19.3 跨学科实践：为家庭电路做设计 随堂练习-2025-2026学年人教版物理九年级全一册

19.3跨学科实践：为家庭电路做设计 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．某同学想设计一个家庭厨房电路，现在有2000W的电磁炉一个，800W的微波炉一个，800W的电饭锅一个，100W的抽油烟机一台，10W的节能灯四盏，设计的导线横截面积合理．现给整个厨房电路配一个独立的空气开关，下列哪个规格的较合理 A．16A B．20A C．32A D．40A 2．如图所示是家庭电路中电水壶电路示意图，下列说法中正确的是（    ） A．火线和零线之间的电压为380V B．保险丝接火线和接零线通断效果相同 C．如果没有接地线，电水壶就不能工作 D．电水壶与其他家用电器串联接入电路 3．某同学设计了一个如图所示的家庭模拟电路，将模拟电路的插头插入家庭电路中，闭合开关S，灯泡正常发光，但连接在模拟电路插座上的用电器不能工作，用试电笔检测模拟电路插座的两孔，氖管均不发光。若电路中只有一处故障，则关于模拟电路的说法正确的是（　　） A．模拟电路的插脚E应连接火线 B．该模拟电路可以接入三脚插座使用 C．模拟电路插座上的用电器不能工作，原因是bc间断路 D．模拟电路插座上的用电器不能工作，原因是gd间断路 4．下列关于家庭电路和安全用电的说法中正确的是（    ） A．家庭电路的电压为36V B．发现有人触电时，应先断开电源再救人 C．使用测电笔时，手指不能接触笔尾金属体 D．打扫清洁时，可用湿毛巾擦拭工作中的家用电器 5．家庭电路中两盏节能灯并联工作，其中一盏突然熄灭，另一盏仍正常发光。故障原因可能是（　　） A．干路保险丝熔断 B．熄灭的节能灯短路 C．熄灭的节能灯断路 D．进户线零线断路 6．小明设计了一种晚上自动给花草浇水电路，要求浇花器仅在土壤过于干燥的夜间才开始工作，对花草进行浇水。光控开关在天黑时闭合，湿敏开关在土壤过于干燥时闭合，下列电路能满足上述条件的是（　　） A． B． C． D． 7．为了向建设宜居城市做贡献，创新实验小组的同学们设计了有害气体监测设备，其工作原理如图甲所示。电源电压恒定，为定值电阻，R为可以感知气体污染指数的可变电阻（阻值随污染指数变化的关系如图乙所示），气体监测器示数随有害气体污染指数的增大而增大，以下分析正确的是（　　） A．污染指数越大，电压表示数越大 B．污染指数越大，电路的总电阻越大 C．气体监测器由电路图中电流表改装而成 D．污染指数越大，电压表示数与电流表示数的比值越大 8．多控开关常用于家庭电路和商场楼宇中，以实现多个开关对同一用电器的独立控制。装修房子的小沈，在设计楼梯照明电路时，希望通过楼上楼下两个开关，随时独立操控灯泡亮灭，下面电路图正确的是（　　） A．   B．   C．   D．   9．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 10．下列说法中符合安全用电的是（　　） A．每个充电桩在安装时都要装保险装置 B．安装充电桩时，可以不连接地线 C．万一有充电桩起火，应迅速浇水扑灭 D．若充电线破损，稍加注意仍可使用 二、填空题 11．如图所示是家庭电路中造成电线燃烧的两种常见情况，其中 图所示的情况是过载， 图所示的情况是短路．(填“甲”或“乙”) 12．