15.3串联和并联知识点解析 题型专题 （含解析）2023-2024学年人教版九年级全一册物理

第十五章 电流和电路
第3节 串联和并联
1. 知识点典例解析
知识点1 串联和并联电路
【知识点总结】串联电路中电流只有一条路径，各用电器之间相互影响；并联电路中电流有多条流通路径，各个用电器之间互不影响，独立工作。
【典例解析】
例1 老师展示了四个电路图，当开关S闭合后，灯L与电阻R串联的电路图是（　　）
A． B． C． D．
答案：A
解析：闭合开关，电流只有一个通路依次通过灯泡和电阻，属于串联；闭合开关，灯泡L被短路，电流只通过电阻；闭合开关，电流同时通过灯泡和电阻，有两个通路，属于并联。故选A。
例2 如图所示，当开关S1、S2断开时，灯 　 　亮；如果将开关S1、S2闭合，则 　 　并联。
答案：L1、L2；L1、L3。
解析：由图可知，当开关S1、S2断开时，L3支路断路，电流只有一条路径，依次流过灯L1、L2，此时它们串联，故灯L1、L2亮；当开关S1、S2闭合时，灯L2被短路，电流有两条路径，分别流过灯L1、L3，故灯L1、L3并联。
【变式题】
1．如图各电路中闭合开关，两灯都亮且互不影响的是（　　）
A． B． C． D．
答案：C
解析：由图知，闭合开关时电流只有一条路径，电流依次流过L1、L2和开关S，属串联电路，两灯都亮且互相影响；闭合开关时电流只有一条路径，是L1的简单的电路，L2短路不亮；闭合开关时，电流有两条路径，分别流经灯泡L1和L2，属并联电路，两灯都亮且互不影响；闭合开关时电流会不经用电器直接从电源正极流向负极，属电源短路，两灯都不亮。故选C。
2．如图所示，若闭合开关S2，断开开关S1、S3，则灯 　 　（选填“L1”或“L2”）能发光；若需要灯L1、L2并联，则应闭合开关 　 　；若同时闭合开关 　 　，则会使电源短路。
答案：L1；S1、S2；S1、S3
解析：如果闭合开关S2，断开开关S1、S3，灯L2没有连入电路，电流只流经灯L1，故L1亮，灯L2不发光；如果需要L1、L2灯并联，电流的路径有两条，分别经过两个灯泡，需要闭合开关S1、S2；同时闭合开关S1、S3，电流依次流经S3、S1，然后流回电源的负极，引起电源短路。
知识点2 连接串联电路和并联电路
【典例解析】
例3（2022 武汉）下列电路图中，与实物电路对应的是（　　）
A． B． C． D．
答案：A
解析：根据实物图可知，电流从电源的正极出来，分成两条路径：一条路径经过灯泡L1；另一条路径经过灯泡L2、开关S2；两条电流的路径汇合后经过开关S1回到电源的负极；所以该电路为并联电路，开关S1接在干路中，开关S2控制灯泡L2，故A图正确。
例4 根据图甲所示的电路图，用笔画线代替导线，连接乙图中的实物电路。
解析：由图可知，该电路为并联电路，开关S2接在干路中，控制整个电路；灯泡L1、开关S1串联在支路中；根据电流流向法，先从正极出发依次串联开关S2、灯泡L2回到负极，再把灯泡L1、开关S1串联后并联在灯泡L2两端，如上图所示：
【变式题】
3．下列电路图中，与实物电路对应的是（　　）
A． B． C． D．
答案：B
解析：由实物图知，两灯并联，开关S1在干路上控制整个电路，S2在L2支路。图中两灯并联，开关S1在干路上，S2在L1支路上，与实物图不相符；图中两灯并联，开关S1在干路上，S2在L2支路上，与实物图相符；图中两灯并联，开关S1在干路上，S2在L1支路上，与实物图不相符；图中两灯并联，两开关分别在两灯支路上，与实物图不相符。
4．如图所示实物电路，请用笔画线代替导线按要求完成电路连接。要求：两灯并联，开关控制整个电路，导线不能交叉。
解析：由题知，两个灯泡并联，开关在干路上控制整个电路，电流从电源正极流出，经开关后分成两支，分别通过两个灯泡后汇合，回到电源负极，实物图连接如图所示。
知识点3 生活中的电路
【知识点总结】电路的三种状态：
（1）通路：处处连通的电路叫通路，通路时，有电流通过用电器，用电器工作。
（2）断路：断开的电路叫断路或开路；断路时，没有电流通过用电器，用电器不工作。造成断路的情况有：开关没闭合、连接处接触不良、导线断开、用电器损坏等。
（3）短路：不经过用电器而直接将电源两极连接的电路叫短路；电源短路：是指用导线直接将电源两极连接起来的电路。电源短路时，电路中有强大的电流通过，可能烧毁电源和导线，因此绝对不允许发生电源短路。
【典例解析】
例5 （2023 呼和浩特）多控开关常用于家庭电路和商场楼宇中，以实现多个开关对同一用电器的独立控制。装修房子的小沈，在设计楼梯照明电路时，希望通过楼上楼下两个开关，随时独立操控灯泡亮灭，如图电路图正确的是（　　）
A． B． C． D．
答案：D
