19.3 跨学科实践：为家庭电路做设计 同步练习-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．“珍爱生命，注意安全”是每个公民应有的安全意识。关于家庭电路和安全用电，下列说法正确的是（   ） A．空气开关在有人触电时会自动跳闸 B．保险丝被烧断后可以更换成铜丝替代 C．用试电笔检查电路时，手应接触笔尾金属体 D．户外游玩时如遇雷雨天气，可在大树下避雨 2．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 3．我省多所学校都开展了“安全用电进校园”活动，普及安全用电常识。对于家庭电路和安全用电，下列说法正确的是（　　） A．教室里的灯和广播是串联的 B．使用测电笔时，人体要接触笔尖金属体，但不能接触笔尾金属体 C．电路中发生了短路会导致空气开关跳闸 D．家庭电路中保险丝熔断后，可以用铜丝（熔点为1085℃）来代替 4．关于家庭电路和安全用电，下列说法中正确的是（　　） A．我国家庭电路的电压为200V B．家用电器金属外壳接地线，可以防止金属外壳漏电发生的触电事故 C．客厅里一个开关可以同时控制四只节能灯，这四只节能灯一定是串联的 D．家庭电路中空气开关跳闸了，一定发生了短路现象 5．下列物理量的估测中，最接近实际的是（　　） A．家用电扇的额定功率为500W B．我国家庭电路的电压为220V C．家用电热水壶每小时消耗电能5kW·h D．教室里一盏日光灯的工作电流约为1A 6．下列有关生活用电的说法中正确的是（ ） A．家庭电路中用电器与插座是串联的 B．使用螺丝刀形状试电笔时，手指不能接触其顶部的金属帽 C．发生触电事故时，不能用手去拉触电者，而应先切断电源 D．电能表只准接在空气开关之后 7．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 8．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 9．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 10．随着新能源电动汽车销量增长，充电桩的安装得到了普及。据了解铝合金是充电桩外壳常用的材料，充电桩输出电压的范围是300~600V，峰值功率高达500kW。关于充电桩，下列做法不符合安全用电原则的是（　　） A．充电桩外壳常采用铝合金材料，所以安装时需连接地线 B．参考充电桩参数，应配套粗一些的导线更安全 C．若充电桩起火，不能应迅速用水扑灭 D．有经验的电工在维修充电桩时，不必断开电源 二、填空题 11．家庭电路的电压为______________V，其部分电路图如图所示，安装在火线上的保险丝是利用电流的______________效应工作的，当闭合开关；，灯泡正常发光、不亮，再断开，保持闭合，用测电笔插入插座两孔氖管均发光，则电路故障原因可能是______________间断路（选填“ac”、“bd”或“df”）。 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．如图所示是小华家的电能表，其示数为___________kW•h。为测量家中电水壶的实际功率，小华设计如下方案：断开所有用电器的开关，直至电能表的指示灯___________；将该电水壶接入家庭电路中，测出电水壶工作3min电能表的指示灯闪烁240次，则电水壶的实际功率为___________W。 14．如图甲、乙所示，分别为小明家部分家庭电路示意图和电能表表盘，他将电吹风插入插座使其单独工作，测得1min内电能表转盘转了75转，则电吹风消耗的功率为______W。拔掉电吹风的插头，只闭合开关S，台灯不亮，保险丝熔断，故障原因是______。 15．某电饭锅的额定功率为1000W，若家庭电路中只有电饭锅在烧水，如图电能表的转盘在一段时间正好转了300转，该电饭锅实际消耗电能为_____J。若家庭电路中的电压只有198V，电饭锅工作实际功率为_____W。 三、综合题 16．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。 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。 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 C B C B B C A C C D 1．C 【详解】A．空气开关的作用是过载保护（用电器总功率过大）和短路保护，只有当电路中电流过大时才会跳闸。人触电时，电流通常较小，达不到空气开关的跳闸阈值，需要漏电保护器才会在触电时动作，故A错误。 B．保险丝的原理是利用低熔点材料（如铅锑合金），在电流过大时熔断以切断电路。