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专题14 电路基础
一、思维导图
二、新课标要求
2.4.1 观察摩擦起电现象,了解静电现象。了解生产生活中关于静电防止和利用的技术。
3.4.1 知道从能量转化的角度认识电源和用电器的作用。
3.4.2 知道电压、电流和电阻。
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3.4.4 会看、会画简单的电路图。会连接简单的串联电路和并联电路。能说出生产生活中采用
简单串联电路或并联电路的实例。
三、知识梳理与典例
一、两种电荷
1. 静电现象
(1)摩擦起电现象
用摩擦的方法是物体带电叫做摩擦起电。带电的物体能吸引轻小物体。
(2)两种电荷及相互作用
①两种电荷
正电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷叫做正电荷。
负电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷叫做负电荷。
②电荷间的相互作用规律:同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。
(3)电荷量
①电荷的多少叫做电荷量,简称电荷,用字母Q表示。
②单位:库仑,简称库,符号是C。一根实验室中常用的玻璃棒,摩擦后所带的电荷量大约只
有10-7C。
(4)验电器
①验电器的构造如图所示:金属球、金属箔、金属杆、金属罩、绝缘垫等。
②用电器的作用:检验物体是否带电。
③使用方法:将被检验的物体与验电器的金属球接触,如果验电器的两片金属箔张开一定角度,
则说明物体带电。
④原理:同种电荷互相排斥。
⑤验电器能粗略地比较物体带电的多少。对同一个验电器来说,金属箔张开的角度越大,说明
带电体带的电荷越多。
2. 原子及其结构
常见的物质由分子、原子构成,有的分子由多个原子构成,有的分子只由一个原子构成。
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(1)原子的核式结构模型
①原子由原子核和核外电子组成,电子绕原子核做高速运动。原子核由质子与中子组成。
②电子:电子是带有最小负电荷的粒子。常用符号e表示最小电荷量,e=1.6×10-19C,任何带电
体所带电荷都是e的整数倍。
(2)摩擦起电的原因及实质
通常情况下,原子核所带正电荷数与核外电子所带负电荷数相等,所以整个原子不带电。
摩擦起电不是创造了电荷,只是电荷从一个物体转移到另一个物体,使正、负电荷分开。失去
电子的物体带正电,得到电子的物体带负电。
3. 导体和绝缘体
定 义 原 因 举 例
容易导电 导体中存在 金属、人体、大地、石墨、
导体
的物体 自由电荷 酸碱盐溶液等
不容易导 是因为电荷束缚在原子、分子
橡胶、 陶瓷、 玻璃、
绝缘体 电的物体 之中,不能自由移动,没有自
油、 干木头、塑料等
由移动的电荷。
导体和绝缘体没有绝对的界限。如常温下是绝缘体的玻璃加热到红炽状态时,就变为导体。
【例题1】把一个塑料吸管与餐巾纸摩擦,吸管因得电子而带____电荷,把这个带电的吸管去
接触验电器上已带电的金属球,观察到两个箔片闭合,则可判断箔片原来带_____电荷。
【答案】负;正。
【详解】根据摩擦起电的实质可知,得到电子的带负电,失去电子的带正电。因此把一个塑料
吸管与餐巾纸摩擦,吸管因得电子而带负电荷。
把这个带负电的吸管去接触验电器上已带电的金属球,观察到两个箔片闭合可知验电器上带的
电荷减少,吸管上的负电荷与验电器上的正电荷中和,可知箔片原来带正电荷。
【例题2】如图所示,将毛皮摩擦过的塑料管置于正在缓慢下落的肥皂泡上方,发现肥皂泡改
变运动方向,向上靠近塑料管,这是因为带电体可以_______轻小物体,摩擦起电的实质是______
的转移。
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【答案】吸引,电子。
【详解】带电体具有吸引轻小物体的性质,毛皮摩擦过的塑料管会带电,所以会吸引肥皂泡。
毛皮和塑料管在摩擦过程中,电子发生了转移,使其带上了电,所以摩擦起电的实质是电子的转移。
