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北京师大附中 2023~2024 学年度第一学期初三物理电路设计竞赛
同学们，电路设计在生产生活中有着广泛的应用，例如楼道声控灯、汽车安全带系统、工程
检测系统等。电路设计前需要具有一定的知识储备。让我们先来一起回忆一下这些必备的知
识技能吧！
一、基础闯关（每题3分，共33分）
1. 如图所示，开关S 闭合时，只有灯泡 L 发光的电路是 （ ）
1
A. B. C.
D.
【答案】A
【解析】
【详解】A．由图知，开关S 闭合时，L 被短路，所以L 不亮，电路中只有L 连入电路，只有灯泡 L 发
2 2 1 1
光。故A正确，符合题意；
B．由图知，开关S 闭合时，L 和L 串联，亮灯同时亮，故B错误，不符合题意；
1 2
C．由图知，开关S 闭合时，L 和L 并联，开关在干路中，控制所有用电器，故C错误，不符合题意；
1 2
D．由图知，开关S 闭合时，L 被短路，灯L 不亮，只有L 亮，故D错误，不符合题意 。
1 1 2
故选A。
2. 图示的电路中，电流表测量的是（ ）A. 通过灯 L 的电流
1
B. 通过灯 L 的电流
2
C. 通过灯 L 的电流
3
D. 通过灯 L 和灯 L 的电流之和
1 2
【答案】B
【解析】
【详解】电流表要和被测的用电器串联，电流表和哪个用电器串联就是测流过那个用电器的电流，在并联
电路中，若电流表在干路上测总电流，在支路上测所在支路的电流；分析电路可知，三个灯并联，电流表
和L 在一条支路上测通过灯 L 的电流。
2 2
故选B。
3. 如图所示电路中，当开关 S 闭合时，电压表V、V、V 的示数分别为U、U、U。电流表A、A 的
1 2 3 1 2 3 1 2
示数分别为I、I（五块电表的读数均不为零），那么下列关系式中正确的是（ ）
1 2
A. UU、I>I
3 1 1 2
D. U=U+U、I>I
3 1 2 1 2
【答案】B
【解析】
【详解】由电路图可知，电流从电源的正极出发，依次经电流表A、下面的电阻、上面的电阻、电流表A
1 2
回到电源的负极，即电路只有一条路径，两电阻串联，且两电流表均测电路中的电流；根据电压表与被测电路元件并联可知，电压表V 测下边电阻两端的电压，电压表V 测电源的电压，电压表V 测上面电阻两
1 2 3
端的电压；根据串联电路中各处的电流相等可知,两电流表的示数关系为：I=I；因串联电路中总电压等于
1 2
各分电压之和可，所以三电压表的示数关系为：U=U+U，故ACD错误，B正确。
2 1 3
故选B。
4. 小华设计了一种输液提示器，能在护士站观察到药液量的变化．当袋中药液量减少时，为使电压表示数
随之减小，符合要求的电路图是
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意知道，当袋中药液量减少时，整个药液袋的重力减小，对弹簧的拉力减小，弹簧的伸长
量减小，所以滑片会向上移动；
由A图知道，变阻器与灯泡串联，电压表测变阻器两端的电压；当袋中药液量减少时，滑片的上移不会改
变变阻器连入电路的电阻，所以，电路中的电流不变，变阻器两端的电压不变，即电压表的示数也不变，
故A不符合要求；
由B图知道，变阻器下部分与灯泡串联，电压表测变阻器两端的电压；当袋中药液量减少时，滑片向上移
动，变阻器连入电路的电阻变大，由串联电路的分压特点知道，变阻器两端的电压变大，即电压表的示数
变大，故B不符合要求；
由C图知道，变阻器上部分与灯泡串联，电压表测变阻器两端的电压；当袋中药液量减少时，滑片向上移
动，变阻器连入电路的电阻变小，由串联电路的分压特点知道，变阻器两端的电压变小，即电压表的示数
变小，故C符合要求；
由D图知道，变阻器下部分与灯泡并联，电压表测量电源电压，由于电源电压不变，所以，当袋中药液量
减少时，电压表的示数不变，故D不符合要求．5. 小明按图所示的玩具警车的简化电路图连接了图所示的四个电路，其中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】电路图中，灯与电动机并联，S 只控制灯，S 只控制电动机；
