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2.11 电路的设计与识别1. 2019遂宁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，同时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【解析】当乘客按下任意一个开关时，电铃响起，故两个开关的其中任一开关都能与电铃组成通路，两开关互不影响，故两开关并联后与电铃串联； 同时按下控制电动机的开关S，后门打开，开关S只控制电动机，电动机与电铃工作时互不影响，故开关S与电铃串联后再与另一个部分电路并联。A、由图知，只有闭合开关S，且乘客按下任意一个开关时，电铃才能响起，不符合题意； B、由图知，只有乘客同时按下前后门的开关时，电铃才能响起，不符合题意； C、由图知，当乘客按下任意一个开关时，电铃响起；同时按下控制电动机的开关S，后门打开，符合题意；D、由图知，只有闭合开关S，电铃才能响起；乘客按下任意一个开关时，电动机工作，车门打开，不符合题意。 本题考查根据要求设计电路图，关键是明确电路的连接方式。22019潍坊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（）A B C D【答案】B【解析】根据题意可知，售水机既可以通过刷卡闭合“感应开关”，也可以通过投币闭合“投币开关”，来接通供水电机取水，这说明刷卡和投币互不影响，故感应开关和投币开关应是并联的，然后与电动机串联；光线较暗时“光控开关”自动闭合，接通灯泡提供照明，这说明灯泡能独立工作，故灯泡与电动机是并联的；结合图示可知，只有B符合题意，ACD不符合题意。32019重庆A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。图中符合设计要求的电路图是（）【答案】B【解析】根据题意可知，正常情况下S闭合，灯泡不亮；当井盖丢失S断开时，灯泡发光，据此选择符合题意的电路图。由图知，A、闭合开关，灯泡发光；断开开关，灯泡不发光，故A不符合题意；B、闭合开关，灯泡被短路不能发光；断开开关，灯泡和定值电阻串联，灯泡能够发光，故B符合题意；C、闭合开关，灯泡发光；断开开关，灯泡不发光，故C不符合题意；D、无论开关是否闭合，灯泡都能发光，故D不符合题意。4（2019北部湾）如图所示，某一型号的锁设置了三种打开方式密码（S1）、特定指纹（S2）或应急钥匙（S3），三者都可以单独使电动机M工作而打开门锁，下列电路设计符合要求的是（ ） A B C D【答案】D【解析】因为三个开关都可以单独使电动机M工作而打开门锁，所以三个开关应该是并联方式，而且电动机应处于干路上，这样才会受到三个开关的控制，由此得出D选项才符合要求。5（2019乐山）小华设计了一种输液提示器，能在护士站观察到药液量的变化。当袋中药液量减少时，为使电压表示数随之减小，符合要求的电路图是（）【答案】C【解析】当袋中药液量减少时，整个药液袋的重力减小，对弹簧的拉力减小，弹簧的伸长量减小，则滑片会向上移动；分析各图中电路的连接情况，判断药液量减少时电阻的变化情况，根据电路的连接情况以及串联电路的分压特点判断电压表示数的变化，找出电压表示数随之减小的电路图。