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电学黑箱问题一对于一些不能直接打开观测的系统，可统称为“黑箱”。
对于“黑箱”问题，主要通过对输入、输出信息的分析比较，合理假设，来确定其内部结构。
由于“黑箱”有利于考查学 生发散思维、推理、灵活运用知识的能力。
例题1某控制电路的一个封闭部件上，有三个接线柱 如图所示，连接 A C,灯亮，铃不响；连接 A B 铃响， 响。
请你根据上述情况画出这个部件的电路图。
连接A 、B 时铃响灯不亮，则此时应该构成一个包含有电源和电铃的闭合回路，但此回 路中不包含电灯，如图所示.答案：综合两图知这一封闭部件内的电路图如图所示.电学黑箱问题二例题2、图是从某电子仪器折下来的密封盒子，已经知道盒内有三只电阻， A B C 、D为四根引线。
现用多用电表测量，得知AC 间的电阻F A C = 20Q ，若用导线把 BD 连接后测得AD 间电阻F A D = 20Q 。
请在方盒内画出电阻的连接图，并在图中标出每个电阻的阻值。
P _! 一 一 — — =1B-__|I―DI __一 _ 一 __ J思路点拨由题述条件有 F AC = 20 Q, R AD = 30 Q 和R=D = 50 Q,注意到20 Q+ 30Q= 50 Q ，则不妨把 A C 、D 三点间的电路想像为下图所示的电路.A 、B 、C 和电灯、电铃各一只，灯不亮；连接 B 、C 灯不亮，铃不思路点拨依题述，连接A 、C 或连接 接A C 时灯亮铃不响，则连接 路中不包含电铃•如图所示.A 、B 时，可以使灯亮或铃响， AC 后应该构成一个包含有电源和电灯的闭合回路，表明此封闭部件内必有一电源.连但此电8进而由题述“若用导线把B、D连接后，测得A、D间电阻甩d=20Q”，表明用导线将B D连接，将使A、D间的电阻变小（由30 Q变为20 Q），由此可联想将上图中30 Q的电阻分为两个电阻串联，一个为20Q, 一个为10 Q.而将B点接在此两电阻之间，使B、D间的电阻为10Q，则当以导线将B、D相连通时，10Q的电阻被短路而A D间的电阻则变为20 Q.此时电路变为下图，由上分析•它与题述条件是相符的.20 Q 30 C WQU —―CZZM~ D答案：方盒内电路连接如图所示:电学黑箱问题三例题3、某同学为探究一电视机上电位器的结构B C的字样，如图1甲所示，接着他的探究是：点开关接通后转动电位器的旋钮，电流表的示数不变，但比直接将DE连接时的电流小得多；将B与D相接，A与E相接，开关接通后顺时针转动电位器的旋钮，电流表的示数变大。
图1 图3 图4图2中考物理中黑箱问题的探讨黑箱题就是从黑箱外部收集信息或是从黑箱外部输入一些信息，观察、实验，研究黑箱做出反应。
黑箱题是近几年来中考比较流行的试题。
主要出现在光学部分和电学部分，这类试题可测试学生的判断能力和推理能力.（一）电学黑箱问题【考点诠释】电学黑箱问题多涉及到电路的串并联问题，因此要求熟练掌握串并联电路的特点，根据题内所给定的箱内条件和外部特征并联系相关的知识进行综合分析。
可经过猜想、联想、推测，可经过多次实验尝试，归纳、确定箱内各用电器的电流、电压、电阻的关系，或根据箱外灯的亮、暗变化情况来推测箱内可能存在的电路，画出正确的电路图。
【考点预测】【例题1】一个箱子面板上有一个小灯泡和A 、B 、C 、D 四个接线柱，如图1所示，箱内有一个电阻，一个电源，它们用导线连接，若再拿一根导线在面板上连接A 、B 时，灯不亮；连接B 、C时，灯不亮；连接B 、D 时，灯亮；连接A 、D 间时灯的亮度比连接B 、D 时暗，是画出箱内电路图【诠释】对于箱内的电路虽然无法看见，但可用导线不断的探究其结果。
