专题06 生活用电（竞赛培优精讲）九年级物理上学期全国通用

专题06 生活用电 目录概览 A考点精研・竞赛考点专项攻坚 1 竞赛培优大纲 1 重点知识讲解 2 核心应用突破 3 考试难度要求 4 竞赛真题剖析 4 B实战进阶・竞赛选拔模拟特训 5 竞赛培优大纲 一、家庭电路深度解析 理解交流电在家庭电路中的传输特性与工作原理 掌握现代住宅电气系统的整体架构与安全设计理念 深入分析各种保护装置的协同工作机制 二、安全用电系统研究 探究不同情境下触电事故的物理机制与防护原理 掌握电气火灾的成因分析及综合预防体系 理解电磁辐射与电气环境污染的防护措施 三、电能使用与管理系统 深入理解智能电能表的工作原理与通信技术 掌握家庭能耗分析与节能优化策略 研究电力质量监测与改善技术 四、现代用电技术前沿 理解智能家居系统的电气架构与通信协议 掌握新能源在家庭中的应用技术 研究未来住宅电气系统的发展趋势 重点知识讲解 一、家庭电路深度解析 1. 交流电的传输特性 家庭用电采用交流电，其电流方向周期性变化，频率为50Hz。这种设计有利于电能的远距离传输和电压变换。交流电通过变压器可以实现高效的升压和降压，从而减少输电过程中的能量损耗。 2. 住宅电气系统架构 现代住宅电气系统采用分级配电方式：入户总配电箱→楼层分配电箱→房间终端配电。这种树状结构既保证了供电可靠性，又便于维护管理。每个层级都设有相应的保护装置，形成多重防护体系。 3. 导线规格与选择原理 不同用途的导线需要根据其承载电流、机械强度、绝缘等级等要求进行选择。导线的截面积决定了其载流能力，而绝缘材料的选择则关系到使用寿命和安全性能。现代住宅普遍采用铜芯导线，其导电性能和机械强度均优于铝芯导线。 4. 保护装置协同工作 漏电保护器、过载保护器、短路保护器等装置通过不同的检测原理实现功能互补。漏电保护器检测电流失衡，过载保护器监测温升效应，短路保护器响应电流突变，三者共同构成完整的安全防护体系。 二、安全用电系统研究 1. 触电机理深度分析 触电危害程度取决于通过人体的电流大小、路径和作用时间。不同频率的交流电对人体的影响各异，50Hz工频电流恰好处于人体最敏感的频率范围。电流通过心脏区域时危险性最大，可能引发心室颤动。 2. 接地系统的工作原理 保护接地通过将设备外壳与大地连接，确保在绝缘损坏时能迅速形成短路电流，触发保护装置动作。保护接零则利用零线电位来实现类似功能，但要求整个系统具有完整的接零网络。 3. 电气火灾防护体系 电气火灾通常由线路过载、接触不良、绝缘老化等原因引发。防护体系包括：合理选择导线规格、规范安装接线、定期检测绝缘电阻、安装电弧故障保护器等多层次措施。 4. 电磁环境安全 大功率电器会产生电磁辐射，可能影响敏感电子设备正常工作。通过合理布线、使用屏蔽导线、保持安全距离等措施可以减轻电磁干扰。特殊人群还需要考虑长期暴露在电磁环境中的健康影响。 三、电能使用与管理系统 1. 智能电能表技术 现代智能电能表采用电子式计量原理，通过高速采样和数字信号处理实现精确计量。具备双向通信功能，支持远程抄表、费率设定、负荷控制等高级功能。部分智能电表还能监测电能质量参数。 2. 家庭能耗分析 通过分析各电器的用电特征，可以识别主要的能耗设备。空调、热水器、电采暖设备通常是能耗大户。利用分时电价政策，合理安排大功率设备的使用时间，可以有效降低电费支出。 3. 电力质量监测 电压波动、频率偏差、谐波污染等电力质量问题会影响电器寿命和系统安全。现代电力质量监测装置可以实时记录这些参数，为改善供电质量提供依据。特别要注意的是，某些大功率电子设备可能产生严重的谐波污染。 4. 节能技术应用 采用高效电器设备是节能的基础，如LED照明、变频空调、高效热水器等。此外，通过建筑保温改善、自然采光利用、智能控制系统等综合措施，可以大幅降低建筑整体能耗。 四、现代用电技术前沿 1. 智能家居系统 基于物联网技术的智能家居系统实现用电设备的集中管理和智能控制。系统通过传感器网络感知环境参数和用户习惯，自动调节设备运行状态，在保证舒适度的同时实现能效优化。 2. 分布式能源应用 家庭光伏发电系统可以将太阳能转化为电能，实现能源的自给自足。系统需要配备逆变器将直流电转换为交流电，并通过并网装置与公共电网连接。储能系统的加入可以进一步提高能源利用效率。 3. 电动汽车充电技术 家庭电动汽车充电设备需要考虑电网承载能力、充电效率和安全性。智能充电系统可以根据电网负荷情况自动调整充电功率，避免对家庭其他用电设备造成影响。 4. 未来住宅电气系统 未来住宅将向直流供电、无线输电、能源自给等方向发展。直流配电可以减少交流直流转换损耗，特别适合LED照明、电子设备等直流负载。无线充电技术将为移动设备提供更便利的用电体验。 核心应用突破 一、电气系统设计与优化 能够设计符合安全标准的家庭电气系统方案 掌握电气负荷计算与导线选型方法 具备电气系统故障诊断与排除能力 能够优化现有电气系统的能效表现 二、安全防护系统构建 能够设计多层次电气安全防护体系 掌握各种保护装置的选型与配置原则 具备电气安全事故分析与预防能力 能够制定电气设备维护保养计划 三、智能用电系统集成 掌握智能家居系统的架构设计方法 能够集成新能源发电与储能系统 具备用电数据分析和能效管理能力 能够设计面向未来的电气系统方案 四、创新技术应用 能够评估新型用电技术的适用性 掌握电气系统升级改造的技术要点 具备解决特殊用电需求的设计能力 能够推动绿色用电理念的实际应用 考试难度要求 1. 竞赛深度 竞赛中的生活用电问题往往结合电气安全、系统设计、能效管理等实际工程问题，要求考生具备系统的电气知识体系和解决复杂问题的能力，能够进行综合性的技术方案设计。 2. 能力要求 参赛者需要深入理解家庭电气系统的工作原理，掌握安全防护技术的实施要点，具备系统设计和优化能力，同时要了解智能用电和新能源技术的最新发展。 3. 备考策略 建议通过理论系统学习结合工程案例分析，重点掌握电气系统设计方法和安全防护原理，多研究实际工程问题的解决方案，培养系统性思维和创新能力。 竞赛真题剖析 【真题剖析1】26．蒸汽电熨斗是利用灼热水蒸气不断接触衣物，软化衣物的纤维组织，通过熨烫动作，使衣物平整顺滑。如图甲所示为一款有高温、低温两挡的蒸汽电熨斗电路原理图，R1、R2为电热丝，低温挡额定功率为800W。 (1)将蒸汽电熨斗的三脚插头插入三孔插座中，这样做可以让蒸汽电熨斗的外壳与插座中的 线相连，防止发生触电事故；家庭电路中保险丝熔断后， （选填“能”或“不能”）用细的铜丝代替； (2)某次，只让蒸汽电熨斗接入家庭电路中并在高温挡正常工作，5min内，如图乙所示的电能表转盘转动了，则蒸汽电熨斗高温挡额定功率是多少？ (3)电热丝R1、R2的阻值是多少？ 【答案】(1) 地 不能 (2)1800W (3)60.5Ω；48.4Ω 【详解】（1）[1]蒸汽电熨斗等一些家用电器都使用三脚插头插入三孔插座中，这样做是为了使蒸汽电熨斗的金属外壳与插座中的地线相连，防止因漏电而发生触电事故。 [2]家庭电路中的保险丝熔断，应换用合适的保险丝，不能用更粗的保险丝或者铜丝代替，因为铜丝的熔点高，起不到保险作用。 （2）如图乙所示的电能表的转盘转动，消耗的电能 蒸汽电熨斗高温挡额定功率是 （3）开关闭合、断开时，电路为的简单电路，总电阻较大，根据可知总功率较小，蒸汽电熨斗处于低温挡，电热丝R1的阻值 两开关均闭合时，两电阻并联，总电阻较小，根据可知总功率较大，蒸汽电熨斗处于高温挡，则的功率 根据可知的阻值 27．如图是小明家的部分家庭电路示意图，电能表上标有“220V10 （30）A”的字样，图中空气开关①②③的额定电流分别为20A、5A、5A，漏电保护器的漏电动作电流为30mA。炎炎夏日，他家正在工作的用电器的总功率是3100W，现在，小明又将图中的空调及灯泡接入电路正常工作，已知空调的额定功率为1kW，小灯泡的额定功率为60W，接着，小明想将标有“220V  0.8kW”的电吹风接入图中的三孔插座，下列关于此电路的判断正确的是（　　） A．闭合电吹风的开关时，电路继续正常工作 B．闭合电吹风的开关时，图中的漏电保护器会迅速断开电路 C．闭合电吹风的开关时，图中干路上的空气开关会跳闸 D．闭合电吹风的开关时，图中三处的空气开关都会跳闸 【答案】C 【详解】A．空调的额定功率单位换算，吹风机的额定功率0.8kW=800W 家庭电路中的总功率为 当闭合电吹风开关时，根据可得， 22.5A＞20A，空气开关①会断开，故A错误； B．漏电动作电流为30mA ，而电吹风接入的是三孔插座，漏电保护的电流是进出线电流差，正常工作时没有漏电，所以漏电保护器不会断开。故B错误； Ｃ．通过A答案分析可知，干路上的空气开关①会跳闸，故C正确； Ｄ．通过空调的电流为 4.5A＜5A，空气开关②不会跳闸 通过灯的电流为 0.27A＜5A，空气开关③不会跳闸 故D错误； 故选 C。 28．光控开关在光线暗时自动闭合，光线亮时自动断开；声控开关在有声音时自动闭合，一段时间后，若再无声音，则自动断开。小华为家里的过道灯设计了一个电路，灯既可以在闭合开关时亮，也可以在闭合开关后，光线较暗且有声音时亮。如果遇到晚上打雷，只需断开，灯就不再因雷声而亮，但仍能通过闭合使灯亮。请根据以上要求，将图中的电路图补充完整。 【答案】 【详解】由题意可知，开关单独控制灯泡的亮灭，则开关、声控开关与光控开关串联，再与开关并联在电路中，既可以实现灯在闭合开关时亮，也可以在闭合开关后，光线较暗且有声音时亮。如果遇到晚上打雷，只需断开，则声控开关、光控开关不能控制灯亮；但可以通过开关使灯泡变亮，电路图如下图所示： 29．以下说法正确的是（　　） A．如图甲，闭合开关S，灯泡L不发光，是因为导线bc间断路 B．如图乙，为完成“探究并联电路中的电流关系”实验，可将导线3接在L2上的接线端改接在乙电流表的负接线柱上 C．如图丙，用丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球，金属箔片因带负电而张开 D．如图丁，当定时器中有电流通过时，充电就会被断开，充电时定时器在电路中相当于一根导线 【答案】D 【详解】A．电路中灯泡L不发光，可能是灯泡自身断路或电源未供电等其他原因，并非一定是导线bc间断路，故A错误； B．在探究并联电路中的电流关系实验中，若将导线3接在L2上的接线端改接在乙电流表的负接线柱上，会导致电流表测量的是干路电流，无法探究并联电路中各支路电流的关系，故B错误； C．丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用其接触验电器的金属球时，玻璃棒上的正电荷转移到金属球，使金属箔片带上正电，同种电荷相互排斥，金属箔片因带正电而张开，不是带负电，故C错误； D．当定时器中有电流通过时，充电会被断开；充电时定时器在电路中相当于一根导线，故D正确。 故选D。 30．如图所示是家庭电路的一部分，电工师傅按下面的顺序进行检测：①只闭合S1，灯L1亮；②断开S1，闭合S2，灯L1和L2都不亮；③闭合S1、S2用试电笔测a、b、c、d四个接线点，试电笔只在c点不发光。若电路中只有一处故障，故障可能是（  ） A．灯L2短路 B．灯L1所在支路断路 C．c、d两点间断路 D．c点左侧的零线断路 【答案】C 【详解】A．如果灯L2短路，那么闭合S2时，会造成火线和零线短路，保险丝会熔断，此时只闭合 S1，灯L1也不会亮，这与检测①中灯 L1亮矛盾，故A不符合题意； B．如果灯L1所在支路断路，只闭合S1时，灯L1不会亮，这与检测①中灯L1亮矛盾，故 B 不符合题意； C．如果 c、d 两点间断路，只闭合S1时，电流能通过L1形成回路，灯L1亮，符合检测①；断开S1，闭合S2时，由于c、d间断路，L2无法形成回路，灯L1和L2都不亮，符合检测②；闭合S1、S2时，a、b 两点与火线相连，试电笔会发光，d点通过L2与火线相连，试电笔会发光。测c点时，c点与零线相连，电流到达c点时，会向左流向零线，不会流向电阻特别大的试电笔，相当于试电笔被短路，此时试电笔不发光，符合检测③，故C符合题意； D．如果c点左侧的零线断路，闭合S1、S2时，a、b、d 点与火线相连，试电笔会发光，c 点通过L1、S1 与火线相连，试电笔也会发光，这与检测③中试电笔只在c点不发光矛盾，故D不符合题意。 故选C。 1．如图所示为某家庭厨房电路，电灯和电热器都在正常工作。在三孔插座上刚插上电饭锅（开关未闭合）的插头时，所有用电器都停止工作，拔出电饭锅的插头后，用测电笔测试三孔插座的左右两孔，氖管都发光，发现有一根熔丝熔断了。下列分析不合理的是（　　） A．一定是零线上的熔丝熔断了 B．只断开S1，再用测电笔检测三孔插座的左右两孔，氖管都发光 C．只断开S2，再用测电笔检测三孔插座的左右两孔，氖管都不发光 D．