A、由图可知，变阻器与灯泡串联，电压表测变阻器两端的电压，当袋中药液量减少时，滑片的上移不会改变变阻器连入电路的电阻，则电路中的电流不变，变阻器两端的电压不变，即电压表的示数也不变，故A不符合要求；B、由图可知，变阻器与灯泡串联，电压表测变阻器两端的电压，当袋中药液量减少时，滑片向上移动，变阻器连入电路的电阻变大，根据串联电路的分压特点可知，变阻器两端的电压变大，即电压表的示数变大，故B不符合要求；C、由图可知，变阻器与灯泡串联，电压表测变阻器两端的电压，当袋中药液量减少时，滑片向上移动，变阻器连入电路的电阻变小，根据串联电路的分压特点可知，变阻器两端的电压变小，即电压表的示数变小，故C符合要求；D、由图可知，变阻器与灯泡并联，电压表测量电源电压，由于电源电压不变，所以，当袋中药液量减少时，电压表的示数不变，故D不符合要求。62019深圳地磅工作时，重物越重，电表的示数就越大。下列四幅电路图中，R是滑动变阻器，R 是定值电阻。其中符合地磅工作原理的是（）【答案】B【解析】A 、重物越重，滑片向下滑动，R电阻变大，电路中电流变小，则电流表读数变小，不符合电表示数越大的要求，故 A 选项不符合题意；B 、重物越重，滑片向下滑动，R电阻变小，电路中电流变大，则定值电阻 R 两端电压变大，电压表示数变大，故 B 选项符合题意；C 、电流表把 R短路，电流不经过 R，所以无论重物怎么变化，电流表读数都不变，故 C 选项不符合题意；D 、电压表串联接入电路，电压表相当于测电源电压，读数不变，故 D 选项不符合题意。7. 2019安徽公交车后门的两个扶杆上通常各装有一个按钮，每一个按钮都是个开关。当乘客按下任何一个按钮时，驾驶台上的指示灯发光，同时电铃响，提醒司机有人要下车。下列电路图符合上述要求的是（） 【答案】 C 【解析】（1）当乘客按下任何一个按钮时，驾驶台上的指示灯发光，同时电铃响，说明这两个开关可以独立工作、互不影响即为并联。A、由图示电路图可知，其中一个开关闭合，只能使电铃或指示灯发光，不能同时工作，故A不符合题意；B、由图示电路图可知，当闭合下面一个开关，指示灯和电铃短路，不能工作，故B不符合题意；C、由图示电路图可知，当任何一个开关闭合，指示灯和电铃都能工作，故C符合题意；D、由图示电路图可知，只有两个开关同时闭合时，灯泡才亮，电铃才响，D不符合题意。 82019镇江常用智能手机是通过指纹开关S1或密码开关S2来解锁的，若其中任一方式解锁失败后，锁定开关S3均会断开而暂停手机解锁功能，S3将在一段时间后自动闭合而恢复解锁功能。若用灯泡L发光模拟手机解锁成功，则符合要求的模拟电路是（） A B C D【答案】C【解析】由题意可知，指纹开关S1或密码开关S2均可以解锁，锁定开关S3断开时暂停手机解锁功能，则指纹开关S1和密码开关S2可以独立工作、互不影响即为并联，且锁定开关S3位于干路，然后与灯泡、电源组成电路，结合选项电路图可知，选项C符合，故选C。92019济南小丽家最近购买了一台标有一级能效的电冰箱。她通过观察发现，这台电冰箱的压缩机和冷藏内的照明灯工作时互不影响，温控开关S1控制压缩机，与冰箱门联动的开关S2控制照明灯。据此判断该冰箱内部电路最接近下图中的（）【答案】D【解析】电冰箱的压缩机和冷藏内的照明灯工作时互不影响，因此应是并联电路；开关S1控制压缩机，开关S2控制照明灯，因此D正确。102019嘉兴 如图是小明按设计连接的铅笔芯变阻器电路，将导线a固定在铅笔芯一端，闭合开关后，把导线b沿铅笔芯向右移动，灯泡变亮，则他设计的电路图是（） A B C D【答案】 B 【解析】（1）两个用电器相互影响，那么它们串联；不相互影响，那么它们并联； （2）滑动变阻器使用的滑片哪边的部分，由下面的接线柱决定； （3）首先判断灯泡和变阻器的串并联关系，然后根据滑片的移动方向和灯泡亮度变化判断变阻器下面接的哪边的接线柱，最后进行选择即可。