專題3　電磁計(jì)算（解析版）

2020-2021學(xué)年八年級(jí)科學(xué)下冊(cè)培優(yōu)微專題速學(xué)速練專題3電磁計(jì)算類型之一溫度自動(dòng)控制 1類型之二壓力自動(dòng)控制 3類型之三光照自動(dòng)控制 6類型之四磁感應(yīng)強(qiáng)度 7類型之五油量表型題 9【考查知識(shí)】電磁繼電器類計(jì)算題是中考的熱門題型，利用公式法解答電磁繼電器類計(jì)算題的公式為歐姆定律I＝U/R；計(jì)算時(shí)必須考慮保護(hù)電阻的阻值。試題常常利用圖表提供熱敏電阻、壓敏電阻、光敏電阻的信息，解題時(shí)應(yīng)注意根據(jù)題中提示，恰當(dāng)利用圖表中的數(shù)據(jù)。類型之一溫度自動(dòng)控制【方法歸納】①分析圖象知道熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化的情況；②根據(jù)歐姆定律分析電路中總電阻、電流、局部電壓的變化。【?？碱}型】1．【中考·杭州】圖甲為熱敏電阻的R-t圖象，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的恒溫箱的簡單溫控電路，繼電器線圈的電阻為150Ω，當(dāng)線圈中電流大于或等于28mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合，為繼電器線圈供電的電池的電壓為6V，圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源。(1)從圖甲中可得50℃時(shí)熱敏電阻的阻值為______Ω。(2)恒溫箱的加熱器應(yīng)接在A、B端還是C、D端？(3)若恒溫箱內(nèi)的溫度達(dá)到100℃時(shí)，通過計(jì)算分析恒溫箱加熱器是否處于工作狀態(tài)？(4)若在原控制電路中，串聯(lián)接入一個(gè)可變電阻，當(dāng)該電阻增大時(shí)，所控制的恒溫箱內(nèi)的最高溫度將________(填“變大”“不變”或“變小”)。解：(1)90(2)恒溫箱的加熱器應(yīng)接在A、B端。(3)當(dāng)溫度達(dá)到100℃時(shí)，據(jù)圖甲可知，此時(shí)熱敏電阻的阻值是50Ω，繼電器線圈的電阻為150Ω，所以該電路的電流是：I＝eq\f(U,R總)＝eq\f(6V,50Ω＋150Ω)＝0.03A＝30mA>28mA，故恒溫箱加熱器不處于工作狀態(tài)；(4)變大【解析】(1)分析圖甲可知，50℃時(shí)熱敏電阻的阻值為90Ω；(2)當(dāng)溫度較低的時(shí)候，熱敏電阻的阻值較大，電路中的電流較小，此時(shí)繼電器的銜鐵與AB部分連接，此時(shí)是需要加熱的，恒溫箱內(nèi)的加熱器要工作，所以恒溫箱內(nèi)的加熱器應(yīng)接在A、B端。(4)據(jù)題意可知，“當(dāng)線圈中電流大于或等于28mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合”即恒溫箱會(huì)停止工作，故可知，若在控制電路中串聯(lián)一個(gè)電阻后，電路電阻變大，同樣情況下，使得電路電流變小，故控制電路達(dá)到28mA時(shí)所用的時(shí)間會(huì)更長，恒溫箱的加熱時(shí)間會(huì)更長，故恒溫箱內(nèi)的最高溫度會(huì)變大。2．【中考·海南】如圖甲所示，是一種電加熱恒溫箱的簡化工作原理電路圖。工作電路由電壓U0＝220V的電源和阻值為R0＝88Ω的電熱絲組成。控制電路是由電壓U1＝7.5V的電源、開關(guān)、電磁繼電器(線圈電阻不計(jì))、電阻箱R1(可取值范圍為0～120Ω)和熱敏電阻Rt組成的，熱敏電阻Rt的阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖乙所示。當(dāng)控制電路的電流達(dá)到50mA時(shí)，銜鐵才吸合，從而切斷右邊工作電路，停止加熱。(1)由乙圖可知熱敏電阻Rt的阻值隨溫度的升高而________(填“增大”“不變”或“減小”)。