人教版物理九年级第二十章 电磁继电器专题计算（高难度）
一、计算题
1．（2021·岳麓模拟）如图甲所示，是一种电加热恒温箱的简化工作原理电路图。工作电路由电压U0=220V的电源和阻值为R0=88Ω的电热丝组成。控制电路是由电压U1=7.5V的电源、开关、电磁继电器（线圈电阻不计）、电阻箱R1（可取值范围为0~120Ω）和热敏电阻Rt组成的，热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示。当控制电路的电流达到50mA时，衔铁才吸合，从而切断右边工作电路，停止加热。
（1）由乙图可知热敏电阻Rt的阻值随温度的升高怎样变化？
（2）求工作电路中电热丝R0工作时的电流和工作5min产生的热量。
（3）如果恒温箱的温度设定为60℃则电阻箱R1应取多大阻值。
（4）该恒温箱可设定的最高温度是多少。
【答案】（1）观察乙图坐标轴可知，随着温度的升高热敏电阻Rt的阻值逐渐减小。
（2）解：工作电路中电热丝R0工作时的电流为
工作5min产生的热量为
答：电热丝R0工作时的电流为2.5A，工作5min产生的热量为1.65×105J；
（3）解：衔铁被吸下时控制电路总电阻为
由乙图可知当温度为60℃时，热敏电阻Rt的阻值为90Ω，则可求此时电阻箱R1阻值为R1=R总-Rt=150Ω-90Ω=60Ω
答：如果恒温箱的温度设定为60℃则电阻箱R1应取60Ω；
（4）解：设定温度越高则热敏电阻Rt的阻值越小，总阻值须达到150Ω衔铁才会被吸下，则当滑动变阻器取得最大值为120Ω时，热敏电阻Rt的阻值最小为Rtmin=150Ω-120Ω=30Ω
对应乙图可知，可测量最高温度为180℃。
答：该恒温箱可设定的最高温度是180℃。
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）由乙图可得热敏电阻Rt的阻值随温度升高的变化情况。
（2）利用欧姆定律求工作电路中电热丝R0工作时的电流；再利用焦耳定律Q=I2Rt计算工作5min产生的热量；
（3）由图像可知，当恒温箱的温度设定为60℃时热敏电阻Rt的阻值，利用欧姆定律和串联电路电阻的特点求出电阻箱应取的阻值.
（4）由图乙可知，当恒温箱可设定的温度最高时，热敏电阻Rt的阻值最小，由于控制电路的电源电压和衔铁的吸合电流不变，根据R=可知，电路总电阻不变，要使热敏电阻Rt的阻值最小，电阻箱R1接入的阻值应最大，根据串联电路电阻的特点求出热敏电阻Rt的阻值，再结合图像即可得出该恒温箱可设定的最高温度。
2．（2019·烟台）某家用电热水器，其工作模式和相关参数如下表。如图为电热水器的原理图，包括工作电路和控制电路两部分，通过电磁继电器自动控制电热水器实现加热状态和保温状态的档位变换。R0、R1为电热丝，R2为滑动变阻器，R为热敏电阻（置于电热水器内），其阻值随温度的升高而减小。红灯、绿灯是电热水器工作时的指示灯，忽略指示灯对电路的影响。
型号 LWI.Z20-19
电源 AD220V50Hz
加热功率 800W
保温功率 40W
水容量 1.0L
（1）分析说明当绿灯亮时，电热水器处于保温状态还是加热状态？
（2）工作时，若要提高电热水器的保温温度，如何调节保护电阻R2的滑片？
（3）R1工作时的电阻是多大？
（4）电热水器处于加热状态时，工作4.2min，可使1L水的温度升高40℃。则该电热水器的效率是多少？[ 。计算结果保留一位小数]
【答案】（1）解：当绿灯亮时，工作电路中Ro和R1串联，电路的总电阻最大，由P=UI=-可知，电热水器的功率最小，处于保温状态
答：当绿灯亮时，电热水器处于保温状态。
（2）解：当温度升高时，由热敏电阻R的阻值随温度的升高而减小可知，R的阻值减小，控制电路的总电阻减小，电磁铁的磁性变强，衔铁与下触点接触，电热水器处于保温状态，所以，要提高电热水器的保温温度，就应减小控制电路的电流，增大滑动变阻器接入电路中的电阻，即滑片b端移动
答：工作时若要提高电热水器的保温温度，保护电阻R2的滑片向右移动。
（3）解：红灯亮时，工作电路为Ro的简单电路，电路的总电阻最小，总功率最大，电热水器处于加热状态，由P=UI= 可得，R0的阻值：
＝60.5Ω：
当绿灯亮时，工作电路中Ro和R1串联，电热水器的功率最小，处于保温状态，此时电路的总电阻： ,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R1工作时的电阻：
R1=R-R0=1210Ω-60.5Ω=1149.5Ω
答：R1工作时的电阻是1149.5Ω。
（4）解：水的体积：
V=1L=1dm3=0.001m3，由p=号可得，水的质量：
m=1.0×103kg/m3×0.001m3=1kg.
水吸收的热量：
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/（kg·℃）×1kg×40℃=1.68×105J，由P= 可得，消耗的电能：
W=P加热t=800W×4.2×60s=2.016×105J，
该电热水器的效率：
η=
答：该电热水器的效率是83.3%。
【知识点】电路的动态分析；电功率的计算；电功与热量的综合计算；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）理清衔铁处于不同状态时元件的连接情况，根据 P=UI= 可知电热水器状态.
（2）当温度升高时，由热敏电阻R的阻值随温度的升高而减小可知，R的阻值减小，控制电路的总电阻减小，电磁铁的磁性变强，衔铁与下触点接触，电热水器处于保温状态，据此判断要提高电热水器的保温温度时滑片移动的方向.
（3）根据 P=UI= 求出R0的阻值；根据 P=UI= 求出电路的总电阻，利用电阻的串联求出R1工作时的电阻.
（4）根据m=ρV求出水的质量，再根据 Q吸=c水mΔt 求出水吸收的热量，根据 P= 可得 消耗的电能，利用η= 求出该电热水器的效率.
3．（2019·万州模拟）为了比赛的公平公正，小芸为学习短跑比赛设计了一款防抢跑装置，该装置安装在起跑线前，如图甲所示，丙图是其工作原理图，起跑发令枪发令前，开光S1、S2、S3都闭合，K与A端相连，绿灯亮；发令枪扳机和开关S2相连接，扣动扳机，枪响同时开关S1断开；当电流表示数小于或等于30mA时，在弹簧测力作用下，K与A端相连，绿灯亮，无人抢跑；当电流表示数大于30mA时，衔铁被吸下，K与B端相连，红灯亮同时铃声响，有人抢跑。
已知两电路电源电压均为6V，保持不变，压力传感器R的阻值随所受压力变化的图象如图乙所示，压板重力不计，电磁铁线圈电阻不计。
（1）起跑发令枪发令前，开关S1、S2、S3都闭合，压力传感器R压板上无人（压力F＝0N）时，左端电路消耗的电功率为多少？
（2）比赛时，起跑发令枪发令前，抢跑同学踩在压板上的压力F为900N时，左端电路电流表读数为多少？
（3）比赛时，枪声响起后，若某同学踩在压板上的力为1500N时，要使得红灯不亮，电阻R0至少为多大？
【答案】（1）解：当开关S1、S2、S3都闭合，压力传感器R压板上无人时，由图象知，压力传感器的电阻为R＝300Ω，
所以左端电路消耗的电功率为P＝ ＝ ＝0.12W；
答：左端电路消耗的电功率为0.12W；
（2）解：当有人抢跑时，对传感器的压力为900N，由图象知，此时压力传感器的电阻为R′＝100Ω，
所以左端电路电流表读数为I′＝ ＝ ＝0.06A；
答：左端电路电流表读数为0.06A；
（3）解：由题意知，红灯不亮时的电路最小电流为I最小＝30mA＝0.03A，
此时的电路最大电阻为R总＝ ＝ ＝200Ω，
由图象知，当传感器受到的压力是1500N时，此时的电阻为R最小＝50Ω，
所以保护电阻的阻值最小为R0＝R总﹣R最小＝200Ω﹣50Ω＝150Ω。
答：电阻R0至少为150Ω。
【知识点】电功率的计算；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）发令枪发令前，保护电阻R
0被短路，利用
P＝ 得到左端电路消耗的电功率；
（2）结合R-F图像，确定对应的电阻，再利用欧姆定律可以得到左端电路电流表读数；
（3）已知红灯不亮时的电路最小电流和电源电压，可以得到电路最大电阻；已知传感器受到的压力确定对应的最小电阻；根据串联电路特点得到保护电阻的阻值.
4．（2019·东兴模拟）如图是某饮水器的原理图。饮水器的容器内有密封绝缘的电阻丝R1和热敏电阻R2，只要水平到过如图所示的位置，接触开关S1就会导通。继电器开关S2的作用是当饮水器内的水加热至沸腾后能自动切断加热电路。
（1）已知电热丝R1的阻值为24.2Ω，求饮水器的正常加热功率。
（2）当热水在加热的过程中，继电器开关中电磁铁的右端为 极，为了使继电器开关S2在饮水器内的水加热至沸腾后能自动切断加热电路，Rx必须选用阻值随温度升高而 的热敏电阻。若想降低饮水器加热的最高温度，可将滑动变阻器R2的滑片向 调节。
（3）已知该饮水器容积为l0L，当只有饮水器接入电路中时，它将水从20℃加热到l00℃用时16min，同时通过电能表观察到饮水器消耗了1kW h的电能。试求该饮水器加热过程中的热效率。（水的比热容c＝4.2×103J/（kg ℃）；水的密度ρ＝1.0×103kg/m3）
【答案】（1）解：饮水器的正常加热功率：
P＝ ＝ ＝2000W；
答：饮水器的正常加热功率2000W。
（2）N；增大；右
（3）解：水的体积：
V＝10L＝10dm3＝0.01m3，
由ρ＝ 可得，水的质量：
m＝ρV＝1.0×103kg/×0.01m3＝10kg，
水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×10kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×106J，
该饮水器加热过程中的热效率：
η＝ ×100%＝ ×100%≈93.3%。
答：该饮水器加热过程中的热效率93.3%。
【知识点】热量的计算；热机的效率；电功率的计算；电磁铁的构造和原理
【解析】【解答】解：（2）①根据安培定则，用右手握住螺线管，使四指指向线圈中电流的方向，则大拇指所指的右端为电磁铁的N极；
②为了使继电器开关S2在饮水器内的水加热至沸腾后能自动切断加热电路，停止加热，应减弱电磁铁的磁性，根据影响电磁铁的磁性的因素可知应减小控制电路中电流，此时热敏电阻阻值变大，所以热敏电阻Rx阻值应随温度升高而增大；
③若想降低饮水器加热的最高温度，即控制电路中在饮水器里水的温度较低时，就达到使继电器开关S2断开，停止加热的目的；由于使继电器开关S2断开的最小电流是一定的，则为了使控制电路中的总阻值提前达到S2断开的最小电流热应增大滑动变阻器R2的阻值，即的滑片向右调节。
【分析】（1）根据P=UI= 求出其功率；
（2）电磁铁的磁极可以用安培定则判断，右手握住螺线管，四指弯向线圈中电流的方向，则大拇指所指的就是电磁铁的N极；
如果希望水温水加热至沸腾后能自动切断加热电路时，根据电路的连接可知应使继电器开关S2断开，即电磁铁的磁性应减弱，根据影响电磁铁的磁性的因素可知控制电路中电流的变化，根据欧姆定律判断出此时热敏电阻阻值变大，由此可判断热敏电阻Rx阻值与温度的变化情况；
若想降低饮水器加热的最高温度，根据控制电路中电流的变化即可判断滑动变阻器R2的阻值的变化；
（3）根据m=pV求出水的质量，利用 Q吸＝cm（t﹣t0） 求出水吸收的热量，利用 η＝ ×100% 求出该饮水器加热过程中的热效率.
5．（2018九下·宜兴月考）小明在研究性学习活动中，查阅到一种热敏电阻的阻值随温度变化的规律如下表，并将该型号的热敏电阻应用于如图所示由“控制电路”和“工作电路”组成的恒温箱电路中。“控制电路”由热敏电阻R1、电磁铁（线圈阻值R0 = 50Ω）、电源U1、开关等组成，当线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合，右边工作电路则断开；“工作电路”由工作电源U2（U2= 10V）、发热电阻R2（R2 = 5Ω）、导线等组成。问：
（1）工作电路工作时的电流为多大？电阻R2的发热功率为多大？
（2）若发热电阻R2需提供1.2×104J的热量，则工作电路要工作多长时间（不计热量的损失）？
（3）若恒温箱的温度最高不得超过50℃，则控制电路的电源电压U1最小值为多大？
【答案】（1）解：工作电路工作时的电流 ；
电阻R2的发热功率
答：工作电路工作时的电流为2A，电阻R2的发热功率为20W
（2）解：因为电阻消耗的电能等于电流通过电阻时产生的热量，即W2=P2t=Q，
所以，工作电路的工作时间
答：若发热电阻R2需提供1.2×104J的热量，则工作电路要工作600s
（3）解：由图可知，当电阻R1为50℃时，其阻值R1=250Ω，因为R1与R0串联，所以
总电阻R总=R1+R0=250Ω+50Ω=300Ω，
电路中最小电流I1=20mA=0.02A，
因此控制电路的电源电压U1最小值为U1=I1R总=0.02A×300Ω=6V
答：若恒温箱的温度最高不得超过50℃，则控制电路的电源电压U1最小值为6V
【知识点】电功率的计算；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）根据欧姆定律公式I=就可以直接算出电流；根据电功率公式P=UI算出电功率；
（2）根据题意需要用公式t=进行计算，不过电阻R2是一个纯电阻电路且不计热量损失，所以它在工作时，将电能全部转化为热能，则可知电阻产生的热量即为消耗的电能；
（3）先从表格中找出温度为50℃时热敏电阻的阻值，然后利用串联电路电阻规律算出总电阻，最后用最小电流乘以总电阻算出最小电源电压值.
