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【典型例题2】立定跳远是体育测试项目之一。某同学想设计一种装置，用来监测过线起跳现象。当有同学踏上测试垫时，若该同学站在规定区域，则开关$S_1$、$S_2$都闭合，小灯泡发光，电铃不响；若该同学的脚尖超过起跳线，则开关$S_2$闭合、$S_1$断开，小灯泡发光，同时电铃发出声音提示该同学脚尖过线。如图所示的电路中，符合设计要求的是（）。
思路导引 选项A，开关$S_1$、$S_2$都闭合时，电铃被短路，电铃不响，小灯泡发光；开关$S_2$闭合、$S_1$断开时，小灯泡与电铃串联，电铃响，小灯泡发光，故A符合题意。选项B，开关$S_1$、$S_2$都闭合时，电铃和小灯泡串联，均能工作；开关$S_2$闭合、$S_1$断开时，电路仍为通路，电铃和小灯泡仍串联，均能工作，故B不符合题意。选项C，开关$S_1$、$S_2$都闭合时，电铃被短路，电铃不响，小灯泡发光；开关$S_2$闭合、$S_1$断开时，整个电路断路，电铃和小灯泡均不能工作，故C不符合题意。选项D，开关$S_1$、$S_2$都闭合时，小灯泡和电铃串联，均能工作；开关$S_2$闭合、$S_1$断开时，整个电路断路，电铃和小灯泡均不能工作，故D不符合题意。
答案 A
思路导引 选项A，开关$S_1$、$S_2$都闭合时，电铃被短路，电铃不响，小灯泡发光；开关$S_2$闭合、$S_1$断开时，小灯泡与电铃串联，电铃响，小灯泡发光，故A符合题意。选项B，开关$S_1$、$S_2$都闭合时，电铃和小灯泡串联，均能工作；开关$S_2$闭合、$S_1$断开时，电路仍为通路，电铃和小灯泡仍串联，均能工作，故B不符合题意。选项C，开关$S_1$、$S_2$都闭合时，电铃被短路，电铃不响，小灯泡发光；开关$S_2$闭合、$S_1$断开时，整个电路断路，电铃和小灯泡均不能工作，故C不符合题意。选项D，开关$S_1$、$S_2$都闭合时，小灯泡和电铃串联，均能工作；开关$S_2$闭合、$S_1$断开时，整个电路断路，电铃和小灯泡均不能工作，故D不符合题意。
答案 A
答案
解：
逐一分析各选项电路的工作状态：
1. 选项A：当开关$S_1$、$S_2$都闭合时，电铃被$S_1$所在支路短路，电流仅经过小灯泡，小灯泡发光，电铃不响；当开关$S_2$闭合、$S_1$断开时，小灯泡与电铃串联接入电路，小灯泡发光，同时电铃发声，完全符合设计要求。
2. 选项B：当开关$S_1$、$S_2$都闭合时，电铃和小灯泡串联，电铃响、小灯泡发光，不符合“站在规定区域时电铃不响”的要求。
3. 选项C：当开关$S_2$闭合、$S_1$断开时，电路为断路，小灯泡和电铃都无法工作，不符合“脚尖过线时小灯泡发光、电铃响”的要求。
4. 选项D：当开关$S_1$、$S_2$都闭合时，电铃和小灯泡串联，电铃响、小灯泡发光，不符合“站在规定区域时电铃不响”的要求。
综上，只有选项A满足全部设计条件。
答：A。
逐一分析各选项电路的工作状态：
1. 选项A：当开关$S_1$、$S_2$都闭合时，电铃被$S_1$所在支路短路，电流仅经过小灯泡，小灯泡发光，电铃不响；当开关$S_2$闭合、$S_1$断开时，小灯泡与电铃串联接入电路，小灯泡发光，同时电铃发声，完全符合设计要求。
2. 选项B：当开关$S_1$、$S_2$都闭合时，电铃和小灯泡串联，电铃响、小灯泡发光，不符合“站在规定区域时电铃不响”的要求。
3. 选项C：当开关$S_2$闭合、$S_1$断开时，电路为断路，小灯泡和电铃都无法工作，不符合“脚尖过线时小灯泡发光、电铃响”的要求。
4. 选项D：当开关$S_1$、$S_2$都闭合时，电铃和小灯泡串联，电铃响、小灯泡发光，不符合“站在规定区域时电铃不响”的要求。
综上，只有选项A满足全部设计条件。
答：A。
解析
【分析】
本题是电路设计分析题，需根据题目给定的两种开关状态对应的现象，逐一判断各选项电路是否符合要求。明确题目要求：①开关$S_1$、$S_2$都闭合时，小灯泡发光、电铃不响；②开关$S_2$闭合、$S_1$断开时，小灯泡发光、电铃响。通过分析每个选项在两种开关状态下的电流路径，验证是否满足要求。
【解析】
1. 选项A：
当$S_1$、$S_2$都闭合时，$S_1$所在支路与电铃并联，电铃被短路，电流仅经小灯泡形成通路，小灯泡发光，电铃不响，符合要求①；
当$S_2$闭合、$S_1$断开时，小灯泡与电铃串联接入电路，电流依次经过两者，小灯泡发光，电铃发声，符合要求②。
2. 选项B：
当$S_1$、$S_2$都闭合时，小灯泡与电铃串联，两者均工作，电铃响，不符合要求①；
当$S_2$闭合、$S_1$断开时，电路仍为通路，小灯泡和电铃都工作，不符合要求②。
3. 选项C：
当$S_1$、$S_2$都闭合时，电铃被短路，小灯泡发光，符合要求①；
当$S_2$闭合、$S_1$断开时，电路断路，小灯泡和电铃均不工作，不符合要求②。
4. 选项D：
当$S_1$、$S_2$都闭合时，小灯泡与电铃串联，两者均工作，电铃响，不符合要求①；
当$S_2$闭合、$S_1$断开时，电路断路，小灯泡和电铃均不工作，不符合要求②。
综上，只有选项A满足全部设计要求。
【答案】
A
【知识点】
电路短路；串并联电路特点
【点评】
本题考查电路的分析与设计，需准确判断开关不同状态下的电路连接方式，结合题目要求逐一验证，属于基础电路应用题型，能较好考查学生对电路通路、短路的理解。
【难度系数】
0.5
本题是电路设计分析题，需根据题目给定的两种开关状态对应的现象，逐一判断各选项电路是否符合要求。明确题目要求：①开关$S_1$、$S_2$都闭合时，小灯泡发光、电铃不响；②开关$S_2$闭合、$S_1$断开时，小灯泡发光、电铃响。通过分析每个选项在两种开关状态下的电流路径，验证是否满足要求。
【解析】
1. 选项A：
当$S_1$、$S_2$都闭合时，$S_1$所在支路与电铃并联，电铃被短路，电流仅经小灯泡形成通路，小灯泡发光，电铃不响，符合要求①；
当$S_2$闭合、$S_1$断开时，小灯泡与电铃串联接入电路，电流依次经过两者，小灯泡发光，电铃发声，符合要求②。
2. 选项B：
当$S_1$、$S_2$都闭合时，小灯泡与电铃串联，两者均工作，电铃响，不符合要求①；
当$S_2$闭合、$S_1$断开时，电路仍为通路，小灯泡和电铃都工作，不符合要求②。
3. 选项C：
当$S_1$、$S_2$都闭合时，电铃被短路，小灯泡发光，符合要求①；
当$S_2$闭合、$S_1$断开时，电路断路，小灯泡和电铃均不工作，不符合要求②。
4. 选项D：
当$S_1$、$S_2$都闭合时，小灯泡与电铃串联，两者均工作，电铃响，不符合要求①；
当$S_2$闭合、$S_1$断开时，电路断路，小灯泡和电铃均不工作，不符合要求②。
综上，只有选项A满足全部设计要求。
【答案】
A
【知识点】
电路短路；串并联电路特点
【点评】
本题考查电路的分析与设计，需准确判断开关不同状态下的电路连接方式，结合题目要求逐一验证，属于基础电路应用题型，能较好考查学生对电路通路、短路的理解。
【难度系数】
0.5
【跟踪练习】
2.(2025·广东中考)小明家的智能门锁,可通过指纹识别开关$S_1$或密码识别开关$S_2$来控制电动机开锁。请在图中完成其简化电路设计。
2.(2025·广东中考)小明家的智能门锁,可通过指纹识别开关$S_1$或密码识别开关$S_2$来控制电动机开锁。请在图中完成其简化电路设计。
答案
2. 如图所示：
【解析】由题意可知,指纹识别开关 S₁ 和密码识别开关 S₂ 均可独立控制电动机开锁,所以两个开关应并联后再与电动机串联。
解析
【分析】要实现指纹开关$S_1$或密码开关$S_2$都能独立控制电动机开锁，需让两个开关互不影响，因此应将$S_1$和$S_2$并联，再与电动机$M$串联，这样任意闭合一个开关，电路即可导通，电动机工作。
【解析】根据题意，两个开关需独立控制电动机，说明它们是并联关系，将并联后的开关组与电动机串联，就能满足“指纹或密码均可开锁”的要求，据此连接电路。
【答案】
【知识点】并联电路、电路设计
【点评】本题结合智能门锁的实际场景，考查并联电路的特点及简单电路的设计，体现了物理知识与生活应用的结合，难度适中。
【难度系数】0.6
【解析】根据题意，两个开关需独立控制电动机，说明它们是并联关系，将并联后的开关组与电动机串联，就能满足“指纹或密码均可开锁”的要求，据此连接电路。
【答案】
【知识点】并联电路、电路设计
【点评】本题结合智能门锁的实际场景，考查并联电路的特点及简单电路的设计，体现了物理知识与生活应用的结合，难度适中。
【难度系数】0.6
【典型例题3】如图所示的电路中，闭合开关S后，发现$\mathrm{L}_1$、$\mathrm{L}_2$两灯泡都不亮。将一根导线的两端分别接到$a$、$b$点时，两灯泡都不亮；接到$c$、$d$点时，两灯泡都不亮；接到$d$、$e$点时，只有一个灯泡发光。电路故障可能是（）。
A.开关S接触不良
B.灯泡$\mathrm{L}_2$的灯丝断了
C.灯泡$\mathrm{L}_2$的灯丝短路
D.灯泡$\mathrm{L}_1$的灯丝断了
思路导引 由电路图可知，两灯泡串联，闭合开关，两灯泡均不亮，说明电路中某处断路，或两灯泡均短路，C错误。用一段导线的两端接触$a$、$b$两点或$c$、$d$两点时，两灯泡都不亮，说明此时电路仍是断路状态；当导线两端接触$d$、$e$两点时，只有一个灯泡发光，此时导线代替了灯泡$\mathrm{L}_1$（灯泡$\mathrm{L}_1$一定不发光），所以此时一定是灯泡$\mathrm{L}_2$发光（灯泡$\mathrm{L}_2$的灯丝完好），此时电路处于通路状态（开关没有问题），由此说明该电路的故障是灯泡$\mathrm{L}_1$断路，D正确，A、B错误。
答案D
关键点拨
电路故障问题，一般从两个方面找原因：一是确定电路故障的性质，即电路故障是短路还是断路；二是确定发生故障的位置，即电路故障发生在哪里。
判断串联电路故障的方法如下（只有一处故障）：
A.开关S接触不良
B.灯泡$\mathrm{L}_2$的灯丝断了
C.灯泡$\mathrm{L}_2$的灯丝短路
D.灯泡$\mathrm{L}_1$的灯丝断了
思路导引 由电路图可知，两灯泡串联，闭合开关，两灯泡均不亮，说明电路中某处断路，或两灯泡均短路，C错误。用一段导线的两端接触$a$、$b$两点或$c$、$d$两点时，两灯泡都不亮，说明此时电路仍是断路状态；当导线两端接触$d$、$e$两点时，只有一个灯泡发光，此时导线代替了灯泡$\mathrm{L}_1$（灯泡$\mathrm{L}_1$一定不发光），所以此时一定是灯泡$\mathrm{L}_2$发光（灯泡$\mathrm{L}_2$的灯丝完好），此时电路处于通路状态（开关没有问题），由此说明该电路的故障是灯泡$\mathrm{L}_1$断路，D正确，A、B错误。
答案D
关键点拨
电路故障问题，一般从两个方面找原因：一是确定电路故障的性质，即电路故障是短路还是断路；二是确定发生故障的位置，即电路故障发生在哪里。
判断串联电路故障的方法如下（只有一处故障）：
答案
D
解析
【分析】首先明确电路为L₁、L₂串联，闭合开关两灯都不亮，说明电路故障为断路（若为短路，至少一个灯泡会发光，可排除短路情况）。接着用导线分段检测故障：导线接a、b两点时两灯不亮，说明断路不在a、b间；接c、d两点时两灯仍不亮，说明断路不在c、d间；接d、e两点时只有一个灯发光，说明此时导线接通了断路位置，电路形成通路，故障为断路，且断路在d、e之间，即L₁断路，由此确定答案。
【解析】由电路图可知，L₁与L₂串联。闭合开关后两灯均不亮，说明电路故障为断路（若为短路，至少一个灯泡发光，故排除选项C）。用导线检测：①导线接a、b两点，两灯不亮，说明断路不在a、b间；②导线接c、d两点，两灯不亮，说明断路不在c、d间；③导线接d、e两点，只有一个灯泡发光，说明此时电路通路，故障为断路，且断路在d、e之间，即灯泡L₁的灯丝断了，故选项D正确，A（开关断路时接d-e电路仍断路，两灯不亮）、B（L₂断路时接d-e电路仍断路，两灯不亮）错误。
【答案】D
【知识点】串联电路故障分析、电路断路检测
【点评】本题是串联电路故障判断的典型题，核心方法是利用导线检测法确定断路位置，需先判断故障类型（断路/短路），再通过导线接通后的现象定位故障，解题思路清晰，难度适中。
【难度系数】0.4
【解析】由电路图可知，L₁与L₂串联。闭合开关后两灯均不亮，说明电路故障为断路（若为短路，至少一个灯泡发光，故排除选项C）。用导线检测：①导线接a、b两点，两灯不亮，说明断路不在a、b间；②导线接c、d两点，两灯不亮，说明断路不在c、d间；③导线接d、e两点，只有一个灯泡发光，说明此时电路通路，故障为断路，且断路在d、e之间，即灯泡L₁的灯丝断了，故选项D正确，A（开关断路时接d-e电路仍断路，两灯不亮）、B（L₂断路时接d-e电路仍断路，两灯不亮）错误。
【答案】D
【知识点】串联电路故障分析、电路断路检测
【点评】本题是串联电路故障判断的典型题，核心方法是利用导线检测法确定断路位置，需先判断故障类型（断路/短路），再通过导线接通后的现象定位故障，解题思路清晰，难度适中。
【难度系数】0.4