同时闭合S1、S2，再用测电笔检测开关S1的两个接线柱，氖管都发光 【答案】C 【详解】A．插上电饭锅插头（开关未闭合）所有用电器停止工作，拔出后测三孔插座左右两孔氖管都发光。这是因为零线上的熔丝熔断了，原本零线不带电，现在通过用电器与火线连通，所以左右孔都能使氖管发光，故A不符合题意； B．只断开S₁时，灯泡被切断，三孔插座的右孔直接与火线相连，左孔依旧通过电热器与火线相连，测电笔都会发光，故B不符合题意； C．只断开S₂时，电热器被切断，三孔插座的右孔直接与火线相连，左孔通过灯泡也能与火线相连，氖管也会发光，并非都不发光，故C符合题意； D．同时闭合S₁、S₂后，因零线熔断，灯和电热器都与火线保持连接，开关S₁两接线柱等效均在火线上，测电笔都发光，故D不符合题意。 故选 C。 2．随着生活条件的改善，大功率用电器的增多，我国家庭用电量日益剧增，如即热式电热水器，功率可达，家用蒸烤一体机功率可达，一般家用电能表限制家中同时使用的用电器总功率不能超过。关于这两个用电器，下列说法正确的是（　　） A．可以长时间同时使用即热式电热水器和蒸烤一体机 B．蒸烤一体机应该使用三脚插头 C．即热式电热水器的导线应该细一些 D．可以用湿手插拔蒸烤一体机的插头 【答案】B 【详解】A．即热式电热水器功率为 6kW，家用蒸烤一体机功率为 3.5kW，它们的总功率为 6kW+3.5kW=9.5kW 而一般家用电能表限制家中同时使用的用电器总功率不能超过 8.8kW，9.5kW 超过了限制。如果长时间同时使用，会使电路中电流过大，可能导致电能表过载、导线发热，甚至引发火灾等安全隐患，故A错误； B．三脚插头有一根接地线，蒸烤一体机这类大功率用电器在使用时，若外壳漏电，接地线可以将电流导入大地，从而防止人触电，保障用电安全，所以蒸烤一体机应该使用三脚插头，故B正确； C．根据焦耳定律Q=I2Rt可知，在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。导线越细，其电阻越大。即热式电热水器功率大，电流大，如果导线细，会产生较多热量，容易引发安全问题，所以即热式电热水器的导线应该粗一些，故C错误； D．用湿手插拔插头时，水可能会流到插头的金属部分，使人触电，存在安全风险，所以不可以用湿手插拔蒸烤一体机的插头，故D错误。 故选B。 3．生活中，我们应“珍爱生命，规范用电”。下列符合用电安全的是（     ） A．家庭电路中多个大功率用电器可以同时使用同一个插座 B．控制灯泡的开关应该接在火线和灯泡之间 C．家庭电路中的漏电保护器可以长期不用手动检查 D．家庭电路连接插座时零线与接地线的位置可以交换 【答案】B 【详解】A．家庭电路中大功率用电器尽量不要同时使用，更不能同时使用同一个插座，这样会使电路总功率过大，电路中的电流太大，容易是空气开关跳闸，甚至引起火灾，故A错误，不符合题意； B．控制灯泡的开关应该接在火线和灯泡之间，这样连接，当开关断开时，能使灯泡与火线断开连接，防止触电，符合安全用电要求，故B正确，符合题意； C．漏电保护器需定期手动检查（试验按钮 ），确保其正常工作，长期不检查可能失效，不符合安全用电，故C错误，不符合题意； D．零线与接地线作用不同，交换后会导致用电器金属外壳带电，易引发触电，不符合安全用电，故D错误，不符合题意。 故选B。 4．按要求完成下列作图； (1)请根据如图甲所示的实物图，在图乙所示的虚线框内画出对应的电路图。 (2)图为一身高测量仪的电路图，请在“”“”和“”中选两个填入虚线框中，要求被测人身高变高时电表的示数增大。 (3)某居民楼需要在每层楼梯的中间安装两盏“220V　20W”的楼梯灯，上下楼梯口处的开关都能控制这两盏灯，并且两盏灯都能正常发光，请你用笔画线代替导线将题图的电路按要求补充完整。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）由图甲可知电路为串联电路，电压表并联在滑动变阻器和灯泡两端，电流表测量电路中的电流，根据实物图画电路图，电路图须与实物图一一对应，如图所示： （2）如果与滑动变阻器R串联的虚线框内为电流表，与滑动变阻器R并联的虚线框内为电压表，则电路为滑动变阻器R的简单电路，电压表测电源电压且示数不变，电流表测电路电流。当被测人身高变高时，滑片上移，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，由可知，电路电流减小。所以当被测人身高变高时，电压表示数不变，电流表示数减小，这与题目要求电表的示数增大不符。如果与滑动变阻器R串联的虚线框内为定值电阻，与滑动变阻器R并联的虚线框内为电压表，此时定值电阻与滑动变阻器R串联，电压表测滑动变阻器R两端的电压。当被测人身高变高时，滑片上移，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，根据串联电路电阻特点，电路总电阻变大，由可知，电路电流减小，由可知，定值电阻两端的电压减小，因串联电路中总电压等于各部分电路两端电压之和，所以滑动变阻器两端的电压增大，即电压表的示数增大，符合题意。综上所述，虚线框中应填入的元件为定值电阻和电压表，与滑动变阻器R并联的框内为电压表，与滑动变阻器R串联的虚线框内为定值电阻，如图所示： （3）由题可知上下楼梯口处的开关都能控制这两盏灯，说明两个开关接干路，为了用电安全，开关接火线，并且两盏灯都能正常发光，说明两盏灯并联，如图所示： 5．现在许多宾馆都利用房卡取电，它相当于一个开关，只有房卡插入卡槽里，房间内的电灯和插座才能工作。如图所示为房间内已经连好的部分电路图，S1是房卡开关，S2是控制电灯的开关，为使电灯和插座都正常工作，请将电路图补充完整。 【答案】 【详解】由题意可知，电灯和插座工作时互不干扰，所以应该将电灯和插座并联，只有将房卡插入卡槽里，房间内的电灯和插座才能工作，说明房卡开关处在干路上，且应该接在火线和灯泡之间，S2是控制电灯的开关，所以控制电灯的开关和电灯在同一个支路上，如下图所示： 6．现代新房装修体现了多项时代特色，如图甲卫生间安装智能马桶，电路结构如图乙所示。图表为这种马桶的相关参数。 项目 内容 适应水压 0.2﹣0.7MPa 水箱容积 1.8L 冲洗方式 喷射虹吸式 (1)智能马桶具有坐垫加热功能，坐垫加热原理是电流的 效应；为防止人体意外触电，应在马桶线路内加装 （选填“漏电保护器”或“保险丝”）。