完成下列问题： (1)晚上小刚在家学习时，他妈妈正在用电热器做饭，突然他所在房间的电灯不亮了，其他房间的电灯也不亮了，电热器也没电了，分析可能的原因，并说出这时小刚应如何去做： (2)晚上小明在家要学习，他开灯的一瞬间，灯亮了一下就又灭了，发现灯丝断了，分析为什么电灯在开灯的一瞬间灯丝容易烧断： 。 (3)晚上小王在家学习，发现电灯灯丝断了，决定换一个新灯泡，换灯泡时先要 。 (4)晚上小英在家学习，她所在房间的电灯不亮了，她利用测电笔进行检查。如图所示，开关S闭合后，用测电笔测试a、b、c、d四点时，a、c、d三点氖管都发光，则故障可能是 。 13．关于安全用电 （1）如图甲所示，试电笔可以用来辨别火线和零线，也可以检查电气设备的外壳是否带电． （2）如图乙所示，洗衣机、电冰箱等用电器的电源插头是三脚插头，则三脚插头标着E的导线和 相连． （3）如图丙﹣1是起保险作用的空气开关，它是为防止由于短路或 而使家庭电路中电流过大导致的危险；图丙﹣2是漏电保护器，它 （选填“能”或“不能”）防止站在绝缘凳上的人同时接触火线和零线（双线触电）而触电． （4）如图是常用的接线板，接线板上的开关闭合时，接线板上的LED指示灯会发光，插座同时提供电压；若指示灯损坏，开关闭合时插孔也能提供电压．请在如图中画出开关、指示灯和插孔的连接方式． ( ) 14．家庭电路的电压为 伏，家中电灯与电视是 连接的。试电笔可以用来判断相线和中性线，如图所示，持笔方式正确的是 （选填“甲”或“乙”）；小丽在家里开着空调看电视，当妈妈把电饭锅插头插进插座时，家里的自动空气开关几分钟就“跳闸”了。“跳闸”的原因可能是电路中 。 15．(1)在如图①所示的三孔插座中，其中与大地相连接的孔是 孔。 (2)如图②所示为家庭电路中白炽灯和开关的两种连接图，其中符合安全用电原则的是 图。 (3)在正常情况下，进户线中流入的电流和流出的电流相等，如果电路中某处发生漏电，进出电流就会不相等，漏电保护断路器迅速自动切断电路。如图③所示，是由一只开关S和电阻R组成模拟漏电情形的实验电路，其中符合要求的是 。（填序号） 三、实验题 16．将几十个小彩灯串联后接在家庭电路中，当其中一只小彩灯的灯丝烧断后，彩灯带中其它小彩灯不会熄灭，其原因是小彩灯内有一根表面涂有绝缘物质的细金属丝与灯丝并联，如图甲所示。当灯丝正常发光时，细金属丝与导电支架不导通；当灯丝烧断时，如果灯两端的电压高于一个定值U0，绝缘物质会被击穿，细金属丝与导电支架瞬间导通，使其它小彩灯仍能发光。为了研究小彩灯的这一结构，小阳找来一个彩灯串，观察发现每只小彩灯的额定电压均为5V。 （1）小阳找来的这种规格小彩灯，接入电压为220V的家庭电路中使用时，要保证每个小彩灯都能正常发光，需要用 个小彩灯组成一个串联电路； （2）小阳用一个小彩灯连入如图乙所示的电路中，通过正确操作将测得的实验数据及观察到的现象记录在下表中； U/V 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.5 I/A 0.06 0.10 0.12 0.18 0.20 0.22 0 亮度 不亮 微红 亮度逐渐增大 不亮 ①小彩灯两端的电压为3V时，电流表示数如图丙所示，为 A； ②小彩灯正常发光时的电阻为 Ω； ③小彩灯两端的电压增大时，通过小彩灯的灯丝的电流跟小彩灯两端的电压 （选填“是”或“不是”）成正比。 ④根据数据发现当电压U=7.5V时小灯不发光，说明此时 A．小彩灯灯丝烧断，但细金属丝表面的绝缘物质并没有被击穿 B．小彩灯灯丝烧断，且细金属丝表面的绝缘物质已被击穿 C．因为小彩灯两端电压低于额定电压，所以不亮 D．小彩灯绝缘物质被击穿时两端的电压U0应该高于7.5V且小于220V 四、综合题 17．