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第3节 电磁铁的应用
考点一、电磁继电器
（一）实质：电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关。
（二）主要结构
由电磁铁、衔铁、弹簀触点等组成。
控制电路:低压电源电磁铁、弹簧、开关等。
工作电路:用电器、高压电源、指示灯、触点等。
（三）工作原理
(1)闭合开关→控制电路接通→电磁铁有磁性→吸引衔铁→触点开关与下触点接通→电动机工作。
(2)断开开关→控制电路断开→电磁铁磁性消失→弹簧复位→触点开关与上触点接通→灯亮。
（四）作用
一是可以实现通过低电压和弱电流来控制高电压和强电流，二是可以实现自动控制和远距离控制。
典例1：如图所示是某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置的电路图，下列关于它的说法中正确的是( )
A．当温度低于90 ℃时，报警装置就会响铃，同时绿灯亮
B．当温度低于90 ℃时，报警装置就会响铃，同时红灯亮
C．当温度达到90 ℃时，报警装置就会响铃，同时红灯亮
D．当温度达到90 ℃时，报警装置就会响铃，同时绿灯亮
【答案】C
【解析】根据图片确定温度达到90℃时水银面的位置确定电路是否接通即可。
【解答】根据图片可知，当温度达到90℃时，水银面与上面的金属丝接通，此时电磁铁产生磁场，将衔铁吸下来，接通红灯所在的电路，则此时红灯发光，电铃发声。故C正确，A、B、D错误。
变式1：（2022八下·婺城期末）2022年中国疫情形势依然很严峻，“金华415”疫情防控及时、到位，很快得到有效控制。如图是金华某商场的红外测温仪，该仪器的原理是热敏电阻的阻值随人体辐射的红外线而改变，当人体温度越高热敏电阻的阻值越小。小科同学据此设计了一个红外线体温安检电路：要求无人或体温低于37.3℃的人经过时仅绿灯亮，高于37.3℃的人经过时，红灯亮且电铃响起。下列设计符合要求的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】逐一分析每个选项的电路的工作过程，找出符合题意的答案。
【解答】A.A图红灯装在干路，不论什么情况红灯均亮，A不符合题意；
B.无人或体温低于37.3℃的人经过热敏电阻的阻值变大，由欧姆定律可知，控制电路中的电流越小，电磁铁磁性变弱，衔铁在弹簧弹力的作用下使静触点动触点分开，仅红灯亮，故B不符合题意；
C.体温高于37.3℃的人经过热敏电阻的阻值变小，由欧姆定律可知，控制电路中的电流越大，电磁铁磁性变强，衔铁被吸下，工作电路中电铃与红灯并联连入电路中，电铃响，红灯亮，故C符合题意；
D.D图中，红灯接在干路中，在任何情况下红灯均发光，故D不符合题意。
变式2：（2022八下·鄞州期末）如图是小宁设计的汽车尾气中CO排放量的检测电路。当CO浓度高于某一设定值时，电铃发声报警。图中气敏电阻R1阻值随CO浓度的增大而减小。
（1）根据小宁的设计，电铃应该接在 。(填“AC之间”或“BD之间”)
（2）用久后，电源电压U会减小，报警时CO最小浓度比设定值 。(填“高”或“低”)（3）为使该检测电路在CO浓度更低时报警，可将R2的滑片向 。(填“上移”或“下移”)
【答案】（1）BD之间 （2）高 （3）上移
【解析】（1）根据题目描述，结合图片确定电铃报警时衔铁的位置即可；
（2）根据欧姆定律分析报警时总电阻的变化，进而确定压敏电阻的阻值变化，最后确定CO浓度变化。
（3）报警时通过电路的电流大小不变，即总电阻不变，根据R总=R1+R2分析变阻器的阻值变化即可。
【解答】（1）当CO浓度增大时，气敏电阻的阻值减小，那么总电阻减小，而总电流增大，电磁铁的磁场变强，将衔铁吸下来，接通BD所在的电路而报警，因此电铃应该接在BD之间。
（2）用久后，电源电压U会减小，而报警时的电流不变，根据U=IR可知，此时总电阻减小，即压敏电阻的阻值减小，则CO浓度比设定值高。
（3）报警时通过电路的电流大小不变，即总电阻不变，当CO浓度降低时，气敏电阻的阻值增大，根据R总=R1+R2可知，R2的阻值要减小，即滑片向上移动。
变式3：（2022八下·滨江期末）小滨利用压力传感器、电磁继电器、阻值可调的电阻R等元件，设计了一个汽车超载自动报警电路，如图甲所示。已知压力传感器所受压力越大时，输出的电压U就越大，二者的关系如图乙所示。闭合开关S，当继电器线圈中电流大于或等于20mA时，衔铁被吸合。已知传感器的输出电压U即为继电器控制电路的电源电压，线圈的电阻为20Ω。回答下列问题：
（1）车辆不超载时，工作电路中绿灯亮；当传感器所受压力增大到一定程度时，红灯亮，说明汽车超载。请判断灯 (填 “L1”或“L2”)是红灯。
（2）某水平公路桥禁止质量大于或等于20t的车辆通行，用此装置报警，R的阻值应调节为多少？(g=10Nkg，要求写出计算过程)
（3）如果要求禁止质量更小的车辆通行，应该如何改动报警装置的控制电路？(写出一种方法即可)
【答案】（1）L2
（2）当某水平公路桥禁止质量大于或等于20t的车辆通行时，
车对水平地面的最小压力：F最小=G最小=m最小g=20×103kg×10N/kg=2×105N，
由图象可知，此时的输出电压：U=1V，
由欧姆定律可知电路总电阻：，
那么电阻R的阻值：R=R总-R线圈=50Ω-20Ω=30Ω；
（3）要求禁止质量更小的车辆通行，此时车辆对传感器的压力变小，压力传感器输出的电压U就越小，根据可知，电路中的电流变小。由于吸合电流不变，则需要增大电路中的电流，采取的方法有：减小R接入电路的电阻。
【解析】（1）分析超载和不超载时，衔铁的位置及两盏灯的亮暗情况得出结论。
（2）车对水平地面的压力等于它的重力，由图象求出压力传感器的阻值，然后由串联电路特点与欧姆定律求出R阻值。
（3）要求禁止质量更小的车辆通行，此时的压力变小，压力传感器输出的电压U就越小，根据欧姆定律分析电路中电流的变化，最后根据吸合电流不变，分析电阻R的阻值变化即可。
【解答】（1）根据乙图可知，当压力增大时，传感器输出电压增大，则通过电磁铁的电流增大，磁场变强。根据甲图可知，车辆不超载时，衔铁接上端，L1亮；车辆超载时，衔铁被吸合，衔铁接下端，L2亮，由题意知，L1是绿灯，L2是红灯。
1．下列设备或电器中，其主要工作原理与电磁铁无关的是（ ）
A．电铃 B．电熨斗 C．电磁选矿机 D．电磁起重机
【答案】B
【解析】A.电铃的主要结构为电磁铁，利用电磁铁的磁性有无控制小锤不断击打铃盖发出声音，故A不合题意；
B.电熨斗的主要结构为发热丝，故B符合题意；
C.电磁选矿机的主要结构为电磁铁，利用磁性将铁矿石分拣出来，故C不合题意；
D.电磁起重机的主要结构为电磁铁，利用磁性将钢材直接吸起来，不用捆绑，故D不合题意。
