2.9.家庭电路-【志鸿优化训练】2026-2027学年高中物理必修第三册(教科版)

©第二章电路及其应用 6.如图所示，E=10V, 7.如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电 r=12,R1=R3= R 阻，且R1=1002,R2阻值未知，R,为一滑 52,R2=42,C= 动变阻器，当其滑片P从左端滑至右端时， 100aF,平行板电容器 测得电源的路端电压随电源中流过的电流变 极板水平放置。当S 化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P 闭合时，电容器中带电粒子恰好处于静止状 在变阻器的两个不同端点得到的，求： 态，重力加速度g取10m/s2。求： (1)电源的电动势和内阻： (1)此时电源的输出功率和效率； (2)定值电阻R2的阻值； (2)S断开后流过R3的总电荷量； (3)求电源输出功率最大时，R,接人电路的 (3)S断开后，带电粒子加速度的大小和 阻值。（结果保留一位小数） 方向。 0.40.8 乙 9.家庭电路 学业目标·定位 课标要求 核心素养 1.了解家庭电路的组成，能根据家庭的实际用电功率选择熔 1.知道家庭安全用电、节约用电。（物理观念） 丝或低压断路器。 2.研究输电线横截面积与通过电流的关系。 2.了解家庭用电中常见的一些故障及其原因，有排除简单故 (科学思维) 障的意识，能自己动手排除一些简单的故障。 3.认识安全用电和节约用电的重要意义。（科 3.了解安全用电知识，有安全用电的意识。知道家庭用电量 学态度与责任) 的计算方法，具有节约用电的意识，培养可持续发展意识。 109 物理 必修第三册教科版 必备知识·梳理 答案见P3411 国知识梳理 2.不可用湿手拔用电器插头，但可以用湿手牵 1.输电线横截面积与允许通过电流的关系：根 动导线把电器插头从插座中拉出来。() 3.洗衣机、洗碗机等容易潮湿的电器外壳接地。 据R=P专我们知道，对于长度一定的导线 () 来说，横截面积越小，电阻越大。 4.所有家用电器都使用两眼插座。() 2.家庭电路与安全用电 二、思维探究 (1)电路的基本常识 1.在家庭安全用电中，下列做法正确的是( ①家庭用交变电流电压为 ②家庭电路如图所示。 A.使接线插板负载太大B电器失火先切断电源 C,用钢丝代替熔丝D.手抓电线拔出插头 2.现代家庭电器化程度越来越高，安全用电是 ③人体接触火线时，电流即由火线经 一个十分突出的问题。下表提供了一组部分 与大地构成通路，极为危险；保险装置一定串接 人的人体电阻平均值数据： 在 上。 完全干燥时 出汗或潮湿时 测量项目 (2)安全用电的注意点 电阻 电流（加220V 电阻 电流（加220V) ①高度重视，谨防触电。 手与于之间200kn 1.1×103A 5 kn ②避免 手与脚之间 300kn 7.3×10-+A 8 kn 手与塑料 ③电器 应该接地线。 800kn 2.8×104A 10k0 鞋底之间 ④不要在同插座上 使用几个大功率 电路上有规格为10A的熔丝（俗称保险丝）， 的用电器。 如图所示。用电器R的功率是1500W,这 ⑤不要让纸张等易燃物过分靠近电灯、电饭 时通过熔丝的实际电流是多少？人体出汗或 锅、电炉等电热器。 潮湿时，手脚触电，为什么熔丝不会断？ 3.节约用电 火线熔丝 (1)尽量使用 的电器。 220V (2)合理使用空调。 (3)较长时间不使用的电器，请关闭电源。 零线 爵科学思维 一、思考判断 1.发现有人触电，应立即用手将触电人拉开， 使其与电源线分离。() :49110 0第二章 电路及其应用 关键能力 ·探究 答案见P3411 探究 家庭电路和用电故障 (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 回情境探究 认电源没有停电的情况下，可以使用测电笔 家庭电路中的保险丝是用电阻较大、熔 逐段排查断路点。