因为铅笔芯影响灯泡的亮度变化，所以它们应该串联；灯泡变亮，说明电流变大，电阻变小，根据导线b向右移动可知接入电路的是铅笔芯滑片右边的部分，故B正确，而A、C、D错误。112019泰州某智能家政机器人有三种识别启动方式人脸识别S1、指纹识别S2、密码识别S3，只要其中一种方式识别成功，则相应开关闭合，机器人启动机器人用M表示，下列电路设计符合要求的是（） A B C D【答案】C【解析】由题知，人脸识别（S1）、指纹识别（S2）、密码识别（S3），只要其中一种方式识别成功，则相应开关闭合从而使电动机启动工作，所以三个开关应并联后再与电动机串联在电源上，所以ABD不符合题意，C符合题意。12.（2019成都A卷）实验小组为医院病房设计呼叫电路,在病人需要护理时,闭合床头开关，就能及时通知值班室里的护士,图中最合理的设计方案是（）【答案】B【解析】不同病人对应不同灯泡，病人之间互不影响，开关之间应该并联；电铃起提醒作用，需要连接在干路上。13（2019阜新）学校的前后门各安装一个开关，传达室内有红、绿两盏灯、电铃和电池组，若前门来人闭合开关时，红灯亮、电铃响；后门来人闭合开关时，绿灯亮、电铃响。图中符合要求的电路图是（） A B C D【答案】D【解析】经分析可知，两个灯泡并联，且各有一个开关控制，前门开关控制红灯，后门开关控制绿灯，电铃接在干路中，由选项可知，D符合题意。142019聊城在小明的卧室里，同一盏吊顶灯用两个开关控制，一个安装在进门处，另一个安装在床头附近。操作任意一个开关均能独立地开灯和关灯，下面四幅图中能够满足要求的是（其中A中的S1及C中的S1，S2为单刀双掷开关）（） A B C D【答案】C【解析】A、图中S1为单刀双掷开关，S2为单刀开关，当S2断开时，无论S1往哪个方向掷，灯泡都不能发光，故A不符合题意；B、图中两个单刀开关串联，相互影响，只有两个开关都闭合时，灯泡才发光，故B不符合题意；C、图中S1和S2为单刀双掷开关，S1接1时灯泡不发光，S1接2时灯泡发光；S2接1时灯泡发光，S2接2掷时灯泡不发光，任意一个开关都可以开灯、关灯，故C符合题意；D、图中两个单刀开关并联，闭合S1或S2都能使灯泡发光，但是只有两个开关都断开时，灯泡才熄灭，故D不符合题意。 操作任意一个开关均可以开灯、关灯，说明任何一个开关闭合时，灯泡都亮，任何一个开关断开时灯泡都灭，由此分析解答。152019威海小明为自家的花卉大棚设计了一套智能电路管理系统，整个电路的通断可以通过手动控制开关S1或手机远程控制开关S2实现。当大棚内光线较暗时，光控开关S3自动闭合，接通灯泡；当需要给大棚通风时，闭合开关S4，启动风机。灯泡和风机均可独立工作，以下简化电路图符合要求的是（）【答案】C【解析】由题知，整个电路的通断可以通过手动控制开关S1或手机远程控制开关S2实现，说明两开关能独立工作、互不影响，则S1和S2应并联在干路上；由题知，光线较暗时，光控开关S3自动闭合，接通灯泡提供照明，说明开关S3与灯泡串联，闭合开关S4，启动风机，说明开关S4与风机串联，而灯泡和风机均可独立工作，所以灯泡与风机应并联，综上结合选项可知，只有C图符合题意。162019眉山在汽车转向灯电路中，要求左转弯时只能左转向灯亮，右转弯时只能右转向灯亮，不能出现在操作转向开关时左、右转向灯同时亮的情况。下列设计中最合理的是（） 【答案】C【解析】汽车的每一侧各有两个转向灯，一共有4个灯泡； 由生活经验可知，左侧、右侧的两个灯泡在工作时互不影响（即同一侧的一个灯泡损坏时，另一灯泡仍然会发光），所以同一侧的两个灯泡的连接方式是并联的，故AD错误； 由于在操作过程中，不能出现左、右转向灯同时亮的情况，所以电路中只能由一个单刀双掷开关进行控制，故C正确，B错误。 