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初中科学保送生训练营讲义
电学篇之电路设计
串并联电路特点　(缺一不可串，有一即可并)
1．为杜绝操作工手指损伤事故的发生，某厂家设计制造的切纸机，必需将两只手同时分别按住左、右开关，切纸机才能正常工作．下列电路设计中符合要求的是（　　）
　
A．
B．
C．
D．
2．如图所示的电蚊拍，具有灭蚊和照明等功能．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的作用．下列电路设计符合这种要求的是（　　）
　
A．
B．
C．
D．
3．在居民小区的楼道里，有一种声控加光控的照明电路，声控和光控电路都相当于开关，在光控电路的小盒子上有个进光孔，夜晚没有光照时，光控开关闭合，当有人走动发出声音时，声控开关闭合，电路被接通，灯泡发光．而在白天，光控电路受到光照，光控开关断开，无论楼道内发出多大的声音，楼道灯都不会亮．实际的声控和光控电路比较复杂，在图2中用声和光两个符号代表声控、光控开关，你认为图中各电路图能够满足上面要求的是（　　）
　
A．
B．
C．
D．
4．火车的车厢后面有两间厕所，只有当两间厕所的门都关上时（每扇门的插销相当于一个开关），车厢中的指示牌内的指示灯才会发光，指示牌就会显示“厕所有人”字样，如图所示，提醒旅客厕所内都有人．你认为最符合上述要求的电路图是（　　）
　
A．
B．
C．
D．
5．在部分公交车后门两侧的扶手上，各装有一个按钮开关，想要下车的乘客只要按下任何一个按钮，装在驾驶台上的电铃都会发声，提醒司机有乘客需要下车．如图4所示的四个电路中符合设计要求的是：（　　）
　
A．
B．
C．
D．
6．一班同学根据所学知识，设计用一个开关，同时控制两盏灯的电路，甲、乙、丙、丁四位同学设计的电路如图所示，其中符合要求的正确电路图是（　　）
　
A．
甲和丙
B．
甲和乙
C．
丙和丁
D．
只有甲
7．学了电路后，小明设计了四个体重计原理图，你认为可行的是（　　）
　
A．
B．
C．
D．
8．如图所示，某机要室大门控制电路的两把钥匙分别由两名工作人员保管，单把钥匙无法打开，电路中可行的是（　　）
　
A．
B．
C．
D．
9．轿车的仪表盘上有一个显示汽车车门关闭状况的指示灯．只要四个车门中有一个没有关好（即此时装在未关好车门上的开关处于断开状态），指示灯就会发光从而提醒驾驶员．在下图所示的四个电路中，设计正确的是（　　）
　
A．
B．
C．
D．
10．国家规定春节、清明、五一、国庆高速免收高速通行费。小虫家决定去自驾游，但对于具体的出行地点，将通过投票决定。小虫用一个略高于灯泡额定电压的电源设计一个投票器，小虫、爸、妈各控制一个投票开关，闭合开关表示同意，灯亮表示通过。要求：必须小虫同意，爸妈有一方同意灯才会亮。下列符合要求的投票器电路图是( ▲ )
11．按照我国交通管理的规定，“红灯停、绿灯行、黄灯预备”，小明在科技活动中设计了一个实验电路，用以模拟十字路口的红绿灯，如图所示．请你分析并回答下面的问题．
（1）规定红灯发出的光作为交通的停止信号，其原因是红光的穿透能力　_________　．
（2）当单刀多掷开关接通位置“1”时，　_________　灯发光（要清楚地填写是南北方向灯亮和东西方向灯亮的情况），发光的各灯采用的是　_________　联方式．
（3）当开关接通位置“3”时，允许　_________　方向的车辆通行（填“东西”或“南北”）．
12．给你两个开关、两个灯泡、两节干电池和若干导线，如图，设计电路使每个开关只控制一个灯泡，画出电路图，连接实物电路．
13．设计一个自动防盗报警电路，要求：晚间房门被打开，细导线EF被扯断，电铃发声自动报警，把图15所示的电路元件连成电路．
14．市一医院为了方便病人呼唤医护人员，在医生值班室安装红绿灯各一盏，请在如图中的虚线框里设计一个电路，要求：医护人员看见红灯知道是1号病房有人呼唤，看见红灯亮知道2号病房有人呼唤．
　
15．小强知道在十字路口都装有红绿灯，提醒驾驶员不要违规行驶，否则会被自动记录器记下违规事件，于是爱动脑筋的小强设计了一种闯红灯违规证据模拟记录器，拍摄照片记录机动车辆闯红灯时的情景，如图12甲所示．他设计的原理如下：当光控开关接收到某种颜色光时，开关自动闭合，且当压敏电阻受到车的压力，它的阻值变化（变化规律如图乙所示）引起电流变化到一定值时，继电器的衔铁就被吸下，工作电路中的电控照相机工作；光控开关未受到该种光照射自动断开，衔铁没有被吸引，工作电路中的指示灯发光．
