初中物理人教版（2024）九年级全册（2024）第3节 跨学科实践：为家庭电路做设计习题

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二．寻找家庭电路断路的故障点（共9小题）
三．家庭电路故障的检修方法（共6小题）
四．保险丝的功能与使用方法（共7小题）
五．空气开关的原理和作用（共6小题）
一．跨学科实践：为家庭电路做设计（共13小题）
1．小明设计了一种地下通道用的照明电路图，用两个声控开关控制一盏灯，从地下通道任意一端进入通道，发出响声，可使该端的声控开关闭合，灯都能发光。下列电路图中，既符合上述设计要求，又符合安全用电要求的是（ ）
A． B． C．D．
【答案】D
【详解】用两个开关控制一盏灯，闭合任意一个开关，灯都能发光，说明两开关应并联再与灯连接，根据安全用电的原则，开关控制火线，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
2．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。
3．小伟设计了一个如图所示的家庭模拟电路，电路符合安全用电标准。将模拟电路的插头插入家庭电路中，闭合开关S，灯泡发光；家用电器插入模拟电路插座时均不能工作，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．插脚E应连接火线B．可能是插座出现短路
C．可能是bc间断路D．可能是gd间断路
【答案】D
【详解】A．根据安全用电原则，插座的左孔应接零线，右孔接火线，右孔最后连接到了F，故F为火线，故A错误；
B．若插座短路，会导致保险丝熔断或空气开关跳闸，整个电路都会断电，一开始灯泡发光是不可能的，故B错误；
C．若bc间断路，右孔仍与火线相连，试电笔插入后氖管发光。灯泡所处电路完整，未断开，bc间断路不影响灯泡的发光，故C错误；
D．若gd间断路，会导致插座右孔与火电断开、不带电（试电笔插入后氖管不发光），左孔与零线相连（试电笔插入后氖管不发光），灯泡所处电路完整，未断开，gd间断路不影响灯泡的发光，故D正确。
故选D。
4．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。
5．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。
6．小明家正在进行新房装修，需要安装一盏在一楼和二楼都能控制的楼梯灯，他设计了如图甲所示的电路，S1和S2是单刀双掷开关，图乙是已经安装的电能表。下列说法正确的是（ ）
A．若用电器消耗5kW·h的电能，电能表转盘转900转
B．若熔断器的熔丝熔断了，可以用铁丝代替
C．该电能表能通过的最大电流为10A
D．a端应该接火线，b端接零线
【答案】D
【详解】A．乙图中电能表参数为3000r/kW·h，即用电器每消耗1kW·h电能，转盘转3000r。若用电器消耗5kW·h的电能，则电能表的转盘应转15000 r，故A错误；
B．熔断器中熔丝熔断后应更换相同规格的熔丝，严禁用铜丝或铁丝代替，故B错误；
C．由图乙可知，该电能表允许通过的最大电流为20A，故C错误；
D．为保证安全用电，家庭电路中开关应接在火线上，灯泡接在零线上。所以甲图中a端应该接火线，b端接零线，故D正确。
故选D。
7．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。
8．光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用，小柯用它设计了一种“智能家居照明灯”电路，如图所示。(电磁继电器线圈的电阻不计)
（1）导线 （选填“A”或 “B”）连接家庭电路的火线。
（2）小柯的设计要求是：“智能家具照明灯”在天暗时自动点亮，天亮时自动熄灭，那么他选择的光敏电阻阻值大小应随光照强度的减小而 .
