2023-2024学年教科版物理九上同步教学 3.4 电路创新设计展示 同步练习（含解析）

3.4 电路创新设计展示
一、单选题
1．校园歌咏比赛有甲老师和乙、丙两个学生代表担任评委，参赛选手需要得到甲老师的认可和至少有一位学生代表的认可才可晋级。甲老师或学生代表认可后按下自己前面的按钮，灯亮起则晋级，灯不亮则未晋级。以下符合这一要求的电路图是（　　）
A． B． C． D．
2．地下停车场“智能车位”系统：指示灯发光的亮、暗分别表示车位被占用和未被占用，车位被占用时控制开关S闭合，下列能实现此功能的电路是（　　）
A． B． C． D．
3．小轿车上都装有一个用来提醒司机是否关好车门的指示灯。四个车门中只要有一个门没关好（相当于一个开关闭合），指示灯就发光提醒。如图所示四个电路中，能体现该装置工作原理的是（　　）
A． B．
C． D．
4．带有烘干功能的滚筒洗衣机，要求洗衣和烘干均能独立进行，下列电路设计符合要求的（　　）
A． B．
C． D．
5．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，台灯开关和灯泡分别用S2、L2表示，当只闭合S2时，台灯不发光，当只闭合S1时，指示灯发光，再闭合S2时，台灯发光。下列设计的电路符合要求的是（　　）
A． B．
C． D．
二、填空题
6．如图所示，A、B、C、D是四个接线柱，要使L1、L2串联，应用导线分别连接 _____两接线柱。
7．如图所示电路，电路各个元件都正常，要使两个灯泡都同时亮，请你提出两个可行的办法。
（1）_______；
（2）_______。
8．如图所示的电路中，、分别为“，”和“，”的白炽灯泡，要使两灯都发光，且与串联，应闭合的开关为______；要使与并联，应闭合的开关为______；三个开关都闭合，将发生______现象。
9．如图所示的是一种定时课间音乐播放装置的原理图，在未到达设定时间前，“定时开关S2”（图中未画出）闭合，播放器因被短接而不工作；当达到设定时间时，“定时开关S2”断开，播放器工作；只要闭合开关S1，指示灯就发光。图中安装指示灯的位置是_____（选填“a”、“b”、“c”或“a、b、c都可以”）。
10．汽车要转弯时，司机拨动开关，汽车同侧的前端、后视镜、车尾三处的转向灯同时闪亮。这三处转向灯之间应该是______联的，如果一盏灯泡损坏，另两盏______（选填“能”或“不能”）继续工作。
三、实验题
11．科学馆里有一种游戏，绕环在螺旋金属管里穿行，若不小心绕环碰到金属管壁，灯会亮同时铃会响。小明经过观察发现，这套游戏装置除了警灯和电铃外，还有电池，而绕环和金属管可以看成是一个开关。
（1）请把你这套游戏装置的电路画在方框内（电路图中电铃符号用表示）。
（2）游戏采用团体赛形式进行，每队派甲、乙、丙三人，都从起点开始绕到碰触点停止，三人的绕管速度的平均值作为团队成绩。
①请你设计：记录每个团队成绩的数据表格
②如何测量每个团体的平均绕管速度，写出测量器材和步骤
12．如图甲所示的串联电路中，闭合开关S时，小桂发现灯泡L1比L2更亮，他猜想可能有以下原因：
猜想一：经过L1的电流比L2大。
猜想二：L1更加靠近电源正极。
为验证猜想，他做了以下探究。
（1）为了验证猜想一，小桂用电流表分别测出图甲A、B、C三处的电流，电流表示数均如图乙所示，为 ______A，说明猜想一错误。同时他发现：该电路中任意一处断开，L1、L2均不能发光，说明串联电路有 ______条通路；
（2）为了验证猜想二，小桂对调两个小灯泡在电路中的位置，操作时开关应该处于 _____状态，最后发现仍是L1比L2更亮，说明猜想二 ______；
（3）小桂在连接串联电路实验将要结束时，在原电路中添加了一根导线，探究并联电路的特点，如图丙所示，在检查电路时，发现电路连接有问题，如果合上开关，将出现 ______；（选填序号）
A．只有一个灯L2亮
B．只有一个灯L1亮
C．两个灯都亮
D．两个灯都不亮
对于这个电路，若只改动一根导线，使并联电路正确，可以改动导线 _____，还可以改动导线 ______；
（4）设计电路：如图丁所示的电路盒，面板上有红、绿灯各一个，三个拨动开关S1、S2、S3。为了在不打开盒子的情况下探究盒内的电路结构，小明做了多次实验并将结果填入下表。