　
参考答案与试题解析
一．选择题
1．
分析：
必需将两只手同时分别按住左、右开关，切纸机才能正常工作，说明左、右开关和切纸机是串联的．
解答：
解：A、左、右开关串联，只有都闭合时，切纸机才能正常工作，符合题意；
B、左、右开关并联，闭合任意一个开关，切纸机都能正常工作，不符合题意；
C、左开关闭合时，切纸机工作，右开关闭合时，电源短路，不符合题意；
D、右开关闭合时，电源短路，不符合题意．
故选A．
2．
分析：
串联电路的特点是各用电器之间相互影响，并联电路的特点是互不影响．再根据开关的作用来判断符合要求的电路图．
解答：
解：根据题意可以知道，灭蚊网和灯泡互不影响，因此属于并联，故A、B错误；答案D中S1闭合，S2断开时，灯泡亮，灭蚊网不工作，不符合题意，故D错误．综上所述，只有C符合题意．
故选C．
3．
分析：
声控加光控也就是声控开关和光控开关串联起来，只有当两个开关都闭合时，灯泡才会发光，所以该电路应该是一个串联电路．
解答：
解：声控和光控开关、灯泡以及电源组成串联电路的只有选项D，故A B C选项错误，D选项正确．
故选D
4．
分析：
根据串并联电路中开关的作用来判断，即两个开关应该串联连接，共同控制一个灯泡．
解答：
解：两个开关串联连接，共同控制一个灯泡，故选项A正确．
故选A．
5．
分析：
按下任何一个下车按钮时电铃都会发声，说明两个开关并联共同控制电铃．
解答：
解：A、两个开串联，即两个开关必须同时闭合电铃才能发声，故A不符合题意；
B、两个开关并联后共同控制电铃，即任何一个开关闭合后，电铃都能发声，故B符合题意；
C、开关S1为总开关，开关S2与电铃并联，因此只闭合开关S2时，电铃不响，故C不符合题意；
D、开关S1与电铃串联后于开关S2并联，当开关S2闭合后，会形成电源短路，故D不符合题意；
故选B．
6．
分析：
一个开关同时控制两盏灯，因此可以是串联，也可以是并联，注意并联时开关在干路上．
解答：
解：甲是串联电路，开关控制所有灯泡，符合要求；
乙也是串联电路，但开关对两灯短路，当开关闭合时对电源有损害，不符合要求；
丙是并联电路，开关在干路上，控制所有灯泡，符合要求；
丁是并联电路，开关在支路上，只控制L1灯泡，L2不受控制．
故选A．
7．
分析：
①电流表的正确使用方法是：与被测用电器串联；电流必须从电流表的正接线柱流入，负接线柱流出；所测量的电流不能超过电流表的量程；绝对不允许不经过用电器把电流表直接接在电源两极上；
②电压表的正确使用方法是：把它并联在用电器两端；必须让电流从正接线柱流入，从负接线柱流出（正接线柱与正极相连，负接线柱与负极相连）；被测电压不能超过电压表所选的量程，否则会烧坏电压表．
③排除法是选择题经常用的一种方法．因此先根据电流表和电压表的正确使用方法，排除选项B、D，然后根据不同人的体重不同，仪表示数应该随人体重的改变而改变，再排除选项C，最后选出正确答案．
解答：
解：
①A图电压表测量的是电源电压，电压表示数也不会随人体重的改变而改变；故A图错误，不符合题意．
②B图电压表与被测用电器串联，不符合电压表的使用规则；故B图错误，不符合题意．
③C图中电流表串联在电路中，电流表的示数会随着滑动变阻器连入电路中的电阻的改变而改变；故C图正确，符合题意．
④电流表与被测用电器串联，而D图中电流表将滑动变阻器短路，并且电流表示数不随人体重的改变而改变；故D图错误，不符合题意．
故选C．
8．
分析：
由题意可知，只有两把钥匙同时接通，大门才可以打开，也就是说，只闭合一个开关，电路无法工作．
解答：
解：在A中，两把钥匙同时插入，电路接通，大门打开，符合题意．
在B中，任何一把钥匙接通，电路都工作，不合题意，
在C中，钥匙1接通，电路就可工作，两把钥匙都接通，电路短路，不合题意，
在D中，钥匙1接通，电路工作，钥匙2接通，电路短路，不合题意．
故选A．
9．
分析：
根据题意可知，只要四个车门中有一个没有关好（即此时装在未关好车门上的开关处于断开状态），指示灯就会发光，所以四个开关应该和灯泡并联，且开关全部闭合后，会把灯泡短路，所以灯泡不亮．
解答：
