中考物理微專題復習-電磁繼電器、電動機、電磁波中考問題（教師版含解析）

目錄

專題1電磁繼電器問題...............................................2

一、填空題..........................................................6

二、填空題..........................................................6

三、作圖題.........................................................10

四、綜合應用題.....................................................12

專題2電動機與發(fā)電機問題...........................................22

一、電動機.........................................................22

二、發(fā)電機.........................................................22

一、選擇題.........................................................25

二、填空題.........................................................32

三、實驗探究題.....................................................35

專題3電磁波問題...................................................37

一、選擇題.........................................................40

二、填空題.........................................................44

專題1電磁繼電器問題

1.電磁繼電器：電磁繼電器是利用低電壓、弱電流電路的通斷，來間接地控制高電壓、強電流

電路的裝置。電磁繼電器是利用電磁鐵來控制工作電路的一種開關。

2.電磁繼電器的結構：電磁繼電器由電磁鐵、銜鐵、彈簧、動觸點和靜觸點組成，其工作電路

由低壓控制電路和高壓工作電路組成。

低壓控制電路高壓工作電路

3.電磁繼電器作用：實質上是一個利用電磁鐵來控制電路的開關。它的作用可實現(xiàn)遠距離操

作，利用低電壓、弱電流來控制高電壓、強電流。還可實現(xiàn)自動控制。

【例題】（四川內江）如圖甲所示，是某科技小組的同學們設計的恒溫箱電路圖，它包括工

作電路和控制電路兩部分，用于獲得高于室溫、控制在定范圍內的“恒溫”。工作電路中的

加熱器正常工作時的電功率為l.OkW；控制電路中的電阻R，為滑動變阻器，R為置于恒溫箱

內的熱敏電阻，它的阻值隨溫度變化的關系如圖乙所示，繼電器的電阻Ro為10Q.當控制

電路的電流達到0.04A時，繼電器的銜鐵被吸合；當控制電路中的電流減小到0.024A時，

銜鐵被釋放，則:

⑴正常工作時，加熱器的電阻值是多少？

⑵當滑動變阻器R為390。時，恒溫箱內可獲得的最高溫度為150℃,如果需要將恒溫箱內的

溫度控制在最低溫度為50℃那么，R'的阻值為多大?

【答案】（1）正常工作時，加熱器的電阻值是48.4。；

（2）R'的阻值為90Q。

【解析】（1）根據(jù)P=W■得

R

22

正常工作時，加熱器的電阻值R=X=（220V）=48.40；

PlOOOkw

（2）由乙圖知，當最高溫度為150C時，熱敏電阻的阻值Ri=200C,

控制電路電流Ii=0.04A

由歐姆定律得U=Ii（R（）+R,+Ri）=0.04AX（10。+390。+200Q）=24V；

恒溫箱內的溫度控制在最低溫度為50℃時，熱敏電阻的阻值R2=900Q,

控制電路電流I2=0.024A

控制電路總電阻Ra=JL=..-24V=]oooQ,

120.024A

此時滑動變阻器的阻值R'=R總-Ro-R2=1000Q-100-900。=90。。

【對點練習】某電熱水器具有加熱和保溫功能，其工作原理如圖甲所示。其中控制電路中的電

磁鐵線圈電阻不計，R為熱敏電阻，熱敏電阻中允許通過的最大電流Ig=15mA,其阻值R隨

溫度變化的規(guī)律圖象如圖乙所示，電源電壓U恒為6V,當電磁鐵線圈中的電流I>8mA時，

電磁鐵的銜鐵被吸下，繼電器下方觸點a、b接觸，加熱電路接通：當電磁鐵線圈中的電流I

W8mA時，繼電器上方觸點c接觸，保溫電路接通，熱敏電阻R和工作電路中的三只電阻絲

RBR2、R3,均置于儲水箱中，U2=220V,加熱時的功率P加融一2200W,保溫時的功率P保溫

=HOW,加熱效率n=90%,R2=2R],水的比熱容,c水=4.2X103j/（kg?c）,水箱內最低溫

度為0℃。

⑴為使控制電路正常工作，保護電阻Ro的阻值至少為多大？若Ro為該值，試求熱水器剛開始

保溫時水的溫度。

⑵電阻絲Ri、R2、R3的阻值分別為多少歐姆？

⑶該熱水器在加熱狀態(tài)下，將44kg、

【答案】（1）為使控制電路正常工作，保護電阻Ro的阻值至少為4500；

若Ro為該值，熱水器剛開始保溫時水的溫度為70℃。

（2）電阻絲Ri、R2、R3的阻值分別為33。、66。、374Q；

（3）該熱水器在加熱狀態(tài)下，將44kg、20℃的水加熱到50℃需要2800s。

【解析】（1）由題意可知，熱敏電阻中允許通過的最大電流Io=15mA,電源電壓Ui=6V,

控制電路中最小值是R總小=匕=——雙k=400Q,

IQ15X10~JA

當水箱內最低溫度為0℃時，熱敏電阻阻值最小，R最小，RM、=100Q。

保護電阻Ro的最小值，保護電阻阻值至少為Ro=R以小-R顯小=400。-1000=300Q,

熱水器剛開始保溫時，控制電路中的總電阻Ro=U-=—嗎「=7500,

?max8X10A

熱敏電阻的阻值為：R=R息-R地小=750。-3000=450。，

由圖乙可知，此時水溫為70℃；

⑵由題意和電路圖知：銜鐵被吸下時，Ri、R2并聯(lián)，電熱水器處于加熱狀態(tài),

22

P加熱=U-+IL=2200W,且R2=2RI,

R1R2

22

所以!L+_y_=2200W,

Rt2.

