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14. 如图甲所示,有一个封闭的黑箱子,其内部有与箱盖上的电铃和灯泡连接的电路,箱盖上有三个接线柱 A、B、C. 用导线连接 A、B,铃响,灯亮;用导线连接 A、C,铃响,灯不亮;用导线连接 B、C,铃不响,灯不亮. 试在图乙虚线框中画出此装置的电路图.
答案
14. 如图所示
解析:用导线连接 A、B,铃响,灯亮,说明灯泡、电铃、电源和 A、B之间电路构成通路;用导线连接 A、C,铃响,灯不亮,说明电铃、电源和 A、C之间电路构成通路;用导线连接 B、C,铃不响,灯不亮,说明 B、C 之间没有电源,电路如答图所示.
解析
【分析】
我们可以按照现象逐步反向推导黑箱内部的电路：首先明确所有用电器工作的前提是形成包含电源的闭合通路。第一步先看连接A、C的现象：此时只有电铃响、灯不亮，说明这个通路里只有电源和电铃，没有灯泡；第二步看连接A、B的现象：此时铃和灯都工作，说明这个通路里同时包含电源、电铃、灯泡；对比前两个现象可以发现，A是两个通路的公共接线柱，说明电源的其中一个极必然直接接在A上，电铃是两个通路的公共元件，在干路上；第三步看连接B、C的现象：两个用电器都不工作，说明B、C之间外接导线也无法形成带电源的闭合回路，因此灯泡只能串联在电铃和B之间，C直接接在电铃的另一端，这样所有现象都能完全匹配。
【解析】
1. 梳理三组接线柱短接的对应电路特征：
短接A、B：铃响、灯亮，说明该闭合回路中同时包含电源、电铃、灯泡三个元件；
短接A、C：铃响、灯不亮，说明该闭合回路中仅包含电源、电铃，灯泡未接入该回路；
短接B、C：铃不响、灯不亮，说明B、C外接导线后，无法形成包含电源的有效闭合回路。
2. 排布内部元件：将电源的一极直接连接接线柱A，电源另一极连接电铃的一端；电铃的另一端分两路：一路直接连接接线柱C，另一路串联灯泡后连接接线柱B，即可完全满足所有实验现象。
【答案】
【知识点】
黑箱电路分析，串并联电路，通路判断
【点评】
本题是典型的暗盒电路推理题，核心是通过外部接线的不同工作状态，反向推导内部元件的连接逻辑，解题关键是找到不同通路的公共元件，先锁定电源和公共用电器的位置，再排布剩余元件，能够有效锻炼学生的逻辑推理能力和电路分析能力。
【难度系数】
0.4
我们可以按照现象逐步反向推导黑箱内部的电路：首先明确所有用电器工作的前提是形成包含电源的闭合通路。第一步先看连接A、C的现象：此时只有电铃响、灯不亮，说明这个通路里只有电源和电铃，没有灯泡；第二步看连接A、B的现象：此时铃和灯都工作，说明这个通路里同时包含电源、电铃、灯泡；对比前两个现象可以发现，A是两个通路的公共接线柱，说明电源的其中一个极必然直接接在A上，电铃是两个通路的公共元件，在干路上；第三步看连接B、C的现象：两个用电器都不工作，说明B、C之间外接导线也无法形成带电源的闭合回路，因此灯泡只能串联在电铃和B之间，C直接接在电铃的另一端，这样所有现象都能完全匹配。
【解析】
1. 梳理三组接线柱短接的对应电路特征：
短接A、B：铃响、灯亮，说明该闭合回路中同时包含电源、电铃、灯泡三个元件；
短接A、C：铃响、灯不亮，说明该闭合回路中仅包含电源、电铃，灯泡未接入该回路；
短接B、C：铃不响、灯不亮，说明B、C外接导线后，无法形成包含电源的有效闭合回路。
2. 排布内部元件：将电源的一极直接连接接线柱A，电源另一极连接电铃的一端；电铃的另一端分两路：一路直接连接接线柱C，另一路串联灯泡后连接接线柱B，即可完全满足所有实验现象。
【答案】
【知识点】
黑箱电路分析，串并联电路，通路判断
【点评】
本题是典型的暗盒电路推理题，核心是通过外部接线的不同工作状态，反向推导内部元件的连接逻辑，解题关键是找到不同通路的公共元件，先锁定电源和公共用电器的位置，再排布剩余元件，能够有效锻炼学生的逻辑推理能力和电路分析能力。
【难度系数】
0.4
15. 如图所示是楼梯照明灯的模拟电路,要求是在楼梯的上、下两层都能对灯进行控制.请在图中补画导线使之符合这一要求.