小谢想实现调控温度的恒温马桶，将定值电阻改装为 （选填“绝缘体”“超导体”或“半导体”）材料制作的热敏电阻； (2)水通过进水管进入水箱，随着水位的上升，出水管阀门表面的压强会逐渐 （填“增大”“减小”或“不变”），马桶内部有个存水弯管，实质是一个 ，可以有效防止臭味散发。某高楼内的住户家的马桶比地面的配水房高20m，若要该户居民家里的马桶能正常工作，则此配水房提供的水压应不低于 Pa； (3)当S1闭合，S2接b时，马桶的设置为 （选填“高温挡”、“中温挡”或“低温挡”）；若S1闭合、S2接b时，通过温控开关的电流为5A，S1闭合、S2接a时，通过温控开关的电流为1A，则相同时间内高温挡消耗的电能与低温挡消耗的电能之比为 。 【答案】(1) 热 漏电保护器 半导体 (2) 增大 连通器 (3) 高温挡 25:4 【详解】（1）[1]智能马桶将电能转化为内能，所以坐垫加热原理是电流的热效应。 [2]因漏电保护器能在人体触电或电器漏电时自动切断电源，所以为防止人体意外触电，应在马桶线路内加装漏电保护器。 [3]半导体材料的阻值可以随着外部条件的变化而变化。小谢想实现调控的温度的恒温马桶，将定值电阻改装为半导体材料制作的热敏电阻。 （2）[1]由于液体的压强随深度的增加而增大，所以随着水位的上升，出水管阀门表面的压强会逐渐增大。 [2]马桶内部的存水弯管下端连通，上端开口，实质是一个连通器。 [3]20m水深产生的压强， 配水房需要提供的最小水压 （3）[1]由图乙可知，当S1闭合，S2接b时，R1、R2并联，根据并联电路的特点可知，此时电路的总电阻最小，由可知，电路的总功率最大，智能马桶处于高温挡；当S1断开，S2接a时，R1、R2串联，根据串联电路的特点可知，此时电路的总电阻最大，总功率最小，智能马桶处于低温挡；当S1闭合，S2接a时，只有R1工作，R2被短路，智能马桶处于中温挡。 [2]S1闭合、S2接a时，通过温控开关的电流为1A，由欧姆定律可知，R1的阻值 若S1闭合、S2接b时，通过温控开关的电流为5A，根据并联电路的特点可知，通过R2的电流I2=I-I1＝5A-1A=4A 由欧姆定律可知，R2的阻值 根据串联电路的特点可知，低温挡工作时，电路的总电阻R=R1+R2=220Ω+55Ω=275Ω 则低温挡工作时电路中的电流 相同时间内高温挡消耗的电能与低温挡消耗的电能之比W高︰W低=UIt︰UI′t=I:I′=5A︰0.8A=25︰4 7．我国太阳能、风能等新能源储量丰富，如何科学合理进行利用值得探究。深圳某学校学生开展了点亮小屋——为节能屋寻找新能源的跨学科项目式活动，要求基于地形特点利用新能源的具体途径，并利用新能源点亮所制作的节能屋。学生分组研究不同能源及利用方式形成调查报告，例如结合地理学、环境保护等知识设计风能的利用方案，结合数学地理学等知识设计太阳能的利用方案，通过工程和技术完成小屋模型的制作。 (1)为点亮小屋，追光组设计师对节能小屋的部分电路进行设计，如图1所示，它 （选填“符合”或“不符合”）安全用电原则。 (2)小深组调研发现，风力发电有两种不同类型，一是独立运行的离网型（如图2）。离网型发电规模小，工作时将风能先转化为电能，再转化为 储存在蓄电池来解决供电问题。二是接入电力系统运行的并网型（如图3），并网型实际发电功率与风速关系如图4，发电功率稳定时才能直接接入电力系统运行。小深组查得深圳年平均风速为2.4m/s，推测深圳大部分地区 （选填“能”或“不能”）使用并网型风力发电。 (3)如图5，凤凰组制作的风力发电机叶片转过的面积为6.4×10⁻³m²，当风以5m/s的速度垂直通过叶片旋转面时，风能密度为75J/（m²·s）（空气在1秒内以速度为v流过单位面积产生的动能称为风能密度），发电机1s输出的电能为0.12J，则该风力发电机对风能的利用效率为 。 (4)如图6，追光组对太阳能电池板摆放纬度进行研究。角1为当地的太阳高度角，太阳高度角等于90°减去当地纬度与太阳直射点纬度的差值绝对值。深圳的纬度为22.5°，春分日太阳直射点纬度为0°，为最大限度利用太阳能，该日正午太阳能电池板摆放的角度为 。 【答案】(1)不符合 (2) 化学能 不能 (3)25% (4)22.5° 【详解】（1）从安全用电出发，开关应该接在火线与用电器之间，图1中开关与电阻串联接在零线上，不符合安全用电原则。 （2）[1]充电时，外部施加电压，迫使电流流入电池，此时正极发生‌氧化反应‌（失去电子），负极发生‌还原反应‌（获得电子），电能被转化为化学能储存在电极材料中。‌ [2]由图4可知，当风速大于等于12m/s时，“并网型风力发电”发电功率才能稳定不变，深圳年平均风速为2.4m/s，达不到“并网型风力发电”对风速的要求。 （3）1s内作用在风力发电机叶片上风的动能 该风力发电机对风能的利用效率 （4）春分日时，太阳高度角 要最大限度利用太阳能，需要在正午光照时太阳能电池板与太阳光线垂直，此时太阳能电池板摆放的角度 8．如图甲是宁夏消防部门公布的2023年各场所火灾数据统计图，其中住宅火灾占比高达43%，不正确的家庭用电是形成住宅火灾的主要原因。在“安全用电”主题班会上，小梦和小兰针对家庭电路火灾原因发表了不同见解（如图乙）。 (1)请你任选一个同学的观点，用所学物理知识解释家庭电路引发电线火灾的原因。 (2)如图丙所示的虚线框表示一个多功能插板。已知开关闭合后，插孔能供电，指示灯亮：开关断开后，插孔不能供电，指示灯不亮；若指示灯损坏，闭合开关后，插孔仍能供电。请用笔画线代替导线完成剩余部分的接线。 (3)小龙家需要购买一个电热水壶。商场现有甲、乙、两种电热水壶，容量均为，额定电压均为，额定功率分别为800W和1500W。若家庭电路的电压是，供电热水壶使用的室内插座的额定电流为。请你用学过的物理知识帮助小龙分析： ①从烧水快的角度考虑，应该选购哪种电热水壶？说明理由。 ②从安全用电的角度考虑，哪一种电热水壶不能选购？说明理由。 【答案】(1)选择小梦：短路时电流极大，产生大量热量引燃电线（选择小兰：用电器总功率过大导致电流过大，电线过热引发火灾）。 (2) (3) (4)① 选乙壶，因功率大、加热快。② 乙壶不能选，因其工作电流超过插座额定电流，易引发火灾。 【详解】（1）小梦的观点，短路时，火线与零线直接接触，用电器停止工作，电路中的电阻是导线的电阻，导致电路中电阻极小，电流急剧增大，远超导线承受能力。