2024年中考物理復(fù)習(xí)專練：電磁繼電器問題的綜合應(yīng)用題（原卷版+解析）

2024年物理中考二輪復(fù)習(xí)以題型精煉攻克難點(diǎn)亮點(diǎn)的60個小微專題

專題60電磁繼電器問題的綜合應(yīng)用題

1.如圖所示為一恒溫箱溫控電路，包括工作電路和控制電路兩部分。R為熱敏電阻（置于恒溫箱內(nèi)），阻

值隨溫度變化的關(guān)系如圖所示。恒溫箱溫控電路工作原理是：加熱過程中，恒溫箱溫度升高到一定值時,

控制電路中電流會達(dá)到一定值，繼電器的銜鐵被吸合，工作電路停止加熱。

■O220VG

（1）圖中所示狀態(tài)，電路處于加熱還是未加熱?

（2）恒溫箱的溫度為100°。時，繼電器線圈中的電流達(dá)到20mA,銜鐵被吸合，此時熱敏電阻R消耗的功率是

多少？

（3）電阻R，有什么作用？

2.（2023遼寧營口）某溫度自動報警器的原理圖如圖所示。電磁鐵上端為N極，在水銀溫度計中封入一段

金屬絲，當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度時，安全指示燈常亮；當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時，安全指示燈熄滅，電鈴發(fā)出

報警信號。請在括號中標(biāo)出電源的極性（用“+”或表示），并在虛線框內(nèi)填入電鈴（價）和指示

燈的電路元件符號。

I------------

電源--------o電源o—

（）

3.（2023陜西）小明設(shè)計了一個電梯自動報警模擬裝置，如圖-1所示。在控制電路中，電源電壓為12V,

均為滑動變阻器，&為壓敏電阻，&的阻值大小隨壓力F的變化關(guān)系如圖-2所示。閉合開關(guān)，和當(dāng)

壓敏電阻受到的壓力達(dá)到4000N時，電磁鐵線圈中的電流為0.1A,此時銜鐵被吸下，動觸點(diǎn)K與觸點(diǎn)A斷

開，同時與觸點(diǎn)B接觸，電動機(jī)停止工作，報警鈴聲開始響起。電磁鐵線圈的電阻忽略不計。下列說法正

確

的是

電

源

2

00

1

60

Icm

1

p20

彈w

簧w8o

w制

路4O

鐵

圖T圖-2

A.Si閉合時，電磁鐵的上端為N極

B.壓敏電阻受到的壓力越大，控制電路中的電流越小

C.當(dāng)電梯自動報警鈴聲開始響起時，尺的功率為0.4W

D.若控制電路電源電壓降低，要保證電梯最大載重不變，應(yīng)將用的滑片P向左移

4.如圖所示，物理科技小組設(shè)計的具有防干燒功能的空氣加濕器裝置模型，由控制器和加熱器組成，可在

水量不足時自動停止加熱。加熱器有高、低兩個檔位，由開關(guān)S和加熱電阻絲/、&組成，U=22QV,

鳥=2420；控制電路電壓恒定，凡=10Q,4為壓敏電阻，下方固定一個輕質(zhì)絕緣T形硬質(zhì)桿，水箱注

水后圓柱形浮體A豎直上浮，通過T形桿對壓敏電阻產(chǎn)生壓力，所受壓力每增加1.5N,電阻減小5。。浮

體A體積為lOOOcn?,質(zhì)量為50g。科技小組對加濕器進(jìn)行測試：向水箱內(nèi)緩慢注水，當(dāng)液面上升至浮體

A體積的g浸入水中時，電磁鐵線圈中電流為200mA,此時銜鐵恰好被吸下，加熱器開始工作；當(dāng)液面

上升至浮體A體積的g浸入水中時，電磁鐵線圈中電流為240mA；當(dāng)水箱注水量達(dá)到最大值時，電磁鐵

線圈中電流為300mA。T形硬質(zhì)桿的質(zhì)量和電磁鐵線圈電阻忽略不計，g取10N/kg,水的密度為

1.0x103kg/m3,水的比熱容為4.2xlO3J/（kg?℃）。

（1）當(dāng)加熱器處于高檔位時，加熱140s所產(chǎn)生的熱量全部被L2kg的水吸收，水溫升高了25℃。求加熱

器的高檔功率和低檔功率；

（2）求浮體A體積的|浸入水中時受到的浮力和此時壓敏電阻受到的壓力；

（3）求水箱注水量達(dá)到最大值時，浮體A浸入水中的體積。

銜鐵絕緣板金展板

5.如圖所示為某智能烘干機(jī)的簡化電路原理圖，其工作電路由電壓為220V的電源、阻值為55。的電熱絲

R、紅燈L和蜂鳴器組成；控制電路由電源U、電磁鐵(線圈電阻忽略不計)、開關(guān)S、熱敏電阻R和滑動

變阻器B組成；K的阻值隨溫度變化的關(guān)系如下表所示。當(dāng)控制電路電流I20.05A時，銜鐵被吸合，電熱

絲R停止工作，同時紅燈亮蜂鳴器響發(fā)出報警信號，表明烘干機(jī)內(nèi)溫度過高。

溫度/℃908066605046403635

102040507080100120130

(1)電熱絲R工作時的電流為多少？

(2)電熱絲R通電10s產(chǎn)生的熱量為多少？

(3)已知控制電路的電源電壓U=6V,當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器Rz=70Q時，烘干機(jī)內(nèi)溫度至少多高會發(fā)出報警信

