思维特训四　电路　黑盒子

1、思维特训(四)电路黑盒子 |典|例|分|析|按要求设计电路例 1小军想设计一个模拟交通路口红绿灯工作的实验电路，要求：红灯亮时，黄灯和绿灯都不亮；当红灯灭时，黄灯或绿灯可以亮一盏。实验桌上已经备有的实验器材：符合要求的电源，红、黄、绿三盏灯，两个单刀双掷开关S1和S2，导线若干。小军已连接了部分电路，如图4TX1所示，请你用笔画线代替导线，只添加两根导线，按要求将小军的实物电路图补充完整。图4TX1解析 由题意可知：红灯亮时，黄灯和绿灯都不亮；当红灯灭时，黄灯或绿灯可以亮一盏；说明三个灯泡互不影响，即三灯是并联的，S1控制三盏灯，S2控制绿灯和黄灯。答案 如图4TX2所示图4TX2 电路中的黑

2、盒子问题例 2在学习了简单电路的知识后，小玉同学将两个小灯泡接在了电路中，闭合开关，两个小灯泡同时发光；断开开关，它们同时熄灭。(1)如图4TX3甲所示，电路接线情况不可见。给你一根导线，判断这两个小灯泡是串联还是并联。(2)某电路中有一个封闭的电路盒(如图乙所示)，面板上有A、B、C三个接线柱及灯泡、电铃各一个。为了探究盒内电路结构，小明做了多次实验，实验结果记录如下表。根据实验情况，请你画出电路盒内的电路图。图4TX3导线连接产生的现象A、C灯亮、铃不响A、B铃响、灯不亮B、C灯不亮、铃不响解析 (1)根据“串联电路中一个用电器短路，其他用电器仍能工作；并联电路中一条支路短路，整个电路全短

3、路”进行分析。(2)由题意可知：当用导线连接A、C时，灯亮、铃不响，说明此时为仅有灯泡的简单电路；当导线连接A、B时，铃响、灯不亮，说明此时为仅有电铃的简单电路；则可以判断灯泡和电铃并联，A点与电源相连，B、C两点分别与电铃和灯泡相连。由于导线连接B、C时，灯不亮、铃不响，也说明了B、C两点不与电源相连。 答案 (1)可将导线的一端接在一个灯泡的一侧接线柱上，用导线的另一端迅速试触这个灯泡的另一接线柱，若两灯都不发光，则两灯是并联的；如果另一灯泡仍能发光，则两灯是串联的。(2)如图4TX4所示图4TX4|思|维|集|训|1某工厂的大型仓库有前后两个门，现有电铃、红色灯泡和绿色灯泡各一个、开关两

4、个、导线若干，根据所学习的物理知识，帮助仓库保管员设计一个电路图，他的要求是能从电铃或电灯的有关信号知道是前门来人还是后门来人。2某牧场中花木相间，景色宜人，为了防止羊圈中的羊丢失，现在牧场主想利用节能小灯泡、电铃、电池组、开关各一个，以及足够长的细导线，设计一个值班人员在值班室看护报警器，要求：正常情况下，值班室内灯亮、铃不响，有羊冲出羊圈时，碰到栅栏后会拉断细导线，此时灯亮、电铃响。请在下面画出你设计的电路图。图4TX53第二十一届全国物理知识竞赛为了节省电能，居民楼的楼道灯通常由两个开关共同控制。一个是利用光敏器件制成的“光控开关”，它的作用是光线暗时自动闭合，光线亮时自动断开；一个是利

5、用声敏器件制成的“声控开关”，它的作用是有声音时自动闭合电路，两分钟后，若再无声音则自动断开。(1)请将图4TX6甲中的器材连成符合上述楼道灯要求的电路。(2)小明受楼道灯电路的启发，在爷爷的卧室里也安装了这样一个“聪明”的电路。晚上只要拍拍手，灯就亮了，过一会自动熄灭，给爷爷带来了方便。不过遇到晚上有雷雨，就麻烦了，雷声使灯不断被点亮，影响爷爷休息。还有爷爷睡觉前需要这盏灯一直被点亮。现在再给你两个开关S1、S2，在图乙中完成对这个“聪明”电路的改装，并分别说明在灯自动工作、晚上打雷需取消自动功能和需要灯一直被点亮时开关S1、S2的断开与闭合情况。图4TX64阳光动力2号飞机，是一架长航时，

6、不必耗费燃油便可昼夜连续飞行的太阳能飞机，飞机上装有平衡警示电路，其中S为正对驾驶员的重力开关，金属片M可绕O点自由转动，当机翼水平时，M在a、b中间，当飞机严重左倾时，绿灯亮，电铃响；当飞机严重右倾时，红灯亮，电铃响。请在图4TX7中完成电路连接。图4TX75第二十六届全国物理知识竞赛为防止小轿车在行驶途中由于车门没有关闭而带来危险，厂家设计了报警电路。四个车门都关闭时蜂鸣报警器不响且指示灯不亮；只要有一扇车门没有关闭，蜂鸣报警器就会报警，对应的指示灯就会发光，根据指示灯发光情况可判断哪一扇车门没有关闭，请你在图4TX8中用笔画线表示导线，将各元件连接成符合要求的电路图(导线不许交叉或穿过开