首先考虑到当用导线连接B 、D 时灯亮，则B 、D 间肯定连接有电源连接A 、D 时灯虽然亮但亮度变暗了，这说明A 、D 间除了有电源、灯，还应串有电阻。
将电阻接在A 、B 间，如图1乙所示，恰好能满足题意。
【例题2】在图2甲所示的黑箱的面板上有两个灯泡和四个接线柱a 、b 、c 、d 。
若用导线连接a 、d 两接线柱时，两灯都亮；若用两个导线分别连接a 、b 两接线柱和c 、d 两接线柱时，两灯比第一种情况下更亮（且能持续发光。
试画出黑箱内部的电路图。
【诠释】依题意知：用导线连接a 、d时，两灯串联；用两个导线分别连接a 、b 和c 、d 时，两灯并联，黑箱内部电路如图2乙所示.【例题3】某控制电路的一个封闭部件上，有三个接线柱A 、B 、C 和灯泡、电铃各一只，如图3所示。
用导线连接A 、C 时，灯亮铃不响；连接A 、B 时，铃响灯不亮；连接B 、C 时，灯不亮也不响。
九年级物理电路黑盒子专项练习1．某工厂的大型仓库有前后两个门，现有电铃、红色灯泡和绿色灯泡各一个、开关两个、导线若干，根据所学习的物理知识，帮助仓库保管员设计一个电路图，他的要求是能从电铃或电灯的有关信号知道是前门来人还是后门来人。
2．某牧场中花木相间，景色宜人，为了防止羊圈中的羊丢失，现在牧场主想利用节能小灯泡、电铃、电池组、开关各一个，以及足够长的细导线，设计一个值班人员在值班室看护报警器，要求：正常情况下，值班室内灯亮、铃不响，有羊冲出羊圈时，碰到栅栏后图53．第二十一届全国物理知识竞赛为了节省电能，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，若再无声音则自动断开。
(1)请将图6甲中的器材连成符合上述楼道灯要求的电路。
(2)小明受楼道灯电路的启发，在爷爷的卧室里也安装了这样一个“聪明”的电路。
晚上只要拍拍手，灯就亮了，过一会自动熄灭，给爷爷带来了方便。
不过遇到晚上有雷雨，就麻烦了，雷声使灯不断被点亮，影响爷爷休息。
还有爷爷睡觉前需要这盏灯一直被点亮。
现在再给你两个开关S1、S2，在图乙中完成对这个“聪明”电路的改装，并分别说明在灯自动工作、晚上打雷需取消自动功能和需要灯一直被点亮时开关S1、S2的断开与闭合情况。
图64．阳光动力2号飞机，是一架长航时，不必耗费燃油便可昼夜连续飞行的太阳能飞机，飞机上装有平衡警示电路，其中S为正对驾驶员的重力开关，金属片M可绕O点自由转动，当机翼水平时，M在a、b中间，当飞机严重左倾时，绿灯亮，电铃响；当飞机严重右倾时，红灯亮，电铃响。
请在图7中完成电路连接。
图75．第二十六届全国物理知识竞赛为防止小轿车在行驶途中由于车门没有关闭而带来危险，厂家设计了报警电路。
四个车门都关闭时蜂鸣报警器不响且指示灯不亮；只要有一扇车门没有关闭，蜂鸣报警器就会报警，对应的指示灯就会发光，根据指示灯发光情况可判断哪一扇车门没有关闭，请你在图8中用笔画线表示导线，将各元件连接成符合要求的电路图(导线不许交叉或穿过开关)。
关于中学物理竞赛中的“黑盒子”问题在中学物理竞赛中的实验题目中，常会出现“黑盒子”类型的题目。
不少同学对此类题茫然失措，感到无从入手。
那么，我们该怎样应对这类题目呢？黑盒子的元件可能有电池、电阻、电感、电容或半导体二极管等。
一般我们可以按如下方法解题。
１．用万用表直流电压挡（或直流电压表）判断有无电池。
若某两端钮间有电压则有电池在内。
如当电压表接通时指针稍有摆动而又回到零位，则是电池与电容串联。
２．对二极管可以利用其正反电阻相差大的特点用万用表电阻挡来判断。
如没有提供万用表，可采用图１电路，测量ａｂ之间电压。
若Ｕab≈０，则二极管接法如图；若Ｕab ≈ Ｕo，则二极管和图中的方向相反。
如外加电源为低频信号发生器（交流电源），如图２所示，则不论电阻Ｒ值多大，都有Ｕab≈ＵR0。