號？

■AAAAAAAAA

R

」L

——加

百

蜂鳴器

------------O220VO-

工作電路

6.圖甲是某型號能設(shè)定加熱溫度的家用空氣炸鍋，其簡化電路如圖乙所示，它是通過電熱絲Ri來加熱空氣,

從而加熱食物，達(dá)到設(shè)定加熱溫度后，斷開開關(guān)。求：

（1）將5Xl（Tkg的空氣從20℃加熱到200℃需要吸收的熱量。c空氣取LOXIO'J/（kg?℃）；

（2）工作電路中電熱絲Ri與指示燈支路并聯(lián)。已知R的額定電壓為220V,額定功率為1210W?正常工作時，

工作電路的總電流為5.55A,此時指示燈支路消耗的功率；

（3）控制電路電源電壓恒定，通過調(diào)節(jié)變阻器Rs接入電路的阻值來設(shè)置加熱溫度，電阻R置于溫度監(jiān)測區(qū)

域，它的阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖丙所示。當(dāng)加熱溫度設(shè)定為150℃,即Rs的阻值調(diào)為100CB寸，閉合開

關(guān)S,電磁繼電器（不計線圈的電阻）的銜鐵被吸下，工作電路接通，開始加熱；直到溫度達(dá)到150℃時,

銜鐵向上彈起，停止加熱。則當(dāng)R的阻值調(diào)為80a寸，對應(yīng)的加熱溫度設(shè)定為多少？

銜鐵

□1

指

示

0燈

2支

0o>v路

—

控制電路工作電路

乙丙

7.圖甲是某小區(qū)電梯的結(jié)構(gòu)示意圖，它是由轎廂（500kg）、配重（400kg）、滑輪、纜繩、鋼絲繩和電動

機(jī)組成，繩重和摩擦忽略不計。為了安全，電梯設(shè)置了超載自動報警系統(tǒng)，如圖乙。閉合控制開關(guān)S1,電

梯沒有超載時，觸點(diǎn)與B接觸，再閉合運(yùn)行開關(guān)Sz,電動機(jī)正常工作:超載時（即控制電路中的電流/>O.1A）,

觸點(diǎn)與A接觸，電鈴發(fā)出報警鈴聲，即使閉合Sz,電動機(jī)也不工作。控制電路電源電壓為12V,電磁鐵線圈

電阻不計，轎廂內(nèi)底而壓力傳感器與的阻值與它所受壓力F的關(guān)系如圖丙所示，當(dāng)與受到2000N壓力時，

為與定值電阻&的功率之比為2:1。

（1）該電梯空載靜止時，與轎廂相連的纜繩對轎廂的拉力為No

（2）用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙中的電動機(jī)和電鈴連入電路。（導(dǎo)線不能交叉）

（3）該電梯的最大載重量（轎廂內(nèi)人和貨物的總重）為多少N?

(4)若每層樓高度3m,平均每人重600N,該電梯將8人從一樓運(yùn)送到六樓，求電機(jī)牽引轎廂的鋼絲繩做

的功(此過程作勻速直線運(yùn)動處理)。

8.如圖甲是某自動控溫電熱水器的電路圖，其中控制電路電壓恒為6V,R為熱敏電阻，置于水箱中產(chǎn)生的

熱量對水箱中水溫的影響忽略不計，R阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖乙所示，區(qū)為可調(diào)電阻，用來設(shè)定電熱水

器的水溫。Rs、R,為純電熱絲，均置于水箱中，R3=22Q；電磁鐵線圈電阻忽略不計，當(dāng)電磁鐵電流達(dá)到0.2A

時，繼電器銜鐵被吸下來。(工作過程中，電源電壓均保持不變)，請完成下列問題：

S../JI

6VRiR2020406080100/℃

甲乙

(1)圖甲中電磁鐵的上端為（選填“N極”或“S極”）；

(2)加熱時電熱絲Rs的功率為；

(3)如果電熱水器儲有60kg的水，電路處于加熱狀態(tài)，正常工作1小時，產(chǎn)生的熱量80%被水吸收，則水

溫升高了℃；[c*=4.2X103J/(kg-℃),結(jié)果保留1位小數(shù)]

