2024年中考物理三轮冲刺压轴题专项突破-电与磁综合(含解析)

2024中考物理三轮冲刺压轴题专项突破-电与磁综合
一、讲方法
电磁铁
．右手螺旋定则 用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，大拇指所指的那一端是通电螺线管的极，如图所示。．电磁铁磁性强弱的影响因素电流大小；线圈匝数；有无铁芯。
电磁继电器
．电磁继电器的实质：由电磁铁控制工作电路通断的开关，如图所示。．电磁继电器的磁性有无由通断电来控制，磁极由电流方向来控制，磁性强弱由电流大小、线圈匝数来控制。
关于电磁继电器的解题思路
电磁综合题目中电磁继电器是一个常考的模型，一般采用以下的思路解题： 第一步：分析题面，明确控制电路和工作电路； 第二步：分析什么条件下控制电路的电磁铁磁性发生变化，吸引衔铁的临界条件是什么； 第三步：分析不同的控制电路对应的工作电路状态是什么样的； 第四步：根据题目要求写出不同状态下的等式方程，然后求解。
二、学思路
铺垫
如图所示是拍摄机动车辆闯红灯的工作原理示意图，光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合，压力开关受到机动车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违章车辆．下列有关说法正确的是（ ）
A.机动车只要驶过埋有压力开关的路口，摄像系统就会自动拍摄
B.只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄
C.只要光控开关接收到红光，摄像系统就会自动拍摄
D.若将光控开关和压力开关并联，也能起到相同的作用
【答案】 B
【解析】 ABC．由上分析知，因此光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄，故AC错误，B正确；
D．光控开关和压力开关是相互牵制，相互影响，因此这两个开关只能串联，不能并联，故D错误．
故选B．
①明确工作原理 ②明确闭合条件 ③明确是否拍摄工作
铺垫
电梯为居民出入带来很大的便利，小明家住某小区某栋楼，放学后乘电梯回家．小明查阅资料，了解到出于安全考虑，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由工作电路和控制电路组成：在工作电路中，当电梯没有超载时，动触点与静触点接触，闭合开关，电动机正常工作；当电梯超载时，动触点与静触点接触，电铃发出报警铃声，即使闭合开关，电动机也不工作．在控制电路中，已知电源电压，保护电阻，电阻式压力传感器（压敏电阻）
的阻值随压力大小变化如图乙所示，电梯自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计．

( 1 )在控制电路中，当压敏电阻受到的压力增大时，电磁铁的磁性 （选填“增强”、“减弱”或“不变”）．
( 2 )某次电梯正常运行时，测得通过电磁铁线圈的电流为，则此时电梯载重为多少．
( 3 )若电磁铁线圈电流达到时，刚好接触静触点，电铃发出警报声，当该电梯厢内站立总质量为的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载．（取）
【答案】 (1)增强
(2)
(3)超载
【解析】 (1)在控制电路中，当压敏电阻受到的压力增大时，其阻值减小，电咱中的总电阻减小，由知，电路中的电流变大，电流增大时电磁铁的磁性增强．
(2)电路总电阻．
根据串联电路电阻特点可知，此时压敏电阻的阻值；
由图乙可知此时压敏电阻所受的压力为，故此时电梯载重为．
(3)电梯厢内站立总质量为的乘客时，电梯受到的压力等于乘客的重力，即
，
由图乙，当压力，对应的压敏电阻阻值，
因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以控制电路中的电流：，
因为，所以此时电梯超载．
故答案为：超载．
①明确工作原理 ②第一种状态 ③第二种状态 ④分析图表可得不同压力下的电阻值
压轴题
如图甲所示，这是物理兴趣小组设计的汽车转向指示灯电路模型，电路中电源电压恒为，指示灯的规格均为“”，为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计，不考虑指示灯电阻随温度的变化，当转向开关与触点“和”刚接通时，电磁铁中有电流通过，右转指示灯发光较暗，接着，衔铁被吸下，触点与接通，电磁铁和电阻被短路，右转指示灯发光较亮，此时，由于电磁铁中没有电流通过，衔铁被弹簧拉上去，触点与分离，电磁铁中又有电流通过，随后电磁铁又将衔铁吸下，如此循环，右转指示灯会较暗、较亮交替闪烁，上述过程中，右转指示灯两端实际电压变化规律如图乙所示，在转向开关与触点“和”接通情况下，求：

( 1 )触点、分离时，通过右转指示灯的电流．
( 2 )定值电阻的阻值．
( 3 )右转指示灯交替工作整个电路消耗的电能．
【答案】 (1)
(2)
(3)
【解析】 (1)指示灯的规格均为“”，
则指示灯的阻值：；
电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计，
由图可知，当、分离时，右转指示灯和串联，此时灯泡分得的电压较小，灯泡较暗；
根据图象可知，当、分离时，指示灯两端电压为，
串联电路电流处处相等，则电路中的电流：．
故答案为：．
(2)由于右转指示灯和串联，则两端的电压：；
根据欧姆定律可得，定值电阻的阻值：．
故答案为：．
(3)当触点、接通时，电磁铁和电阻被短路，右转指示灯发光较亮，
根据图象可知，此时指示灯两端电压为，此时电路中的电流：；
内电路消耗的电能：；
电路消耗的电能：；
右转指示灯交替工作整个电路消耗的电能：．
故答案为：．
三、提能力
1 .如图所示，是一个巨磁电阻，其特性是电阻在磁场中会急剧减小，且磁场越强电阻越小，闭合开关后，下列四种情况相比较，指示灯最亮的是（ ）
A.断开，滑片在图示位置 B.闭合，滑片在图示位置
C.闭合，滑片在滑动变阻器最右端 D.闭合，滑片在滑动变阻器最左端
【答案】 D
【解析】 A．断开时，电磁铁无磁性，由题意可知的电阻最大，由可知，右侧电路中电流最小，由可知，指示灯的实际功率最小，指示灯最暗；
BCD．闭合时，所处的位置由无磁场变为有磁场，的阻值减小；
当滑片在滑动变阻器最左端时，左侧电路的电阻最小，由可知，左侧电路中的电流最大，电磁铁磁性最强，则的电阻最小，右侧电路中电流最大，由可知，指示灯的实际功率最大，指示灯最亮．
故选D．
2 .如图甲所示为某同学设计的太阳能路灯原理图．它能实现白天光线强时，太阳能电池板为蓄电池充电，夜晚光线弱时，蓄电池为电灯供电的作用．电路中的为光敏电阻，其电阻大小与光照强度关系如图乙所示，下列说法正确的是（ ）

A.白天蓄电池相当于电源 B.甲是太阳能电池板，乙是路灯
C.电磁铁上端为极，下端为极 D.光线较强时，电磁铁磁性较强
【答案】 D
【解析】 白天充电，蓄电池相当于用电器，A错误；
根据乙图，白天光强度越大，电阻越小，控制电路的电流越强，因此磁铁吸下衔铁，此时乙是太阳能电池板，B错误；
根据右手螺旋定则，可知磁铁下端是极，上端是极，C错误；
光线较强时，电阻较小，电流较大，电磁铁磁性较强，D正确；
故选D．
3 .如图所示是简易压力传感器的原理图，弹簧甲连接在、两绝缘板之间，板固定，滑动变阻器的滑片与板相连，并可随板一起运动．弹簧乙下端挂有一永磁体，永磁体正下方有一电磁铁，为电源，为定值电阻．开关闭合，电路接通后，电压表示数为，弹簧乙的总长度为；当用力向下压弹簧甲后，电压表示数为，弹簧乙的总长度为，则 ， （以上两空均选填“”、“”、“”）．
【答案】
【解析】 开关闭合，定值电阻与滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器两端电压，此时滑动变阻器接入电路的阻值最小，因此电路中电流最大，电压表示数最小；