（3）若光照强度不变，闭合S后，滑片P由a端向b端移动过程中，电流表示数I与电压表示数U的关系如图所示，则滑动变阻器的最大阻值 （电源电压U0不变）。
【答案】 A 增大
【详解】(1)[1]家庭电路的火线要先接开关，才能再接用电器，从图中可以看到，导线A连接家庭电路的火线；
(2)[2]在天暗时自动点亮，这时光线变弱了，同时电磁铁的磁性变弱，照明灯的电路接通，这意味着电磁铁所在的电路电流变弱，电路的总电阻变大，滑动变阻器接入电路的电阻阻值大小不变时，光敏电阻阻值是变大的，即光敏电阻阻值大小应随光照强度的减小而增大；
(3)[3]当滑片P在a端时，电路中的电阻最大，电流最小，从图中可以看到，这个电流大小是0.1A，可得到关系式
当滑片P在b端时，电压表的示数是12V，这也是电源电压的大小，即，可求得
这也是滑动变阻器的最大阻值。
9．现在楼道内常用红外感应开关替代声控开关。白天光控开关断开，夜晚光线暗时，光控开关闭合；当有人进入楼道内时，红外感应开关闭合，没人时红外感应开关断开（光控开关用表示，红外感应开关用表示）。请你设计楼道内路灯电路。
【答案】
【详解】由题意可知，只有夜晚且有人进入楼道内时，楼道内路灯才亮，则光控开关和红外感应开关应串联共同控制路灯，两个开关接在火线与灯泡之间，如图所示：
10．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：
11．物理实践活动中，小聪想设计一个台灯，由两个开关控制，当只闭合开关一时，调节滑动变阻器可以改变灯的亮度；当只闭合开关二，灯亮但是无法调节灯的亮度。请你帮小聪用画笔代替导线完成图所示的电路设计。
【答案】
【详解】开关应该接到火线和用电器之间；当只闭合开关一，调节它的旋钮（相当于移动滑动变阻器），可以改变灯的亮度，即说明开关一、滑动变阻器和灯泡串联；只闭合另一个开关二，灯也可以亮，但是无法调节灯的亮度，说明开关二与灯泡串联；如图所示：
12．某家庭电路各元件如图所示，请完成家庭电路的设计电路，既满足电灯和换气扇能独立工作，又符合安全用电要求。
【答案】
【详解】根据家庭电路连接的要求，两用电器应并联，开关应串联在用电器与火线之间，为了能独立控制每个用电器，开关独立与每个用电器串联，如图所示：
13．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。
14．电动自行车因为具有轻便、快捷和环保等优点备受大家喜爱，然而电动车带来的安全问题也很严重。2023年4月15日起，《电动自行车安全技术规范》开始实施。小明和学习小组同学展开了：“安全的电动车”的学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程，请帮助完成下列内容：
【项目分解】
（1）了解电动车上的安全措施。
（2）设计安装车库充电插座。
【项目实施】
（1）了解“刹车系统”。电动自行车刹车时，电动机必须断电。因此，人们在电动自行车左右两刹车手柄中各安装了一只开关S1和S2，S是用钥匙控制的电源开关。在行驶中用任意一只手柄刹车时，开关S1或S2断开，电动机立即断电。下列电路中符合这一要求的是 ；
（2）了解“蓄电池”。电池说明书上的部分内容：
①额定电压：36V；②“电池容量10A·h”；③电能转化为机械能的效率η=75%。电动车工作过程中最多能输出的机械能为 J。若这么多的机械能由效率为30%的汽油机提供，则需要燃烧汽油 kg（已知汽油的热值为4.5×106 J/kg）。
（3）优化充电系统。电动自行车电池不能长时间充电，为了电动自行车的充电安全，小组设计了如图甲所示的定时充电器。用定时器控制充电时间，当定时器中有电流通过时，充电就会被断开。针对该充电器的设计方案，下面说法正确的是 ；
A．定时器与充电器串联
B．充电时定时器在电路中相当于一根导线
C．停止充电时充电器在电路中处于被短路状态
D．如果在b处安装一个开关S，断开此开关则停止充电
【项目拓展】