6．（2012·北海）图1为某电梯的简图，其部分工作原理如图2所示，R是一个压敏电阻，加在压敏电阻R上的压力增大时，它的阻值减小，当控制电路中的电流表达到设定值时超载电铃报警．
（1）动触点K与A、B触点中的哪一个接触时电铃报警？
（2）压敏电阻R的阻值随着压力的变化规律如图3所示，当控制电路中的电流达到0.03A时，衔铁被吸下，报警电铃响起，求此时R的大小及这部电梯设计的最大载重是多少N？（电磁铁线圈的电阻不计）
（3）电梯自重300kg，带动电梯升降的电动机M上标有“220V、10kW”的字样．当电梯载重500kg时，中途匀速运行10s内上升了10m，则此过程电动机将电能转化为机械能的效率是多少？
【答案】（1）电梯超载时，压敏电阻R受到的压力F增大时，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强，磁性达到一定程度时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃报警，电梯不工作
答：动触点K与B触点接触时电铃报警
（2）由图2可知控制电路电压U=6V，当控制电路中的电流达到0.03A时，此时电阻R= = =200Ω；
由图3当电阻R=200Ω时，对应的压力F=10000N，即电梯的最大载重10000N
答：报警电铃响起，此时R的大小为200Ω，这部电梯设计的最大载重是10000N
（3）电梯自重300kg，当电梯载重500kg时，中途匀速运行10s内上升了10m，需要的机械能：
W机械=G总h=m总gh=（300kg+500kg）×10N/kg×10m=8×104J
电动机上标有“220V、10kW”的字样，工作10s消耗的电能：
W电=pt=10×103W×10s=1×105J
∴电动机的效率据η= ×100%= ×100%=80%
答：电动机将电能转化为机械能的效率是80%
【知识点】欧姆定律及其应用；电功的计算；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）超载自动报警系统实质就是电磁继电器的应用，电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃工作电路接通；（2）已知控制电路的电源电压和此时的电流，根据R= 就可以求出R的电阻值，根据电阻值从图3中就会找出相对应的压力，从而确定电梯的最大载重量；（3）根据电梯的载重和升高的高度计算出机械能的大小，根据电梯的功率和时间计算出消耗电能的大小，据η= ×100%计算出电梯电动机的效率．
7．（2018·内江）如图所示电路，是某学校楼道自动控制照明系统，已知控制电路电源电压U=4.5V，电磁继电器线圈电阻R1=5Ω，滑动变阻器R2最大阻值25Ω．R3是一光敏电阻，其阻值随“光照度E”的增大而减小，且成反比，其具体关系如下表所示（光照度E的单位是：勒克斯，符号Lx；光越强，光照度越大）。当线圈中电流减小至I0=90mA时，电磁继电器衔铁被弹簧拉起，启动照明系统，利用该装置可以实现当光照度低至某一设定值E0时，照明系统内照明灯自动工作。
（1）根据表格中数据写出光敏电阻的阻值R3与光照度E的函数关系式。
（2）闭合开关，把滑片移到最右端（b端），求照明系统启动时的光照度E0是多少？如果光照度E为2Lx时并保持1min不变，这段时间内R2消耗的电能是多少？
【答案】（1）解：由表格数据可知，
光照度与光敏电阻R3阻值的乘积：
E×R3=0.5lx×60Ω=1lx×30Ω=1.5lx×20Ω=2lx×15Ω=2.5lx×12Ω=3lx×10Ω=30lxΩ，
即
（2）解：闭合开关S，将滑片P移至b端，变阻器接入电路中的电阻最大，
由题可知，当线圈中电流减小至 时，电磁继电器衔铁被弹簧拉起，启动照明系统，所以，电路中的总电阻：
；
根据串联电路中总电阻等于各分电阻之和，得R3的阻值：
，
由表格数据可知，当R3=20Ω时，E0的值为1.5lx；
如果光照度E为2Lx时并保持1min不变，由表格知当E=2Lx时，此时光敏电阻的阻值：R3′=15Ω；
此时控制电路总电阻为：
此时控制电路电流为：
；
根据 得R2消耗的电能是：
【知识点】欧姆定律及其应用；焦耳定律；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）由表格数据可知，光照度与光敏电阻R3阻值的关系，据此求出光敏电阻的阻值R3与光照度E的函数关系式；
（2）闭合开关S，将滑片P移至b端，变阻器接入电路中的电阻最大，当线圈中电流减小至I0=90mA时，控制开关自动启动照明系统，根据欧姆定律和串联电路的电流特点求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出R3的阻值，然后根据表格数据得出E0的值；
由表格数据可知，E0=2lx时光敏电阻的阻值，根据欧姆定律算出此时电路的电流，根据W=I2Rt算出这段时间内R2消耗的电能.
8．（2020·绵阳模拟）某兴趣小组设计了如图甲所示的汽车转向指示灯电路模型，接通相应指示灯后，该指示灯会亮、暗（微弱发光）交替闪烁发光。电路中电源电压恒为6伏，指示灯的规格为“6V 3W”，R0为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计。
（1）若让左转、右转指示灯同时工作，转向开关应与触点接通 。（选填“1和2”、“2和3”、“3和4”或“4和5”）
（2）当动触点A和静触点B相碰在一起时，电阻R0处于 状态。（选填“通路”、“开路”、“短路”）
（3）当转向开关与触点“2和3”接通时，右转指示灯两端实际电压变化规律如图乙所示。已知当右转指示灯微弱发光时，其两端实际电压为Ux，消耗的实际功率为额定功率的 。
求：①右转指示灯闪烁交替工作30秒消耗的电能。②定值电阻R0的阻值。（指示灯的电阻不变）
【答案】（1）3和4
（2）短路
（3）解：①此时灯泡发出微弱的光时的功率是：P′＝ P＝ ×3W＝0.12W；
故据图乙可知，每1.5s的时间，指示灯3W工作时间是0.5s，0.12W工作时间还是1s，故指示灯工作30s，以3W功率工作的时间是t1＝ ×0.5＝10s，所以以0.12W工作的时间是t2＝30s﹣10s＝20s；
故以3W功率消耗的电能是W1＝Pt1＝3W×10s＝30J；
故以0.12W功率消耗的电能是W2＝P′t2＝0.12W×20s＝2.4J；
故总共消耗的电能是：W＝32.4J；
②据指示灯规格为“6V 3W”且灯泡的电阻不变，可知，灯泡的电阻是R＝ ＝ ＝12Ω；
当指示灯为0.12W时，据P＝I2R可知，I＝0.1A；
故此时灯泡的电压是：U＝IR＝0.1A×12Ω＝1.2V，所以定值电阻的电压是：U′＝6V﹣1.2V＝4.8V；
故定值电阻的阻值是：R0＝ ＝ ＝48Ω
【知识点】欧姆定律及其应用；电功的计算；电功率的计算；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】解：（1）据图可知，若想使得两个指示灯都工作，所以应该让两个指示灯同时接入电路，故应将开关与触点3和4接通；（2）当动触点A和静触点B相碰在一起时，电阻R0处于短路状态；
故答案为：（1）3和4；（2）短路；（3）当转向开关与触点“2和3”接通时，①右转指示灯闪烁交替工作30秒消耗的电能32.4J；②定值电阻R0的阻值48Ω
【分析】（1）电路接通，用电器才可以工作；（2）电流不经过用电器而经过导线，用电器短路；（3）利用电功率和时间的乘积计算消耗的电能，根据电功率和电压计算电阻，结合欧姆定律计算电阻。
9．（2019·包头）如图所示是某温控装置的简化电路图，工作电路由电压为220V的电源和阻值R=88Ω的电热丝组成；控制电路由电源、电磁铁（线圈电阻 =20Ω）、开关、滑动变阻器 （取值范围0~80Ω）和热敏电阻 组成； 阻值随温度变化的关系如下表所示，当控制电路电流 ≥50mA时，衔铁被吸合切断工作电路；当控制电路电流 ≤40mA时，衔铁被释放接通工作电路。
温度/℃ 90 80 66 60 50 46 40 36 35 34
/Ω 10 20 40 50 70 80 100 120 130 150
（1）工作电路正常工作时，产生的热量是多少？
（2）当温度为60℃，滑动变阻器 =50Ω时，衔铁恰好被吸合，控制电路的电源电压是多少？
（3）若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是多少？
（4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，请分析说明如何改变 的阻值。
【答案】（1）解：当工作电路正常工作时，Q＝I2Rt= = =3.3×104J
答：R在1min内产生的热量是3.3× 。
（2）解：由题意可知，温度为60℃，滑动变阻器 =50Ω时，衔铁恰好被吸合，这时控制电路中的电流I=60mA。由表可知，此时R1=50Ω。由欧姆定律得，I= ＝ = =50×10-3A，解得：U=6V
答：控制电路的电源电压是 。
（3）解：当控制电路电流I>50mA时，衔铁被吸合切断工作电路，由欧姆定律可得，控制电路的总电阻最大为：
滑动变阻器R2( 取值范围0~80Ω)的最大电阻为80Ω，根据串联电阻的规律，热敏电阻R1的阻值最小(此时温度最高) ：
R1=R大-R2-R0=120Ω-80Ω-20Ω=20Ω，由表中数据知可控制的最高温度为80Ω，
当控制电路电流I≤40mA时，街铁被释放接通工作电路，由欧姆定律，控制电路的总电阻最小为：
滑动变阻器R2的最小电阻为0时，根据串联电阻的规律，热敏电阻R1的阻值最大(此时温度最低)
R1‘=150Ω-20Ω=130Ω.
由表中数据知可控制的最低温度为35℃；所以，若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是35C~80C；
（4）解：要使该装置控制的最高温度降低一些，就需要R1连入更大电阻的情况下，仍然能达到40A的最小值，所以R2的最大值要更小一些。
答：减小 的最大阻值。
【知识点】欧姆定律及其应用；电路的动态分析；焦耳定律；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）根据 Q＝I2Rt= 求出在1min内产生的热量.
（2）根据电阻的串联求出电路的总电阻，衔铁恰好被吸合，得出控制电路电流，由欧姆定律得出控制电路的电源电压.
（3）当控制电路电流I≥50mA时，衔铁被吸合切断工作电路，由欧姆定律求出电路的最大总电阻；滑动变阻器R2取值范围0~80Ω，根据串联电阻的规律求出最小的热敏电阻最小（温度最高），由表中数据知可控制的最高温度；当控制电路电流Is=40mA时，衔铁被释放接通工作电路，由欧姆定律得出电路的总电阻最小；滑动变阻器R2（取值范围0~80Ω）的最小电阻为0，根据串联电阻的规律求出热敏电阻最大，从而得出最低温度.
（4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，即热敏电阻增大，因电流不变，由欧姆定律，总电阻不变，据此分析.
二、综合题
10．（2019·陕西）如图－1为某校物理小组设计的具有加热和保温功能的电热器内部简化电路。Rt为热敏电阻，阻值随温度升高而减小。R1、R2、R3均为电热丝，且R1＝R2＝400Ω。闭合开关S1、S2，电热器开始加热。
（1）控制电路中，电磁铁的上端是 极。
（2）加热时，动触点与上方静触点b、c接通，工作电路的总功率是多少？
（3）电磁铁对衔铁的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图－2所示。当电磁铁对衔铁的吸引力为1N时，动触点a与下方静触点d接通，进入保温状态，此时热敏电阻Rt的阻值是多少？ （电磁铁线圈电阻不计）
（4）保温状态下，R1的功率为64W，则工作电路30s消耗的电能是多少？
【答案】（1）N
（2）242W
（3）30Ω
（4）2640J
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】（1）．根据右手螺旋定则，右手四指弯曲顺着电流方向握住螺线管，则大拇指向上，可判断出电磁铁的上端为N极；（2）．当电热器加热时，动触点与上方静触点b、c接通，此时R1与R2并联，根据 可得，R1和R2工作时的功率： ，所以加热时，工作电路的总功率P并＝P1+P2＝121W+121W＝242W；（3）．由图－2可知，当电磁铁对衔铁的吸引力为1N时，控制电路中的电流I＝0.2A，根据 可得：此时热敏电阻的阻值： ；（4）．电热器处于保温状态时，动触点a与下方静触点d接通，此时R1与R3串联，根据P＝I2R可得： ，工作电路30s消耗的电能：W＝UI保温t＝220V×0.4A×30s＝2640J。
【分析】（1）利用安培定则判断螺线管的磁极.
（2）根据 可得R1和R2工作时的功率.
（3）由图2知，当电磁铁对衔铁的吸引力为1N时，动触点a与下方静触点d接通，此时控制电路是红的电流为0.2A，根据欧姆定律算出热敏电阻Rt的阻值.
