19.3 跨学科实践：为家庭电路做设计（分层作业）物理新教材人教版九年级全一册

19.3 跨学科实践：为家庭电路做设计 目 录 A组 巩固过关 知识点1：家庭电路设计的基本原则与组成 知识点2：用电器总功率与干路电流估算 知识点3：支路划分、插座与照明回路设计 知识点4：导线、空气开关与保护装置的选择 知识点5：安全规范、节能与设计说明 B组 能力进阶 C组 思维拔高 家庭电路设计的基本原则与组成知识点1 1. 请完成下列填空。 （1）为家庭电路做设计时，应首先了解家庭中主要用电器的______、数量和大致使用情况，据此估算家庭用电的总______。 （2）家庭电路一般由进户线、____________、总开关、____________、用电器、插座和导线等组成。 （3）家庭电路中，各用电器之间应采用______联，照明支路与插座支路之间一般采用______联，这样各支路可以独立工作、互不影响。 （4）家庭电路设计必须把______用电放在首位，同时兼顾经济性和______性。 【答案】（1）额定功率；功率（2）电能表；保险装置（或空气开关）（3）并；并（4）安全；节能（或实用） 【详解】 家庭电路设计要从实际用电需求出发，先统计用电器额定功率和使用情况，估算总功率和干路电流，再选择导线、开关和保护装置。各用电器并联才能独立工作；照明与插座分路设计，便于分别控制和检修。设计时安全优先，同时考虑经济、实用和节能。 2．家庭电路设计中，下列做法符合安全原则的是（ ） A. 所有用电器共用一个插座 B. 照明支路和插座支路分别设置，并分别装保护装置 C. 用铜丝代替空气开关 D. 有金属外壳的用电器使用两孔插座 【答案】B 【详解】 所有用电器共用一个插座容易造成总功率过大、插座过载，A错误。照明和插座分路设置，便于分别保护和控制，B正确。铜丝不能代替空气开关，C错误。有金属外壳的用电器应使用三孔插座并接地，D错误。故选：B。 3． 判断下列说法是否正确。 （1）家庭电路设计时，应使各用电器并联。（ ） （2）插座支路和照明支路必须串联。（ ） （3）家庭电路设计只需要考虑用电器能否工作，不需要考虑导线是否过热。（ ） （4）有金属外壳的用电器应使用三孔插座。（ ） 【答案】（1）√；（2）×；（3）×；（4）√ 【详解】 各用电器并联才能独立工作，所以（1）正确。插座支路和照明支路应并联，分别供电，所以（2）错误。导线过载会发热甚至引发火灾，必须考虑导线安全载流量，所以（3）错误。金属外壳用电器应接地，使用三孔插座，所以（4）正确。 用电器总功率与干路电流估算知识点2 4. 如图所示是简化后的部分家庭电路的接线图及家中电能表表盘，空气开关允许通过的最大电流为30A，下列说法正确的是（　　） A．该电路允许接入用电器总功率不应高于8800W B．电路中开关与白炽灯是串联的，各插座是并联的，且开关必须接在零线上 C．若闭合开关，灯泡不亮，用试电笔测c点氖管发光，可能是进户线零线断路 D．若让标有“220V 1000W”的空调单独正常工作3min，电能表指示灯闪烁300次 【答案】C 【详解】 A．由图知，电能表的工作电压是220V，电能表平时工作允许通过的最大电流为40A，而空气开关允许通过的最大电流为30A，乐乐家同时使用的用电器最大总功率 即允许接入用电器总功率不应高于6600W。故A错误； B．电路中开关与白炽灯是串联的，且开关必须接在火线上，故B错误； C．测电笔测火线会发光，若闭合开关，灯泡不亮，用测电笔测c点氖管发光，说明火线正常，灯泡不亮，可能是零线断路，故C正确； D．空调正常工作时的电功率 单独正常工作3min消耗的电能 600r/（kW·h）表示电路中用电器每消耗1kW·h的电能，电能表的指示灯闪烁600r，这段时间内电能表指示灯闪烁的次数 故D错误。 故选：C。 5．某家庭电路电压为220 V，干路允许通过的最大电流为20 A。求该家庭电路允许接入的用电器最大总功率。 【答案】4400 W 【详解】 Pmax=UImax=220 V×20 A=4400 W 设计时不能长期满负荷运行，应留有一定余量。 6．某家庭计划接入以下用电器： 用电器 数量 额定功率 照明灯 8盏 20 W/盏 电视机 1台 150 W 电冰箱 1台 200 W 洗衣机 1台 500 W 空调 1台 1200 W （1）这些用电器同时工作时的总功率是多少？ （2）家庭电路电压为220 V，干路电流约为多少？ （3）若家中还有一台1500 W的电热水器，它与上述用电器同时工作时，干路电流约为多少？ 【答案】（1）2210 W；（2）约 10.05 A；（3）约 16.86 A 【详解】 （1）P=8×20+150+200+500+1200=2210 W （2）I=PU=2210220≈10.05 A （3）再接入电热水器后： P′=2210+1500=3710 W I′=3710220≈16.86 A。 