2 1
A．如图，灯与电动机并联，S 控制电动机，S 控制整个电路，故A错误；
2 1
B．如图，灯与电动机并联，S 只控制灯，S 只控制电动机，故B正确；
2 1
C．如图，灯与电动机并联，S 控制电动机，S 控制灯，故C错误；
2 1
D．如图，灯与电动机串联，故D错误。
故选B。
6. 学校智能防疫门禁系统，若有人来访，系统首先检测其体温，检测合格开关S 自动闭合，再检测其人脸
1
是否录入系统，检测到已录入开关S 自动闭合，两项检测同时合格闸门打开，任意一项检测不合格则开关
2
S 自动闭合，警告红灯亮起，此时需门卫处闭合开关S 才能将闸门打开。下列电路设计符合要求的是（
3 4
）
A. B.C D.
.
【答案】D
【解析】
【详解】根据题意可得，当开关S 和S 同时闭合时，电动机工作，合格闸门打开，如果开关S 和S 没有
1 2 1 2
同时闭合，则开关S 自动闭合，红灯亮起，此时闭合开关S，电动机才能工作。根据题意可知开关S、S
3 4 1 2
串联后与开关S 并联，控制电动机；开关与红灯串联后并联在电路中。故ABC不符合题意，D符合题意。
4
故选D。
7. 如图是某型号的汽车遮阳板。往下翻遮阳板并向右打开移门，灯亮； 向左关闭移门，镜灯灭。移门不
关闭，向上折遮阳板，镜灯也会熄灭。以下电路设计符合要求的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】遮阳板和移门相当于两个开关，根据题意知道，往下翻遮阳板并向右打开移门，灯亮；向左关闭
移门，镜灯灭。移门不关闭，向上折遮阳板，镜灯也会熄灭，这说明两个开关只有同时闭合时，灯泡才能
发光，说两个开关是串联的，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。8. 如图所示的电路中，电源两端的电压保持不变，闭合开关S后，滑动变阻器的滑片 P向右移动，下列说
法中正确的是（ ）
A. 电压表的示数变大 B. 电灯L的亮度变暗
C. 电流表 A₁的示数变小 D. 电流表 A₂的示数变小
【答案】D
【解析】
【详解】由电路图知，灯泡与滑动变阻器并联，电流表A 测流过灯泡L的电流，电流表A 测干路电流，
1 2
电压表测并联电路电压，即电源电压；
A．由于电源电压U不变，所以电压表示数不变，故A错误；
B．电源电压不变，灯泡电阻不变，流过灯泡的电流不变，灯泡亮度不变，故B错误；
C．根据并联电路各支路相互独立互不影响的特点，流过灯泡的电流不变，电流表 A₁的示数不变，故C
错误；
D．滑动变阻器的滑片P向右移动，滑动变阻器接入电路的阻值R变大，由 知，流过滑动变阻器的
电流变小，由并联电路干路电流等于各支路电流之和可知，干路电流变小，电流A 表示数变小，故D正
2
确。
故选D。
9. 现利用图甲所示电路探究电流和电阻的关系，电源电压保持 3V 不变，分别将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、
25Ω的定值电阻R 连入电路，按实验要求测得通过各定值电阻的电流，描绘出图乙所示的图像。则下列判
断正确的是（ ）
A. 实验中电压表示数保持1V 不变B. 当R的阻值是10Ω时， 通过 R的电流为0.5A
C. 滑动变阻器连入电路中的阻值变化范围为0~25Ω
D. 将R从5Ω换成10Ω后， 应将滑片P向右移
【答案】D
【解析】
【详解】A．由乙图可知，当电阻为5Ω时，电流为0.5A，则实验中控制不变的电压为
故A错误；
B．由乙图可知，当电阻为10Ω时，电流为0.25A，故B错误；
C．由乙图可知，当电阻为25Ω时，电流为0.1A，此时滑动变阻器的电阻为
当电阻为5Ω时，滑动变阻器的电阻为
所以滑动变阻器连入电路中的阻值变化范围为1Ω~5Ω，故C错误；
D．将R从5Ω换成10Ω后，定值电阻两端电压变大，本实验要控制定值电阻电压不变，所以需要调滑动
