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九年级物理 第十九章
第2节 家庭电路中电流过大的原因 同步练习
一、单选题
1．如图所示的家庭电路，插座不能正常工作，经检测发现b、d间断路，闭合开关S下列说法正确的是（ ）
A．正确使用试电笔接触图中a点，试电笔会发光
B．若此时站在地上的人接触c点，漏电保护器会切断电路
C．若开关短路，保险丝会熔断
D．若将开关和灯互换位置，灯不会发光
2．小强同学放学回家后，打开电灯，接入电热水壶，两者均正常工作，接着启动微波炉加热食品时，发现微波炉不工作，电热水壶突然停止工作，但是电灯仍然正常发光，如图所示。他对故障作了下列四种判断，其中正确的是（ ）
A．零线上ab间断路 B．零线上bc间断路
C．微波炉所在支路be间短路 D．电热水壶所在支路cd间短路
3．关于生活用电，下列说法错误的是（ ）
A．图甲中，导线的绝缘皮破损容易造成短路
B．图乙中，可以使用试电笔检测用电器金属外壳是否带电
C．图丙所示漏电保护器可以在导线漏电、用电器短路时断开电路，起保护作用
D．图丁中，空气开关A的额定电流比空气开关B的额定电流大
4．下列物质的性质与其用途不匹配的是（ ）
A．金属钨的熔点高﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣制作保险丝
B．炭黑化学性质稳定﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣制造墨绘制字画
C．凸面镜能使光线发散﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣制造汽车的后视镜
D．变阻器能改变电路中电阻﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣制造电位器
5．如图所示的家庭电路中，正常发光的两盏灯突然有一盈熄灭，用试电笔分别插入插座的两孔，氖管均发光，造成这一现象的原因可能是（ ）
A．不亮的灯断路了
B．cg间的插座短路了
C．ef间的导线断路了
D．一定是gf间的导线断路了
6．下列推理正确的是（ ）
A．家庭电路中的空气开关跳闸，一定发生了短路
B．物体受平衡力的作用时，物体的运动状态一定不变
C．改变条件使溶液有晶体析出，溶液中溶质的质量分数一定减小
D．甲烷、乙醇等有机物都含碳元素，含碳元素的化合物一定是有机物
7．如图所示的电路中，开关都闭合后，三盏灯均正常发光，突然灯泡L3熄灭，经检查保险丝完好，用测电笔测试插座的两孔，氖管均发光。造成这一现象的原因是（ ）
A．可能是电路某处发生了短路 B．一定是进户的零线BC之间断了
C．一定是进户的零线CD之间断了 D．一定是进户的零线DE之间断了
8．小明将一个电暖器插头插入插座，闭合电暖气开关后，发现空气开关自动“断开”，下列说法正确的是（ ）
A．电暖器使用三线插头是防止触电而采取的安全措施
B．空气开关断开的原因一定是因为插座短路
C．空气开关断开的原因可能是因为电暖器开关短路
D．将正在工作的电暖器开关断开后，电暖器温度逐渐降低，内能逐渐增大
二、填空题
9．家庭电路中总电流如果超过安全值，会由于电流的 效应，导致线路温度过高，容易引发火灾。图中所示电路中电流过大的原因是 。
10．如图所示是安装了空气开关和漏电保护器的住宅内配电系统，它们都是安全用电的小卫士。用测电笔辨别火线和零线时，测电笔与人体之间的连接方式是 联；当家庭电路中用电器的总功率过大或发生 时，空气开关会自动断开，对用电器起到保护作用；当站在地上的人使用插座时，不小心接触了火线， 会迅速切断电路，对人体起到保护作用。
