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28. 如图所示电路，闭合开关后，整个电路正常工作。其中一盏灯突然熄灭，两只电表示数均变大，则该电路可能发生的故障为 （
A.$\mathrm{L}_1$ 短路
B.$\mathrm{L}_2$ 短路
C.$\mathrm{L}_1$ 开路
D.$\mathrm{L}_2$ 开路
A
）A.$\mathrm{L}_1$ 短路
B.$\mathrm{L}_2$ 短路
C.$\mathrm{L}_1$ 开路
D.$\mathrm{L}_2$ 开路
答案
28. A
解析
【分析】
首先明确电路结构：L₁与L₂串联，电流表A测量串联电路的电流，电压表V测量L₂两端的电压。题目要求故障现象为“一盏灯熄灭，两只电表示数均变大”，需结合串联电路特点、欧姆定律逐一分析各选项故障对应的电表示数变化和灯的工作状态，判断是否符合要求。
【解析】
1. 确定电路连接：由图可知，L₁与L₂串联，电流表测电路电流，电压表测L₂两端的电压。
2. 分析各选项：
选项A：若L₁短路，电路变为只有L₂的简单电路，总电阻减小，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，电源电压U不变，总电阻变小，电路电流变大，电流表示数变大；原来电压表测L₂的电压，示数为$U_2=IR_2=\frac{UR_2}{R_1+R_2}$，L₁短路后，电压表测L₂的电压等于电源电压U，电压表示数变大；此时L₁短路，L₁熄灭，L₂发光，符合“一盏灯熄灭，两只电表示数均变大”的故障现象，该选项正确。
选项B：若L₂短路，电路变为只有L₁的简单电路，电流变大，电流表示数变大；但电压表测短路的L₂，电压表示数变为0，变小，不符合要求，错误。
选项C：若L₁开路，整个电路断开，电流表示数变为0，变小；电压表无法接到电源两端，示数变为0，变小，不符合要求，错误。
选项D：若L₂开路，整个电路断开，电流表示数变为0，变小；电压表无法接到电源两端，示数变为0，变小，不符合要求，错误。
【答案】
A
【知识点】
串联电路故障分析、欧姆定律应用
【点评】
本题考查串联电路故障分析，需明确电表测量对象，结合欧姆定律分析故障后的电阻、电流、电压变化，是电路故障类典型题目，需掌握短路、开路对电路的影响规律。
【难度系数】
0.5
首先明确电路结构：L₁与L₂串联，电流表A测量串联电路的电流，电压表V测量L₂两端的电压。题目要求故障现象为“一盏灯熄灭，两只电表示数均变大”，需结合串联电路特点、欧姆定律逐一分析各选项故障对应的电表示数变化和灯的工作状态，判断是否符合要求。
【解析】
1. 确定电路连接：由图可知，L₁与L₂串联，电流表测电路电流，电压表测L₂两端的电压。
2. 分析各选项：
选项A：若L₁短路，电路变为只有L₂的简单电路，总电阻减小，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，电源电压U不变，总电阻变小，电路电流变大，电流表示数变大；原来电压表测L₂的电压，示数为$U_2=IR_2=\frac{UR_2}{R_1+R_2}$，L₁短路后，电压表测L₂的电压等于电源电压U，电压表示数变大；此时L₁短路，L₁熄灭，L₂发光，符合“一盏灯熄灭，两只电表示数均变大”的故障现象，该选项正确。
选项B：若L₂短路，电路变为只有L₁的简单电路，电流变大，电流表示数变大；但电压表测短路的L₂，电压表示数变为0，变小，不符合要求，错误。
选项C：若L₁开路，整个电路断开，电流表示数变为0，变小；电压表无法接到电源两端，示数变为0，变小，不符合要求，错误。
选项D：若L₂开路，整个电路断开，电流表示数变为0，变小；电压表无法接到电源两端，示数变为0，变小，不符合要求，错误。
【答案】
A
【知识点】
串联电路故障分析、欧姆定律应用
【点评】
本题考查串联电路故障分析，需明确电表测量对象，结合欧姆定律分析故障后的电阻、电流、电压变化，是电路故障类典型题目，需掌握短路、开路对电路的影响规律。
【难度系数】
0.5
29. 如图所示是一个黑盒子，a、b是面板上的两个窗口，a内是红灯，b内是黄灯，有三节干电池串联供电，只闭合$\mathrm{S}_{1}$时，红灯、黄灯都亮；只闭合$\mathrm{S}_{2}$时，两灯都不亮；$\mathrm{S}_{1}$、$\mathrm{S}_{2}$都闭合时，只有黄灯亮。请在虚线框内画出盒子内的电路图。
答案
29.