(2)如果恒溫箱的溫度設(shè)定為60℃，則電阻箱R1應(yīng)取多大阻值？(3)該恒溫箱可設(shè)定的最高溫度是多少？【解】(1)由乙圖可知，當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻Rt的阻值減小，即熱敏電阻Rt的阻值隨溫度的升高而減小。(2)由圖象可知，當(dāng)恒溫箱的溫度設(shè)定為60℃時(shí)，熱敏電阻Rt的阻值Rt＝80Ω，此時(shí)控制電路的電流I＝50mA＝0.05A時(shí)，銜鐵才吸合，從而切斷右邊工作電路，停止加熱，則控制電路總電阻R總＝eq\f(U1,I)＝eq\f(7.5V,0.05A)＝150Ω，電阻箱R1應(yīng)取的阻值R1＝R總－Rt＝150Ω－80Ω＝70Ω。(3)由圖乙可知，當(dāng)恒溫箱可設(shè)定的溫度最高時(shí)，熱敏電阻Rt的阻值最小，由于控制電路的電源電壓和銜鐵的吸合電流不變，則電路總電阻不變，要使熱敏電阻Rt的阻值最小，電阻箱R1接入電路的阻值應(yīng)最大，即R1′＝120Ω，由第(3)問可知，控制電路總電阻R總＝150Ω，則熱敏電阻Rt的阻值Rt＝R總－R1′＝150Ω－120Ω＝30Ω，由圖乙可知，當(dāng)熱敏電阻Rt的阻值為30Ω，恒溫箱可設(shè)定的最高溫度是150℃。類型之二壓力自動(dòng)控制【方法歸納】①電磁繼電器一般由電磁鐵、銜鐵、彈簧片、觸點(diǎn)等組成的，其工作電路由低壓控制電路和高壓工作電路兩部分構(gòu)成．電磁繼電器還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和自動(dòng)化控制．只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合．當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放．這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的．對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”．②壓力自動(dòng)控制中，當(dāng)壓敏電阻受到的壓力F增大時(shí)，其阻值減小，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化，再根據(jù)電磁鐵中電流變化時(shí)磁性變化判斷此時(shí)電磁鐵的磁性的變化。③電路中，超載自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)質(zhì)就是電磁繼電器的應(yīng)用，電梯超載時(shí)，銜鐵被電磁鐵吸住，觸點(diǎn)1與觸點(diǎn)2接觸，電鈴工作電路接通。④壓力的大小通過電路中電流的大小表現(xiàn)出來，用到了轉(zhuǎn)換法?！境？碱}型】3．【中考·宜昌】隨著城市建筑越來越高，樓內(nèi)都安裝了電梯，方便居民出入。某樓的電梯的相關(guān)參數(shù)如下表，為了安全，電梯都設(shè)置了超載自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，其工作原理如圖所示：由圖可知，當(dāng)電梯所載人數(shù)增多時(shí)，壓敏電阻R2所受的壓力增大，阻值減小，則控制電路的電流增大，從而使電磁鐵的磁性________(填“增強(qiáng)”或“減弱”)，當(dāng)電梯超載時(shí)，觸點(diǎn)K與觸點(diǎn)________(填“A”或“B”)接觸，電鈴發(fā)出報(bào)警鈴聲。功率25kW最大載客量10人(2)電梯在使用過程中，若控制電路中的R1被短路，則該超載自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)什么異常？答：_____________________________________________________________?！