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13. 跨学科实践 日常生活「2026江苏南京六合月考，★★☆」(6分)小明用一个电源、两个单刀双掷开关、一个LED灯和若干导线，设计一个楼梯灯电路，使无论是楼上还是楼下都可以任意开灯、关灯，请你根据小明设计的意图，用笔画线代替导线完成如图所示的电路。
答案
13.解析 根据题意可知,无论是楼上还是楼下都可以任意开灯、关灯,则既可以在楼下开灯到楼上关灯,又可以在楼上开灯到楼下关灯,这说明楼上开关和楼下开关是串联的,然后与LED灯串联接入电路中。
解析
【分析】
要实现楼上、楼下都能任意控制LED灯的亮灭，需利用单刀双掷开关的特性：每个开关有两个静触点，动触点可切换连接其中一个。两地控制电路的关键是让两个开关的静触点交叉连接，使得无论哪个开关动作，都能改变电路的通断状态。解题时，先将电源、LED灯串联，再按交叉方式连接两个单刀双掷开关，确保任意开关切换都能改变电路通断，从而满足两地控制的需求。
【解析】
1. 电源的一端与LED灯的左端相连；
2. LED灯的右端连接楼上开关的上方触点；
3. 楼上开关的下方触点连接楼下开关的上方触点；
4. 楼下开关的下方触点连接电源的另一端；
这样连接后，当楼下开关或楼上开关切换触点时，电路的通断状态会改变，实现楼上、楼下任意开灯、关灯的功能。
【答案】
【知识点】
电路连接、单刀双掷开关、电路设计
【点评】
本题结合生活实际，考查跨学科的电路设计能力，将物理电学知识应用于日常场景，体现了物理的实用性，难度适中。
【难度系数】
0.5
要实现楼上、楼下都能任意控制LED灯的亮灭，需利用单刀双掷开关的特性：每个开关有两个静触点，动触点可切换连接其中一个。两地控制电路的关键是让两个开关的静触点交叉连接，使得无论哪个开关动作，都能改变电路的通断状态。解题时，先将电源、LED灯串联，再按交叉方式连接两个单刀双掷开关，确保任意开关切换都能改变电路通断，从而满足两地控制的需求。
【解析】
1. 电源的一端与LED灯的左端相连；
2. LED灯的右端连接楼上开关的上方触点；
3. 楼上开关的下方触点连接楼下开关的上方触点；
4. 楼下开关的下方触点连接电源的另一端；
这样连接后，当楼下开关或楼上开关切换触点时，电路的通断状态会改变，实现楼上、楼下任意开灯、关灯的功能。
【答案】
【知识点】
电路连接、单刀双掷开关、电路设计
【点评】
本题结合生活实际，考查跨学科的电路设计能力，将物理电学知识应用于日常场景，体现了物理的实用性，难度适中。
【难度系数】
0.5
四、实验探究题(每空3分,共15分)
14. 「2026广东深圳期中, ★★☆」在探究串联电路的电压特点的实验中,小明和小田一起设计了如图甲所示的实验电路图。
(1)为了使探究得出的结论具有普遍意义,$L_1$、$L_2$应该选择规格
(2)小明把电压表接在A、B之间,闭合开关,电压表示数如图乙所示。为了使实验结果更准确,接下来小明应该断开开关,
(3)正确连接电路后,闭合开关,测量小灯泡$L_1$两端的电压时,两只小灯泡突然熄灭,电压表示数变为0,若故障是由某只小灯泡短路或断路引起的,则发生故障的灯泡及故障类型是
(4)排除故障后,他们继续进行实验,得到的三组数据如表所示:
小田觉得实验数据中有一组不合理,小明却认为三组数据都是合理的。你认为
(5)为了优化实验过程,小田设计了如图丙所示的电路。他的思路是只闭合开关S和$S_1$,电压表测$L_1$两端的电压；只闭合开关S和$S_2$,电压表就可以测$L_2$两端的电压。你是否赞同该设计方案?并说出你的理由:
14. 「2026广东深圳期中, ★★☆」在探究串联电路的电压特点的实验中,小明和小田一起设计了如图甲所示的实验电路图。
