第65页 - 亮点给力提优课时作业本九年级物理江苏版

A

C

BF(或GF)

AD(或AE)

断开

串联电路

中开关的控制作用与位置的关系

$\mathrm{L}_{1}$和$\mathrm{L}_{2}$

$\mathrm{L}_{2}$

整个电路

所在支路

【分析】
我们先把题目给出的功能要求转化为对应的电路逻辑：第一，刷卡闭合S₁、人脸识别闭合S₂都可以单独让电动机工作，说明S₁和S₂是并联关系，两个开关互不影响，任意一个闭合都能接通电动机的支路；第二，天黑闭合S₃才可以点亮照明灯泡，说明S₃单独控制灯泡所在的支路，且灯泡和电动机的工作互不干扰，二者属于并联关系。接下来我们按照这个逻辑逐一排查四个选项，不符合要求的直接排除，就能得到正确结果。
【解析】
我们逐个对选项进行验证：
1. 选项A：S₁、S₂并联后和电动机M串联，任意一个开关闭合都能让电动机通电工作；S₃和灯泡串联组成独立支路，两个支路并联在电源两端，S₃闭合时灯泡才会工作，完全满足所有设计要求。
2. 选项B：S₃接在干路，只有S₃闭合整个电路才能通电，同时S₁闭合后会直接短路电动机，不符合设计要求。
3. 选项C：S₁和S₂串联，必须两个开关同时闭合电动机才能工作，无法实现S₁、S₂单独控制电动机的功能，不符合设计要求。
4. 选项D：电动机支路仅由S₁控制，闭合S₂时电动机无法通电工作，不满足“人脸识别闭合S₂也能启动电动机”的要求，不符合设计要求。
综上，只有A选项符合全部设计要求。
【答案】A
【知识点】并联电路特点，生活电路设计
【点评】本题结合自动借阅机的真实场景考查电路设计，核心是把文字描述的功能要求转化为串并联电路的特征，先判断开关的连接方式，再判断用电器的连接关系，逐一排除错误选项即可，要注意区分“开关独立控制用电器”对应的并联逻辑，避免误选串联控制的错误电路。
【难度系数】0.7

【分析】
这道题是动态电路分析题，解题思路是逐个分析每个选项对应的开关状态：首先确定该状态下电路是否接入电源，再沿着电流走向梳理完整通路，判断哪些元件处于通路中、电流流过电动机的方向，结合题目给出的“电流从电动机左端流入时正转”的规定，逐一验证每个选项的描述是否正确，排除错误选项即可得到正确答案。
【解析】
我们对每个选项的电路状态逐一分析：
1. 分析选项A：当S₁接a、S₂接d时，整个电路没有和电源形成闭合回路，没有电源供电，因此L₁、L₂和电动机都没有电流通过，均不工作，A选项描述错误。
2. 分析选项B：当S₁接a、S₂接c时，电流路径为：电源正极→L₁→S₁(a)→电动机M左端→电动机M右端→S₂(c)→电源负极，此时L₁和电动机串联，电流从电动机左端流入，符合正转的规定，电动机正转，并非反转，B选项描述错误。
3. 分析选项C：当S₁接b、S₂接d时，电流路径为：电源正极→L₂→S₂(d)→电动机M右端→电动机M左端→S₁(b)→电源负极，此时L₂和电动机串联，电流仅经过L₂，且电流从电动机右端流入，和正转方向相反，因此只有L₂发光，电动机反转，C选项描述正确。
4. 分析选项D：当S₁接b、S₂接c时，整个电路没有接入电源，无法形成闭合回路，所有元件都没有电流，均不工作，D选项描述错误。
【答案】
C
【知识点】
电路通路判断，电流方向分析，串联电路
【点评】
本题结合单刀双掷开关的应用考查电路分析能力，易错点是容易忽略部分开关组合下电路未接入电源的情况，也容易误判电动机的电流流向，解题时只要逐段梳理电流路径，就能准确判断各元件的工作状态。
【难度系数】
0.6