2．如图是某同学连接的电铃电路，开关闭合后电路中始终有电流，但电铃只响一声就不再响，原因是( )
A．电磁铁始终没有磁性
B．衔铁没有向下运动
C．衔铁一直被电磁铁吸着不能回弹
D．电池正、负极接反了
【答案】C
【解析】根据图片可知，当开关断开时，电磁铁没有磁性，衔铁在上面。闭合开关后，电磁铁产生磁性，将衔铁吸引下来，此时小锤敲击铃盖发声。但是衔铁会时针吸合在下面的电磁铁上，不会回弹到原来位置，因此电铃只响一声，故C正确，而A、B、D错误。
3．（2022八下·台州开学考）在昼夜明灯的地下停车场，驾驶员根据车位入口上方的红绿灯入停。如图是小吴设计的自动控制电路图，将光控开关(遮光时开关闭合)装在每个车位地面中央，红绿灯装在车位入口上方。当车位未停车时绿灯亮，当车位已停车时红灯亮，则图中L1、L2（ ）
A．都是红灯 B．都是绿灯
C．分别是红灯和绿灯 D．分别是绿灯和红灯
【答案】D
【解析】根据图片可知，当车位上无车时，光控开关断开，此时没有电流经过电磁铁，它没有磁性，衔铁在上面接通L1，也就是绿灯亮。
当车位上有车时，光控开关闭合，此时有电流经过电磁铁，它产生磁性，将衔铁吸引下来接通L2，也就是红灯亮。故D正确，而A、B、C错误。
4．（2021八下·杭州期中）出于安全考虑，电梯会设置超载自动报警系统，其工作原理如图所示。电梯厢底层装有压敏电阻R1，R2为保护电阻。K为动触点，A、B为静触点，当出现超载情况时，电铃将发出报警声，电梯停止运行，下列说法正确的是（ ）
A．电梯工作时电磁铁的上端为N极
B．电磁铁磁性的强弱与电流的大小有关
C．电梯未超载时动触点K与静触点B接触
D．电梯超载时报警说明压敏电阻的阻值随压力增大而增大
【答案】B
【解析】A.螺线管线圈上电流方向向左；右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向左，此时大拇指指向下端，则电磁铁的下端为N极，故A错误；
B.电磁铁的磁性强弱与电流大小和线圈匝数都有关系，故B正确；
C.电梯超载时，电铃发出报警声，即衔铁被吸下来，接通触点B，那么电梯未超载时，衔铁弹起，与触点A接触，此时电梯正常工作，故C错误；
D.电梯超载时，电磁铁的磁场变强，衔铁被吸下来，则通过电磁铁的电流增大，而压敏电阻的阻值减小，那么得到结论：压敏电阻的阻值随压力增大而减小，故D错误。
5．（2022八下·杭州月考）如图所示是某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置电路图，当温度达到90℃时，报警装置就会响铃，同时红灯亮，当温度低于90℃时，绿灯亮，电铃不响。
（1）请你根据科技小组的设计要求完成电路图。
（2）当图中左方电源正负极不小心被对调后，报警装置 (选填“能”或“不能”)正常工作。
【答案】（1）解：如图所示：
（2）能
【解析】（1）根据题目的描述，结合图片分析整个装置的工作过程，进而确定接线方式。
（2）电源的正负极对调后，不会影响通过电路的电流大小，只会影响电流的方向。而衔铁能够被吸合，只和电磁铁的吸引力大小有关，因此不会影响装置的正常工作，据此分析解答。
【解答】（1）根据图片可知，当温度到达90℃时，水银柱与金属丝接通，此时电磁铁产生磁场，将衔铁吸下来，接通红灯所在的电路。由于此时红灯亮，电铃响，因此红灯和电铃应该串联。当温度低于90℃时，电磁铁没有磁性，衔铁回到原来位置，接通绿灯所在电路，此时绿灯亮，如下图所示：
（2）当图中左方电源正负极不小心被对调后，报警装置能正常工作。
6．（1）将图甲中的电磁铁连入你设计的电路中(在虚线框内完成)，要求：①电源电压恒定不变，当滑动变阻器的滑片向左移动时，电磁铁的磁性增强；②闭合开关，小磁针受力静止时，其N、S极如图甲所示。
（2）如图乙所示是“自动水位显示器”的电路原理图。当水位未到达金属块B时，绿灯亮；当水位到达金属块B时，红灯亮。请根据以上要求，用笔画线代替导线，完成工作电路的连接。
【答案】（1）如图所示
（2）如图所示
【解析】（1）①根据磁极之间的相互作用规律确定螺线管的磁极方向，再根据安培定则判断线圈上的电流方向，最后确定电源正负极的方向；
②根据电磁铁的磁性变化确定电流变化，进而确定变阻器的阻值变化，最终确定变阻器的接线方式。
（2）根据灯泡的发光情况确定衔铁的位置，再根据衔铁的位置确定电磁铁是否存在磁场，进而弄清是否有电流，最后确定水面是否到达B即可。
【解答】（1）①小磁针的右端为S极，根据“异名磁极相互吸引”可知，螺线管的左端为N极。根据安安培定则可知，线圈上电流向上，则电流从右端流入，即电源的右端为正极，左端为负极；
②当变阻器的滑片向左移动时，电磁铁的磁性增强，则电流增大，而变阻器接入的阻值减小，因此变阻器使用滑片左边的部分，如下图所示：
（2）①当水位未到达金属块B时，此时电路断开，电磁铁没有磁性，由于弹簧的拉力衔铁在上面接通绿灯所在的电路，因此绿灯发光，那么可将动触点与电源左端相连，上面的静触点与绿灯连接后再与电源右端相连；
②当水位到达金属块B时，此时电路闭合，电磁铁产生磁场，衔铁被吸下来接通红灯所在的电路，此时红灯发光。可以将动触点与电源左端相连，下面的静触点与红灯连接后接在电源右端。
③由于红灯和绿灯不相互影响，因此二者并联，如下图所示：
7．（2022八下·安吉期末）如图甲所示，某恒温箱的工作电路由工作电源、电热丝等组成，其电路通断由控制电路控制，控制电路由20V的低压电源、电磁继电器( 线圈电阻不计)、热敏电阻R1 (安装在恒温箱内)、可变电阻器R2开关等组成，R1的阻值随温度变化的关系如图乙所示。调节可变电阻器使得R2=110Ω，闭合开关，当恒温箱内温度升高到50℃时，由于电磁继电器的作用，工作电路被断开，电磁继电器的线圈电阻忽略不计，请回答下列问题：
（1）从电路安全来看，工作电路中交流电源的火线应该接 端(选填“a”或“b”)接；
（2）调节可变电阻器使得R2=170Ω，恒温箱内温度最高能达到多少度？
（3）若要调低恒温箱的设定温度，应将可变电阻器R2的阻值适当 (选填“调大”或“调小”)。
【答案】（1）a
（2）当温度达到50℃时，热敏电阻的阻值为90Ω，、
则电磁铁吸合时的总电阻：R总=R2+R1=110Ω+90Ω=200Ω；
当电磁铁吸合断开工作电路时，需要的电流大小不变，即总电阻不变，
当可变电阻器使得R2=170Ω时，热敏电阻：R1'=R总-R2'=200Ω-170Ω=30Ω；
根据图乙可知，此时温度为130℃。
（3）调小
【解析】（1）在家庭电路中，为了用电安全，开关应该接在火线和用电器之间；
（2）当电磁铁吸合断开工作电路时，需要的电流大小不变，即总电阻不变，根据R总=R2+R1计算即可。（3）首先根据图乙确定温度降低时热敏电阻的阻值变化，再根据R总=R2+R1分析可变电阻器R2的阻值变化。
