期末题型专练——电磁继电器的计算（含解析）

期末题型专练——电磁继电器的计算—2022-2023学年浙教版科学八年级下册
一．计算题（共10小题）
1．（2022春 浦江县期末）如图所示为某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表所示。已知继电器的线圈电阻R0＝10Ω，左边电源电压为6V恒定不变。当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，右边的空调电路正常工作。
温度t/℃ 0 5 10 15 20 25 30 35 40
电阻R/Ω 600 550 500 450 420 390 360 330 300
（1）这一自动控制装置的基本结构其实是一个 　 　；
（2）计算说明该空调的启动温度是多少？（要有计算过程）
（3）为了节省电能，将空调启动温度设定为30℃，计算控制电路中需要再串联多大的电阻？
（4）改变控制电路的电阻可以给空调设定不同的启动温度，除此之外，请你再提出一种方便可行的调节方案。
2．（2022春 西湖区期末）某学习小组设计了一个孵化器的恒温装置，图甲为热敏电阻R、滑动变阻器R1和继电器等成的恒温箱的简单温控电路。为继电器线圈供电的电池的电压为6伏，图中的“电源”是恒温加热箱的电源，继电器线圈的电阻为100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，图乙为热敏电阻的R﹣t图像。
（1）恒温箱的加热器应接在 　 　端（选填“AB”或“CD”）
（2）孵化小鸡时，恒温箱的温度设定为40℃，则滑动变阻器R1应取多大阻值？
（3）不同孵化时期所需要的孵化温度略有不同，如要调低孵化温度，应如何调节滑动变阻器的滑片，并说明理由。
3．（2022春 西湖区期末）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）
4．（2022春 嵊州市期末）小明利用实验室的电磁继电器、热敏电阻R1、可变电阻器R等器件设计了一个恒温箱控制电路（如图甲所示），R1处于恒温箱内，图乙是R1的阻值随温度变化的关系曲线。控制电路的电源电压U＝6V，电磁继电器线圈的电阻忽略不计，当电流为20mA时，电磁继电器的衔铁被吸合。
（1）当恒温箱内的温度升高时，控制电路中电流 　 　（选填“增大”、“减小”），电磁铁的磁性增强。
（2）为了实现温度控制，恒温箱的加热器（加热器的电热丝图中未画出）应该选择连接的两个接线柱是 　 　。
（3）如果要使恒温箱内预设的温度可调节范围是50℃～100℃，变阻器R2的最大阻值至少为多少？
（4）若要提高恒温箱控制的温度，合理的操作方法是 　 　。
（5）小明设计的这个控制电路，使用时的不足之处是 　 　。
5．（2022春 浦江县校级期末）某智能扫地机器人（如图甲）可通过灰尘传感器自动寻找灰尘清扫，通过电动机旋转、产生高速气流将灰尘等吸入集尘盒。图乙为其部分工作原理图，控制电路电源电压U为4.5V，定值电阻R0＝12Ω，R为光敏电阻，其阻值随光照强度E（单位cd）的变化如图丙所示。下表为其部分工作参数（注：电池容量指工作电流与工作总时间的乘积）
（1）当地面灰尘增多，使空气的透光程度减弱，使照射到光敏电阻上的光照强度减弱，B触头与静触头　 　（填“A”或“C”）接触，则电动机工作；反之，指示灯亮，从而达到自动控制的目的。
（2）若电压表示数小于等于3V时，电动机开始工作。求电压表示数为3V时，光照强度为多少？
6．（2022春 诸暨市期末）为了节能环保，一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表，根据表中已知数据，在图1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2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。
7．（2021春 台州期末）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）
8．（2021春 南浔区期末）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？（请写出计算过程）
9．（2021春 浦江县期末）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＝6V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像；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30mA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 　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（3）当滑动变阻器R2接入电路中的电阻为100Ω时，恒温箱内的温度可保持在多少？