由焦耳定律 Q=I2Rt 可知，短时间内会产生大量热量，引燃绝缘皮或周围可燃物，引发火灾。（小兰的观点，家庭电路中各用电器并联，总功率P=P1​+P2+⋯，根据 ​，总功率过大会导致干路电流过大。导线电阻一定时，发热量 Q=I2Rt ，可能使电线过热引发火灾。） （2）开关控制插孔和指示灯的通断，开关应在干路上控制火线。指示灯损坏不影响插孔供电，说明指示灯与插孔并联。如图： （3）分析电热水壶选购的烧水速度及安全性。① 烧水快的角度：功率越大，烧水越快。乙壶功率（1500W）大于甲壶功率（800W），故选择乙壶。理由：功率大，单位时间内产生的热量多，加热速率快。 ② 安全用电的角度：计算乙壶工作电流：，超过插座额定电流（5A），可能引发过载危险。 9．物理活动小组在老师的指导下，查询电阻相关知识后，知道敏感电阻在现代化自动控制中起着重要作用，于是围绕敏感电阻的一些特点，开展了系列化的跨学科实践活动。下面是该小组一次项目化学习过程，完成下列填空。 【项目准备】 规格不同声敏电阻和光敏电阻、小灯泡（2.5V  0.3A）、开关若干，学生电源，导线若干。 【项目分解】 （1）设计分别利用声敏电阻和光敏电阻自动控制小灯泡的发光情况。 （2）设计楼道自动控制电路。 【项目实施】 （1）如图甲，闭合开关S，小灯泡不发光，逐渐增大发声的响度，直到小灯泡能发光。 （2）如图乙，闭合开关S，小灯泡不发光，用手逐渐遮住光敏电阻，直到小灯泡发光。光敏电阻和声敏电阻均由 （填“半导体”、  “绝缘体”或“超导体”）材料制成的，且光敏电阻随光照强度的增大而 ，声敏电阻也有类似特点，利用上述特点，设计如图丙所示声控、光控开关。要求光线较暗且有声响时灯亮，将电路连接完整 。 【项目拓展】 进一步上网查询，知道不同型号的光敏电阻在生活、生产中有不同应用。其中有一款光敏电阻，其阻值与光照强度的关系如下表所示（其中E表示光照强度，单位为cd）。 光照强度E/cd 1 2 3 4 5 6 光敏电阻R/Ω 80 50 30 24 20 18 根据表中数据，小组同学设计了烟雾报警器的简化原理图，如图丁所示。电路中电源电压不变，R0为定值电阻，R为表中光敏电阻。制造烟雾进入烟室来遮挡激光，当烟雾浓度大于等于某一数值，电路中电流小于或等于200mA，烟雾报警器报警。 （1）对该设计进行优化，当激光发射器发光强度调为3cd时，测试电压表示数为9V；当把发光强度降为5cd时，测试电压表示数为8V，则电源电压是 V。 （2）若长时间工作，导致电源电压降低1V，烟雾报警器在烟雾浓度较 时误报警。在不更换电源的情况下，使报警器在原烟雾浓度范围内正常报警，可通过改变R0的阻值来实现，则更换后R0的阻值与原R0的阻值相比变化了 Ω。 【答案】 半导体 增大 12 小 5 【详解】【项目实施】（2）[1]半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，温度、光照、杂质等外界因素对半导体的导电性能有很大的影响，因此利用半导体可制成二极管、三极管、光敏电阻、声敏电阻等，所以光敏电阻和声敏电阻是用半导体材料制成的。 [2]闭合开关S，小灯泡不发光，用手逐渐遮住光敏电阻，直到小灯泡发光，说明光照强度越小，电路中的电流越大，根据欧姆定律可知，电阻越小，即光照强度越小，电阻越小，也就是光敏电阻随光照强度的增大而增大。 [3]由于要求光线较暗且有声响时灯亮，说明两开关串联，根据安全用电的要求，从火线引线，依次串联光控开关、声控开关、灯泡，再回到零线，作图如下： 【项目拓展】（1）[4]由表格数据可知，当光照强度分别为3cd和5cd时，光敏电阻R的阻值分别为30Ω、20Ω。由图丁可知，R与R0的串联，电压表测量光敏电阻R两端的电压。根据串联电路的特点和欧姆定律可得电源电压分别 ……① ……② 解①②可得，U=12V，R0=10Ω。 （2）[5]根据题意，报警仪表开始报警时电路中的电流为I=200mA=0.2A 根据欧姆定律和电阻的串联特点可得，开始报警时光敏电阻为 对照表中数据可知，E=2cd，即正常报警时光敏电阻的阻值R=50Ω；当电源电压降1V时，电源电压为U'=U-ΔU=12V-1V=11V 正常报警时电流不变，所以此时光敏电阻为 由表中数据可知，此时的光照强度大于2cd，即烟雾报警器在烟雾浓度较小。 [6]当电源电压降低1V时，正常报警时电流不变，所以有，代入数据为 解得R0′=5Ω，故更换后的R0阻值与原阻值相比，变化量为ΔR0=R0-R0′=10Ω-5Ω=5Ω 10．阅读短文，回答问题： 冰箱内的温度控制器 热水器、电冰箱等家用电器中都用有温度控制器，它可以控制热水器发热体、冰箱压缩机的运转时间，从而来控制温度。图甲是某冰箱内部电路图。 图乙是某冰箱中的温度控制器内部结构图，它主要由感温包和膜盒、弹簧、调温凸轮旋钮、触点式微型开关等组成。硬杆OAB可绕固定点O转动，感温包内充有感温剂气体，膜盒内会因感温包内气体压强的变化而改变对点的压力。当冷藏室内温度低于温控器设定温度时，感温包内气体压力减小，使触点断开，压缩机停止工作。 电冰箱的制冷温度可调节，调节调温凸轮上的调温旋钮，转动旋钮，由于凸轮半径不同，会改变弹簧的拉力，从而改变设定的温度。冰箱温控旋钮一般有0、1、2、3、4、5、6、7挡，数字越大，冷冻室里的温度越低，挡位就越高。电冰箱的工作时间受周围环境的影响，夏天由于周围的环境温度较高，若冰箱设定的温度过低，冰箱会很难达到设定的温度，这样会使压缩机在高温下长时间运转。当然冬天冰箱设定的温度也不宜太高，否则会影响电冰箱的性能。 (1)图甲冰箱内电路中的触点c应与 相连（火线/零线/地线）； (2)当冰箱冷藏室内温度升高时，膜盒推动硬杆OAB，使动触点与固定触点接触，此过程中硬杆OAB属于 （省力杠杆/费力杠杆）； (3)夏天，为了不让冰箱的压缩机长时间在高温下运转，温控旋钮的挡位调节应适当 （高些/低些）； (4)若将冰箱冷藏室中的制冷温度设定更低一些，调温旋钮 （逆时针/顺时针）旋转； (5)随着感温包里的温度升高，膜盒、弹簧对杆OAB的作用力分别为和，则与关系图像正确的是______。 A． B． C． D． 【答案】(1)火线 (2)费力杠杆 (3)低些 (4)顺时针 (5)B 【详解】（1）由图甲可知，触点c连接灯开关和温度控制器，为保证安全用电，应与火线相连。