【解答】（1）根据图甲可知，a端与电磁继电器控制的开关直接相连，因此a应该为火线。
（2）当温度达到50℃时，热敏电阻的阻值为90Ω，、
则电磁铁吸合时的总电阻：R总=R2+R1=110Ω+90Ω=200Ω；
当电磁铁吸合断开工作电路时，需要的电流大小不变，即总电阻不变，
当可变电阻器使得R2=170Ω时，热敏电阻：R1'=R总-R2'=200Ω-170Ω=30Ω；根据图乙可知，此时温度为130℃。
（3）当恒温箱的温度降低时，根据图乙可知，此时热敏电阻的阻值增大，根据R总=R2+R1可知，为了保持总电阻不变，此时可变电阻器R2的阻值要减小。
8．（2022八下·定海期末）某光敏电阻R1没有受到光照（或光照较暗）时，阻值较小；有光照（或光照较强）时，阻值较大。如图是科学兴趣小组同学利用该光敏电阻和电磁继电器设计的路灯自动控制电路，用于公路照明。
（1）当光照较暗时，公路照明灯亮；当光照较强时，公路照明灯灭。则工作电路的A点应接在处 （选填“M”或“N”），才能达到控制要求。
（2）若控制电路中电源电压为6V，线圈电阻忽略不计，当滑动变阻器接入电路的阻值为20Ω，通过该电路的电流为0.05A时，工作电路正常工作，公路照明灯亮发光，求此时光敏电阻的阻值R1为多少Ω？
（3）在实际操作中，当光照较暗时，公路照明灯仍未发光，而电路连接及元件都正常。要使电路满足控制要求，下列调试方法可行的是 。
A．向右移动滑片P B．向左移动滑片P C．增加线圈匝数 D．升高控制电路电压
【答案】（1）N
（2）电路的总电阻：；
此时光敏电阻的阻值：R1=R总-R变=120Ω-20Ω=100Ω。
（3）A；C；D
【解析】（1）根据题目的描述，分析灯泡发光时衔铁的位置即可；
（2）首先根据计算出电路的总电阻，再根据R1=R总-R变计算出光敏电阻的阻值。
（3）照明灯还没有发光，说明此时衔铁没有被吸合，即电磁铁的磁场强度较小，据此分析判断。
【解答】（1）A点与照明灯连接，当照明灯工作时，光照较暗，此时光敏电阻阻值减小，而通过电磁铁的电流较大，因此衔铁被吸下来接通A所在的电路，因此A点应该与N接通。
（2）电路的总电阻：；此时光敏电阻的阻值：R1=R总-R变=120Ω-20Ω=100Ω。
（3）照明灯还没有发光，说明此时衔铁没有被吸合，即电磁铁的磁场强度较小。
要增大电磁铁的磁场强度，可以增大电流而减小电阻，即变阻器的滑片向右移动，故A符合题意，B不合题意；
要增大电磁铁的磁场强度，可以增大线圈匝数，故C符合题意；
如果变阻器的阻值不变，那么当电流增大时，根据U=IR可知，此时需要升高控制电路的电压，故D符合题意。
故选ACD。
9．（2022八下·吴兴期末）纯电动汽车是一种采用蓄电池作为唯一动力源的汽车，电池的安全性主要体现在对其温度的控制上，当某组电池温度过高时，立即启动制冷系统进行降温，图甲是小明设计的模拟控温装置示意图，电磁继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器Rp串联接在电压为6V的电源两端。当电磁铁线圈(电阻不计)中的电流I大于或等于25mA时，衔铁被吸合，热敏电阻置于温度监测区域，其阻值Rt与温度t的关系如图乙所示，滑动变阻器的最大阻值为200Ω。
（1）图甲中应将 b 端与 端相连；
（2）若设置电池温度为60℃时启动制冷系统，则滑动变阻器阻值应为多少？
（3）若要提高启动温度，Rp接入电路的阻值应该怎么调节？并简要说明理由。
【答案】（1）c
（2）由图可知，当温度为60℃时，Rt的阻值为70Ω
此时控制电路的总电阻R=U/I=6V/0.025A=240Ω
由串联电路的电阻规律，滑动变阻器接入的电阻为RP=R-Rt=240Ω-70Ω=170Ω
（3）向左调节（或增大滑动变阻器连入的电阻值）。因为若要提高启动温度，热敏电阻的阻值将减小，为了使衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍为25mA，根据欧姆定律就要增大滑动变阻器连入的电阻值，即Rp的阻值必须变大。
【解析】（1）根据图乙确定热敏电阻的阻值随温度的变化规律，据此判断温度升高到一定程度时控制电路电流的大小变化，进而确定电磁铁磁场强弱变化，弄清衔铁的位置改变和此时的工作状态即可。
（2）根据图乙确定60℃时热敏电阻的阻值，然后根据公式计算出此时的总电阻，最后根据 RP=R-Rt 计算变阻器接入的阻值即可。
（3）电磁铁吸合时的磁场强度保持不变，即通过控制电路的电流大小不变，根据可知，控制电路的总电阻保持不变。温度升高时热敏电阻阻值减小，然后根据 RP=R-Rt 确定变阻器的阻值变化即可。【解答】（1）根据图乙可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。当温度升高到一定程度时，控制电路的电流增大，电磁铁磁场增强，将衔铁吸下来，接通C所在的电路。由于此时制冷系统启动，因此应该将b端与c端相连。
10．（2022八下·嘉兴月考）如图为利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的原理示意图，其中R是光敏电阻。不计电磁铁线圈电阻，定值电阻R0=40Ω，控制电路电源电压为12V。白天，太阳能电池板将太阳能转化为电能，贮存于蓄电池中。傍晚，当光照强度减弱，使电磁铁中电流=0.1A时，控制电路会自动接通路灯电路，由蓄电池给LED路灯供电。
（1）图中B为电磁继电器的衔铁，能否用铜制材料代替，并请说明理由 。
（2）由题意可推断，光敏电阻R的阻值随光照强度的减弱而 （选填“增大”或“减小”）。
（3）列式计算LED路灯亮起时，光敏电阻R的阻值。
【答案】（1）不能，因为电磁铁只能吸引铁钴镍等物质，不能吸引铜
（2）增大
（3）当电流为0.1A时路灯亮起，
此时的总电阻为：；
光敏电阻的阻值：R=R总-R0=120Ω-40Ω=80Ω。
【解析】（1）根据衔铁的工作原理和特点分析；
（2）根据图片，结合题目描述的过程，确定光照强度减弱时衔铁的位置，从而确定电磁铁磁场强度的变化，进而确定电流大小变化，最终确定电阻的大小变化即可；
（3）当电流为0.1A时路灯亮起，首先根据计算出总电阻，再根据R=R总-R0计算出光敏电阻的阻值。
【解答】（1）电磁继电器的主要结构为电磁铁，依靠对衔铁的吸引，从而实现对电路的控制，则衔铁必须使用铁磁性材料，则：衔铁不能用铜制材料代替，理由为：因为电磁铁只能吸引铁钴镍等物质，不能吸引铜。
（2）傍晚时，光照强度减弱，此时路灯发光，即衔铁与DE接触，那么电磁铁的磁场减弱，通过它的电流减小，则光敏电阻的阻值增大。
（3）当电流为0.1A时路灯亮起，此时的总电阻为：；
光敏电阻的阻值：R=R总-R0=120Ω-40Ω=80Ω。