答案
15. 如图所示
解析:要想在楼梯的上、下两层都能控制同一个灯且互不影响,则两个开关应并联后与灯泡串联,电路如答图所示.
解析
【分析】
我们首先明确题目要求：实现楼上、楼下两个位置都能独立控制同一盏照明灯的通断，任意操作其中一个开关都可以改变灯当前的工作状态。首先识别元件：图中的楼上开关、楼下开关都是单刀双掷开关，各有三个接线柱，中间的是可随开关扳动切换的动触头，两侧是固定的静触头，另外还有灯泡和串联的干电池电源。接下来规划连接思路：第一步先将电源的一极与灯泡的一个接线柱相连，灯泡的另一接线柱接其中一个开关的中间动触头；第二步将两个开关的两侧静触头分别用导线对应互连；第三步将剩下那个开关的中间动触头连接到电源的另一极，这样就能满足两地独立控灯的要求，同时不会出现电源短路的问题。
【解析】
连接步骤如下：
1. 先将两节干电池组成的电源的其中一个电极，与灯泡的对应接线柱相连。
2. 灯泡的剩余接线柱连接到楼上开关的中间动触头接线柱。
3. 用两根导线，分别将楼上开关的左右两个侧边静接线柱，和楼下开关的左右两个侧边静接线柱一一对应连接。
4. 最后将楼下开关的中间动触头接线柱，连接到电源的剩余电极，完成电路连接。此时在楼上或楼下扳动任意一个开关，都可以切换电路的通断，实现两地独立控制灯的效果。
【答案】
【知识点】
单刀双掷开关应用；双控电路设计
【点评】
本题是生活中楼梯照明灯两地控制的实际应用类题目，核心考察对单刀双掷开关功能的理解，连接完成后可以自行验证：分别操作两个开关，都能实现灯从亮到灭、从灭到亮的切换，要注意避免出现电源短路、仅能单地控制的常见错误。
【难度系数】
0.5
我们首先明确题目要求：实现楼上、楼下两个位置都能独立控制同一盏照明灯的通断，任意操作其中一个开关都可以改变灯当前的工作状态。首先识别元件：图中的楼上开关、楼下开关都是单刀双掷开关，各有三个接线柱，中间的是可随开关扳动切换的动触头，两侧是固定的静触头，另外还有灯泡和串联的干电池电源。接下来规划连接思路：第一步先将电源的一极与灯泡的一个接线柱相连，灯泡的另一接线柱接其中一个开关的中间动触头；第二步将两个开关的两侧静触头分别用导线对应互连；第三步将剩下那个开关的中间动触头连接到电源的另一极，这样就能满足两地独立控灯的要求，同时不会出现电源短路的问题。
【解析】
连接步骤如下：
1. 先将两节干电池组成的电源的其中一个电极，与灯泡的对应接线柱相连。
2. 灯泡的剩余接线柱连接到楼上开关的中间动触头接线柱。
3. 用两根导线，分别将楼上开关的左右两个侧边静接线柱，和楼下开关的左右两个侧边静接线柱一一对应连接。
4. 最后将楼下开关的中间动触头接线柱，连接到电源的剩余电极，完成电路连接。此时在楼上或楼下扳动任意一个开关，都可以切换电路的通断，实现两地独立控制灯的效果。
【答案】
【知识点】
单刀双掷开关应用；双控电路设计
【点评】
本题是生活中楼梯照明灯两地控制的实际应用类题目，核心考察对单刀双掷开关功能的理解，连接完成后可以自行验证：分别操作两个开关，都能实现灯从亮到灭、从灭到亮的切换，要注意避免出现电源短路、仅能单地控制的常见错误。
【难度系数】
0.5
16. 某专利中提出,汽车可在驾驶员双手脱离方向盘时发出警报. 方向盘包裹气囊并通过导气管连接压力开关$\mathrm{S}_{1}$,压力开关$\mathrm{S}_{2}$置于坐垫内,压力开关受到压力时闭合,不受压力时断开.驾驶员坐在座椅上,当手握方向盘正常驾驶时,灯亮,电铃不响;当双手脱离方向盘时,灯亮,电铃响.请在图中以笔画线代替导线完成电路连接.
答案
16. 如图所示
解析:由题意可知,当两个压力开关均闭合时,灯亮,电铃不响;当只闭合开关 $\mathrm{S}_{2}$ 时,灯亮,电铃响,说明开关 $\mathrm{S}_{1}$ 闭合时,电铃被短路了,当开关 $\mathrm{S}_{1}$ 断开时,电铃才被接入电路,所以开关 $\mathrm{S}_{2}$、电铃、电灯串联,开关 $\mathrm{S}_{1}$ 并联在电铃的两端,电路如答图所示.