故选C。汽车的每一侧各有两个转向灯，故一共有4个灯泡；根据灯泡的发光情况判定灯泡的连接方式，根据开关的作用判定开关的连接方式。172019岳阳为保障安全，滚筒洗衣机内设置了电源开关S1和安全开关S2当洗衣机门关上，S2自动闭合，再闭合电源开关S1洗衣机才能正常工作。下列简易原理图符合要求的是（） A B C D【答案】C【解析】题目要求S2闭合后，再闭合开关S1洗衣机的电动机才能正常工作，由此分析各选项即可。 A、由图知，闭合开关S2后，电动机即开始工作，再闭合S1后会造成电源短路，故A不符合要求； B、由图知，两开关并联，所以两开关只要有一个开关闭合电动机都会工作，故B不符合题意； C、由图知，S2闭合后电动机不工作，再闭合开关S1电动机才开始工作，故C符合题意； D、由图知，闭合开关S1后，电动机即开始工作，再闭合S2后会造成电源短路，故D不符合要求。 182019临沂汽车尾灯内的示宽灯和刹车灯有时需要各自独立工作，有时需要同时工作。下列电路图符合要求的是（）【答案】D【解析】A由电路图可知，只闭合开关S1时两灯都亮，只闭合开关S2时两灯都不亮，两开关均闭合时只有L1亮，L2不能独立工作，故A不符合题意； B由电路图可知，只闭合开关S1时L1灯亮，只闭合开关S2时两灯都不亮，两开关均闭合时两灯都亮，L2不能独立工作，故B不符合题意； C由电路图可知，只闭合开关S时，两灯泡均亮，即两灯泡均不能独立工作，故C不符合题意； D由电路图可知，只闭合开关S1时L1灯亮，只闭合开关S2时L2灯亮，两开关均闭合时两灯都亮，故D符合题意。 故选D。由题意可知，汽车尾灯内的示宽灯和刹车灯可以独立工作、互不影响，说明示宽灯和刹车灯并联且各有一个开关控制，据此进行解答。本题考查了串、并联电路的设计，根据题意得出两灯的连接方式和开关的位置是关键。192019通辽有一种电动烤地瓜机，将地瓜放在托盘上，盖上锅盖相当于闭合开关S1，托盘旋转，再将温控开关S2闭合，开始加热；若只闭合开关S2，则不能加热。下图M是托盘电动机，R是加热电阻，对其内部电路设计合理的是（） A B C D【答案】B【解析】由题知，闭合开关S1，托盘旋转，再将开关S2闭合，开始加热；只闭合开关S2，则不能加热。由此分析解答。由题意知，闭合开关S1，托盘旋转，再将开关S2闭合，开始加热；只闭合开关S2，则不能加热；这说明电动机和加热电阻在工作时互不影响，即两者是并联的，且S1在干路上，S2在加热电阻的支路上，由各选项电路图可知，B符合题意，ACD不合题意。202019德州汽车装有安全带未系提示系统，当乘客坐在副驾驶座椅上时，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，蜂鸣器工作；若系上安全带，则开关S2闭合，指示灯熄灭，蜂鸣器不工作。图设计的电路图正确的是（）【答案】B【解析】由题意知，当乘客坐在副驾驶座椅上时开关S1闭合指示灯亮起、蜂鸣器工作，则S1可控制指示灯和蜂鸣器；若系上安全带，开关S2闭合，指示灯熄灭、蜂鸣器不工作，则蜂鸣器和指示灯被短路，据此进行解答。由电路图可知，A、系上安全带时开关S2闭合，会造成电源短路，故A不符合题意；B、当乘客坐在副驾驶座椅上时，开关S1闭合，蜂鸣器和指示灯均工作，系上安全带后开关S2闭合，蜂鸣器和指示灯被短路均不工作，此时电路安全，故B符合题意；C、只有当乘客坐在副驾驶座椅上且系上安全带时，两开关闭合，蜂鸣器和指示灯才工作，故C不符合题意；D、当乘客坐在副驾驶座椅上时，开关S1闭合，蜂鸣器和指示灯均工作，系上安全带后开关S2闭合，蜂鸣器和指示灯仍工作，故D不符合题意。