2016年初中应用物理知识竞赛专题讲座15 电流和电路（解析版）

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　　初中应用物理知识竞赛辅导讲座15
　　专题 十五  电流与电路
　　【知识要点解读】
　　1.串联电路的特征是电路只有一条路径，通过一个用电器的电流必定全部通过另一个用电器；电路中任何一处断开，整个电路中就没有电流，所有用电器都停止工作；不管开关位置如何，都能控制所有用电器。并联电路的特征是电流有两条或多条路径，有干路与支路之分。每一条支路都与干路构成一个独立的电流路径；每一支路的用电器工作与否都不会影响其他支路的用电器。干路开关能控制所有的用电器，而支路开关只能控制该支路的用电器。
　　2. 电流是描述电流强弱的物理量。测量电路中的电流用电流表。使用时，电流表一定要串联在电路中，要使电流从电流表的“+”接线柱流入，“-”接线柱流出，被测电流不允许超过电流表的量程，不允许不经过用电器直接把电流表接到电源的两极上。一般情况下，电流表量程的选择要尽可能的使指针偏转到满刻度的2/3以上，以提高测量的准确度。串联电路中电流处处相等，并联电路中干路电流等于各支路电流之和。
　　3.短路和断路
　　所谓短路是指不经过用电器直接接通的电路。断路是指电路断开，电路中没有电流。
　　【竞赛知识拓展】
　　初中应用物理知识竞赛关于电流与电路拓展的知识点主要有：
　　1.    识别串联电路和并联电路的方法主要有：
　　（1）     电流法。让电流从电源正极出发，若电流只有一条路径通过各个用电器回到电源负极，则这个电路为串联；若电流从某处分成两条或多条支路，则从电流分支处到汇合处之间的各个支路就是并联电路。
　　（2）     节点法。在识别不规范电路过程中，不论导线有多长，只要中间没有电源和用电器等，导线两端可视为同一点，从而可找出个用电器的公共端，确定其串联或是并联。
　　（3）     根据工作特征判断。电路中有多个用电器，若其中一个坏了（断路故障），其余用电器都不能工作，则一定为串联电路；若其中一个坏了（断路故障），其余用电器照常工作，则一定为并联电路。
　　2.    实物电路图连线方法
　　若是各种电路元件组成的串联电路,只要从电源的正极出发，顺着电流的方向，逐个把电路元件连接，最后接到电源的负极就可以了。这里一定要注意的是元件的顺序、电流表"+"、"一"接线柱以及滑动变阻器接线柱的正确连接.。连接电路的过程中，一定要注意的是元件的顺序，导线必须画到接线柱上，电路的连线不允许交叉。
　　若是并联电路，可先选择一个支路作为主电路，它与电源等构成串联电路，先按照上述连线。然后把另一支路连接在主电路上适当位置。
　　【经典竞赛题分析】
　　例1．(2016全国初中应用物理知识竞赛)为防止小轿车在行驶途中由于车门没有关闭而带来危险，厂家设计了报警电路。四个车门都关闭时蜂鸣报警器不响且指示灯不亮；只要有一扇车门没有关闭，蜂鸣报警器就会报警，对应的指示灯就会发光，根据指示灯发光情况可判断哪一扇车门没有关闭。请你在图10中用笔画线表示导线，将各元件连接成符合要求的电路图（导线不许交叉或穿过开关），说明：每个车门控制一个开关（S1对应L1，其他类推)当车门关闭时开关断开，车门打开时开关闭合。
　　例2. （2014上海市初中物理竞赛初赛试题）通过横截面积为S的铜导线的电流为I，设导线内单位体积的自由电子数为n，电子的电荷量为e，此时电子的定向移动速率为v，则在△t时间内，通过导线横截面的电子数目为（    ）
　　A．nSv△t        B．nv△t           C．I△t/Se            D．I△t/e
　　【参照答案】．AD
　　例3．（2011全国初中应用物理知识竞赛试题）为了节省电能，居民楼的楼道灯通常由两个开关共同控制。一个是利用光敏器件制成的“光控开关”，它的作用是光线暗时自动闭合，光线亮时自动断开；一个是利用声敏器件制成的“声控开关”，它的作用是有声音时自动闭合电路，两分钟后，若再无声音则自动断开。
　　(1)请将图2甲中的器材连成符合上述楼道灯要求的电路。
　　(2)小明受楼道灯电路的启发，在爷爷的卧室里也安装了这样一个“聪明”的电路。晚上只要拍拍手，灯就亮了，过一会自动熄灭，给爷爷带来了方便。不过遇到晚上有雷雨，就麻烦了，雷声使灯不断被点亮，影响爷爷休息。还有爷爷睡觉前需要这盏灯一直被点亮。现在再给你两个开关S1、S2，在图2乙中完成对这个“聪明”电路的改装。并分别说明在灯自动工作、晚上打雷需取消自动功能和需要灯一直被点亮时开关S1、S2的断开与闭合情况。
　　【参考答案】（1）见图答甲。（2）见图答乙。
　　需要灯自动工作时，断开S1，闭合S2。晚上打雷时断开S2。需要灯一直被点亮时闭合S1，和S2。学科网
　　【名师点评】楼道灯是学生熟悉的，而题目要求的“聪明”电路需要满足与楼道灯不同的三方面的要求，可引起学生设计兴趣，新颖实用而不落俗套。学科网
　　例 4．（2008株洲初中物理竞赛题）某同学甲用右图所示的电路研究串联电路特点，闭合开关S后，发现灯L1较亮，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L1、L2，电流逐渐变小，所以灯L1较亮，L2较暗。同桌的另一位同学乙认为甲的解释是错误的，她只利用图10中的器材设计了一个实验，并根据实验现象说明甲的解释是错误的。请你完成下列问题：
　　（1）在虚线框中画出乙所设计的实验电路。
　　（2）根据实验现象简要说明甲的解释是错误的。
　　【名师点评】电流是电荷的定向移动形成的。在同一支路上，各处电流相等。
　　例5．（2011全国初中应用物理知识竞赛初赛）某反恐小组的拆弹专家在排除恐怖分子设置在飞机上的爆炸装置（如图所示），为使爆炸装置停止工作，可采取如下措施（     ）
　　A.用一根导线使a线短路
　　B. 用一根导线使b线短路
　　C.剪断a线
　　D.剪断b线
　　【参考答案】C
　　【名师点评】图中b线把起爆器短路，若剪断b线，则爆炸装置立即爆炸。
　　电流与电路竞赛练习题
　　【竞赛实战训练】
　　一．选择题
　　4．（2014全国初中应用物理知识竞赛初赛试题）现有两种智能开关。一种是“光控开关”，其特点是天黑时开关自动闭合，天亮时开关自动断开。另一种是“声控开关”，其特点是当有人走动发出声音时，开关自动闭合；无人走动时，开关自动断开。利用上述开关来控制楼道里的照明灯，既能合理照明又能节约用电，则下列电路图中符合要求的是 (    )
　　既能合理照明又能节约用电，符合要求的是图D。
　　1. （2010上海初中物理竞赛题）轿车的仪表盘上有一个显示汽车车门关闭状况的指示灯。只要四个车门中有一个没有关好（即此时装在未关好车门上的电键处于断开状态），指示灯就会发光从而提醒驾驶员。在图24-11所示的四个电路中，设计正确的是    (    )
　　1． 答案：C
　　2．（2007上海初中物理竞赛题）现有两种智能开关。一种是“光控开关”，其特点是天黑时开关自动闭合，天亮时开关自动断开。另一种是“声控开关”，其特点是当有人走动发出声音时，开关自动闭合；无人走动时，开关自动断开。利用上述开关来控制楼道里的照明灯，既能合理照明又能节约用电，则下列电路图中符合要求的是    (    )
　　2.答案：D
　　3．（湖州市第一届诺贝尔杯科学竞赛题）下图所示的各个电路中，开关都闭合后，小灯泡L1、L2都能发光的是
　　3．答案：C
　　4．（2004年第14界全国初中应用物理知识竞赛题）下图给出了小明设计的楼梯照明电灯的四种控制电路，其中S1、S2分别为楼上和楼下的开关（都是单刀双掷开关）。要求拨动其中任一开关，都能改变电灯原来的发光或熄灭状态，在实际中应用最好的方案是（    ）
　　4．答案：A
　　二、填空题
　　1．（2007株洲长鸿杯初中物理竞赛题）当电冰箱的压缩机（由感温开关自动控制）停止工作时，打开冰箱门，照明灯通电发光。接着取下照明灯，关上冰箱门，过一会儿压缩机又启动工作。据此可以判断照明灯和压缩机的连接方式是           ，理由是                         。
　　4．（2007株洲长鸿杯初中物理竞赛题）如图所示是一个电热器电路。电热丝、指示灯、开关构成串联电路，接在电源上，已知该电路中有一个元件断路，有一个元件短路，但不知道是哪两个元件有故障。今用一个校验电灯分别接在电路各处，得到下表所示的结果。由此可判断断路的元件是         ，短路的元件是         。
　　校验次数123456
　　校验电灯
　　接入点a、fa、bc、de、fa、dc、f
　　发光情况正常发光不发光亮度较暗不发光亮度较暗正常发光
　　4．答案：开关    指示灯
　　2．（2005全国初中应用物理知识竞赛题）按照我国交通管理的规定，“红灯停、绿灯行、黄灯预备”，小刚在科技活动中设计了一个实验电路，用以模拟十字路口的红绿灯，如图5所示。请你分析并回答下面的问题。
　　(1)规定红灯发出的光作为交通的停止信号，其原因是_____________________.
　　(2)当单刀多掷开关接通位置“1”时，_____灯发光，发光的各灯采用的是_____联方式。
　　(3)当开关接通位置“3”时，允许______方向的车辆通行。
　　4.答案：（1）红光穿透能力强
　　（2）南北绿灯发光、东西红灯发光　并
　　（3）东西          学科网
　　三．简答题
　　4．（2009年全国应用物理竞赛知识题）如下图甲所示，在一根横跨河流两岸的硬塑料管内穿有三根完全相同的导线。为了辨别哪两个线头为同一根导线的两端，工人师傅用图乙所示的“测通器”来进行测试。他首先将A和B连接起来，然后将“测通器”的m连接在D上，将n连接在F上，发现此时小灯泡发光……。工人师傅据此可以做出什么判断?下一步他将如何操作才能最终搞清每根导线的两端?
　　5.（2010学而思杯竞赛题）开关闭合后，L1、L2两盏灯均发光，甲、乙、丙是三个电表，请填出甲、乙、丙分别是电压表还是电流表？并写出相对应情况下L1、L2两灯是串联还是并联？（有几种情况写几种）
　　四．综合应用题
　　1.（2010物理学科能力竞赛）（6分）小轿车一般有四个车门，为防止行驶时车门没关闭带来危险，有些车设计了报警电路：四个车门都关闭时电铃不响且指示灯都不亮；只要有一车门没有关闭，电铃就会报警，对应的指示灯（S1对应L1，其他类推）就会发光，根据指示灯发光情况可判断哪一车门没有关闭.（说明：每个车门控制一个开关，当车门关闭时开关断开，车门打开时开关闭合）那么该电路应如何设计，请你在图中将各元件连接成符合要求的电路图.
　　1．答案：电路如图所示。
　　2．（2010全国初中应用物理知识竞赛预赛）小军的爸爸想拆除厨房一盏灯，并将控制该灯的开关改成插座。但是他家所有的线路都是暗线(除了电灯和开关的接线盒处，其余部分的导线都在墙内)，若将改动后的线路重新铺设成暗线则因工程量太太而不切实际，铺设明线又不美观。小军得知后，又经过认真思考，他根据物理课上所学的知识，首先画出了他家现有接线的电路图（如图3所示），并认为只需在原线路上稍作改装，就能达到目的。请你用文字说明小军的改装方法，并在右侧虚线框中画出改装后的电路图。
　　2.【答案】将灯头拆下，将电灯接线盒内的两根导线接在一起。把开关接线盒拆掉，换作插座接线盒，将连接开关的两根导线接在插座对应位置。改装后的电路图答3所示。

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