11．（2022八下·杭州月考）小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接通，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接通，上触点分离，警铃响。图甲中继电器的供电电压U1＝3 V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0为30 Ω。当线圈中的电流大于等于50 mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。
（1）由图乙可知，当环境温度升高时，电磁铁的磁性将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
（2）根据设计意图，图甲中接线柱D应与接线柱 (填A或B)相连。
（3）请计算说明，环境温度在什么范围内时警铃报警。
【答案】（1）增大
（2）A
（3）当线圈中的电流I＝50mA＝0.05A时，继电器的衔铁将被吸合，警铃报警
控制电路的总电阻
热敏电阻R＝R总－R0＝60Ω－30Ω＝30Ω； 1分
由图乙可知，此时t＝80℃；
所以，当温度t≥80℃时，警铃报警。
【解析】（1）根据图乙，确定温度升高时热敏电阻的阻值变化，从而确定电流变化，进而判断电磁铁的磁场强弱变化；
（2）根据题目描述的工作过程，确定衔铁的位置，弄清电路的工作状态即可；
（3）当线圈中的电流I＝50mA＝0.05A时，继电器的衔铁将被吸合，警铃报警，首先根据 计算出此时的总电阻，再根据 R＝R总－R0 计算出此时热敏电阻的阻值，最后根据乙图确定温度范围。【解答】（1）当环境温度升高时，热敏电阻的阻值减小，则通过电路的电流增大，因此电磁铁的磁性将增大。
（2）当环境温度正常时，电磁铁的上触点接通，即接通A所在的电路，此时指示灯亮，因此图甲中的接线柱D应该与接线柱A相连。
12．（2022八下·金华期中）超市的电动扶梯，有人乘时运行较快，无人乘时运行较慢。某同学想利用电磁继电器设计这样的电路。
（1）力敏电阻 R0 的阻值与所受压力的关系如图甲所示，则由图甲可得出力敏电阻 R0 的阻值随所受压力的增大而 。（填“增大”或“减小”）
（2）根据要求请将图乙的工作电路连接完整。
（3）控制电路电源电压为 24 伏，当电流达到 20mA 时电磁铁将衔铁吸下。现在要求一个质量为 40 千克的小朋友站在电梯上，就能使电梯较快运行，则滑动变阻器 R1 接入电路的阻值为多大？（g
取 10N/kg）
（4）如果要求质量更小的人站上电梯就能使其较快运行，应该如何改动控制电路？（写出一种方法和理由）
【答案】（1）减少
（2）有人乘坐时，压力大，则力敏电阻的阻值小，根据欧姆定律可知，控制电路中的电流变大，电磁铁磁性增强，衔铁被吸下；工作电路中的电梯运行快，说明工作电路中的电流大，根据欧姆定律可知，电路中的电阻小，故应该只让电动机接入电路；
无人乘时，压力小，则力敏电阻的阻值大，根据欧姆定律可知，控制电路中的电流变小，电磁铁磁性减弱，衔铁被拉起；无人乘时运行较慢，说明工作电路中的电流小，根据欧姆定律可知，电路的总电阻大，则电动机和定值电阻串联，如图所示：
（3）小朋友对电梯的压力为：F=G=mg=40kg×10N/kg=400N；
由图甲可知，此时力敏电阻的阻值为：R0=600Ω；
衔铁被吸下的电流为：I=20mA=0.02A；
根据欧姆定律可知，控制电路的总电阻为：；
根据串联电路的电阻关系可知，滑动变阻器R1接入电路的阻值为：R1=R-R0=1200Ω-600Ω=600Ω；
（4）要求质量更小的人站上电梯就能使其较快运行，质量变小，重力变小，则对电梯的压力变小，根据图甲可知，此时力敏电阻的阻值变大，控制电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，由于吸合电流不变，要使此时的电流达到吸合电流，则需要增大电路中的电路，故采取的方法是：①减小电路的总电阻，即滑动变阻器R1接的滑片向左移动；②增大电源电压；③增加电磁铁的线圈匝数，从而增大电磁铁的吸力。
【解析】（1）根据图甲得出结论；
（2）根据压力的大小判定控制电路中电流的大小；有人乘坐时，电梯运行快，说明电路中的电流大；无人乘时运行较慢，说明电路中的电流小；根据串联电路的电阻关系分析电路的连接方式；
（3）根据小朋友的质量求出重力，重力与压力相同，根据压力大小得出力敏电阻的阻值；根据欧姆定律求出电路的总电阻，根据串联电路的电阻关系求出滑动变阻器的阻值；
（4）要求质量更小的人站上电梯就能使其较快运行，此时的压力变小，电路的总电阻变大，由于吸合电流不变，则需要增大电路中的电流，据此分析。【解答】（1）根据图像甲可知，当压力增大时，力敏电阻的阻值变小，即力敏电阻的阻值随压力的增大而减小；
13．（2022八下·诸暨期中）电梯为居民出入带来很大的便利，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。已知控制电路的电源电压U＝6伏，保护电阻R1＝100欧，压敏电阻R2的阻值随压力F大小变化的情况如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。
（1）当压敏电阻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。电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点 接触，电铃发出警报声。
（2）已知电磁铁线圈中电流达到20毫安时，衔铁刚好被吸住。若该电梯厢内站立总质量为1000千克的乘客，试通过计算说明电梯是否超载。（g取10牛/千克）
【答案】（1）B
（2）电梯厢内站立总质量为1000千克的乘客时，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，当压力F=10000N，对应的压敏电阻阻值R2=100Ω
∴控制电路中的电流为I= = =0.03A=30mA
∵30mA>20mA ∴此时电梯超载。
【解析】（1）根据电铃的位置确定触电K接触的触点。
（2）首先根据F=G=mg计算出电梯受到的压力，再根据图乙确定此时压敏电阻 R2 的阻值，接下来根据 计算出通过控制电路的电流，最后与20毫安比较即可。
【解答】（1）根据图甲可知，电铃与静触点B相连，因此：电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃发出警报声。
