2020-2021学年九年级物理09电路的设计问题同步专题剖析含解析新版教科版 10页

专题9 电路的设计问题 简单电路的设计，一方面是初中物理教学的要求，另一方面也是初中阶段培养创新能力的一种途径。解决该类问题的一般步骤是：一是仔细审题，明确题目中的要求；二是根据题意，弄清用电器与用电器之间、用电器与开关之间的连接方式；三是分析各电路是否与题意相符；四是综合比较，确定电路图。‎ 一、每种情况画1条支路，各种情况都要用到的元件画在干路中 在电路设计中，所设计的电路图一般都是并联电路（或混连电路），很少有纯粹的串联电路。而且生活实例中往往叙述有几种并列的现象。比如“公交车前门和后门”两种情况，“甲房间和乙房“”两种情况等。电路设计时一般都是依据“一种情况画1条支路，每种情况都要用到的元件画在干路中”来设计电路。‎ 二、两开关串联，表示两个条件同时满足，电路才形成通路。两开关并联，表示只要有一个条件满足，电路就会通 当两个开关串联时，要想电路接通，必须将两个开关同时闭合。这个在现实中往往表现为生活中的两个条件要同时满足；而两个开关并联时，要想电路接通，则随便其中哪个开关闭合电路都能接通，这个在现实中就表现为生活中的多个条件只要有一个满足即可。‎ 三、开关的特殊用法：开关与相应的用电器并联 开关的作用是控制用电器的工作，实际生活中，开关与被它所控制的用电器之间大都是串联连接的。这样，要让该用电器工作，就闭合开关；要让该用电器停止工作，就把开关断开。如果出现了“开关闭合，某用电器停止工作，而开关断开时，该用电器反而工作”的现象，这明显不是开关的常规用法，而是一种“特殊用法”。即开关不是与该用电器串联，而是与它并联。‎ 四、总结 ‎（1）通过用电器间的工作状态是“相互影响”还是“互不影响”，确定用电器之间是串联还是并联关系；‎ ‎（2）按照开关与被控制的用电器是串联的原则，确定开关的位置；‎ ‎（3）如果开关的使用与常理相反，则说明开关与被控制的用电器并联；‎ 解释：若开关闭合，用电器工作，则开关与用电器串联；若开关闭合，用电器不工作，‎ 则开关与用电器并联；‎ ‎（4）滑动变阻器与被控制的电路是串联关系。‎ ‎（5）保护电阻在干路中，确保电路的安全。‎ 10‎ ‎【例1】某同学设计了道路井盖移动报警电路，当井盖没有被移动，井盖开关S闭合，警示灯L不亮；当井盖被移动，井盖开关S断开，警示灯L发光，R0为保护电阻。下列符合设计要求的电路图是(　　)‎ 答案：B ‎【例2】某款售水机可通过刷卡(闭合“感应”开关)或投币(闭合“投币”开关)接通供水电机取水；光线较暗时“光控”开关自动闭合，提供照明。下列简化电路中符合要求的是(　　)‎ 答案：B ‎【例3】公交车后门左右扶杆上各装有一个按钮开关(用S1、S2表示)，当乘客按下任意一个开关时，电铃响起，提醒司机有乘客要下车；待车停稳后，司机按下控制电动机的开关S，后门打开，乘客才能下车。下列四个电路设计符合要求的是(　　)‎ 答案：C ‎1.一般家庭的卫生间都要安装照明灯和换气扇。使用时，有时需要各自独立工作，有时需要它们同时工作．如下图所示的电路中，你认为符合上述要求的是（）‎ 10‎ A．B．C．D．‎ ‎【答案】C ‎【解析】照明灯和换气扇，有时需要各自独立工作，所以它们必须是并联的，并且要各有各的开关控制，所以A、B、D不符合题意，只有C符合题意.‎ ‎2.为保证司乘人员的安全，轿车上设有安全带未系提示系统．当乘客坐在座椅上时，座椅下的开关S1闭合，若未系安全带，则开关S2断开，仪表盘上的指示灯亮起；若系上安全带，则开关S2闭合，指示灯熄灭．下列设计最合理的电路图是（）‎ A．B．C．D．‎ ‎【答案】D ‎【解析】由题意知，只有坐在座椅上时，指示灯才亮，故S1可控制灯，当开关S2闭合时，灯又不亮了，说明指示灯被S2短路了．所以利用了部分电路短路，通过开关S2把灯泡给短路了．A．指示灯与S1串联后与S2并联，乘客坐下时指示灯亮，系上安全带时，指示灯被短路熄灭，但出现电源短路，故A不符合题意；‎ B．