电学黑箱问题

电学黑箱题 2011、12舒城三中彭家庚编制1、小丽发现妈妈经常忘记关掉厨房的窗户、水龙头、煤气开关、电磁炉开关。

为了消除安全隐患，她设计如下电路：在厨房门口安装红、黄两只灯泡。

当煤气、电磁炉没有都关闭时红灯亮，都关闭时红灯灭；当窗户、水龙头没有都关闭时黄灯亮，都关闭时黄灯灭。

现在，给你红、黄两只灯泡，一个定值电阻，4个开关，电源和导线若干，请你帮她在图1中画出这个电路图（元件画在相应的虚线框内）2.、图2，方框内有导线和几个阻值相同的电阻组成的电路，框内四个接线柱1、2、3、4之间的电阻关系为：R12=1.5R13=3R24,而R34=0，试画出方框内的电路结构（要求所用电阻的数量最少）。

3、如图3所示，电源电压为4V且保持不变，虚线框内接有两个阻值均为R的电阻，当开关Ｓ由闭合到断开时，电流表的示数减少了０.５Ａ。

问：　（１）开关S由闭合到断开，电路总电阻是增加还是减少？为什么？（2）画出虚线框内各种可能的连接电路图，并分别计算出每种接法相应的电阻的值。

图44、实验室中有一蓄电池，电压标记已模糊不清，电压约为20V。

现有下列器材：定值电阻R0（阻值为20Ω）1个，滑动变阻器R1（阻值变化范围为0~20Ω）1个、一个量程为0~3V、0~15V的电压表，单刀单掷开关若干，导线若干。

请从中选择适当的器材组成实验电路，测出该蓄电池的电压值。

（1）在方框中画出你设计的实验电路图。

（2）简述你连接好电路后的测量步骤（测量的物理量用物理符号表示）（3）写出该蓄电池电压U大小的表达式（用所测得物理量和已知量表示）5、图5所示，已知R1=R2=……=R n=R n+1=……=R m=R m+1=R/2，R=40Ω，电源电压为60V。

流过Rn的电流大小是6、图6为一封闭的控制盒，a、b、c为三个接线柱，M、N分别是电灯和电铃。

现用导线连接a、b时，灯亮铃不响；用导线连接b、c时，铃响灯不亮；用导线连接a、c时灯不亮铃不响，试画出电路图。

初三物理培优 电学黑箱问题（1）【知识回顾】1、串联电路等效电阻规律2、并联电路等效电阻规律一、什么是电学暗箱电学暗箱问题是指电学元件封闭在一个盒内，不能直接观察到元件的组成情况，而盒外有接线柱，通过应用外部元件连接，观察其内部元件的外部表现，来判断其电路的组成问题。

二、电学暗箱问题解决大致可分为两大类：1、箱内无电源，解决此类问题的思路方法是：（1）确定总电阻大小（2）确定箱内电阻的连接方式例1、如图所示的方框内有三个阻值是R 的等值电阻，A 、B 、C 为三根引出的导线，已知A 和B 间的阻值为R ，A 与C 的阻值为R/2，试画出方框内电阻连接的电路图。

例2、如图所示，已知电源电压为6V ，另外手头有三个电阻R 1=15Ω，R 2=25Ω，R 3=100Ω，请你用其中的两个电阻在图中虚线框内连成电路，使图中的电流表的示数为0.3A ，要求画出电路图，并注明连入的电阻。

例3. 如图7，电源电压为6V ，黑匣内有三个阻值都为40Ω的电阻，电流表示数为0.1A ，画出匣内的电路图。

例4. 如图所示的电学黑箱中，有两只电阻：定值电阻R0=8Ω，另一为未知电阻R χ。

由A CB箱内抽出三根引线a、b、c。

当开关S与c闭合时，电流表的读数为1A，电压表的读数为8V；当开关S与d闭合时，电流表的读数仍为1A，电压表的读数为10V，请在黑箱中画出两个电阻和a、b、c的连接图。