11．随着科技的发展，电冰箱已走进千家万户，电冰箱使用时其金属外壳必须 ，保护用电安全；在家庭电路中发生 或用电器的总功率过大导致电流过大时，空气开关“跳闸”，切断电路，保护用电安全。
12．如图所示，在风洞实验室进行测试的电动汽车，如果以流动的空气为参照物，汽车是 ；在电动汽车充电的过程中，电路如果发生过载或短路，电路中的 会自动切断电路，确保安全。
13．2022年11月21日举世瞩目的足球世界杯在卡塔尔开赛。球迷晓枫在观看世界杯直播时，家中空气开关突然“跳闸”断电，经检查发现其原因可能是电路中某处发生了 （选填“开路”或“短路”）。在电路检测中，常用如图所示的测电笔辨别火线和零线，能使氖管发光的是 （选填“火线”或“零线”）。
三、简答题
14．如图是某地消防部门公布的2022年各场所火灾数据统计图，其中住宅火灾占比达43%，不正确的家庭用电是形成住宅火灾的主要原因。在“安全用电”主题班会上，小梦和小兰针对家庭电路火灾原因发表了不同见解。请你任选一个同学的观点，用所学物理知识解释家庭电路引发电线火灾的原因：
（一）选择小梦的观点。
（二）选择小兰的观点。
15．暑假的下午，小红的妈妈在用电饭锅煮饭，小红看着电视节目，感觉非常炎热，她用遥控器将待机的空调打开后，发现家中的电灯变暗了，小红又将一个规格为“2000W”的电热水壶接入电路，家里的空气开关突然“跳闸”了。此时妈妈摸了摸电饭锅和与电饭锅相连的导线，发现电饭锅已经很热了而与其相连的导线却几乎不发热，请你针对上述现象提出一个问题，并作出合理的解释。
【示例】问题：为什么电饭锅很热而与之相连的导线却几乎不发热？
解释：电饭锅电阻很大而导线电阻很小，在通电时间和电流相同的情况下，由焦耳定律可知，电饭锅产生的热量多，导线上产生的热量少。
问题： 。解释： 。
四、作图题
16．如图是安装一盏电灯和三孔插座的实物示意图，A为保险丝，请在图上画出接线。
17．小雨的房间里，天花板吊灯由3个灯泡（L1、L2、L3 ）组成，吊灯由开关S1控制．为了方便学习，他的写字台上安装了特殊的学习台灯，此台灯由2个灯泡（L4、L5）组成，当S2闭合时，①若S3接在a处，只有L4灯泡亮，且亮度不可调节；②若S3接在b处，只有L5灯泡亮，且亮度可调．现在，给你家庭电路中的两根输电线火线和零线、2个开关、1个单刀双掷开关、5个灯泡、1个滑动变阻器和若干导线，请根据安全用电原则设计一个可以实现小雨房间照明情况的电路，在下图中将电路完整地画出来．
( )
五、实验题
18．（1）小明爷爷想要买一个电热水壶，小明观察到爷爷家电能表如图所示，了解到爷爷家有以下电器：2盏电灯 （50W），1个电视机 （200W），1个电吹风 （800W），爷爷要求电热水壶能与以上的用电器能同时使用，一个为“220V，1000W”的电热水壶，一个为“220V，1500W”的电热水壶，以上两个电热水壶，小明应该选 （选填“220V，1000W”，“220V，1500W”或“两个都可以”）。
（2）小明把一个电热水壶插进插座，闭合开关的瞬间，家里的用电器都不工作了，他检查一下，发现空气开关“跳闸”了，请写出可能的两个原因：① ；② ；
（3）实验：将质量 m=1kg水加热至沸腾，探究电热水壶的效率。求：设计实验方案并写出效率表达式。（已知水的比热容c，热水壶额定功率P）
实验方案（应说明测量道具、物理量）
效率表达式（用题目所给或测量的物理量表示）：η=
（4）比较电热水壶和电炉的加热效率，应选择下图 的电炉。
19．测量小灯泡的电功率，实验数据如下：
实验次数 1 2 3
电压U/V 2.1 1 0.8
电流I/A 0.3 0.2 0.18
实际功率P/W 0.63 0.2 1.44
