第十八章 家庭电路与安全用电（复习讲义）物理新教材沪粤版九年级下册

第十八章 家庭电路与安全用电（复习讲义） 1．四种研究方法 实验探究法：通过具体实验认识家庭电路相关规律，如用测电笔辨别火线与零线的实验、短路危害模拟实验、测算用电器工作电流的实验，直观得出实验结论。 转换法：将抽象的电路异常转化为可观察的现象，如通过导线过热、空气开关跳闸判断电路过载或短路，通过测电笔氖管发光与否判断火线和零线。 对比法：对比不同灯具（白炽灯、节能灯、LED 灯）的发光原理、节能效果和使用寿命；对比两孔插座与三孔插座的结构、作用，明确差异与适用场景。 定量计算法：通过用电器额定功率测算工作电流，判断家庭电路是否存在过载风险，为安全用电提供数据支撑。 2．十五个基本概念 家庭电路：由进户线、电能表、总开关、保护装置（熔断器、空气开关）、用电器、插座等组成的供电回路，火线与零线间电压为 220V。 进户线：连接户外输电线路与家庭电路的导线，分为火线和零线。 火线与零线：火线带电（与大地间电压 220V），零线不带电（与大地间电压为 0V），是家庭电路的核心供电导线。 地线：直接与大地连通的导线，用于防止带有金属外壳的家用电器漏电时发生触电事故。 电能表：安装在进户线后，测量家庭电路消耗电能的仪器，单位为千瓦时（kW・h）。 空气开关：替代熔断器的安全装置，电路短路、过载时自动断开，切断电路保护设备和人身安全。 熔断器（保险丝）：传统安全装置，电流过大时熔丝熔化切断电路，现已多被空气开关替代。 测电笔：辨别火线与零线的工具，由金属体笔尖、氖管、高阻值电阻、金属体笔尾组成。 过载：电路中同时工作的用电器过多，总电流超过额定值的现象，易导致导线过热。 短路：火线未经用电器直接与零线接触的现象，会产生过大电流，引发火灾。 触电：人体直接或间接接触火线，电流通过人体形成回路导致的事故，不高于 36V 的电压为安全电压。 3C 认证（中国强制认证）：我国对强制性产品的认证标志，无此标志的电器不符合国家标准。 白炽灯：通过电流加热灯丝至白炽状态发光的灯具，现已逐渐被节能灯、LED 灯替代。 节能灯：紧凑式荧光灯，采用高效荧光粉和电子变频镇流器，节能效果优于白炽灯。 LED 灯：由发光二极管组成的灯具，具有亮度高、节能、寿命长等优点，是绿色环保灯具。 3．八个常考角度 家庭电路的组成与连接原则：考查进户线、电能表、总开关、保护装置的安装顺序，开关接火线、螺口灯头螺旋部分接零线等正确连接方式。 测电笔的使用方法与判断：考查正确握笔姿势（手指接触笔尾金属体）、氖管发光与否对应的导线类型，以及使用时的安全注意事项。 过载与短路的原因、危害及预防：考查过载（总功率过大）、短路的成因，两者的危害（过热、火灾），以及预防措施（避免同时使用大功率用电器、定期检查线路）。 安全用电原则与触电防护：考查防触电常识（不接触火线、金属外壳接地）、触电急救方法（先切断电源）、电器着火的正确处理方式（不泼水，先断电）。 三孔插座的结构与接地要求：考查三孔插座 “左零右火上接地” 的接线规则，接地的作用（防止漏电触电），以及无地线时的安全隐患。 电能的计算与应用：考查电能表读数、电能公式（W=Pt）的应用，如计算用电器工作时间、对比不同灯具的耗电量。 常见用电故障分析：考查插座接线错误、开关位置错误、接地不良等故障的危害，以及排查方法。 不同灯具的特点对比：考查白炽灯、节能灯、LED 灯的发光原理、节能效果、使用寿命，以及适用场景的选择。 知识点 知识点内容 重点归纳 常见易错点 一、家庭电路的组成与连接 1．核心组成：进户线（火线、零线）、电能表、总开关、保护装置（熔断器、空气开关）、用电器、插座、地线； 2．安装顺序：进户线→电能表→总开关→保护装置→用电器、插座； 3．连接原则：开关接火线、螺口灯头螺旋部分接零线、用电器并联在电路中 1．电能表测家庭总耗电量，安装在进户线后，不可绕过； 2．空气开关替代熔断器，短路或过载时自动断开，故障排除后可复位； 3．家庭电路中所有用电器并联，保证各用电器独立工作、电压均为220V 1．混淆安装顺序（如总开关在电能表前）； 2．开关接在零线上（断开开关后用电器仍带电，易触电）； 3．用电器串联在家庭电路中（导致电压不足，无法正常工作）； 4．忽略地线的安装，或把地线与零线混用 二、火线、零线与测电笔 1．火线与零线：火线带电（与大地电压220V），零线不带电（与大地电压0V）； 2．地线：直接接地，防金属外壳用电器漏电触电； 3．测电笔：结构（金属笔尖、氖管、高阻值电阻、金属笔尾），用于辨别火线与零线 1．测电笔正确用法：手指接触笔尾金属体，笔尖接触导线，氖管发光为火线，不发光为零线； 2．地线无电流，仅漏电时起作用，不能替代零线； 3．家庭电路电压220V，远超安全电压（≤36V），不可直接接触火线 1．测电笔使用时不接触笔尾金属体（氖管不发光，无法判断）； 2．手指接触测电笔笔尖金属部分（直接触电）； 3．误将零线当作地线连接（无法起到漏电保护作用）； 4．认为地线带电，或随意拆除地线 三、安全用电核心（过载、短路、触电） 1．过载：同时工作用电器过多，总功率过大导致总电流超额定值； 2．短路：火线未经用电器直接与零线接触，电流极大； 3．触电：人体直接/间接接触火线，电流通过人体形成回路； 4．防护措施：大功率用电器独立供电、金属外壳接地、不接触带电体 1．过载预防：避免同时使用多个大功率用电器（如空调、电热水器），大功率用电器接独立回路； 2．短路危害：产生大量热量，易引发火灾，需定期检查线路绝缘层； 3．触电急救：先切断电源或用绝缘物体使触电者脱离火线，再施救； 4．电器着火处理：先断电，再用干粉灭火器灭火，严禁泼水 1．认为“用电器越多越容易短路”（混淆过载与短路，短路是线路直接连通，与用电器数量无关）； 2．金属外壳用电器不接地（漏电时外壳带电，易触电）； 3．触电后直接用手拉扯触电者（自身触电） ；4．电器着火时泼水灭火（水导电，扩大触电风险）； 5．认为“220V电压不高，偶尔接触无危险”（远超安全电压，易引发致命触电） 四、插座与灯具 1．插座：两孔插座（左零右火）、三孔插座（左零右火上接地）； 2．灯具：白炽灯（灯丝发热发光）、节能灯（气体导电+荧光粉发光）、LED灯（半导体二极管发光）； 3．灯具连接：卡口/螺口灯头均需接通火线与零线 1．三孔插座“上接地”是核心安全设计，金属外壳用电器必须插三孔插座； 2．LED灯节能效果最优（亮度高、寿命长），节能灯次之，白炽灯逐步淘汰； 3．螺口灯头的顶端金属柱接火线，螺旋部分接零线（减少更换灯泡时触电风险） 1．三孔插座接线错误（如“左火右零”或接地孔接零线）； 2．把两孔插座改装为三孔插座时不接地线（失去漏电保护功能）； 3．混淆不同灯具的发光原理（如认为LED灯是灯丝发热发光）； 4．螺口灯头螺旋部分接火线（更换灯泡时易触摸到带电部分） 五、电能计算与节能 1．电能表：单位kW·h（度），读数=月末读数-月初读数； 2．电能公式：W=Pt（W为电能，P为功率，t为时间）； 3．节能措施：使用LED灯、空调设温26~28℃、及时关闭不用的用电器 1．单位换算：1kW·h=3.6×10⁶J，1kW=1000W； 2．大功率用电器（如电热水器、空调）耗电快，需单独控制使用时间； 3．节约1kW·h电能可减少多种污染物排放，兼具环保与经济价值 1．功率单位换算错误（如把40W当作40kW计算，导致时间结果偏差）； 2．电能表读数时忽略小数位（如把123.4kW·h读成1234kW·h）； 3．认为“节能会降低用电器性能”（如LED灯亮度更高、寿命更长，节能且不影响使用）； 4．长期让用电器处于待机状态（持续耗电，造成浪费） 题型一 家庭电路的组成与连接原则 【例1】如图所示是小明家安装的电能表，下列说法中不正确的是（　　） A．小明家允许接入用电器的总功率不能超过8800W B．用该电能表和秒表可以估测家中用电器的实际功率 C．家庭电路中正确的安装顺序是：进户线、总开关、电能表 D．