例析中考中電路設(shè)計(jì)七大類(lèi)題型

1、 例析中考中電路設(shè)計(jì)七大類(lèi)題型 電路是由電氣設(shè)備和元器件按一定方式聯(lián)接起來(lái)，為電流流通提供了路徑的總體。電路設(shè)計(jì)是指通過(guò)一定規(guī)則和方法設(shè)計(jì)出的電路。電路設(shè)計(jì)是初中物理教學(xué)中的要求，也是初中階段培養(yǎng)創(chuàng)新能力的一種途徑。本文結(jié)合電路設(shè)計(jì)題談?wù)勱P(guān)于電路設(shè)計(jì)類(lèi)題目的分類(lèi)和解題方法。 一、生活應(yīng)用類(lèi) 生活中有許多現(xiàn)象要用到電路知識(shí)。從現(xiàn)象中探究?jī)?nèi)部電路的設(shè)計(jì)，這是近幾年中考試題中出現(xiàn)最多的一種類(lèi)型。 例1：小轎車(chē)上都裝有一個(gè)用來(lái)提醒司機(jī)是否關(guān)好車(chē)門(mén)的指示燈。四個(gè)車(chē)門(mén)中只要有一個(gè)門(mén)沒(méi)關(guān)好（相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)），該指示燈就會(huì)發(fā)光。圖1所示的模擬電路圖符合要求的是（ ）。 圖1 思路點(diǎn)撥：此題開(kāi)關(guān)斷開(kāi)燈就發(fā)光

2、，說(shuō)明開(kāi)關(guān)與指示燈并聯(lián),開(kāi)關(guān)閉合后燈泡被短路不發(fā)光，而且是四個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)閉合燈才被短路。為防止短路時(shí)電源被損壞，所以電路中要串聯(lián)一個(gè)保護(hù)電阻。故答案應(yīng)為（B）。 例2：小明想組織一次全家旅游。小明一定去，并嘗試通過(guò)表決的形式?jīng)Q定。只要爸爸和媽媽之中有一人要去，全家就出去旅游?，F(xiàn)有三個(gè)開(kāi)關(guān)，小明、爸爸和媽媽手中各一個(gè)，燈泡、電源各一個(gè)，導(dǎo)線若干。請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)電路，同意去的閉合開(kāi)關(guān)，不同意去的不閉合開(kāi)關(guān)。只要燈亮,就能判斷一家三口中最少有兩人同意去。請(qǐng)幫助小明設(shè)計(jì)出這個(gè)電路。 思路點(diǎn)撥：爸爸和媽媽手中的開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)成并聯(lián)形式。 答案如圖2所示。 圖2 二、表格現(xiàn)象類(lèi) 題目通過(guò)表格的形式，給出實(shí)驗(yàn)器材，通

3、過(guò)操作開(kāi)關(guān)，電路出現(xiàn)燈泡發(fā)光、電流表、電壓表示數(shù)變化等現(xiàn)象。分析方法一般是先分析開(kāi)關(guān)與用電器之間的關(guān)系。之后，再加入其他電學(xué)器材（如電壓表、電流表等）。電路設(shè)計(jì)完成后，與表格中的每一條要求進(jìn)行對(duì)照，如符合表格中的所有要求，電路設(shè)計(jì)即正確。 例3：按表1中的要求，畫(huà)出符合要求的電路圖。 表1 思路點(diǎn)撥：這個(gè)題似乎有矛盾，只閉合其中一個(gè)開(kāi)關(guān)，有2個(gè)燈亮,但是同時(shí)閉合兩個(gè)開(kāi)關(guān)，卻只有一個(gè)燈亮。這不是并聯(lián)電路的特征，應(yīng)該是短路問(wèn)題。并聯(lián)電路中有一個(gè)電燈短路，其他燈是不會(huì)發(fā)光的；而在串聯(lián)電路中，如果有一燈發(fā)生短路，其他燈還可以發(fā)光。并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等，這個(gè)題目中兩次電壓表的示數(shù)不相等，從這一點(diǎn)

