4.4科学用电（重难点专练）物理鲁科版必修第三册

**基本信息** 以“解题必备-典例精析-举一反三”为框架，系统整合安全用电、电功计算及节约用电三大模块，突出物理观念建构与科学思维训练。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |安全用电|1典例+3题|故障分析（短路/过载判断、试电笔使用）|从家庭电路组成到电流过大原因，再到安全原则，形成“结构-问题-防护”逻辑链| |电功、电功率与电热|1典例+3题|公式选择（纯电阻与非纯电阻电路区分、能量转化分析）|从电功/电功率定义到焦耳定律，再到电路类型应用，构建“概念-规律-应用”体系| |节约用电|1典例+3题|电能计算（W=Pt）与节能措施评估|从节约意义到具体措施，结合实际案例强化科学态度与责任|

4.4科学用电（重难点专练） 题型01安全用电 题型02电功、电功率与电热 题型03节约用电 ▌题型01安全用电 解题必备 一、安全用电 1. 家庭电路的基本组成 (1)进户线：包括火线（L）和零线（N），两者之间的电压为220V。正常情况下，零线与大地之间无电压。 (2)电能表：测量用户在一定时间内消耗的电能，单位为千瓦时（kW·h）。 (3)总开关与保护装置：总开关控制整个家庭电路的通断；空气开关在电路过载或短路时自动切断电路；漏电保护器在发生漏电或触电时迅速断开电路。 (4)插座与用电器：三孔插座遵循“左零右火上接地”的原则，地线用于将用电器的金属外壳与大地相连，防止外壳带电引发触电事故。 2. 家庭电路中电流过大的原因 (1)短路：火线和零线直接连通，电路电阻极小，根据 可知，电流会急剧增大，产生大量热量，易引发火灾。 (2)过载：同时使用的用电器总功率过大，根据 可知，干路电流超过导线和开关的额定值，导致发热甚至烧毁设备。 3. 安全用电原则 (1)不接触低压带电体，不靠近高压带电体。 (2)更换灯泡、搬动电器前应断开电源开关。 (3)不弄湿用电器，不损坏绝缘层。 (4)保险装置、插座、导线等达到使用寿命应及时更换。 (5)有金属外壳的用电器必须使用三孔插座并可靠接地。 典例精析 例题1、某家庭电路中，闭合台灯开关后，室内所有用电器立即停止工作，检查发现空气开关跳闸。下列故障原因最可能的是（） A.台灯灯丝断路 B.台灯插头处短路 C.台灯开关处断路 D.插座零线与地线接反 举一反三 1．下列做法符合安全用电原则的是（） A.用湿抹布擦拭正在工作的台灯 B.多个大功率用电器同时插在一个多孔插座上 C.更换灯泡前先断开电源开关 D.保险丝熔断后用铜丝代替 2．某家庭厨房同时使用电饭煲（1000W）、电热水壶（1500W）和微波炉（1200W）时，空气开关跳闸。单独使用任一电器均正常。则跳闸原因是（） A.某个电器内部短路 B.电路总功率过大导致过载 C.插座接地不良 D.电能表损坏 3．某房间灯不亮，用试电笔测灯座两接线柱，氖管均发光。已知开关已闭合且完好，则故障是（ ） A.火线断路 B.零线断路 C.灯丝断路 D.开关断路 ▌题型02电功、电功率与电热 解题必备 1. 电功与电功率 (1)电功：电流所做的功，公式为 ，适用于任何电路。电功的大小等于电能转化为其他形式能的多少。 (2)电功率：表示电流做功快慢的物理量，公式为 ，适用于任何电路。额定功率是用电器在额定电压下工作时的功率，实际功率是用电器在实际电压下工作时的功率。 2. 焦耳定律 (1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 (2)公式： ，该公式适用于任何电路的电热计算。 (3)热功率：单位时间内产生的热量，公式为 。 3. 纯电阻电路与非纯电阻电路 (1)纯电阻电路：电能全部转化为内能，如白炽灯、电炉等。此时 ，即 ，欧姆定律 适用。 (2)非纯电阻电路：电能除转化为内能外，还转化为机械能、化学能等其他形式的能，如电动机、电解槽等。此时 ，即 ，欧姆定律不适用，计算电功只能用 ，计算电热只能用 。 典例精析 例题2、一台直流电动机线圈电阻为，接在的电源上正常工作，通过的电流为 。则电动机正常工作时（ ） A.消耗的电功率为 B.线圈产生的热功率为 C.输出的机械功率为 D.线圈两端的电压为 举一反三 4．某电动自行车电机额定电压48V，额定功率240W，线圈电阻。正常行驶时，电机效率约为（ ） A.95.8% B.89.6% C.85.0% D.80.0% 5．将“220V100W”白炽灯和“220V100W”电风扇分别接入220V电路，正常工作相同时间，下列说法正确的是（ ） A.两者消耗的电能相同 B.两者产生的热量相同 C.白炽灯产生的热量多于电风扇 D.电风扇消耗的电能多于白炽灯 6．某电解槽内阻，接12V电源，电流2A，工作10min。则转化为化学能的能量为（ ） A.14400J B.13200J C.1200J D.12000J ▌题型03节约用电 解题必备 1. 节约用电的意义 (1)电能是由其他形式的能转化而来的二次能源，发电过程会消耗煤炭、石油等不可再生能源，同时可能产生环境污染。 (2)节约用电不仅可以减少能源消耗，降低用电成本，还能减轻环境压力，促进可持续发展。 2. 节约用电的措施 (1)选用高效节能电器：优先选择能效等级高的用电器，如LED灯、变频空调等。 (2)合理使用电器：避免长时间待机，及时关闭不使用的电器；合理设置空调温度，夏季不低于26℃，冬季不高于20℃。 (3)优化用电习惯：充分利用自然光，减少照明用电；洗衣机、洗碗机等尽量满载运行；定期清洁电器，提高其工作效率。 (4)减少输电损耗：采用高压输电，减小输电线上的电流，从而降低线路损耗。 典例精析 例题3、某教室有40盏“220V40W”的白炽灯，每天照明6小时。若全部更换为“220V10W”的LED灯，亮度相当，每月按30天计算，可节约电能______。 举一反三 7．某电视机待机功率5W，每天待机20小时，一年（365天）浪费的电能为______。 8．输送功率一定时，输电电压提高到原来的倍，则输电线上的热损耗变为原来的（ ） A.倍 B.倍 C.倍 D.倍 9．某家庭拟进行节能改造，下列措施中节电效果最显著的是（） A.将5盏60W白炽灯换为10WLED灯，日均用4h B.空调夏季设定温度从24℃调至26℃，日均用6h，预计节电20% C.拔掉路由器待机插头（待机3W），全天24h D.洗衣机改用冷水洗涤（加热功率1500W，每次省30min，月洗10次） 2/2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.4科学用电（重难点专练） 题型01安全用电 题型02电功、电功率与电热 题型03节约用电 ▌题型01安全用电 解题必备 一、安全用电 1. 家庭电路的基本组成 (1)进户线：包括火线（L）和零线（N），两者之间的电压为220V。正常情况下，零线与大地之间无电压。 (2)电能表：测量用户在一定时间内消耗的电能，单位为千瓦时（kW·h）。 (3)总开关与保护装置：总开关控制整个家庭电路的通断；空气开关在电路过载或短路时自动切断电路；漏电保护器在发生漏电或触电时迅速断开电路。 (4)插座与用电器：三孔插座遵循“左零右火上接地”的原则，地线用于将用电器的金属外壳与大地相连，防止外壳带电引发触电事故。 