这样当开关断开时，电路更安全。 （2）硬杆OAB工作时，动力作用点靠近支点O，阻力作用点远离支点O，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。 （3）夏季环境温度高，若挡位设置过高（数字大），冰箱需要维持更低温度，会导致压缩机长时间运转。因此应适当降低挡位（数字调小），既保证冷藏效果，又避免压缩机过热。 （4）由图乙可知，顺时针旋转调温旋钮时，凸轮半径减小，导致弹簧拉力变小，通过杠杆装置会导致膜盒内的压力减小，冰箱内设定的制冷温度会更低。 （5）温度越高，感温包内气体压力越大，膜盒受到的压力增大，弹簧的弹力也会增大，弹簧对杆OAB的作用力增大，根据杠杆的平衡条件可知， 得到，所以与关系是成正比的，故B正确，ACD错误。 故选B。 5 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题06 生活用电 目录概览 A考点精研・竞赛考点专项攻坚 1 竞赛培优大纲 1 重点知识讲解 2 核心应用突破 3 考试难度要求 4 竞赛真题剖析 4 B实战进阶・竞赛选拔模拟特训 5 竞赛培优大纲 一、家庭电路深度解析 理解交流电在家庭电路中的传输特性与工作原理 掌握现代住宅电气系统的整体架构与安全设计理念 深入分析各种保护装置的协同工作机制 二、安全用电系统研究 探究不同情境下触电事故的物理机制与防护原理 掌握电气火灾的成因分析及综合预防体系 理解电磁辐射与电气环境污染的防护措施 三、电能使用与管理系统 深入理解智能电能表的工作原理与通信技术 掌握家庭能耗分析与节能优化策略 研究电力质量监测与改善技术 四、现代用电技术前沿 理解智能家居系统的电气架构与通信协议 掌握新能源在家庭中的应用技术 研究未来住宅电气系统的发展趋势 重点知识讲解 一、家庭电路深度解析 1. 交流电的传输特性 家庭用电采用交流电，其电流方向周期性变化，频率为50Hz。这种设计有利于电能的远距离传输和电压变换。交流电通过变压器可以实现高效的升压和降压，从而减少输电过程中的能量损耗。 2. 住宅电气系统架构 现代住宅电气系统采用分级配电方式：入户总配电箱→楼层分配电箱→房间终端配电。这种树状结构既保证了供电可靠性，又便于维护管理。每个层级都设有相应的保护装置，形成多重防护体系。 3. 导线规格与选择原理 不同用途的导线需要根据其承载电流、机械强度、绝缘等级等要求进行选择。导线的截面积决定了其载流能力，而绝缘材料的选择则关系到使用寿命和安全性能。现代住宅普遍采用铜芯导线，其导电性能和机械强度均优于铝芯导线。 4. 保护装置协同工作 漏电保护器、过载保护器、短路保护器等装置通过不同的检测原理实现功能互补。漏电保护器检测电流失衡，过载保护器监测温升效应，短路保护器响应电流突变，三者共同构成完整的安全防护体系。 二、安全用电系统研究 1. 触电机理深度分析 触电危害程度取决于通过人体的电流大小、路径和作用时间。不同频率的交流电对人体的影响各异，50Hz工频电流恰好处于人体最敏感的频率范围。电流通过心脏区域时危险性最大，可能引发心室颤动。 2. 接地系统的工作原理 保护接地通过将设备外壳与大地连接，确保在绝缘损坏时能迅速形成短路电流，触发保护装置动作。保护接零则利用零线电位来实现类似功能，但要求整个系统具有完整的接零网络。 3. 电气火灾防护体系 电气火灾通常由线路过载、接触不良、绝缘老化等原因引发。防护体系包括：合理选择导线规格、规范安装接线、定期检测绝缘电阻、安装电弧故障保护器等多层次措施。 4. 电磁环境安全 大功率电器会产生电磁辐射，可能影响敏感电子设备正常工作。通过合理布线、使用屏蔽导线、保持安全距离等措施可以减轻电磁干扰。特殊人群还需要考虑长期暴露在电磁环境中的健康影响。 三、电能使用与管理系统 1. 智能电能表技术 现代智能电能表采用电子式计量原理，通过高速采样和数字信号处理实现精确计量。具备双向通信功能，支持远程抄表、费率设定、负荷控制等高级功能。部分智能电表还能监测电能质量参数。 2. 家庭能耗分析 通过分析各电器的用电特征，可以识别主要的能耗设备。空调、热水器、电采暖设备通常是能耗大户。利用分时电价政策，合理安排大功率设备的使用时间，可以有效降低电费支出。 3. 电力质量监测 电压波动、频率偏差、谐波污染等电力质量问题会影响电器寿命和系统安全。现代电力质量监测装置可以实时记录这些参数，为改善供电质量提供依据。特别要注意的是，某些大功率电子设备可能产生严重的谐波污染。 4. 节能技术应用 采用高效电器设备是节能的基础，如LED照明、变频空调、高效热水器等。此外，通过建筑保温改善、自然采光利用、智能控制系统等综合措施，可以大幅降低建筑整体能耗。 四、现代用电技术前沿 1. 智能家居系统 基于物联网技术的智能家居系统实现用电设备的集中管理和智能控制。系统通过传感器网络感知环境参数和用户习惯，自动调节设备运行状态，在保证舒适度的同时实现能效优化。 2. 分布式能源应用 家庭光伏发电系统可以将太阳能转化为电能，实现能源的自给自足。系统需要配备逆变器将直流电转换为交流电，并通过并网装置与公共电网连接。储能系统的加入可以进一步提高能源利用效率。 3. 电动汽车充电技术 家庭电动汽车充电设备需要考虑电网承载能力、充电效率和安全性。智能充电系统可以根据电网负荷情况自动调整充电功率，避免对家庭其他用电设备造成影响。 4. 未来住宅电气系统 未来住宅将向直流供电、无线输电、能源自给等方向发展。直流配电可以减少交流直流转换损耗，特别适合LED照明、电子设备等直流负载。无线充电技术将为移动设备提供更便利的用电体验。 核心应用突破 一、电气系统设计与优化 能够设计符合安全标准的家庭电气系统方案 掌握电气负荷计算与导线选型方法 具备电气系统故障诊断与排除能力 能够优化现有电气系统的能效表现 二、安全防护系统构建 能够设计多层次电气安全防护体系 掌握各种保护装置的选型与配置原则 具备电气安全事故分析与预防能力 能够制定电气设备维护保养计划 三、智能用电系统集成 掌握智能家居系统的架构设计方法 能够集成新能源发电与储能系统 具备用电数据分析和能效管理能力 能够设计面向未来的电气系统方案 四、创新技术应用 能够评估新型用电技术的适用性 掌握电气系统升级改造的技术要点 具备解决特殊用电需求的设计能力 能够推动绿色用电理念的实际应用 考试难度要求 1. 