3.4《跨学科实践：电路创新设计展示》学科素养同步分层练习设计（基础版）-2026-2027学年教科版物理九年级上学期

**基本信息** 以跨学科实践为情境，通过选择、填空、作图题的梯度设计，巩固电路连接与设计知识，培养物理观念和科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知|串联/并联电路辨别|选择题1-2直接考查串并联控制特点，强化物理观念| |情境应用|复合情境电路分析|选择题3-8结合切纸机、公交车等生活场景，体现科学思维的模型建构| |实践设计|综合电路设计|作图题10-12要求设计电子秤、呼叫电路，培养科学探究能力|

3.4《跨学科实践：电路创新设计展示》学科素养同步分层练习设计（基础版） 初中物理九年级上册（新教科版） 一、选择题 1．为杜绝操作工手指损伤事故的发生，某厂家设计制造的切纸机，必须将两只手同时分别按住左、右开关，切纸机才能正常工作。下列电路设计中符合要求的是（　　） A． B． C． D． 2．跨学科实践活动中，某学习小组为电动公交车设计了一项安全启动装置：只有公交车前后门都关闭，即前门对应的开关和后门对应的开关同时闭合，电动机才能接通电源，车辆方可起步行驶。下列电路图中，符合该设计要求的是（　　） A． B． C． D． 3． 小明要设计自动防盗报警电路。要求：开关S闭合后，灯亮电铃不响；当房门被打开时，细导线MN被扯断，灯亮且电铃响。下列电路符合设计要求的是（　　） A． B． C． D． 4．出租车驾驶室内设计了控制电路来显示是否载有乘客，车顶指示灯显示红色时载有乘客，显示绿色时未载乘客。下列电路图中，通过开关S接“1”或“2”可以符合上述设计要求的是（　　） A． B． C． D． 5．实验小组设计了一个简易的车内火灾预警系统，当检测到车内烟雾浓度超过危险值或车内某处温度超过预警温度时，启动灯光和警铃报警，开关 在车内烟雾浓度超过危险值时闭合，开关 在车内某处温度超过预警温度时闭合，下列符合设计要求的电路是(　　) A． B． C． D． 6．某款抽油烟机采用静电分离技术，使油滴带上负电，被金属板吸附，流入油槽，有效减少厨房油烟污染。图中吸油效果最好的设计是（　　） A． B． C． D． 7．某兴趣小组为水库设计一个“险情报警器”电路，要求：水位较低时开关断开，电灯和电铃均不工作；当水位达到险情高度时开关闭合，灯亮铃响，即使电灯断路不亮，电铃仍可工作。以下电路图中，符合设计要求的是（　　） A． B． C． D． 8．如图为某小区的道闸杆，当小区业主开车经过时，摄像头对车牌识别成功，相当于开关S1闭合，道闸杆自动提起，如果陌生车辆经过时，需要小区保安确认后手动闭合开关S2，提起道闸杆，下列电路设计符合要求的是（　　） A． B． C． D． 二、填空题 9．如图所示是小明设计的实验电路图，当开关　 　闭合时，电路短路。 三、作图题 10．小明同学想设计电子秤电路原理图。选用的器材有：电源、开关、导线、电压表、一个阻值随压力增大而减小的压敏电阻R1(元件符号为)、一个定值电阻R2。要求：电子秤刻度盘是由电压表改装而成，且示数随着压敏电阻所受压力的增大而增大。请你帮小明设计出符合条件的电路图。 11．小畅在学习电路设计后，了解了小区内自动售水机（如图甲所示）的工作原理：可通过手机扫码（闭合开关S1）或投币（闭合开关S2），启动电动机完成自动售水；图乙是它的部分电路图，请补充完整。 12．某科技小组为医院病房设计呼叫电路，在病人需要护理时，闭合床头开关S1或S2，护士值班室的护士就能及时看到对应的灯L1或L2亮，同时听到电铃响起。请用笔画线代替导线在图中连接符合设计要求的电路图。 答案解析部分 1．