電熱與安全基礎夯實1.關于家庭電路,下列說法正確的是()A.工作的用電器越多,電路的總電阻越大B.控制家用電器的開關一定要接在火線上C.家庭中的電能表是測量總電功率的儀表D.洗衣機、電冰箱等家用電器使用三腳插頭是為了節約用電答案B解析家庭電路的用電器是并聯,工作的用電器越多,相當于增大導體的橫截面積,總電阻越小,故A錯;從安全用電的角度來分析,在接燈泡時,開關必須串聯在火線和燈泡之間,故B正確;家庭中的電能表是測量消耗電能的儀表,故C錯;洗衣機、電冰箱是金屬外殼,使用三腳插頭,把金屬外殼接上地線,在金屬外殼的用電器漏電,人接觸時地線把人體短路,可以防止觸電,不是為了節約電,故D錯。2.如圖為一條剛裝好的民用照明電路,在未裝保險絲之前,先將規格為“220 V40 W”的白熾燈L0接在火線上要裝保險絲的兩個接線柱上,當只閉合S1時,L0和L1都呈暗紅色;當只閉合S2時,L0不亮;當只閉合S3時,L0正常發光。下列判斷正確的是()A.L0暗紅色時消耗的功率為40 WB.L1所在支路短路C.L2所在支路短路D.L3所在支路短路答案D解析家庭電路電壓是220 V,一般照明燈泡額定電壓也是220 V。當只閉合S1時,L0和L1都呈暗紅色,原因是兩只燈泡串聯分壓,說明此段電路正常;同時說明L0兩端電壓低于220 V,所以其實際功率低于40 W,故A、B均錯誤;當只閉合S2時,L0不亮,說明此段電路有開路情況,即L2可能開路,故C錯誤;在只閉合S3時,L0正常發光,說明此處支路肯定被短路,使得火線上的燈泡與零線相連而正常發光,即L3可能短路,故D正確。3.如圖所示的關于家庭用電的圖片中正確的是()答案D解析三孔插座中,左零右火中接地,中間的應該接地線,目的是為了讓金屬外殼與大地相連,故A錯;使用測電筆辨別火線時,一定要用手觸及筆尾的金屬部分,否則容易造成誤判,認為帶電體不帶電是十分危險的,故B錯;教室內的燈工作時互不干擾,為并聯連接,不是串聯,故C錯;三孔插座中多出一個專門用于接地的孔,三腳插頭中,中上的要與用電器的金屬外殼相連,目的是為了讓金屬外殼與大地相連,故D正確。4.將規格都是“220 V100 W”的一臺電風扇、一臺電視機和一把電烙鐵分別接入家庭電路中,通電時間相同,下列說法正確的是()A.三個用電器產生的熱量一樣多B.電風扇產生的熱量最多C.電視機產生的熱量最多D.電烙鐵產生的熱量最多答案D解析因為U=220 V,所以三種用電器的實際功率P=P額=100 W;又因為W=Pt,所以三種用電器消耗的電能相同;因為電視機將一部分電能轉化為光能,電風扇中的電動機將電能大部分轉化機械能,電烙鐵將電能全部轉化為內能。所以產生熱量最多的是電烙鐵。5.(2019四川自貢中考)把一個標有“10 V3 W”的小燈泡和定值電阻R串聯后接在電壓為12 V的電源上(如圖所示),小燈泡恰能正常工作。該電路工作10 s定值電阻產生的熱量是()A.60 JB.36 JC.30 JD.6 J答案D解析由P=UI可得,燈泡正常發光時的電流IL=0.3 A;因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和,且小燈泡正常發光,所以R兩端的電壓UR=U-UL=12 V-10 V=2 V,串聯電路中各處的電流相等,該電路工作10 s定值電阻產生的熱量Q=W=URIt=2 V0.3 A10 s=6 J。6.(2019湖南懷化中考)“珍愛生命,注意安全”是每個公民必備的生活常識。關于安全用電,下列說法正確的是()A.發生電火災時應立即用水將火撲滅B.不接觸低壓帶電體,不靠近高壓帶電體C.在野外遇到雷雨天氣應就近到大樹底下躲雨D.