4、來(lái)看，這也不是一個(gè)并聯(lián)電路.兩個(gè)燈都亮電壓表的示數(shù)較小,只一個(gè)燈亮電壓表示數(shù)變大，說(shuō)明另一個(gè)燈（L2）發(fā)生短路，且電壓表是并聯(lián)在另一個(gè)燈的兩端。答案如圖3所示。 圖3 三、故障分析類(lèi)例4某同學(xué)在測(cè)量標(biāo)有“3.8V”小燈泡的額定功率實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)電壓表015 V的量程壞了，但03 V的量程可以使用。已知電源電壓為4.5 V，在不借用其他器材的情況下，你能幫他繼續(xù)完成實(shí)驗(yàn)嗎？畫(huà)出設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖，并簡(jiǎn)要說(shuō)出實(shí)驗(yàn)步驟。 思路點(diǎn)撥：由于小燈泡的額定電壓為3.8 V，按道理電壓表應(yīng)選用015 V的量程，但這個(gè)量程壞了。測(cè)量小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)中，小燈泡與滑動(dòng)變阻器是串聯(lián)接入電路的，滑動(dòng)變阻器在這個(gè)實(shí)驗(yàn)

5、中有分壓的作用，而此題的電源電壓為4.5 V，如果小燈泡正常發(fā)光，則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為0.7 V（4.5 V-3.8 V），沒(méi)有超過(guò)3 V的量程。在這種情況下，應(yīng)該把電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端。設(shè)計(jì)如圖4所示：閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表的示數(shù)為0.7 V（此時(shí)小燈泡正常發(fā)光），記錄電流表的示數(shù)。 圖4 四、“黑箱”設(shè)計(jì)類(lèi) 電學(xué)“黑箱問(wèn)題”是指電學(xué)元件封閉在一個(gè)盒內(nèi)，不能直接觀察到元件的組成情況，而盒外有接線柱，通過(guò)應(yīng)用外部元件連接觀察其內(nèi)部元件的外部表現(xiàn)，據(jù)此判斷其電路組成的問(wèn)題.解決這類(lèi)問(wèn)題,主要是應(yīng)用電學(xué)規(guī)律分析、推理確定電路的組成.要想正確解決此類(lèi)問(wèn)題，必須對(duì)串聯(lián)、并聯(lián)電路的

6、特點(diǎn),電流、電壓、電阻的規(guī)律,電路元件在電路中的作用（如導(dǎo)線、電流表、電壓表、開(kāi)關(guān)等）有清楚明確的認(rèn)識(shí)。 例5：如圖5所示，暗箱中裝有燈泡、電阻、電池，面板上裝有A、B、C、D四個(gè)接線柱為了弄清箱內(nèi)電路連接情況，用電流表兩個(gè)接頭a、b測(cè)試,若a一直接A， b依次接B、C、D，發(fā)現(xiàn)：b接B時(shí),燈不亮,電流表示數(shù)為零；b接C時(shí),燈亮,電流表有示數(shù)；b接D時(shí)，燈光減弱,電流表示數(shù)減小。試根據(jù)上述情況畫(huà)出箱內(nèi)電路圖。 圖5思路點(diǎn)撥：a和A一直相接.對(duì)比和，電流表示數(shù)減小，說(shuō)明電阻增大，可知時(shí)燈泡與電阻串聯(lián)，如圖6甲和圖6乙；時(shí)，AC間為電源和燈泡,如圖6丙、圖6丁，對(duì)照?qǐng)D6甲和圖6乙,可確定組合結(jié)果只