两开关并联，无论乘客坐下，还是系上安全带，指示灯都会发光，故B不符合题意；‎ C．两开关串联，只有乘客坐下，系上安全带时指示灯才会发光，故C不符合题意；‎ D．指示灯与S1串联，与S2并联，乘客坐下时指示灯亮，系上安全带时，指示灯被短路熄灭，并且不会出现电源短路，故D符合题意．‎ ‎3.九年级的志愿者想为敬老院的老人设计一个呼叫电路．他们的设想是：同一房间内两位老人都能单独控制同一只电铃，且能让值班室的工作人员区分出是哪位老人按铃呼叫的．下图中的四个电路，符合设想的是（）‎ A．B．C．D．‎ ‎【答案】C 10‎ ‎【解析】同一房间内两位老人都能单独控制同一只电铃，说明两开关独立工作、互不影响即为并联且电铃位于干路；值班室的工作人员能区分出是哪位老人按铃呼叫的，说明两开关支路应分别与两个灯泡串联，从而能识别是哪位老人的呼叫．‎ A．由电路图可知，两开关均可以独立控制电铃，但无法区别是哪位老人呼叫，故A不符合；‎ B．由电路图可知，开关S1闭合时会造成电源短路，故B不符合；‎ C．由电路图可知，两开关并联且电铃位于干路，两开关支路均串联一个灯泡，可以达到两位老人都能单独控制同一只电铃且工作人员能区分出是哪位老人按铃呼叫的，故C符合题意；‎ D．由电路图可知，开关S1闭合时，灯亮，电铃不响，故D不符合题意．‎ ‎4.某种电脑键盘清洁器有两个开关，开关S1只控制照明用的小灯泡L，开关S2只控制吸尘用的电动机M，如图所示的四个电路中，符合上述要求的是（）‎ A．B．C．D．‎ ‎【答案】D ‎【解析】开关S1只控制照明用的小灯泡L，开关S2只控制吸尘用的电动机M，说明小灯泡L和电动机M并联，各由一个开关控制．‎ A、开关S1为总开关，控制小灯泡和电动机，开关S2只控制小灯泡，不合题意；‎ B、开关S1为总开关，控制小灯泡和电动机，开关S2只控制电动机，不合题意；‎ C、开关S2为总开关，控制小灯泡和电动机，开关S1只控制小灯泡，不合题意；‎ D、开关S1只控制小灯泡，开关S2只控制吸尘用的电动机，二者互不影响，符合题意．‎ ‎5.举重比赛有甲、乙、丙三个裁判，其中甲为主裁判，乙和丙为副裁判．若裁判认定杠铃已被举起，就按一下自己面前的按钮．要求主裁判和至少一个副裁判都按下自己面前的按钮时，指示杠铃被举起的灯泡L才亮．以下符合这一要求的电路是（）‎ A．B．C．‎ 10‎ D．‎ ‎【答案】B ‎【解析】由题意可知，当两个副裁判对应的按钮可以单独工作、并且互不影响，而主裁判的按钮与副裁判的按钮工作时相互影响，因此两个副裁判对应的开关并联连接后与主裁判对应的开关串联连接，即乙、丙并联后与甲串联．所以，应选B.‎ ‎6.为避免超高车辆闯入隧道造成事故，小明设计了警示电路，使用时闭合开关S．导线EF横置于隧道口上沿前方，一旦被驶来的车辆撞断，红灯L亮且电动机转动放下栏杆．灯和电动机中，即使其中之一断路，另一个也能正常工作．下列电路中符合要求的是（）‎ A．B．C．D．‎ ‎【答案】D ‎【解析】导线EF横置于隧道口上沿前方，一旦被驶来的车辆撞断，红灯L亮且电动机转动放下栏杆，‎ 说明EF断开之后，电动机与指示灯是通路，EF断开之前，电动机与指示灯被短路，则导线EF与电动机和指示灯并联;‎ 灯和电动机中，即使其中之一断路，另一个也能正常工作，说明指示灯与电动机互不影响，能独立工作，电动机与指示灯是并联的;‎ 为防止EF断开之前电源被短路，电路干路中要接入保护电阻，由图示电路图可知，D符合要求．‎ ‎7.楼道里，夜间只是偶尔有人经过，电灯总是亮着会浪费电能，小明和小刚利用“光控开关”（天黑时自动闭合，天亮时自动断开）和“声控开关”（当有人走动发出声音时，自动闭合，无人走动没有声音时，自动断开）设计了如图所示电路，使楼道照明变得“智能化”，下列符合这种“智能”要求的电路图是（）‎ A．B．C．D．‎ ‎【答案】D 10‎ ‎【解析】根据题意可知，只有当“光控开关”、“声控开关”都闭合了灯才能亮，否则灯泡不亮，这说明两开关共同控制电路，即为串联．A、闭合光控开关灯泡发光，闭合声控开关会造成电源短路．不符合题意；‎ B、闭合任何一个开关灯泡都能发光．