家中用电器消耗1kW·h电能，该电能表指示灯闪烁3000次 【变式1-1】图中A、B两点均为螺口灯泡的螺旋部分，当两开关都断开后、站在地上的人用手直接接触A点时，他 触电，用手直接接触B点时，他 触电(填“会”或“不会”)．火线和零线之间的电压是 V. 【变式1-2】对家庭电路的安装过程，下列要求正确的是(      ) A．输电线进户后应先接电能表 B．控制各灯具的开关都应装在零线上 C．所有家用电器和插座都要串联，并且用电器与控制它的开关也要串联 D．三孔插座有时不需要接地 题型二 火线、零线与测电笔原理用：考查 “同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引” 的规律应用，如判断磁体的指向、轻质磁体的受力运动、磁极的辨别等。 磁感线的理解与绘制：考查磁感线的方向（磁体外部 N 极→S 极、地磁场方向）、分布特点（如同名、异名磁极间的磁感线形状），以及根据磁感线判断磁场强弱和磁极。 右手螺旋定则的应用：给定通电螺线管的电流方向判断磁极，或给定磁极判断电流方向，是电路与磁场结合的核心考点。 电磁铁磁性强弱的影响因素：考查线圈匝数、电流大小对磁性的影响，结合控制变量法分析实验现象，或设计实验验证影响因素。 电磁继电器的工作原理与应用：考查控制电路（电磁铁通断）与工作电路（用电器通断）的联动关系，分析自动控制场景（如水位报警器、温度报警器）的工作过程。 电流磁效应的实验分析：以奥斯特实验为核心，考查实验现象（小磁针偏转）、结论（电流周围有磁场，磁场方向与电流方向有关），以及实验设计的注意事项。 地磁场与磁偏角：考查指南针指向的原理（地磁场作用）、磁偏角的概念，以及地磁场与地理方位的关系。 磁化与磁性材料的应用：考查磁化现象的实例（如铁钉被磁铁磁化后吸引铁屑）、软磁材料与硬磁材料的区分及应用（如电机铁芯用软磁材料、磁卡用硬磁材料）。 【例2】小明家正在进行新房装修，需要安装一盏在一楼和二楼都能控制的楼梯灯，他设计了如图甲所示的电路，S1和S2是单刀双掷开关，图乙是已经安装的电能表。为保证安全用电，下列说法正确的是（　　） A．若用电器消耗3 kW·h的电能，电能表的转盘转1000转 B．家庭电路故障时，使用测电笔检查，手不能接触笔尾金属体，但笔尖要接触导线，氖管发光的是火线，氖管不发光的是零线 C．a端应该接零线，b端接火线 D．a端应该接火线，b端接零线 【变式2-1】某同学学习了家庭电路的知识后，用测电笔检测家里三孔插座的连线是否正确，测电笔辨别火线和零线的两种使用方法，手接触 （选填“笔尾”或“笔尖”）金属体，笔尖分别触插座的三个孔，发现只有 （选填“上”“左”或“右”）孔才会使氖管发光，确定三孔插座连线正确。 【变式2-2】如图是一个带开关的插座及其指示灯的示意图，小华把这个插座接入家庭电路后闭合开关，下列说法正确的是（　　） A．若指示灯不亮，则三孔插座一定无法正常对外供电 B．若指示灯亮，则三孔插座一定能正常对外供电 C．若指示灯亮，三孔插座不能正常供电，则一定是地线断路 D．若指示灯不亮，用测电笔测试A、B、C三点，只有A、B两点使氖管发光，则可能是进户零线断路 题型三 过载与短路的原因、危害及预防 【例3】关于家庭电路和安全用电，下列说法中正确的是（　　） A．使用试电笔时，手与金属笔尖接触 B．人体的安全电压不高于36V C．用电器的金属外壳接零线即可，不需要接地 D．家庭电路中空气开关“跳闸”，一定是短路造成的 【变式3-1】下列说法中符合安全用电原则的是（ ） A．三孔插座中有一个孔是用来连接地线的 B．开关安装在电灯和零线之间 C．家庭电路中同时使用多个大功率用电器 D．家庭电路中空气开关跳闸一定是发生了短路 【变式3-2】家庭电路中有时会出现这样的现象：原来各用电器都在正常工作，当再将一个手机充电器的插头插入插座时，家里所有的用电器全部停止了工作，关于这种现象形成的原因，以下说法最有可能的是（　　） A．这个用电器的插头与插座没有形成良好接触，仍然是断路状态 B．插头插入这个插座时，导致火线和零线相接触形成了短路 C．这个插座的火线和零线原来就相接触形成了短路 D．同时工作的用电器过多，导致干路中总电流过大，保险开关跳闸 题型四 安全用电原则与触电防护 【例4】下列做法中，符合安全用电原则的是（    ） A．用湿抹布擦拭正在工作的电灯 B．发现有人触电，立即用手将其拉开 C．将电冰箱的三脚插头改为两脚插头使用 D．电器着火时，先切断电源再灭火 【变式4-1】“安全用电，警钟长鸣”。下列做法不符合安全用电常识的是（    ） A．人只要不接触高压设备就不会触电 B．若发生触电事故，应首先切断电源 C．雷雨天时尽量不躲在大树下避雨 D．有金属外壳的家用电器要把外壳接地 【变式4-2】安全起见，常把一些用电器的金属外壳接地，而小妍爸爸误将三孔插座的接地孔接在零线上（如图所示），现有一只电茶壶接在图中三孔插座上，一个人的手刚好碰到电茶壶的金属外壳，如果突然遇到下列情况，可能会造成此人触电的是（    ） A．当开关S断开时 B．当开关S闭合时 C．当开关S闭合，零线保险丝断了时 D．当火线与电茶壶金属外壳相碰、火线上的保险丝熔断时 题型五 三孔插座的结构与接地要求 【例5】（多选题）下面是人们在日常生活中的一些行为或观点，从物理知识的角度看，请判断下列哪些说法是正确的（　　） A．如果脚与地面没有摩擦，走路会变得很容易 B．给空调和电热器等有金属外壳的用电器供电的三孔插座必须接地 C．发现有人触电，应先切断电源，再上前救人 D．为了防止验钞机工作时振动移位，在底座上安放塑料吸盘，应用了大气压强 【变式5-1】小明买来新的三孔插座，在更换插座时，他发现自己家的老式楼房里没有安装地线。小明认为零线在户外就已经和大地相连，把图中 A 孔与 B 点连接起来，就可以将 A 孔接地了。如果按小明的说法连接，当断开其它的用电器且 C 点出现断路时，将带有金属外壳的用电器接入此插座后，带来的安全隐患是 （  ） A．用电器开关闭合时，外壳可能会带电，人接触外壳易触电 B．用电器开关闭合时，会短路，造成电流过大，引起火灾 C．无论用电器开关是否闭合，外壳都会带电，人接触外壳易触电 D．用电器外壳无法接地，当用电器绝缘部分破损或潮湿时外壳才带电，人接触外壳易触电 【变式5-2】如图甲所示，小明家购买了一台某品牌的落地电风扇。它的控制装置中除了开关、定时器和调速器外，在其内部还安装了保护装置，保护装置的结构如图图乙所示，其原理是当风扇发生倾斜或倾倒时，小球会滚向一侧。使电路断开，对电风扇起到保护作用。    （1）如图乙所示的保护装置相当于电路中的 （选填“开关”“电源”或“用电器”），保护装置中的小球不可选用 （选填以下材料对应的字母）制作； A．铜　　B．铝　　C．铁　　D．陶瓷 （2）下列关于电风扇的说法中错误的是 ； A．夏天使用电风扇时感觉到凉爽，是由于电风扇工作时降低了室内的温度 B．电风扇使用一段时间后扇叶会吸附灰尘，这主要是由于摩擦起电导致的 C．电风扇和室内同时工作的电视机是并联的 D．电风扇外壳有金属部分，因此使用时应选用三孔插座 （3）小明查了电风扇的说明书，查到电动机的电阻为，额定电压为，额定功率为，可知正常工作时电流为 。将它接到的家庭电路后，发现电风扇的扇叶被东西卡住不能转动了。小明认为此时可以把电风扇内的电路看作纯电阻电路，则电风扇消耗的电能 （选填“全部”或“部分”）转化为内能；小明触摸电风扇的外壳时发现温度很高，此时它的发热功率为 。若长时间维持此状态，电风扇的电动机很容易被烧坏。 题型六 电能的计算与应用 【例6】如图是某家庭用的电能表和某月的月初、月末两次读数，若按0.5元/kw·h计算，他家本月应缴纳电费 元，若电能表在10min内转了300转，则接在该电能表上的用电器消耗的电能为 kw·h。 