使用测电笔时要注意安 点较低的铅锑合金制成的。当家庭电路电流 全，手绝对不能接触笔尖的金属部分。 超过规定值时，保险丝会熔断。请分析说明 (3)漏电故障的处理：仔细检查灯座、吊线盒、 制作保险丝为什么要选择电阻较大、熔点较 开关、插座等容易漏电处，再检查电线连接 低的材料？ 处、电线穿墙处、电线转弯处等电线绝缘层容 易受损的部位。 保险丝 火线 奇典例精析 零线 【典例1】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，参考下列数据并通过 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%） 目知识深化 额定电流 2 2.6 3.34.8 7 11 15 18 22 I/A 1.家庭电路组成 直径 (1)一般组成 0.5080.61 71091512163 20323426 d/mm ·接线盒 进户线→电能表总开关一+保险盒 →插座 供电 量度用户 控制整 电流过大 给可移动用 消耗电能 个电路 时自动切 电器供电 的仪表 断电路 (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 [针对训练1]家庭电路中的保险丝熔断 是220V,零线与地线之间的电压是0V。 了，以下原因中不可能的是(》 2.故障处理 A.使用的用电器总功率过大 (1)短路故障的处理：查明短路原因并排除故 B.拉线开关中两根导线的线头相碰了 障后换上同样的熔丝，绝对不能换用比原来 C.保险丝的规格不符合规定的要求 粗的熔丝或者其他材料的金属丝。 D.插座中的两根导线的线头相碰了 1119 物厘必修第三册教科版 探究口 家庭安全用电及节约用电 2.节约用电 (1)养成良好的用电习惯，记住随手关闭不使 情境探究 用的用电器。 图为常用的插座，上面为两孔插座，下面 (2)节约用电，坚持可持续发展。 为三眼插座。 @典例精析 【典例2】某值班老师最后离开计算机机房要去 关闭总电闸时，发现电能表（如图所示）的转 盘仍在缓慢地转动。他用手表粗略地估测 试探究：什么情况下要求用三眼插座？ 了一下。1min转盘转动了5r。经检查发 现，原来机房内还有20台电脑显示器处于 待机状态。请你算算1台电脑显示器的待 机功率约为多大？并就此问题联系实际谈 谈在日常生活中如何节约用电？ kw·h 包325圆 单相电度表 DD10220V2.5号A0u 3000wW,0 xx关电表厂 自知识深化 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)避免大功率用电器同时使用：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，引起火灾。 (5)避免火灾：不要让纸张等易燃物过分靠近 电灯、电饭锅、电炉等。 :4.112 ©第二章电路及其应用 [针对训练2]电饭锅的工作原理如图所 (2)通常情况下，用这种电饭锅烧水时，它的 示，煮饭时开关是闭合的，红色指示灯亮；饭熟 自动断电功能能不能起作用？为什么？ 后（当时的温度大约为103℃），开关S自动断 开，黄灯亮。 发 Ao 220V~o Bo (1)电阻R,的作用是保护红色指示灯不会 因电流过大而烧毁，R,与电饭锅发热板的等 效电阻相比，二者大小应有什么关系？为 什么？ 随堂演练 · 达标 答案见P3421 1.下列插座中最适合有儿童的家庭使用的是 4.小宇同学准备检查生活用电线路是否有问 题，他先断开所有用电器和总开关，然后将 火线上的保险丝取下，换上一只额定电压为 220V的灯泡，闭合总开关，发现灯泡正常发 光。由此判断() A B D A.线路安装完全正确，因为灯泡正常发光 2.从安全用电的角度出发，下列做法存在安全 B.线路安装不正确，电路中有短路 隐患的有( ) C,线路安装不正确，电路中有断路 A.用电器金属外壳应该接地线 D.仅由此不能判断线路是否有问题 B.不要在同一插座上同时使用几个大功率 5.