内容正文:
专题03 简单电路(解析版)
【清单01】电现象
知识点一:摩擦起电
1.原子的结构:原子由位于中心的原子核和核外电子构成。
2.原子通常不显电性的原因:
(1)原子核由质子和中子构成,质子带正电荷,中子不带电,所以原子核带正电荷。而核外电子带负电荷。
(2)通常情况下,原子核和核外电子所带电荷数相等,原子整体不显电性,物体对外也不显电性
3.原子带电的原因:
(1)原子失去电子后带正电荷(因为负电荷少了,正电荷相比多了)。
(2)原子得到电子后带负电荷(因为负电荷多了,正电荷相比少了)。
4.摩擦起电原因:
(1)不同物质原子核束缚电子的本领不同。
(2)不同物体摩擦时:
A.“弱者”失去电子带正电荷。
B.“强者”得到多余电子带等量的负电荷。
5.摩擦起电实质:
是电子的转移(由“弱者”转移到“强者”),并非创造了电荷。
■知识点二:电荷间的相互作用
1.带了电(荷):
摩擦过的物体有了吸引轻小物体的性质,我们就说物体带了电(荷)。
(轻小物体指碎纸屑、头发、通草球、灰尘、轻质球等)
2.使物体带电的方法:
(1)摩擦起电:用摩擦的方法使物体带电。
(2)接触带电:物体和带电体接触也带了同种电荷。
(3)感应带电:由于带电体的作用,使带电体附近的物体带电。
3.两种电荷:
(1)正电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷。
(2)负电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷。
4.电荷间的相互作用规律:
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
5.验电器:
(1)作用:检验物体是否带电。
(2)原理:同种电荷相互排斥。
6.电荷量:
(1)定义:电荷的多少叫电量。
(2)单位:库仑(C)。
7. 静电的防止:
(1)避免产生静电。
(2)避免静电积累:产生静电要设法导走,如增加空气湿度,避雷针、设备接地等。
8. 静电的利用:
(1)根据静电能吸引轻小物体的性质和同种电荷相排斥、异种电荷相吸引的原理:主要应用有静电复印、静电除尘、静电喷漆、静电植绒,静电喷泉等。
(2)利用高压静电产生的电场:应用有静电保鲜、静电灭菌等。
■知识点三:电荷的移动
1.电流的形成:
电荷的定向移动形成电流。
2.电流的方向:
(1)规定方向:把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。
(2)金属导体中电流方向:
负电荷定向移动的方向与电流的方向相反。
【清单02】电路
知识点一:电路的构成
1.电路
电路就是用导线将电源、用电器、开关连接起来组成的电流路径叫电路。
2.组成电路各元件的作用
作用
举例
电源
持续提供电能,将其他形式的能转化为电能
干电池、发电机
用电器
消耗电能装置,将电能转化为其他形式的能
电灯、电炉、电视机、电冰箱等
开关
控制电流通断
闸刀开关、声控开关、光控开关
导线
连接各元件的导体,形成电流的通道
金属导线
知识点二:电路的三种状态
1.电路的三种状态:通路、断路和短路
通路
断路
短路
电路图
定义
处处接通的电路
某处断开的电路
用导线直接将电源正负极连接起来
电路是连通的,但用电器两端被导线连接起来
特点
电路中有电流流过,用电器能够工作
电路中无电流流过,用电器不能工作
电流过大,烧坏电源
电流直接流过导线,被短路的用电器不工作
知识点三:电路图
1.电路图
用规定的符号表示电路元件连接的图叫电路图。电路图是对实际电路的有效抽象。
2.常见的电路元件符号
3.电路图与实物图
电路图与实物图是不同的。电路图是用规定的符号表示电路连接情况的图;实物图是用实物元件表示电路连接情况的图。画电路图时,决不能用实物元件充当元件符号。如图。
画电路图时的注意事项
(1)电路元件符号用统一规定的符号;
(2)连线时应横平竖直,呈方形;
(3)各元件符号不要画在拐角处,且导线尽量避免交叉;
(4)线路要连接到位,中间不能有断点;
(5)电路图中各元件符号的位置必须和实物电路的位置一致;
(6)元件做好标注,如L、S等;
(7)同一电路中涉及多个相同元件,加下标进行区别,如S1、S2等;
(8)画电路图时,一般从电源的正极开始,沿电流的方向依次画出元件符号,并用导线连接起来;
(9)导线交叉相连时要画实心点,实物图中导线不能交叉,电路图中导线可以交叉,但尽量不要交叉。
【清单03】连接电路
知识点一:串联电路
1.串联电路
(1)定义:两个或两个以上的用电器顺次连接到电路中,这种连接方式叫做串联。
(2)串联电路的特点:
①连接特点:逐个顺次——首尾相连。
②电流路径:只有一个。
③开关控制特点:开关能同时控制所有的用电器,与开关的位置没有关系。
④用电器工作特点:各用电器互相影响,一个用电器坏了,其他用电器都不能工作。
知识点二:并联电路
2.并联电路
(1)定义:两个或两个以上用电器并列连在一起再连接到电路中,这种连接方式叫做并联。
(2)并联电路的特点:
①连接特点:并列连接——首首尾尾相连。
②电流路径:电流有两条(或多条)路径;
③开关控制特点:干路的开关控制整个干路,支路的开关只控制本支路。
④用电器工作特点:各元件可以独立工作,一个用电器坏了,其他支路用电器不受影响。
(3)室外的路灯、家庭中各用电器都是并联的,电冰箱中的灯泡和压缩机之间是并联的。