14．（2022八下·临海月考）有一种电加热恒温箱，工作原理如图甲所示．控制电路由电压为 U1=9V 的电源、电磁继电器（线圈电阻不计）、滑动变阻器 R2 和热敏电阻 R1 组成，图乙是热敏电阻 R1 阻值随温度变化的图象；工作电路由电压为 U2=220V 的电源和电阻为 R0 的电热丝组成．通过实验测得当电磁继电器线圈的电流达到 60mA 时，电磁继电器的衔铁被吸下来。求：
（1）按照题意将图中的工作电路连接完整，C 点应与 相连。（选填“A”或“B”）；
（2）在升温的过程中，通过电阻 R1 的电流会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（3）要使恒温箱设定的温度值升高，应调节滑动变阻器 R2 的滑片，使其接入电路的阻值 （选填“变大”或“变小”）。
（4）当滑动变阻器 R2 接入电路中的电阻为 90Ω时，恒温箱内的温度是多大？
【答案】（1）A
（2）变大
（3）变大
（4）当电流为60mA时，总电阻；
此时热敏电阻R1=R总-R2=150Ω-90Ω=60Ω。
根据乙图可知，此时恒温箱内的温度是100℃。
【解析】（1）根据恒温箱的工作状态确定衔铁的位置，进而判断接线情况；
（2）首先根据乙图确定温度升高后热敏电阻R1的阻值变化，再根据R总=R1+R2判断总电阻的变化，最后根据“电流与电阻的反比关系”确定电流变化。
（3）电磁铁吸合时的电流大小不变，则总电阻不变，根据R总=R1+R2分析变阻器的阻值变化即可；
（4）首先根据公式计算出总电阻，再根据R1=R总-R2计算出热敏电阻的阻值，最后根据图乙确定恒温箱内的温度。
【解答】（1）当温度升高时，热敏电阻的阻值减小，那么总电阻变小而总电流变大，那么电磁铁的磁场增强，将衔铁吸下来切断发热电阻R0的工作，则C应该与A相接。
（2）在升温的过程中，热敏电阻R1的阻值减小，根据R总=R1+R2可知，总电阻减小，而总电流增大。
（3）电磁铁吸合时的电流大小不变，则总电阻不变。当温度升高时，热敏电阻R1的阻值减小，据R总=R1+R2可知，此时变阻器接入的阻值应该变大。
（4）当电流为60mA时，总电阻；
此时热敏电阻R1=R总-R2=150Ω-90Ω=60Ω。
根据乙图可知，此时恒温箱内的温度是100℃。
15．如图甲所示是一家庭燃气报警器的部分电路示意图，其中控制电路中的R1是由气敏电阻制成的传感器，R1的阻值与燃气的浓度的关系如图乙。出厂预设当燃气浓度达到4%时报警，出厂测试时，控制电路的电源电压U1为3伏且保持恒定，闭合开关S1、S2，移动滑动变阻器R2滑片P的位置，当控制电路中的电流为0.03安时，电磁铁A恰好能将衔铁B吸下，工作电路中相应的灯亮起而报警。(电磁铁线圈的阻值忽略不计)
（1）当报警器报警时， (填“L1”或“L2”)灯亮。
（2）该报警器要达到出厂预设值，滑动变阻器接入电路的阻值有多大？
（3）某场地安装该报警器后，想在燃气浓度达到3%时就报警，那么该如何调节滑动变阻器，并请简述其中的科学原理。
【答案】（1）L2
（2）解：当燃气浓度达到4%时，根据题图乙可知，气敏电阻的．阻值为40Ω，
由I= 可知，此时电路的总电阻：R总= =100Ω，
因串联电路总电阻等于各部分电阻之和，
所以滑动变阻器接人电路的阻值：R2=R总-R1=100Ω-40Ω=60 s。
（3）解：根据题图乙可知，当燃气浓度达到3%时，气敏电阻接入电路的阻值变大，为保证报警时电路电流仍为0.03 A。由I= 可知，当电压一定时，需减小电路中的总电阻，因此调节滑片使滑动变阻器接入电路的阻值减小，故将滑片向下移动。当滑片向下移动一定距离后，燃气浓度达到3%且电路电流刚好为0.03 A时，报警器报警。
【解析】（1）根据衔铁的位置确定发光的灯泡；
（2）首先根据图乙确定气敏电阻的阻值R1 ，然后根据 计算出此时的总电阻R总，最后根据串联电路的电阻特点 R2=R总-计算出变阻器的阻值即可；
（3）当其它条件不变时，报警器报警时通过控制电路的电流大小不变，即总电阻不变。根据燃气浓度的变化确定气敏电阻的阻值变化，再根据R总=R2+R1确定变阻器的阻值变化即可。
【解答】（1）当报警器报警时，电磁铁A的衔铁被吸下来，接通L2所在的电路，因此L2亮。
16．（2022八下·温州期末）某研究机构设计了一款“潜水自救器”，其主要元件包括工作电路、电动气瓶及气囊等(如图甲)。其中工作电路的电压U恒为3伏，滑动变阻器R的规格为“1A.60Ω”，力敏电阻Rx的阻值随压力的改变而改变。电动气瓶内装有液态CO2，并没有电磁铁及连接永磁体的阀门，阀门关闭和打开的两种状态如图乙所示。当开关S断开时，阀门在弹簧拉力作用下，使出气口关闭：当开关S闭合后，且“潜水自救器”下降到预设深度时，线圈中电流达到30毫安，电磁铁即可推动永磁体使阀门右移，出气口打开为气囊充气，产生的浮力将潜水人员拉回水面，实现自救。
（1）永磁体放置时，需要考虑其磁极的方向，请判断水磁体的左端为 极。
（2）力敏电阻Rx的阻值随深度变化如下表。请通过计算说明：该“潜水自效器”能否通过调节滑动变阻器，实现在潜水深度为20米时自动充气。( 线圈电阻忽略不计)
深度h(米) 5 10 15 20 25 30
Rx的阻值(欧) 110 70 40 25 16 10
（3）为保证人员安全， “潜水自救器”必须设计应急充气功能，小明提出修改方案如图内，在任何深度下出现紧急情况时，只要闭合开关S1，“潜水自救器”就能立刻充气实现紧急自救。请判断此方案是否可行并说明理由： 。
【答案】（1）S
（2）解：已知U=3伏，I=30毫安=0.03安
R总= =100欧
由表可知当h=20米时，Rx=25 欧
R=R总-Rx=100欧-25欧=75欧
因为R>60欧，所以不能通过调节滑动变阻器实现“潜水自救器”在20米深时自动充气
（3）可行，开关闭合时，Rx被短路，无论滑片位于何处，通过线圈的电流都大于30毫安，电磁铁磁性增强足以推永磁体，使阀门打开，可实现紧急充气。
【解析】（1）首先根据安培定则判断电磁铁的磁极方向，再根据磁极之间的相互作用规律判断永磁体的磁极。
（2）首先根据 计算出电流为30mA时的总电阻，再根据表格确定20m深度时力敏电阻的阻值，最后根据计算出此时滑动变阻器的阻值，最后与变阻器的最大阻值比较即可。
（3）根据丙图可知，当开关S1闭合时，会短路力敏电阻Rx，此时只有变阻器R，计算出此时的电流，并与电磁铁的启动电流进行比较即可。
【解答】（1）根据图甲可知，线圈上电流方向向上。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向上，此时大拇指指向左端，则左端为N极。根据“异名磁极相互吸引”可知，此时永磁体的左端为S极。
（3）根据丙图可知，当开关S1闭合时，会短路力敏电阻Rx，此时只有变阻器R，
即使变阻器全部使用时，此时的总电流为：；
那么：此方案可行，理由是：开关闭合时，Rx被短路，无论滑片位于何处，通过线圈的电流都大于30毫安，电磁铁磁性增强足以推永磁体，使阀门打开，可实现紧急充气。