变阻器使定值电阻两端电压变小，根据串联分压，滑动变阻器两端电压变大，滑动变阻器的电阻需要变大，
因此滑片P需要向右移动，故D正确。
故选D。
10. 如图所示，闭合开关，小灯泡不发光。若电路中只有一处故障，关于电路故障的分析，下列说法中正
确的是（ ）
A. 若电流表示数为零，电压表的示数接近电源两端的电压，则可能是滑动变阻器断路
B. 若电压表示数为零，电流表指针有明显偏转，则可能是小灯泡短路
C. 若电压表、电流表示数均为零，则可能是小灯泡断路D. 若电压表、电流表示数均为零，则可能是滑动变阻器断路
【答案】BD
【解析】
【详解】A．若电流表示数为零，电压表的示数接近电源两端的电压，说明电路出现了断路，电压表与电
源两极是连通的，则可能是灯泡断路，故A错误；
B．若电压表示数为零，电流表指针有明显偏转，说明电路是通路；电压表示数为零，可能是与电压表并
联的部分电阻为0，则可能是小灯泡短路，故B正确；
CD．若电压表、电流表示数均为零，则电路为断路，电压表与电源两极间是断开的，则可能是滑动变阻器
断路，故C错误，D正确。
故选BD。
11. 小明为自家的花卉大棚设计了一套智能电路管理系统，整个电路的通断可以通过手动控制开关S 或手
1
机远程控制开关S 实现．当大棚内光线较暗时，光控开关S 自动闭合，接通灯泡；当需要给大棚通风时，
2 3
闭合开关S，启动风机．灯泡和风机均可独立工作，以下简化电路图符合要求的是（ ）
4
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由题知，整个电路的通断可以通过手动控制开关S 或手机远程控制开关S 实现，说明两开关能独
1 2
立工作、互不影响，则S 和S 应并联在干路上；由题知，光线较暗时，光控开关S 自动闭合，接通灯泡
1 2 3
提供照明，说明开关S 与灯泡串联，闭合开关S，启动风机，说明开关S 与风机串联，而灯泡和风机均可
3 4 4
独立工作，所以灯泡与风机应并联，综上结合选项可知，ABD不符合题意，C符合题意．
二、实验与电路设计（12~21 题每空3分， 共 48分； 计算 22 题 10分、23 题9分）
12. 如下图所示，按实物图在框中画出电路图。【答案】
【解析】
【详解】由实物图知道，两灯并联，一个开关S 在干路上，另一开关S 在上面灯泡L 的支路上，由此画
1 2 1
出电路图如下图
13. 在如图所示的实物图中，请用笔画线代替导线连接实物。要求：
（1） L 与L 并联；
1 2
（2） 电流表测L 的电流， 开关控制L 和L。
1 1 2【答案】
【解析】
【详解】根据题目要求，两灯并联，开关在干路上，同时控制L 和L，电流表应串联在L 支路上，由于
1 2 1
电流大小未知，为了安全，电流表选用大量程，实物连接如下图
14. 小刚同学在探究“电流跟电阻的关系”实验中，利用如图所示实验器材进行实验，其中电源电压恒为
4.5V。
(1)请根据图所示的电路，在虚线框内画出小刚设计的实验电路图。（电阻箱的符号用 表
示） ______(2)闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应置于 ______ （选填“A”或“B”）端。
(3)小刚的主要实验步骤如下，请你将其补充完整：
①调节电阻箱的阻值R为5Ω，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P使电压表的示数U为3V，读取电流
表的示数I，并将R、I记录在表格中。
②断开开关S，调节电阻箱R的阻值为10Ω，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P向 ______ （选填
“A”或“B”）端滑动，使电压表的示数U仍为 ______ V，读取电流表的示数I，并将R、I记录在表格中。
③改变 ______ ，仿照步骤②再进行四次实验，并将相应的R、I记录在表格中。
(4)请你帮小刚设计实验数据记录表。 ______
【答案】 ①. ②. B ③. B ④. 3 ⑤. 电阻箱的阻值
⑥.