212019常德小强把台灯的插头插在插座上，插座上有一个开关S1和一个指示灯L1，台灯开关和灯泡用S2、L2表示。当只闭合S2时，台灯不发光；只闭合S1时，指示灯发光，再闭合S2时，台灯发光；如果指示灯损坏，S1和S2都闭合时，台灯也能发光。下图中设计的电路符合要求的是（） A B C D【答案】D【解析】由题意可知，指示灯L1损坏不影响台灯使用，说明该电路为并联电路；开关S1能控制指示灯L1和台灯L2,则开关S1应接在干路中。A、图中的电路为串联电路，故A不符合题意；B、图中的电路为并联电路，开关S1只能控制L1，故B不符合题意；C、图中的开关S1闭合后，灯L2会被短路， L2不发光，故C不符合题意；D、图中电路为并联电路，两个用电器互不影响。当闭合开关S1、断开S2时，指示灯L1亮，当闭合开关S2、断开S1时,灯泡L2不亮，当S1、S2都闭合时，两灯都亮，故D符合题意。222019达州如图是物理兴趣小组设计的四个测量身高的电路图，身高仪都由电压表改装而成。能实现身高越高身高仪示数越大且刻度均匀的电路是（） A B C D【答案】A【解析】A、两电阻串联，电压表测滑片下方电阻丝两端的电压，身高越高（滑片上移），与电压表并联部分的电阻越大，由串联分压的规律可知，电压表的示数越大；因电压表与滑片串联，且电压表可看做断路，所以变阻器始终以最大阻值接入电路，滑片移动时，电路总电阻不变，电源电压不变，所以电路中电流不变，由UVIR滑下可知，电压表的示数与滑片下方电阻丝的阻值成正比，所以刻度是均匀的，故A符合题意；B、两电阻串联，电压表测滑片上方电阻丝两端的电压，身高越高，电压表并联部分电阻越小，但电路总电阻不变，电源电压不变，所以电路电流不变；由于串联电路用电器两端电压与其阻值成正比，所以身高越高，电压表示数越小并且刻度是均匀的。故B不符合题意；C、两电阻串联，电压表测变阻器两端的电压，身高越高，电压表并联部分电阻越大，滑动变阻器接入电路电阻变大，电路总电阻变大；电源电压不变，所以电路电流变小，由于串联电路用电器两端电压与其阻值成正比，由UIR知，身高越高，电压表示数越大，但刻度是不均匀的。故C不符合题意；D、两电阻串联，电压表测R0两端的电压，身高越高，电压表并联部分电阻越大，滑动变阻器接入电路电阻变大，电路总电阻变大；电源电压不变，所以电路电流变小，由于串联电路用电器两端电压与其阻值成正比，所以身高越高，由UIR知，滑动变阻器两端电压越大，R0两端电压即电压表示数越小且刻度是不均匀的。故D不符合题意。232019自贡如图所示，已知电源电压不变，为了比较电阻R1和R2的大小，四位同学分别设计了如下的电路，其中不可行的是（） A BC D【答案】D【解析】A、两个电阻串联，电压表V1测量电阻串联的总电压，电压表V2测量电阻R2两端的电压，根据串联电路电压的规律，电阻R2两端的电压等于电压表V1和V2的示数之差，这样就可以得到两个电阻两端的电压，根据电压的大小就可以比较电阻的大小。B、两个电阻串联，两个电压表分别测量两个电阻两端的电压，根据电压的大小就可以比较出电阻的大小。C、开关闭合电路为R1的简单电路，开关断开时两电阻串联，电流表测电路中的电流，根据串联电路的特点和欧姆定律分别表示出电源的电压，利用电源的电压不变建立等式，通过比较电流之间的关系得出电阻的大小关系。D、两电阻并联，电压表测电源的电压，电流表测量干路电流，只能测出电路的总电阻，不能求出或测出电阻R2、R1的阻值，因此无法比较两电阻阻值的大小。24. 