17．（2022八下·诸暨期末）为了节能环保，些公共场所使用 光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为：勒克斯)。
照度/勒克斯 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
电阻/千欧 5.8 3.7 2.8 2.3 ？ 1.8
（1）某光敏电阻R在不同照度下的阻值如上表，根据表中已知数据，在坐标系中描绘出了阻值随照度变化的曲线。由图象可求出照度为1.0勒克斯时的电阻约为 千欧 。
（2）如图是街道路灯自动控制模拟电路，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在 (选填“AB”或“BC" )之间。
（3）已知控制电路电源电压为6伏，当控制电路中电流大于2毫安时，衔铁会被吸引。要求天色渐暗照度降低至0.8勒克斯时点亮路灯，求滑动变阻器接入的电阻值(电路中其它电阻忽略不计)。
（4）为使光线更暗时路灯才点亮，应适当 (选填“增大”或“减小”)滑动变阻器的电阻。
【答案】（1）2.0
（2）AB
（3）R总= =3000欧
查表得，当照度为0.8勒克斯时，光敏电阻R的阻值为2.3千欧
R变=R总-R=3000欧-2300欧=700欧
（4）减小
【解析】（1）根据图像确定照度为1勒克斯时光敏电阻的阻值；
（2）根据光敏电阻的阻值随照度的变化规律，分析灯熄灭时衔铁的位置即可。
（3）首先根据 计算出此时的总电阻，再根据表格确定照度为0.8勒克斯时光敏电阻的阻值，最后根据 R变=R总-R 计算出此时变阻器接入的阻值即可。
（4）当电磁铁吸合时的电流大小不变，即总电阻不变。当光线更暗时，光敏电阻的阻值会变大，根据R总=R+R变可知，此时变阻器的阻值要减小，据此分析解答。
【解答】（1）根据图像可知，当照度为1.0勒克斯时光敏电阻的阻值为2千欧；
（2）当天亮时照度变大，而光敏电阻的阻值减小，电流增大，电磁铁的磁性变强，衔铁被吸下来，切断灯泡所在的电路，因此路灯应该接再AB之间。
（4）为使光线更暗时路灯才点亮，应适当减小滑动变阻器的电阻。
18．（2022八下·新昌期末）电动车已成为人们出行的重要交通工具，但与电动车相关的安全事故也呈现多发的态势。
（1）电动车由电池包供电，若电池包意外进水就可能引发自燃，其原理如下：
水电解→可燃性气体积累→遇明火，气体燃烧→引燃整车
请写出以上原理中水电解的化学方程式 。
（2）雨天或雾天时能见度低，骑电动车易发生交通事故。小敏为电动车设计的一种“警示灯”，骑行过程中灯泡会持续交替闪烁发光，以提示过往的行人和车辆。如图是“警示灯”的电路图，R0为定值电阻，电磁铁线圈及弹性衔铁的电阻忽略不计．
①当电流通过电磁铁时，电磁铁的下端是 极。
②请说明“警示灯”能自动进行交替发光的工作原理 。
【答案】（1）2H2O 2H2↑ +O2↑
（2）S；图中该电路闭合开关，电磁铁与灯泡中都有电流经过，灯泡发光且电磁铁产生磁性： 之后电磁铁将动触点吸下，与静触点分离，电路被切断，灯熄灭且电磁铁磁性消失； 弹性衔铁形变恢复，动触点与静触点接触，电路通路，灯泡发光且电磁铁又具有磁性。 如此反复，灯泡交替发光。
【解析】（1）确定反应物、反应条件和生成物，据此写出反应的化学方程式。
（2）①根据安培定则判断电磁铁的极性；
②电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性。据此结合衔铁自身的弹性，分析衔铁的位置变化，描述灯泡的发光情况即可。
【解答】（1）水在通直流电条件下分解，生成氢气和氧气，则反应方程式：2H2O 2H2↑ +O2↑
（2）①根据图片可知，线圈上电流方向向右。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向右，此时大拇指指向上端，则电磁铁的上端为N极，下端为S极。
②警示灯”能自动进行交替发光的工作原理：图中该电路闭合开关，电磁铁与灯泡中都有电流经过，灯泡发光且电磁铁产生磁性： 之后电磁铁将动触点吸下，与静触点分离，电路被切断，灯熄灭且电磁铁磁性消失； 弹性衔铁形变恢复，动触点与静触点接触，电路通路，灯泡发光且电磁铁又具有磁性。 如此反复，灯泡交替发光。
思维导图
典例分析
举一反三
课后巩固
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第3节 电磁铁的应用
考点一、电磁继电器
（一）实质：电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关。
（二）主要结构
由电磁铁、衔铁、弹簀触点等组成。
控制电路:低压电源电磁铁、弹簧、开关等。
工作电路:用电器、高压电源、指示灯、触点等。
（三）工作原理
(1)闭合开关→控制电路接通→电磁铁有磁性→吸引衔铁→触点开关与下触点接通→电动机工作。
(2)断开开关→控制电路断开→电磁铁磁性消失→弹簧复位→触点开关与上触点接通→灯亮。
（四）作用
一是可以实现通过低电压和弱电流来控制高电压和强电流，二是可以实现自动控制和远距离控制。
典例1：如图所示是某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置的电路图，下列关于它的说法中正确的是( )
A．当温度低于90 ℃时，报警装置就会响铃，同时绿灯亮
B．当温度低于90 ℃时，报警装置就会响铃，同时红灯亮
C．当温度达到90 ℃时，报警装置就会响铃，同时红灯亮
D．当温度达到90 ℃时，报警装置就会响铃，同时绿灯亮
变式1：（2022八下·婺城期末）2022年中国疫情形势依然很严峻，“金华415”疫情防控及时、到位，很快得到有效控制。如图是金华某商场的红外测温仪，该仪器的原理是热敏电阻的阻值随人体辐射的红外线而改变，当人体温度越高热敏电阻的阻值越小。小科同学据此设计了一个红外线体温安检电路：要求无人或体温低于37.3℃的人经过时仅绿灯亮，高于37.3℃的人经过时，红灯亮且电铃响起。下列设计符合要求的是（ ）
A． B．
C． D．
变式2：（2022八下·鄞州期末）如图是小宁设计的汽车尾气中CO排放量的检测电路。当CO浓度高于某一设定值时，电铃发声报警。图中气敏电阻R1阻值随CO浓度的增大而减小。
（1）根据小宁的设计，电铃应该接在 。(填“AC之间”或“BD之间”)
（2）用久后，电源电压U会减小，报警时CO最小浓度比设定值 。(填“高”或“低”)（3）为使该检测电路在CO浓度更低时报警，可将R2的滑片向 。(填“上移”或“下移”)