（4）要使恒温箱设定的温度值升高，下列调节方案可行的是 　 　。
A.减少线圈匝数
B.增大控制电路的电源电压
C.使用更粗更有力的弹簧
D.应向左滑动变阻器R2的滑片
10．（2022春 武义县期末）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”）。
期末题型专练——电磁继电器的计算—2022-2023学年浙教版科学八年级下册
参考答案与试题解析
一．计算题（共10小题）
1．【解答】解：
（1）由题意可知，该自动控制装置的基本结构其实是一个电磁继电器；
（2）电路启动时的总电阻：R总400Ω，
此时热敏电阻的阻值：R热＝R总﹣R0＝400Ω﹣10Ω＝390Ω，对照表格数据可知，此时的启动温度是25℃。
（3）因为电路启动时的总电阻为400Ω，由表中数据可知，空调启动温度设定为30℃时，热敏电阻的阻值为360Ω，
则电路中还应串联的电阻：R′＝R热＝R总﹣R热′﹣R0＝400Ω﹣360Ω﹣10Ω＝30Ω。
（4）因为本装置启动的电流是一定的，因此，既可通过改变电阻来改变电流，可以通过将左边电源改为可调压电源来实现对其控制。
答：（1）电磁继电器；（2）空调的启动温度是25℃；（3）控制电路中需要再串联30Ω的电阻；（4）可以将左边电源改为可调压电源。
2．【解答】解：（1）根据图乙可知，热敏电阻R的阻值随温度的升高而减小，则控制电路中的电流随之增大，当控制电路中的电流大于等于设定的电流时，衔铁被吸引闭合，电键K接通CD所在的电路，反之，接通AB所在的电路。则当温度较低时，电键K接通AB所在的电路，当温度较高时，电键K接通CD所在的电路，所以恒温箱的加热器应接在AB端；
（2）由图乙可知，恒温箱的温度设定为40℃时，热敏电阻R的阻值为90Ω，
由欧姆定律得，控制电路的总电阻为：R总300Ω，
由串联电路的电阻规律得，此时滑动变阻器R1的阻值为：R1＝R总﹣R﹣R线圈＝300Ω﹣90Ω﹣100Ω＝110Ω；
（3）电磁继电器吸引衔铁闭合时，所需的电流大小为定值，由欧姆定律知，电源电压一定时，控制电路中的总电阻也为一个定值，根据图乙可知，当降低孵化温度时，热敏电阻R的阻值增大，总电阻要保持不变，滑动变阻器接入电路的阻值应该减小。
故答案为：（1）AB；（2）恒温箱的温度设定为40℃，滑动变阻器R1的阻值110Ω；（3）将滑动变阻器的滑片向左调，减小滑动变阻器接入电路中的阻值，因为当电磁继电器吸引衔铁闭合时，控制电路对应一个确定的总电阻，当降低孵化温度时，热敏电阻R的阻值增大，总电阻要保持不变，滑动变阻器接入电路的阻值应该减小。
3．【解答】解：（1）从乙图可知，当压敏电阻R2为800欧时，其受到的压力F为4000N；
（2）由题知，电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，电梯电机断路停止工作，电铃接通电源发出警报声，电路连接图如下：
（3）控制电路中的设定电流为20mA，由欧姆定律得，控制电路超载时的总电阻为：R总400Ω，控制电路中两电阻串联，由串联电路中的电阻规律知：R总＝R1+R2，则R2＝R总﹣R1＝400Ω﹣200Ω＝200Ω，由图乙知，R2＝200Ω时，电梯的载重为9000N，当该电梯厢内乘客总质量为800千克时，电梯厢内乘客总重力为：G＝mg＝800kg×10N/kg＝8000N＜9000N，说明电梯没有超载。
故答案为：（1）4000；（2）见解析；（3）电梯没有超载。
4．【解答】解：
（1）由图甲可知，电磁继电器、热敏电阻R1、可变电阻器R串联接入控制电路中；由图乙可知，当恒温箱内的温度升高时，热敏电阻的阻值变小，总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流增大；电磁铁的匝数不变，电流增大，磁性增强；
（2）加热丝在工作电路使用，但未达到设定的最高温度，CD段的加热丝在加热，温度升高，R1阻值变小，控制电路电流增大，达到最高温度电磁铁吸下衔铁，工作电路停止工作，因此需要接在AB段；
（3）由图像可知，当最高设定温度为100℃时，热敏电阻R1的阻值为30Ω；电流I＝20mA＝0.02A时电磁继电器的衔铁被吸合，
根据欧姆定律，此时的总电阻R300Ω，所以R2＝300Ω﹣30Ω＝270Ω；
（4）温箱控制的温度升高，热敏电阻的阻值减小，由于衔铁吸下时的总电阻不变，应向右调节滑动变阻器R2的滑片，使其接入电路的阻值变大；
（5）恒温箱内温度在设定温度值附近时，电磁继电器频繁通断，这对电磁继电器和加热器电路的使用寿命是十分不利的。
故答案为：（1）增大；（2）AB；（3）变阻器R2的最大阻值至少为270Ω；（4）应适当向右调节滑动变阻器R2的滑片，使其接入电路的阻值变大；（5）恒温箱内温度在设定温度值附近时，电磁继电器频繁通断，这对电磁继电器和加热器电路的使用寿命是十分不利的。
5．【解答】解：（1）当地面灰尘增多，使空气的透光程度减弱，使照射到光敏电阻上的光照强度减弱，光敏电阻变大，电流变小，磁性减弱，弹簧将衔铁拉起，B触头与静触头A接触，电动机工作，反之，指示灯亮，从而达到自动控制的目的。
