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第3节 电磁铁的应用
考点一、电磁继电器
（一）实质：电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关。
（二）主要结构
由电磁铁、衔铁、弹簀触点等组成。
控制电路:低压电源电磁铁、弹簧、开关等。
工作电路:用电器、高压电源、指示灯、触点等。
（三）工作原理
(1)闭合开关→控制电路接通→电磁铁有磁性→吸引衔铁→触点开关与下触点接通→电动机工作。
(2)断开开关→控制电路断开→电磁铁磁性消失→弹簧复位→触点开关与上触点接通→灯亮。
（四）作用
一是可以实现通过低电压和弱电流来控制高电压和强电流，二是可以实现自动控制和远距离控制。
典例1：（2024八下·仙居期末）水位自动报警器是利用电磁继电器工作的装置。
（1）请按以下要求连接水位自动报警器的工作电路：当水位在安全位置以下时，绿灯亮；水位到达安全位置上限时，红灯亮。
（2）请用所学科学知识说明水位报警器的工作原理。
【答案】（1）
（2）当水位在安全位置以下时，控制电路断开，电磁铁无磁性，衔铁被弹开，与上静触点接触，此时工作电路中绿灯接入电路，绿灯亮。当水位到达安全位置上限时，控制电路接通，电磁铁有磁性，衔铁被吸引，与下静触点接触，此时工作电路中红灯接入电路，红灯亮。
【解析】（1）根据题目要求分析衔铁的位置与两个灯泡的连接情况即可；
（2）根据图片，结合题目要求，分析整个装置的工作原理即可。
【解答】（1）当水位在安全位置以下时，为断路，电磁铁没有磁场，衔铁在上面接通绿灯所在的电路，那么上面的静触点与绿灯相连。当水位在安全位置以上时，电路接通，则电磁铁有磁性，将衔铁吸下来接通红灯而发光，那么下面的静触点应该与红灯相连，而电源的另一端与衔铁上的动触点相连，如下图所示：
（2）水位报警器的工作原理：当水位在安全位置以下时，控制电路断开，电磁铁无磁性，衔铁被弹开，与上静触点接触，此时工作电路中绿灯接入电路，绿灯亮。当水位到达安全位置上限时，控制电路接通，电磁铁有磁性，衔铁被吸引，与下静触点接触，此时工作电路中红灯接入电路，红灯亮。
变式1：（2024八下·江北期末）如图为某科学兴趣小组设计的温度自动报警器部分电路示意图，当温度上升至设定值t0时，通过电路中指示灯亮灭交替闪烁起到报警功能。（线圈、衔铁的电阻均忽略不计）
（1）温度计中液体可选择 （选填“水银”或“煤油”）。
（2）当温度处于如图所示的状态时，电路处于 。
（3）为了实现报警功能，应将指示灯串联在电路中 点。
【答案】（1）水银（2）断路（3）A
【解析】①电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关。使用电磁继电器可以用低电压和弱电流电路的通断，来控制高电压和强电流电路的通断。
②指示灯串联在电路的A点。
电磁继电器的结构如题图所示，它由电源、温度计、指示灯泡A、电磁铁B支路、衔铁C支路、动触点和静触点等组成。当温度到达设定值时，电路被接通，指示灯泡A发光，同时电磁铁B产生磁性，吸引衔铁C，使动触点与静触点分离，电路断开，指示灯A熄灭，电磁铁B失去磁性，衔铁C被释放，使动触点与静触点接触，电路再次被接通，如此反复，使指示灯亮灭交替闪烁起到报警功能。
【解答】（1）当温度到达设定值时，电路需要被接通，所以温度计中的液体为导体“水银”；
（2）图中温度未达到设定值，电路断开，处于断路状态；
（3）若灯泡接在B点，当温度到达设定值时，C点所在支路短路，若接在C点，则B点所在支路会短路，所以接在A点。
变式2：（2024八下·临海期末）智能家居已经悄然走入我们的生活，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。图乙为其自动扫地的工作原理图，当地面灰尘增多时，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，改变电磁铁的磁性，从而实现自动控制。控制电路电源电压U为9伏，定值电阻R0=12欧，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，其中电磁铁线圈的电阻不计。
（1）当控制电路开关闭合时，电磁铁上端的磁极为 极。当地面灰尘减少时，电磁铁的磁性将如何变化？ 。
（2）若电压表示数小于等于6V时，电动机开始工作。求电压表示数为6V时，光照强度为多少？
（3）若想在家里地面灰尘更多时扫地机器人才开始工作，请写出一种改进扫地机器人控制电路的方法 。
【答案】（1）N；变强
（2）3 cd
（3）减小定值电阻R0的阻值
