17.涛涛同学在科技活动小组中为学校茶炉房设计了如图15-13甲所示的人工控制电路。用红灯、绿灯分别表示水是否烧开:仅红灯亮,表示水未烧开;仅绿灯亮,表示水已烧开。

(1)水已烧开时开关的开闭情况是(选填字母)。
A.开关$\mathrm{S}_1$闭合、开关$\mathrm{S}_2$断开 B.开关$\mathrm{S}_1$断开、开关$\mathrm{S}_2$闭合
C.开关$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$都断开 D.开关$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$都闭合
(2)念念同学看了涛涛的设计后认为该设计还有不足之处,请指出该设计的两点不足:①;②。
(3)同学们经过讨论,在涛涛设计的基础上进行了改进,克服了上述不足之处,请将改进后的电路图画在图15-13乙的虚线框内。(可改动元件位置)

17.(1)B
(2)①开关S₁、S₂都断开时，两个灯都亮，无法判断水是否烧开 ②开关S₁、S₂都闭合时，电源被短路
(3)如图所示

【分析】
首先明确甲图的电路结构：电源正极接上方横线，负极接下方横线；绿灯串联在上方横线与中间横线之间，红灯串联在中间横线与下方横线之间；开关$\mathrm{S}_1$控制上方横线与中间横线的通断，开关$\mathrm{S}_2$控制中间横线与下方横线的通断。
（1）判断水烧开时的灯亮情况：水烧开需仅绿灯亮，需分析各开关状态的电流路径：当$\mathrm{S}_1$断开、$\mathrm{S}_2$闭合时，电流仅通过绿灯形成通路，红灯被短路不发光，符合要求。
（2）分析设计不足：① 当$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$都断开时，绿灯与红灯串联，两灯同时发光，无法判断水是否烧开；② 当$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$都闭合时，电源两极通过开关直接连通，造成电源短路，会损坏电源。
（3）改进电路需解决上述问题，应将红灯与绿灯并联，分别由$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$控制各自支路，避免短路和两灯同亮的情况。
【解析】
（1）逐一分析各选项对应的开关状态：
A选项：$\mathrm{S}_1$闭合、$\mathrm{S}_2$断开时，电流路径为电源正极→$\mathrm{S}_1$→红灯→电源负极，仅红灯亮，不符合题意；
B选项：$\mathrm{S}_1$断开、$\mathrm{S}_2$闭合时，电流路径为电源正极→绿灯→$\mathrm{S}_2$→电源负极，仅绿灯亮，符合“水已烧开”的要求，正确；
C选项：$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$都断开时，电流路径为电源正极→绿灯→红灯→电源负极，两灯都亮，不符合；
D选项：$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$都闭合时，电流路径为电源正极→$\mathrm{S}_1$→$\mathrm{S}_2$→电源负极，电源短路，错误；故（1）选B。
（2）设计的两点不足：
① 开关$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$都断开时，两灯串联同时发光，无法判断水是否烧开；
② 开关$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$都闭合时，电源被短路，会损坏电源。
（3）改进后的电路：红灯与绿灯并联，$\mathrm{S}_1$串联在绿灯支路，$\mathrm{S}_2$串联在红灯支路，电源接在干路，实现仅绿灯亮表示水开、仅红灯亮表示水未开，且无短路问题。
【答案】
(1) B
(2) ① 开关$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$都断开时，两灯都亮，无法判断水是否烧开；② 开关$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$都闭合时，电源短路，会损坏电源
(3) （改进电路图如参考答案所示，即红灯与绿灯并联，$\mathrm{S}_1$控制绿灯支路，$\mathrm{S}_2$控制红灯支路）
【知识点】
电路连接、短路、电路设计
【点评】
本题考查电路的分析与改进，核心是掌握串并联电路的特点及短路的危害，需通过分析开关状态对电路的影响解决问题，是初中电路应用的典型基础题。
【难度系数】
0.5