亮度 很亮 正常发光 很暗
（1）请根据表格数据，画出小灯泡的I﹣U图像 ；
（2）分析实验数据发现： 越大，小灯泡越亮。小红进一步发现通过小灯泡的电流与它两端的电压不成正比，这是因为灯丝电阻值受 的影响发生了变化；
（3）家庭电路中同时使用大功率用电器容易引起“跳闸”，这是为什么？
答：根据公式 可知：在 一定时，电流与电功率成 比，所以同时使用大功率用电器，造成家庭电路的 过大，从而使总电流过大，造成跳闸。
六、计算题
20．如图所示，A为一根5A的保险丝，B、C均为3A的保险丝。R1＝21Ω，R2＝18Ω。S断开时，通过R1的电流为2.4A。问当S闭合时，
直径（mm） 0.40 0.71 0.98 1.26 1.58 1.98
额定电流（A） 1.5 3 4.5 6 7.5 15
（1）流过A保险丝的电流为多少安？
（2）哪根保险丝有可能熔断？该保险丝应该换用下表中直径为多大的保险丝？
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参考答案：
1．A
【详解】A．用试电笔接触图中a点，a点与火线相连，试电笔会发光，故A正确；
B．若站在地上的人接触c点，c点接触的是零线，与大地之间的电压是0V，则电流不会经过人体，即没有发生漏电现象，所以漏电保护器不会切断电路，故B错误；
C．若开关短路，相当于开关是闭合的，不会引起电路中的电流过大，保险丝不会熔断，故C错误；
D．若将开关和灯泡位置互换，灯泡仍然正常发光，但该接法容易发生触电事故，故D错误。
故选A。
2．A
【详解】电灯仍正常工作，说明不是保险丝烧坏了，即没有发生短路，启动微波炉加热食品时，发现微波炉不工作，电热水壶突然停止工作，说明电路存在断路，而且是经过微波炉的ab之间电路断路了，故A正确，故BCD错误。
故选A。
3．C
【详解】A．家用电器的电线绝缘皮老化或破损时，容易使火线和零线相连，会形成电源短路，故A正确，不符合题意；
B．试电笔可以检测用电器是否漏电，故B正确，不符合题意；
C．由漏电保护器在电路中的作用可知，漏电保护器可以在导线漏电以及人体触电时起保护作用，但当用电器短路时漏电保护器不会断开，故C错误，符合题意；
D．空气开关A在干路中，B在支路中，由于干路中的电流等于各支路电流的和，则空气开关A的额定电流比B的额定电流大，故D正确，不符合题意。
故选C。
4．A
【详解】A．保险丝的特点是熔点低，当温度升高到一定程度时保险丝要熔断以保护电路，所以不能用熔点高的金属钨制作保险丝，故A符合题意；
B．墨的主要成分是炭黑，在常温下，碳的化学性质不活泼，所以用炭黑制作的墨来作画，可以长时间保存，故B不符合题意；
C．凸面镜对光线有发散的作用，可制造汽车的观后镜，扩大观察范围，有利于行车安全，故C不符合题意；
D．因为变阻器能够改变电路中电阻，故能用来制造电位器，故D不符合题意。
故选A。
5．D
【详解】正常发光的两盏灯突然有一盈熄灭，这说明电路中出现了断路现象，由于另一盏灯仍发光，说明左侧电灯有电流通过，abfg是完好；用试电笔分别插入插座的两孔，氖管均发光，这说明插座的两孔与火线之间都是接通的，右孔与零线不相通，则故障是gf之间断路，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
6．B
【详解】A．空气开关“跳闸”说明家庭电路电流过大，其原因有两个：短路和总功率过大，故A错误；
B．物体受平衡力的作用时，将保持静止状态或匀速直线运动状态，物体的运动状态一定不变，故B正确；
C．使溶液中有晶体析出，可能采用的恒温蒸发溶剂的方法，溶质质量减少，若原溶液是饱和溶液，所得溶液仍为该温度下的饱和溶液，溶质的质量分数可能不变，故C错误；
D．有机物中一定含有碳元素，但含有碳元素的化合物不一定是有机物，如二氧化碳、碳酸钙等，故D错误。
故选B。
7．C
【详解】A．电路某处发生了短路，会使保险丝熔断，试电笔的氖管不会发光，故A不符合题意；
BCD．L3熄灭，灯L2、L1发光，说明电路出现了断路现象；试电笔插进插座的两孔，两孔与火线之间是接通的，则氖管均发光，右孔与火线相连接，左孔通过L3与火线相连接，灯L2、灯L1发光，L3熄灭，说明进户的零线CD之间断了，故C符合题意，BD不符合题意。
故选C。
8．A
【详解】A．电暖气有金属外壳，使用三线插头是防止因外壳带电而触电采取的安全措施，故A正确；
BC．空气开关断开的原因有两个：短路或者是用电器的总功率过大。插座短路会造成电路电流过大从而使得空气开关断开，而电暖器开关短路，相当于是把电暖器接通，电暖器可正常工作，空气开关不会断开，故BC错误；
D．将正在工作的电暖器开关断开后，电暖器产生的热量慢慢散失，温度逐渐降低，内能逐渐减小，故D错误。
故选A。
9． 热 用电器总功率过大（或“总功率过大”）
【详解】[1]由于电流的热效应，所以根据焦耳定律Q=I2Rt可知，在电流相同、时间相同的情况下，电阻增大，线路连接处产生了更多的热量，因此导致局部温度过高容易引发火灾。
[2]在家庭电路中，电流过大的原因有两个：用电器的总功率过大和电路发生短路，由图可知，用电器总功率过大，从而导致电流过大。
10． 串 短路 漏电保护器
【详解】[1]由测电笔的使用原理可知，用测电笔辨别火线和零线时，此时导线、测电笔的金属杆、大电阻、人体、大地之间串联。
[2]当电路中发生短路或用电器总功率过大时，造成电流过大，空气开关会自动断开，切断电路，对用电器起到保护作用。
[3]当站在地上的人使用插座时，不小心接触了火线，造成火线和零线的电流不相等，此时漏电保护器会迅速切断电路，对人体起到保护作用。
11． 接地 短路
【详解】[1]电冰箱使用时其金属外壳必须接地，当外壳漏电时，电流可通过地线导入大地，防止由于漏电而引起的触电事故，保护用电安全。
[2]当电路由于短路或用电器的总功率过大等原因导致电流过大时，空气开关会自动断开，俗称“跳闸”，切断电路，保护用电安全。
12． 运动的 空气开关
【详解】[1] 在风洞实验室进行测试的电动汽车，如果以流动的空气为参照物，汽车与空气之间发生了位置的变化，则汽车是运动的。
[2] 电路发生过载或短路故障时，电路中的空气开关会自动切断电路，从而起到保护电路的作用。
13． 短路 火线
【详解】[1]球迷晓枫在观看世界杯直播时，家中空气开关突然“跳闸”断电，经检查发现其原因可能是电路中某处发生了短路。
[2]在电路检测中，常用如图所示的测电笔辨别火线和零线，能使氖管发光的是火线。
14．见解析
【详解】（一）小梦的观点：电路发生短路时，电路中的电阻很小，而家庭电路两端的电压保持不变，根据欧姆定律可知，通过电线的电流很大；在电线电阻和通电时间一定时，又根据焦耳定律可得，电流通过电线产生热量很多，使电线的温度急剧升高，容易引发电线火灾。
（二）小兰的观点：用电器总功率过大时，而家庭电路两端的电压保持不变，根据可知，通过电线的电流很大；在电线的电阻和通电时间一定时，又根据耳定律可得，电流通过电线产生热量很多，使电线的温度急剧升高，容易引发电线火灾。
15． 见解析
见解析
【详解】[1][2]通过题意可知，当电热水壶接入电路后，空气开关突然跳闸了，因此我们可以针对这一现象提出问题。
问题：为什么将一个规格为“2000W”的电热水壶接入电路，家里的空气开关突然“跳闸”了？
解释：家里的空气开关“跳闸”了，说明干路中的电流过大，则“跳闸”的原因是同时工作的用电器总功率过大导致电流过大。
16．