竞赛深度 竞赛中的生活用电问题往往结合电气安全、系统设计、能效管理等实际工程问题，要求考生具备系统的电气知识体系和解决复杂问题的能力，能够进行综合性的技术方案设计。 2. 能力要求 参赛者需要深入理解家庭电气系统的工作原理，掌握安全防护技术的实施要点，具备系统设计和优化能力，同时要了解智能用电和新能源技术的最新发展。 3. 备考策略 建议通过理论系统学习结合工程案例分析，重点掌握电气系统设计方法和安全防护原理，多研究实际工程问题的解决方案，培养系统性思维和创新能力。 竞赛真题剖析 【真题剖析1】26．蒸汽电熨斗是利用灼热水蒸气不断接触衣物，软化衣物的纤维组织，通过熨烫动作，使衣物平整顺滑。如图甲所示为一款有高温、低温两挡的蒸汽电熨斗电路原理图，R1、R2为电热丝，低温挡额定功率为800W。 (1)将蒸汽电熨斗的三脚插头插入三孔插座中，这样做可以让蒸汽电熨斗的外壳与插座中的 线相连，防止发生触电事故；家庭电路中保险丝熔断后， （选填“能”或“不能”）用细的铜丝代替； (2)某次，只让蒸汽电熨斗接入家庭电路中并在高温挡正常工作，5min内，如图乙所示的电能表转盘转动了，则蒸汽电熨斗高温挡额定功率是多少？ (3)电热丝R1、R2的阻值是多少？ 27．如图是小明家的部分家庭电路示意图，电能表上标有“220V10 （30）A”的字样，图中空气开关①②③的额定电流分别为20A、5A、5A，漏电保护器的漏电动作电流为30mA。炎炎夏日，他家正在工作的用电器的总功率是3100W，现在，小明又将图中的空调及灯泡接入电路正常工作，已知空调的额定功率为1kW，小灯泡的额定功率为60W，接着，小明想将标有“220V  0.8kW”的电吹风接入图中的三孔插座，下列关于此电路的判断正确的是（　　） A．闭合电吹风的开关时，电路继续正常工作 B．闭合电吹风的开关时，图中的漏电保护器会迅速断开电路 C．闭合电吹风的开关时，图中干路上的空气开关会跳闸 D．闭合电吹风的开关时，图中三处的空气开关都会跳闸 28．光控开关在光线暗时自动闭合，光线亮时自动断开；声控开关在有声音时自动闭合，一段时间后，若再无声音，则自动断开。小华为家里的过道灯设计了一个电路，灯既可以在闭合开关时亮，也可以在闭合开关后，光线较暗且有声音时亮。如果遇到晚上打雷，只需断开，灯就不再因雷声而亮，但仍能通过闭合使灯亮。请根据以上要求，将图中的电路图补充完整。 29．以下说法正确的是（　　） A．如图甲，闭合开关S，灯泡L不发光，是因为导线bc间断路 B．如图乙，为完成“探究并联电路中的电流关系”实验，可将导线3接在L2上的接线端改接在乙电流表的负接线柱上 C．如图丙，用丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球，金属箔片因带负电而张开 D．如图丁，当定时器中有电流通过时，充电就会被断开，充电时定时器在电路中相当于一根导线 30．如图所示是家庭电路的一部分，电工师傅按下面的顺序进行检测：①只闭合S1，灯L1亮；②断开S1，闭合S2，灯L1和L2都不亮；③闭合S1、S2用试电笔测a、b、c、d四个接线点，试电笔只在c点不发光。若电路中只有一处故障，故障可能是（  ） A．灯L2短路 B．灯L1所在支路断路 C．c、d两点间断路 D．c点左侧的零线断路 1．如图所示为某家庭厨房电路，电灯和电热器都在正常工作。在三孔插座上刚插上电饭锅（开关未闭合）的插头时，所有用电器都停止工作，拔出电饭锅的插头后，用测电笔测试三孔插座的左右两孔，氖管都发光，发现有一根熔丝熔断了。下列分析不合理的是（　　） A．一定是零线上的熔丝熔断了 B．只断开S1，再用测电笔检测三孔插座的左右两孔，氖管都发光 C．只断开S2，再用测电笔检测三孔插座的左右两孔，氖管都不发光 D．同时闭合S1、S2，再用测电笔检测开关S1的两个接线柱，氖管都发光 2．随着生活条件的改善，大功率用电器的增多，我国家庭用电量日益剧增，如即热式电热水器，功率可达，家用蒸烤一体机功率可达，一般家用电能表限制家中同时使用的用电器总功率不能超过。关于这两个用电器，下列说法正确的是（　　） A．可以长时间同时使用即热式电热水器和蒸烤一体机 B．蒸烤一体机应该使用三脚插头 C．即热式电热水器的导线应该细一些 D．可以用湿手插拔蒸烤一体机的插头 3．生活中，我们应“珍爱生命，规范用电”。下列符合用电安全的是（     ） A．家庭电路中多个大功率用电器可以同时使用同一个插座 B．控制灯泡的开关应该接在火线和灯泡之间 C．家庭电路中的漏电保护器可以长期不用手动检查 D．家庭电路连接插座时零线与接地线的位置可以交换 4．按要求完成下列作图； (1)请根据如图甲所示的实物图，在图乙所示的虚线框内画出对应的电路图。 (2)图为一身高测量仪的电路图，请在“”“”和“”中选两个填入虚线框中，要求被测人身高变高时电表的示数增大。 (3)某居民楼需要在每层楼梯的中间安装两盏“220V　20W”的楼梯灯，上下楼梯口处的开关都能控制这两盏灯，并且两盏灯都能正常发光，请你用笔画线代替导线将题图的电路按要求补充完整。 5．现在许多宾馆都利用房卡取电，它相当于一个开关，只有房卡插入卡槽里，房间内的电灯和插座才能工作。如图所示为房间内已经连好的部分电路图，S1是房卡开关，S2是控制电灯的开关，为使电灯和插座都正常工作，请将电路图补充完整。 6．现代新房装修体现了多项时代特色，如图甲卫生间安装智能马桶，电路结构如图乙所示。图表为这种马桶的相关参数。 项目 内容 适应水压 0.2﹣0.7MPa 水箱容积 1.8L 冲洗方式 喷射虹吸式 (1)智能马桶具有坐垫加热功能，坐垫加热原理是电流的 效应；为防止人体意外触电，应在马桶线路内加装 （选填“漏电保护器”或“保险丝”）。小谢想实现调控温度的恒温马桶，将定值电阻改装为 （选填“绝缘体”“超导体”或“半导体”）材料制作的热敏电阻； (2)水通过进水管进入水箱，随着水位的上升，出水管阀门表面的压强会逐渐 （填“增大”“减小”或“不变”），马桶内部有个存水弯管，实质是一个 ，可以有效防止臭味散发。某高楼内的住户家的马桶比地面的配水房高20m，若要该户居民家里的马桶能正常工作，则此配水房提供的水压应不低于 Pa； (3)当S1闭合，S2接b时，马桶的设置为 （选填“高温挡”、“中温挡”或“低温挡”）；若S1闭合、S2接b时，通过温控开关的电流为5A，S1闭合、S2接a时，通过温控开关的电流为1A，则相同时间内高温挡消耗的电能与低温挡消耗的电能之比为 。 