只闭合的开关 S1 S2 S3 S1、S2 S2、S3 S1、S3 S1、S2、S3
灯的发光情况 红灯 不亮 不亮 不亮 亮 不亮 不亮 亮
绿灯 不亮 不亮 不亮 不亮 亮 不亮 亮
a．由表格中的数据可知，红灯绿灯的连接方式是 ______，干路开关是 ______。
b．在图戊虚线框内画出该盒内的电路图。( )
13．小阳同学用如图所示的电路研究串联电路的特点。闭合开关S后，发现灯泡L1较亮，灯泡L2较暗。他对这一现象的解释是：电流从电源正极出发，经过灯泡L1、L2逐渐变小，所以L1较亮，L2较暗。小强同学认为小阳的解释是错误的，他只利用与小强完全相同的器材设计了一个实验，并根据实验现象说明了小阳的解释是错误的。请完成下列问题：
（1）在虚线框内，画出小强同学设计的电路图________；
（2）小强是如何通过实验现象说明小阳的解释是错误的？________；
（3）设计电路：如图所示的电路盒，面板上有红、绿灯各一个，三个拨动开关S1、S2、S3为了在不打开盒子的情况下探究盒内的电路结构，小明做了多次实验并将结果填入下表。画出该盒内的电路图________。
只闭合的开关 S1 S2 S3 S1、S2 S2、S3 S1、S3 S1、S2、S3
灯的发光情况 红灯 不亮 不亮 不亮 亮 不亮 不亮 亮
绿灯 不亮 不亮 不亮 不亮 亮 不亮 亮
14．小明买了一个新型的全封闭镍镉电池（外形跟铅蓄电池相似），电池的两极旁只涂了两种不同的颜色，并未标明“+”、“﹣”极；现在有以下器材：电流表、小灯泡、发光二极管（正、负极已标明，用符号表示）、开关导线。请你帮助小明用上述器材设计两种判断电池正、负极的方法。
（1）器材：______；
（2）请在如图虚线框内，画设计的电路图______；
（3）过程和方法：______。
15．根据如图所示的实物图，在虚线框内画出对应的电路图。
四、作图题
16．疫情防控期间，为了严格控制区分外来车辆出入居民小区，很多小区装备了门禁系统，内部车辆可以被自动开关S1识别并通过电动机启动横杆，外部车辆经保安闭合手动开关S2后也可以电动机启动横杆，请在虚线框内完成符合要求的电路图。
17．吸油烟机的主要元件有照明灯，电动机。在使用中，有时需要照明灯、电动机同时工作，有时需要它们各自独立工作。请将图中的元件连接成符合要求的电路。
18．根据图所示的电路图，用笔画线代替导线，连接实物电路 （要求导线不能交叉）。
19．防控疫情期间，为了严格控制外来车辆出入小区，很多小区安装了门禁系统，如图甲所示。系统可以通过电子眼自动识别车辆，若是小区内部车辆，则由自动开关S1控制电动机启动横杆；若是外部车辆，需要工作人员按动按钮开关S2，控制电动机启动横杆。请依照上面的叙述，补全图乙中的模拟电路图。
20．如图所示，请用笔画线将A、B、C、D是四个接线柱正确方式连接，使L1、L2并联。
参考答案：
1．A【详解】根据题意可知，参赛选手需要得到甲老师的认可和至少有一位学生代表的认可才可晋级，这说明乙和丙互不影响，是并联的，然后与甲、灯泡串联在电路中，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
2．A【详解】A．由图可知，当开关S闭合时，此时R被短路，只有L接入电路，L两端的电压为电源电压，指示灯发光较亮；开关S断开时，L与R串联，总电阻较大，电流较小，指示灯发光较暗，故A符合题意；
B．由图可知，L与R并联，当开关S闭合或断开，L始终接入电路中，L两端的电压始终为电源电压，则灯泡发光的亮度不变，故B不符合题意；
C．由图可知，当开关S闭合时，此时L与R串联，此时灯的亮度较暗；开关S断开时，灯泡不发光，故C不符合题意；
D．由图可知，当开关S闭合时，此时L被短路，指示灯不会发光，故D不符合题意。
故选A。
3．D【详解】A．图中四个开关并联，灯泡在干路上，只要闭合任意一个开关，灯泡就会发光，故A不符合题意；
B．图中四个开关并联，灯泡和开关并联，只要任何一个开关闭合，电阻都会被短路，灯泡不发光，故B不符合题意；
C．图中四个开关串联，定值电阻与开关并联，灯泡在干路上，不管开关闭合还是断开，灯泡都会发光，故C不符合题意；