毛毛家买了一台储水式电热水器。外观如图甲所示，图乙是热水器剖视图。热水器的内胆是密封的，里面有两个通到外部的水管，a是热水出水管，b是冷水进水管。c和d是两个外层包有绝缘材料的电加热管。 (1)电热水器是利用电流的 效应工作的。 (2)电热水器要使用三脚插头，是为了使电热水器的金属外壳与 线相连。 (3)若该电热水器加热时最高温挡的功率为2000W，毛毛家墙上的插座允许通过的最大电流为12A，则此插座能否满足该电热水器正常使用？ （选填“能”或“不能”）。 (4)电热水器将质量为20kg，温度为20℃的水加热到70℃，若热水器的功率为2000W，用时5000s，则该热水器的效率为 （）。 (5)电热水器面板上有两个控制开关、，两个电加热管分别用、表示，要求单独控制，单独控制，两个开关同时闭合时与同时加热。请你在图丙中，用笔画线代替导线，补全开关控制电加热管的电路，且符合安全用电的原则。 18．小吒学完家庭电路后，结合所学知识，正确画出了家中电路图，并做了一些如下探究： (1)小吒针对以上家庭电路，提出了一些关于安全用电的看法，其中正确的是（   ） A．家庭电路总开关可装在电能表前面 B．空调、热水器插座可用二孔插座 C．电能表是测量家用电器电功率的仪表 D．图中A、B、C三插座为并联 (2)电路电压为220V，此时电能表示数 ，允许加接负载最大功率 W。 型号 ES80HS5（E） 额定电压 220V 储水容量 80L 额定频率 50Hz 额定最高温度 75℃ 额定功率 ?000W 防水等级 IPX4 额定压力 0.8MPa (3)小吒发现家中电热水器铭牌上额定功率模糊不清，想了想找来一个 （仪表），单独让电热水器工作1min，小吒看到电能表转盘转了50转，算出电热水器额定功率为 W。 (4)小吒家储水式电热水器装满25℃冷水，若热水器以3000W的功率加热且热效率为80%，热水达到额定最高温度，热水器一次性烧好水需消耗多少电能？需要多长时间？已知ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/（kg·℃）。 (5)如果电热水器先用高温档加热，当温度达到额定最高温度后，再用低温档保温，小吒与同学们试着设计电路，提出 （只有串联/只有并联/串、并联）电路能满足设计要求。 学科网（北京）股份有限公司 《19.3跨学科实践：为家庭电路做设计》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B B D B C A C D D A 1．B 【详解】根据题意知道，家庭所有用电器的总功率是： P总=2000W+800W+800W+100W+10W×4=4100W； 由P=UI知道，当这些用电器同时工作时，电路中的电流是： 故所选择空气开关允许的最大电流应略大于这一数值，且不宜太大，故只有B最合适． 2．B 【详解】A．在我国家庭电路中，火线和零线之间的电压是220V，而不是380V，故A错误； B．保险丝的作用是在电路电流过大时自动熔断，切断电路，起到保护作用。只要是串联在电路中，无论接火线和接零线通断效果在切断电路方面是相同的，因为都能使电路断开，停止供电，故B正确； C．接地线的作用是当用电器漏电时，将电流引入大地，防止人触电，它与电水壶能否正常工作没有直接关系。电水壶正常工作的关键是火线和零线形成通路，有电流通过。所以没有接地线，电水壶仍能工作，但不安全，故C错误； D．家庭电路中各用电器之间是并联的，这样可以保证各用电器独立工作，互不影响。