考点四、家庭电路和安全用电
1、家庭电路的组成：
两根进户线、电能表、闸刀开关、保险盒、插座、用电器和开关。
2、保险丝：
材料：
由电阻率大、熔点低的铅锑合金制成。
工作原理：
当通过它的电流过大时，保险丝产生较多的热量，使它的温度达到熔点，于是保险丝熔断。
接法：
保险丝与所保护的电路要串联，且一般只接在火线上。
选择：
保险丝在选择的时候应使其额定电流等于或稍大于家庭电路的最大工作电流。
越粗的保险丝额定电流越大。
更换原则：
保险丝在更换时不能用较粗的或铁丝、铜丝、铝丝代替。
三孔插座：
左零右火中接地。
3、安全用电：
安全电压不高于36V。
要点诠释：
触电原因：
家庭电路的触电都是由于人体直接或间接与火线接触造成的。
低压触电：
包括单线触电和双线触电。
高压触电：
高压电弧触电和跨步电压触电。
安全用电原则：
不接触低压带电体，不靠近高压带电体。
考点五、测量小灯泡的功率
1、实验原理：
P=UI 测出小灯泡的电压U和电流I，利用公式P=UI计算求得电功率。
2、实验器材：
电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、小灯泡、灯座、导线等。
3、实验电路图及表格：
次数
电压U/V
电流I/A
功率P/W
发光情况
1
2
3
4、实验步骤：
（1）实验前准备：
检查仪器是否齐全，规格是否合乎要求，查看小灯泡的额定电压U额；
（2）按电路图连电路，查无误，闭合开关，进行实验；
（3）调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为U额，记录电流表示数I额；
（4）调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压等于1.2U额，记下电压表、电流表的示数，并观察小灯泡发光情况；
（5）调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压小于U额，记下电压表，电流表的示数，并观察小灯泡发光情况；
（6）断开开关，计算电功率值填入表格。
5、数据分析，总结结论。
（1）分析数据知，实际功率随实际电压改变而改变；
（2）灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率，实际功率越大灯泡越亮。
6、注意事项：
A．连接时，开关断开，防止因短路而损坏电源或灯泡。
B．闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑至滑动变阻器的最大阻值处，防止电路中的电流过大，将灯烧坏。
C．电源电压应高于灯泡的额定电压，防止无法调节到额定电压。
D．电压表的量程应大于灯泡的额定电压，电流表的量程应大于灯泡正常工作时的电流。
E．滑动变阻器允许通过的最大电流要大于灯泡正常工作时的电流，滑动变阻器的最大电阻值应与灯泡的电阻差不多，以使调节效果明显。
F．通过三次不同电压下（额定电压，1.2倍额定电压和低于额定电压）的测量，体会用电器的实际功率并不一定等于额定功率，而是取决于加在用电器两端的实际电压。
G．在做第二次实验时（实际电压不能超过额定电压的1.2倍）需要小心调节滑动变阻器，以免烧坏灯泡。
H．实验前，要检查电路并试触，实验结束后，要先断开开关，再整理器材。
【典型例题】
类型一、基础知识
1、如图是新式的电子式单相电能表，电能表上标有6400imp/kwh，它表示；10A字样表示；一台标有800W的取暖器，连续工作2小时，则电能表的计数器上的显示数将从图甲变为；电能表的耗电指示灯将闪烁次。
电能表的耗电指示灯闪烁越快，表示接入电路中的用电器的总功率。
（填“越大”、“越小”）
【思路点拨】6400imp/kwh，它表示每消耗1kw•h的电能，耗电指示灯将闪烁6400次，10A表示标定电流为10A；已知功率和工作的时间，根据公式W=Pt可求消耗的电能，进一步求出电能表的示数；