变式3：（2022八下·滨江期末）小滨利用压力传感器、电磁继电器、阻值可调的电阻R等元件，设计了一个汽车超载自动报警电路，如图甲所示。已知压力传感器所受压力越大时，输出的电压U就越大，二者的关系如图乙所示。闭合开关S，当继电器线圈中电流大于或等于20mA时，衔铁被吸合。已知传感器的输出电压U即为继电器控制电路的电源电压，线圈的电阻为20Ω。回答下列问题：
（1）车辆不超载时，工作电路中绿灯亮；当传感器所受压力增大到一定程度时，红灯亮，说明汽车超载。请判断灯 (填 “L1”或“L2”)是红灯。
（2）某水平公路桥禁止质量大于或等于20t的车辆通行，用此装置报警，R的阻值应调节为多少？(g=10Nkg，要求写出计算过程)
（3）如果要求禁止质量更小的车辆通行，应该如何改动报警装置的控制电路？(写出一种方法即可)
1．下列设备或电器中，其主要工作原理与电磁铁无关的是（ ）
A．电铃 B．电熨斗 C．电磁选矿机 D．电磁起重机
2．如图是某同学连接的电铃电路，开关闭合后电路中始终有电流，但电铃只响一声就不再响，原因是( )
A．电磁铁始终没有磁性
B．衔铁没有向下运动
C．衔铁一直被电磁铁吸着不能回弹
D．电池正、负极接反了
3．（2022八下·台州开学考）在昼夜明灯的地下停车场，驾驶员根据车位入口上方的红绿灯入停。如图是小吴设计的自动控制电路图，将光控开关(遮光时开关闭合)装在每个车位地面中央，红绿灯装在车位入口上方。当车位未停车时绿灯亮，当车位已停车时红灯亮，则图中L1、L2（ ）
A．都是红灯 B．都是绿灯
C．分别是红灯和绿灯 D．分别是绿灯和红灯
4．（2021八下·杭州期中）出于安全考虑，电梯会设置超载自动报警系统，其工作原理如图所示。电梯厢底层装有压敏电阻R1，R2为保护电阻。K为动触点，A、B为静触点，当出现超载情况时，电铃将发出报警声，电梯停止运行，下列说法正确的是（ ）
A．电梯工作时电磁铁的上端为N极
B．电磁铁磁性的强弱与电流的大小有关
C．电梯未超载时动触点K与静触点B接触
D．电梯超载时报警说明压敏电阻的阻值随压力增大而增大
5．（2022八下·杭州月考）如图所示是某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置电路图，当温度达到90℃时，报警装置就会响铃，同时红灯亮，当温度低于90℃时，绿灯亮，电铃不响。
（1）请你根据科技小组的设计要求完成电路图。
（2）当图中左方电源正负极不小心被对调后，报警装置 (选填“能”或“不能”)正常工作。
6．（1）将图甲中的电磁铁连入你设计的电路中(在虚线框内完成)，要求：①电源电压恒定不变，当滑动变阻器的滑片向左移动时，电磁铁的磁性增强；②闭合开关，小磁针受力静止时，其N、S极如图甲所示。
（2）如图乙所示是“自动水位显示器”的电路原理图。当水位未到达金属块B时，绿灯亮；当水位到达金属块B时，红灯亮。请根据以上要求，用笔画线代替导线，完成工作电路的连接。
7．（2022八下·安吉期末）如图甲所示，某恒温箱的工作电路由工作电源、电热丝等组成，其电路通断由控制电路控制，控制电路由20V的低压电源、电磁继电器( 线圈电阻不计)、热敏电阻R1 (安装在恒温箱内)、可变电阻器R2开关等组成，R1的阻值随温度变化的关系如图乙所示。调节可变电阻器使得R2=110Ω，闭合开关，当恒温箱内温度升高到50℃时，由于电磁继电器的作用，工作电路被断开，电磁继电器的线圈电阻忽略不计，请回答下列问题：
（1）从电路安全来看，工作电路中交流电源的火线应该接 端(选填“a”或“b”)接；
（2）调节可变电阻器使得R2=170Ω，恒温箱内温度最高能达到多少度？
（3）若要调低恒温箱的设定温度，应将可变电阻器R2的阻值适当 (选填“调大”或“调小”)。
8．（2022八下·定海期末）某光敏电阻R1没有受到光照（或光照较暗）时，阻值较小；有光照（或光照较强）时，阻值较大。如图是科学兴趣小组同学利用该光敏电阻和电磁继电器设计的路灯自动控制电路，用于公路照明。
（1）当光照较暗时，公路照明灯亮；当光照较强时，公路照明灯灭。则工作电路的A点应接在处 （选填“M”或“N”），才能达到控制要求。
（2）若控制电路中电源电压为6V，线圈电阻忽略不计，当滑动变阻器接入电路的阻值为20Ω，通过该电路的电流为0.05A时，工作电路正常工作，公路照明灯亮发光，求此时光敏电阻的阻值R1为多少Ω？
（3）在实际操作中，当光照较暗时，公路照明灯仍未发光，而电路连接及元件都正常。要使电路满足控制要求，下列调试方法可行的是 。
A．向右移动滑片P B．向左移动滑片P C．增加线圈匝数 D．升高控制电路电压
9．（2022八下·吴兴期末）纯电动汽车是一种采用蓄电池作为唯一动力源的汽车，电池的安全性主要体现在对其温度的控制上，当某组电池温度过高时，立即启动制冷系统进行降温，图甲是小明设计的模拟控温装置示意图，电磁继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器Rp串联接在电压为6V的电源两端。当电磁铁线圈(电阻不计)中的电流I大于或等于25mA时，衔铁被吸合，热敏电阻置于温度监测区域，其阻值Rt与温度t的关系如图乙所示，滑动变阻器的最大阻值为200Ω。
（1）图甲中应将 b 端与 端相连；
（2）若设置电池温度为60℃时启动制冷系统，则滑动变阻器阻值应为多少？
（3）若要提高启动温度，Rp接入电路的阻值应该怎么调节？并简要说明理由。
10．（2022八下·嘉兴月考）如图为利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的原理示意图，其中R是光敏电阻。不计电磁铁线圈电阻，定值电阻R0=40Ω，控制电路电源电压为12V。白天，太阳能电池板将太阳能转化为电能，贮存于蓄电池中。傍晚，当光照强度减弱，使电磁铁中电流=0.1A时，控制电路会自动接通路灯电路，由蓄电池给LED路灯供电。
（1）图中B为电磁继电器的衔铁，能否用铜制材料代替，并请说明理由 。
（2）由题意可推断，光敏电阻R的阻值随光照强度的减弱而 （选填“增大”或“减小”）。
（3）列式计算LED路灯亮起时，光敏电阻R的阻值。
11．（2022八下·杭州月考）小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接通，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接通，上触点分离，警铃响。图甲中继电器的供电电压U1＝3 V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0为30 Ω。当线圈中的电流大于等于50 mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。
（1）由图乙可知，当环境温度升高时，电磁铁的磁性将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