【分析】
我们首先明确串并联电路的核心特征：串联电路的电流只有唯一一条路径，所有用电器首尾顺次连接，电流会依次经过全部用电器；并联电路的电流有多条独立路径，每个用电器的两端都能直接连接到电源的两极。
解题第一步先完成串联改接的推导：要让三个灯泡顺次接入同一条电流路径，不能出现多余分支，观察原图节点连接关系，移除多余的BF或者GF导线后，电流就会依次经过三个灯泡，满足串联要求。
第二步完成并联改接的推导：要让三个灯泡的两端都分别直接接电源的正负极，观察现有节点，B点已经通过下方导线和电源正极侧的F点连通，A点直接接电源负极侧，新增AD或者AE导线后，三个灯泡的两端都能分别连通电源两极，即可实现并联。
【解析】
1. 串联电路改接：
要得到只有一条电流路径的串联电路，移除导线BF（或GF）后，电流走向为：电源正极→开关→F点→右侧灯泡→E点→D点→中间灯泡→C点→B点→左侧灯泡→A点→电源负极，三个灯泡首尾顺次相连，没有多余分支，构成完整串联电路。
2. 并联电路改接：
要得到三灯并列连接的并联电路：
若新增导线AD，D点直接连通电源负极侧的A点，中间灯泡两端C（接B即正极）、D（接A即负极）直接并联在电源两端；同时D点和E点连通，右侧灯泡两端F（正极）、E（接D即负极）也直接并联在电源两端；左侧灯泡本身两端A（负极）、B（正极）就并联在电源两端，三灯构成并联。
若新增导线AE，可直接将E点与电源负极侧的A点连通，和新增AD的效果完全一致，同样可以实现三灯并联。
【答案】
BF(或GF)；AD(或AE)
【知识点】
串联电路特点；并联电路特点；电路改接
【点评】
本题是电路基础改接的典型题型，核心考查对串并联电路电流路径特征的理解，解题时只需要梳理清楚各节点的连通关系，避开多余导线的干扰，就可以快速推导得到结果，能帮助学生加深对串并联电路本质的认知。
【难度系数】
0.6

【分析】
我们可以按需求逐步推导电路结构：
1. 首先提取题目核心要求：① 任意一个开关断开（有门没关），红灯、绿灯都发光；② 三个开关全部闭合（所有门都关上），红灯熄灭，只有绿灯发光。
2. 先分析开关的连接逻辑：要三个开关全部闭合才会改变电路状态，说明三个开关必须串联，只有所有开关都闭合，这条支路才是导通的，任意一个断开支路就不通。
3. 再分析灯的连接逻辑：三个开关全闭合时红灯灭，说明此时红灯被短路；但如果开关直接并联在电源两端会造成电源短路烧坏电源，所以必须有一个用电器始终在干路，不能被短路，结合此时绿灯还发光，说明绿灯就接在干路中。
4. 最终验证结构：干路接绿灯，红灯和三个串联的开关并联，接入电源。验证效果：任意开关断开时，开关支路断路，电流依次经过绿灯、红灯，两灯串联都发光，符合要求；三个开关全闭合时，开关支路导通，红灯被短路，只有绿灯接入电路发光，完全符合题目要求。之后按照这个结构画电路图，再对应连接实物，注意连线不交叉即可。
【解析】
1. 电路结构确定：
① 三个开关S₁、S₂、S₃串联，只有全部闭合时该支路才导通；
② 绿灯L绿接在干路中，避免开关全闭合时出现电源短路；
③ 红灯L红与三个串联的开关整体并联，当开关全部闭合时，红灯被短路，停止发光。
2. 电路图绘制：在虚线框内从电源正极出发，先连接绿灯，之后分为两条支路：一条支路连接红灯，另一条支路依次串联S₁、S₂、S₃三个开关，两条支路汇合后回到电源负极。
3. 实物连接：按照电路图顺序接线，所有导线端点接在对应接线柱上，全程导线不交叉，依次完成电源、绿灯、红灯、三个开关的连接即可。
【答案】

【知识点】
电路设计，串并联电路，局部短路
【点评】
本题结合保密门的实际场景考察电路设计能力，核心是对局部短路特性的理解，易错点是容易忘记将绿灯放在干路，误将开关支路直接并联在电源两端造成电源短路，同时要注意三个开关必须全部串联才能实现“所有门都关上才触发短路”的逻辑，实物连接要严格遵守导线不交叉、线头接接线柱的规范要求。
【难度系数】
0.4