敬鸢浮?1)增強(qiáng)；B(2)沒有達(dá)到最大載客量就會(huì)報(bào)警【解析】（1）在控制電路中，當(dāng)壓敏電阻R2受到的壓力F增大時(shí)，其阻值減小，電路中的總電阻減小，根據(jù)歐姆定律可知，電路中的電流變大，電流增大時(shí)電磁鐵的磁性增強(qiáng)；電梯超載時(shí)，壓敏電阻R2受到的壓力F增大時(shí)，其阻值減小，控制電路中的電流增大，從而使電磁鐵的磁性增強(qiáng)，磁性達(dá)到一定程度時(shí)，銜鐵被電磁鐵吸住，觸點(diǎn)K與觸點(diǎn)B接觸，電鈴報(bào)警，電梯不工作。（2）電梯在使用過程中，若控制電路中的定值電阻R1被短接，則在乘客并不超重的情況下，電磁鐵所在電路電流也會(huì)較大，磁性較強(qiáng)，會(huì)使得銜鐵被電磁鐵吸住，觸點(diǎn)K與觸點(diǎn)B接觸，電鈴報(bào)警。4．【中考·永州】為了比賽的公平公正，小蕓為學(xué)校短跑比賽設(shè)計(jì)了一款防搶跑裝置，該裝置安裝在起跑線前，如圖甲所示。丙圖是其工作原理圖：起跑發(fā)令槍發(fā)令前，開關(guān)S1、S2、S3都閉合，K與A端相連，綠燈亮；發(fā)令槍扳機(jī)和開關(guān)S2相連動(dòng)，扣動(dòng)扳機(jī)，槍響同時(shí)開關(guān)S2斷開；當(dāng)電流表示數(shù)小于或等于30mA時(shí)，在彈簧彈力作用下，K與A端相連，綠燈亮，無人搶跑；當(dāng)電流表示數(shù)大于30mA時(shí)，銜鐵被吸下，K與B端相連，紅燈亮同時(shí)鈴聲響，有人搶跑。已知兩電路電源電壓均為6V，保持不變，壓力傳感器R的阻值隨所受壓力變化的圖象如圖乙所示，壓板重力不計(jì)，電磁鐵線圈電阻不計(jì)。則：(1)比賽時(shí)，起跑發(fā)令槍發(fā)令前，搶跑同學(xué)踩在壓板上的壓力F為900N時(shí)，左端電路電流表讀數(shù)為多少？(2)比賽時(shí)，槍聲響起后，若某同學(xué)踩在壓板上的力為1500N時(shí)，要使得紅燈不亮，電阻R0至少為多大？解：(1)當(dāng)有人搶跑時(shí)，對(duì)傳感器的壓力為900N，由圖象知，此時(shí)壓力傳感器的電阻R′＝100Ω，左端電路電流表讀數(shù)I′＝eq\f(U,R′)＝eq\f(6V,100Ω)＝0.06A。(2)由題意知，紅燈不亮?xí)r的電路最大電流I最大＝30mA＝0.03A，此時(shí)電路最小電阻R總＝eq\f(U,I最小)＝eq\f(6V,0.03A)＝200Ω，此圖象知，當(dāng)傳感器受到的壓力是1500N時(shí)，此時(shí)的電阻R″＝50Ω，保護(hù)電阻的最小阻值R0＝R總－R″＝200Ω－50Ω＝150Ω。【解析】（1）已知壓力傳感器受到的壓力，可以確定對(duì)應(yīng)的電阻；已知電源電壓和壓力傳感器的電阻，可以得到左端電路電流表讀數(shù)；（2）已知紅燈不亮?xí)r的電路最小電流和電源電壓，可以得到電路最大電阻；已知傳感器受到的壓力確定對(duì)應(yīng)的最小電阻；根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)得到保護(hù)電阻的阻值。5.【中考·郴州】小明乘電梯時(shí)，發(fā)現(xiàn)電梯超載會(huì)自動(dòng)報(bào)警。喜好鉆研的他對(duì)電梯的電路圖進(jìn)行了研究，并設(shè)計(jì)了以下探究實(shí)驗(yàn)，如圖甲所示。電源電壓恒定不變，R0為定值電阻。用杯中水量調(diào)節(jié)壓敏電阻受到力的大小，通過壓敏電阻的電流與受到壓力大小的關(guān)系如圖乙所示：(1)圖甲中R0的作用是________。(2)分析圖乙I－F圖象可知：壓敏電阻Rx受到的壓力增大時(shí)，通過它的電流也增大，Rx的阻值________(填“變大”“變小”或“不變”)；當(dāng)壓力增大到一定程度時(shí)，觸點(diǎn)K與________接觸，電鈴響，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警。(3)某電梯超載報(bào)警的Rx－F圖象如圖丙所示，空載時(shí)電梯廂對(duì)Rx的壓力F1等于電梯廂的重力，當(dāng)壓力F2＝1×104N時(shí)，電梯報(bào)警，則此電梯限載________人。