19.3 跨学科实践：为家庭电路做设计（讲义）物理新教材人教版九年级全一册

第十九章 生活用电 第3节 跨学科实践：为家庭电路做设计 课标要点 1. 经历“调查用电需求→规划配电分支回路→选择导线与保护装置→展示评估方案”的完整设计过程，将家庭电路组成、安全用电原则、欧姆定律与电功率知识综合运用于真实情境。 2. 会根据用电器铭牌信息梳理功率需求，用 P=UI估算各分支回路的总功率与最大工作电流。 3. 知道配电分支回路的基本划分原则：照明、插座、大功率用电器宜分路设置；理解“大功率或长时间使用的电器（如空调、电热水器）应设独立分支回路”的安全意义。 4. 能根据支路电流选择匹配的导线横截面积和断路器额定电流，理解导线并非“越粗越好”，需要兼顾安全、成本与安装条件。 5. 能对设计方案进行安全性与可行性自评和互评，识别过载、漏电、接线不规范等潜在隐患，形成“安全第一”的设计意识。 学习重难点 重点：分支回路的合理划分；根据支路总功率计算电流并匹配导线与断路器。 难点：理解“导线横截面积的选择需要综合权衡安全与经济”；在设计方案中同时落实开关接相线、插座接地、照明回路与插座回路保护装置差异化配置等安全规范。 知识点 家庭电路设计的基本流程与总体思路 1. 设计的起点与终点： 家庭电路设计不是从“画线”开始，而是从用电需求出发。首先调查家中主要用电器的功率和使用情况，明确“需要供多少电、供到哪里去”，再规划“怎样安全、经济地送过去”。 2. 设计流程（四个环节）： 环节 核心任务 ① 调查用电需求 记录主要用电器的额定功率、数量、使用位置和使用习惯 ② 规划分支回路 按功能和使用区域将用电器分组，确定照明、插座、大功率电器等分支回路 ③ 选择导线与保护装置 根据各回路的最大工作电流选择导线横截面积和断路器/漏电保护器规格 ④ 展示与评估 检查方案是否满足安全规范，比较不同方案的可行性与经济性 3. 总体设计原则： 安全优先、分路合理、容量匹配、留有裕量、兼顾成本。 特别提醒： 1、“先画线、后算功率”是颠倒的设计顺序。 正确的做法是先统计用电器的功率并估算总电流，再决定分几路、每路用多粗的导线。先随意布线再“凑”容量，容易造成某条支路过载而保护装置无法匹配。 2、“分支回路”不是“每个插座一路”。 分支回路是按功能或区域划分的供电分组，同一回路上可以有多个插座或灯具并联。回路划分过细会增加配电箱体积和成本，过粗则失去分路保护的意义。 随学随练 1．小红同学在跨学科实践“为家庭电路做设计”活动中提出了多种想法，其中最合理的是（　　） A．干燥的客厅内，各插座内不需要连接保护线 B．为照明线路设计专线，并使用相对较粗的导线 C．客厅中大功率柜式空调单独配备漏电保护器 D．电热水器所在专线使用规格为“2A”的空气开关 2．为家庭电路做设计时，合理的流程顺序是（ ） ①规划分支回路 ②调查用电器功率 ③选择导线与断路器 ④评估方案 A. ②→①→③→④ B. ①→②→④→③ C. ③→②→①→④ D. ②→③→①→④ 3．在“为家庭电路做设计”的跨学科实践项目中，某实践小组的任务是为一间新书房设计电路。他们计划安装一盏照明灯、一台电脑和一个用于冬天取暖的电暖器。 (1)这些用电器在电路中应采用___________方式连接。 (2)经查阅说明书，电暖器的额定功率为2000W，电脑的额定功率为，照明灯的额定功率为。若它们同时正常工作，则总功率为___________。为该书房支路配备的空气开关的额定电流是20A，书房所在支路的电压为。请你通过计算判断：该支路___________（选填“能”或“不能”）安全承载这三个用电器同时工作。 知识点 用电需求调查与分支回路规划 1. 用电需求调查的关键信息： 阅读用电器铭牌或说明书，记录额定功率和数量。同一回路上的用电器功率之和，决定了该回路的最大负载。对于可能同时使用的用电器，应按同时工作的情形估算该回路的总功率；对于不会同时使用的用电器，可以按实际情况合理折算，但设计时应留有裕量。 2. 分支回路的基本划分方式： 回路类型 典型负载 划分理由 照明回路 各房间灯具 功率相对稳定，故障影响范围可控，便于单独检修 插座回路（可分区域） 客厅、卧室、厨房等的一般插座 按区域分路，避免一处故障导致全屋插座失电 大功率电器独立回路 空调、电热水器、即热式热水器等 功率大、工作电流大，独立回路便于选用匹配的导线和保护装置，也避免与一般插座互相影响 3. 独立回路的判断依据： 大功率用电器，或虽然功率不大但长时间连续运行的用电器（如部分电热水设备），建议设置独立分支回路。这样做的核心目的是：把大电流限制在独立的线路上，使导线截面、断路器额定电流可以单独匹配，也防止该电器故障时波及照明和其他插座回路。 4. 回路规划的安全校验思路： 规划完成后，必须对每条回路做一次“容量校验”：该回路所有可能同时工作的用电器总功率 P总​ → 最大工作电流 I=P总/U（家庭电压 U=220 V）→ 判断该电流是否在导线安全载流量和断路器额定电流范围之内。 特别提醒： 1、把“不同时使用”当作“永远不会同时使用”。 设计中可以按实际使用习惯做合理折算，但插座回路上的用电器组合具有不确定性，容量估算应留有裕量，不能按“恰好够用”来选线。 2、把冰箱、路由器等小功率持续运行设备与大功率设备简单归入同一普通插座回路。 这些设备虽然功率不大，但长期通电，且断电可能带来不便或损失。在条件允许时，可为其安排相对独立的回路或至少与频繁插拔的大功率设备分开，避免因其他电器过载跳闸而连带断电。 随学随练 1．某家庭装修时计划设置以下回路，其中最需要单独设置分支回路的是（ ） A. 客厅的台灯和落地灯 B. 卧室的手机充电器 C. 额定功率为 3000 W的储水式电热水器 D. 卫生间的照明灯 2．在“为家庭电路做设计”实践活动的项目分析中，下列建议既遵循安全用电原则又兼顾节约理念的是（ ） A．为了节省布线空间，只设计、布置相线和中性线 B．为了节约成本，大功率用电器不设计独立分支回路 C．为了安全，厨房里设计多个五孔插座，但要错峰使用 D．小夜灯等长期待机使用的插座不需要设计独立开关 3．在跨学科实践活动中，小明为新家做电路设计：下图是他设计的某插座分支回路设计示意图，关于电路的设计，下列说法正确的是（　 　） A．设计电路时，需要先调查家庭用电需求 B．配电箱中中性线和相线之间的电压为380V C．漏电保护器主要预防电流过大使人触电 D．为节约导线，卫生间和厨房插座可都接在图中电线上 知识点 导线选择与保护装置的匹配 1. 导线横截面积的选择逻辑： 导线横截面积越大，长时间通电时允许通过的最大安全电流（安全载流量）越大。因此，总功率大、工作电流大的分支回路，应选择横截面积较大的导线。 2. 导线并非“越粗越好”： 横截面积增大，铜材用量和成本随之上升，导线变粗还会增加穿管难度和配电箱内的接线空间需求。设计中应在满足安全载流量的前提下，选择经济合理的规格，而不是无条件选最粗的线。 3. 断路器与漏电保护器的配置原则： 回路类型 保护装置配置要点 照明回路 一般采用空气开关（过载与短路保护） 插座回路 应配置漏电保护器，在发生漏电时迅速切断电路，保护人身安全 大功率电器回路 根据设备特性配置匹配的空气开关或漏电保护器，额定电流与导线载流量、设备工作电流协调 4. “三级匹配”原则： 一条安全的分支回路，应当满足：导线安全载流量 ≥ 断路器额定电流 ≥ 该回路最大工作电流。三者不能脱节——导线过细而断路器过大，过载时导线已经过热而断路器尚未动作；断路器过小而回路正常电流较大，则会频繁误跳闸。 特别提醒： 1、 “导线越粗越安全”的片面理解。 粗导线本身载流能力更强，但如果不与断路器规格、接线端子尺寸匹配，粗导线接入小规格断路器或小端子反而可能造成接触不良，形成新的发热点。安全来自“匹配”，不是来自“单方面加粗”。 2、照明回路和插座回路保护装置混用。 照明回路通常用空气开关即可；插座回路直接面向人身操作，应使用漏电保护器。把插座回路仅用普通空气开关保护，漏电时不能可靠切断，存在人身安全隐患。 3、只算总功率，不校验导线载流量。 回路总功率算对了，但如果导线选细了，正常工作时导线已经过载发热，断路器却可能仍在额定范围内不跳闸，形成持续隐患。 随学随练 1．某插座分支回路上计划接入的用电器总功率约为 2200 W，家庭电压为 220 V。查表可知：1.5 mm2铜芯线安全载流量约 18 A，2.5 mm2 约 26 A。下列说法正确的是（ ） A. 该回路最大工作电流约为10 A，选用1.5 mm2 导线并匹配16 A 空气开关即可，无需漏电保护 B. 该回路最大工作电流约为10 A，导线可选1.5 mm2，但插座回路应配置漏电保护器 C. 为保证绝对安全，应选用尽可能粗的导线，断路器也越大越好 D. 回路总功率为2200 W，与导线选择无关 2．某中学开展了“安全用电，警钟长鸣”系列教育活动。在一次关于家庭用电的“对”与“错”抢答比赛中，提出以下说法，其中“对”的是（      ） A．假如人的一只手接触中性线，另一只手接触保护线，会发生触电 B．熔断器中的保险丝熔断后，可使用铜丝代替，保证电路正常工作 C．从安全用电角度考虑，控制电灯的开关要连接在相线和电灯之间 D．设计各条分支回路时，总功率大的分支回路要选择细一些的导线 3．学校要在教室加装两台壁挂式空调，实践小组的同学参与了线路的设计与安装。 (1)设计电路。为了达到较好的效果，空调需要安装在前后墙壁上。