由图可知Rχ＝_______。

（2Ω）2、箱内有电源，解决此类问题的思路方法是：（1）根据已知条件，研究电路情况（2）画出电路图（3）检查是否符合题意例5. 已知，黑匣子如图1，外有A、B、C三个接线柱，内部有两节干电池和若干导线，用电压表测电压，分别有UAC=1.5V，UBC=1.5V，UAB=3V，画出黑匣子内的电路图。

例题6、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。

电学黑箱问题举例电学黑箱问题，往往就是给出电路中的几种电学现象，由于暗箱的种类变化多端，解无定法，所以在分析黑箱问题时，一般先判断黑箱内电阻的连接方式：若所测电压发生了变化，电阻通常为串联；若所测电流发生了变化，则电阻可能并联，也可能是电阻原来串联，后来一只电阻被短路（但电路中应有另一只开关），再由题中条件确定电阻的位置和数值。

例1. 如图1所示的电学黑箱中，有两只电阻：定值电阻，另一为未知电阻。

由箱内抽出三根引线a、b、c。

当开关S与c闭合时，电流表的读数为1A，电压表的读数为8V；当开关S与d闭合时，电流表的读数仍为1A，电压表的读数为10V，请在黑箱中画出两个电阻和a、b、c的连接图。

由图可知，＝___________。

Rx图1解析：因为暗箱中只有两个电阻，所以它们可能是串联也可能是并联。

由图1可知，当开关S与d点连接时，电压表测量的是电源电压，读数为10V；当S 与c闭合时，电压表的示数小于电源电压，因此判断这两个电阻只能串联在a、b间。

当开关S与c连接时，电流表示数仍为1A，电压表示数为8V，则可断定b、，电路如图2所示。

当S与d相连时，c间的电阻为8Ω，即b、c间的电阻就是R两端的电路连接方式不变，所以电流表读数仍为1A，由于电源电压等于10V，R电压等于2V，因此，。

电压等于8V，所以Rx例2. 如图3所示，电源电压为9V保持不变，R＝16.5Ω，图中虚线框中有两个电阻，阻值分别是。

当开关S1和S2闭合、S3断开时，电流表A的读数为0.4A；当S1断开、S2和S3闭合时，电流表A的读数为0.36A。

请通过计算，在图中虚线框内画出R1和R2接入电路的情况。

图3解析：根据题意，当开关S1和S2闭合、S3断开时，电流表A的读数为0.4A；由于电源电压是9V，根据欧姆定律公式I=U/R可知，电路中的电阻是R=U/I=9V/0.4A=22.5Ω。

此时虚线框内应连接的电阻是，即R1的电阻值。

当S1断开、S2和S3闭合时，电流表A的读数为0.36A。

电学黑箱问题1．如图所示为某同学组装完成的简易多用电表的内部结构示意图(1)图中的B 端与(填“红表笔”或“黑表笔”)相连接；(2)某小组同学们发现欧姆表的表盘刻度线不均匀，分析在同一个挡位下通过待测电阻的电流I和它的阻值R x 关系，他们分别画出了如图所示的几种图象，其中可能正确的是(填选项下面的字母)(3)现有部分电路装在一个小盒子里，它与盒外的接线柱A、B、C、D 相连.若该部分电路仅由两个组值均为R 的电阻连接而成，且两个接线柱之间最多只能接一个元件。

现将多用电表选择开关旋至欧姆档，测得A、B 间电阻为R，B、C 间的电阻为2R；用导线将C、D 连接后，测得A、B 间的电阻为0.5R。

请在方框中画出盒子内这两个电阻的连接图。

(4)若该欧姆表使用一段时间后，内部电源电动势变小，内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法测量某电阻阻值，则测得的阻值应(填“大于”、“小于”或“等于”)电阻的真实值。

