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9. 卧室内有一盏照明灯，门口、床头各有一只单刀双掷开关，这两只开关都能控制照明灯，请在图中将这个电路画完整。
（第9题）
（第9题）答案
9. 见图答14-10
解析
【分析】
要实现两个单刀双掷开关控制同一盏照明灯（两地控制），需利用单刀双掷开关的三个接线端，将两个开关的静触点交叉连接，动触点分别接入电源和灯泡，这样任意一个开关的切换都能改变电路的通断状态，从而控制灯的亮灭。解题时需明确单刀双掷开关的接线特点，合理构建可双向控制的回路。
【解析】
1. 梳理元件：包含电源、灯泡、两个单刀双掷开关S₁和S₂，需将这些元件按逻辑连接成回路。
2. 连接电源与开关：把电源的一端连接到S₁的一个接线端，电源的另一端连接到灯泡的一个接线端。
3. 交叉连接开关静触点：将S₁的另外两个接线端分别对应连接S₂的两个接线端（即S₁的上静触点接S₂的上静触点，S₁的下静触点接S₂的下静触点）。
4. 完成回路：把S₂剩余的一个接线端连接到灯泡的另一个接线端，形成完整电路，此时任意切换S₁或S₂，都能改变电路通断，实现两地控制照明灯的亮灭。
【答案】
见图答14-10
【知识点】
电路连接、单刀双掷开关应用
【点评】
本题考查单刀双掷开关在实际生活中的电路应用，要求掌握两地控制电路的设计逻辑，需理解开关接线的交叉连接方式，是电路知识在生活场景中的典型应用。
【难度系数】
0.5
要实现两个单刀双掷开关控制同一盏照明灯（两地控制），需利用单刀双掷开关的三个接线端，将两个开关的静触点交叉连接，动触点分别接入电源和灯泡，这样任意一个开关的切换都能改变电路的通断状态，从而控制灯的亮灭。解题时需明确单刀双掷开关的接线特点，合理构建可双向控制的回路。
【解析】
1. 梳理元件：包含电源、灯泡、两个单刀双掷开关S₁和S₂，需将这些元件按逻辑连接成回路。
2. 连接电源与开关：把电源的一端连接到S₁的一个接线端，电源的另一端连接到灯泡的一个接线端。
3. 交叉连接开关静触点：将S₁的另外两个接线端分别对应连接S₂的两个接线端（即S₁的上静触点接S₂的上静触点，S₁的下静触点接S₂的下静触点）。
4. 完成回路：把S₂剩余的一个接线端连接到灯泡的另一个接线端，形成完整电路，此时任意切换S₁或S₂，都能改变电路通断，实现两地控制照明灯的亮灭。
【答案】
见图答14-10
【知识点】
电路连接、单刀双掷开关应用
【点评】
本题考查单刀双掷开关在实际生活中的电路应用，要求掌握两地控制电路的设计逻辑，需理解开关接线的交叉连接方式，是电路知识在生活场景中的典型应用。
【难度系数】
0.5
10. 某研究性学习小组设计了一种测定风力的装置，其原理如图(a)所示。迎风板与轻质弹簧的一端连接，穿在光滑的金属杆上，弹簧由绝缘材料制成，均匀金属杆的阻值随长度均匀变化，工作时迎风板总是正对风吹来的方向。电路中导线的左端与金属杆的M端相连，导线的右端接在迎风板上的N点并可随迎风板在金属杆上滑动，两端导线与金属杆均接触良好。已知电源电压恒为4.5 V，定值电阻$ R=1.0\ \Omega $。金属杆接入电路中的电阻$ R_x $与迎风板所承受的风力$ F $的关系图像如图(b)所示。
（1）请在电路中接入一只电压表，使电压表的示数随风力的增大而增大，并在图(a)中的适当位置画出电压表。
（2）求无风时电压表的示数。
（3）设电压表的量程为0～3 V，求该装置所能测量的最大风力。
（1）请在电路中接入一只电压表，使电压表的示数随风力的增大而增大，并在图(a)中的适当位置画出电压表。
（2）求无风时电压表的示数。
（3）设电压表的量程为0～3 V，求该装置所能测量的最大风力。
答案
10.（1）略。提示：电压表与R并联 （2）1 V （3）720 N
解析
【分析】
要使电压表示数随风力增大而增大，需结合电路规律和电阻变化分析：风力增大时，金属杆接入电路的电阻$R_x$减小，电路总电阻减小，电源电压不变，根据欧姆定律，电路电流增大。若电压表测定值电阻$R$两端电压，由$U=IR$可知，电流增大时$R$两端电压增大，符合要求，故电压表应并联在$R$两端。
（2）无风时，$F=0$，从图(b)读取$R_x$，结合串联电路电阻规律和欧姆定律计算电路电流，进而求出$R$两端电压即电压表示数。