【解析】光照强度小，电阻阻值大，电路电流小，无法将衔铁吸引，电动机工作，反之不工作。
【解答】（1）根据安培定则可知， 电磁铁上端的磁极为N极，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，光敏电阻增大，通过电路的电流变小，电磁铁的磁性变弱。反之当地面灰尘减少时，电磁铁的磁性将变强。
（2） 控制电路电源电压U为9伏， 电压表示数为6V ，光敏电阻电压为3v，定值电阻R0=12欧， 根据欧姆定律定值电阻电流等于0.5A， 光敏电阻阻值为6欧，由丙图可得光照强度为3cd。
（3）由题意可知，控制电路的电压不变，机器人开始工作时控制电路的电流不变，由欧姆定律可知，机器人开始工作时控制电路的总电阻不变，若想让家里的地面灰尘更多才工作，则空气的透光程度减弱，照射到光敏电阻上的光照强度减弱，由图可知，R的阻值增大，要使机器人开始工作时控制电路的总电阻不变，应减小定值电阻R0的阻值。
变式3：（2024八下·长兴期末）电梯为居民出入带来了很大的便利，出于安全考虑，电梯设置有超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，R1为保护电阻， 为压敏电阻，R阻值与它所受压力下的关系如图乙所示。闭合开关S，电梯没有超载时，电动机正常工作，电铃不响；当控制电路中的电流达到 0.1安时，电铃报警，电动机不工作。已知控制电路电源电压为12 伏，电磁铁线圈电阻不计，当1 受到 2000 牛压力时， 与 两端的电压之比为 2：1。
（1）图甲中的 D 点应与触点 (选填“A”、“B”或“K”相连)
（2）该电梯的最大载重(轿厢内人和货物的总重 )为多少牛
（3）若想降低该电梯最大载重，下列方法可行的是____
A．适当降低 R1阻值
B．适当减小控制电路的电源
C．适当增加电磁铁的线圈匝数
【答案】（1）A
（2）由图丙知，当压力F=2000牛时，压敏电阻的阻值 Ω， 根据U=IR， 可知 则定值电阻 当电流 时，由欧姆定律可知电路中最小电阻 则 的最小值 由丙图可知此时的压力最大为 牛，则该电梯的最大载重量为 牛。
（3）A；C
【解析】（1）由题意知电梯没有超载时，触点与A接触，电动机正常工作，说明电动机与A触点相连；超载时，触点与B接触，电铃发出报警铃声，说明电铃与B触点相连。
（2）载重量越大，对轿厢的压力越大，由图丙知R1的阻值越小，控制电路的总电阻就越小，根据欧姆定律知电路中的电流越大，当电流为I=0.1A时即为不超载时的最大电流，也就是载重量最大，根据欧姆定律计算电路的最小电阻，根据串联电路电阻的规律计算R1的最小值，由图丙知此时的压力，即该电梯的最大载重量。
（3）若想降低该电梯最大载重，即在压敏电阻的阻值较大时，使通过电路的电流达到0.1A，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可知需减小定值电阻接入电路的阻值或增大电源电压。
影响电磁铁磁性大小的因素有电流的大小和线圈匝数是多少，若在电流较小时使电磁铁吸引衔铁，可增加线圈匝数。
【解答】（1）由题意知电梯没有超载时，触点与A接触，电动机正常工作，说明电动机与A触点相连；超载时，触点与B接触，电铃发出报警铃声，说明电铃与B触点相连。
（2）载重量越大，对轿厢的压力越大，由图丙知R1的阻值越小，控制电路的总电阻就越小，根据欧姆定律知电路中的电流越大，当电流为I=0.1A时即为不超载时的最大电流，也就是载重量最大，
由欧姆定律可知电路的最小电阻为：，
根据串联电路电阻的规律知R1的最小值为：R2最小=R最小-R1=120Ω-80Ω=40Ω，
由图丙知此时的压力最为F最大=8×103N，即该电梯的最大载重量为8×103N。
（3）若想降低该电梯最大载重，即在压敏电阻的阻值较大时，使通过电路的电流达到0.1A，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可知需减小定值电阻接入电路的阻值或增大电源电压，故A可行。
影响电磁铁磁性大小的因素有电流的大小和线圈匝数是多少，若在电流较小时使电磁铁吸引衔铁，可增加线圈匝数，故C可行。
故选：AC。
故答案为：（1）A；（2）该电梯的最大载重为8×103N；（3）AC。
1．（2024八下·浦江期末）电磁铁被广泛应用于生产、生活中．下列产品中没有用到电磁铁的是（ ）
A．磁悬浮列车 B．电话机
C．指南针 D．电磁起重机
【答案】C
【解析】分析各个选项中的机械的结构分析判断。
【解答】A.磁悬浮列车的车厢底部和铁轨上都有电磁铁，利用磁极之间的相互作用使列车悬浮在空中，故A不合题意；