(4)如果將電熱水器水溫設(shè)為60℃,旦的阻值應(yīng)該調(diào)至___________Qo

9.圖1是某恒溫箱的電路原理圖。工作電路電壓為220V,電熱絲R。的阻值為88Q；控制電路電源電壓為

8V,線圈的電阻R為10Q,調(diào)溫電阻R,最大阻值為120Q；熱敏電阻Rs的阻值隨溫度t變化的關(guān)系如圖2

所示。R。和Rs均置于恒溫箱中，當(dāng)繼電器線圈中的電流達(dá)到50mA時，繼電器的銜鐵會被吸下。求：

“&/Q

-O220Vo

銜

鐵

簧

彈120

//\

C

290

60

A

R

04080120160200240//℃

ffll圖2

(DS閉合時，電磁鐵上端是極(用字母表示)，當(dāng)恒溫箱中溫度升高時，線圈中的電流將變；

(2)恒溫箱中溫度保持為40°C,Rs的阻值為Q,此時氏的阻值為Q；

(3)R。工作時，功率為W,5min消耗的電能為J；

(4)該恒溫箱能設(shè)定的最高溫度為多少？

10.小明發(fā)現(xiàn)小區(qū)、商場等地下停車場入口處的地面要比臨街路面高一些。經(jīng)過調(diào)查了解，這是為了避免

雨天路上的積水流進(jìn)地下停車場而采取的措施，當(dāng)積水過高時還要用沙袋將停車場入口地面墊高，小明與

學(xué)習(xí)小組的同學(xué)擬設(shè)計一個自動裝置、解決積水進(jìn)入地下停車場的問題，制定了如下項(xiàng)目研究內(nèi)容：

【項(xiàng)目名稱】浮體式攔水壩

【項(xiàng)目特點(diǎn)】隱藏式、自動化、節(jié)能

【項(xiàng)目要求】

要求一：積水即將沒過上行緩坡時，蓄水池蓄水。當(dāng)蓄水達(dá)到一定高度，攔水壩升起。

要求二：積水水位降低，攔水壩自動下降。當(dāng)水位降至路面時，攔水壩下降至底部。

【項(xiàng)目設(shè)計】

停車場」進(jìn)水口

入口排水口

祖?、、、寸

虛線框排水管道

圖2

圖4

(1)結(jié)構(gòu)及原理：如圖1甲，參照船閘的結(jié)構(gòu)和原理，地下蓄水池相當(dāng)于閘室。積水的路面相當(dāng)于河流的

上游，通過進(jìn)水口下方管道連接起來構(gòu)成o如圖1乙，當(dāng)蓄水池中水面逐漸上升至H位置時，攔水

壩剛要浮起，在這個過程中攔水壩受到的浮力(填“變大”、“不變”或“變小”)。如圖丙，隨

著水面繼續(xù)升高，攔水壩慢慢升起至頂端，此時壩體與蓄水池左側(cè)壁接觸緊密，避免蓄水池中的水進(jìn)入地

下停車場。

(2)方案評估：同學(xué)們經(jīng)過充分討論后發(fā)現(xiàn)這個設(shè)計方案不能滿足“項(xiàng)目要求”中的(填“要求

一”或“要求二”)，需要進(jìn)一步改進(jìn)。

(3)設(shè)計改進(jìn)：①如圖2,參照原設(shè)計結(jié)構(gòu)，增加一個排水管道，排水口與路面相平。要保證積水不能從

排水管道流進(jìn)蓄水池，但蓄水池中的水可以從排水管道排出。這就需要利用單向閥門來控制水流方向，單

向閥門只能向一個方向開啟，其結(jié)構(gòu)和作用如圖3所示。要滿足全部項(xiàng)目要求，應(yīng)在圖2虛線框所在的位

置安裝圖3中的(填“A閥門”或“B閥門”)。

②通過調(diào)節(jié)攔水壩的配重，可改變排水水位的高度，以應(yīng)對各種積水情況。

(4)功能升級：攔水壩升起時車輛不能通行，應(yīng)在入口處設(shè)計一個報警電路。

①如圖4,虛線位置為攔水壩恰好浮起時蓄水池水面高度H處，金屬塊A、B、C分別安裝在蓄水池側(cè)壁的不

同高度上，隨著水位的升高，都能與雨水接觸較好(雨水可以導(dǎo)電)。其中a、b、c是連接金屬塊的接線

柱、d、e是電磁繼電器上的接線柱。

②要求：攔水壩不升起時，綠燈亮；攔水壩升起時，紅燈亮同時電鈴響，起到警示作用。請你根據(jù)上述要

求選擇合適的接線柱，用筆畫線代替導(dǎo)線，將電路連接完整。

【項(xiàng)目小結(jié)】同學(xué)們設(shè)計已完成項(xiàng)目要求，更多功能可進(jìn)一步開發(fā)。

11.冬季，汽車后風(fēng)窗玻璃上常會形成一層薄霜，導(dǎo)致駕駛員無法準(zhǔn)確觀察后方情況。為保障行車安全，

后風(fēng)窗玻璃裝有加熱除霜電路。如圖甲所示，是某同學(xué)設(shè)計的模擬汽車后風(fēng)窗玻璃加熱電路，它由控制電

路和受控電路組成?？刂齐娐分蠸接“手動”時，電磁鐵A通電吸引銜鐵，使觸點(diǎn)。、E接觸、受控電路

中電熱絲用工作，對玻璃均勻加熱。S接“自動”時，加熱過程中，玻璃溫度升高至45℃時，觸點(diǎn)。、E

恰好脫開，此時控制電路中通過的電流為0.02A。電路中Ui=6V,U2=12V,RO=15OQ,R2=0.8Q,Ri為固定在

玻璃內(nèi)的熱敏電阻，其溫度始終與玻璃溫度相同，阻值隨溫度升高而增大。若電熱絲比所產(chǎn)生的熱量完全

被玻璃吸收，玻璃質(zhì)量為9kg,玻璃比熱容為(0.8X103J/(kg?℃))o電磁鐵A線圈的電阻忽略不計。

⑴開關(guān)S接“手動”：

①電磁鐵A通電時具有磁性，此現(xiàn)象稱為電流的效應(yīng)，A的上端是極。

②將玻璃從—5C加熱至45℃.所需的時間是?