如果电水壶与其他家用电器串联接入电路，一个用电器损坏或停止工作，会影响其他用电器的正常工作，故D错误。 故选B。 3．D 【详解】A．控制灯泡的开关应该接在火线与灯泡之间，模拟电路的插脚F应连接火线，故A错误； B．三脚插座中一个孔和地线连接，该电路中没有地线，不可以接入三脚插座使用，故B错误； C．如果bc间断路，插座的右孔和火线连接，用试电笔检测插座的右孔，氖管发光，故C错误； D．如果gd间断路，灯泡能正常工作，插座的左孔与零线连接，右孔断路，用试电笔检测插座的两孔，氖管均不发光，故D正确。 故选D。 4．B 【详解】A．我国家庭照明用电的电压为220V，对人体来说安全电压不超过36V，故A错误； B．人是导体，发现有人触电时，应先断开电源再救人，否则会导致施救者触电，故B正确； C．使用测电笔时，手指应接触笔尾金属体，不可接触笔尖，否则相当于人体直接接触火线，容易造成触电事故，故C错误； D．水是导体，打扫清洁时，应先断开开关，再用湿毛巾擦拭家用电器，故D错误。 故选B。 5．C 【详解】A．干路保险丝熔断，整个电路都会断路，两盏灯都不会发光，故A不符合题意； B．电路中两盏节能灯并联，熄灭的节能灯短路，会造成电源短路，另一盏灯也不能正常发光，故B不符合题意； C．并联电路中，各支路互不影响，熄灭的节能灯断路，另一盏仍能正常发光，故C符合题意； D．进户线零线断路，两盏灯都无法正常工作，故D不符合题意。 故选C。 6．A 【详解】由题知当土壤过于干燥的夜间，浇花器才开始工作，白天，即使土壤干燥，浇花器也不工作，说明两个开关不能独立工作，即两个开关应串联，并且与火线相连，再和浇花器串联，故A符题意，BCD不符合题意。 故选A。 7．C 【详解】AB．由图甲可知，定值电阻R0与可变电阻R串联，电压表测量R两端电压，由图乙图像可知，污染指数越大，R越小，根据串联电阻规律，电路总电阻越小，由可知，电路电流越大，则R两端的电压越小，即电压表示数越小，故AB错误； C．因气体监测器示数随有害气体污染指数的增大而增大，已知污染指数越大，电路电流越大，故气体监测器由电路图中电流表改装而成，故C正确； D．电压表测量R两端电压，电流表测量通过R的电流，则电压表示数与电流表示数的比值等于R的阻值，污染指数越大，R阻值越小，故电压表示数与电流表示数的比值越小，故D错误。 故选C。 8．D 【详解】A．由A图所示，开关S1、S2和灯泡组成串联电路，根据串联电路特点，开关S1、S2必须同时闭合灯泡才能发光，独立操控灯泡亮灭，故A错误； B．由B图所示，开关S1和S2并联后再与灯泡串联，开关S1、S2只要闭合一个，灯泡就能一个发光，另一个闭合、断开均不影响灯泡亮灭，故B错误； C．由C图所示，开关S1和灯泡并联后S2再与灯泡、电阻组成串联。当开关S1、S2都闭合时灯泡短路或只闭合S1电路断路，灯泡不发光；只闭合S2灯泡发光，开关彼此影响灯泡亮灭，故C错误； D．由D图所示，S1和S2之间由并排两根导线，两开关只有两种情况，要么闭合时在同一导线上，要么闭合时不在同一导线上。若闭合时在同一导线上，灯泡发光；否则不发光，所以随时独立操控灯泡亮灭，故D正确。 故选D。 9．D 【详解】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。 10．A 【详解】A．充电桩是大功率用电设备，安装保险装置（如漏电保护器、过流保护等）可以在短路、过载等情况下自动切断电源，防止电气火灾或触电事故，这是安全用电的常规要求。故A正确； B．有金属外壳的家用电器，金属外壳一定接地线，安装充电桩时，为了安全，要接地线，故B错误； C．