【例题3】如图所示,脱毛衣时,与毛衣摩擦过的头发会“粘”在脸上。下列说法正确的是(
)
A.脱毛衣时发生了摩擦起电现象
B.头发“粘”在脸上是因为同种电荷相互吸引
C.若头发带负电荷,与脸接触时的瞬间电流方向从头发到脸
D.若毛衣带正电荷,说明它有了多余的电子
【答案】A。
【详解】A.通过摩擦使物体带电叫摩擦起电,脱毛衣时发生了摩擦起电现象,A正确;
B.头发“粘”在脸上是因为异种电荷相互吸引,故B错误;
C.物理学中规定正电荷定向移动方向为电流方向,若头发带负电荷,与脸接触时的瞬间电流
方向从脸到头发,故C错误;
D. 若毛衣带正电荷,是因为失去电子,故D错误。
故选A。
例题3图 例题4图
【例题4】如图所示,A和B是两个验电器,A的金属箔张开是因为同种电荷相互______;用
带有手柄的金属棒把A和B两个验电器的金属球连接起来,若瞬间电流的方向由B到A,则A验
电器带____(选填“正”或“负”)电。金属棒的手柄是_____(选填“绝缘”或“导”)体。
【答案】排斥,负,绝缘。
【解析】电荷间的作用规律:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引;验电器A的金属箔张开,
是因为同种电荷相互排斥。
因自由电子的定向移动方向与电流方向相反,金属棒中的电流方向由B到A,则自由电子由A
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向B移动,说明验电器A带负电;因为人体导电,为了防止影响实验效果,所以用一根带有绝缘柄
的金属棒把A、B连接起来。
二、电流
1. 电流的概念
电荷的定向移动形成电流。电路中形成持续电流的条件是:一要有电源;二是电路是连通的。
两个条件缺一不可。
2. 电流的方向
(1)把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。
(2)根据电流方向的规定,负电荷定向移动的方向与电流的方向相反。如金属导线中的电流
是由自由电子定向移动形成的,金属导线中的电流方向和自由电子定向移动的方向相反。
在电源外部,电流的方向是从电源正极经过开关、小灯泡流向电源负极(如图所示)。
3. 利用发光二极管判断电流方向
发光二极管也叫LED,具有单向导电的特点。如图所示,电流只能从正极流入,从负极流出,
即单向导电。
三、电路
1. 电路的概念
电路就是把电源、用电器、开关用导线连接起来组成的电流可以流过的路径。
2. 电路的组成
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。
3. 电路中各元件的作用
(1)电源:提供电能的装置叫做电源。
(2)用电器:消耗电能的元器件,把电能转化为其他形式的能。
(3)开关:用来接通或断开电路,控制用电器工作。
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(4)导线:用来连接电路,输送电能。
4. 一些常用电路元件符号
5. 电路图
(1)用图形符号表示电路连接的图,叫做电路图。
(2)画电路图时,应注意以下几点:
①电路元件的符号要用统一规定的符号,不能自造符号。
②要注意所画符号和实物的对应性,如符号中开关的状态(断开或闭合)应与实物保持一致。
③合理安排电路元件符号,要均匀分布在电路中,不能画在拐角处。
④电路图最好呈长方形,导线要横平竖直,尽量避免导线交叉,力求把电路图画得简洁、美观、
大小比例适中。
6. 通路、断路、短路
(1)通路:正常接通的电路,用电器能够工作的电路叫做通路。
(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
短路就是指直接用导线将电源正、负极相连的电路。发生短路时,用电器不工作,电路中有很
大的电流,会烧坏电源甚至烧坏导线的绝缘层,引起火灾。
短路的几种情况:
①电源短路:直接用导线将电源正、负极相连。
②用电器被短路:导线接在用电器两端,电流不经过该用电器而经过导线流到电源,也会造成
电源短路,同时该用电器不能工作。
③电路发生部分短路:有两个用电器串联,把导线接在一个用电器L 两端,电流不经过该用
1