解析
【分析】
要设计符合要求的电路，需根据开关控制灯泡亮灭的条件逐步推导：
1. 只闭合$\mathrm{S}_{1}$时两灯都亮，说明$\mathrm{S}_{1}$是总开关，位于干路，电路需形成完整通路；
2. 只闭合$\mathrm{S}_{2}$时两灯都不亮，说明$\mathrm{S}_{2}$所在支路未接通，结合$\mathrm{S}_{1}$是总开关，可知$\mathrm{S}_{2}$与某一灯泡并联，只有$\mathrm{S}_{1}$闭合时$\mathrm{S}_{2}$才起作用；
3. $\mathrm{S}_{1}$、$\mathrm{S}_{2}$都闭合时只有黄灯亮，说明$\mathrm{S}_{2}$闭合后红灯被短路，因此$\mathrm{S}_{2}$与红灯并联，再和黄灯串联，满足所有控制要求。
【解析】
1. 电源：三节干电池串联作为电路电源；
2. 开关$\mathrm{S}_{1}$：接在干路，作为总开关控制整个电路通断；
3. 灯泡连接：红灯与开关$\mathrm{S}_{2}$并联，该并联部分再与黄灯串联，此时：
仅闭合$\mathrm{S}_{1}$时，电流依次经过红灯、黄灯，两灯都亮；
仅闭合$\mathrm{S}_{2}$时，$\mathrm{S}_{1}$断开，电路无通路，两灯都不亮；
$\mathrm{S}_{1}$、$\mathrm{S}_{2}$都闭合时，红灯被$\mathrm{S}_{2}$短路，电流经$\mathrm{S}_{2}$、黄灯，只有黄灯亮，完全符合题目条件。
【答案】
（电路图：电源正极→$\mathrm{S}_{1}$→黄灯→分支，一支路红灯，另一支路$\mathrm{S}_{2}$，汇合后→电源负极，即$\mathrm{S}_{2}$与红灯并联，再和黄灯串联，$\mathrm{S}_{1}$在干路）
【知识点】
电路设计、串联电路、并联电路
【点评】
本题为电路设计题，需结合开关控制作用和短路原理推导电路结构，考查学生对串并联电路、开关作用的理解，属于中等难度的电路应用题目。
【难度系数】
0.5
要设计符合要求的电路，需根据开关控制灯泡亮灭的条件逐步推导：
1. 只闭合$\mathrm{S}_{1}$时两灯都亮，说明$\mathrm{S}_{1}$是总开关，位于干路，电路需形成完整通路；
2. 只闭合$\mathrm{S}_{2}$时两灯都不亮，说明$\mathrm{S}_{2}$所在支路未接通，结合$\mathrm{S}_{1}$是总开关，可知$\mathrm{S}_{2}$与某一灯泡并联，只有$\mathrm{S}_{1}$闭合时$\mathrm{S}_{2}$才起作用；
3. $\mathrm{S}_{1}$、$\mathrm{S}_{2}$都闭合时只有黄灯亮，说明$\mathrm{S}_{2}$闭合后红灯被短路，因此$\mathrm{S}_{2}$与红灯并联，再和黄灯串联，满足所有控制要求。
【解析】
1. 电源：三节干电池串联作为电路电源；
2. 开关$\mathrm{S}_{1}$：接在干路，作为总开关控制整个电路通断；
3. 灯泡连接：红灯与开关$\mathrm{S}_{2}$并联，该并联部分再与黄灯串联，此时：
仅闭合$\mathrm{S}_{1}$时，电流依次经过红灯、黄灯，两灯都亮；
仅闭合$\mathrm{S}_{2}$时，$\mathrm{S}_{1}$断开，电路无通路，两灯都不亮；
$\mathrm{S}_{1}$、$\mathrm{S}_{2}$都闭合时，红灯被$\mathrm{S}_{2}$短路，电流经$\mathrm{S}_{2}$、黄灯，只有黄灯亮，完全符合题目条件。
【答案】
（电路图：电源正极→$\mathrm{S}_{1}$→黄灯→分支，一支路红灯，另一支路$\mathrm{S}_{2}$，汇合后→电源负极，即$\mathrm{S}_{2}$与红灯并联，再和黄灯串联，$\mathrm{S}_{1}$在干路）
【知识点】
电路设计、串联电路、并联电路
【点评】
本题为电路设计题，需结合开关控制作用和短路原理推导电路结构，考查学生对串并联电路、开关作用的理解，属于中等难度的电路应用题目。
【难度系数】
0.5
30. 某船上装有平衡警示电路，其中S为重力开关，金属片M可绕O点自由转动。当船水平时，M在a、b中间；当船左倾到一定程度时，绿灯亮、电铃响；当船右倾到一定程度时，红灯亮、电铃响。请完成电路图。
答案
30.
解析
【分析】首先明确题目要求：船左倾时绿灯亮、电铃响，右倾时红灯亮、电铃响。电铃需在干路，保证无论船向哪侧倾斜都能工作；绿灯支路对应接线柱a，红灯支路对应接线柱b，两个支路并联，一端共同接电源负极侧，另一端分别接a、b，这样金属片M接触a时绿灯支路通，接触b时红灯支路通，同时电铃始终在干路，满足要求。
【解析】1. 连接干路：将电铃串联在电源正极与重力开关S之间；2. 连接绿灯支路：绿灯的一端连接到电铃与电源负极之间的公共节点，另一端连接到接线柱a；3. 连接红灯支路：红灯的一端连接到上述公共节点，另一端连接到接线柱b；最终电路满足：船左倾时M接a，绿灯支路导通，绿灯亮、电铃响；船右倾时M接b，红灯支路导通，红灯亮、电铃响，符合题目要求。
【答案】
【知识点】电路设计、串并联电路、开关应用
【点评】本题结合实际场景考查电路连接，需根据功能要求分析干路与支路的连接方式，是基础电路应用的典型题。
【难度系数】0.5
【解析】1. 连接干路：将电铃串联在电源正极与重力开关S之间；2. 连接绿灯支路：绿灯的一端连接到电铃与电源负极之间的公共节点，另一端连接到接线柱a；3. 连接红灯支路：红灯的一端连接到上述公共节点，另一端连接到接线柱b；最终电路满足：船左倾时M接a，绿灯支路导通，绿灯亮、电铃响；船右倾时M接b，红灯支路导通，红灯亮、电铃响，符合题目要求。
【答案】
【知识点】电路设计、串并联电路、开关应用
【点评】本题结合实际场景考查电路连接，需根据功能要求分析干路与支路的连接方式，是基础电路应用的典型题。
【难度系数】0.5
31. 学习了电学知识后，小明对水果电池和LED灯产生了兴趣。他找来一些物品，连接了如图甲所示的电路，闭合开关后，LED灯果真亮了。小明了解到：发光二极管具有单向导电性，图乙是发光二极管的元件实物及符号，当电流从它的“＋”极流入时，电路处于通路状态，反之电路处于断路状态。
（1）图甲中的水果在这里扮演了
（2）如图丙所示，闭合开关，两灯都发光，且LED灯比小灯泡L要亮，小明猜想：此时，该电路中通过LED灯的电流比通过小灯泡的电流大。小明在原电路上只加装测量器材和导线（数目都不限），组成一个新电路（加装器材后不能再拆装）。通过实验，验证猜想是否正确。
① 需要加装的测量器材是
② 请在虚线框内画出加装器材后的实验电路图。
③ 请写出判断小明猜想是否正确的依据：
（1）图甲中的水果在这里扮演了
电源
的角色，导线PQ中的电流方向是从P到Q
（选填“从P到Q”或“从Q到P”）。（2）如图丙所示，闭合开关，两灯都发光，且LED灯比小灯泡L要亮，小明猜想：此时，该电路中通过LED灯的电流比通过小灯泡的电流大。小明在原电路上只加装测量器材和导线（数目都不限），组成一个新电路（加装器材后不能再拆装）。通过实验，验证猜想是否正确。
① 需要加装的测量器材是
电流表
。② 请在虚线框内画出加装器材后的实验电路图。
③ 请写出判断小明猜想是否正确的依据：
分别记录通过两灯的电流,若$I_1＞I_2$,则小明的猜想正确;若$I_1≠I_2$,则小明的猜想错误
。答案
31. (1) 电源 从P到Q (2) ①电流表 ②
③分别记录通过两灯的电流,若$I_1＞I_2$,则小明的猜想正确;若$I_1≠I_2$,则小明的猜想错误解析
【分析】
第(1)问：水果电池能为电路提供电能，相当于电源；发光二极管具有单向导电性，只有电流从正极流入时才导通，甲图中LED发光，说明电流方向符合导通条件，据此可确定导线PQ中的电流方向为从P到Q。第(2)问：要验证通过LED的电流是否大于小灯泡的电流，需测量两个支路的电流，因此需要加装电流表；由于LED和小灯泡L是并联关系，需将电流表分别串联在两个支路中，测量各自的电流，通过比较电流大小即可验证猜想。
【解析】
(1) 水果电池在电路中提供电能，扮演电源角色；根据LED的单向导电性，电流从其正极流入时电路导通，甲图中LED发光，说明电流方向正确，结合电路连接可知导线PQ中的电流方向是从P到Q。
(2) ① 测量电流需要用到电流表，因此加装的测量器材是电流表；
② 实验电路图：在LED支路串联一个电流表，在小灯泡L支路串联另一个电流表，形成并联电路，分别测量两支路的电流；
③ 分别记录通过LED的电流$I_1$和通过小灯泡L的电流$I_2$，若$I_1＞I_2$，则小明的猜想正确；若$I_1≤I_2$，则小明的猜想错误。
【答案】
(1) 电源；从P到Q (2) ①电流表 ② ③分别记录通过两灯的电流，若$I_1＞I_2$，则小明的猜想正确；若$I_1≤I_2$，则小明的猜想错误
【知识点】
电源、电流方向、电流表使用
【点评】
本题结合水果电池和LED元件，考查电路基本组成、电流方向判断及电流测量，需掌握LED单向导电性和电流表使用规则，是基础电学实验题，难度适中。
【难度系数】
0.5
第(1)问：水果电池能为电路提供电能，相当于电源；发光二极管具有单向导电性，只有电流从正极流入时才导通，甲图中LED发光，说明电流方向符合导通条件，据此可确定导线PQ中的电流方向为从P到Q。第(2)问：要验证通过LED的电流是否大于小灯泡的电流，需测量两个支路的电流，因此需要加装电流表；由于LED和小灯泡L是并联关系，需将电流表分别串联在两个支路中，测量各自的电流，通过比较电流大小即可验证猜想。
【解析】
(1) 水果电池在电路中提供电能，扮演电源角色；根据LED的单向导电性，电流从其正极流入时电路导通，甲图中LED发光，说明电流方向正确，结合电路连接可知导线PQ中的电流方向是从P到Q。
(2) ① 测量电流需要用到电流表，因此加装的测量器材是电流表；
② 实验电路图：在LED支路串联一个电流表，在小灯泡L支路串联另一个电流表，形成并联电路，分别测量两支路的电流；
③ 分别记录通过LED的电流$I_1$和通过小灯泡L的电流$I_2$，若$I_1＞I_2$，则小明的猜想正确；若$I_1≤I_2$，则小明的猜想错误。
【答案】
(1) 电源；从P到Q (2) ①电流表 ②
③分别记录通过两灯的电流，若$I_1＞I_2$，则小明的猜想正确；若$I_1≤I_2$，则小明的猜想错误【知识点】
电源、电流方向、电流表使用
【点评】
本题结合水果电池和LED元件，考查电路基本组成、电流方向判断及电流测量，需掌握LED单向导电性和电流表使用规则，是基础电学实验题，难度适中。
【难度系数】
0.5