注意，如果两只二极管为同向串联，与一只二极管特性相同。
但如两只二极管反串，则相当于断路，此时无论是直流电源还是交流电源，均有Ｕab≈Ｕo。
３．当黑盒子两端钮间有电容Ｃ存在时，用万用表的电阻挡（也可用直流电源串联直流电压表或直流电流表）接到两端钮。
如电表指针摆动一下后又回到原位。
以此可判断端钮间有电容存在。
但电容Ｃ值较小或电表灵敏度不够高时可能会看不到摆动现象。
４．对一般电阻Ｒ，可以用万用表电阻挡直接判断。
５．可以用图３电路来判别端钮ａｂ间是电阻Ｒ、电容Ｃ或电感Ｌ。
逐步增大信号源的频率ｆ，并始终保持信号源输出电压Ｕ0不变，测量Ｕab。
当ｆ增大时，若Ｕab不变，则端钮ab间为Ｒ；若Ｕab也增大，则为Ｌ；若Ｕab减小，则为Ｃ。
这是因为电阻Ｒ值与频率ｆ无关；电感Ｌ的感抗随ｆ上升而增大；而电容Ｃ的容抗随ｆ上升而减小。
６．如已知电阻Ｒ0与频率ｆ值，则可通过测量电压Ｕab与ＵR0，利用串联电路电压比等于阻抗比关系求出元件数值。
若元件为电阻Ｒ，有……………（１）若元件为电容Ｃ，有……………（２）若元件为电感Ｌ，有……………（３）７．如果ｆ增大时（保持Ｕ0不变），Ｕab 逐渐减小到一个最小值后又逐渐增大， 则端钮ab 间为Ｌ和Ｃ串联，Ｕab 最小时的频率为谐振频率ｆ0谐振时 ……………（４）由以上过程可以得知，在遇到黑盒子类型题目时，一般先判别元件类型，再确定元件数值。
初三物理开黑箱童宏林“黑箱〞是指内部构造不能直接观察的系统。
要理解其内部构造，只能向它输入信息，再根据它的输出信息来推断，即由其“表〞而知其“里〞。
这称做黑箱方法。
如夏天挑选西瓜，可用手指弹几下〔输入信息〕，听听发出的声音〔输出信息〕，由此判断瓜的好坏。
黑箱方法广泛应用于人口系统、环境检测和污染控制、生命系统等的研究。
下面向大家介绍中学物理中的“黑箱〞。
1. 磁学“黑箱〞例1 在一个圆纸盒里有一条形磁体，圆纸盒外放着一些小磁针，各磁针静止时N极的指向如图1所示，请在圆纸盒里画出磁体，并标明它的N、S极。
〔04年〕分析纸盒周围的各磁针静止时N极的指向是由纸盒里面的磁体作用决定的。
据此，可根据“小磁针的N极指向与该处的磁感线方向一样〞来判断。
圆纸盒周围的小磁针N极指向大致从左下方指向右上方，表示磁体的磁感线方向从左下方指向右上方。
而磁体外部的磁感线是从N极出发回到S极，所以圆纸盒内的条形磁体左下方为N极，右上方为S极，如图2所示。
2. 光学“黑箱〞例2 如图3所示，一条光线从左边射入，经过方框内的光学元件后，从右边射出，请在方框内画出光学元件及光路图〔包括法线〕。
〔04年〕分析入射光线经光学元件后平行射出来，且相隔一定的间隔，据此可判断为两平面镜二次反射所形成。
作图方法：分别将入射光线延长、反射光线反向延长到方框内，再连接两延长线，连线为入射光线的第一条反射光线，标上箭头。
在光的传播方向改变处分别作角的平分线，即为法线。
再作垂直于法线的线，即是平面镜的位置〔如图4〕。
以上解答在确定了“黑箱〞中应填平面镜后，不要急于填上镜子，应先将入射光线、出射光线延长，并用第三条线连接，因交点一定在镜子上，这样就确定了“黑箱〞中镜子的准确位置。
3. 力学“黑箱〞例3 如图5所示，有一根绳子从一个黑箱的左侧穿进去，又从黑箱右侧穿出来。
两侧的绳上各拴一只玩具车，用手拉右侧的玩具，左侧的玩具也向前动了一动。
当继续把右侧玩具向前拉动10cm时，左侧玩具向前挪动了30cm。
电学黑箱问题一对于一些不能直接打开观测的系统，可统称为“黑箱”。
对于“黑箱”问题，主要通过对输入、输出信息的分析比较，合理假设，来确定其内部结构。
由于“黑箱”有利于考查学生发散思维、推理、灵活运用知识的能力。
例题1、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。
思路点拨依题述，连接A、C或连接A、B时，可以使灯亮或铃响，表明此封闭部件内必有一电源．连接A、C时灯亮铃不响，则连接A、C后应该构成一个包含有电源和电灯的闭合回路，但此电路中不包含电铃．如图所示．连接A、B时铃响灯不亮，则此时应该构成一个包含有电源和电铃的闭合回路，但此回路中不包含电灯，如图所示．答案：综合两图知这一封闭部件内的电路图如图所示．电学黑箱问题二例题2、图是从某电子仪器折下来的密封盒子，已经知道盒内有三只电阻，A、B、C、D为四根引线。
现用多用电表测量，得知AC间的电阻R AC＝20Ω，若用导线把BD连接后测得AD间电阻R AD＝20Ω。
请在方盒内画出电阻的连接图，并在图中标出每个电阻的阻值。
思路点拨由题述条件有R AC＝20Ω，R AD＝30Ω和R CD＝50Ω，注意到20Ω＋30Ω＝50Ω，则不妨把A、C、D三点间的电路想像为下图所示的电路．进而由题述“若用导线把B、D连接后，测得A、D间电阻R AD=20Ω”，表明用导线将B、D连接，将使A、D间的电阻变小（由30Ω变为20Ω），由此可联想将上图中30Ω的电阻分为两个电阻串联，一个为20Ω，一个为10Ω．而将B点接在此两电阻之间，使B、D间的电阻为10Ω，则当以导线将B、D相连通时，10Ω的电阻被短路而A、D间的电阻则变为20Ω．此时电路变为下图，由上分析．它与题述条件是相符的．答案:方盒内电路连接如图所示：电学黑箱问题三例题3、某同学为探究一电视机上电位器的结构,他将电位器的三个接线头分别贴上A、B、C的字样，如图1甲所示，接着他的探究是：将B、C分别接在乙图所示的电路的D、E点开关接通后转动电位器的旋钮，电流表的示数不变，但比直接将DE连接时的电流小得多；将B与D相接，A与E相接，开关接通后顺时针转动电位器的旋钮，电流表的示数变大。
电学黑箱问题1.如图所示，虚线框内有两个阻值相同的定值电阻和一个开关S1.当开关S1闭合时，电流表的示数增加0.2A，电路的总功率增加1.6W.请画出两种可能的连接电路图，并分别计算电源电压和定值电阻的阻值.2.小李同学根据教材的建议，用3Ω、6Ω、12Ω的定值电阻各一个，制作了一个电路“黑箱”，内部结构如图甲所示，a、b、c、d为四条引线的接线柱，为了确定R1、R2、R3的阻值，小王连接了如图乙所示的部分电路，其中电源电压保持不变，约3V，电流表量程为0.6A.(1)小王将f与a相连，e与b相连，正要闭合开关，小李阻止了他.请通过计算、分析，说明小李为什么要阻止小王.(2)小王保持f与a相连，将e改为与c相连，闭合开关S，电流表示数为I ac;断开S保持f与a相连，将e改为与d相连，闭合S，电流表示数为I ad;小王发现，I ac=2I ad.请通过计算、推理确定R1、R2、R3的阻值.(3)在图甲所示的电路中，若将a、c用导线相连，在a、b间接入电压为U的电源，电路消耗的总功率为P总1;若改为将a，d用导线相连，在a、b间仍接入同一电源，电路消耗的总功率为P总2，则P总1︰P总2=________?3.下图所示，电源电压为6V，R为“30Ω0.25A”滑动变阻器，R1为“10Ω0.4A”电阻，电压表量程为0～3V图中虚线框内接有一只“20Ω0.3A”电阻R2(未画出).已知：①闭合S1和S2，断开S3时，调节R，使其接入电路的阻值为10Ω，此时电路消耗的电功率为1.2W；②断开S1，闭合S2、S3.调节R，使其接入电路的阻值为6Ω.此时电压表的示数为1.0V.(1)在情形①中，求电路的总电阻；(2)请在图中画出虚线框内的电路；(3)当闭合所有开关时，为保证电路安全，求滑动变阻器接入电路的阻值范围.练习题1.如图所示，一个黑箱内有由几个相同阻值的电阻R组成的电路，箱外有四个接线柱.