工=2200W,經鏟=2200W,

解得：Ri=33。，R2=2RJ=2X33Q=66O；

根據(jù)題意可知，電磁繼電器上方觸點和觸點c接通時，電熱水器處于保溫狀態(tài)，則由電路圖

知，此時R2、R3串聯(lián),

根據(jù)電阻的串聯(lián)特點和歐姆定律可得保溫功率:

p3盛r“°W'即慧/F°w‘

解得:R3=374Q；

36

⑶水吸收的熱量：Q?ft=cm(t-to)=4.2X10J/(kg,℃)X44kgX(50℃-20℃)=5.544X10J：

根據(jù)熱效率公式n=9區(qū)可得，

w

加熱電路消耗的能量：\￥=軀=5?544X1O,工=616Xl()6j,

T]90%

加熱時間：t=￡=6.16X1O'j=280()S。

P2200W

一、填空題

1.（湖北武漢）如圖所示是一種溫度自動報警器的原理圖。制作水銀溫度計時，在玻璃管的兩端

分別封入一段金屬絲。電池的兩極分別與金屬絲相連，當溫度達到與電池正極相連的金屬絲下

端所指的溫度時，電鈴就響起來，發(fā)出報警信號下列說法正確的是（）

A.溫度計中的水銀是絕緣體

B.電鈴響時，電磁鐵右端是N極

C.溫度降低到74c以下，電鈴響

D.電鈴響且滑片P向左移動時，電磁鐵磁性減弱

【答案】B

【解析】A.水銀屬于金屬，金屬是導體，故A錯誤；

B.由安培定則知，電磁鐵的右端為N極，故B正確；

C.由電路圖知，溫度降到74℃時，控制電路斷開，電磁鐵無磁性，銜鐵被釋放，電鈴不響，

故C錯誤；

D.由電路圖知，當滑片向左移動時，變阻器接入電路的阻值減小，由歐姆定律知，電路中的

電流增大，電磁鐵的磁性增強，故D錯誤。

二、填空題

2.（湖南岳陽）圖中為生活中常見的電熨斗，圖乙為其結構圖，圖乙中的雙金屬片是把長和寬都

相同的銅片和鐵片緊密鉀合在一起做成的。常溫時圖中的兩觸點相接觸，受熱時由于銅片膨脹

比鐵片明顯，雙金屬片會向（選填“銅片”或“鐵片”）一側彎曲，且彎曲程度隨溫度的

升高而增大。當金屬底板的溫度達到設定的溫度時，由于雙金屬片的彎曲而使圖中的兩觸點分

離，切斷工作電路。用該熨斗熨燙絲織衣物時，需將設定的溫度調低，調溫旋鈕上的升降螺絲

應______（選填“向上”或“向下”）調節(jié)。

【答案】（1）鐵片（2）向上

【解析】（1）受熱時，由于銅片膨脹得比鐵片明顯，雙金屬片便向鐵片那邊彎曲，溫度愈高,

彎曲得愈顯著。

⑵將調溫旋鈕上調時，上下觸點隨之上移，雙金屬片只需稍微下彎即可將觸點分離，這時雙

金屬片可控制金屬底板在較低溫度下的工作，所以將設定的溫度調低，調溫旋鈕上的升降螺絲

應向上調節(jié)。

3.小明同學利用電磁繼電器設計了一個自動恒溫加熱魚缸，如圖所示，A為一段軟導線，8為

一個小型電熱器，其銘牌如圖所示。該裝置應選用插有金屬絲的（選填“酒精”“煤油”

或“水銀”）溫度計，能使魚缸中的水溫大致保持在______℃,電磁鐵上端的磁極是（選

填“N”或"S”）。該裝置某次連續(xù)正常工作半小時，可使魚缸中20依水的溫度最高升高°C。

HYBG500黝口煙8

220VDOW50Hz

【答案】水銀,26,So2.4。

【解析】此題考查了對電磁繼電器的工作原理的分析，同時考查了有關電能、比熱容的計算以

及安培定則的應用等知識，是一道綜合題，但難度不大。

⑴水銀是導體，酒精和煤油是絕緣體，當溫度計的液柱上升到26c時;應接通電磁鐵的電路,

故應使用水銀；

⑵溫度計的分度值為1℃,導線的末端在26c處；由于水銀是導體，當溫度升高到26c時，

控制電路接通，電磁鐵有磁性，吸引銜鐵，加熱電路斷開，電阻絲不發(fā)熱；當溫度下降低于

26℃時，控制電路斷開，電磁鐵無磁性，銜鐵被彈簧拉起，加熱電路接通，電阻絲發(fā)熱；所以

該裝置能使魚缸中的水溫大致保持在26℃；

⑶由圖知，電流從電磁鐵下方流入、上方流出，根據(jù)線圈繞線利用安培定則可知，電磁鐵的

上端為S極；

(4)由圖知，電熱器的功率為110W,正常工作0.5h電流做功產生的熱量：

Q=W=Pt=110WX0.5X3600s=1.98X105J

根據(jù)Q=cmZ\t得升高的溫度：

Q1.98x10V。

△1=方=4.2xl(PJ/(A^-3C)x20fc</224C°

4.如圖是一個溫度自動報警器的工作原理電路圖。當控制電路中有電流通過時，電磁鐵左端為

極。

在使用中發(fā)現(xiàn)，當溫度達到設定值時，電鈴沒有報警。經檢查，各元件完好、電路連接無誤,

則可能是

因為（任寫一種）導致工作電路沒有接通。

【答案】S；控制電路電源電壓太小

【解析】由安培定則可知，電磁鐵左端為s極;

當溫度升高到設定值時，水銀柱與上方金屬絲連通，使左側形成通路，電磁鐵中有電流通過,

電磁鐵吸引銜鐵，由于電磁鐵磁性的大小與電流大小和匝數(shù)多少有關，如果電源電壓，使得電

流較小，磁性較小，則電磁鐵吸引不動銜鐵，工作電路不會工作。

5.圖甲為熱敏電阻的R-t圖象，圖乙為用此熱敏電阻R和電磁繼電器組成的一個簡單恒溫箱

溫控電路（U為恒壓電源），繼電器線圈的電阻為150。，圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電

源，當線圈中的電流大于或等于20mA時，銜鐵被吸合，加熱器停止工作，實現(xiàn)溫控。

⑴恒溫箱內的加熱器應接在（選填"A、B”或“C、D”）端

⑵要實現(xiàn)對50℃-100℃之間任一溫度的控制，該裝置恒壓電源U至少為V.若恒壓電

源U為6V,則滑動變阻器R'的最大阻值至少為

【答案］⑴A、B；（2）4.8；100o

【解析】(1)當溫度較低的時候，熱敏電阻的電阻較大，電路中的電流較小，此時繼電器的銜

鐵與AB部分連接，此時是需要加熱的，恒溫箱內的加熱器要工作，所以該把恒溫箱內的加熱

器接在A、B端。

(2)由圖甲可知：50℃時熱敏電阻的阻值為90。，要實現(xiàn)對50℃-100℃之間任一溫度的控制，

已知控制電路的電流要到達20mA=0.02A,

則根據(jù)串聯(lián)電路的特點和歐姆定律可知：

需要的最小電源電壓U=IR=0.02AX(150Q+90Q)=4.8V；

由圖甲可知：溫度達到100℃,熱敏電阻R=50。，

若恒壓電源U為6V,根據(jù)歐姆定律可得：

I=U/(R()+R+Ri),即：0.02A=6V/(150Q+50Q+Ri),解得：Ri=l(X)Q。

6.如圖所示是一個水位自動報警器的原理圖.水位到達金屬塊A之后，(選填“紅”

或“綠”)燈亮；當綠燈亮時電磁鐵(選填“有”或“無”)磁性.