2. 家庭电路中电流过大的原因 (1)短路：火线和零线直接连通，电路电阻极小，根据 可知，电流会急剧增大，产生大量热量，易引发火灾。 (2)过载：同时使用的用电器总功率过大，根据 可知，干路电流超过导线和开关的额定值，导致发热甚至烧毁设备。 3. 安全用电原则 (1)不接触低压带电体，不靠近高压带电体。 (2)更换灯泡、搬动电器前应断开电源开关。 (3)不弄湿用电器，不损坏绝缘层。 (4)保险装置、插座、导线等达到使用寿命应及时更换。 (5)有金属外壳的用电器必须使用三孔插座并可靠接地。 典例精析 例题1、某家庭电路中，闭合台灯开关后，室内所有用电器立即停止工作，检查发现空气开关跳闸。下列故障原因最可能的是（） A.台灯灯丝断路 B.台灯插头处短路 C.台灯开关处断路 D.插座零线与地线接反 【答案】B 【详解】 AC．断路只会导致台灯本身不亮，不会引起干路电流过大导致跳闸，AC错误； B．插头处短路会导致火线零线直接连通，电流急剧增大，触发空气开关跳闸，B正确； D．零地接反通常导致漏电保护器跳闸而非空气开关因过流跳闸，且不一定在闭合开关瞬间发生，D错误。 故选B。 举一反三 1．下列做法符合安全用电原则的是（） A.用湿抹布擦拭正在工作的台灯 B.多个大功率用电器同时插在一个多孔插座上 C.更换灯泡前先断开电源开关 D.保险丝熔断后用铜丝代替 【答案】C 【详解】 A．水是导体，湿抹布擦工作台灯易引发触电，A错误； B．多个大功率用电器共用插座会导致过载，引发火灾，B错误； C．断开电源后更换灯泡可避免触电，符合安全原则，C正确； D．铜丝熔点高，无法在过流时及时熔断，失去保护作用，D错误。 故选C。 2．某家庭厨房同时使用电饭煲（1000W）、电热水壶（1500W）和微波炉（1200W）时，空气开关跳闸。单独使用任一电器均正常。则跳闸原因是（） A.某个电器内部短路 B.电路总功率过大导致过载 C.插座接地不良 D.电能表损坏 【答案】B 【详解】 三电器总功率 ，干路电流 ，若空气开关额定电流小于此值则过载跳闸。单独使用正常说明无短路，故为过载。C、D与现象不符。 故选B。 3．某房间灯不亮，用试电笔测灯座两接线柱，氖管均发光。已知开关已闭合且完好，则故障是（ ） A.火线断路 B.零线断路 C.灯丝断路 D.开关断路 【答案】B 【详解】 灯座两接线柱均使氖管发光，说明火线已通过开关到达灯座一端，且另一端也带电（因零线断路后，电流经灯丝、零线断点处感应或负载反馈使该点对地有电压）。若火线或开关断路，则至少一端不发光；灯丝断路时，仅火线端发光。故为零线断路。 故选B。 ▌题型02电功、电功率与电热 解题必备 1. 电功与电功率 (1)电功：电流所做的功，公式为 ，适用于任何电路。电功的大小等于电能转化为其他形式能的多少。 (2)电功率：表示电流做功快慢的物理量，公式为 ，适用于任何电路。额定功率是用电器在额定电压下工作时的功率，实际功率是用电器在实际电压下工作时的功率。 2. 焦耳定律 (1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 (2)公式： ，该公式适用于任何电路的电热计算。 (3)热功率：单位时间内产生的热量，公式为 。 3. 纯电阻电路与非纯电阻电路 (1)纯电阻电路：电能全部转化为内能，如白炽灯、电炉等。此时 ，即 ，欧姆定律 适用。 (2)非纯电阻电路：电能除转化为内能外，还转化为机械能、化学能等其他形式的能，如电动机、电解槽等。此时 ，即 ，欧姆定律不适用，计算电功只能用 ，计算电热只能用 。 典例精析 例题2、一台直流电动机线圈电阻为，接在的电源上正常工作，通过的电流为 。