实验次数 1 2 3 4 5 6
R/Ω
I/A
【解析】
【详解】(1)[1]根据图所示的电路，两电阻串联，电压表测量电阻箱两端电压，滑动变阻器的滑片向右移动
时接入的电阻变大，实验电路图如图所示：。
(2)[2]闭合开关S前，滑动变阻器应接入最大阻值，即滑片P应置于B端。
(3)[3][4][5]在探究“电流跟电阻的关系”实验中应保持电压表示数不变，电阻箱的阻值是自变量；调节电
阻箱的阻值R为5Ω，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P使电压表的示数U为3V，读取电流表的示数
I，并将R、I记录在表格中；断开开关S，调节电阻箱R的阻值为10Ω，闭合开关S，根据串联分压可知电
压表示数变大，调节滑动变阻器的滑片P向 B端滑动，使电压表的示数U仍为3V，读取电流表的示数I，
并将R、I记录在表格中；改变电阻箱的阻值，仿照步骤②再进行四次实验，并将相应的R、I记录在表格
中。
(4)[6]实验中需要记录R、I，则设计实验数据记录表如下所示：
实验次数 1 2 3 4 5 6
R/Ω
I/A
15. 如图所示电路中,请在图中◯内,分别填入A或V的符号，要求开关闭合时两灯均能发光，且两电表的
示数均不为零．
（ ）
【答案】
【解析】【详解】如果下边的圈中为电流表，则电路会出现短路，只有左边灯泡工作，右边灯和两表都不工作．因
此上面为电流表，下面为电压表，两灯并联．如图所示：
16. 如图所示，为一身高测量仪的电路图，请在“ ”“ ”或“
”中选两个填入框，要求被测人身高变高时电表的示数增大。
【答案】
【解析】
【详解】电压表的内阻很大，在电路中相当于断路，所以电压表不能与电阻串联，则下面方框不能是电压
表；若下面方框为电流表，当上面方框为电压表时，电路为R的简单电路，电压表测电源电压示数不变，电流表测电路中的电流，当被测人身高变高时，滑片上移，变阻器接入电路中的电阻变大，由 可知
电流表的示数减小，这与电表的示数增大不符；当上面方框为定值电阻时，R与定值电阻并联，电流表测
干路电流，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，滑片移动时通过定值电阻的电流不变，当被
测人身高变高时，滑片上移，变阻器接入电路中的电阻变大，由 可知该支路的电流减小，因并联电
路中干路电流等于各支路电流之和，所以，干路电流表示数减小，这与电表的示数增大不符；若下面方框
为定值电阻，上面方框不能为电流表，否则滑动变阻器被短路；上面方框为电压表时，定值电阻与滑动变
阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，当被测人身高变高时，滑片上移，变阻器接入电路中的电阻
变大，电路中的总电阻变大，由 可知电路电流减小，由U=IR可知，定值电阻两端的电压减小，因
串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，滑动变阻器两端的电压增大，即电压表的示数增大，符合题
意。
由上述分析可知，下面方框填定值电阻的符号、上面方框填电压表的符号。如图所示：
17. 如图所示，两间独立病房里各装一个开关，方便病人呼叫医护人员．在护士值班室有红灯、绿灯和电
铃各一只，病人闭合开关S，电铃响且灯L 亮；另一病人闭合开关S，电铃响且灯L 亮．请用笔画线代
1 1 2 2