（4）①经查阅资料，小组发现近年电动车在楼道内充电造成火灾事故频发。很多小区已经禁止电动车进入楼内。小明想在自家的小车库内充电，发现车库内只安装了电灯，没有插座，于是小明想在如图乙所示的原有线路上安装一个双孔插座，应安装在 （填“ab”、“ac”或“bc”）之间。
②小明认为蓄电池一次充满电后最大行驶的路程与车的负重有关，负重越大，最大行驶的路程越小，小明作出猜想的理由是 。
【答案】 B 9.72×105 0.72 C ac 见解析
【详解】（1）[1]由题知，任一只手柄刹车时，该手柄上的开关立即断开，电动机停止工作，说明两开关相互影响、不能独立工作，所以两个开关、电动机以及S应串联接在电路中，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
（2）[2]“蓄电池”储存的电能为
E＝UIt＝36V×10×3600A·s＝1.296×106J
最多能输出的机械能为
E机＝Eη＝1.296×106J×75%＝9.72×105J
[3]汽油完全燃烧放出的热量为
需要燃烧汽油的质量为
（3）[4]A．由电路图可知，定时器与充电器并联，故A错误；
B．充电时定时器中不能有电流通过，所以定时器在电路中相当断路，故B错误；
C．当定时器中有电流通过时，充电就会被断开，将充电器短路，使充电器不能工作，故C正确；
D．如果在b处安装一个开关S，断开此开关，由于定时器与充电器并联，则充电器仍然连入电路，故充电器不会停止充电，故D错误。
故选C。
（4）[5]插座按照左零右火接线，故右边接在c处，因为开关只控制灯泡，故左边接在a处，应安装在ac之间。
[6]蓄电池一次充满电后的能量一定，所做总功一定，负重越大，所受的阻力越大，最大行驶的路程越小；由于W=Fs，所以，影响车子运动时受到的阻力会影响电动车充满电后的最大行驶路程。
15．如图所示是小明家新购置的一台电烤箱的简化电路图，电源电压为220V，其中R1和R2发热电阻丝，且阻值恒定。电烤箱分为二个挡：低温挡和高温挡，对应功率分为110W和1210W。小明对电烤箱进行了以下专题研究。
(1)工作原理：电烤箱主要是利用电流的 效应工作的。当S闭合、S1断开时，电烤箱处于 挡；
(2)低温挡的工作电流及发热电阻丝的阻值：电烤箱在低温挡工作的电流是多少 ？R2的阻值为多大 ？
(3)耗电情况：电烤箱在高温挡正常工作5min消耗的电能是多少焦耳 ？
(4)善于观察的小明发现，电烤箱的电源线与手机充电器的充电线相比有两个不同特征，一是电烤箱的电源线较粗，二是电热水壶的电源线上使用的是三脚插头。请你选择其中一个特征并从安全用电的角度分析其设计理由 。（要求先写出你选择的特征，再具体分析说明）
【答案】(1) 热 低温 (2) 0.5A 440Ω (3) (4)见解析
【详解】（1）[1]电烤箱工作时将电能转化为内能，所以电烤箱在根据电流的热效应工作的。
[2]由图可知，当S、S1都闭合时，R1、R2并联，电路的总电阻较小，由可知，电路的总功率较大，为高温挡；当S闭合、S1断开时，只有R2工作，电路中的总电阻较大，由可知，电路的总功率较小，电烤箱处于低温挡。
（2）[1]由可知，低温挡工作时的电流
[2]R2的阻值
（3）电烤箱在高温挡正常工作5min消耗的电能
（4）电热水壶的电源线上使用的是三脚插头，是因为电烤箱是有金属外壳的用电器，其三脚插头的长脚与其金属外壳相连，使用时通过三孔插座与地线相连，若金属外壳带电，能防止触电事故的发生。
二．寻找家庭电路断路的故障点（共9小题）
16．如图所示的家庭电路中，闭合开关，灯泡不亮，用测电笔检测插座的两孔，只有插入右孔时氖管才发光。用测电笔检测A点，氖管发光，检测B点时氖管不发光。发生该现象的原因可能是（ ）
A．灯泡短路B．灯丝断了
C．C处断路D．D处断路
【答案】B
【详解】A．若灯泡短路，会使火线和零线相通，造成线路短路，使保险丝烧断或空气开关跳闸，造成电路断路，用试电笔测A点氖管不会发光，故A不符合题意；