B.电话机内的听筒，当电流经过听筒线圈时，线圈变成电磁铁，与永磁体之间相互作用将电流转化为声音，故B不合题意；
C.指南针没有利用电磁铁，而是利用所有磁体指南北的性质，故C符合题意；
D.电磁起重机的主要结构为电磁铁，实现铁和钢的分拣，故D不合题意。
故选C。
2．（2024八下·临平期末）如图为水位报警装置原理图，其中A、B为两个金属杆。当水位达到或超过警戒线时，绿灯、红灯和电铃的工作状态分别是（ ）
A．绿灯亮、红灯不亮，电铃不响 B．绿灯亮、红灯亮，电铃响
C．绿灯不亮、红灯亮，电铃不响 D．绿灯不亮、红灯亮，电铃响
【答案】D
【解析】根据电磁铁的知识分析判断。
【解答】根据图片可知，当水位达到警戒线时，A、B通过水接通，此时电流通过电磁铁，电磁铁产生磁场将衔铁K向左吸，从而与触点C接触，与触点D分开。此时红灯和电铃都被接通，而绿灯断开，那么绿灯不亮，而红灯亮，电铃响。
故选D。
3．如图所示是一种温度自动报警器的原理图，在汞温度计中封入一段金属丝，金属丝下端所指示的温度为90℃。下列说法错误的是( )
A．报警器利用了汞能导电和热胀冷缩的性质
B．报警器利用了电磁铁通电时有磁性、断电时磁性消失的特点
C．报警器中汞温度计和电磁铁串联在电路中
D．温度达到90℃时，报警器中灯亮的同时铃响
【答案】D
【解析】A.根据自动报警器的工作过程判断；
B.根据电磁铁的特点判断；
C.用电器首尾相连为串联，用电器并排连接为并联；
D.根据衔铁的位置变化判断。
【解答】A.报警器利用了汞能导电和热胀冷缩的性质，故A正确不合题意；
B.电磁铁通电时有磁性，吸引衔铁，电铃所在回路构成通路，电铃发出声音，断电时电磁铁无磁性， 衔铁恢复原状，灯泡所在电路接通，灯泡中有电流通过，灯泡发光，故B正确不合题意；
C.由图可知，报警器中汞温度计和电磁铁首尾相连，那么儿子串联在电路中，故C正确不合题意；
D.当温度达到90℃时 ，控制电路闭合，电磁铁有磁性，吸引衔铁，电铃所在电路接通，电铃发出声音，此时灯泡中没有电流通过，灯泡不发光，故D错误符合题意。
故选D。
4．（2023八下·杭州月考）某小区因暴雨引起车库积水，部分车辆被淹，小明看到新闻后，设计了如图所示的车库积水自动报警器。 如图是该报警器原理图，金属块A和B分别固定在车库地面附近适当高处，若车库积水水面到达 处(选填“A”或"B"时， (选填“绿”或“红”灯发光报警，此时电磁铁的上端是 极(选填"N"或"S")。
【答案】B；红；N
【解析】（1）根据图片分析整个装置的工作过程；
（2）根据安培定则判断电磁铁的极性。
【解答】（1）根据图片可知，当车库积水水面到达B处时，A、B通过水接通，此时电磁铁产生磁性，将衔铁吸下来接通红灯所在的电路而报警。
（2）线圈上电流方向向右。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向右，此时大拇指指向上端，则上端为电磁铁的N级。
5．（2024八下·杭州月考）如图是小紫设计的水位自动控制电路，其中工作电路由指示灯L、电动机M等元件组成，由家庭电路供电；控制电路中，金属板A、B置于水箱中不同位置，水箱中的天然水是导体。
（1）我国家庭电路电压为 V。
（2）当水箱内水面处于金属板A以下时，工作电路中的 (填“电动机”或“小灯泡”)处于工作状态。
（3）测试时，小紫发现由于电磁铁磁性太弱，电磁继电器无法正常工作。适当 (填“增加”或“减少”)电磁铁的线圈匝数，可以解决上述问题。
【答案】（1）220V
（2）电动机
（3）增加
【解析】（1）我国家庭电路的电压是220V；
（2）当水箱内水面处于金属板A以下时，控制电路断路，分析电磁铁有没有磁性，判断衔铁的位置，得出工作的用电器；
（3）电磁铁磁性与电流大小和线圈匝数有关，增大电流或增加线圈匝数可以增强磁性。
【解答】（1）我国家庭电路的电压是220V；
（2）当水箱内水面处于金属板A以下时，控制电路断路，电磁铁中没有电流，电磁铁没有磁性，衔铁在弹簧的作用下与上方触点接触，因而电动机接入电路工作；
（3）电磁铁磁性与电流大小和线圈匝数有关，适当增加线圈匝数可以增强磁性。
6．（2023八下·洞头期中）体感平衡车是一种时尚代步工具，采用站立式驾驶方式，可通过操控杆控制车体运行，如图甲。乙图为平衡车的转向指示灯电路，电路中电源电压恒为U，L为指示灯，R0为定值电阻，当开关S接通后，指示灯L会亮暗交替闪烁。已知同-灯泡，其亮度与灯泡两端的电压大小有关。请你根据所学知识解释：“当开关S 接通后，指示灯L会亮暗交替闪烁”的原因。