【变式6-1】下面是有关生活用电的描述，请将空白处补充完整： (1)将电冰箱的三脚插头插入三孔插座中，这样做可以让它的金属外壳与插座中的 (“火”、“零”或“地”)线相连，防止发生触电事故． (2)如图所示是某家庭用的电能表及某月月初、月末的两次读数，若按0.5元/kW·h计算，他家本月应缴纳电费 元，若电能表在10min内转了400转，则接在该电能表上的用电器总功率为 W． 【变式6-2】实验表明l1W的节能灯的亮度相当于40W的白炽灯.如果把40W的白炽灯换成一盏“220V 11W”的节能灯，则节能灯正常工作时的电流为 A，若该节能灯每天正常工作4小时，一个月消耗 kW·h的电能，比用40W的白炽灯可以节约 元的电费。(一个月按30天计，每度电0.50元) 题型七 常见用电故障分析 【例7】【问题】小明家里安装了一个冷热两用水龙头，某天妈妈在用热水洗碗时，空气开关突然跳闸了。为什么空气开关会跳闸？ 【查阅资料】小明了解到空气开关的工作原理：图1甲是空气开关的原理图，当电路中电流过大时，通电线圈的磁性增强，吸引衔铁，开关在弹簧拉力的作用下断开；通电时，通电线圈的右端是 （选填“N”或“S”）极：空气开关切断电路是利用了电流的 效应。 【进行实验】空气开关跳闸的原因是电路中总电流过大，那么家庭电路中总电流增大的原因是什么？小明设计了如图1乙电路来模拟家庭电路。 （1）在灯泡两端再并联一个灯泡，发现电流表示数变大，熔丝温度升高，继续在灯泡两端并联一个电阻，电流表示数变大，熔丝熔断。则家庭电路总电流增大的原因是 。 （2）用一根导线连接B、D两接线柱，闭合开关，发现电流表迅速满偏，又突然变为0，熔丝熔断、说明 可引起家庭电路总电流变大。此时灯泡 （选填“会”或“不会”）烧坏。 【拓展】利用测电笔检测电路时，正确的使用方法是图2 。如图2丙所示，闭合开关后、灯泡不亮，用测电笔检测N点时氖管发光，再测M点时氖管不发光，则故障原因可能是 。 【变式7-1】网上授课期间，小梦交给老师的笔记本上记录了以下四条内容。请你帮他找出记录错误的一条（　　） A．床头灯的开关是串联在电路中的 B．使用试电笔时，手不能接触笔尖的金属体 C．家里的空气开关“跳闸”，是电路发生了短路 D．把用电器的三脚插头改为两脚插头接在两孔插座上使用，可能会导致触电 【变式7-2】如图所示是某同学家部分家庭电路的示意图。电能表上标有“220V，10（30）A”的字样，他家正在使用的所有用电器总功率为。炎炎夏日即将来临，该同学家新购置了一台的空调和一台的制冰机。该同学利用所学的生活用电知识，下列判断正确的是（　　） A．该电能表的额定最大电流是10A B．图中照明灯与开关的连接符合安全用电原则 C．将空调接入电路，闭合开关后，空气开关“跳闸”，原因是空调发生了短路 D．将制冰机插入插座接入电路，制冰机与其它用电器是并联的 题型八 不同灯具的特点对比 【例8】请阅读《白炽灯、节能灯与LED灯》回答下列问题：白炽灯、节能灯与LED灯白炽灯是根据电流的热效应制成的发光元件。当白炽灯接入电路中，电流流过灯丝的热效应使白炽灯发出连续的可见光和红外线，此现象在灯丝温度升到700K即可察觉。白炽灯的灯体比较热，普通灯泡、碘钨灯、射灯都是白炽灯。白炽灯工作时将大量的电能转化为内能，放出热量，只有极少一部分可以转化为有用的光能。节能灯，又称为省电灯泡、电子灯泡、紧凑型荧光灯（国外简称CFL灯）及一体式荧光灯，是指将荧光灯与镇流器（安定器）组合成一个整体的照明设备。节能灯主要是通过镇流器给灯管灯丝加热，大约在1160K温度时，灯丝就开始发射电子（灯丝上涂有电子粉），电子碰撞氩原子后使氩原子获得能量，氩原子又撞击汞原子，汞原子在吸收能量后跃迁产生电离，发出紫外线，紫外线激发荧光粉发光。荧光灯工作时灯丝的温度大约在1160K，比白炽灯工作的温度2200K~2700K低很多，所以它的寿命也大大提高到8000小时以上，它不存在白炽灯那样的电流热效应。LED灯（Light Emitting Diode）又叫发光二极管，它是一种固态的半导体器件，可以直接把电能转化为光能。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一部分是N型半导体，在它里面主要是电子。这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED灯发光的原理。LED灯与白炽灯和节能灯相比，1颗LED发出的光比较少，所以需要使用多颗LED同时工作。LED灯具有体积小、耗电低、寿命长、无毒环保等诸多优点，消耗能量较同光效的白炽灯减少80%左右，较节能灯减少40%左右，LED灯具从室外装饰，工程照明，逐渐发展到家用照明。 （1）当前，在全球大力推动节能减排、积极应对气候变化的形式下，很多国家纷纷出台了淘汰白炽灯的路线图，是因为白炽灯工作时将电能主要转化成了 能； （2）白炽灯、节能灯与LED灯的电光转化效率最高的是 A．白炽灯     B．节能灯     C．LED灯 （3）将标有“220V 15W”的 LED灯和“220V 15W” 的白炽灯分别接入家庭电路中，发现LED灯的亮度远高于白炽灯的亮度，下列说法中正确的是 A．通过LED灯的电流大于通过白炽灯的电流 B．LED灯的实际功率大于白炽灯的实际功率 C．相同时间内LED灯消耗的电能等于白炽灯消耗的电能 【变式8-1】请阅读《白炽灯、节能灯与LED灯》并回答问题。 白炽灯、节能灯与LED灯 1879年，爱迪生发明了白炽灯泡，从此人类开启了崭新的“光明时代”。白炽灯泡的灯丝是由熔点达3410℃金属钨制作的，它是利用电流的热效应来工作的，其灯丝发光时温度可达2000℃。为防止灯丝在高温下氧化，在制作灯泡时要抽真空，在制作大功率灯泡时，还要把灯泡内充入稀有气体氦等，主要是为了防止灯丝在高温下升华。白炽灯寿命一般在1000小时左右，白炽灯工作时将大量的电能转化为内能，只有大约5%的电能转为光能。白炽灯使用寿命短、发光效率低，废弃的灯泡对环境也会造成污染，因此我国在2017年明令停止销售白炽灯泡。 节能灯，又称为荧光灯。1939年“荧光灯”正式诞生，荧光灯的原理是：灯管内的低压汞蒸气导电时产生的带外线，照射到灯管壁涂层中的荧光粉上，激发荧光粉产生柔和的可见光。荧光灯的寿命可到8000小时以上，荧光灯发光时产生的热只是相同亮度的白炽灯的六分之一。节能灯的发光效率比白炽灯泡要高。由于灯管内的含有水银，水银有毒，所以废弃的节能灯对环境会造成污染。 进入21世纪，LED（LightEmittingDiode）灯成为照明舞台上新的主角。LED灯又叫发光二极管。发光二极管只是二极管中的一种，二极管的电路图符号是“”，当电流从二极管的正极（+）流进二极管时，二极管导通；而电流从二极管的负极（-）流入时，二极管断路，不会有电流通过二极管。LED光源属于冷光源，不存在灯丝发光发热、光衰等缺点，可以直接把电能转化为光能。LED灯的发光放率接近100%。LED灯寿命较长，大约是荧光灯的10倍或白炽灯的100倍，且照明效果更加稳定。LED灯发光时没有红外线和紫外线辐射，废弃的LED灯可回收，没有污染，可以安全触摸，是安全、环保的照明光源。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）白炽灯的灯丝用金属钨制成，是利用了金属钨具有 ； A．较大的密度             B．较小的比热容         C．较高的熔点 （2）为了探究发光二极管的导电性，连接了图甲、图乙两个电路，闭合开关S，关于灯泡、发光二极管的发光情况以及电压表示数的判断正确的是 ； A．图甲中，灯泡和LED不发光，电压表有示数 B．图乙中，灯泡发光，LED不发光，电压表有示数 C．图甲中，灯泡和LED都发光，电压表无示数 D．图乙中，灯泡不发光，LED发光，电压表无示数 （3）将标有“220V，15W”的LED灯和“220V，15W”的白炽灯分别接入电压为220V的家庭电路中，发现LED灯的亮度远高于白炽灯的亮度，下列说法中正确的是 ； A．通过LED灯的电流大于通过白炽灯的电流 B．