5. 为了严格控制外来车辆出入小区,很多小区安装了门禁系统,如图甲所示,系统可以通过电子眼自动识别车辆。若是小区内部车辆,则由自动开关控制电动机 M 启动横杆;若是外部车辆,则需要工作人员按动按钮开关控制电动机 M 启动横杆。请依照上面的叙述,补全图乙中的模拟电路图。

甲
乙
甲
乙
答案
5.
解析
【分析】要让自动开关和按钮开关都能控制电动机,说明两个开关需为并联关系,因为并联电路中各支路独立工作,任意一个开关闭合都可接通电路,使电动机启动。解题时,先确定电源、电动机,再将两个开关并联后与电动机、电源连接,形成完整电路。
【解析】根据题意,自动开关和按钮开关需并联,这样内部车辆的自动开关或外部的按钮开关闭合时,都能让电动机工作。连接电路:将电源、电动机串联,再把两个开关并联后接入电路,形成通路。
【答案】
【知识点】并联电路、电路设计
【点评】本题结合实际门禁场景,考查并联电路的设计,需理解开关并联的控制作用,属于基础电路应用题目。
【难度系数】0.6
【解析】根据题意,自动开关和按钮开关需并联,这样内部车辆的自动开关或外部的按钮开关闭合时,都能让电动机工作。连接电路:将电源、电动机串联,再把两个开关并联后接入电路,形成通路。
【答案】
【知识点】并联电路、电路设计
【点评】本题结合实际门禁场景,考查并联电路的设计,需理解开关并联的控制作用,属于基础电路应用题目。
【难度系数】0.6
6. 某小组开展了“设计太阳能路灯照明系统”的项目化学习活动。小科先设计了如图甲所示的电路,连接好电路后,放到阳光下,闭合开关灯泡发光。此电路中太阳能板提供电能。考虑到太阳能板只能在白天将太阳能转化为电能,路灯在晚上实现照明,因此增加了蓄电池和光控开关(光控开关S在明亮环境自动接b,在较暗的环境自动接a)来实现这一功能,设计电路如图乙所示。请简要说明该路灯照明系统白天和晚上的工作过程。

答案
6. 白天,开关S接b,太阳能电池板将太阳能转化为电能,此时蓄电池相当于电路中的用电器。
晚上,开关S接a,蓄电池给LED灯供电,将化学能转换成电能使LED灯放光。
晚上,开关S接a,蓄电池给LED灯供电,将化学能转换成电能使LED灯放光。
解析
【分析】要解决该问题,需根据光控开关S在白天和晚上的不同连接状态(接b或接a),分析电路中各元件的作用及能量转化情况:白天时开关接b,需判断太阳能板和蓄电池的角色;晚上时开关接a,判断蓄电池和LED灯的工作情况,明确电流路径和能量转化方向。
【解析】白天,光控开关S接b,太阳能电池板将太阳能转化为电能,此时电能输入蓄电池,蓄电池消耗电能,相当于电路中的用电器,将电能转化为化学能储存;晚上,光控开关S接a,蓄电池作为电源,将储存的化学能转化为电能,为LED灯供电,使LED灯发光,实现照明功能。
【答案】白天,开关S接b,太阳能电池板将太阳能转化为电能,此时蓄电池相当于电路中的用电器。晚上,开关S接a,蓄电池给LED灯供电,将化学能转换成电能使LED灯放光。
【知识点】电路的组成、能量转化、光控电路
【点评】本题结合实际项目化学习,考查太阳能路灯的工作原理,将物理知识与生活中的太阳能应用相结合,需要学生理解不同时段电路元件的作用及能量转化过程,难度适中,体现了物理知识的实用性。
【难度系数】0.6
【解析】白天,光控开关S接b,太阳能电池板将太阳能转化为电能,此时电能输入蓄电池,蓄电池消耗电能,相当于电路中的用电器,将电能转化为化学能储存;晚上,光控开关S接a,蓄电池作为电源,将储存的化学能转化为电能,为LED灯供电,使LED灯发光,实现照明功能。
【答案】白天,开关S接b,太阳能电池板将太阳能转化为电能,此时蓄电池相当于电路中的用电器。晚上,开关S接a,蓄电池给LED灯供电,将化学能转换成电能使LED灯放光。
【知识点】电路的组成、能量转化、光控电路
【点评】本题结合实际项目化学习,考查太阳能路灯的工作原理,将物理知识与生活中的太阳能应用相结合,需要学生理解不同时段电路元件的作用及能量转化过程,难度适中,体现了物理知识的实用性。
【难度系数】0.6
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