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电器而经过导线流到另一个用电器L 回到电源负极,此时用电器L 不能工作,L 被短路。
2 1 1
电源短路 电路发生部分短路
7. 电路故障判断方法
电路故障通常有短路和断路两种。判断电路故障的一般方法:
(1)观察法
是根据现象对故障作出初步判断的方法。例如,电路中灯泡时亮时灭,则电路存在接触不良的
情况;一灯亮一灯不亮,在串联电路中则为不亮的灯短路;在并联电路中则为不亮的灯断路。测量
电路中电流表无示数可确定电路断路。
(2)利用实验器材判断
①用导线检查断路:在串联电路中,将导线与被检测部分并联,若是被检测部分断路,则起到
了接通电路的作用,其他部分就会工作;若其他部分仍不工作,则说明其他部分断路。注意:并联
电路不能用导线并联。
②用电流表检测断路:在串联电路中,将电流表与这一部分并联,若电流表有示数,则这部分
断路;若电流表无示数,说明其他部分断路。
【例题1】如图所示是卢瑟福原子结构模型:原子是由带正电的________和带负电的______构
成的。用原子结构的知识可以解释摩擦起电现象:摩擦起电实质是____________,例如丝绸摩擦玻
璃棒时,______失去电子而带正电。
【答案】原子核,电子,电荷的转移,玻璃棒。
【详解】从卢瑟福原子结构模型可看出,原子中间的是带正电的原子核,原子核周围的是带负
电的电子。
丝绸摩擦玻璃棒时,玻璃棒原子核束缚电子能力较弱,失去电子而带正电,丝绸得到电子而带
负电,所以摩擦起电实质是电荷的转移。
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【例题2】如图所示,两个相同的验电器A和B,A带正电,B不带电。用带有绝缘柄的金属
棒把A和B连接起来,下列说法正确的是( )
A.A金属箔张角变小,说明它失去了电子
B.B金属箔张角变大,说明两金属箔带上同种电荷
C.自由电子从A向B定向移动,形成瞬间电流
D.正电荷从A向B定向移动,形成瞬间电流
【答案】B.
【详解】A.A带正电是因为缺少电子,用带有绝缘柄的金属棒把A和B连接起来,B失去
一部分电子,A得到电子,故A金属箔张角变小,故A错误;
B.同种电荷相互排斥,B金属箔张角变大,说明两金属箔带上同种电荷,故B正确;
CD.根据选项A可知,A得到电子,B失去一部分电子,自由电子从B向A定向移动,形成
瞬间电流,故CD错误。
故选B。
【例题3】如图所示,先后将不同材料的物体接在A、B两点间,闭合开关,能使小灯泡发光
的是( )
A.铅笔芯 B.塑料尺 C.橡胶棒 D.玻璃棒
【答案】A
【详解】A.铅笔芯是石墨制品,铅笔芯容易导电,所以把铅笔芯接在A、B两点间,闭合开
关,能使小灯泡发光,故A符合题意;
BCD.塑料尺、橡胶棒、玻璃棒,它们是绝缘体,不容易导电,所以接在A、B两点间,闭合
开关,不能使小灯泡发光,故BCD不符合题意;
故选A。
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【例题4】如图所示的实物电路图中,闭合开关后可以使小灯泡发光的正确电路是( )
【答案】B.
【解析】ACD.开关闭合后,导线将电源两极直接相连,形成电源短路,则灯泡不能发光,故
ACD不符合题意;
B.开关闭合后,为灯泡的简单电路,灯泡发光,故B符合题意。
【例题5】如图所示,闭合开关S时,灯泡L、L 都不亮。用一根导线的两端,接触a、b两点
1 2
时两灯不亮,接触b、c两点时,L 亮、L 不亮,接触c、d两点时,两灯都不亮。则下列分析中正
1 2
确的是( )
A.灯L 断路 B.灯L 断路 C.开关S断路 D.电源断路
1 2
【答案】B.
【解析】A.若灯L 断路,用一段导线的两端接触b、c两点时,
1
电路中没有电流,L 不发光,故A错误;
1
B.若灯L 断路,导线接触a、b两点时电路中没有电流,两灯均不亮,导线接触b、c两点时,
2
L 中有电流通过,会发光,L 不亮,故B正确;
1 2
C.如果开关断路,导线接触c、d两点时,电路是通路,两灯都应该发光,故C错误;
D.如果电源断路,导线接触a、b或b、c两点时两灯都不发亮,故D错误。
故选B.