【答案】根据乙图可知，闭合开关后，指示灯L与电磁铁和定值电阻R0串联，此时灯泡两端的电压小于电源电压，灯较暗，同时电磁铁有电流通过产生磁场，将衔铁吸下来；AB两个触点的接通导致电磁铁和定值电阻R0被短路，此时灯泡电压等于电源电压，灯较亮；同时电磁铁失去磁性，衔铁在弹簧的拉力作用下向上移动，AB触点分开，恢复到开始时的状态，如此循环往复。由于灯泡电压出现变大→变小→变大的变化，所以它的亮度不断改变，出现亮暗交替闪烁的情形。
【解析】当电磁铁有电流通过时，电磁铁产生磁性，将衔铁吸下来，动触头A与静触头B接触；当电磁铁没有电流通过时，电磁铁没有磁性，弹簧会将衔铁往上拉，动触头A与静触头B分离。
【解答】闭合开关后，电磁铁有电流通过时，电磁铁产生磁性，将衔铁吸下来，动触头A与静触头B接触，电流的流经如图所示
电路中的电阻较小，通过灯泡的电流大，指示灯较亮，此时电磁铁中没有电流通过，电磁铁失去磁性，弹簧会将衔铁往上拉，动触头A与静触头B分离，此时的电流流经 如下图所示
此时电路中的电阻较大，通过灯泡的电流较小，指示灯较暗，电磁铁中有电流通过，电磁铁有磁性，又会将衔铁吸下来，如此循环往复，出现了亮暗闪烁的情形。
7．（2023八下·富阳期末）小金去商场时，发现当他站在电梯上时电梯运动较快，走下电梯后电梯运动会变慢。他查阅资料，发现电梯内部的结构示意图如图所示，利用了压敏电阻阻值随着所受压力的增大而减小的性质等知识，以实现速度变化。
（1）由分析可知，图中 (选填“R”或“R1”)为压敏电阻。
（2）当衔铁与下触点b接触时，电梯处于 (选“快速”或“慢速”)档。
（3）小胖同学认为，站上电梯的人越多，压敏电阻阻值越小，电梯速度越快。他的理解对吗 请说明你的理由： 。
【答案】（1）R
（2）快速
（3）不对。一旦衔铁被吸引到b，工作电路电阻不在改变
【解析】该电路图左侧为控制电路，当R上方没有人时，R受到的压力小，电阻大，控制电路中的电流小，电磁铁磁性弱，不能将衔铁吸下来，衔铁与a接触，此时右侧工作电路中R1与电动机串联，工作电路中的电流较小，电动机速度慢；
当R上方站了人时，R受到的压力大，电阻小，控制电路中的电流大，电磁铁磁性强，将衔铁吸下来，衔铁与b接触，此时右侧工作电路中R1被短路，电动机单独工作，工作电路中的电流较大，电动机速度快
【解答】（1）R1在工作电路中，是为了减少工作电路中的电流，R1是定值电阻，R在控制电路中，通过R受到的压力的变化使控制电路中的电流改变实现自动控制工作电路，因此R为压敏电阻
（2） 当衔铁与下触点b接触时，R1被短路，电动机单独工作，电流大，电动机转速快，电梯处于快速档
（3）站上电梯的人越多，压敏电阻阻值越小，其改变的是控制电路中的电流，一旦衔铁被吸引到b，工作电路电阻不在改变
8．（2023八下·杭州月考）小乐利用实验室的电磁继电器、热敏电阻R1、滑动变阻器R2、发热电阻丝R0设计了一个恒温箱控制电路。如图甲所示，发热电阻丝R0和热敏电阻R1处于恒温箱内，图乙是热敏电阻R1的阻值随温度变化的关系曲线。当温度达到设定温度时，电磁继电器会自动控制加热电路停止工作。
（1）连接电路时，a、b接线柱应分别连接 （选填“②、①”“②、③”或“①、③”）接线柱；
（2）通过图乙可知，热敏电阻R1的阻值随温度升高而 （选填“增大”或“减小”）；
（3）如果要使恒温箱内保持的温度升高，滑动变阻器R2的滑片应该向 （选填“左”或“右”）移动。
【答案】（1）②、③ （2）增大 （3）左
【解析】通过图乙可知，热敏电阻R1的阻值随温度升高而增大，所以低温时R1小，控制电路中的电流大，电磁铁磁性强，衔铁被往下吸，接通R0所在工作电路，开始加热。此时a、b应该与②③连接。
【解答】（1）通过图乙可知，热敏电阻R1的阻值随温度升高而增大，所以低温时R1小，控制电路中的电流大，电磁铁磁性强，衔铁被往下吸，接通R0所在的工作电路，开始加热。此时a、b应该与②③连接。当温度达到设定温度时，R0增大到一定值，控制电路中电流变小，电磁铁磁性减小，衔铁往上弹，工作电路断开，停止加热，所以连接电路时，a、b接线柱分别连接②、③，符合要求。故答案为：②、③
（2）由图乙可知，热敏电阻R1的阻值随温度升高而增大；
9．（2023八下·吴兴期中）有电磁继电器（线圈电阻不计）、滑动变阻器R2和热敏电阻R1，控制电路电压U2＝9伏的电源、，工作电路电压U＝220伏的电源和电阻R0＝44欧的电热丝组成的一种电加热恒温箱，工作原理如图甲所示。图乙是热敏电阻R1阻值随温度变化的图像。通过实验测得当电磁继电器线圈的电流达到60毫安时，电磁继电器的衔铁被吸下来。
（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）在升温过程中，电阻R1两端的电压会 （填“变大”“变小”或“不变”，下同）。要使恒温箱设定的温度升高，调节滑动变阻器R2的滑片，使其接入电路的阻值 .