（4）保温时，R1与R3串联，根据P＝I2R可得电路中的电流，根据W=UIt算出工作电路消耗的电能.
11．（2019·惠阳模拟）小明利用实验室的电磁继电器、热敏电阻R1、可变电阻器R2等器件设计了一个恒温箱控制电路，如图所示．如图乙是小明通过实验测得的R1的阻值随温度变化的关系曲线．
（1）电磁继电器中电磁铁上端是 （选填“N”或“S”）极．
（2）当温度较低时，电磁铁的磁性较 ，触点开关 （选填“接通”或“断开”）．
（3）电磁继电器的电源两端电压U＝6 V，电磁继电器线圈的电阻可不计，通过实验测得当电流为30 mA时，电磁继电器的衔铁被吸合．若可变电阻器R2的电阻值设定为150 Ω 时，恒温箱温度可达到 ℃．当可变电阻器R2的电阻变大时，恒温箱设定的温度将变 （选填“高”或“低”）．
（4）如果要使恒温箱内预设的温度可调节范围是90 ℃～150 ℃，可供选择的可变电阻器R2的电阻值有如下的几种，你选择________．
A．0～100 Ω B．0～200 Ω C．0～1 000 Ω D．0～1 500 Ω
【答案】（1）S
（2）弱；接通
（3）90；高
（4）B
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】（1）电流从电磁铁的下端流入上端流出，结合图示的线圈绕向利用安培定则可以确定电磁铁的上端为S极，下端为N极．（2）温度较低时，由R1的阻值随温度变化的关系曲线可知，热敏电阻的阻值较大，控制电路中的电流较小，电磁铁的磁性较弱，此时的衔铁不会被吸下来，根据图示的工作电路可知，加热丝所在的电路接通．（3） ，电路的总电阻： ，此时R1=热敏电阻的阻值： ，由图象知，热敏电阻的阻值为50Ω时，对应的温度为90℃．当可变电阻器R2的电阻变大时，在热敏电阻阻值不变的情况下，电路中的电流会减小，此时电磁铁的磁性会减弱，所以衔铁不会被吸下来，工作电路继续工作，恒温箱内的温度持续升高，热敏电阻的阻值会继续降低，控制电路中的电流会增大，直到电流到达临界值时，电磁铁切断工作电路．（4）由第三问的分析可知：当设定温度最低为90℃，根据热敏电阻R1的阻值随温度变化的关系曲线可知，此时热敏电阻的阻值最大为50Ω，因为控制电路的U源=6V不变，I=0.03A不变，极控制电路的总电阻200Ω保持不变，所以此时要求R2的阻值为150Ω，且此时为最小值；当设定温度为150℃时，根据热敏电阻R1的阻值随温度变化的关系曲线可知，此时热敏电阻的阻值最小为30Ω，因为控制电路的总电阻为200Ω不变，所以此时要求R2的阻值为170Ω，且为最大值．
综上分析，当恒温箱内预设的温度可调节范围是90℃～150℃时，滑动变阻器的阻值变化范围为150Ω～170Ω，
故答案为：B．
【分析】（1）根据安培定则，结合电流方向判断磁极位置；
（2）电磁铁的磁性和电流大小有关；
（3）根据电压和电流的比值计算电阻，结合电阻和温度的关系判断温度；
（4）根据温度范围，分析电阻大小范围。
12．（2018·广东模拟）电梯为居民出入带来很大的便利，小明家住某小区某栋6楼，放学后，乘电梯回家：
（1）若小明的体重为500 N，脚与电梯地面的总接触面积为0.05 m2，则小明对电梯地面的压强为 Pa.
（2）若电梯在20 s内将小明匀速提升15 m，在此过程中，电梯上升的速度是 m/s；电梯对小明做了 J功，电梯对小明做功的功率为 W.
（3）小明又查阅资料，了解到出于安全考虑，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由工作电路和控制电路组成：在工作电路中，当电梯没有超载时，触点K与触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作；当电梯超载时，触点K与触点B接触，电铃发出报警铃声，闭合开关S，电动机不工作.在控制电路中，已知电源电压U=6 V，保护电阻R1=100 Ω，电阻式压力传感器(压敏电阻)R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计.
①在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，从而使电磁铁的磁性 (填“增强”“减弱”或“不变”).
②若电磁铁线圈电流达到20 mA时，衔铁刚好被吸住，电铃发出警报声.当该电梯厢内站立总质量为1 000 kg的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载 (g取10 N/kg)
【答案】（1）1×104
（2）0.75；7.5×103；375
（3）增强；电梯超载.
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁铁的其他应用
【解析】【解答】（1）根据题意知道，小明对电梯地面的压力是：F=G=500N，
故小明对电梯地面的压强是：p=F/S=500N/0.05m2= 1×104 Pa；
（2）因为电梯在20 s内将小明匀速提升15 m，所以电梯匀速上升的速度是：v=s/t=15m/20s=0.75m/s，
电梯对小明做的功是：W=Gh=500N×15m=7500J，
电梯对小明做功的功率是：P=W/t=7500J/20s=375W；
（3）①在控制电路中，当压敏电阻R2 受到的压力F增大时，其阻值减小，电路中的总电阻减小，由I=U/R知道，电路中的电流变大，电流增大时电磁铁的磁性增强；
②电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，电梯受到的压力等于乘客的重力，即F=G=mg=1000kg×10N/kg=10000N，
由图乙知道，当压力F=10000N时，对应的压敏电阻阻值是：R2 =100Ω，因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，控制电路中的电流是：I=U/R1+R2=6V/100Ω+100Ω=0.03A=30mA，因为30mA＞20mA，所以，此时是电梯超载的。
【分析】（1）根据公式p=求出小明对电梯地面的压强；
（2）根据速度公式求出电梯匀速上升的速度，根据W=Gh求出电梯对小明做的功，根据P=求出电梯对小明做功的功率；
（3）①在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，根据欧姆定律可知电路中电流的变化，再根据电磁铁中电流增大时磁性增强判断此时电磁铁的磁性的变化；
②根据G=mg求出乘客的重力，也就是对电梯的压力，找出图象中压力对应的R2电阻值，根据欧姆定律的知识计算出此时电路中的电流，将这个电流和20mA比较得出结论．
13．（2018·南昌模拟）图为小颖同学设计的电热水器的原理图，该电热水器具有加热、保温功能。图中电磁继电器(线圈电阻不计)、热敏电阻R、保护电阻R0、电压恒为6V的电源U1、导线等组成控制电路。当电磁铁线圈中的电流I<10mA时，继电器上方触点和触点c接通；当电磁铁线圈中的电流I≥10mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点和触点a、b接通。热敏电阻中允许通过的最大电流I0＝15mA，其电阻R随温度变化的规律如图，热敏电阻和加热电路中的三只电阻R1、R2、R3均置于储水箱中。已知R1＝33Ω、R2＝66Ω、R3＝154Ω、U2＝220V。
（1）衔铁被吸下时，加热电路的总电阻是多大
（2）保温状态下，若加热电路的发热功率等于热水器散热功率的80％，求10分钟内热水器散失的热量；
（3）为使控制电路正常工作，保护电阻R0的阻值至少为多大 若R0为该值，衔铁刚好被吸下时储水箱中水温是多少
【答案】（1）解：由电路图知：衔铁被吸下时，R1、R2并联，
由并联电路的特点知：
电路总电阻
答：衔铁被吸下时，加热电路的总电阻是22Ω．
（2）解：由电路图知，保温状态下：R2、R3、R串联，
10min加热电路产生的热量
10分钟内热水器散失的热量
；
答：10分钟内热水器散失的热量是1.65×105J．
（3）解：由由图2可知，热敏电阻的最小值是R=200Ω，
当R最小，控制电路中的电流不超过最大值时，保护电阻R0阻值最小，
由 得：保护电阻R0的最小值 ，
由题意知，衔铁刚好被吸下时，电路电流I=10mA=0.01A，
此时电流总电阻 ，
此时热敏电阻R=R总﹣R0=600Ω﹣200Ω=400Ω，
由图2可知，此时水温为为60℃．
答：保护电阻R0的阻值至少为200Ω，
衔铁刚好被吸下时储水箱中水温是60℃．
【知识点】焦耳定律的应用；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）衔铁被吸下时，R1与R2并联，根据电阻的并联求出加热电路中的总电阻；
（2）衔铁没有被吸下时，R2、R3串联，电路中的总电阻最大，由P=可知电热水器处于保温状态，根据电阻的串联和Q=W=t求出10min加热电路产生的热量，利用加热电路的发热功率等于热水器散热功率的80%求出10分钟内热水器散失的热量；
（3）由热敏电阻的R-t图象找出热敏电阻的最小阻值，此时电路电流最大，根据电路的最大电流求出控制电路保护电阻R0的最小阻值，这是控制电路正常工作的最小阻值；求出衔铁刚好被吸下时热敏电阻的阻值，然后由图象找出该阻值对应的温度，这就是储水箱中水的温度.
14．（2018九上·扬州期末）阅读短文，回答问题．
电动平衡车
电动平衡车，又称体感车是一种时尚代步工具，它利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动左右两个电动机进行相应的调整，以保持系统的平衡．电动平衡车采用站立式驾驶方式，通过身体重心和操控杆控制车体运行，采用锂电池组作为动力来源驱动左右两个电动机行驶．下表为某品牌电动平衡车部分技术参数．
（1）如图甲所示，科技兴趣小组为平衡车设计的转向指示灯电路．电路中电源电压恒为6V，指示灯L1、L2的规格均为“6V 6W”，R0为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计，不考虑指示灯电阻随温度的变化，当单刀双掷开关S与“1”接通后，左转指示灯L1会亮暗交替闪烁．在上述过程中，左转指示灯L1两端实际电压UL随时间，变化规律如图乙所示．
①当单刀双掷开关S与“2”接通时，电磁铁中有电流通过，右转指示灯L2发光 （选填“较亮”或“较暗”）．接着，衔铁被吸下，触点A与B接通，电磁铁和电阻R0被短路，右转指示灯L2发光 （选填“较亮”或“较暗”）．此时，由于电磁铁中没有电流通过，衔铁被弹簧拉上去，触点A与B分离，电磁铁中又有电流通过，随后电磁铁又将衔铁吸下，如此循环，右转指示灯L2会亮暗交替闪烁.
②单刀双掷开关S与“1”接通，触点A与B分离时，电磁铁上端是 极，定值电阻R0的阻值为 Ω．
③在单刀双掷开关S与“l”接通情况下，左转指示灯L1亮暗交替闪烁工作10min，则整个电路消耗的电能为 J．
（2）若小明体重是88kg，他驾驶电动平衡车在水平路面上以18km/h的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.1倍，当耗能为锂电池总储存能量的50%时，则每个电动机的平均输出功率为 W，平衡车行驶的路程是 km．（锂电池的总储存能量=锂电池的能量密度×锂电池的总质量）
【答案】（1）较暗；较亮；N；24；1680
（2）225；7.5
【知识点】功率的计算；欧姆定律及其应用；电功的计算；电功率的计算；电磁铁的构造和原理
【解析】【解答】（1）①当单刀双掷开关S与“2”接通时，L2与R0串联，电路中电阻较大，电流较小，L2发光较暗，电磁铁中有电流通过，接着，衔铁被吸下，触点A与B接通，电磁铁和电阻R0被短路，电路中电阻较小，电流较大，L2发光较亮，此时，由于电磁铁中没有电流通过，衔铁被弹簧拉上去，触点A与B分离，电磁铁中又有电流通过，随后电磁铁又将衔铁吸下，如此循环，右转指示灯L2会亮暗交替闪烁.②由图知，电流从电磁铁下端流入，由安培定则可知，电磁铁上端是北极；由P＝ 求指示灯L1的阻值：RL＝ ＝ ＝6Ω，S与“1”接通，触电A与B分离时，L1与R0串联，由图象知灯泡两端电压UL＝1.2V，则R0两端的电压：U0＝U UL＝6V 1.2V＝4.8V；由串联电路特点和欧姆定律有：IL＝IR， ＝ ，即： ＝ ，解得：R0＝24Ω；③0 1s电路中电流I＝ 0.2A，电路消耗的电能：W1＝ULIt＝6V×0.2A×1s＝1.2J；当触点A与B接通时，电磁铁和电阻R0被短路，指示灯发光较亮，根据图象可知，此时指示灯两端电压为6V，此时电路中的电流：I′＝ ＝ ＝1A；1s 1.5s电路消耗的电能：W2＝UI′t＝6V×1A×0.5s＝3J；指示灯交替工作10min整个电路消耗的电能：W＝(W1+W2)× ＝(1.2J+3J)×400＝1680J.（2）平衡车和人的总质量为m总 88kg 总重力为：G总 90kg 电动平衡车在水平路面上匀速行驶，所以电动机的牵引力：F＝f＝0.1G总＝0.1×900N＝90N，平衡车的速度v 因为P ＝Fv，而且动力来源驱动左右两个电动机，所以每个电动机平均输出功率：P＝ Fv＝ ×90N×5m/s＝225W；由题知，耗能为锂电池总储存能量的50%，由表格数据知，电动机的能量转化效率为 75%，锂电池能量密度 0.25kW h/kg，锂电池的总质量2kg，所以电池提供电能用来做功的能量W＝50%×75%×0.25kW h/kg×2kg＝0.1875kW h＝6.75×105J，由W＝Fs可得平衡车行驶的路程：s＝ ＝7500m 7.5km.
