初中物理串、并联电路的设计综合题

冬季夜间，婴儿踢开被子或尿床，若家长没有及时发现，将影响孩子健康，对此，常州工程职业技术学院的同学们分别展开实验探究，设计镶嵌在婴儿被中的“踢被警示电路”和“尿床警示电路”．
请选择其中一种电路并完成设计．（两种都做，以第一种为准）

电路一：“踢被警示电路” 元件：3V恒压电源，开关S，电压表，定值电阻R0阻值为10Ω，热敏电阻Rx(Rx阻值随温度变化关系如下图所示)． 原理：当温度低于20℃时，即可认为婴儿已将被子踢开． (1)请用笔画线代替导线完成电路连接，要求：温度越高，电压表示数越小；温度越低，电压表示数越大． (2)当电压表示数 （大于／小于）  V时，即可认为婴儿已将被子踢开． 后续：对于该电路，指导老师认为，还可与电阻   (R0/Rx)并联一个适当规格的电子发声器，婴儿将被子踢开后，电子发声器两端电压超过设定值，就会发出报警声．

电路二：“尿床警示电路” 元件：3V恒压电源，开关S，电压表，定值电阻R0阻值为10Ω，湿敏电阻Rx(Rx阻值随湿度变化关系如下图所示)． 原理：当湿度大于80%时，即可认为婴儿已尿床． (l)请用笔画线代替导线完成电路连接，要求：湿度越大，电压表示数越大；湿度越小，电压表示数越小． (2)当电压表示数   （大于／小于）    V时，即可认为婴儿已尿床． 后续：对于该电路，指导老师认为，还可与电阻  (R0/Rx)并联一个适当规格的电子发声器，婴儿尿床后，电子发声器两端电压超过设定值，就会发出报警声。

在医院住院部，病人需要护理时，闭合床头开关，就能及时通知值班室里的护士。这个呼叫电路应该怎么设计呢？实验小组进行了模拟设计。

（1）设计呼叫电路时，下列因素中，不需要考虑的是 　　 $.$

A．	$A.$ 护士工作很忙，要用多种信号提醒
B．	$B.$ 能够确定呼叫发出的位置
C．	$C.$ 呼叫信号强弱合适
D．	$D.$ 值班室是否有护士值班

（2）小李同学以一个病房只有一张病床为例，设计了如图1所示的电路。该电路能不能达到呼叫目的？答： 　　。

（3）当一个病房有三张病床时，小杨同学设计的电路如图2所示，小张同学设计的电路如图3所示。对比这两个电路，图3电路的优点是 　　 $.$

（4）关于图3所示呼叫电路的器材选择，下列说法中，不合理的是 　　。

A．	$A.$ 电源能长时间稳定供电
B．	$B.$ 指示灯选用 $15W$ 的节能灯
C．	$C.$ 电铃额定功率不宜太大
D．	$D.$ 病房开关必须安全且使用方便

（5）进一步讨论发现，图3所示的呼叫电路还不够完善，应该继续改进。

宝塔中学要更换照明线路的电线，校长征求物理老师的意见，物理老师给校长提供一张数据表，请你分析表中的数据。回答下列问题：

	线 径 （㎜）	单 价 （元/转）	需要电 线转数	月平均线 损（kWh）	高峰用电灯泡两端电压（V）	换线周期 （年）
铝线	5.00	135	10	100	198	10
铜线	5.00	216	10	48	214	15

（1）造成用电高峰期灯泡两端电压偏低的原因是                                 ；
（2）铜线的月平均线损低于铝线的月平均线损的原因是                             
                                                                               。

如图所示，某公园有两个游览点（用亭子表示），其游览的入口和出口都已确定。请按以下要求设计游览路线：

（1）游客由入口到出口，先后经过两个游览点，请在图甲中用笔画线画出游览路线；
（2）游客由入口到出口，每次只经过其中任意一个游览点，请在图乙中用笔画线画出游览路线。
由此联想到我们所学的电路知识。现有两个小灯泡和相应的电器元件，怎样连接使它们都亮起来？
【设计实验与进行实验】
请在图所示的虚线框内，画出你所设计的两种不同的完整电路图，要求用规定的电器元件符号。

【评估】
（1）正确连接后闭合开关，灯泡不亮。请在表格中填写简单的检修方法。

故障现象	可能原因	检修方法
灯泡不亮	示例：灯泡的灯丝断了	换灯泡
电路中的导线断了
电池没电了

（2）如图所示，它们的电路连接情况不可见。闭合开关，两个小灯泡同时发光；断开开关，两个小灯泡同时熄灭。不借助其他器材，请设计一个简单的方法，判断它们是串联还是并联。

如图所示，两灯泡L₁、L₂在盒内的连接方式未知，电源电压为6V。开关闭合后两灯均发光，电流表的读数为0.90A；若把L₁取下，L₂仍发光，电流表读数变为0.30A。

（1）L₁和L₂是并联还是串联的？ 请在方框内画出相对应的电路图。
（2）取下L₁之前，通过L₁的电流是多少mA？

如图所示，电源电压为6V，R为“30Ω 0.25A”滑动变阻器，R₁为“10Ω 0.4A”电阻，电压表量程为0–3V．图中虚线框内接有一只“20Ω 0.3A”电阻R₂（未画出）．已知：① 闭合S₁和S₂，断开S₃时，调节R，使其接入电路的阻值为10Ω，此时电路中总电流为0.2A；② 断开S₁，闭合S₂、S₃，调节R，使其接入电路的阻值为6Ω，此时电压表的示数为1.0V．