生活用水是导体，电器着火不能直接用水灭火，否则可能引起触电事故，故C错误； D．充电线破损时，容易形成短路或发生触电事故要及时更换，严禁直接使用，故D错误。 故选A。 11． 甲 乙 【详解】[1]图甲中多个用电器同时工作，使得干路电流过大，是用电器的总功率过大而造成的，属于电路过载。 [2]图乙中，用金属线将火线和零线直接连接，属于电路短路而造成的电流过大。 12．(1)原因是电路总功率过大，使得电路中的电流过大；应关闭家中的其他用电器，减小电路中的电功率 (2)电灯在开灯的一瞬间灯丝的电阻较小，此时灯的电功率较大 (3)断开开关 (4)b、c之间某处断路 【详解】（1）[1]他妈妈正在用电热器做饭，突然房间的电灯不亮了，其他房间的电灯也不亮了，电热器也没电了，可能是空气开关跳闸，原因是电路的总功率太大，使得电路中的电流过大，这时小刚应关闭家中的其他用电器，减小电路中的电功率； （2）[2]在电灯开灯的一瞬间，灯丝的温度较低，其电阻较小，由可知，此时灯泡的电功率较大，故灯泡容易烧断； （3）[3]为了安全，在更换灯泡时，应先断开开关； （4）[4]闭合开关后，用测电笔测试a、b、c、d四点时，a、c、d三点氖管都发光，b点不发光，说明在b、c之间某处断路。 13． 用电器金属外壳 用电器总功率过大 不能 【分析】（2）三孔插座中，上面的接地线，左面的接零线，右面的接火线，简称“上地、左零、右火“． （3）当电路中发生短路或用电器总功率过大时，电路中电流过大，空气开关中的电磁铁会产生较强的磁性吸引衔铁，使开关断开，切断电路起到保护电路的作用；判断漏电保护器会不会切断电路，就是分析火线和零线的电流是否相等，如果相等不会切断电路，如果不相等就会切断电路； （4）指示灯损坏，开关闭合时插孔也能提供电压，说明指示灯与插孔是并联的，开关可以控制用电器，据此进行连接． 【详解】（2）三脚插头的E号脚与用电器外壳相连，当三脚插头插入三孔插座时，三脚插头的E号脚与三孔插座的E号相连，使金属外壳与大地相连通，这样若金属外壳的用电器外壳万一带电，电流会通过地线导入大地，防止造成触电事故的发生． （3）家庭电路中空气开关的作用是保护电路，当电路中发生短路或用电器总功率过大时会引起空气开关跳闸． 当站在绝缘物上的带电工作的人两手分别触到火线和零线时（双线触电），流过火线与零线的电流相等，保护器中火线和零线中电流产生的磁场应完全抵消，漏电保护器不会切断电路． （4）插线板开关应该同时控制指示灯和插孔，指示灯和插孔应该并联，从火线先进开关，再分别连接指示灯和插孔，并且插孔注意左零右火，如图所示： 14． 220 并联 乙 用电器的总功率过大 【详解】[1]根据生活常识，家庭电路的电压为220V。 [2]家中电灯与电视之间互不影响，是并联的关系。 [3]使用试电笔时，手必须接触笔尾金属体，与人体—大地构成电流的回路；不能接触笔尖金属体，否则会触电，所以持笔方式正确的是乙。 [4]电饭锅功率较大，约为1000W，小丽在家里开着空调看电视，当妈妈把电饭锅插头插进插座时，家里的自动空气开关几分钟就“跳闸”了。“跳闸”的原因可能是电路中用电器的总功率过大使得电路中电流过大。 15． C 乙 C 【详解】(1)[1]三孔插座的接法：左零右火，中间接地，根据三孔插座的接法可知，与大地相连接的孔是C孔。 (2)[2]灯泡和开关的接法：火线先进入开关，再进入灯泡顶端的金属点，零线直接接在灯泡的螺旋套上，这样在断开开关时能切断火线，接触灯泡不会发生触电事故；所以乙图的接法符合安全用电原则。 (3)[3] A．闭合开关时，电阻R被短路，虚线框内火线电流仍然等于零线电流，无法模拟漏电情形，故A不符合要求。 BD．闭合开关S时，通过虚线框内火线和零线的电流相等，此时无法模拟漏电情形，故BD不符合要求。 C．闭合开关时，通过虚线框内火线的电流与通过该装置零线的电流不相等，可以模拟漏电情形，故C符合要求。 故选C。 16． 44 0.16 25 不是 AD 【详解】（1）[1]每只小彩灯的额定电压均为5V，需要串接的灯数 （2）[2]由图丙的电流表知，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.16A。 [3]根据表格数据知小灯泡的额定电流为0.20A，小彩灯正常发光时的电阻为 [4]由表格数据知，灯泡的电压增大，电流也增大，但电流与电压的比值不是一个定值，这说明通过小彩灯的灯丝的电流跟小彩灯两端的电压不是成正比。 [5]由题意知，当灯丝烧断时，如果灯两端的电压高于一个定值U0，绝缘物质会被击穿，细金属丝与导电支架瞬间导通，使其它小彩灯仍能发光。由表中数据可知，在7.5V时，小彩灯不亮，且小彩灯工作在家庭电路中，因此小彩灯绝缘物质被击穿时两端的电压U0应该高于7.5V且小于220V；且由表中数据可知，小彩灯两端电压为7.5V，电流为零，说明当电压为7.5V时灯丝烧断，小彩灯两端电压高于额定电压，但细金属丝表面的绝缘物质并没有被击穿，小灯不发光，故AD正确，BC错误。 17．(1)热 (2)地 (3)能 (4) (5) 【详解】（1）电热水器是利用电流通过导体时，导体会发热的现象来工作的，即利用电流的热效应工作。 （2）三脚插头与家用电器的金属外壳接通，而三脚插头上面的脚相比其他两脚稍长一些，这样插头插入插座时能使家用电器的金属外壳先接地线，拔插头时能使金属外壳后离开地线，防止因漏电而导致触电事故。 （3）家庭电路的电压为220V，电热水器用最高温挡加热时，通过的电流 则该插座能满足该电热水器正常使用的要求。 （4）水吸收的热量 电热水器消耗的电能 该热水器的效率 （5）由题意可知电阻R1与R2并联，且S1在R1的支路上，S2在R2的支路上，为了用电安全，开关必须与火线相连，如图所示： 18．(1)D (2) 251.7 13200 (3) 秒表 3000 (4)2.1×107J，7×103s (5)串、并联 【详解】（1）A．家庭电路总开关应该安装在电能表后面，所有用电器的前面，故A错误； B．空调、热水器都是外壳是金属的用电器，会有漏电的危险，需要安装地线保护人体，应用三孔插座，故B错误； C．电能表是测量家用电器一段时间内消耗电能多少的仪表，故C错误； D．图中A、B、C三插座都能独立工作，互不影响，属于并联关系，故D正确。 故选D。 （2）[1]根据电能表的读数规则最后一位为小数位，故读数为。 [2]根据电能表的使用参数可知工作电压为220V，允许通过的最大电流为60A，故允许加接负载最大功率为 （3）[1]要测量家庭电路用电器的额定功率需要电能表和秒表，测量一段时间内该用电器消耗的电能，通过公式进行计算。 [2]根据电能表的参数可知标定转速为，故此可求出该段时间内用电器消耗的电能为 热水器额定功率为 （4）根据参数可知装满水后一次性烧好水吸收的热量为 所以消耗的电能 加热时间为 （5）根据功率公式可知，串、并联电路均可设计出高低温挡位的加热功能，只要可以控制只让一个电阻工作或两个电阻同时工作的电路，在电压一定时，通过改变电路总的电阻来改变电路电流即可实现高低温挡位的功率不同。 学科网（北京）股份有限公司 $