LED灯的实际功率大于白炽灯的实际功率 C．相同时间内LED灯消耗的电能等于白炽灯消耗的电能 （4）4W的LED灯和40W的白炽灯正常发光时亮度相同，学校为了节约能源，将教室内的照明灯由20盏40W的白炽灯全部换成等量4W的LED灯。假设每天照明10h，使用LED灯后，每个教室每月（30天）可以节约电能 kW·h。 【变式8-2】科技节上展示了各式水果和蔬菜电池为LED灯供电的场景（如图），将看不见的科学原理变成艺术，让人惊叹不已。下列有关说法正确的是（　　） A．水果和蔬菜扮演了“电源”的角色 B．把水果和蔬菜并联起来可以提高电压 C．LED灯主要是由超导材料制成的 D．LED灯在发光时，导线中的自由电子在做无规则运动 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十八章 家庭电路与安全用电（复习讲义） 1．四种研究方法 实验探究法：通过具体实验认识家庭电路相关规律，如用测电笔辨别火线与零线的实验、短路危害模拟实验、测算用电器工作电流的实验，直观得出实验结论。 转换法：将抽象的电路异常转化为可观察的现象，如通过导线过热、空气开关跳闸判断电路过载或短路，通过测电笔氖管发光与否判断火线和零线。 对比法：对比不同灯具（白炽灯、节能灯、LED 灯）的发光原理、节能效果和使用寿命；对比两孔插座与三孔插座的结构、作用，明确差异与适用场景。 定量计算法：通过用电器额定功率测算工作电流，判断家庭电路是否存在过载风险，为安全用电提供数据支撑。 2．十五个基本概念 家庭电路：由进户线、电能表、总开关、保护装置（熔断器、空气开关）、用电器、插座等组成的供电回路，火线与零线间电压为 220V。 进户线：连接户外输电线路与家庭电路的导线，分为火线和零线。 火线与零线：火线带电（与大地间电压 220V），零线不带电（与大地间电压为 0V），是家庭电路的核心供电导线。 地线：直接与大地连通的导线，用于防止带有金属外壳的家用电器漏电时发生触电事故。 电能表：安装在进户线后，测量家庭电路消耗电能的仪器，单位为千瓦时（kW・h）。 空气开关：替代熔断器的安全装置，电路短路、过载时自动断开，切断电路保护设备和人身安全。 熔断器（保险丝）：传统安全装置，电流过大时熔丝熔化切断电路，现已多被空气开关替代。 测电笔：辨别火线与零线的工具，由金属体笔尖、氖管、高阻值电阻、金属体笔尾组成。 过载：电路中同时工作的用电器过多，总电流超过额定值的现象，易导致导线过热。 短路：火线未经用电器直接与零线接触的现象，会产生过大电流，引发火灾。 触电：人体直接或间接接触火线，电流通过人体形成回路导致的事故，不高于 36V 的电压为安全电压。 3C 认证（中国强制认证）：我国对强制性产品的认证标志，无此标志的电器不符合国家标准。 白炽灯：通过电流加热灯丝至白炽状态发光的灯具，现已逐渐被节能灯、LED 灯替代。 节能灯：紧凑式荧光灯，采用高效荧光粉和电子变频镇流器，节能效果优于白炽灯。 LED 灯：由发光二极管组成的灯具，具有亮度高、节能、寿命长等优点，是绿色环保灯具。 3．八个常考角度 家庭电路的组成与连接原则：考查进户线、电能表、总开关、保护装置的安装顺序，开关接火线、螺口灯头螺旋部分接零线等正确连接方式。 测电笔的使用方法与判断：考查正确握笔姿势（手指接触笔尾金属体）、氖管发光与否对应的导线类型，以及使用时的安全注意事项。 过载与短路的原因、危害及预防：考查过载（总功率过大）、短路的成因，两者的危害（过热、火灾），以及预防措施（避免同时使用大功率用电器、定期检查线路）。 安全用电原则与触电防护：考查防触电常识（不接触火线、金属外壳接地）、触电急救方法（先切断电源）、电器着火的正确处理方式（不泼水，先断电）。 三孔插座的结构与接地要求：考查三孔插座 “左零右火上接地” 的接线规则，接地的作用（防止漏电触电），以及无地线时的安全隐患。 电能的计算与应用：考查电能表读数、电能公式（W=Pt）的应用，如计算用电器工作时间、对比不同灯具的耗电量。 常见用电故障分析：考查插座接线错误、开关位置错误、接地不良等故障的危害，以及排查方法。 不同灯具的特点对比：考查白炽灯、节能灯、LED 灯的发光原理、节能效果、使用寿命，以及适用场景的选择。 知识点 知识点内容 重点归纳 常见易错点 一、家庭电路的组成与连接 1．核心组成：进户线（火线、零线）、电能表、总开关、保护装置（熔断器、空气开关）、用电器、插座、地线； 2．安装顺序：进户线→电能表→总开关→保护装置→用电器、插座； 3．连接原则：开关接火线、螺口灯头螺旋部分接零线、用电器并联在电路中 1．电能表测家庭总耗电量，安装在进户线后，不可绕过； 2．空气开关替代熔断器，短路或过载时自动断开，故障排除后可复位； 3．家庭电路中所有用电器并联，保证各用电器独立工作、电压均为220V 1．混淆安装顺序（如总开关在电能表前）； 2．开关接在零线上（断开开关后用电器仍带电，易触电）； 3．用电器串联在家庭电路中（导致电压不足，无法正常工作）； 4．忽略地线的安装，或把地线与零线混用 二、火线、零线与测电笔 1．火线与零线：火线带电（与大地电压220V），零线不带电（与大地电压0V）； 2．地线：直接接地，防金属外壳用电器漏电触电； 3．测电笔：结构（金属笔尖、氖管、高阻值电阻、金属笔尾），用于辨别火线与零线 1．测电笔正确用法：手指接触笔尾金属体，笔尖接触导线，氖管发光为火线，不发光为零线； 2．地线无电流，仅漏电时起作用，不能替代零线； 3．家庭电路电压220V，远超安全电压（≤36V），不可直接接触火线 1．测电笔使用时不接触笔尾金属体（氖管不发光，无法判断）； 2．手指接触测电笔笔尖金属部分（直接触电）； 3．误将零线当作地线连接（无法起到漏电保护作用）； 4．认为地线带电，或随意拆除地线 三、安全用电核心（过载、短路、触电） 1．过载：同时工作用电器过多，总功率过大导致总电流超额定值； 2．短路：火线未经用电器直接与零线接触，电流极大； 3．触电：人体直接/间接接触火线，电流通过人体形成回路； 4．防护措施：大功率用电器独立供电、金属外壳接地、不接触带电体 1．过载预防：避免同时使用多个大功率用电器（如空调、电热水器），大功率用电器接独立回路； 2．短路危害：产生大量热量，易引发火灾，需定期检查线路绝缘层； 3．触电急救：先切断电源或用绝缘物体使触电者脱离火线，再施救； 4．电器着火处理：先断电，再用干粉灭火器灭火，严禁泼水 1．认为“用电器越多越容易短路”（混淆过载与短路，短路是线路直接连通，与用电器数量无关）； 2．金属外壳用电器不接地（漏电时外壳带电，易触电）； 3．触电后直接用手拉扯触电者（自身触电） ；4．电器着火时泼水灭火（水导电，扩大触电风险）； 5．认为“220V电压不高，偶尔接触无危险”（远超安全电压，易引发致命触电） 四、插座与灯具 1．插座：两孔插座（左零右火）、三孔插座（左零右火上接地）； 2．灯具：白炽灯（灯丝发热发光）、节能灯（气体导电+荧光粉发光）、LED灯（半导体二极管发光）； 3．灯具连接：卡口/螺口灯头均需接通火线与零线 1．三孔插座“上接地”是核心安全设计，金属外壳用电器必须插三孔插座； 2．LED灯节能效果最优（亮度高、寿命长），节能灯次之，白炽灯逐步淘汰； 3．螺口灯头的顶端金属柱接火线，螺旋部分接零线（减少更换灯泡时触电风险） 1．三孔插座接线错误（如“左火右零”或接地孔接零线）； 2．把两孔插座改装为三孔插座时不接地线（失去漏电保护功能）； 3．混淆不同灯具的发光原理（如认为LED灯是灯丝发热发光）； 4．螺口灯头螺旋部分接火线（更换灯泡时易触摸到带电部分） 五、电能计算与节能 1．电能表：单位kW·h（度），读数=月末读数-月初读数； 2．电能公式：W=Pt（W为电能，P为功率，t为时间）； 3．节能措施：使用LED灯、空调设温26~28℃、及时关闭不用的用电器 1．单位换算：1kW·h=3.6×10⁶J，1kW=1000W； 2．