⑴在情形①中，求电路的总电阻；
⑵请在答题卷的图中画出虚线框内的电路；
⑶当闭合所有开关时，为保证电路安全，求滑动变阻器接入电路的阻值范围．

（1）如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧．此过程中活塞对筒内气体做功，气体的内能      ，这与四冲程汽油机的     冲程的能量转化相同．某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，在1min内，汽油机完成    个工作循环．

（2）如图是灯泡L和电阻R中电流随电压变化的图象．由图象可知，电阻R的阻值为____Ω．若将它们并联接在电压为2V的电源两端，电路中的总电流为_____A．

（3）如图所示的电路中，R_l=6Ω，R₂=12Ω，电流表示数为0.4A。则AB两端的电压="______" V。

如图所示暗箱，A、B、C、D为四个接线柱，现有三节干电池和1、2、3、5、10的电阻各一只，选用其中一些元件装入暗箱，并满足：

（1）AB间电压为3V不变；
（2）S接通时，V的示数为2V；
（3）S断开时，V的示数为1V．请在图上画出满足上述要求的电路。

如图所示的电路中，电源电压保持不变，当闭合开关S后，电压表的示数为6V，电流表的示数为1.5A，请把右边方框内的电阻的连接情况画在虚线框内。现有2Ω、3Ω、6Ω、9Ω、12Ω的电阻各一个。

利用如图所示的电路可测量未知电阻R_x的阻值，其中R为已知电阻，

（1）请将电压表连入电路，使电路完整；
（2）当开关S₁，S₂闭合后，电压表示数U₁=6V，当开关S₁闭合，S₂断开时，电压表示数U₂=4V，已知R=10Ω，求R_x．

阅读短文，回答问题。
夜幕下，某城市大道路边LED灯将道路照得犹如白昼，这种LED灯是通过光电转换来供电的。下图是某小区利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的原理示意图。其中，R是光敏电阻，此光敏电阻的阻值R、流过线圈电流I与光照度E(单位勒克斯，符号lx)之间的几次实验数据如下表所示：

光照度E/lx	5	10	15	20	25	30
光敏电阻R/Ω	60	30	20	15	12	10
线圈中电流I/m A	21. 4	27. 3	30.0	31. 6	32. 6	33. 3

当线圈A中的电流I≥30.0mA时，动触点D与静触点G、H接触。

(1)由表格中数据可知，光敏电阻的阻值R随光照度E的增强而　　　　　　　　。
(2)白天，太阳能电池板将　　　　　能转化为　　　　　　　能，这种能量通过再次转化储存在大容量蓄电池内。傍晚，当光照度小于　　　　　lx (勒克斯)时，路灯开始工作。
(3)请用铅笔画线将电路原理图连接完整，使工作电路能正常工作(与触点的接线只能接在静触点上，图中已给出静触点E、F、G、H的四根引线；连线不能交叉)。
(4)一只功率为6W的LED灯，通电后其发光亮度相当于30W的日光灯。某间教室有24 盏30W的日光灯，每天平均使用2 h，如果能用6W的LED灯进行照明，则一个月(按 30天计算)可节约电能　       k w·  h.
(5)据有关部门发布消息，5年内全市小区将全面覆盖LED路灯。但目前有部分市民反映LED路灯亮度不够，请你提出一条能提高亮度的合理化的建议：　　　　　　　　。

某电铃的电阻为12Ω，额定电压为6V，现只有一个电压为10V的电源，为使电铃正常工作，需要接入一定阻值的电阻。
(1)画出电路图。
(2)计算需接入电路的电阻的阻值。

如图为某品牌电饭煲的工作电路示意图，开关 $S$可以同时与 $a$、 $b$相连，或只与 $c$相连（红灯，绿灯为指示打，不计电阻）。该电饭煲具有加热、保温功能，在加热档时总功率为 $1540W$，在保温挡时的总功率为 $55W$．请根据以上信息解答下列问题：

（1）将开关 $S$与 $a$、 $b$相连时，　　发光（选填“红灯”或“绿灯” $)$，此时电饭煲处于　　状态（选填“加热”或“保温” $)$

（2）电饭煲处于加热状态时， $R$的电功率为 $P_1$；处于保温状态时， $R$的电功率为 $P_2$， $P_1:P_2=400:1$．请计算电阻 $R_1$的阻值。

（3）如果在不改变原来保温挡和加热档电功率的基础上，要增加一个更大功率的挡位来迅速加热物体，请设计出1种方案，并用简要的文字说明（也可配合作图说明）

如图所示，

（1）当S₁闭合、S₂和S₃都断开时电流表A₁的示数为1A，求电流表A₂和A₃的示数各为多少？画出电路简图（等效电路图）；
（2）当S₂和S₃闭合、S₁断开时，电流表A₃和A₂的示数分别为4.5A和1.5A，求电流表A₁的示数为多少？
（3）若将S₁、S₂和S₃同时闭合会发生什么现象？

现有两个电阻元件，其中一个是由金属材料制成的，它的电阻随温度的升高而增大，另一个是由半导体材料制成的，其电阻随温度的升高而减小。现对其中一个电阻元件R₀进行测试，测得其电流与加在它两端的电压值，测试数据如下表：

（1）请根据表中数据，判断元件R₀可能是由上述哪类材料制成的？并说明理由。
（2）把定值电阻R和元件R₀接入如图所示的电路中，闭合开关后，电流表读数为1.8A。已知电路中电源电压恒为3V，此时定值电阻R的电功率为多大？
（3）分析表中数据，写出通过元件R₀的电流I和元件R₀两端的电压U之间的关系式。