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1. (2025·成都中考节选)小罗利用周末对部分交通信号灯进行了考察研究,利用已有的知识和经验,设计出模拟东、北方向红灯和绿灯指令的简易电路图,下列四个电路中符合要求的是
(
(
D
)答案
1. D 解析:A. 开关S接1时,向东的绿灯和红灯同时亮,开关S接2时,向北和向东的绿灯和红灯都亮,故A不符合题意;B.开关S接1时,向北和向东的绿灯同时亮,开关S接2时,向北和向东的红灯同时亮,故B不符合题意;C.开关S接1时,电源被短路,故C不符合题意;D.开关S接1时,向北的红灯亮,向东的绿灯亮,开关S接2时,向北的绿灯亮,向东的红灯亮,故D符合题意.故选D.
解析
【分析】
首先我们先明确交通信号灯的实际工作要求：北、东两个方向的红绿灯，正常运行时，一个方向亮绿灯允许通行的同时，另一个方向必须亮红灯禁止通行，绝对不能出现同一方向红灯绿灯同时亮、两个方向同时亮绿灯/同时亮红灯的情况，更不能出现电源短路的故障。本题的开关是单刀双掷开关，有1、2两个档位，我们只需要逐个分析每个选项中开关接1、接2时所有灯泡的工作状态，对比是否符合上述要求，就能排除错误选项得到正确答案。
【解析】
我们逐个对四个选项的电路工作情况进行验证：
1. 验证选项A：开关S接1时，北方向的绿灯、红灯同时接入电路同时发光，不符合交通信号灯的工作逻辑；开关S接2时，四个灯全部接入电路同时发光，完全不符合要求，因此A错误。
2. 验证选项B：开关S接1时，北方向绿灯、东方向绿灯同时发光，两个方向同时亮绿灯会引发通行冲突，不符合要求；开关S接2时，北方向红灯、东方向红灯同时发光，两个方向都禁止通行也不符合正常信号灯逻辑，因此B错误。
3. 验证选项C：开关S接1时，电流从电源正极直接经过开关回到电源负极，电源被短路，会烧坏电源，电路完全无法正常工作，因此C错误。
4. 验证选项D：开关S接1时，北方向红灯、东方向绿灯接入电路发光，对应北方向禁行、东方向通行；开关S接2时，北方向绿灯、东方向红灯接入电路发光，对应北方向通行、东方向禁行，完全符合交通信号灯的工作要求，因此D正确。
【答案】
D
【知识点】
串并联电路分析，电路短路判断，生活电路设计
【点评】
本题结合真实的交通信号灯应用场景，考察学生对单刀双掷开关控制的多支路电路的分析能力，解题核心是先明确实际场景的功能需求，再逐一排查每个档位下的电流路径和灯泡工作状态，排除不符合逻辑、存在短路故障的错误电路，对学生的基础电路识图能力有一定要求。
【难度系数】
0.7
首先我们先明确交通信号灯的实际工作要求：北、东两个方向的红绿灯，正常运行时，一个方向亮绿灯允许通行的同时，另一个方向必须亮红灯禁止通行，绝对不能出现同一方向红灯绿灯同时亮、两个方向同时亮绿灯/同时亮红灯的情况，更不能出现电源短路的故障。本题的开关是单刀双掷开关，有1、2两个档位，我们只需要逐个分析每个选项中开关接1、接2时所有灯泡的工作状态，对比是否符合上述要求，就能排除错误选项得到正确答案。
【解析】
我们逐个对四个选项的电路工作情况进行验证：
1. 验证选项A：开关S接1时，北方向的绿灯、红灯同时接入电路同时发光，不符合交通信号灯的工作逻辑；开关S接2时，四个灯全部接入电路同时发光，完全不符合要求，因此A错误。
2. 验证选项B：开关S接1时，北方向绿灯、东方向绿灯同时发光，两个方向同时亮绿灯会引发通行冲突，不符合要求；开关S接2时，北方向红灯、东方向红灯同时发光，两个方向都禁止通行也不符合正常信号灯逻辑，因此B错误。
3. 验证选项C：开关S接1时，电流从电源正极直接经过开关回到电源负极，电源被短路，会烧坏电源，电路完全无法正常工作，因此C错误。
