内容正文:
§15.2电流和电路
1、 电流的形成
1. 形成:电荷的定向移动形成电流。
2. 方向:①把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。
负电荷定向移动的方向相反。
② 电池外部:电流方向从正极流向负极
电池内部:电流方向从负极流向正极。
③利用发光二极管判断电流方向
具有单向导电的特点。负极
正极
2、 导体和绝缘体
1.导体:容易导电的物体。导体中存在大量的自由电荷
金属、人体、石墨、大地、溶液等。
2.绝缘体:不容易导电的物体。绝缘体中存在少量的自由电荷
橡胶、陶瓷、塑料、玻璃。
3、 电路
1.组成:一个完整的电路包括电源、用电器、开关和导线四种电路元件,缺一不可。
2.只有电路构成闭合回路时,电路中才有电流。
3.电路图的画法:①找到电源,从电源正(负)极出发,依次画出元件。
②导线要横平竖直,电路图通常呈长方形。
③元件不能画在拐角处,且分布要均匀、美观。
④顺序与实物图一致,标上对应的字母。
4、 通路、短路、短路
1.通路:正常接通的电路,即用电器能够工作的电路叫作通路。
2. 断路:某处被断开、没有电流通过的电路。
常见的断路现象:开关断开、某处导线断、灯丝断、导线与接线柱接触不好等。
3. 短路 :直接用导线将电源正、负极连接起来,这种情况下电源被短路。
发生短路时,用电器不工作,电路中会有很大的电流,会烧坏电源甚至烧坏导线的绝缘层,引起火灾。
练习:一、单选题
1.某同学在网上买了一架旋翼无人机,如图所示,给无人机的电池充电时,无人机的电池相当于( )
A.电源
B.导线
C.开关
D.用电器
2.如图所示是一种利用海水盐差能发电的装置。甲、乙两块渗透膜将容器隔成三个区域,分别加入海水和纯水,甲渗透膜只能让海水中带正电的钠离子通过,乙渗透膜只能让海水中带负电的氯离子通过,此时容器就变成了一个电源,把小灯泡接入电路,闭合开关,小灯泡发光。则下列说法正确的是( )
A.通过小灯泡的电流方向是从a到b
B.该发电装置左边是电源的负极
C.该发电装置内部,只有负电荷在发生定向移动
D.该发电装置,电流是由正负电荷的无规则运动形成的
3.智能手机在待机黑屏时,触摸屏控制电路处于断开状态;当手指触碰屏幕指定区域时,背光系统立即点亮,手机进入工作状态。关于上述过程,下列说法正确的是( )
A.待机黑屏时,控制背光系统的电路处于短路状态,以节省电能
B.手指触摸屏幕的动作相当于闭合开关,使电路由断路变为通路
C.屏幕背光灯正常发光时,手机电池将电能转化为化学能供其使用
D.在手机工作过程中,触摸屏本身相当于电源,为背光灯提供电压
4.取两个相同的验电器A和B,使A带上正电荷,可以看到A的金属箔张开,B的金属箔闭合。用带有绝缘柄的金属棒把A和B连接起来,如图所示,观察到A的金属箔张开的角度减小,B的金属箔由闭合变为张开。实验中金属杆和金属球接触的一瞬间,下列描述正确的是( )
A.正电荷从A到B,金属杆中电流方向是从A到B
B.负电荷从B到A,金属杆中电流方向是从A到B
C.正电荷从A到B,金属杆中电流方向是从B到A
D.负电荷从B到A,金属杆中电流方向是从B到A
5.下列物质中全是导体的一组是( )
A.陶瓷、大地、人体 B.油、空气、金属
C.大地、金属、玻璃 D.金属、人体、大地
6.两个相同的验电器A和B,A带正电,B不带电,用金属棒把A、B连接起来后如图,则( )
A.A的张角变为0,B的金属箔张开
B.B中负电荷通过棒流向A,B带正电荷
C.棒中有持续电流从A流向B,使B张角增大
D.棒中有持续电流从B流向A,使A张角先减小,后增大
7.如图所示电路,闭合开关后两灯均不亮,故障仅为断路。用导线完成下列检测时,可能出现的现象是( )
A.导线接两端,不发光 B.导线接两端,两灯均不亮
C.导线接电源两端,两灯均发光 D.导线连接CD,两灯均发光
8.北京的冬天非常干燥,同学们触碰到教室的金属门把手有时会有“触电”感觉。为了防止“触电”,可手握如图所示的“静电消除器”去触碰金属释放静电。下列有关说法正确的是( )
A.若皮肤与衣物摩擦时失去电子,皮肤会带负电
B.人体触碰金属发生“触电”,是因为人体与金属间有电荷做定向移动
C.若金属门把手带负电荷,释放电荷时,瞬间电流方向是由门把手流向消除器
D.人体带的“静电”,是因为摩擦创造了电荷
二、多选题
9.有关电流和电路,下列说法正确的是( )
A.自由电子的定向移动可以形成电流
B.金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反
C.电流的方向可以表述为从电源的正极出发,回到电源的负极
D.导体容易导电是由于导体内部有大量的电荷存在
10.小明在生活中观察到,有些工作人员在某一路口处记录一段时间内车辆通过的数量来反映这一路段车流的大小。小明联想到电流是电荷的定向移动,他觉得可以把电流类比成车流,从而定义出电流的大小,结合车流大小的描述,请你选出下列说法中正确的是( )
A.可以将通过导体横截面的电荷量(Q)类比做上述情景中一段时间内通过某路口的车辆总数
B.通过类比,应将通过单位导体横截面的电荷量来反映电流的大小
C.通过类比,应将单位时间内通过导体横截面的电荷量来反映电流的大小
D.根据比值定义法,用可以作为描述电流大小的方法(t表示时间)
11.下列关于电流的说法中正确的是( )
A.电路中有电流一定有正电荷在定向移动
B.金属导体中的电流方向与自由电子定向移动的方向相反
C.导体容易导电的原因是内部存在大量的自由电子
D.绝缘体不容易导电是因为绝缘体中几乎没有自由电荷
12.下列关于电路的说法正确的是( )
A.电源是提供电能的装置
B.电路中必须有电源并且是闭合状态,电路中才有电流
C.电源外部,电流沿着“正极→用电器→负极”的方向流动
D.用电器是将其他形式的能转化为电能的装置
13.如图所示,取两个相同的验电器A和B,使A带负电,B不带电,可以看到A的金属箔张开,B的金属箔完全闭合,用带有绝缘柄的金属棒MN把A和B的金属球连接起来。下列说法正确的是( )
A.连接前,A的金属箔张开是由于同种电荷相互排斥
B.连接后,B的金属箔会张开
C.连接后,A中的电荷全部移动到B
D.连接后,金属棒中会形成由M到N的电流
14.在科学实践课上,同学们在土豆上分别插入铜片和锌片,制成了土豆电池,将土豆电池与LED连接成如图所示的电路,LED立即发光。当LED的长引脚与铜片相连时,LED发光;当LED的短引脚与铜片相连时,LED不发光。则下列说法中正确的是( )
A.LED具有单向导电性
B.铜片相当于电池的负极
C.LED的正极应与锌片相连
D.土豆电池可将化学能转化为电能
三、填空题
15.指纹解锁是目前较为流行的手机解锁方式。手指触碰感应区,识别出正确的指纹后手机自动开锁,则感应区相当于手机电路中的____________,手机充电过程中,手机电池相当于____________(选填“电源”或“用电器”)。
16.如图所示,当开关、都断开时,电路处于________状态;当闭合,断开时,电路处于________状态。
四、作图题
17.请根据实物图在方框中画出对应的电路图
18.根据图中的实物图,在虚线框内画出电路图。
五、实验题
19.酸甜多汁的水果不仅可以为我们的身体提供能量,还可以发电呢!小乐同学用柠檬、锌片(A、C)、铜片(B、D)、若干导线自制“水果电池”,开展实验探究。
(1)两只柠檬点亮一只发光二极管,如图所示,铜片是电池的_________极;
(2)小乐试着用电压表测量这个自制电池的电压,观察到电压表指针向右偏转,但偏转角度很小,原因是_________;
(3)为获得更高电压,可以将多个水果电池________联。
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§15.2电流和电路
1、 电流的形成
1. 形成:电荷的定向移动形成电流。
2. 方向:①把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。
负电荷定向移动的方向相反。
② 电池外部:电流方向从正极流向负极
电池内部:电流方向从负极流向正极。
③利用发光二极管判断电流方向
具有单向导电的特点。负极
正极
2、 导体和绝缘体
1.导体:容易导电的物体。导体中存在大量的自由电荷
金属、人体、石墨、大地、溶液等。
2.绝缘体:不容易导电的物体。绝缘体中存在少量的自由电荷
橡胶、陶瓷、塑料、玻璃。
3、 电路
1.组成:一个完整的电路包括电源、用电器、开关和导线四种电路元件,缺一不可。
2.只有电路构成闭合回路时,电路中才有电流。
3.电路图的画法:①找到电源,从电源正(负)极出发,依次画出元件。
②导线要横平竖直,电路图通常呈长方形。
③元件不能画在拐角处,且分布要均匀、美观。
④顺序与实物图一致,标上对应的字母。
4、 通路、短路、短路
1.通路:正常接通的电路,即用电器能够工作的电路叫作通路。
2. 断路:某处被断开、没有电流通过的电路。
常见的断路现象:开关断开、某处导线断、灯丝断、导线与接线柱接触不好等。
3. 短路 :直接用导线将电源正、负极连接起来,这种情况下电源被短路。
发生短路时,用电器不工作,电路中会有很大的电流,会烧坏电源甚至烧坏导线的绝缘层,引起火灾。
练习:一、单选题
1.某同学在网上买了一架旋翼无人机,如图所示,给无人机的电池充电时,无人机的电池相当于( )
A.电源
B.导线
C.开关
D.用电器
【答案】D
【详解】在给无人机的电池充电时,消耗电能,将电能转化为电池的化学能储存起来,此时电池相当于用电器。故选D。
2.如图所示是一种利用海水盐差能发电的装置。甲、乙两块渗透膜将容器隔成三个区域,分别加入海水和纯水,甲渗透膜只能让海水中带正电的钠离子通过,乙渗透膜只能让海水中带负电的氯离子通过,此时容器就变成了一个电源,把小灯泡接入电路,闭合开关,小灯泡发光。则下列说法正确的是( )
A.通过小灯泡的电流方向是从a到b
B.该发电装置左边是电源的负极
C.该发电装置内部,只有负电荷在发生定向移动
D.该发电装置,电流是由正负电荷的无规则运动形成的
【答案】A
【详解】AB.甲渗透膜只允许带正电的钠离子通过,钠离子向左侧纯水移动,使左侧聚集正电荷成为电源正极;乙渗透膜只允许带负电的氯离子通过,氯离子向右侧纯水移动,使右侧聚集负电荷成为电源负极。外部电路电流从正极流向负极,即从左侧电极经开关流向a,再流向b,故通过小灯泡的电流方向是从a到b,装置左边是电源的正极,故A正确,B错误;
C.该发电装置内部,带正电的钠离子向左定向移动,带负电的氯离子向右定向移动,正负电荷均在发生定向移动,故C错误;
D.电流是由电荷的定向移动形成的,不是由无规则运动形成的,故D错误。
故选A。
3.智能手机在待机黑屏时,触摸屏控制电路处于断开状态;当手指触碰屏幕指定区域时,背光系统立即点亮,手机进入工作状态。关于上述过程,下列说法正确的是( )
A.待机黑屏时,控制背光系统的电路处于短路状态,以节省电能
B.手指触摸屏幕的动作相当于闭合开关,使电路由断路变为通路
C.屏幕背光灯正常发光时,手机电池将电能转化为化学能供其使用
D.在手机工作过程中,触摸屏本身相当于电源,为背光灯提供电压
【答案】B
【详解】A.待机黑屏时,控制背光的电路是断路状态;短路是电源正负极直接连通,会造成极大的电能损耗甚至烧坏电源,无法实现省电的效果,故A错误;
B.待机时触摸屏控制电路断开,手指触碰后电路接通、背光点亮,这个触摸动作的作用就相当于闭合开关,让电路从断路变为通路,故B正确;
C.背光灯发光时,手机电池属于供电状态,是将自身储存的化学能转化为电能,故C错误;
D.触摸屏是控制电路通断的装置,相当于开关,为背光灯提供电压的是手机电池,故D错误。
故选B。
4.取两个相同的验电器A和B,使A带上正电荷,可以看到A的金属箔张开,B的金属箔闭合。用带有绝缘柄的金属棒把A和B连接起来,如图所示,观察到A的金属箔张开的角度减小,B的金属箔由闭合变为张开。实验中金属杆和金属球接触的一瞬间,下列描述正确的是( )
A.正电荷从A到B,金属杆中电流方向是从A到B
B.负电荷从B到A,金属杆中电流方向是从A到B
C.正电荷从A到B,金属杆中电流方向是从B到A
D.负电荷从B到A,金属杆中电流方向是从B到A
【答案】B
【详解】AC.金属导体中能够自由移动的是自由电子(负电荷),正电荷不能移动,故AC错误;
BD.连接瞬间,因为A带正电缺少电子,B中的自由电子(负电荷)从B定向移动到A,物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流方向,负电荷定向移动方向与电流方向相反,所以金属杆中电流方向是从A到B,故B正确,D错误。
故选B。
5.下列物质中全是导体的一组是( )
A.陶瓷、大地、人体 B.油、空气、金属
C.大地、金属、玻璃 D.金属、人体、大地
【答案】D
【详解】陶瓷、 油、空气、玻璃属于绝缘体, 金属、人体、大地均为常见导体。
故选D。
6.两个相同的验电器A和B,A带正电,B不带电,用金属棒把A、B连接起来后如图,则( )
A.A的张角变为0,B的金属箔张开
B.B中负电荷通过棒流向A,B带正电荷
C.棒中有持续电流从A流向B,使B张角增大
D.棒中有持续电流从B流向A,使A张角先减小,后增大
【答案】B
【详解】A. 两个验电器相同,连接后电荷平分,A仍带正电,张角减小但不为0,故A不符合题意;
B. 金属棒中自由移动的是电子,B中负电荷通过棒流向A,B失去电子带正电,故B符合题意;
CD. 电路中无电源,只能产生瞬间电流,且电流方向规定为正电荷定向移动的方向,与负电荷定向移动方向相反,即从A流向B,故CD不符合题意。
故选B。
7.如图所示电路,闭合开关后两灯均不亮,故障仅为断路。用导线完成下列检测时,可能出现的现象是( )
A.导线接两端,不发光 B.导线接两端,两灯均不亮
C.导线接电源两端,两灯均发光 D.导线连接CD,两灯均发光
【答案】B
【详解】A.由题意可知,电路只有L1断路,其他均完好,将导线接L1两端时,L1被短路,电路重新变成通路,L2会正常发光,不会不发光,故A不符合题意;
B.导线接L2两端时,L1仍然断路,电路中没有电流通过,两灯均不亮,故B符合题意;
C.导线接电源两端会使电源短路烧坏电源,电路中的任何元件都不会工作,故C不符合题意;
D.导线连接CD,开关被短路,失去作用,但是L1断路依然存在,所以两灯均不亮,故D不符合题意。
故选B。
8.北京的冬天非常干燥,同学们触碰到教室的金属门把手有时会有“触电”感觉。为了防止“触电”,可手握如图所示的“静电消除器”去触碰金属释放静电。下列有关说法正确的是( )
A.若皮肤与衣物摩擦时失去电子,皮肤会带负电
B.人体触碰金属发生“触电”,是因为人体与金属间有电荷做定向移动
C.若金属门把手带负电荷,释放电荷时,瞬间电流方向是由门把手流向消除器
D.人体带的“静电”,是因为摩擦创造了电荷
【答案】B
【详解】A.摩擦起电中,电子带负电,物体失去电子后正电荷多于负电荷,会带正电。因此皮肤失去电子后带正电,故A错误;
B.人体摩擦积累了静电,触碰金属时,人体与金属之间的电荷发生定向移动,形成瞬间电流,因此会有“触电”感觉,故B正确;
C.物理学规定,正电荷定向移动的方向为电流方向,电流方向与负电荷定向移动方向相反。若金属门把手带负电,释放电荷时,负电荷(电子)从门把手流向消除器,因此瞬间电流方向为消除器流向门把手,故C错误;
D.摩擦起电的实质是电荷的转移,并不是创造了电荷,故D错误。
故选B。
二、多选题
9.有关电流和电路,下列说法正确的是( )
A.自由电子的定向移动可以形成电流
B.金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反
C.电流的方向可以表述为从电源的正极出发,回到电源的负极
D.导体容易导电是由于导体内部有大量的电荷存在
【答案】AB
【详解】A.电荷的定向移动形成电流,自由电子属于带电粒子,其定向移动可以形成电流,故A正确;
B.电流方向规定为正电荷定向移动的方向,金属导体的导电依靠带负电的自由电子定向移动,因此金属导体中电流方向与自由电子定向移动方向相反,故B正确;
C.只有在电源外部的电路中,电流方向才是从电源正极流向负极,电源内部电流方向为负极流向正极,该表述缺少前提条件,故C错误;
D.导体容易导电是由于导体内部有大量可以自由移动的电荷,绝缘体内部也存在大量电荷但几乎没有可自由移动的电荷,故绝缘体不易导电,故D错误。
故选AB。
10.小明在生活中观察到,有些工作人员在某一路口处记录一段时间内车辆通过的数量来反映这一路段车流的大小。小明联想到电流是电荷的定向移动,他觉得可以把电流类比成车流,从而定义出电流的大小,结合车流大小的描述,请你选出下列说法中正确的是( )
A.可以将通过导体横截面的电荷量(Q)类比做上述情景中一段时间内通过某路口的车辆总数
B.通过类比,应将通过单位导体横截面的电荷量来反映电流的大小
C.通过类比,应将单位时间内通过导体横截面的电荷量来反映电流的大小
D.根据比值定义法,用可以作为描述电流大小的方法(t表示时间)
【答案】ACD
【详解】A.题干中车流统计的是某段时间内通过路口的车辆总数,可与相同时间内通过导体横截面的电荷量Q类比,故A正确;
B.电流大小定义为单位时间通过导体横截面的总电荷量,与横截面积大小无关,并非单位横截面的电荷量,故B错误;
C.车流大小用单位时间通过路口的车辆数描述,类比可得电流大小用单位时间通过导体横截面的电荷量描述,符合电流的定义,故C正确;
D.电流采用比值定义法,定义式为,可用描述电流大小,故D正确。
故选 ACD。
11.下列关于电流的说法中正确的是( )
A.电路中有电流一定有正电荷在定向移动
B.金属导体中的电流方向与自由电子定向移动的方向相反
C.导体容易导电的原因是内部存在大量的自由电子
D.绝缘体不容易导电是因为绝缘体中几乎没有自由电荷
【答案】BD
【详解】A.电荷的定向移动形成电流,定向移动的可以是正电荷、负电荷,也可以是正负电荷同时向相反方向移动,故A错误;
B.物理学规定正电荷定向移动的方向为电流方向,自由电子带负电,因此金属导体中电流方向与自由电子定向移动方向相反,故B正确;
C.导体容易导电是因为内部存在大量的自由电荷,自由电荷不局限于自由电子,比如酸碱盐的水溶液这类导体中,自由电荷是可移动的正、负离子,并非自由电子,故C错误;
D.绝缘体内部的电荷几乎都被束缚在原子范围内,能自由移动的自由电荷极少,因此不容易导电。故D正确。
故选BD。
12.下列关于电路的说法正确的是( )
A.电源是提供电能的装置
B.电路中必须有电源并且是闭合状态,电路中才有电流
C.电源外部,电流沿着“正极→用电器→负极”的方向流动
D.用电器是将其他形式的能转化为电能的装置
【答案】ABC
【详解】A.电源的核心作用就是为电路提供电能,故A正确;
B.电路形成持续电流的两个必要条件就是:存在提供电压的电源,同时电路处于闭合通路状态,二者缺一不可,故B正确;
C.在电源外部的电路里,电流始终是从正极出发,经过全部用电器后,最终流回电源负极,故C正确;
D.用电器的作用是消耗电能,把电能转化为其他形式的能,故D错误。
故选ABC。
13.如图所示,取两个相同的验电器A和B,使A带负电,B不带电,可以看到A的金属箔张开,B的金属箔完全闭合,用带有绝缘柄的金属棒MN把A和B的金属球连接起来。下列说法正确的是( )
A.连接前,A的金属箔张开是由于同种电荷相互排斥
B.连接后,B的金属箔会张开
C.连接后,A中的电荷全部移动到B
D.连接后,金属棒中会形成由M到N的电流
【答案】AB
【详解】A.验电器的工作原理是同种电荷相互排斥,连接前A的金属箔张开,是因为金属箔带同种电荷相互排斥,故A正确;
B.连接后,A带负电,多余的电子会从A转移到原本不带电的B,B的金属箔带上同种负电荷,因相互排斥所以会张开,故B正确;
C.连接后,只有部分负电荷从A转移到B,最终A、B会带等量的负电荷,A中电荷不会全部移动到B,故C错误;
D.物理学规定正电荷定向移动的方向为电流方向,电流方向与负电荷定向移动方向相反。本题中负电荷的移动方向是从M(A端)到N(B端),因此金属棒中电流方向为N指向M,不是M到N,故D错误。
故选AB。
14.在科学实践课上,同学们在土豆上分别插入铜片和锌片,制成了土豆电池,将土豆电池与LED连接成如图所示的电路,LED立即发光。当LED的长引脚与铜片相连时,LED发光;当LED的短引脚与铜片相连时,LED不发光。则下列说法中正确的是( )
A.LED具有单向导电性
B.铜片相当于电池的负极
C.LED的正极应与锌片相连
D.土豆电池可将化学能转化为电能
【答案】AD
【详解】A.将土豆电池与LED连接成如图所示的电路,LED立即发光。当LED的长引脚与铜片相连时,LED发光;当LED的短引脚与铜片相连时,LED不发光,说明LED具有单向导电性,故A正确;
BC.当LED的长引脚与铜片相连时,LED发光,说明铜片是土豆电池的正极,LED的正极应与铜片相连,故BC错误;
D.土豆电池工作时把自身具有的化学能转化电能,从而使LED发光,故D正确。
故选AD。
三、填空题
15.指纹解锁是目前较为流行的手机解锁方式。手指触碰感应区,识别出正确的指纹后手机自动开锁,则感应区相当于手机电路中的____________,手机充电过程中,手机电池相当于____________(选填“电源”或“用电器”)。
【答案】
开关
用电器
【详解】[1]感应区可控制手机电路的通断,故相当于开关。
[2]手机充电过程中消耗电能,故电池相当于用电器。
16.如图所示,当开关、都断开时,电路处于________状态;当闭合,断开时,电路处于________状态。
【答案】 断路 通路
【详解】由图可知,当开关、都断开时,电路中没有电流,电路处于断路状态;
当闭合,断开时,灯泡与开关串联接入电路,有电流通过灯泡,电路处于通路状态。
四、作图题
17.请根据实物图在方框中画出对应的电路图
【答案】
【详解】电源正极出发后,电流分为两条支路:第一条支路经过开关、灯泡;第二条支路经过灯泡、开关;两条支路汇合后经过开关回到电源负极。故如图所示画电路图。
18.根据图中的实物图,在虚线框内画出电路图。
【答案】
【详解】由图可知,电流从电源的正极流出,经过开关S分成两支,一支路经开关、电动机;另一支路经灯泡L、开关,然后两条支路共同汇合后回到电源的负极,电路图如图所示:
五、实验题
19.酸甜多汁的水果不仅可以为我们的身体提供能量,还可以发电呢!小乐同学用柠檬、锌片(A、C)、铜片(B、D)、若干导线自制“水果电池”,开展实验探究。
(1)两只柠檬点亮一只发光二极管,如图所示,铜片是电池的_________极;
(2)小乐试着用电压表测量这个自制电池的电压,观察到电压表指针向右偏转,但偏转角度很小,原因是_________;
(3)为获得更高电压,可以将多个水果电池________联。
【答案】(1)正
(2)水果电池电压过小
(3)串
【详解】(1)由图可知,A接发光二极管的负极,D接发光二极管的正极,发光二极管正常发光,说明D是水果电池的正极,即铜片是电池的正极。
(2)观察到电压表指针向右偏转,但偏转角度很小,原因是水果电池的电压较小 。因为单个水果电池产生的电压通常较低,不足以使电压表指针有较大幅度的偏转。
(3)电池串联时,总电压等于每个电池的电压之和,为获得更高电压,可以将多个水果电池串联。
学无止境1
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