替导线，连好电路．【答案】
【解析】
【详解】根据题意，任一闭合，电铃都响，所以要两灯并联后与电铃串联，然后分别由S 控制L ，S 控制
1 1 2
L，如图：
2
18. 如图所示，是某景区自动扶梯的部分电路图，其利用红外线自动开关S（现场有人，S 闭合；现场无
1 1
人，S 断开）以及可见光自动开关S（白天，S 闭合；夜间，S 断开）控制电路自动扶梯，只需在白天且
1 2 2 2
有人时才开启。请用笔画线代替导线将电路图连接完整。______
【答案】
【解析】
【详解】由题知，自动扶梯只需在白天且有人时才开启，即 、 都闭合时，电动机才能工作，所以两
开关应串联。电路的连接如图所示19. 如图的电路，已知电源电压为 6V，闭合开关 S 后，电流表的示数为 0.3A，虚线框内有两个定值电
阻分别是 R、R、R 中的两个（已知 R＝15Ω， R＝25Ω，R＝100Ω）。 请你画出虚线框内电阻的连
1 2 3 1 2 3
接方式并标明电阻的符号，并将电路补画完整。
（ ）
【答案】
【解析】
【详解】由题知，电源电压U=6V，总电流I=0.3A，则电路的总电阻为
R= = =20Ω
三个电阻R=15Ω，R=25Ω，R=100Ω，由电阻的串联规律可知，选任意两个串联都不符合要求，所以只能
1 2 3
并联。根据“并联时电阻越并越小的原则”（即并联的总电阻比任意一个分电阻都要小）可知，R=15Ω、
1
R=25Ω并联的总电阻小于15Ω，R=15Ω、R=100Ω并联的总电阻也小于15Ω，只有R=25Ω、R=100Ω并
2 1 3 2 3
联才能符合要求，故电路图为：20. 火车在车厢后面有两间厕所，只有当两间厕所的门都关上时（每扇门的插销相当于一个开关），车厢
中的指示牌内的指示灯才会发光，指示牌就会显示“厕所有人”字样，提醒旅客两间厕所内部都有人，请
你把图中的各元件符号连接成符合上述设计要求的电路图。
【答案】
【解析】
【详解】读题可以知道，只有当两个开关都闭合时，指示灯才能工作。有一个开关断开，指示灯都不工作，
故两个开关是串联的，再与指示灯串联。电路如下：
21. 为测定一定值电阻的阻值，某同学设计并连接了如图所示电路，所用的电源是两节干电池．请指出该
同学在电路设计和连接上存在的两个问题：
①______________________；
②__________________．
【答案】 ①. 电表的量程选择过大 ②. 缺少滑动变阻器
【解析】【详解】①一节干电池的电压为1.5V，两节干电池串联时电源的电压为3V，分析图可知，电压表的量程
选择过大，容易造成读数不准确；
②伏安法测电阻时，应通过滑动变阻器改变电阻两端的电压做到多次测量的，但电路中没有接滑动变阻器，
只能测量一次，电路设计不够完善．
22. 初一年级男同学小刚对体质健康测试中的坐位体前屈项目非常感兴趣。他利用家中器材自制了一个坐
位体前屈项目测试仪，原理图如图所示，电源的电压6V，R 的电阻为30Ω。其中电阻丝R 粗细均匀，总
1 2
长度为30cm，推挡板P在B端时，坐位体前屈成绩为0，电流表的示数为“0.05A”。推挡板P在A端时，
坐位体前屈成绩为30cm。
（1）如原理图所示：电压表此时测量 ______的电压（选填“AB段”“AP段”或“BP段”）；
的
（2）求电阻R 阻值；（ ）
2
（3）求推动挡板P到A端时电压表示数；（ ）