C．由题意知，测电笔插入插座的右孔时，氖管发光，说明进户火线与插座右孔相通，C处未断路。故C不符合题意；
BD．测电笔检测A点氖管发光，则A到火线的连接无故障。检测B点氖管不发光，则B点与进户零线相通，D点没有断路。灯泡不亮，说明灯泡处有断路，可能原因是灯丝断了。故B符合题意，D不符合题意。
故选B。
17．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。
18．如图是小明家中的部分电路，开始时只有电灯和电热壶接入电路，各部分均正常工作。将电饭锅的插头插入三孔插座后，正在烧水的电热壶突然不能工作，但电灯仍正常工作。小明拔出电饭锅的插头，发现电热壶仍不能工作，他把试电笔分别插入插座的左、右孔，氖管均能发光。下列说法中错误的是（ ）
A．故障应该是零线CD段断路
B．此时用手接触D点会有触电危险
C．此时用手接触C点不会有触电危险
D．断开电热壶开关后，把试电笔插入插座的左孔，氖管仍能发光
【答案】D
【详解】A．由题意可知，家庭电路中，电灯、热水壶与三孔插座均并联接入电路，将电饭锅的插头插入三孔插座后，正在烧水的电热壶突然不能工作，但电灯仍正常工作，说明没有发生短路，他把试电笔分别插入插座的左、右孔，氖管均能发光，说明火线有电，而零线断路，而拔出插头，电热壶仍不能工作，所以断路位置在电热壶所在支路的零线部分，也就是零线CD段断路，故A正确，不符合题意；
B．用手接触D点，与火线是连通的，氖管发光，人用手接触会触电，故B正确，不符合题意；
C．C点与零线连通，用手接触C点不会有触电危险，故C正确，不符合题意；
D．断开电热壶开关后，插座的左孔与零线相连，因为零线CD断路，试电笔插入左孔时，不再与火线相连，所以氖管不能发光，故D错误，符合题意。
故选D。
19．如图，某家庭电路的输电线甲、乙从右端进户。闭合开关S，LED灯发光、电风扇正常工作，用试电笔检测插座，只有检测右孔时氖管发光。由于出现故障，电风扇停止工作，LED灯仍发光，用试电笔检测插座两孔，氖管均发光。下列说法中正确的是（ ）
A．电风扇短路B．甲输电线为火线
C．电风扇与LED灯是串联关系D．甲输电线上的b、c两点之间断路
【答案】D
【详解】B．闭合开关S，LED灯发光，电风扇正常工作，说明开始电路正常，用试电笔检测插座，只有检测右孔时氖管发光，说明乙是火线，甲是零线，故B错误；
AD．电路出现故障时，LED灯发光，说明LED灯的支路是正常的，且电路中不是短路故障；电风扇停止工作，说明电风扇所在支路断路，用试电笔检测插座两孔，氖管均发光，这说明左右两孔与火线之间是连接的，且输电线从右端进户，所以故障是b、c之间断路了，故A错误，D正确；
C．电风扇停止工作时，LED灯仍能发光，说明两者的工作互不影响，是并联连接，故C错误。
故选D。
20．如图所示的家庭电路中安装有灯泡、电风扇和一个插座。闭合开关和，灯泡正常发光，电风扇转动。一段时间后，电风扇突然停止转动，灯泡依然正常发光，经检查发现bc断路。用试电笔测试插座的左孔，氖管会 （选填“发光”或“不发光”）。
【答案】发光
【详解】灯泡正常发光，说明火线到灯泡、零线到灯泡的回路是通路，即火线正常，零线bc断路，插座左孔与火线相连 。试电笔接触火线时氖管发光，所以用试电笔测试插座的左孔，氖管会发光 。
21．如图所示的家庭电路，两虚线框中连入了电灯和开关，则方框 中为开关；闭合开关后，发现电灯不亮，使用试电笔测试a、b、c三点时试电笔的氖管均发光，测试d点时试电笔的氖管不发光，则该电路的故障为cd之间 。家用电冰箱使用三线插头，可以让金属外壳与插座中的 线相连，以防漏电时对人体造成伤害。
【答案】 乙 断路 地
【详解】[1]从用电安全考虑，控制电灯的开关要接在火线和电灯之间，因此方框乙为开关。
[2]使用试电笔测试a、b、c三点时试电笔的氖管均发光，说明这三处都有电流通过，测试d点时试电笔的氖管不发光，说明故障为cd之间断路。
[3]三线插头比两线插头多一根地线，目的是为了使带有金属外壳的用电器，金属外壳与地线相接，以防漏电时对人体造成伤害。
22．按要求填空；
(1)如图为家庭电路中的一部分，电工师傅按下面的顺序进行检测：
①闭合，灯亮；
②断开，闭合，灯不亮；
③再用试电笔测a、b、c、d四个接线点，发现只有在c点氖管不发光。
若电路中只有一处故障，则是 ；电路维修好后，闭合、，再用试电笔测量四个接线点，氖管不发光是 点。
(2)一台电动机的额定电压是220V，其电阻是，正常工作时，通过的电流为5A，则在10min内电动机输出的机械能为 J。
【答案】(1) cd间断路 c、d
(2)
【详解】（1）[1]闭合，灯亮，说明从保险丝→a→S1→L1​→c以及左边的零线部分电路正常；断开，闭合，灯不亮；且只有c点氖管不发光，说明c点与火线断开，d点能使氖管发光说明d点与火线连接正常，所以故障是cd间断路。
[2]电路维修好后，闭合S1、S2，a、b点连接火线，试电笔接触a、b点氖管发光。c、d点连接的是零线，零线与大地之间电压为0，所以试电笔接触c、d点时氖管不发光。
（2）已知U=220V，R=1Ω ，I=5A，t=10min=600s，则消耗电能为
电流流过电阻产生热量为
电动机输出的机械能
23．如图甲所示，这是某试电笔的结构图，其外壳为透明绝缘体。如图乙所示为家庭电路中的部分电路图，闭合开关后，发现灯不亮，但保险丝完好，可以断定出现的故障是 （选填“断路”或“短路”）。若故障为断路，使用试电笔检查断路的位置：手要接触 ，笔尖分别接触图乙中A、B、C、D，直到氖管不发光，可以断定该点之前的部分与 线（选填“火”或“零”）相连；如果氖管一直发光，则说明 线（选填“火”或“零”）断路。
【答案】 断路 笔尾的金属笔卡 火 零
【详解】[1]家庭电路中如果发生短路，电路中电流过大，会导致保险丝熔断。由图知，闭合开关后，发现灯不亮，但保险丝完好，所以可以断定出现的故障是发生断路。
[2]使用试电笔时，手要接触笔尾的金属笔卡，电流经过大电阻削弱后流经人体导入大地。
[3]试电笔接触火线时氖管才会发光，所以笔尖分别接触图乙中A、B、C、D，直到氖管不发光，可以断定该点之前的部分与火线相连。
[4]如果零线断路，则从A到D点的部分都与火线相连，氖管会一直发光。
24．在连接并联电路的实验中，如图甲所示的电路图。
（1）请你根据如图甲所示的电路图，用笔画线代替导线连接如图乙所示的实物图 ；
（2）她将所有开关闭合，发现S1支路的灯L1不亮，S2支路的灯L2发光由此推测电路中存在的故障可能是 （选填“短路”、“通路”或“断路”）引起的；于是她断开所有开关，交换两灯位置后，再闭合所有开关，发现仍然是S1支路的灯不亮，S2支路的灯发光，则故障原因可能是 （合理即可）；
（3）她排除故后，继续进行实验，为了探究开关S1的作用，在观察灯泡发光情况时，她应该 （选填“同时观察两个”、“只观察S1所在”或“只观察S2所在”）支路上的灯泡；
（4）若小红用一根导线将灯L1两端连接，灯L2 （选填“亮”、“不亮”或“烧坏”）。
【答案】 断路 S1支路某处断路 同时观察两个 不亮
【详解】（1）[1]由图甲可知，两灯泡并联，开关S在干路上，开关S1和灯L1串联在支路中，开关S2和灯L2串联在支路中，如下图所示：
（2）[2]S1支路的灯L1不亮，S2支路的灯L2发光，说明是S1支路断路了，没有电流流过，灯泡不亮。
[3]闭合所有开关，S1支路的灯不亮，S2支路的灯发光，将两灯位置互换后，S1支路的灯仍不亮，S2支路的灯仍发光，则说明两灯及S2支路都正常，出现故障的是S1支路某处断路。
（3）[4]为了探究开关S1的作用，进行实验时，应同时观察两个支路上的灯泡，才能确定S1只是控制所在支路的通断，还是能控制所有支路的通断。
（4）[5]小红用一根导线将L1两端连接，电流直接从短路的导线通过，没有通过小灯泡的灯丝，所以小灯泡不能发光，不会被烧坏。
三．家庭电路故障的检修方法（共6小题）
25．如图是家庭电路的一部分，下列说法正确的是（ ）
A．若保险丝熔断了，一定发生了短路
B．电能表是可以直接计量家庭用电总功率的仪器
C．若cd之间断路，插座也能对外供电，但是不符合安全用电的原则
D．若将保险丝换成灯泡L，闭合开关，如果灯L正常发光说明电路正常
【答案】C
【详解】A．若保险丝熔断了，可能是发生了短路，也可能是用电器的总功率过大，故A错误；
B．电能表是可以直接计量家庭用电器消耗的电能，可以用计算出总功率，故B错误；
C．若cd之间断路，插座也能对外供电，由于用电器金属外壳没有接地，存在安全隐患，不符合安全用电的原则，故C正确；
D．若将保险丝换成灯泡L，闭合开关，如果灯L正常发光说明电路发生了短路，故D错误。
故选C。
26．如图所示是家庭电路的一部分，当开关、都闭合时，灯正常发光，而灯不亮，用测电笔测试c、d两点，发现测电笔的氖管都发光，则电路的故障可能是（ ）
A．短路B．断路C．bc之间断路D．ad之间断路
【答案】D
【详解】当开关S1、S2都闭合时，灯L1正常发光，说明L1两端与火线和零线是通路，而灯L2不亮，用测电笔测试c、d两点，发现测电笔的氖管都发光，说明c、d两点与火线相通，不亮说明灯泡没有电流通过，因而是ad之间断路，导致没有与零线相连，则电路的故障可能是ad之间断路。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
27．电工师傅常用一只标有“220V、40W”的灯泡L0（检验灯泡）取代保险丝，来检查新安装的照明电路中每个支路的情况。如图所示，当只闭合S、S1时，L0不亮，当只闭合S、S2时，L0正常发光，当只闭合S、S3时，L0都呈暗红色，下列判断正确的是（ ）
A．L1所在的支路短路B．L2所在的支路短路
C．L3所在的支路短路D．各支路均完好
【答案】B
【详解】AD．当只闭合S、S1时，L0不亮，说明L1所在支路断路，故AD错误；
B．当只闭合S、S2时，L0正常发光，L0两端电压为220V，则L2两端电压为0，说明L2所在支路发生了短路，故B正确；
C．当只闭合S、S3时，L0都呈暗红色，说明两个灯泡分得的电压都小于220V，不能正常发光，说明L3所在支路是正常的，故C错误；
故选B。
28．如图所示是家庭电路的部分电路图，若闭合开关S，灯泡L不发光，用测电笔检测三孔插座的左右插孔时，发现氖管都发光，则说明该电路可能存在的故障是 。
【答案】进户线零线断路
【详解】闭合开关，灯泡不发光说明灯泡这条闭合回路有位置断开；试电笔检测三孔插座，测电笔检测左孔发光说明火线-灯泡-a-b-左孔的位置是接通的，所以断点在零线-a之间，即进户线零线断路。
29．家庭电路中的各用电器都是 联的，家里某用电器发生短路，熔丝立即熔断，用下列方法进行检测，如图所示，断开所有用电器的开关，用一个普通的白炽灯L（额定电压为220V）作为“校验灯”，与熔断的熔丝并联，然后只闭合S、S1，若L正常发光，说明L1 ；只闭合S、S2，若L发出暗红色的光（即发光不正常），说明L2 （两空均选填“正常”、“短路”或“断路”）。
【答案】 并 短路 正常
【详解】[1]家庭电路中的各用电器工作时互不影响，是并联的。
[2][3]家用电器工作电压为220V，将一个普通的白炽灯L与那个熔断的熔丝并联，如图所示闭合闸刀开关，然后逐个合上各用电器的开关，当检验灯泡正常发光时，说明另一灯泡L1没有分到电压，该检验灯泡两端的电压应为220V，则此时一定是灯泡L1发生了短路；若发现校验灯发出暗红色的光（发光不正常），此校验灯电压应小于220V，则此时是检验灯泡与另一灯泡串联接在火线与零线之间，故L2没有短路，故正常。
30．家庭电路中，当电路发生故障时，电工师傅常用一只额定电压为220V的灯泡L0（检验灯泡），放在保险丝位置上，并且断开保险丝，来检查家庭电路中每个支路的情况，如图所示，当S闭合时，再逐一闭合S1、S2、S3（每次只闭合其中的一个开关）时，可能出现下列几种现象，请你根据所提供的现象判断电路的状况（选填：“短路”、“断路”或“正常”）。
（1）L0不亮，说明该支路 ；
（2）L0正常发光，说明该支路 ；
（3）L0发光呈暗红色，说明该支路 ；
（4）家庭电路中所有用电器都工作时，总电阻 （填最大或最小）。
【答案】 断路 短路 正常 最小
【详解】（1）[1]当L0不亮时，说明电路是断路状态。
（2）[2]当L0正常发光时，说明L0得到了220V的电压，则该支路发生了短路。
（3）[3]L0发光呈暗红色时，说明L0与L3是串联的，两个灯分得的电压都小于220V，故不能正常发光，反而说明L3是正常的。
（4）[4]在家庭电路中，所有用电器同时工作时，总电流最大，由R＝可知，此时总电阻最小。
四．保险丝的功能与使用方法（共7小题）
31．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。
32．如图是家庭电路的一部分，对此电路，下列说法正确的是（ ）
A．接有保险丝的应该是零线
B．开关短路不会造成保险丝熔断
C．甲处应装用电器，乙处应装开关
D．当保险丝熔断后，可以用铜丝代替
【答案】B
【详解】A．为了安全，保险丝应该接到火线上，所以图中接保险丝的是火线，故A错误；
B．开关的作用是控制电路的通断，开关短路时，用电器会工作，不会造成保险丝熔断，故B正确；
C．根据安全用电的要求，开关应接在火线和用电器之间，所以甲处安装开关，乙处安装用电器，故C错误；
D．保险丝是用熔点低的材料制成的，而铜的熔点高，不能及时熔断，所以不可以用铜丝代替，故D错误。
故选B。
33．我国电力供电系统全球领先，为国家经济建设和人民生活提供了强有力的保障。如果用电不当，会给我们带来危害。下列做法符合安全用电要求的是（ ）
A．使用试电笔时，手直接接触笔尾金属体
B．家庭电路保险丝总是熔断，可以用铜丝代替保险丝
C．无三孔插座时，将洗衣机三脚插头掰掉长脚后继续使用
D．需要同时使用多个大功率用电器时，只需更换粗导线即可
【答案】A
【详解】A．使用测电笔时，手要与笔尾金属体接触，试电笔才能区分火线或零线，手千万不要接触笔尖金属体，否则会引起触电事故，故A符合题意；
B．铜丝的电阻小、熔点高，在电流过大时，产生的热量不容易达到熔点，因此不会熔断，起不到保险的作用，故B不符合题意；
C．使用三脚插头和三孔插座，多出的那个孔是用来接地线的，当用电器的三脚插头插入时，用电器的金属外壳通过地线与大地相连，如果金属外壳漏电，地线将人体短路，能防止人体触电，所以无三孔插座时，不能将洗衣机三脚插头掰掉长脚后继续使用，故C不符合题意；
D．同时使用多个大功率用电器，电路中总功率过大，电流过大，容易引起火灾，因此不仅仅是需要更换粗导线，电能表等也需要更换，故D不符合题意。
故选A。
34．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。
35．家庭电路顺序为：进户线→ →熔断器→用电器的顺序安装；。家庭电路的保险丝 使用超导材料来制作（选填“能”或“不能”）。
【答案】 电能表→总开关 不能
【详解】[1]家庭电路的正确安装顺序是进户线→电能表→总开关→熔断器→用电器 。
[2]保险丝是利用电流的热效应工作的，超导材料电阻为0，根据焦耳定律，不会产生热量，不能熔断，所以不能用超导材料制作保险丝。
36．测得某熔断器在不同电流下的熔断时间如下表。若通过的电流为2.0A，熔断器的电阻为1Ω，则通电时间为 s时熔断器熔断，此过程中熔断器产生的热量是 J。
【答案】 40 160
【详解】[1]根据表中数据可知，该熔断器在电流为2.0A时，通电40s时熔断器熔断。
[2]该熔断器此过程中熔断器产生的热量是：
37．如图所示家庭电路，闭合开关S，电路没有任何故障的情况下，小明同学用测电笔测试b点时，测电笔的氖管 （选填“会”或“不会”）发光。若保险丝熔断， （选填“可以”或“不可以”）用铜丝来代替。
【答案】 不会 不可以
【详解】[1]由题图可知，b点与零线相连，所以b点与大地之间的电压为0V，故用测电笔测试b点时氖管不会发光。