根据右手螺旋定则可知，螺线管的下方为极，上方为极；
当用力向下压弹簧甲后，滑动变阻器接入电路的电阻变大，因此电压表示数变大，故，电路中电流变小，因此螺线管的磁性减弱，永磁体极与螺线管的极相互吸引的力减小，弹簧乙伸长的长度变短，即．
故答案为：；．
4 .在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中，小明制成简易电磁铁、，并设计了如图甲所示的电路．
( 1 )当滑动变阻器的滑片向左移动时，电磁铁、吸引大头针的个数 （选填“增加”或“减少”）说明电流越 （选填“大”或“小”），电磁铁磁性越强．
( 2 )根据图甲的情境可知， (选填“”或“”)的磁性强，说明电流一定时， ，电磁铁磁性越强．
( 3 )电磁知识在生产与生活实践中被广泛应用，例如在医学中，医生对病人进行脑部手术时，需要用到心肺机，心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏搏动，推动血液循环．如图乙所示，将线圈缠绕并固定在活塞一端，利用其与固定磁铁之间的相对运动，带动电动泵中的活塞，使血液定向流动；阀门、都只能单向开启，反向则封闭管路．当线圈中的电流从流向时，活塞将向 (选填“左”或“右”)运动，“动力泵”处于 （选填“抽血”或“送血”）状态．
【答案】 (1)增加大
(2)B线圈匝数越多
(3)右送血
【解析】 (1)当滑动变阻器滑片向左移动时，滑动变阻器的阻值减小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，吸引大头针的个数增加．
故答案为：增加；大．
(2)由图知，吸引大头针的个数较多，说明的磁性较强，串联，电流相等，的线圈匝数大于的线圈匝数，说明电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强．
故答案为：；线圈匝数越多．
(3)由安培定则可知，螺线管左端为极，此时同名磁极相对，故活塞右移，关闭，打开，故处于送血状态．
故答案为：右；送血．
5 . 科技小组的同学们没计了如图甲所示的恒温箱温控电路（用于获得高于室温：控制在一定范围内的“恒温”），包括工作电路和控制电路两部 分． 其中， 为阻值可以调节的可变电阻．为热敏电阻（置于恒温箱内），其阻值随温度变化的关系如图乙所示，继电器线圈电阻．
( 1 )如图甲所示状态，该恒温箱处于 （选填“保温”或“加热”）状 态．
( 2 )已知当控制电路的电流达到时，继电器的衔铁被吸合；当控制电路的电流减小到时，衔铁会被释放．当调节时，恒温箱内可获得最高温度为的“恒温”．如果需要将恒温箱内的温度控制在最低温度为的“恒温”，则应将的阻值调为多大？
( 3 )使用该恒温箱，获得最低温度为的“恒温”，与获得最高温度为的“恒温”，相比较，关于温度波动范围下列说法正确的是（ ）
A.的“恒温”温度波动范围大，因为附近热敏电阻的阻值随温度变化大
B.的“恒温”温度波动范围大，因为附近热敏电阻的阻值随温度变化大
C.的“恒温”温度波动范围小，因为附近热敏电阻的阻值随温度变化大
D.的“恒温”温度波动范围小，因为附近热敏电阻的阻值随温度变化大
【答案】 (1)加热
(2)应将的限值调为
(3)C
【解析】 (1)由图甲所示电路可知，工作电路是通路，加热器处于加热状态．
(2)由图乙所示图象可知，最高温度为时，热敏电阻阻值为，且热敏电阻、和继电器线圈电阻串联，此时控制电路的电流为，由欧姆定律可得电源电压：，由图乙所示图象可知，当最低温度为时，热敏电阻阻值为，此时控制电路的电流为，由串联电路的电阻特点可得，此时变阻器的阻值：；
故答案为：．
(3)由图乙所示图象可知，在附近，热敏电阻的阻值随温度变化其变化量较大，热敏电阻阻值变化显著，更容易控制加热器的通断，因此获得最低温度为的“恒温”，其温度波动范围更小.
故选C.
