浙教版2022-2023学年第二学期八年级科学“期末冲刺”专题训练（二）：有关电磁继电器的计算（2）（含答案）

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.图甲为热敏电阻的R-t图像，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的简单恒温箱温控电路。继电器线圈的电阻为150欧。当线圈中电流大于或等于20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6V，图中的电源是恒温箱加热器的电源。
（1）从图1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）如果要使恒温箱内的温度保持100℃，可变电阻R'应调节为多少？
3.某学校科技小组同学正尝试孵化养殖的孔雀蛋，已知孔雀蛋的孵化温度为35℃到40℃之间，想利用电磁继电器、热敏电阻R、电流表等元件为学校孵化室设计一台自动控温装置。R随温度的变化关系如表，继电器的线圈电阻R0为10欧，左边电源电压6V恒定不变。电流表0-30mA量程接入电路，当电磁继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器的衔铁被吸合，右边加热器电路正常工作。
（1）完成电路连接；
（2）为使孵化室温度不低于35℃，左边电路需串联多大的电阻？
（3）孔雀蛋的孵化温度根据胚胎发育的情况采取前期高，中期平，后期略低，出雏期稍高的施温方法。为了给加热器设定不同的启动温度，请你提出一种可行的调节方便的措施________________。
4.某大桥因使用年限较长，桥体的部分区域变形影响了大桥的健康运行和过往车辆、行人的安全。导致大桥损坏的一个重要原因是过往车辆严重超载。为了能抓拍超载车辆，小林和科学兴趣小组成员决定为大桥管理者设计一个“汽车超载记录器”来进行监控管理。如图甲为该超载记录器原理图。Rx为压敏电阻，当车辆驶入被监测路段时，其阻值随它受到的压力变化而变化，变化关系如图乙所示。当电压表示数达到或超过5V时，继电器的衔铁被吸下，工作电路中的照相机就开始工作，抓拍超载车辆。已知电源电压U=10V，线圈电阻忽略不计，保护电阻R=15Ω，问：
(1)图甲中“”这个元件的名称是__________。
(2)若某车的总质量为15t，过桥时电压表的示数是多少？
(3)在保证不被该记录器所抓拍时的过桥车辆的最大质量是多少？
5.出于安全考虑，电梯设置有超载自动报警系统，其工作原理如图所示，R1为保护电阻，R2为压敏电阻，当超载时，电铃会报警．己知控制电路的电源电压 U=6伏，R1=100欧，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）请简要说明超载时，引起电铃报警的工作过程。
（2）当电磁铁线圈电流达到20毫安时，衔铁刚好被吸住。若该电梯厢内站立总质量为800千克的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载。（g取10牛/千克）
6.为了比赛的公平公正，小芸为学校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，开关S1、S2、S3都闭合，K与A端相连，绿灯亮；发令枪扳机和开关S2相连动，扣动扳机，枪响同时开关S2断开；当电流表示数小于或等于30mA时，在弹簧弹力作用下，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，通过左端电路的电流为多少？
（2）若R0=200Ω，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？
7.小强利用压力传感器、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。他了解到这种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，当电磁铁线圈中的电流大于或等于20mA时，衔铁被吸合。已知传感器的输出电压U为控制电路的电源电压，电磁铁线圈的电阻为20Ω。
(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。请你判断灯_________(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，要用小强设计的装置为此桥报警，R的阻值应调节为多少？(g取10N/kg)
(3)在水平路面上，要使该装置报警，通过车辆的最小重力为多少？
8.如图甲所示的电加热恒温箱，由控制电路和加热电路两部分构成。其中控制电路U1=6伏的电源、电磁继电器（线圈电阻忽略不计）、热敏电阻R1和滑动变阻器R2串联而成。加热电路由U2=220伏的电源和R0=48.4欧的电热丝串联而成。恒温箱内包含了图中虚线框内的电热丝R0和热敏电阻R1。图乙是热敏电阻R1的阻值随温度变化的图像。当控制电路中的电流达到0.05安时，衔铁被吸下来，触点处断开，加热电路停止工作；当控制电路的电流小于0.05安时，衔铁被弹回，触点处接通，加热电路正常工作，根据以上信息回答下列问题：
(1)当恒温箱中温度保持在60℃时，在图乙中对应的热敏电阻的阻值为多大？
(2)通过调节控制滑动变阻器R2接入电路的电阻，就能调节恒温箱中需要设定的不同温度。如果滑动变阻器R2的最大电阻为90欧，该恒温箱能够设定的温度范围是多少？
9.小明设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”，如图甲，拍摄照片记录机动车辆闯红灯时的情景.