电能表的耗电指示灯闪烁越快，表示接入电路中的用电器的总功率越大。
【答案】每消耗1kw•h的电能，耗电指示灯将闪烁6400次；标定电流为10A；00332；10240；越小
【解析】6400imp/kwh，它表示每消耗1kw•h的电能，耗电指示灯将闪烁6400次，10A表示标定电流为10A；
消耗电能W=Pt=0.8kw×2h=1.6kw•h；
电能表的计数器上的显示数将从图甲变为31.6kw•h+1.6kw•h=33.2kw•h；即变为00332；
电能表的耗电指示灯将闪烁6400imp/kw•h×1.6kw•h=10240次；
在相等的时间内，电能表的耗电指示灯闪烁越快，表示接入电路中的用电器的总功率越大，消耗的电能越多。
【总结升华】本题考查消耗电能的计算，难点是明白电能表的各个参数所表示的物理意义以及电能表的读数方法。
举一反三
【变式】从如图所示的电能表中，可以获得的正确信息是（ ）
A．电能表的读数为3672kW•h
B．电能表转盘转过2500转消耗电功率1kW
C．用电器正常工作时的总功率不得超过2200W
D．用电器正常工作时的总功率不得超过4400W
【答案】C
2、甲、乙两灯分别标有“220V 60W”和“220V 40W”字样，若它们串联后接入220V的电路中，＿＿＿＿＿灯较亮。
（选填：
“甲”或“乙”）
【思路点拨】
（1）由铭牌可知两灯泡的额定电压相等，根据R=U2/P比较两灯泡的电阻关系；
（2）根据串联电路的电流特点和P=I2R比较两灯泡的实际功率，再根据灯泡的亮暗取决于实际功率的大小判断灯泡的亮暗。
【答案】乙
【解析】本题是一道综合题，主要考查实际功率和额定功率的关系。
解题的关键是看它们的实际功率的大小，即灯泡的亮度由它们的实际功率决定。
解答本题，按下列步骤进行：
（1）先求出两灯的电阻：
R甲＝
＝
，R乙＝
＝
所以，R甲＜R乙。
（2）当两灯串联在220V电路中时：
由“220V 60W”和“220V 40W”可知，两灯正常发光的条件均是两端电压为220V，现在的条件是U甲＋U乙＝220V，所以U甲＜220V，U乙＜220V，两灯均不能正常发光。
此时P甲＝I甲2R甲，P乙＝I乙2R乙，因为I甲＝I乙，R甲＜R乙，所以P甲＜P乙，即乙灯较亮。
【总结升华】本题考查了串联电路的电流特点和电功率公式的灵活运用，关键是灯泡铭牌参数含义的理解与掌握。
举一反三：
【变式】灯泡L1和L2串联在电路中，L1的电阻比L2大，在相等的时间里，电流做的功（）
A、L1灯做的功多B、L2灯做的功多C、两灯一样多D、无法确定
【答案】A
3、标有“6V、3W”的灯L1和标有“6V、1W”的灯L2串联后接在12伏的电源上，求灯L1的实际功率。
【思路点拨】已知灯L1和灯L2的额定电压和额定功率，可利用公式R=U2/P求得两灯的电阻，灯L1和灯L2串联，利用串联电路电阻的特点，可以求出总电阻，知道电源电压，由欧姆定律
求得两灯的实际电流，已求出L1的电阻，可利用公式P=I2R求得实际功率。
【答案与解析】
【总结升华】本题考查了串联电路电流和电阻的特点，并可以利用电功率计算。
举一反三：
【变式】今有“6V、6W”的电灯L1和“6V、1.5W”的电灯L2各式各一盏，把它们分别接到电压6伏的电源上，要求两灯具有同样的亮度，应在哪一盏灯的电路里串联一个电阻？
阻值为多大？
【答案与解析】
解：
∵U=U额1=U额2=6V
∴若L1、L2直接接入6伏电路上均能正常发光，即P1=6W，P2=1.5W。
今要求两灯具有相同的亮度，即L1的实际功率与L2的额定功率相同：
P1=P2=P额2=1.5W
L1的电路中应串联一个电阻RX起分压作用，如图所示
答：
应给“6V、6W”的电灯串联一个6欧的电阻。
4、如图所示为小明所连的两盏白炽灯和两个插座的电路图。
