浙教版2022-2023学年第二学期八年级科学《电磁继电器》计算专题训练【word，含答案解析】

《电磁继电器》计算专题训练
1.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）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”)。
（2）列式计算LED路灯亮起时，光敏电阻R的阻值。
（3）若想在光照更暗时才使路灯接通而工作，可采取的做法是　 　(写出一种即可) 。
2.2020年，全球各地相继爆发了新冠肺炎疫情，极大的影响了人们的生活和身体健康。而大多数新冠肺炎患者会出现发热、咳嗽等症状，于是进入各种公共场所必须测量体温，如图甲是个旧某中学为初三学生开学准备的红外线测温仪，红外线测温仪是通过对物体自身辐射的红外能量的测量，准确地测定物体表面温度的仪器。当同学们从它前面经过时就可以快速测量出体温。测温仪的电路原理图如图乙所示。左右两个电源电压均为9V，R0是阻值为10Ω的定值电阻，R1是热敏电阻，其阻值会随着温度的改变而改变。当人体体温高于37.3℃时，红灯亮发出报警。R1随人体温度辐射的红外线变化关系如下表所示。
（1）电路中R0的作用是　 　，从测温仪前面通过的同学体温越高，电流表的示数　 　。
（2）小张同学经过测温仪时，电流表示数显示0.36A，通过计算说明测温仪是否会发出报警。
温度t/℃ 35 36.5 37 37.5 38 39 40
电阻R1/Ω 20 17 16 15 14 12 10
3.据交警部门统计，货车发生交通事故的主要原因是超载，于是交警部门为了检查货车是否超载，设计了一个货车超载自动报警电路。压力传感器受到的压力越大，输出的电压就越大。某压力传感器输出电压与压力的关系如表：
压力/（×105牛顿） 0 1.2 2.4 3.6 4.8 6.0
输出电压/（伏特） 0 1 2 3 4 5
他们利用压力传感器和电阻箱R（最大电阻999欧姆）及部分其它器材设计了图示的电路。闭合开关，当线圈中电流大于或等于20毫安时，电磁继电器的衔铁被吸合。已知继电器线圈的电阻为25欧姆，继电器电路的电源电压由压力传感器的输出电压U提供（假设U不受继电器电路影响）。
（1）当压力增加到一定程度时，电铃报警，说明汽车超载，则电铃应接在图中　 　（填“MN”或“EF”）两端；
（2）当货车总质量大于或等于24吨时，启动报警系统。则电阻箱R的电阻应调节到多大 （g取10牛顿/千克）
4.如图甲是小明制作的防盗报警装置示意图，其中工作电路电源电压U1=6伏，指示灯L的正常工作时两端电压为UL=2.5伏，定值电阻R0=350欧；控制电路电源电压U2=1.5伏，磁敏电阻Rx的阻值随其所处位置磁场强度的变化关系如图乙所示，当窗户分别处在轨道A、B、C处时，磁敏电阻Rx所处位置的磁场强度分别为a、b、c，闭合开关S1和S2后，当窗户关闭时，指示灯亮，蜂鸣器不工作；当窗户打开一定程度时，指示灯熄灭，蜂鸣器发出警报声．
（1）将窗户移至A点时，窗户关闭，闭合开关S1，指示灯L正常工作，求此时通过指示灯L的电流．（写出计算过程）
（2）已知电磁铁线圈中的电流达到3毫安时，电磁铁的衔铁刚好被吸下。当窗户移至轨道C点位置时，蜂鸣器恰好开始报警．求此时接入滑动变阻器Rp的阻值。（写出计算过程，电磁铁线圈电阻忽略不计） （3）要使窗户移至轨道B点位置时，蜂鸣器才开始报警，则如何调整电路，并说明理由。
5.丽水市已经有旧小区加装了电梯，解决老年人的出行困难。出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示。当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小（如图乙所示)，控制电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，当电磁铁线圈电流增大至20毫安时，衔铁被电磁铁吸住，电铃发出警报声，电梯超载。
（1）从乙图可知，当压敏电阻R2为800欧时，受到的压力F为　 　牛；