工作原理：当光控开关接收到某种颜色光时，开关自动闭合，且当压敏电阻受到车的压力，它的阻值变化引起电流变化到一定值时，继电器的衔铁就被吸下，工作电路中的电控照相机工作，拍摄违规车辆，光控开关未受到该种光照射自动断开，衔铁没有被吸引，工作电路中的指示灯发光，己知控制电路电压为6V，继电器线圈电阻10欧，当控制电路中电流大于0.06安时，衔铁被吸引，回答下列问题：
(1)根据工作原理，将电路连接完整．
(2)要记录违规闯红灯的情景，光控开关应在接收到_______光(填“红”、“绿”或“黄”）时，自动闭合，由图乙可知，压敏电阻R的阻值随受到压力的增大而___________．
(3)通过计算说明，只有质量超过多少千克的车辆违规时才会被拍照记录.
10.某同学设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”，如图甲所示，它可以通过拍摄照片来记录机动车辆闯红灯时的情景、它的工作原理是：光控开关未受到该种光照射时，自动断开，衔铁不被吸引，指示灯发光、当接收到某种颜色的光时，光控开关自动闭合，若同时压敏电阻受到车的压力，阻值变化而引起电流变化达到一定值时，继电器的衔铁被吸下，电控照相机工作，拍摄违规车辆。
(1)要记录违规闯红灯的情景，光控开关应在接收到_______光(选填“红”、“绿”、“黄”)时自动闭合；
(2)图乙为压敏电阻阻值与所受压力的关系图线。已知控制电路电源电动势为6V，内阻为1Ω，继电器电阻为9Ω，当控制电路中电流大于0.06A时，衔铁会被吸引。因此，只有质量超过_____kg的车辆违规时才会被记录。（g=10N/Kg）
11.为解决妈妈回家晚耽搁收衣服的问题，小科设计了“自动收缩晾衣架”（如图1）。主要部件括可折叠晾衣架、电动机及控制电路。其中晾衣架下端连杆固定在竖杆上的P点，上端连杆通过滑环可在竖杆上自由移动，R为光敏电阻，电动机M通过拉绳与晾衣架上端连杆相连，S是按钮开关，向上按按钮可切断电路（黑色部分为导体，白色部分为绝缘体）。白天晾衣架展开伸出窗外（如图1），天黑时电动机接通，将连杆向上拉动，使晾衣架自动收缩折叠（如图2），同时连杆上的突起Q将S的按键向上按，使电路切断，停止工作。
（1）当光照强度减小时，电磁铁磁性________。（选填“变大”、“不变”或“变小”）
（2）已知控制电路中电源电压为3伏，电磁铁线圈的阻值为60欧，光敏电阻的阻值随光照强度的变化情况如下表所示，电磁铁衔铁吸合电流至少达到30毫安，则此晾衣架自动收缩时的光照强度是多少？（写出计算过程）
（3）小科在实际调试时发现，还没天黑晾衣架就自动缩回，为解决此问题，请提出一种改进方法：______________________________。
12.如图1所示为某博物馆的自动除湿器，动力全部由压缩机来提供。除湿器内部的电路结构由控制电路和工作电路两部分组成，简化后的电路图如图2所示，电压U1=12V，U2=220V；Rg为保护电阻；调控电阻R0的阻值范围为0~1500Ω；R为湿敏电阻，其阻值随相对湿度φ(空气中含有水蒸气的百分比，单位为：%RH)变化的图象如图3所示，当湿敏电阻R的阻值发生变化时，L中线圈的电流随之发生变化，当电流大于或等于20mA时，L的两个磁性弹片相互吸合，压缩机开始带动系统进行除湿。(线圈电阻不计)。请回答：
(1)图2中虚线框的2电路属于__________(选填“控制”或“工作”)电路。当S接通时，可判断出图2中线圈上端P的磁极是__________极(选填“N”或“S”)。
(2)由图3可知，湿敏电阻R的阻值随着相对湿度的增加而__________。(选填“增大”或“减小”)
(3)因博物馆内有许多珍贵的器皿和字画，要求相对湿度φ控制在35%RH以内，则调控电阻R0的阻值不能超过多少欧？
参考答案
1.（1）增大。（2）路灯亮时，电磁铁中电流I=0.1A，则R总=U/I=12V/0.1A=120Ω，R=R总－R0=120Ω－40Ω=80Ω。（3）增大电压、减小电阻R0的阻值（合理即可）
2.（1）90 （2）A、B （3）100欧
3.（1）见图（2）50欧（3）改变电压、改变线圈的匝数、电路中串联一个滑动变阻器等方法
4.（1）电磁铁（2）车辆过桥时对桥面的压力：F＝G＝15×103kg×10N/kg＝1.5×105N 由乙图像可知，当F＝1.5×105N时，Rx＝25Ω 电路中的电流：I＝U/(R+RX)＝10V/(15+25)Ω=0.25A电压表的示数：U1＝IR＝0.25A×15Ω＝3.75V （3）当电压表的示数最大即U1max＝5V时，记录器所能记录的过桥车辆的质量最大，此时电路中的电流：I′＝U/R＝10V/15Ω＝0.67ARx＝UX/I′＝(10－5)V/0.67A＝15Ω 由乙图像可知，此时汽车对压敏电阻的压力F′＝3×105N，所以该记录器所能记录的过桥车辆的最大质量：m最大＝G′/g＝F′/g＝3×105N/(10N/Kg)＝3×104kg＝30t
5.（1）当超载时，由图表可知R2变小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁磁性增强，电磁铁将上方衔铁吸下，动触点与下方静触点接触，电源与电铃构成通路后电铃响。（2）当电梯厢内站人时，对电梯的压力等于重力F=G=mg=800千克×10牛/千克=8000牛 查图表可得此时R2=300欧，此时控制电路中R1和R2串联，电路中的电流为I=U/(R1+R2)=6伏/（100欧+300欧）=0.015安=15毫安<20毫安 所以电梯没有超载。
6.（1）此时F=0N，R=300ΩI=U/R=6V/300Ω=0.02A（2）F=900N R=100ΩI=U/R'=6V/100Ω=0.06A（3）红灯不亮时的电路最小电流为：I最小=300mA=0.03A R总=U/I最小=6V/0.03A=200Ω此时F=1500N R=50Ω∴R0=150Ω
7.(1)L2　(2)质量为20t的车辆通过该水平公路桥时,对该水平公路桥的压力为F=G=mg=2×104kg×10N/kg=2×105N。由图像可知，当压力为2×105N时，输出电压即控制电路的电源电压为1.0V，此时电路中的总电阻:R总=UI=1.0V0.02A=50Ω,R的阻值应调节为R=R总-R线圈=50Ω-20Ω=30Ω。(3)使装置报警的最小电流为0.02A，当R的阻值为零时，电源电压最小，其值为U'=IR线圈=0.02 A×20Ω=0.4V，由图像可知，当电压为0.4V时，压力为0.8×105N，所以通过车辆的最小重力为8×104N。
8.
9.图略；红；减小；400千克
10.(1)红光 (2)400
11.（1）变大（2）解：R总=U/I=3伏/0.03安=100欧R光=R总-R线=100欧-60欧=40欧根据表格可得，此时的光照强度为25勒克斯（3）减小电源电压；增大电磁铁线圈的电阻；减少线圈匝数；将衔铁向上远离电磁铁等
12.(1)控制；N(2)减小(3)列式计算区域
有关电磁继电器的计算（2）