R + R E R 【答案】黑表笔 AC 大于【解析】(1)由图示可知，图中B 端与欧姆表内置电源正极相连，B 端应是黑表笔；(2) 当欧姆表使用时，根据闭合电路欧姆定律则有I =E ，化为内 x 1 = R 内 + R x ，根据关系式可得图像可能为 AC ；I E E(3) 将多用电表选择开关旋至欧姆档，测得A 、B 间电阻为 R ，B 、C 间的电阻为 2R ；用导线将 C 、D 连接后，测得A 、B 间的电阻为0.5R ；若该部分电路仅由两个组织均为R 的电阻连接而成，B 、C 间由两电阻串联；A 、B 间只有一个电阻，若用导线将C 、D 连接后，A 、B 间由两电阻并联；所以电路图为(4) 当电池电动势变小，内阻变大时，欧姆得重新调零，由于满偏电流 I g 不变，由公式： I g =，欧姆表内阻 R 内得调小，待测电阻的 内I = 测量值是通过电流表的示数体现出来的，由E R 内 + R x = I g 1+ R x R 内 ，可知当R 内 变小时，I 变小，指针跟原来的位置相比偏左了，故欧姆表的示数变大了，测得的阻值应大于电阻的真实值；2．(1)多用电表是实验室和生产实际中常用的仪器.使用多用电表进行了两次测量，指针所指的位置分别如图 1 中 a 、b 所示.若选择开关处在“×10 Ω”的欧姆挡时指针位于a ，则被测电阻的阻值是 Ω.若选择开关处在“直流电压2.5 V”挡时指针位于b，则被测电压是v(2)如下图甲所示为一黑箱装置，盒内有电源、电阻等元件，a、b 为黑箱的两个输出端.①为了探测黑箱，某同学进行了以下几步测量：A．用多用电表的欧姆挡测量a、b 间的电阻；B．用多用电表的电压挡测量a、b 间的输出电压；C．用多用电表的电流挡测量a、b 间的输出电流.你认为以上测量中不妥的有：(填序号).②含有电源的黑箱相当于一个“等效电源”，a、b 是等效电源的两极. 为了测定这个等效电源的电动势和内阻，该同学设计了如图乙所示的电路，调节变阻器的阻值，记录下电压表和电流表的示数，并在方格纸上建立了U-I 坐标，根据实验数据画出了坐标点，如图丙所示.请你做进一步处理，并由图求出等效电源的电动势E＝V，内阻r＝Ω.③由于电压表和电流表的内阻会产生系统误差，则采用此测量电路所测得的电动势与实际值相比，测得的内阻与实际值相比(选填“偏大”“偏小”或“相同”).【答案】（1）500；2.00；（2）①AC；②1.45（±0.02）；0.73（±0.02）；③偏小；偏小．【解析】（1）欧姆挡的读数方法是指针读数即最上面刻度盘示数乘以倍率即5u × 1ufi = 5uufi。

物理中电学黑箱问题周明华黑箱提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。

黑箱题是近几年中考比较流行的试题。

江西省中考物理试题中，2010年出现了电学黑箱问题。

电学黑箱问题，以一种新题型出现在考生面前，使考生感到困难，究其原因，是由于电学黑箱涉及到电路的串并联的问题，因此要求熟练掌握串并联电路的特点，根据题中所给的箱内条件和外部特征并联系相关的电学知识进行综合分析，根据中考命题趋势，箱内元件一般不超过三个（除导线外），而在解决此类问题时，考生可经过猜想、联想、推测，可经过对条件的分析，找出突破口，确定箱内存在的电路，画出正确的电路图。

【例题1】一个箱子面板上有A、B、C、D四个接线柱，如图1甲所示，箱内有一个电阻、一个电源和一个灯泡，它们是用导线连接的；若再拿一个完好的电流表接在B、C间时，灯不亮，电流表示数超过量程；连A、B时，灯不亮，电流表有示数；连A、D时，灯亮，且电流表上的示数比连A、B时小，连C、D时，灯亮，电流上的示数比连A、D时大，试画出箱内电路图。