四、串联电路和并联电路
1 . 串、并联电路
用电器间是否
连接特点 电流路径 开关作用
相互影响
用电器 开关控制整个 用电器相互影响,
电流从电源正极出
串联 依次相连 电路,与位置无 若其中一个断开,其
发,只有一条路径流
电路 关 他无法工作
回到负极
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用电器并
干路电流在节点处
列接在两点 干路开关控制
分别流经多个支路, 用电器独立工作,
并联 之间 整个电路,支路
再在另一节点处汇合 互不影响
电路 开关控制本支路
流回电源负极
2. 串、并联电路的识别方法
(1)定义法
①串联电路中所有元件是逐个顺次首尾相连的(“首”即为电流流入用电器的那一端,“尾”
即为电流流出用电器的那一端)。
②在并联电路中,各用电器(小灯泡)“首首相连,尾尾相连”并列接在电路两点间。
(2)电流法
①串联电路:电流从电源正极出发,流经各用电器回到电源负极,途中不分流,电流始终是一
条路径。
②并联电路:电流在某处(A点)分为几条支路,在另一处(B点)又重新汇合,即有多条电
流路径。
(3)拆除法
①串联电路:拆除其中任意一个用电器,其他用电器都受影响。
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②并联电路:拆除其中任意一个用电器,其他用电器不受影响。
(4)节点法
节点是导线交叉且相连的位置,即电流交叉和汇合的位置。串联电路没有节点,但是并联电路
有节点(A点、B点)。
3. 电路图与实物图的对应画法
(1)根据实物图画电路图
①替代法:对于串联电路,从电源正极开始沿电流方向逐个用符号代替各实物元件,直到电源
的负极,即“逐个顺次一一连接”。
②节点法:对于并联电路,可采用节点法:找出电路中电流的分流点和汇流点,以这些点为分
界,将电路分成几段来画(分析见下)。
具体步骤如图所示.
①先找出节点A、B(并联电路的分流点和汇流点)的位置,画出干路如图甲;
②对照实物图找出各条支路并画出来,如图乙;
③将干路与支路连接起来组成完整的电路图,如图丙所示。
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(2)根据电路图连接实物图
①分析:首先要分析电路是串联电路还是并联电路。
②方法:
a. 串联电路:从电源正极出发,将各元件一一连接即可。
b. 并联电路:明确元件是在支路上还是在干路上,哪些元件在同一条支路上;根据“先串后
并,先简单后复杂”的原则连接,即先连接简单的支路,然后确定好分支点和汇流点,再将其他支
路连入电路。
注意:根据电路图连接实物图时,导线不允许交叉。
4. 生活中的电路
(1)生活中的并联电路
①教室中的日光灯是并联的;②街道上的路灯之间是并联的;③家中的用电器(电灯、电视机、
电冰箱等)是并联的。
分析:教室或街道上的灯,有一盏灯不亮时,其余的灯仍正常发光。家中的用电器(电灯、电
视机、电冰箱等)在工作时互不影响,所以也是并联的。
(2)生活中的串联电路
①家庭电路中的开关与用电器是串联的;②烘托节日气氛的小彩灯是串联的。
分析:家庭电路中,开关和用电器是串联关系,因为开关能够控制灯泡的亮灭。用来烘托节日
气氛的为彩灯,一般是十几盏组成一组,发现当其中任意盏烧坏时,整灯随之熄灭,可见这组灯是
串联的。
5. 串、并联电路的设计
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(1)确定电路的连接方式。根据用电器工作时彼此独立还是互相影响,确认电路的基本连接
形式是串联还是并联。
(2)确定开关的位置与数量。根据开关对用电器的控制要求,确定开关的位置与数量,安装
位置在干路上还是在支路上。
(3)画出草图,根据设计要求进行检验,不符合的地方进行修改。
(4)整理并画出规范的设计图。
【例题1】照图甲的电路图完成图乙中实物图的连接。
【答案】见右图。
【详解】由电路图可知,两灯并联,开关S 在干路上控制整个电路,开关S 在L 的支路上控
1 2 2
制L,根据电流的流向依次连接各元件如图所示.