（2）根据要求将图甲的工作电路连接完整；
（3）已知控制电路的电源电压U为8伏，保护电压R1为200欧。若该电梯厢内乘客总质量为800千克时，通过计算说明电梯是否超载。(电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计)
6.如图甲所示为台州某拓展性学习小组设计的空调自动控制装置。R1是热敏电阻，其阻值随温度的变化如图乙所示。已知甲图左侧虚线框中电路电源电压恒定为9伏，继电器的线圈电阻忽略不计。闭合开关S，当电磁继电器线圈中的电流大于或等于45毫安，继电器的衔铁被吸合，空调开始工作；当电磁继电器线圈中的电流小于或等于30毫安，继电器的衔铁被释放，空调停止工作。
（1）图甲中的左侧虚线框中的电路部分为　 　(选填“控制电路”或“工作电路”)
（2）计算说明在多少温度范围内该空调是工作的？
（3）要想缩小空调工作的温度范围，可将R1热敏电阻更换成　 　(选填R2或R3)
7.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＝220 V的电源和阻值为R0＝88 Ω的电热丝组成。控制电路是由电压U1＝7.5 V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0～120 Ω)和热敏电阻Rt组成，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50 mA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而　 　(填“增大”“不变”或“减小”)。
（2）如果恒温箱的温度设定为60 ℃，则电阻箱R1应取多大阻值？
（3）该恒温箱可设定的最高温度是多少？
8.小明设计了一种“自动限重器”，如图（摆放物品。已知控制电路甲）所示。该装置由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图（乙）所示。当货架承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。已知控制电路的的电源电压U＝6V，电磁继电器线圈的阻值R＝10Ω。
请你解答下列问题：
（1）连接电路：货物装载机应接在接线柱　 　（选填“AB”、“BC”或“AC”）之间。
（2）电磁继电器中的电磁铁上端为　 　极。
（3）当电磁继电器线圈中的电流大小为30mA时，衔铁被吸下。若货架能承受的最大压力为800N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为多少？
9.明乘电梯时，发现电梯超载会自动报警。如图甲所示。电源电压恒定不变，R0为定值电阻。用杯中水量调节压敏电阻受到力的大小，压敏电阻的电流与受到压力大小的关系如图乙所示：
（1）图片中R0的作用是　 　。
（2）分析图乙I—F图象可知：压敏电阻Rx受到的压力增大时，通过它的电流也增大，Rx的阻值　 　(选填“变大”“变小”或“不变”)；当压力增大到一定程度时，触点K与　 　接触，电铃响，实现自动报警。
（3）某电梯超载报警的Rx—F图象如图丙所示，空载时电梯厢对Rx的压力F1等于电梯厢的重力，当压力F2＝1×104N时，电梯报警，则此电梯限载　 　人。(设每人质量约为50kg)
（4）下列与此实验研究方法相同的是_________。
A．探究通过导体的电流与导体两端电压关系时，控制导体电阻不变
B．用光线描述光的传播路径
C．用电磁铁吸引大头针的多少表示它的磁性强弱
D．2个5Ω的电阻串联，相当于1个10Ω的电阻
10.物理学中，用磁感应强度（用字母 B 表示）来描述磁场的强弱，它的国际单位是特斯拉（符号是 T），磁感应强度 B 越大表明磁场越强；B=0 表明没有磁场。有一种电阻，其阻值大小随周围磁场强度的变化而变化，这种电阻叫做磁敏电阻。为了探究电磁铁磁感应强度的大小与哪些因素有关，小超设计了甲、乙两图所示的电路，图甲中电源电压恒为6V，R 为磁敏电阻，图乙中的电磁铁左端靠近且正对图甲的磁敏电阻 R；磁敏电阻 R 的阻值随磁感应强度变化的关系图像如图丙所示。
