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  4. 家庭电路的故障分析

定值电阻R1、R2和标有额定功率为“0.9W”字样白炽灯L以及特殊电子元件E(电阻随温度升高而减小)并联接在电路中,且R1<R2,改变电路两端电压U,通过每个电阻、电灯和特殊电子元

一、题文

定值电阻R1、R2和标有额定功率为“0.9W”字样白炽灯L以及特殊电子元件E(电阻随温度升高而减小)并联接在电路中,且R1<R2,改变电路两端电压U,通过每个电阻、电灯和特殊电子元件的电流也相应改变,根据实验数据绘出四个电子元件(或用电器)的I一U(或U一I)图线,如图所示。
 
(1)甲乙丙三个图像中,表示白炽灯的是     ,白炽灯的额定电流为     A.
(2)若将定值电阻R1与特殊电子元件E并联后接在电压为3V电路中,电路消耗的总功率是    W.
(3)若将定值电阻R2与白炽灯L串联后,接在电压为3.5V的电路中,则灯泡的实际功率是    W.

考点提示:家庭电路的故障分析

二、答案

丙    0.3  1.95W   0.15W

试题分析:(1)由第一幅图象可知,当两电阻两端的电压相同时,通过定值电阻A的电流比B大,由欧姆定律可知B的电阻大、A的电阻小;因R1<R2,所以OA代表R1的I-U图线;
由第二幅图象可知,电压增大,电流增大,但电流的变化量比电压的变化量大,根据欧姆定律可知OC代表的电阻减小;
从第三幅图象可知,电压增大,电流增大,电压的变化量大于电流的变化量,根据欧姆定律可知OD代表的电阻变大;
因白炽灯泡的电阻会随两端电压的变大,功率变大,温度升高而变大,所以OD(丙图)代表白炽灯的I-U图线,OC代表的是电子元件E的I-U图线;从图象中可知当灯泡两端的电压为3V时,电流为0.3A,此时灯泡的功率为0.9W.
(2)查图可知,当电压为时,R1中的电流为,电子元件中的电流为
电路中的总电流为
电路的总功率为
(3)查图可知当电流为,灯泡两端的电压为,R2两端的电压为时,电路两端的电压为3.5V;
所以灯泡的实际功率为
点评:本题是图象信息题,抓住图象横纵坐标表示的物理量,结合欧姆定律进行分析,重点考查学生分析能力和知识综合运用能力,难点有二:一是结合灯泡的电阻与温度有关判断其I-U图线;二是结合串联电路各处的电流相等和总电压等于各分电压之和找出符合电源电压的电流及灯泡、R2两端的电压.

三、考点梳理

知名教师分析,《定值电阻R1、R2和标有额定功率为“0.9W”字样白炽灯L以及特殊电子元件E(电阻随温度升高而减小)并联接在电路中,且R1<R2,改变电路两端电压U,通过每个电阻、电灯和特殊电子元》这道题主要考你对 家庭电路的故障分析 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:家庭电路的故障分析

考点名称:家庭电路的故障分析
  • 家庭电路故障有四种:
    断(开路)、短路、过载和漏电。
    1. 开路电灯不亮,用电器不工作,表明电路中出现开路,开路时电路中无电流通过,该故障可以用测电笔查出。
    零线断路用电器无法工作用测电笔测火线灯亮测零线不亮。
    火线短路电电器无法工作用测电笔测火线不亮测零线不亮用
    电器短路电电器无法工作用测电笔测火线亮测零线不亮

    2. 短路就是电流没有经过用电器直接构成通路,发生短路时,电路中的电阻很小,电流很大,保险丝自动熔断。若保险丝不合适,导线会因发热,温度迅速升高,而引发火灾。
    用检验灯查短路位置,把检验灯接在火线的保险丝的位置,即串联在接线柱上,然后逐个接通每一盏灯的线路,如果检验灯较暗或不亮,则可判定这部分电路未发生短路,如果检校灯正常发光,则可断定此电路短路。

    3. 过载电路中用电器过场多或总功率过大,导致通过导线的总电流大于导线规定的安全电流值。出现这种情况更轻者导致用电器实际功率下降,重者导电会因过热而引发火灾。

    4. 漏电如果导线外层或用电器绝缘性能下降,则有电流不经用电器而直接漏入地下,漏电会造成用电器实际功率下降,也能造成人体触电,使用漏电保护器能预防漏电的发生。

  • 如何判断家庭电路故障:
        家庭电路故障主要是由于断路、短路、总功率过大等引起的。若是短路或用电器总功率过大,保险丝会熔断,若是进户火线断了,试电笔不会发光。当然还有其他原因、做题时需要用心判断。

    例1夜里,小明家的三盏电灯均正常发光,突然三盏电灯全部熄灭,经检验保险丝完好,用试电笔检验插座的两孔,氖管均发光。发生这一现象的原因可能是(    )
    A.插座处发生短路了
    B.某个电灯的灯丝烧断了
    C.进户线的火线断了
    D.进户线的零线断了

    解析:由于保险丝完好,说明电路中一定没有出现短路现象,A选项错误;家庭电路中各个用电器是并联的,某个电灯的灯丝烧断了,其他的电灯仍然发光,B选项错误;如果进户线的火线断了,氖管不会发光,C选项错误;正确选项是D,进户线的零线断了,使家中各个用电器都处于带电状态,故用试电笔检查时氖管均发光。

    答案:D

  • 家庭电路中电流过大的原因:
    1.发生短路情况:装修电路时不细心,使火线和零线直接连通;电线绝缘皮被刮破,或者电线和用电器使用时间过久,绝缘皮破损或老化,使火线和零线直接连通,都会发生短路现象。发生短路现象时,有强大的电流通过导线和用电器,会造成导线和用电器烧毁,这是必须要避免的。

    2.用电器总功率过大情况:当电路中同时使用的用电器过多,或使用的用电器功率过大,都会造成整个电路中的总功率过大,当用电器功率过大时,根据公式 P=UI,也会导致电路中电流过大。例如,居民楼里电炉子、电暖气、微波炉、电熨斗等大功率的用电器插在一个插座上让它们同时工作,导致电流过大烧毁保险丝或造成跳闸等。所以不能同时使用大量大功率的用电器,这是很危险的。

    地线、火线和零线的区分:
         低压供电线路由两根电线(火线和零线)与家庭电路相连。火线和零线之间有220V电压,火线与大地之间也有220V电压。在三孔插座中有一根电线将家用电器外壳与大地相连,这根线称为地线,虽然在正常情况下地线和零线之间没有电压,但绝不能将地线和零线接通,否则容易造成触电事故。
        
         用试电笔接触火线时,试电笔的氖管发光,接触零线和地线时,正常情况下氖管不发光。如果发光了,说明零线断路或有用电器的外壳带了电。

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