【答案】紅；無

【解析】水位到達金屬塊A之后，電磁鐵電路接通，電磁鐵有磁性，吸引銜鐵，紅燈電路接

入，紅燈亮；當水位下降，水位低于鐵塊A時，電磁鐵電路斷開，電磁鐵無磁性，在彈簧的

作用下，將銜鐵拉起，使綠燈電路接通，綠燈亮.

三、作圖題

7.(湖北隨州)隨州市鄉(xiāng)村振興計劃穩(wěn)步推進，大棚蔬菜種植給農民帶來可喜收入。劉大爺家

大棚溫度監(jiān)控電路如圖所示，棚內溫度正常時“溫控開關”處于斷開狀態(tài)，綠燈亮；棚內溫度

不正常時“溫控開關”處于閉合狀態(tài)，電磁鐵通電工作，電鈴響紅燈亮。劉大爺使用中發(fā)現(xiàn)電

鈴和紅燈只要拆卸掉任意一個，另一個也“沒有電”。在圖中畫幾匝電磁鐵的繞線并將綠燈、

紅燈、電鈴接入電路。

開關

【答案】見解析。

【解析】電磁繼電器斷電時銜鐵被彈簧拉起，動觸頭和上面的靜觸頭接通，綠燈電路工作，所

以綠燈和電

源構成通路。電磁繼電器通電時電磁鐵具有磁性，動觸頭和下面的靜觸頭接通，紅燈和電鈴電

路工作，所

以紅燈、電鈴和電源構成通路，電鈴和紅燈只要拆卸掉任意一個，另一個也“沒有電”，說明

兩者是串聯(lián)的。

⑴先把電磁鐵的線圈連接好，導線都在螺旋管的同側，繞螺旋管時一端在螺旋管的上面繞，

一端從螺旋管的下面繞如圖。

(2)棚內溫度正常時“溫控開關”處于斷開狀態(tài)，電磁繼電器斷電，銜鐵被彈簧拉起，動觸頭

和上面的靜觸頭接通，綠燈電路工作，所以綠燈、電源、動觸頭和上面靜觸頭構成通路，連接

如圖。

(3)棚內溫度不正常時“溫控開關”處于閉合狀態(tài)，電磁鐵通電工作，電磁鐵具有磁性，說明

電源、銜鐵、電磁鐵連成一個通路。

(4)電鈴和紅燈只要拆卸掉任意一個，另一個也“沒有電”，說明兩者是串聯(lián)的，首先把紅燈和

電鈴串聯(lián)起來。棚內溫度不正常時“溫控開關”處于閉合狀態(tài)，電磁鐵通電工作，電磁鐵具有

磁性吸引銜鐵，動觸頭和下面的靜觸頭接通，電源、紅燈、電鈴、動觸頭、卜一面靜觸頭組成一

個通路如圖。

四、綜合應用題

8.(內蒙古巴彥淖爾市)如圖所示是某溫控裝置的簡化電路圖，工作電路由電壓為220V的電源和

值R=88。的電熱絲組成；控制電路由電源、電磁鐵(線圈電阻Ro=2OQ)、開關、滑動變阻器

R2(取值范圍0?80Q)和熱敏電阻Ri組成；Ri阻值隨溫度變化的關系如下表所示，當控制電路

電流1250mA時，銜鐵被吸合切斷工作電路；當控制電路電流I〈40mA時，銜鐵被釋放接通

工作電路。

溫度/℃90806660504640363534

Ri/Q102040507080100120130150

⑴工作電路正常工作時，R在Imin內產生的熱量是多少？

(2)當溫度為60℃,滑動變阻器R?=50。時，銜鐵恰好被吸合，控制電路的電源電壓是多少?

(3)若控制電路電源電壓不變，此裝置可控制的溫度最大范圍是多少？

(4)要想要該裝置所控制的最高溫度降低一些，請分析說明如何改變R2的阻值。

【答案】（1）工作電路正常工作時，R在Imin內產生的熱量是3.3Xl（）4j；

⑵當溫度為60℃,滑動變阻器R2=50Q時，銜鐵恰好被吸合，控制電路的電源電壓是6V；

⑶若控制電路電源電壓不變，此裝置可控制的溫度最大范圍是35c?80C；

（4）要想要該裝置所控制的最高溫度降低一些，應減小R2的最大阻值。

【解析】（1）工作電路由電壓為220V的電源和阻值R=88Q的電熱絲組成，

則R在Imin內產生的熱量：

Q=Uit=（220?2義lx60s=33x104j.

R88。

⑵當溫度為60℃時，由表格數(shù)據(jù)可知Ri=50。，

已知此時滑動變阻器R2=5OQ,則控制電路的總電阻為：

R=R1+R2+Ro=5OQ+5OQ+2OQ=1200,

此時銜鐵恰好被吸合，則控制電路的電流I=50mA=0.05A,

由歐姆定律可得，控制電路的電源電壓：

U=IR=0.05AX120Q=6V；

⑶當控制電路電流I250mA時，銜鐵被吸合切斷工作電路，由歐姆定律可得，控制電路的總

電阻最大為：

R卜=衛(wèi)-=——6V=1200,

I大50X10-3A

滑動變阻器R2（取值范圍0?80。）的最大電阻為80。，根據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律，熱敏電阻Ri的

阻值最?。ù藭r溫度最高）：

Ri=R-R2-Ro=1200-80。-20Q=20Q,由表中數(shù)據(jù)知可控制的最高溫度為80℃；

當控制電路電流lW40mA時，銜鐵被釋放接通工作電路，由歐姆定律，控制電路的總電阻最

小為：

R?=—=——6V=1500,

I小40X10-3A

滑動變阻器R2的最小電阻為0時，根據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律，熱敏電阻Ri的阻值最大（此時溫度