4. 验证选项D：开关S接1时，北方向红灯、东方向绿灯接入电路发光，对应北方向禁行、东方向通行；开关S接2时，北方向绿灯、东方向红灯接入电路发光，对应北方向通行、东方向禁行，完全符合交通信号灯的工作要求，因此D正确。
【答案】
D
【知识点】
串并联电路分析，电路短路判断，生活电路设计
【点评】
本题结合真实的交通信号灯应用场景，考察学生对单刀双掷开关控制的多支路电路的分析能力，解题核心是先明确实际场景的功能需求，再逐一排查每个档位下的电流路径和灯泡工作状态，排除不符合逻辑、存在短路故障的错误电路，对学生的基础电路识图能力有一定要求。
【难度系数】
0.7
2. 设计一个病床呼叫电路.要求:病床1旁的开关$\mathrm{S}_{1}$控制指示灯$\mathrm{L}_{1}$和电铃;病床2旁的开关$\mathrm{S}_{2}$控制指示灯$\mathrm{L}_{2}$和电铃;患者只要按床旁的开关,医务人员就知道谁呼叫.请在图中连线,形成符合要求的完整电路图.
答案
2. 如图所示
解析:由题知,$S_{1}$控制指示灯$L_{1}$,$S_{2}$控制指示灯$L_{2}$,说明两灯互不影响,即两灯并联,而两个开关都能控制电铃,所以电铃串联在干路上.
解析
【分析】
首先梳理题目要求：按下病床1的S₁时，L₁亮起同时电铃响；按下病床2的S₂时，L₂亮起同时电铃响，两个指示灯互不干扰，方便医护人员区分呼叫的病床。首先判断两个指示灯的连接方式：互不影响的用电器需要采用并联连接，且各自的控制开关要和对应的指示灯串联在同一条支路上，这样S₁只控制L₁，S₂只控制L₂。接下来分析电铃的位置：两个开关任意一个闭合电铃都要工作，说明电铃是两个支路共用的元件，必须串联在干路中，让所有支路的电流都经过电铃，最后将电源接入干路，把整个电路连通即可满足所有要求。
【解析】
1. 处理支路部分：将开关S₁和指示灯L₁串联，组成第一条独立支路；将开关S₂和指示灯L₂串联，组成第二条独立支路，两条支路并联，保证两个灯工作互不影响，各自的开关只控制对应灯。
2. 处理共用元件：把电铃串联在两条支路的公共干路上，这样任意一条支路接通时，电流都会经过电铃，电铃都会响起。
3. 最后将电源接入干路的两端，完成整个电路的连接，确保电流通路正常，无短路问题。
【答案】
【知识点】
并联电路特点，实物电路连接
【点评】
本题结合医院病床呼叫的真实场景考察电路设计能力，核心考点是区分独立工作的支路元件和所有支路共用的干路元件，易错点是误将电铃放在某一条支路中，导致只有对应开关闭合时电铃才响，不符合两个开关都能控制电铃的要求，能有效锻炼学生用所学电学知识解决实际生活问题的思维。
【难度系数】
0.6
首先梳理题目要求：按下病床1的S₁时，L₁亮起同时电铃响；按下病床2的S₂时，L₂亮起同时电铃响，两个指示灯互不干扰，方便医护人员区分呼叫的病床。首先判断两个指示灯的连接方式：互不影响的用电器需要采用并联连接，且各自的控制开关要和对应的指示灯串联在同一条支路上，这样S₁只控制L₁，S₂只控制L₂。接下来分析电铃的位置：两个开关任意一个闭合电铃都要工作，说明电铃是两个支路共用的元件，必须串联在干路中，让所有支路的电流都经过电铃，最后将电源接入干路，把整个电路连通即可满足所有要求。
【解析】
1. 处理支路部分：将开关S₁和指示灯L₁串联，组成第一条独立支路；将开关S₂和指示灯L₂串联，组成第二条独立支路，两条支路并联，保证两个灯工作互不影响，各自的开关只控制对应灯。
2. 处理共用元件：把电铃串联在两条支路的公共干路上，这样任意一条支路接通时，电流都会经过电铃，电铃都会响起。
3. 最后将电源接入干路的两端，完成整个电路的连接，确保电流通路正常，无短路问题。
【答案】
【知识点】
并联电路特点，实物电路连接
【点评】
