和总电阻的阻值分别是（　　）

A．4Ω；2.4Ω　　　　　　B．4Ω；3.6Ω

C．9Ω；36ΩD．9Ω；4.5Ω

【审题指导】　

（1）两电阻并联时电流与电阻成反比．

（2）两电阻并联时，总电阻的倒数等于各电阻倒数之和．

【解析】　并联电路中通过各支路电阻的电流与它的阻值成反比，R1∶R2＝I2∶I1，所以R2＝4Ω.R1与R2并联的总电阻R＝

＝

Ω＝2.4Ω.故A正确．

【答案】　A

1．由4个电阻连接成的混联电路如图521所示．R1＝8Ω，R2＝4Ω，R3＝6Ω，R4＝3Ω.

图521

（1）求a、d之间的总电阻．

（2）如果把42V的电压加到a、d两端，通过每个电阻的电流是多少？

【解析】　

（1）由图可知Rcd＝

Ω＝2Ω

故Rad＝8Ω＋4Ω＋2Ω＝14Ω.

（2）由欧姆定律知I＝

＝

A＝3A，此即为通过R1、R2的电流．设通过R3、R4的电流分别为I3、I4.

则由并联电路电压相等，I3R3＝I4R4

即6I3＝3I4而I3＋I4＝3A．解得I3＝1A，I4＝2A.

【答案】　

（1）14Ω　

（2）3A　3A　1A　2A

家庭电路与故障处理

【问题导思】　

1．电能表应当放在总开关的前边还是后边？

【提示】　前边．

2．家庭电路的火线电压一般为多大？

【提示】　220V.

1．家庭电路组成

（1）一般组成框图

（2）进户线

①火线：

火线跟零线间的电压是220V.

②零线：

零线是与大地相连的，正常情况下零线跟大地之间的电压是0V.

③地线：

在家庭里直接与大地相通的导线，这是为了安全另外加接的．火线与地线之间的电压是220V，零线与地线之间的电压是0V.

2．故障处理

（1）短路故障的处理：

查明短路原因并排除故障后换上同样的熔丝，绝对不能换用比原来粗的熔丝或者其他材料的金属丝．

（2）断路故障的处理：

一般情况是接线螺丝松脱、电线接头处接触不良，导线断裂等．在确认电源没有停电的情况下，可以使用测电笔逐段排查断路点．使用测电笔时要注意安全，手绝对不能接触笔尖的金属部分．

（3）漏电故障的处理：

仔细检查灯座、吊线盒、开关、插座等容易漏电处，再检查电线连接处、电线穿墙处、电线转弯处等电线绝缘层容易受损的部位．

　某家庭要安装一套家庭供热水系统．所选用电热水器的技术参数中标有：

“加热功率/电压3800W/220V”．若需要为电热水器安装一个熔断器，参考下列数据通过计算说明，应该选择多大直径的熔丝？

常用铅锡合金熔丝的技术数据（铅95%，锡5%）

额定电流I/A

2

2.6

3.3

4.8

7

11

15

18

22

直径d/mm

0.508

0.61

0.71

0.915

1.22

1.63

2.03

2.34

2.65

【审题指导】　根据额定功率和额定电压，利用I＝

可求得电路中允许的最大电流．

【解析】　P＝3800W，U＝220V，I＝

＝

A≈17.27A，

查表可得，应选用直径为2.34mm、额定电流为18A的熔丝．

【答案】　2.34mm

2．家庭电路中的保险丝烧断了，下列做法中正确的是（　　）

A．用钢丝代换

B．为了保险，选择尽量粗的保险丝代换

C．选择额定电流稍小于电路中最大正常工作电流的保险丝替换

D．选择额定电流等于或稍大于电路中最大正常工作电流的保险丝替换

【解析】　用钢丝或尽量粗的保险丝代换时对电路不会起到保护作用；用小于正常工作电流的保险丝又使电路不能正常工作，故应选等于或稍大于电路中最大正常工作电流的保险丝，故选D.

【答案】　D

家庭用电

【问题导思】　

1．家用冰箱、洗衣机等金属外管电器用双孔插座还是三孔插座？

【提示】　三孔插座．

2．电路保险丝经常烧坏时，可否用钢丝代替保险丝？

【提示】　不能．

1．家庭安全用电必须注意以下几点

（1）高度重视，谨防触电：

接触、搬运电器时头脑中要时刻想着避免触电，不能大意，要定期检查用电器的插头，大功率用电器的插头极易因过热而损坏，更要注意．

（2）避免短路：

短路时电路中的电流非常大，轻则电源、电线烧毁，重则发生火灾，酿成大祸．从插座拔出插头时要手握插头，切勿用力拉扯电线，以免电线绝缘皮破损或插座接头脱落，形成短路．

（3）电器金属外壳应该接地线．容易潮湿的电器如洗衣机等更要接地．

（4）不要在同一插座上同时使用几个大功率的用电器，以免流过插座的电流太大，容易引起火灾，

（5）不要让纸张等易燃物过分靠近电灯、电饭锅、电炉等．

2．节约用电

（1）养成良好的用电习惯，记住随手关闭不使用的用电器．

（2）节约用电，坚持可持续发展．

　现代家庭电器化程度越来越高，安全用电是一个十分突出的问题．下表提供了一组人的部分人体电阻平均值数据：

（1）从表中可看出干燥时电阻大约是潮湿时电阻的________倍．

（2）在空格中填入对人体加220V电压后的电流值．

（3）若对人的安全电流是20mA以下，上述哪几项是十分危险的．

（4）电路上有规格为10A的熔丝（俗称保险丝），如图522所示，用电器R的功率是1500W，这时通过熔丝的实际电流是多少？

人体出汗或潮湿时，手脚触电，为什么熔丝不会断？

图522

【解析】　

（1）n1＝200kΩ/5kΩ＝40，n2＝300kΩ/8kΩ＝38，n3＝800kΩ/10kΩ＝80.所以干燥时电阻大约是潮湿时电阻的38～80倍．

（2）潮湿时电流分别为：

I1＝220V/5kΩ＝44mA，I2＝220V/8kΩ＝27.5mA，I3＝220V/10kΩ＝22mA.

（3）由上述计算知，潮湿时导电电流都大于20mA，所以上述各种情况均有危险．

（4）通过用电器R的电流IR＝PR/U＝1500W/220V＝6.8A，人的手脚触电时通过人体的电流I2＝27.5mA＝0.0275A，通过熔丝的总电流为I＝IR＋I2＝6.8275A<10A，故熔丝不会熔断．

【答案】　

（1）38～80

（2）44mA　27.5mA　22mA

（3）潮湿时各种情况均有危险

（4）见解析

3．从安全用电的角度出发，下列做法存在安全隐患的有（　　）

A．用电器金属外壳应该接地线

B．不要在同一插座上同时使用几个大功率用电器

C．要定期检查用电器插头，特别是大功率用电器插头

D．洗衣机、洗碗机等易潮湿用电器不用接地线

【解析】　有电动机的家用电器、在潮湿环境中使用的电器、具有金属外壳的电器和其他规定使用接地的家用电器必须做好接地保护，否则外壳容易带电．

多个电器接在同一插座上，当同时开启这些电器时，会造成瞬间电流很大，电压下降，影响电器正常工作，甚至因插座连接线超负荷而发热引起火灾．

用电器插头如果破损，人体接触到破损部位容易造成触电事故，破损处容易造成短路事故．

【答案】　D

【备课资源】（教师用书独具）

超导及超导的发展

1911年荷兰物理学家昂纳斯发现，汞的电阻在4.2K左右低温时急剧下降，以致完全消失.1913年他在一篇论文中首次以“超导电性”一词来表达这一现象．“超导电性”现象被发现之后，引起各国科学家的关注，并寄予很大期望．通过研究人们发现所有超导物质，如钛、锌、钫、汞等，当温度降至临界温度时，都显示出某些共同特征：

（1）电阻为零，一个超导体环移去电源之后，还能保持原有电流．有人做过实验，发现超导环中的电流持续了两年半而无显著衰减．

（2）完全抗磁性，这一现象由德国物理学家迈斯纳发现，只要超导材料进入超导状态，便可把磁感线排斥体外，其体内的磁感应强度总是零（迈斯纳效应）．

经世界各国物理学家的共同努力，现在临界温度已提高到100K以上，高温超导材料的不断问世，为超导材料从实验室走向应用铺平了道路．在我国，每年的电力损失即达1000多亿度．若改为超导输电，节省电能相当于新建数十个大型发电厂，超导磁悬浮列车是一种安全、无公害、舒适、高速的新型交通工具．乘磁悬浮列车从北京到天津约七分钟．此外超导计算机、超导储能系统、超导武器（电磁炮、陀螺仪）等，也都显现出极好前景．

2000年11月我国成功地研制出第一根长116m、宽3.6mm、厚度为0.28mm的高温超导带．它主要用作输电电缆、变压器，核磁共振成像等．由高温超导长带做成的输电电缆，输电损耗几乎为零，可极大地降低输电成本.

1．三只不同的小灯泡，电阻分别为R1、R2、R3（R1、R2、R3互不相等）．把它们串联起来，接在电源两端，则下列说法正确的是（　　）

【导学号：

31870039】

A．通过每只小灯泡的电流相等

B．每只小灯泡两端的电压相等

C．每只小灯泡消耗的功率相等

D．一只小灯泡熄灭了，其他小灯泡还继续发光

【解析】　根据串联电路的特点，可判定A选项正确，B、D错，由P＝I2R可知，若电流相等，电阻不等，则功率就不等，C错．

【答案】　A

2．灯L1标有“220V,25W”的字样，灯L2标有“110V,25W”的字样，那么下列说法中正确的是（　　）

A．两灯并联接入电路中，它们的实际功率相等

B．两灯分别在额定电压下工作时，它们的实际功率相等

C．两灯分别在额定电压下工作时，通过它们的电流相等

D．两灯串联接入220V电路中，它们的实际功率相等

【解析】　由P＝

可知两灯的电阻不同，若将两灯并联接入电路，两灯的电压相等，由P＝

可知两灯的实际功率不相等；若两灯串联接入电路，两灯的电流相等，由P＝I2R可知两灯的实际功率不相等，A、D错；若两灯分别在额定电压下工作，它们的实际功率等于额定功率，电流不等，故B正确，C错误．

【答案】　B

3．家庭电路中的保险丝熔断了，以下原因中不可能的是（　　）

A．使用的用电器总功率过大

B．拉线开关中两根导线的线头相碰了

C．保险丝的规格不符合规定的要求

D．插座中的两根导线的线头相碰了

【解析】　选项A过载可以引起保险丝熔断；选项D插座中两根导线的线头相碰，发生短路，也会使保险丝熔断；选项C也可；选项B中拉线开关线头相碰火线接通，不会使保险丝熔断．

【答案】　B

4．如图523所示是一种台灯亮度调节器电路图，圆环为电阻丝，P为可调节滑片，下列说法中正确的有（　　）

图523

A．P在c点，灯最亮

B．P在a点，灯最亮

C．P从a点滑向b点过程中，电流逐渐增大

D．P从a点滑向b点过程中，电流逐渐减少

【解析】　由题图知圆环起作用的部分是ab段，滑片P从c经b到a的过程，电阻逐渐变小，电流逐渐变大．

【答案】　BD

学业达标测评（十五）

（建议用时：

45分钟）

1．下列说法不正确的是（　　）

A．不要在电线上晒衣服

B．不准用剪刀或没有绝缘柄的钳子剪断电线

C．小鸟停在电线上不会触电死亡，是因为两爪间电压很小

D．用测电笔辨别火线与零线时，手不能接触测电笔上的任何金属

【解析】　测电笔使用时，食指与测电笔尾部相接触．

【答案】　D

2．小明家的保险丝突然熔断，不可能的原因是（　　）

A．家用电器的总功率过大

B．导线绝缘皮损坏，火线、零线直接接触，造成短路

C．火线断路

D．灯座里的电线发生短路

【解析】　保险丝熔断，说明干路中电流过大，A、B、D三项均有可能，C项火线断路电流变为零，不可能．

【答案】　C

3．关于家庭安全用电，下列做法正确的是（　　）

A．将移动插座远离水池

B．用湿抺布擦去工作中电器上的灰尘

C．使用洗衣机时，电器外壳不接地

D．消毒碗柜、电饭煲和电冰箱同时使用一个移插座

【答案】　A

4．家庭电路的室内电路组成顺序是（　　）

A．电能表、总开关、用电器、保险盒

B．总开关、电能表、保险盒、用电器

C．电能表、总开关、保险盒、用电器

D．电能表、保险盒、总开关、用电器

【解析】　电能表接在总开关前面可以测量用户所有用电设备所消耗的总电能；在电能表后接总开关，在发生触电事故时，可及时切断电源；保险盒接在用电器前，在用电器发生短路或过载时可及时保护电路．

【答案】　C

5．已知两个导体的电阻之比R1∶R2＝2∶1，那么（　　）

A．若导体两端的电压相等，则I1∶I2＝2∶1

B．若导体两端的电压相等，则I1∶I2＝1∶2

C．若导体中的电流相等，则U1∶U2＝2∶1

D．若导体中的电流相等，则U1∶U2＝1∶2

【解析】　因I＝

，当U相等时，I与R成反比，故A错，B正确；当I相等时，U与R成正比，故C正确，D错．

【答案】　BC

6．在图524所示的电路中，通过电阻R1的电流I1是（　　）

【导学号：

31870040】

图524

A．I1＝

B．I1＝

C．I1＝

D．I1＝

【解析】　串联电路中的电流I＝

，通过R1的电流I1＝

，通过R2的电流I2＝

，

又因串联电路各处电流相等，所以I＝I1＝I2，

故A、B、C均正确．

【答案】　ABC

7．如图525所示，闭合开关S后，发现电灯L不亮，且保险丝没有熔断．某同学用测电笔测试灯头的两根电线C、D，发现这两处都能使测电笔的氖管发光；再用测电笔测试火线A和零线B时，氖管在测火线A时能发光，在测零线B时不发光．那么，可以断定故障是（　　）

图525

A．火线和零线短路

B．电灯L短路

C．电线AC段某处断路

D．电线BD段某处断路

【解析】　用测电笔测试灯头的两根电线C、D，氖管发光，说明AC段和CD段都没有断路处，故C错．用测电笔测火线A时，氖管发光，测零线B时不发光，可判定BD段有断路处，火线和零线不可能短路，故A错，D对，若电灯L短路，保险丝会熔断，故B错．

【答案】　D

8．把6个相同电灯接成如图526（甲）、（乙）所示两电路，调节变阻器，两组电灯均能正常发光．设（甲）、（乙）两电路消耗的电功率分别为P1、P2，则（　　）

图526

A．P1<3P2　　B．P1＝3P2

C．P1>3P2D．3P1＝P2

【解析】　设每个灯泡正常发光时，其电流为I，则图（甲）中总电流为3I，图（乙）总电流为I，所以，P1＝3IU，P2＝IU，P1＝3P2，故选B.

【答案】　B

9．将下列元件符号正确填入图527中空格处．

图527

【解析】　开关与火线串联，白炽灯并联在火线与零线之间，大功率插座并联在零线与火线间，保险丝和插座串联，保证安全．

【答案】　如图所示：

10．某户的熔丝盒内安装的是额定电流为5A的熔丝，则这个家庭电路中最多能够同时安装“220V,40W”的灯多少盏？

【解析】　每盏灯的额定电流I0＝

＝

A＝

A，I＝5A，

＝

＝27.5，则最多能同时安装“220V，40W”的灯27盏．

【答案】　27

11.有四盏灯，接入如图528所示的电路中，L1和L2都标有“220V　100W”字样，L3和L4都标有“220V　40W”字样，把电路接通后，最暗的灯是哪一盏？

最亮的灯是哪一盏？

图528

【解析】　由它们的额定电压、额定功率可判断：

R1＝R2R1>R23并，由串联电路的功率分配可得P4>P1>（P2＋P3），由并联电路的功率分配可得P2>P3，所以L3最暗，L4最亮．

【答案】　L3最暗，L4最亮

12．某同学家电能表的规格是（5A,220V），他家已有40W灯2盏，80W彩电1台，120W洗衣机1台，当这些电器同时使用时，能否再接一只800W的电饭煲使用？

【解析】　电能表额定功率

P＝UI＝220V×5A＝1100W.

原有电器总功率

P1＝P灯×2＋P视＋P机

＝40W×2＋80W＋120W＝280W，

P－P1＝1100W－280W＝820W>800W，

能再接一只800W的电饭煲使用．

【答案】　见解析