（1）当图甲 S1 闭合，图乙 S2 断开时，磁敏电阻 R 的阻值是________Ω，则此时电流表的示数 为________mA 。
（2）闭合 S1 和 S2 ， 图乙中滑动变阻器的滑片 P 向右移动时，小超发现图甲中电流表的示数逐渐减小，说明磁敏电阻 R 的阻值变________，电磁铁的磁感应强度变________。
（3）闭合 S1 和 S2 ， 图乙中滑动变阻器的滑片 P 保持不变，将磁敏电阻 R 水平向左逐渐远离电磁铁时，小超将测出的磁敏电阻与电磁铁左端的距离 L、对应的电流表示数 I 及算出的磁感应强度 B 同时记录在下表中。请计算当 L=5cm 时，磁敏电阻 R 所在位置的磁感应强 度 B=________T 。
L/cm 1 2 3 4 5 6
I/mA 10 12 15 20 30 45
B/T 0.68 0.65 0.60 0.51 0.20
（4）综合以上实验可以得出：电磁铁磁感应强度随通过电流的增大而________；离电磁铁越远，磁感应强度越________。
11.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150欧。当线圈中电流大于或等于28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50℃时热敏电阻的阻值为________ 欧。
（2）恒温箱的加热器应接在A、B端还是C、D端？
（3）若恒温箱内的温度达到100℃时，通过计算分析恒温箱加热器是否处于工作状态？
（4）若在原控制电路中，串联接入一个可变电阻，当该电阻增大时，所控制的恒温箱内的最高温度将________ (选填“变大”“不变”或“变小”)。
答案及解析
1.（1）增大
（2）解：路灯亮时，电磁铁中电流I=0.1A，
则R总=
R=R总－R0=120Ω－40Ω=80Ω。
（3）增大电压、减小电阻R0的阻值（合理即可）
【解析】（1）当光照强度减弱时，控制电路接通路灯所在的电路，此时衔铁不能被电磁铁吸引而弹回原来位置，因此通过电磁铁的电流减小，而光敏电阻的阻值增大；
（2）首先根据 计算出电路的总电阻，再根据 R=R总－R0 计算出光敏电阻R的阻值；
（3）当光照更暗时，光敏电阻的阻值变大，此时电流会变得更小，只有保持电流不变，才能使衔铁继续被吸引，不接通灯泡所在的电路，据此分析可行的做法。
【解答】（1）由题意可推断，光敏电阻R的阻值随光照强度的减弱而增大；
（2）路灯亮时，电磁铁中电流I=0.1A，则 ；
此时光敏电阻的阻值R=R总－R0=120Ω－40Ω=80Ω。
（3）若想在光照更暗时才使路灯接通而工作，就必须增大电流；
①根据U=IR可知，当电流不变时，总电阻变大，那么电源电压增大；
②根据U=IR可知，当总电压不变时，总电流不变，则总电阻不变，根据R总=R+R0可知，此时要减小R0的阻值。
2.（1）保护电路；越大
（2）解：当I=0.36A时，R总= =25Ω，
R1=R总-R0=25Ω-10Ω=15Ω，
由表可得，t=37.5℃＞37.3℃。所以小张同学经过测温仪，电流表示数为0.36A，测温仪会发出报警。
【解析】（1）如果没有定制电阻R0的存在，那么当热敏电阻R1为零时，会造成短路，可能烧毁电源和用电器，根据表格分析热敏电阻随温度的变化规律，进而确定热敏电阻的阻值变化，从而分析电流表的示数变化。
（2）根据计算出总电阻，再根据R1=R总-R0计算出热敏电阻的阻值，最后根据表格确定此时的温度，并与标准进行比较即可。
【解答】（1）电路中R0的作用是保护电路，从测温仪前面通过的同学体温越高，热敏电阻的阻值越小，而电流表的示数越大。
3.（1）EF
（2）解：F=G=mg=24t×10N/Kg=2.4×105N；
由表格可知，当压力为2.4×105N时，输出电压U＝2V，
使电磁继电器衔铁闭合的最小电流I＝20mA＝0.02A，