（4）国家体质标准中初一年级男生坐位体前屈成绩大于14.8cm为优秀。小刚进行测试时电压表示数为3V
时。请计算判断小刚同学成绩是否达到优秀？（ ）
【答案】 ①. BP段 ②. 90Ω ③. 4.5V ④. 达到优秀
【解析】
【详解】（1）[1]由电路图可知，R 和R 串联，电压表测量与R 并联部分两端的电压，电流表测量电路电
1 2 2
流，因此电压表此时测量BP段的电压。
（2）[2]电流表的示数为0.05A，由 可知，R 两端的电压
1
U=IR =0.05A×30Ω=1.5V
1 1
因串联电路两端电压等于各部分电路两端电压值，所以R 两端的电压
2
U=U-U=6V-1.5V=4.5V
2 1
电阻R 的阻值
2
（3）[3]推动挡板P到A端时，电压表并联在R 两端，测量R 的电压，示数为4.5V。
2 2
（4）[4]小刚进行测试时电压表示数为3V，此时电压表所并联的电阻丝的电阻已知推挡板P在B端时，坐位体前屈成绩为0，推挡板P在A端时，坐位体前屈成绩为30cm，故小刚同学
的成绩为
20cm大于14.8cm，故成绩达到优秀。
23. 图甲示一种自动测定油箱内油面高度的油量表（实际上是量程为0~0.6A的电流表改装而成），滑动变
阻器R的最大值为60Ω，金属杠杆的右端是滑动变阻器的滑片。从油量表指针所指的刻度，就可以知道油
箱内油面的高度。电源电压为24V，R 为定值电阻。
0
（1）当油箱油面下降时，油量表的示数将变___________；
（2）油箱装满汽油时，油量表示数为最大值（即电流表达到最大值，此时滑动变阻器的触头在某一端），
R 的阻值为___________；
0
的
（3）当油箱中 汽油用完时（此时滑动变阻器的触头在另一端），电路中的电流为___________；
（4）改装设计：用电压表代替电流表做油量表，图中的乙图己画出部分电路，请在乙图中完成电路的设
计。要求：当油箱中的油用完时，油量表（电压表）的示数为零；油量越多，电压表示数越大。（
）
【答案】 ①. 小 ②. 40Ω ③. 0.24A ④.
【解析】【详解】（1）[1]整个电路有定值电阻和滑动变阻器串联组成，通过浮标的变化改变滑动变阻器的阻值从
而改变电流表的读数。当滑动变阻器变得非常小或者说等于0时，电源就有被短路的危险，因此定值电阻
就是防止电源短路的，当油箱油面下降时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，电流变小，油量表的示数将
变小。
（2）[2]油箱装满汽油，油面最高也就是浮标最高，根据杠杆平衡，此时指针最低，滑动触头只在最低的
位置，也就是最下端，此时滑动变阻器的阻值等于0，整个串联电路就只有定值电阻一个了，电阻最小电
流最大等于最大量程0.6A。根据串联电路欧姆定律 可得，R 的阻值为
0
（3）[3]油箱里面的油料用完时，液面最低，浮标最低，根据杠杆平衡，此时滑动变阻器的滑动触头指在
最上端，也就是此时接入电路的滑动变阻器阻值最大，串联电路电阻等于各电阻之和，电路中的电流为
（4）[4]电压表换掉电流表，首先电压表要并联在电路中。其次，油箱中油料用完时，液面最低，浮标最
的
低，绕支点转动 结果是滑动变阻器的滑动触头指向最上端，滑动变阻器的阻值最小等于0，根据串
联电路电压比等于电阻比，滑动变阻器应该分电压最少也等于0，正好符合要求油量表等于0。因此电压表
改测滑动变阻器电压，且油量越多，电压表示数越大。如图所示：
