中考物理二轮复习难点剖析+真题汇编专题25 电路设计问题攻略（含解析）

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1、考点定位：
1）电路设计问题是初中电学中，应用物理知识解决实际问题的重要标志，是初中物理试题中必考内容。在全国各省市中考物理试题中，电路设计问题的考查，地位非常突出，不容忽视。
2）关于电路设计问题的考查形式比较灵活，除了最传统的作图题考法，以及综合于实验探究题的作图与创新设计类问题，现在常用的考查方法是“选择题”；计算题也会偶然出现设计问题的综合。因问题比较复杂而难把握，是初中物理难点之一。
2、考点剖析：
【突破技巧】
1、电路设计问题因较强的应用性，较高的综合性，设计问题复杂的不可预见性等特点，在教学两方面都是难点。考生的瓶颈形成既源于知识应用能力的不强，也源于解读复杂情境问题的能力不强，还有解决问题手段的低效被动。
2、在中考物理总复习过程中，电路设计问题属于堪比比动态电路问题有过之二不及的教学最难点，如何有效突破该难点，是初中物理学中迫切需要解决的问题。
3、难点：
①找不到切入点而无从下手；
②理解不了设计要求；
③因现象的变化而犯糊涂；
3、难点原因分析：
①不能解读设计要求是不会设计电路的重要原因；
②不会作等效电路图，是电路设计的障碍；
③电学规律应用不熟练，导致实际应用能力差也是原因之一；
④动态变化的现象是设计的障碍。
⑤方法技巧也是不会设计的主要原因之一。
4、“难点”突破技巧：
【技巧一】——“功能分解法”
要点：此法可以应用于设计类，也可应用于判断类，关键是理解设计意图。
做法：将复杂的设计要求，按功能要求分解，一步步处理，循序渐进达到设计目标。
【技巧二】——“删除法”
要点：此法用于判断类的设计题。
做法：将“开关”等能够发生动态变化的元件删除，对应功能进行分析，可以化繁就简实现难点突破。
5、例析：
例：（2022 长沙）某电吹风有冷风、热风两挡，如果只发热不吹风，会因温度过高引发安全事故。以下设计的电吹风电路合理的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】已知电吹风冷热两档不能只发热不吹风，会因温度过高引发安全事故。结合条件分析A可得，若开关闭合，只有热风，不符合题意，A错误；分析B可得，若开关闭合，电动机和加热电阻一起工作，只有热风，不符合题意，B错误；分析C可得，开关不闭合，就会只加热，不吹风，会因温度过高引发安全事故，不符合题意，C错误；分析D可得，若开关S闭合，只吹冷风，再闭合S1，则吹热风，符合题意，D正确；故，选D。
【考场试手】
1、（2022 广州）两款温控开关K1和K2，当温度低于50℃时，K1保持闭合，K2保持断开；当温度高于50℃时，K1保持断开，K2保持闭合，某保温水壶用其中一款开关检测水温，其加热电阻R在水温低于50℃时工作，在水温高于50℃时不工作，下列电路图中符合用电安全且能实现该保温水壶功能的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】依据设计要求，结合电路图分析可知，A与B电路中，加热电阻R与开关并联，当开关闭合时，会使电源短路，从而烧坏电源，A、B不符合题意；分析C与D电路图可知，加热电阻R与开关串联，已知要求为“加热电阻在水温低于50℃时工作，即水温低于50℃时开关应闭合；加热电阻在水温高于50℃时不工作，即水温高于50℃时开关应断开”，由题意可知，开关K1符合这一规则，开关K2不符合规则，C符合题意，D不符合题意。故，选C。
2、（2022 无锡）某班举办知识竞赛，需要制作一台选答器模型，要求如下：一个问题有两个可供选择的答案，选择哪一个答案就闭合哪一个开关，使对应的灯发光。下列电路中符合设计要求的是（ ）