（3）电压表量程为0~3V，其最大示数为3V，据此算出电路最大电流，求出对应$R_x$，再结合图(b)的$R_x-F$关系找到最大风力。
【解析】
（1）风力增大时$R_x$减小，电路电流增大，定值电阻$R$的电压随电流增大而增大，故电压表并联在定值电阻$R$两端（图略）。
（2）无风时，$F=0$，由图(b)得$R_x=3.5\ \Omega$，电路总电阻$R_{总}=R+R_x=1.0\ \Omega+3.5\ \Omega=4.5\ \Omega$，电路电流$I=\frac{U_{总}}{R_{总}}=\frac{4.5\ V}{4.5\ \Omega}=1\ A$，电压表的示数（$R$两端电压）$U_R=IR=1\ A×1.0\ \Omega=1\ V$。
（3）电压表量程为0~3V，故$R$两端最大电压$U_{Rmax}=3\ V$，此时电路最大电流$I_{max}=\frac{U_{Rmax}}{R}=\frac{3\ V}{1.0\ \Omega}=3\ A$，电路总电阻$R_{总}'=\frac{U_{总}}{I_{max}}=\frac{4.5\ V}{3\ A}=1.5\ \Omega$，金属杆接入的电阻$R_x'=R_{总}'-R=1.5\ \Omega-1.0\ \Omega=0.5\ \Omega$，由图(b)可知，$R_x'=0.5\ \Omega$时对应的风力$F=720\ N$，即最大风力为720N。
【答案】
（1）电压表并联在定值电阻$R$两端；（2）$1\ V$；（3）$720\ N$
【知识点】
欧姆定律应用、串联电路特点、电阻与力的关系
【点评】
本题结合力学与电学知识，考查欧姆定律在实际装置中的应用，关键是理解风力变化对电阻的影响，以及电压表的正确连接，需灵活运用串联电路规律和欧姆定律，难度适中。
【难度系数】
0.5
要使电压表示数随风力增大而增大，需结合电路规律和电阻变化分析：风力增大时，金属杆接入电路的电阻$R_x$减小，电路总电阻减小，电源电压不变，根据欧姆定律，电路电流增大。若电压表测定值电阻$R$两端电压，由$U=IR$可知，电流增大时$R$两端电压增大，符合要求，故电压表应并联在$R$两端。
（2）无风时，$F=0$，从图(b)读取$R_x$，结合串联电路电阻规律和欧姆定律计算电路电流，进而求出$R$两端电压即电压表示数。
（3）电压表量程为0~3V，其最大示数为3V，据此算出电路最大电流，求出对应$R_x$，再结合图(b)的$R_x-F$关系找到最大风力。
【解析】
（1）风力增大时$R_x$减小，电路电流增大，定值电阻$R$的电压随电流增大而增大，故电压表并联在定值电阻$R$两端（图略）。
（2）无风时，$F=0$，由图(b)得$R_x=3.5\ \Omega$，电路总电阻$R_{总}=R+R_x=1.0\ \Omega+3.5\ \Omega=4.5\ \Omega$，电路电流$I=\frac{U_{总}}{R_{总}}=\frac{4.5\ V}{4.5\ \Omega}=1\ A$，电压表的示数（$R$两端电压）$U_R=IR=1\ A×1.0\ \Omega=1\ V$。
（3）电压表量程为0~3V，故$R$两端最大电压$U_{Rmax}=3\ V$，此时电路最大电流$I_{max}=\frac{U_{Rmax}}{R}=\frac{3\ V}{1.0\ \Omega}=3\ A$，电路总电阻$R_{总}'=\frac{U_{总}}{I_{max}}=\frac{4.5\ V}{3\ A}=1.5\ \Omega$，金属杆接入的电阻$R_x'=R_{总}'-R=1.5\ \Omega-1.0\ \Omega=0.5\ \Omega$，由图(b)可知，$R_x'=0.5\ \Omega$时对应的风力$F=720\ N$，即最大风力为720N。
【答案】
（1）电压表并联在定值电阻$R$两端；（2）$1\ V$；（3）$720\ N$
【知识点】
欧姆定律应用、串联电路特点、电阻与力的关系
【点评】
本题结合力学与电学知识，考查欧姆定律在实际装置中的应用，关键是理解风力变化对电阻的影响，以及电压表的正确连接，需灵活运用串联电路规律和欧姆定律，难度适中。
【难度系数】
0.5