【分析】
我们可以按需求逐步推导电路结构：
1. 首先提取题目核心要求：① 任意一个开关断开（有门没关），红灯、绿灯都发光；② 三个开关全部闭合（所有门都关上），红灯熄灭，只有绿灯发光。
2. 先分析开关的连接逻辑：要三个开关全部闭合才会改变电路状态，说明三个开关必须串联，只有所有开关都闭合，这条支路才是导通的，任意一个断开支路就不通。
3. 再分析灯的连接逻辑：三个开关全闭合时红灯灭，说明此时红灯被短路；但如果开关直接并联在电源两端会造成电源短路烧坏电源，所以必须有一个用电器始终在干路，不能被短路，结合此时绿灯还发光，说明绿灯就接在干路中。
4. 最终验证结构：干路接绿灯，红灯和三个串联的开关并联，接入电源。验证效果：任意开关断开时，开关支路断路，电流依次经过绿灯、红灯，两灯串联都发光，符合要求；三个开关全闭合时，开关支路导通，红灯被短路，只有绿灯接入电路发光，完全符合题目要求。之后按照这个结构画电路图，再对应连接实物，注意连线不交叉即可。
【解析】
1. 电路结构确定：
① 三个开关S₁、S₂、S₃串联，只有全部闭合时该支路才导通；
② 绿灯L绿接在干路中，避免开关全闭合时出现电源短路；
③ 红灯L红与三个串联的开关整体并联，当开关全部闭合时，红灯被短路，停止发光。
2. 电路图绘制：在虚线框内从电源正极出发，先连接绿灯，之后分为两条支路：一条支路连接红灯，另一条支路依次串联S₁、S₂、S₃三个开关，两条支路汇合后回到电源负极。
3. 实物连接：按照电路图顺序接线，所有导线端点接在对应接线柱上，全程导线不交叉，依次完成电源、绿灯、红灯、三个开关的连接即可。
【答案】

【知识点】
电路设计，串并联电路，局部短路
【点评】
本题结合保密门的实际场景考察电路设计能力，核心是对局部短路特性的理解，易错点是容易忘记将绿灯放在干路，误将开关支路直接并联在电源两端造成电源短路，同时要注意三个开关必须全部串联才能实现“所有门都关上才触发短路”的逻辑，实物连接要严格遵守导线不交叉、线头接接线柱的规范要求。
【难度系数】
0.4

【分析】
首先从电路实验的基础操作入手思考：第一问，连接电路时的安全操作要求，为了防止接线过程中误接通电源造成元件损坏，开关必须处于断开状态。第二问，甲图是串联电路，电流只有一条路径，将开关更换到串联电路的不同位置，观察到的控制效果完全相同，显然实验目的是探究串联电路中开关的控制作用和位置的关系。第三问分析并联电路的电流路径：a点在干路，所有电流都要经过a点的开关，因此它能控制全部两个灯泡；b点在L1支路、c点在L2支路，支路开关只能控制对应支路上的灯泡，最后结合实验现象总结并联电路开关的控制规律即可。
【解析】
（1）在连接电路的过程中，为了防止接线失误导致电源短路，损坏电路元件，保障操作安全，开关必须处于断开状态。
（2）串联电路中电流只有一条流通路径，将开关依次更换到串联电路的不同位置，观察到开关始终可以同时控制两灯的亮灭，该操作的目的是探究串联电路中开关的控制作用与开关所处位置的关系。
（3）① 图乙中a点位于并联电路的干路，两条支路的电流都需要经过a处的开关，因此闭合、断开该开关时，可以同时控制$\mathrm{L}_{1}$和$\mathrm{L}_{2}$的工作状态。
② c点位于$\mathrm{L}_{2}$所在的支路上，只有$\mathrm{L}_{2}$的电流会经过c处的开关，因此闭合、断开该开关时，只能控制$\mathrm{L}_{2}$的工作状态。
③ 结合上述实验现象可以总结得出并联电路的开关控制规律：干路开关可以控制整个电路的所有用电器，支路开关只能控制它自身所在支路上的用电器。
【答案】
（1）断开（2）串联电路中开关的控制作用与位置的关系（3）① $\mathrm{L}_{1}$和$\mathrm{L}_{2}$ ② $\mathrm{L}_{2}$ ③ 整个电路所在支路
【知识点】
电路连接注意事项；串联电路特点；并联电路开关作用
【点评】
本题是电学入门的基础实验题，围绕串并联电路的开关控制特性展开考察，从基础操作规范到规律探究层层递进，引导学生通过分析电流路径判断开关的控制范围，帮助学生理解串并联电路的核心差异，属于初中电学必须掌握的基础考点。
【难度系数】
0.9