解析
【分析】
我们可以分步梳理解题思路：1. 先提取题干的所有工作条件：驾驶员落座时S₂闭合、手握方向盘时S₁闭合，此时要求灯亮、电铃不响；驾驶员落座但双手脱离方向盘时S₂闭合、S₁断开，此时要求灯亮、电铃响。2. 观察两种工况的共同点：灯始终亮，说明灯泡不受S₁通断的影响，始终处于通路中。3. 观察两种工况的差异：S₁闭合时电铃不工作，S₁断开时电铃工作，说明S₁闭合时电铃被短路，因此S₁需要和电铃并联，电流优先走闭合的S₁，绕过电铃实现铃不响的效果。4. 最后S₂是坐垫的压力开关，只有有人落座才闭合，作为总开关串联在干路，控制整个电路的通断，把各元件按这个逻辑连接即可。
【解析】
根据题意推导电路连接逻辑：
1. 当S₁、S₂都闭合时，灯亮电铃不响，说明S₁闭合后电铃被短路，因此将S₁并联在电铃的两端。
2. 两种工作状态下灯泡都发光，说明灯泡始终接入电路，将灯泡设置在干路中。
3. 压力开关S₂只有驾驶员落座才闭合，作为总开关串联在干路，保证无人落座时整个电路不工作。
最终电路结构为：电源依次连接S₂、灯泡，之后接入S₁与电铃的并联支路，回到电源负极，即可满足所有功能要求。
【答案】
【知识点】
串并联电路设计，局部短路应用
【点评】
本题是结合汽车安全警报场景的实用电路设计题，核心考察局部短路的实际应用，很多同学容易惯性思维把S₁和电铃串联，忽略S₁闭合时电铃需要完全不工作的要求，解题时要先对比不同工况下用电器的工作状态差异，反推元件的连接关系。
【难度系数】
0.4
我们可以分步梳理解题思路：1. 先提取题干的所有工作条件：驾驶员落座时S₂闭合、手握方向盘时S₁闭合，此时要求灯亮、电铃不响；驾驶员落座但双手脱离方向盘时S₂闭合、S₁断开，此时要求灯亮、电铃响。2. 观察两种工况的共同点：灯始终亮，说明灯泡不受S₁通断的影响，始终处于通路中。3. 观察两种工况的差异：S₁闭合时电铃不工作，S₁断开时电铃工作，说明S₁闭合时电铃被短路，因此S₁需要和电铃并联，电流优先走闭合的S₁，绕过电铃实现铃不响的效果。4. 最后S₂是坐垫的压力开关，只有有人落座才闭合，作为总开关串联在干路，控制整个电路的通断，把各元件按这个逻辑连接即可。
【解析】
根据题意推导电路连接逻辑：
1. 当S₁、S₂都闭合时，灯亮电铃不响，说明S₁闭合后电铃被短路，因此将S₁并联在电铃的两端。
2. 两种工作状态下灯泡都发光，说明灯泡始终接入电路，将灯泡设置在干路中。
3. 压力开关S₂只有驾驶员落座才闭合，作为总开关串联在干路，保证无人落座时整个电路不工作。
最终电路结构为：电源依次连接S₂、灯泡，之后接入S₁与电铃的并联支路，回到电源负极，即可满足所有功能要求。
【答案】
【知识点】
串并联电路设计，局部短路应用
【点评】
本题是结合汽车安全警报场景的实用电路设计题，核心考察局部短路的实际应用，很多同学容易惯性思维把S₁和电铃串联，忽略S₁闭合时电铃需要完全不工作的要求，解题时要先对比不同工况下用电器的工作状态差异，反推元件的连接关系。
【难度系数】
0.4
17. 在如图所示的方框中,有两节干电池、一盏红灯、一盏绿灯和一个电铃,A、B、C、D 为四个接线柱,按下列要求画出方框内的电路图.
(1)用导线连接 A 和 B 时,铃响、红灯亮;
(2)用导线连接 A 和 C 时,铃响、绿灯亮;
(3)用导线连接 A 和 D 时,铃响、灯不亮;
(4)用导线分别连接 B 和 C、B 和 D、C 和 D 时,铃不响、灯不亮.
(1)用导线连接 A 和 B 时,铃响、红灯亮;
(2)用导线连接 A 和 C 时,铃响、绿灯亮;
(3)用导线连接 A 和 D 时,铃响、灯不亮;
(4)用导线分别连接 B 和 C、B 和 D、C 和 D 时,铃不响、灯不亮.
