初级中学物理竞赛-电路设
初中物理竞赛电路设计问题六精编版
电路设计问题六太阳能晒水箱中的水在冬天往往温度不够高，同学们在水箱中加装了一个“220 V，2000 W”的电热管，并利用一个“6 V，1W”的小灯泡和一段10Ω/m的电阻丝，为电热管安装了一个指示灯。
（1）画出电热管及指示灯的电原理图。
（2）在同学们的方案中，小灯泡两端的电压是按5V设计的。
对于指示灯来说，这样设计有什么好处？（3）按上述设计，电阻丝需截用多长的一段？（4）安装指示灯后，电热管的实际功率是额定功率的百分之几？计算中可以认为电热管。
小灯泡及电阻丝的电阻不随温度发生明显变化.思路点拨小灯泡作为电热管的指示灯，应该是电热管工作(电热管中有电流通过)时，小灯泡发亮，电热管不工作(电热管中没有电流)时，小灯泡不发亮，即小灯泡中的电流应随电热管中的电流有无而有无．为满足这一要求，应将小灯泡和电热管串联．另一方面，还应该注意一下电热管和小灯泡正常工作时通过各自的电流大小．电热管正常工作时，通过它的电流大小为小灯泡正常工作时通过它的电流大小为比较上述的I1和I2可知，不可以将小灯泡和电热管简单地串起来就接在220V的电路中(如果这样，通过小灯泡的电流必超过其额定电流而使小灯泡烧毁)，为使上述的串联关系成立而又不致使通过小灯泡的电流过大，可以设法取另一电阻与小灯泡并联，只要这一电阻的大小取值恰当，便可将由电热管流来的电流分流出一部分而使通过小灯泡的电流不超过其额定电流．答案: (1)电热管及指示灯的电原理图如图所示．(2)指示灯两端的电压按5V设计，则实际工作时通过小灯泡的电流略小于小灯泡的额定电流，这样可以延长指示灯的使用寿命．电热管两端的实际电压U’1=220V—5V=215V通过电热管的实际电流为通过电阻丝的电流为I3=I1’一I2’=8．884A—O．139A=8．745A电阻丝的电阻值为则所用电阻丝的长度应为引申拓展对于本题，有同学设计了如上图的电路，这一电路虽保证了电热管两端的电压为额定电压，但指示灯却不能显示电热管是否在正常工作．指示灯不亮时是指示灯所在支路中无电流，这时有两种可能：一种可能是整个电路的干路出故障，电热管两端无电压，电热管不工作；另一种可能是指示灯所在支路断路，但电路其他部分完好，则电热管仍能正常工作．指示灯亮时，表示指示灯所在支流中有电流通过，这最多也只能表示电热管两端有电压，却不能表示电热管中有无电流通过，即不管电热管处是通路还是断路，指示灯都能正常发光．所以，上图的设计是不符合要求的．。
初中物理竞赛教程(基础篇)第29讲 家庭电路
第29讲家庭电路29.1学习提要29.1.1安全用电1.家庭电路的组成家庭照明和家用电器的电能是通过电网从发电厂输送来的。
如图29-1所示，输电线进户后首先接到电能表上，电能表用来显示所消耗的电能。
图29-1接下来是全户用电的总开关。
当家庭电路需修理时，必须断开总开关，这时室内的全部电路与外面的输电线分离，可以保证施工人员的安全。
总开关后面是保险装置。
常用的保险装置是熔丝，装在保险盒内。
电流过大时，熔丝会熔化，切断电路，所以对用电器能够起到保护作用。
现在新型的保险装置是附加在总开关上的。
这种电键通常叫做空气开关。
当电路中的电流过大时，保险装置会使开关自动断开，切断电路，俗称跳闸。
在找出电流过大的原因并把问题解决之后，用手重新闭合开关就可以了。
在电能表、总开关、保险装置之后就可以连接电灯了。
电路中还连接着各个房间的插座，家用电器接在插座上。
2.火线和零线进户线的两条输电线中，一条叫做零线，另一条叫做相线，俗称火线。
用测电笔可以判断哪条是火线。