最低）：

R'i=150Q-20Q=130Q,由表中數(shù)據(jù)知可控制的最低溫度為35℃；

所以，若控制電路電源電壓不變，此裝置可控制的溫度最大范圍是35c?8CTC；

（4）要想要該裝置所控制的最高溫度降低一些，即熱敏電阻Ri的阻值增大，因吸合時的電流不

變，由歐姆定律可知，控制電路的總電阻不變，故應減小R2的最大阻值。

9.（寧波模擬）為響應寧波市政府提出的“創(chuàng)建海綿型城市”的號召，小科設計了如圖所示的市

政自動排水裝置模型，控制電路由電壓為12V、最大容量為lOOAh的蓄電池供電，蓄電池用

“發(fā)電玻璃”制成的太陽能電板充電。凡為定值電阻，R為壓敏電阻，壓敏電阻通過杠桿A3。

與圓柱形浮體相連，AB：80=4：1,壓敏電阻的阻值隨壓力變化的關系如下表。（壓板、杠桿

和硬質連桿的質量及電磁鐵線圈電阻忽略不計，所用綠燈、紅燈及排水泵的額定電壓均為

220V）

壓敏電阻受到的壓力60120180240300360420480

F/N

壓敏電阻R阻值/。500360260180120806555???

按照設計要求，當水位上升到浮體剛好全部浸入水中時，壓敏電阻受到壓力為360N,通過電

磁鐵線圈的電流為100mA,排水泵啟動；當水位回落到浮體只有2體積浸入水中時，杠桿A80

5

仍處于水平位置，線圈中電流為30mA,排水泵停止工作，則小科應選擇重力為多大的浮體？

【答案】應選擇重力為8N的浮體。

【解析】控制電路中R與Ro串聯(lián)，由表格數(shù)據(jù)知壓力為360N壓敏電阻的阻值，由此根據(jù)串

聯(lián)電路特點和歐姆定律計算Ro的阻值，由杠桿平衡條件計算浮體浸沒時A端受力，并表示出

此時浮體受到的浮力；同理再表示出浮體2浸入水中時的浮力，聯(lián)立方程計算出浮體重力；

5

當浮體剛好浸沒時，壓敏電阻受到壓力為360N,由表中數(shù)據(jù)知，此時壓敏電阻的阻值R=80

Q,

控制電路中R與Ro串聯(lián)，控制電路中的電流I=l(X)mA=0.1A,

由串聯(lián)電路特點和歐姆定律可得，定值電阻的阻值：

Ro=R.a-R=U-R=J2Y_-80。=40。,

I0.1A

設此時連桿對A端的作用力為FA，壓敏電阻對B處的作用力為FB，

已知AB：BO=4：1,貝I」AO：BO=5：1,

根據(jù)杠桿的平衡條件有：FAXLOA=FBXL()B，

FXT

貝|J:FA=-^——2L=36ONX1=72N，

5

因為力的作用是相互的，所以A端對浮體向下的壓力：FA'=FA=72N,

由力的平衡條件可得，此時浮體受到的浮力：F；?=G+FA'=G+72N——①

當浮體只有2體積浸入水中時，由阿基米德原理可得此時的浮力：F/=2F“：，

55

此時控制電路中電流為30mA=0.03A,由串聯(lián)電路特點和歐姆定律可得，此時壓敏電阻的阻值：

12V

R'=R,a'-Ro=-40。=360。，

0.03A

由表中數(shù)據(jù)知，壓敏電阻受到壓力FB'=120N,

由杠桿平衡條件有：FA'XLOA=FB'XLOB，

F/XT-

所以：FA'=-?-----21=]20NX1=24N,

L°A5

同理可得，此時浮體受到的浮力：F'=G+FA\

即：2F浮=G+24N----②

5

解①②可得：F.；=80N,G=8N；

所以，應選擇重力為8N的浮體。

10.（廣西北部灣）圖甲是溫度自動報警器?？刂齐娐分?，電源電壓U拴=5V,熱敏電阻R2的阻

值與溫度的關系如圖20乙所示；工作電路中，燈泡L標有“9V0.3A”的字樣，R4為電子嗡

鳴器，它的電流達到某一固定值時就會發(fā)聲報警，其阻值R4=10Q。在R2溫度為20C的情況

下，小明依次進行如下操作：閉合開關Si和S2,燈泡L恰好正常發(fā)光，此時Ro的電功率為

Po;將Ri的滑片調到最左端時，繼電器的銜鐵剛好被吸下，使動觸點與下方靜觸點接觸；調

節(jié)R3的滑片，當R3與R4的電壓之比U3：U4=4:l時，電子嗡鳴器恰好能發(fā)聲，此時Ro的電功

率為琮，P（：:P0=4:9。已知電源電壓、燈絲電阻都不變，線圈電阻忽略不計。求：

⑴燈泡L的額定功率；

⑵當銜鐵剛好被吸下時，控制電路的電流；

⑶將報警溫度設為50℃時，Ri接入電路的阻值；

（4）工作電路的電源電壓Uxo

【答案】見解析。

【解析】(1)燈泡L的額定功率為

P『=U額XI額=9VX0.3A=2.7W

(2)當銜鐵剛好被吸下時，變阻器R,接入電路的I阻值剛好為0

由圖乙知溫度為20℃時R2的阻值為R2=25Q

控制電路的電流為

(3)當將報警溫度設為50℃時，由圖乙知，R2的阻值變?yōu)橐?10。，

此時控制電路的電流仍然為/=0.2A

由/=—&得Ri接入電路的限值為

4+K

R=9_叱=JX.--10。=15。

I'0.2A

(2)當繼電器的銜鐵還沒被吸下時，電路中的電流為/額=0.3A,則有4=%%；

當繼電器的銜鐵被吸下時，

設此時電路的電流為/,則有/=/2R0；

由P[:P°=4:9即卒^=4可求得/=0.2A,

1

1I額式R。"9

此時U4=IR&=0.2Ax10Q=2V

而竺=±,則得U3=8V

U41

即有U'—a-q=2

s—u額3

U「8V—2V2

即UI9V-3