2
【例题2】如图所示,请根据题目给出的实物图,在虚线框内画出相应的电路图。
【答案】见右图。
【详解】由实物图知,两灯并联,开关S 在干路上控制整个电路,开关S 在L 所在的支路上,
2 1 2
S 控制灯泡L,电路图如图所示。
1 2
【例题3】如图所示为一种新型“水温感应龙头”。自带水流发电电源。当水流温度低于
40℃。感应开关S1闭合,只有绿灯照亮水流;当水温达40℃及以上,感应开关S2闭合,只有红灯
照亮水流,以警示用水人。下列电路设计能实现该功能的是( )
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【答案】B
【详解】感应开关S 闭合,只有绿灯照亮水流,说明开关S 与绿灯串联;感应开关S 闭合,
1 1 2
只有红灯照亮水流,说明开关S 与红灯串联。且红灯和绿灯工作时互不影响,则红灯和绿灯并联。
2
符合以上要求的电路连接方式只有B图,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【例题4】随着科技发展,智慧设备影响着我们的日常生活,包括日常出行。
(1)如图所示是一种停车位是否被占用的模拟提醒电路,虚线框内元件一个是灯泡,一个是
定值电阻。设计要求无论开关是否闭合,灯泡都能发光,则 _____(选填“a”或“b”)是灯泡。
当车位未被占用时,开关S断开;当车位被占用时,开关S闭合,此时灯泡______ (选填“变
亮”或“变暗”);
(2)为了节约电能,人们利用声控开关和光控开关设计了自动控制楼道路灯的电路,声控开
关的作用是:有人经过发声时,开关闭合;没有人经过时,开关断开。光控开关的作用是:白天开
关断开,夜晚开关闭合。如果要求只有夜晚有人经过发声时,灯才会亮。请设计符合这一要求的自
动电路图。
【答案】(1)b,变亮(2)见右图。
【详解】(1)由图知,S断开时,a、b处的元件串联在电路中,S闭合时,a处的元件短路,
电路为b元件的简单电路。根据设计要求无论开关是否闭合,灯都发光可知,a处是定值电阻,b
处灯泡。
开关闭合后,只有b处灯泡连入电路中,由串联电路特点和欧姆定律知,通过灯泡的电流和其
两端电压增大,由 知,灯泡的实际功率变大,所以灯泡变亮。
(2)根据题意可得,声控开关和光控开关串联后共同控制灯泡,同时符合光暗到一定程度,
而且有一定的声音时电灯才发光,
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两个开关都闭合才噶光,说明两个开关是串联,即用导线将各元件依次连接起来,如图所示。
四、综合练习
1.盛放在油罐车内的石油产品运送过程中易产生静电,引起火灾或爆炸,所以油罐车尾部有
一条拖地的铁链,这是一种常见的静电现象。下列关于电的说法正确的是( )
A.将丝绸与玻璃棒摩擦后,玻璃棒带负电
B.摩擦起电实质上是产生了新的电子
C.毛皮摩擦过的橡胶棒吸引了轻质泡沫小球,则泡沫小球带正电
D.冬季摸门把手,有时会被“电”一下,这实质上是一种静电现象
【答案】D
【详解】A.丝绸与玻璃棒相摩擦后,玻璃棒带正电,丝绸带负电,故A错误;
B.摩擦起电实质上是电子的转移,不是产生了新的电子,故B错误;
C.带电体有吸引轻小物体的性质,毛皮摩擦过的橡胶棒吸引了轻质泡沫小球,泡沫小球可能
带正电、也可能不带电,故 C错误;
D.人接触汽车有时会被“电”一下,这是因为汽车行驶时与空气摩擦带电,是摩擦起电现象,
故D正确。
故选D。
2. 如图,小明用丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球,观察到验电器的金属箔片由闭合
到张开,下列说法不正确的是( )
A.丝绸摩擦过的玻璃棒带正电
B.金属箔片张开是由于两箔片带同种电荷而互相排斥
C.金属箔片张开的瞬间,玻璃棒上的正电荷由玻璃棒移动到金属箔片上
D.金属箔片张开的瞬间,产生的电流方向是从玻璃棒流向金属箔片
【答案】C
【详解】沿海地区水多,内陆沙漠地区水少、沙石多,因为水的比热容较大,白天,相同质量
的水和沙石比较,吸收相同的热量,水的温度升高的少;夜晚,放出相同的热量,水的温度降低的