铜丝的熔点高、电阻小，电流过大时不会熔断，无法起到保护作用，因此不能用铜丝替代保险丝，故B错误。 C．使用试电笔时，手必须接触笔尾金属体。这样当笔尖接触火线时，电流才能通过试电笔、人体形成回路，使氖管发光，从而正确检测火线，故C正确。 D．大树比较高大，在雷雨天容易被雷电击中，在大树下避雨会增加被雷击的风险。故D错误。 故选C。 2．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． 3．C 【详解】A．教室里的灯和广播可以独立工作，是并联的，故A错误； B．用测电笔时，手要接触笔尾的金属体，这样才能使测电笔正常工作，而不能接触笔尖金属体，否则可能会导致触电，故B错误； C．电路中发生了短路会导致电路电流过大，造成空气开关跳闸，故C正确； D．铜丝不能代替保险丝，因为铜丝的电阻小、熔点高，不能在电流过大时及时熔断，无法起到保护电路的作用，故D错误。 故选C。 4．B 【详解】A．我国家庭电路的电压是220V，故A错误； B．金属外壳的用电器，外壳一定要接地，防止外壳漏电，发生触电事故，故B正确； C．客厅里的一个开关在干路时可以同时控制四盏灯泡，这些灯泡都是并联的，工作时互不影响，故C错误； D．家庭电路中空气开关“跳闸”，说明家庭电路中电流过大，可能是由于电路中出现短路，也可能是用电器总功率过大造成的，故D错误。 故选B。 5．B 【详解】A．家用电扇的额定功率约为100W，故A不符合题意； B．我国家庭电路的电压为220V，用电高峰期会有所降低，故B符合题意； C．家用电热水壶每小时消耗电能约为1kW·h，故C不符合题意； D．教室里一盏日光灯的工作电流约为0.2A，故D不符合题意。 故选B。 6．C 【详解】试题分析：家庭电路中各用电器是并联的．插座就是插接用电器的，所以用电器应与插座并联，故A错误；使用试电笔时，如果手指碰不到其顶部的金属帽，氖管就不会发光，测电笔无法正常工作，故B错误；家庭电路中的触电，都是人体直接或间接与火线接触造成的；在家庭电路发生触电时，应当立即切断电源，迅速使触电人脱离带电体，故C正确；据家庭电路的构成可知，家庭中的电能表应该安装在空气开关前面，故D错误；故应选C． 【考点定位】安全用电原则 7．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。 8．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。 9．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。 10．D 【详解】A．为用电安全，带有金属外壳的用电器要连接地线，故A不符合题意； B．充电桩工作时功率较大，使用时，通过配套导线的电流较大，根据焦耳定律可知，为减少导线发热，需减小导线电阻，所以应配套粗一些的导线，故B不符合题意； C．若充电桩起火，应先切断电源，而不能直接用水扑灭，故C不符合题意； D．有经验的电工在维修充电桩时，也要先断开电源，否则有触电危险，故D符合题意。 故选D。 11． 220 热 bd 【详解】[1] 我国家庭电路的电压为220V。 [2] 保险丝一般采用熔点低，电阻大的合金材料制成，当电路中电流过大时，根据电流的热效应，保险丝会熔断，起到保护电路的作用。 [3] 保持S2闭合，用测电笔插入插座上孔氖管发光，则插座上孔与火线之间电路正常，故ac段完好，测电笔插入插座下孔，氖管发光，正常情况下插座下孔与零线相连，氖管不发光，此时两孔均发光，所以插座下孔与火线相通，即插座下孔与灯泡串联，则df段完好，零线部分bd间断路。 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． 318.6 停止闪烁 1500 【详解】[1]电能表的最后一位数是小数，图中电能表示数为318.6 kW•h。 [2]断开所有用电器的开关，直至电能表的指示灯停止闪烁，此时电路中没有用电器工作，没有消耗电能。 [3]依题意得，电水壶工作3min消耗的电能 电水壶的实际功率为 14． 1500 台灯短路 【详解】[1]将电吹风插入插座使其单独工作，1min内电能表转盘转了75转，则这段时间内电吹风消耗的电能 电吹风消耗的功率 [2]短路和总功率过大都会导致家庭电路中电流过大，保险丝熔断，根据题意可知，拔掉电吹风的插头，只闭合开关S，台灯不亮，保险丝熔断，原因是台灯发生短路。 15． 3.6×105 810 【详解】[1]电能表的转盘转300转消耗的电能 [2]由得电饭锅的电阻 当家庭电路中的电压只有198V时，电饭锅工作实际功率为 16．(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。 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： 学科网（北京）股份有限公司 $