大功率用电器（如电热水器、空调）耗电快，需单独控制使用时间； 3．节约1kW·h电能可减少多种污染物排放，兼具环保与经济价值 1．功率单位换算错误（如把40W当作40kW计算，导致时间结果偏差）； 2．电能表读数时忽略小数位（如把123.4kW·h读成1234kW·h）； 3．认为“节能会降低用电器性能”（如LED灯亮度更高、寿命更长，节能且不影响使用）； 4．长期让用电器处于待机状态（持续耗电，造成浪费） 题型一 家庭电路的组成与连接原则 【例1】如图所示是小明家安装的电能表，下列说法中不正确的是（　　） A．小明家允许接入用电器的总功率不能超过8800W B．用该电能表和秒表可以估测家中用电器的实际功率 C．家庭电路中正确的安装顺序是：进户线、总开关、电能表 D．家中用电器消耗1kW·h电能，该电能表指示灯闪烁3000次 【答案】C 【解析】A．电能表参数“220V 10(40)A”中，40A是允许通过的最大电流。根据P=UI，允许接入用电器的总功率最大值为P=UI=220V×40A=8800W 故A正确，A不符合题意； B．电能表可记录用电器消耗的电能（通过指示灯闪烁次数或读数变化），秒表可记录时间，根据，能估测用电器的实际功率，故B正确，B不符合题意； C．家庭电路的正确安装顺序是进户线→电能表→总开关，而非“进户线、总开关、电能表”，故C错误，C符合题意； D．电能表参数“3000imp/(1kW·h)”表示消耗1kW·h电能时，指示灯闪烁3000次，故D正确，D不符合题意。 故选C。 【变式1-1】图中A、B两点均为螺口灯泡的螺旋部分，当两开关都断开后、站在地上的人用手直接接触A点时，他 触电，用手直接接触B点时，他 触电(填“会”或“不会”)．火线和零线之间的电压是 V. 【答案】 会 不会 220 【解析】触电包括单线触电和双线触电．单线触电指的是站在地面上，单手接触火线；双线触电指的是不论站在什么地方，一手接触火线，一手接触零线．由图知道，A点和火线连接在一起，当站在地面上的人接触A点时，就相当于接触火线，会造成触电事故；由于B点是和零线连接在一起，站在地面上的人接触B点就相当于接触零线，不会造成触电事故。 【变式1-2】对家庭电路的安装过程，下列要求正确的是(      ) A．输电线进户后应先接电能表 B．控制各灯具的开关都应装在零线上 C．所有家用电器和插座都要串联，并且用电器与控制它的开关也要串联 D．三孔插座有时不需要接地 【答案】A 【解析】解答：A. 根据家庭电路的组成可知，家庭电路的连接要按照进户线→电能表→总开关一熔断器一用电器的安装顺序，故A正确； B. 为了安全，控制用电器的开关都应该连接在火线和用电器之间，故B错误； C. 插座也是接用电器的，由于家庭电路各用电器间互不干扰，所以电器和各插座之间应该是并联的，用电器和它的开关应该是串联，故C错误； D. 三孔插座的接法：左零右火，中间接地，三孔插座的接地线要保证良好接地，以防外壳带电，危及人身安全．故D错误。 题型二 火线、零线与测电笔原理用：考查 “同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引” 的规律应用，如判断磁体的指向、轻质磁体的受力运动、磁极的辨别等。 磁感线的理解与绘制：考查磁感线的方向（磁体外部 N 极→S 极、地磁场方向）、分布特点（如同名、异名磁极间的磁感线形状），以及根据磁感线判断磁场强弱和磁极。 右手螺旋定则的应用：给定通电螺线管的电流方向判断磁极，或给定磁极判断电流方向，是电路与磁场结合的核心考点。 电磁铁磁性强弱的影响因素：考查线圈匝数、电流大小对磁性的影响，结合控制变量法分析实验现象，或设计实验验证影响因素。 电磁继电器的工作原理与应用：考查控制电路（电磁铁通断）与工作电路（用电器通断）的联动关系，分析自动控制场景（如水位报警器、温度报警器）的工作过程。 电流磁效应的实验分析：以奥斯特实验为核心，考查实验现象（小磁针偏转）、结论（电流周围有磁场，磁场方向与电流方向有关），以及实验设计的注意事项。 地磁场与磁偏角：考查指南针指向的原理（地磁场作用）、磁偏角的概念，以及地磁场与地理方位的关系。 磁化与磁性材料的应用：考查磁化现象的实例（如铁钉被磁铁磁化后吸引铁屑）、软磁材料与硬磁材料的区分及应用（如电机铁芯用软磁材料、磁卡用硬磁材料）。 【例2】小明家正在进行新房装修，需要安装一盏在一楼和二楼都能控制的楼梯灯，他设计了如图甲所示的电路，S1和S2是单刀双掷开关，图乙是已经安装的电能表。为保证安全用电，下列说法正确的是（　　） A．若用电器消耗3 kW·h的电能，电能表的转盘转1000转 B．家庭电路故障时，使用测电笔检查，手不能接触笔尾金属体，但笔尖要接触导线，氖管发光的是火线，氖管不发光的是零线 C．a端应该接零线，b端接火线 D．a端应该接火线，b端接零线 【答案】D 【解析】A．3000r/（kW·h）表示每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转3000r，用电器消耗3kW•h的电能时，电能表转盘的转数n＝3000r/（kW·h）×3kW·h＝9000r 故A错误； B．家庭电路故障时，使用测电笔检查，手一定要接触笔尾金属体，但不能接触笔尖金属体，笔尖接触导线，氖管发光的是火线，氖管不发光的是零线，故B错误； CD．为了安全，开关要接在火线和所控制的电灯之间，由图知道，a端应该接火线，b端接零线，故C错误，D正确。 故选D。 【变式2-1】某同学学习了家庭电路的知识后，用测电笔检测家里三孔插座的连线是否正确，测电笔辨别火线和零线的两种使用方法，手接触 （选填“笔尾”或“笔尖”）金属体，笔尖分别触插座的三个孔，发现只有 （选填“上”“左”或“右”）孔才会使氖管发光，确定三孔插座连线正确。 【答案】 笔尾 右 【解析】[1]测电笔的使用方法：使用测电笔时，手要接触测电笔尾部的金属体，不能接触笔尖金属体。 [2]笔尖接触电线，氖管发光表明接触的是火线，不发光是零线。笔尖分别触插座的三个孔，发现只有右孔才会使氖管发光，确定三孔插座连线正确。 【变式2-2】如图是一个带开关的插座及其指示灯的示意图，小华把这个插座接入家庭电路后闭合开关，下列说法正确的是（　　） A．若指示灯不亮，则三孔插座一定无法正常对外供电 B．若指示灯亮，则三孔插座一定能正常对外供电 C．若指示灯亮，三孔插座不能正常供电，则一定是地线断路 D．若指示灯不亮，用测电笔测试A、B、C三点，只有A、B两点使氖管发光，则可能是进户零线断路 【答案】D 【解析】AB．家庭电路中的用电器是并联的，工作时互不影响，若指示灯不亮，当干路中断路时，三孔插座不能供电，当指示灯亮时，三孔插座若断路，不能对外供电，故AB错误； C．若指示灯亮，三孔插座不能正常供电，这说明三孔插座所在支路发生了断路现象；若地线断路，不影响插座对外供电，故C错误； D．若指示灯不亮，用测电笔测试A、B、C三点，只有A、B两点使氖管发光，这说明A、B与火线之间是接通的，所以故障可能是进户零线断路，故D正确。 故选D。 题型三 过载与短路的原因、危害及预防 【例3】关于家庭电路和安全用电，下列说法中正确的是（　　） A．使用试电笔时，手与金属笔尖接触 B．人体的安全电压不高于36V C．用电器的金属外壳接零线即可，不需要接地 D．家庭电路中空气开关“跳闸”，一定是短路造成的 【答案】B 【解析】A．使用测电笔辨别火线时，一定要用手触及笔尾的金属部分，不能用手触及测电笔前端的金属探头，否则会造成人身触电事故，故A错误； B．对人体的安全电压是小于等于36V，故B正确； C．家用电器的金属外壳要接地，以防止金属外壳漏电发生触电事故，故C错误； D．空气开关 “跳闸”，是由于电路中的电流过大，原因可能是短路，也可能是电路中的总功率过大，故D错误。 故选B。 【变式3-1】下列说法中符合安全用电原则的是（ ） A．三孔插座中有一个孔是用来连接地线的 B．开关安装在电灯和零线之间 C．