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专题二十七 物理科技与生活 一、电与生活 一、考点说明 电学知识是中学物理的重要内容，同时，在电磁学研究的基础上发展起来的电能的生产和利用，开辟了电气化的时代，成为历史上的一次技术革命，与生活实际息息相关的电问题，给人们生产和生活带来了深刻的变化。掌握安全用电的基本常识和一些基本用电器的简单原理，是一个公民应该具备的基本素质。 二、知识体系 （一）基本供电线路 1．三相四线制：如右图27-1-1所示，一般电源供电采用三相四线制。即三根火线（又叫相线）和一根地线（又叫零线）。地线在电源端接地，与大地间的电压为零，所以，人体接触地线不会发生危险。 2．基本参数：任意一根火线与地线间的电压为220V，任意两根火线间的电压为380V。频率为50Hz。 （二）家用电器的安全措施 家用电器在使用过程中出现绝缘损环、老化或导线接点端头松脱等故障，可使本来不该带电的金属外壳带上了电（或漏电）。为了防止使用带故障的电器而发生触电事故，应该采取接地保护措施。 1．保护接零：保护接零线又称保护接中线，即将用电设备的金属外壳用导线接到电源的零干线上，一旦外壳漏电，就会有较大的电流经过接零线流回电源，使有关熔断丝熔断，从而迅速断开电源，防止触电。 2．保护接地：把用电设备的金属外壳用导线连接到与大地接触良好的纲管、角钢（要求专用接地）等接地体上，叫保护接地。一般接地电阻要小于4Ω。当用电设备发生漏电时，电流将经接地线流回大地，防止触电。 3．插头的接线：需要采取保护接地（接零）的家用电器，一般都配有三芯电源线和单相三级插头，三芯电源线中，一根接火线，一根接零线，一根保护接地（或接零）线（我国采用世界通用标准线为：黄、绿双色绝缘线） 4．家庭无法实现保护接地（接零）的情况下的保安措施： （1）可将三孔插座和三级插头的接地（接零）桩头空着不用。但平时要注意经常检查电器外壳是否带电，以保护人身安全。 （2）安装漏电保护器，它既能防止人身触电，又能防止电气设备绝缘损坏而引起火灾。 （三）生活中的其他电问题 1．人体静电：人体是一个静电起电机，又是一个静电储存器，由于鞋子与地面摩擦会产生静电，当人体带电超10000V时，通过空气放电的能量就可达到5mJ以上，足以使可燃液体、可燃气体与空气温合物发生燃烧和爆炸。 2．雷电和避雷，雷电是一种很普通的自然现象。当云层有强对流活动时，云层之间会因为摩擦而带有大量的静电荷。当云层的电荷积聚到一定程度时，会通过大气产生火花放电，即闪电，包括两种情况：云闪和地闪，其中云闪对航空、航天造成危害，而地闪容易造成雷击灾害事故。由于放电容易在尖凸的部分发生，人们利用这个特性，制成了避雷针。（世界上第一个避雷针是富兰克林发明的）。同时注意，不能在高大的树林下避雨。 三、典型例题 例1．住宅为三相四线制供电系统（到住家为一根火线、一根零线），对于这种供电方式下图27-1-2所列四种插座接线中正确的接线法是（ ） 解析：图中A是将插座的接地（接零）接线柱直接与插座内线进电源的那根零线相连，这样做是非常危险的。因为万一电源的零线断开，家用电器漏电时，无法达到保护作用。图中B是将插座的接地（零线）接线柱与零支线连接，万一零支线短路，情况就如图中A一样。图中C是将插座的接地（接零）接线柱接在插座内引进电流的那根火线上，家用电器外壳肯定带电，人体接触外壳将发生触电事故，故图中A、B、C三种接法均是错误的。 答案： D 例2．某雷雨天，发生地闪时，云地间的电势差为1×108V，一次闪电向地面输送30C电量的负电荷，该次闪电所释放的能量多大？闪电过程中，空气中的氮气（N2）和氧气（O2）直接化合成一氧化氮（NO），已知每mol氧气和氮气化合时要吸收1.81×105J的能量，闪电时有千分之一的能量用于这一反应，则此次闪电能产生多少mol的NO？ 解析：（1）闪电所释放的能量为： E=W=qU==30×1×108J=3×109（J） （2）氧气和氮气生成一氧化氮的化学方程式为： O2+N2→NO 每molO2与N2生成2molNO，并吸收E0=1.81×105J的能量，即每生成1mol的NO，需吸收E0/2的能量。设本次闪电可生成的nmol的NO，则n===33.1mol 四、能力训练 1．微波炉就是利用微波（频率介乎300~30000MHz）的电磁波的能量把食物加热。 （1）微波炉的微波频率为2450MHz，它能把食物快速加热的原理是（ ） A．由微波的能量直接转变为食物的内能 B．微波的电场对分子的作用力使之急剧地扭转振动引致摩擦生热，迅速把食物煮熟 C．由微波引起食物物质中的电子运动而产生食物的内能 D．以上说法匀不正确 答案：B （2）微波炉中一般使用瓷质盛器来装食物加热，其原理是（ ） ①瓷质盛器中没有水分子 ②瓷质盛器中