1、课时作业 20 电热与生活用电 基础夯实 1.(2020 安徽安庆一模)如图是小明家规范电路的简化电路图,根据电路图,小明判断出 a导线是火线,b 导线是零线,请你写出小明判断的依据: 。(写出一条即可) 2.(2020 安徽合肥四十五中一模)在疫情期间,小范因在家中经常同时打开的电器过多而跳闸,所以他 想用测电笔检查电路故障。能使氖管测电笔发光的是 线。后来有一次闭合开关后,发现电 灯不亮,如图所示,他用试电笔测试图中的 a、b、c、d四点,四点都发光,则可能发生的故障是 (选填“ab”“bc”“cd”“进户火线”或“进户零线”)断路。 3.(2020 宁夏)小朋友在玩电动玩具车时,如果用手
2、将其按住,不让车轮转动,很容易烧坏电动机,这是因 为电动机线圈的电阻 (选填“很大”或“很小”),此时通过电动机线圈的电流会 (选填 “很大”或“很小”),根据 可知,短时间内会在线圈中产生大量的热,从而将线圈烧坏。 4.(2020 江苏镇江)额定电压为 220 V的家用电暖器正常工作时,通过内部电热丝的电流为 5 A,则电热 丝正常工作时的电阻为 ,工作 10 min产生的热量为 J。电热丝通电后变 得很烫,而连接的导线却不怎么热,这是由于导线电阻远 (选填“大于”或“小于”)电热丝电阻 的缘故。 5.(2020 湖北宜昌)两只定值电阻 R1和 R2的 I-U图象如图所示。当把这两只电阻并联
3、接在 3 V电源 上时,通过干路的电流是 A,在相同时间内,产生的热量更多的是 (选填“R1”或 “R2”)。 6.(原创)某型号的电烤箱有“高温”和“低温”两挡。电路如图所示,开关 S接 时,是“高温”挡;当 开关 S 分别接“1”和“2”时,电流表的示数为 5 A和 1 A;电烤箱处于“高温”挡工作 20 min 产生的热量 为 J。 7.(2020 安徽亳州模拟)如图甲为某型号电饭锅的简化电路图,S1是一个磁控式限温开关,可以实现加 热和保温自动控制,R1和 R2为加热电阻。把电饭锅接入 220 V的家庭电路中,在电饭锅正常工作的 30 min 内,电路中总电流随时间变化的图象如图乙所示
4、,则在这段时间电饭锅产生的热量是 J。 8.(2020 安徽二模)有一种电热水壶常有两个挡“烧水”和“保温”,如图是其内部简化电路图,已知 R0=55 ,R1=1 045 ,当 S接 1 时,电热水壶处于 (选填“烧水”或“保温”)挡,当 S接 2时,通电 1 min 产生的热量是 J。 9.(2020 四川乐山)如图所示,在两个透明容器中密封着等量的空气,U形管中液面高度的变化反映密 闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝 R1、R2串联在电路中,且 R1=2R2=20 ,电源电压 U=6 V。 闭合开关后,甲管中液面比乙管中液面上升得 (选填“慢”“快”或“相同”),当滑动变阻器滑片 P 移至
5、最右端时,在 1分钟内电流通过电阻丝 R1产生的热量 Q= J。 10.(2020 云南)如图所示,甲是某款电热水龙头,乙是它的电路原理图。R1、R2是电热丝,R1=24 ,R2=48 。通过旋转手柄使扇形开关 S 同时接触两个相邻触点实现冷水、温水、热水挡的切换。 当开关 S接触 2、3 触点时,水龙头放出的是 水。不考虑温度对电热丝阻值的影响,水龙头在 热水挡位正常工作时电路消耗的功率是 W。 11.(2020 安徽阜阳期末)小明观察家中的电风扇、白炽灯和电烙铁几种电器,发现它们上面都标有 “220 V 40 W”的字样,若它们都在额定电压下工作相同时间,产生热量最多的是( ) A.电风扇
6、 B.白炽灯 C.电烙铁 D.一样多 12.(2020 湖南娄底)下列事例属于防止电流热效应产生危害的是( ) A.养鸡场使用电热孵化器孵小鸡 B.家里使用电热水壶烧水 C.小明妈妈用电熨斗熨衣服 D.电脑温度过高时,风扇会及时启动,给电脑降温 13.(2020 山东青岛)甲、乙两个电热器的电阻之比为 54,通电相同时间产生的热量之比为 51,则 通过甲、乙的电流之比为( ) A.41 B.14 C.21 D.12 14.(2020 湖南益阳)如图所示的甲、乙两个电路,闭合开关后都会使得保险丝熔断。关于保险丝熔断 的原因,下列说法正确的是( ) A.甲图是由于灯泡被短路 B.甲图是由于灯泡被断