同学们设计的两种电路布局如图甲、乙所示，其中 、 是带开关的三孔插座。你认为图____________的设计更合理，理由是____________；图丙是 处带开关的插座的放大图，请用笔画线表示导线完成电路连接_________。 (2)选择导线。查找资料了解铜芯导线在常温下的安全载流量（长时间通电时的最大安全电流）如下表所示。已知每台空调工作时最大输入功率为，家庭电路电压为，则每台空调线路至少应选择横截面积为____________的铜芯导线。 导线横截面积 1.5 2.5 4 6 10 安全载流量 14 28 37 47 68 (3)架设线路。将导线穿入线管，根据线路设计进行架设。你认为制作线管的材料应具有什么特点？（写出两条即可） (4)实践安装。安装开关时，先用剥线钳将导线连接处的绝缘皮剥除，再将线头接入开关，以下压线方式规范的是（      ） A． B． C． D． 知识点 设计方案的展示、评估与故障校验思路 1. 方案自评与互评的检查清单： ① 分支回路划分是否覆盖了全部用电需求，大功率设备是否独立回路？ ② 每条回路的电流估算是否合理，导线载流量是否满足？ ③ 断路器/漏电保护器的额定电流是否与导线和负载匹配？ ④ 开关是否接在相线上，三孔插座是否“左零右火上接地”？ ⑤ 方案是否考虑了成本、施工可行性和后期检修的便利性？ 2. 用“校验灯”检验回路故障的设计思路： 在完成设计或排查故障时，可以把校验灯（如“220 V”灯泡）临时接在熔断器或断路器位置。根据校验灯的现象判断支路状态：校验灯正常发光，说明该支路存在短路（220 V220 V 全部加在校验灯上）；校验灯发光暗淡，说明支路正常（校验灯与用电器串联分压）；校验灯不发光，说明该支路断路。。 特别提醒： 校验灯“正常发光 = 短路”这一对应关系不能记反。 正常发光说明校验灯两端电压接近 220 V，意味着支路中几乎没有其他负载与之分压，即存在短路路径。如果记成“正常发光说明正常”，会在故障判断中得出完全相反的结论。 随学随练 1． 在检验某插座分支回路时，将校验灯接在熔断器位置，闭合该回路开关后校验灯正常发光，而该回路上的用电器均不工作。最可能的原因是（ ） A. 该回路断路 B. 该回路正常 C. 该回路短路 D. 校验灯损坏 2．如图所示的家庭照明电路，闭合开关S1、S2后，灯泡L1不亮，L2亮，下列分析正确的是（    ） A．一定是灯泡L1短路 B．一定是灯泡L1断路 C．若用测电笔检测A、B点都能发光可能是B点和零线之间断路 D．若用测电笔检测A、B点都能发光可能是B点和零线之间短路 3．如图，将吹风机的插头插入插座，闭合它的开关，吹风机不工作：闭合灯泡开关，灯泡发光。保持灯泡开关闭合，拔出插头，用试电笔分别接触插座的B、C两孔，发现接触B时氖管不发光，接触C时发光。若电路中只有一处故障，则故障可能是（     ） A．插座短路 B．AB间电路断路 C．CD间电路断路 D．保险丝熔断 题型 分支回路划分与导线、断路器的匹配选择 解题四步法： ①归组：按照明、普通插座、大功率电器将用电器分组，大功率或长时间运行设备优先考虑独立回路。 ②算电流：对每条回路，用 I=P总/U（U=220 V）估算最大工作电流。 ③选导线：根据电流选择安全载流量不小于该电流的导线横截面积；同时考虑成本与施工可行性，不盲目选最粗。 ④配保护：使断路器额定电流与导线载流量、回路工作电流协调；插座回路配置漏电保护器，照明回路用空气开关。 ⚠️ 高频陷阱： ① 只算“正在使用的功率”，忽略回路可能同时接入的全部负载。插座回路的负载具有不确定性，应按设计容量估算。 ② 导线选粗了，断路器仍按小电流选。导线载流量、断路器额定电流、回路工作电流三者必须形成合理的匹配链条。 ③ 把“独立回路”理解为“单独一个插座”。独立回路的核心是使大功率设备拥有独立的线路和保护，而不是每个插座单独一路。 活学活用 1．如图所示，将多个用电器插在同一个插排上同时使用， 过大会造成家庭电路中的电流过大，此时 （填“空气开关”或“漏电保护器”）会自动切断电路，起到保护作用。 2．如图甲所示，虽然设计的是五孔插座，但就是不能同时使用。这是一种安全设计，为了避免因电路保护装置不够、用户安全用电意识不强而造成事故。这样能有效防止插座接入用电器的总功率 。如图乙是电工师傅包里的奇葩插头，据说关键时能保命。把它插入插座后家庭电路被 ，能引起 （选填“空气开关”或“漏电保护器”）立刻“跳闸”。 3．某家庭计划为厨房设置一条专用插座回路，拟接入电饭锅（800 W）、微波炉（1000 W）、电水壶（1500 W），三者可能同时工作。已知 1.5 mm2 铜芯线安全载流量约 18 A，2.5 mm2 约 26 A，4 mm2约 32 A。 （1）该回路最大工作电流约为多少？ （2）应至少选择哪种规格的导线？该回路应配置何种保护装置？ 题型 设计方案的安全校验与故障现象判断 解题三步法： ①查规范： 逐项检查开关是否接相线、三孔插座是否接地、照明与插座回路的保护装置是否按类型配置。 ②查匹配： 核对“导线载流量 ≥ 断路器额定电流 ≥ 回路最大工作电流”是否成立。 ③用校验灯现象反推： 正常发光→短路；暗红→正常；不亮→断路。将现象与回路状态对应，锁定设计或施工中的问题。 ⚠️ 高频陷阱： ① 校验灯现象与故障类型记反。必须牢记“正常发光 = 短路，暗红 = 正常，不亮 = 断路”。 ② 只检查“能不能通电”，不检查安全规范。一个回路即使能让用电器工作，如果开关接在中性线上、插座未接地、插座回路没有漏电保护，仍然是不合格的设计。 ③ 忽略“匹配”而只看单项参数。导线够粗、断路器够大，但两者不匹配，仍然存在保护死区。 活学活用 4．“安全用电无小事、时时刻刻要牢记”，下列做法符合安全用电原则的是（　　） A．用测电笔辨别火线和零线时，手接触笔尖金属体 B．洗衣机、电冰箱必须接入三孔插座中使用 C．发现有人触电时，立即用手将触电者拉开 D．家里的空气开关跳闸，立即合上开关恢复供电 5．如图甲，灯泡L标有“220 V  100 W”字样，闭合开关后，发现灯泡不亮，小明和爸爸先后对电路进行了检测：小明找来一只标有“220 V  25 W”的白炽灯作为检验灯替换熔断器（如图乙），闭合开关发现两盏灯均不亮，则故障是_________（选填“断路”或“短路”）：接着小明爸爸找来试电笔，用试电笔测试A、B、C、D四处时，发现只有B处氖管不发光，则进一步得出故障具体情况是_________。 6．李明接完如图甲所示的电路，闭合开关后发现无论怎样改变滑动变阻器滑片的位置，小灯泡都不亮。他想到了电工师傅在检查电路时所用的“查障器”，如图乙所示，利用它可以检查家庭电路中出现的故障。 (1)李明把塑料尺、金属回形针、铅笔芯、橡皮擦分别接在“查障器”的a、b两端，当接入________或________时，小灯泡会发光。 (2)李明把“查障器”的a、b端分别接入图甲电路的不同位置，得到下表所示的实验结果。 连接位置 小灯泡两端 滑动变阻器两端 电流表两端 开关两端（断开） “查障器”小灯泡的发光情况 不亮 亮 亮 不亮 由上述结果可判断电路的故障可能是________。 (3)李明想用“查障器”检查家中用电器的接地情况。他首先断开家庭电路的总开关，把要检查的用电器的插头插入三孔插座，再把a端接在用电器的金属外壳上，b端接在保护线上，灯亮则表示金属外壳接地良好。依你判断，这种方案________（选填“可行”或“不可行”）。 基础通关 1．如图是常用的插线板，闭合开关，指示灯发光，且插孔可以提供工作电压，下列说法正确的是（　　） A．图中A与B之间的电压是220V，C与地线相连 B．为了提高插线板的利用率，插线板上可以尽可能多地接入大功率用电器 C．若指示灯断路不能发光，则插孔不能提供工作电压 D．若A、B两孔发生短路，则其它插孔仍可提供工作电压 2．学习家庭电路相关知识后，小浩对设计的如图所示家庭电路及其使用的下列认识，正确的是（　　） A．图中两盏灯泡与其对应控制开关的连接都是正确的 B．电冰箱的插头地线插脚脱落，仍可插入插座P长期使用 C．如果灯泡L2不能正常工作，则插座Q也一定不能正常工作 D．断开开关S2，正确使用验电笔检查灯泡L2两端接线柱，氖管都不会发光 3．列关于日常生活中的电学知识错误的是（     ） A．在户外如遇雷雨可以进入车厢内躲避且不能触碰金属部件 B．家用保险丝烧断时不可以用铜线临时替代 C．为避免频繁跳闸，家里总空气开关的选择是额定电流越大越好 D．有金属外壳的用电器应当使用三脚插头和插座 4．如图所示的插座能够显示插在它上面的用电器功率的大小。一个电热水壶的铭牌上标明额定电压220V，额定功率1200W，容积1.5L。将其插到该插座上工作时，显示其功率为1168.0W。该数值明显小于1200W，原因可能是（　　） A．壶中装水少于1.5L B．电热水壶通电时间较短 C．水壶两端实际电压小于220V D．水壶工作的实际电流大于额定电流 5．装修工人要在家庭电路中各接入一个三孔插座和一个两孔插座，且它们各有一个能控制其通断的开关。要求接入两个插座的用电器可以同时工作且互不影响，下列电路设计正确的是（　　） A B C D 6．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（40）A”的字样，他家正在使用的所有用电器总功率为6kW，其中电饭煲的功率为1.5kW，饭煮熟后，他将这个电饭煲插头从插座中拔出，再将功率为1kW的电热水壶插头接入插座中，其它用电器仍正常工作，闭合电热水壶上的开关，空气开关跳闸。