D．图中四个开关串联，灯泡与开关并联，定值电阻在干路上，当开关都闭合时，灯泡被短路，不发光；当任何一个开关断开时，灯泡不会被短路，灯泡发光，故D符合题意。
故选D。
4．D【详解】A．由电路图可知，开关S1闭合时电动机工作，再闭合S2时电动机和加热器并联同时工作，加热器不能独立工作，故A不符合题意；
B．由电路图可知，开关S1闭合时加热器工作，再闭合S2时电动机和加热器并联同时工作，电动机不能独立工作，故B不符合题意；
C．由电路图可知，开关S1闭合时电动机和加热器串联同时工作，再闭合S2时加热器被短路，只有电动机工作，而加热器不能独立工作，故C不符合题意；
D．由电路图可知，只闭合S1时电动机工作，只闭合S2时加热器工作，电动机和加热器均能独立进行，故D符合题意。
故选D。
5．D【详解】A．图中指示灯、台灯、两开关串联，只有两开关同时闭合，指示灯、台灯才能亮，故A不符合题意；
B．图中指示灯、台灯并联，开关S1控制指示灯，开关S2控制台灯，开关S1闭合指示灯亮，开关S2闭合台灯亮，故B不符合题意；
C．图中S2与台灯串联后与开关S1并联，再与指示灯串联，开关S1闭合台灯被短路，故C不符合题意；
D．图中S2与台灯串联后与指示灯并联，再与开关S1串联，当只闭合S2时，台灯不发光，当只闭合S1时，指示灯发光，再闭合S2时，台灯发光，古D符合题意。
故选D。
6．BC【详解】要使L1、L2串联，则要使电流的路径只有一条，由图可知，只有用导线将B、C连接起来，此时电源在电路中，L1、L2串联。
7． 断开Sl、S3，闭合S2 闭合S1、S3，断开S2【详解】依题意两灯同时亮，说明两灯串联或者并联。
（1）[1]当两灯串联时，需要断开Sl、S3，闭合S2。
（2）[2]当两灯并联时，需要闭合S1、S3，断开S2。
8． 、 短路【详解】[1]要让两灯形成串联，则应将两灯首尾相连接到电源两端，由图可知只要闭合，断开和。
[2]要使和并联，则需让电流从电源流出分别流入两灯中再汇合共同流入电源负极，则需要闭合、，断开。
[3]若将三个开关同时闭合，电流不经过任何用电器直接从电源正极流入电源负极，形成短路现象，烧坏电源。
9．b【详解】当开关S2断开时，不能将播放器短路，此时有电流通过播放器，S2闭合时，播放器因被短接而不工作，只要闭合开关S1，指示灯就发光，说明播放器与开关S2并联，指示灯与S1串联在干路中，图中a和c并联，因此a和c应该是“定时开关S2”和播放器，b和S1串联在干路中，因此安装指示灯的位置是b。
10． 并 能【详解】[1][2]拨动开关时汽车三处转向灯同时闪亮，串联电路可实现此功能，并联电路时开关接在电路中的干路上时也能实现此功能，但串联时如果某一处灯发生断路故障时其余转向灯也会熄灭，故三盏灯应并联，其中一盏损坏时另两盏能继续工作。
11．见详解【详解】（1）绕环和金属管可以看成是一个开关，绕环碰到金属管壁，灯会亮同时铃会响，说明开关控同时制灯和电铃，电路图如图（两个其中一个皆可）
（2） ①要计算三人的绕管速度的平均值作为团队成绩，需记录每个成员绕管的距离和时间，还需要计算每个成员的绕管速度，最后计算团队成员的平均速度，每个团队成绩的数据表格如图
绕管距离s（m） 绕管时间t（s） 绕管速度v（m/s） 平均速度 （m/s）
甲
乙
丙
②测量器材：米尺，秒表
测量步骤
（1）让甲先从起点开始绕管，直到绕环触碰到金属管，用米尺量出起点至触碰点之间的距离，记为s1；并用秒表量出经过这一段路程所用时间t1。用公式 计算出甲的绕管速度。
（2）类似地，分别测量乙和丙的距离，记为s2、s3；所用时间t2、t3。用公式 分别计算乙和丙的绕管速度v2、v3。
（3）最后计算出三人的平均速度
12． 0.20 一 断开 错误 B b c 并联 S2 【详解】（1）[1]如图所示，电流表选用的量程为0~0.6A，分度值为0.02A，此时电流表示数为0.20A。
[2]该电路中任意一处断开，L1、L2均不能发光，则电路为断路，说明串联电路只有一条通路。
（2）[3][4]为了验证猜想二，小桂对调两个小灯泡在电路中的位置，为保护电路，操作时开关应该处于断开状态。最后发现仍是L1比L2更亮，说明灯的亮度与灯是否靠近电源正极无关，说明猜想二错误。