下列说法正确的是（ ）
A．拆掉灯丙，两线头连在一起会造成短路
B．拆掉插座甲，两线头连在一起会造成短路
C．拆掉S1，两线头连在一起会造成短路
D．拆掉S2，两线头连在一起会造成短路
【思路点拨】如图，因为插座甲的位置问题使得插座丁和灯乙不
能正常工作，分别分析拆掉灯丙、插座甲、开关S2、开关S3把两条导线连在一起时，电路所处的状态，看有无短路现象，若有短路现象，会使电路中的电流过大，易引起火灾。
【答案】A
【解析】选项C、D描述情况正好是把灯丙，插座丁连入电路，不会造成短路，故CD错误。
插座甲串联在火线上，当此处连通时灯乙正常工作。
若同时将甲与丁连通，再闭合S2时才能造成短路，故选项B错误。
【总结升华】本题考查了学生对插座的连接方法、短路危害的了解和掌握，属于与实际用电相结合题目。
类型二、知识运用
5、如图所示，R1=2R2，电源电压U保持不变，当开关断开时，电阻R1的功
率为P1，当开关闭合时，电阻R1的功率是P1′，则P1与P1′之比为（ ）
A．2:
3
B．2:
1
C．4:
9
D．9:
4
【思路点拨】由电路图可知，当开关S断开时，两电阻串联，可求此时电流，根据P=I2R求出电阻R1的功率；当开关S闭合时，电路中只有电阻R1，根据
求出此时电阻R1的功率；进一步可知它们的功率之比。
【答案】C
【解析】当开关断开和闭合时，研究的都是电阻R1的功率，不变量是电阻R1的阻值，改变量是它两端的电压U1，可以确定用
去分析。
当开关断开时，利用串联中电压分配跟电阻成正比，有
，则
，当开关闭合时，电阻
被短路，
，根据
有：
【总结升华】本题考查电功率的计算，关键是判断开关断开与闭合时电路的连接情况。
举一反三：
【变式】如图所示的电路中，电源电压保持不变。
开关S由闭合到断开，电路消耗的总功率之比为4：
3。
如果R1=12Ω，则R2的电阻是（ ）
A．36Ω B．16Ω C．9Ω D．4Ω
【答案与解析】
6、科学探究活动小组的同学们制作了一台家庭调光灯模型，如图是设计的电路图，其中小灯泡L标有“6V3W”字样，当开关S扳到触点a时，小灯泡正常发光，当开关S反向触点b时，通过小灯泡的电流减少了0.2A，假定灯丝电阻及电源电压不变，求：
①小灯泡L的电阻值；②R的电阻值；③开关S扳向触点b时，电阻R消耗的功率。
【思路点拨】当开关S扳到触点a时，知道额定电压和额定功率可以求灯丝电阻，和正常发光时的电流，也就可以求出当开关S扳到触点b时的电流，再利用P=I2R求解。
【答案】12Ω；8Ω；0.72W
【解析】 ①
②当S扳到a点时灯L正常发光，知电源电压
，电路中电流为
当S扳到b点时，灯L与R串联，电阻变大，电流变小
电路中电流
总电阻
，
③
【总结升华】电学计算题可求的物理量较多，综合性较强，类型多类，但百变不离其宗，只要理解计算公式，最终都将化繁为简。
举一反三：
【变式】保温箱的简化电路如图所示，A为温度传感器，它的作用相当于开关，达到设定温度时自动断开电路，低于设定温度时，自动接通电路。
S是保温箱的温度设定开关，它有三个档，分别为60℃、50℃和40℃，加热功率分别为90W、72W和45W。
电源电压为36V，R1、R2、R3都是发热体。
求：
（1）当S拨至位置1时，加热功率是多少？
R1的阻值是多少？
（2）当S拨至位置3时，电路中的电流是多少？
（3）当S拨至位置2时，R2的阻值是多少？
【答案与解析】
（1）R1、R2、R3都是发热体，
可知：
U总一定时，串联电阻越多时，R总越大，P热越小，是低温档。
所以当S拨至位置1时，加热功率为90W，是60℃高温档：
电路中只有R1工作，
（2）当S拨至位置3时，R1、R2、R3是串联，总功率是45W，利用
（3）当S拨至位置2时，根据前面求出的R1=14.4Ω和此时功率72W，
知
7、某同学做“测量一个小灯泡的电功率”实验，所用灯泡的额定电压是2.2V。