【答案】A 【知识点】串联电路和并联电路的辨别 【解析】【解答】要精确分析这道题，需紧扣“两只手同时按住左、右开关，切纸机才能工作”的逻辑即两个开关必须同时闭合，电路才导通，这符合串联电路的特点(串联开关相互制约，需同时闭合才能通路) 对各选项逐一剖析电路结构 A：左开关、右开关串联后与电动机、电源串联。只有两个开关同时闭合，电路才导通，电动机工作，符合“同时按住”的要求。 B：两个开关并联，只要闭合其中一个，电路就导通，电动机工作，不符合“同时按住”的逻辑。 C、D：电路结构不符合“两开关同时控制电动机”的串联逻辑，存在设计缺陷或控制逻辑错误。 故选A。 【分析】本题考查串联电路的控制特点，核心是理解“串联开关需同时闭合才能使电路导通”，通过分析各选项的电路结构，判断符合“双开关同时控制用电器”的设计。 2．【答案】A 【知识点】串联电路和并联电路的辨别；串、并联电路的设计 【解析】【解答】A．电路图中两个开关S1和S2串联连接，只有当S1和S2同时闭合时，电动机才能工作，满足题目要求，因此选项A正确。 B．图中两个开关S1和S2并联连接，只要闭合任意一个开关（S1或S2），电动机就会工作，不符合题目要求，因此选项B错误。 C．图中闭合开关S1时电动机工作，但如果闭合开关S2会导致电源短路，存在安全隐患，不符合要求，因此选项C错误。 D．图中闭合开关S2时电动机工作，但如果再闭合开关S1会造成电源短路，存在安全隐患，不符合要求，因此选项D错误。 综上所述，正确答案是A。 【分析】电路的串并联：串联：电路元件首位相连，用电器相互干扰，并联：电路元件首首相连，用电器互不干扰，开关在干路上控制整个电路的通断，开关在支路上控制单个支路的通断；家庭、公共场所的电路为并联电路。 3．【答案】C 【知识点】串、并联电路的设计 【解析】【解答】要求开关$$S$$闭合后，灯亮、电铃不响。说明此时电铃被短路（无电流通过），灯处于通路（有电流通过）。因此，电铃需与某部分电路并联形成短路，且灯在干路中受开关$$S$$控制。当房门被打开，细导线$$MN$$被扯断后，灯亮且电铃响。说明此时电铃由短路变为通路，灯仍保持通路。因此，细导线$$MN$$需与电铃并联（正常时短路电铃，扯断后电铃接入电路）。 A：开关$$S$$闭合时，电铃未被短路，会与灯同时工作，不符合“电铃不响”的要求。 B：细导线$$MN$$被扯断后，电铃所在支路因$$MN$$断开而无电流，电铃不响，不符合“电铃响”的要求。 C：开关$$S$$闭合时，电铃被细导线$$MN$$短路（电流经$$MN$$流过，电铃无电流），灯亮；$$MN$$被扯断后，电铃接入电路（与灯串联），灯亮且电铃响，符合所有要求。 D：细导线$$MN$$被扯断后，灯所在电路因$$MN$$断开而无电流，灯不亮，不符合“灯亮”的要求。 综上选C。 【分析】要确定符合要求的电路，需分析开关$$S$$闭合和细导线$$MN$$被扯断时，灯与电铃的工作状态，明确各元件的连接方式（短路、通路、断路）。 4．【答案】C 【知识点】串、并联电路的设计 【解析】【解答】根据要求，红灯和绿灯不能同时发光，是并联的，开关在干路上，触点在各支路上，C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【分析】用电器不能同时工作，是并联的，开关连接在干路上。 5．【答案】B 【知识点】串、并联电路的设计 【解析】【解答】根据要求，车内火灾报警在烟雾浓度过大或温度过高时，报警装置灯光和警铃报警，即控制电路的开关S1、S2，能分别控制用电器，开关是并联的，用电器能独立工作，是并联的，并联的开关和并联的用电器串联，B符合题意。 故选B。 【分析】根据要求，各用电器工作互不影响，是并联电路；多个开关分别控制用电器，开关并联。 6．