不符合题意；‎ C、闭合声控开关灯泡发光，闭合光控开关会造成电源短路．不符合题意；‎ D、两个开关串联，同时闭合灯泡才会发光，断开一个开关，灯泡不能发光．符合题意．‎ ‎8.飞机黑匣子的电路等效为两部分，一部分为信号发射电路，可用等效电阻R1表示，用开关S1控制，30天后自动断开，R1停止工作；另一部分为信息储存电路，可用等效电阻R2，用开关S2控制，能持续工作6年，如图所示．关于黑匣子的等效电路中正确的是（）‎ A．B．C．D．‎ ‎【答案】B ‎【解析】根据题意可知，R1、R2可以单独工作，互不影响，因此它们为并联连接，并且它们都有相应的开关控制，故B选项的电路图符合题意．‎ ‎9.如图所示的电蚊拍，具有灭蚊和照明功能．当开关Sl闭合、S2断开时，只有灭蚊网通电起到灭蚊作用；当开关Sl和S2都闭合时，灭蚊网与灯都通电同时起到灭蚊和照明作用．下列电路设计符合这种要求的是（）‎ A．B．C．‎ 10‎ D．‎ ‎【答案】C ‎【解析】根据题意可知，灭蚊网和灯泡互不影响，因此属于并联，故ABD错误；‎ 当开关S1闭合、S2断开时，只有灭蚊网通电起到灭蚊作用；当开关S1和S2都闭合时，灭蚊网与灯都通电，同时起到灭蚊和照明作用，说明S1控制整个电路，S2控制灯泡，故C正确．‎ ‎10.豆浆机的机头主要由一个电热器（电热丝）和一个电动机的打浆器构成．制作豆浆的过程是先加热，再打浆，再加热煮熟，即加热和打浆是交替进行的，请在虚线框内画出电热丝和电动机连接的电路图．‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】由题意知，加热和打浆是交替进行的，电动机与电热器能独立工作，互不影响，因此它们是并联的.如图所示：‎ ‎11.2013年我国《交通新法规》称为“史上最严”法规，其中对司乘人员必须系安全带作了严格要求．轿车上设有安全带未系提示系统．当乘客坐在座椅上时，座椅下的开关S1‎ 10‎ 即闭合，若未系安全带（安全带控制开关S2断开）仪表盘上的指示灯将亮起；当系上安全带时（安全带控制开关S2闭合），指示灯熄灭．请你帮他们在虚线框内设计出符合要求的电路图．‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】由题意知，只有坐在座位上时，指示灯才亮，故S1可控制灯，当开关S2闭合时，灯又不亮了，说明指示灯被S2短路了．‎ ‎12.实验室有两盏电灯、一个电铃，它们分别接在同一个电池组上，恰好正常工作，另有开关两只，导线若干．请在图中画出电路图．要求：只按下开关S1，灯与电铃均无电流；只按下开关S2电铃响，灯一盏也不亮；同时按下S1和S2，电铃响，两灯均正常发光．‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】由题意（1）只按下S1时，灯与电铃均无电流；（2）只按S2时只有电铃接通；‎ ‎（3）两开关全按下时，灯及电铃全工作，可知：S2应控制总电路，S1只控制两灯，则电铃及灯应为并联．所以电路图如图所示：‎ 10‎ ‎13.将图中的各器材按要求连成电路．要求：（1）两开关都闭合时两灯都亮，（2）只闭合S1时只有L1灯亮，（3）只闭合S2时两灯都不亮．‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】由题目提供的情况可知，两灯互不影响能独立工作，说明两灯是并联的，开关S1接在干路中，S1在支路中.电路图如图所示．‎ ‎14.某公交车后门的两侧扶手上，各装有一个按钮（相当于一个开关），想要下车的乘客只要按下任何一个按钮，装在驾驶台上的电灯都会发光，提醒司机有乘客需要下车．请把图中的器材连接成符合要求的电路．‎ 10‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】只要按下任何一个按钮，装在驾驶台上的电灯都会发光，说明这两个开关互不影响，是并联的；然后与灯泡和电源串联，故电路如下图：‎ 10‎