(2)開關(guān)S接“自動”。玻璃的溫度為15℃和45℃時，控制電路的功率相差了0.03W,則15℃時熱敏電阻

片的阻值為Qo

⑶汽車后風(fēng)窗玻璃上的電熱絲&是通過絲網(wǎng)印刷的方式將專用的導(dǎo)電銀漿印刷到玻璃的表面燒結(jié)制成，如

圖乙所示，在電壓S不變的情況下，為增大電熱絲冬的加熱功率，請從銀漿線的厚度，條數(shù)、粗細(xì)等方面，

提出一種改進(jìn)措施。

12.(2023福建省)實(shí)踐小組設(shè)計了由廂體、承重板和動滑輪組成的提升重物的裝置，示意圖如圖甲，廂

體放置在水平承重板上，承重板的上表面裝有壓力傳感器，裝置由電動機(jī)提供動力。該裝置設(shè)計有超載限

制系統(tǒng)，如圖乙，限制系統(tǒng)中的控制電路電源電壓恒為12V,定值電阻R。阻值為200Q,壓力傳感器中的力

敏電阻RF阻值隨壓力F底變化的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示。當(dāng)控制電路的電流大于0.03A時，電磁鐵將銜鐵吸下，

B、C兩個觸點(diǎn)斷開，電動機(jī)停止工作。已知廂體重150N,承重板和滑輪共重100N,忽略繩重、摩擦和電磁

鐵線圈電阻。

??.???

Fff/N4006008009001000

R"Q…800500300200100???

(1)空廂勻速豎直上升時，求繩拉力F的大?。?/p>

(2)在6s內(nèi)將空廂勻速豎直提升3m,求拉力F做功的功率；

(3)重物放在廂體內(nèi)，求該裝置勻速豎直提升重物的最大機(jī)械效率；

(4)若要將該裝置的最大載重量調(diào)小，提出對控制電路的一條調(diào)整措施。

—O電源o

工作

BC電路

百斤

力敏電阻尺F

—cn——

控制

電路

甲乙

13.如圖甲所示，是某科技小組的同學(xué)們設(shè)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、控制在一定范圍內(nèi)的“恒溫”。工作電路中的加熱器正常工作時的電功率為LOkW；控制電

路中的電阻R'為滑動變阻器，R為置于恒溫箱內(nèi)的熱敏電阻，它的阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖乙所示，繼

電器的電阻R。為10Q.當(dāng)控制電路的電流達(dá)到0.04A時，繼電器的銜鐵被吸合；當(dāng)控制電路中的電流減小

到0.024A時,銜鐵被釋放，則:

（1）正常工作時，加熱器的電阻值是多少？

（2）當(dāng)滑動變阻器R'為390Q時，恒溫箱內(nèi)可獲得的最高溫度為150℃,如果需要將恒溫箱內(nèi)的溫度控制

在最低溫度為50℃那么，R，的阻值為多大？

14.（2023四川遂寧）學(xué)校組織學(xué)生到射洪市“三五三六”廠參加國防教育活動。同學(xué)們被展廳自動大門

所吸引，他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)人靠近大門時，大門自動打開，如圖甲所示?；匦：?，科技小組利用電磁繼電器、人

體紅外傳感器，電動機(jī)等元件制作了模擬電路，部分電路如圖乙所示。其中電動機(jī)銘牌上標(biāo)有“220V40W”

的字樣，控制電路的電源電壓U為24V,R為定值電阻，人體紅外傳感器的阻值R隨人體到大門距離L的變

化關(guān)系如圖丙所示；當(dāng)電磁鐵線圈中的電流為100mA時，銜鐵剛好被吸下，觸發(fā)電動機(jī)工作，大門打開。

（不計電磁鐵線圈的電阻）

（1）開門一次用時3s,請計算開門一次電動機(jī)消耗電能多少焦耳?

（2）經(jīng)測試L=3m時剛好觸發(fā)電動機(jī)工作，則R的阻值為多少？

2024年物理中考二輪復(fù)習(xí)以題型精煉攻克難點(diǎn)亮點(diǎn)的60個小微專題

專題60電磁繼電器問題的綜合應(yīng)用題

1.如圖所示為一恒溫箱溫控電路，包括工作電路和控制電路兩部分。R為熱敏電阻（置于恒溫箱內(nèi)），阻

值隨溫度變化的關(guān)系如圖所示。恒溫箱溫控電路工作原理是：加熱過程中，恒溫箱溫度升高到一定值時,

控制電路中電流會達(dá)到一定值，繼電器的銜鐵被吸合，工作電路停止加熱。

■O220Vo

（1）圖中所示狀態(tài)，電路處于加熱還是未加熱？

（2）恒溫箱的溫度為100℃時，繼電器線圈中的電流達(dá)到20mA,銜鐵被吸合，此時熱敏電阻R消耗的功率是

多少？

（3）電阻R'有什么作用？

【答案】（1）加熱。（2）熱敏電阻R消耗的功率是0.02W。（3）一是保護(hù)電路，二是調(diào)節(jié)溫控箱的控制

溫度。

【解析】（1）圖示中的狀態(tài)，電熱絲被接在了220V的電路兩端，故電路處于加熱狀態(tài)中；（2）由熱敏電阻

與溫度的關(guān)系可得出，溫度為100℃時的溫度值，再由電流的大小即可計算它消耗的電功率；（3）由于R，

是滑動變阻器，故它在電路中的作用是保護(hù)電路和調(diào)節(jié)溫控箱的控制溫度。

2.（2023遼寧營口）某溫度自動報警器的原理圖如圖所示。電磁鐵上端為N極，在水銀溫度計中封入一段

金屬絲，當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度時，安全指示燈常亮；當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時，安全指示燈熄滅，電鈴發(fā)出

報警信號。請在括號中標(biāo)出電源的極性（用“+”或“-”表示），并在虛線框內(nèi)填入電鈴（玲）和指示

燈的電路元件符號。

電源——電源O~

()