7．我国太阳能、风能等新能源储量丰富，如何科学合理进行利用值得探究。深圳某学校学生开展了点亮小屋——为节能屋寻找新能源的跨学科项目式活动，要求基于地形特点利用新能源的具体途径，并利用新能源点亮所制作的节能屋。学生分组研究不同能源及利用方式形成调查报告，例如结合地理学、环境保护等知识设计风能的利用方案，结合数学地理学等知识设计太阳能的利用方案，通过工程和技术完成小屋模型的制作。 (1)为点亮小屋，追光组设计师对节能小屋的部分电路进行设计，如图1所示，它 （选填“符合”或“不符合”）安全用电原则。 (2)小深组调研发现，风力发电有两种不同类型，一是独立运行的离网型（如图2）。离网型发电规模小，工作时将风能先转化为电能，再转化为 储存在蓄电池来解决供电问题。二是接入电力系统运行的并网型（如图3），并网型实际发电功率与风速关系如图4，发电功率稳定时才能直接接入电力系统运行。小深组查得深圳年平均风速为2.4m/s，推测深圳大部分地区 （选填“能”或“不能”）使用并网型风力发电。 (3)如图5，凤凰组制作的风力发电机叶片转过的面积为6.4×10⁻³m²，当风以5m/s的速度垂直通过叶片旋转面时，风能密度为75J/（m²·s）（空气在1秒内以速度为v流过单位面积产生的动能称为风能密度），发电机1s输出的电能为0.12J，则该风力发电机对风能的利用效率为 。 (4)如图6，追光组对太阳能电池板摆放纬度进行研究。角1为当地的太阳高度角，太阳高度角等于90°减去当地纬度与太阳直射点纬度的差值绝对值。深圳的纬度为22.5°，春分日太阳直射点纬度为0°，为最大限度利用太阳能，该日正午太阳能电池板摆放的角度为 。 8．如图甲是宁夏消防部门公布的2023年各场所火灾数据统计图，其中住宅火灾占比高达43%，不正确的家庭用电是形成住宅火灾的主要原因。在“安全用电”主题班会上，小梦和小兰针对家庭电路火灾原因发表了不同见解（如图乙）。 (1)请你任选一个同学的观点，用所学物理知识解释家庭电路引发电线火灾的原因。 (2)如图丙所示的虚线框表示一个多功能插板。已知开关闭合后，插孔能供电，指示灯亮：开关断开后，插孔不能供电，指示灯不亮；若指示灯损坏，闭合开关后，插孔仍能供电。请用笔画线代替导线完成剩余部分的接线。 (3)小龙家需要购买一个电热水壶。商场现有甲、乙、两种电热水壶，容量均为，额定电压均为，额定功率分别为800W和1500W。若家庭电路的电压是，供电热水壶使用的室内插座的额定电流为。请你用学过的物理知识帮助小龙分析： ①从烧水快的角度考虑，应该选购哪种电热水壶？说明理由。 ②从安全用电的角度考虑，哪一种电热水壶不能选购？说明理由。 9．物理活动小组在老师的指导下，查询电阻相关知识后，知道敏感电阻在现代化自动控制中起着重要作用，于是围绕敏感电阻的一些特点，开展了系列化的跨学科实践活动。下面是该小组一次项目化学习过程，完成下列填空。 【项目准备】 规格不同声敏电阻和光敏电阻、小灯泡（2.5V  0.3A）、开关若干，学生电源，导线若干。 【项目分解】 （1）设计分别利用声敏电阻和光敏电阻自动控制小灯泡的发光情况。 （2）设计楼道自动控制电路。 【项目实施】 （1）如图甲，闭合开关S，小灯泡不发光，逐渐增大发声的响度，直到小灯泡能发光。 （2）如图乙，闭合开关S，小灯泡不发光，用手逐渐遮住光敏电阻，直到小灯泡发光。光敏电阻和声敏电阻均由 （填“半导体”、  “绝缘体”或“超导体”）材料制成的，且光敏电阻随光照强度的增大而 ，声敏电阻也有类似特点，利用上述特点，设计如图丙所示声控、光控开关。要求光线较暗且有声响时灯亮，将电路连接完整 。 【项目拓展】 进一步上网查询，知道不同型号的光敏电阻在生活、生产中有不同应用。其中有一款光敏电阻，其阻值与光照强度的关系如下表所示（其中E表示光照强度，单位为cd）。 光照强度E/cd 1 2 3 4 5 6 光敏电阻R/Ω 80 50 30 24 20 18 根据表中数据，小组同学设计了烟雾报警器的简化原理图，如图丁所示。电路中电源电压不变，R0为定值电阻，R为表中光敏电阻。制造烟雾进入烟室来遮挡激光，当烟雾浓度大于等于某一数值，电路中电流小于或等于200mA，烟雾报警器报警。 （1）对该设计进行优化，当激光发射器发光强度调为3cd时，测试电压表示数为9V；当把发光强度降为5cd时，测试电压表示数为8V，则电源电压是 V。 （2）若长时间工作，导致电源电压降低1V，烟雾报警器在烟雾浓度较 时误报警。在不更换电源的情况下，使报警器在原烟雾浓度范围内正常报警，可通过改变R0的阻值来实现，则更换后R0的阻值与原R0的阻值相比变化了 Ω。 10．阅读短文，回答问题： 冰箱内的温度控制器 热水器、电冰箱等家用电器中都用有温度控制器，它可以控制热水器发热体、冰箱压缩机的运转时间，从而来控制温度。图甲是某冰箱内部电路图。 图乙是某冰箱中的温度控制器内部结构图，它主要由感温包和膜盒、弹簧、调温凸轮旋钮、触点式微型开关等组成。硬杆OAB可绕固定点O转动，感温包内充有感温剂气体，膜盒内会因感温包内气体压强的变化而改变对点的压力。当冷藏室内温度低于温控器设定温度时，感温包内气体压力减小，使触点断开，压缩机停止工作。 电冰箱的制冷温度可调节，调节调温凸轮上的调温旋钮，转动旋钮，由于凸轮半径不同，会改变弹簧的拉力，从而改变设定的温度。冰箱温控旋钮一般有0、1、2、3、4、5、6、7挡，数字越大，冷冻室里的温度越低，挡位就越高。电冰箱的工作时间受周围环境的影响，夏天由于周围的环境温度较高，若冰箱设定的温度过低，冰箱会很难达到设定的温度，这样会使压缩机在高温下长时间运转。当然冬天冰箱设定的温度也不宜太高，否则会影响电冰箱的性能。 (1)图甲冰箱内电路中的触点c应与 相连（火线/零线/地线）； (2)当冰箱冷藏室内温度升高时，膜盒推动硬杆OAB，使动触点与固定触点接触，此过程中硬杆OAB属于 （省力杠杆/费力杠杆）； (3)夏天，为了不让冰箱的压缩机长时间在高温下运转，温控旋钮的挡位调节应适当 （高些/低些）； (4)若将冰箱冷藏室中的制冷温度设定更低一些，调温旋钮 （逆时针/顺时针）旋转； (5)随着感温包里的温度升高，膜盒、弹簧对杆OAB的作用力分别为和，则与关系图像正确的是______。 A． B． C． D． 5 / 5 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