解析：由图可知，开关S1、S2组成串联电路，根据串联电路的特点，开关S1、S2必须同时闭合灯泡才能发光，独立操控灯泡不亮；由图可知，开关S1、S2并联后再与灯泡串联，开关S1、S2只要闭合一个，一个灯泡就发光，另一开关断开、闭合都不影响另一个灯泡的亮灭；由图可知，开关S1和灯泡并联后，S2再与灯泡、定值电阻R组成串联电路，当开关S1、S2同时闭合时，灯泡短路或只闭合S1电路断路，灯泡不发光，只闭合S2的灯泡发光，开关彼此影响灯泡的亮灭；由图可知，开关S1、S2之间由并排两根导线，两开关只有两种情况，要么闭合时在同一导线上，要么闭合时不在同一导线上，若闭合时在同一导线上，灯泡发光，否则不发光，所以随时独立控制灯泡亮灭。
例6 有一种自动控制的楼道灯，夜晚天黑之后有声音响时灯亮，白天不论发出多大的声音灯都不亮。这是因为有声音响时声控开关S1闭合，环境光线非常暗时光控开关S2闭合。小明用实验室普通开关模拟声控和光控开关并连接电路，下列电路中可以实现上述楼道灯功能的是（　　）
A． B． C． D．
答案：A
解析：根据题意可得，声控开关和光控开关串联后共同控制灯泡，用导线将各元件依次连接起来，如A选项中图所示。
【变式题】
5．（2023 泰州）为了安全，汽车行驶时驾驶员必须系好安全带。当系好安全带时，相当于闭合开关，指示灯不亮；未系好安全带时，相当于断开开关，指示灯发光。符合上述要求的正确电路图是（　　）
A． B． C． D．
答案：C
解析：无论开关断开还是闭合，灯泡都发光。无论开关断开还是闭合，灯泡都发光。开关断开，灯泡和保护电阻串联能够发光；开关闭合，灯泡被短路不能发光。开关断开，灯泡与保护电阻串联能够发光；开关闭合造成电源短路。
2. 题型专题典例解析
专题1 电路图与实物图连线
【典例1】 在根据电路图连接实物电路的教学中，林老师要求同学们用笔画线表示导线，根据电路图把实物连接起来，下面是三位同学的连接，其中正确的是（　　）
A．只有甲 B．只有甲、乙 C．只有乙、丙 D．只有甲、丙
答案：D
解析：由电路图知，两灯并联，开关S1在干路上，S2在L2支路上，由实物图知，甲和丙的实物图连接与之对应；乙图中两灯并联，S2在L2支路上，但开关S1在L1支路上，与电路图不对应。
【专题变式题】
1．下列电路图中，与实物电路对应的是（　　）
A． B． C． D．
答案：A
解析：由实物图可知，灯泡与电动机并联，一个开关控制干路，一个开关控制电动机支路。两开关分别控制两支路，与实物图不相符；两开关都控制干路，与实物图不相符；一个开关控制干路，一个开关控制灯泡支路，与实物图不相符。
专题2 电路设计
【典例2】 （2023 宿迁）下列电路中，符合直行方向交通信号灯（只考虑红灯和绿灯）模拟设计的是（　　）
A． B． C． D．
答案：C
解析：由图可知，两灯是串联关系，当开关都闭合后，红、绿灯同时亮；闭合开关S1和S2时绿灯亮，只闭合开关S1时红灯绿灯都亮；闭合开关S1，开关S2接触上接线柱时绿灯亮；闭合开关S1，开关S2接触下接线柱时红灯亮，两灯工作互不影响；当只闭合开关S1时，红灯发光；闭合开关S1和S2时，红灯和绿色同时亮。
【典例3】 小肖家的智能锁需通过“密码+指纹”两次识别成功才能开锁。第一次识别成功时S1闭合，发声器S发出声音，但不开锁。第二次识别成功时S2闭合，电流通过电动机M，开锁成功，如图所示是小肖设计的电路，符合要求的是（　　）
A． B． C． D．
答案：C
解析：根据题意可知，闭合开关S1，只有发声器工作；两个开关都闭合时，有电流通过电动机，这说明两个开关都闭合时，电动机才会工作，且S1能单独控制发声器；由图可知，闭合开关S1，发声器没有接入电路，发声器不工作，两个开关都闭合，发声器和电动机都工作；由图可知，发声器和电动机并联接入电路中，两个开关并联，只要闭合任意一个开关，发声器和电动机都工作；由图可知，闭合开关S1，只有发声器接入电路，发声器工作，再闭合S2，电动机和发声器并联接入电路中，有电流通过电动机；由图可知，闭合开关S1，只有电动机接入电路，电动机工作，再闭合S2，电动机和发声器并联接入电路中，有电流通过发声器。
【专题变式题】
2．如图为封闭小区常见的智能门禁系统，住户可以通过刷卡或人脸识别进入小区，当门禁系统接通电源后，指示灯发光。住户刷卡或人脸识别成功时（相当于分别闭合对应的开关），电动机工作，控制门打开。下列关于门禁系统的简化电路设计合理的是（　　）
A． B． C． D．
答案：B
解析：由题知，人脸识别、刷卡识别，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，两个开关应并联后再与电动机串联在电源上；灯泡与电动机能独立工作，是并联的。故B符合题意。
3．共享电瓶车上有一款智能头盔，只有戴上头盔扣上卡扣后，头盔上的信号发射器才能发出信号，当电动车上的信号接收器（S1）接收到信号闭合后，再转动电动车钥匙（S2），电瓶车才能正常启动，下列电路符合要求的是（　　）
A． B． C． D．
答案：D
解析：根据题意可知，当电动车上的信号接收器（S1）接收到信号，再转动电动车钥匙（S2），车才能正常启动，这说明两个开关相互影响，是串联在一起的，一起控制电动机，故D正确，ABC错误。