【答案】如圖所示。

電源

【解析】電磁鐵上端為N極，由安培定則可知電流從下端流入，電源的右端是負(fù)極，左端是正極，當(dāng)溫度

低于設(shè)定溫度時,水銀與金屬絲斷開，電磁鐵斷電沒有磁性，安全指示燈所在電路接通，指示燈亮，上面

虛線框是指示燈,當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時，水銀和金屬絲連接，電磁鐵通電有磁性，把銜鐵吸引下來，電

鈴所在電路接通,電鈴發(fā)出報警信號，下面虛線框是電鈴，如圖所示。

3.(2023陜西)小明設(shè)計了一個電梯自動報警模擬裝置，如圖-1所示。在控制電路中，電源電壓為12V,

均為滑動變阻器，兄為壓敏電阻，凡的阻值大小隨壓力F的變化關(guān)系如圖-2所示。閉合開關(guān)8和當(dāng)

壓敏電阻受到的壓力達(dá)到4000N時，電磁鐵線圈中的電流為0.1A,此時銜鐵被吸下，動觸點(diǎn)K與觸點(diǎn)A斷

開，同時與觸點(diǎn)B接觸，電動機(jī)停止工作，報警鈴聲開始響起。電磁鐵線圈的電阻忽略不計。下列說法正

2Oo

16O

1

120

8o

4O

/

電磁鐵

O

1000200030004000F/N

圖-2

A.Si閉合時，電磁鐵的上端為N極

B.壓敏電阻受到的壓力越大，控制電路中的電流越小

C.當(dāng)電梯自動報警鈴聲開始響起時，尺的功率為0.4W

D.若控制電路電源電壓降低，要保證電梯最大載重不變，應(yīng)將用的滑片P向左移

【答案】D

【解析】A.由圖1可知，電流從通電螺線管的下端接線柱流入，上端流出，根據(jù)右手螺旋定則，可知螺線

管的上端為S極，故A錯誤；

B.由圖2可知，壓力越大，R?阻值越小，由歐姆定律可知，控制電路中的電流越大，故B錯誤；

C.由題意知，自動報警鈴聲開始響起時，控制電路電流為0.1A,此時R?對應(yīng)阻值為40Q,由。=〃?得,

R,兩端電壓為

。2=/3=0.1Ax40。=4V

根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律可知，Ri兩端的電壓為

Ui=U-L72=12V-4V=8V

由P=L7得，此時R的功率為

尸=UJ=8V?0.1A=

故C錯誤；

D.為了保證電梯最大載重不變，即警報響起電流為0.1A,由。=〃?可知，當(dāng)電源電壓降低，電阻也應(yīng)降

低，結(jié)合題意可知，應(yīng)將"的滑片P向左移動，故D正確。故選D。

4.如圖所示，物理科技小組設(shè)計的具有防干燒功能的空氣加濕器裝置模型，由控制器和加熱器組成，可在

水量不足時自動停止加熱。加熱器有高、低兩個檔位，由開關(guān)S和加熱電阻絲鳥、&組成，U=220V,

4=242Q；控制電路電壓恒定，5=10Q,4為壓敏電阻，下方固定一個輕質(zhì)絕緣T形硬質(zhì)桿，水箱注

水后圓柱形浮體A豎直上浮，通過T形桿對壓敏電阻產(chǎn)生壓力，所受壓力每增加1.5N,電阻減小50。浮

體A體積為lOOOcn?,質(zhì)量為50g?？萍夹〗M對加濕器進(jìn)行測試：向水箱內(nèi)緩慢注水，當(dāng)液面上升至浮體

A體積的g浸入水中時，電磁鐵線圈中電流為200mA,此時銜鐵恰好被吸下，加熱器開始工作；當(dāng)液面

上升至浮體A體積的3浸入水中時，電磁鐵線圈中電流為240mA；當(dāng)水箱注水量達(dá)到最大值時，電磁鐵

線圈中電流為300mA。T形硬質(zhì)桿的質(zhì)量和電磁鐵線圈電阻忽略不計，g取10N/kg,水的密度為

1.0x103kg/m3,水的比熱容為4.2xlO3J/(kg?℃)。

(1)當(dāng)加熱器處于高檔位時，加熱140s所產(chǎn)生的熱量全部被L2kg的水吸收，水溫升高了25℃。求加熱

器的高檔功率和低檔功率;

(2)求浮體A體積的g浸入水中時受到的浮力和此時壓敏電阻受到的壓力;