【解析对于箱内的电路虽然看不见，但可用电流表探究其结果，首先考虑到连A、D时，灯亮，则A、D间肯定连接有电源和灯泡；连C、D时，灯亮，电流表示数变大，说明A、D间还有电阻；再由连B、C时和连A、B时的现象，可得出如图1乙所示的正确电路图。

a【例题2】在图2甲所示的黑箱面板上有两个规格相同的灯泡L1和L2及四个接线柱a、b、c、d。

若用同样规格的灯泡L3的两接线柱X、Y分别接A、B、C、D 时，有下列现象出现：1.X、Y分别接A、B时，只有L3亮；2.X 、Y 分别接A 、C 时或C 、D 时，L 1、L 2、L 3都不亮；3.X 、Y 分别接B 、D 时，L 1、L 2、L 3都亮，但不正常发光，试画出箱子内的电路图。

【解析】连A 、B 时，只有L 3亮，说明A 、B 间只有电源；连B 、D 时，L 1、L 2、L 3都亮，说明B 、D 间有灯L 1、L 2及电源，经过综合分析，得出正确的电路图如图2中乙所示。

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。

电学黑箱问题举例 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-电学黑箱问题举例电学黑箱问题，往往就是给出电路中的几种电学现象，由于暗箱的种类变化多端，解无定法，所以在分析黑箱问题时，一般先判断黑箱内电阻的连接方式：若所测电压发生了变化，电阻通常为串联；若所测电流发生了变化，则电阻可能并联，也可能是电阻原来串联，后来一只电阻被短路（但电路中应有另一只开关），再由题中条件确定电阻的位置和数值。

例1. 如图1所示的电学黑箱中，有两只电阻：定值电阻，另一为未知电阻。

由箱内抽出三根引线a、b、c。

当开关S与c闭合时，电流表的读数为1A，电压表的读数为8V；当开关S与d闭合时，电流表的读数仍为1A，电压表的读数为10V，请在黑箱中画出两个电阻和a、b、c的连接图。

由图可知，Rx＝___________。

图1解析：因为暗箱中只有两个电阻，所以它们可能是串联也可能是并联。

由图1可知，当开关S与d点连接时，电压表测量的是电源电压，读数为10V；当S与c闭合时，电压表的示数小于电源电压，因此判断这两个电阻只能串联在a、b间。

当开关S与c连接时，电流表示数仍为1A，电压表示数为8V，则可断定b、c间的电阻为8Ω，即b、c间的电阻就是R，电路如图2所示。

当S 与d相连时，电路连接方式不变，所以电流表读数仍为1A，由于电源电压等于10V，R0两端的电压等于8V，所以Rx电压等于2V，因此，。

图2例2. 如图3所示，电源电压为9V保持不变，R＝Ω，图中虚线框中有两个电阻，阻值分别是。

当开关S1和S2闭合、S3断开时，电流表A的读数为；当S1断开、S2和S3闭合时，电流表A的读数为。

请通过计算，在图中虚线框内画出R1和R2接入电路的情况。

图3解析：根据题意，当开关S1和S2闭合、S3断开时，电流表A的读数为；由于电源电压是9V，根据欧姆定律公式I=U/R可知，电路中的电阻是R=U/I=9V/=Ω。

电学黑箱问题一例题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。

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。

若用导线把AD连接后测得AD间电阻R AD＝30Ω。

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。

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。

图1于是他在甲图框中画出电位器的符号（要与上述实验现象相符），请你再画一次。

顺时针转动电位器旋钮，相当于图中电位器的滑片向_________移动。

基础练习：1、如图3所示方框内是由两个阻值的电阻组成的电路，已知B、D间的电阻R BD＝0Ω；AC间和CD间的电阻之比R AC∶R CD＝2∶1；AB间的电阻R AB＝6Ω，请根据上述数据画出方框内的电路，并标明各电阻值.图3 图4 图52、如图12所示电路中，电源电压保持不变，当开关闭合后，电压表示数为6V，电流表示数为3A，则方框内的电阻连接情况可能是（）A、6Ω和3Ω的电阻串联B、6Ω和3Ω的电阻并联C、10Ω和5Ω的电阻串联D、10Ω和5Ω的电阻并联3、图13中，电压表的示数为6V，要使电流表示数为1A，现有R1＝10Ω、R2＝15Ω、R3＝40Ω的三个电阻可供使用. 请在虚线框内选用合适的电阻完成符合题意的电路，要标明电阻序号.计算题36．（8分）如图（甲）所示是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图。