【答案】C 【知识点】电荷间的相互作用规律 【解析】【解答】根据题意可知，要使油滴顺利流入油槽，需要油槽一侧的金属箔吸引油滴，另一侧的金属板排斥油滴，即油槽侧金属板带异种电荷，另一侧带同种电荷，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【分析】同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，根据电荷之间的相互作用规律判断。 7．【答案】D 【知识点】串、并联电路的设计 【解析】【解答】开关断开时，电灯和电铃都无法工作，这说明开关位于干路，可以控制整个电路的所有用电器；开关闭合后，灯泡可以正常发光，电铃也可以正常工作，并且哪怕电灯所在支路发生断路，电灯不发光时，电铃仍然可以正常工作，这说明电灯和电ress是并联连接，二者工作互不影响。对各个选项电路逐一分析，故D正确，ABC错误。 故选D。 【分析】电路的串并联：串联：电路元件首位相连，用电器相互干扰，并联：电路元件首首相连，用电器互不干扰，开关在干路上控制整个电路的通断，开关在支路上控制单个支路的通断；家庭、公共场所的电路为并联电路。 8．【答案】C 【知识点】串、并联电路的设计 【解析】【解答】道闸的电动机M需要满足：只要开关S1（识别到业主车辆）或者开关S2（保安手动操作）中有任意一个闭合，电动机就可以启动工作，由此可知S1和S2的连接方式为并联，这个并联后的整体再和电动机M串联在电路中，符合该连接特点的是选项C。 故选C。 【分析】电路的串并联：串联：电路元件首位相连，用电器相互干扰，并联：电路元件首首相连，用电器互不干扰，开关在干路上控制整个电路的通断，开关在支路上控制单个支路的通断；家庭、公共场所的电路为并联电路。 9．【答案】S1、S2、S3 【知识点】电路的三种状态 【解析】【解答】[1]要使电路短路，必须闭合的开关应能将电源两极用导线直接连接（不经过用电器）。当开关S1、S2、S3闭合时，电流从电池的正极出发，不经过用电器，直接回到负极，造成了电源短路，故1空填S1、S2、S3； 【分析】（1）解题关键：理解短路的本质是电流绕过用电器（或直接连通电源两极）形成低电阻通路；分析电路时寻找是否存在不经过用电器直接连接电源两极的闭合路径； （2）易错点：误认为只要闭合多个开关就会短路，而未分析电流的实际路径；混淆局部短路（短接某个用电器）和电源短路（直接短接电源两极）。 10．【答案】 【知识点】电路的构成及电路图 【解析】【解答】 电子秤刻度盘是由电压表改装而成 ，所以电子称的刻度盘并联在用电器两端， 示数随着压敏电阻所受压力的增大而增大，压敏电阻随着压力的增加而减小，根据串联分压可知，电压表并联在R2两端，据此作图： 【分析】电路的串并联：串联：电路元件首位相连，用电器相互干扰，并联：电路元件首首相连，用电器互不干扰，开关在干路上控制整个电路的通断，开关在支路上控制单个支路的通断；家庭、公共场所的电路为并联电路。 串联分压：用电器串联时，其两端的电压和电阻成正比。 11．【答案】 【知识点】串、并联电路的设计 【解析】【解答】由题意可知，手机扫码和投币都可以独立启动电动机，实现自动售水，这说明开关S1和开关S2工作时互不影响，因此两个开关是并联关系，两个开关并联后再与电动机串联，按照这个连接方式绘制电路图即可。 【分析】电路的串并联：串联：电路元件首位相连，用电器相互干扰，并联：电路元件首首相连，用电器互不干扰，开关在干路上控制整个电路的通断，开关在支路上控制单个支路的通断；家庭、公共场所的电路为并联电路 12．【答案】 【知识点】串、并联电路的设计 【解析】【解答】根据要求，灯L1和L2可分别发光，是并联的，开关S1和S2分别位于支路上，电铃位于干路上，开关S控制整个电路，在干路上，电路图如下图所示： 【分析】各用电器分别工作，是并联电路，支路开关控制支路用电器；干路开关控制所有用电器。 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.4《跨学科实践：电路创新设计展示》学科素养同步分层练习设计（基础版） 初中物理九年级上册（新教科版） 一、选择题 1．为杜绝操作工手指损伤事故的发生，某厂家设计制造的切纸机，必须将两只手同时分别按住左、右开关，切纸机才能正常工作。下列电路设计中符合要求的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【知识点】串联电路和并联电路的辨别 【解析】【解答】要精确分析这道题，需紧扣“两只手同时按住左、右开关，切纸机才能工作”的逻辑即两个开关必须同时闭合，电路才导通，这符合串联电路的特点(串联开关相互制约，需同时闭合才能通路) 对各选项逐一剖析电路结构 A：左开关、右开关串联后与电动机、电源串联。只有两个开关同时闭合，电路才导通，电动机工作，符合“同时按住”的要求。 B：两个开关并联，只要闭合其中一个，电路就导通，电动机工作，不符合“同时按住”的逻辑。 C、D：电路结构不符合“两开关同时控制电动机”的串联逻辑，存在设计缺陷或控制逻辑错误。 故选A。 【分析】本题考查串联电路的控制特点，核心是理解“串联开关需同时闭合才能使电路导通”，通过分析各选项的电路结构，判断符合“双开关同时控制用电器”的设计。 2．跨学科实践活动中，某学习小组为电动公交车设计了一项安全启动装置：只有公交车前后门都关闭，即前门对应的开关和后门对应的开关同时闭合，电动机才能接通电源，车辆方可起步行驶。下列电路图中，符合该设计要求的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【知识点】串联电路和并联电路的辨别；串、并联电路的设计 【解析】【解答】A．电路图中两个开关S1和S2串联连接，只有当S1和S2同时闭合时，电动机才能工作，满足题目要求，因此选项A正确。 B．图中两个开关S1和S2并联连接，只要闭合任意一个开关（S1或S2），电动机就会工作，不符合题目要求，因此选项B错误。 C．图中闭合开关S1时电动机工作，但如果闭合开关S2会导致电源短路，存在安全隐患，不符合要求，因此选项C错误。 D．图中闭合开关S2时电动机工作，但如果再闭合开关S1会造成电源短路，存在安全隐患，不符合要求，因此选项D错误。 综上所述，正确答案是A。 【分析】电路的串并联：串联：电路元件首位相连，用电器相互干扰，并联：电路元件首首相连，用电器互不干扰，开关在干路上控制整个电路的通断，开关在支路上控制单个支路的通断；家庭、公共场所的电路为并联电路。 3． 小明要设计自动防盗报警电路。要求：开关S闭合后，灯亮电铃不响；当房门被打开时，细导线MN被扯断，灯亮且电铃响。下列电路符合设计要求的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【知识点】串、并联电路的设计 【解析】【解答】要求开关$$S$$闭合后，灯亮、电铃不响。说明此时电铃被短路（无电流通过），灯处于通路（有电流通过）。因此，电铃需与某部分电路并联形成短路，且灯在干路中受开关$$S$$控制。当房门被打开，细导线$$MN$$被扯断后，灯亮且电铃响。说明此时电铃由短路变为通路，灯仍保持通路。因此，细导线$$MN$$需与电铃并联（正常时短路电铃，扯断后电铃接入电路）。 A：开关$$S$$闭合时，电铃未被短路，会与灯同时工作，不符合“电铃不响”的要求。 B：细导线$$MN$$被扯断后，电铃所在支路因$$MN$$断开而无电流，电铃不响，不符合“电铃响”的要求。 C：开关$$S$$闭合时，电铃被细导线$$MN$$短路（电流经$$MN$$流过，电铃无电流），灯亮；$$MN$$被扯断后，电铃接入电路（与灯串联），灯亮且电铃响，符合所有要求。 D：细导线$$MN$$被扯断后，灯所在电路因$$MN$$断开而无电流，灯不亮，不符合“灯亮”的要求。 综上选C。 【分析】要确定符合要求的电路，需分析开关$$S$$闭合和细导线$$MN$$被扯断时，灯与电铃的工作状态，明确各元件的连接方式（短路、通路、断路）。 4．出租车驾驶室内设计了控制电路来显示是否载有乘客，车顶指示灯显示红色时载有乘客，显示绿色时未载乘客。下列电路图中，通过开关S接“1”或“2”可以符合上述设计要求的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【知识点】串、并联电路的设计 【解析】【解答】根据要求，红灯和绿灯不能同时发光，是并联的，开关在干路上，触点在各支路上，C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【分析】用电器不能同时工作，是并联的，开关连接在干路上。 5．实验小组设计了一个简易的车内火灾预警系统，当检测到车内烟雾浓度超过危险值或车内某处温度超过预警温度时，启动灯光和警铃报警，开关 在车内烟雾浓度超过危险值时闭合，开关 在车内某处温度超过预警温度时闭合，下列符合设计要求的电路是(　　) A． B． C． D． 【答案】B 【知识点】串、并联电路的设计 【解析】【解答】根据要求，车内火灾报警在烟雾浓度过大或温度过高时，报警装置灯光和警铃报警，即控制电路的开关S1、S2，能分别控制用电器，开关是并联的，用电器能独立工作，是并联的，并联的开关和并联的用电器串联，B符合题意。 故选B。 【分析】根据要求，各用电器工作互不影响，是并联电路；多个开关分别控制用电器，开关并联。 6．某款抽油烟机采用静电分离技术，使油滴带上负电，被金属板吸附，流入油槽，有效减少厨房油烟污染。图中吸油效果最好的设计是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【知识点】电荷间的相互作用规律 【解析】【解答】根据题意可知，要使油滴顺利流入油槽，需要油槽一侧的金属箔吸引油滴，另一侧的金属板排斥油滴，即油槽侧金属板带异种电荷，另一侧带同种电荷，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【分析】同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，根据电荷之间的相互作用规律判断。 7．某兴趣小组为水库设计一个“险情报警器”电路，要求：水位较低时开关断开，电灯和电铃均不工作；当水位达到险情高度时开关闭合，灯亮铃响，即使电灯断路不亮，电铃仍可工作。以下电路图中，符合设计要求的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【知识点】串、并联电路的设计 【解析】【解答】开关断开时，电灯和电铃都无法工作，这说明开关位于干路，可以控制整个电路的所有用电器；开关闭合后，灯泡可以正常发光，电铃也可以正常工作，并且哪怕电灯所在支路发生断路，电灯不发光时，电铃仍然可以正常工作，这说明电灯和电ress是并联连接，二者工作互不影响。对各个选项电路逐一分析，故D正确，ABC错误。 故选D。 【分析】电路的串并联：串联：电路元件首位相连，用电器相互干扰，并联：电路元件首首相连，用电器互不干扰，开关在干路上控制整个电路的通断，开关在支路上控制单个支路的通断；家庭、公共场所的电路为并联电路。 8．如图为某小区的道闸杆，当小区业主开车经过时，摄像头对车牌识别成功，相当于开关S1闭合，道闸杆自动提起，如果陌生车辆经过时，需要小区保安确认后手动闭合开关S2，提起道闸杆，下列电路设计符合要求的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【知识点】串、并联电路的设计 【解析】【解答】道闸的电动机M需要满足：只要开关S1（识别到业主车辆）或者开关S2（保安手动操作）中有任意一个闭合，电动机就可以启动工作，由此可知S1和S2的连接方式为并联，这个并联后的整体再和电动机M串联在电路中，符合该连接特点的是选项C。 故选C。 【分析】电路的串并联：串联：电路元件首位相连，用电器相互干扰，并联：电路元件首首相连，用电器互不干扰，开关在干路上控制整个电路的通断，开关在支路上控制单个支路的通断；家庭、公共场所的电路为并联电路。 二、填空题 9．如图所示是小明设计的实验电路图，当开关　 　闭合时，电路短路。 【答案】S1、S2、S3 【知识点】电路的三种状态 【解析】【解答】[1]要使电路短路，必须闭合的开关应能将电源两极用导线直接连接（不经过用电器）。当开关S1、S2、S3闭合时，电流从电池的正极出发，不经过用电器，直接回到负极，造成了电源短路，故1空填S1、S2、S3； 【分析】（1）解题关键：理解短路的本质是电流绕过用电器（或直接连通电源两极）形成低电阻通路；分析电路时寻找是否存在不经过用电器直接连接电源两极的闭合路径； （2）易错点：误认为只要闭合多个开关就会短路，而未分析电流的实际路径；混淆局部短路（短接某个用电器）和电源短路（直接短接电源两极）。 三、作图题 10．小明同学想设计电子秤电路原理图。选用的器材有：电源、开关、导线、电压表、一个阻值随压力增大而减小的压敏电阻R1(元件符号为)、一个定值电阻R2。要求：电子秤刻度盘是由电压表改装而成，且示数随着压敏电阻所受压力的增大而增大。请你帮小明设计出符合条件的电路图。 【答案】 【知识点】电路的构成及电路图 【解析】【解答】 电子秤刻度盘是由电压表改装而成 ，所以电子称的刻度盘并联在用电器两端， 示数随着压敏电阻所受压力的增大而增大，压敏电阻随着压力的增加而减小，根据串联分压可知，电压表并联在R2两端，据此作图： 【分析】电路的串并联：串联：电路元件首位相连，用电器相互干扰，并联：电路元件首首相连，用电器互不干扰，开关在干路上控制整个电路的通断，开关在支路上控制单个支路的通断；家庭、公共场所的电路为并联电路。 串联分压：用电器串联时，其两端的电压和电阻成正比。 11．小畅在学习电路设计后，了解了小区内自动售水机（如图甲所示）的工作原理：可通过手机扫码（闭合开关S1）或投币（闭合开关S2），启动电动机完成自动售水；图乙是它的部分电路图，请补充完整。 【答案】 【知识点】串、并联电路的设计 【解析】【解答】由题意可知，手机扫码和投币都可以独立启动电动机，实现自动售水，这说明开关S1和开关S2工作时互不影响，因此两个开关是并联关系，两个开关并联后再与电动机串联，按照这个连接方式绘制电路图即可。 【分析】电路的串并联：串联：电路元件首位相连，用电器相互干扰，并联：电路元件首首相连，用电器互不干扰，开关在干路上控制整个电路的通断，开关在支路上控制单个支路的通断；家庭、公共场所的电路为并联电路 12．某科技小组为医院病房设计呼叫电路，在病人需要护理时，闭合床头开关S1或S2，护士值班室的护士就能及时看到对应的灯L1或L2亮，同时听到电铃响起。请用笔画线代替导线在图中连接符合设计要求的电路图。 【答案】 【知识点】串、并联电路的设计 【解析】【解答】根据要求，灯L1和L2可分别发光，是并联的，开关S1和S2分别位于支路上，电铃位于干路上，开关S控制整个电路，在干路上，电路图如下图所示： 【分析】各用电器分别工作，是并联电路，支路开关控制支路用电器；干路开关控制所有用电器。 学科网（北京）股份有限公司 $