本题结合医院病床呼叫的真实场景考察电路设计能力，核心考点是区分独立工作的支路元件和所有支路共用的干路元件，易错点是误将电铃放在某一条支路中，导致只有对应开关闭合时电铃才响，不符合两个开关都能控制电铃的要求，能有效锻炼学生用所学电学知识解决实际生活问题的思维。
【难度系数】
0.6
3. (2025·南京秦淮区期末)如图甲是物理兴趣小组设计的苹果自动筛选装置.原理是:传送带上的苹果经过压力检测点时,使压敏电阻$R$的阻值发生变化,$AB$间的电压$U_{AB}$也随之发生改变,当质量小于一定值的苹果经过压力检测点且$U_{AB}＜5\ \mathrm{V}$时,机械装置启动,将质量不达标的苹果推出传送带,实现自动筛选.已知电源电压恒为$15\ \mathrm{V}$,$R_0=30\ \Omega$,压敏电阻$R$的阻值随压力变化关系如表所示.
(1)当检测点上没有苹果时,$R_0$两端的电压为
(2)该筛选装置可将重为
(3)要能够剔除质量小于$300\ \mathrm{g}$的苹果时,$U_{AB}$应设置为小于
(4)为了使该装置能够满足不同质量标准苹果的筛选,小红对该电路进行了如图乙所示的改进,将$R_0$换成了电阻箱$R_1$,若设定了某一质量标准,当电阻箱的阻值变大时,质量不达标的苹果将
(5)若图甲电路中电源电压降低,则能通过检测点苹果的最小质量将
(1)当检测点上没有苹果时,$R_0$两端的电压为
3
$\mathrm{V}$.(2)该筛选装置可将重为
2
$\mathrm{N}$以下的苹果推出传送带.(3)要能够剔除质量小于$300\ \mathrm{g}$的苹果时,$U_{AB}$应设置为小于
6
$\mathrm{V}$.($g$取$10\ \mathrm{N/kg}$)(4)为了使该装置能够满足不同质量标准苹果的筛选,小红对该电路进行了如图乙所示的改进,将$R_0$换成了电阻箱$R_1$,若设定了某一质量标准,当电阻箱的阻值变大时,质量不达标的苹果将
变少
(填“变多”“变少”或“不变”).(5)若图甲电路中电源电压降低,则能通过检测点苹果的最小质量将
增大
(填“增大”或“减小”).答案
3. (1)3 (2)2 (3)6 (4)变少 (5)增大 解析:(1)由电路图可知,$R_{0}$与压敏电阻R串联,由表中数据可知,当检测点上没有苹果时,压敏电阻的阻值$R=120\ \Omega$,则电路中的总电阻为$R_{总}=R+R_{0}=120\ \Omega+30\ \Omega=150\ \Omega$,电路中的电流为$I=\frac{U}{R_{总}}=\frac{15\ \mathrm{V}}{150\ \Omega}=0.1\ \mathrm{A}$,$R_{0}$两端的电压为$U_{0}=IR_{0}=0.1\ \mathrm{A}×30\ \Omega=3\ \mathrm{V}$.(2)当$R_{0}$两端电压为5 V时,电路电流为$I'=\frac{U_{0}'}{R_{0}}=\frac{5\ \mathrm{V}}{30\ \Omega}=\frac{1}{6}\ \mathrm{A}$,根据串联电路的电压特点可得压敏电阻两端电压为$U_{R}'=U-U_{0}'=15\ \mathrm{V}-5\ \mathrm{V}=10\ \mathrm{V}$,压敏电阻R的阻值为$R'=\frac{U_{R}'}{I'}=\frac{10\ \mathrm{V}}{\frac{1}{6}\ \mathrm{A}}=60\ \Omega$,由表中数据可知,当R的阻值为$60\ \Omega$时,压力为2 N,由于水平面受到的压力等于重力,因此该筛选装置可将重为2 N以下的苹果推出传送带.