使用試電筆時,手可以接觸筆尖金屬體答案B解析因電發生火災時,由于水是電的良導體,如果用水來滅火,很容易造成救火人員的間接觸電,故A不符合安全用電原則;安全用電的原則是:不接觸低壓帶電體,不靠近高壓帶電體,故B符合安全用電的原則;在大樹下避雨,因為大樹和人體都是電的良導體,雷電極易通過突起的大樹傳向人體,而造成雷電災害,故C不符合安全用電原則;使用測電筆辨別火線時,用手觸及測電筆筆尾金屬體,才能辨別出火線、零線,手不能接觸筆尖金屬體,否則會發生觸電事故,故D不符合安全用電原則。7.(2019陜西中考)如圖是小軒家的部分電路。下列說法正確的是()A.若熔斷器熔絲熔斷了,可以用銅絲代替B.若導線cd間斷路,仍然可以安全使用三線插座C.若閉合開關S,燈泡L不發光。用測電筆檢測e點,氖管不發光,則說明燈絲一定斷了D.若ab間斷路,燈泡L仍能正常工作答案D解析保險絲熔斷后,不能用銅絲來代替,因為銅絲的電阻率小、熔點高,用銅絲代替保險絲,不能在電流過大時自動切斷電路,故A錯誤;由圖知,如果導線cd間斷路,用電器的金屬外殼無法接地,存在漏電危險,所以不能繼續安全使用三線插座,故B錯誤;如果火線斷路、熔斷器的熔絲燒斷、燈泡燈絲斷了或者燈泡到火線間的電路斷路,燈泡都不能發光,同時測電筆接觸e點,氖管都不能發光,所以不能說明燈絲一定斷了,故C錯誤;由圖知,雖然ab間斷路,但電流可以從火線到燈泡,經a點回到零線,所以燈泡L仍能正常工作,故D正確。8.(2019貴州貴陽中考)22歲的中國青年科學家曹原證實了石墨烯在特定條件下的超導性能,這是一百多年來對物質超導零電阻特性的又一重大發現。若未來實現石墨烯超導輸電,根據定律推斷輸電線路可實現電能零耗損。答案焦耳解析當導體的溫度降至某一低溫時,它的電阻突然變為零,這種特性稱超導性。由于超導體的電阻為零,根據Q=I2Rt知,產生的熱量為零,所以在用超導體進行遠距離輸電時不會消耗電能產生熱量,減少了在輸電過程中的能量損耗,大大節約了能源。9.(2019廣西桂林中考)我國的家庭電路有兩根進戶線,都是從低壓輸電線上引下來的。其中一根叫零線,一根叫,兩根進戶線之間有 V的電壓。答案火線220解析進戶線分為零線和火線,火線與零線之間有220 V的電壓,火線與大地之間也有220 V的電壓。10.小青同學想在家里安裝一盞照明燈,如圖所示是他設計的電路。圖中虛線框1和2應連入開關和電燈;則開關應裝在(選填“1”或“2”)虛線框中。答案2解析為了用電的安全,開關應接在火線與電燈之間,因此開關應裝在2處。11.如圖所示的家庭電路的連接中,有兩部分連接錯誤,它們是(選填序號即可,閘刀開關;帶開關的燈泡;帶保險絲的兩孔插座;三孔插座。)答案解析進戶線進入用戶,首先接入總開關,即閘刀開關,總開關的后面接入保險絲,圖中閘刀開關連接正確。開關控制燈泡時,火線首先進入開關,然后進入燈泡頂端的金屬點,零線直接進入燈泡的螺旋套;開關既能控制燈泡,又能在燈泡損壞后,斷開開關,切斷火線,安全地更換燈泡。由圖知,帶開關的燈泡連接錯誤。兩孔插座左孔接零線,右孔接火線;當插座上接入大功率的用電器時,還要在火線上串聯一根保險絲,這樣在電流過大時,能自動切斷電源。由圖知,帶保險絲的兩孔插座連接正確。三孔插座中,左孔應接零線,右孔接火線,上孔接地線;而圖中上孔接零線,左孔接地線,故三孔插座連接錯誤。綜上分析,連接錯誤的是帶開關的燈泡和三孔插座。12.家用洗衣機的主要部件是電動機,某洗衣機的電動機在220 V電壓下正常工作時的電流2 A,線圈電阻為4 ,則該電動機正常工作時每分鐘產生的熱量是 J。答案960解析該電動機正常工作時每分鐘產生的熱量Q=I2Rt=(2 A)24 60 s=960 J。易錯警示 要注意電動機是非純電阻用電器,消耗的電能和產生的熱量不相等。13.(2019吉林中考)電爐絲通過導線接到電路里,通過電爐絲和導線的電流大小,由于電爐絲的電阻比導線的電阻大,導致電爐絲在相同時間產生的熱量比導線產生的熱量。答案相等多解析電爐工作時,導線和電爐絲串聯,所以通過導線和電爐絲的電流相等,電爐絲電阻比導線電阻大,根據焦耳定律Q=I2Rt可知,相同時間內電爐絲產生的熱量比導線多。