7、路 C.乙图是由于电路总电阻太大,功率太大 D.乙图是由于电路总电阻太小,功率太小 15.(2020 湖南株洲)如图为试电笔的结构图,下列说法正确的是( ) A.使用试电笔验电时手不要触笔尖 B.使用试电笔时,若氖管发光,说用接触处与零线是连通的 C.使用试电笔验电时手不要触笔卡 D.试电笔外壳是导体 16.(2020 安徽安庆模拟)关于家庭电路,下列说法正确的是( ) A.在家庭电路中,同时工作的用电器越多,总电阻越大 B.在家庭电路中,空气开关跳闸一定是工作的电器总功率过大 C.如果家庭电路中不安装保险丝,那么发生短路时,会因为通过用电器的电流过大而烧毁用电器 D.电炉工作时,电炉丝热得发
8、红,而连接电炉丝的导线并不太热是因为导线的电阻比电炉丝的电阻小 很多 17.(2020 安徽阜阳实验中学一模)关于家庭电路和安全用电,下列说法正确的是( ) A.空气开关跳闸一定是发生了短路 B.使用试电笔时,要用手接触笔尾金属体 C.发现有人触电应立即进行抢救,再切断电源 D.电灯应连在火线和控制它的开关之间 能力提升 18.(2020 四川广安)某同学学习了有关热学的知识后,知道了水的比热容是 4.2103 J/(kg )。 (1)如果用某一品牌的电热水器将质量为 1 kg的水,在一个标准大气压下从 20 加热至沸腾,则水需 要吸收多少热量? (2)如果该同学所用的电热水器工作时的实际电功
9、率为 1 000 W,并且热效率(热效率等于水吸收的热 量与用电器消耗电能之比)为 80%,则 电热水器加热时间是多少? 19.(2020 安徽宣城一模)如图甲所示电路中,电源电压 U=3 V,内阻 r=1 (电源可以等效为图乙中理 想电源和电阻串联而成)。电动机内阻 r0=0.5 ,闭合开关后,电动机工作 1 min 时间内整个电路消耗 的电能为 36 J。请计算: (1)通过电动机线圈的电流 I; (2)电动机两端的电压 U0; (3)电动机在 1 min 内产生的机械能 W机。 20.(2020 山东潍坊)图甲是一款紫砂电饭锅,其简化电路如图乙所示,R1、R2是电热丝,R1的阻值为 11
10、0 ,通过单独或同时闭合 S1、S2实现低温、中温、高温三个挡位间的切换,其铭牌如下表所示,求: 加热效率 80% 额定电压 220 V 电功 率 低温 挡 440 W 中温 挡 880 W 高温 挡 (1)低温挡加热时电流的大小; (2)电热丝 R2的阻值; (3)已知粥的比热容 c粥=4.0103 J/(kg ),将 2.2 kg的粥用高温挡从 20 加热到 74 需要的时间。 参考答案 课时作业 20 电热与生活用电 1.答案 在家庭电路中,保险丝接在火线上 解析 在家庭电路中,保险丝接在火线上,所以 a导线是火线,b 导线是零线;因为螺口灯泡的螺旋套接在 零线上、开关要接在火线和灯之间
11、,所以 a 导线是火线,b导线是零线;因为三孔插座的接法是左边接 零线、右边接火线、中间接地线,所以 a导线是火线,b 导线是零线。 2.答案 火 进户零线 解析 试电笔可以辨别火线和零线,能使氖管发光的是火线;若用试电笔测试图中的 a、b、c、d四点 都发光,说明这四点都与火线接通,而灯泡不发光、电路中无电流,则可能发生的故障是零线断路。 3.答案 很小 很大 焦耳定律 解析 小朋友在玩电动玩具车时,如果用手将其按住,不让车轮转动,此时的玩具车相当于一个定值电 阻,由于线圈的电阻减小,根据欧姆定律 I= 可知,通过线圈的电流较大;根据焦耳定律的公式 Q=I 2Rt 可知,短时间内会在线圈中产
12、生大量的热,从而将线圈烧坏。 4.答案 44 6.6105 小于 解析 由题知,电暖器在 220 V电路中工作时,通过电热丝的电流为 5 A,由欧姆定律可得,电热丝正常工 作时的电阻:R= =44 ; 工作 10 min 产生的热量:Q=I2Rt=(5 A)244 1060 s=6.6105 J; 电热丝和导线串联在电路中,电流相等,电热丝比导线热,导线电阻比电热丝小得多,由 Q=I2Rt知, 相同时间里电流通过导线产生的热量远远小于电热丝消耗的热量。 5.答案 0.45 R1 解析 由图象可知,当 R1、R2所加电压为 3 V时,通过 R1的电流为 I1=0.3 A,通过 R2的电流 I2=