（1）如图是他实验的电路，但连接不完整，请你帮他完成电路的连接。
（2）电路连接完整后，当向右移动滑动变阻器的滑片P时，电压表的示数将_________，电流表的示数将________
（3）实际实验的有关记录与计算如下表
实验次数
1
2
3
电压（V）
2.20
1.50
2.50
电流（A）
0.22
0.16
0.24
功率（W）
0.484
0.24
0.60
该同学注意到灯的亮度变化是：
第二次比第一次暗，第三次比第一次更亮。
你认为，根据他观察的现象和实验数据分析，可得出一些什么结论呢？
请你说出两点（这两点的意思应不同）：
①________ ②________
（4）他还注意到，这个实验记录也可以用来计算灯丝的电阻，并完成了有关计算如下表格：
实验次数
1
2
3
电压（V）
2.20
1.50
2.50
电流（A）
0.22
0.16
0.24
灯丝电阻（Ω）
10.00
9.38
10.42
这位同学有些纳闷儿：
导体的电阻不是与电压、电流无关吗？
怎么三次计算的灯丝电阻却不一样呢？
请你对此做出两种可能性的解释：
①________ ②________
【思路点拨】
（1）根据灯泡的额定电压确定电压表的量程，且与灯泡并联；滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中。
（2）根据确定接入电路电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和灯泡两端的电压变化。
（3）表格中包含电压、电流、功率。
观察到灯泡的亮度，可以分析，灯泡亮度与功率、功率与电压、电压与电流的关系等。
（4）根据电表的分度值和量程读出电表的示数，根据欧姆定律求出此时灯丝的电阻；分析灯泡在不同电压下温度发生了变化，故据此可判断电阻不同的原因。
【答案】
（1）如图
（2）变大 变大
（3）①灯泡两端电压越大，灯越亮，
②功率越大灯越亮。
（4）①可能实验有误差，②可能电阻与温度有关。
【解析】
（1）小灯泡额定电压是2.2V，电压表量程选0—3V，电压表“3”接在灯泡另一端，滑动变阻器C或D接成柱应接在灯炮的另一端与灯泡串联。
（2）当滑片P右移时，接入电路中的电阻变小，电流变大
示数变大，依据U=IR知电压表的示数也变大。
（3）可以得出如下结论:
①灯泡两端电压越大，灯泡所消耗的电功率也越大;
②灯泡的亮度取决于灯泡所消耗的实际功率，或灯泡的实际功率越大，灯泡的亮度越大。
（4）由表格中的数据不难看出当灯泡两端电压越大，则灯泡灯丝的电阻也越大，而灯泡所消耗的电功率也越大，则灯泡的亮度越强。
当灯泡亮度强时，灯丝的温度高，这就使灯丝的电阻大，因此可以得出灯丝电阻可能与温度有关。
造成灯泡灯丝电阻变化的另一个原因还有可能是在实验过程中的误差。
【总结升华】本题主要考查①线路连接问题；②数据分析问题；③电流、电压变化问题。
举一反三：
【变式】（高清课堂《电学2:
电功和电功率》例7）在一次测定小灯泡额定功率的实验中，老师给出了下列器材：
额定电压为1.5V的小灯泡、合适的电源、一个阻值为R0的电阻、一个滑动变阻器、一只电压表、3个开关、导线若干。
（1）小利同学设计的实验电路如图所示，请你写出本实验主要测量步骤及所测的物理量。
①将电压表调零，按照电路图连接实物，滑动变阻器阻值位于最大处，此时开关断开，试触确定量程；
②；
③。
（2）本实验中，计算小灯泡额定功率的表达式P额＝____
【答案】
（1）②闭合S1、S3，断开S2，移动滑动变阻器滑片，观察电压表的示数为U1=1.5V时为止，将U1=1.5V记录在表格中；
③断开S3，闭合S2，保持滑片为止不动，读出电压表示数U2，并记录在表格中。
（2）
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