答案
17. 如图所示
解析:(1)用导线连接 A、B 时,铃响、红灯亮,说明 A、B 间有电源、电铃和红灯;(2)用导线连接 A、C 时,铃响、绿灯亮,说明 A、C 间有电源、电铃和绿灯;(3)用导线连接 A、D 时,铃响、灯不亮,说明 A、D 间有电源和电铃;(4)用导线分别连接 B 和 C、B 和 D、C 和 D 时,铃不响、灯不亮,说明 B 和 C、B 和 D、C 和 D 间无电源;综上可知,电路如答图所示.
解析
【分析】
我们可以通过分步推导的思路来设计内部电路：首先先找所有场景的公共特征，题目里连接A和B、A和C、A和D时电铃都响，说明电铃是三个回路都必须经过的公共元件，一定在干路；接着对比不同回路的独有现象：接AB时只有红灯亮，接AC时只有绿灯亮，说明红灯是AB回路独有的元件，绿灯是AC回路独有的元件，接AD时灯不亮说明AD回路没有接入灯泡；最后根据接B、C、D任意两个接线柱都没有任何工作现象，说明电源不可能分布在B、C、D的两两之间，电源必须和电铃串联作为公共部分，以A为公共接入端，另一端分别引出三条支路分别对应B、C、D三个接线柱，就能完全匹配所有给定条件。
【解析】
步骤1：提取公共规律，由条件(1)(2)(3)可知，只要接线柱A和其余任意一个接线柱连通，电铃都会工作，说明电铃是所有回路的公共元件，处于干路位置。
步骤2：拆分独有元件，对比三个连通A的场景：
连通A、B时仅红灯亮，说明红灯串联在B所在的支路上；
连通A、C时仅绿灯亮，说明绿灯串联在C所在的支路上；
连通A、D时灯不亮，说明D所在的支路没有接入灯泡类的用电器。
步骤3：验证剩余条件，根据条件(4)，任意连通B、C、D中的两个接线柱都没有元件工作，说明电源不能出现在B、C、D任意两个接线柱之间，因此将两节干电池串联后和电铃串联，作为公共部分，一端连接接线柱A，另一端分别引出三条独立支路：
① 第一条支路串联红灯，末端连接接线柱B；
② 第二条支路串联绿灯，末端连接接线柱C；
③ 第三条支路直接用导线连通，末端连接接线柱D。
该结构可以完全满足题目给出的所有要求。
【答案】
【知识点】
电路设计，串联电路，电路状态判断
【点评】
本题属于黑盒电路推导题，需要通过外部接线的不同现象反向推导内部元件排布，解题核心是先定位公共元件再拆分各支路的独有元件，最后通过剩余条件验证排布的合理性，能够很好地锻炼逻辑推导能力和对电路通路规律的理解。
【难度系数】
0.4
我们可以通过分步推导的思路来设计内部电路：首先先找所有场景的公共特征，题目里连接A和B、A和C、A和D时电铃都响，说明电铃是三个回路都必须经过的公共元件，一定在干路；接着对比不同回路的独有现象：接AB时只有红灯亮，接AC时只有绿灯亮，说明红灯是AB回路独有的元件，绿灯是AC回路独有的元件，接AD时灯不亮说明AD回路没有接入灯泡；最后根据接B、C、D任意两个接线柱都没有任何工作现象，说明电源不可能分布在B、C、D的两两之间，电源必须和电铃串联作为公共部分，以A为公共接入端，另一端分别引出三条支路分别对应B、C、D三个接线柱，就能完全匹配所有给定条件。
【解析】
步骤1：提取公共规律，由条件(1)(2)(3)可知，只要接线柱A和其余任意一个接线柱连通，电铃都会工作，说明电铃是所有回路的公共元件，处于干路位置。
步骤2：拆分独有元件，对比三个连通A的场景：
连通A、B时仅红灯亮，说明红灯串联在B所在的支路上；
连通A、C时仅绿灯亮，说明绿灯串联在C所在的支路上；
连通A、D时灯不亮，说明D所在的支路没有接入灯泡类的用电器。
步骤3：验证剩余条件，根据条件(4)，任意连通B、C、D中的两个接线柱都没有元件工作，说明电源不能出现在B、C、D任意两个接线柱之间，因此将两节干电池串联后和电铃串联，作为公共部分，一端连接接线柱A，另一端分别引出三条独立支路：
① 第一条支路串联红灯，末端连接接线柱B；
② 第二条支路串联绿灯，末端连接接线柱C；
③ 第三条支路直接用导线连通，末端连接接线柱D。
该结构可以完全满足题目给出的所有要求。
【答案】
【知识点】
电路设计，串联电路，电路状态判断
【点评】
本题属于黑盒电路推导题，需要通过外部接线的不同现象反向推导内部元件排布，解题核心是先定位公共元件再拆分各支路的独有元件，最后通过剩余条件验证排布的合理性，能够很好地锻炼逻辑推导能力和对电路通路规律的理解。
【难度系数】
0.4