解得U,二12V

11.（湖北孝感）如圖所示電路，是某學校樓道自動控制照明系統(tǒng)，已知控制電路電源電壓U=4.5V,

電磁繼電器線圈電阻Ri=5。，滑動變阻器R2最大阻值25。.R3是一光敏電阻，其阻值隨“光

照度E”的增大而減小，且成反比，其具體關系如下表所示（光照度E的單位是：勒克斯，符

號Lx；光越強，光照度越大）。當線圈中電流減小至Io=9OmA時，電磁繼電器銜鐵被彈簧拉起，

啟動照明系統(tǒng)，利用該裝置可以實現(xiàn)當光照度低至某一設定值Eo時，照明系統(tǒng)內照明燈自動

工作。

⑴根據(jù)表格中數(shù)據(jù)寫出光敏電阻的阻值R3與光照度E的函數(shù)關系式。

光照度E/lx0.511.522.53

光敏電阻R3阻值/603020151210

Q

⑵閉合開關，把滑片移到最右端（b端），求照明系統(tǒng)啟動時的光照度氏是多少？如果光照度E

為2Lx時并保持Imin不變，這段時間內R2消耗的電能是多少？

【答案】見解析。

【解析】（1）由表格數(shù)據(jù)可知,

光照度與光敏電阻R3阻值的乘積：

EXR3=0.51XX60Q=11XX30Q=1.51XX20C=21XX15Q=2.51XX12Q=31XX10Q=301xQ,

301x?Q

即R3=-E-；

⑵閉合開關S,將滑片P移至b端，變阻器接入電路中的電阻最大，

由題可知，當線圈中電流減小至Io=9OmA=O.O9A時，電磁繼電器銜鐵被彈簧拉起，啟動照明

系統(tǒng)，

所以，電路中的總電阻：

_U4.5V

R￡,=I=0.09A=50C；

因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，

所以，R3的阻值：

R3=R.6-RI-R2=50Q-5Q-25Q=20Q,

由表格數(shù)據(jù)可知，當R3=20Q時，Eo的值為1.51x；

由表格知當E=2Lx時,此時光敏電阻的阻值:R3'=15。，

因啟動照明系統(tǒng)的條件不變（啟動照明系統(tǒng)時，控制電路中的電流恒為0.09A）,則控制電路中

的總電阻不變，所以，R2接入電路的電阻：

z

R2'=Rs-R1-R3=50。-5。-15c=300；

Imin內R2消耗的電能：W=I2Rt=（0.09A）2X30QX60s=14.48J

12.（內蒙古巴彥淖爾）如圖所示是某溫控裝置的簡化電路圖，工作電路由電壓為220V的電源

和阻值R=88。的電熱絲組成；控制電路由電源、電磁鐵（線圈電阻Ro=2OQ）、開關、滑動變

阻器R2（取值范圍。?80。）和熱敏電阻Ri組成；Ri阻值隨溫度變化的關系如下表所示，當控

制電路電流1250mA時，銜鐵被吸合切斷工作電路；當控制電路電流IW40mA時，銜鐵被釋

放接通工作電路。

溫度/℃90806660504640363534

Ri/Q102040507080100120130150

⑴工作電路正常工作時，R在Imin內產生的熱量是多少？

(2)當溫度為60℃,滑動變阻器R2=50。時，銜鐵恰好被吸合，控制電路的電源電壓是多少?

(3)若控制電路電源電壓不變，此裝置可控制的溫度最大范圍是多少？

(4)要想要該裝置所控制的最高溫度降低一些，請分析說明如何改變R2的阻值。

<220Vo-----------------

電熱絲R

?1出

【答案】(1)工作電路正常工作時，R在Imin內產生的熱量是3.3Xl()4j；

(2)當溫度為60℃,滑動變阻器R2=50C時，銜鐵恰好被吸合，控制電路的電源電壓是6V；

(3)若控制電路電源電壓不變，此裝置可控制的溫度最大范圍是35℃?80℃；

(4)要想要該裝置所控制的最高溫度降低一些，應減小R2的最大限值。

【解析1(1)工作電路由電壓為220V的電源和阻值R=88Q的電熱絲組成，

則R在Imin內產生的熱量：

Q=j￡~t=(22”產xix60s=3.3X10勺

R880

(2)當溫度為60℃時，由表格數(shù)據(jù)可知Ri=50Q,

已知此時滑動變阻器R2=5O。，則控制電路的總電阻為:

R=RI+R2+RO=5OQ+50Q+20Q=120。，

此時銜鐵恰好被吸合，則控制電路的電流I=50mA=0.05A,

由歐姆定律可得，控制電路的電源電壓：

U=IR=0.05AX120Q=6V；

⑶當控制電路電流1250mA時，銜鐵被吸合切斷工作電路，由歐姆定律可得，控制電路的總

電阻最大為：

R——6V—-=1200,

I大50X10-3A

滑動變阻器R2（取值范圍0?80Q）的最大電阻為80Q,根據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律，熱敏電阻Ri的

阻值最?。ù藭r溫度最高）：

RI=RX-R2-RO=12OQ-80Q-20Q=20Q,由表中數(shù)據(jù)知可控制的最高溫度為80℃；

當控制電路電流IW40mA時，銜鐵被釋放接通工作電路，由歐姆定律，控制電路的總電阻最

小為：

R,卜=衛(wèi)-=——6V=150、,

I小40X10-3A

滑動變阻器R?的最小電阻為。時，根據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律，熱敏電阻R的阻值最大（此時溫度