(3)由$G=mg$可得,300 g苹果的重力为$G=mg=0.3\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=3\ \mathrm{N}$,此时苹果对传送带的压力$F=G=3\ \mathrm{N}$,由表中数据可知$R''=45\ \Omega$,因串联电路中各处的电流相等,则有$\frac{U}{R''+R_{0}}=\frac{U_{AB}}{R_{0}}$,即$\frac{15\ \mathrm{V}}{45\ \Omega+30\ \Omega}=\frac{U_{AB}}{30\ \Omega}$,解得$U_{AB}=6\ \mathrm{V}$,要能够剔除质量小于300 g的苹果时,压力减小,由表中数据可知压敏电阻的阻值增大,根据串联分压的规律可知,压敏电阻分得的电压增大,则AB间的电压减小,即小于6 V.(4)将$R_{0}$换成了变阻箱$R_{1}$,当变阻箱的阻值变大,且$R_{1}$两端电压等于5 V时,由$I=\frac{U}{R}$可知,电路电流减小,根据串联电路电压规律可知,压敏电阻两端电压不变,由$R=\frac{U}{I}$可知,压敏电阻的阻值变大,根据表中数据可知,此时压力减小,即不达标苹果的重力随之减小,因此质量不达标的苹果将变少.(5)若电源电压降低,机械装置启动时$U_{AB}$不变,根据串联电路的分压规律可知,压敏电阻分担的电压变小,由串联分压原理可知,压敏电阻R的阻值应变小,由表格数据可知压敏电阻所受压力增大,所以能通过检测区物品的苹果的最小质量将增大.
解析
【分析】
这是结合实际筛选装置的串联电路欧姆定律综合题，解题核心是先明确电路结构：压敏电阻R和定值电阻R₀串联，U_AB就是R₀两端的电压，所有问题都围绕串联电路的电流、电压规律和欧姆定律展开：
1. 第(1)问：检测点无苹果时，先从压敏电阻阻值随压力变化的对应关系中找到F=0时R的阻值，算出总电阻后用欧姆定律求电路电流，再计算R₀两端的电压即可。
2. 第(2)问：题目规定U_AB＜5V时推出不达标的苹果，因此取U_AB刚好等于5V的临界状态，先算出此时电路的电流，再根据串联电压规律得到R两端的电压，算出此时R的阻值，对照对应关系找到对应的压力，也就是苹果的临界重力，小于这个重力的苹果就会被推出。
3. 第(3)问：先算出300g苹果的重力，得到对应的压力，找到此时R的阻值，用串联分压规律算出此时对应的U_AB，质量更小的苹果压力更小，R阻值更大，R₀两端的电压会更小，因此剔除小于300g苹果的临界U_AB就是该计算值。
4. 第(4)问：R₀换成电阻箱R₁后，临界U_AB仍为设定值，当R₁阻值变大时，达到临界电压时的电路电流会变小，对应压敏电阻的阻值会变大，可知对应的临界压力变小，也就是只有比这个更小的苹果才会被判定为不达标，因此不达标的苹果数量变少。
5. 第(5)问：电源电压降低时，临界U_AB不变，根据串联分压规律，压敏电阻需要的阻值更小，对应的压力更大，因此能通过的苹果最小质量会增大。
【解析】
(1) 由电路图可知，$R_{0}$与压敏电阻R串联，由表中数据可知，当检测点上没有苹果时，压敏电阻的阻值$R=120\ \Omega$，则电路中的总电阻为：
$R_{总}=R+R_{0}=120\ \Omega+30\ \Omega=150\ \Omega$
电路中的电流为：
$I=\frac{U}{R_{总}}=\frac{15\ \mathrm{V}}{150\ \Omega}=0.1\ \mathrm{A}$
$R_{0}$两端的电压为：
$U_{0}=IR_{0}=0.1\ \mathrm{A}×30\ \Omega=3\ \mathrm{V}$
(2) 当$U_{AB}=5\ \mathrm{V}$时，电路电流为：