7、关)。说明：每个车门控制一个开关(S1对应L1，其他类推)，当车门关闭时开关断开，车门打开时开关闭合。图4TX86一个盒子内装有三只相同的灯泡，灯泡露出盒外，且盒外有A、B、C、D四个接线柱，如图4TX9所示。电源分别接A、B，A、C，C、D时只有一只灯泡亮，且亮度相同；电源接B、D时三只灯泡均亮，但亮度较暗。试画出盒内的电路图。图4TX97上海市第二十届“大同中学杯”物理竞赛代号名称符号掷向状态A单刀单掷开关10与1导通B单刀双掷开关10与1导通；0与2断开20与1断开；0与2导通C双刀双掷开关1、10与1、0与1同时导通； 0与2、0与2同时断开2、20与1、0与1同时断开； 0与2、0与

8、2同时导通(1)图4TX10(a)所示是某家用电器的示意图。当开关A掷向1，开关B掷向2，开关C掷向2、2时，三个灯中_处于点亮状态。(2)某居民楼的每一层楼面住有三户居民，同一楼面的每户居民均能通过各自的一个开关控制同一个楼道照明灯。请用笔画线代替导线，在图(b)中添加必要的连线，使电路实现上述功能。图4TX108如图4TX11所示为一个封闭的盒子，面板上有两个灯泡M和N以及3个接线柱A、B、C，盒内有电源，并用导线在盒内将灯、接线柱、电源相连。今在盒外，用导线将A、B两个接线柱相连，M、N均不发光；用导线将B、C两接线柱相连，则灯N发光而M不发光；用导线将A、C两接线柱相连，则灯M发光而N

9、不发光。据上面的结果，探究出电路的组成，并在下面的虚线框中将盒内的电路画出来。图4TX119综合作图探究电学黑箱里的电路结构。某面板上有L1、L2两个灯泡，三个开关S1、S2、S3，一个电压表和一个电流表，为了在不打开盒子的情况下，探究盒内的电路结构，小明做了多次实验并将实验结果记录如下，根据实验，在虚线框内画出盒内的电路图。闭合开关S1S2S3S1、S2S1、S3S2、S3S1、S2、S3灯的情况L1不亮不亮不亮不亮亮不亮不亮L2不亮不亮不亮亮亮不亮亮电流表情况无示数无示数无示数I1I2无示数I1(I1I2)电压表情况无示数无示数无示数U1U2无示数U1(U1U2)详解详析1如图所示2如图所

10、示3如图所示使用说明：需要灯自动工作时，闭合S2，断开S1；晚上打雷时断开S2；需要灯一直被点亮时闭合S1和S2。4如图所示解析 当飞机严重左倾时，绿灯亮、电铃响，开关接a，绿灯与电铃接入电路；当飞机严重右倾时，红灯亮、电铃响，开关接b，红灯与电铃接入电路。由题意可知，红灯与绿灯互不影响，能独立工作，它们是并联的；不论开关接a还是接b，电铃都接入电路，电铃串联在干路中。5如图所示6如图所示解析 电源分别接A、B，A、C，C、D时，只有一只灯泡亮，且亮度相同，故每个通路只有一个灯泡工作；当电源接B、D时三只灯泡均亮，但亮度较暗，故此时三只灯泡串联。7(1)L1、L2(2)如图所示解析 (1)根据

11、电流的流向判断，电流不能通过灯泡L3，而电流能通过灯泡L1、L2后流回电源，所以灯泡L1、L2会处于点亮状态。(2)每户居民都能通过各自的一个开关控制同一个照明灯，如果都是单刀单掷开关，则三个开关要并联起来，灯泡接在干路上。这时，开关都是一个接线柱接电源方向，一个接线柱接灯泡方向。为了叙述方便，图中左边的开关接线柱分别称为左1、左0、左2，其他依次类推。双刀双掷开关中1接了左1，则中1要接左2，以使左开关右掷时仍可接入电源方向。双刀双掷开关中0接了右1，则中0要接右2，以使右开关右掷时仍可接入灯泡方向。双刀双掷开关右掷时，电路也能是通路，则中1要接中2， 中1要接中2。8如图所示解析 由题意可知：用导线将A、B两个接线柱相连，M、N均不发光，说明A、B两点间的连接没有将灯泡M、N接到电源的两极上；用导线将B、C相连，则灯N发光而M不发光，说明B、C两点间的连接控制灯泡N，与灯N串联；用导线将A、C两接线柱相连，则灯M发光而N不发光，说明A、C两点间的连接控制灯泡M，与灯M串联。9如图所示解析 S1、S3闭合两灯都亮时，若两灯并联，无论电压表测哪条支路两端电压都与电源电压相等，但电压表示数U1U2，说明两灯是串联的，且电压表测的不是电源电压，而是L2两端电压。单独闭合S1或S