Question

4．综合作图--探究电学黑箱里的电路结构：
某面板上有L₁、L₂两个灯泡，三个开关S₁、S₂、S₃，一个电压表和一个电流表，为了在不打开盒子的情况下，探究盒内的电路结构，小明做了多次实验并将实验结果记录如下，根据实验，在方框内画出盒内的电路图．

闭合开关		S1	S2	S3	S1、S2	S1、S3	S2、S3	S1、S2、S3
灯的情况	L1	不亮	不亮	不亮	不亮	亮	不亮	不亮
	L2	不亮	不亮	不亮	亮	亮	不亮	亮
电流表情况		无	无	无	I1	I2	无	I1（I1＞I2）
电压表情况		无	无	无	U1	U2	无	U1（U1＞U2）

Answer 1

分析 开关与灯泡串联时，闭合开关接通电路，灯亮；开关与灯泡并联时，闭合开关灯会被短路，灯不亮；依据并联和串联电路的电压和电流特点、表格中开关在不同状态下灯泡的亮暗情况确定灯泡与各开关的连接方式，根据电表示数情况确定电表作用，然后作出电路图．

解答 解：
串联电路中各部分电路两端电压之和等于电源电压，并联电路中各支路两端电压与电源电压都相等．
由表格分析可知：
①S₁、S₂闭合只有L₂亮时，其两端电压U₁应等于电源电压；S₁、S₃闭合两灯都亮时，若两灯并联，无论电压表测哪条支路两端电压都与电源电压相等，但电压表示数U₁＞U₂，说明两灯是串联的，且电压表测的不是电源电压，而是L₂电压；
只有L₂亮时的电流I₁大于两灯都时的电流I₂，由欧姆定律和串联电路特点，符合只有L₂亮的电流大于两灯串联时电路中电流，即电流表测电路中电流；
②单独闭合S₁或S₂或S₃，灯都不亮，说明每个灯至少需要同时闭合两个或两个以上的开关，才可以正常工作．
无论哪个灯亮，都必需闭合S₁，说明S₁控制整个电路；
③只要闭合S₂，灯泡L₁就不亮，说明S₂与L₁与并联；
④当闭合开关S₁、S₃，两灯都亮；S₁、S₂时，只有L₂灯亮；同时闭合S₁、S₂、S₃时L₁不亮，说明S₂将L₁与S₃同时短路了，即L₁与S₃串联后与S₂并联．
由上述分析画出电路图如下图所示：
．

点评 本题考查了电路图设计，根据题意判断灯泡的连接方式及电表、开关作用是关键．