支路划分、插座与照明回路设计知识点3 7．请完成下列填空。 （1）家庭电路设计时，一般将______支路和______支路分开设置，以便分别控制和保护。 （2）厨房、卫生间等潮湿场所的插座应选用______插座，并采取防潮措施。 （3）空调、电热水器等大功率用电器宜采用______支路供电，避免与其他用电器共用一个插座。 （4）插座的数量和位置应根据家具布置和用电需求确定，插座不宜安装过低，以免______。 【答案】（1）照明；插座 （2）带保护门（或防溅） （3）独立（4）受潮或进水 【详解】 照明与插座分路是家庭电路设计的基本做法。潮湿场所应使用防溅插座，防止水汽进入。大功率用电器电流较大，独立支路可以减少对其他用电器的影响，也便于单独保护。插座位置要兼顾使用方便和安全。 8． 某家庭设计中，照明支路装有一只额定电流为6 A的空气开关，插座支路装有一只额定电流为16 A的空气开关。请回答： （1）照明支路和插座支路为什么分别设置空气开关？ （2）若照明支路发生短路，插座支路是否一定会断电？为什么？ 【答案】（1）分路保护，某一支路故障时不影响其他支路，便于检修；（2）不一定。各支路并联，照明支路短路时，照明支路的空气开关跳闸，插座支路仍可能正常供电 【详解】 分路设置保护装置可以提高供电可靠性和安全性。某一支路故障时，只切断该支路，其他支路仍可工作。并联支路之间互不影响。 9．判断下列说法是否正确。 （1）厨房插座和卧室插座必须接在同一支路上。（ ） （2）大功率用电器宜使用独立支路。（ ） （3）照明支路和插座支路分开后，就不需要总开关了。（ ） （4）插座应远离水源和潮湿地面。（ ） 【答案】（1）×；（2）√；（3）×；（4）√ 【详解】 厨房、卧室插座可以根据需要分路，不是必须同一支路，所以（1）错误。大功率用电器宜独立支路，所以（2）正确。分路后仍需要总开关控制整个电路，所以（3）错误。插座远离水源和潮湿地面是安全要求，所以（4）正确。 导线、空气开关与保护装置的选择知识点4 11．请完成下列填空。 （1）选择导线时，应使导线的安全载流量______（选填“大于”或“小于”）该支路可能出现的最大电流。 （2）空气开关的额定电流应______（选填“大于”或“小于”）该支路正常工作电流，同时______（选填“大于”或“小于”）导线允许通过的最大电流。 （3）有金属外壳的用电器应使用______孔插座，使金属外壳______。 （4）家庭电路中安装漏电保护器，可以在发生______时迅速切断电路，保护人身安全。 【答案】（1）大于 （2）大于；小于 （3）三；接地 （4）漏电 【详解】 导线安全载流量必须大于支路最大电流，否则导线会过热。空气开关额定电流要大于正常工作电流，避免正常使用时误跳闸；同时要小于导线允许最大电流，使导线过载时空气开关能及时切断电路。金属外壳接地和漏电保护器都是重要的安全保护措施。 12．某同学家正在进行新房装修，他设计了如图所示的电路，和是单刀双掷开关。关于家庭安全用电，下列说法正确的是（　　） A．若熔断器的熔丝熔断了，可以用铜丝代替 B．端应该接零线，端接火线 C．三孔插头中长的那个插头接地线 D．生活电路电压只有，属于低压，对人体是安全的 【答案】C 【详解】 A．铜丝的电阻较小，相同条件下产生热量较少，且熔点高，电流过大发热时不能及时熔断来保护电路，若熔断器的熔丝熔断了，不能用铜丝代替，故A错误； B．控制灯的开关要接在火线上，断开开关时使灯与火线断开，更安全，所以，端应该接火线，端接零线，故B错误； C．三孔插头中长的那个插头接地线，在用电器与火线接通前，先使其外壳接地，防止外壳漏电时发生触电事故，故C正确； D．对人体安全的电压不高于36V，生活电路的电压为220V，属于低压，但是，直接接触对人体是有危险的，故D错误。 故选： C。 13．某同学设计家庭电路时，将照明支路的空气开关额定电流选为 32 A，而该支路导线允许最大电流只有 16 A。请分析这种设计是否合理，并说明理由。 【答案】不合理。空气开关额定电流 32 A大于导线允许最大电流 16 A，当导线已经过载发热时，空气开关仍可能不跳闸，起不到保护导线的作用。 【详解】 空气开关不仅保护用电器，还要保护导线。若空气开关额定电流大于导线安全载流量，导线过热时开关不动作，可能引燃绝缘层。应使空气开关额定电流小于导线允许最大电流。 安全规范、节能与设计说明知识点5 14．请完成下列填空。 （1）家庭电路设计说明中，应写明各支路的______、导线规格、空气开关规格以及______措施。 （2）从节能角度，照明宜选用______灯，并做到人走灯灭。 （3）大功率用电器应避免长时间______使用，以减小干路电流和导线发热。 （4）设计图纸中应标明插座、开关、灯具的______和______，便于施工和检修。 【答案】（1）用途（或负荷）；安全保护 （2）LED（或节能） （3）同时 （4）位置；数量 【详解】 设计说明要能让施工人员看懂：每个支路带什么负荷、导线多粗、空气开关多大、有哪些保护措施。节能设计包括使用高效灯具、减少待机、错开大功率用电器等。图纸应标明位置和数量，方便施工与后期维护。 15．小明为家庭电路设计写了如下说明：“照明支路和插座支路共用一只空气开关；所有插座均使用两孔插座；空调与照明灯接在同一支路。”请指出其中的不合理之处，并提出改正建议。 【答案】不合理之处：①照明和插座未分路保护；②有金属外壳用电器不应使用两孔插座；③空调宜独立支路。改正建议：照明支路和插座支路分别设置空气开关；金属外壳用电器使用三孔插座并接地；空调采用独立支路供电。 【详解】 照明与插座分路可以提高安全性和可靠性；三孔插座保证金属外壳接地；空调功率较大，独立支路可避免与照明共用线路造成过载和互相影响。 16．如图所示是大伟家装修结束后冰箱接入电路的情形。下列说法中正确的是（     ） A．冰箱既可以用两孔插座也可以用三孔插座 B．冰箱着火时要先切断电源 C．可以用湿手去拔冰箱插头 D．用试电笔检查地线插孔时氖管发光 【答案】B 【详解】 A．冰箱是有金属外壳的家用电器，为了防止触电，有金属外壳的家用电器的金属外壳应接地，则应使用三孔插座，故A错误； B．发生触电事故时要先切断电源再施救，故B正确； C．水是导体，用湿手拔插头容易触电，故C错误； D．用试电笔检查地线插孔时氖管不应发光，地线是接地的，不带电，故D错误。 故选：B。 17．下列关于家庭电路和安全用电原则的说法正确的是（　　 ） A．家庭电路中空气开关跳闸一定是由于电路的总功率过大 B．在安装家庭电路时，开关可以安装在零线上 C．使用试电笔时要用手接触笔尾金属体 D．在雷雨天时我们应尽快躲到大树底下避雨 【答案】C 【详解】 A．家庭电路中空气开关跳闸不一定是由于电路的总功率过大，也可能是电路中存在短路，故A错误； B．在安装家庭电路时，开关不可以安装在零线上，因为将开关接在零线上，即使将开关断开，用电器仍与火线相连，会有触电的危险，故B错误； C．使用试电笔时要用手接触笔尾金属体，不能接触笔尖金属体，故C正确； D．在雷雨天时我们不能躲到大树底下避雨，因为可能会有被雷击中的风险，故D错误。 故选：C。 18．材料科学的发展正在影响着我们的生活，下列说法正确的是（　　） A．利用铅锑合金做保险丝，是因为这种合金的熔点较高 B．压路机的大铁轮一般用钢铁制成，是因为其密度较小 C．保温墙内铺设泡沫塑料，是因为泡沫塑料的导热性好 D．利用超导体材料可以制成性能优良的输电线 【答案】D 【详解】 A．保险丝选择熔点较低的铅锑合金丝，在电流过大时，保险丝的温度升高，达到保险丝的熔点，保险丝熔断，切断电源，起到保护电路的作用，故A错误； B．压路机的大铁轮一般用钢铁制成，因为钢铁的密度较大，使铁轮质量大幅增加，从而产生更大的压力，确保土壤或沥青被充分压实，故B错误； C．泡沫塑料的隔热性好，所以保温墙内会铺设泡沫塑料，故C错误； D．输电线要求有良好的导电性，超导材料的电阻为零，可以减小传输损耗，故超导材料可以制成性能优良的输电线，故D正确。 故选：D。 19．在综合实践活动中，小明了解了许多关于安全用电的知识，下列说法正确的是（　　） A．低于220V的电压对人体都是安全的 B．使用验电笔检查电路时，手不能触碰到笔尾金属体 C．电路中保险丝烧断后可以用细铜线代替 D．家庭电路中电流过大导致空气开关跳闸，原因是电路短路或总功率过大 【答案】D 【详解】 A．常见电压中，对人体安全电压是不高于36V，故A错误； B．使用试电笔时必须接触笔尾的金属体，不能接触笔尖的金属体，故B错误； C．电路中保险丝是用电阻大、熔点低的铅锑合金制成的，铜线电阻小、熔点高，因此保险丝烧断后不能用细铜线代替，故C错误； D．家庭电路中电流过大导致空气开关跳闸，而家庭电路中电流过大的原因有两个，一个是发生短路，另一个是用电器总功率过大，故D正确。 故选：D。 20．图中所示家庭电路，在未装保险丝之前，先把灯泡接在装保险盒的两个接线柱上，当只闭合时，和发光都偏暗；当只闭合时，正常发光不发光；当只闭合时，和均不发光．则下列判断正确的是（四只灯泡的额定电压均为）（　　） A．去掉后装上保险丝，闭合所有开关后，三个灯泡都能正常发光 B．灯泡、灯泡、灯泡所在的三条支路都有电路故障 C．灯泡所在的支路正常，灯泡所在的支路短路 D．灯泡所在的支路正常，灯泡所在的支路断路 【答案】C 【详解】在未装保险丝之前，先把灯泡L0接在装保险盒的两个接线柱上，相当于把L0串联在电路中。