最低）：

R'1=150。-200=130。，由表中數(shù)據(jù)知可控制的最低溫度為35C；

所以，若控制電路電源電壓不變，此裝置可控制的溫度最大范圍是35℃?80℃；

⑷要想要該裝置所控制的最高溫度降低一些，即熱敏電阻Ri的阻值增大，因吸合時的電流不

變，由歐姆定律可知，控制電路的總電阻不變，故應減小R2的最大阻值。

專題2電動機與發(fā)電機問題

一、電動機

1.電動機原理：電動機是根據(jù)通電線圈在磁場中因受力而發(fā)生轉動的原理制成的，是將電能轉

化為機械能的裝置。

2.構造：電動機是由轉子和定子兩部分組成的。換向器的作用是每當線圈剛轉過平衡位置時，

能自動改變線圈中電流的方向，使線圈連續(xù)轉動。

3.改變電動機轉動方向的方法：改變電流方向（交換電壓接線）或改變磁感線方向（對調磁極）。

4.提高電動機轉速的方法：增加線圈匝數(shù)、增加磁體磁性、增大電流。

二、發(fā)電機

1.發(fā)電機原理：發(fā)電機是根據(jù)電磁感應現(xiàn)象制成的，是將機械能轉化為電能的裝置。

2.構造：發(fā)電機是由定子和轉子兩部分組成的。

3.從電池得到的電流的方向不變，通常叫做直流電。（DC）

4.電流方向周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱交流電。（AC）

5.在交變電流中，電流在每秒內周期性變化的次數(shù)叫做頻率，頻率的單位是赫茲，簡稱赫，符

號為Hzo

6.我國供生產和生活用的交流電，電壓是220V,頻率是50Hz,周期是0.02s,即Is內有50個

周期，交流電的方向每周期改變2次，所以50Hz的交流電電流方向1s內改變100次。

例題解析與對點練習

【例題1］（貴州黔東南）如圖所示四個裝置中工作原理與發(fā)電機相同的是（）

A.電磁起重機B.司南C.話筒D.揚聲器

【答案】C

【解析】發(fā)電機的工作原理是電磁感應現(xiàn)象.

A.電磁起重機是利用電磁鐵工作的，其原理是電流的磁效應，故A不符合題意；

B.司南是天然的磁體，由于受地磁場的影響，磁體具有南北指向性，故B不符合題意；

C.話筒是利用電磁感應現(xiàn)象制成的，故C符合題意；

D.揚聲器把電信號轉化為聲信號，利用通電導體在磁場中受到力的作用的原理，故D不符合

題意.

【對點練習】如圖所示的四個實驗，反映電動機基本原理的是（）

【答案】D

【解析】A圖對應電生磁；B圖對應同種電荷相互排斥；C圖對應電磁感應。D圖對應

通電導體在磁場中受力的作用（電動機）

【例題2】（蘇州）如圖所示，將甲、乙兩個微型電動機的轉軸對接并固定在一起，閉合開關后

兩電動機一起轉動，小燈泡發(fā)光。此處產生電磁感應現(xiàn)象的是（甲/乙）電動機。該過程

中能量轉化是將電能f能f電能，最終轉化為內能和光能。

【答案】甲；機械。

【解析】閉合開關，電源與乙電動機接通，電流通過乙電動機，乙電動機轉動，將電能轉化為

機械能，其原理是通電導體在磁場中受力而運動；

乙電動機帶動甲電動機一起轉動，甲電動機內部的線圈在磁場中切割磁感線，產生感應電流,

小燈泡發(fā)光,此時甲電動機相當于發(fā)電機,將機械能轉化為電能,其工作原理是電磁感應現(xiàn)象。

整個過程中能量轉化是將電能f機械能f電能，最終轉化為小燈泡的內能和光能。

【對點練習】關于如圖甲、乙所示的實驗，下列說法錯誤的是（）

A.甲實驗可以研究通電導體周圍存在磁場

B.甲實驗可以研究電磁感應現(xiàn)象

C.乙實驗可以研究通電導體在磁場中受力情況

D.乙實驗的過程中，電能轉化為機械能

【答案】A

【解析】AB、甲實驗電路中沒有電源，不能用來研究通電導體周圍存在磁場；該實驗中，開

關閉合時，當導體棒ab在磁場中做切割磁感線運動，電路中就會產生感應電流，所以可以研

究電磁感應現(xiàn)象，故A說法錯誤，B說法正確。

CD、乙實驗電路中有電源和磁體，可以研究通電導體在磁場中受力情況，是電動機的原理圖，

工作時電能轉化為機械能，故CD說法都正確。

專題點對點強化訓練

一、選擇題

1.(黑龍江龍東農墾森工)下列四個實驗，工作原理能和如圖電動剃須刀工作原理相同的是

()

【答案】C

【解析】電動機是利用通電導體在磁場里受力運動的原理制成的；

A.圖中閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動，導體中產生感應電流，這是電磁感

應現(xiàn)象，與發(fā)電機的原理相同，故A不符合題意；

B.圖中是發(fā)電機的實驗裝置，利用的電磁感應現(xiàn)象，故B不符合題意；

C.圖中導線與電源連接后，是通電導體在磁場中受力的實驗裝置，是電動機的原理，故C符合

題意；

D.圖中是奧斯特實驗的裝置，證明了電流可以產生磁場，故D不符合題意。

2.（四川成都）小羅把兩個玩具電機用導線連接在一起（如圖），用力快速撥動甲電機的轉葉，發(fā)現(xiàn)

乙電機的轉葉也緩慢轉動起來。對這個現(xiàn)象分析正確的是（）

A.“甲電機”將電能轉化為機械能

B.“乙電機”將機械能轉化為電能

C.“甲電機”依據(jù)電磁感應來工作

D.兩電機的工作原理是相同的

【答案】C

【解析】A.“甲電機”相當于發(fā)電機，將機械能轉化電能，故A錯誤;

B.“乙電機”相當于電動機，將電能轉化為機械能，故B錯誤；

C.“甲電機”相當于發(fā)電機，利用電磁感應工作，故C正確；

D.“乙電機”相當于電動機，利用磁場對電流受力的作用工作，兩電機的工作原理不同，故D

錯誤。

3.（齊齊哈爾）如今，電動車已經成為人們常用的代步工具之一，電動車的''心臟”是電動機，

它比傳統(tǒng)的內燃機效率更高，也更加環(huán)保，在如圖所示的四個裝置中，與電動機工作原理相同

的是（）

【答案】D

【解析】電動機是利用通電導體在磁場里受力運動的原理制成的。

A.圖中裝置中含有電磁鐵，是電流的磁效應，與電動動機的原理不同，故A不符合題意；

B.圖中是電磁鐵，是利用電流的磁效應工作的，與電動機的原理不同，故B不符合題意；

C.圖中閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動，導體中產生感應電流，是電磁感應

現(xiàn)象，是發(fā)電機的原理圖，與電動機的原理不同，故C不符合題意；

D.圖中有電源，通電導體在磁場中受力運動，是電動機的原理，故D符合題意。

4.（成都模擬）如圖是探究“讓通電導體在磁場中動起來”的裝置圖，下列說法正確的是（）

A.該裝置探究的是電動機的原理

B.該裝置探究的是發(fā)動機的原理

C.只改變電流方向時，通電導體的受力方向不變

D.只改變磁場方向時，通電導體的受力方向不變

【答案】A

【解答】解：AB、該裝置中有電源提供電能，這是研究通電導體在磁場中受力的裝置，是電

動機的工作原理，故A正確，B錯誤.

CD、磁場對通電導體的作用力的方向與電流方向、磁場方向的有關，只改變電流方向或只改

變磁場都可以改變通電導體的受力方向，故CD錯誤.

【點撥】研究通電導體在磁場中受力的實驗裝置中有電池，電能轉化為機械能，根據(jù)此原理制

成電動機；研究電磁感應現(xiàn)象的實驗裝置中沒有電池，機械能轉化為電能，根據(jù)此原理制成發(fā)

電機.

5.（?綿陽模擬）一矩形線圈放在蹄形磁鐵的兩極之間，剛通電時在磁場作用下扭轉方向如圖甲

所示.現(xiàn)將該線圈放在圖乙所示的蹄形螺線管間，a、b為螺線管與電源的接口.某同學進行

了如下四次操作：

①a接正極b接負極，線圈中通與圖甲電流方向相同的電流

②b接正極a接負極，線圈中通與圖甲電流方向相同的電流

③a接正極b接負極，線圈中通與圖甲電流方向相反的電流

④b接正極a接負極，線圈中通與圖甲電流方向相反的電流

線圈剛通電時扭轉方向與圖甲所示的扭轉方向相同的是（）

圖甲圖乙

A.①和③B.②和④C.①和④D.②和③

【答案】D

【解析】①若乙圖中a接正極b接負極，根據(jù)安培定則知蹄形螺線管左端為S極，與甲圖的磁

場方向相反，線圈中通與圖甲電流方向相同的電流，故線圈剛通電時扭轉方向與圖甲所示的扭

轉方向相反；

②若乙b接正極a接負極，根據(jù)安培定則知蹄形螺線管左端為N極，與甲圖的磁場方向相同，

線圈,打通與圖甲電流方向相同的電流，故線圈剛通電時扭轉方向與圖甲所示的扭轉方向相同；

③若乙a接正極b接負極，根據(jù)安培定則知蹄形螺線管左端為S極，與甲圖的磁場方向相反,

線圈中通與圖甲電流方向相反的電流，故線圈剛通電時扭轉方向與圖甲所示的扭轉方向相同；

④若乙b接正極a接負極，根據(jù)安培定則知蹄形螺線管左端為N極，與甲圖的磁場方向相同，

線圈中通與圖甲電流方向相反的電流，故線圈剛通電時扭轉方向與圖甲所示的扭轉方向相反;

綜合分析②③，故D正確.

【點撥】本題考查了安培定則和磁場對電流的作用的知識，是一道綜合題，有一定的難度.（1）

根據(jù)安培定則判斷通電螺線管的磁極；

⑵磁場對電流（通電導體）有力的作用，據(jù)此制成了電動機；

（3）通電導體受力的方向與電流的方向和磁感線的方向有關.

6.共享電動車不僅環(huán)保節(jié)能而且為人們的出行帶來了很大方便。已知某品牌共享電動車的電

動機線圈內阻一定，轉軸卡住不能轉動時，線圈兩端電壓為48V,電流為12A.當電動車在

水平地面上以18km/h的速度勻速直線行駛時，線圈兩端電壓仍然為48V,電流為2A,則下

列說法正確的是（）

A.電動機線圈電阻為24。

B.電動機的機械功率為96W

C.電動機的效率是66.7%

D.電動車前進時受到的阻力為16N

【答案】D

【解析】（1）因電動機轉軸卡住不能轉動時為純電阻用電器，

所以，由1=且可得，電動機線圈的電阻：

R

R=[J=48V=4Q,故A錯誤；

I12A

（2）當在水平地面上以v=18km/h=5m/s的速度勻速直線行駛時，電動車為非純電阻，

此時電動機消耗的電功率：

PM=UI'=48VX2A=96W,

電動機線圈電阻消耗的熱功率：

PR=（「）2R=（2A>X4Q=16W,

電動機的機械功率：

P-PR=96W-16W=80W,故B錯誤；

電動機的效率：

n=生整義100%=皿X100%N83.3%,故C錯誤；

PM96W

因電動車在水平地面上勻速直線行駛時處于平衡狀態(tài)，受到的阻力和牽引力是一對平衡力,

所以，由P=^=Z￡=Fv可得，電動車前進時的牽引力即受到的阻力:

tt

f=F=￥機械=_3u也=16N,故D正確。

v5m/s

7.在圖中的。表示垂直于紙面的一根導線，它是閉合電路的一部分。它在磁場中按箭頭方向運

動時，能夠產生感應電流的是（）

【答案】D

【解析】磁極間的磁感線是從N極指向S極，由圖可知，D中導體做切割磁感線運動，所以

會產生感應電流，故D正確；AC中的導體運動時都不會切割磁感線（運動方向與磁感線方向

平行），所以不會產生感應電流，故AC錯誤；B中導體沒有運動，不會產生感應電流，故B

錯誤。

8.如圖所示，線圈轉動過程中，下列說法正確的是（）

A.線圈的機械能轉化為電能

B.通過燈泡的電流方向不變

C.通過燈泡的電流大小發(fā)生變化

D.線圈中產生電流的原理是電流磁效應

【答案】AC

【解析】發(fā)電機是利用電磁感應現(xiàn)象制成的，在發(fā)電機工作時，電流的大小和方向是時刻變化

的，據(jù)此分析即可解決；發(fā)電機的線圈在轉動過程中，將機械能轉化為電能。

A.發(fā)電機的線圈在轉動過程中，消耗機械能，產生電能，即將機械能轉化為電能的過程，故

A正確；

B.線圈在轉動過程中，感應電流的方向是變化的，故B錯誤；

C.線圈在轉動過程中，感應電流的大小是變化的，故C正確；

D.線圈中產生電流的原理是電磁感應，故D錯誤。

9.某同學在家庭實驗室里，將甲、乙圖中的裝置連接了如圖所示的通路，其中兩個相同的銅線

圈處于磁場中。用外力使甲圖中的線圈在磁場中擺動，下列說法正確的是（）

A.乙圖中的線圈有電流通過，也會隨著運動起來

B.乙類似于發(fā)電機，其原理是電磁感應

C.甲類似于電動機，其原理是磁場對電流有力的作用

D.甲圖中的線圈在運動過程中將機械能轉化為電能

【答案】AD

【解析】用外力使甲圖中的線圈在磁場中擺動，切割磁感線，產生感應電流，甲圖中的裝置相

當于發(fā)電機，將機械能轉化為電能，選項D正確；乙裝置相當于電動機，有電流后會運動起

來，選項A正確；B和C錯誤。故選AD。

二、填空題

10.（湖北武漢）如圖所示的裝置可以用來研究（填“電動機”或“發(fā)電機”）的工作原理。

將圖中的電源換成電流表，閉合開關，讓導體ab左右擺動，發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉，表明導體