（1）测电笔的构造：由笔尖金属体、电阻、氖管、弹簧、笔尾金属体组成如图29-2(a)所示。
（2）测电笔的使用方法（以螺丝刀式为例）：如图29-2(b)和(c)所示，用手指接触笔尾金属体，用笔尖金属体接触所要辨别的电线。
如果测电笔的氖管发光，说明接触的是火线；氖管不发光，说明接触的是零线。
图29–2图29-33.熔丝熔丝俗称保险丝。
当电路中电流过大容易造成危害时，由熔点低、电阻大的铅锑合金制成的熔丝能自动熔断，切断电路，从而对电路起到保护作用。
4.家用电器的连接各家用电器之间是并联的，插座与用电器也是并联。
5.三线插头洗衣机、电冰箱等用电器的电源插头有三条线，如图29-3所示，其中一条接火线（通常标有L字样），一条接零线（标着N），第三条标着E，它有何作用呢？原来，插头上标着E的导线和用电器的金属外壳相连，插座上相应的导线和室外的大地相连。
万一用电器的外壳和电源火线之间的绝缘损坏，使外壳带电，电流就会流人大地，不致对人造成伤害。
初中物理竞赛教程(基础篇)第23讲 电路
第23讲电路23.1学习提要23.1. 1 电路1. 电路由电源、用电器、电键和导线组成的电流路径叫做电路。
电源的作用是提供持续的电流（或提供电能）。
用电器的作用是利用电流工作（或将电能转化成人们需要的其他形式的能）。
电键的作用是控制电流的通断。
导线的作用是输送电流（或输送电能）。
2. 通路、断路和短路（1）通路：处处连通的电路叫做通路。
其特征为：电路中有电流通过。
（2）断路：断开的电路叫做断路（开路）。
其待征为：电路中没有电流通过。
（3）电源短路：用导线直接把电源两极连接起来称之为电源短路。
其特征为：电路中的电流很大，会损坏电源或引起火灾。
（4）局部短路：用导线直接把用电器两端连接起来称之为局部短路。
其特征为：被局部短路的用电器中没有电流，所有的电流都经短路导线通过（前提条件：不能引起电源短路）。
23.1.2 电路图1. 电路符号和电路图如图23 - 1所示为各种常用的电路符号。
(a)电池和电池组(b)电键(c)灯泡(d)直流电动机(e)电铃图23-1 各种常用的电路符号用规定的符号表示电路连接精况的图叫做电路图。
2. 电路类型（1）串联电路：把两个或两个以上用电器顺次连接起来组成的电路叫做串联电路。
（2）并联电路：把两个或两个以上用电器并接在电路两点之间的电路叫做并联电路。
（3）串并联电路特点的比较：如表23-1所示。
表23-1电路名称串联电路并联电路电路连接逐个顺次连接全部并接在电路两点之间电流通路只有一条通路有两条或两条以上通路通过一个灯泡的电流全部通过另一个灯泡通过一个灯泡的电流不通过另一个灯泡互相影响一个灯泡熄灭(拿掉一个丁泡），另一个灯泡也熄灭一个灯泡熄灭（拿掉一个灯泡)，另一个灯泡仍能发光灯和灯L2的工作，互相影响灯M和灯M的工作，各自独立（4）混联电路：由串联和并联组合而成的电路。
23.1.3电路的作图要求在作电路图时，要做到：①使用统一的电路元件符号；②导线与元件符号间不能断开。
初中物理竞赛——电路设计
初中物理竞赛——电路设计电路设计是初中物理竞赛中的一项重要内容，它要求参赛者根据题目要求设计一个满足特定功能的电路。
电路设计既考察了学生对于电路基本原理的理解，也要求学生能够通过创新思维设计出符合题目要求的电路。
下面将介绍一个电路设计的例子。
假设题目要求设计一个能够检测室内光线强度的电路，当光线强度低于一定阈值时，电路中的灯泡会自动亮起。
首先，我们需要了解光敏电阻的原理。
光敏电阻是一种能够根据光照强度的变化改变自身电阻的元件。