【详解】灯泡接法：火线进入开关，再进入灯泡顶端的金属点，零线直接接入灯泡的螺旋套，这样在断开开关能切断火线，接触灯泡不会发生触电事故。既能控制灯泡，又能更安全。带保险丝的插座的接法：保险丝与插座串联，并接在火线上，上孔接地线；左孔接零线；右孔接火线。如下图所示：
【点睛】掌握家庭电路灯泡、开关、两孔插座、三孔插座、保险丝的接法，注重将物理知识联系生活实际。
17．
【详解】家庭电路用电器是并联的，即此电路中的所有灯泡都应该是并联的．吊灯由开关S1控制，所以将L1、L2、L3 并联后，将开关S1串联在它们的火线干路上，即完成吊灯电路．由题中“当S2闭合时，若S3接在a处，只有L4灯泡亮，且亮度不可调节；若S3接在b处，只有L5灯泡亮，且亮度可调．”可知，说明开关S2是台灯的总开关，S3接在a时只控制L4，且亮度不可调，说明该支路没有滑动变阻器；S3接在b时，只控制L5，且亮度可调，说明该支路应串联滑动变阻器．注意应将S2、S3接在火线上．如图：
18． 220V，1000W 电热水壶内部电路短路 电热水壶功率过大 见解析 B
【详解】（1）[1]“220V，1000W”的电热水壶的额定电流为
“220V，1500W”的电热水壶的额定电流为
2盏电灯 （50W），1个电视机 （200W），1个电吹风 （800W）同时工作时，这些电器的总功率为
P总=50W×2+200W+800W=1100W
这些电器同时工作时的电流为
因为家庭最大电流为10A
I1
故选择“220V，1000W”的电热水壶。
（2）[2][3]导致家里的用电器都不工作的原因有两个，分别是用电器内部电路短路或用电器功率过大，使得家庭电路中总电流过大导致空气开关跳闸或保险丝烧断。
（3）[4][5]①用天平和烧杯称量出1kg的水倒入电热水壶中，用温度计测量并记录此时的温度为t1；
②闭合电热水壶开关，用秒表记录加热至沸腾的时间t，用温度计测量并记录沸腾时的温度为t2。
电热水壶放出的热量为
水吸收的热量为
电热水壶的加热效率为
（4）[6]比较电热水壶和电炉的加热效率，应控制加热功率和被加热水的质量相同，故应选择B图所示电炉。
19． 实际功率 温度 P=UI 电压 正 电功率
【详解】（1）[1]根据表中数据描点、连线画出小灯泡的I-U图像如图所示：
（2）[2][3]分析实验数据发现：灯泡两端电压越大，通过的电流越大，灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮。[3]通过小灯泡的电流与它两端的电压不成正比，这是因为灯丝电阻值受温度的影响发生了变化，灯泡两端电压变化时，灯丝温度随之变化，从而引起电阻变化。
（3）[4][5][6][7]根据公式P=UI可知，家庭电路的电压是一定的，在电压一定时，电功率越大，电流越大，即电流与电功率成正比，所以同时使用大功率用电器，电路的总功率越大，造成家庭电路的电流过大，从而使总电流过大，造成跳闸。
20．（1）5.2A；（2）保险丝A会熔断，应选择直径为1.26mm的保险丝
【详解】解：（1）由得，电源电压
U＝U1＝I1R1＝2.4A×21Ω＝50.4V
当S闭合时，R1、R2并联，通过R2的电流
因为并联电路干路电流等于各支路电流之和，所以通过保险丝A的电流
I＝I1+I2＝2.4A+2.8A＝5.2A
（2）根据表中数据和上述计算结果可知I>5A，I1<3A，I2<3A，所以保险丝可能A会熔断，应选择直径为1.26mm的保险丝。
答：（1）流过A保险丝的电流为5.2A；
（2）保险丝A有可能熔断，该保险丝应该换用直径为1.26mm的保险丝。
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