（3）[5]如图丙所示，此时灯泡L2被e导线短路，故电路中只有一个灯L1亮。故B选项正确。
故选B。
[6][7]若只改动一根导线，使并联电路正确，可以把b导线左端接在L1的左侧接线柱，此时，为正确的并联电路。也可以把c导线的右端接在L1的左侧接线柱，此时电路为正确并联电路。
（4）[8][9][10]由表格分析可知：①单独闭合S1、S2、S3，灯都不亮，说明每个灯至少需要同时闭合两个或两个以上的开关，才可以正常工作。②当闭合开关S1、S2或S2、S3时，只有一只灯亮，闭合开关S1、S3时灯不亮；说明两灯并联，且S2是干路开关，S1、S3分别控制一个灯。③当闭合S1、S2时，红灯亮，说明S1控制的是红灯；当闭合S2、S3时，绿灯亮，说明S3控制的是绿灯；综合上述情况，可以判断出：两灯并联，且开关S2在干路，S1、红灯同在一支路，S3、绿灯同在一支路，电路图如图所示：
13． 见解析
【详解】（1）[1]小阳认为“电流从电源正极出发，经过灯L1、灯L2，电流逐渐变小，所以灯L1较亮，灯L2较暗”，我们可以交换一下这两个灯的位置，让电流先经过灯L2，后经过灯L1，观察两个灯泡的亮度情况，电路图如图所示：
（2）[2]如上图连接后，仍然会出现灯L1较亮，灯L2较暗的现象，说明电流从正极出发，经过灯泡回到负极时，电流的大小没有减小，所以小阳的解释是错误的。
（3）[3]由表格分析可知：①单独闭合S1、S2、S3，灯都不亮，说明每个灯至少需要同时闭合两个或两个以上的开关，才可以正常工作。②当闭合开关S1、S2或S2、S3时，只有一只灯亮，闭合开关S1、S3时灯不亮；说明两灯并联，且S2是干路开关，S1、S3分别控制一个灯。③当闭合S1、S2时，红灯亮，说明S1控制的是红灯；当闭合S2、S3时，绿灯亮，说明S3控制的是绿灯；综合上述情况，可以判断出：两灯并联，且开关S2在干路，S1、红灯同在一支路，S3、绿灯同在一支路，作图如下：
14． 电池、开关、小灯泡、电流表（或电池、开关、发光二极管） 见解析【详解】（1）[1]将电池、开关、小灯泡、电流表组成串联电路，闭合开关，如果电流表指针发生顺时针方向偏转，则与电流表正接线柱相连的一极为电池正极、与电流表负接线柱相连的一极为电池负极；如果电流表指针发生逆时针方向偏转，则与电流表正接线柱相连的一极为电池负极、与电流表负接线柱相连的一极为电池正极。（将电池、开关、发光二极管组成串联电路，闭合开关，如果二极管发光，则与二极管正极相连的一极电池的正极、与二极管负极相连的一极为电池的负极；如果二极管不发光，则与二极管正极相连的一极电池的负极、与二极管负极相连的一极为电池的正极。）
（2）[2]将各电器元件串联，电路图如下所示：
（3）[3]过程和方法：
方法1：把电池、开关、小灯泡、电流表组成如上图左的串联电路，试着闭合开关，观察电流表指针偏转方向，通过判断电流方向来确定电池的正、负极；
方法2：把电池、开关、发光二极管组成如上图右的串联电路，闭合开关通过观察二极管是否发光，根据二极管的正、负极判断电池的正、负极。
15．【详解】两灯泡并联，开关控制整个电路，电流表在干路上，故根据电流的方向先画出电池、开关、电流表后再分流，经过两灯后再汇合回到负极，故如下图所示：
16．【详解】小区内部车辆门禁系统可以自动识别并启动横杆，外部车辆需要门卫人员按动按钮才能启动横杆，若将门禁系统看成一个自动开关，按钮看成一个手动开关，则两个开关单独都能启动横杆，即两开关并联后再与电动机串联，如图所示：
17．【详解】由题意可知，照明灯、电动机并联，且各有一个开关控制，每个开关控制一个用电器，两个开关同时闭合，两个用电器同时工作，故电路连接如下：
18．【详解】采用“电流流向法”，电流从电源正极出发，依次串联开关S1、开关S2、灯泡L1串联起来，再将灯泡L2分别并联在开关S1的右侧和电源的负极，如图所示：
19．。【详解】由题意知，若是小区内部车辆，由自动开关S1控制电动机启动横杆；若是外部车辆，需要工作人员按动按钮开关S2，控制电动机启动横杆，则两个开关单独都能打开大门，即两开关并联后，再与电动机串联，电路图如图所示：
20．【详解】由图可知，若接线柱A与C连接，接线柱B与D连接，则电路中有两条路径，灯L1、L2并联，如图所示：
试卷第1页，共3页