$I'=\frac{U_{0}'}{R_{0}}=\frac{5\ \mathrm{V}}{30\ \Omega}=\frac{1}{6}\ \mathrm{A}$
根据串联电路的电压特点可得压敏电阻两端电压为：
$U_{R}'=U-U_{0}'=15\ \mathrm{V}-5\ \mathrm{V}=10\ \mathrm{V}$
压敏电阻R的阻值为：
$R'=\frac{U_{R}'}{I'}=\frac{10\ \mathrm{V}}{\frac{1}{6}\ \mathrm{A}}=60\ \Omega$
由表中数据可知，当R的阻值为$60\ \Omega$时，压力为2 N，水平面受到的压力等于重力，因此该筛选装置可将重为2 N以下的苹果推出传送带。
(3) 300 g苹果的重力为：
$G=mg=0.3\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=3\ \mathrm{N}$
此时苹果对传送带的压力$F=G=3\ \mathrm{N}$，由表中数据可知$R''=45\ \Omega$，因串联电路中各处的电流相等，由欧姆定律可得：
$\frac{U}{R''+R_{0}}=\frac{U_{AB}}{R_{0}}$，即$\frac{15\ \mathrm{V}}{45\ \Omega+30\ \Omega}=\frac{U_{AB}}{30\ \Omega}$
解得$U_{AB}=6\ \mathrm{V}$，质量小于300g的苹果压力更小，压敏电阻阻值更大，AB间的电压更小，因此要剔除质量小于300 g的苹果时，$U_{AB}$应设置为小于6 V。
(4) 将$R_0$换成变阻箱$R_1$，当变阻箱的阻值变大，且$R_1$两端电压等于设定临界值时，电路电流减小，压敏电阻两端电压不变，由$R=\frac{U}{I}$可知压敏电阻的阻值变大，对应表格数据可知此时压力减小，即不达标苹果的重力随之减小，因此质量不达标的苹果将变少。
(5) 若电源电压降低，机械装置启动时$U_{AB}$不变，根据串联电路的分压规律可知，压敏电阻分担的电压变小，压敏电阻R的阻值应变小，由表格数据可知压敏电阻所受压力增大，所以能通过检测点苹果的最小质量将增大。
【答案】
(1)3 (2)2 (3)6 (4)变少 (5)增大
【知识点】
串联电路分压规律，欧姆定律应用，压敏电阻特性
【点评】
本题结合生活中的苹果自动筛选装置创设情境，将基础电路计算和动态电路分析结合，既考察了串联电路规律、欧姆定律的基础计算能力，也要求学生能结合压敏电阻的特性推导物理量的动态变化，易错点是最后两问的动态分析，需要理清临界状态下各物理量的先后变化逻辑。
【难度系数】
0.6
这是结合实际筛选装置的串联电路欧姆定律综合题，解题核心是先明确电路结构：压敏电阻R和定值电阻R₀串联，U_AB就是R₀两端的电压，所有问题都围绕串联电路的电流、电压规律和欧姆定律展开：
1. 第(1)问：检测点无苹果时，先从压敏电阻阻值随压力变化的对应关系中找到F=0时R的阻值，算出总电阻后用欧姆定律求电路电流，再计算R₀两端的电压即可。
2. 第(2)问：题目规定U_AB＜5V时推出不达标的苹果，因此取U_AB刚好等于5V的临界状态，先算出此时电路的电流，再根据串联电压规律得到R两端的电压，算出此时R的阻值，对照对应关系找到对应的压力，也就是苹果的临界重力，小于这个重力的苹果就会被推出。
3. 第(3)问：先算出300g苹果的重力，得到对应的压力，找到此时R的阻值，用串联分压规律算出此时对应的U_AB，质量更小的苹果压力更小，R阻值更大，R₀两端的电压会更小，因此剔除小于300g苹果的临界U_AB就是该计算值。
4. 第(4)问：R₀换成电阻箱R₁后，临界U_AB仍为设定值，当R₁阻值变大时，达到临界电压时的电路电流会变小，对应压敏电阻的阻值会变大，可知对应的临界压力变小，也就是只有比这个更小的苹果才会被判定为不达标，因此不达标的苹果数量变少。
5. 第(5)问：电源电压降低时，临界U_AB不变，根据串联分压规律，压敏电阻需要的阻值更小，对应的压力更大，因此能通过的苹果最小质量会增大。
【解析】
(1) 由电路图可知，$R_{0}$与压敏电阻R串联，由表中数据可知，当检测点上没有苹果时，压敏电阻的阻值$R=120\ \Omega$，则电路中的总电阻为：
$R_{总}=R+R_{0}=120\ \Omega+30\ \Omega=150\ \Omega$
电路中的电流为：
$I=\frac{U}{R_{总}}=\frac{15\ \mathrm{V}}{150\ \Omega}=0.1\ \mathrm{A}$
$R_{0}$两端的电压为：
$U_{0}=IR_{0}=0.1\ \mathrm{A}×30\ \Omega=3\ \mathrm{V}$
(2) 当$U_{AB}=5\ \mathrm{V}$时，电路电流为：
$I'=\frac{U_{0}'}{R_{0}}=\frac{5\ \mathrm{V}}{30\ \Omega}=\frac{1}{6}\ \mathrm{A}$
根据串联电路的电压特点可得压敏电阻两端电压为：
$U_{R}'=U-U_{0}'=15\ \mathrm{V}-5\ \mathrm{V}=10\ \mathrm{V}$
压敏电阻R的阻值为：
$R'=\frac{U_{R}'}{I'}=\frac{10\ \mathrm{V}}{\frac{1}{6}\ \mathrm{A}}=60\ \Omega$
由表中数据可知，当R的阻值为$60\ \Omega$时，压力为2 N，水平面受到的压力等于重力，因此该筛选装置可将重为2 N以下的苹果推出传送带。
(3) 300 g苹果的重力为：
$G=mg=0.3\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=3\ \mathrm{N}$
此时苹果对传送带的压力$F=G=3\ \mathrm{N}$，由表中数据可知$R''=45\ \Omega$，因串联电路中各处的电流相等，由欧姆定律可得：
$\frac{U}{R''+R_{0}}=\frac{U_{AB}}{R_{0}}$，即$\frac{15\ \mathrm{V}}{45\ \Omega+30\ \Omega}=\frac{U_{AB}}{30\ \Omega}$
解得$U_{AB}=6\ \mathrm{V}$，质量小于300g的苹果压力更小，压敏电阻阻值更大，AB间的电压更小，因此要剔除质量小于300 g的苹果时，$U_{AB}$应设置为小于6 V。
(4) 将$R_0$换成变阻箱$R_1$，当变阻箱的阻值变大，且$R_1$两端电压等于设定临界值时，电路电流减小，压敏电阻两端电压不变，由$R=\frac{U}{I}$可知压敏电阻的阻值变大，对应表格数据可知此时压力减小，即不达标苹果的重力随之减小，因此质量不达标的苹果将变少。
(5) 若电源电压降低，机械装置启动时$U_{AB}$不变，根据串联电路的分压规律可知，压敏电阻分担的电压变小，压敏电阻R的阻值应变小，由表格数据可知压敏电阻所受压力增大，所以能通过检测点苹果的最小质量将增大。
【答案】
(1)3 (2)2 (3)6 (4)变少 (5)增大
【知识点】
串联电路分压规律，欧姆定律应用，压敏电阻特性
【点评】
本题结合生活中的苹果自动筛选装置创设情境，将基础电路计算和动态电路分析结合，既考察了串联电路规律、欧姆定律的基础计算能力，也要求学生能结合压敏电阻的特性推导物理量的动态变化，易错点是最后两问的动态分析，需要理清临界状态下各物理量的先后变化逻辑。
【难度系数】
0.6