(設(shè)每人質(zhì)量約為50kg)(4)下列與此實(shí)驗(yàn)研究方法相同的是________。A．探究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓關(guān)系時(shí)，控制導(dǎo)體電阻不變B．用光線描述光的傳播路徑C．用電磁鐵吸引大頭針的多少表示它的磁性強(qiáng)弱D．2個(gè)5Ω的電阻串聯(lián)，相當(dāng)于1個(gè)10Ω的電阻【答案】（1）保護(hù)電路(2)變?。籅（3）12(4)C【解析】（2）在控制電路中，當(dāng)壓敏電阻Rx受到的壓力F增大時(shí)，其阻值減小，電路中的總電阻減小，電路中的電流變大，電磁鐵的磁性增強(qiáng)。當(dāng)壓力增大到一定程度時(shí)，即電梯超載時(shí)，壓敏電阻Rx阻值足夠小，控制電路中的電流足夠大，使電磁鐵的磁性達(dá)到一定程度時(shí)，銜鐵被電磁鐵吸住，觸點(diǎn)K與觸點(diǎn)B接觸，電鈴報(bào)警，電梯不工作。（3）由圖丙知：空載時(shí)電梯廂對(duì)Rx的壓力F1等于電梯廂的重力，大小為F1＝4×103N時(shí)；當(dāng)壓力F2＝1×104N時(shí)超載，電梯報(bào)警，故電梯中人的重力G人＝F2－F1＝1×104N－4×103N＝6×103N，一個(gè)人的重力G1＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，電梯限載的人數(shù)N＝eq\f(G人,G1)＝12。（4）題中壓力的大小通過電路中電流的大小反映，用到了轉(zhuǎn)換法。類型之三光照自動(dòng)控制【方法歸納】此類題型需根據(jù)光敏電阻阻值隨著光強(qiáng)的變化而變化情況?！境？碱}型】6．如圖所示是小明利用光敏電阻為居民樓門口設(shè)計(jì)的一種智能照明電路。L為“220V22W”的照明燈，天暗時(shí)自動(dòng)發(fā)光，天亮?xí)r自動(dòng)熄滅?？刂齐娐分校娫从蓛晒?jié)干電池串聯(lián)而成，電壓為2.8V，R1是阻值為10Ω的定值電阻。R2為光敏電阻，其阻值會(huì)隨著光強(qiáng)的變化而變化。(1)當(dāng)電壓表示數(shù)為2.1V時(shí)，光敏電阻的阻值為多大？(電磁鐵A的線圈電阻忽略不計(jì))(2)若控制電路的電源換成兩節(jié)新的干電池，照明燈L有沒有可能在白天就發(fā)光？請(qǐng)說明理由?！敬鸢浮浚?）30Ω(2)如解析【解析】(1)當(dāng)電壓表的示數(shù)為2.1V時(shí)，R1兩端的電壓U1＝U0－U2＝2.8V－2.1V＝0.7V，I1＝eq\f(U1,R1)＝eq\f(0.7V,10Ω)＝0.07A，此時(shí)光敏電阻的阻值R2＝eq\f(U2,I1)＝eq\f(2.1V,0.07A)＝30Ω。(2)如果控制電路的電源換成兩節(jié)新的干電池，電壓為3V，比2.8V高，則控制電路中的電流增大，電磁鐵的磁性增強(qiáng)，吸引銜鐵向下運(yùn)動(dòng)，受控電路上方的觸點(diǎn)開關(guān)斷開，所以照明燈L沒有可能在白天就發(fā)光。(合理即可)類型之四磁感應(yīng)強(qiáng)度【方法歸納】利用安培定則判斷通電螺線管的磁極；已知磁敏電阻兩端電壓和通過的電流，可以得到磁敏電阻的阻值；由磁敏電阻的阻值，利用圖象可以得到磁感應(yīng)強(qiáng)度?！境？碱}型】7.物理學(xué)中常用磁感線來形象地描述磁場(chǎng)，用磁感應(yīng)強(qiáng)度(用字母B表示)來描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，它的國際單位是特斯拉(符號(hào)是T)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大表明磁場(chǎng)越強(qiáng)；B＝0表明沒有磁場(chǎng)。有一種電阻，它的大小隨磁場(chǎng)強(qiáng)弱的變化而變化，這種電阻叫做磁敏電阻。如圖所示是某磁敏電阻R的阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化的圖象。為了研究某磁敏電阻R的性質(zhì)，設(shè)計(jì)了如圖所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)解答下列問題：(1)當(dāng)S1斷開、S2閉合時(shí)，電壓表的示數(shù)為3V，則此時(shí)電流表的示數(shù)為________A。(2)只閉合S1，通電螺線管的左端為________極；閉合S1和S2，移動(dòng)兩個(gè)滑動(dòng)變阻器的滑片，當(dāng)電流表示數(shù)為0.04A時(shí)，電壓表的示數(shù)為6V，由圖象可得，此時(shí)該磁敏電阻所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為________T。(3)實(shí)驗(yàn)中將圖甲中電路電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)，發(fā)現(xiàn)圖乙電路中電壓表和電流表的示數(shù)均不變，這表明：該磁敏電阻的阻值與磁場(chǎng)的________無關(guān)。(4)實(shí)驗(yàn)中通過改變滑動(dòng)變阻器R1連入電路中的阻值來改變磁敏電阻所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度，從而改變電流表的示數(shù)。若讓滑動(dòng)變阻器R1的滑片P向右移動(dòng)，此時(shí)電流表的示數(shù)將________(填“變大”“變小”或“不變”)。請(qǐng)你再提供一種改變磁感應(yīng)強(qiáng)度的方法：___________________?！敬鸢浮?1)0.03(2)S；0.3（3）方向(4)變大；改變通電螺線管線圈的匝數(shù)【解析】(1)當(dāng)S1斷開時(shí)，甲圖中磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，由圖象可知乙圖中磁敏電阻阻值R＝100Ω，S2閉合，此時(shí)電路電流I＝eq\f(U,R)＝eq\f(3V,100Ω)＝0.03A。(2)只閉合S1，利用安培定則可知通電螺線管左端為S極。閉合S1和S2，當(dāng)電流表示數(shù)為0.04A時(shí)，電壓表的示數(shù)為6V，磁敏電阻的阻值R′＝eq\f(U′,I′)＝eq\f(6V,0.04A)＝150Ω，由圖象可知150Ω阻值對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.3T。只閉合S1，利用安培定則可知通電螺線管左端為S極。閉合S1和S2，當(dāng)電流表示數(shù)為0.04A時(shí)，電壓表的示數(shù)為6V，磁敏電阻的阻值R′＝eq\f(U′,I′)＝eq\f(6V,0.04A)＝150Ω，由圖象可知150Ω阻值對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.3T。(3)將圖甲中電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)，磁場(chǎng)方向就會(huì)對(duì)調(diào)，但圖乙電路中電壓表和電流表示數(shù)均不變，這表明該磁敏電阻的阻值與磁場(chǎng)的方向無關(guān)。(4)滑動(dòng)變阻器R1的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，接入電路的電阻變大，磁感應(yīng)強(qiáng)度就會(huì)變小，通過讀圖象發(fā)現(xiàn)磁敏電阻阻值變小，則電流表的示數(shù)將變大；通過改變通電螺線管線圈的匝數(shù)和改變甲圖電源電壓都可以改變磁感應(yīng)強(qiáng)度。8．【中考·福州】磁場(chǎng)的強(qiáng)弱可用磁感應(yīng)強(qiáng)度(B)表示，單位為特斯拉(T)．小華設(shè)計(jì)了磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量儀，如圖為其原理