(1)为了使探究得出的结论具有普遍意义,$L_1$、$L_2$应该选择规格
不同
（选填“相同”或“不同”）的小灯泡。(2)小明把电压表接在A、B之间,闭合开关,电压表示数如图乙所示。为了使实验结果更准确,接下来小明应该断开开关,
将电压表的量程更换为0~3 V
。(3)正确连接电路后,闭合开关,测量小灯泡$L_1$两端的电压时,两只小灯泡突然熄灭,电压表示数变为0,若故障是由某只小灯泡短路或断路引起的,则发生故障的灯泡及故障类型是
L₂断路
。(4)排除故障后,他们继续进行实验,得到的三组数据如表所示:
小田觉得实验数据中有一组不合理,小明却认为三组数据都是合理的。你认为
小明
（选填“小田”或“小明”）的观点是正确的。(5)为了优化实验过程,小田设计了如图丙所示的电路。他的思路是只闭合开关S和$S_1$,电压表测$L_1$两端的电压；只闭合开关S和$S_2$,电压表就可以测$L_2$两端的电压。你是否赞同该设计方案?并说出你的理由:
不赞同该设计方案;理由:只闭合开关S和S₁,电压表测L₁两端的电压,若此时电压表连接正确,只闭合开关S和S₂时,电压表的正负接线柱就接反了,无法测得L₂两端的电压;反之亦然
。答案
14.答案 (1)不同 (2)将电压表的量程更换为0~3 V (3)L₂断路 (4)小明 (5)见解析
解析 (1)为了使探究得出的结论具有普遍意义,L₁、L₂应该选择规格不同的小灯泡并进行多次实验。(2)由图乙知,电压表的量程是0~15 V,示数为2 V,小于电压表小量程的最大值3 V,为了使测量结果更准确,接下来小明应该断开开关,将电压表的量程更换为0~3 V。(3)由图可知,L₁、L₂串联接入电路,把电压表接在A、B之间,电压表测小灯泡L₁两端的电压,闭合开关S后,两只小灯泡突然熄灭,若故障是由某只小灯泡短路或断路引起的,说明某只小灯泡发生断路,由于电压表示数变为0,说明故障为与电压表并联部分以外的电路断路,即L₂发生断路。(4)实验中,误差是不可避免的,由表可知,总体上串联总电压等于L₁两端电压和L₂两端电压之和,三组数据均合理,所以小明的观点是正确的。(5)不赞同该设计方案;理由:只闭合开关S和S₁,电压表测L₁两端的电压,若此时电压表连接正确,只闭合开关S和S₂时,电压表的正负接线柱就接反了,无法测得L₂两端的电压;反之亦然。
解析 (1)为了使探究得出的结论具有普遍意义,L₁、L₂应该选择规格不同的小灯泡并进行多次实验。(2)由图乙知,电压表的量程是0~15 V,示数为2 V,小于电压表小量程的最大值3 V,为了使测量结果更准确,接下来小明应该断开开关,将电压表的量程更换为0~3 V。(3)由图可知,L₁、L₂串联接入电路,把电压表接在A、B之间,电压表测小灯泡L₁两端的电压,闭合开关S后,两只小灯泡突然熄灭,若故障是由某只小灯泡短路或断路引起的,说明某只小灯泡发生断路,由于电压表示数变为0,说明故障为与电压表并联部分以外的电路断路,即L₂发生断路。(4)实验中,误差是不可避免的,由表可知,总体上串联总电压等于L₁两端电压和L₂两端电压之和,三组数据均合理,所以小明的观点是正确的。(5)不赞同该设计方案;理由:只闭合开关S和S₁,电压表测L₁两端的电压,若此时电压表连接正确,只闭合开关S和S₂时,电压表的正负接线柱就接反了,无法测得L₂两端的电压;反之亦然。
解析
【分析】
本题围绕“探究串联电路的电压特点”的实验展开，需结合实验目的、电压表使用规则、串联电路故障规律、实验数据合理性判断等知识点逐一分析：
1. 探究规律时，为避免偶然性使结论具有普遍性，需选择不同规格的器材；
2. 电压表量程选择需遵循“小量程更准确”原则，当示数小于小量程最大值时换用小量程；