∴此时电路的总电阻R总＝U/I＝2V/0.02A＝100Ω
又∵继电器线圈的电阻R线＝25Ω
∴电阻箱接入电路的阻值R＝R总－R线＝100Ω－25Ω＝75Ω
【解析】（1）根据图片分析装置的工作过程，确定报警时衔铁所在的位置即可；
（2）首先根据F=G=mg计算出压力传感器上受到的压力，再根据表格确定此时输出的电压，接下来根据计算出电路的总电阻，最后根据 R＝R总－R线 计算出电阻箱接入的阻值即可。
【解答】（1）根据图片可知，当压力增大到一定程度时，压力传感器的输出电压增大，通过电磁铁线圈的电流增大，磁场增强，于是衔铁被吸下来接通EF所在的电路而报警，则电铃应该接在图中EF处。
4.（1）闭合开关S1，灯泡和R0串联，灯泡正常发光，其两端的电压为UL=2.5V，R0两端的电压U0=U1﹣UL=6V﹣2.5V=3.5V，
电路中的电流I= = =0.01A
（2）当窗户移至轨道C点位置时，蜂鸣器恰好开始报警，控制电路中的总电阻R= = =500Ω，
此时滑动变阻器接入电路的阻值R滑=R﹣R磁B=500Ω﹣300Ω=200Ω
（3）要使窗户移至轨道B点位置时，蜂鸣器才开始报警， 应该 减小滑动变阻器的阻值或增大U2 。
因为电磁铁吸引电流不变，，从C到B，R变大，所以U不变时，减小R变。或R变不变时增大U。
【解析】(1)工作电路中灯泡和Ro串联，灯泡正常发光，根据串联电路的分压特点求出Ro两端的电压，根据欧姆定律求出电流，再根据P=UI求出灯泡的额定功率；
(2)由图像读出窗户移至B点和C点时，磁敏电阻的电阻值，根据欧姆定律列出等式，解出滑动变阻器的最大阻值，再判断是否能通过调节滑动变阻器的阻值来实现报警.
5.（1）5000
（2）
（3）解：当衔铁刚好被吸住，控制电路中R1与R2串联，I=20亳安时=0.02安
根据U=IR得： R= =400欧
由R=R1+R2得：R2=R-R1=400欧-200欧=200欧
从乙图可知此时受到的压力F总=9000牛
由F总=G总=m总g得
m总= =900千克>800千克
所以，电梯厢内站立总质量为800千克的乘客时，电梯不超载。
【解析】（1）根据乙图确定压敏电阻受到的压力；
（2）根据题目的描述，分析整个装置的工作过程，确定衔铁和电源的接线情况即可。
（3）首先根据计算出衔铁刚好被吸住时的总电阻，然后根据 R2=R-R1 计算出此时压敏电阻的阻值，接下来根据乙图确定此时受到的压力，最后根据 计算出乘客的质量，并与800kg进行比较即可。【解答】（1）从乙图可知，当压敏电阻R2为800欧时，受到的压力F为5000牛；
（2）根据甲图可知，衔铁在上面时，接通电动机所在的电路，电梯正常工作；衔铁在下面时，接通电铃所在的电路而报警，因此电源左边的导线应该与衔铁相连，如下图所示：
6.（1）控制电路
（2）解：R总= =200Ω R停= =300Ω
查图乙得，启动温度为30°C停止温度为20°C (或空调工作时的温度为20°C~30℃)
（3）R3
【解析】（1）根据图甲可知，左侧虚线框内的电磁铁通过吸引或放开衔铁，从而控制右侧空调的工作状态；
（2）首先根据分别计算出空调开始工作和停止工作时控制电路的总电阻，再根据乙图确定对应的温度即可；
（3）根据图乙比较电阻在200Ω~300Ω之间时的温度差的大小即可。
【解答】（1）图甲中的左侧虚线框中的电路部分为控制电路。
（3）如下图所示，在阻值为200Ω~300Ω时，热敏电阻R3的温度范围最小，故选R3，如下图所示：
7.（1）减小 （2）70 Ω （3）150 ℃
【解析】（1）根据乙图分析热敏电阻阻值随温度的变化规律；
（2）首先根据乙图确定60℃热敏电阻的阻值，再根据计算出总电阻，再根据R总=Rt+R1计算出电阻箱R1的阻值。
（3）恒温箱的温度最高时，热敏电阻的阻值最小，此时电阻箱的阻值最大，根据R总=Rt+R1计算出热敏电阻的最小阻值，根据乙图确定最高温度。
【解答】（1）根据乙图可知，热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而减小；
8.（1）AB
（2）N（或北）
