例析中考中电路设计七大类题型

例析中考中电路设计七大类题型

‎ 例析中考中电路设计七大类题型 ‎ ‎ ‎ 电路是由电气设备和元器件按一定方式联接起来，为电流流通提供了路径的总体。电路设计是指通过一定规则和方法设计出的电路。电路设计是初中物理教学中的要求，也是初中阶段培养创新能力的一种途径。‎ 本文结合电路设计题谈谈关于电路设计类题目的分类和解题方法。‎ ‎ 一、生活应用类 ‎ 生活中有许多现象要用到电路知识。从现象中探究内部电路的设计，这是近几年中考试题中出现最多的一种类型。‎ ‎ 例1：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（相当于一个开关断开），该指示灯就会发光。图1所示的模拟电路图符合要求的是（ ）。‎ ‎ ‎ ‎ 图1‎ ‎ 思路点拨：此题开关断开灯就发光，说明开关与指示灯并联,开关闭合后灯泡被短路不发光，而且是四个开关同时闭合灯才被短路。为防止短路时电源被损坏，所以电路中要串联一个保护电阻。故答案应为（B）。‎ ‎ 例2：小明想组织一次全家旅游。小明一定去，并尝试通过表决的形式决定。只要爸爸和妈妈之中有一人要去，全家就出去旅游。现有三个开关，小明、爸爸和妈妈手中各一个，灯泡、电源各一个，导线若干。请你设计一个电路，同意去的闭合开关，不同意去的不闭合开关。只要灯亮,就能判断一家三口中最少有两人同意去。请帮助小明设计出这个电路。‎ ‎ 思路点拨：爸爸和妈妈手中的开关设计成并联形式。‎ ‎ 答案如图2所示。‎ ‎ ‎ ‎ 图2‎ ‎ 二、表格现象类 ‎ 题目通过表格的形式，给出实验器材，通过操作开关，电路出现灯泡发光、电流表、电压表示数变化等现象。分析方法一般是先分析开关与用电器之间的关系。之后，再加入其他电学器材（如电压表、电流表等）。电路设计完成后，与表格中的每一条要求进行对照，如符合表格中的所有要求，电路设计即正确。‎ ‎ 例3：按表1中的要求，画出符合要求的电路图。‎ ‎ 表1‎ ‎ ‎ ‎ 思路点拨：这个题似乎有矛盾，只闭合其中一个开关，有2个灯亮,但是同时闭合两个开关，却只有一个灯亮。这不是并联电路的特征，应该是短路问题。并联电路中有一个电灯 短路，其他灯是不会发光的；而在串联电路中，如果有一灯发生短路，其他灯还可以发光。并联电路各支路两端的电压相等，这个题目中两次电压表的示数不相等，从这一点来看，这也不是一个并联电路.两个灯都亮电压表的示数较小,只一个灯亮电压表示数变大，说明另一个灯（L2）发生短路，且电压表是并联在另一个灯的两端。答案如图3所示。‎ ‎ ‎ ‎ 图3‎ ‎ 三、故障分析类 例4　某同学在测量标有“3.8V”小灯泡的额定功率实验过程中，发现电压表0~15 V的量程坏了，但0~3 V的量程可以使用。已知电源电压为4.5 V，在不借用其他器材的情况下，你能帮他继续完成实验吗？画出设计的实验电路图，并简要说出实验步骤。‎ ‎ 思路点拨：由于小灯泡的额定电压为3.8 V，按道理电压表应选用0~15 V的量程，但这个量程坏了。测量小灯泡额定功率的实验中，小灯泡与滑动变阻器是串联接入电路的，滑动变阻器在这个实验中有分压的作用，而此题的电源电压为4.5 V，如果小灯泡正常发光，则滑动变阻器两端的电压为0.7 V（4.5 V-3.8 V），没有超过3 V的量程。在这种情况下，应该把电压表并联在滑动变阻器两端。设计如图4所示：闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为0.7 V（此时小灯泡正常发光），记录电流表的示数。‎ ‎ ‎ ‎ 图4‎ ‎ 四、“黑箱”设计类 ‎ 电学“黑箱问题”是指电学元件封闭在一个盒内，不能直接观察到元件的组成情况，而盒外有接线柱，通过应用外部元件连接观察其内部元件的外部表现，据此判断其电路组成的问题.解决这类问题,主要是应用电学规律分析、推理确定电路的组成.