■知识点三:集成电路
1.定义:集成电路是一种微型电子器件或部件。
2.构成:不论集成电路如何复杂,如何神秘,串联和并联电路都是构成复杂电路的重要基本单元。
【清单04】跨学科实践:电路创新设计展示
■知识点一:改进小彩灯的连接电路
1.原电路:所有小灯泡串联连接,一个灯泡坏了,其它彩灯都熄灭。
2.改进电路:根据并联电路特点知,可将全部小灯泡并联接入电路。
优点:一盏灯泡开路,其余灯泡还能工作。
■知识点二:回答问题正确显示器
工作原理:
对应问题和答案的电路元件首先串联起来,然后每条电路再并联连接,在干路上连上电铃即可。
■知识点三:病房呼叫电路
1.工作原理:
病人在病床上按开关;护士听到铃声看指示灯;知道哪个病人需要服务。
2.电路设计:
在每张床边都安装了一个开关,每个开关与值班室里的一只灯泡相对应。某一床位的病人按下开关后,值班室中对应的灯泡就会亮,护士就知道哪一位病人需要护理,并及时到来。
【考点题型一】电现象
【例1】(2024·江苏常州中考)壁画所处的环境相对封闭、幽暗、潮湿,易滋生微生物,导致壁画受损。为此,中国航天科技集团研制出机器人,机器人高速喷射带负电的粒子杀灭微生物,从而保护壁画。该粒子可能是( )
A.电子 B.原子核 C.质子 D.中子
【答案】A
【解析】原子由原子核和核外电子组成,原子核由质子和中子组成,质子带正电荷,中子不带电,因此原子核对外显示带正电,核外电子带负电荷,因此机器人高速喷射带负电的粒子可能是电子,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【变式1-1】(2024年广东中考)在如图所示的原子模型中,a是( )
A.原子核 B.质子 C.中子 D.电子
【答案】D
【解析】原子是由原子核和核外电子组成的,原子核又是由质子和中子组成的,由原子结构示意图可知,a位于最外层,是电子,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
【变式1-2】(2025·四川广安中考)甲、乙、丙三个轻质带电小球用绝缘细线悬挂,甲带正电,他们之间的相互作用如图所示,乙带电情况是带 (选填“正电”或“负电”),乙和丙带 (选填“同种”或“异种”)电荷。
【答案】负电 同种
【解析】[1][2]甲、乙、丙三个轻质带电小球用绝缘细线悬挂,图中乙、丙相互排斥,由于同种电荷相互排斥,说明乙、丙一定带同种电荷;甲、乙相互吸引,甲带正电,由于乙一定带电荷,根据异种电荷相互吸引可知,乙一定带负电。
【变式1-3】(2025·福建中考)如下图,大头针插在玻璃瓶的软木塞上,把金属箔悬挂在大头针上。带电体接触大头针后,金属箔张开,此过程( )
A.正电荷发生转移 B.可检验带电体的电性
C.金属箔带上同种电荷 D.张开角度越小,所带电荷越多
【答案】C
【解析】A.正电荷发生转移,此说法错误。原因是正电荷值得是原子核或质子,正电荷不能转移,发生转移的是电子,故A错误,不符合题意;
B.可检验带电体的电性,此说法错误。验电器箔片张开,只能说明被检测的物体带电,并不知道带的是哪种电荷,故B错误,不符合题意;
C.金属箔带上同种电荷,此说法正确。验电器就是根据同种电荷相互排斥的原理来检测物体带电的,两片箔片带同种电荷互相而张开,故C正确,符合题意;
D.张开角度越小,所带电荷越多,此说法错误。被检测的物体所带电荷越多,验电器箔片张开的角度越大,故D错误,不符合题意。
故选C。
【变式1-4】(2024·甘肃定西中考)在干燥的天气里,用塑料梳子梳头时,发现梳子会吸引头发,这是因为梳子与头发摩擦带了 ;越梳头发越蓬松,这是因为 。
【答案】 ①异种电荷 ②同种电荷相互排斥
【解析】[1]用塑料梳子梳头时,发现梳子会吸引头发,是因为异种电荷相互吸引,梳子与头发摩擦而带上了异种电荷电而相互吸引。
[2]用塑料梳子梳头,发现越梳头发越蓬松,是因为头发带上同种电荷,同种电荷相互排斥的结果。
【变式1-5】(2024·山东菏泽中考)电脑屏幕上“粘”了一层灰尘,小明想到了一个除尘办法:用塑料尺在头发上快速摩擦了几下,靠近电脑屏幕,灰尘就被吸下来。这是利用了带电体 的性质;塑料尺是 (选填“导体”或“绝缘体”)。
【答案】 ①具有吸引轻小物体 ②绝缘体
【解析】[1] 用塑料尺在头发上快速摩擦了几下后发生摩擦起电现象,塑料尺变成了带电体,而带电体具有吸引轻小物体的性质,所以将塑料尺靠近电脑屏幕,灰尘就被吸下来。
[2] 塑料尺导电性很差,属于绝缘体。
【变式1-6】(2024·黑龙江绥化中考)下列有关导电性能及材料应用的说法中,正确的是( )
A. 硬币、钢尺、订书钉都是导体
B. 铅笔芯、橡皮、塑料吸管都是绝缘体
C. 超导体可用于制作电炉子的电热丝
D. 半导体有良好的导电性
【答案】A
【解析】
A.硬币、钢尺、订书钉都是导体,导电性好,故A正确;
B.铅笔芯导电性好,是导体,橡皮、塑料吸管导电性差,是绝缘体,故B错误;
C.超导体的电阻为零,不会发热,所以电能无法转化为内能。所有利用电流热效应工作的电器设备都不能用超导材料制作,故C错误;
D.半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间,故D错误。
故选A。
【变式1-7】(2025·四川宜宾卷)用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器金属球,发现验电器的两片金属箔张开,此时验电器得到电子带______电,在接触瞬间电流的方向是______(填“A”或“B”)。
A.从橡胶棒流向验电器 B.从验电器流向橡胶棒
【答案】 ①. 负 ②. B
【解析】
【详解】[1][2]用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,此橡胶棒与验电器接触,此时验电器得到电子带负电,金属箔由于带上同种电荷相互排斥而张开;带负电的橡胶棒与验电器的金属球接触,橡胶棒上多余的电子向验电器移动,正电荷定向移动的方向为电流方向,所以瞬间电流的方向是从验电器到橡胶棒。
【变式1-8】(2025·安徽)如图所示,为两个相同的验电器,带正电,带负电,的金属箔张开的角度大于的金属箔张开的角度。若用一带绝缘柄的金属棒把和的金属球连接起来,则( )
A.电子从M转移到N B.金属棒中始终有电流
C.产生的电流方向从N流向M D.M的金属箔张开的角度减小
【答案】D
【解析】带正电,带负电,的金属箔张开的角度大于的金属箔张开的角度,说明M所带电荷数大于N所带电荷数。用一带绝缘柄的金属棒把和的金属球连接起来,连接的瞬间,电子从N到M移动,N带的负电荷减少,金属箔的张角减小,M带正电荷减少,金属箔的张角减小,当两个验电器所带电荷平衡后,电子将不再定向移动,即金属棒中不再有电流;而电流方向与自由电子定向移动的方向相反,所以金属棒中的瞬间电流方向是M→N,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
【考点题型二】电路
【例2】(2025·四川宜宾中考)用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器金属球,发现验电器的两片金属箔张开,此时验电器得到电子带______电,在接触瞬间电流的方向是______(填“A”或“B”)。
A.从橡胶棒流向验电器 B.从验电器流向橡胶棒
【答案】 ①. 负 ②. B
【解析】[1][2]用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,此橡胶棒与验电器接触,此时验电器得到电子带负电,金属箔由于带上同种电荷相互排斥而张开;带负电的橡胶棒与验电器的金属球接触,橡胶棒上多余的电子向验电器移动,正电荷定向移动的方向为电流方向,所以瞬间电流的方向是从验电器到橡胶棒。
【变式2-1】(2024·甘肃兰州中考)阅读短文,回答问题。
火花放电
在干燥的冬季,如果一只猫在你的身上蹭来蹭去,那么在猫毛和你的身体间就会有电荷的转移,你的身上就会聚集一定数量的负电荷。这些负电荷需要一段较长的时间才能和地面等物体慢慢导走。但是,如果你不等待。立即将手指靠近水龙头,就会出现令人难受的电火花,手指上就会有针刺般的疼痛感。如果你在干燥且黑暗的环境里抚摸猫,不但会听到哔里啦啦的响声,还会看到火花。请注意,你抚摸过猫毛的手指千万不要立即靠近猫的鼻子,以免产生火花放电,让猫受到惊吓而攻击你。
(1)在放电的过程中,电子是从 (选填“手指飞向水龙头”或“水龙头飞向手指”)。
(2)请你解释抚摸过猫毛的手指靠近猫鼻子时,容易产生火花放电的原因: 。
【答案】 手指飞向水龙头 带电体靠近导体时更容易发生放电现象
【解析】[1]摩擦后人体带有一定量的负电荷,在放电过程中,是带负电的电子发生了转移,故电子从手指飞向水龙头。
[2]根据题意可知,抚摸过猫毛的手指带有一定的电荷,这些负电荷需要一段较长的时间才能和地面等物体慢慢导走。若手指立即靠近猫的鼻子,由于猫的鼻子是导体,手指带有的电荷会迅速通过猫的鼻子导走,形成较大的电流,从而产生火花放电。
【变式2-2】(2024·四川广元中考)如图,在干燥环境中,取两个相同且不带电的验电器甲和乙,用毛皮摩擦过的橡胶棒接触甲的金属球,甲的金属箔片张开;再用石墨棒连接甲、乙验电器的金属球,观察到乙的金属箔片张开。下列对上述实验过程的分析,错误的是( )
A.毛皮摩擦过的橡胶棒带负电
B.金属箔片张开是由于同种电荷相互排斥
C.用石墨棒连接两金属球的瞬间,电流方向由乙到甲
D.若用玻璃棒连接两金属球,乙的金属箔片也会张开
【答案】D
【解析】A.物理学中规定,毛皮摩擦过的橡胶棒所带的是负电荷,故A正确,不符合题意;
B.由于两金属箔片带同种电荷,同种电荷相互排斥,金属箔片张开,故B正确,不符合题意;
C.用毛皮摩擦过的橡胶棒接触甲的金属球,甲验电器带上负电荷,石墨棒连接甲、乙验电器的金属球,带负电的电子从甲流向乙,电流方向与负电荷移动方向相反,则电流方向由乙到甲,故C正确,不符合题意;
D.玻璃棒是绝缘体,若用玻璃棒连接两金属球,乙不会带电,金属箔片不会张开,故D错误,符合题意。
故选D。
【变式2-3】(2024·辽宁中考)手持小风扇的简化电路如图所示,下列说法正确的是( )
A.开关和电动机是并联的
B.导线通常用半导体材料制成
C.电池的作用是为电动机提供电能
D.通电后电流从电池负极经电动机流向正极
【答案】C
【解析】A.开关要控制电动机的通断,所以开关和电动机是串联的,故A错误;
B.导线一般是用导体材料来制成的,故B错误;
C.电池是电源,电源的作用就是为电动机提供电能的装置,故C正确。
D.通电后,电流从电池的正极经电动机流向电池的负极,故D错误。
故选C。