家庭电路中同时使用多个大功率用电器 D．家庭电路中空气开关跳闸一定是发生了短路 【答案】A 【解析】A．三孔插座中一个孔接火线，另一个接零线，为了安全，第三个孔要接地线；故A符合题意； B．从用电安全的角度出发：开关应安装在电灯和火线之间；故B不符合题意； C．同时使用多个大功率用电器会导致电路电流过大，烧断保险丝，即：跳闸；故C不符合题意； D．家庭用电中开关跳闸是电路电流过大，烧断保险丝。造成电流过大的原因有：短路和电路的总功率过大。故D不符合题意。 故选A。 【变式3-2】家庭电路中有时会出现这样的现象：原来各用电器都在正常工作，当再将一个手机充电器的插头插入插座时，家里所有的用电器全部停止了工作，关于这种现象形成的原因，以下说法最有可能的是（　　） A．这个用电器的插头与插座没有形成良好接触，仍然是断路状态 B．插头插入这个插座时，导致火线和零线相接触形成了短路 C．这个插座的火线和零线原来就相接触形成了短路 D．同时工作的用电器过多，导致干路中总电流过大，保险开关跳闸 【答案】B 【解析】A．若这个用电器的插头与插座没有形成良好接触，即处于断路状态，则用电器不工作，不会影响室内其它用电器，故A错误； BD．将一个手机充电器的插头插入插座时，家里所有的用电器全部停止了工作，说明干路上的保险丝被熔断了，保险丝被熔断是由于电路中的电流过大。而产生电流过大的原因有两个：一是用电器的总功率过大，另一个是发生短路。由生活常识可知，手机充电器的功率比较小，因此造成保险丝熔断的原因不会是因干路的总功率过大，而是短路引起的，故B正确，D错误； C．若是插座处原来有短路，则在没有插入手机充电器之前，电路就已经出现了短路，室内用电器不会正常工作，故C错误。 故选B。 题型四 安全用电原则与触电防护 【例4】下列做法中，符合安全用电原则的是（    ） A．用湿抹布擦拭正在工作的电灯 B．发现有人触电，立即用手将其拉开 C．将电冰箱的三脚插头改为两脚插头使用 D．电器着火时，先切断电源再灭火 【答案】D 【解析】A．生活用水是导体，用湿抹布擦带电的用电器时，可能会因湿抹布导电而发生触电事故，故A不符合题意； B．发现有人触电，应立即切断电源再施救，故B不符合题意； C．将电冰箱外壳接地，这样当冰箱外壳带电时，会顺着地线流走，不容易发生触电事故，因此不能将电冰箱的三脚插头改为两脚插头使用，故C不符合题意； D．家庭用电器起火时，若直接灭火易引发触电事故，我们应该先切断电源后灭火，故D符合题意。 故选D。 【变式4-1】“安全用电，警钟长鸣”。下列做法不符合安全用电常识的是（    ） A．人只要不接触高压设备就不会触电 B．若发生触电事故，应首先切断电源 C．雷雨天时尽量不躲在大树下避雨 D．有金属外壳的家用电器要把外壳接地 【答案】A 【解析】A．安全用电的原则是不接触低压带电体，不靠近高压带电体，人仅仅靠近高压设备也会触电，如跨步电压触电、电弧触电，故A符合题意； B．若发生触电事件，施救时应先断开电源，否则容易使得施救者触电，故B不符合题意； C．大树高大，且为导体，雷雨天在大树下避雨易引发雷击，故C不符合题意； D．金属外壳的用电器的外壳一定要接地，避免金属外壳用电器漏电时发生触电事故，故D不符合题意。 故选A。 【变式4-2】安全起见，常把一些用电器的金属外壳接地，而小妍爸爸误将三孔插座的接地孔接在零线上（如图所示），现有一只电茶壶接在图中三孔插座上，一个人的手刚好碰到电茶壶的金属外壳，如果突然遇到下列情况，可能会造成此人触电的是（    ） A．当开关S断开时 B．当开关S闭合时 C．当开关S闭合，零线保险丝断了时 D．当火线与电茶壶金属外壳相碰、火线上的保险丝熔断时 【答案】C 【解析】AB．当开关S断开或闭合时（闭合时，电流通灯后，经零线回到大地，手与电茶壶的金属外壳，相当于与零线接触，人体与大地间的电压几乎为0，几乎没有电流通过人体，不会造成触电，故AB不符合题意； C．零线保险丝断了，开关闭合，电流通过灯后，经茶壶的金属外壳、人体，回到大地，即有电流通过人体，可能会造成人触电，故C符合题意； D．火线上的保险丝熔断时，整个电路处于断路，即使火线与电茶壶金属外壳相碰，也没有电流通过人体，不会造成人触电，故D不符合题意。 故选C。 题型五 三孔插座的结构与接地要求 【例5】（多选题）下面是人们在日常生活中的一些行为或观点，从物理知识的角度看，请判断下列哪些说法是正确的（　　） A．如果脚与地面没有摩擦，走路会变得很容易 B．给空调和电热器等有金属外壳的用电器供电的三孔插座必须接地 C．发现有人触电，应先切断电源，再上前救人 D．为了防止验钞机工作时振动移位，在底座上安放塑料吸盘，应用了大气压强 【答案】BCD 【解析】A．走路时，脚向后蹬地，地面对脚有向前的摩擦力，这个摩擦力是人前进的动力。如果脚与地面没有摩擦，人就无法获得前进的动力，走路会变得非常困难，故A错误； B．有金属外壳的用电器，其金属外壳可能会因漏电而带电。三孔插座接地后，若用电器外壳带电，电流会通过地线导入大地，从而防止人触电，所以给这类用电器供电的三孔插座必须接地，故B正确； C．发现有人触电，若直接上前救人，施救者也可能触电。应先切断电源，使触电者脱离带电体，再进行施救，故C正确； D．验钞机底座上的塑料吸盘，按压时排出吸盘内的空气，外界大气压大于吸盘内气压，将吸盘紧紧压在地面上，从而防止验钞机工作时振动移位，应用了大气压强，故D正确。 故BCD。 【变式5-1】小明买来新的三孔插座，在更换插座时，他发现自己家的老式楼房里没有安装地线。小明认为零线在户外就已经和大地相连，把图中 A 孔与 B 点连接起来，就可以将 A 孔接地了。如果按小明的说法连接，当断开其它的用电器且 C 点出现断路时，将带有金属外壳的用电器接入此插座后，带来的安全隐患是 （  ） A．用电器开关闭合时，外壳可能会带电，人接触外壳易触电 B．用电器开关闭合时，会短路，造成电流过大，引起火灾 C．无论用电器开关是否闭合，外壳都会带电，人接触外壳易触电 D．用电器外壳无法接地，当用电器绝缘部分破损或潮湿时外壳才带电，人接触外壳易触电 【答案】A 【解析】A孔与B点连接起来，当C点出现断路时，且用电器开关闭合时，若金属外壳漏电，220V的电压加在人身上，会发生触电事故。 故选A。 【变式5-2】如图甲所示，小明家购买了一台某品牌的落地电风扇。它的控制装置中除了开关、定时器和调速器外，在其内部还安装了保护装置，保护装置的结构如图图乙所示，其原理是当风扇发生倾斜或倾倒时，小球会滚向一侧。使电路断开，对电风扇起到保护作用。    （1）如图乙所示的保护装置相当于电路中的 （选填“开关”“电源”或“用电器”），保护装置中的小球不可选用 （选填以下材料对应的字母）制作； A．铜　　B．铝　　C．铁　　D．陶瓷 （2）下列关于电风扇的说法中错误的是 ； A．夏天使用电风扇时感觉到凉爽，是由于电风扇工作时降低了室内的温度 B．电风扇使用一段时间后扇叶会吸附灰尘，这主要是由于摩擦起电导致的 C．电风扇和室内同时工作的电视机是并联的 D．电风扇外壳有金属部分，因此使用时应选用三孔插座 （3）小明查了电风扇的说明书，查到电动机的电阻为，额定电压为，额定功率为，可知正常工作时电流为 。将它接到的家庭电路后，发现电风扇的扇叶被东西卡住不能转动了。小明认为此时可以把电风扇内的电路看作纯电阻电路，则电风扇消耗的电能 （选填“全部”或“部分”）转化为内能；小明触摸电风扇的外壳时发现温度很高，此时它的发热功率为 。若长时间维持此状态，电风扇的电动机很容易被烧坏。 【答案】 开关 全部 【解析】（1）[1]由“当风扇发生倾斜或倾倒时，小球会滚向一侧，使电路断开，起到保护风扇的作用”可知，保护装置相当于一个开关。 [2]该装置中小球起到断开或闭合电路的作用，应该选用导体材料来制作，铜、铝、铁都是导体，而陶瓷是绝缘体，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 （2）[3] A．