7、能是圖6甲且C點(diǎn)在電源與電阻之間；時(shí)AB間可能是燈泡和電阻.與前述結(jié)果綜合，結(jié)果應(yīng)為圖6甲，且B點(diǎn)在燈泡與電源之間。因此箱內(nèi)電路圖為圖6戍所示。 圖6 五、方框位置類(lèi) 給出方框，根據(jù)所定的位置（甚至把各種器材的位置都確定），按照要求對(duì)電路進(jìn)行連接或設(shè)計(jì)。這類(lèi)設(shè)計(jì)一般是對(duì)串、并聯(lián)電路知識(shí)的綜合考查。 例6：某醫(yī)院要安裝一種呼喚電鈴，使各病床的病人均可單獨(dú)呼叫，只要一按床頭的開(kāi)關(guān)，值班室的電鈴就響，且與該病床相對(duì)應(yīng)的指示燈亮，請(qǐng)?jiān)趫D7中畫(huà)出正確的連接方法。 圖7 思路點(diǎn)撥：按照要求，例如，甲床只要按自己的開(kāi)關(guān),則值班電鈴就響，與甲床對(duì)應(yīng)的指示燈就亮，可見(jiàn)，電源、開(kāi)關(guān)、電鈴和指示燈四者應(yīng)連接成一閉合

8、電路.而乙床按其所對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)時(shí)，則應(yīng)該同樣有電鈴響，乙床的指示燈亮而甲床的指示燈不亮?？梢?jiàn)在總的電路中，應(yīng)該是將每個(gè)病床的開(kāi)關(guān)與其對(duì)應(yīng)的指示燈連接起來(lái)組成一條支路，將所有這些支路并聯(lián)起來(lái)再與電源和電鈴串聯(lián)起來(lái)。答案如圖8所示。 圖8 六、電路演變類(lèi) 有些同學(xué)對(duì)看電路的實(shí)物圖不太習(xí)慣，特別是在實(shí)物圖上分析電路中的有關(guān)變化關(guān)系更感棘手，而對(duì)于普通的電路圖則較為熟悉，因此，在遇到有關(guān)實(shí)物圖的問(wèn)題時(shí)，不妨根據(jù)實(shí)物圖先畫(huà)出其對(duì)應(yīng)的電路圖再來(lái)進(jìn)行分析和求解。當(dāng)然也可以通過(guò)電流的路徑、各表的測(cè)量對(duì)象來(lái)綜合處理。 例7：在一次實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量小燈泡兩端的電壓和流過(guò)它的電流。聰明而粗心的小剛連接了如圖9所示的電路

9、。同組的小林發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)，主張拆了以后重新連接，可是時(shí)間來(lái)不及了，小剛眼珠一轉(zhuǎn)，在圖示電路中只增加了一根導(dǎo)線，電路就正常工作了。請(qǐng)你在圖9中畫(huà)出小剛連接的那條導(dǎo)線。 圖9 思路點(diǎn)撥：在電壓表和燈間可加一根導(dǎo)線（如圖9所示的虛線），由于加接了一條導(dǎo)線而使得小燈泡和定值電阻間成了并聯(lián)關(guān)系，此時(shí)正好是電流表測(cè)得通過(guò)小燈泡的電流，而電壓表測(cè)得小燈泡兩端的電壓。 七、實(shí)驗(yàn)操作類(lèi)例8：在練習(xí)用電壓表測(cè)電壓的實(shí)驗(yàn)中，小明同學(xué)遇到了一個(gè)難題：他想測(cè)一個(gè)電壓約為18 V的電源電壓，可手邊只有：量程為3 V的電壓表,開(kāi)關(guān),阻值為R1=1、R2=20、R3=140的電阻各一只。思考了一會(huì)兒之后，他利用學(xué)過(guò)的知識(shí),用手邊現(xiàn)有的器材，順利地完成了測(cè)量。（1）畫(huà)出小明測(cè)量時(shí)的電路圖（在圖中標(biāo)明元件字母）；（2）如果用U表示電壓表的讀數(shù)，請(qǐng)寫(xiě)出電源電壓的表達(dá)式. 思路點(diǎn)撥：（1）電阻R1的阻值過(guò)小，不可取。由于串聯(lián)分壓的道理，應(yīng)該把電阻R2、R3串聯(lián)接入電源上，電阻越大，分壓越多，故電壓表只能并聯(lián)在阻值較小的電阻兩端，即R2兩端。根據(jù)歐姆定律就可以算出電源