【变式2-4】(2025·山西中考)2025年春节,小明观看了电影《哪吒2》。电影中,“哪吒”高呼:“冰不导电”。小明对此片段印象深刻,并产生疑问:冰真的不可以导电吗?请你帮他设计一个可操作的实验方案进行验证。
【答案】见解析
【解析】方案一:实验器材:电源、小灯泡、冻有两个铜片做接线柱的冰块、开关各一个,若干导线。实验步骤:①按照设计的电路图连接各实验器材;
②闭合开关,观察小灯泡是否发光。
实验结论:若小灯泡发光,说明冰可以导电;若小灯泡不发光,说明冰不可以导电。
方案二:实验器材:电源、电流表、电阻、冻有两个铜片做接线柱的冰块、开关各一个,若干导线。实验步骤:①按照设计的电路图连接各实验器材;
②闭合开关,观察电流表指针是否发生偏转;
实验结论:若电流表指针偏转,说明冰可以导电;若电流表指针不偏转,说明冰不可以导电。
【考点题型三】连接电路
【例3】(2025·湖北)某款家用蒸汽洗地机设计为:开关S1控制电机M1和M2同时工作,实现洗地和污水回收;开关S2单独控制电阻R加热水产生蒸汽;一旦机器发生倾倒,开关S3断开整个电路。下列电路图符合设计要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】开关S1控制电机M1和M2同时工作,说明开关S1、M1和M2串联,或者M1和M2并联且开关在M1和M2的干路上;开关S2单独控制电阻R加热水产生蒸汽,则电阻R与两个电动机并联,开关在电阻支路上;一旦机器发生倾倒,开关S3断开整个电路,则开关在整个电路的干路上。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
【变式3-1】(2024·阶段训练)如图所示的电路,开关全部闭合,两灯均发光,电路中有_____条电流路径,是____电路(选填“串联”或“并联”)。此时,取下一只正在发光的灯泡,则另一只灯泡______(选填“熄灭”或“发光”),说明并联电路中各用电器之间_____(选填“相互影响”或“互不影响”)。开关S控制_____,开关S1控制______,开关S2控制_______(均选填“L1”、“L2”或“L1和L2”)。
【答案】两,并联,发光,互不影响,L1和L2,L1,L2。
【解析】 这是并联电路,开关全部闭合,两灯均发光,电路中有两条电流路径,两条支路互不影响,此时,取下一只正在发光的灯泡,则另一只灯泡发光,说明并联电路中各用电器之间互不影响。开关S在干路上,控制L1和L2,开关S1控制L1,开关S2控制L2。
【变式3-2】(2025·安徽中考)某兴趣小组为了研究利用单刀双掷开关控制小直流电动机的正转、反转和不转,设计了如图所示的电路,、为单刀双掷开关,、为指示灯。规定电流从电动机M的左端流入,电动机正转。下列说法正确的是( )
A.接、接时,、均发光,电动机不转
B.接、接时,只有发光,电动机反转
C.接、接时、只有发光,电动机反转
D.接、接时、、均发光,电动机正转
【答案】C
【解析】A.接、接时,由图可知电流无法从电源正极出发后回到电源负极,整个电路没有构成闭合回路,电路中没有电流通过,则、均不发光,电动机不转,故A错误;
B.接、接时,由图可知电流从电源正极出发后经、电动机回到电源负极,则只有发光,电流从电动机的左端流入,电动机正转,故B错误;
C.接、接时,由图可知电流从电源正极出发后经、电动机回到电源负极,则只有发光,电流从电动机的右端流入,电动机反转,故C正确;
D.接、接时、由图可知电源没有接入电路,则、均不发光,电动机不转,故D错误。
故选C。
【变式3-3】(2025·黑龙江伊春市中考) 汽车已经成为现代社会常见的交通工具。婷婷同学发现只有所有车门都关闭(车门关闭相当于开关闭合),汽车内部的安全指示灯L才不亮;只要有任何一个车门未关闭,汽车内部的安全指示灯L就会发光。下列电路图符合汽车上述功能设计要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】根据题意可以知道,四个车门中只要有一个门没关好,也就是说只要一个开关断开,指示灯就发光,开关全部闭合,灯泡不发光,说明四个开关串联并与指示灯并联,为了防止短路,需要在电路中串联一个电阻,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
【变式3-4】(2024·湖南)科技小组模拟“智能开锁”设计的电路图,有两种开锁方式。即“人脸识别”与输入“密码”匹配成功,或“人脸识别”与使用“钥匙”匹配成功才可开锁。现用表示人脸识别,、表示密码、钥匙。匹配成功后对应开关自动闭合,电动机才工作开锁。满足上述两种方式都能开锁的电路是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】由题意可知,“人脸识别”与输入“密码”匹配成功,或“人脸识别”与使用“钥匙”匹配成功才可开锁,即只要有一个条件满足,电动机就工作,所以“人脸识别”开关与电动机应在干路上,“密码”开关与“钥匙”开关并联,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【变式3-5】(2024·福建)小闽设计家庭保险箱指纹锁的电路图,指纹识别成功相当于开关闭合,录入两人的指纹,其中任意一人的指纹识别成功就能开锁。图中符合要求的电路图是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】指纹识别成功相当于开关闭合,其中任意一人的指纹识别成功就能开锁,说明每个开关都能控制指纹锁,故两个开关并联后,与指纹锁串联。