故答案为：（1）较暗；较亮；N；24；1680；（2）225；7.5.
【分析】根据开关的闭合的位置，判断电路连接情况，根据电压和电功率计算电阻大小，利用电压和电阻计算电流，利用力和速度可以计算功率的大小，利用功和力还可以计算路程，此题要对题干中的数据合理分析并利用，对公式要灵活使用.
15．（2021·韩城模拟）科技小组为灯暖型浴霸（一种取暖用的电器）设计了一个可自动控制温度的装置。如图甲所示，控制电路电压U1恒为6V，继电器线圈的电阻R0为10Ω，定值电阻R1为20Ω，热敏电阻R2的阻值随温度变化的图像如图乙所示；工作电路电压U2恒为220V，安装两只标有“220V 385W”的灯泡。闭合开关S，当继电器线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，工作电路断开。
（1）工作电路工作时，A端应与 （选填“B”或“C”）端相连接；
（2）工作电路工作时的总电流为多大？
（3）浴室里控制的温度t0为多高？
（4）为使利用R2控制的浴室温度t0高低可调，需要对控制电路进行改进，请在图丙的虚线框内画出改进后的部分电路添加的器材需说明规格要求。
【答案】（1）B
（2）解：工作时，两灯并联，则P=2PL=2×385W=770W
工作电路工作时的总电流为
（3）解：当继电器线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，电路断开I0=50mA，由欧姆定律
根据串联电阻的规律得R2=R总-R1-R0=120Ω-20Ω-10Ω=90Ω
由图乙知控制的温度t0=38℃。
（4）解：因当继电器线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，工作电路断开，定值电阻R1为20Ω，由欧姆定律可知，利用滑动变阻器改变连入电路的电阻，根据串联电阻的规律，从而改变电流的大小，达到控制浴室温度t0高低，可用一个滑动变阻器替换R1，如图所示：
选用的变阻器规格为：最大电阻应大于20Ω，允许通过的最大电流不小于50mA。
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）根据电磁继电器的连接，判断工作状态；
（2）根据电功率和电压的比值，计算用电器的电流；
（3）利用电压和电流的比值计算电阻，根据串联电路电阻规律计算部分电阻；
（4）利用串联滑动变阻器改变电路中的电流。
16．（2020九上·郑州月考）电梯为居民出入带来很大的便利．小明家住某小区某栋6楼，放学后乘电梯回家．小明查阅资料，了解到出于安全考虑，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由工作电路和控制电路组成：在工作电路中，当电梯没有超载时，动触点K与静触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作．当电梯超载时，动触点K与静触点B接触，电铃发出报警铃声，即使闭合开关S，电动机也不工作．在控制电路中，已知电源电压 ，保护电阻 ，电阻式压力传感器（压敏电阻） 的阻值随压力F大小变化如图乙所示．电梯自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计．（g取10N/kg）
（1）在控制电路中，当压敏电阻 受到的压力F增大时，电磁铁的磁性 （选填“增强”、“减弱”或“不变”）．
（2）某次电梯正常运行时，测得通过电磁铁线圈的电流为10mA，则此时电梯载重为多少 ？
（3）若电磁铁线圈电流达到20mA时，刚好接触静触点B，电铃发出警报声、当该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载 ？
【答案】（1）增强
（2）6×103 N
（3）电梯超载
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】(1)在控制电路中，当压敏电阻 R2受到的压力 F 增大时，其阻值减小，电路中的总电阻减小，由 知，电路中的电流变大，电流增大时电磁铁的磁性增强．(2)电路总电阻 ；
根据串联电路电阻特点可知，此时压敏电阻的阻值 R2=R-R1=600Ω-100Ω=500Ω；
由图乙可知此时压敏电阻所受的压力为 F1=6×103 N，故此时电梯载重为 6×103 N；(3)电梯厢内站立总质量为 1000kg 的乘客时，电梯受到的压力等于乘客的重力，即F2=G'=mg=1000 kg×10 N/kg=104 N；
由题图乙可知，当压力 F2=104 N 时，对应的压敏电阻阻值 R2'=100Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则控制电路中的电流： ；
因 30 mA＞20 mA，所以，此时电梯超载；
【分析】（1）根据电压和电阻关系判断电阻变大；线圈匝数一定时，电磁铁的磁性和电流大小有关；（2）利用电压和电流的比值计算电阻；结合串联电路电阻规律计算部分电阻，判断压力大小；（3）根据质量计算重力；根据总电压和总电阻的比值计算电流；根据电流大小进行比较。
17．（2018九上·上海月考）图甲为热敏电阻的R-t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的恒温箱的简单温控电路，继电器线圈的电阻为130欧，当线圈中电流大于或等于30毫安时，继电器的衔铁被吸合，为继电器线圈供电的电池的电压为6伏，图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
（1）从图甲中可得热敏电阻的阻值随温度升高而 。
（2）恒温箱的加热器应接在A，B端还是C，D端？
（3）根据题中给出的数据，请通过计算分析出恒温箱内的最高温度为多少度 ？
（4）若要能比较方便调节恒温箱内的最高温度，可以对控制电路做怎样的改进 ？
【答案】（1）降低
（2）AB
（3）75℃
（4）串联一个可变电阻
【知识点】电阻的串联；欧姆定律及其应用；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】（1）由图甲可知，当温度升高时，热敏电阻R的阻值会变小，热敏电阻阻值随温度升高而减小；（2）当温度较低的时候，热敏电阻的电阻较大，电路中的电流较小，此时继电器的衔铁与AB部分连接，此时是需要加热的，恒温箱内的加热器要工作，所以该把恒温箱内的加热器接在A、B 端；（3）当线圈中电流大于等于30毫安时，继电器的衔铁被吸合，恒温箱停止工作，此时内的最高，此时的总电阻为： ，热敏电阻R的阻值为：R=R总-R线圈=200Ω-130Ω=70Ω；
由甲图知，当热敏电阻的阻值为70Ω时，温度为75℃；（4） “当线圈中电流大于或等于30毫安时，继电器的衔铁被吸合”即恒温箱会停止工作，故可知，若在控制电路中串联一个可变电阻后，电路中电阻变化，同样情况下，使得电路电流变化，故控制电路达到30mA时所用的时间会变化，故可知，保温箱的加热时间会变化，故保温箱内的温度会变化，可以比较方便调节恒温箱内的最高温度。
故答案为：（1）降低；（2）AB；（3）75℃；（4）串联一个可变电阻。
【分析】（1）根据坐标图像判断电阻的变化；（2）根据用电器的工作情况判断连接位置；（3）根据电压和电流计算电阻的大小，在串联电路中总电阻是各用电器电阻之和求电阻值并判断温度；（4）若要改变电路中的温度可以改变电流，从而改变电阻。
18．（2018·澄城模拟）电梯为居民出入带来很大的便利，小明家住某小区某栋6楼，放学后乘电梯回家。小明查阅资料，了解到出于安全考 虑，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由工作电路和控制电路组成：在工作电路中，当 电梯没有超载时，动触点 K 与静触点 A 接触，闭合开关S，电动机正常工作；当电梯超载时，动触点 K 与静触点B接触，电铃发出报警铃声，即使闭合开关S，电动机也不工作。在 控制电路中，已知电源电压 U=6V，保护电阻 R1=100Ω，电 阻式压力传感器（压敏电阻）R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。
（1）在控制电路中，当压敏电阻 R2 受到的压力 F 增大时，电磁铁的磁性 （选填“增强”、“减弱”或“不变”）。
（2）若小明的体重为400N，他站在静止的电梯上，脚与电 梯地面的总接触面积为0.04m2，则此时小明对电梯地面的压 强为多少？
（3）某次电梯正常运行时，测得通过电磁铁线圈的电流为10mA，则此时电梯载重为多少？
（4）若电磁铁线圈电流达到 20mA 时，刚好接触静触点B，电铃发出警报声。当该电梯厢内站立总质量为 1 000kg 的乘 客时，试通过计算说明电梯是否超载？（g取10N/kg）
【答案】（1）增强
（2）解：小明对电梯地面的压力F=G=400N；
小明对电梯地面的压强：
（3）解：电路总电阻为：
；
根据串联电路电阻特点可知，此时压敏电阻的阻值：
；
由图乙可知此时压敏电阻所受的压力为 ，故此时电梯载重为
（4）解：电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，电梯受到的压力等于乘客的重力，
即压力为： ；
由题图乙可知，当压力为104N时，对应的压敏电阻阻值为：100Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则控制电路中的电流；
；
因 ，所以，此时电梯超载，电铃报警。
【知识点】压强的大小及其计算；欧姆定律及其应用；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，电路中的总电阻减小，由 知，电路中的电流变大，电流增大时电磁铁的磁性增强。(2)根据物体对地面的压力和受力面积的比值计算压强的大小，（3）利用电压和电流计算电阻大小，结合坐标图像计算压力的大小，根据电压和电阻计算电流的大小.
19．（2018九上·扬州期末）某同学利用热敏电阻为家中灯暖型“浴霸”（用电灯取暖的用电器）设计了一个温度可自动控制的装置，如图甲所示．“控制电路”中的热敏电阻R1的阻值随温度变化的曲线如图乙所示．电磁铁线圈可看成阻值为20Ω的纯电阻R0，“浴霸”共安装有2盏标有“220V，440W”的灯泡，当电磁铁线圈中电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，使“浴霸”电路断开；当线圈中的电流小于或等于40mA时，继电器的衔铁被释放，使“浴霸”电路闭合．
求：
（1）若浴室中的温度不得超过40℃，则控制电路的电源电压U1最小值是多少？
（2）若电源U1电压恒定为12V，则将此装置放在浴室内，浴室内温度可控制在多大范围内 ？
【答案】（1）10
（2）22-30
【知识点】电功率的计算；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】（1）由图可知，控制电路部分R0与R1串联，由图乙可知，当温度为40℃时，其阻值为R1=180Ω，因为当电磁铁线圈中电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，使“浴霸”电路断开；所以电路中的最小电流I1=50mA=0.05A，
串联电路的总电阻等于各分电阻之和，所以R总=R1+R0=180Ω+20Ω=200Ω，
因此控制电路的最小电压U1=I1R总=0.05A×200Ω=10V；（2）当电流I=50mA=0.05A时，由 可得总电阻
则R1=240Ω-20Ω=220Ω，由图乙可得，对应温度为30℃。
当电流为I’=40mA=0.04A 时，此时的总电阻：
则R1’=300Ω-R0=300Ω-20Ω=280Ω，由图乙可得，对应温度为22℃.
所以将此装置放在浴室内，浴室内温度可控制在22℃~30℃。
故答案为：（1）10；（2）22-30。
【分析】利用总电阻和电流计算总电压，结合电阻的变化规律和温度的范围计算电阻值.
