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14.将下图所示的电热水壶的3条接线，按照安全用电的原则对应连接到插头上。
答案
解：
按照安全用电的接线规则连接：
1. 电热水壶连接金属外壳的导线，与插头的保护线相连；
2. 电热水壶串联保险丝的导线，与插头的相线相连；
3. 电热水壶连接电阻丝另一端的导线，与插头的中性线相连。
按照安全用电的接线规则连接：
1. 电热水壶连接金属外壳的导线，与插头的保护线相连；
2. 电热水壶串联保险丝的导线，与插头的相线相连；
3. 电热水壶连接电阻丝另一端的导线，与插头的中性线相连。
四、实验与探究题(每小题5分,共15分)
15. 关于生活用电的知识。
(1)如图甲所示,测电笔可以用来辨别相线和中性线,也可以检查电气设备的外壳。
(2)如图乙所示,洗衣机、电冰箱等用电器的电源插头是三脚插头,则三脚插头标着E的导线和相连。
(3)如图丙是起保险作用的空气开关,它是为防止由于短路或而使家庭电路中电流过大导致的危险;图丁是漏电保护器,它(填“能”或“不能”)防止站在绝缘凳上的人同时接触相线和中性线(双线触电)而触电。
甲 乙 丙 丁
15. 关于生活用电的知识。
(1)如图甲所示,测电笔可以用来辨别相线和中性线,也可以检查电气设备的外壳。
(2)如图乙所示,洗衣机、电冰箱等用电器的电源插头是三脚插头,则三脚插头标着E的导线和相连。
(3)如图丙是起保险作用的空气开关,它是为防止由于短路或而使家庭电路中电流过大导致的危险;图丁是漏电保护器,它(填“能”或“不能”)防止站在绝缘凳上的人同时接触相线和中性线(双线触电)而触电。
甲 乙 丙 丁
答案
解：
(1) 是否带电
(2) 用电器的金属外壳
(3) 用电器的总功率过大；不能
(1) 是否带电
(2) 用电器的金属外壳
(3) 用电器的总功率过大；不能
16. 如图所示是某家用电热器的工作原理示意图，$R_1$、$R_2$是发热电阻，两个电阻的阻值均恒定为$48.4\ \Omega$，虚线框表示电热器的金属外壳。用一个单刀三掷开关可以实现电热器开、关机和多挡位切换。
(1) 为安全起见，图中A、B、C三个接头中，与地线相连。
(2) 该电热器开关S分别接“1”和接“2”时，电热器的电功率之比为。当S接“2”时，正常工作5 min，电热器产生的电热为J。
(3) 若电热器中D、E两点处因绝缘皮老化而直接导通，则会出现的情况是。
(1) 为安全起见，图中A、B、C三个接头中，与地线相连。
(2) 该电热器开关S分别接“1”和接“2”时，电热器的电功率之比为。当S接“2”时，正常工作5 min，电热器产生的电热为J。
(3) 若电热器中D、E两点处因绝缘皮老化而直接导通，则会出现的情况是。
答案
(1) $\boldsymbol{B}$
(2) $\boldsymbol{1:2}$；$\boldsymbol{3×10^5}$
(3) 开关S接2时电路发生短路，电流过大，熔断器熔断
(2) $\boldsymbol{1:2}$；$\boldsymbol{3×10^5}$
(3) 开关S接2时电路发生短路，电流过大，熔断器熔断
解析
解：
(1) 家用有金属外壳的用电器，金属外壳必须接地，图中B接头与电热器的金属外壳相连，因此B与地线相连。
(2) 家庭电路电压$U=220\ \mathrm{V}$：
开关S接“1”时，$R_1$与$R_2$串联，总电阻$R_{\mathrm{串}}=R_1+R_2=48.4\ \Omega+48.4\ \Omega=96.8\ \Omega$，
此时电功率$P_1=\frac{U^2}{R_{\mathrm{串}}}$；
开关S接“2”时，只有单个发热电阻接入电路，电阻$R=R_1=48.4\ \Omega$，
此时电功率$P_2=\frac{U^2}{R_1}$；
电功率之比：
$P_1:P_2=\frac{U^2}{R_{\mathrm{串}}}:\frac{U^2}{R_1}=R_1:R_{\mathrm{串}}=48.4\ \Omega:96.8\ \Omega=1:2$。
S接“2”时，电热器的功率：
$P_2=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{48.4\ \Omega}=1000\ \mathrm{W}$，
工作时间$t=5\ \mathrm{min}=300\ \mathrm{s}$，
产生的电热：
$Q=W=P_2t=1000\ \mathrm{W} × 300\ \mathrm{s}=3×10^5\ \mathrm{J}$。
(3) 若D、E两点直接导通，当开关S接“2”时，电流不经过任何发热电阻，电源发生短路，电路中电流过大，熔断器熔断。
(1) 家用有金属外壳的用电器，金属外壳必须接地，图中B接头与电热器的金属外壳相连，因此B与地线相连。
(2) 家庭电路电压$U=220\ \mathrm{V}$：
开关S接“1”时，$R_1$与$R_2$串联，总电阻$R_{\mathrm{串}}=R_1+R_2=48.4\ \Omega+48.4\ \Omega=96.8\ \Omega$，
此时电功率$P_1=\frac{U^2}{R_{\mathrm{串}}}$；
开关S接“2”时，只有单个发热电阻接入电路，电阻$R=R_1=48.4\ \Omega$，
此时电功率$P_2=\frac{U^2}{R_1}$；
电功率之比：
$P_1:P_2=\frac{U^2}{R_{\mathrm{串}}}:\frac{U^2}{R_1}=R_1:R_{\mathrm{串}}=48.4\ \Omega:96.8\ \Omega=1:2$。
S接“2”时，电热器的功率：
$P_2=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{48.4\ \Omega}=1000\ \mathrm{W}$，
工作时间$t=5\ \mathrm{min}=300\ \mathrm{s}$，
产生的电热：
$Q=W=P_2t=1000\ \mathrm{W} × 300\ \mathrm{s}=3×10^5\ \mathrm{J}$。
(3) 若D、E两点直接导通，当开关S接“2”时，电流不经过任何发热电阻，电源发生短路，电路中电流过大，熔断器熔断。
17.小明在学习短路对家庭电路的危害后,想探究保险丝的工作原理及作用,于是和小华一起讨论并完成下列实验。
(1)在图中C、D间接上一段保险丝,A、B间接入电流表,其他部分按图所示连接好电路。
(2)当开关闭合时,灯泡(填“发光”或“不发光”),电流表(填“有”或“无”)示数。
(3)断开开关,C、D间保留保险丝,只在B、D间接一根粗铜丝。当闭合开关的瞬间,小明观察到电流表的指针迅速摆动较大的幅度,保险丝也随即熔断。
(4)小明找来一根细铜丝代替保险丝接在C、D之间,同时在B、D间接入一根较短的粗铜丝;闭合开关,发现电流表的示数超过测量范围,灯泡(填“发光”或“不发光”),细铜丝发热明显,粗铜丝发热不明显,电流表损坏。
(5)分析论证
①根据欧姆定律可知,铜丝的电阻较小,闭合开关的瞬间,线路中的电流较,从而造成电流表超过测量范围而烧坏电流表。
②细铜丝的电阻比粗铜丝电阻大很多,在电流相同时,细铜丝的电功率比粗铜丝的电功率(填“大”或“小”),因此细铜丝的温度升高明显。
③根据上述分析,在没有保险丝的情况下,(填“能”或“不能”)用铜丝代替保险丝。
(1)在图中C、D间接上一段保险丝,A、B间接入电流表,其他部分按图所示连接好电路。
(2)当开关闭合时,灯泡(填“发光”或“不发光”),电流表(填“有”或“无”)示数。
(3)断开开关,C、D间保留保险丝,只在B、D间接一根粗铜丝。当闭合开关的瞬间,小明观察到电流表的指针迅速摆动较大的幅度,保险丝也随即熔断。
(4)小明找来一根细铜丝代替保险丝接在C、D之间,同时在B、D间接入一根较短的粗铜丝;闭合开关,发现电流表的示数超过测量范围,灯泡(填“发光”或“不发光”),细铜丝发热明显,粗铜丝发热不明显,电流表损坏。
(5)分析论证
①根据欧姆定律可知,铜丝的电阻较小,闭合开关的瞬间,线路中的电流较,从而造成电流表超过测量范围而烧坏电流表。
②细铜丝的电阻比粗铜丝电阻大很多,在电流相同时,细铜丝的电功率比粗铜丝的电功率(填“大”或“小”),因此细铜丝的温度升高明显。
③根据上述分析,在没有保险丝的情况下,(填“能”或“不能”)用铜丝代替保险丝。
答案
解：
(2) 发光；有
(4) 不发光
(5) ① 大
② 大
③ 不能
(2) 发光；有
(4) 不发光
(5) ① 大
② 大
③ 不能
