综合04 电磁学作图综合突破培优（竞赛精练）-2024-2025学年初中物理竞赛能力培优精练（九年级）

综合04 电磁学作图综合突破培优 全国初中物理竞赛试题精编 一、作图题 1．请根据题目要求设计完成电路： (1)电动车方便快捷深受人们喜爱。当把钥匙插入插孔，相当于闭合开关S，接通电源电动机才能工作，闭合S1灯才会亮，闭合S2铃才会响。如果不插入钥匙，无论如何车灯不亮，铃也不响。请用笔画线代替导线，并标明各开关名称； (2)如图是简易手动交通信号灯模拟电路的一部分，请补画一根导线，使开关S接1时，只有L1、L2亮，开关接2时，只有L3、L4亮； (3)如图，某次知识竞赛必答题环节，题目涉及科技、文学、历史、民俗等多方面，每一类题是一块独立的答题板，双方各有一次答题机会。其中科技类题答题板如图（1）。开始时，双方的灯都亮着，若甲队回答正确，闭合开关S甲，为乙队灭灯；若乙队回答正确，闭合开关S乙，为甲队灭灯。显示“科技类”的电子屏幕一直亮着。最后比较双方剩余（亮着）的灯数决定胜负。请在虚线框中将电路图补充完整。 【答案】(1) (2) (3) 【知识点】并联电路的设计 【详解】（1）由题意知，不插入钥匙，则电动机和车灯及铃都不工作，所以开关S同时控制电动机和车灯及铃。而电动机、车灯和铃独立工作，互不影响，三者并联在电路，所以开关S接在干路上，S1控制车灯，S2控制铃，作图如下： （2）由题意知，开关S接1时，控制L1和L2，开关S接2时，控制L3和L4，结合电路图知，S接1时，L1和L2并联工作，S接2时，L3和L4并联工作，导线补画如下： （3）由题意知，开关S乙控制甲队的灯，开关S甲控制乙队的灯，且两灯独立工作，并联连接，且不管两队灯的工作状态如何，电子屏幕一直工作，所以整个电路是并联连接，作图如下： 2．如图所示，闭合开关，三灯均发光。图中a、b、c三表可能是电流表也可能是电压表，请在图中补充“A”或“V”。 【答案】 【知识点】辨析电学原件是电压表还是电流表 【详解】闭合开关，三灯均发光。若a为电流表，则灯泡L2不发光，故a为电压表；若b为电流表，则灯L1不发光，故b为电压表，若c为电压表，则三灯均不发光，故c为电流表。如图所示： 3．如图所示电路尚缺两个元件，请从小灯、电流表和电压表三个元件中选出两个元件，并将所选元件的符号填到电路的“○”中，使之成为正确的电路图。 【答案】或或 【知识点】辨析电学原件是电压表还是电流表 【详解】在电路中，电流表用于测量电路中的电流，电流表内阻很小，通常与被测电路串联；而电压表用于测量电路两端的电压，通常与被测电路并联，这两种元件的选择对于构建一个功能完整的电路至关重要，所以要组成完整电路，若下方的“○”中填入电压表会造成电路断路，无法正常工作，若下方的“○”中填入灯泡，此时上方的“○”中填入电流表，则会造成上方灯泡短路，若上方的“○”中填入电压表，则两灯泡串联；若在下方的“○”中填入电流表，此时上方的的“○”中可填入灯泡或电压表。其中情况的电路图如下图所示： 4．如图所示的黑匣子，外壳有A、B、C、D四个接线柱。已知其中有三个阻值均为10Ω的定值电阻和若干导线。经测量RAB=0Ω，RBC=5Ω，RAD=10Ω，RCD=15Ω，画出黑匣子的电路图。    【答案】   【知识点】电阻串联的总阻值与各电阻阻值的关系及推导、并联电路的总阻值与各电阻阻值的关系及推导 【详解】由题意知，RAB=0Ω，说明A、B两接线柱间连接的是导线；RBC=5Ω，说明B、C接线柱间，两个电阻并联；RAD=10Ω，说明A、D两个接线柱间接的是一个电阻；RCD=15Ω，说明两个电阻并联后再串联一个电阻，接在C、D两个接线柱间。作图如下：    5．已知灯泡的额定电流I额，小华利用如图所示的电路测出了该灯泡的额定功率，请在虚框内补上灯泡、电压表和定值电阻R（阻值已知）这三个元件的符号。 【答案】 【知识点】单伏法测电阻 【详解】要测量小灯泡的额定功率，需将小灯泡与定值电阻串联，调节滑动变阻器使灯泡正常发光，闭合S1断开S2，用电压表测量电阻两端的电压U定；闭合S2断开S1，电压表测量电阻和灯泡的总电压U，根据串联电路电压特点求出灯泡的电压U灯，在根据P= U灯I额就能求出灯泡的额定功率，如图所示： 6．