【答案】B
【解析】结合设计要求分析电路可知，A电路为串联电路，只闭合一个开关时，灯泡不发光，A不符合题意；B电路为并联电路，两个支路开关分别控制所在支路，闭合任一开关，只能使所在支路的灯发光，B符合题意；C电路为并联电路，其中一个开关为干路开关，只有干路和支路开关均闭合时，另一条支路灯泡才能发光，C不符合题意；D电路为并联电路，两开关都是干路开关，只闭合一个开关时，灯泡不发光，同时闭合两个开关，两灯又同时发光，D不符合题意；故，选B。
3、（2022 福建）下列能够说明电动机工作原理的实验装置是（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】要求找到电动机的工作原理图，结合所学知识可知，电动机原理为：通电导体在磁场中会受力运动。据此分析题枝四幅图可知，A图是奥斯特实验，小磁针发针偏转，说明的是通电导体周围有磁场，A不符合题意；B图中闭合开关后，电路中有电流通过，通电导体会受到磁场力的作用发生运动，属于电动机的工作原理图，B符合题意；C与D图中导体和线圈在外力作用下运动，切割磁感线，电流表指针发生偏转，属于电磁感应现象，是发电机的工作原理图，C与D不符合题意；故，选B。
4、（2021 吉林）某兴趣小组设计了酒精浓度检测仪的模拟电路，如图所示的电路图中，电源电压保持不变，R0是定值电阻，R是气敏电阻，它的阻值随酒精气体浓度的增大而减小，能实现酒精气体浓度越大，电压表示数越大的电路图是( )
【答案】B
【解析】已知电路图需实现的功能为“酒精气体浓度越大，电压表示数越大”。在电路中，电源电压不变，而并联电路各支路两端电压相等，等于电源电压，电压表示数不会因电路中电阻的改变而改变；只有串联电路具有分压规律，电路中的分压电压表示数才会因电阻的改变而发生改变；应用“删除法”分析可得，D为并联电路，不符合题意排除；C的电压表不是分压电压表，不符合题意排除；由“串联法”之“正比”特点可知，电压表示数要变大，其所测用电器的阻值必须变大；已知“R是气敏电阻，它的阻值随酒精气体浓度的增大而减小”，结合题意分析可得，当酒精气体浓度增大时，R的阻值会减小，电压表若与R并联，则示数会变小，不符合题意，A错误；在此过程中，定值电阻R0的阻值虽然没有改变，但由于R的变小，R0两端分压会变大，电压表与之并联，示数变化与要求相符，B正确；故，选B。
5、 （2022 衡阳）现代社会倡导文明出行，晓民同学观察人行横道信号灯，发现人行横道信号灯由红灯和绿灯组成，红灯停，绿灯行，以下画出的是控制人行横道红、绿灯的模拟电路图，你认为可行的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】依据生活经验可知，红绿灯每次只能亮一只，不能同时亮，即不能同时工作，每个灯须独立工作，所以两灯应并联，且各有一个开关控制，干路上没有开关。分析A图可知，当开关S1、S2都闭合时，红灯、绿灯串联，两灯同时发光，不符合题意；分析B图可知，只闭合开关S1时，红灯、绿灯串联，两灯同时发光，再闭合开关S2，红灯被短路，只有绿灯亮，不符合题意；分析C图可知，只闭合开关S1时，红灯亮，再闭合开关S2，两灯都发光，不符合题意；分析D图可知，只闭合开关S1时红灯亮，只闭合开关S2时绿灯亮，两灯独立工作，互不影响，符合题意；故，选D。
6、（2022 杭州）甲、乙为两个独立的房间，当闭合甲房间的开关时，只有乙房间电铃响；当闭合乙房间开关时，只有甲房间电铃响。符合此要求的电路是（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】要求的设计为病房呼叫电路，已知“当闭合甲房间的开关时，只有乙房间电铃响，当闭合乙房间开关时，只有甲房间电铃响”，表明两个电铃互不影响，能独立工作，属于并联；且甲房间的开关与乙房间的电铃串联在一条支路中，乙房间的开关和甲房间的电铃串联在另一条支路中；因而A符合题意，BCD不符合题意。故，选A。