少,使得沿海地区昼夜的温差小,故 ABD不符合题意,C符合题意。 故选C。
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3. 根据实物图,画出电路图。
【答案】见右图。
【详解】由实物图知,电流从电源正极流出分两条支路,一条流过灯L、开关S 流回电源负
1 1
极,另一条流过灯L、开关S 后再流过开关S 流回电源负极,故开关S 在干路上,电路图如右图
2 2 1 1
所示。
4. 下列电路图和所示实物图对应的是( )
【答案】D。
【详解】由实物图可知,闭合开关,电流从正极出发分为两支:一支经灯泡L、开关S 回到
1 1
负极;另一支经开关S、灯泡L、开关S 回到负极。所以两只灯泡并联,开关S 控制干路,S 控
2 2 1 1 2
制灯泡L 所在支路。故ABC与实物图不相符,D与实物图相符。故选D.
2
5. 小明按照电路图正确连接了电路,以下哪一个实物图是小明连接的( )
【答案】C。
【详解】由电路图知,两灯并联,开关S 在干路上,S 在L 支路上。
1 2 2
A.图中两灯并联,S 在L 支路上,S 在L 支路上,与电路图不对应,A错误;
1 1 2 2
B.图中两灯串联,与电路图不对应,故B错误;
C.图中两灯并联,开关S 在干路上,S 在L 支路上,与电路图对应,故C正确;
1 2 2
D.图中两灯并联,两个开关都在L 支路上,与电路图不对应,故D错误。
2
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故选C.
6. 如图所示为宾馆房间的房卡,将房卡插入槽中,房间内的用电器才能使用,则房卡的作用
相当于电路元件中的_______;给移动电源充电时,移动电源相当于简单电路中的______(填“电
源”或“用电器”)。
【答案】开关,用电器。
【详解】根据题意知道,房卡可以控制用电器的工作,不插入插槽中,所有房间内的用电器都
不工作,所以房卡相当于家庭电路的开关。在给移动电源充电的过程中,电能转化为电池的化学能,
在电路中移动电源消耗电能,相当于用电器。
7. 小谢在做实验时,先连成如图所示的电路,闭合开关S 并观察灯泡亮暗情况后,再闭合开
1
关S,小谢看到的现象是( )
2
A.两只灯泡一直都不亮
B.两只灯泡一直亮
C.两只灯泡开始都亮,后来L 不亮
2
D.两只灯泡开始都亮,后来L 不亮
1
【答案】D.
【详解】由电路图可知,闭合开关S 后,L、L 串联,都发光;再闭合开关S,S 与其相连的
1 1 2 2 2
导线将灯泡L 短路,L 熄灭,L 仍然发光。
1 1 2
故选D。
8. 在如图所示的电路中,下列说法正确的是( )
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A.当闭合开关S、S、S 时,电源短路
1 2 3
B.当只闭合开关S、S 时,L、L 并联
1 2 1 2
C.当只闭合开关S、S 时,L、L 串联
2 3 1 2
D.当只闭合开关S、S 时,L、L 串联
1 3 1 2
【答案】A.
【详解】A.由图知道,同时闭合开关S、S、S 时,电流会从电源正极不经过用电器直接回
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到电源负极,形成电源短路,故A正确;
B.由图知道,闭合开关S、S,断开开关S 时,灯L 被短路,故B错误;
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C.由图知道,当只闭合开关S、S 时,灯L 被短路,故C错误;
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D.由图知道,当只闭合开关S、S 时,电流有两条路径,灯L、L 并联,故D错误。
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故选A.
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