当光照强度高时，光敏电阻的电阻值较小；而当光照强度低时，光敏电阻的电阻值较大。
我们可以利用光敏电阻的这一特性设计一个能够感应光线强度的电路。
接下来，我们需要设计一个电路，能够根据光敏电阻的电阻值来控制灯泡的亮灭。
为此，我们可以使用一个双刀双掷的触点开关、一个电池和一个灯泡来完成这个电路。
首先，将电池的正极连接到触点开关的一端。
然后，将触点开关的另一端分别连接到灯泡的一端和光敏电阻的一端。
将灯泡的另一端和光敏电阻的另一端分别接地。
在这个电路中，当光敏电阻的电阻值较小时，触点开关的接点会接通，电流会从电池的正极流向灯泡，使灯泡亮起。
当光敏电阻的电阻值较大时，触点开关的接点会断开，电流无法传导到灯泡，使灯泡熄灭。
此外，为了确保光线强度低于一定阈值时灯泡能亮起，我们可以在光敏电阻的一端接上一个可调电阻，用来调节阈值。
根据光敏电阻的电阻值和可调电阻的数值，我们可以通过调节可调电阻的大小来达到灯泡亮起的阈值。
综上所述，我们设计的这个电路能够检测室内光线强度，并根据光线强度的变化来控制灯泡的亮灭。
这个电路的设计不仅需要对电路基本原理的理解，还需要创新的思维。
可以根据题目的要求和条件进行适当的调整和改进，使电路设计更加符合实际情况和实际需求。
参加初中物理竞赛的同学们，在电路设计这一项中，需要熟练掌握电路基本原理和电路元件的特性，灵活运用创新思维，根据题目要求设计出满足功能需求的电路。
通过合理的设计和创新的思维，能够展示出自己扎实的物理基础和出色的解题能力。
初中物理竞赛辅导 第七讲 电路
第七讲电路第一部分：电路分析1．当滑动变阻器向右移动时，各电表的示数如何变化？2、在下图中添上两根导线，使滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表的示数变大，电压表的示数变小。
3．在下图中添上两根导线，使图1中电流表只测L2的电流，图2中L1、L2并联。
第二部分： 1．如图所示，将甲、乙两个金属半球壳合成一个球体，用一带正电的小球靠近乙球壳，并将两金属半球壳分开后撤走带电小球。
如果用一根绝缘导线连接甲、乙两半球壳，则导线中 ( )A.无电流通过，因两半球均不带电。
B.无电流通过，因两半球带同种电荷。
C.有瞬时电流通过，电流方向由甲半球流向乙半球。
D.有瞬时电流通过，电流方向由乙半球流向甲半球。
2．关于绝缘体，下列说法正确的是 （ ）A ．绝缘体不容易导电，也不能带电．B ．绝缘体不容易导电，但不能带电．C ．绝缘体不容易导电，但能够带电．D ．绝缘体不容易导电，因为绝缘体内没有电荷． 3．B 各有接线柱与电路相连接，其中 （ A ．A 、B 、C 是导体，D 是绝缘体 B ．A 、B 、D 是导体，C 是绝缘体 C ．A 、B 是导体，C 、D 是绝缘体 D ．C 、D 是导体，A 、B 是绝缘体4 A ．鸟爪上的角质层是绝缘层 B ．鸟儿对电流的承受能力比较强 C ． 高压线有橡胶外皮D 5下列说法中正确的是（ ）A ．两表指针均有明显偏转BCD 6．如图所示的电路中，开关S A 、不变 B 、增大 C 、减小 7．工作。
下面几个措施中可能引起危险的是（A ．拆掉灯丙，两条导线连在一起BC ．拆掉开关S 3，两条导线连在一起D ．拆掉开关S 2，两条导线连在一起8．在如图所示的各电路中，开关S 闭合后，小灯泡L 1、L 2都能发光的是 （ ）9．如图所示，有带风叶的小电动机一台，电热丝一段，开关两只，插头一只，导线若干。
利用这些器材可以连接成一个有冷、热两档风的简易电吹风电路。
要求在使用时。