电风扇吹出的风加快了人体汗水表面的空气流动速度，使汗水的蒸发加快，蒸发过程要吸热，有致冷作用，所以使用电风扇人会感觉凉快，但室内温度不变，故A错误，A符合题意； B．风扇的扇叶转动时与空气摩擦带电，而带电体具有吸引轻小物体的性质，所以容易吸附灰尘，故B正确，B不符合题意； C．电灯、电风扇、电冰箱、电视机等用电器都应能独立工作，故它们应采用并联的连接方式，故C正确，C不符合题意； D．为了安全使用，电风扇的金属外壳应接地，电风扇的金属外壳和电动机之间必须用绝缘体隔开，故D正确，D不符合题意。 故选。 （3）[4]正常工作时电流 [5][6]扇片被卡住时，此时可以看做是纯电阻，总功率即为发热功率，电风扇消耗的电能全部转化为内能。则有 题型六 电能的计算与应用 【例6】如图是某家庭用的电能表和某月的月初、月末两次读数，若按0.5元/kw·h计算，他家本月应缴纳电费 元，若电能表在10min内转了300转，则接在该电能表上的用电器消耗的电能为 kw·h。 【答案】 50 0.1 【解析】[1]由两次读数可知本月他家消耗的电能为W=1487.5kW·h-1387.5kW·h 则应缴费100kW·h× 0.5元/kw·h=50元 [2]观察电能表可知，用电器每消耗1kW·h电能，该电能表转3000转，则电能表转300转消耗的电能W= 【变式6-1】下面是有关生活用电的描述，请将空白处补充完整： (1)将电冰箱的三脚插头插入三孔插座中，这样做可以让它的金属外壳与插座中的 (“火”、“零”或“地”)线相连，防止发生触电事故． (2)如图所示是某家庭用的电能表及某月月初、月末的两次读数，若按0.5元/kW·h计算，他家本月应缴纳电费 元，若电能表在10min内转了400转，则接在该电能表上的用电器总功率为 W． 【答案】 地 41 800 【解析】（1）电冰箱属于有金属外壳的用电器，应使用三孔插座，使与电冰箱外壳相连接的是地线，这样当金属外壳带电时，电流会通过地线导入大地，防止造成触电事故的发生； （2）由图知道，本月消耗的电能是：W=1469.5kW•h-1387.5kW•h=82kW•h 故本月应缴纳的电费是0.5元/kW•h×82kW•h=41元 电能表的转盘转400转消耗的电能是 接在该电能表上的用电器总功率是 . 【变式6-2】实验表明l1W的节能灯的亮度相当于40W的白炽灯.如果把40W的白炽灯换成一盏“220V 11W”的节能灯，则节能灯正常工作时的电流为 A，若该节能灯每天正常工作4小时，一个月消耗 kW·h的电能，比用40W的白炽灯可以节约 元的电费。(一个月按30天计，每度电0.50元) 【答案】 0.05 1.32 1.74 【解析】解答：因为节能灯的额定电压为220V，额定功率为11W，所以节能灯正常工作时的电流为，＝0.05A 该节能灯每天正常工作4h，一个月的工作时间为，t＝4h 所以一该节能灯一个月消耗的电能为，W1＝＝0.011kw 白炽灯一个月消耗的电能为，W2＝＝0.04kw 一个月可以节约的电能为W＝W2-W1＝＝3.48度 每度电0.50元，一个月可以节约的电费为，0.5元/度 题型七 常见用电故障分析 【例7】【问题】小明家里安装了一个冷热两用水龙头，某天妈妈在用热水洗碗时，空气开关突然跳闸了。为什么空气开关会跳闸？ 【查阅资料】小明了解到空气开关的工作原理：图1甲是空气开关的原理图，当电路中电流过大时，通电线圈的磁性增强，吸引衔铁，开关在弹簧拉力的作用下断开；通电时，通电线圈的右端是 （选填“N”或“S”）极：空气开关切断电路是利用了电流的 效应。 【进行实验】空气开关跳闸的原因是电路中总电流过大，那么家庭电路中总电流增大的原因是什么？小明设计了如图1乙电路来模拟家庭电路。 （1）在灯泡两端再并联一个灯泡，发现电流表示数变大，熔丝温度升高，继续在灯泡两端并联一个电阻，电流表示数变大，熔丝熔断。则家庭电路总电流增大的原因是 。 （2）用一根导线连接B、D两接线柱，闭合开关，发现电流表迅速满偏，又突然变为0，熔丝熔断、说明 可引起家庭电路总电流变大。此时灯泡 （选填“会”或“不会”）烧坏。 【拓展】利用测电笔检测电路时，正确的使用方法是图2 。如图2丙所示，闭合开关后、灯泡不亮，用测电笔检测N点时氖管发光，再测M点时氖管不发光，则故障原因可能是 。 【答案】 N 磁 用电器的总功率过大 短路 不会 乙 灯泡断路 【解析】[1][2]根据安培定则，右手四指顺着电流的方向握住通电螺线管，右手大拇指所在即为N极，即通电线圈的右端是N极；由图甲可知，当电路中电流过大时，通电线圈的磁性增强，吸引衔铁，开关在弹簧拉力的作用下断开，则空气开关切断电路是利用了电流的磁效应。 [3]家庭电路电流过大的原因有两个，一是发生了短路；二是用电器的总功率过大。小明在灯泡两端再并联一个灯泡，发现电流表示数变大，继续在灯泡两端并联一个电阻，电流表示数又变大。根据并联电路特点可知，并联的用电器越多，电路的总功率就越大，电路中总电流就越大。 [4][5]用一根导线连接B、D两接线柱，电流会直接从C接线柱通过B、D两接线柱，再由A接线柱流入电流表，回到电源负极，造成电路短路；此时灯泡中没有电流通过，不会被烧坏。 [6][7]在使用测电笔时，手要接触笔尾金属体，故选乙；闭合开关后，N点与火线相连，氖管发光，M点为通过灯泡后与零线相连的点，氖管不发光，则故障原因可能是灯泡断路。 【变式7-1】网上授课期间，小梦交给老师的笔记本上记录了以下四条内容。请你帮他找出记录错误的一条（　　） A．床头灯的开关是串联在电路中的 B．使用试电笔时，手不能接触笔尖的金属体 C．家里的空气开关“跳闸”，是电路发生了短路 D．把用电器的三脚插头改为两脚插头接在两孔插座上使用，可能会导致触电 【答案】C 【解析】A．床头灯的开关与控制的灯是串联在电路中的，故A正确，不符合题意； B．使用试电笔时，手不能接触笔尖的金属体，否则会发生触电事故，故B正确，不符合题意； C．空气开关“跳闸”，可能是发生短路，也可能是用电器的总功率过大，故C错误，符合题意； D．把用电器的三脚插头改为两脚插头接在两孔插座上使用，这样当金属外壳漏电时，不能将电及时导向大地，易引发触电，故D正确，不符合题意。 故选C。 【变式7-2】如图所示是某同学家部分家庭电路的示意图。电能表上标有“220V，10（30）A”的字样，他家正在使用的所有用电器总功率为。炎炎夏日即将来临，该同学家新购置了一台的空调和一台的制冰机。该同学利用所学的生活用电知识，下列判断正确的是（　　） A．该电能表的额定最大电流是10A B．图中照明灯与开关的连接符合安全用电原则 C．将空调接入电路，闭合开关后，空气开关“跳闸”，原因是空调发生了短路 D．将制冰机插入插座接入电路，制冰机与其它用电器是并联的 【答案】D 【解析】A．电能表上标有“220V，10（30）A”，其中 10A 是标定电流，30A 是额定最大电流，故A错误； B．开关应接在火线和照明灯之间，图中开关接在零线上，不符合安全用电原则，故B错误； C．家庭电路中空气开关 “跳闸”，原因可能是短路，也可能是总功率过大。该同学家正在使用的用电器总功率为6kW，新购置的空调功率为 1kW，制冰机功率为300W，接入空调后总功率增大，可能是总功率过大导致空气开关 “跳闸”，不一定是空调发生了短路，故C错误； D．在家庭电路中，各用电器都是并联接入电路的，将制冰机插入插座接入电路，制冰机与其它用电器是并联的，故D正确。 故选D。 题型八 不同灯具的特点对比 【例8】请阅读《白炽灯、节能灯与LED灯》回答下列问题：白炽灯、节能灯与LED灯白炽灯是根据电流的热效应制成的发光元件。当白炽灯接入电路中，电流流过灯丝的热效应使白炽灯发出连续的可见光和红外线，此现象在灯丝温度升到700K即可察觉。白炽灯的灯体比较热，普通灯泡、碘钨灯、射灯都是白炽灯。白炽灯工作时将大量的电能转化为内能，放出热量，只有极少一部分可以转化为有用的光能。