(3)求水箱注水量達(dá)到最大值時，浮體A浸入水中的體積。

金屬板

銜鐵絕緣板

【答案】(1)900W,200W；(2)1.5N；(3)8xl0-4m3

【解析】(1)L2kg的水吸收的熱量為

%=cmAt=42x103J/(kg-℃)x1.2kgx25℃=1.26x105J

當(dāng)加熱器處于高檔位時，加熱140s所產(chǎn)生的熱量全部被L2kg的水吸收，則高溫?fù)醍a(chǎn)生的熱量為

5

e=eR=i.26xioj

加熱器的高檔功率

1.26義1。51

=900W

~140s

根據(jù)/=——可知，電源電壓一定時，電阻越大，電功率越小，故當(dāng)開關(guān)s閉合時，%、&并聯(lián)，總電阻

較小，電功率較大，此時為加熱擋，加熱擋的功率為900W,當(dāng)開關(guān)S斷開時，只有R,工作，電阻較大，處

于低溫?fù)?，低檔功率

U2（220V）

片氐溫=——=-——J=200W

低向R242Q

(2)浮體A體積的g浸入水中時受到的浮力

3363

4孚i=pgV^=pgx=1x10kg/mxlON/kgx|x1000x10m=2N

物體A所受的重力為

3

GA=/nAg=50xl0kgxlON/kg=O.5N

物體A受到了向下的重力為0.5N,向上的浮力為2N,故桿對A的力是向下的，桿對A的壓力為

耳=弓孚-G=2N—O.5N=1.5N

(3)設(shè)控制電路的電壓為U拄，當(dāng)桿對A的壓力為1.5N時，對應(yīng)壓敏電阻的阻值為RFI，則根據(jù)串聯(lián)電路

電壓規(guī)律可以列等式

。控=/[R總]=200Xl(r3Ax(41+4)=200Xl(r3Ax($1+10。)①

浮體A體積的g浸入水中時受到的浮力

/2=0g%F2=0gxgK=lxlO3kg/m3xlON/kgxgxlOOOxlO-6m3=5N

物體A受到了向下的重力為0.5N,向上的浮力為5N,故桿對A的力是向下的，桿對A的壓力為

F2=F92-G=5N-0.5N=4.5N

根據(jù)所受壓力每增加1.5N,電阻減小5。，此時壓敏電阻的阻值為

45N-15N

x5Q

%=鼎-15N=&TOQ

此時對應(yīng)的控制電路的電流為

/2=240mA=0.24A

根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律可以列等式

。控="?總2=0.24AX(&+耳)=0.24Ax?-10Q+10Q)=0.24Ax4i②

聯(lián)立①②可知

RrPl.=50Q

U控=12V

當(dāng)當(dāng)水箱注水量達(dá)到最大值時，電磁鐵線圈中電流為300mA,則此時總電阻為

^=3OOX3A=4°Q

壓敏電阻的阻值為

7?F3=R*—4=400-10。=30。

當(dāng)壓敏電阻為50歐姆時，對應(yīng)的壓力為1.5N,此時壓敏電阻的阻值為30Q,則對應(yīng)的壓力為

50Q—30口

E=E+------------xl.5N=1.5N+4xl.5N=7.5N

315Q

此時物體A的浮力為

焉=居+G=7.5N+O.5N=8N

此時物體A浸入水中的體積

4孚________^3________________________=8xl0~4m3

%pg1xlO3kg/m3x10N/kglxlO3kg/m3xlON/kg

5.如圖所示為某智能烘干機(jī)的簡化電路原理圖，其工作電路由電壓為220V的電源、阻值為55。的電熱絲

R、紅燈L和蜂鳴器組成；控制電路由電源U、電磁鐵(線圈電阻忽略不計)、開關(guān)S、熱敏電阻R和滑動

變阻器氏組成；凡的阻值隨溫度變化的關(guān)系如下表所示。當(dāng)控制電路電流INO.O5A時，銜鐵被吸合，電熱

絲R停止工作，同時紅燈亮蜂鳴器響發(fā)出報警信號，表明烘干機(jī)內(nèi)溫度過高。

溫度/℃908066605046403635

4/。102040507080100120130

(1)電熱絲R工作時的電流為多少？

(2)電熱絲R通電10s產(chǎn)生的熱量為多少？

(3)已知控制電路的電源電壓U=6V,當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器旦=70。時，烘干機(jī)內(nèi)溫度至少多高會發(fā)出報警信

號？

■A/WWWXA

R

Q220Vo

控制電路工作電路

【答案】(1)4A；(2)8800J；(3)60℃

【解析】(1)由電路圖可知，電熱絲R工作時，銜鐵與工作電路中上觸點(diǎn)接觸，電熱絲R單獨(dú)連接在工作

電路中，其兩端電壓U工作=220V,由題意可知，電熱絲的阻值R=55Q,根據(jù)歐姆定律可以得出，電熱絲R工

作時的電流為

/工」="4A

工作R55。

(2)電熱絲R通電時間為t=10s,由焦耳定律得，電熱絲H通電10s產(chǎn)生的熱量為

Q=及作用=(4A)2x55。xlOs=8800J

(3)由控制電路圖可知，控制電路的電源電壓U=6V,電磁鐵、熱敏電阻R和滑動變阻器RZ串聯(lián)在控制電

路中，則流過三者的電流相等，不計電磁鐵的電阻，電磁鐵相當(dāng)于一條導(dǎo)線，則電路中總電阻為

R總=a+6

當(dāng)控制電路電流I20.05A時，銜鐵被吸合，電熱絲R停止工作，同時紅燈亮蜂鳴器響發(fā)出報警信號，由歐

姆定律可知，此時電路中總電阻為

I=蕊=由

此時，滑動變阻器阻值R?=70Q,則熱敏電阻Ri的阻值為

R]=R；]—R2=1200—70。=50Q

由歐姆定律/=且可知電路中總電阻越小電流越大，則根據(jù)題意只要熱敏電阻RW50Q,電路就會發(fā)出報

R

警，由題中表格可知，溫度越高,熱敏電阻Ri越小,查詢表格數(shù)據(jù)可知,對應(yīng)熱敏電阻R1=50Q的溫度為60℃,

則當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R2=70Q時，烘干機(jī)內(nèi)溫度至少為60℃會發(fā)出報警信號。

6.圖甲是某型號能設(shè)定加熱溫度的家用空氣炸鍋，其簡化電路如圖乙所示，它是通過電熱絲R來加熱空氣,

從而加熱食物，達(dá)到設(shè)定加熱溫度后，斷開開關(guān)。求：

(1)將5Xl(Tkg的空氣從20。。加熱到200℃需要吸收的熱量。C空氣取1.0X10)/(kg.C)；

(2)工作電路中電熱絲Ri與指示燈支路并聯(lián)。已知Ri的額定電壓為220V,額定功率為1210W。正常工作時，

工作電路的總電流為5.55A,此時指示燈支路消耗的功率；

(3)控制電路電源電壓恒定，通過調(diào)節(jié)變阻器R3接入電路的阻值來設(shè)置加熱溫度，電阻RZ置于溫度監(jiān)測區(qū)

域，它的阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖丙所示。當(dāng)加熱溫度設(shè)定為150℃,即Rs的阻值調(diào)為1008寸，閉合開

關(guān)S,電磁繼電器(不計線圈的電阻)的銜鐵被吸下，工作電路接通，開始加熱；直到溫度達(dá)到150℃時,

銜鐵向上彈起，停止加熱。則當(dāng)Rs的阻值調(diào)為80a寸，對應(yīng)的加熱溫度設(shè)定為多少？

銜鐵

指

示n由50

燈40

V支凡熱

路U絲30

&R?

-'I——°50100150200

控制電路工作電路

乙丙

【答案】(1)900J；(2)11W；(3)200℃

【解析】(1)需要吸收的熱量

Q=cmAt=lxl03J/(kg-℃)x5xlO^kgx(200℃-20℃)=900J

(2)工作電路中電熱絲Ri與指示燈支路并聯(lián)，Ri的電流為

,P[1210W

I,=-=---------=5CAA

U220V

指示燈支路電流為

右=/—4=5.5A—5A=0.5A

指示燈支路消耗的功率

￡=%=220Vx0.5A=11W

(3)如圖乙所示，艮、Rs串聯(lián)在電路中，當(dāng)溫度達(dá)到150℃時，如圖丙，艮阻值為30Q,此時總電阻為

尺=6+6=30。+100。=130。

此時電流為丁，銜鐵向上彈起，當(dāng)Rs調(diào)為80Q時，要使銜鐵向上彈起，則電流為丁，則總電阻為130Q

R=R,'+R'

R阻值為

瑕=R_R；=130。-80Q=50Q

查圖丙可得，加熱溫度設(shè)定為200℃。

答：（1）需要吸收的熱量為900J；

（2）指示燈支路消耗的功率為11W；

（3）加熱溫度設(shè)定為200℃。

7.圖甲是某小區(qū)電梯的結(jié)構(gòu)示意圖，它是由轎廂（500kg）、配重（400kg）、滑輪、纜繩、鋼絲繩和電動

機(jī)組成，繩重和摩擦忽略不計。為了安全，電梯設(shè)置了超載自動報警系統(tǒng)，如圖乙。閉合控制開關(guān)S「電

梯沒有超載時，觸點(diǎn)與B接觸，再閉合運(yùn)行開關(guān)電動機(jī)正常工作:超載時（即控制電路中的電流/>0.1A）,

觸點(diǎn)與A接觸，電鈴發(fā)出報警鈴聲，即使閉合S2,電動機(jī)也不工作。控制電路電源電壓為12V,電磁鐵線圈

電阻不計，轎廂內(nèi)底而壓力傳感器與的阻值與它所受壓力F的關(guān)系如圖丙所示，當(dāng)為受到2000N壓力時，

為與定值電阻&的功率之比為2:1。

<1）該電梯空載靜止時，與轎廂相連的纜繩對轎廂的拉力為No

（2）用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙中的電動機(jī)和電鈴連入電路。（導(dǎo)線不能交叉）

（3）該電梯的最大載重量（轎廂內(nèi)人和貨物的總重）為多少N?

（4）若每層樓高度3m,平均每人重600N,該電梯將8人從一樓運(yùn)送到六樓，求電機(jī)牽引轎廂的鋼絲繩做

的功（此過程作勻速直線運(yùn)動處理）。

丙

觸點(diǎn)

【答案】（1）4xl03（2）（3）8X103N（4）8.7X104N

電源T

【解析】(1)該電梯空載靜止時，與轎廂相連的纜繩對轎廂的拉力等于配重的重力

%繩=仆己重g=400kgx10N/kg=4000N

(2)根據(jù)電路要求，電鈴和電動機(jī)應(yīng)并聯(lián)，閉合控制開關(guān)S「電梯沒有超載時，壓力傳感器的電阻較大,

控制電路的電阻較大，電磁鐵的磁性弱，觸點(diǎn)與B接觸，再閉合運(yùn)行開關(guān)％,電動機(jī)正常工作；超載時，

控制電路的電阻較小，即控制電路中的電流/>0.1A,電磁鐵的磁性強(qiáng)，觸點(diǎn)與A接觸，電鈴發(fā)出報警鈴

聲，即使閉合Sz,電動機(jī)也不工作；電路圖如圖

觸點(diǎn)

I電源I

答案3

p2

(3)已知得■=,，控制電路中Ri、Rz串聯(lián)，兩電阻的功率

41

/2片_2

解得

另&一_2，

由圖丙可知，尸=2000N時，N=160Q,由此可得：R2=80Qo

載重越大，對轎廂地板壓力越大，由圖丙可知，為阻值越小,控制電路中的總電阻就越小，控制電路的電

由/=包得；電路中的最小電阻為

流/=0.1A時即為不超載時的最大電流，也就是載重量最大;