（3）控制电路线圈、R1、R2串联，当电磁继电器线圈中的电流大小为30mA时，衔铁被吸下，此时R总=U/I=6V/0.03A=200Ω货架能承受的最大压力为800N，由图乙可知，此时R1=80ΩR2的最大阻值至少为R2=R总-R1-R线圈=200Ω-80Ω-10Ω=110Ω
【解析】（1）根据图乙确定压力增大时压敏电阻的阻值变化，从而确定电磁继电器的衔铁位置与装载机的工作状态，最终确定装载机的安装位置。
（2）根据安培定则判断电磁铁的极性；
（3）首先根据计算出此时的总电阻，再根据图乙确定此时压敏电阻的阻值，最后根据 R2=R总-R1-R线圈 计算出变阻器R2的最大阻值。
【解答】（1）根据乙图可知，当压力增大时，压敏电阻R2的阻值减小，则通过电磁继电器的电流增多，磁场变强，将衔铁吸下来，此时动触点与C接触，装载机停止工作，因此货物装载机应该接在接线柱AB之间。
（2）根据图甲可知，电磁铁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，此时大拇指指向上端，则电磁铁的上端为N极。
9.（1）保护电路 （2）变小；B （3）12 （4）C
【解析】（1）根据图甲可知，定值电阻R0与压敏电阻R1，电磁铁串联。当压敏电阻上压力为零时，压敏电阻为零，如果没有R0，此时会发生短路，造成电路损坏，据此分析R0的作用。
（2）根据“电流与电阻的反比关系”判断Rx的阻值变化。当压力增大到移动程度时，电流增大到一定程度，电磁铁的磁力增大到一定程度，将衔铁吸下来，据此确定触点K与谁接通即可。
（3）压敏电阻受到的压力等于电梯的自重与人的重力之和，即F2=G电梯+nG人，据此计算电梯的限载人数。
（4）电梯超载看不到摸不着，将其转化为电铃发声，这种方法叫转换法，据此分析各个选项中使用的物理研究方法即可。
【解答】（1）图片中R0的作用是保护电路。
（2）分析图乙I—F图象可知：压敏电阻Rx受到的压力增大时，通过它的电流也增大，Rx的阻值变小；当压力增大到一定程度时，触点K与B接触，电铃响，实现自动报警。
（3）根据图丙可知，电梯自重G电梯=4000N；当电梯超载时，压敏电阻受到的压力F2=1×104N，根据F2=G电梯+nG人得到：1×104N=4000N+n×（50kg×10N/kg）， 解得：n=12。
（4）A.探究通过导体的电流与导体两端电压关系时，控制导体电阻不变，使用了控制变量法，故A不合题意；
B.用光线描述光的传播路径，使用了模型法，故B不合题意；
C.用电磁铁吸引大头针的多少表示它的磁性强弱，使用了转换法，故C符合题意；
D.2个5Ω的电阻串联，相当于1个10Ω的电阻，使用了等效替代法，故D不合题意。
10. （1）100；60（2）大；强（或大）（3）0.4（4）增大（或变强）；小（或弱）
【解析】（1）由图象知，图乙 S2 断开时，R没有磁性，即B=0T，由图丙可知此时R=100Ω，根据欧姆定律可得
（2）图甲中电流表的示数逐渐减小而电压保持不变，所以根据欧姆定律判断可知磁敏电阻 R 的阻值变大；由图丙可知，当磁敏电阻 R 的阻值变大时，磁感应强度变强；
（3）由表可知当L=5cm 时，电流表示数 为30mA，此时电压是6V，根据欧姆定律可得 ， 由图丙可知此时B=0.4T；
（4）综合以上实验可以得出：电磁铁磁感应强度随通过电流的增大而增大；离电磁铁越远，磁感应强度越小。
11.（1）90
（2）A、B端
（3）由图甲可知100℃时，R=50Ω，控制电路电流I= = =0.03A=30mA，∴恒温箱加热器处于不工作状态。
（4）变大
【解析】（1）根据甲图可知，50℃时热敏电阻的阻值为90Ω；
（2）当线圈中电流小于28mA时，衔铁没有被吸下来，而是接通AB所在的电路，此时加热器正在工作，因此恒温箱的加热器应该接在AB端。
（3）由图甲可知100℃时，热敏电阻R=50Ω，
控制电路的总电阻；
控制电路电流 ，
则恒温箱加热器处于不工作状态。
（4）若在原控制电路中，串联接入一个可变电阻，当该电阻增大时，热敏电阻的阻值减小，所控制的恒温箱内的最高温度将变大。