13、0.15 A, 因为 R1、R2并联接在 3 V 电源上,所以通过干路的电流:I=I1+I2=0.3 A+0.15 A=0.45 A,因为 U1=U2=3 V,I1I2,通电时间 t相同,由 Q=W=UIt 可知产生的热量:Q1Q2,即在相同时间内,产生的热量更多的是 R1。 6.答案 1 6.6105 解析 当 S接 1时,只有电阻 R0接入电路中,总电阻为 R0;当 S接 2时,此时为串联电路,总电阻为 R+R0; 在电源电压不变的情况下,总电阻越小,功率越大,为高温挡,所以开关 S接 1时,是“高温”挡;电烤箱处 于“高温”挡工作 10 min 产生的热量为:Q=W=UI1t=220 V
14、5 A600 s=6.6105 J。 7.答案 9.9105 解析 由图象可知,电路中的电流为 1 A时的工作时间:t1=(15 min-10 min)+(30 min-20 min)=15 min=900 s,电路中的电流为 4 A时的工作时间:t2=30 min-15 min=15 min=900 s,电饭锅在这 30 min 内 产生的热量:Q=W=W1+W2=UI1t1+UI2t2=220 V1 A900 s+220 V4 A900 s=9.9105 J。 8.答案 保温 52 800 解析 由电路图可知,当开关 S置于“1”挡时,两电阻串联,电路电阻最大,根据 P= 可知,电饭锅电功
15、率 最小,处于保温状态;当开关 S置于“2”挡时,R1被短路,只有 R0接入电路,电路电阻最小,电饭锅电功率 最大,处于加热状态。 此时电路中电流:I= =4 A; 通电 1 min 电路产生的热量:Q=I2Rt=(4 A)255 60 s=52 800 J。 9.答案 快 48 解析 两电阻串联,电流相等,R1=2R2,由焦耳定律 Q=I2Rt 得,电阻大的在相同电流、相同时间产生的热 量多,升高的温度快,故甲管中液面比乙管中液面上升得快;当滑动变阻器滑片 P移至最右端时,滑动 变阻器接入电路的电阻为零,R1、R2串联,此时电路中的电流为:I= =0.2 A,1 分钟内电 流通过电阻丝 R1
16、产生的热量为:Q=I2Rt=(0.2 A)220 60 s=48 J。 10.答案 温 3 025 解析 当开关 S接触 2、3触点时,只有电阻 R1接入电路,电路的电阻最大,电源的电压一定时,电路的 电功率最小,水龙头放出的是温水;当开关 S 接触 3、4 触点时,电阻 R1和 R2并联,电路的总电阻最小, 总功率最大,水龙头处于热水挡,因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,所以,电路中的 总电阻:R= =16 ,水龙头在热水挡位正常工作时电路消耗的功率:P= =3 025 W。 11.C 解析 额定电压下用电器的功率和额定功率相等,因为各用电器的额定功率相同,由 W=Pt 可得,
17、若工作相同时间,消耗的电能相同;电风扇工作时消耗的电能大部分转化为机械能;白炽灯工作时将消 耗的电能大部分转化为内能;电烙铁消耗的电能全部转化为内能,故产生热量最多的是电烙铁。 12.D 解析 用电热孵卵器孵小鸡、使用电热水壶烧水、用电熨斗熨衣服,都是将电能转化为内能,属 于利用电流的热效应,故 ABC 不符合题意;电脑温度过高时,风扇会及时启动,给电脑降温,是为了防止 电热产生危害,故 D 符合题意。 13.C 解析 由题意可知,R甲R乙=54,产生的热量之比 Q甲Q乙=51,通电时间之比 t甲t乙=1 1,由 Q=I2Rt可得,通过甲、乙两个电热器的电流之比:I甲I乙 = 甲 甲 甲 乙