7、（2021 衡阳）常用智能手机是通过指纹开关S1或密码开关S2来解锁的，若其中任一方式解锁失败后，锁定开关S3均会断开而暂停手机解锁功能，S3将在一段时间后自动闭合而恢复解锁功能。若用灯泡L发光模拟手机解锁成功，则符合要求的模拟电路是( )
【答案】B
【解析】设计要求为“通过指纹开关S1或密码开关S2来解锁，若其中任一方式解锁失败后，锁定开关S3均会断开而暂停手机解锁功能”，表明指纹开关S1与密码开关S2应互不影响，独立工作，属于并联关系；而“锁定开关S3”对“指纹开关S1与密码开关S2”均有影响关系，属于串联关系；因而三个开关的连接关系必须为：“指纹开关S1与密码开关S2”并联，“锁定开关S3”位于它们并联的干路上；分析题枝中的电路图可得，ACD不符合要求；B符合要求；故，选B。
8、（2022 山西） 善于动手动脑的小明研究了汽车座椅加热原理后，计划自制具有加热和保温两档功能且方便携带的加热坐垫送给爷爷。他在网上购买了电压为5V的电源，两个阻值为2.5Ω的加热电阻片，若干导线和开关。
（1）请你帮助小明设计电路，并画在虚线框内。
······
【答案】
（1）方案一：如图甲所示，当开关S、S1都闭合，电路中只有一个电阻R工作，处于加热档；当开关S闭合、S1断开，电路中两个电阻R串联工作，处于保温档。
图甲
方案二：如图乙所示，当开关S闭合、S1断开，电路中只有一个电阻R工作，处于保温档；当开关S、S1都闭合，电路中两个电阻R并联工作，处于加热档。
图乙
【解析】设计要求为“共用一个电源，且具有加热和保温两档功能”；由 SKIPIF 1 < 0 得，当两电阻串联时，电流相等，相同时间内，电路中电阻越大，发热越大；因而可将两电阻串联，利用短路开关，使电路中电阻出现两档改变，实现“加热和保温两档功能”；如“方案一”：图甲中，当开关S、S1都闭合，电路中只有一个电阻R工作，处于加热档；当开关S闭合、S1断开，电路中两个电阻R串联工作，处于保温档。由 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 ，当两电阻并联时，电压一定，相同时间内，电路中电阻越小，发热越大；因而可将两电阻并联，利用支路开关，使电路中电阻出现两档改变，实现“加热和保温两档功能”；如“方案二”：图乙中，当开关S闭合、S1断开，电路中只有一个电阻R工作，处于保温档；当开关S、S1都闭合，电路中两个电阻R并联工作，处于加热档。
9、（2021 福建）如图是红外线测温仪原理示意图，R是热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，定值电阻R0为保护电阻．下列分析正确的是( )
A. 显示仪是由电流表改装成的
B. 测较高温度时，R0两端的电压较大
C. 增大R0的阻值，可增大测温仪的最大测量值
D. 增大电源电压，可增大测温仪的最大测量值
【答案】 B
【解析】分析电路图可知，显示仪与R0并联，表明显示仪是由电压表改装而成的，A错误；已知“热敏电阻的阻值随温度的升高而减小”，测较高温度时，热敏电阻R的电阻变小，从而电路中的总电阻变小，由 SKIPIF 1 < 0 可知，电路中的电流变大；R0两端的电压变大，B正确；温度相同时，增大R0的阻值，由于热敏电阻的阻值不变，由串联电路分压特点可知，R0两端分得的电压变大，因而显示仪的示数会变大，所以会减小测温仪的最大测量值，C错误；若增大电源电压，由于电路总电阻不变，由 SKIPIF 1 < 0 可知，电路中的电流变大，R0两端的电压变大，所以会减小测温仪的最大测量值，D错误；故，选B。
10、 （2022 四川A卷）小玥在妈妈指导下用电熨斗熨烫衣服，她首先阅读说明书，知道电熨斗有“低温”、“高温”两个挡位，其简化电路如图所示，R1、R2是电热丝，R1=48.4 Ω，R2=96.8 Ω，S为旋转式开关。当她旋转触片接触触点1和2时，电熨斗为 档位，该挡位通电1 min，电流产生的热量为 J。
【答案】高温 6×104
【解析】家庭电路为并联电路，由 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 ，电压一定，相同时间内，电路中的电阻越小，发热越大；分析电路图可知，当她旋转触片接触触点1和2时，此时只有R1接入电路，电路中电阻小，发热大，因而属于高温档；该档位通电1 min，电流产生的热量为 SKIPIF 1 < 0 。
【原创预测】
1. (原创预测)五一放假前，小明一家三口为去南方还是去北方旅游产生了分歧。现有两只带颜色的小灯泡（绿灯一只，可代表南方；黄灯一只，可代表北方），有干电池电源与导线，请你帮小明设计一个表决器，用少数服从多数的方法解决分歧。
（1）还需添加器材： ；
（2）表决器设计图：
【答案】
（1）四个开关
（2）表决器设计如图：
【解析】已知设计的表决器要实现的功能为“少数服从多数”，结合“一家三口为去南方还是去北方旅游产生了分歧”的已知信息，表明选择为二选一；因而设计绿灯与黄灯并联，每一条支路设计为两个开关串联，因而，需添加的器材为“四个开关”；如此设计，一家三口之中，只要有两个意见相同者，就会使所在支路灯对应亮起，作出表决结果。
2. (原创预测)小芳对家里的“三档调光灯”产生了兴趣，经过努力她利用“一只开关、5Ω与10Ω电阻各一只、小灯泡一只、电源一个、导线若干”设计了如下电路，用来说明“一键调光”原理。其中能够实现“一键调光”的是（ ）
【答案】D
【解析】设计要求“实现‘一键调光’”，说明“三档调光灯”原理；由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ，电压一定，要实现“三档调光灯”原理，须实现三个不同电阻阻值的改变；分析电路图可知，A图为串联电路，开关闭合，不能实现调光功能，不符合题意排除；B图利用单刀双掷开关，连接两电阻与小灯串联的电路，可以获得两组电阻改变，只能实现“两档调光”，不符合题意排除；C图将灯泡与两电阻并联，从电路角度看，可以获得三组电阻改变，但不能实现调光，不符合题意排除；D图利用多掷开关，既可以实现三组电阻改变，也可以实现调光，实现了“一键三档调光”，符合题意；故，选D。考点整合
电路设计问题剖析
特点分析
例举
例举电路图
例举说明
设
计
类
表决器设计
一般利用“开关”的动态作用完成
选答器
一个问题有两个可供选择的答案，选择哪一个答案就闭合哪一个开关，使对应的灯发光。
电表改造
改造后的表原理不变
汽车油量表
油量表由电流表改造而成
多档位设计
①利用开关动态变化完成
②利用串并联变化完成
冷热两档电吹风
电吹风有冷风、热风两挡，如果只发热不吹风，会因温度过高引发安全事故
创新设计
契合题意，合理利用元件
病房呼叫电路
有人呼叫，灯亮同时铃响
实验改进设计
打破常规
只有电压表测小灯泡电功率
利用电压表与定值电阻，配合开关的动态使用，可完成实验
判
断
类
功能型设计判断
分析题意是关键
用灯泡L发光模拟手机解锁
指纹开关S1或密码开关S2解锁，若其中任一方式解锁失败后，锁定开关S3均会断开而暂停手机解锁一段时间后自动闭合恢复解锁功能
原理电路判断
原理是根本
发电机原理图判断
抓住没有电源的特点
实验电路判断
实验原理是关键
“七大件”电路
可完成的实验有哪些
创新设计判断
实验原理是关键
“安阻法”完成“伏安法”实验
注意实验原理不变
表决报警类电路判断
分析题意与器材应用是关键
水位自动报警器
注意报警原理