酒精浓度检测仪是交警对驾驶员现场检查酒驾的专用工具，其原理图的元件可简化为如图所示。其中R1为定值电阻，R2是一种气敏电阻，它的阻值随着酒精浓度的增高而迅速减小，从而使测试仪（实质就是一个电压表V）的示数增大。请用下图中电路元件在答卷指定虚线框内设计成符合要求的电路图。 【答案】 【知识点】含有敏感电阻的动态分析 【详解】由题意知，气敏电阻R2的阻值减小时，电压表的示数增大，根据分压规律，那么电压表应测量定值电阻R1的电压，且R1、R2串联在电路中，所以电路图如下： 7．小伟家的电热饮水机通过旋钮开关可以实现加热和保温两个挡位的切换。在如图中虚线框内画出导线、两个阻值相等的电阻R三个元件的符号，将饮水机的电路图连接完整。（旋钮开关位于a、a点，表示a与a接通） 【答案】 或 【知识点】电阻串联的总阻值与各电阻阻值的关系及推导、电功率P=UI及推导式的简单计算 【详解】根据可知，在电压不变时，电阻越大（小），功率越小（大）。左边的虚线框始终连入电路，所以应为电阻R，另一个挡位应该是与右边的其中一个虚线框里的电阻R与左边电阻R串联后（电阻为2R）为保温挡位，如下图所示（左图：aa为断开；bb为加热；cc为保温。右图：aa为断开；bb为保温；cc为加热） 或 8．小明家卧室安装了两盏“220V 10W”的壁灯L1、L2和一个“一开一插”开关，开关闭合后两灯都正常发光，而插座不受开关控制，请把它们正确地连接在家庭电路中。    【答案】   【知识点】家庭电路中各元件的连接方式、三线插头的接线及作用 【详解】开关S控制两盏电灯且都能正常发光，两灯泡并联，开关接在干路上；则灯泡接法：火线先进入开关，这样在断开开关时，能切断火线与灯泡的连接，接触灯泡不会发生触电事故；三孔插座的接法：左边接零线，右边接火线，中间接地线。如图所示：    9．如图是彤彤家新购买的插座转换器其内部简化电路如图所示。当开关S断开时，各元件都不工作；当闭合开关S时，三孔插座、两孔插座和USB接口均能正常使用，且互不影响。请在圈中将未完成的电路补充完整。 【答案】 【知识点】家庭电路作图、三线插头的接线及作用 【详解】由题意可知，开关S控制整个电路，所以开关S在干路上；三孔插座、两孔插座和USB接口互不影响，是并联的；如下图： 10．(1)如图（1）所示，水池边有一路灯S，路灯上方有一平面镜MN，S发出的一条光线能经MN反射后经过A点射入水池底，请画出对应的光路图。 (2)如图（2）甲是一个带开关和指示灯的三孔插座。小明发现：开关断开时指示灯不亮，插孔不能供电；开关闭合时指示灯亮；如果指示灯损坏，开关闭合时插孔也能供电。根据以上描述完成图（2）乙中的电路图。 (3)如图（3）所示，将一条形磁体放在小车上，并靠近螺线管，闭合开关后小车向右运动，请在括号中标出通电螺线管的“N”或“S”极和电源的“＋”或“－”极． 【答案】(1) (2) (3) 【知识点】作出光在空气和介质中传播的光路图、根据平面镜成像特点作光路图、判断螺线管极性、电流方向、绕线方式的关系、家庭电路作图 【详解】（1）作出发光点S关于平面镜的对称点，即为像点S′，连接S′A交平面镜于点O，沿OA画出反射光线交空气和水交界面于O′点，连接SO画出入射光线；过入射点O′画出法线，然后根据折射光线和入射光线分居法线两侧，折射角小于入射角，在法线右侧的水中画出折射光线。如图所示： （2）插线板上的指示灯在开关闭合时会发光，插孔正常通电，说明开关同时控制灯泡和插孔，灯泡和插孔之间可能是串联，也可能是并联，如果两者并联，开关应该在干路上；如果指示灯损坏，开关闭合时插孔也能正常通电，说明灯泡和插孔之间是并联的，开关接在灯泡、插孔和火线之间控制火线使用更安全；三孔插座接法：左孔接零线、右孔接火线、上孔接地线，如图所示： （3）开关闭合，发现小车向右运动，由同名磁极相互排斥判断螺线管的右端为S极，由安培定则，可知电流从右端流入，故电源的右端是正极，如图所示： 11．如图所示，闭合开关后，条形磁铁受到地面的摩擦力向右，请标明电源右端的极性（用“+”或“-”表示）和电磁铁左端的磁极（用“N”或“S”表示）。 