很多家用电器都有待机功能，比如，电视可以 用电器 用遥控器关机而不必断开电源。这一功能虽 C.要定期检查用电器插头，特别是大功率用 给人们带来了方便，但电器在待机状态下仍 电器插头 有能耗。下表是小明家两台电器的数据统 D.洗衣机、洗碗机等易潮湿用电器不用接 计。这两台电器每天待机共耗电 地线 千瓦时。若能及时断开电源，他家每月可以 3.某同学自己在家看电视，突然发现电视机冒 节约电费 元。（电价为0.5元/千 烟了，他采取的措施正确的是() 瓦时，每月按30天计算) A.马上跑到外面去喊人 B.立即断开电源，远离电视机，同时打开 家用电器 待机功率P/千瓦 每天平均待机时间t/时 门窗 彩色电视 0.008 20 C.继续观察，看发生什么后果 VCD 0.012 22 D.心里害怕，自己走开了也不知怎么办才好 1134 物理必修第三册教科版 6.如图所示是刚安装的家庭电路的电路图，电 7.将下列元件符号正确填入图中空格处。并解 工师傅为了检查电路是否出现短路，在准备 释原因。 接入保险线的A、B点间先接入一盏“220V 白炽灯⑧保验丝台开关一接大功率电器用的桶座© 15W”的检验灯。 AB 220V L L (1)断开开关S,闭合开关S2,检验灯正常 发光； (2)断开开关S2,闭合开关S,发现检验灯发 光较暗。 根据以上现象，你可以判断出 (选 填“L”或“L2”或“没有”)发生短路。 章未总结 知识整合 B号：公式 实质：表示电源通过非静电力 0 做功把其他形式的能转化为电 电动势 练习使用多用电表 势能能力大小的物理量 hx-0 ,:表达式 E 闭合电路 路端电压 欧姆定律 测量金属的电阻率 负载的关系 电流及计算 电 电阻 电压 基本概念 路 电阻定律、电阻率 及 描绘1-特 定义：电场力移动电荷所做的功 其 性曲线 公式：平gU=Uh 应 实验 电功 单位：焦耳，千瓦时 公 E=+r:实验原理 定义：单位时间内电流所做的功 公式：P=UⅢ 电功率 测量电池 单位：瓦特 的电动势 实验电路图 公式：Q= 和内阳 实质：通过电流做的功转化 为内能 焦耳定御 公式：PR-是 数据分析 使用条件：纯电阻电路 热功率 4s114【解折】1)可变电驻R上消耗的功率为 R-g装R一因R++R R。 由上式知，R=R十于时，P,最大 北最大值少-一洁网。 (2)当电流最小时，电阻Γ和尽苗耗的动率最小。 此时R。为00，内阻r和周定电阻R上请耗的最小 动率之和为 P-R限+n 代人数据海P,一高W (3)当尺，=0时，电路中的几电目量小，电定量大： 此时长消托的功率最大，即 P-(是)'R 代人数据海品取 〔针对利练2】拟CDR,为定值电阻，只有当通过 R:的电瓷最大时，其清耗的功率才最大，因此当R,■0 时，R裤轮的功术最大，A错误，C正确：由闭合电路级 R,+R: 姆定肆得，路餐电压一天十皮干，E:代人数绍计算 知B正确：将定值电阻R,当作电象内阻的一富分，则 当尼，=取，十=30时，等效电源的输出功率最大，闻 R:销毛的功率最大，D正确。数远战D。 探究三 [典例精析] [典例3]【答案水1)1A(2)L.2×10+C 【解所】(1)电得稳定后，电客云所在的美得上无电 流通过，国克R:与R:多联，C两格时电压印为R:丙 越的乐。 出歌岭定律得，通垃R,岭电线 IR十R-1A (2)用合开美S格发后，C两减电压 U-IR:-6 V C晚零电荷壶 宽表读数增大，可知，通过R,的电流增大，第尺，的 Q=口队=30X10×60=L8×10+C 电压增大，面R:与变阳器的总电压减小，衡度阻器 平关5斯开隐定后，越电流为家，电家器两烤电固 的电国被小，因比，电存腰板闻电压减小，板闻场强减 为E,所带电异量 小，餐电质点P所受的电场力减小，因此，质点P醉 中Q■CE=30×10·×10C=3×10+C 向下运对，故C绩误。 