空气开关跳闸的原因可能是（　　） A．照明灯的开关接在了零线与灯泡之间 B．用电器的总功率过大 C．电热水壶的内部电路短路 D．接入电热水壶的插座短路 7．房间内的一盏台灯发生故障，不能发光，而房间内其它用电器都能正常工作，则发生故障的原因，不可能的是（　　） A．灯泡灯丝断了 B．开关接触不良 C．插座处，接线脱落 D．进入台灯的两根导线发生短路 8．下列对生产、生活中涉及到的物理知识解释错误的是（     ） A．锅炉水位计显示炉内水位——连通器原理 B．保险丝保护电路——电流的热效应 C．火箭用液态氢作燃料——液态氢的热值大 D．盘山公路蜿蜒曲折——斜面可以省功 9．在家庭电路中电流过大时，保险丝因为发热比周围导线明显，会熔断从而切断电路。根据表中所提供的数据，可以确定适宜制作保险丝的是（　 　） 金属 铅 铜 铁 钨 长1m，横截面积1mm2的导线在20℃时的电阻/Ω 0.206 0.017 0.096 0.053 在标准大气压的熔点/℃ 328 1083 1535 3410 A．铅 B．铜 C．铁 D．钨 10．如图所示是现在一般标准住宅户内配电系统方框图，其中导线a、b为进户线，下列说法正确的是（　　） A．进户线b是火线 B．方框1内是电能表，方框2内是空气开关 C．人触摸导线c的破损处，空气开关会跳闸 D．把电热水壶插头刚插入三孔插座时，空气开关跳闸，原因一定是电热水壶内部发生短路 11．“安全用电，从我做起”。图是已接入家庭电路中的一个插线板。插线板上标记A的插孔，应与家庭电路的 线相连。将台灯的插头插入插线板，闭合开关时，家里的空气开关跳闸了，原因可能是电路出现了 （填“短路”“断路”或“过载”）现象。 12．我国家庭电路的电压为 V；用试电笔辨别火线和零线时，氖管发光，说明试电笔与 相连，此时，试电笔与人体之间的连接方式是 联；保险丝能避免由于总功率过大或 原因，而使电流过大产生的危险，保险丝应选用熔点 的材料做成；有金属外壳的用电器要使用三孔插座（如图），用于接地的导线应该接在插座的 孔（填字母）。 素养提升 13．如图为某同学家户内配电系统部分方框图。下列说法正确的是（    ） A．如果电路连接符合安全用电原则，入户线①是火线 B．空调处空气开关跳闸，可能是空调短路 C．在插座处插入电饭锅，漏电保护器跳闸切断电路，可能是电饭锅的功率太大 D．空调和插座处用电器正常工作，而灯泡不能工作，可能是灯泡短路 14．如图为一条刚装好的民用照明电路，在未装保险丝之前，先将规格为“220V 40W” 的  白炽灯L0接在火线要装保险丝的两个接线柱上，当只闭合S1 时，L0和 L1都呈暗红色；当只闭合S2 时， L0不亮；当只闭合S3时， L0正常发光。下列判断正确的是（　　 ） A．L1 所在支路短路 B．L3所在支路正常 C．L2所在支路短路 D．L3所在支路短路 15．如图所示的电路中，正常发光的三盏灯中突然有两盏灯L2、L3熄灭，经查保险丝完好，在插座没有插入任何用电器的情况下，用试电笔试探插座的两孔，氖管均发光。则故障原因是（　　） A．一定是零线BC之间断了 B．一定是零线AB之间断了 C．一定是插座发生短路了 D．一定是零线CD之间断了 16．安装前，电工师傅设计了如图所示的家庭电路，其中方框1、2、3、4内的元件未知，下列填写正确的是（　　） A．电能表 开关  灯  插座 B．电能表  插座  开关  灯 C．保险盒  开关  灯  插座 D．保险盒  插座  灯  开关 17．图甲为三孔插座的面板，图乙为其接入家庭电路的示意图，据图指示可知（     ） A．a、b、c依次为地线、零线和火线 B．a、b两线间的电压为220V C．与指示灯串联的是一个低电阻 D．闭合开关后若指示灯不亮，则插座不能正常工作 18．如图是规范连接的家庭电路的一部分，下列说法正确的是（　　） A．点所在的进户线是零线 B．点所在线与点所在线之间电压为 C．闭合开关，若间导线断路，灯泡不发光 D．若图中点断路，开关闭合时，用测电笔检测点时，氖管发光 19．按要求填空； (1)家庭电路中，电饭煲与空调是 连接的（选填“串联”或“并联”）； (2)如图所示的甲、乙两个电路中，开关闭合后，输电线因电流过大而燃烧起来，甲、乙两图产生电流过大的原因是不同的。请指出甲图电流过大的原因 。 20．照明电路中电灯突然熄灭，用试电笔测试a、b、c点，试电笔的氖管均发光，测试d点试电笔的氖管不发光，故障是 ；家庭电路中的空气开关是一种过载保护装置，下列会造成其自动跳闸的是 （选填序号：①开关中的两个线头相碰②双孔插座中的两个线头相碰③灯座两线相碰④插座接触不良⑤同时使用多个大功率用电器）。 21．小明用两个单刀双掷开关、一个LED灯和若干导线，设计一个楼梯灯电路，无论是楼上或楼下都可以任意开灯、灭灯，请你根据小明设计的意图，用笔画线代替导线完成如图所示的电路。 22．如图是小红设计的简单家庭电路示意图。 (1)★处的进户线是___________线，家里的电冰箱工作时应该选择插在___________（后一空填“三孔插座”或“两孔插座”）。 (2)设计中，下列元件接入位置错误的是___________。 A．电能表 B．插座 C．开关 (3)以下做法中，安全的是___________（不定项）。 A．用湿手插拔电器插头     B．使用破损、老化的电线 C．定期检查电路和电器 D．超负荷使用插座 E．遇触电事故，先断电再施救 23．家庭电路是最常见、最基本的实用电路。我国家庭电路的电压是 V，图是比较简单的家庭电路示意图。输电线进户后首先接到电能表上，电能表用来显示用电器所消耗的电能。某电能表上标有“10（20）A”的字样，可知接在这个电能表上的用电器工作时，总功率不能超过 W。总开关的后面是保险装置，现在新建居民楼中的保险装置一般使用空气开关，当电路中的 时，空气开关自动断开，切断电路。 迁移创新 24．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_______。 25．小丽同学家的卫生间将要改造，她利用学过的物理知识边思考、边探究。 （1）为防止扳动开关造成触电事故，她为家用浴霸（两个既可照明又可取暖的灯，其额定电压均为220V）设计了一个温度自动控制装置，如图甲所示。请将两灯连入电路中。 （2）洗澡时，涉及很多物理知识，小丽总结了一些物理知识，其中正确的是 A．热水器可以使用两孔插座，无需三孔插座 B．洗澡时，房间的玻璃镜面没有产生雾气，是因为镜面带有降温功能 C．搓背用的洗澡巾表面粗糙是为了增大弹性 D．浴室内的照明灯用玻璃罩密封，是避免液化的水膜导电，造成人体触电事故 （3）小丽准备购买一个草坪式浴室防滑垫，它是由柔软的PVC材料制成，其正面为仿草坪式设计，背面有许多小吸盘，如图乙所示，正面是通过增大接触面的粗糙程度增大脚与垫之间的摩擦力：背面则是利用 产生的较大压力来增大垫与地之间的摩擦力，两者并举从而达到理想的防滑效果。 （4）小丽想自制一个简易淋浴器，如图丙所示，其“混合器”其实就是一个可以调节横截面积大小的“三通”，当凉水从水龙头流经混合器时，热水会自动从热水壶中上升与凉水混合流到喷头洒出。热水会自动从热水壶中上升的原理是 。在热水和凉水的温度均保持不变的情况下，如果要使喷头喷出的水温升高，应如何调节“混合器” 。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十九章 生活用电 第3节 跨学科实践：为家庭电路做设计 课标要点 1. 经历“调查用电需求→规划配电分支回路→选择导线与保护装置→展示评估方案”的完整设计过程，将家庭电路组成、安全用电原则、欧姆定律与电功率知识综合运用于真实情境。 2. 会根据用电器铭牌信息梳理功率需求，用 P=UI估算各分支回路的总功率与最大工作电流。 3. 知道配电分支回路的基本划分原则：照明、插座、大功率用电器宜分路设置；理解“大功率或长时间使用的电器（如空调、电热水器）应设独立分支回路”的安全意义。 4. 能根据支路电流选择匹配的导线横截面积和断路器额定电流，理解导线并非“越粗越好”，需要兼顾安全、成本与安装条件。 5. 能对设计方案进行安全性与可行性自评和互评，识别过载、漏电、接线不规范等潜在隐患，形成“安全第一”的设计意识。 学习重难点 重点：分支回路的合理划分；根据支路总功率计算电流并匹配导线与断路器。 难点：理解“导线横截面积的选择需要综合权衡安全与经济”；在设计方案中同时落实开关接相线、插座接地、照明回路与插座回路保护装置差异化配置等安全规范。 知识点 家庭电路设计的基本流程与总体思路 1. 设计的起点与终点： 家庭电路设计不是从“画线”开始，而是从用电需求出发。首先调查家中主要用电器的功率和使用情况，明确“需要供多少电、供到哪里去”，再规划“怎样安全、经济地送过去”。 2. 设计流程（四个环节）： 环节 核心任务 ① 调查用电需求 记录主要用电器的额定功率、数量、使用位置和使用习惯 ② 规划分支回路 按功能和使用区域将用电器分组，确定照明、插座、大功率电器等分支回路 ③ 选择导线与保护装置 根据各回路的最大工作电流选择导线横截面积和断路器/漏电保护器规格 ④ 展示与评估 检查方案是否满足安全规范，比较不同方案的可行性与经济性 3. 总体设计原则： 安全优先、分路合理、容量匹配、留有裕量、兼顾成本。 特别提醒： 1、“先画线、后算功率”是颠倒的设计顺序。 正确的做法是先统计用电器的功率并估算总电流，再决定分几路、每路用多粗的导线。先随意布线再“凑”容量，容易造成某条支路过载而保护装置无法匹配。 2、“分支回路”不是“每个插座一路”。 分支回路是按功能或区域划分的供电分组，同一回路上可以有多个插座或灯具并联。回路划分过细会增加配电箱体积和成本，过粗则失去分路保护的意义。 随学随练 1．小红同学在跨学科实践“为家庭电路做设计”活动中提出了多种想法，其中最合理的是（　　） A．干燥的客厅内，各插座内不需要连接保护线 B．为照明线路设计专线，并使用相对较粗的导线 C．客厅中大功率柜式空调单独配备漏电保护器 D．电热水器所在专线使用规格为“2A”的空气开关 【答案】C 【详解】 A．插座需要连接保护线，使用用电器时可以将金属外壳接地，避免触电，故A不符合题意； B．照明线路的电流较小，没有必要为照明线路设计专线并使用相对较粗的导线，故B不符合题意； C．为客厅中大功率柜式空调单独配备漏电保护器，可以在人触电时切断电路，保护人身安全，故C符合题意； D．电热水器工作时的电流远远大于2A，电热水器所在专线使用规格为“”的空气开关是不合适的，故D不符合题意。 故选：C。 2．为家庭电路做设计时，合理的流程顺序是（ ） ①规划分支回路 ②调查用电器功率 ③选择导线与断路器 ④评估方案 A. ②→①→③→④ B. ①→②→④→③ C. ③→②→①→④ D. ②→③→①→④ 【答案】 A 【详解】 应先调查用电需求（②），在此基础上规划分支回路（①），再根据各回路电流选择导线与保护装置（③），最后对方案进行评估（④）。 故选：A。 3．在“为家庭电路做设计”的跨学科实践项目中，某实践小组的任务是为一间新书房设计电路。他们计划安装一盏照明灯、一台电脑和一个用于冬天取暖的电暖器。 (1)这些用电器在电路中应采用___________方式连接。 (2)经查阅说明书，电暖器的额定功率为2000W，电脑的额定功率为，照明灯的额定功率为。若它们同时正常工作，则总功率为___________。为该书房支路配备的空气开关的额定电流是20A，书房所在支路的电压为。请你通过计算判断：该支路___________（选填“能”或“不能”）安全承载这三个用电器同时工作。 【答案】(1)并联 (2) 2320 能 【详解】 （1）家庭电路中，用电器应采用并联方式连接，以确保各用电器独立工作互不影响。 （2）[1]三个用电器同时正常工作的总功率为 [2]当这三个用电器同时工作时，该支路的电流为 ， 因此该支路能安全承载这三个用电器同时工作。 知识点 用电需求调查与分支回路规划 1. 用电需求调查的关键信息： 阅读用电器铭牌或说明书，记录额定功率和数量。同一回路上的用电器功率之和，决定了该回路的最大负载。对于可能同时使用的用电器，应按同时工作的情形估算该回路的总功率；对于不会同时使用的用电器，可以按实际情况合理折算，但设计时应留有裕量。 2. 分支回路的基本划分方式： 回路类型 典型负载 划分理由 照明回路 各房间灯具 功率相对稳定，故障影响范围可控，便于单独检修 插座回路（可分区域） 客厅、卧室、厨房等的一般插座 按区域分路，避免一处故障导致全屋插座失电 大功率电器独立回路 空调、电热水器、即热式热水器等 功率大、工作电流大，独立回路便于选用匹配的导线和保护装置，也避免与一般插座互相影响 3. 独立回路的判断依据： 大功率用电器，或虽然功率不大但长时间连续运行的用电器（如部分电热水设备），建议设置独立分支回路。这样做的核心目的是：把大电流限制在独立的线路上，使导线截面、断路器额定电流可以单独匹配，也防止该电器故障时波及照明和其他插座回路。 4. 回路规划的安全校验思路： 规划完成后，必须对每条回路做一次“容量校验”：该回路所有可能同时工作的用电器总功率 P总​ → 最大工作电流 I=P总/U（家庭电压 U=220 V）→ 判断该电流是否在导线安全载流量和断路器额定电流范围之内。 特别提醒： 1、把“不同时使用”当作“永远不会同时使用”。 设计中可以按实际使用习惯做合理折算，但插座回路上的用电器组合具有不确定性，容量估算应留有裕量，不能按“恰好够用”来选线。 2、把冰箱、路由器等小功率持续运行设备与大功率设备简单归入同一普通插座回路。 这些设备虽然功率不大，但长期通电，且断电可能带来不便或损失。在条件允许时，可为其安排相对独立的回路或至少与频繁插拔的大功率设备分开，避免因其他电器过载跳闸而连带断电。 随学随练 1．某家庭装修时计划设置以下回路，其中最需要单独设置分支回路的是（ ） A. 客厅的台灯和落地灯 B. 卧室的手机充电器 C. 额定功率为 3000 W的储水式电热水器 D. 卫生间的照明灯 【答案】 C 【详解】 3000 W的电热水器工作电流约为 13.6 A，属于大功率、长时间运行的设备，应设置独立分支回路以便单独匹配导线和保护装置，并避免与一般回路互相影响。A、B、D功率小，通常可归入相应区域的照明或普通插座回路。 故选：C。 2．在“为家庭电路做设计”实践活动的项目分析中，下列建议既遵循安全用电原则又兼顾节约理念的是（ ） A．为了节省布线空间，只设计、布置相线和中性线 B．为了节约成本，大功率用电器不设计独立分支回路 C．为了安全，厨房里设计多个五孔插座，但要错峰使用 D．小夜灯等长期待机使用的插座不需要设计独立开关 【答案】C 【详解】 A．家庭电路必须布设地线，带金属外壳的用电器接地可防止漏电触电，省略地线不符合安全用电原则，故A错误； B．大功率用电器工作电流大，不设计独立分支回路会使干路电流过大，易引发火灾等安全事故，不符合安全用电原则，故B错误； C．厨房用电器较多，设计多个五孔插座符合使用和安全要求，错峰使用可避免总功率过大导致电流过载，既保障安全又避免了电能浪费，符合要求，故C正确； D．小夜灯等长期待机的电器，不设计独立开关会持续消耗电能，不符合节约理念，故D错误。 故选：C。 3．在跨学科实践活动中，小明为新家做电路设计：下图是他设计的某插座分支回路设计示意图，关于电路的设计，下列说法正确的是（　 　） A．设计电路时，需要先调查家庭用电需求 B．配电箱中中性线和相线之间的电压为380V C．漏电保护器主要预防电流过大使人触电 D．为节约导线，卫生间和厨房插座可都接在图中电线上 【答案】A 【详解】 A．设计家庭电路时，需要先调查家庭用电需求（比如电器功率、数量、分布等），才能合理规划电路负载和布线，故A正确； B．配电箱中中性线和相线之间的电压是220V，故B错误； C．漏电保护器的作用是当电路发生漏电时（比如人触电），迅速切断电源，预防电流过大的是空气开关或保险丝，故C错误； D．卫生间和厨房属于潮湿环境，且电器功率通常较大，需要单独的分支回路，不能共用一条插座回路，否则容易出现过载等安全隐患，故D错误。 故选：A。 知识点 导线选择与保护装置的匹配 1. 导线横截面积的选择逻辑： 导线横截面积越大，长时间通电时允许通过的最大安全电流（安全载流量）越大。因此，总功率大、工作电流大的分支回路，应选择横截面积较大的导线。 2. 导线并非“越粗越好”： 横截面积增大，铜材用量和成本随之上升，导线变粗还会增加穿管难度和配电箱内的接线空间需求。设计中应在满足安全载流量的前提下，选择经济合理的规格，而不是无条件选最粗的线。 3. 断路器与漏电保护器的配置原则： 回路类型 保护装置配置要点 照明回路 一般采用空气开关（过载与短路保护） 插座回路 应配置漏电保护器，在发生漏电时迅速切断电路，保护人身安全 大功率电器回路 根据设备特性配置匹配的空气开关或漏电保护器，额定电流与导线载流量、设备工作电流协调 4. “三级匹配”原则： 一条安全的分支回路，应当满足：导线安全载流量 ≥ 断路器额定电流 ≥ 该回路最大工作电流。三者不能脱节——导线过细而断路器过大，过载时导线已经过热而断路器尚未动作；断路器过小而回路正常电流较大，则会频繁误跳闸。 特别提醒： 1、 “导线越粗越安全”的片面理解。 粗导线本身载流能力更强，但如果不与断路器规格、接线端子尺寸匹配，粗导线接入小规格断路器或小端子反而可能造成接触不良，形成新的发热点。安全来自“匹配”，不是来自“单方面加粗”。 2、照明回路和插座回路保护装置混用。 照明回路通常用空气开关即可；插座回路直接面向人身操作，应使用漏电保护器。把插座回路仅用普通空气开关保护，漏电时不能可靠切断，存在人身安全隐患。 3、只算总功率，不校验导线载流量。 回路总功率算对了，但如果导线选细了，正常工作时导线已经过载发热，断路器却可能仍在额定范围内不跳闸，形成持续隐患。 随学随练 1．某插座分支回路上计划接入的用电器总功率约为 2200 W，家庭电压为 220 V。查表可知：1.5 mm2铜芯线安全载流量约 18 A，2.5 mm2 约 26 A。下列说法正确的是（ ） A. 该回路最大工作电流约为10 A，选用1.5 mm2 导线并匹配16 A 空气开关即可，无需漏电保护 B. 该回路最大工作电流约为10 A，导线可选1.5 mm2，但插座回路应配置漏电保护器 C. 为保证绝对安全，应选用尽可能粗的导线，断路器也越大越好 D. 回路总功率为2200 W，与导线选择无关 【答案】 B 【详解】 I=P/U=2200 W/220 V=10 A。1.5 mm2导线载流量 18 A>10 A，满足要求。但插座回路应配置漏电保护器，A错误，B正确。导线和断路器应匹配，并非越大越好，C错误。导线选择必须与回路电流匹配，D错误。 故选：B。 2．某中学开展了“安全用电，警钟长鸣”系列教育活动。在一次关于家庭用电的“对”与“错”抢答比赛中，提出以下说法，其中“对”的是（      ） A．假如人的一只手接触中性线，另一只手接触保护线，会发生触电 B．熔断器中的保险丝熔断后，可使用铜丝代替，保证电路正常工作 C．从安全用电角度考虑，控制电灯的开关要连接在相线和电灯之间 D．设计各条分支回路时，总功率大的分支回路要选择细一些的导线 【答案】C 【详解】 A．中性线和保护线之间几乎没有电压，当人一只手接触中性线、另一只手接触保护线时，人体中几乎无电流通过，不会发生触电，故A错误； B．保险丝熔断后千万不能用铜丝代替，因为铜的熔点很高，在电路中电流过大时，铜丝不能自动熔断，不能起到保护电路的作用，故B错误； C．控制电灯的开关连接在相线和电灯之间，断开开关时，电灯与相线断开连接，人接触电灯时不会触电，符合安全用电原则，故C正确； D．家庭电路电压，根据可知，总功率大的分支回路电流更大；根据焦耳定律，在相同时间内，导线越细电阻越大，产生的热量越多，易烧坏导线引发火灾，因此总功率大的分支回路应选更粗的导线，故D错误。 故选：C。 3．学校要在教室加装两台壁挂式空调，实践小组的同学参与了线路的设计与安装。 (1)设计电路。为了达到较好的效果，空调需要安装在前后墙壁上。同学们设计的两种电路布局如图甲、乙所示，其中 、 是带开关的三孔插座。你认为图____________的设计更合理，理由是____________；图丙是 处带开关的插座的放大图，请用笔画线表示导线完成电路连接_________。 (2)选择导线。查找资料了解铜芯导线在常温下的安全载流量（长时间通电时的最大安全电流）如下表所示。已知每台空调工作时最大输入功率为，家庭电路电压为，则每台空调线路至少应选择横截面积为____________的铜芯导线。 导线横截面积 1.5 2.5 4 6 10 安全载流量 14 28 37 47 68 (3)架设线路。将导线穿入线管，根据线路设计进行架设。你认为制作线管的材料应具有什么特点？（写出两条即可） (4)实践安装。安装开关时，先用剥线钳将导线连接处的绝缘皮剥除，再将线头接入开关，以下压线方式规范的是（      ） A． B． C． D． 【答案】(1) 甲 甲图中两个插座分别由各自的开关控制，乙图中一个开关同时控制两个插座，若乙图线路或一台空调故障，则两台都无法工作。 (2)2.5 (3)（1）绝缘性能好（防止漏电）；（2）阻燃/耐高温（防止过热起火）。(4)A 【详解】 （1）[1][2]甲图中，两个三孔插座各配一个开关，可以分别控制两台空调的通断，便于独立使用和维修，且发生短路等故障时不会相互影响。乙图中，一个总开关同时控制两个插座，若开关断开或线路故障，两台空调均无法工作，不够灵活、合理。 [3] 带开关的三孔插座连接时，必须遵守 “开关接火线” 的原则，确保开关断开后插座不带电，保障安全；三孔插座按“左零右火上接地”接线。 开关接在火线与插座之间，且火线接插座的右孔，零线接左孔，地线接上孔（三孔插座按“左零右火上接地”连接，开关串联在火线上）。详见下图。 （2）已知每台空调工作时最大输入功率为，家庭电路电压为，由得， 查表可知：横截面积 1.5 mm² 的导线安全载流量为 14A，小于 14.32A，不安全；横截面积 2.5 mm² 的导线安全载流量为 28A，大于 14.32A，符合要求。 因此至少选择 2.5 mm² 的铜芯导线。 （3）线管用于包裹导线，架设在墙体或地面，需要： （1）绝缘：避免导线破损后与墙体接触导致漏电； （2）阻燃：导线过载发热时，线管不易燃烧，防止火灾。 （4）规范压线方式要求： 导线绝缘皮剥除长度适当，裸线头全部插入接线柱，不能有裸露部分在接线柱外； 线头应顺时针弯折，这样拧紧螺丝时导线会被拉紧，不易松脱； 压线牢固，不压住绝缘皮（绝缘皮不能压在接线柱内）。 对照四幅图： A．绝缘皮刚好剥到接线柱边缘、线头顺时针弯折且全部插入，且顺时针旋转螺丝，故A符合题意； B．线头逆时针弯折，弯折方向错误，故B不符合题意； C．线头未弯折，顺时针旋转螺丝，故C不符合题意； D．线头未弯折，且逆时针旋转螺丝，故D不符合题意. 故选：A。 知识点 设计方案的展示、评估与故障校验思路 1. 方案自评与互评的检查清单： ① 分支回路划分是否覆盖了全部用电需求，大功率设备是否独立回路？ ② 每条回路的电流估算是否合理，导线载流量是否满足？ ③ 断路器/漏电保护器的额定电流是否与导线和负载匹配？ ④ 开关是否接在相线上，三孔插座是否“左零右火上接地”？ ⑤ 方案是否考虑了成本、施工可行性和后期检修的便利性？ 2. 用“校验灯”检验回路故障的设计思路： 在完成设计或排查故障时，可以把校验灯（如“220 V”灯泡）临时接在熔断器或断路器位置。根据校验灯的现象判断支路状态：校验灯正常发光，说明该支路存在短路（220 V220 V 全部加在校验灯上）；校验灯发光暗淡，说明支路正常（校验灯与用电器串联分压）；校验灯不发光，说明该支路断路。。 特别提醒： 校验灯“正常发光 = 短路”这一对应关系不能记反。 正常发光说明校验灯两端电压接近 220 V，意味着支路中几乎没有其他负载与之分压，即存在短路路径。如果记成“正常发光说明正常”，会在故障判断中得出完全相反的结论。 随学随练 1． 在检验某插座分支回路时，将校验灯接在熔断器位置，闭合该回路开关后校验灯正常发光，而该回路上的用电器均不工作。最可能的原因是（ ） A. 该回路断路 B. 该回路正常 C. 该回路短路 D. 校验灯损坏 【答案】 C 【详解】 校验灯正常发光，说明其两端电压接近 220 V，支路中存在短路路径，电流不经用电器而直接经短路点与校验灯构成回路。用电器不工作也符合短路特征。 故选：C。 2．如图所示的家庭照明电路，闭合开关S1、S2后，灯泡L1不亮，L2亮，下列分析正确的是（    ） A．一定是灯泡L1短路 B．一定是灯泡L1断路 C．若用测电笔检测A、B点都能发光可能是B点和零线之间断路 D．若用测电笔检测A、B点都能发光可能是B点和零线之间短路 【答案】C 【详解】 AB．闭合开关S1、S2后，两灯并联，灯泡L1不亮，L2亮。由并联电路各支路工作互不影响，则故障是灯泡L1所在的支路断路，可能是L1断路，也可能是开关S1断路。若灯泡L1短路，会使电源短路，导致灯泡L2不亮。故AB错误； CD．测电笔是用来检测导线是否带电的工具，如果测电笔发光，说明导线带电。用测电笔检测A、B点氖管都发光，说明火线上的电能到达B点，则火线与B点之间没有断路。由于B点接零线，若此时B点与零线短路，则测电笔检测B点不会发光。因此故障应为B点与零线之间出现了断路，故C正确，D错误。 故选：C。 3．如图，将吹风机的插头插入插座，闭合它的开关，吹风机不工作：闭合灯泡开关，灯泡发光。保持灯泡开关闭合，拔出插头，用试电笔分别接触插座的B、C两孔，发现接触B时氖管不发光，接触C时发光。若电路中只有一处故障，则故障可能是（     ） A．插座短路 B．AB间电路断路 C．CD间电路断路 D．保险丝熔断 【答案】B 【详解】 A．若插座短路，则整个电路短路，保险丝会熔断，灯泡不能发光，故A错误； B．若AB间电路断路，而灯泡所在的电路是通路，则灯泡发光；接入吹风机时，吹风机不工作，用测电笔分别接触插座的B、C两孔，C与火线相连，氖管能发光；B通过A、灯泡与火线相连，如果线路正常，则氖管发光，但测试时氖管不发光，说明B与零线断开，即AB间电路断路，故B正确； C．若CD间电路断路，试电笔接触C孔时氖管不会发光，故C错误； D．若火线上保险丝熔断，则灯泡不能发光，故D错误。 故选：B。 题型 分支回路划分与导线、断路器的匹配选择 解题四步法： ①归组：按照明、普通插座、大功率电器将用电器分组，大功率或长时间运行设备优先考虑独立回路。 ②算电流：对每条回路，用 I=P总/U（U=220 V）估算最大工作电流。 ③选导线：根据电流选择安全载流量不小于该电流的导线横截面积；同时考虑成本与施工可行性，不盲目选最粗。 ④配保护：使断路器额定电流与导线载流量、回路工作电流协调；插座回路配置漏电保护器，照明回路用空气开关。 ⚠️ 高频陷阱： ① 只算“正在使用的功率”，忽略回路可能同时接入的全部负载。插座回路的负载具有不确定性，应按设计容量估算。 ② 导线选粗了，断路器仍按小电流选。导线载流量、断路器额定电流、回路工作电流三者必须形成合理的匹配链条。 ③ 把“独立回路”理解为“单独一个插座”。独立回路的核心是使大功率设备拥有独立的线路和保护，而不是每个插座单独一路。 活学活用 1．如图所示，将多个用电器插在同一个插排上同时使用， 过大会造成家庭电路中的电流过大，此时 （填“空气开关”或“漏电保护器”）会自动切断电路，起到保护作用。 【答案】总功率 空气开关 【详解】 [1][2]将多个用电器插在同一个插排上同时使用，用电器的总功率过大，家庭电路电压U=220V不变，根据 可知，会造成家庭电路中的总电流过大；总电流过大，空气开关会自动断开。 2．如图甲所示，虽然设计的是五孔插座，但就是不能同时使用。这是一种安全设计，为了避免因电路保护装置不够、用户安全用电意识不强而造成事故。这样能有效防止插座接入用电器的总功率 。如图乙是电工师傅包里的奇葩插头，据说关键时能保命。把它插入插座后家庭电路被 ，能引起 （选填“空气开关”或“漏电保护器”）立刻“跳闸”。 【答案】 过大 短路 空气开关 【详解】 [1]五孔插座，不能同时使用，避免因同时使用两个大功率用电器，导致接入用电器的总功率过大，从而导致电路中的电流过大而引发火灾。 [2][3]由图可知，把插头插入插座后家庭电路被短路，导致电流过大，引起空气开关跳闸。 3．某家庭计划为厨房设置一条专用插座回路，拟接入电饭锅（800 W）、微波炉（1000 W）、电水壶（1500 W），三者可能同时工作。已知 1.5 mm2 铜芯线安全载流量约 18 A，2.5 mm2 约 26 A，4 mm2约 32 A。 （1）该回路最大工作电流约为多少？ （2）应至少选择哪种规格的导线？该回路应配置何种保护装置？ 【答案】 （1）15 A （2）至少 1.5 mm2（考虑裕量宜选 2.5 mm2）；应配置漏电保护器 【详解】 （1）P总=800+1000+1500=3300 W，I=3300/220=15 A。 （2）1.5 mm2载流量 18 A虽大于 15 A，但裕量较小，实际设计中宜选 2.5 mm2。厨房插座回路应配置漏电保护器，保护人身安全。 题型 设计方案的安全校验与故障现象判断 解题三步法： ①查规范： 逐项检查开关是否接相线、三孔插座是否接地、照明与插座回路的保护装置是否按类型配置。 ②查匹配： 核对“导线载流量 ≥ 断路器额定电流 ≥ 回路最大工作电流”是否成立。 ③用校验灯现象反推： 正常发光→短路；暗红→正常；不亮→断路。将现象与回路状态对应，锁定设计或施工中的问题。 ⚠️ 高频陷阱： ① 校验灯现象与故障类型记反。必须牢记“正常发光 = 短路，暗红 = 正常，不亮 = 断路”。 ② 只检查“能不能通电”，不检查安全规范。一个回路即使能让用电器工作，如果开关接在中性线上、插座未接地、插座回路没有漏电保护，仍然是不合格的设计。 ③ 忽略“匹配”而只看单项参数。导线够粗、断路器够大，但两者不匹配，仍然存在保护死区。 活学活用 4．“安全用电无小事、时时刻刻要牢记”，下列做法符合安全用电原则的是（　　） A．用测电笔辨别火线和零线时，手接触笔尖金属体 B．洗衣机、电冰箱必须接入三孔插座中使用 C．发现有人触电时，立即用手将触电者拉开 D．家里的空气开关跳闸，立即合上开关恢复供电 【答案】B 【详解】 A．用测电笔辨别火线和零线，手应接触笔尾金属体，故A错误； B．为了防止漏电，带有金属外壳的用电器必须接入三孔插座中使用，保证良好接地，故B正确； C．发现有人触电时，由于人是导体，若立即用手将触电者拉开，会再次发生触电现象，故C错误； D．空气开关跳闸，可能是电路中有短路故障或用电器的总功率过大，所以应先检查原因，检查没有问题后再使空气开关复位，故D错误。 故选： B。 5．如图甲，灯泡L标有“220 V  100 W”字样，闭合开关后，发现灯泡不亮，小明和爸爸先后对电路进行了检测：小明找来一只标有“220 V  25 W”的白炽灯作为检验灯替换熔断器（如图乙），闭合开关发现两盏灯均不亮，则故障是_________（选填“断路”或“短路”）：接着小明爸爸找来试电笔，用试电笔测试A、B、C、D四处时，发现只有B处氖管不发光，则进一步得出故障具体情况是_________。 【答案】 断路 BC之间断路 【详解】如图乙，将标有“220V 25W”的白炽灯作为检验灯替换保险丝，检验灯和灯泡L串联，闭合开关发现两盏灯均不亮，则故障是断路。 用试电笔测试A、B、C、D四处时，发现只有B处氖管不发光，其他三处氖管均发光，说明只有B处不与相线相连，所以故障是BC间断路。 6．李明接完如图甲所示的电路，闭合开关后发现无论怎样改变滑动变阻器滑片的位置，小灯泡都不亮。他想到了电工师傅在检查电路时所用的“查障器”，如图乙所示，利用它可以检查家庭电路中出现的故障。 (1)李明把塑料尺、金属回形针、铅笔芯、橡皮擦分别接在“查障器”的a、b两端，当接入________或________时，小灯泡会发光。 (2)李明把“查障器”的a、b端分别接入图甲电路的不同位置，得到下表所示的实验结果。 连接位置 小灯泡两端 滑动变阻器两端 电流表两端 开关两端（断开） “查障器”小灯泡的发光情况 不亮 亮 亮 不亮 由上述结果可判断电路的故障可能是________。 (3)李明想用“查障器”检查家中用电器的接地情况。他首先断开家庭电路的总开关，把要检查的用电器的插头插入三孔插座，再把a端接在用电器的金属外壳上，b端接在保护线上，灯亮则表示金属外壳接地良好。依你判断，这种方案________（选填“可行”或“不可行”）。 【答案】(1)金属回形针 铅笔芯 (2)小灯泡断路 (3)可行 【详解】 （1）[1][2]常见的导体包括人体、大地、各种金属、铅笔芯、酸碱盐的溶液等。提供的材料中金属回形针和铅笔芯是导体，因此把它们分别接在“查障器”的ab两端，小灯泡发光。 （2）当“查障器”小灯泡发光，说明被检测电路为通路；由表格信息可知：当“查障器”小灯泡接在灯泡两端时，小灯泡不发光说明电路为断路，即小灯泡断路；当“查障器”小灯泡接在滑动变阻器两端时，小灯泡发光说明电路为通路，即滑动变阻器没有故障；当“查障器”小灯泡接在电流表两端时，小灯泡发光，说明电路为通路即电流表没有故障；当“查障器”小灯泡接在开关两端且断开时，小灯泡不发光，说明电路为断路，因开关是断开的，故不能判断开关有没有故障。由上述结果可判断电路的故障是小灯泡断路。 （3）将“查障器”a端接在用电器金属外壳上，b端接在保护线上；若金属外壳接地良好，“查障器”会发光；若金属外壳未接地，“查障器”不发光。可根据“查障器”是否发光判断金属外壳是否接地良好，所以这种方案可行。 基础通关 1．如图是常用的插线板，闭合开关，指示灯发光，且插孔可以提供工作电压，下列说法正确的是（　　） A．图中A与B之间的电压是220V，C与地线相连 B．为了提高插线板的利用率，插线板上可以尽可能多地接入大功率用电器 C．若指示灯断路不能发光，则插孔不能提供工作电压 D．若A、B两孔发生短路，则其它插孔仍可提供工作电压 【答案】A 【详解】 A、三孔插座的接线规律是左零右火上接地，插线板工作时插孔A与零线相连，B接火线，C与地线相连，故A正确； B、一个插线板上不能同时接入多个大功率用电器，否则会导致电流过大，引起空气开关跳闸，故B错误； C、指示灯与各个插孔之间是并联的，开关闭合时插孔也能提供工作电压，故C错误； D、图中各插孔是并联的，所以A、B两孔发生短路，插座就会短路，其它插孔不能提供工作电压，故D错误。 故选：A。 2．学习家庭电路相关知识后，小浩对设计的如图所示家庭电路及其使用的下列认识，正确的是（　　） A．图中两盏灯泡与其对应控制开关的连接都是正确的 B．电冰箱的插头地线插脚脱落，仍可插入插座P长期使用 C．如果灯泡L2不能正常工作，则插座Q也一定不能正常工作 D．断开开关S2，正确使用验电笔检查灯泡L2两端接线柱，氖管都不会发光 【答案】D 【详解】 A、为了保证用电安全，控制灯泡的开关应连接在火线与灯泡之间，即开关应控制火线；图中S1控制的是零线，故A错误； B、电冰箱的插头地线插脚脱落，插入插座P，若电冰箱漏电，会引起触电事故，故B错误； C、灯泡L2、插座Q是并联的，如果灯泡L2不能正常工作，插座Q还可以正常工作，故C错误； D、图中S2控制的是火线，开关断开，灯L2不带电，若断开开关S2，正确使用验电笔检查灯泡L2两端接线柱，氖管都不会发光，故D正确。 故选：D。 3．列关于日常生活中的电学知识错误的是（     ） A．在户外如遇雷雨可以进入车厢内躲避且不能触碰金属部件 B．家用保险丝烧断时不可以用铜线临时替代 C．为避免频繁跳闸，家里总空气开关的选择是额定电流越大越好 D．有金属外壳的用电器应当使用三脚插头和插座 【答案】C 【详解】 A．汽车车厢是金属壳体，但内部座椅是绝缘体，雷雨可以进入车厢内躲避，但内部金属部件在雷击时可能带电，不能触碰，故A正确，不符合题意； B．保险丝的作用是在电流过大时熔断，铜线熔点高，起不到保险作用，容易引发火灾，故B正确，不符合题意； C．空气开关额定电流应根据电线允许的最大电流选择，盲目增大可能导致电路中电流过大时，空气开关无法及时断开，从而过热起火，故C错误，符合题意； D．三脚插头的上脚接地线，可防止金属外壳漏电时触电，故D正确，不符合题意。 故选：C。 4．如图所示的插座能够显示插在它上面的用电器功率的大小。一个电热水壶的铭牌上标明额定电压220V，额定功率1200W，容积1.5L。将其插到该插座上工作时，显示其功率为1168.0W。该数值明显小于1200W，原因可能是（　　） A．壶中装水少于1.5L B．电热水壶通电时间较短 C．水壶两端实际电压小于220V D．水壶工作的实际电流大于额定电流 【答案】C 【详解】 ABC．已知电热水壶的铭牌上标明额定电压220V，额定功率1200W，当实际工作时，其功率为1168.0W小于1200W，原因可能是水壶两端实际电压小于220V，电功率大小与壶中装水少、电热水壶通电时间较短都没有关系，故AB不符合题意，C符合题意； D．若水壶工作的实际电流大于额定电流，由P＝UI可知，其功率应大于1200W，故D不符题意。 故选：C。 5．装修工人要在家庭电路中各接入一个三孔插座和一个两孔插座，且它们各有一个能控制其通断的开关。要求接入两个插座的用电器可以同时工作且互不影响，下列电路设计正确的是（　　） A B C D 【答案】D 【详解】A．两个插座的电路是串联的，会相互影响，故A错误； B．两个插座的电路为并联（可同时工作且互不影响）；每个开关都接在相线与对应插座之间，符合安全与控制要求；但三孔插座的上接线柱接在中性线上，故B错误； C．闭合开关，两插座都将短路，故C错误； D．两个插座的电路为并联，每个开关都接在相线与对应插座之间，接线也正确，符合安全与控制要求，故D正确。 故选：D。 6．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（40）A”的字样，他家正在使用的所有用电器总功率为6kW，其中电饭煲的功率为1.5kW，饭煮熟后，他将这个电饭煲插头从插座中拔出，再将功率为1kW的电热水壶插头接入插座中，其它用电器仍正常工作，闭合电热水壶上的开关，空气开关跳闸。空气开关跳闸的原因可能是（　　） A．照明灯的开关接在了零线与灯泡之间 B．用电器的总功率过大 C．电热水壶的内部电路短路 D．接入电热水壶的插座短路 【答案】C 【详解】 A．照明灯的开关接在了零线与灯泡之间，不会造成电路电流过大，空气开关跳闸，故A不符合题意； B．电能表上标有“220V  10（40）A”的字样，电路允许最大电功率 正在使用的所有用电器总功率为6kW，其中电饭煲的功率为1.5kW，所以造成空气开关跳闸的原因不是用电器的总功率过大，故B不符合题意； C．电热水壶的内部电路短路时，闭合电热水壶上的开关，会造成电路电流过大，空气开关跳闸，故C符合题意； D．若接入电热水壶的插座短路，在电热水壶插头接入插座之前，电路电流就会过大，造成空气开关跳闸，故D不符合题意。 故选：C。 7．房间内的一盏台灯发生故障，不能发光，而房间内其它用电器都能正常工作，则发生故障的原因，不可能的是（　　） A．灯泡灯丝断了 B．开关接触不良 C．插座处，接线脱落 D．进入台灯的两根导线发生短路 【答案】D 【详解】 因其他电器都正常因此故障应出在灯泡及灯泡的开关上，且家庭电路为并联电路，不能发生短路，若台灯的导线短路，则保险丝会烧断，其他用电器均不能工作，故应是灯泡灯丝断或开关接触不良，或者是插座处接线脱落；故D符合题意，ABC不符合题意。 故选：D。 8．下列对生产、生活中涉及到的物理知识解释错误的是（    ） A．锅炉水位计显示炉内水位——连通器原理 B．保险丝保护电路——电流的热效应 C．火箭用液态氢作燃料——液态氢的热值大 D．盘山公路蜿蜒曲折——斜面可以省功 【答案】D 【详解】 A．锅炉水位计与锅炉内下端相连通，上端连通气压相同，是连通器，水位计可以显示锅炉内水位，故A正确，不符合题意； B．电流通过保险丝时，保险丝会产生热量，保险丝熔断，说明电流有热效应，故B正确，不符合题意； C．运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量，故C正确，不符合题意； D．由功的原理知道，使用任何机械不能省功，故D错误，符合题意。 故选：D。 9．在家庭电路中电流过大时，保险丝因为发热比周围导线明显，会熔断从而切断电路。根据表中所提供的数据，可以确定适宜制作保险丝的是（　 　） 金属 铅 铜 铁 钨 长1m，横截面积1mm2的导线在20℃时的电阻/Ω 0.206 0.017 0.096 0.053 在标准大气压的熔点/℃ 328 1083 1535 3410 A．铅 B．铜 C．铁 D．钨 【答案】A 【详解】 保险丝的作用是：当电路中有过大电流通过时，保险丝发热温度快速升高到熔点自动熔断，切断电路。根据焦耳定律Q=I2Rt可知，在电流相同时产生的热量随电阻的增大而增加，所以电流达到一定值时，阻值大的电阻产生的热量多；为了能尽快使保险丝熔化而断开电路，保险丝的熔点应低一些，这样才能减少加热的时间。因此家庭电路中所使用的保险丝必须是电阻率较大、熔点较低的导体，比较数据可知：电阻率大、熔点低的材料是铅，则保险丝应由铅制成。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选：A。 10．如图所示是现在一般标准住宅户内配电系统方框图，其中导线a、b为进户线，下列说法正确的是（　　） A．进户线b是火线 B．方框1内是电能表，方框2内是空气开关 C．人触摸导线c的破损处，空气开关会跳闸 D．把电热水壶插头刚插入三孔插座时，空气开关跳闸，原因一定是电热水壶内部发生短路 【答案】B 【详解】 A．根据三孔插座“左零右火上接地”可知进户线b是零线，故A错误； B．家庭电路中，电能表要接在总开关前，所以方框1内是电能表，方框2内是空气开关，故B正确； C．人触摸导线c的破损处，人会触电，但不会造成电流过大，所以空气开关不会跳闸，故C错误； D．把电热水壶插头刚插入三孔插座时，空气开关跳闸，原因可能是电热水壶内部发生短路，也可能是因为用电器的总功率过大，故D错误。 故选：B。 11．“安全用电，从我做起”。图是已接入家庭电路中的一个插线板。插线板上标记A的插孔，应与家庭电路的 线相连。将台灯的插头插入插线板，闭合开关时，家里的空气开关跳闸了，原因可能是电路出现了 （填“短路”“断路”或“过载”）现象。 【答案】 地 短路 【详解】 [1]由图知道，三孔插座的A孔应与家庭电路的地线相连，当用电器的金属外壳漏电时，电流就通过地线流入大地，防止触电事故的发生。 [2]由题意知，家里的空气开关立刻跳闸了，说明电路中的电流过大。而产生电流过大的原因有两个：一是用电器的总功率过大，二是电路发生了短路。台灯功率不大，所以，将台灯的插头插入插线板，闭合开关，家里的空气开关跳闸了，原因可能是台灯短路。 12．我国家庭电路的电压为 V；用试电笔辨别火线和零线时，氖管发光，说明试电笔与 相连，此时，试电笔与人体之间的连接方式是 联；保险丝能避免由于总功率过大或 原因，而使电流过大产生的危险，保险丝应选用熔点 的材料做成；有金属外壳的用电器要使用三孔插座（如图），用于接地的导线应该接在插座的 孔（填字母）。 【答案】 220 火线 串 短路 低 E 【详解】 [1]不同国家的家庭电路的电压一般不同，我国家庭电路的电压为220V。 [2][3]试电笔与火线接触时，电流经笔尖、电阻、氖管、弹簧，再经过人体、大地，流到零线，与电源构成闭合电路，氖管发光。此时电路中只有一个回路，试电笔与人体之间是串联连接。 [4]当电路中总功率过大，或出现短路时，都造成电路电流过大而熔断保险丝，所以保险丝能避免电路电流过大而产生的危险。 [5]保险丝是用铅锑合金制作，电阻比较大、熔点比较低，当电流过大时，由于温度升高而熔断，切断电路，起到保护电路的作用。 [6]三孔控插座的左孔接零线，右孔接火线，上孔接地线，所以用于接地的导线应该接在插座的E孔。 素养提升 13．如图为某同学家户内配电系统部分方框图。下列说法正确的是（    ） A．如果电路连接符合安全用电原则，入户线①是火线 B．空调处空气开关跳闸，可能是空调短路 C．在插座处插入电饭锅，漏电保护器跳闸切断电路，可能是电饭锅的功率太大 D．空调和插座处用电器正常工作，而灯泡不能工作，可能是灯泡短路 【答案】B 【详解】 A．家庭电路中，开关应接火线。观察知，与开关相连的入户线②是火线，故A错误； B．空调处空气开关跳闸，可能是空调短路，也可能是空调的功率过大，导致电路中的电流过大，故B正确； C．在插座处插入电饭锅，漏电保护器跳闸切断电路，是因为电路中出现了漏电现象，而不是电饭锅的功率太大。功率太大只会使空气开关跳闸，故C错误； D．若灯泡短路，整个电路都会短路，空调和插座处用电器也不能正常工作，与题目中 “空调和插座处用电器正常工作” 不符，故D错误。 故选：B。 14．如图为一条刚装好的民用照明电路，在未装保险丝之前，先将规格为“220V 40W” 的  白炽灯L0接在火线要装保险丝的两个接线柱上，当只闭合S1 时，L0和 L1都呈暗红色；当只闭合S2 时， L0不亮；当只闭合S3时， L0正常发光。下列判断正确的是（　　 ） A．L1 所在支路短路 B．L3所在支路正常 C．L2所在支路短路 D．L3所在支路短路 【答案】D 【详解】A．当只闭合 S1时，L0和L1都呈暗红色，说明此段电路正常；故A错误； BD．在只闭合 S3时，L0正常发光，所以说明此处支路肯定被短路，使得火线上的灯泡与零线相连而正常发光；故D正确，B错误； C．当只闭合S2时，L0不亮，说明此段电路有断路情况，故C错误。 故选：D。 15．如图所示的电路中，正常发光的三盏灯中突然有两盏灯L2、L3熄灭，经查保险丝完好，在插座没有插入任何用电器的情况下，用试电笔试探插座的两孔，氖管均发光。则故障原因是（　　） A．一定是零线BC之间断了 B．一定是零线AB之间断了 C．一定是插座发生短路了 D．一定是零线CD之间断了 【答案】A 【详解】 AB．试电笔插进插座的两孔，氖管均发光，说明零线的断路出在插座之前，即进户的零线BC之间断了，故B错误，不符合题意，A正确，符合题意； C．插座处发生短路，会使保险丝熔断，试电笔的氖管不会发光，故C错误，不符合题意； D．进户的零线CD之间断了，试电笔插进插座的两孔，应只有一个孔氖管发光，故D错误，不符合题意。 故选：A。 16．安装前，电工师傅设计了如图所示的家庭电路，其中方框1、2、3、4内的元件未知，下列填写正确的是（　　） A．电能表 开关  灯  插座 B．电能表  插座  开关  灯 C．保险盒  开关  灯  插座 D．保险盒  插座  灯  开关 【答案】B 【详解】在家庭电路中，首先接入的是电能表，安装在进户线之后；直接接在火线和零线之间的是插座，用于连接可移动的用电器；开关用于控制电路的通断，应安装在火线上，灯泡是用电器，应与开关串联，故ACD错误，B正确。 故选：B。 17．图甲为三孔插座的面板，图乙为其接入家庭电路的示意图，据图指示可知（     ） A．a、b、c依次为地线、零线和火线 B．a、b两线间的电压为220V C．与指示灯串联的是一个低电阻 D．闭合开关后若指示灯不亮，则插座不能正常工作 【答案】B 【详解】A．由图乙可知，三孔插座上孔接线c，左孔接线b，右孔经开关接线a。根据三孔插座“左零右火上接地”的接法，可知a为火线，b为零线，c为地线，故A不符合题意； B．a为火线，b为零线，家庭电路中火线与零线间的电压，故B符合题意； C．串联电阻起分压限流作用，指示灯额定电压远小于220V，根据串联分压原理，需串联一个大电阻以分更大电压，故C不符合题意； D．指示灯支路与插座并联，互不影响，指示灯不亮时插座仍能正常工作，故D不符合题意。 故选：B。 18．如图是规范连接的家庭电路的一部分，下列说法正确的是（　　） A．点所在的进户线是零线 B．点所在线与点所在线之间电压为 C．闭合开关，若间导线断路，灯泡不发光 D．若图中点断路，开关闭合时，用测电笔检测点时，氖管发光 【答案】D 【详解】A．熔断器接在火线上，因此a点所在的进户线是火线，不是零线，故A错误； B．a点是火线，b点通过灯泡连到零线，火线与零线之间的电压为220V，不是0 V，故B错误； C．闭合开关S，若bc间导线断路，灯泡L两端仍能通过导线与火线、零线形成回路，灯泡L发光，故C错误； D．开关S闭合时，f点断路不影响b点与火线的连接，测电笔接触b点，氖管会发光，故D正确。 故选：D。 19．按要求填空； (1)家庭电路中，电饭煲与空调是 连接的（选填“串联”或“并联”）； (2)如图所示的甲、乙两个电路中，开关闭合后，输电线因电流过大而燃烧起来，甲、乙两图产生电流过大的原因是不同的。请指出甲图电流过大的原因 。 【答案】(1)并联 (2)用电器总功率过大 【详解】 （1）在家庭电路中，电饭煲与空调之间工作互不影响，是以并联的方式连接。 （2）图甲总功率等于各个用电器功率之和，并联的用电器越多，总功率越大，根据公式P=UI，电流会非常大；图乙金属线将火线和零线接通，造成短路，电流直接通过导线，由于导线电阻很小，导致电流过大。 20．照明电路中电灯突然熄灭，用试电笔测试a、b、c点，试电笔的氖管均发光，测试d点试电笔的氖管不发光，故障是 ；家庭电路中的空气开关是一种过载保护装置，下列会造成其自动跳闸的是 （选填序号：①开关中的两个线头相碰②双孔插座中的两个线头相碰③灯座两线相碰④插座接触不良⑤同时使用多个大功率用电器）。 【答案】 进户的零线断路 ②③⑤ 【详解】[1]用测电笔测试a、b、c三点，氖管都发光，说明火线上有电，而测电笔测试d点，氖管不发光，说明故障是：进户零线断路。 [2]跳闸的原因是电路中的电流过大，而总电流过大的原因是发生短路或者总功率过大； ①开关里两线头相碰，开关闭合电路接通，电路正常，不会造成空气开关跳闸； ②双孔插座一孔接火线，一孔接零线，两线头相碰，电路短路，空气开关跳闸； ③灯座两线头相碰，火线和零线直接接触，造成短路，电路电流过大，可能引起空气开关跳闸； ④插座接触不良，电路断路，电路中没有电流，空气开关不会跳闸； ⑤同时使用多个大功率用电器，电路总功率过大，电路电流过大，可能引起空气开关跳闸。 故①④不符合题意，②③⑤符合题意。 故选：②③⑤。 21．小明用两个单刀双掷开关、一个LED灯和若干导线，设计一个楼梯灯电路，无论是楼上或楼下都可以任意开灯、灭灯，请你根据小明设计的意图，用笔画线代替导线完成如图所示的电路。 【答案】 【详解】 由题知，无论是楼上或楼下都可以任意开灯、灭灯，既可以在楼下开灯到楼上灭灯，又可以在楼上开灯到楼下灭灯，这说明楼上和楼下的单刀双掷开关要形成两条电流路径，如图所示： 22．如图是小红设计的简单家庭电路示意图。 (1)★处的进户线是___________线，家里的电冰箱工作时应该选择插在___________（后一空填“三孔插座”或“两孔插座”）。 (2)设计中，下列元件接入位置错误的是___________。 A．电能表 B．插座 C．开关 (3)以下做法中，安全的是___________（不定项）。 A．用湿手插拔电器插头     B．使用破损、老化的电线 C．定期检查电路和电器 D．超负荷使用插座 E．遇触电事故，先断电再施救 【答案】(1)零 三孔插座 (2)C (3)CE 【详解】 （1）家庭电路中，进户线分为火线和零线。火线已经标出，因此★处进户线是零线。家里的电冰箱有金属外壳，当金属外壳带电时，三孔插座的上孔接地，能将金属外壳的电荷及时导入大地，防止人触电。 （2）家庭电路中，开关应接在火线与用电器（灯泡）之间，这样断开开关时，灯泡不带电。图中开关接在了零线与灯泡之间，位置错误，其他元件连接正确。故C符合题意，AB不符合题意。 故选C。 （3）A．用湿手插拔电器插头：水是导体，容易触电，不安全，故A不符合题意； B．使用破损、老化的电线：易引发漏电、短路和火灾，不安全，故B不符合题意； C．定期检查电路和电器：可以及时发现隐患，是安全做法，故C符合题意； D．超负荷使用插座：会导致电流过大，引发火灾，不安全，故D不符合题意； E．遇触电事故，先断电再施救：是正确的施救步骤，安全，故E符合题意。 故选：CE。 23．家庭电路是最常见、最基本的实用电路。我国家庭电路的电压是 V，图是比较简单的家庭电路示意图。输电线进户后首先接到电能表上，电能表用来显示用电器所消耗的电能。某电能表上标有“10（20）A”的字样，可知接在这个电能表上的用电器工作时，总功率不能超过 W。总开关的后面是保险装置，现在新建居民楼中的保险装置一般使用空气开关，当电路中的 时，空气开关自动断开，切断电路。 【答案】 220 4400 总电流过大 【详解】 [1]我国家庭照明电路的电压是220V。 [2]由“10（20）A”的字样可知，此电能表额定最大电流是20A，根据可知，接在这个电能表上的用电器工作时，最大总功率 [3]当电路中总电流过大时，空气开关切断电路，起保护电路的作用。 迁移创新 24．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。 25．小丽同学家的卫生间将要改造，她利用学过的物理知识边思考、边探究。 （1）为防止扳动开关造成触电事故，她为家用浴霸（两个既可照明又可取暖的灯，其额定电压均为220V）设计了一个温度自动控制装置，如图甲所示。请将两灯连入电路中。 （2）洗澡时，涉及很多物理知识，小丽总结了一些物理知识，其中正确的是 A．热水器可以使用两孔插座，无需三孔插座 B．洗澡时，房间的玻璃镜面没有产生雾气，是因为镜面带有降温功能 C．搓背用的洗澡巾表面粗糙是为了增大弹性 D．浴室内的照明灯用玻璃罩密封，是避免液化的水膜导电，造成人体触电事故 （3）小丽准备购买一个草坪式浴室防滑垫，它是由柔软的PVC材料制成，其正面为仿草坪式设计，背面有许多小吸盘，如图乙所示，正面是通过增大接触面的粗糙程度增大脚与垫之间的摩擦力：背面则是利用 产生的较大压力来增大垫与地之间的摩擦力，两者并举从而达到理想的防滑效果。 （4）小丽想自制一个简易淋浴器，如图丙所示，其“混合器”其实就是一个可以调节横截面积大小的“三通”，当凉水从水龙头流经混合器时，热水会自动从热水壶中上升与凉水混合流到喷头洒出。热水会自动从热水壶中上升的原理是 。在热水和凉水的温度均保持不变的情况下，如果要使喷头喷出的水温升高，应如何调节“混合器” 。 【答案】 D 大气压 流体流速大的地方压强小 减小混合器的横截面积 【详解】 （1）[1] 家庭电路的电压为220V，两个灯的额定电压均为220V，要使两灯泡正常工作，根据并联电路中各支路电压相等知，两灯泡需并联，然后将控制器串联在干路中，如图所示： （2）[2]A．为了防止电热水器漏电时发生触电事故，电热水器必须接地线，三孔插座有接地线的插孔，两孔插座没有，故A错误； B．平常我们镜子会起雾是因为洗澡时的热水蒸气碰到镜子的表面遇冷放热凝结成小水滴，玻璃镜面没有产生雾气，可能是因为镜面带有加热功能，故B错误； C．洗澡巾的表面非常粗糙，增大了与人体的摩擦，洗澡时，可以洗的更干净，故C错误； D．浴室内的空气中的水蒸气的含量较大，水蒸气液化后的小水滴容易吸附在照明灯泡上，当人们更换灯泡时就会容易发生触电事故，需要把照明灯用玻璃罩密封，故D正确。 故选D。 （3）[3]防滑垫的背面有许多小吸盘，将吸盘内的空气挤压出来以后，在大气压的作用下，吸盘被挤压到地面上，增大了防滑垫对地面的压力，从而增大了防滑垫与地面之间的摩擦，起到了防滑的作用。 （4）[4] 当冷水未流出时，热水壶中管的上端和下端受到压强相等，当冷水流出时，混合器处水的流速增大，压强减小，热水管上端的压强减小，热水在大气压的作用下升入出水管中和冷水混合成温水。 [5] 在热水和凉水的温度均保持不变的情况下，若使得喷出的水温升高，即需要让热水出来的更多，所以只需要减小混合器的横截面积，使得混合器处的流速更大，压强更小，让更多的热水喷出。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $