专题13 电路分析与设计-最新中考物理高频重难点考点专题解读与训练

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专题13: 电路分析与设计（解析版）

电路分析包括识别用电器短路、辨别串并联电路、判断电流表和电压表测量对象三块内容。电路分析是电学基础，是学习欧姆定律、电功率的基础，电路分析学不好，就不可能学好电学。因此必须将电路分析这块基础打牢固。电路设计需要充分理解串并联特点，根据特点进行设计。

1、识别用电器短路：
识别用电器短路最常用用的方法就是电流流向法，即电流从电源正极出发，当电流有多条可以流经的路径时，遵循电流“走导线不走用电器”的原则来判断用电器短路。
如下图中：S2闭合，可以看成导线，电流经过L1后从S2流过，不经过L2，即电流“走导线不走用电器”，这样L2被短路，L1、L3两灯串联。

2、串并联电路的辨别：
（1）串并联电路特点：

串联电路
并联电路
定义
电路元件逐个按顺序首尾连接
两个或两个以上元件并列接在电路两点间
路径
只有一条
两条或多条
开关作用
控制整个电路
干路开关控制整个电路，支路开关只控制本支路
用电器关系
互相影响
互不影响
（2）根据串并联电路的四个特点，可以按下列方法识别串并联电路：
判断方法
说明
定义法
（最常用的方法）
首尾相连是串联；
“首首”相连，“尾尾”相连是并联。（“首”是电流的流入端，“尾”是电流的流出端）
电流流向法
电流从电源正极出发，经过各个用电器回到电源的负极，不分流，只有一条电流路径的是串联；电流从电源正极出发，在某处分为几条支路，每条支路上有用电器，最后汇合回到负极的是并联。
拆除法
拆除任意一个用电器，其他用电器都停止工作是串联；
拆除任意一个用电器，不会影响其他用电器是并联。
注意：
（1）并联电路分流点与汇合点之间是各支路，其余部分为干路；
（2）不论导线有多长，只要其间没有电源、用电器等，导线两端点均可以看成同一个点，从而找出各用电器两端的分流点或汇合点。
（3）电流表看成导线，电流能流过电流表；电压表看成断路，电流不能流经电压表。
3、电表测量对象的判断：
（1）电流表测量对象的判断：
电路
测量对象
串联电路
电路图
和实物图
测电路中的电流，也是通过每个电路元件的电流，即与谁串联就测通过谁的电流
并联电路
电路图
电流表在支路上测支路电流
电流表在干路上测电路总电流
实物图
电流表从正接线柱分开测支路电流，从负接线柱分开测干路电流
电流汇合到电流表的正接线柱测干路电流，汇合到负接线柱测支路电流
注意：电流从电流表的正接线柱流入，负接线柱流出才能说电流经过电流表，如果没有经过正接线柱，只借助负接线柱流会电源负极，此时电流不流经电流表，不能测电流。
（2）电压表测量对象的判断：
电压表与谁构成一个“圈”，就测量谁两端的电压。这个圈中要么只有电源，要么只有用电器（可以是多个用电器），不能既有用电器又有电源（即不能测用电器和电源两端的电压）。
4、电路设计
（1）电路设计步骤：
①根据题意，弄清用哪些器材；
②根据设计要求，画出初步草图；
③对照草图再根据要求验证；
④画出规范的电路图，完成设计。
（2）电路设计方法及技巧：
①用电器串并联：
用电器互相影响的，一般设计为串联电路；用电器互不影响的，一般设计为并联电路。
②开关的串并联：
两个或两个以上的开关同时闭合，用电器才能工作的，开关一般设计为串联；无论闭合哪一个开关，都能控制用电器，开关一般设计为并联。
③开关与用电器的关系：
开关只能控制某个用电器，开关与用电器串联；开关能控制整个电路，开关设计在干路上。
开关与用电器并联，开关闭合后用电器不工作，开关断开后用电器工作——局部短路。

一、中考题型分析
在中考试卷中，电路分析都是伴随着欧姆定律、电功率知识考查，是解决欧姆定律、电功率知识的必须先完成的工作。中考中，主要以填空题、选择题、计算题形式考查，分值在2分—6分左右。
二、典例精析
★考点一：电路分析：
◆典例一：（2020河北模拟）如图所示，电源电压不变，R1、R2、R3，为定值电阻，只闭合开关S时，所有电表均有示数，下列说法不正确的是（　　）

A．电表a是电流表
B．再闭合开关S1，A1表示数变大，电表a示数变小
C．再闭合开关S2和S1，A1表示数变大，A2表示数变大
D．再闭合开关S2和S1，V1表示数变大，a表示数不变
【答案】AB
【解析】由题意可知，只闭合开关S时，所有电表均有示数；若电表a为电流表，则电流从电源正极流出后，经过电流表A2、a电流表直接回到电源负极，会造成电源短路，同时也会造成另外两个电表无示数，所以电表a只能为电压表；电表a为电压表，只闭合开关S时，由电路图可知，R3、R1串联，电压表V1测R1两端的电压，电表a测电源电压，A错误；
闭合开关S、S1时，R3被短路，电路为R1的基本电路，电流表A1、A2均测量电路中的电流，电压表V1和a均测量电源电压，而电源电压不变，因此电表a的示数不变；由于串联电路的总电阻大于任一分电阻，因此由欧姆定律可知，闭合开关S、S1时，电路中电阻变小，电流增大，即电流表A1的示数变大，B错误；
闭合开关S、S1、S2时，R1、R2并联，电压表V1和a均测量电源电压，电流表A2测量干路电流，电流表A1测量R1支路电流，电压表V1测量并联电路两端电压，电表a测量电源电压；原来电压表V1只测R1两端的电压，现在电压表V1测量并联电路两端电压，所以电压表V1的示数变大，而电源电压不变，因此电表a的示数不变；因为并联电路的总电阻小于任一分电阻，即总电阻变小，由欧姆定律可知，干路电流变大，即电流表A2的示数变大；由于R1两端电压变大，所以由欧姆定律可知，通过R1的电流变大，即电流表A1的示数变大，C、D正确。故选AB。
◆典例二：（2020福建福州市九年级期中）如图所示的电路中，要使灯L1、L2串联，应只闭合的开关是______；要使灯L1、L2并联，应闭合的开关是______；若同时闭合所有的开关，则电路______（选填“通路”“断路”或“短路”）。

【答案】S3 S1、S2 短路
【解析】要使灯泡L1、L2串联，即应将两只灯泡首尾相连接到电源两端，则由图知道，应只闭合的开关是S3；要使灯泡L1、L2并联，则应让电流分别流入两只灯泡，再汇合在同一导线中流回电源负极，则需闭合S1、S2，断开S3；若所有开关都闭合，电流将不经任何一只灯泡，直接从电源正极回到负极，会出现电源短路。
★考点二：电路设计
◆典例一：（2020苏州）有一款“空调扇”既能送常温风，又能送凉风。小明了解到其内部有两个电动机，其中电动机，驱动扇叶送风，驱动机内水循环使所送的风成为“凉风”，此款风扇不会只有水循环而不送风。小明设计的电路图，符合要求的是　　
A．B．C．D．
【答案】C
【解析】开关S1闭合，电动机M1和M2串联同时工作；S1、S2都闭合，电动机M1被短路不能工作，A错误；开关S1闭合，电动机M1工作，驱动扇叶送风；S1闭合，电动机M2工作驱动机内水循环，水循环和送风互不影响，B错误；开关S1闭合，电动机M1工作，驱动扇叶送风；再闭合开关S2，电动机M2工作，驱动机内水循环，使所送的风成为“凉风”；若S1断开，无论S2是否闭合，电动机M2都不能工作，C错误；闭合开关S1，电动机M2工作，驱动机内水循环；再闭合开关S1，电动机M1工作，驱动扇叶送风，D错误。
故选C。
◆典例二：（2020金华）高铁轨道中的螺丝会因震动而松动，检修工作非常艰苦且重要。青少年科技创新大赛的获奖作品（5G高铁轨道螺丝警报器），设计了检测螺丝松动的报警方案。其主要的科学原理是：螺丝（螺丝在电路图中用虚线框表示，其电阻不计）连接在电路中，当螺丝松动时，它会与下端的导线分离而断开，此时电灯亮起而发出警报，及时提醒工人修理。下列符合题意的电路图是（　　）
A．B．C．D．
【答案】D
【解析】根据题意知道，螺丝连接在电路中，当螺丝松动时，它会与下端的导线分离而断开，螺丝不接入电路中，即螺丝所在电路发生了断路，此时指示灯会发光，这表明螺丝与灯泡是并联在电路中的，由于螺丝的电阻很小，能把灯泡短路；为了保护电路，防止电源短路，在干路中应该接上一个保护电阻，D正确。故选D。

1、（2020江苏泰州市九年级期中）如图所示的电路中，当S 1和S3断开、S2闭合时，灯泡L1、L2的连接方式是 ______（填“串联”或“并联”）；当S1和S3闭合、S2断开时，L1、L2______（填“串联”、或“并联”）。若将S1和S3处分别换接甲、乙两只学生用的双量程电流表，发现两只电表的指针偏转的角度相同，那么流过L1、L2的电流之比是______；当开关______同时闭合时，电路会发生短路，损坏电源。

【答案】串联 并联 4∶1 S1、S2
【解析】当S1和S3断开、S2闭合时，只有一条路径：正极→L1→L2→S2→负极，故L1、L2串联；当S1和S3闭合、S2断开时，电流的路径有两条，分别经过两个灯泡，则L1、L2并联；
若将S1和S3处分别换接甲、乙两只学生用的双量程电流表，该电路为并联电路，乙电流表测量的是干路的电流，甲电流表测量的是通过L2的电流；发现两只电表的指针偏转的角度相同，由于干路中的电流大于支路的电流，则干路中用的是大量程，支路中用的是小量程，则甲乙的电流之比为1∶5，即：L2的电流与总电流之比为1∶5，则那么流过L1、L2的电流之比是(5-1)∶1=4∶1;当开关S1、S2闭合时，电源的两极直接用导线连接起来了，造成电源短路，损坏电源。
2、（2020辽宁铁岭市九年级月考）在如图所示电路中，电源电压为3V，R1和R2阻值相等。若断开S2闭合S1、S3，两阻的连接方式为______联，此时电压表的示数为______V；若断开S1、S3闭合S2，此时电压表示数为______。

【答案】并 3 1.5
【解析】若断开S2闭合S1、S3，电流分两路分别流经R1和R2，则两电阻为并联，此时电压表测电源电压，示数为3V；若断开S1、S3闭合S2，两电阻串联，由于两电阻阻值相等，则由串联分压可知，电压之比等于电阻之比，则两电阻两端电压均为1.5V，电压表测R1两端电压，示数为1.5V。
3、（2020广东深圳市九年级月考）如图所示的电路中，电压表读数为U1、U2、U3，电流表读数为I1、I2，下列关系正确的是（　　）

A．U1＝U2＝U3，I1＝I2 B．U1＝U2＝U3，I1＞I2
C．U1＋U2＝U3，I1＝I2 D．U1＋U2＝U3，I1＞I2
【答案】C
【解析】由电路图可知，电流从电源的正极出发，依次经电流表A1、左侧灯泡、电流表A2以及右侧灯泡回到电源的负极，即电路只有一条路径，两灯泡串联，且两电流表均测电路中的电流；电压表V1测左侧灯泡两端的电压，电压表V2测右侧灯泡两端的电压，电压表V3测电源电压；串联电路中各处的电流相等，两电流表的示数关系I1=I2，串联电路中总电压等于各分电压之和，三电压表的示数关系U3=U1+U2，故选C。
4、（2019德州）如图所示的电路中，a、b、c是三只电表（电压表或电流表），闭合开关S，标有“3V 1.5W”的灯泡L1正常发光，标有“6V 3W”的灯泡L2发光较暗。若不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是（ ）

A．电表a为电流表，且示数为1A B．电表b为电压表，且示数为3V
C．电表c为电流表，且示数为0.25A D．闭合开关S，电路消耗的总功率为2.25W
【答案】D
【解析】由P＝UI可得，两灯泡正常发光时的电流分别为，，由可得，灯泡L2的电阻；因灯泡L1正常发光，灯泡L2发光但较暗，所以，通过L1、L2的电流不相等，L1与L2应并联，则a一定是电流表，b是相当于导线的电流表，c是相当于开路的电压表，B错误；此时电流表a测干路电流，电流表b测L2支路的电流，电压表c测电源的电压，因并联电路中各支路两端的电压相等，且灯泡L1正常发光，所以，电源的电压U＝U1＝3V，即电压表c的示数为3V，C错误；此时通过L2的电流，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，干路电流表a的示数I＝I1+I2′＝0.5A+0.25A＝0.75A，A错误；电路消耗的总功率P＝UI＝3V×0.75A＝2.25W，D正确。
5、（2020·哈尔滨市第四十九中学校九年级）在如图所示电路中，闭合开关 S 后，在滑片 P 向右滑动过程中，各电表示数变化正确的是（　　）

A．A1和A2的示数之和不变
B．V 和A1的示数的比值不变，V 和A2 的示数的乘积变大
C．A1 和 V 的示数乘积变小，A2示数不变
D．V 和A3的示数之比变大，A1 示数变小
【答案】A
【解析】由电路图可知，该电路为R2和滑动变阻器R1的并联电路；电压表V测量的是电源电压；电流表A1测量R2的电流；电流表A2被短路，其示数始终为0；电流表A3测量的是干路电流。在滑片 P 向右滑动过程中，R2所在支路电阻不变，故其电流不变，即A1示数不变。又因为电流表A2被短路，其示数始终为0，所以A1 和 A2 的示数之和不变，A正确；
V表示数为电源电压，也是R2两端电压，A1示数为R2的电流，所以V 和 A1 的示数的比值为R2的电阻，因为R2是定值电阻，所以V 和 A1 的示数的比值不变；A2的示数为零，所以V 和 A2 的示数的乘积也为0，B错误；A1表示数为R2中电流，其大小不变，V表示数为电源电压，其示数也不变，所以A1 和 V 的示数乘积不变，C错误；V 和 A3 的示数之比为电路总电阻，变阻器的滑片 P 向右滑动过程中，其有效电阻增大，导致电阻总电阻变大，所以V 和 A3 的示数之比将变大，但A1示数不变，D错误。故选A。
6、（2020·辽宁铁岭市九年级月考）（多选）如图所示的电路两灯L1和L2分别标有“3.8V 0.2A”和“3.8V 0.3A”字样，闭合开关后，两灯均发光，假设灯丝电阻不受温度影响，下列判断正确的是（　　）

A．灯L1和L2并联 B．灯L2比L1更亮
C．灯L1的电阻丝更粗 D．电流表A2的示数为0.5A
【答案】AB
【解析】由图知道，电流从电源的正极流出，经开关后分为两支，一支经过灯泡L1，另一支经过电流表A1和灯泡L2，汇合到电流表A2再回到电源的负极，即两灯泡并联，A正确；两灯泡L1和L2分别标有“3.8V 0.2A”和“3.8V 0.3A”字样，由知道，两灯的电阻关系为R1＞R2，又因为两灯泡并联，其两端电压相等，且R1＞R2，由知道，灯泡L1的实际功率小于灯泡L2的实际功率，即灯L2更亮，B正确；两灯灯丝的材料和长度均相同，L1的电阻大于L2的电阻，则由影响电阻大小的因素知道，L1灯丝较细，C错误；由图知道，两节干电池串联，则电源电压为3V；如果两灯能正常发光，则A2的示数为0.2A+0.3A=0.5A，
由于电源电压小于两灯泡的额定电压为3.8V，所以此时两灯泡都不能正常发光，则A2的示数应小于0.5A，D错误。故选AB。
7、（2020北京垂杨柳中学九年级期中）（多选）如图 所示电路，各元件完好，下列说法正确的是（　　）

A．若甲、乙都是电压表，S1、S2都闭合，则R1和R2串联
B．若甲、乙都是电流表，S1 闭合、S2断开，则R1和R2并联
C．若甲是电流表，乙是电压表，S1闭合、S2断开，则甲表测 R2中的电流
D．若甲、乙都是电压表，S1、S2都闭合，则甲表测电源电压
【答案】AB
【解析】若甲、乙都是电压表，S1、S2都闭合，电流只有一条路径，且流经R1和R2，R1和R2串联，甲表测R2两端电压，A正确，D错误；若甲、乙都是电流表，S1闭合、S2断开，电流有两条路径，分别流过R1和R2，R1和R2并联，B正确；若甲是电流表，乙是电压表，S1闭合、S2断开，则电路为R1的简单电路，甲表测 R1中的电流，C错误。故选AB。
8、（2020全国九年级专题练习）（多选）如图所示，电源电压不变，R1、R2为定值电阻，R 为滑动变阻器，a、b 是电流表或电压表。当只闭合开关S、S1时，a、b 的指针均明显偏转，将位于中点的滑片P向左移动，a的示数不变，b的示数有变化，以下说法正确的是（　　）

A．b可能是电流表、也可能是电压表
B．只闭合S、S1，向左移动滑片P，则a示数与b示数的比值一定变大
C．若将b换成另一种电表，只闭合 S、S2，将滑片向右移动 R2 的电流一定变大
D．若将a与b的位置互换，只闭合S、S2，则a的示数与b的示数的比可能等于R2
【答案】BD
【解析】只闭合开关S、S1时，电表b与滑动变阻器R串联，且滑片P向左移动，b的示数有变化，则b一定是电流表，A错误；若a为电压表、b为电流表时，只闭合S、S1，此时R1被短路电路中只有R，电压表a测R两端的电压，电流表测电路中的电流，则有，
即a示数的变化量与b示数的变化量的比值等于R，滑片P向左滑动，滑动变阻器阻值变大，则a示数与b示数的比值变大；a、b均为电流表时，只闭合S、S1，R、R2并联，a测量R2的电流b测量流经R的电流，移动滑片P向左，a的示数不变，b的示数变小，则a示数与b示数的比值变大，B正确；将b换成电压表，a为电压表时，只闭合S、S2，R1、R2与R串联，滑片P向右移动，电阻变小，电路总电阻变小，电流变大；若将b换成电压表，a为电流表时，只闭合S、S2，R被短路，R1、R2串联，滑片P向右移动，电阻不变，电路总电阻不变，电流不变，C错误；若将a与b的位置互换，若a为电压表，b为电流表，只闭合S、S2，R被短路，R1、R2串联，电流表测电路中的电流，电压表测R2两端的电压，则a的示数与b的示数的比值为R2；a、b均为电流表时，若将a与b的位置互换，只闭合S、S2，R、R2被短路，电路为R1的简单电路，两电流表的示数相等，其比值为1，D正确。故选BD。
9、（2020淄博）小明要设计一款电热水壶，能实现自动抽水和加热，且抽水和加热能独立操作。下列符合要求的电路是（　　）
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】A图电路中，电动机和电阻并联，两支路各有一个开关，抽水和加热可以独立工作，，A正确；B图电路中，电动机和电阻并联，电阻支路有一个开关，另一开关在干路，加热功能不可以独立工作，B错误；c图电路中，电动机和电阻并联，电动机支路有一个开关，另一开关在干路，抽水功能不能独立工作，C错误；D图电路中，电动机和电阻串联，当开关S2闭合时，电动机被短路，电动机不能独立工作，D错误。故选A。
10、（2020毕节）汽车安全带未系提示器是由压力传感器和开关设计而成。当乘客坐上去，满足设置的压力条件时，座椅下的开关S1闭合，若未系安全带（安全带控制开关S2断开）则语音提示：“请系好安全带”，系上安全带后，安全带控制开关S2闭合，语音提示器不工作。下图中R是限流电阻，能够满足要求的是（　　）
A．B．C．D．
【答案】C
【解析】当乘客坐上去，满足设置的压力条件时，座椅下的开关S1闭合，若未系安全带，即安全带控制开关S2断开，则语音提示：“请系好安全带”；系上安全带后，安全带控制开关S2闭合，语音提示器不工作，则将语音提示器短路了，故C选项对应电路图符合题意。
故选C。
11、（2020临沂）破壁机可以瞬间击破食物细胞壁，让食材营养释放更充分某品牌破壁机（如图）设置了安全开关S1和工作开关S2，当杯体放在主机上时S1自动闭合，安全指示灯亮起；再闭合S2，电动机启动破壁，下列电路图符合上述要求的是（　　）

A． B．C．D．
【答案】B
【解析】当杯体放在主机上时S1自动闭合，安全指示灯亮起，说明该电路是接通的，即S1能控制灯泡；此时电动机不工作，说明电动机和灯泡是并联的；再闭合S2，电动机启动破壁，这说明S2和电动机串联在一个支路中，所以开关S1在干路中，B正确。故选B。
12、（2020岳阳）小明家里有一台透明电冰箱，他发现电冰箱的门相当于一个开关，当打开电冰箱的门时，灯亮，将门关上时，灯熄；电冰箱主要是利用压缩机工作，压缩机由温控开关控制。下列电路图符合上述要求的是（　　）
A．B．C．D．
【答案】C
【解析】由题意可知，灯和压缩机是并联关系，且电动压缩机与温控开关串联，照明灯泡与门控开关串联，干路上没有开关。结合选项可知，C正确。故选C。
13、（2020巴中）实验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，就能及时通知值班室里的护士,图中最合理的设计方案是（ ）
A．B．C．．
【答案】B
【解析】不同病人对应不同灯泡，病人之间互不影响，因此开关之间应该并联；电铃起提醒作用，需要连接在干路上，故选B。
14、（2020重庆）某种电子测温枪测靠近被测者额头，闭合测温开关S1，只有热敏电阻R工作，测温枪显示被测者额头温度。在环境看不清示数时，再闭合开关S2，显示屏补光灯泡L发光；测温开关S1断开S2闭合时灯泡L不发光。关于热敏电阻R与补光灯泡L在电路中的连接方式，图中的电路符合要求的是（　　）
A． B．C． D．