【答案】 【知识点】判断螺线管极性、电流方向、绕线方式的关系、磁极间的相互作用规律 【详解】闭合开关后，条形磁铁受到地面的摩擦力向右，说明条形磁体受到向左的排斥力的作用，由于同名磁极相互排斥，电磁铁的左端为N极，右端为S极；根据安培定则可知，电流从电磁铁的左端流入，右端流出，所以电源的左端为正极，右端为负极，如图 12．某同学设计水位自动报警装置，主要元件有电磁继电器、红灯和绿灯（额定电压220V）、控制电路电源（电源电压6V）、水位控制器等。当水位没有上升到与金属片A接触时，控制电路断开，此时绿灯亮：当水位上升到与金属片A接触时，控制电路接通，此时红灯亮。请用笔画代替导线完成电路连接。 【答案】 【知识点】家庭电路作图、电磁继电器的结构、原理与工作示意图 【详解】当水位没有上升到与金属片A接触时，控制电路断开，此时绿灯亮，则上侧与绿灯相连，当水位上升到与金属片A接触时，控制电路接通，此时红灯亮，这表明衔铁被吸下，电磁铁具有了磁性，则下侧与红灯相连，如图所示： 13．某校科技小组设计了一种“自动限重器”，该装置由低电压的控制电路和高电压的工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机（额定电压为220V的电动机）、压敏电阻Rx（阻值随压力增加而减小）和定值电阻R0等。当承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品，请以笔画线代替导线完成图所示的电路连接。 【答案】 【知识点】电磁继电器的结构、原理与工作示意图 【详解】电磁继电器有控制电路、工作电路组成；当承受的压力达到限定值，压敏电阻的阻值最小，通过电磁铁的电流最大，电磁铁会被衔铁吸下，使得含有电动机的工作电路断开；为了保护控制电路，压敏电阻与定值电阻串联，如图所示： 14．小明在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中，设计的部分电路如图所示，请根据要求在答题卡上用笔画线代替导线将图中的电路补充完整。要求： ①小磁针的指向满足如图所示的方向； ②滑动变阻器的滑片向A端移动后，通电螺线管的磁性减弱； ③原有导线不得更改。 【答案】 【知识点】判断螺线管极性、电流方向、绕线方式的关系、影响电磁铁磁性强弱的因素 【详解】小磁针右端为N极，根据异名磁极相互吸引，那么螺线管左端应该是S极，右端应该是N极，由安培定则得出，螺线左端应该接电源正极。滑动变阻器的滑片向A端移动后，通电螺线管的磁性减弱，说明电流变小，所以接入电路中的阻值变大，所以滑动变阻器应接下面的B接线柱，如图所示： 15．如图所示，请将螺线管、滑动变阻器接入电路中，使开关闭合后，螺线管与条形磁铁相互排斥，滑动变阻器滑片P向右移动会使斥力变小，并标出螺线管的磁极。    【答案】   【知识点】判断螺线管极性、电流方向、绕线方式的关系、通电螺线管之间或与磁体的相互作用 【详解】开关闭合后，螺线管与条形磁铁相互排斥，根据同名磁极相互排斥可知螺线管左侧为S极，其右侧为N极，由安培定则可知螺线管线圈正面的电流方向应向下，且外部电路的电流最后流回电源的负极，则螺线管右端导线应接开关的左端；滑动变阻器滑片P向右移动会使斥力变小，即此时电路中电流变小，由欧姆定律可知滑动变阻器连入电路的阻值变大，所以需使滑动变阻器左侧下接线柱连入电路中。如图所示：    试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 综合04 电磁学作图综合突破培优 全国初中物理竞赛试题精编 一、作图题 1．请根据题目要求设计完成电路： (1)电动车方便快捷深受人们喜爱。当把钥匙插入插孔，相当于闭合开关S，接通电源电动机才能工作，闭合S1灯才会亮，闭合S2铃才会响。如果不插入钥匙，无论如何车灯不亮，铃也不响。请用笔画线代替导线，并标明各开关名称； (2)如图是简易手动交通信号灯模拟电路的一部分，请补画一根导线，使开关S接1时，只有L1、L2亮，开关接2时，只有L3、L4亮； (3)如图，某次知识竞赛必答题环节，题目涉及科技、文学、历史、民俗等多方面，每一类题是一块独立的答题板，双方各有一次答题机会。其中科技类题答题板如图（1）。开始时，双方的灯都亮着，若甲队回答正确，闭合开关S甲，为乙队灭灯；若乙队回答正确，闭合开关S乙，为甲队灭灯。显示“科技类”的电子屏幕一直亮着。最后比较双方剩余（亮着）的灯数决定胜负。请在虚线框中将电路图补充完整。 2．如图所示，闭合开关，三灯均发光。图中a、b、c三表可能是电流表也可能是电压表，请在图中补充“A”或“V”。 3．如图所示电路尚缺两个元件，请从小灯、电流表和电压表三个元件中选出两个元件，并将所选元件的符号填到电路的“○”中，使之成为正确的电路图。 4．如图所示的黑匣子，外壳有A、B、C、D四个接线柱。已知其中有三个阻值均为10Ω的定值电阻和若干导线。经测量RAB=0Ω，RBC=5Ω，RAD=10Ω，RCD=15Ω，画出黑匣子的电路图。    5．已知灯泡的额定电流I额，小华利用如图所示的电路测出了该灯泡的额定功率，请在虚框内补上灯泡、电压表和定值电阻R（阻值已知）这三个元件的符号。 6．酒精浓度检测仪是交警对驾驶员现场检查酒驾的专用工具，其原理图的元件可简化为如图所示。其中R1为定值电阻，R2是一种气敏电阻，它的阻值随着酒精浓度的增高而迅速减小，从而使测试仪（实质就是一个电压表V）的示数增大。请用下图中电路元件在答卷指定虚线框内设计成符合要求的电路图。 7．小伟家的电热饮水机通过旋钮开关可以实现加热和保温两个挡位的切换。在如图中虚线框内画出导线、两个阻值相等的电阻R三个元件的符号，将饮水机的电路图连接完整。（旋钮开关位于a、a点，表示a与a接通） 8．小明家卧室安装了两盏“220V 10W”的壁灯L1、L2和一个“一开一插”开关，开关闭合后两灯都正常发光，而插座不受开关控制，请把它们正确地连接在家庭电路中。    9．如图是彤彤家新购买的插座转换器其内部简化电路如图所示。当开关S断开时，各元件都不工作；当闭合开关S时，三孔插座、两孔插座和USB接口均能正常使用，且互不影响。请在圈中将未完成的电路补充完整。 10．(1)如图（1）所示，水池边有一路灯S，路灯上方有一平面镜MN，S发出的一条光线能经MN反射后经过A点射入水池底，请画出对应的光路图。 (2)如图（2）甲是一个带开关和指示灯的三孔插座。小明发现：开关断开时指示灯不亮，插孔不能供电；开关闭合时指示灯亮；如果指示灯损坏，开关闭合时插孔也能供电。根据以上描述完成图（2）乙中的电路图。 (3)如图（3）所示，将一条形磁体放在小车上，并靠近螺线管，闭合开关后小车向右运动，请在括号中标出通电螺线管的“N”或“S”极和电源的“＋”或“－”极． 11．如图所示，闭合开关后，条形磁铁受到地面的摩擦力向右，请标明电源右端的极性（用“+”或“-”表示）和电磁铁左端的磁极（用“N”或“S”表示）。 12．某同学设计水位自动报警装置，主要元件有电磁继电器、红灯和绿灯（额定电压220V）、控制电路电源（电源电压6V）、水位控制器等。当水位没有上升到与金属片A接触时，控制电路断开，此时绿灯亮：当水位上升到与金属片A接触时，控制电路接通，此时红灯亮。请用笔画代替导线完成电路连接。 13．某校科技小组设计了一种“自动限重器”，该装置由低电压的控制电路和高电压的工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机（额定电压为220V的电动机）、压敏电阻Rx（阻值随压力增加而减小）和定值电阻R0等。当承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品，请以笔画线代替导线完成图所示的电路连接。 14．小明在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中，设计的部分电路如图所示，请根据要求在答题卡上用笔画线代替导线将图中的电路补充完整。要求： ①小磁针的指向满足如图所示的方向； ②滑动变阻器的滑片向A端移动后，通电螺线管的磁性减弱； ③原有导线不得更改。 15．如图所示，请将螺线管、滑动变阻器接入电路中，使开关闭合后，螺线管与条形磁铁相互排斥，滑动变阻器滑片P向右移动会使斥力变小，并标出螺线管的磁极。    试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$