20．（2017·西华模拟）目前随着城市建筑越来越高，楼内部都安装了电梯，方便居民出入．某栋楼内电梯的相关技术参数如下表．为了安全，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图所示：
功率 25kW
最大载客量 10人
（1）由图可知，当电梯人数增多时，压敏电阻R2受到的压力增大，阻值减小，则控制电路的电流增大，从而使电磁铁的磁性 （选填“增强”或“减弱”）．当电梯超载时，触电K与触电 （选填“A”或“B”）接触，电铃发出报警铃声．
（2）电梯在使用过程中，若控制电路中的定值电阻R1被短接，则该电梯自动报警系统会出现什么异常？ ．
（3）某开放商称：此电梯是快速电梯，它能在10s内将10个成年人从1层匀速升高到14层．若每个人的体重约为600N，每层楼高3m，电梯上升时需要克服摩擦及系统自重共计2000N．请你通过计算说明开发商的话是否可信？
【答案】（1）增强；B
（2）没有达到最大载客量电铃就会报警
（3）不可信；电梯电机做的电功小于电梯应做的机械功
【知识点】功率计算公式的应用；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】解：（1）在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，电路中的总电阻减小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，电流增大时电磁铁的磁性增强；电梯超载时，压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强，磁性达到一定程度时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃报警，电梯不工作．（2）电梯在使用过程中，若控制电路中的定值电阻R1被短接，则在乘客并不超重的情况下，电磁铁所在电路电流也会较大，磁性较强，会使得衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃报警．（3）若每层楼高3m，从地面升高到14层电梯的高度为13×3m=39m，10个成年人从地面升高到14层电梯做得机械功W=Gh=（600N×10+2000）×39m=3.12×105J；电梯电机做得电功W电=2.5×104W×10s=2.5×105J，由电梯做得机械功和电梯电机做得电功比较可知，电梯电机做的电功小于电梯应做的机械功，因此开发商的话不可信．故答案为：（1）增强；B；（2）没有达到最大载客量电铃就会报警；（3）不可信；电梯电机做的电功小于电梯应做的机械功．
【分析】（1）在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，根据欧姆定律可知电路中电流的变化，再根据电磁铁中电流增大时磁性增强判断此时电磁铁的磁性的变化；超载自动报警系统实质就是电磁继电器的应用，电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃工作电路接通．（2）结合（1），据实际情况分析即可；（3）已知人的重力和楼梯的高度，根据公式W=Gh可求电梯做得机械功．根据W=Pt求得电梯电机做得电功；根据电梯做得机械功和电梯电机做得电功，比较即可得出结论
1 / 1人教版物理九年级第二十章 电磁继电器专题计算（高难度）
一、计算题
1．（2021·岳麓模拟）如图甲所示，是一种电加热恒温箱的简化工作原理电路图。工作电路由电压U0=220V的电源和阻值为R0=88Ω的电热丝组成。控制电路是由电压U1=7.5V的电源、开关、电磁继电器（线圈电阻不计）、电阻箱R1（可取值范围为0~120Ω）和热敏电阻Rt组成的，热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示。当控制电路的电流达到50mA时，衔铁才吸合，从而切断右边工作电路，停止加热。
（1）由乙图可知热敏电阻Rt的阻值随温度的升高怎样变化？
（2）求工作电路中电热丝R0工作时的电流和工作5min产生的热量。
（3）如果恒温箱的温度设定为60℃则电阻箱R1应取多大阻值。
（4）该恒温箱可设定的最高温度是多少。
2．（2019·烟台）某家用电热水器，其工作模式和相关参数如下表。如图为电热水器的原理图，包括工作电路和控制电路两部分，通过电磁继电器自动控制电热水器实现加热状态和保温状态的档位变换。R0、R1为电热丝，R2为滑动变阻器，R为热敏电阻（置于电热水器内），其阻值随温度的升高而减小。红灯、绿灯是电热水器工作时的指示灯，忽略指示灯对电路的影响。
型号 LWI.Z20-19
电源 AD220V50Hz
加热功率 800W
保温功率 40W
水容量 1.0L
（1）分析说明当绿灯亮时，电热水器处于保温状态还是加热状态？
（2）工作时，若要提高电热水器的保温温度，如何调节保护电阻R2的滑片？
（3）R1工作时的电阻是多大？
（4）电热水器处于加热状态时，工作4.2min，可使1L水的温度升高40℃。则该电热水器的效率是多少？[ 。计算结果保留一位小数]
3．（2019·万州模拟）为了比赛的公平公正，小芸为学习短跑比赛设计了一款防抢跑装置，该装置安装在起跑线前，如图甲所示，丙图是其工作原理图，起跑发令枪发令前，开光S1、S2、S3都闭合，K与A端相连，绿灯亮；发令枪扳机和开关S2相连接，扣动扳机，枪响同时开关S1断开；当电流表示数小于或等于30mA时，在弹簧测力作用下，K与A端相连，绿灯亮，无人抢跑；当电流表示数大于30mA时，衔铁被吸下，K与B端相连，红灯亮同时铃声响，有人抢跑。
已知两电路电源电压均为6V，保持不变，压力传感器R的阻值随所受压力变化的图象如图乙所示，压板重力不计，电磁铁线圈电阻不计。
（1）起跑发令枪发令前，开关S1、S2、S3都闭合，压力传感器R压板上无人（压力F＝0N）时，左端电路消耗的电功率为多少？
（2）比赛时，起跑发令枪发令前，抢跑同学踩在压板上的压力F为900N时，左端电路电流表读数为多少？
（3）比赛时，枪声响起后，若某同学踩在压板上的力为1500N时，要使得红灯不亮，电阻R0至少为多大？
4．（2019·东兴模拟）如图是某饮水器的原理图。饮水器的容器内有密封绝缘的电阻丝R1和热敏电阻R2，只要水平到过如图所示的位置，接触开关S1就会导通。继电器开关S2的作用是当饮水器内的水加热至沸腾后能自动切断加热电路。
（1）已知电热丝R1的阻值为24.2Ω，求饮水器的正常加热功率。
（2）当热水在加热的过程中，继电器开关中电磁铁的右端为 极，为了使继电器开关S2在饮水器内的水加热至沸腾后能自动切断加热电路，Rx必须选用阻值随温度升高而 的热敏电阻。若想降低饮水器加热的最高温度，可将滑动变阻器R2的滑片向 调节。
（3）已知该饮水器容积为l0L，当只有饮水器接入电路中时，它将水从20℃加热到l00℃用时16min，同时通过电能表观察到饮水器消耗了1kW h的电能。试求该饮水器加热过程中的热效率。（水的比热容c＝4.2×103J/（kg ℃）；水的密度ρ＝1.0×103kg/m3）
5．（2018九下·宜兴月考）小明在研究性学习活动中，查阅到一种热敏电阻的阻值随温度变化的规律如下表，并将该型号的热敏电阻应用于如图所示由“控制电路”和“工作电路”组成的恒温箱电路中。“控制电路”由热敏电阻R1、电磁铁（线圈阻值R0 = 50Ω）、电源U1、开关等组成，当线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合，右边工作电路则断开；“工作电路”由工作电源U2（U2= 10V）、发热电阻R2（R2 = 5Ω）、导线等组成。问：
（1）工作电路工作时的电流为多大？电阻R2的发热功率为多大？
（2）若发热电阻R2需提供1.2×104J的热量，则工作电路要工作多长时间（不计热量的损失）？
（3）若恒温箱的温度最高不得超过50℃，则控制电路的电源电压U1最小值为多大？
6．（2012·北海）图1为某电梯的简图，其部分工作原理如图2所示，R是一个压敏电阻，加在压敏电阻R上的压力增大时，它的阻值减小，当控制电路中的电流表达到设定值时超载电铃报警．
（1）动触点K与A、B触点中的哪一个接触时电铃报警？
（2）压敏电阻R的阻值随着压力的变化规律如图3所示，当控制电路中的电流达到0.03A时，衔铁被吸下，报警电铃响起，求此时R的大小及这部电梯设计的最大载重是多少N？（电磁铁线圈的电阻不计）
（3）电梯自重300kg，带动电梯升降的电动机M上标有“220V、10kW”的字样．当电梯载重500kg时，中途匀速运行10s内上升了10m，则此过程电动机将电能转化为机械能的效率是多少？
7．（2018·内江）如图所示电路，是某学校楼道自动控制照明系统，已知控制电路电源电压U=4.5V，电磁继电器线圈电阻R1=5Ω，滑动变阻器R2最大阻值25Ω．R3是一光敏电阻，其阻值随“光照度E”的增大而减小，且成反比，其具体关系如下表所示（光照度E的单位是：勒克斯，符号Lx；光越强，光照度越大）。当线圈中电流减小至I0=90mA时，电磁继电器衔铁被弹簧拉起，启动照明系统，利用该装置可以实现当光照度低至某一设定值E0时，照明系统内照明灯自动工作。
（1）根据表格中数据写出光敏电阻的阻值R3与光照度E的函数关系式。
（2）闭合开关，把滑片移到最右端（b端），求照明系统启动时的光照度E0是多少？如果光照度E为2Lx时并保持1min不变，这段时间内R2消耗的电能是多少？
8．（2020·绵阳模拟）某兴趣小组设计了如图甲所示的汽车转向指示灯电路模型，接通相应指示灯后，该指示灯会亮、暗（微弱发光）交替闪烁发光。电路中电源电压恒为6伏，指示灯的规格为“6V 3W”，R0为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计。
（1）若让左转、右转指示灯同时工作，转向开关应与触点接通 。（选填“1和2”、“2和3”、“3和4”或“4和5”）
（2）当动触点A和静触点B相碰在一起时，电阻R0处于 状态。（选填“通路”、“开路”、“短路”）
（3）当转向开关与触点“2和3”接通时，右转指示灯两端实际电压变化规律如图乙所示。已知当右转指示灯微弱发光时，其两端实际电压为Ux，消耗的实际功率为额定功率的 。
求：①右转指示灯闪烁交替工作30秒消耗的电能。②定值电阻R0的阻值。（指示灯的电阻不变）
9．（2019·包头）如图所示是某温控装置的简化电路图，工作电路由电压为220V的电源和阻值R=88Ω的电热丝组成；控制电路由电源、电磁铁（线圈电阻 =20Ω）、开关、滑动变阻器 （取值范围0~80Ω）和热敏电阻 组成； 阻值随温度变化的关系如下表所示，当控制电路电流 ≥50mA时，衔铁被吸合切断工作电路；当控制电路电流 ≤40mA时，衔铁被释放接通工作电路。
温度/℃ 90 80 66 60 50 46 40 36 35 34
/Ω 10 20 40 50 70 80 100 120 130 150
（1）工作电路正常工作时，产生的热量是多少？
（2）当温度为60℃，滑动变阻器 =50Ω时，衔铁恰好被吸合，控制电路的电源电压是多少？
（3）若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是多少？
（4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，请分析说明如何改变 的阻值。
二、综合题
10．（2019·陕西）如图－1为某校物理小组设计的具有加热和保温功能的电热器内部简化电路。Rt为热敏电阻，阻值随温度升高而减小。R1、R2、R3均为电热丝，且R1＝R2＝400Ω。闭合开关S1、S2，电热器开始加热。
（1）控制电路中，电磁铁的上端是 极。
（2）加热时，动触点与上方静触点b、c接通，工作电路的总功率是多少？
（3）电磁铁对衔铁的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图－2所示。当电磁铁对衔铁的吸引力为1N时，动触点a与下方静触点d接通，进入保温状态，此时热敏电阻Rt的阻值是多少？ （电磁铁线圈电阻不计）
（4）保温状态下，R1的功率为64W，则工作电路30s消耗的电能是多少？
11．（2019·惠阳模拟）小明利用实验室的电磁继电器、热敏电阻R1、可变电阻器R2等器件设计了一个恒温箱控制电路，如图所示．如图乙是小明通过实验测得的R1的阻值随温度变化的关系曲线．
（1）电磁继电器中电磁铁上端是 （选填“N”或“S”）极．
（2）当温度较低时，电磁铁的磁性较 ，触点开关 （选填“接通”或“断开”）．
（3）电磁继电器的电源两端电压U＝6 V，电磁继电器线圈的电阻可不计，通过实验测得当电流为30 mA时，电磁继电器的衔铁被吸合．若可变电阻器R2的电阻值设定为150 Ω 时，恒温箱温度可达到 ℃．当可变电阻器R2的电阻变大时，恒温箱设定的温度将变 （选填“高”或“低”）．
（4）如果要使恒温箱内预设的温度可调节范围是90 ℃～150 ℃，可供选择的可变电阻器R2的电阻值有如下的几种，你选择________．
A．0～100 Ω B．0～200 Ω C．0～1 000 Ω D．0～1 500 Ω
12．（2018·广东模拟）电梯为居民出入带来很大的便利，小明家住某小区某栋6楼，放学后，乘电梯回家：
（1）若小明的体重为500 N，脚与电梯地面的总接触面积为0.05 m2，则小明对电梯地面的压强为 Pa.
（2）若电梯在20 s内将小明匀速提升15 m，在此过程中，电梯上升的速度是 m/s；电梯对小明做了 J功，电梯对小明做功的功率为 W.
（3）小明又查阅资料，了解到出于安全考虑，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由工作电路和控制电路组成：在工作电路中，当电梯没有超载时，触点K与触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作；当电梯超载时，触点K与触点B接触，电铃发出报警铃声，闭合开关S，电动机不工作.在控制电路中，已知电源电压U=6 V，保护电阻R1=100 Ω，电阻式压力传感器(压敏电阻)R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计.
①在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，从而使电磁铁的磁性 (填“增强”“减弱”或“不变”).
②若电磁铁线圈电流达到20 mA时，衔铁刚好被吸住，电铃发出警报声.当该电梯厢内站立总质量为1 000 kg的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载 (g取10 N/kg)
13．（2018·南昌模拟）图为小颖同学设计的电热水器的原理图，该电热水器具有加热、保温功能。图中电磁继电器(线圈电阻不计)、热敏电阻R、保护电阻R0、电压恒为6V的电源U1、导线等组成控制电路。当电磁铁线圈中的电流I<10mA时，继电器上方触点和触点c接通；当电磁铁线圈中的电流I≥10mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点和触点a、b接通。热敏电阻中允许通过的最大电流I0＝15mA，其电阻R随温度变化的规律如图，热敏电阻和加热电路中的三只电阻R1、R2、R3均置于储水箱中。已知R1＝33Ω、R2＝66Ω、R3＝154Ω、U2＝220V。
（1）衔铁被吸下时，加热电路的总电阻是多大
（2）保温状态下，若加热电路的发热功率等于热水器散热功率的80％，求10分钟内热水器散失的热量；
（3）为使控制电路正常工作，保护电阻R0的阻值至少为多大 若R0为该值，衔铁刚好被吸下时储水箱中水温是多少
14．（2018九上·扬州期末）阅读短文，回答问题．
电动平衡车
电动平衡车，又称体感车是一种时尚代步工具，它利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动左右两个电动机进行相应的调整，以保持系统的平衡．电动平衡车采用站立式驾驶方式，通过身体重心和操控杆控制车体运行，采用锂电池组作为动力来源驱动左右两个电动机行驶．下表为某品牌电动平衡车部分技术参数．
（1）如图甲所示，科技兴趣小组为平衡车设计的转向指示灯电路．电路中电源电压恒为6V，指示灯L1、L2的规格均为“6V 6W”，R0为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计，不考虑指示灯电阻随温度的变化，当单刀双掷开关S与“1”接通后，左转指示灯L1会亮暗交替闪烁．在上述过程中，左转指示灯L1两端实际电压UL随时间，变化规律如图乙所示．
①当单刀双掷开关S与“2”接通时，电磁铁中有电流通过，右转指示灯L2发光 （选填“较亮”或“较暗”）．接着，衔铁被吸下，触点A与B接通，电磁铁和电阻R0被短路，右转指示灯L2发光 （选填“较亮”或“较暗”）．此时，由于电磁铁中没有电流通过，衔铁被弹簧拉上去，触点A与B分离，电磁铁中又有电流通过，随后电磁铁又将衔铁吸下，如此循环，右转指示灯L2会亮暗交替闪烁.