只要断开S 1，则既无风也不发热；只闭合S 1时吹冷风；闭合S 1和S 2时吹热风。
2021年初中物理竞赛及自主招生专题讲义第八讲电路第一节电流电阻与欧姆定律含解析
第八讲电路第一节电流、电阻与欧姆定律一、电流1．电流的定义导体中的自由电荷定向移动时,就形成了电流。
电流用符号I表示,电流的大小可以用单位时间内通过导体某一横截面的电荷量来表示。
定义式为qIt=,注意q是通过导体横截面的所有的电荷电量的总和。
在国际单位制中,电流的单位是安培,符号为“A”,1 A 1 C/s=,电流有方向,规定导体中正电荷定向移动的方向为电流的方向,负电荷定向移动的方向与电流的方向相反。
电流的方向表示的是电流的流向。
2．电流的微观表达式电流的定义式为qIt=,但并不能说电流随q的增大而增大、随通电时间t的增长而变小。
从微观上说,电流大小和导体内部自由电荷的电荷量、定向移动速度、导体单位体积的自由电荷数以及导体横截面积都有关系。
例1已知某导体单位体积内的自由电荷数为n,自由电荷的定向移动速度为v,自由电荷的电荷量为q,导体的横截面积为S。
试证明电流的微观表达式：I nSqv=。
分析与解求解电流的大小,可以利用电流的定义式qIt=,只要能求出通过导体横截面的电荷量与时间的比值即可。
如图8.1所示,在导体上取两个横截面A和B,设自由电荷从截面A定向运动到截面B所用时间为t,则A,B截面的距离为l vt=,A,B截面以内所含的自由电荷数为N nSl nSvt==,这些电荷的电荷量qN qnSvtQ==。
显然,在时间t内,这些电荷恰好全部通过A截面,因此通过导体的电流为Q qnSvtI nSqvt t===,得证。
当导体两端没有电压时,自由电荷处于无规则运动状态,无规则运动的速度约为510 m/s,而加上电压后,自由电荷定向移动的速度仅约为310m/s-,可见,自由电荷的定向移动速度是非常小的,远不及电流的传播速度（光速）。
二、电阻1．电阻的定义电阻是表示导体对电流阻碍作用的物理量,用R表示,电阻的定义式为URI=,电阻的单位为欧姆,符号为“Ω”,1 1 V/AΩ=。
对同一导体,不论导体两端电压U和通过导体的电流I如何变化,其比值UI都相同,即电阻R 是一个只跟导体本身性质（导体的材料、横截面积和长度）有关的量,与所加的电压和通过的电流无关。
初中物理竞赛电学知识点及详解
需要知识点：电功、电功率的概念、单位、意义及计算公式；围绕电功率公式P=UI ，测小灯泡功率、计算电功率的相关量；对焦耳定律的理解和应用；结合力学、热学、能的转化与守恒定律综合进行考查．05真题（16分）下表是某锅炉厂生产的CWNG 系列三种锅炉的主要技术参数表。
CWNG 系列三种锅炉主要技术参数型号CWNG 0.7-80/60-AII CWNG 1.05-80/60-AII CWNG1.4-80/60-AII 功率/MW （ ） 1.05 1.4 容水量/t33.5 4 耗煤量)/(1-⋅h kg 145 ( ) 290外型尺寸3/m 2.7×1.5×2 3.0×1.5×2.9 3.0×1.9×2.9 烟囱尺寸/mm Ф300×15000 Ф350×15000 Ф400×15 000 热效率/% 75 75 75 出水温度/℃ 80 80 80 回水温度 60 60 60 总重量/t 5 7.5 9 运行压力 常压 常压 常压 供暖面积2/m 6000 （ ） 12000 循环水量)/(13-⋅h m( )4560已知水的比热容为kg J /102.43⨯·℃，假设三种锅炉的燃煤效率相同，且煤均可达到完全燃烧。
请根据上表回答以下问题：1.根据表格中的已知数据，请在表格中的四个（ ）内填上合适的数据。
2.按表格中的出水温度和回水温度，计算CWNG1.05-80/60-AII 型锅炉每小时给住宅内释放的热量是多少。
3.根据表格中已知数据计算燃煤的热值为多少。
解析：（1）方法一，由表中三种锅炉型号的代码表示中可知，第一种锅炉的功率为0.7MW 。
方法二，已知三种型号的锅炉热效率相同，则：t Pqm 11=η ① t P qm 22=η ② t P qm 33=η ③由①、③两式可得：3131P P m m = 4.12901451P = MW P7.01= (2分) 所以，CWNG0.7-80/60-AII 锅炉的功率为0.7MW 。
初中物理竞赛及自主招生专题讲义第八讲电路第三节电路动态变化问题含解析
第三节 电路动态变化问题当电路中某元件的电阻发生变化时（发生断路、短路或阻值改变等）,将导致其他元件的电压、电流发生变化,这就是电路的动态变化问题。
电路中的动态变化问题,多为滑动变阻器滑片移动,导致电路中电阻发生变化,引起电路中其他元件两端的电压和通过元件的电流发生变化。
关于变阻器引起的动态变化情况,先来考察下面的简单情况,如图8.47（a ）所示,在串联电路中,由12AB R R R =+可知,2R 阻值变大（或变小）将使总电阻AB R 变大（或变小）。
如图8.47（b ）所示,若是两个电阻组成的并联电路,由12111221AB R R R R R R R R ==++,可知2R 阻值变大（或变小）,同样也会使总电阻AB R 变大（或变小）。
很容易证明,在由串、并联组成的混联电路中,任一电阻阻值的变大（或变小）都将引起总电阻的变大（或变小）。
这个结论对电路分析是很有用的。
例1 如图8.48（a ）所示,定值电阻0R ,1R 与滑动变阻器2R 组成串联电路,电源电压不变。
当变阻器滑片P 向右移动时,试分析以下问题：（1）电压表1V ,2V ,V 以及电流表A 的示数1U ,2U ,U 和I 将如何变化？（2）比较电压表1V ,2V ,V 示数变化量绝对值的大小关系：1U ∆________2U ∆,U ∆_________2U ∆。
（3）确定下列物理量的比值：1U I =_________,2U I =________,UI =________；1U I ∆=∆________,2U I ∆=∆________,UI∆=∆_________。
（4）若滑片P 从最左端缓慢滑到最右端,在图8.48（b ）中画出1U ,2U ,U 随电流I 的图像,并标清楚关键点的坐标。
设电源电压为U 总。
分析与解 （1）滑片P 向右滑动时,变阻器电阻连人电路部分的阻值变大,则整个电路的总电阻变大,因此电路中的电流I 减小,定值电阻0R ,1R 两端的电压分别为00U IR =,11U IR =,则0U ,1U 减小；而2R 阻值变大,I 减小,由22U IR =无法判断出2U 的变化情况。
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电路设计题
题型一根据要求连接电路图
1、将图1中的元件连成电路，要求：断开或闭合任何一个开关时电灯发光，同时电铃发声，电灯与电铃并联，元件位置不能改变。
2、将图2中的元件符号连成电路，要求：（1）只闭合S1开关两灯L1、L2都亮（2）只闭合开关S2，两灯L1、L2都不亮（3）开关S1、S2都闭合，L1不亮，L2亮。
3、将图3中的元件符号连成电路，要求：L1与L2并联，S1做L2开关，S作总开关