2019天津若架设在两地之间的输电线发生了短路，如何方便快捷地确定短路的位置针对这一实际问题，某物理兴趣小组模拟真实情景，运用“建模”思想进行了研究用两条足够长的电阻丝模拟输电线每条电阻丝单位长度阻值为r，将导线连在电阻丝A处模拟输电线短路，如图19甲所示，他们把一个电源电压恒为U0、一个定值电阻阻值为R0和一块电压表用导线连接起来装入一个盒内，并引出两根导线到盒外，制成检测盒，如图19乙所示。检测时将盒外的两根导线分别与模拟输电线B端的两接线柱相连，从而构成检测电路。通过读取盒内电压表示数，经过计算得知短路处到B端的距离。请你解答如下问题（1） 在图19乙所示的检测盒内画出元件连接情况的电路图；（2）根据你设计检测电路，推导出AB间距离L与电压表示数U的关系式；（3）进一步研究发现，当电压表的量程为0 时，如果短路位置改变，需要考虑测量值超电压表量程的可能，于是在检测盒中增加两个单刀双掷开关符号，通过操作这两个开关来改变电压表的连接，完成检测。请在改进后的检测盒内画出元件连接情况的电路图。【答案】解（1）把一个电源、一个定值电阻和与引出到盒外的两根导线串联一起，电压表可以测量外部电路两端的电压，也可以测量定值电阻两端的电压故如下图中的两种连接分式；（2）图1中R0两端的电压UU0U；则电流I，则AB之间的电阻为R，所以AB的长度L；图2中电流I，AB之间的电压UABU0U；则AB之间的电阻为R，所以AB的长度L；（3）当电压表的量程为0时，如果短路位置改变，超过电压表量程时，可以改变电压表的测量对象，即可电压表在电阻R0与导线AB之间转换即可。如下图答（1）如下图中的两种连接分式；（2）图1中AB的长度L；图2中AB的长度L；（3）如下图【解析】（1）根据检测盒里的电路元件，根据串并联的特点判断他们的连接分式，据此得出连接情况的电路图； （2）当使用测量时，由于外部导线与检测盒里的电阻R0构成串联电路；根据欧姆定律和电阻的串联特点求出AB之间的电阻；然后根据电阻与长度的关系即可得出； （3）由于测量的对象的电压超过电压表量程时，可以改变电压表的测量对象，即可电压表在电阻R0与导线AB间转换测量即可。25. 2019武汉如右图所示是某同学家常用的一个插线板。他在使用中发现插线板上的指示灯在开关断开时不发指示灯光，插孔不能提供工作电压；而在开关闭合时指示灯发光，插孔可以提供工作电压；如果指示灯损坏，开关闭合时插孔也能提供工作电压。下图中，插线板电路连接符合上述现象及安全用电要求的是（） A B C D【答案】C【解析】干路开关控制所有的用电器。并联电路各用电器之间互不影响，串联电路的用电器互相影响。 插线板上的指示灯在开关闭合时会发光，插孔正常通电，说明开关同时控制灯泡和插座，灯泡和插座之间可能是串联，也可能是并联，如果两者并联，开关应该在干路上；如果指示灯损坏，开关闭合时插孔也能正常通电，说明灯泡和插座之间是并联的，开关接在灯泡、插座和火线之间控制火线使用更安全。如图所示，故选C。262019绵阳正确使用插线板是安全用电的要求。使用右图所示的插线板时发现只有开关闭合时，指示灯才能放光，插孔才能提供工作电压；即使指示灯损坏，开关闭合插孔也能提供工作电压。根据上述现象，插线板内线路及电源连接方式是（） 【答案】D【解析】干路开关控制所有的用电器。并联电路各用电器之间互不影响，串联电路的用电器互相影响。插线板上的指示灯在开关闭合时会发光，插孔正常通电，说明开关同时控制灯泡和插座，灯泡和插座之间可能是串联，也可能是并联，如果两者并联，开关应该在干路上；如果指示灯损坏，开关闭合时插孔也能正常通电，说明灯泡和插座之间是并联的，开关接在灯泡、插座和火线之间控制火线使用更安全，故D正确。16
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