18、乙 乙 =1 =21。 14.A 解析 甲图中,闭合开关,电流从火线经保险丝、金属丝回到零线,造成电路短路;同时灯泡也被 短路,灯泡中没有电流通过,不发光,保险丝烧断。故 A正确、B不正确;乙图中,各用电器是并联的,同 时工作的用电器越多,干路总电阻越小,总功率越大。由公式 I= 知,同时工作的用电器越多,干路总电 流越大,所以各开关都闭合时,保险丝会因为总电流过大而熔断。故 C、D错误。 15.A 解析 使用试电笔时,手不要接触试电笔前端的金属尖,必须接触试电笔末端的金属卡,试电笔 的高值电阻和人串联在火线和大地之间,加在两者之间的电压是 220 V,此时试电笔的高值电阻分担 的电压很大,人
19、体分担的电压很小,通过人体的电流很小,氖管发光,不会发生触电事故,故 A 正确,BC 错误;为保证安全,试电笔的外壳需用绝缘材料制作,故 D 错误。 16.D 解析 在家庭电路中,各用电器是并联的,并联电路电阻越并越小,因此家庭中同时工作的家用 电器越多,电路的总电阻就越小,故 A 错;空气开关跳闸可能是由于用电器增多或电路短路造成的,故 B错;如果家庭电路中不安装保险丝,当发生短路时,电流不会通过用电器,此时导线中电流过大会引发 火灾,故 C 错;电炉在使用时,电炉丝和导线串联,I电炉丝=I导线,通电时间 t相同,因为 Q=I2Rt,R电炉丝R导线, 所以电流产生的热量:Q电炉丝Q导线,从而
20、出现电炉丝放出大量的热,而输电导线几乎不发热的现象。故 D正确。 17.B 解析 空气开关跳闸说明电流过大,造成电流过大的原因可能是短路,也可能是用电器的总功率 过大,故 A 错误;使用测电笔时,笔尖接触待测物体,手要接触笔尾金属体,故 B 正确;发现有人触电应立 即切断电源,再进行施救,否则容易使施救者触电,故 C错误;控制电灯的开关应与电灯串联,当开关断 开时,为了使用电器不带电,所以电灯应接在零线和控制它的开关之间,故 D错误。 18.答案 (1)3.36105 J (2)420 s 解析 (1)水的比热容 c=4.2103 J/(kg ),水的质量 m水=1 kg,水的初温 t0=20
21、 ,水的末温 t=100 ,水 需要吸收的热量:Q吸=cm水(t-t0)=4.2103 J/(kg )1 kg(100 -20 )=3.36105 J。 (2)已知热效率 =80%,可得用电器消耗电能:W= =4.2105 J。已知实际电功率 P=1 000 W,公式变形可得电热水器加热时间:t= =420 s。 19.答案 (1)0.2 A (2)2.8 V (3)32.4 J 解析 (1)由 W=UIt可得,通过电动机线圈的电流:I= =0.2 A; (2)由 I= 可得,电源内阻分得的电压:Ur=Ir=0.2 A1 =0.2 V,根据串联电路两端的总电压等于 各电阻两端的电压之和可知,电
22、动机两端的电压:U0=U-Ur=3 V-0.2 V=2.8 V; (3)电动机线圈产生的热量:Q=I2r0t=(0.2 A)20.5 60 s=1.2 J,电动机 1 min 内消耗的电能:W电 =U0It=2.8 V0.2 A60 s=33.6 J,则电动机 1 min 内产生的机械能:W机械=W电-Q=33.6 J-1.2 J=32.4 J。 20.答案 (1)2 A (2)55 (3)450 s 解析 (1)电热丝 R1的电功率为 P1= =440 W,根据表格数据可知道,只闭合 S1时,电路为 R1 的简单电路,电饭锅处于低温挡,则低温挡加热时电流的大小为 I1= =2 A。 (2)只
23、闭合 S2时,电路为 R2的简单电路,电饭锅处于中温挡,根据表格数据可知,中温挡 P2=880 W, 电热丝 R2的阻值 R2= =55 。 (3)当 S1、S2都闭合时,电热丝 R1、R2并联,电路总电阻最小,电饭锅处于高温挡,则高温挡的功率 为 P=P1+P2=440 W+880 W=1 320 W,2.2 kg 的粥用高温挡从 20 加热到 74 吸收的热量 Q=cmt=4.0103 J/(kg )2.2 kg(74 -20 )=475 200 J,已知加热效率为 80%,则需要消耗的电能 为 W= =59 400 J,将 2.2 kg的粥用高温挡从 20 加热到 74 需要的时间为 t= =450 s。