14.(2019廣西貴港中考)家用電吹風的簡化電路如圖所示,主要技術參數如下表。則該電吹風正常工作吹熱風時,電熱絲的阻值是 ,正常工作吹熱風5 min電熱絲產生的熱量是 J。熱風溫度50-75 額定功率熱風時;1 000 W冷風時:120 W額定電壓220 V質量0.5 kg答案552.64105解析由表格數據可知,電吹風吹冷風時的功率,即電動機的功率為120 W,由圖知,電吹風正常工作且吹熱風時,電動機和電熱絲并聯,因電路的總功率等于各用電器功率之和,所以電熱絲的功率P電熱絲=P熱-PM=1 000 W-120 W=880 W,并聯電路中各支路兩端的電壓相等,得電熱絲的電阻R電熱絲=55 ;電吹風正常工作且吹熱風時,5分鐘內電流通過電熱絲產生的熱量Q=W=PRt=880 W560 s=2.64105 J。15.(2019四川南充中考)如圖,燈L標有“4 V2 W”,R=20 ,閉合開關S時,燈L正常發光(燈絲的電阻不受溫度影響),電流表示數為 A,通電1 min電路中產生的熱量為 J。答案0.7168解析由圖知R與L并聯,電流表測干路電流,燈L正常發光,所以U=UR=UL=4 V,由P=UI可得通過燈泡的電流IL=0.5 A,由歐姆定律可得通過R的電流IR=0.2 A,由并聯電路的電流特點可得電流表示數I=IL+IR=0.5 A+0.2 A=0.7 A;通電1 min電路中產生的熱量Q=W=UIt=4 V0.7 A60 s=168 J。16.(2019安徽蚌埠二模)某電飯鍋簡化電路如圖甲所示,R1和R2均為定值電熱絲,S為自動開關,煮飯時,把電飯鍋接入220 V電路中,電路中總電流隨時間變化的圖象如圖乙所示。電熱絲R1的阻值為 ;通電30 min電飯鍋產生的熱量為 J。答案228.91105解析由電路圖可知,當開關S閉合,電路為R2的簡單電路,電路中的電流大,由P=UI可知,電飯鍋的總功率大,處于加熱狀態,當S斷開時,電阻R1與R2串聯,電路中的總電阻大,電路中的電流小,由P=UI可知,電飯鍋的總功率小,處于保溫狀態。電熱絲R2的阻值為R2=88 ;電阻絲R1和R2串聯的總電阻R總=110 ,R1=R總-R2=22 。由圖乙知,通電30 min,加熱15 min,保溫15 min,電飯鍋產生的熱量Q=UI大t1+UI小t2=220 V2.5 A1560 s+220 V2 A1560 s=8.91105 J。17.(2019貴州畢節中考)電熱水壺上標有“220 V800 W”,小明發現燒水過程中熱水壺的發熱體部分很快變熱,但連接的電線卻不怎么熱,是因為導線的電阻比發熱體的電阻;在額定電壓下,熱水壺燒水210 s,這段時間內電熱水壺發熱體產生的熱量為 J,若發熱體產生的熱量全部被水吸收,能將 kg的水從20 升高至100 。c水=4.2103 J/(kg)答案小1.681050.5解析熱水壺的發熱體與電線串聯,通過它們的電流及時間相等,但熱水壺的發熱體的電阻比電線的電阻大得多,由焦耳定律Q=I2Rt可知,熱水壺的發熱體比電線產生的熱量就多得多,所以電熱絲很熱,但與之相連的電線卻不怎么熱;在額定電壓下,燒開一壺水用時210 s,這段時間內電熱水壺發熱體產生的熱量Q=W=Pt=800 W210 s=1.68105 J;根據公式Q=cm(t-t0)得,加熱水的質量m=0.5 kg。18.(2019云南昆明中考)如圖是一個家用電熱水龍頭。打開龍頭開關,幾秒就可以流出熱水,這種加熱水的過程很短,俗稱“過水熱”。某品牌電熱水龍頭的額定功率是3 000 W,額定電壓是220 V,則該電熱水龍頭正常工作時的電阻是 (計算結果精確到0.1)。某次使用該龍頭加熱水時,測得實際電壓為235 V,水的初溫為21 ,加熱14 s,得到0.5 L、末溫42 的熱水,則加熱水的功率是 Wc水=4.2103 J/(kg),水=1.0103 kg/m3。