②单刀双掷开关S与“1”接通，触点A与B分离时，电磁铁上端是 极，定值电阻R0的阻值为 Ω．
③在单刀双掷开关S与“l”接通情况下，左转指示灯L1亮暗交替闪烁工作10min，则整个电路消耗的电能为 J．
（2）若小明体重是88kg，他驾驶电动平衡车在水平路面上以18km/h的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.1倍，当耗能为锂电池总储存能量的50%时，则每个电动机的平均输出功率为 W，平衡车行驶的路程是 km．（锂电池的总储存能量=锂电池的能量密度×锂电池的总质量）
15．（2021·韩城模拟）科技小组为灯暖型浴霸（一种取暖用的电器）设计了一个可自动控制温度的装置。如图甲所示，控制电路电压U1恒为6V，继电器线圈的电阻R0为10Ω，定值电阻R1为20Ω，热敏电阻R2的阻值随温度变化的图像如图乙所示；工作电路电压U2恒为220V，安装两只标有“220V 385W”的灯泡。闭合开关S，当继电器线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，工作电路断开。
（1）工作电路工作时，A端应与 （选填“B”或“C”）端相连接；
（2）工作电路工作时的总电流为多大？
（3）浴室里控制的温度t0为多高？
（4）为使利用R2控制的浴室温度t0高低可调，需要对控制电路进行改进，请在图丙的虚线框内画出改进后的部分电路添加的器材需说明规格要求。
16．（2020九上·郑州月考）电梯为居民出入带来很大的便利．小明家住某小区某栋6楼，放学后乘电梯回家．小明查阅资料，了解到出于安全考虑，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由工作电路和控制电路组成：在工作电路中，当电梯没有超载时，动触点K与静触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作．当电梯超载时，动触点K与静触点B接触，电铃发出报警铃声，即使闭合开关S，电动机也不工作．在控制电路中，已知电源电压 ，保护电阻 ，电阻式压力传感器（压敏电阻） 的阻值随压力F大小变化如图乙所示．电梯自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计．（g取10N/kg）
（1）在控制电路中，当压敏电阻 受到的压力F增大时，电磁铁的磁性 （选填“增强”、“减弱”或“不变”）．
（2）某次电梯正常运行时，测得通过电磁铁线圈的电流为10mA，则此时电梯载重为多少 ？
（3）若电磁铁线圈电流达到20mA时，刚好接触静触点B，电铃发出警报声、当该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载 ？
17．（2018九上·上海月考）图甲为热敏电阻的R-t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的恒温箱的简单温控电路，继电器线圈的电阻为130欧，当线圈中电流大于或等于30毫安时，继电器的衔铁被吸合，为继电器线圈供电的电池的电压为6伏，图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
（1）从图甲中可得热敏电阻的阻值随温度升高而 。
（2）恒温箱的加热器应接在A，B端还是C，D端？
（3）根据题中给出的数据，请通过计算分析出恒温箱内的最高温度为多少度 ？
（4）若要能比较方便调节恒温箱内的最高温度，可以对控制电路做怎样的改进 ？
18．（2018·澄城模拟）电梯为居民出入带来很大的便利，小明家住某小区某栋6楼，放学后乘电梯回家。小明查阅资料，了解到出于安全考 虑，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由工作电路和控制电路组成：在工作电路中，当 电梯没有超载时，动触点 K 与静触点 A 接触，闭合开关S，电动机正常工作；当电梯超载时，动触点 K 与静触点B接触，电铃发出报警铃声，即使闭合开关S，电动机也不工作。在 控制电路中，已知电源电压 U=6V，保护电阻 R1=100Ω，电 阻式压力传感器（压敏电阻）R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。
（1）在控制电路中，当压敏电阻 R2 受到的压力 F 增大时，电磁铁的磁性 （选填“增强”、“减弱”或“不变”）。
（2）若小明的体重为400N，他站在静止的电梯上，脚与电 梯地面的总接触面积为0.04m2，则此时小明对电梯地面的压 强为多少？
（3）某次电梯正常运行时，测得通过电磁铁线圈的电流为10mA，则此时电梯载重为多少？
（4）若电磁铁线圈电流达到 20mA 时，刚好接触静触点B，电铃发出警报声。当该电梯厢内站立总质量为 1 000kg 的乘 客时，试通过计算说明电梯是否超载？（g取10N/kg）
19．（2018九上·扬州期末）某同学利用热敏电阻为家中灯暖型“浴霸”（用电灯取暖的用电器）设计了一个温度可自动控制的装置，如图甲所示．“控制电路”中的热敏电阻R1的阻值随温度变化的曲线如图乙所示．电磁铁线圈可看成阻值为20Ω的纯电阻R0，“浴霸”共安装有2盏标有“220V，440W”的灯泡，当电磁铁线圈中电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，使“浴霸”电路断开；当线圈中的电流小于或等于40mA时，继电器的衔铁被释放，使“浴霸”电路闭合．
求：
（1）若浴室中的温度不得超过40℃，则控制电路的电源电压U1最小值是多少？
（2）若电源U1电压恒定为12V，则将此装置放在浴室内，浴室内温度可控制在多大范围内 ？
20．（2017·西华模拟）目前随着城市建筑越来越高，楼内部都安装了电梯，方便居民出入．某栋楼内电梯的相关技术参数如下表．为了安全，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图所示：
功率 25kW
最大载客量 10人
（1）由图可知，当电梯人数增多时，压敏电阻R2受到的压力增大，阻值减小，则控制电路的电流增大，从而使电磁铁的磁性 （选填“增强”或“减弱”）．当电梯超载时，触电K与触电 （选填“A”或“B”）接触，电铃发出报警铃声．
（2）电梯在使用过程中，若控制电路中的定值电阻R1被短接，则该电梯自动报警系统会出现什么异常？ ．
（3）某开放商称：此电梯是快速电梯，它能在10s内将10个成年人从1层匀速升高到14层．若每个人的体重约为600N，每层楼高3m，电梯上升时需要克服摩擦及系统自重共计2000N．请你通过计算说明开发商的话是否可信？
答案解析部分
1．【答案】（1）观察乙图坐标轴可知，随着温度的升高热敏电阻Rt的阻值逐渐减小。
（2）解：工作电路中电热丝R0工作时的电流为
工作5min产生的热量为
答：电热丝R0工作时的电流为2.5A，工作5min产生的热量为1.65×105J；
（3）解：衔铁被吸下时控制电路总电阻为
由乙图可知当温度为60℃时，热敏电阻Rt的阻值为90Ω，则可求此时电阻箱R1阻值为R1=R总-Rt=150Ω-90Ω=60Ω
答：如果恒温箱的温度设定为60℃则电阻箱R1应取60Ω；
（4）解：设定温度越高则热敏电阻Rt的阻值越小，总阻值须达到150Ω衔铁才会被吸下，则当滑动变阻器取得最大值为120Ω时，热敏电阻Rt的阻值最小为Rtmin=150Ω-120Ω=30Ω
对应乙图可知，可测量最高温度为180℃。
答：该恒温箱可设定的最高温度是180℃。
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）由乙图可得热敏电阻Rt的阻值随温度升高的变化情况。
（2）利用欧姆定律求工作电路中电热丝R0工作时的电流；再利用焦耳定律Q=I2Rt计算工作5min产生的热量；
（3）由图像可知，当恒温箱的温度设定为60℃时热敏电阻Rt的阻值，利用欧姆定律和串联电路电阻的特点求出电阻箱应取的阻值.
（4）由图乙可知，当恒温箱可设定的温度最高时，热敏电阻Rt的阻值最小，由于控制电路的电源电压和衔铁的吸合电流不变，根据R=可知，电路总电阻不变，要使热敏电阻Rt的阻值最小，电阻箱R1接入的阻值应最大，根据串联电路电阻的特点求出热敏电阻Rt的阻值，再结合图像即可得出该恒温箱可设定的最高温度。
2．【答案】（1）解：当绿灯亮时，工作电路中Ro和R1串联，电路的总电阻最大，由P=UI=-可知，电热水器的功率最小，处于保温状态
答：当绿灯亮时，电热水器处于保温状态。
（2）解：当温度升高时，由热敏电阻R的阻值随温度的升高而减小可知，R的阻值减小，控制电路的总电阻减小，电磁铁的磁性变强，衔铁与下触点接触，电热水器处于保温状态，所以，要提高电热水器的保温温度，就应减小控制电路的电流，增大滑动变阻器接入电路中的电阻，即滑片b端移动
答：工作时若要提高电热水器的保温温度，保护电阻R2的滑片向右移动。
（3）解：红灯亮时，工作电路为Ro的简单电路，电路的总电阻最小，总功率最大，电热水器处于加热状态，由P=UI= 可得，R0的阻值：
＝60.5Ω：
当绿灯亮时，工作电路中Ro和R1串联，电热水器的功率最小，处于保温状态，此时电路的总电阻： ,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R1工作时的电阻：
R1=R-R0=1210Ω-60.5Ω=1149.5Ω
答：R1工作时的电阻是1149.5Ω。
（4）解：水的体积：
V=1L=1dm3=0.001m3，由p=号可得，水的质量：
m=1.0×103kg/m3×0.001m3=1kg.
水吸收的热量：
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/（kg·℃）×1kg×40℃=1.68×105J，由P= 可得，消耗的电能：
W=P加热t=800W×4.2×60s=2.016×105J，
该电热水器的效率：
η=
答：该电热水器的效率是83.3%。
【知识点】电路的动态分析；电功率的计算；电功与热量的综合计算；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）理清衔铁处于不同状态时元件的连接情况，根据 P=UI= 可知电热水器状态.
（2）当温度升高时，由热敏电阻R的阻值随温度的升高而减小可知，R的阻值减小，控制电路的总电阻减小，电磁铁的磁性变强，衔铁与下触点接触，电热水器处于保温状态，据此判断要提高电热水器的保温温度时滑片移动的方向.
（3）根据 P=UI= 求出R0的阻值；根据 P=UI= 求出电路的总电阻，利用电阻的串联求出R1工作时的电阻.
（4）根据m=ρV求出水的质量，再根据 Q吸=c水mΔt 求出水吸收的热量，根据 P= 可得 消耗的电能，利用η= 求出该电热水器的效率.
3．【答案】（1）解：当开关S1、S2、S3都闭合，压力传感器R压板上无人时，由图象知，压力传感器的电阻为R＝300Ω，
所以左端电路消耗的电功率为P＝ ＝ ＝0.12W；
答：左端电路消耗的电功率为0.12W；
（2）解：当有人抢跑时，对传感器的压力为900N，由图象知，此时压力传感器的电阻为R′＝100Ω，
所以左端电路电流表读数为I′＝ ＝ ＝0.06A；
答：左端电路电流表读数为0.06A；
（3）解：由题意知，红灯不亮时的电路最小电流为I最小＝30mA＝0.03A，
此时的电路最大电阻为R总＝ ＝ ＝200Ω，
由图象知，当传感器受到的压力是1500N时，此时的电阻为R最小＝50Ω，
所以保护电阻的阻值最小为R0＝R总﹣R最小＝200Ω﹣50Ω＝150Ω。
答：电阻R0至少为150Ω。
【知识点】电功率的计算；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）发令枪发令前，保护电阻R
0被短路，利用
P＝ 得到左端电路消耗的电功率；
（2）结合R-F图像，确定对应的电阻，再利用欧姆定律可以得到左端电路电流表读数；
（3）已知红灯不亮时的电路最小电流和电源电压，可以得到电路最大电阻；已知传感器受到的压力确定对应的最小电阻；根据串联电路特点得到保护电阻的阻值.
4．【答案】（1）解：饮水器的正常加热功率：
P＝ ＝ ＝2000W；
答：饮水器的正常加热功率2000W。
（2）N；增大；右
（3）解：水的体积：
V＝10L＝10dm3＝0.01m3，
由ρ＝ 可得，水的质量：
m＝ρV＝1.0×103kg/×0.01m3＝10kg，
水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×10kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×106J，
该饮水器加热过程中的热效率：
η＝ ×100%＝ ×100%≈93.3%。
答：该饮水器加热过程中的热效率93.3%。
【知识点】热量的计算；热机的效率；电功率的计算；电磁铁的构造和原理
【解析】【解答】解：（2）①根据安培定则，用右手握住螺线管，使四指指向线圈中电流的方向，则大拇指所指的右端为电磁铁的N极；
②为了使继电器开关S2在饮水器内的水加热至沸腾后能自动切断加热电路，停止加热，应减弱电磁铁的磁性，根据影响电磁铁的磁性的因素可知应减小控制电路中电流，此时热敏电阻阻值变大，所以热敏电阻Rx阻值应随温度升高而增大；
③若想降低饮水器加热的最高温度，即控制电路中在饮水器里水的温度较低时，就达到使继电器开关S2断开，停止加热的目的；由于使继电器开关S2断开的最小电流是一定的，则为了使控制电路中的总阻值提前达到S2断开的最小电流热应增大滑动变阻器R2的阻值，即的滑片向右调节。
【分析】（1）根据P=UI= 求出其功率；
（2）电磁铁的磁极可以用安培定则判断，右手握住螺线管，四指弯向线圈中电流的方向，则大拇指所指的就是电磁铁的N极；
如果希望水温水加热至沸腾后能自动切断加热电路时，根据电路的连接可知应使继电器开关S2断开，即电磁铁的磁性应减弱，根据影响电磁铁的磁性的因素可知控制电路中电流的变化，根据欧姆定律判断出此时热敏电阻阻值变大，由此可判断热敏电阻Rx阻值与温度的变化情况；
若想降低饮水器加热的最高温度，根据控制电路中电流的变化即可判断滑动变阻器R2的阻值的变化；
（3）根据m=pV求出水的质量，利用 Q吸＝cm（t﹣t0） 求出水吸收的热量，利用 η＝ ×100% 求出该饮水器加热过程中的热效率.