ab中（填“有”或“沒有”）感應電流通過，導體ab的機械能轉化為能。

電源

【答案】（1）電動機（2）有（3）電

【解析】（1）閉合開關，處在磁場中的導體棒ab中有電流通過時，它就會運動起來，表明通電

導體在磁場中受到力的作用，該裝置可以用來研究電動機的工作原理。

（2）（3）將圖中的電源換成電流表，使導體ab左右擺動，它此時做切割磁感線運動，閉合電路中

會產生感應電流，即導體ab中有感應電流通過，電流表指針發(fā)生偏轉，該過程消耗機械能，

獲得電能，將機械能轉化為電能。

11.（江蘇連云港）白熾燈是一種電流通過燈絲，燈絲發(fā)熱發(fā)光的照明電器，將強磁體靠近通電白

熾燈的燈絲，如圖所示，可以觀察到燈絲_____，說明,由此原理可以制成o

N-

-

_s

【答案】（1）晃動（2）通電導體在磁場中受力（3）電動機

【解析】將強磁體靠近通電白熾燈的燈絲，發(fā)現(xiàn)燈絲在晃動，說明通電導體在磁場中受力的作

用，電動機是根據(jù)此原理制成的。

12.小輝將玩具汽車里的電動機拆下來，在電動機的轉軸處加裝了一個小齒輪，在電動機尾部

的接線柱處連接一個半導體led燈珠，當他將小齒輪放置在轉動的自行車車輪上，如圖所示,

則齒輪的轉動方向是—（選填“順時針”或“逆時針”），他發(fā)現(xiàn)led燈珠并不是持續(xù)發(fā)光，

而是不斷的閃光，通過這個實驗證明了該實驗產生的電流是—電（選填“交流”和''直流”），

產生電流是利用了原理。

【答案】順時針；交流；電磁感應。

【解析】（1）根據(jù)圖判斷出齒輪輪的轉動方向；

（2）發(fā)光二極管具有單向導電性；

（3）周期性改變電流方向的電流叫交流電；

（4）發(fā)動機是根據(jù)電磁感應現(xiàn)象制成的。

根據(jù)圖知車輪逆時針轉動，要想車輪帶動齒輪發(fā)電，齒輪需要逆時針轉動;

因為發(fā)光二極管具有單向導電性，電流只有從正極流入，燈泡才能發(fā)光，所以led燈珠并不是

持續(xù)發(fā)光，而是不斷的閃光說明產生的電流是交流電；

產生電流的現(xiàn)象叫電磁感應現(xiàn)象。

13.圖示實驗裝置中，磁體和導體棒均水平放置，斷開S2、閉合S”使導體棒水平向右運動，

電流表G的指針向右偏，這是現(xiàn)象，為使G的指針向左偏，可使導體棒向運

動，斷開吊、閉合S2,導體棒能運動起來，依此可制成（選填“電動機”或“發(fā)電機”）。

【答案】電磁感應；左；電動機。

【解析】斷開S2、閉合Si，使導體棒水平向右運動，此時導體在磁場中做切割磁感線運動，

電路中就會產生感應電流，電流表G的指針向右偏，這是電磁感應現(xiàn)象；

感應電流的方向與導體運動方向有關，為使G的指針向左偏，可使導體棒向左運；

斷開3、閉合S2,導體棒有電流，在磁場中受到到力的作用，能運動起來，這就是電動機的

原理。

14.物理興趣小組在老師的指導下做了一個有趣的“搖繩發(fā)電”實驗。如圖，他們用一根導線

做成跳繩，將跳繩的兩端與固定在地面上的靈敏電流計相連，搖動“跳繩”時，發(fā)現(xiàn)靈敏電流

計的指針左右擺動，這說明導線中產生了,搖繩發(fā)電將能轉化為電能。

【答案】感應電流；機械。

【解析】用一根導線做成跳繩，將跳繩的兩端與固定在地面上的靈敏電流計相連，搖動“跳繩”

時，導體在磁場中做切割磁感線運動，電路中會產生感應電流,而且電流方向隨時間發(fā)生變化，

屬于交流電，根據(jù)此原理可制成發(fā)電機，在工作過程中將機械能轉化為電能。

15.發(fā)電機是利用現(xiàn)象制成的，我國發(fā)電廠發(fā)出的交變電流的頻率是50Hz,其周

期是So

【答案】電磁感應；0.02o

【解答】發(fā)電機是根據(jù)電磁感應現(xiàn)象制成的。

頻率是50Hz,時間是1s

所以周期是：由￡=上得，T=L=’_=0.02S。

Tf50Hz

三、實驗探究題

16.在探究“電動機為什么會轉動”的實驗中：

⑴我們首先想到的是磁體間發(fā)生相互作用是因為一個磁體放在了另一個磁體的磁場中，那么

通電導體周圍也存在，磁體會對通電導體產生力的作用嗎？

⑵如圖所示，將一根導體ab置于蹄形磁鐵的兩極之間，未閉合開關前，導體,閉合開

關后，導體，說明磁場對導體有力的作用。

⑶斷開開關，將圖中磁鐵的N、S極對調，再閉合開關，會發(fā)現(xiàn)導體ab的運動方向與對調前

的運動方向，說明通電導體在磁場中的受力方向與有關。

（4）斷開開關，將圖中電源的正、負極對調，再閉合開關，會發(fā)現(xiàn)導體ab的運動方向與對調前的

運動方向，說明通電導體在磁場中的受力方向與有關。

⑸如果同時改變磁場方向和電流方向，