（2）电压表示数为3V时，定值电阻R0的电流为：I0.25A；
光敏电阻的电压：U′＝4.5V﹣3V＝1.5V，
光敏电阻的电阻：R6Ω，由图知光敏电阻的电阻为6Ω时，光照强度为3cd。
故答案为：（1）A；（2）光照强度为3cd。
6．【解答】解：（1）根据图象直接读出对应的照度为1.0 x时的电阻约为 2.0kΩ。
（2）光敏电阻的电阻值随光照强度的增大而减小，所以白天时光敏电阻的电阻值小，电路中的电流值大，电磁铁将被吸住，静触点与C接通；
晚上时的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以静触点与B接通；所以要达到晚上灯亮，白天灯灭，则路灯应接在AB之间；
（3）天色渐暗照度降低至1.01x时点亮路灯，此时光敏电阻的电阻值是2kΩ，电路中的电流是2mA，
滑动变阻器接入电路的电阻为：RR光2000Ω＝1000Ω；
（4）由于光变暗时，光敏电阻变大，分的电压变大，所以为使天色不太暗时提前点亮路灯，应适当地增大滑动变阻器接入电路中的电阻。
故答案为：（1）2.0；（2）AB；（3）1000Ω；（4）增大。
7．【解答】解：（1）电磁继电器所在的电路为控制电路，则图甲中的左侧虚线框中的电路部分为控制电路；
（2）当电磁继电器线圈中的电流大于等于45毫安，继电器电磁铁将衔铁吸引闭合，空调开始工作，则此时热敏电阻R1的阻值为：R启动200Ω，由图乙可知，启动时的温度30℃，
当电磁继电器线圈中的电流小于等于30毫安，继电器电磁铁将衔铁释放，空调停止工作，则此时热敏电阻R1的阻值为：R停止300Ω，由图乙可知，停止时的温度为20℃，
综上所述，所以空调工作时的温度范围为20～30℃。
（3）要想缩小空调工作的温度范围，应该选用热敏电阻阻值随温度变化更明显的电阻，从而快速改变控制电路中的电流，来改变衔铁的吸闭与释放，则由图乙知，应该选用R3。
故答案为：（1）控制电路；（2）空调工作时的温度范围为20～30℃；（3）R3。
8．【解答】解：
（1）根据乙图可知，当压力增大时，压敏电阻的阻值变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，衔铁被吸下，从而能断开AB所在的电路，所以货物装载机应接在接线柱AB之间；
（2）已知电源正负极，根据电流流向，由安培定则可知，电磁继电器中电磁铁上端为N极，下端是S极；
（3）因为R1和线圈电阻及变阻器R2串联，所以I1＝I2＝Imax＝30mA＝0.03A，
由图乙可知：F＝800N时，R1＝80Ω，
由I得：R1两端的电压为：U1＝I1R1＝0.03A×80Ω＝2.4V，
R2与R串联电路两端电压为：U2＝U﹣U1＝6V﹣2.4V＝3.6V，
此时R和R2的总电阻为：R'120Ω。
即：滑动变阻器R2的最大阻值至少为R2＝R'﹣R＝120Ω﹣10Ω＝110Ω。
故答案为：（1）AB；（2）N；（3）滑动变阻器R2的最大阻值至少为110Ω。
9．【解答】解：（1）已知通过实验测得当电磁继电器线圈的电流达到30mA时，电磁继电器的衔铁被吸下来，工作电路被断开．故衔铁未被吸下来时，热敏电阻与工作电路连成回路，电路连接如下所示：
（2）从图乙可知，要提高恒温箱的设定温度，就要减小热敏电阻的阻值，根据欧姆定律可知，热敏电阻R1两端的电压变小；
（3）已知U＝6V，I＝30mA＝0.03A，
由欧姆定律可知，电路的总电阻：R总200Ω，
此时热敏电阻的阻值：R1＝R总﹣R2＝200Ω﹣100Ω＝100Ω，
由图象知，热敏电阻的阻值为100Ω时，对应的温度为50℃；
（4）恒温箱的温度值要调高，热敏电阻减小，此时要使控制电路中的电流不要增大，电磁铁的磁性不要增强，以防衔铁被吸下来，
A、减少线圈匝数可减弱电磁铁的磁性，故可行；
B、增大控制电路的电源电压会使通过电路的电流变大，故不可行；
C、使用更粗更有力的弹簧，衔铁不易被拉下，故可行；
D、向左滑动变阻器R2的滑片，滑动变阻器减弱电流的电阻变小，通过电路的电流变大，故不可行；
故选：AC。
故答案为：（1）如上图；（2）变小；（3）恒温箱内的温度可保持在50℃；（4）AC。
10．【解答】解：（1）分析图甲可知，50℃时热敏电阻的阻值为90Ω；
（2）A、B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）当温度达到100℃时，据甲图可知，此时的电阻是50Ω，继电器线圈的电阻为150Ω，所以该电路的电流是：
I0.03A＝30mA，所以其大于28mA，故恒温箱不处于工作状态；
（4）据题意可知，“当线圈中电流大于或等于28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电阻后，电路电阻变大，同样情况下，使得电路电流变小，故控制电路达到28mA时所用的时间会更长，故可知，保温箱的加热时间会更长，故保温箱内的温度会更高。
故答案为：（1）90；（2）恒温箱的加热器应接在A、B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不处于工作状态；（4）变大；