5．【答案】（1）解：工作电路工作时的电流 ；
电阻R2的发热功率
答：工作电路工作时的电流为2A，电阻R2的发热功率为20W
（2）解：因为电阻消耗的电能等于电流通过电阻时产生的热量，即W2=P2t=Q，
所以，工作电路的工作时间
答：若发热电阻R2需提供1.2×104J的热量，则工作电路要工作600s
（3）解：由图可知，当电阻R1为50℃时，其阻值R1=250Ω，因为R1与R0串联，所以
总电阻R总=R1+R0=250Ω+50Ω=300Ω，
电路中最小电流I1=20mA=0.02A，
因此控制电路的电源电压U1最小值为U1=I1R总=0.02A×300Ω=6V
答：若恒温箱的温度最高不得超过50℃，则控制电路的电源电压U1最小值为6V
【知识点】电功率的计算；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）根据欧姆定律公式I=就可以直接算出电流；根据电功率公式P=UI算出电功率；
（2）根据题意需要用公式t=进行计算，不过电阻R2是一个纯电阻电路且不计热量损失，所以它在工作时，将电能全部转化为热能，则可知电阻产生的热量即为消耗的电能；
（3）先从表格中找出温度为50℃时热敏电阻的阻值，然后利用串联电路电阻规律算出总电阻，最后用最小电流乘以总电阻算出最小电源电压值.
6．【答案】（1）电梯超载时，压敏电阻R受到的压力F增大时，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强，磁性达到一定程度时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃报警，电梯不工作
答：动触点K与B触点接触时电铃报警
（2）由图2可知控制电路电压U=6V，当控制电路中的电流达到0.03A时，此时电阻R= = =200Ω；
由图3当电阻R=200Ω时，对应的压力F=10000N，即电梯的最大载重10000N
答：报警电铃响起，此时R的大小为200Ω，这部电梯设计的最大载重是10000N
（3）电梯自重300kg，当电梯载重500kg时，中途匀速运行10s内上升了10m，需要的机械能：
W机械=G总h=m总gh=（300kg+500kg）×10N/kg×10m=8×104J
电动机上标有“220V、10kW”的字样，工作10s消耗的电能：
W电=pt=10×103W×10s=1×105J
∴电动机的效率据η= ×100%= ×100%=80%
答：电动机将电能转化为机械能的效率是80%
【知识点】欧姆定律及其应用；电功的计算；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）超载自动报警系统实质就是电磁继电器的应用，电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃工作电路接通；（2）已知控制电路的电源电压和此时的电流，根据R= 就可以求出R的电阻值，根据电阻值从图3中就会找出相对应的压力，从而确定电梯的最大载重量；（3）根据电梯的载重和升高的高度计算出机械能的大小，根据电梯的功率和时间计算出消耗电能的大小，据η= ×100%计算出电梯电动机的效率．
7．【答案】（1）解：由表格数据可知，
光照度与光敏电阻R3阻值的乘积：
E×R3=0.5lx×60Ω=1lx×30Ω=1.5lx×20Ω=2lx×15Ω=2.5lx×12Ω=3lx×10Ω=30lxΩ，
即
（2）解：闭合开关S，将滑片P移至b端，变阻器接入电路中的电阻最大，
由题可知，当线圈中电流减小至 时，电磁继电器衔铁被弹簧拉起，启动照明系统，所以，电路中的总电阻：
；
根据串联电路中总电阻等于各分电阻之和，得R3的阻值：
，
由表格数据可知，当R3=20Ω时，E0的值为1.5lx；
如果光照度E为2Lx时并保持1min不变，由表格知当E=2Lx时，此时光敏电阻的阻值：R3′=15Ω；
此时控制电路总电阻为：
此时控制电路电流为：
；
根据 得R2消耗的电能是：
【知识点】欧姆定律及其应用；焦耳定律；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）由表格数据可知，光照度与光敏电阻R3阻值的关系，据此求出光敏电阻的阻值R3与光照度E的函数关系式；
（2）闭合开关S，将滑片P移至b端，变阻器接入电路中的电阻最大，当线圈中电流减小至I0=90mA时，控制开关自动启动照明系统，根据欧姆定律和串联电路的电流特点求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出R3的阻值，然后根据表格数据得出E0的值；
由表格数据可知，E0=2lx时光敏电阻的阻值，根据欧姆定律算出此时电路的电流，根据W=I2Rt算出这段时间内R2消耗的电能.
8．【答案】（1）3和4
（2）短路
（3）解：①此时灯泡发出微弱的光时的功率是：P′＝ P＝ ×3W＝0.12W；
故据图乙可知，每1.5s的时间，指示灯3W工作时间是0.5s，0.12W工作时间还是1s，故指示灯工作30s，以3W功率工作的时间是t1＝ ×0.5＝10s，所以以0.12W工作的时间是t2＝30s﹣10s＝20s；
故以3W功率消耗的电能是W1＝Pt1＝3W×10s＝30J；
故以0.12W功率消耗的电能是W2＝P′t2＝0.12W×20s＝2.4J；
故总共消耗的电能是：W＝32.4J；
②据指示灯规格为“6V 3W”且灯泡的电阻不变，可知，灯泡的电阻是R＝ ＝ ＝12Ω；
当指示灯为0.12W时，据P＝I2R可知，I＝0.1A；
故此时灯泡的电压是：U＝IR＝0.1A×12Ω＝1.2V，所以定值电阻的电压是：U′＝6V﹣1.2V＝4.8V；
故定值电阻的阻值是：R0＝ ＝ ＝48Ω
【知识点】欧姆定律及其应用；电功的计算；电功率的计算；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】解：（1）据图可知，若想使得两个指示灯都工作，所以应该让两个指示灯同时接入电路，故应将开关与触点3和4接通；（2）当动触点A和静触点B相碰在一起时，电阻R0处于短路状态；
故答案为：（1）3和4；（2）短路；（3）当转向开关与触点“2和3”接通时，①右转指示灯闪烁交替工作30秒消耗的电能32.4J；②定值电阻R0的阻值48Ω
【分析】（1）电路接通，用电器才可以工作；（2）电流不经过用电器而经过导线，用电器短路；（3）利用电功率和时间的乘积计算消耗的电能，根据电功率和电压计算电阻，结合欧姆定律计算电阻。
9．【答案】（1）解：当工作电路正常工作时，Q＝I2Rt= = =3.3×104J
答：R在1min内产生的热量是3.3× 。
（2）解：由题意可知，温度为60℃，滑动变阻器 =50Ω时，衔铁恰好被吸合，这时控制电路中的电流I=60mA。由表可知，此时R1=50Ω。由欧姆定律得，I= ＝ = =50×10-3A，解得：U=6V
答：控制电路的电源电压是 。
（3）解：当控制电路电流I>50mA时，衔铁被吸合切断工作电路，由欧姆定律可得，控制电路的总电阻最大为：
滑动变阻器R2( 取值范围0~80Ω)的最大电阻为80Ω，根据串联电阻的规律，热敏电阻R1的阻值最小(此时温度最高) ：
R1=R大-R2-R0=120Ω-80Ω-20Ω=20Ω，由表中数据知可控制的最高温度为80Ω，
当控制电路电流I≤40mA时，街铁被释放接通工作电路，由欧姆定律，控制电路的总电阻最小为：
滑动变阻器R2的最小电阻为0时，根据串联电阻的规律，热敏电阻R1的阻值最大(此时温度最低)
R1‘=150Ω-20Ω=130Ω.
由表中数据知可控制的最低温度为35℃；所以，若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是35C~80C；
（4）解：要使该装置控制的最高温度降低一些，就需要R1连入更大电阻的情况下，仍然能达到40A的最小值，所以R2的最大值要更小一些。
答：减小 的最大阻值。
【知识点】欧姆定律及其应用；电路的动态分析；焦耳定律；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）根据 Q＝I2Rt= 求出在1min内产生的热量.
（2）根据电阻的串联求出电路的总电阻，衔铁恰好被吸合，得出控制电路电流，由欧姆定律得出控制电路的电源电压.
（3）当控制电路电流I≥50mA时，衔铁被吸合切断工作电路，由欧姆定律求出电路的最大总电阻；滑动变阻器R2取值范围0~80Ω，根据串联电阻的规律求出最小的热敏电阻最小（温度最高），由表中数据知可控制的最高温度；当控制电路电流Is=40mA时，衔铁被释放接通工作电路，由欧姆定律得出电路的总电阻最小；滑动变阻器R2（取值范围0~80Ω）的最小电阻为0，根据串联电阻的规律求出热敏电阻最大，从而得出最低温度.
（4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，即热敏电阻增大，因电流不变，由欧姆定律，总电阻不变，据此分析.
10．【答案】（1）N
（2）242W
（3）30Ω
（4）2640J
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】（1）．根据右手螺旋定则，右手四指弯曲顺着电流方向握住螺线管，则大拇指向上，可判断出电磁铁的上端为N极；（2）．当电热器加热时，动触点与上方静触点b、c接通，此时R1与R2并联，根据 可得，R1和R2工作时的功率： ，所以加热时，工作电路的总功率P并＝P1+P2＝121W+121W＝242W；（3）．由图－2可知，当电磁铁对衔铁的吸引力为1N时，控制电路中的电流I＝0.2A，根据 可得：此时热敏电阻的阻值： ；（4）．电热器处于保温状态时，动触点a与下方静触点d接通，此时R1与R3串联，根据P＝I2R可得： ，工作电路30s消耗的电能：W＝UI保温t＝220V×0.4A×30s＝2640J。
【分析】（1）利用安培定则判断螺线管的磁极.
（2）根据 可得R1和R2工作时的功率.
（3）由图2知，当电磁铁对衔铁的吸引力为1N时，动触点a与下方静触点d接通，此时控制电路是红的电流为0.2A，根据欧姆定律算出热敏电阻Rt的阻值.
（4）保温时，R1与R3串联，根据P＝I2R可得电路中的电流，根据W=UIt算出工作电路消耗的电能.
11．【答案】（1）S
（2）弱；接通
（3）90；高
（4）B
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】（1）电流从电磁铁的下端流入上端流出，结合图示的线圈绕向利用安培定则可以确定电磁铁的上端为S极，下端为N极．（2）温度较低时，由R1的阻值随温度变化的关系曲线可知，热敏电阻的阻值较大，控制电路中的电流较小，电磁铁的磁性较弱，此时的衔铁不会被吸下来，根据图示的工作电路可知，加热丝所在的电路接通．（3） ，电路的总电阻： ，此时R1=热敏电阻的阻值： ，由图象知，热敏电阻的阻值为50Ω时，对应的温度为90℃．当可变电阻器R2的电阻变大时，在热敏电阻阻值不变的情况下，电路中的电流会减小，此时电磁铁的磁性会减弱，所以衔铁不会被吸下来，工作电路继续工作，恒温箱内的温度持续升高，热敏电阻的阻值会继续降低，控制电路中的电流会增大，直到电流到达临界值时，电磁铁切断工作电路．（4）由第三问的分析可知：当设定温度最低为90℃，根据热敏电阻R1的阻值随温度变化的关系曲线可知，此时热敏电阻的阻值最大为50Ω，因为控制电路的U源=6V不变，I=0.03A不变，极控制电路的总电阻200Ω保持不变，所以此时要求R2的阻值为150Ω，且此时为最小值；当设定温度为150℃时，根据热敏电阻R1的阻值随温度变化的关系曲线可知，此时热敏电阻的阻值最小为30Ω，因为控制电路的总电阻为200Ω不变，所以此时要求R2的阻值为170Ω，且为最大值．
综上分析，当恒温箱内预设的温度可调节范围是90℃～150℃时，滑动变阻器的阻值变化范围为150Ω～170Ω，
故答案为：B．
【分析】（1）根据安培定则，结合电流方向判断磁极位置；
（2）电磁铁的磁性和电流大小有关；
（3）根据电压和电流的比值计算电阻，结合电阻和温度的关系判断温度；
（4）根据温度范围，分析电阻大小范围。
12．【答案】（1）1×104
（2）0.75；7.5×103；375
（3）增强；电梯超载.
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁铁的其他应用
【解析】【解答】（1）根据题意知道，小明对电梯地面的压力是：F=G=500N，
故小明对电梯地面的压强是：p=F/S=500N/0.05m2= 1×104 Pa；
（2）因为电梯在20 s内将小明匀速提升15 m，所以电梯匀速上升的速度是：v=s/t=15m/20s=0.75m/s，
电梯对小明做的功是：W=Gh=500N×15m=7500J，
电梯对小明做功的功率是：P=W/t=7500J/20s=375W；
（3）①在控制电路中，当压敏电阻R2 受到的压力F增大时，其阻值减小，电路中的总电阻减小，由I=U/R知道，电路中的电流变大，电流增大时电磁铁的磁性增强；
②电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，电梯受到的压力等于乘客的重力，即F=G=mg=1000kg×10N/kg=10000N，
由图乙知道，当压力F=10000N时，对应的压敏电阻阻值是：R2 =100Ω，因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，控制电路中的电流是：I=U/R1+R2=6V/100Ω+100Ω=0.03A=30mA，因为30mA＞20mA，所以，此时是电梯超载的。
【分析】（1）根据公式p=求出小明对电梯地面的压强；
（2）根据速度公式求出电梯匀速上升的速度，根据W=Gh求出电梯对小明做的功，根据P=求出电梯对小明做功的功率；
（3）①在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，根据欧姆定律可知电路中电流的变化，再根据电磁铁中电流增大时磁性增强判断此时电磁铁的磁性的变化；
②根据G=mg求出乘客的重力，也就是对电梯的压力，找出图象中压力对应的R2电阻值，根据欧姆定律的知识计算出此时电路中的电流，将这个电流和20mA比较得出结论．
13．【答案】（1）解：由电路图知：衔铁被吸下时，R1、R2并联，
由并联电路的特点知：
电路总电阻
答：衔铁被吸下时，加热电路的总电阻是22Ω．
（2）解：由电路图知，保温状态下：R2、R3、R串联，
10min加热电路产生的热量
10分钟内热水器散失的热量
；
答：10分钟内热水器散失的热量是1.65×105J．
（3）解：由由图2可知，热敏电阻的最小值是R=200Ω，
当R最小，控制电路中的电流不超过最大值时，保护电阻R0阻值最小，
由 得：保护电阻R0的最小值 ，
由题意知，衔铁刚好被吸下时，电路电流I=10mA=0.01A，
此时电流总电阻 ，
此时热敏电阻R=R总﹣R0=600Ω﹣200Ω=400Ω，
由图2可知，此时水温为为60℃．
答：保护电阻R0的阻值至少为200Ω，
衔铁刚好被吸下时储水箱中水温是60℃．
【知识点】焦耳定律的应用；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）衔铁被吸下时，R1与R2并联，根据电阻的并联求出加热电路中的总电阻；
（2）衔铁没有被吸下时，R2、R3串联，电路中的总电阻最大，由P=可知电热水器处于保温状态，根据电阻的串联和Q=W=t求出10min加热电路产生的热量，利用加热电路的发热功率等于热水器散热功率的80%求出10分钟内热水器散失的热量；
（3）由热敏电阻的R-t图象找出热敏电阻的最小阻值，此时电路电流最大，根据电路的最大电流求出控制电路保护电阻R0的最小阻值，这是控制电路正常工作的最小阻值；求出衔铁刚好被吸下时热敏电阻的阻值，然后由图象找出该阻值对应的温度，这就是储水箱中水的温度.
14．【答案】（1）较暗；较亮；N；24；1680
（2）225；7.5
【知识点】功率的计算；欧姆定律及其应用；电功的计算；电功率的计算；电磁铁的构造和原理
【解析】【解答】（1）①当单刀双掷开关S与“2”接通时，L2与R0串联，电路中电阻较大，电流较小，L2发光较暗，电磁铁中有电流通过，接着，衔铁被吸下，触点A与B接通，电磁铁和电阻R0被短路，电路中电阻较小，电流较大，L2发光较亮，此时，由于电磁铁中没有电流通过，衔铁被弹簧拉上去，触点A与B分离，电磁铁中又有电流通过，随后电磁铁又将衔铁吸下，如此循环，右转指示灯L2会亮暗交替闪烁.②由图知，电流从电磁铁下端流入，由安培定则可知，电磁铁上端是北极；由P＝ 求指示灯L1的阻值：RL＝ ＝ ＝6Ω，S与“1”接通，触电A与B分离时，L1与R0串联，由图象知灯泡两端电压UL＝1.2V，则R0两端的电压：U0＝U UL＝6V 1.2V＝4.8V；由串联电路特点和欧姆定律有：IL＝IR， ＝ ，即： ＝ ，解得：R0＝24Ω；③0 1s电路中电流I＝ 0.2A，电路消耗的电能：W1＝ULIt＝6V×0.2A×1s＝1.2J；当触点A与B接通时，电磁铁和电阻R0被短路，指示灯发光较亮，根据图象可知，此时指示灯两端电压为6V，此时电路中的电流：I′＝ ＝ ＝1A；1s 1.5s电路消耗的电能：W2＝UI′t＝6V×1A×0.5s＝3J；指示灯交替工作10min整个电路消耗的电能：W＝(W1+W2)× ＝(1.2J+3J)×400＝1680J.（2）平衡车和人的总质量为m总 88kg 总重力为：G总 90kg 电动平衡车在水平路面上匀速行驶，所以电动机的牵引力：F＝f＝0.1G总＝0.1×900N＝90N，平衡车的速度v 因为P ＝Fv，而且动力来源驱动左右两个电动机，所以每个电动机平均输出功率：P＝ Fv＝ ×90N×5m/s＝225W；由题知，耗能为锂电池总储存能量的50%，由表格数据知，电动机的能量转化效率为 75%，锂电池能量密度 0.25kW h/kg，锂电池的总质量2kg，所以电池提供电能用来做功的能量W＝50%×75%×0.25kW h/kg×2kg＝0.1875kW h＝6.75×105J，由W＝Fs可得平衡车行驶的路程：s＝ ＝7500m 7.5km.
故答案为：（1）较暗；较亮；N；24；1680；（2）225；7.5.
【分析】根据开关的闭合的位置，判断电路连接情况，根据电压和电功率计算电阻大小，利用电压和电阻计算电流，利用力和速度可以计算功率的大小，利用功和力还可以计算路程，此题要对题干中的数据合理分析并利用，对公式要灵活使用.
15．【答案】（1）B
（2）解：工作时，两灯并联，则P=2PL=2×385W=770W
工作电路工作时的总电流为
（3）解：当继电器线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，电路断开I0=50mA，由欧姆定律
根据串联电阻的规律得R2=R总-R1-R0=120Ω-20Ω-10Ω=90Ω
由图乙知控制的温度t0=38℃。
（4）解：因当继电器线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，工作电路断开，定值电阻R1为20Ω，由欧姆定律可知，利用滑动变阻器改变连入电路的电阻，根据串联电阻的规律，从而改变电流的大小，达到控制浴室温度t0高低，可用一个滑动变阻器替换R1，如图所示：
选用的变阻器规格为：最大电阻应大于20Ω，允许通过的最大电流不小于50mA。
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）根据电磁继电器的连接，判断工作状态；
（2）根据电功率和电压的比值，计算用电器的电流；
（3）利用电压和电流的比值计算电阻，根据串联电路电阻规律计算部分电阻；
（4）利用串联滑动变阻器改变电路中的电流。
16．【答案】（1）增强
（2）6×103 N
（3）电梯超载
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】(1)在控制电路中，当压敏电阻 R2受到的压力 F 增大时，其阻值减小，电路中的总电阻减小，由 知，电路中的电流变大，电流增大时电磁铁的磁性增强．(2)电路总电阻 ；
根据串联电路电阻特点可知，此时压敏电阻的阻值 R2=R-R1=600Ω-100Ω=500Ω；
由图乙可知此时压敏电阻所受的压力为 F1=6×103 N，故此时电梯载重为 6×103 N；(3)电梯厢内站立总质量为 1000kg 的乘客时，电梯受到的压力等于乘客的重力，即F2=G'=mg=1000 kg×10 N/kg=104 N；
由题图乙可知，当压力 F2=104 N 时，对应的压敏电阻阻值 R2'=100Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则控制电路中的电流： ；
因 30 mA＞20 mA，所以，此时电梯超载；
【分析】（1）根据电压和电阻关系判断电阻变大；线圈匝数一定时，电磁铁的磁性和电流大小有关；（2）利用电压和电流的比值计算电阻；结合串联电路电阻规律计算部分电阻，判断压力大小；（3）根据质量计算重力；根据总电压和总电阻的比值计算电流；根据电流大小进行比较。
17．【答案】（1）降低
（2）AB
（3）75℃
（4）串联一个可变电阻
【知识点】电阻的串联；欧姆定律及其应用；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】（1）由图甲可知，当温度升高时，热敏电阻R的阻值会变小，热敏电阻阻值随温度升高而减小；（2）当温度较低的时候，热敏电阻的电阻较大，电路中的电流较小，此时继电器的衔铁与AB部分连接，此时是需要加热的，恒温箱内的加热器要工作，所以该把恒温箱内的加热器接在A、B 端；（3）当线圈中电流大于等于30毫安时，继电器的衔铁被吸合，恒温箱停止工作，此时内的最高，此时的总电阻为： ，热敏电阻R的阻值为：R=R总-R线圈=200Ω-130Ω=70Ω；
由甲图知，当热敏电阻的阻值为70Ω时，温度为75℃；（4） “当线圈中电流大于或等于30毫安时，继电器的衔铁被吸合”即恒温箱会停止工作，故可知，若在控制电路中串联一个可变电阻后，电路中电阻变化，同样情况下，使得电路电流变化，故控制电路达到30mA时所用的时间会变化，故可知，保温箱的加热时间会变化，故保温箱内的温度会变化，可以比较方便调节恒温箱内的最高温度。
故答案为：（1）降低；（2）AB；（3）75℃；（4）串联一个可变电阻。
【分析】（1）根据坐标图像判断电阻的变化；（2）根据用电器的工作情况判断连接位置；（3）根据电压和电流计算电阻的大小，在串联电路中总电阻是各用电器电阻之和求电阻值并判断温度；（4）若要改变电路中的温度可以改变电流，从而改变电阻。
18．【答案】（1）增强
（2）解：小明对电梯地面的压力F=G=400N；
小明对电梯地面的压强：
（3）解：电路总电阻为：
；
根据串联电路电阻特点可知，此时压敏电阻的阻值：
；
由图乙可知此时压敏电阻所受的压力为 ，故此时电梯载重为
（4）解：电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，电梯受到的压力等于乘客的重力，
即压力为： ；
由题图乙可知，当压力为104N时，对应的压敏电阻阻值为：100Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则控制电路中的电流；
；
因 ，所以，此时电梯超载，电铃报警。
【知识点】压强的大小及其计算；欧姆定律及其应用；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，电路中的总电阻减小，由 知，电路中的电流变大，电流增大时电磁铁的磁性增强。(2)根据物体对地面的压力和受力面积的比值计算压强的大小，（3）利用电压和电流计算电阻大小，结合坐标图像计算压力的大小，根据电压和电阻计算电流的大小.
19．【答案】（1）10
（2）22-30
【知识点】电功率的计算；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】（1）由图可知，控制电路部分R0与R1串联，由图乙可知，当温度为40℃时，其阻值为R1=180Ω，因为当电磁铁线圈中电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，使“浴霸”电路断开；所以电路中的最小电流I1=50mA=0.05A，
串联电路的总电阻等于各分电阻之和，所以R总=R1+R0=180Ω+20Ω=200Ω，
因此控制电路的最小电压U1=I1R总=0.05A×200Ω=10V；（2）当电流I=50mA=0.05A时，由 可得总电阻
则R1=240Ω-20Ω=220Ω，由图乙可得，对应温度为30℃。
当电流为I’=40mA=0.04A 时，此时的总电阻：
则R1’=300Ω-R0=300Ω-20Ω=280Ω，由图乙可得，对应温度为22℃.
所以将此装置放在浴室内，浴室内温度可控制在22℃~30℃。
故答案为：（1）10；（2）22-30。
【分析】利用总电阻和电流计算总电压，结合电阻的变化规律和温度的范围计算电阻值.
20．【答案】（1）增强；B
（2）没有达到最大载客量电铃就会报警
（3）不可信；电梯电机做的电功小于电梯应做的机械功
【知识点】功率计算公式的应用；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】解：（1）在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，电路中的总电阻减小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，电流增大时电磁铁的磁性增强；电梯超载时，压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强，磁性达到一定程度时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃报警，电梯不工作．（2）电梯在使用过程中，若控制电路中的定值电阻R1被短接，则在乘客并不超重的情况下，电磁铁所在电路电流也会较大，磁性较强，会使得衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃报警．（3）若每层楼高3m，从地面升高到14层电梯的高度为13×3m=39m，10个成年人从地面升高到14层电梯做得机械功W=Gh=（600N×10+2000）×39m=3.12×105J；电梯电机做得电功W电=2.5×104W×10s=2.5×105J，由电梯做得机械功和电梯电机做得电功比较可知，电梯电机做的电功小于电梯应做的机械功，因此开发商的话不可信．故答案为：（1）增强；B；（2）没有达到最大载客量电铃就会报警；（3）不可信；电梯电机做的电功小于电梯应做的机械功．
【分析】（1）在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，根据欧姆定律可知电路中电流的变化，再根据电磁铁中电流增大时磁性增强判断此时电磁铁的磁性的变化；超载自动报警系统实质就是电磁继电器的应用，电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃工作电路接通．（2）结合（1），据实际情况分析即可；（3）已知人的重力和楼梯的高度，根据公式W=Gh可求电梯做得机械功．根据W=Pt求得电梯电机做得电功；根据电梯做得机械功和电梯电机做得电功，比较即可得出结论
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