节能灯，又称为省电灯泡、电子灯泡、紧凑型荧光灯（国外简称CFL灯）及一体式荧光灯，是指将荧光灯与镇流器（安定器）组合成一个整体的照明设备。节能灯主要是通过镇流器给灯管灯丝加热，大约在1160K温度时，灯丝就开始发射电子（灯丝上涂有电子粉），电子碰撞氩原子后使氩原子获得能量，氩原子又撞击汞原子，汞原子在吸收能量后跃迁产生电离，发出紫外线，紫外线激发荧光粉发光。荧光灯工作时灯丝的温度大约在1160K，比白炽灯工作的温度2200K~2700K低很多，所以它的寿命也大大提高到8000小时以上，它不存在白炽灯那样的电流热效应。LED灯（Light Emitting Diode）又叫发光二极管，它是一种固态的半导体器件，可以直接把电能转化为光能。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一部分是N型半导体，在它里面主要是电子。这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED灯发光的原理。LED灯与白炽灯和节能灯相比，1颗LED发出的光比较少，所以需要使用多颗LED同时工作。LED灯具有体积小、耗电低、寿命长、无毒环保等诸多优点，消耗能量较同光效的白炽灯减少80%左右，较节能灯减少40%左右，LED灯具从室外装饰，工程照明，逐渐发展到家用照明。 （1）当前，在全球大力推动节能减排、积极应对气候变化的形式下，很多国家纷纷出台了淘汰白炽灯的路线图，是因为白炽灯工作时将电能主要转化成了 能； （2）白炽灯、节能灯与LED灯的电光转化效率最高的是 A．白炽灯     B．节能灯     C．LED灯 （3）将标有“220V 15W”的 LED灯和“220V 15W” 的白炽灯分别接入家庭电路中，发现LED灯的亮度远高于白炽灯的亮度，下列说法中正确的是 A．通过LED灯的电流大于通过白炽灯的电流 B．LED灯的实际功率大于白炽灯的实际功率 C．相同时间内LED灯消耗的电能等于白炽灯消耗的电能 【答案】 内 C C 【解析】（1）文中第一段最后提到：白炽灯工作时将大量的电能转化为内能，放出热量，只有极少部分可以转化为有用的光能。 （2）文章中最后一段提到：LED灯消耗能量较同光效的白炽灯减少80%左右，较节能灯减少40%左右，故C符合题意， AB不符合题意。 故选C。 （3）A．由公式P=UI得，代入数据计算，LED灯与白炽灯的额定电流相等，若将两灯接入家庭电路中，即两灯均正常工作，实际电流同样相等，故A错误； B．根据两灯铭牌，两灯额定功率均为15W，正常工作时，两灯的实际功率同样相等，故B错误； C．根据公式W=Pt，P、t均相同，所以W也相同，即相同时间内LED灯消耗的电能等于白炽灯消耗的电能，故C正确。 故选C。 【变式8-1】请阅读《白炽灯、节能灯与LED灯》并回答问题。 白炽灯、节能灯与LED灯 1879年，爱迪生发明了白炽灯泡，从此人类开启了崭新的“光明时代”。白炽灯泡的灯丝是由熔点达3410℃金属钨制作的，它是利用电流的热效应来工作的，其灯丝发光时温度可达2000℃。为防止灯丝在高温下氧化，在制作灯泡时要抽真空，在制作大功率灯泡时，还要把灯泡内充入稀有气体氦等，主要是为了防止灯丝在高温下升华。白炽灯寿命一般在1000小时左右，白炽灯工作时将大量的电能转化为内能，只有大约5%的电能转为光能。白炽灯使用寿命短、发光效率低，废弃的灯泡对环境也会造成污染，因此我国在2017年明令停止销售白炽灯泡。 节能灯，又称为荧光灯。1939年“荧光灯”正式诞生，荧光灯的原理是：灯管内的低压汞蒸气导电时产生的带外线，照射到灯管壁涂层中的荧光粉上，激发荧光粉产生柔和的可见光。荧光灯的寿命可到8000小时以上，荧光灯发光时产生的热只是相同亮度的白炽灯的六分之一。节能灯的发光效率比白炽灯泡要高。由于灯管内的含有水银，水银有毒，所以废弃的节能灯对环境会造成污染。 进入21世纪，LED（LightEmittingDiode）灯成为照明舞台上新的主角。LED灯又叫发光二极管。发光二极管只是二极管中的一种，二极管的电路图符号是“”，当电流从二极管的正极（+）流进二极管时，二极管导通；而电流从二极管的负极（-）流入时，二极管断路，不会有电流通过二极管。LED光源属于冷光源，不存在灯丝发光发热、光衰等缺点，可以直接把电能转化为光能。LED灯的发光放率接近100%。LED灯寿命较长，大约是荧光灯的10倍或白炽灯的100倍，且照明效果更加稳定。LED灯发光时没有红外线和紫外线辐射，废弃的LED灯可回收，没有污染，可以安全触摸，是安全、环保的照明光源。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）白炽灯的灯丝用金属钨制成，是利用了金属钨具有 ； A．较大的密度             B．较小的比热容         C．较高的熔点 （2）为了探究发光二极管的导电性，连接了图甲、图乙两个电路，闭合开关S，关于灯泡、发光二极管的发光情况以及电压表示数的判断正确的是 ； A．图甲中，灯泡和LED不发光，电压表有示数 B．图乙中，灯泡发光，LED不发光，电压表有示数 C．图甲中，灯泡和LED都发光，电压表无示数 D．图乙中，灯泡不发光，LED发光，电压表无示数 （3）将标有“220V，15W”的LED灯和“220V，15W”的白炽灯分别接入电压为220V的家庭电路中，发现LED灯的亮度远高于白炽灯的亮度，下列说法中正确的是 ； A．通过LED灯的电流大于通过白炽灯的电流 B．LED灯的实际功率大于白炽灯的实际功率 C．相同时间内LED灯消耗的电能等于白炽灯消耗的电能 （4）4W的LED灯和40W的白炽灯正常发光时亮度相同，学校为了节约能源，将教室内的照明灯由20盏40W的白炽灯全部换成等量4W的LED灯。假设每天照明10h，使用LED灯后，每个教室每月（30天）可以节约电能 kW·h。 【答案】 C A C 216 【解析】（1）[1]因为白炽灯工作时灯丝温度非常高，所以选取钨丝做灯丝是利用了其熔点高的特性，故选C。 （2）[2]根据阅读材料的描述以及电路图可知，在图甲中电源电压正极与发光二极管的负极相连，电流从其负极流入，则此时发光二极管断路，小灯泡和LED灯都不会发光，电压表相当于直接测量电源电压，其示数接近电源电压；图乙中，电流从发光二极管正极流入，此时发光二极管导通，小灯泡与LED灯都能正常发光，电压表有示数，测量LED灯两端的电压。 故选A。 （3）[3]由题意可知，LED灯语白炽灯的额定电压与额定功率都相同，且都接入电压为其额定电压220V的家庭电路中，由电功率公式P=UI可知，通过两者的电流也相同，故A错误；因为两者的电压都为额定电压，所以其实际功率也都为额定功率15W，所以实际功率相同，工作相同时间消耗的电能也相同，故B错误，C正确。 故选C。 （4）[4]由题意可知，每月使用白炽灯消耗的电能为W1=nP1t=20×0.04kW×10h×30=240kW·h 每月使用LED灯消耗的电能为W2=nP2t=20×0.004kW×10h×30=24kW·h 则使用LED灯节省的电能为ΔW=W1-W2=240kW·h-24kW·h=216kW·h 【变式8-2】科技节上展示了各式水果和蔬菜电池为LED灯供电的场景（如图），将看不见的科学原理变成艺术，让人惊叹不已。下列有关说法正确的是（　　） A．水果和蔬菜扮演了“电源”的角色 B．把水果和蔬菜并联起来可以提高电压 C．LED灯主要是由超导材料制成的 D．LED灯在发光时，导线中的自由电子在做无规则运动 【答案】A 【解析】A．水果和蔬菜为电路提供电能，扮演了“电源”的角色，故A正确； B．由串联电路特点可知，把水果和蔬菜串联起来可以提高电压，故B错误； C．发光二极管由半导体材料制成，故C错误； D．LED灯在发光时，导线中的自由电子定向移动形成电流，故D错误。 故选A。 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $