浙教版2022-2023学年第二学期八年级科学“期末冲刺”专题训练（一）：有关电磁继电器的计算（1）（含答案）

1.电梯为居民出入带来很大的便利，出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示。己知控制电路的恒定的电源电压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。(g取10牛/千克）
（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）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1000千克的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载。
（3）如果想设置电梯最大乘客载重量为1000千克，计算得出R1的阻值应该设置为多少。
2.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AB端还是CD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____________（填“变大”“不变”或“变小”）。
3.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)请用笔画线代替导线，按照题意将图中的工作电路连接完整。
(2)在升温的过程中，电阻R1两端的电压会________ (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________(填“变大”或“变小”)。
(4)当滑动变阻器R2接入电路中的电阻为50Ω时，恒温箱内的温度是多大？
4.无土栽培是用营养液来培养植物，此方法被广泛用于现代农业。
（1）小乐用无土栽培的方法培养叶菜类植物，营养液中应适当增加_______元素。若在培养初期，植物出现萎蔫现象，很可能是营养液浓度_______（选填“大于”或“小于”）根毛细胞细胞液浓度。
（2）为了满足植物根的呼吸需求，每隔一段时间需要往营养液中充入空气。小乐设计了如图甲所示的自动供氧电路。定时开关K每隔一段时间自动闭合，闭合后，增氧机工作。请用笔画线将电路原理图连接完整。（要求：连线不能交叉）
（3）小乐提出，进入营养液的空气能促进植物根的发育。她设计了如图乙所示实验，实验中观察记载的最重要数据将是______________（选填“叶片大小”、“叶片数目”或“根数目”）的增加。为了使实验的结论可靠，上述实验的改进措施_____________________。（写出一点即可）
5.小金设计了一个具有加热和保温功能的恒温箱，其原理如图甲所示。其中控制电路中的电磁铁线圈电阻不计，电源电压恒伟6V，当电磁铁线圈中电流大于6mA时，电磁铁的衔铁被吸下；当电磁铁线圈中的电流小于等于6mA时，电磁铁的衔铁被拉起。R1是滑动变阻器，R2为热敏电阻，它的阻值随温度的变化如表。
R3是发热体，与R2一起安装在恒温箱内。接通电路后，发热体发热，箱内温度逐渐升高，达到预定温度后，电磁继电器将工作电路断开，发热体停止发热，箱内温度逐渐降低，随后电磁继电器又将工作电路重新接通，从而维持箱内温度仅在一个很小的范围内变化。
（1）请根据表中数据，在图乙中作出热敏电阻的阻值R2随温度变化的规律图像。
（2）为了使恒温箱能正常工作，工作电路中的触点m、n应分别与继电器触点____________（填“a、b”或“c、d”）相连接。
（3）计算说明若要把恒温箱内温度设定在70℃，则滑动变阻器R1的阻值应调至多大？
（4）若将R1的滑块向左调一些，则恒温箱内的温度会_________（填“升高”或“降低”）
6.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中虚线框中的电路属于_______（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？
7.小科利用压力传感器、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器,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，当继电器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即为继电器控制电路的电源电压，继电器线圈的电阻为20Ω,求：(g取10N/kg)
（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，汽车超 载。请你判断灯________（选填“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，用该装置监管通行车辆时，R的阻值应调 为多大？(写出计算过程)。
（3）在水平路面上，要使该装置报警，传感器所受的最小压力为多大 (写出计算过程)
8.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，电磁继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，电磁继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响。 图甲中继电器的供电电压 U1=3V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0为30Ω。当线圈中 的电流大于等于50mA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）图甲中警铃的接线柱C应与________接线柱相连，指示灯的接线柱D应与________接线柱相连。