当只闭合S1时，L0和L1发光都偏暗，说明L1所在支路正常， 当只闭合S2时，L0正常发光，L2不发光，说明L2所在支路短路，当只闭合S3时，L0和L3均不发光，说明灯泡L3所在支路断路，综上所述，只有灯泡L1所在支路正常，去掉L0后装上保险丝，闭合所有开关后，灯泡不可能都正常工作。 故选C。 21．小阳给自家院子设计了一种照明电路，用两个延时开关控制一盏灯。夜晚回家时先闭合院门处的延时开关，照明灯亮，进屋后院门处的延时开关自动断开，照明灯灭；夜晚出门时先闭合家门处的延时开关，照明灯亮，出院子后家门处的延时开关自动断开，照明灯灭。下列电路图中，既符合上述设计，又符合安全用电要求的是（　　） A．B．C．D． 【答案】D 【详解】 BC．为了防止开关断开时灯泡仍然带电，要将开关接在灯泡与火线之间，故BC不符合题意； A．两个开关串联，需要同时闭合两个开关灯才能亮起，故A不符合题意； D．两个开关并联，灯接在干路上，闭合任意一个开关，灯都能亮起，故D符合题意。 故选：D。 22．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 【答案】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。 23．小明发现楼梯灯不亮，运用所学知识检查电路问题，楼梯灯电路如图所示。他闭合开关后，用试电笔分别检测接触三处，氖管均发光；接触处，氖管不发光，故障可能是（   ） A．灯丝断了 B．灯短路了 C．开关处短路 D．间断路 【答案】D 【详解】 A．灯丝断了，则c、d处不能与火线相连接，用试电笔接触c、d处，氖管不发光，故A不符合题意； B．灯短路了，则a、b、c、d处都与火线相连接，用试电笔接触a、b、c、d处，氖管都发光，故B不符合题意； C．开关处短路，a、b、c、d处都与火线相连接，用试电笔接触a、b、c、d处，氖管都发光，故C不符合题意； D．cd间断路，则a、b、c处都与火线相连接，用试电笔接触a、b、c处，氖管都发光；d处不能与火线相连接，用试电笔接触d处，氖管不发光，故D符合题意。 故选：D。 24．小明同学为了探究家庭电路中电流过大的原因，做了如下实验。他用若干个“12V 6W”的灯泡作为用电器，12V的铅蓄电池代替家庭照明电路的电源，电源的正极代替相线。在正极与用电器之间接入一段保险丝，在负极与用电器之间接入一个电流表（如图所示）。 (1)小明实验时用12V的铅蓄电池代替家庭照明电路的电源的好处：________。 (2)小明依次在电路中接入几个小灯泡，当接入两个小灯泡时，电路可以平稳地工作，此时电流表的示数为________A。当他再接入一个小灯泡时，发现保险丝熔断，此时电路中的电流变成________A。该实验可以验证电路中电流过大的原因是________。 (3)小明只让一个小灯泡工作，在C、D两点间接入一段导线，他发现保险丝会马上________。该实验可以验证电路中电流过大的原因是________。 【答案】(1)12V小于36V，是对人体安全的电压，比家庭照明电路的电源更安全 (2)1 0 用电器的总功率过大 (3)熔断 发生短路 【详解】 （1）小明实验时用12V电池代替家庭照明电路的好处是保护人身安全（安全电压不高于36V）。 （2）[1]当接入两个小灯泡时,电路可以平稳地工作,此时电流表的示数为 [2]当再接入一只灯泡时,保险丝熔断，此时电路断路，电路中的电流变成0； [3]根据题目条件此时保险丝熔断，说明电流过大，原因是用电器总功率过大。 （3）[1][2]小明只让一个小灯泡工作，在C.、D两点间接入一段导线，发生短路，他发现保险丝会马上熔断，该实验可以验证电路中电流过大的原因是发生短路。 25．小康同学利用家庭实验室中的器材，设计了一个可调节功率的简易“电饭锅”，如图所示，电源电压为6V，电阻丝，，a、b是两个触点。闭合开关S、当开关接通触点______时，“电饭锅”的功率更大。将接入电路工作3min产生的热量是______J。 【答案】 a 648 【详解】 [1]闭合开关S，当开关S1接通触点a时，R1连入电路中，当开关S1接通触点b时，R2连入电路中，已知R1的阻值较小，根据可知，当开关S1接通触点a时，“电饭锅”的功率更大。 [2]将R2接入电路工作3min产生的热量是 26．智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术，将家居生活相关的设备集成起来，构建可集中管理、智能控制的住宅设施管理系统，从而提升家居的安全性、便利性、舒适性，并实现环保节能的居住环境。 (1)如图为小明同学家的家庭电路简化图。在虚线框①②处安装设备正确顺序是________。 A．总开关（含保险装置）、电能表 B．电能表、总开关（含保险装置） (2)家庭电路中进户线的末端部分甲和乙可以________。 