答案16.13 150解析由P=可得,該電熱水龍頭正常工作時的電阻R=16.1 ;由=可得,加熱的水的質量m=水V=1103 kg/m30.510-3 m3=0.5 kg,水吸收的熱量(有用能量)Q吸=c水mt=4.2103 J/(kg)0.5 kg(42 -21 )=4.41104 J;則加熱水的功率P實=3 150 W。能力提升19.在探究“電流通過導體產生的熱量與哪些因素有關”的實驗中,某同學采取了如圖所示的實驗裝置(兩個透明容器中封閉著等量的空氣)。(1)實驗中通過觀察變化來比較電流通過電阻產生熱量的多少。(2)觀察圖甲中的A、B管,在通電時間相等時,發現B管液面上升的高,則表明電流通過導體產生的熱量多少與有關。(3)采用圖乙實驗裝置,可以得出結論:在電阻和通電時間相同時,越大電流產生的熱量越多。答案(1)液面高度差(2)電阻(3)電流解析(1)電流通過導體產生熱量的多少不能直接觀察,但液體溫度的變化可以通過液面高度差的變化來反映,這種研究方法叫轉換法;(2)如圖甲,兩個電阻串聯在電路中,電流相同,通電時間相同,電阻不同,運用控制變量法,探究電流產生熱量跟電阻的關系;(3)在乙圖中,右側容器的外部,將一個電阻和這個容器內的電阻并聯,再接入原電路,由于并聯電路有分流作用,所以通過左側容器中電阻的電流大于通過右側容器中電阻的電流,由乙圖所示的實驗現象可以得到的結論是:在電阻、通電時間相同的情況下,電流越大,電流通過電阻產生的熱量越多。20.一個標有“220 V100 W”的白熾燈接在220 V的電源兩端,如圖所示,由于輸電線的電損,小燈泡發光時的實際功率是81 W(電源電壓不變,不計燈泡電阻的變化)。(1)求出此時白熾燈L兩端的電壓;(2)試證明:這種情況下輸電線損耗的電功率P線與燈泡實際功率PL之比是P線PL=19。答案(1)198 V(2)證明見解析。解析(1)燈絲的電阻RL=484 ,燈泡的實際電壓UL=198 V;(2)根據串聯電路電壓的規律知,電線上的電壓:U線=U-UL=220 V-198 V=22 V,因串聯電路電流處處相等,根據P=UI知,輸電線損耗的電功率P線與燈泡實際功率PL之比:=19。21.如圖甲的多功能養生壺具有精細烹飪、營養量化等功能,深受市場認可和歡迎。圖乙是某品牌養生壺簡化電路圖。水=1103 kg/m3,c水=4.2103 J/(kg),g取10 N/kg項目參數電源電壓(V)220低溫擋功率(W)275中溫擋功率(W)550高溫擋功率(W)1 100容積(L)1(1)開關S1、S2處于什么狀態,養生壺為高溫擋,說明判斷依據;(2)求R1的阻值;(3)養生壺處于低溫擋工作時,求電路中的電流大小;(4)在標準大氣壓下,使用高溫擋將初溫是12 的一壺水燒開,若養生壺高溫擋加熱效率為80%,求水吸收的熱量和燒開一壺水需要的時間。答案(1)當開關S1閉合,S2接B時,為高溫擋;因為此時電阻R1、R2并聯,電路中的總電阻最小,總功率最大(2)88 (3)1.25 A(4)3.696105 J420 s解析(1)由圖知,當開關S1閉合,S2接B時,電阻R1、R2并聯,電路中的總電阻最小,由P=可知,總功率最大,所以此時養生壺為高溫擋;(2)由圖知,當開關S1斷開,S2接A時,電阻R1、R2串聯,電路中的總電阻最大,由P=可知,總功率最小,此時為低溫擋;當S2接A,S1閉合時,R2被短路,只有電阻R1接入電路,養生壺處于中溫擋。由P=UI得,正常工作時通過R1的電流為I1=2.5 A,由I=得,R1的阻值R1=88 ;(3)由P=UI得,養生壺在低溫擋工作時電路中的電流為I低=1.25 A;(4)由=可得,水的質量m=水V=1103 kg/m3110-3 m3=1 kg,水吸收的熱量Q吸=c水m(t-t0)=4.2103 J/(kg)1 kg(100 -12 )=3.696105 J,由=和W=Pt得,燒開一壺水需要的時間為t=420 s。12