（2）由图乙可知，当环境温度为20℃时，热敏电阻阻值为________Ω。当环境温度升高时，电磁继电器的磁性将________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）请计算当环境温度高于多少摄氏度时，警铃报警？
9.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6伏，图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
（1）恒温箱的加热器应接在________端。（填“AB”或“CD”）
（2）由图知，t=100℃时，热敏电阻的阻值为50欧。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？
（3）为了使恒温箱内的最高温度控制在100℃，应在原控制电路中串联一个多大的电阻？
10.PTC是一种新型发热材料，它以钛酸钡为主，渗入多种物质后加工而成，目前家用的陶瓷暖风器、陶瓷电热水壶等就是用这种材料做成的。PTC有一个根据需要设定的温度，低于这个温度时，其电阻随温度的升高而减小，高于这个温度时，电阻值则随温度的升高而增大，我们把这个设定的温度叫“居里点温度”，用PTC材料制成的电热器具有发热、控温双重功能。
（1）钛酸钡化学式为BaTiO3，其中Ba的化合价为＋2，则Ti的化合价为_______________。
（2）家用固体电热灭蚊器就使用PTC陶瓷电热元件，如图（1）为其电阻随温度变化的图像，由图可知，该PTC材料的居里点温度为___________℃。家用固体电热灭蚊器工作时的温度基本恒在165℃左右，若它的温度高于165℃，电阻__________，使其单位时间内消化的电能减少，故导致其温度下降。反之，也能自动调节。因此用PTC材料制成的电热器具有自动调节功能。
（3）某同学利用PTC电阻设计了一个“过热自动报警电路”：将PTC电阻安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，指示灯亮；当环境温度超过PTC电阻的居里点温度时，由于电阻变化，导致电磁铁磁性减弱，使警铃响。请帮他将如图（2)所示的电路连接完整。
（4）你认为该“过热自动报警电路”的设计或在使用过程中有何不足？（指出一点即可）
_________________________________________。
11.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＝6V，保护电阻R1＝100Ω，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20mA时，衔铁刚好被吸住。若该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客，试通过计算说明电梯是否超载。(g取10N/kg)
参考答案
1.（1）B（2）有（3）解：R=U/I=6V/20mA=6V/0.02A=300欧F=G=mg=1000kg×10N/kg=10000N由图乙可知R2=100欧R1=R-R2=300欧-100欧=200欧
2.（1）90（2）A、B端（3）I=U/R总=6V/(50Ω+150Ω)=0.03A=30mA＞28mA不处于工作状态（4）变大
3.（1）（2）变小 （3）变大 （4）50℃
4.（1）氮（N）；大于 （2）如图（3）根数目；增加样本数量，换用不同的植物进行实验等等（合理即可）
5.（1）图略（按表中数据进行描点） （2）a、b （3）当线圈电流为6mA时，R总=U/I=6V/0.006A=1000Ω，此时R2=450Ω，故R1=R总-R2=1000Ω-450Ω=550Ω（4）降低
6.（1）工作；S极； （2）减小；由图3可知，当相对湿度控制在35%RH时，湿敏电阻R的阻值R′＝150Ω，已知当电流 I≥20mA时L的两个磁性弹片相互吸合，工作电路的压缩机开始带动系统进行除湿。 由I＝U/R可得，电路中的总电阻：R总＝U/I＝12V/0.02A＝600Ω 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，调控电阻R0的阻值：R0＝R总﹣R′T＝600Ω-150Ω＝450Ω
7.参考答案：（1）L2 （2）车对水平地面的压力： F=G=mg=20×103kg×10N/kg=2×105N， 由图象可知，此时的输出电压U=1V，∵I=U/R∴电路总电阻：R总=UI=1V0.02A=50Ω，电阻R的阻值：R=R总-R线圈=50Ω-20Ω=30Ω答：R 的阻值应调节为30Ω； （3）当R=0Ω要使报警器报警，输出电压最小， ∵I=U/R， ∴输出最小电压：U0=IR线圈=0.02A×20Ω=0.4V， 由图象可知，此时压力传感器受到的压力： F′=0.8×105N=8×104N 答：在水平路面上，要使该装置报警，通过车辆的最小重力为8×104N
8.（1）B；A（2）120；增大（3）80℃
9.（1）AB（2）解：由图可知，100℃时，R=50Ω 控制电路电流I=UR总=6V150Ω+50Ω=0.03A=30mA＞20mA∴恒温箱加热器不是处于工作状态。（3）解：电流I1=20mA=0.02A控制电路总电阻R1=U/I1=6V/0.02A=300Ω串联接入电阻R2=300Ω-150Ω-50Ω=100Ω答：应串联一个100Ω的电阻。
10.（1）+4（2）100；变大（3）（4）控制电路的电池长时间工作，电流变小，磁性减弱，可能会造成错误动作（或控制电路部分始终耗电）
11.（1）B（2）I＝20mA＝0.02A，U1＝IR1＝0.02A×100Ω＝2V，U2＝U－U1＝6V－2V＝4V，R2＝U2/I＝4 V/0.02A＝200Ω。由图乙查得R2＝200Ω对应的压力F＝9 000N，G乘客＝m乘客g＝1000kg×10N/kg＝10000N，10000N＞9000N，因此电梯已超载。
有关电磁继电器的计算（1）