要想正确解决此类问题，必须对串联、并联电路的特点,电流、电压、电阻的规律,电路元件在电路中的作用（如导线、电流表、电压表、开关等）有清楚明确的认识。‎ ‎ 例5：如图5所示，暗箱中装有灯泡、电阻、电池，面板上装有A、B、C、D四个接线柱为了弄清箱内电路连接情况，用电流表两个接头a、b测试,若a一直接A， b依次接B、C、D，发现：①b接B时,灯不亮,电流表示数为零；②b接C时,灯亮,电流表有示数；③b接D时，灯光减弱,电流表示数减小。试根据上述情况画出箱内电路图。‎ ‎ ‎ ‎ 图5‎ 思路点拨：a和A一直相接.对比③和②，电流表示数减小，说明电阻增大，可知③时灯泡与电阻串联，如图6甲和图6乙；②时，AC间为电源和灯泡,如图6丙、图6丁，对照图6甲和图6乙,可确定组合结果只能是图6甲且C点在电源与电阻之间；①时AB间可能是灯泡和电阻.与前述结果综合，结果应为图6甲，且B点在灯泡与电源之间。因此箱内电路图为图6戍所示。‎ ‎ ‎ ‎ 图6‎ ‎ 五、方框位置类 ‎ 给出方框，根据所定的位置（甚至把各种器材的位置都确定），按照要求对电路进行连接或设计。这类设计一般是对串、并联电路知识的综合考查。‎ ‎ 例6：某医院要安装一种呼唤电铃，使各病床的病人均可单独呼叫，只要一按床头的开关，值班室的电铃就响，且与该病床相对应的指示灯亮，请在图7中画出正确的连接方法。‎ ‎ ‎ ‎ 图7‎ ‎ 思路点拨：按照要求，例如，甲床只要按自己的开关,则值班电铃就响，与甲床对应的指示灯就亮，可见，电源、开关、电铃和指示灯四者应连接成一闭合电路.而乙床按其所对应的开关时，则应该同样有电铃响，乙床的指示灯亮而甲床的指示灯不亮。可见在总的电路中，应该是将每个病床的开关与其对应的指示灯连接起来组成一条支路，将所有这些支路并联起来再与电源和电铃串联起来。答案如图8所示。‎ ‎ ‎ ‎ 图8‎ ‎ 六、电路演变类 ‎ 有些同学对看电路的实物图不太习惯，特别是在实物图上分析电路中的有关变化关 系更感棘手，而对于普通的电路图则较为熟悉，因此，在遇到有关实物图的问题时，不妨根据实物图先画出其对应的电路图再来进行分析和求解。当然也可以通过电流的路径、各表的测量对象来综合处理。‎ ‎ 例7：在一次实验中需要测量小灯泡两端的电压和流过它的电流。聪明而粗心的小刚连接了如图9所示的电路。同组的小林发现有错，主张拆了以后重新连接，可是时间来不及了，小刚眼珠一转，在图示电路中只增加了一根导线，电路就正常工作了。请你在图9中画出小刚连接的那条导线。‎ ‎ ‎ ‎ 图9‎ ‎ 思路点拨：在电压表和灯间可加一根导线（如图9所示的虚线），由于加接了一条导线而使得小灯泡和定值电阻间成了并联关系，此时正好是电流表测得通过小灯泡的电流，而电压表测得小灯泡两端的电压。‎ ‎ 七、实验操作类 例8：在练习用电压表测电压的实验中，小明同学遇到了一个难题：他想测一个电压约为18 V的电源电压，可手边只有：量程为3 V的电压表,开关,阻值为R1=1Ω、R2=20Ω、R3=140Ω的电阻各一只。思考了一会儿之后，他利用学过的知识,用手边现有的器材，顺利地完成了测量。‎ ‎（1）画出小明测量时的电路图（在图中标明元件字母）；‎ ‎（2）如果用U表示电压表的读数，请写出电源电压的表达式　　　　　　　　　.‎ ‎ 思路点拨：（1）电阻R1的阻值过小，不可取。由于串联分压的道理，应该把电阻R2、R3串联接入电源上，电阻越大，分压越多，故电压表只能并联在阻值较小的电阻两端，即 R2两端。根据欧姆定律就可以算出电源电压。‎ ‎ 电路设计如图10所示。‎ ‎ ‎ ‎ 图10‎ ‎ （2）U电源=(R2+R3).‎ ‎ 从以上电路设计的七大类及例题的分析可知，电路设计并不是非常困难的事，只要我 们对串并联电路的电流、电压和电阻的特点以及欧姆定律等内容熟练掌握，并借助大家熟悉的电路，注意分析条件、器材等要求，多动手，多动脑，完成电路的设计是不难的。‎