6 .某兴趣小组设计了如图甲所示的汽车转向指示灯电路模型，接通相应指示灯后，该指示灯会亮、暗（微弱发光）交替闪烁发光．电路中电源电压恒为，指示灯的规格为“”，为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计，指示灯的电阻不变．
( 1 )若让左转、右转指示灯同时工作，转向开关应与触点 接通．（选填“和”、“和”、“和”或“和”）
( 2 )当转向开关与触点“和”接通时，右转指示灯两端实际电压变化规律如图乙所示．已知当右转指示灯微弱发光时，其两端实际电压为，消耗的实际功率为额定功率的．求：
① 右转指示灯闪烁交替工作消耗的电能．
② 定值电阻的阻值．
【答案】 (1)和
(2)①
②
【解析】 (1)方法一：让左转、右转指示灯同时工作，即应使它们同时接入电路，则转向开关应与触点和接通．
故答案为：和．
方法二：据图可知，若想使得两个指示灯都工作，所以应该让两个指示灯同时接入电路，故应将开关与触点和接通．
故答案为：和．
(2)①方法一：指示灯的额定功率为，
则指示灯微弱发光时，其实际功率为，由图乙可知指示灯交替闪烁时的周期为，正常发光，微弱发光，则闪烁的周期数为次，
所以消耗的电能为：．
故答案为：．
方法二：此时灯泡发出微弱的光时的功率是：；
故据图乙可知，每的时间，指示灯工作时间是，工作时间还是，故指示灯工作，以功率工作的时间是，所以以工作的时间是；
故以功率消耗的电能是；
故以功率消耗的电能是；
故总共消耗的电能是：．
故答案为：．
②方法一：根据公式，可得指示灯电阻，
因为，
所以，则；
指示灯微弱发光时，指示灯与电阻串联，
则，
由串联电路分压规律可知，，
故．
故答案为：．
方法二：据指示灯规格为“”且灯泡的电阻不变，可知，灯泡的电阻是；
当指示灯为时，据可知，；
故此时灯泡的电压是：，所以定值电阻的电压是：；
故定值电阻的阻值是：．
故答案为：．
7 .如图甲，是小敏设计的一个红、绿两灯能交替发光的未完成电路，电源的电压是可以变
化的，两灯规格相同，额定电压是，灯的电阻和保护电阻的电流和两端电压的关系如图乙所示．
电路连接完成后，两灯交替工作时的任一电路如图丙所示．电磁铁电阻不计为方便计算，不计衔铁在触点间来回时间．求：
( 1 )灯在额定电压时的电阻值．
( 2 )灯的额定功率．
( 3 )请完成电路的连接．
( 4 )闭合开关，灯正常工作分钟，电路消耗的总电能．
【答案】 (1)灯在额定电压时的电阻值为．
(2)灯的额定功率为．
(3)电路的连接如图所示．
(4)电路消耗的总电能为．
【解析】 (1)由图知，当时，，
则此时灯丝电阻：．
故答案为．
(2)灯的额定功率：．
故答案为．
(3)两灯并联，将红灯和电磁铁串联组成一条支路，绿灯一条支路，图如下所示；
(4)由图知，当灯正常发光时，通过的电流为，此时加在电阻两端的电压为，所以电路总电压，电路消耗的总电能：．
故答案为．
8 . 小星同学为自家的洗浴电热水器设计了一个自动控制装置，如图所示．是一个热敏电阻（置于热水器水中），其阻值随温度的变化关系如表、表是这个电热水器的铭牌．已知继电器线圈电阻为，左边电源的电压为不变．当继电器线圈中的电流增大到某一数值时，继电器的衔铁被吸下，电热水器电路断开；当继电器线圈中的电流减小到某一数值时，继电器的衔铁被释放，电热水器电路闭合，开始工作请解答：
表：
温度
电阻
表：
型号 额定电压 交流
最大水量 频率
额定内压 额定功率
( 1 )正常工作时，电热水器的电阻是多少．
( 2 )分析表，热敏电阻的阻值随温度如何变化．
( 3 )若电热水器内的水温控制在之间，求衔铁被吸下、电热水器电路被断开时，继电器线圈中的电流变化范围是多少．
【答案】 (1)
(2)随温度的升高而减小
(3)
【解析】 (1)从电热水器的铭牌可知，电热水器的功率，电热水器的电阻．
故答案为：．
(2)分析图表可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小．
故答案为：随温度的升高而减小．
(3)由表可知，温度为时，热敏电阻的阻值，此时串联电路总电阻，继电器线圈中的电流是．
由表可知，温度为时，热敏电阻的阻值，此时串联电路总电阻，继电器线圈中的电流是．
故电流的变化范围是：．
故答案为：．