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(xué)案 魯科版選修1 -1.doc
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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(xué)案 魯科版選修1 -1.doc
第2節(jié) 家庭用電
學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)
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(diǎn),會連接簡單的電路.(重點(diǎn))
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(shí)際用電功率選擇熔絲或低壓斷路器.(重點(diǎn))
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(dòng)手排除一些簡單的故障.(難點(diǎn))
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(jì)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(gè)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(gè),把多個(gè)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(gè)電路中把所有用電器(或元件)一
個(gè)接一個(gè)地依次串接起來,電流只有一個(gè)通路.
(2)三個(gè)基本特點(diǎn)
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(gè)電路和部分電路.
(2)三個(gè)基本特點(diǎn)
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+I(xiàn)2+I(xiàn)3+…
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(dāng)其中一個(gè)支路電阻增大時(shí),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(gè)數(shù)越多總電阻越?。?√)
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(jì)算I1=I2=,故B、C正確.
【答案】 BC
3.由4個(gè)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(gè)電阻的電流是多少?
【導(dǎo)學(xué)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+I(xiàn)4=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(jìn)戶線、配電盤、室內(nèi)導(dǎo)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(xiǎn)絲.當(dāng)線路發(fā)生故障,電路中通過的電流過大時(shí),熔絲會迅速熔斷,以保護(hù)整個(gè)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(dòng)保護(hù)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(diǎn)
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(dāng)然也不排除負(fù)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(shí)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(shí),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(shí),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(gè)壞了,而其他的燈還亮,而家中的一串小彩燈一個(gè)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(gè)燈壞了,只是一個(gè)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(gè)燈壞,整個(gè)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(jìn)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(dǎo)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(dǎo)線斷裂等.在確認(rèn)電源沒有停電的情況下,可以使用測電筆逐段排查斷路點(diǎn).使用測電筆時(shí)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(xì)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(biāo)有:“加熱功率/電壓3 800 W/220 V”.若需要為電熱水器安裝一個(gè)熔斷器,參考下列數(shù)據(jù)通過計(jì)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(xiǎn)絲燒斷了,下列做法中正確的是( )
A.用鋼絲代換
B.為了保險(xiǎn),選擇盡量粗的保險(xiǎn)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(xiǎn)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(xiǎn)絲替換
【解析】 用鋼絲或盡量粗的保險(xiǎn)絲代換時(shí)對電路不會起到保護(hù)作用;用小于正常工作電流的保險(xiǎn)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(xiǎn)絲,故選D.
【答案】 D
6.家庭電路中的保險(xiǎn)絲熔斷了,以下原因中不可能的是( )
【導(dǎo)學(xué)號:18152106】
A.使用的用電器總功率過大
B.拉線開關(guān)中兩根導(dǎo)線的線頭相碰了
C.保險(xiǎn)絲的規(guī)格不符合規(guī)定的要求
D.插座中的兩根導(dǎo)線的線頭相碰了
【解析】 選項(xiàng)A過載可以引起保險(xiǎn)絲熔斷;選項(xiàng)D插座中兩根導(dǎo)線的線頭相碰,發(fā)生短路,也會使保險(xiǎn)絲熔斷;選項(xiàng)C也可;選項(xiàng)B中拉線開關(guān)線頭相碰火線接通,不會使保險(xiǎn)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(xiǎn)程度取決于
(1)電流的大小和通電時(shí)間.當(dāng)觸電電流和觸電時(shí)間的乘積大于50_mAs時(shí),就會造成較嚴(yán)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(xiǎn)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(shí)一定要仔細(xì)閱讀說明書,特別是用電注意事項(xiàng).移動(dòng)家用電器時(shí)要斷開電源.拔取電源線時(shí),應(yīng)當(dāng)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(fù)載過大,否則容易導(dǎo)致危險(xiǎn).使用電熱器具時(shí)要注意防止發(fā)生火災(zāi).冬天使用電暖器時(shí),人一離開就要停止使用.
(4)遇到電氣設(shè)備冒火,若一時(shí)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(hù)接地的三孔插座.應(yīng)在安裝線路的同時(shí)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(jī)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(gè)單位太小,通常用較大的單位千瓦時(shí)(kWh),1 kWh=3.6106 J.千瓦時(shí)俗稱度.
1.當(dāng)出現(xiàn)短路故障時(shí),漏電保護(hù)器會自動(dòng)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(diǎn)
(1)高度重視,謹(jǐn)防觸電:接觸、搬運(yùn)電器時(shí)頭腦中要時(shí)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(shí)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(shí)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(jī)等更要接地.
(4)不要在同一插座上同時(shí)使用幾個(gè)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(xí)慣,記住隨手關(guān)閉不使用的用電器.
(2)節(jié)約用電,堅(jiān)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(gè)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(xiàng)目
完全干燥時(shí)
出汗或潮濕時(shí)
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(shí)電阻大約是潮濕時(shí)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(xiàng)是十分危險(xiǎn)的.
(4)電路上有規(guī)格為10 A的熔絲(俗稱保險(xiǎn)絲),如圖523所示,用電器R的功率是1 500 W,這時(shí)通過熔絲的實(shí)際電流是多少?人體出汗或潮濕時(shí),手腳觸電,為什么熔絲不會斷? 【導(dǎo)學(xué)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(shí)電阻大約是潮濕時(shí)電阻的38~80倍.
(2)潮濕時(shí)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(jì)算知,潮濕時(shí)導(dǎo)電電流都大于20 mA,所以上述各種情況均有危險(xiǎn).
(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(shí)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+I(xiàn)2=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(shí)各種情況均有危險(xiǎn) (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(shí)使用幾個(gè)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(jī)、洗碗機(jī)等易潮濕用電器不用接地線
【解析】 有電動(dòng)機(jī)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(hù),否則外殼容易帶電.
多個(gè)電器接在同一插座上,當(dāng)同時(shí)開啟這些電器時(shí),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(fù)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(jī)功能,比如,電視可以用遙控器關(guān)機(jī)而不必?cái)嚅_電源.這一功能雖給人們帶來了方便,但電器在待機(jī)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(jì).這兩臺電器每天待機(jī)共耗電________度.若能及時(shí)斷開電源,他家每月可以節(jié)約電費(fèi)______元.(電價(jià)為0.5元/度,每月按30天計(jì)算)
家用電器
待機(jī)功率P/kW
每天平均待機(jī)時(shí)間t/h
彩色電視
0.008
20
VCD
0.012
22
【導(dǎo)學(xué)號:18152108】
【解析】 彩電每天待機(jī)耗電:
W1=0.00820度=0.16度,
VCD每天待機(jī)耗電:
W2=0.01222度=0.264度,總共每天耗電0.424度.
若能及時(shí)斷開電源,每月可節(jié)約電費(fèi):
0.424300.5元=6.36元.
【答案】 0.424 6.36