R

壓敏電阻的最小阻值

K1取尋少小=120Q—80Q=40Q

查看圖丙可知，生大=8X1()3N,即電梯的最大載重量

G最大=七大=8X1()3N

(4)8個人的總重力

G人=600Nx8=4800N

上升的高度〃=3mx(6T)=15m

轎廂重G廂==500kgx10N/kg=5000N

配重的纜繩對轎廂的拉力

%繩==400kgx10N/kg=4000N

勻速直線運(yùn)動狀態(tài)即平衡狀態(tài)，所以有

琮=6人+G廂一F爆爆=4800N+5000N-4000N=5800N

所以鋼絲繩做的功為

%絲繩=/絲繩=5800Nxl5ni=8.7xl()4N

8.如圖甲是某自動控溫電熱水器的電路圖，其中控制電路電壓恒為6V,R為熱敏電阻，置于水箱中產(chǎn)生的

熱量對水箱中水溫的影響忽略不計，R阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖乙所示，R?為可調(diào)電阻，用來設(shè)定電熱水

器的水溫。Rs,R”為純電熱絲，均置于水箱中，R3=22Q；電磁鐵線圈電阻忽略不計，當(dāng)電磁鐵電流達(dá)到0.2A

時，繼電器銜鐵被吸下來。(工作過程中，電源電壓均保持不變)，請完成下列問題：

甲乙

(1)圖甲中電磁鐵的上端為(選填“N極”或“S極”)；

(2)加熱時電熱絲Rs的功率為；

(3)如果電熱水器儲有60kg的水，電路處于加熱狀態(tài)，正常工作1小時，產(chǎn)生的熱量80%被水吸收，則水

溫升高了℃；[C*=4.2X103J/(kg-r),結(jié)果保留1位小數(shù)]

(4)如果將電熱水器水溫設(shè)為60℃,R?的阻值應(yīng)該調(diào)至___________Q。

【答案】(1)S極(2)2200W(3)25.1(4)20

【解析】(1)電磁鐵是根據(jù)電流的磁效應(yīng)制成的，圖甲中電流從電磁鐵的上端外側(cè)流入，由安培定則可知,

線圈的下端為N極，其上端的磁極為S極。

(2)分析甲圖可知，當(dāng)銜鐵與上方觸點(diǎn)接通時，電路中只有Rs工作，為加熱狀態(tài)，

當(dāng)銜鐵與下方觸點(diǎn)接通時，電路中Rs與&串聯(lián)，一起工作，為保溫狀態(tài)，加熱時電熱絲Rs的功率為

2

02_(220V)

=2200W

叫_220

(3)電路處于加熱狀態(tài)，正常工作1小時，產(chǎn)生熱量

Q=Pt=2200WX3600s=7.92X106J

產(chǎn)生的熱量80%被水吸收，則水吸收熱量

Q吸=80%XQ=80%X7.92X106J=6.336X106J

由Q*cmAt變形得，水升高的溫度

6.336xlO6J

A?=?25.1℃

c水機(jī)4.2xl03J/(kg/℃)x60kg

(4)如果將熱水器中的水溫設(shè)置為60℃,此時控制電路中的電流剛好為0.2A,由/=且可知此時控制電

R

路的總電阻

%=:=言=30。

由圖像可知，60℃時Ri的阻值為10Q,則兄的阻值為

R2=R總一RI=30Q-10Q=20Q

9.圖1是某恒溫箱的電路原理圖。工作電路電壓為220V,電熱絲R。的阻值為88Q；控制電路電源電壓為

8V,線圈的電阻R為10Q,調(diào)溫電阻氏最大阻值為120Q；熱敏電阻Rs的阻值隨溫度t變化的關(guān)系如圖2

所示。R。和Rs均置于恒溫箱中，當(dāng)繼電器線圈中的電流達(dá)到501nA時，繼電器的銜鐵會被吸下。求：

A7?3/Q

04080120160200240t/℃

圖2

(DS閉合時，電磁鐵上端是極(用字母表示)，當(dāng)恒溫箱中溫度升高時，線圈中的電流將變

(2)恒溫箱中溫度保持為40℃,R：,的阻值為Q,此時R2的阻值為Q；

(3)R。工作時，功率為W,5min消耗的電能為J；

(4)該恒溫箱能設(shè)定的最高溫度為多少？

【答案】(1)N大(2)12030(3)5501.65X105(4)160℃

【解析】(1)S閉合時，電流從電磁鐵的上端流入、下端流出，根據(jù)安培定則可知，電磁鐵上端是N極。

由圖2可知，當(dāng)恒溫箱中溫度升高時，熱敏電阻Rs的阻值變小，控制電路的總電阻變小，由/=與?可知,

控制電路的電流變大，則線圈中的電流將變大。

(2)由圖2可知，恒溫箱中溫度保持為40℃,熱敏電阻Rs的阻值R3=120Q。

由題意可知，當(dāng)繼電器線圈中的電流達(dá)到

I=50mA=0.05A

繼電器的銜鐵會被吸下，此時恒溫箱中溫度最高，此時控制電路的總電阻為

u_8V

R也=160。

0.05A

因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，此時R?的阻值為

R2-R總一R3-RI=160Q-120C—10。=30Q

(3)R。工作時的功率為

w

由〃=—t可得，5min消耗的電能為

W=Pt=550WX5X60s=l.65X105J

(4)當(dāng)恒溫箱能設(shè)定的溫度最高時，熱敏電阻Rs的阻值最小，而此時控制電路的總電阻為160Q不變，則

熱敏電阻R3的最小阻值為

R3小二R總-R2大-Ri=160-30Q

由圖2可知，該恒溫箱能設(shè)定的最高溫度為160℃。

10.小明發(fā)現(xiàn)小區(qū)、商場等地下停車場入口處的地面要比臨街