解：根据题意可知，只要四个车门中有一个没有关好（即此时装在未关好车门上的开关处于断开状态），指示灯就会发光，
A、无论闭合几个开关，灯泡都亮，不符合题意；
B、无论闭合哪个开关，灯泡因被短路都不亮，不符合题意；
C、四个开关应该和灯泡并联，且开关全部闭合后，会把灯泡短路，灯泡不亮，符合题意；
D、当开关全部闭合后，灯泡仍然发光，不符合题意；
故选C．
10. C
11．
分析：
（1）交通指示灯采用了红光和绿光；红光不容易散射，人眼对绿光比较敏感．
解决（2）（3）小题要根据串并联电路的特点，分析电流的流向，凡是有电流通过的灯泡都会发光，结合串并联电路的辨别判断灯泡间的连接情况．
解答：
解：（1）交通指示灯采用红灯发出的光作为交通的停止信号，是因为红光的波长较长，故不容易发生散射，则穿透能力强．
（2）当单刀多掷开关接通位置“1”时，东西方向的两盏红灯和南北方向的两盏绿灯并联，东西方向的两盏红灯和南北方向的两盏绿灯有电流通过，因此南北绿灯发光、东西红灯发光；
（3）当单刀多掷开关接通位置“3”时，电流通过的是东西方向的两盏绿灯，南北方向的两盏红灯，即东西方向的两盏绿灯亮，因此是允许东西方向的车辆通行；
因此是允许东西方向的车辆通行．
故答案为 （1）强；（2）南北绿灯发光，东西红；并．（3）东西．
12．
分析：
根据题目中的要求：每个开关只控制一个灯泡，结合串并联电路中开关的控制作用即可知道电路的连接方式．由此设计出电路图，然后在此基础上连接实物图．
解答：
解：由于要求一个开关只控制一个灯泡，所以这是一个并联电路，且每个支路中只有一个灯泡一个开关，由此可以设计电路图如下．
利用设计出得电路图将实物图连接起来，连接情况如下图所示．
13．
分析：
开关闭合时，若导线完好则电铃不响；而当导线被拉断后电铃响，说明导线和电铃并联，导线完好时，电铃被短路；为了保护电路，电阻应串联在干路中．然后根据这个思路来连接电路．
解答：
解：使电铃与导线并联后，再与电阻串联，如图所示：
14．
分析：
根据题意可知，1号病房有人呼唤，红灯亮；2号病房有人呼唤，绿灯亮，红绿灯可以独自工作，所以它们是并联的，并且各有一个开关控制．
解答：
解：由题知，红绿灯并联，1号病房开关控制红灯；2号病房开关控制绿灯；如图
15．
分析：
（1）电磁继电器中最主要的部分就是电磁铁，它是靠电磁铁的原理来工作的．电磁继电器的电路可分为控制电路和工作电路两部分，当控制电路接通时，电磁铁有磁性，吸引衔铁；当电磁铁无磁性时，衔铁在弹簧的作用下被拉起．
（2）要记录违规闯红灯的情景，此时照相机需要工作，据此判断光控开关接收到何种颜色的光．
（3）分析压力和电阻的关系图象，即可得出压力和电阻的大小变化情况．
（4）先根据欧姆定律求出控制电路的总电阻，再根据电阻的串联求出压敏电阻的阻值，根据图象查出此时的压力，压力和自身的重力相等，根据G=mg求出超载车的质量，根据Q=W=I2Rt求出继电器线圈电阻R0在0.1s内由于发热所产生的热量．
解答：
解：（1）根据题意，当光控开关受到某种颜色的光照，同时受到压力时，由于压敏电阻的电阻减小，所以电路中的电流值增大，由于电磁铁的磁性将衔铁吸下，此时电控照相机工作，所以电控照相机所在的电路应接通；当光控开关没有受到这种颜色的光照射时，光控开关断开，此时电磁铁无磁性，衔铁没有被吸引，工作电路中的指示灯发光，此时指示灯所在的支路应该接通．
（2）因为电控照相机要自动记录违规闯红灯的情景，所以光控开关应在接收到红光时，自动闭合．
故答案为：红．
（3）由乙图可以看出，横坐标是压敏电阻所受的压力值，纵坐标是电阻值，从图中可以看出，当压敏电阻所受压力增大时，其电阻值减小．
故答案为：减小．
（4）控制电路的总电阻：
R总===100Ω，
压敏电阻的阻值为：
R=R总﹣R0=100Ω﹣10Ω=90Ω
查图可知，当R=90Ω时，压敏电阻所受的压力F=4000N，
车的质量：
m====400kg；
继电器线圈电阻0.1s内由于发热所产生的热量：
Q0=W0=I2R0t=（0.06A）2×10Ω×0.1s=0.0036J．
答：只有质量超过400kg的车辆违规时才会被拍照记录，继电器线圈电阻R0在0.1s内由于发热所产生的热量为0.0036J．
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