通试R,的骨量野为电客器增如竹电骨量，即 4.AD由图像可知，曲线①，②的交点表示内，外电路 Q=Q1-Q1=1,2×104C 消托的电功率阳等，此时电源的内电阳与外电阳相 [针对调述3]D将滑动变阻馨的滑片P向左 等，面且电源物喻出功率最大，由图可知电颜的输围 移动一段距离后，R接人电路的阻值变大，电路中电氨 功率最大值为8W,电流为=2A,根据P一'R- 变小，灯泡1变暗。八替误：电降中电瓷变小，即电度表 Γ，解得R=r?0,则电餐的电动势为E■ 食数变小，路端电振变大，辈电用表读数变大，因灯泡L 《R十r)-2×(2+)V-8V,放A正确.B指误，限 内端电压变小，则电阳R两瑞电压度大，电容器C丙端 帮P一引知，当巾路中水流量大时，电圈消耗的功电 电反变大，电容器C上电衡量增如，C错阀，D正确：当 最大，P.=月.r=×多W一32W,故C骨灵，由 外电路电阻等于电颜的内阻时电源的喻出功率量大，灯 A分析可知，外电驿电阻为2口时，电驿中电流为 泡L的电大于电源的内阳，测当P向左移清一取 亚真后，外电路电阻比电原的内周？大得要多，电源的 一A电墨的效率为，一哥×10X一R,× 输出功率变小，B正骑，教逐D 100X=希×00K=0%,放D正魂.做选D. 【[随堂演炼·达标】 s.AB LA保持开关5闭合，由申、并霖电压关表可知，我。 【解析】将滑片P由O点角下移动，则接人的电阻阻 E 两验的电正为衣。十及·R,清大R心游减小 值由R+开始增大，把定值电阻及，看作内阻，则 电容善两偏的电压减小，电场登度减小，微粒向下稿 外电阻等干内阻时，电源的输出功率最大，随着滑可 转，制减小R:,做粒向上编转，故A正确，B铅误：保 变阻器阻值的变大，测情耗的对率减小，数入正确 诗开关5树合，变化R,不会影响电阻代：丙端的电 电路总电阻增大，根据闭合电路赋期定樟可知，于路 质，数凝粮仍做匀速直线运动，放C,D糖阀。散 电宽藏小，内阻和定值电阻R:两编的电压减小，则 选A 滑动变阻蓉两端电压增大，电客善两挥电压增大。电 2DR,是定值电用，当电降中电流最大明，R,上萌 板丝度增大。警电液离向上量加建运动，放B正确： 托的电功率量大，可知应将变阻器阻值稀整倒，故 电压表测量路嫡电正，内电压减小，则路密电压增大： A,B,C错浸，D正确，故选D, 电压表的示数增大，放C错误：干路电瓷减小，鹿过 3B当清动变阳器的滑片真多骑移动时，滑动变阳器 定植电阻R:约电面被小，根摆焦耳定律可知，Q一 接人电路的电用减小，外电路总电用减小，由闭合电 了及，，定值电罪R,在单位封闻内产生的热量变少 辞做婚定律可知，干电路电流增大，熏过，的电面 故D说。故选AB 增大，则R上清耗的功率蜡大。电压表的读数U一 6【答案k116W0%《2)4×10C(3)5m/, E一1〔R,十，)，1增大：其倦量不变，则U碳小，放A: 方有经直向下 D量误：电压表的读数减小，期酒过R,的电流减小， 【解析1)当S周合到，R,技短路，裂据闭合电路成 (干路电流增大：则电德表瓷数增大，放日正确：电 姆定律得 1R一片A-2N 电现的总功率为 P。*E打=0×2W-20W 电深内富消耗的功率为 Pa-I'r-2'x1 W-1W 教电源的喻出功率为 Pa=Pa-P8=20W-4W=16 W. ×10m%-0×1m%=n%, 效靠为？P (2)3周合时，电容器板同电压为 U=R3=2X4V=8V. 等新行时，电客器板)电压为 6R+R++1+X10V=4Y 当新开后德过R,的总电背量等于电容器的较电 量，划 Q-C8U-C(U-U3=100×10·×(8-4)C 4X10*C (3)当s闭合时，电容器中管电粒予恰好处于静止状 态，电场力和重力平衡，刚有 w-号 5新开后，根出牛银第定律得 号 结合■，并代人数银解得 a=5m/w,方向经直向下， 1.【答案11)20V200(2050 8)17.6n 【解桥】1)电源的路响电压随电瓷的变化图线斜米大 16-4 小等于电源的内图.则有内8，一a月-020口 根据闭合电群欢姆律，电尊的电动势为 E-U+Ir 电压U=16V时，电流I=0.2A,代入解得E-16V +0.2A×200-20V.