3. 串联电路中两灯均熄灭说明是断路故障，结合电压表示数可判断断路位置；
4. 实验数据存在误差，只要符合“总电压等于各部分电压之和”的趋势即为合理；
5. 电压表使用需保证“正进负出”，切换测量对象时易出现接线柱接反问题。
【解析】
(1) 探究串联电路电压特点，若选用相同规格的灯泡，实验结果具有特殊性，无法得出普遍规律，因此应选择规格不同的小灯泡。
(2) 由图乙可知，电压表当前使用0~15V量程，示数为2V，小于0~3V量程的最大值，为使测量结果更准确，需断开开关，将电压表的量程更换为0~3V。
(3) 两灯突然熄灭说明电路发生断路；电压表测L₁两端电压时示数为0，说明电压表两端无法与电源连通，故障为L₂断路（若L₁断路，电压表会串联在电路中，示数接近电源电压，与题意不符）。
(4) 实验中误差不可避免，三组数据的总电压均接近L₁与L₂两端电压之和，因此三组数据均合理，小明的观点正确。
(5) 该设计方案不合理：只闭合S和S₁时，电压表正负接线柱连接正确；只闭合S和S₂时，电压表的正负接线柱接反，无法正确测量L₂两端的电压。
【答案】
(1)不同 (2)将电压表的量程更换为0~3 V (3)L₂断路 (4)小明 (5)不赞同该设计方案；理由：只闭合开关S和S₁时，电压表正负接线柱连接正确，只闭合开关S和S₂时，电压表的正负接线柱接反了，无法正确测量L₂两端的电压
【知识点】
串联电路电压特点、电压表的使用、电路故障分析
【点评】
本题是串联电路电压特点的实验探究题，综合考察实验器材选择、电压表操作、故障分析、数据处理等核心知识点，注重对实验原理和过程的理解，是电学实验的典型题型。
【难度系数】
0.5
本题围绕“探究串联电路的电压特点”的实验展开，需结合实验目的、电压表使用规则、串联电路故障规律、实验数据合理性判断等知识点逐一分析：
1. 探究规律时，为避免偶然性使结论具有普遍性，需选择不同规格的器材；
2. 电压表量程选择需遵循“小量程更准确”原则，当示数小于小量程最大值时换用小量程；
3. 串联电路中两灯均熄灭说明是断路故障，结合电压表示数可判断断路位置；
4. 实验数据存在误差，只要符合“总电压等于各部分电压之和”的趋势即为合理；
5. 电压表使用需保证“正进负出”，切换测量对象时易出现接线柱接反问题。
【解析】
(1) 探究串联电路电压特点，若选用相同规格的灯泡，实验结果具有特殊性，无法得出普遍规律，因此应选择规格不同的小灯泡。
(2) 由图乙可知，电压表当前使用0~15V量程，示数为2V，小于0~3V量程的最大值，为使测量结果更准确，需断开开关，将电压表的量程更换为0~3V。
(3) 两灯突然熄灭说明电路发生断路；电压表测L₁两端电压时示数为0，说明电压表两端无法与电源连通，故障为L₂断路（若L₁断路，电压表会串联在电路中，示数接近电源电压，与题意不符）。
(4) 实验中误差不可避免，三组数据的总电压均接近L₁与L₂两端电压之和，因此三组数据均合理，小明的观点正确。
(5) 该设计方案不合理：只闭合S和S₁时，电压表正负接线柱连接正确；只闭合S和S₂时，电压表的正负接线柱接反，无法正确测量L₂两端的电压。
【答案】
(1)不同 (2)将电压表的量程更换为0~3 V (3)L₂断路 (4)小明 (5)不赞同该设计方案；理由：只闭合开关S和S₁时，电压表正负接线柱连接正确，只闭合开关S和S₂时，电压表的正负接线柱接反了，无法正确测量L₂两端的电压
【知识点】
串联电路电压特点、电压表的使用、电路故障分析
【点评】
本题是串联电路电压特点的实验探究题，综合考察实验器材选择、电压表操作、故障分析、数据处理等核心知识点，注重对实验原理和过程的理解，是电学实验的典型题型。
【难度系数】
0.5
