每当夜晚来临或者天空布满乌云时,走在楼道上,一片漆黑,这时候,只需要跺跺脚或者拍上一巴掌或者随便喊一声,楼道里的灯就立刻亮起来了,而人走后没多久,灯又会自动熄灭。对于初次遇到此现象的人们来说,这简直太让人惊奇了,太方便了!

  没错,现在多数地区的楼道都有光控开关和声控开关同时控制的楼道灯,甚至还有各种自动智能感应灯,这些电学应用大大方便了人们的生活。而且,最为重要的是,人们不但因此解放了双手,不用再去直接按开关,还节省了大量的电能。简直是一件利国利民的最好设计之一。可是,你知道这些应用背后的电路是如何设计的么?

  这种电路设计问题不但是生活中最为基本的电工常识问题,同时也是中考物理题中几乎年年必考的类型题。这类题由于难度比较大,成为最为考验学生智力的物理题之一!

  今天,我们通过一道全国物理竞赛题来说一下这类电路设计问题到底如何解答,如何才能提高物理解题正确率的问题。

  请看一下这道物理竞赛题:

  对于很多已经学了电学的初三学生们来说,这道全国物理竞赛题似乎有点小儿科了,特别是第一问,都是平时经常练习的题。这很出乎考生的意外,为什么会出这么简单的题目呢?

  其实,此题出的很有价值,特别是第二问,对于一般初中生们来说,并不简单。

  本题题意说明了声控灯的原理:“为了节省电能,居民楼的楼道灯通常由两个开关共同控制。一个是利用光敏器件制成的光控开关,它的作用是光线暗时自动闭合,光线亮时自动断开;一个是利用声敏器件制成的声控开关,它的作用是有声音时自动闭合电路,两分钟后,如果再无声音则自动断开。”

  此原理告诉我们,所谓的“声控”和“光控”其实依然是通过“开关”来控制的,但是此开关不需要再用手来控制,而是通过对声音和光线敏感的声敏器件和光敏器件来自动开启断开电路、闭合电路的功能。从而实现远程无接触控制。

  对于还没有学过电学的初二学生或者刚刚学习电学的初三学生们来说,这真是一件神奇的事情,只需大叫一声,灯就亮了。

  对于本题第一问,需要两个开关进行组合然后控制楼道灯。很显然只有两个开关串联和并联两种情况。怎么连接呢?根据题意要求,为了达到节能的目的,必须天黑并且有声音时,灯才能亮起来。即要同时满足这两个条件时,灯才能亮。这属于“与电路”。因此两个开关必须串联。具体电路图如下:

  对于本题第二问,问题稍微复杂一些,需要实现三个功能,首先依然需要满足第一问的条件;然后,在夜晚打雷时不会一直亮,也就是需要自动取消功能;然后在睡觉前需要灯一直亮。好复杂啊,怎么办呢?

  直接上图:

  其实本题的真正要求如下:1.两个开关串联,从而保证能实现灯自动工作的功能;2.在打雷时让两个开关不起作用,那么我们直接通过第三个开关把这两个开关短路不就可以了么!3.睡觉前灯一直亮,那么我们直接把第四个开关放在干路上,然后手动控制即可。如图所示,当S2闭合,S1断开时,满足灯自动工作功能。晚上打雷时断开S2即可。当把S1S2同时闭合时,灯可以一直被点亮!

  以上分析解答过程看似非常完美,很多中学生到此一般就结束了。

  可是,千万别忘了最重要的最后一步:花上几秒时间去检查!检查的方法非常重要,由于电路设计题的方法非常单一,那就是直接把设计好的电路图与题意对比就可以了,每一步都符合题意就是正确的。可是往往就是最后这一步,很多考生都给忘记了。

  中学生朋友们,电学是中考物理的重点,一定要在平时多归纳总结,养成及时纠错的结论。为了美好的未来,加油!

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