则电动机正常工作时（ ） A.消耗的电功率为 B.线圈产生的热功率为 C.输出的机械功率为 D.线圈两端的电压为 【答案】ABC 【详解】 A．电动机消耗的电功率，A正确； B．线圈产生的热功率，B正确； C．输出的机械功率，C正确； D．电动机是非纯电阻电路，线圈两端电压不等于，而是接近电源电压（忽略线路压降），D错误。 故选ABC。 举一反三 4．某电动自行车电机额定电压48V，额定功率240W，线圈电阻。正常行驶时，电机效率约为（ ） A.95.8% B.89.6% C.85.0% D.80.0% 【答案】B 【详解】 额定电流； 热功率； 机械功率； 效率。 故选B。 5．将“220V100W”白炽灯和“220V100W”电风扇分别接入220V电路，正常工作相同时间，下列说法正确的是（ ） A.两者消耗的电能相同 B.两者产生的热量相同 C.白炽灯产生的热量多于电风扇 D.电风扇消耗的电能多于白炽灯 【答案】AC 【详解】 A、D．额定功率相同、电压相同、时间相同，则 相同，A正确，D错误； B、C．白炽灯为纯电阻， ；电风扇为非纯电阻， ，故白炽灯产热更多，C正确，B错误。 故选AC。 6．某电解槽内阻，接12V电源，电流2A，工作10min。则转化为化学能的能量为（ ） A.14400J B.13200J C.1200J D.12000J 【答案】B 【详解】 总电能； 电热； 化学能。 故选B。 ▌题型03节约用电 解题必备 1. 节约用电的意义 (1)电能是由其他形式的能转化而来的二次能源，发电过程会消耗煤炭、石油等不可再生能源，同时可能产生环境污染。 (2)节约用电不仅可以减少能源消耗，降低用电成本，还能减轻环境压力，促进可持续发展。 2. 节约用电的措施 (1)选用高效节能电器：优先选择能效等级高的用电器，如LED灯、变频空调等。 (2)合理使用电器：避免长时间待机，及时关闭不使用的电器；合理设置空调温度，夏季不低于26℃，冬季不高于20℃。 (3)优化用电习惯：充分利用自然光，减少照明用电；洗衣机、洗碗机等尽量满载运行；定期清洁电器，提高其工作效率。 (4)减少输电损耗：采用高压输电，减小输电线上的电流，从而降低线路损耗。 典例精析 例题3、某教室有40盏“220V40W”的白炽灯，每天照明6小时。若全部更换为“220V10W”的LED灯，亮度相当，每月按30天计算，可节约电能______。 【答案】216 【详解】 白炽灯月耗电：； LED灯月耗电：； 节约电能：。 举一反三 7．某电视机待机功率5W，每天待机20小时，一年（365天）浪费的电能为______。 【答案】36.5 【详解】。 8．输送功率一定时，输电电压提高到原来的倍，则输电线上的热损耗变为原来的（ ） A.倍 B.倍 C.倍 D.倍 【答案】D 【详解】 ， 恒定， → ； → 。 故选D。 9．某家庭拟进行节能改造，下列措施中节电效果最显著的是（） A.将5盏60W白炽灯换为10WLED灯，日均用4h B.空调夏季设定温度从24℃调至26℃，日均用6h，预计节电20% C.拔掉路由器待机插头（待机3W），全天24h D.洗衣机改用冷水洗涤（加热功率1500W，每次省30min，月洗10次） 【答案】B 【详解】A．； B．假设空调原功率1200W，节电20%即 ； C．； D．。 比较得B节电最多。本题意在强调行为节能的重要性，实际中空调调温节电效果常优于灯具更换。依据所给数据，正确答案为B。 故选B。 2/2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $