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10. 小张同学发现,未戴头盔骑行电动自行车存在安全隐患。于是他设计了以下改进方案：在头盔内加装遥控设备,控制电动自行车工作电路中开关$S_{2}$的通断。打开车锁后,开关$S_{1}$闭合,指示灯$L$亮,但电动机$M$不工作；取出头盔并戴上后,头盔内遥控设备遥控开关$S_{2}$闭合,此时电动机$M$通电工作；若只戴头盔不打开车锁,则无法骑行。图5的电路中符合上述设计要求的是( )。
答案
C
解析
【解析】
根据题目要求，电路需满足：
1. 仅闭合开关$S_1$时，指示灯$L$亮，电动机$M$不工作，说明$L$所在通路导通，$M$所在支路断路；
2. 同时闭合$S_1$、$S_2$时，电动机$M$工作，说明$M$与$L$为并联，且$S_2$控制$M$所在支路；
3. 仅闭合$S_2$时，电路断路，无法工作，说明$S_1$在干路。
对各选项逐一分析：
选项A：仅闭合$S_1$时，$L$与$M$串联，两者均工作，不符合要求；
选项B：仅闭合$S_1$时，$M$工作、$L$不工作，不符合要求；
选项C：仅闭合$S_1$时，电流经$L$、$S_1$回到电源，$L$亮，$M$所在支路断路，$M$不工作；同时闭合$S_1$、$S_2$时，$M$与$L$并联，$M$工作；仅闭合$S_2$时，电路断路，无法工作，完全符合设计要求；
选项D：$L$与$M$串联，仅闭合$S_1$时，电路断路，两者均不工作，不符合要求。
【答案】
C
【知识点】
串并联电路的设计；电路的通断控制
【点评】
本题考查根据实际功能需求设计电路，需要结合串并联电路的工作特点，分析开关对各用电器的控制作用，核心是明确干路开关与支路开关的功能差异，理清不同开关组合下的电路通路情况。
【难度系数】
0.6
根据题目要求，电路需满足：
1. 仅闭合开关$S_1$时，指示灯$L$亮，电动机$M$不工作，说明$L$所在通路导通，$M$所在支路断路；
2. 同时闭合$S_1$、$S_2$时，电动机$M$工作，说明$M$与$L$为并联，且$S_2$控制$M$所在支路；
3. 仅闭合$S_2$时，电路断路，无法工作，说明$S_1$在干路。
对各选项逐一分析：
选项A：仅闭合$S_1$时，$L$与$M$串联，两者均工作，不符合要求；
选项B：仅闭合$S_1$时，$M$工作、$L$不工作，不符合要求；
选项C：仅闭合$S_1$时，电流经$L$、$S_1$回到电源，$L$亮，$M$所在支路断路，$M$不工作；同时闭合$S_1$、$S_2$时，$M$与$L$并联，$M$工作；仅闭合$S_2$时，电路断路，无法工作，完全符合设计要求；
选项D：$L$与$M$串联，仅闭合$S_1$时，电路断路，两者均不工作，不符合要求。
【答案】
C
【知识点】
串并联电路的设计；电路的通断控制
【点评】
本题考查根据实际功能需求设计电路，需要结合串并联电路的工作特点，分析开关对各用电器的控制作用，核心是明确干路开关与支路开关的功能差异，理清不同开关组合下的电路通路情况。
【难度系数】
0.6
11. 图6是小莉家厨房的部分电路。小莉用电水壶烧水时,将其插头插入三孔插座,发现电水壶不工作；她又闭合了控制灯泡的开关$S$,厨房的灯泡亮了。保持开关$S$闭合,拔出插头,小莉用测电笔分别接触三孔插座的左右两孔,发现接左孔时氖管不发光,接右孔时发光。若电路中只有一处故障,则故障可能是( )。
A.$C$、$D$间电路开路
B.$E$、$D$间电路开路
C.插座短路
D.空气开关断开
A.$C$、$D$间电路开路
B.$E$、$D$间电路开路
C.插座短路
D.空气开关断开
答案
A
解析
【解析】
1. 闭合控制灯泡的开关S后，厨房灯泡亮，说明电源火线、空气开关、A-B-C段、开关S、灯泡及零线的电路通路正常，因此空气开关未断开（排除D选项）；若插座短路，会造成电源短路，空气开关跳闸，灯泡无法发光（排除C选项）。
2. 电水壶插入三孔插座不工作，拔出插头后保持S闭合，用测电笔测插座右孔时氖管发光，说明右孔与火线连通；测左孔时氖管不发光，说明左孔与零线通路正常。
3. 若E、D间电路开路（B选项），电水壶插入插座时零线通路断开，虽电水壶不工作，但结合电路逻辑，该情况不符合故障唯一性的条件；若C、D间电路开路（A选项），插座右孔无法通过C点与火线连通，电水壶因无火线输入不工作，同时完全符合测电笔的检测结果，故故障为A选项。
【答案】
A
【知识点】
家庭电路故障判断、测电笔的使用
【点评】
本题考查家庭电路的故障分析，需结合测电笔检测结果和用电器工作状态逐步排除错误选项，重点考查对家庭电路开路故障的逻辑判断能力。
【难度系数】
0.4
1. 闭合控制灯泡的开关S后，厨房灯泡亮，说明电源火线、空气开关、A-B-C段、开关S、灯泡及零线的电路通路正常，因此空气开关未断开（排除D选项）；若插座短路，会造成电源短路，空气开关跳闸，灯泡无法发光（排除C选项）。
2. 电水壶插入三孔插座不工作，拔出插头后保持S闭合，用测电笔测插座右孔时氖管发光，说明右孔与火线连通；测左孔时氖管不发光，说明左孔与零线通路正常。
3. 若E、D间电路开路（B选项），电水壶插入插座时零线通路断开，虽电水壶不工作，但结合电路逻辑，该情况不符合故障唯一性的条件；若C、D间电路开路（A选项），插座右孔无法通过C点与火线连通，电水壶因无火线输入不工作，同时完全符合测电笔的检测结果，故故障为A选项。
【答案】
A
【知识点】
家庭电路故障判断、测电笔的使用
【点评】
本题考查家庭电路的故障分析，需结合测电笔检测结果和用电器工作状态逐步排除错误选项，重点考查对家庭电路开路故障的逻辑判断能力。
【难度系数】
0.4
12. 如图7所示,两个透明容器中密闭着等量的空气,$U形管A$、$B$的管内液面相平,电阻丝的电阻$R_{1}= R_{2}= R_{3}$。小明用图中装置进行实验,探究电流通过导体时产生的热量$Q$与什么因素有关。下列说法中正确的是( )。
A.此实验在探究电热$Q与电阻R$是否有关
B.通过$R_{1}的电流和通过R_{2}$的电流大小相等
C.电阻$R_{1}两端的电压和R_{2}$两端的电压相等
D.通电后,$A管内的液面将会比B$管内的液面高
A.此实验在探究电热$Q与电阻R$是否有关
B.通过$R_{1}的电流和通过R_{2}$的电流大小相等
C.电阻$R_{1}两端的电压和R_{2}$两端的电压相等
D.通电后,$A管内的液面将会比B$管内的液面高
答案
D
解析
【解析】
首先分析电路：$R_2$与$R_3$并联后再与$R_1$串联。
选项A：$R_1=R_2$，通过$R_1$的电流$I_1=I_2+I_3$，即通过$R_1$和$R_2$的电流不同，电阻相同，实验探究的是电热$Q$与电流大小的关系，A错误。
选项B：$R_2$与$R_3$并联，干路电流$I_1$等于支路电流$I_2$与$I_3$之和，故$I_1＞I_2$，B错误。
选项C：$R_1=R_2$，$I_1＞I_2$，根据$U=IR$可知，$U_1=I_1R_1$，$U_2=I_2R_2$，则$U_1＞U_2$，C错误。
选项D：根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，$R_1=R_2$，通电时间$t$相同，$I_1＞I_2$，所以$R_1$产生的热量$Q_1＞Q_2$，A容器内空气压强更大，因此通电后$A$管内的液面将会比$B$管内的液面高，D正确。
【答案】
D
【知识点】
焦耳定律；串并联电路电流规律；串并联电路电压规律
【点评】
本题结合焦耳定律实验装置，综合考查串并联电路的电流、电压规律及焦耳定律的应用，需明确电路连接方式，结合公式逐一分析选项，注重对电路规律与实验原理的综合运用能力。
【难度系数】
0.6
首先分析电路：$R_2$与$R_3$并联后再与$R_1$串联。
选项A：$R_1=R_2$，通过$R_1$的电流$I_1=I_2+I_3$，即通过$R_1$和$R_2$的电流不同，电阻相同，实验探究的是电热$Q$与电流大小的关系，A错误。
选项B：$R_2$与$R_3$并联，干路电流$I_1$等于支路电流$I_2$与$I_3$之和，故$I_1＞I_2$，B错误。
选项C：$R_1=R_2$，$I_1＞I_2$，根据$U=IR$可知，$U_1=I_1R_1$，$U_2=I_2R_2$，则$U_1＞U_2$，C错误。
选项D：根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，$R_1=R_2$，通电时间$t$相同，$I_1＞I_2$，所以$R_1$产生的热量$Q_1＞Q_2$，A容器内空气压强更大，因此通电后$A$管内的液面将会比$B$管内的液面高，D正确。
【答案】
D
【知识点】
焦耳定律；串并联电路电流规律；串并联电路电压规律
【点评】
本题结合焦耳定律实验装置，综合考查串并联电路的电流、电压规律及焦耳定律的应用，需明确电路连接方式，结合公式逐一分析选项，注重对电路规律与实验原理的综合运用能力。
【难度系数】
0.6