故选D。
【变式3-6】(2024·山东临沂)高铁站的自动检票闸机口设有身份证和人脸识别双重验证,两个信息相符合后闸机门(电动机)自动打开,乘客可检票通过。若每个信息验证成功相当于闭合一个开关,下列模拟电路,符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】每个信息验证成功相当于闭合一个开关,两个信息都相符合后电动机自动打开,所以两个开关应该串联,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【考点题型4】跨学科实践:电路创新设计展示
【例4】(2025·广东省卷)小明家的智能门锁,可通过指纹识别开关或密码识别开关控制电动机开锁。请在图中完成其简化电路设计。
【答案】
【解析】指纹识别或密码识别,只要其中一种方式识别成功,则相应开关闭合从而控制电动机开锁,所以两个开关应并联后再与电动机串联在电源上,如图所示:
【变式4-1】(2025·山东威海卷) 某智能家居系统设计要求:当呼唤系统时,整个系统做好工作准备(相当于闭合开关S):当发出语音“拉开窗帘”(相当于闭合开关S1),电动机工作拉开窗帘;当发出语音“打开台灯”(相当于闭合开关S2),台灯工作。下列设计符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A.图中三个开关和电动机与灯泡串联,三个开关都闭合时,电动机和台灯工作,故A不符合题意;
B.图中电动机和灯泡并联,开关S在干路中,开关S1和电动机在一条支路,开关S2和灯泡在另一条支路,当呼唤系统时,整个系统做好工作准备(相当于闭合开关S),当发出语音“拉开窗帘”(相当于闭合开关S1),电动机工作,当发出语音“打开台灯”(相当于闭合开关S2),台灯工作,故B符合题意;
C.图中开关S1和开关S并联后再和电动机串联,闭合开关S或闭合开关S1,电动机都工作,闭合开关S2,台灯工作,故C不符合题意;
D.图中闭合开关S,台灯工作,再闭合开关S2,灯泡被短路,电源被短路,可能会烧坏电源,故D不符合题意。
故选B。
【变式4-2】(2024·四川泸州)如图所示为第38届泸州市青少年科技创新大赛上展示的一件手臂骨骼模型,小明打算对该作品进行改进,加装电动机带动轮子转动,使骨骼模型动起来,并加装指示灯。电路设计要求为:只闭合开关,仅指示灯亮;再闭合开关,指示灯亮,电动机M转动;断开开关,指示灯熄灭,电动机M停止转动。满足该设计要求的电路是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】A.只闭合开关,电动机和指示灯串联,它们都工作,故A不符合题意;再闭合开关S2,电动机被短路,只有指示灯发光,故A不符合题意;
B.只闭合开关,只有指示灯的简单电路,指示灯亮,再闭合开关,指示灯和电动机并联,它们都工作,断开开关,指示灯熄灭,电动机M停止转动,故B符合题意;
C.只闭合开关,只有指示灯的简单电路,指示灯亮,再闭合开关,指示灯和电动机并联,它们都工作,断开开关,指示灯熄灭,但电动机M转动,故C不符合题意;
D.只闭合开关,只有指示灯的简单电路,指示灯亮,再闭合开关,电源短路,它们都不工作,故D不符合题意。
故选B。
【变式4-3】(2024·四川遂宁)图中的电动独轮车依靠电力驱动,低碳环保。当电源开关S闭合时指示灯亮起,独轮车处于待机状态,当人站在独轮车上时开关自动闭合,电动机工作,独轮车才开始运动。下列电路设计符合上述要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】当电源开关S闭合时指示灯亮起,独轮车处于待机状态,当人站在独轮车上时开关自动闭合,电动机工作,独轮车才开始运动,说明指示灯和电动机并联,可以独立工作,同时开关S处在干路,开关处在电动机所在支路,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
【变式4-4】(2025·湖南)某商场有一台棉花糖自助售货机,接通电源后,指示灯L一直发光,人们可通过投币或扫码的方式购买棉花糖。当投币或扫码成功时,对应开关闭合,电动机开始工作,完成棉花糖自动出售服务。下列设计的模拟电路图符合以上要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】指示灯L一直发光,说明指示灯L一直与电源相连,不受其他开关控制。投币或扫码成功时,对应开关闭合,电动机开始工作,说明两个开关并联。电动机工作时,指示灯L仍然发光,说明指示灯L和电动机应该是并联关系。故D符合题意,ABC不符合题意。
故选 D。
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专题03 简单电路(原卷版)
【清单01】电现象
知识点一:摩擦起电
1.原子的结构:原子由位于中心的原子核和核外电子构成。
2.原子通常不显电性的原因:
(1)原子核由质子和中子构成,质子带正电荷,中子不带电,所以原子核带正电荷。而核外电子带负电荷。
(2)通常情况下,原子核和核外电子所带电荷数相等,原子整体不显电性,物体对外也不显电性
3.原子带电的原因:
(1)原子失去电子后带正电荷(因为负电荷少了,正电荷相比多了)。
(2)原子得到电子后带负电荷(因为负电荷多了,正电荷相比少了)。
4.摩擦起电原因:
(1)不同物质原子核束缚电子的本领不同。
(2)不同物体摩擦时:
A.“弱者”失去电子带正电荷。
B.“强者”得到多余电子带等量的负电荷。
5.摩擦起电实质:
是电子的转移(由“弱者”转移到“强者”),并非创造了电荷。
■知识点二:电荷间的相互作用
1.带了电(荷):
摩擦过的物体有了吸引轻小物体的性质,我们就说物体带了电(荷)。
(轻小物体指碎纸屑、头发、通草球、灰尘、轻质球等)
2.使物体带电的方法:
(1)摩擦起电:用摩擦的方法使物体带电。
(2)接触带电:物体和带电体接触也带了同种电荷。
(3)感应带电:由于带电体的作用,使带电体附近的物体带电。
3.两种电荷:
(1)正电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷。
(2)负电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷。
4.电荷间的相互作用规律:
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
5.验电器:
(1)作用:检验物体是否带电。
(2)原理:同种电荷相互排斥。
6.电荷量:
(1)定义:电荷的多少叫电量。
(2)单位:库仑(C)。
7. 静电的防止:
(1)避免产生静电。
(2)避免静电积累:产生静电要设法导走,如增加空气湿度,避雷针、设备接地等。
8. 静电的利用:
(1)根据静电能吸引轻小物体的性质和同种电荷相排斥、异种电荷相吸引的原理:主要应用有静电复印、静电除尘、静电喷漆、静电植绒,静电喷泉等。
(2)利用高压静电产生的电场:应用有静电保鲜、静电灭菌等。
■知识点三:电荷的移动
1.电流的形成:
电荷的定向移动形成电流。
2.电流的方向:
(1)规定方向:把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。
(2)金属导体中电流方向:
负电荷定向移动的方向与电流的方向相反。
【清单02】电路
知识点一:电路的构成
1.电路
电路就是用导线将电源、用电器、开关连接起来组成的电流路径叫电路。
2.组成电路各元件的作用
作用
举例
电源
持续提供电能,将其他形式的能转化为电能
干电池、发电机
用电器
消耗电能装置,将电能转化为其他形式的能
电灯、电炉、电视机、电冰箱等
开关
控制电流通断
闸刀开关、声控开关、光控开关
导线
连接各元件的导体,形成电流的通道
金属导线
知识点二:电路的三种状态
1.电路的三种状态:通路、断路和短路
通路
断路
短路
电路图
定义
处处接通的电路
某处断开的电路
用导线直接将电源正负极连接起来
电路是连通的,但用电器两端被导线连接起来
特点
电路中有电流流过,用电器能够工作
电路中无电流流过,用电器不能工作
电流过大,烧坏电源
电流直接流过导线,被短路的用电器不工作
知识点三:电路图
1.电路图
用规定的符号表示电路元件连接的图叫电路图。电路图是对实际电路的有效抽象。
2.常见的电路元件符号
3.电路图与实物图
电路图与实物图是不同的。电路图是用规定的符号表示电路连接情况的图;实物图是用实物元件表示电路连接情况的图。画电路图时,决不能用实物元件充当元件符号。如图。
画电路图时的注意事项
(1)电路元件符号用统一规定的符号;
(2)连线时应横平竖直,呈方形;
(3)各元件符号不要画在拐角处,且导线尽量避免交叉;
(4)线路要连接到位,中间不能有断点;
(5)电路图中各元件符号的位置必须和实物电路的位置一致;
(6)元件做好标注,如L、S等;
(7)同一电路中涉及多个相同元件,加下标进行区别,如S1、S2等;
(8)画电路图时,一般从电源的正极开始,沿电流的方向依次画出元件符号,并用导线连接起来;
(9)导线交叉相连时要画实心点,实物图中导线不能交叉,电路图中导线可以交叉,但尽量不要交叉。
【清单03】连接电路
知识点一:串联电路
1.串联电路
(1)定义:两个或两个以上的用电器顺次连接到电路中,这种连接方式叫做串联。
(2)串联电路的特点:
①连接特点:逐个顺次——首尾相连。
②电流路径:只有一个。
③开关控制特点:开关能同时控制所有的用电器,与开关的位置没有关系。
④用电器工作特点:各用电器互相影响,一个用电器坏了,其他用电器都不能工作。
知识点二:并联电路
2.并联电路
(1)定义:两个或两个以上用电器并列连在一起再连接到电路中,这种连接方式叫做并联。
(2)并联电路的特点:
①连接特点:并列连接——首首尾尾相连。
②电流路径:电流有两条(或多条)路径;
③开关控制特点:干路的开关控制整个干路,支路的开关只控制本支路。
④用电器工作特点:各元件可以独立工作,一个用电器坏了,其他支路用电器不受影响。
(3)室外的路灯、家庭中各用电器都是并联的,电冰箱中的灯泡和压缩机之间是并联的。
■知识点三:集成电路
1.定义:集成电路是一种微型电子器件或部件。
2.构成:不论集成电路如何复杂,如何神秘,串联和并联电路都是构成复杂电路的重要基本单元。
【清单04】跨学科实践:电路创新设计展示
■知识点一:改进小彩灯的连接电路
1.原电路:所有小灯泡串联连接,一个灯泡坏了,其它彩灯都熄灭。
2.改进电路:根据并联电路特点知,可将全部小灯泡并联接入电路。
优点:一盏灯泡开路,其余灯泡还能工作。
■知识点二:回答问题正确显示器
工作原理:
对应问题和答案的电路元件首先串联起来,然后每条电路再并联连接,在干路上连上电铃即可。
■知识点三:病房呼叫电路
1.工作原理:
病人在病床上按开关;护士听到铃声看指示灯;知道哪个病人需要服务。
2.电路设计:
在每张床边都安装了一个开关,每个开关与值班室里的一只灯泡相对应。某一床位的病人按下开关后,值班室中对应的灯泡就会亮,护士就知道哪一位病人需要护理,并及时到来。
【考点题型一】电现象
【例1】(2024·江苏常州中考)壁画所处的环境相对封闭、幽暗、潮湿,易滋生微生物,导致壁画受损。为此,中国航天科技集团研制出机器人,机器人高速喷射带负电的粒子杀灭微生物,从而保护壁画。该粒子可能是( )
A.电子 B.原子核 C.质子 D.中子
【变式1-1】(2024年广东中考)在如图所示的原子模型中,a是( )
A.原子核 B.质子 C.中子 D.电子
【变式1-2】(2025·四川广安中考)甲、乙、丙三个轻质带电小球用绝缘细线悬挂,甲带正电,他们之间的相互作用如图所示,乙带电情况是带 (选填“正电”或“负电”),乙和丙带 (选填“同种”或“异种”)电荷。
【变式1-3】(2025·福建中考)如下图,大头针插在玻璃瓶的软木塞上,把金属箔悬挂在大头针上。带电体接触大头针后,金属箔张开,此过程( )
A.正电荷发生转移 B.可检验带电体的电性
C.金属箔带上同种电荷 D.张开角度越小,所带电荷越多
【变式1-4】(2024·甘肃定西中考)在干燥的天气里,用塑料梳子梳头时,发现梳子会吸引头发,这是因为梳子与头发摩擦带了 ;越梳头发越蓬松,这是因为 。
【变式1-5】(2024·山东菏泽中考)电脑屏幕上“粘”了一层灰尘,小明想到了一个除尘办法:用塑料尺在头发上快速摩擦了几下,靠近电脑屏幕,灰尘就被吸下来。这是利用了带电体 的性质;塑料尺是 (选填“导体”或“绝缘体”)。
【变式1-6】(2024·黑龙江绥化中考)下列有关导电性能及材料应用的说法中,正确的是( )
A. 硬币、钢尺、订书钉都是导体
B. 铅笔芯、橡皮、塑料吸管都是绝缘体
C. 超导体可用于制作电炉子的电热丝
D. 半导体有良好的导电性
【变式1-7】(2025·四川宜宾卷)用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器金属球,发现验电器的两片金属箔张开,此时验电器得到电子带______电,在接触瞬间电流的方向是______(填“A”或“B”)。
A.从橡胶棒流向验电器 B.从验电器流向橡胶棒
【变式1-8】(2025·安徽)如图所示,为两个相同的验电器,带正电,带负电,的金属箔张开的角度大于的金属箔张开的角度。若用一带绝缘柄的金属棒把和的金属球连接起来,则( )
A.电子从M转移到N B.金属棒中始终有电流
C.产生的电流方向从N流向M D.M的金属箔张开的角度减小
【考点题型二】电路
【例2】(2025·四川宜宾中考)用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器金属球,发现验电器的两片金属箔张开,此时验电器得到电子带______电,在接触瞬间电流的方向是______(填“A”或“B”)。
A.从橡胶棒流向验电器 B.从验电器流向橡胶棒
【变式2-1】(2024·甘肃兰州中考)阅读短文,回答问题。
火花放电
在干燥的冬季,如果一只猫在你的身上蹭来蹭去,那么在猫毛和你的身体间就会有电荷的转移,你的身上就会聚集一定数量的负电荷。这些负电荷需要一段较长的时间才能和地面等物体慢慢导走。但是,如果你不等待。立即将手指靠近水龙头,就会出现令人难受的电火花,手指上就会有针刺般的疼痛感。如果你在干燥且黑暗的环境里抚摸猫,不但会听到哔里啦啦的响声,还会看到火花。请注意,你抚摸过猫毛的手指千万不要立即靠近猫的鼻子,以免产生火花放电,让猫受到惊吓而攻击你。
(1)在放电的过程中,电子是从 (选填“手指飞向水龙头”或“水龙头飞向手指”)。
(2)请你解释抚摸过猫毛的手指靠近猫鼻子时,容易产生火花放电的原因: 。
【变式2-2】(2024·四川广元中考)如图,在干燥环境中,取两个相同且不带电的验电器甲和乙,用毛皮摩擦过的橡胶棒接触甲的金属球,甲的金属箔片张开;再用石墨棒连接甲、乙验电器的金属球,观察到乙的金属箔片张开。下列对上述实验过程的分析,错误的是( )
A.毛皮摩擦过的橡胶棒带负电
B.金属箔片张开是由于同种电荷相互排斥
C.用石墨棒连接两金属球的瞬间,电流方向由乙到甲
D.若用玻璃棒连接两金属球,乙的金属箔片也会张开
【变式2-3】(2024·辽宁中考)手持小风扇的简化电路如图所示,下列说法正确的是( )
A.开关和电动机是并联的
B.导线通常用半导体材料制成
C.电池的作用是为电动机提供电能
D.通电后电流从电池负极经电动机流向正极
【变式2-4】(2025·山西中考)2025年春节,小明观看了电影《哪吒2》。电影中,“哪吒”高呼:“冰不导电”。小明对此片段印象深刻,并产生疑问:冰真的不可以导电吗?请你帮他设计一个可操作的实验方案进行验证。
【考点题型三】连接电路
【例3】(2025·湖北)某款家用蒸汽洗地机设计为:开关S1控制电机M1和M2同时工作,实现洗地和污水回收;开关S2单独控制电阻R加热水产生蒸汽;一旦机器发生倾倒,开关S3断开整个电路。下列电路图符合设计要求的是( )
A. B.
C. D.
【变式3-1】(2024·阶段训练)如图所示的电路,开关全部闭合,两灯均发光,电路中有_____条电流路径,是____电路(选填“串联”或“并联”)。此时,取下一只正在发光的灯泡,则另一只灯泡______(选填“熄灭”或“发光”),说明并联电路中各用电器之间_____(选填“相互影响”或“互不影响”)。开关S控制_____,开关S1控制______,开关S2控制_______(均选填“L1”、“L2”或“L1和L2”)。
【变式3-2】(2025·安徽中考)某兴趣小组为了研究利用单刀双掷开关控制小直流电动机的正转、反转和不转,设计了如图所示的电路,、为单刀双掷开关,、为指示灯。规定电流从电动机M的左端流入,电动机正转。下列说法正确的是( )
A.接、接时,、均发光,电动机不转
B.接、接时,只有发光,电动机反转
C.接、接时、只有发光,电动机反转
D.接、接时、、均发光,电动机正转
【变式3-3】(2025·黑龙江伊春市中考) 汽车已经成为现代社会常见的交通工具。婷婷同学发现只有所有车门都关闭(车门关闭相当于开关闭合),汽车内部的安全指示灯L才不亮;只要有任何一个车门未关闭,汽车内部的安全指示灯L就会发光。下列电路图符合汽车上述功能设计要求的是( )
A. B.
C. D.
【变式3-4】(2024·湖南)科技小组模拟“智能开锁”设计的电路图,有两种开锁方式。即“人脸识别”与输入“密码”匹配成功,或“人脸识别”与使用“钥匙”匹配成功才可开锁。现用表示人脸识别,、表示密码、钥匙。匹配成功后对应开关自动闭合,电动机才工作开锁。满足上述两种方式都能开锁的电路是( )
A. B.
C. D.
【变式3-5】(2024·福建)小闽设计家庭保险箱指纹锁的电路图,指纹识别成功相当于开关闭合,录入两人的指纹,其中任意一人的指纹识别成功就能开锁。图中符合要求的电路图是( )
A. B.
C. D.
【变式3-6】(2024·山东临沂)高铁站的自动检票闸机口设有身份证和人脸识别双重验证,两个信息相符合后闸机门(电动机)自动打开,乘客可检票通过。若每个信息验证成功相当于闭合一个开关,下列模拟电路,符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【考点题型4】跨学科实践:电路创新设计展示
【例4】(2025·广东省卷)小明家的智能门锁,可通过指纹识别开关或密码识别开关控制电动机开锁。请在图中完成其简化电路设计。
【变式4-1】(2025·山东威海卷) 某智能家居系统设计要求:当呼唤系统时,整个系统做好工作准备(相当于闭合开关S):当发出语音“拉开窗帘”(相当于闭合开关S1),电动机工作拉开窗帘;当发出语音“打开台灯”(相当于闭合开关S2),台灯工作。下列设计符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【变式4-2】(2024·四川泸州)如图所示为第38届泸州市青少年科技创新大赛上展示的一件手臂骨骼模型,小明打算对该作品进行改进,加装电动机带动轮子转动,使骨骼模型动起来,并加装指示灯。电路设计要求为:只闭合开关,仅指示灯亮;再闭合开关,指示灯亮,电动机M转动;断开开关,指示灯熄灭,电动机M停止转动。满足该设计要求的电路是( )
A. B.
C. D.
【变式4-3】(2024·四川遂宁)图中的电动独轮车依靠电力驱动,低碳环保。当电源开关S闭合时指示灯亮起,独轮车处于待机状态,当人站在独轮车上时开关自动闭合,电动机工作,独轮车才开始运动。下列电路设计符合上述要求的是( )
A. B.
C. D.
【变式4-4】(2025·湖南)某商场有一台棉花糖自助售货机,接通电源后,指示灯L一直发光,人们可通过投币或扫码的方式购买棉花糖。当投币或扫码成功时,对应开关闭合,电动机开始工作,完成棉花糖自动出售服务。下列设计的模拟电路图符合以上要求的是( )
A. B.
C. D.
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