（2）根据设计意图，图甲中接线柱D应与接线柱 (填A或B)相连。
（3）请计算说明，环境温度在什么范围内时警铃报警。
12．（2022八下·金华期中）超市的电动扶梯，有人乘时运行较快，无人乘时运行较慢。某同学想利用电磁继电器设计这样的电路。
（1）力敏电阻 R0 的阻值与所受压力的关系如图甲所示，则由图甲可得出力敏电阻 R0 的阻值随所受压力的增大而 。（填“增大”或“减小”）
（2）根据要求请将图乙的工作电路连接完整。
（3）控制电路电源电压为 24 伏，当电流达到 20mA 时电磁铁将衔铁吸下。现在要求一个质量为 40 千克的小朋友站在电梯上，就能使电梯较快运行，则滑动变阻器 R1 接入电路的阻值为多大？（g
取 10N/kg）
（4）如果要求质量更小的人站上电梯就能使其较快运行，应该如何改动控制电路？（写出一种方法和理由）
13．（2022八下·诸暨期中）电梯为居民出入带来很大的便利，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。已知控制电路的电源电压U＝6伏，保护电阻R1＝100欧，压敏电阻R2的阻值随压力F大小变化的情况如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。
（1）当压敏电阻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。电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点 接触，电铃发出警报声。
（2）已知电磁铁线圈中电流达到20毫安时，衔铁刚好被吸住。若该电梯厢内站立总质量为1000千克的乘客，试通过计算说明电梯是否超载。（g取10牛/千克）
14．（2022八下·临海月考）有一种电加热恒温箱，工作原理如图甲所示．控制电路由电压为 U1=9V 的电源、电磁继电器（线圈电阻不计）、滑动变阻器 R2 和热敏电阻 R1 组成，图乙是热敏电阻 R1 阻值随温度变化的图象；工作电路由电压为 U2=220V 的电源和电阻为 R0 的电热丝组成．通过实验测得当电磁继电器线圈的电流达到 60mA 时，电磁继电器的衔铁被吸下来。求：
（1）按照题意将图中的工作电路连接完整，C 点应与 相连。（选填“A”或“B”）；
（2）在升温的过程中，通过电阻 R1 的电流会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（3）要使恒温箱设定的温度值升高，应调节滑动变阻器 R2 的滑片，使其接入电路的阻值 （选填“变大”或“变小”）。
（4）当滑动变阻器 R2 接入电路中的电阻为 90Ω时，恒温箱内的温度是多大？
15．如图甲所示是一家庭燃气报警器的部分电路示意图，其中控制电路中的R1是由气敏电阻制成的传感器，R1的阻值与燃气的浓度的关系如图乙。出厂预设当燃气浓度达到4%时报警，出厂测试时，控制电路的电源电压U1为3伏且保持恒定，闭合开关S1、S2，移动滑动变阻器R2滑片P的位置，当控制电路中的电流为0.03安时，电磁铁A恰好能将衔铁B吸下，工作电路中相应的灯亮起而报警。(电磁铁线圈的阻值忽略不计)
（1）当报警器报警时， (填“L1”或“L2”)灯亮。
（2）该报警器要达到出厂预设值，滑动变阻器接入电路的阻值有多大？
（3）某场地安装该报警器后，想在燃气浓度达到3%时就报警，那么该如何调节滑动变阻器，并请简述其中的科学原理。
16．（2022八下·温州期末）某研究机构设计了一款“潜水自救器”，其主要元件包括工作电路、电动气瓶及气囊等(如图甲)。其中工作电路的电压U恒为3伏，滑动变阻器R的规格为“1A.60Ω”，力敏电阻Rx的阻值随压力的改变而改变。电动气瓶内装有液态CO2，并没有电磁铁及连接永磁体的阀门，阀门关闭和打开的两种状态如图乙所示。当开关S断开时，阀门在弹簧拉力作用下，使出气口关闭：当开关S闭合后，且“潜水自救器”下降到预设深度时，线圈中电流达到30毫安，电磁铁即可推动永磁体使阀门右移，出气口打开为气囊充气，产生的浮力将潜水人员拉回水面，实现自救。
（1）永磁体放置时，需要考虑其磁极的方向，请判断水磁体的左端为 极。
（2）力敏电阻Rx的阻值随深度变化如下表。请通过计算说明：该“潜水自效器”能否通过调节滑动变阻器，实现在潜水深度为20米时自动充气。( 线圈电阻忽略不计)
深度h(米) 5 10 15 20 25 30
Rx的阻值(欧) 110 70 40 25 16 10
（3）为保证人员安全， “潜水自救器”必须设计应急充气功能，小明提出修改方案如图内，在任何深度下出现紧急情况时，只要闭合开关S1，“潜水自救器”就能立刻充气实现紧急自救。请判断此方案是否可行并说明理由： 。
17．（2022八下·诸暨期末）为了节能环保，些公共场所使用 光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为：勒克斯)。
照度/勒克斯 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
电阻/千欧 5.8 3.7 2.8 2.3 ？ 1.8
（1）某光敏电阻R在不同照度下的阻值如上表，根据表中已知数据，在坐标系中描绘出了阻值随照度变化的曲线。由图象可求出照度为1.0勒克斯时的电阻约为 千欧 。
（2）如图是街道路灯自动控制模拟电路，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在 (选填“AB”或“BC" )之间。
（3）已知控制电路电源电压为6伏，当控制电路中电流大于2毫安时，衔铁会被吸引。要求天色渐暗照度降低至0.8勒克斯时点亮路灯，求滑动变阻器接入的电阻值(电路中其它电阻忽略不计)。
（4）为使光线更暗时路灯才点亮，应适当 (选填“增大”或“减小”)滑动变阻器的电阻。
18．（2022八下·新昌期末）电动车已成为人们出行的重要交通工具，但与电动车相关的安全事故也呈现多发的态势。
（1）电动车由电池包供电，若电池包意外进水就可能引发自燃，其原理如下：
水电解→可燃性气体积累→遇明火，气体燃烧→引燃整车
请写出以上原理中水电解的化学方程式 。
（2）雨天或雾天时能见度低，骑电动车易发生交通事故。小敏为电动车设计的一种“警示灯”，骑行过程中灯泡会持续交替闪烁发光，以提示过往的行人和车辆。如图是“警示灯”的电路图，R0为定值电阻，电磁铁线圈及弹性衔铁的电阻忽略不计．
①当电流通过电磁铁时，电磁铁的下端是 极。
②请说明“警示灯”能自动进行交替发光的工作原理 。
思维导图
典例分析
举一反三
课后巩固
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