已知1、2间的电阻是1、3和2、4间电阻的2倍，而3、4间没有明显的电阻，请画出盒内最简单的一种电路图.如图所示2. 现提供一个恒定电压为3V 的电源、两个电阻(R 1为10Ω，R 2为20Ω)、一个电流表和一个开关S.(1)请你按要求在虚线框中图的基础上设计一个完整的电路图.要求:①两个电阻R 1、R 2均要接入电路中工作; ②电流表测通过R 1的电流.(2)根据你上述设计的电路图计算:当开关S 闭合时，电流表的示数.答案:(1)如图1所示(2)1210Ω20Ω30ΩR R R =+=+=130.130ΩU V I A R ===或:(1)如图2所示(2) 1130.310ΩU V I AR ===3. 实验室有一个电学黑箱，其外形如图甲所示，箱体外有四个接线柱，箱盖上有一个塑料滑块.小明请同组的同学一起探究其内部结构，实验室老师提醒他们，内部元件只有一个滑动变阻器和两个定值电阻，滑动变阻器只有两个接线柱接入电路.经过讨论，全组的意见是:先制作一个探测器，把这个探测器分别与黑箱外的接线柱相连，再根据测出的数据，推测内部的连接情况.(1)同组的小李组装了探测器，如图乙所示，其中电源电压恒为3V ，电流表量程为0-0.6A ，对于其中阻值为5Ω的电阻R，你认为他的作用是________.同学们把探测器的E、F端分別与黑箱的接线柱连接，闭合开关，移动滑块，记下的数据如下表:(2)在前三次测试中，只有一次未将滑动变阻器调到阻值最大、最小位置，是第________次.(3)滑动变阻器的最大阻值为________.(4)请在图丙中作出箱内各元件连接电路图，并在定值电阻旁标明其阻值.答案：(1)防止探测时电路短路(或保护电路;保护电流表) (2)1 (3)10Ω(4)如图所示解析：本题考查黑匣子问题，涉及串联电路的特点和欧姆定律的应用以及探测器串联定值电阻的作用.(1)如果没有电阻R的话，探测器有被短路的可能，烧坏电流表和电源，故R的作用是保护电路，防止电流过大，烧坏电流表和电源;(2)由表格数据可知，BC、BD、CD间的电流是定值，则它们之间的电阻是定值电阻，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以由I=U/R可得，BC、BD、CD间的电阻值分别为35Ω10Ω0.2B C B CU V R R I A=-=-=，35Ω5Ω0.3B D B DU V R R I A=--== ，35Ω15Ω0.15C D C DU V R R I A=-=-=，因R CD =R BC +R BD ，所以BC 间为一定值电阻阻值为10Ω，BD 间为一定值电阻阻值为5Ω，CD 间为两电阻串联，由表格数据可知，AB 、AC 、AD 间电流是变化的，则它们之间有滑动变阻器，当滑动变阻器接入电路中的电阻为零，10Ω的定值电阻R 1和5Ω的定值电阻R 2分别接入电路中时电路中的最大电流分别为I 1=U/(R 0+R 1)=3V/(5Ω+10Ω)=0.2A ，I 2=U/(R 0+R 2)=3V/(5Ω+5Ω)=0.3A ，结合表格数据可知，AC 间滑动变阻器与10Ω的定值电阻串联，AD 间滑动变阻器与5Ω的定值电阻串联，因AB 间电流最大时的阻值R AB =U/I AB -R=3V/0.5A-5Ω=1Ω，小于两定值电阻的阻值，所以AB 间只有滑动变阻器，且未将滑动变阻器调到阻值最大、最小位置;由第二次数据可知，电路中的电流最小为I AC ′=0.12A ，则滑动变阻器的最大阻值R 滑=U/I′AC -R-R 1=3V/0.12A-5Ω-10Ω=10Ω.综上可知，AB 之间只有滑动变阻器，AC 间10Ω的定值电阻与滑动变阻器串联，AD 间5Ω的定值电阻与滑动变阻器串联，BC 间只有10Ω的定值电阻，BD 间只有5Ω的定值电阻，CD 间5Ω和10Ω的定值电阻串联.。