4、将图3中的元件符号连成电路，要求：三灯并联，S1控制L1、L2，S2控制L1，S3控制L1、L2、L3。
题型二根据要求设计电路并连接实物图
5、请按要求设计电路图（电路图画在左侧），并按你设计的电路，用线条代替导线，将图20中的电器元件连成电路。
要求：(1)开关K1只控制电灯L1，开关K2只控制电灯L2；(2)共用一个电池组
a6．根据下列要求, 连成实物电路, 并画出电路图。
电键K1, K2 都闭合时, 灯L1和L2都能发光；断开K1, 灯L1和L2都不发光,若闭合电键K1, 断开电键K2, 则只有灯L1能发光。
题型三根据要求设计较复杂电路
7.实验室里有一个电池组，有两盏电灯和一只电铃，它各自直接接在该
电池组上恰好正常工作，另有导线多根，开关两只。
请按下列要求分别
画出所需要的电路图。
⑴按下一只开关S1，一盏灯发光；按下开关S2，
电铃和另一盏灯均正常工作。
⑵只按下一只开关S1，灯与电铃均无电流，
只按下开关S2，电铃响，灯一盏也不亮；同时按下S1、S2，电铃响，两
盏灯均正常发光。
8．小明和父母三想采用投票的方式决定假期是否外出旅游，如果父母中至
少一人同意，同时小明也要去的话，他们就决定去旅游。
为此，小明用三只
开关、两节干电池和一个小灯泡制作了一只投票机，三人各自控制一只开关
（闭合表示同意，断开表示不同意），表决后只要灯亮就决定去旅游。
请按
上述要求在右边虚线框内设计此投票机的电路（请在开关旁注明控制的人）。
9、某传达室需要在前、后门都装上开关，要求：前门来人按开关，传达室内电铃、响，同时红灯亮；后门来人按开关，传达室电铃响，同时绿灯亮.按要求设计电路图，并将图5—51中的实物连成所需电路.
9．给你下列器材：一个电池组，一只小灯泡，一只开关,一只电铃和若干细导
线，请你设计一自动放养奶牛的装置图。
要求：用细导线将牛群围住，合上开关后，当牛在圈内吃草时，小屋内灯
亮而铃不响；当有牛碰断了圈住的细导线到圈外时，电铃便会响起来，放牛的
人能及时发现。
10．右图中的开关叫做单刀双掷开关，当把闸刀向左边按下时，a、b两个接线
柱是接通的，a、c之间是断开的；当把闸刀向右边按下时，a、c两个接线柱
是接通的，a、b之间是断开的.现在请你用这个闸刀来控制红灯和绿灯，使闸
刀向左边按下时红灯亮绿灯熄，向右边按下时绿灯亮红灯熄，画出导线连接图.
11．电工师傅要在院子里装一盏灯，灯泡与室内的灯泡完全相同，
并且共用一个开关。
他打算在闭合开关时两灯同时正常发光，断开
开关时两灯同时熄灭。
他要求一位学徒电工进行操作。
学徒电工把
连接院子里电灯的两根导线直接接到室内电灯开关的两个接线螺
丝上，结果没有达到目的。
请你在图5甲中画出学徒电工安装的电
路图，并说明当开关断开和闭合时两灯是否发光及亮度情况。
然后
在图5乙中画出正确的电路图。
题型四黑盒子问题
12、某控制电路的一个封闭部件上，有三个接线柱A、B、C和电灯、电铃各一只，如图所示，连接A、C，灯亮，铃不响；连接A、B铃响，灯不亮；连接B、C灯不亮，铃不响。
请你根据上述情况画出这个部件的电路图。
18. 图示的电路盒的面板上有红、绿灯各一个，拨动开关有S1、S2、S3.
某学生为在不打开盒子的情况下研究盒内的电路结构，做了多次实验并
闭合的开关S1S2S3S l、S2S l、S3S2、S3S l、S2、S3
灯的发光红灯×××××√√
情况绿灯
××××√×√
13.如图，a、b是一个盒子面板上的两窗口。
a内有红灯，b内有绿灯，只闭合S1，红绿灯都亮，只闭合S2两灯都不亮。
S1、S2都闭合，只有绿灯亮，请画出盒内电路图。
简单的电路化简方法之节点法
精品文档。