A．连入到邻居家电路 B．连在一个插座上 C．连在一个开关上 D．直接连到一起 (3)某天晚上小明妈妈在家里做饭时，抽油烟机和照明灯同时工作，将一个电水壶的插头插入图中三孔插座，闭合开关后，电水壶不工作，抽油烟机停止工作，照明灯仍然发光。小明分析是电水壶内部发生了短路，你认为小明的分析是________（选填“正确”或“错误”）的。小明拔下电水壶的插头，用测电笔分别测试插座的左孔和右孔，测电笔氖管均发光，则故障为________。 A．进户中性线断路       B．CE间断路       C．BD间断路      D．DF间断路 (4)小明了解到，根据安全用电要求，住户家里除了要安装防止电流过大的空气开关外，还必须安装漏电保护器。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，漏电保护器迅速自动切断电路。如图所示，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________。 A B 【答案】(1)B (2)B (3)错误 C (4)A 【详解】 （1）家庭电路中，进户线先接电能表，再接总开关，因此正确顺序是电能表、总开关，故选B。 （2）进户线的相线和中性线不能直接连接或者不能只连一个开关，否则会短路、也不能连到邻居电路，否则违规用电，可以在末端部分连在一个插座上，当插座上连接用电器时，用电器可正常工作，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 （3）[1]如果电水壶内部发生短路，短路会引起电路电流过大，导致总开关断开，从而使得整个电路断路，但因此时照明灯仍发光，所以小明的分析是错误的。 [2]小明拔下电水壶的插头，用测电笔分别插入插座的左孔和右孔，测电笔氖管均发光，说明插座的相线正常，但中性线存在问题，电水壶不工作，抽油烟机停止工作，照明灯仍发光，说明进户中性线到B点是完好的，则故障为BD部分中性线断路，故选C。 （4）A．闭合开关S，电阻R和用电器并联，相线测量的是电阻R和用电器并联的总电流，中性线测量的只是用电器的电流，漏电保护器内相线的电流大于中性线的电流，可以模拟漏电情形，故A符合题意。 B．闭合开关S，电阻R和用电器并联，相线测量的是电阻R和用电器并联的总电流，中性线测量的也是电阻R和用电器并联的总电流，漏电保护器内相线的电流等于中性线的电流，不可以模拟漏电情形，故B不符合题意。 故选：A。 27．跨学科实践：为家庭电路做设计 【项目提出】 每个家庭用电情况是不一样的，现在给你一个独立的房间，请你根据自己的需求设计一个简单的电路方案。 【项目分析】 （1）分析自己的用电需求 （2）合理规划设计室内的配电分支回路 （3）选择配电器材的型号 【项目实施】 （1）分析自己的用电需求，列举在下表中。 用电器 额定功率P/W 数量 照明灯 15 1 空调 1000 1 空气净化器 85 1 请计算该房间用电总功率为_______W，总电流为_______A。 （2）合理规划配电分支回路，设计电路示意图如下： （3）选择配电器材的型号 ①你认为选择导线时，除了从安全角度考虑导线的粗细外，还需要考虑什么因素？________（写出一个合理因素即可） ②当电路中的电流过大时，空气开关会自动切断电路，起到保护作用。而空气开关的选择需要匹配回路负载和导线，保证用电器、导线都能正常使用。考虑到空调功率较大且用电时间长，将空调插座单独形成回路，由专用的空气开关控制电路通断。国家规定1000W空调配线为铜芯导线，安全载流量是28A（指导线安全范围内的最大电流是28A）。因此所选空气开关的额定电流需要_______28A。（选填“大于”“等于”或“小于”） 【项目拓展】 （1）电能是生产生活中所需要的重要能源，我们要从身边的点点滴滴做起，注意节约用电。请根据你的日常用电情况提出一条节约用电的建议：________。 （2）如图所示的电路示意图，这些用电器同时工作时，会造成空气开关跳闸的情况，分析原因是用电器_______。 【答案】 1100 5 导线的材料 小于 减少用电器待机时间，随手关灯等 总功率过大 【详解】 [1][2]如表可知，该房间的总功率为 由可知，电路总电流为 [3]导线的材料会影响其导电性、耐热性等，因此在选择导线时还应考虑导线的材料。 [4]空气开关的额定电流需小于导线的安全载流量（28A），才能在电流超过导线承载能力前切断电路，避免导线过热损坏。 [5]随手关闭不使用的用电器，减少用电器待机时间，从而实现节约用电。 [6]多个大功率用电器同时工作，总功率过大，根据，电源电压不变时，总电流超过空气开关的额定电流，导致跳闸。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 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 目 录 A组 巩固过关 知识点1：家庭电路设计的基本原则与组成 知识点2：用电器总功率与干路电流估算 知识点3：支路划分、插座与照明回路设计 知识点4：导线、空气开关与保护装置的选择 知识点5：安全规范、节能与设计说明 B组 能力进阶 C组 思维拔高 家庭电路设计的基本原则与组成知识点1 1. 请完成下列填空。 （1）为家庭电路做设计时，应首先了解家庭中主要用电器的______、数量和大致使用情况，据此估算家庭用电的总______。 （2）家庭电路一般由进户线、____________、总开关、____________、用电器、插座和导线等组成。 （3）家庭电路中，各用电器之间应采用______联，照明支路与插座支路之间一般采用______联，这样各支路可以独立工作、互不影响。 （4）家庭电路设计必须把______用电放在首位，同时兼顾经济性和______性。 2．家庭电路设计中，下列做法符合安全原则的是（ ） A. 所有用电器共用一个插座 B. 照明支路和插座支路分别设置，并分别装保护装置 C. 用铜丝代替空气开关 D. 有金属外壳的用电器使用两孔插座 3． 判断下列说法是否正确。 （1）家庭电路设计时，应使各用电器并联。（ ） （2）插座支路和照明支路必须串联。（ ） （3）家庭电路设计只需要考虑用电器能否工作，不需要考虑导线是否过热。（ ） （4）有金属外壳的用电器应使用三孔插座。（ ） 用电器总功率与干路电流估算知识点2 4. 如图所示是简化后的部分家庭电路的接线图及家中电能表表盘，空气开关允许通过的最大电流为30A，下列说法正确的是（　　） A．该电路允许接入用电器总功率不应高于8800W B．电路中开关与白炽灯是串联的，各插座是并联的，且开关必须接在零线上 C．若闭合开关，灯泡不亮，用试电笔测c点氖管发光，可能是进户线零线断路 D．若让标有“220V 1000W”的空调单独正常工作3min，电能表指示灯闪烁300次 5．某家庭电路电压为220 V，干路允许通过的最大电流为20 A。求该家庭电路允许接入的用电器最大总功率。 6．某家庭计划接入以下用电器： 用电器 数量 额定功率 照明灯 8盏 20 W/盏 电视机 1台 150 W 电冰箱 1台 200 W 洗衣机 1台 500 W 空调 1台 1200 W （1）这些用电器同时工作时的总功率是多少？ （2）家庭电路电压为220 V，干路电流约为多少？ （3）若家中还有一台1500 W的电热水器，它与上述用电器同时工作时，干路电流约为多少？ 支路划分、插座与照明回路设计知识点3 7．请完成下列填空。 （1）家庭电路设计时，一般将______支路和______支路分开设置，以便分别控制和保护。 （2）厨房、卫生间等潮湿场所的插座应选用______插座，并采取防潮措施。 （3）空调、电热水器等大功率用电器宜采用______支路供电，避免与其他用电器共用一个插座。 （4）插座的数量和位置应根据家具布置和用电需求确定，插座不宜安装过低，以免______。 8． 某家庭设计中，照明支路装有一只额定电流为6 A的空气开关，插座支路装有一只额定电流为16 A的空气开关。请回答： （1）照明支路和插座支路为什么分别设置空气开关？ （2）若照明支路发生短路，插座支路是否一定会断电？为什么？ 9．判断下列说法是否正确。 （1）厨房插座和卧室插座必须接在同一支路上。（ ） （2）大功率用电器宜使用独立支路。（ ） （3）照明支路和插座支路分开后，就不需要总开关了。（ ） （4）插座应远离水源和潮湿地面。（ ） 导线、空气开关与保护装置的选择知识点4 11．请完成下列填空。 （1）选择导线时，应使导线的安全载流量______（选填“大于”或“小于”）该支路可能出现的最大电流。 （2）空气开关的额定电流应______（选填“大于”或“小于”）该支路正常工作电流，同时______（选填“大于”或“小于”）导线允许通过的最大电流。 （3）有金属外壳的用电器应使用______孔插座，使金属外壳______。 （4）家庭电路中安装漏电保护器，可以在发生______时迅速切断电路，保护人身安全。 12．某同学家正在进行新房装修，他设计了如图所示的电路，和是单刀双掷开关。关于家庭安全用电，下列说法正确的是（　　） A．若熔断器的熔丝熔断了，可以用铜丝代替 B．端应该接零线，端接火线 C．三孔插头中长的那个插头接地线 D．生活电路电压只有，属于低压，对人体是安全的 13．某同学设计家庭电路时，将照明支路的空气开关额定电流选为 32 A，而该支路导线允许最大电流只有 16 A。请分析这种设计是否合理，并说明理由。 安全规范、节能与设计说明知识点5 14．请完成下列填空。 （1）家庭电路设计说明中，应写明各支路的______、导线规格、空气开关规格以及______措施。 （2）从节能角度，照明宜选用______灯，并做到人走灯灭。 （3）大功率用电器应避免长时间______使用，以减小干路电流和导线发热。 （4）设计图纸中应标明插座、开关、灯具的______和______，便于施工和检修。 15．小明为家庭电路设计写了如下说明：“照明支路和插座支路共用一只空气开关；所有插座均使用两孔插座；空调与照明灯接在同一支路。”请指出其中的不合理之处，并提出改正建议。 16．如图所示是大伟家装修结束后冰箱接入电路的情形。下列说法中正确的是（     ） A．冰箱既可以用两孔插座也可以用三孔插座 B．冰箱着火时要先切断电源 C．可以用湿手去拔冰箱插头 D．用试电笔检查地线插孔时氖管发光 17．下列关于家庭电路和安全用电原则的说法正确的是（　　 ） A．家庭电路中空气开关跳闸一定是由于电路的总功率过大 B．在安装家庭电路时，开关可以安装在零线上 C．使用试电笔时要用手接触笔尾金属体 D．在雷雨天时我们应尽快躲到大树底下避雨 18．材料科学的发展正在影响着我们的生活，下列说法正确的是（　　） A．利用铅锑合金做保险丝，是因为这种合金的熔点较高 B．压路机的大铁轮一般用钢铁制成，是因为其密度较小 C．保温墙内铺设泡沫塑料，是因为泡沫塑料的导热性好 D．利用超导体材料可以制成性能优良的输电线 19．在综合实践活动中，小明了解了许多关于安全用电的知识，下列说法正确的是（　　） A．低于220V的电压对人体都是安全的 B．使用验电笔检查电路时，手不能触碰到笔尾金属体 C．电路中保险丝烧断后可以用细铜线代替 D．家庭电路中电流过大导致空气开关跳闸，原因是电路短路或总功率过大 20．图中所示家庭电路，在未装保险丝之前，先把灯泡接在装保险盒的两个接线柱上，当只闭合时，和发光都偏暗；当只闭合时，正常发光不发光；当只闭合时，和均不发光．则下列判断正确的是（四只灯泡的额定电压均为）（　　） A．去掉后装上保险丝，闭合所有开关后，三个灯泡都能正常发光 B．灯泡、灯泡、灯泡所在的三条支路都有电路故障 C．灯泡所在的支路正常，灯泡所在的支路短路 D．灯泡所在的支路正常，灯泡所在的支路断路 21．小阳给自家院子设计了一种照明电路，用两个延时开关控制一盏灯。夜晚回家时先闭合院门处的延时开关，照明灯亮，进屋后院门处的延时开关自动断开，照明灯灭；夜晚出门时先闭合家门处的延时开关，照明灯亮，出院子后家门处的延时开关自动断开，照明灯灭。下列电路图中，既符合上述设计，又符合安全用电要求的是（　　） A．B．C．D． 22．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 23．小明发现楼梯灯不亮，运用所学知识检查电路问题，楼梯灯电路如图所示。他闭合开关后，用试电笔分别检测接触三处，氖管均发光；接触处，氖管不发光，故障可能是（    ） A．灯丝断了 B．灯短路了 C．开关处短路 D．间断路 24．小明同学为了探究家庭电路中电流过大的原因，做了如下实验。他用若干个“12V 6W”的灯泡作为用电器，12V的铅蓄电池代替家庭照明电路的电源，电源的正极代替相线。在正极与用电器之间接入一段保险丝，在负极与用电器之间接入一个电流表（如图所示）。 (1)小明实验时用12V的铅蓄电池代替家庭照明电路的电源的好处：________。 (2)小明依次在电路中接入几个小灯泡，当接入两个小灯泡时，电路可以平稳地工作，此时电流表的示数为________A。当他再接入一个小灯泡时，发现保险丝熔断，此时电路中的电流变成________A。该实验可以验证电路中电流过大的原因是________。 (3)小明只让一个小灯泡工作，在C、D两点间接入一段导线，他发现保险丝会马上________。该实验可以验证电路中电流过大的原因是________。 25．小康同学利用家庭实验室中的器材，设计了一个可调节功率的简易“电饭锅”，如图所示，电源电压为6V，电阻丝，，a、b是两个触点。闭合开关S、当开关接通触点______时，“电饭锅”的功率更大。将接入电路工作3min产生的热量是______J。 26．智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术，将家居生活相关的设备集成起来，构建可集中管理、智能控制的住宅设施管理系统，从而提升家居的安全性、便利性、舒适性，并实现环保节能的居住环境。 (1)如图为小明同学家的家庭电路简化图。在虚线框①②处安装设备正确顺序是________。 A．总开关（含保险装置）、电能表 B．电能表、总开关（含保险装置） (2)家庭电路中进户线的末端部分甲和乙可以________。 A．连入到邻居家电路 B．连在一个插座上 C．连在一个开关上 D．直接连到一起 (3)某天晚上小明妈妈在家里做饭时，抽油烟机和照明灯同时工作，将一个电水壶的插头插入图中三孔插座，闭合开关后，电水壶不工作，抽油烟机停止工作，照明灯仍然发光。小明分析是电水壶内部发生了短路，你认为小明的分析是________（选填“正确”或“错误”）的。小明拔下电水壶的插头，用测电笔分别测试插座的左孔和右孔，测电笔氖管均发光，则故障为________。 A．进户中性线断路       B．CE间断路       C．BD间断路      D．DF间断路 (4)小明了解到，根据安全用电要求，住户家里除了要安装防止电流过大的空气开关外，还必须安装漏电保护器。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，漏电保护器迅速自动切断电路。如图所示，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________。 A B 27．跨学科实践：为家庭电路做设计 【项目提出】 每个家庭用电情况是不一样的，现在给你一个独立的房间，请你根据自己的需求设计一个简单的电路方案。 【项目分析】 （1）分析自己的用电需求 （2）合理规划设计室内的配电分支回路 （3）选择配电器材的型号 【项目实施】 （1）分析自己的用电需求，列举在下表中。 用电器 额定功率P/W 数量 照明灯 15 1 空调 1000 1 空气净化器 85 1 请计算该房间用电总功率为_______W，总电流为_______A。 （2）合理规划配电分支回路，设计电路示意图如下： （3）选择配电器材的型号 ①你认为选择导线时，除了从安全角度考虑导线的粗细外，还需要考虑什么因素？________（写出一个合理因素即可） ②当电路中的电流过大时，空气开关会自动切断电路，起到保护作用。而空气开关的选择需要匹配回路负载和导线，保证用电器、导线都能正常使用。考虑到空调功率较大且用电时间长，将空调插座单独形成回路，由专用的空气开关控制电路通断。国家规定1000W空调配线为铜芯导线，安全载流量是28A（指导线安全范围内的最大电流是28A）。因此所选空气开关的额定电流需要_______28A。（选填“大于”“等于”或“小于”） 【项目拓展】 （1）电能是生产生活中所需要的重要能源，我们要从身边的点点滴滴做起，注意节约用电。请根据你的日常用电情况提出一条节约用电的建议：________。 （2）如图所示的电路示意图，这些用电器同时工作时，会造成空气开关跳闸的情况，分析原因是用电器_______。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 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 家庭电路设计的基本原则与组成知识点1 1．（1）额定功率；功率（2）电能表；保险装置（或空气开关）（3）并；并（4）安全；节能（或实用） 2． B 3．（1）√；（2）×；（3）×；（4）√ 用电器总功率与干路电流估算`知识点2 4．C 5．4400 W 6．（1）2210 W；（2）约 10.05 A；（3）约 16.86 A 支路划分、插座与照明回路设计知识点3 7．（1）照明；插座 （2）带保护门（或防溅） （3）独立（4）受潮或进水 8．（1）分路保护，某一支路故障时不影响其他支路，便于检修；（2）不一定。各支路并联，照明支路短路时，照明支路的空气开关跳闸，插座支路仍可能正常供电 9．（1）×；（2）√；（3）×；（4）√ 导线、空气开关与保护装置的选择知识点4 11．（1）大于 （2）大于；小于 （3）三；接地 （4）漏电 12．C 13．不合理。空气开关额定电流 32 A大于导线允许最大电流 16 A，当导线已经过载发热时，空气开关仍可能不跳闸，起不到保护导线的作用。 安全规范、节能与设计说明知识点5 14．（1）用途（或负荷）；安全保护 （2）LED（或节能） （3）同时 （4）位置；数量 15．不合理之处：①照明和插座未分路保护；②有金属外壳用电器不应使用两孔插座；③空调宜独立支路。改正建议：照明支路和插座支路分别设置空气开关；金属外壳用电器使用三孔插座并接地；空调采用独立支路供电。 16．B 17．C 18．D 19．D 20．C 21．D 22．D 23．D 24．(1)12V小于36V，是对人体安全的电压，比家庭照明电路的电源更安全 (2)1 0 用电器的总功率过大 (3)熔断 发生短路 25．a 648 26．(1)B (2)B (3)错误 C (4)A 27．1100 5 导线的材料 小于 减少用电器待机时间，随手关灯等 总功率过大 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $