2018版高中物理 第5章 家用電器與日常生活 第2節(jié) 家庭用電學案 魯科版選修1 -1.doc

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第2節(jié)　家庭用電 學　習　目　標 知　識　脈　絡(luò) 1.知道電路有兩種基本連接方式，即串聯(lián)和并聯(lián)，了解串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點，會連接簡單的電路．(重點) 2.了解家庭電路的組成．知道熔絲和低壓斷路器在電路中的作用，能根據(jù)家庭的實際用電功率選擇熔絲或低壓斷路器．(重點) 3.了解家庭用電中常見的一些故障及其原因，有排除簡單故障的意識，能自己動手排除一些簡單的故障．(難點) 4.了解安全用電知識，具有安全用電的意識．知道家庭用電量的計算方法，能估算家庭的用電量，具有節(jié)約用電的意識，培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展意識. 串 聯(lián) 電 路 和 并 聯(lián) 電 路 1．電路的組成 一個完整的電路應(yīng)由電源、開關(guān)和用電器(或元件)組成．用電器不止一個，把多個用電器連接起來有兩種基本的方式：串聯(lián)和并聯(lián)． 2．串聯(lián)電路 (1)串聯(lián)電路：在一個電路中把所有用電器(或元件)一 個接一個地依次串接起來，電流只有一個通路． (2)三個基本特點 ①串聯(lián)電路中各處的電流相等． ②串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各部分電路的電壓之和．U＝U1＋U2＋U3＋… ③串聯(lián)電路的總電阻等于各部分電路的電阻之和．R＝R1＋R2＋R3＋… 3．并聯(lián)電路 (1)并聯(lián)電路：把用電器(或元件)并列地連接起來，電流有，能用開關(guān)接通或切斷整個電路和部分電路． (2)三個基本特點 ①各支路兩端的電壓相等． ②干路中的電流等于各支路中的電流之和．I＝I1＋I2＋I3＋… ③并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻的倒數(shù)之和.＝＋＋＋…. 1．并聯(lián)電路中，當其中一個支路電阻增大時，電路總電阻減?。?) 2．并聯(lián)電路的總電阻等于各支路電阻的倒數(shù)之和．() 3．并聯(lián)電路中，并聯(lián)電阻的個數(shù)越多總電阻越小．(√) 并聯(lián)電路的總功率和各支路功率有何關(guān)系？ 【提示】　并聯(lián)電路的總功率等于各支路功率之和． 1．串聯(lián)電路 (1)電壓分配關(guān)系：各電阻兩端的電壓跟它們的阻值成正比，即＝＝…＝＝I. (2)功率分配關(guān)系：各電阻消耗的功率跟它們的阻值成正比，即＝＝…＝＝I2. (3)總功率等于各用電器消耗的功率之和，即P＝P1＋P2＋…. 2．并聯(lián)電路 (1)并聯(lián)電路的電流分配關(guān)系是： I1R1＝I2R2＝…＝InRn＝U. (2)并聯(lián)電路的功率分配關(guān)系是： P1R1＝P2R2＝…＝PnRn＝U2. (3)總功率等于各用電器消耗的功率之和，即P＝P1＋P2＋…. 1．電阻R1的阻值為6 Ω，與電阻R2并聯(lián)后接入電路中，通過它們的電流之比I1∶I2＝2∶3，則R2的阻值和總電阻的阻值分別是(　　) A．4 Ω；2.4 Ω　　 B．4 Ω；3.6 Ω C．9 Ω；36 Ω D．9 Ω；4.5 Ω 【解析】　并聯(lián)電路中通過各支路電阻的電流與它的阻值成反比，R1∶R2＝I2∶I1，所以R2＝4 Ω.R1與R2并聯(lián)的總電阻R＝＝ Ω＝2.4 Ω.故A正確． 【答案】　A 2．(多選)在圖521所示的電路中，通過電阻R1的電流I1是(　　) 圖521 A．I1＝ B．I1＝ C．I1＝ D．I1＝ 【解析】　I1＝，R1與R2串聯(lián)，故I1＝I2＝，從整體計算I1＝I2＝，故B、C正確． 【答案】　BC 3．由4個電阻連接成的混聯(lián)電路如圖522所示．R1＝8 Ω，R2＝4 Ω，R3＝6 Ω，R4＝3 Ω. 圖522 (1)求a、d之間的總電阻； (2)如果把42 V的電壓加到a、d兩端，通過每個電阻的電流是多少？ 【導學號：18152105】 【解析】　(1)由圖可知Rcd＝ Ω＝2 Ω 故Rad＝8 Ω＋4 Ω＋2 Ω＝14 Ω. (2)由歐姆定律知I＝＝ A＝3 A，此即為通過R1、R2的電流．設(shè)通過R3、R4的電流分別為I3、I4. 則由并聯(lián)電路電壓相等，I3R3＝I4R4 即6I3＝3I4而I3＋I4＝3 A．解得I3＝1 A，I4＝2 A. 【答案】　(1)14 Ω　(2)3 A　3 A　1 A　2 A 家 庭 電 路 與 用 電 故 障 1．家庭電路的組成 家庭電路一般由進戶線、配電盤、室內(nèi)導線、開關(guān)、插座、照明燈具和各種家用電器組成． 2．熔絲的作用 熔絲又稱保險絲．當線路發(fā)生故障，電路中通過的電流過大時，熔絲會迅速熔斷，以保護整個線路． 3．低壓斷路器的作用 低壓斷路器既具有一般開關(guān)的功能，又具有過載、短路自動保護功能，反應(yīng)速度比熔絲快． 4．家庭用電故障 (1)故障分類 按故障性質(zhì)可分為線路故障和用電器故障兩大類．按故障原因可分為短路、斷路、漏電等． (2)故障特點 ①短路故障：如果用電器一接上去熔絲就熔斷，通常是短路，當然也不排除負載過大的因素． ②斷路故障：如果熔絲、用電器都沒有問題，而用電器不工作，則有可能是線路斷路． ③漏電故障：發(fā)現(xiàn)用電量比平時增加，建筑物帶電、電線發(fā)熱等現(xiàn)象，可能是某處電路漏電． 1．選擇熔絲時，應(yīng)該使它的額定電流等于或稍小于電路的最大正常工作電流．() 2．在選擇電線時，應(yīng)該使電線的安全電流稍大于最大正常工作電流．(√) 我們生活中常見這樣的現(xiàn)象：路旁的燈一個壞了，而其他的燈還亮，而家中的一串小彩燈一個壞了，整串都不亮了，這是為什么呢？ 【提示】　所有的路燈是并聯(lián)關(guān)系，一個燈壞了，只是一個支路斷路，而其他支路仍是通路，其他燈還亮，而小彩燈是串聯(lián)關(guān)系，一個燈壞，整個電路成了斷路，所有燈都不會亮． 1．家庭電路組成 (1)一般組成框圖 (2)進戶線 ①火線：火線跟零線間的電壓是220 V. ②零線：零線是與大地相連的，正常情況下零線跟大地之間的電壓是0 V. ③地線：在家庭里直接與大地相通的導線，這是為了安全另外加接的．火線與地線之間的電壓是220 V，零線與地線之間的電壓是0 V. 2．故障處理 (1)短路故障的處理：查明短路原因并排除故障后換上同樣的熔絲，絕對不能換用比原來粗的熔絲或者其他材料的金屬絲． (2)斷路故障的處理：一般情況是接線螺絲松脫、電線接頭處接觸不良，導線斷裂等．在確認電源沒有停電的情況下，可以使用測電筆逐段排查斷路點．使用測電筆時要注意安全，手絕對不能接觸筆尖的金屬部分． (3)漏電故障的處理：仔細檢查燈座、吊線盒、開關(guān)、插座等容易漏電處，再檢查電線連接處、電線穿墻處、電線轉(zhuǎn)彎處等電線絕緣層容易受損的部位． 4．某家庭要安裝一套家庭供熱水系統(tǒng)．所選用電熱水器的技術(shù)參數(shù)中標有：“加熱功率/電壓3 800 W/220 V”．若需要為電熱水器安裝一個熔斷器，參考下列數(shù)據(jù)通過計算說明，應(yīng)該選擇多大直徑的熔絲？ 常用鉛錫合金熔絲的技術(shù)數(shù)據(jù)(鉛95%，錫5%) 額定電流I/A 2 2.6 3.3 4.8 7 11 15 18 22 直徑d/mm 0.508 0.61 0.71 0.915 1.22 1.63 2.03 2.34 2.65 【解析】　P＝3 800 W，U＝220 V，I＝＝ A≈17.27 A， 查表可得，應(yīng)選用直徑為2.34 mm、額定電流為18 A的熔絲． 【答案】　2.34 mm 5．家庭電路中的保險絲燒斷了，下列做法中正確的是(　　) A．用鋼絲代換 B．為了保險，選擇盡量粗的保險絲代換 C．選擇額定電流稍小于電路中最大正常工作電流的保險絲替換 D．選擇額定電流等于或稍大于電路中最大正常工作電流的保險絲替換 【解析】　用鋼絲或盡量粗的保險絲代換時對電路不會起到保護作用；用小于正常工作電流的保險絲又使電路不能正常工作，故應(yīng)選等于或稍大于電路中最大正常工作電流的保險絲，故選D. 【答案】　D 6．家庭電路中的保險絲熔斷了，以下原因中不可能的是(　　) 【導學號：18152106】 A．使用的用電器總功率過大 B．拉線開關(guān)中兩根導線的線頭相碰了 C．保險絲的規(guī)格不符合規(guī)定的要求 D．插座中的兩根導線的線頭相碰了 【解析】　選項A過載可以引起保險絲熔斷；選項D插座中兩根導線的線頭相碰，發(fā)生短路，也會使保險絲熔斷；選項C也可；選項B中拉線開關(guān)線頭相碰火線接通，不會使保險絲熔斷． 【答案】　B 家 庭 安 全 用 電 及 節(jié) 約 用 電 1．人體觸電后的危險程度取決于 (1)電流的大小和通電時間．當觸電電流和觸電時間的乘積大于50_mAs時，就會造成較嚴重的傷害，甚至死亡，我國規(guī)定30_mAs為極限值． (2)電流通過的部位．電流通過心臟、大腦等重要器官危險性更大． (3)電壓的高低．觸及65_V以上的交流電就可危及生命，只有小于36_V的交流電才對人體比較安全． 2．安全用電常識 (1)濕手不接觸帶電設(shè)備，不用濕布擦帶電設(shè)備，并且要防止用電器受潮． (2)使用家用電器時一定要仔細閱讀說明書，特別是用電注意事項．移動家用電器時要斷開電源．拔取電源線時，應(yīng)當手持插頭，切勿直接牽拉電源線，以免損壞電源線，或者造成接頭脫落． (3)不能負載過大，否則容易導致危險．使用電熱器具時要注意防止發(fā)生火災(zāi)．冬天使用電暖器時，人一離開就要停止使用． (4)遇到電氣設(shè)備冒火，若一時無法判明原因，不得用手拔插頭，拉閘刀開關(guān)，要借用絕緣工具拔下插頭或拉開閘刀開關(guān)． (5)有金屬外殼的家用電器一定要采用帶保護接地的三孔插座．應(yīng)在安裝線路的同時敷設(shè)好接地線． 3．隨著工業(yè)的發(fā)展和家用電器的普及，電能危機已迫在眉捷．因此一定要注意節(jié)約用電． 4．電功的國際單位是焦耳(J)，焦耳這個單位太小，通常用較大的單位千瓦時(kWh)，1 kWh＝3.6106 J．千瓦時俗稱度． 1．當出現(xiàn)短路故障時，漏電保護器會自動切斷電路．() 2．經(jīng)過低壓配電變壓器輸出的電壓為380 V/220 V，對人是比較安全的．() 3．瓦特和焦耳都是電功的單位．() 日常生活中常有人說：這只電燈真亮，是多少“度”的？ 以上說法對嗎？如不對，應(yīng)怎樣說？ 【提示】　不對，應(yīng)該是多少瓦的． 1．家庭安全用電必須注意以下幾點 (1)高度重視，謹防觸電：接觸、搬運電器時頭腦中要時刻想著避免觸電，不能大意，要定期檢查用電器的插頭，大功率用電器的插頭極易因過熱而損壞，更要注意． (2)避免短路：短路時電路中的電流非常大，輕則電源、電線燒毀，重則發(fā)生火災(zāi)，釀成大禍．從插座拔出插頭時要手握插頭，切勿用力拉扯電線，以免電線絕緣皮破損或插座接頭脫落，形成短路． (3)電器金屬外殼應(yīng)該接地線．容易潮濕的電器如洗衣機等更要接地． (4)不要在同一插座上同時使用幾個大功率的用電器，以免流過插座的電流太大，容易引起火災(zāi)， (5)不要讓紙張等易燃物過分靠近電燈、電飯鍋、電爐等． 2．節(jié)約用電 (1)養(yǎng)成良好的用電習慣，記住隨手關(guān)閉不使用的用電器． (2)節(jié)約用電，堅持可持續(xù)發(fā)展． 7．現(xiàn)代家庭電器化程度越來越高，安全用電是一個十分突出的問題．下表提供了一組人的部分人體電阻平均值數(shù)據(jù)： 測量項目 完全干燥時 出汗或潮濕時 電阻 電流(加220 V) 電阻 電流(加220 V) 手與手之間 200 kΩ 1.110－3 A 5 kΩ 手與腳之間 300 kΩ 7.310－4 A 8 kΩ 手與塑料鞋底之間 800 kΩ 2.810－4 A 10 kΩ (1)從表中可看出干燥時電阻大約是潮濕時電阻的________倍． (2)在空格中填入對人體加220 V電壓后的電流值． (3)若對人的安全電流是20 mA以下，上述哪幾項是十分危險的． (4)電路上有規(guī)格為10 A的熔絲(俗稱保險絲)，如圖523所示，用電器R的功率是1 500 W，這時通過熔絲的實際電流是多少？人體出汗或潮濕時，手腳觸電，為什么熔絲不會斷？ 【導學號：18152107】 圖523 【解析】　(1)n1＝200 kΩ/5 kΩ＝40，n2＝300 kΩ/8 kΩ＝38，n3＝800 kΩ/10 kΩ＝80.所以干燥時電阻大約是潮濕時電阻的38～80倍． (2)潮濕時電流分別為：I1＝220 V/5 kΩ＝44 mA，I2＝220 V/8 kΩ＝27.5 mA，I3＝220 V/10 kΩ＝22 mA. (3)由上述計算知，潮濕時導電電流都大于20 mA，所以上述各種情況均有危險． (4)通過用電器R的電流IR＝PR/U＝1 500 W/220 V＝6.8 A，人的手腳觸電時通過人體的電流I2＝27.5 mA＝0.027 5 A，通過熔絲的總電流為I＝IR＋I2＝6.827 5 A<10 A，故熔絲不會熔斷． 【答案】　(1)38～80 (2)44 mA　27.5 mA　22 mA (3)潮濕時各種情況均有危險 (4)見解析 8．從安全用電的角度出發(fā)，下列做法存在安全隱患的有(　　) A．用電器金屬外殼應(yīng)該接地線 B．不要在同一插座上同時使用幾個大功率用電器 C．要定期檢查用電器插頭，特別是大功率用電器插頭 D．洗衣機、洗碗機等易潮濕用電器不用接地線 【解析】　有電動機的家用電器、在潮濕環(huán)境中使用的電器、具有金屬外殼的電器和其他規(guī)定使用接地的家用電器必須做好接地保護，否則外殼容易帶電． 多個電器接在同一插座上，當同時開啟這些電器時，會造成瞬間電流很大，電壓下降，影響電器正常工作，甚至因插座連接線超負荷而發(fā)熱引起火災(zāi)． 用電器插頭如果破損，人體接觸到破損部位容易造成觸電事故，破損處容易造成短路事故． 【答案】　D 9．很多家用電器都有待機功能，比如，電視可以用遙控器關(guān)機而不必斷開電源．這一功能雖給人們帶來了方便，但電器在待機狀態(tài)下仍有能耗．下表是小明家兩臺電器的數(shù)據(jù)統(tǒng)計．這兩臺電器每天待機共耗電________度．若能及時斷開電源，他家每月可以節(jié)約電費______元．(電價為0.5元/度，每月按30天計算) 家用電器 待機功率P/kW 每天平均待機時間t/h 彩色電視 0.008 20 VCD 0.012 22 【導學號：18152108】 【解析】　彩電每天待機耗電： W1＝0.00820度＝0.16度， VCD每天待機耗電： W2＝0.01222度＝0.264度，總共每天耗電0.424度． 若能及時斷開電源，每月可節(jié)約電費： 0．424300.5元＝6.36元． 【答案】　0.424　6.36