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电热与安全
基础夯实
1.关于家庭电路,下列说法正确的是( )
A.工作的用电器越多,电路的总电阻越大
B.控制家用电器的开关一定要接在火线上
C.家庭中的电能表是测量总电功率的仪表
D.洗衣机、电冰箱等家用电器使用三脚插头是为了节约用电
答案 B
解析家庭电路的用电器是并联,工作的用电器越多,相当于增大导体的横截面积,总电阻越小,故 A
错;从安全用电的角度来分析,在接灯泡时,开关必须串联在火线和灯泡之间,故 B 正确;家庭中的电
能表是测量消耗电能的仪表,故 C 错;洗衣机、电冰箱是金属外壳,使用三脚插头,把金属外壳接上
地线,在金属外壳的用电器漏电,人接触时地线把人体短路,可以防止触电,不是为了节约电,故 D
错。
2.如图为一条刚装好的民用照明电路,在未装保险丝之前,先将规格为“220 V 40 W”的白炽灯 L0
接在火线上要装保险丝的两个接线柱上,当只闭合 S1 时,L0 和 L1 都呈暗红色;当只闭合 S2 时,L0 不亮;
当只闭合 S3 时,L0 正常发光。下列判断正确的是 ( )
A.L0 暗红色时消耗的功率为 40 W
B.L1 所在支路短路
C.L2 所在支路短路
D.L3 所在支路短路2
答案 D
解析家庭电路电压是 220 V,一般照明灯泡额定电压也是 220 V。当只闭合 S1 时,L0 和 L1 都呈暗红
色,原因是两只灯泡串联分压,说明此段电路正常;同时说明 L0 两端电压低于 220 V,所以其实际功
率低于 40 W,故 A、B 均错误;当只闭合 S2 时,L0 不亮,说明此段电路有开路情况,即 L2 可能开路,故
C 错误;在只闭合 S3 时,L0 正常发光,说明此处支路肯定被短路,使得火线上的灯泡与零线相连而正
常发光,即 L3 可能短路,故 D 正确。
3.如图所示的关于家庭用电的图片中正确的是( )
答案 D
解析三孔插座中,左零右火中接地,中间的应该接地线,目的是为了让金属外壳与大地相连,故 A 错;
使用测电笔辨别火线时,一定要用手触及笔尾的金属部分,否则容易造成误判,认为带电体不带电是
十分危险的,故 B 错;教室内的灯工作时互不干扰,为并联连接,不是串联,故 C 错;三孔插座中多出
一个专门用于接地的孔,三脚插头中,中上的要与用电器的金属外壳相连,目的是为了让金属外壳与
大地相连,故 D 正确。
4.将规格都是“220 V 100 W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入家庭电路中,通
电时间相同,下列说法正确的是( )
A.三个用电器产生的热量一样多
B.电风扇产生的热量最多
C.电视机产生的热量最多
D.电烙铁产生的热量最多3
答案 D
解析因为 U=220 V,所以三种用电器的实际功率 P=P 额=100 W;又因为 W=Pt,所以三种用电器消耗的
电能相同;因为电视机将一部分电能转化为光能,电风扇中的电动机将电能大部分转化机械能,电烙
铁将电能全部转化为内能。所以产生热量最多的是电烙铁。
5.
(2019·四川自贡中考)把一个标有“10 V 3 W”的小灯泡和定值电阻 R 串联后接在电压为 12 V
的电源上(如图所示),小灯泡恰能正常工作。该电路工作 10 s 定值电阻产生的热量是 ( )
A.60 J B.36 J C.30 J D.6 J
答案 D
解析由 P=UI 可得,灯泡正常发光时的电流 IL= =0.3 A;因串联电路中总电压等于各分电压
之和,且小灯泡正常发光,所以 R 两端的电压 UR=U-UL=12 V-10 V=2 V,串联电路中各处的电流相等,
该电路工作 10 s 定值电阻产生的热量 Q=W=URIt=2 V×0.3 A×10 s=6 J。
6.(2019·湖南怀化中考)“珍爱生命,注意安全”是每个公民必备的生活常识。关于安全用电,下
列说法正确的是( )
A.发生电火灾时应立即用水将火扑灭
B.不接触低压带电体,不靠近高压带电体
C.在野外遇到雷雨天气应就近到大树底下躲雨
D.使用试电笔时,手可以接触笔尖金属体
答案 B
解析因电发生火灾时,由于水是电的良导体,如果用水来灭火,很容易造成救火人员的间接触电,故
A 不符合安全用电原则;安全用电的原则是:不接触低压带电体,不靠近高压带电体,故 B 符合安全用
电的原则;在大树下避雨,因为大树和人体都是电的良导体,雷电极易通过突起的大树传向人体,而4
造成雷电灾害,故 C 不符合安全用电原则;使用测电笔辨别火线时,用手触及测电笔笔尾金属体,才
能辨别出火线、零线,手不能接触笔尖金属体,否则会发生触电事故,故 D 不符合安全用电原则。
7.(2019·陕西中考)如图是小轩家的部分电路。下列说法正确的是( )
A.若熔断器熔丝熔断了,可以用铜丝代替
B.若导线 cd 间断路,仍然可以安全使用三线插座
C.若闭合开关 S,灯泡 L 不发光。用测电笔检测 e 点,氖管不发光,则说明灯丝一定断了
D.若 ab 间断路,灯泡 L 仍能正常工作
答案 D
解析保险丝熔断后,不能用铜丝来代替,因为铜丝的电阻率小、熔点高,用铜丝代替保险丝,不能在
电流过大时自动切断电路,故 A 错误;由图知,如果导线 cd 间断路,用电器的金属外壳无法接地,存
在漏电危险,所以不能继续安全使用三线插座,故 B 错误;如果火线断路、熔断器的熔丝烧断、灯泡
灯丝断了或者灯泡到火线间的电路断路,灯泡都不能发光,同时测电笔接触 e 点,氖管都不能发光,
所以不能说明灯丝一定断了,故 C 错误;由图知,虽然 ab 间断路,但电流可以从火线到灯泡,经 a 点
回到零线,所以灯泡 L 仍能正常工作,故 D 正确。
8.(2019·贵州贵阳中考)22 岁的中国青年科学家曹原证实了石墨烯在特定条件下的超导性能,这是
一百多年来对物质超导零电阻特性的又一重大发现。若未来实现石墨烯超导输电,根据 定
律推断输电线路可实现电能零耗损。
答案焦耳
解析当导体的温度降至某一低温时,它的电阻突然变为零,这种特性称超导性。由于超导体的电阻
为零,根据 Q=I2Rt 知,产生的热量为零,所以在用超导体进行远距离输电时不会消耗电能产生热量,
减少了在输电过程中的能量损耗,大大节约了能源。5
9.(2019·广西桂林中考)我国的家庭电路有两根进户线,都是从低压输电线上引下来的。其中一根
叫零线,一根叫 ,两根进户线之间有 V 的电压。
答案火线 220
解析进户线分为零线和火线,火线与零线之间有 220 V 的电压,火线与大地之间也有 220 V 的电
压。
10.小青同学想在家里安装一盏照明灯,如图所示是他设计的电路。图中虚线框 1 和 2 应连入开关
和电灯;则开关应装在 (选填“1”或“2”)虚线框中。
答案 2
解析为了用电的安全,开关应接在火线与电灯之间,因此开关应装在 2 处。
11.如图所示的家庭电路的连接中,有两部分连接错误,它们是 (选填序号即可,①闸刀开关;
②带开关的灯泡;③带保险丝的两孔插座;④三孔插座。)
答案②④
解析进户线进入用户,首先接入总开关,即闸刀开关,总开关的后面接入保险丝,图中闸刀开关①连
接正确。开关控制灯泡时,火线首先进入开关,然后进入灯泡顶端的金属点,零线直接进入灯泡的螺
旋套;开关既能控制灯泡,又能在灯泡损坏后,断开开关,切断火线,安全地更换灯泡。由图知,带开
关的灯泡②连接错误。两孔插座左孔接零线,右孔接火线;当插座上接入大功率的用电器时,还要在
火线上串联一根保险丝,这样在电流过大时,能自动切断电源。由图知,带保险丝的两孔插座③连接
正确。三孔插座中,左孔应接零线,右孔接火线,上孔接地线;而图中上孔接零线,左孔接地线,故三
孔插座④连接错误。综上分析,连接错误的是带开关的灯泡②和三孔插座④。6
12.家用洗衣机的主要部件是电动机,某洗衣机的电动机在 220 V 电压下正常工作时的电流 2 A,线
圈电阻为 4 Ω,则该电动机正常工作时每分钟产生的热量是 J。
答案 960
解析该电动机正常工作时每分钟产生的热量 Q=I2Rt=(2 A)2×4 Ω×60 s=960 J。
易错警示 要注意电动机是非纯电阻用电器,消耗的电能和产生的热量不相等。
13.(2019·吉林中考)电炉丝通过导线接到电路里,通过电炉丝和导线的电流大小 ,由于电
炉丝的电阻比导线的电阻大,导致电炉丝在相同时间产生的热量比导线产生的热量 。
答案相等 多
解析电炉工作时,导线和电炉丝串联,所以通过导线和电炉丝的电流相等,电炉丝电阻比导线电阻大,
根据焦耳定律 Q=I2Rt 可知,相同时间内电炉丝产生的热量比导线多。
14.
(2019·广西贵港中考)家用电吹风的简化电路如图所示,主要技术参数如下表。则该电吹风正常
工作吹热风时,电热丝的阻值是 Ω,正常工作吹热风 5 min 电热丝产生的热量是
J。
热风温度 50-75 ℃
额定功率
热风时;1 000 W
冷风时:120 W
额定电压 220 V
质量 0.5 kg
答案 55 2.64×1057
解析由表格数据可知,电吹风吹冷风时的功率,即电动机的功率为 120 W,由图知,电吹风正常工作且
吹热风时,电动机和电热丝并联,因电路的总功率等于各用电器功率之和,所以电热丝的功率 P 电热丝
=P 热-PM=1 000 W-120 W=880 W,并联电路中各支路两端的电压相等,得电热丝的电阻 R 电热丝==55 Ω;
电吹风正常工作且吹热风时,5 分钟内电流通过电热丝产生的热量 Q=W=PRt=880 W×5×60
s=2.64×105 J。
15.(2019·四川南充中考)如图,灯 L 标有“4 V 2 W”,R=20 Ω,闭合开关 S 时,灯 L 正常发光(灯
丝的电阻不受温度影响),电流表示数为 A,通电 1 min 电路中产生的热量为 J。
答案 0.7 168
解析由图知 R 与 L 并联,电流表测干路电流,灯 L 正常发光,所以 U=UR=UL=4 V,由 P=UI 可得通过灯
泡的电流 IL= =0.5 A,由欧姆定律可得通过 R 的电流 IR= =0.2 A,由并联电路的电
流特点可得电流表示数 I=IL+IR=0.5 A+0.2 A=0.7 A;通电 1 min 电路中产生的热量 Q=W=UIt=4
V×0.7 A×60 s=168 J。
16.(2019·安徽蚌埠二模)某电饭锅简化电路如图甲所示,R1 和 R2 均为定值电热丝,S 为自动开关,
煮饭时,把电饭锅接入 220 V 电路中,电路中总电流随时间变化的图象如图乙所示。电热丝 R1 的阻
值为 Ω;通电 30 min 电饭锅产生的热量为 J。
答案 22 8.91×105
解析由电路图可知,当开关 S 闭合,电路为 R2 的简单电路,电路中的电流大,由 P=UI 可知,电饭锅的
总功率大,处于加热状态,当 S 断开时,电阻 R1 与 R2 串联,电路中的总电阻大,电路中的电流小,由8
P=UI 可知,电饭锅的总功率小,处于保温状态。电热丝 R2 的阻值为 R2= =88 Ω;电阻丝 R1
和 R2 串联的总电阻 R 总= =110 Ω,R1=R 总-R2=22 Ω。由图乙知,通电 30 min,加热 15 min,
保温 15 min,电饭锅产生的热量 Q=UI 大 t1+UI 小 t2=220 V×2.5 A×15×60 s+220 V×2 A×15×60
s=8.91×105 J。
17.(2019·贵州毕节中考)电热水壶上标有“220 V 800 W”,小明发现烧水过程中热水壶的发热
体部分很快变热,但连接的电线却不怎么热,是因为导线的电阻比发热体的电阻 ;在额定电
压下,热水壶烧水 210 s,这段时间内电热水壶发热体产生的热量为 J,若发热体产生的热
量全部被水吸收,能将 kg 的水从 20 ℃升高至 100 ℃。[c 水=4.2×103 J/(kg·℃)]
答案小 1.68×105 0.5
解析热水壶的发热体与电线串联,通过它们的电流及时间相等,但热水壶的发热体的电阻比电线的
电阻大得多,由焦耳定律 Q=I2Rt 可知,热水壶的发热体比电线产生的热量就多得多,所以电热丝很热,
但与之相连的电线却不怎么热;在额定电压下,烧开一壶水用时 210 s,这段时间内电热水壶发热体
产生的热量 Q=W=Pt=800 W×210 s=1.68×105 J;根据公式 Q=cm(t-t0)得,加热水的质量 m=
=0.5 kg。
18.
(2019·云南昆明中考)如图是一个家用电热水龙头。打开龙头开关,几秒就可以流出热水,这种加
热水的过程很短,俗称“过水热”。某品牌电热水龙头的额定功率是 3 000 W,额定电压是 220 V,
则该电热水龙头正常工作时的电阻是 Ω(计算结果精确到 0.1)。某次使用该龙头加热水
时,测得实际电压为 235 V,水的初温为 21 ℃,加热 14 s,得到 0.5 L、末温 42 ℃的热水,则加热水
的功率是 W[c 水=4.2×103 J/(kg·℃),ρ 水=1.0×103 kg/m3]。
答案 16.1 3 1509
解析由 P= 可得,该电热水龙头正常工作时的电阻 R= ≈16.1 Ω;由 ρ= 可得,
加热的水的质量 m=ρ水 V=1×103 kg/m3×0.5×10-3 m3=0.5 kg,水吸收的热量(有用能量)Q 吸=c 水
mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×(42 ℃-21 ℃)=4.41×104 J;则加热水的功率 P 实=
=3 150 W。
能力提升
19.在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中,某同学采取了如图所示的实验
装置(两个透明容器中封闭着等量的空气)。
(1)实验中通过观察 变化来比较电流通过电阻产生热量的多少。
(2)观察图甲中的 A、B 管,在通电时间相等时,发现 B 管液面上升的高,则表明电流通过导体产生的
热量多少与 有关。
(3)采用图乙实验装置,可以得出结论:在电阻和通电时间相同时, 越大电流产生的热量越
多。
答案(1)液面高度差 (2)电阻 (3)电流
解析(1)电流通过导体产生热量的多少不能直接观察,但液体温度的变化可以通过液面高度差的变
化来反映,这种研究方法叫转换法;(2)如图甲,两个电阻串联在电路中,电流相同,通电时间相同,电
阻不同,运用控制变量法,探究电流产生热量跟电阻的关系;(3)在乙图中,右侧容器的外部,将一个
电阻和这个容器内的电阻并联,再接入原电路,由于并联电路有分流作用,所以通过左侧容器中电阻
的电流大于通过右侧容器中电阻的电流,由乙图所示的实验现象可以得到的结论是:在电阻、通电
时间相同的情况下,电流越大,电流通过电阻产生的热量越多。10
20.一个标有“220 V 100 W”的白炽灯接在 220 V 的电源两端,如图所示,由于输电线的电损,小
灯泡发光时的实际功率是 81 W(电源电压不变,不计灯泡电阻的变化)。
(1)求出此时白炽灯 L 两端的电压;
(2)试证明:这种情况下输电线损耗的电功率 P 线与灯泡实际功率 PL 之比是 P 线∶PL=1∶9。
答案(1)198 V (2)证明见解析。
解析(1)灯丝的电阻
RL= =484 Ω,
灯泡的实际电压
UL= =198 V;
(2)根据串联电路电压的规律知,电线上的电压:U 线=U-UL=220 V-198 V=22 V,
因串联电路电流处处相等,根据 P=UI 知,输电线损耗的电功率 P 线与灯泡实际功率 PL 之比:
=1∶9。
21.如图甲的多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能,深受市场认可和欢迎。图乙是某品牌
养生壶简化电路图。[ρ 水=1×103 kg/m3,c 水=4.2×103 J/(kg·℃),g 取 10 N/kg]
项目 参数11
电源电压(V) 220
低温挡功率(W) 275
中温挡功率(W) 550
高温挡功率(W) 1 100
容积(L) 1
(1)开关 S1、S2 处于什么状态,养生壶为高温挡,说明判断依据;
(2)求 R1 的阻值;
(3)养生壶处于低温挡工作时,求电路中的电流大小;
(4)在标准大气压下,使用高温挡将初温是 12 ℃的一壶水烧开,若养生壶高温挡加热效率为 80%,求
水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。
答案(1)当开关 S1 闭合,S2 接 B 时,为高温挡;因为此时电阻 R1、R2 并联,电路中的总电阻最小,总功
率最大 (2)88 Ω (3)1.25 A (4)3.696×105 J 420 s
解析(1)由图知,当开关 S1 闭合,S2 接 B 时,电阻 R1、R2 并联,电路中的总电阻最小,由 P= 可知,总
功率最大,所以此时养生壶为高温挡;
(2)由图知,当开关 S1 断开,S2 接 A 时,电阻 R1、R2 串联,电路中的总电阻最大,由 P= 可知,总
功率最小,此时为低温挡;
当 S2 接 A,S1 闭合时,R2 被短路,只有电阻 R1 接入电路,养生壶处于中温挡。
由 P=UI 得,正常工作时通过 R1 的电流为 I1= =2.5 A,
由 I= 得,R1 的阻值 R1= =88 Ω;
(3)由 P=UI 得,养生壶在低温挡工作时电路中的电流为 I 低= =1.25 A;12
(4)由 ρ= 可得,水的质量 m=ρ水 V=1×103 kg/m3×1×10-3 m3=1 kg,
水吸收的热量 Q 吸=c 水 m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃-12 ℃)=3.696×105 J,
由 η= 和 W=Pt 得,烧开一壶水需要的时间为 t= =420 s。
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