[2]当保险丝熔断后，不可以用铜丝代替，因为铜丝的电阻小，熔点高，在电流过大时无法及时熔断来保护电路。
五．空气开关的原理和作用（共6小题）
38．冬天为了取暖，小明家新购置了一台电暖气，如图。电暖气接入家庭电路中，从低温挡（1000W）调至高温挡（2200W）时，家里的空气开关“跳闸”了，则（ ）
A．空气开关“跳闸”后，应立即合上
B．“跳闸”一定是由于电暖气发生了短路
C．调至高温挡时，电流做功一定变快
D．调至高温挡时，有更多的电能转化为内能
【答案】C
【详解】A．空气开关“跳闸”后，应该排除故障后再合上开关，故A不符合题意；
B．“跳闸”可能是由于电暖气发生了短路，也可能是用电器的总功率过大，故B不符合题意；
C．电功率是表示电流做功快慢的物理量，调至高温挡时，电功率变大，电流做功一定变快，故C符合题意；
D．调至高温挡时，在做功的时间一定时，有更多的电能转化为内能，故D不符合题意。
故选C。
39．图是小静设计的家庭电路示意图，下列操作可以使空气开关“跳闸”的是（ ）
A．插座中①③两孔的线头相碰
B．插座中②③两孔的线头相碰
C．S断开时，开关的两线头相碰
D．S断开时，灯口的两线头相碰
【答案】B
【详解】A．插座中①③两孔的线头相碰，就是将三孔插座的地线和零线，不会短路，空气开关不会跳闸，故A不符合题意；
B．插座中②③两孔的线头相碰，就是将三孔插座的火线和零线相碰，此时会造成短路，空气开关会跳闸，故B符合题意；
C．S断开时，开关的两线头相碰，相当于将开关闭合，空气开关不会跳闸，故C不符合题意；
D．S断开时，灯口的两线头相碰，不会造成短路，空气开关不会跳闸，故D不符合题意。
故选B。
40．如图是简化后的家庭电路的接线电路图，下列说法正确的是（ ）
A．应将总开关和电能表分别接入H和G处
B．电灯开关的安装位置不符合安全用电原则
C．图中的空气开关可防止空调发生短路
D．插座处若发生短路，漏电保护器会切断电流
【答案】B
【详解】A．应将电能表和总开关分别接入H和G处，电能表是测量家中所有用电器消耗电能多少的仪器，先接电能表再接总开关，故A错误；
B．开关应接在火线与灯泡之间，图中电灯开关的安装位置不符合安全用电原则，故B正确；
C．图中的空气开关当空调发生短路时会切断电路，起到保护电路的作用，并不能预防空调发生短路，故C错误；
D．插座处若发生短路，不会导致火线和零线中的电流不相等，所以漏电保护器不会断开，故D错误。
故选B。
41．关于家用电器的工作过程和家庭电路，下列说法正确的是（ ）
A．家用电饭煲正常工作时将内能转化为电能
B．有金属外壳的家用电器可以使用两孔插座
C．家庭电路的总开关要安装在电能表的后面
D．空气开关的作用是在发生漏电时切断电路
【答案】C
【详解】A．家用电饭煲正常工作时，利用电流的热效应，将电能转化为内能，故A错误；
B．有金属外壳的家用电器可能会发生漏电情况，为了避免发生触电事故，需要使用三孔插座连接地线，故B错误；
C．电能表用于测量整个家庭消耗的电能，因此必须安装在最前面，以便准确计量。总开关则控制整个电路的通断，为了便于检修电路，应该安装在电能表的后面，故C正确；
D．空气开关的作用是当电路中电流过大时，利用电流的磁效应将开关断开，漏电时不会切断电路，故D错误。
故选C。
42．微波炉是一种利用微波加热食品的烹调工具。微波炉工作时，是通过 的方式来改变食品的内能；家里万一有人不小心触电了，电路中的 （选填“空气开关”或“漏电保护器”）会立即跳闸，保护人体安全。
【答案】 热传递 漏电保护器
【详解】[1]微波炉工作时，食品吸收热量，内能增加，温度升高，通过热传递的方式改变食品的内能。
[2]家庭电路中，当人体触电时，火线与零线的电流不同，漏电保护器会检测到这种差异并迅速切断电路，而空气开关仅在过载或短路时触发。
43．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。
电流I/A
1.2
2.0
2.5
3.0
4.0
熔断时间t/s
不会熔断
40
8
4.5
2.5