（3）当滑动变阻器R2接入电路中的电阻为 50 欧时，可使恒温箱的温度保持多高？
【答案】（1）
（2）变小；变大
（3）已知U1=9V，I=60mA=0.06A，
由可知，电路的总电阻：，
此时热敏电阻的阻值：R1=R总-R2=150Ω-50Ω=100Ω，
由图象知，热敏电阻的阻值为100Ω时，对应的温度为50℃。
则此时可使恒温箱温度保持50℃。
【解析】（1）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，则恒温箱停止工作，说明工作电路电源与电阻R0通过上面两个触点组成电路；
（2）①根据图乙分析温度升高时R1的阻值变化，再根据串联电路的分压规律确定它的电压变化；
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，但为了使衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍为60mA，就要保证电路的总电阻保持不变，根据R总=R1+R2分析解答。
（3）根据电源电压、R2接入电路中的电阻和控制电路中的临界电流，求得热敏电阻的阻值，然后利用该阻值结合图象可以得到此时的恒温箱的温度值。
【解答】（1）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，这时恒温箱停止工作，所以恒温箱工作电路是由电源与电阻R0通过上面两个触点组成；如图所示：
（2）①根据图乙可知，在升温过程中，电阻R1的电阻会变小，根据串联电路电压与电阻成正比可知，此时它两端的电压会变小；
②从图乙可知，要提高恒温箱的设定温度，则热敏电阻的阻值变小，为了使衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍为60mA，根据欧姆定律可知，就要增大电阻箱连入的电阻值，即R2的阻值必须变大；
10．（2023八下·杭州月考）小金利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图所示，将热敏电阻R1安装在需要探测温度的地方，闭合开关S后，当环境温度正常时，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，警铃响，图乙是热敏电阻R1的阻值随温度变化的图象。
（1）请完成电路图的连接。
（2）由图乙可知，当环境温度为20℃时，热敏电阻阻值为 欧。
（3）图甲继电器的供电电压U0＝4V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R2为10Ω，当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，试通过计算求出衔铁刚吸合时的环境温度。
【答案】（1）B-C，A-D
（2）120
（3）R=U0/I=4V/0.05A=80Ω， R1=R－R2＝80Ω－10Ω＝70Ω，再查图乙可得对应的温度为40℃
即衔铁刚吸合时的环境温度为40℃；
【解析】（1）由题意可知，闭合开关后，当环境温度超过某一值时，衔铁被吸下，警铃响，则接线柱B应与C连接；当环境温度正常时，衔铁弹起，指示灯亮，则接线柱D应与A连接。
（2）查图乙可知 （3）控制电路中电阻R1与R2串联，当电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响，电流=50mA=0.05A时，控制电路的最大总电阻最大，由I=U/R可得，最大电阻R=U0/I【解答】（1）由题意可知，闭合开关后，当环境温度超过某一值时，衔铁被吸下，警铃响，则接线柱B应与C连接；当环境温度正常时，衔铁弹起，指示灯亮，则接线柱D应与A连接。
故答案为： B-C，A-D
（2）查图乙可得，当环境温度为20℃时，热敏电阻阻值为120欧
11．（2023八下·义乌期中）电梯为了安全，都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示。已知控制电路电源电压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）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，同时电动机 （选填“能”、“不能”）工作。
（2）（3分）当电磁铁线圈电流达到20mA时，衔铁刚好被吸住。若该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，此时电梯是否超载？（g取10N/kg）
【答案】（1）B；不能
（2）超载。
当电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，压敏电阻受到的压力等于重力，
即F=G=mg=1000kg×10N/kg=10000N
由图乙可知，当压力为10000N时，对应的压敏电阻R2=100
控制电路中的电流I=R1+R2= =0.03A=30mA
因为30mA>20mA，衔铁被电磁铁吸住，所以电梯超载。
【解析】（1）根据图甲分析这个装置的工作过程；
（2）根据F=G=mg计算出电梯受到的压力，再根据图乙确定此时压敏电阻的阻值，接下来根据 计算出控制电路中的电流，最后与20mA进行比较即可。
【解答】（1）根据图甲可知，梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃发出警报声，同时电动机的电路断开，此时它不能工作。
12．（2023八下·杭州期末）电动车电池的安全性主要体现在对其温度的控制上，当某组电池温度过高时，立即启动制冷系统进行降温。图甲是模拟控温装置示意图，电磁继电器与热敏电阻R1、滑动变阻器Rp串联接在电压为6伏的电源两端。当电磁铁线圈(电阻不计)中的电流I大于或等于20毫安时，衔铁被吸合。热敏电阻置于温度监测区域，其阻值Rt与温度t的关系如图乙所示，滑动变阻器的最大阻值为250欧。
（1）从图乙中可得热敏电阻Rt的阻值随温度升高而 。
（2）根据设计要求，制冷系统a端应与 (选填”b”或”c”)连接。
（3）根据题中给出的数据，请通过计算分析电池设定最高温度为多少度？
【答案】（1）减小
（2）C
（3）解：R= =300Ω
Rt=R-Rp=300Ω-250Ω=50Ω．
由图乙可知此时对应的温度为70℃，所以电池设定最高温度是70℃
【解析】（1）根据图乙确定热敏电阻随温度的变化规律；
（2）根据图甲，结合热敏电阻的阻值随温度的变化规律确定制冷系统工作时衔铁的位置即可；
（3）首先根据计算出总电阻，再根据 Rt=R-Rp计算出此时热敏电阻的阻值，最后根据图乙确定电池设定的最高温度；
【解答】（1）根据图乙可知，热敏电阻Rt的阻值随温度升高而减小。
（2）当温度升高到一定程度时，热敏电阻的阻值减小而电流增大，此时电磁铁的磁场增强将衔铁吸下来接通触点c，此时制冷系统开始工作，因此a端应该与c连接；
（3）根据题意，先计算衔铁吸合制冷系统工作时电路的总电阻，再根据串联电路电阻特点及滑动变阻器的电阻，计算热敏电阻Rt的阻值，最后根据图乙找到对应的温度值。
13．（2023八下·椒江期末）电梯为居民出入带来了很大的便利，出于安全考虑，电梯设置有超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，R1为保护电阻，R2为压敏电阻，R2 阻值与它所受压力F的关系如图乙所示。闭合开关S，电梯没有超载时，电动机正常工作，电铃不响：当控制电路中的电流达到0.1安时，电铃报警，电动机不工作。已知控制电路电源电压为12伏，电磁铁线圈电阻不计，当R2受到2000牛压力时，R2与R1两端的电压之比为2：1．
（1）图甲中的D点应与触点 (选填”A”、”B”或”Y”)相连。
（2）该电梯的最大载重(轿厢内人和货物的总重)为多少牛？
（3）若想降低该电梯最大载重，下列方法可行的是 (选填字母)
A．适当降低R1阻值
B．适当减小控制电路的电源
C．适当增加电磁铁的线圈匝数
D．适当把电磁铁向右平移一小段距离
【答案】（1）A
（2）由图得F= 2000N时，R2=160Ω
，R1=80Ω
R总= = 120Ω
R1=R总-R1=120Ω-80Ω=40N
由图得F=8000N
（3）A；C；D
【解析】（1）根据乙图分析压敏电阻的阻值随压力的变化规律，从而确定超载时电磁铁的磁场强弱变化，确定衔铁位置，最后与此时的工作状态进行对照即可。
（2）由图甲知R1与R2串联，由根据图丙知当压力F=2000N时压敏电阻的阻值，再根据串联电路电压与电阻成正比计算出R1的阻值。 当电流为0.1A时，电梯超载，根据 计算出此时的总电阻，再根据R2=R总-R1计算出此时压敏电阻的阻值，最后根据乙图确定最大载重。
（3）电梯超载报警时，电磁铁吸引衔铁的作用力几乎不变，可从影响电磁铁磁场强弱的因素，杠杆的平衡条件等角度思考解决方案。
【解答】（1）当电梯超载时，压敏电阻的阻值减小，通过电磁铁的电流增大，则它的磁场增强，将衔铁吸下来接通触点B。此时电铃报警，即C与B相接，那么触点D应该与A相接。
（3）降低该电梯最大载重，即压敏电阻的阻值变大。而电磁铁吸合时电流大小不变，则总电阻不变。根据R总=R1+R2可知，需减小定值电阻接入电路的阻值，故A正确；
降低该电梯最大载重，即压敏电阻的阻值变大。如果R1的阻值不变，那么根据R总=R1+R2可知，此时总电阻增大。根据U=IR可知，此时控制电路的电压增大，故B错误；
降低该电梯最大载重，即压敏电阻的阻值变大，则通过电磁铁的电流减小，而磁场减弱，此时可以通过增加电磁铁线圈匝数的方式增大磁场强度，故C正确；
降低该电梯最大载重，即压敏电阻的阻值变大，则通过电磁铁的电流减小，而磁场减弱，则衔铁受到的电磁力减小。根据杠杆的平衡条件可知，此时可以将电磁铁向右移动从而增大动力臂，故D正确。
14．（2023八下·婺城期末）项目化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和继电器等组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。分析回答：
（1）恒温箱的加热器应接在 （填“AB”或“CD”）端。
（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： 。
【答案】（1）AB
（2）解：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
控制电路的总电阻为：R总=U/I=6V/0.02A=300Ω
∵电路串联，∴R1＝R总－R－R线圈＝300Ω－90Ω－100Ω＝110Ω
（3）将滑动变阻器的滑片向左调，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，所以滑动变阻器接入电路的阻值应该减小，即滑片向左移
【解析】（1）由图乙可知：温度越高，热敏电阻阻值越小。由图甲可知：当热敏电阻阻值变小，控制电路中的电流变大，电磁铁磁性变强，吸引衔铁向下，K与CD所在电路接通。
（2）根据图乙，读出40℃时R的值；根据吸合电流和控制电路电源电压利用欧姆定律求出电路中的总电阻，由串联电路的电阻特点求出滑动变阻器接入电路的电阻值；
（3）随着恒温箱温度的降低，热敏电阻的阻值增大，电路中的电流会减小，根据吸合电流不变，利用欧姆定律分析进行的操作。
【解答】（1）恒温箱温度升高到一定值时，加热器断开，所以加热器应该接在AB位置。
（3）将滑动变阻器的滑片向左调，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，所以滑动变阻器接入电路的阻值应该减小，即滑片向左移 .
15．（2023八下·武义期末）如图甲为恒温箱的简化电路，R0、R1设置在恒温箱内，R0为加热电阻，阻值为40Ω。R1为热敏电阻，其电阻值随温度的变化关系如图乙。控制电路中，U=6V，R2为滑动变阻器。当恒温箱内的温度达到一定值时，加热电路会自动断开，当箱内温度略低时，加热电路自动闭合进行加热。
（1）根据恒温箱的工作过程判断，P应与 （填“m”或“n”）连接。
（2）若电磁铁线圈电阻为10欧，当线圈中的电流达到30mA时，电磁继电器的衔铁会被吸下。若恒温箱内的温度设定为100℃，则滑动变阻器R2应接入电路的电阻值为多少？
（3）若要增大恒温箱内的设定温度，该如何进行操作？（至少写两点）
【答案】（1）n
（2）解：
（3）减小电源电压，滑片向右移，控制电路中串联一个电阻，减少电磁铁的线圈匝数
【解析】（1）由图甲可知：电磁铁磁性变强吸引衔铁向下m与 p连接。由图乙可知温度越高，R1越小。结合电磁继电器的工作原理判断；
（2）根据题目信息可知：控制电路中的电压U=6V，电流I=30mA，可求出总电阻R，总电阻减去线圈电阻和R1电阻就可求出R2.
(3)随着恒温箱温度的升高，热敏电阻的阻值减小，电路中的电流会增大，根据吸合电流不变，利用欧姆定律分析进行的操作。
【解答】（1）由图乙可知，当温度过高时，热敏电阻的阻值较小，则控制电路的电流较大，电磁铁会吸引衔铁，结合图甲可知，此时加热电路应断开，所以，P应与n连接。
（3）要增大恒温箱内的设定温度，热敏电阻减小，由于吸合电流不变，总电阻不变，因此需要增大滑动变阻器接入电路中的电阻；热敏电阻减小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，要使衔铁不被吸下，可以减小电磁铁的磁性，减小电磁铁线圈的匝数。
16．（2023八下·吴兴期末）小科设计的“火灾报警器”由“控制电路”和“工作电路”所组成，其中“控制电路”由光敏电阻R、电磁铁（线圈阻值R0＝18Ω）、电源U=6V、开关等组成；“工作电路”由工作电源电铃、导线等组成。小科的设计思想：当光敏电阻接收到的光照减弱到一定程度时，工作电路接通，电铃报警。
已知该光敏电阻的阻值R与光强E之间的一组实验数据如下表所示：（“光强”表示光强弱的程度，符号为E，单位为cd。）
光强E/cd 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
光敏电阻R/Ω 36.0 18.0 12.0 9.0 7.2 6.0
（1）分析上表数据，根据光敏电阻的阻值R随光强E变化的规律，归纳出光敏电阻的阻值R随光强E变化的关系式为R= 。
（2）闭合开关S，如果当线圈中的电流大于或等于250 mA时，继电器的衔铁被吸合，则光敏电阻接收到的光照强度需要在多少cd以上？
（3）按小科的设计，当室内烟雾增大时，光照减弱，光敏电阻的阻值增大到一定值时，衔铁与 （“上方”或“下方” ）的M、N接触，电铃工作报警。
【答案】（1）R=
（2）解：R总= =24Ω
R= R总- R0 =24Ω-18Ω=6Ω
查表得E最小=6.0 cd
或解：U0=I R0=0.25×18Ω=4.5V
UR=6V-4.5V=1.5V
R= =6Ω
查表得E最小=6.0 cd
（3）上方
【解析】（1）将表格中每组对应的光强和光敏电阻阻值相乘，根据乘积大小确定它们之间的数量关系即可；
（2）①首先根据 计算出串联电路的总电阻，再根据串联电路的电阻规律 R= R总- R0 计算光敏电阻的阻值，最后根据表格确定光照强度；
②首先根据 U0=IR0 欧姆定律计算出R0两端电压，再根据串联电路的电压规律UR=U-U0计算出光敏电阻两端的电压，接下来根据 计算光敏电阻的阻值，根据表格确定光照强度。
（3）根据图像确定光照减弱时光敏电阻的阻值变化，从而确定控制电路部分电流变化，弄清电磁铁的磁场强弱变化，确定衔铁的位置变化即可。
【解答】（1）将表格中对应的光强和光敏电阻相乘，乘积都是36，那么二者应该成反比关系，因此变化关系式为： 。
（2）当室内烟雾增大时，光照减弱，光敏电阻的阻值增大到一定值时，通过电磁铁的电流减小，则电磁铁的磁场减弱，衔铁不能被吸下来，在上方与M、N接触，此时电铃报警。
17．（2024八下·余杭期末）老旧小区燃气管网改造步伐持续加快，为筑牢安全防线，安装燃气报警器成为常态。如图甲所示是家用燃气报警器的部分电路示意图，其中控制电路中的是气敏电阻，其阻值与燃气浓度的关系如图乙所示，出厂预设当燃气浓度达到6%时报警。出厂测试时，控制电路的电源电压为3V且保持恒定，闭合开关、，移动滑动变阻器滑片P的位置，当控制电路中的电流为0.03A时，电磁铁恰好能将衔铁吸下，工作电路中相应的灯亮起而报警（电磁铁线圈的阻值忽略不计）。
（1）家用燃气主要成分是甲烷，甲烷燃烧的化学方程式为，则X的化学式为 。
（2）小杭认为报警时只有灯亮还不能起到很好的报警作用，最好灯亮同时又有警报声，所以建议加接蜂鸣器，则蜂鸣器应与灯 （填“”或“”）并联。
（3）该报警器要达到出厂预设值，请计算滑动变阻器应接入电路的电阻值。
（4）某场地安装该报警器后，为了增加安全系数想在燃气浓度达到4%时就报警，该滑动变阻器滑片P应如何移动，并说明理由 。
【答案】（1）H2O
（2）
（3）由图乙可知，当燃气浓度达到6%时，气敏电阻R1的阻值为30Ω
控制电路的总电阻为：R总＝U/I＝3V/0.03A＝100Ω
∵电路串联，∴R2＝R总－R1＝100Ω－30Ω＝70Ω
（4）将滑动变阻器的滑片向下移，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，当降低报警浓度时，气敏电阻R1的阻值增大，总电阻要保持不变，所以滑动变阻器接入电路的阻值R2应该减小，即滑片向下移
【解析】有机物燃烧的产物一般含有二氧化碳以及水。
【解答】（1）根据质量守恒定律可知X的化学式为H2O；
（2）电磁铁将衔铁吸下，工作电路中L2亮起，则蜂鸣器应与L2并联。
（3）根据乙图结合欧姆定律进行分析；
（4）开始报警电流不变，电路阻值不变， 当降低报警浓度时，气敏电阻R1的阻值增大 ，滑动变阻器电阻要减小。
18．（2024八下·奉化期末）如图所示为小科设计的模拟自动升降窗帘的电路，由控制电路和工作电路组成。控制电路的电源电压为，为光敏电阻，安装在窗外，用于感知室外自然光，其阻值随光的照度的变化如下表所示，当线圈中的电流达到2mA时，衔铁被吸合，关闭窗帘，当线圈中的电流小于2mA时，衔铁松开，窗帘上升打开，电磁铁线圈电阻忽略不计。
照度 50 100 200 300 400 500 600 700 800 1000 1200 1300
光敏电阻阻值/ 12.1 7.6 4.8 3.7 3.0 2.6 2.3 2.1 1.9 1.6 1.5 1.4
（1）工作电路中M为电动机，当通过电动机的电流方向改变时，可实现正、反转改变。为实现窗帘的升降，请在工作电路的虚线方框中补充合适的电路元件。
（2）当室外光的照度多大时，窗帘刚好能关闭？
（3）为符合室内照明标准，要求室外的照度在700lx以上时，关闭窗帘。在不改变控制电路原有元件（可增加元件）的条件下，应如何改动控制电路？
（4）在长时间使用过程中，小科发现拉动衔铁的弹簧不如新弹簧紧，则下列方法可恢复控制电路正常功能的是：____。
A．适当增大电源电压 B．适当减小电源电压
C．与光敏电阻串联一个定值电阻 D．与光敏电阻并联一个定值电阻
【答案】（1）
（2），查表得，此时
（3）控制电路中总电阻不变为
当时，，
控制电路中串联一个的定值电阻
（4）B；C
【解析】（1）改变电源的正负极可以实现正、反转的改变；
（2）根据题中要求，算出电阻，有表格查出光照强度；
（3）分析题意需要串联一个电阻；
（4）减小电流可以减弱磁性。
【解答】答案如图：
（2）当线圈中的电流达到2mA时，衔铁被吸合则电阻为
，查表得，此时
（3）控制电路中总电阻不变为
当时，，
控制电路中串联一个的定值电阻
（4）弹簧弹性变差，可以减弱电磁铁的磁性，适当减小电源电压或者在串联一个电阻就可以减弱电流，从而减小磁性，故BC正确。
故答案为：见解析；400lx；串联一个的电阻；BC。
19．（2024八下·江北期末）以下是小江项目化学习小组设计的自动折叠伞控制系统。
【项目名称】设计自动折叠伞控制系统
【项目背景】同学们很喜欢到户外的学习园地中（如图甲）讨论问题。遇到下雨时，巨大的折叠伞打开操作困难。
【项目要求】当空气相对湿度达到一定程度时，工作电路中的电动机M转动，折叠伞展开。
【项目设计】根据要求设计如图乙的电路图。
（1）【器材选择】电磁继电器（线圈电阻不计，当通过电磁继电器的电流达到0.03安时，衔铁被吸下）、控制电压为6伏、滑动变阻器规格为“1安200欧”、灵敏电流表、电动机M、湿敏电阻、开关、导线等。
要满足上述项目要求，他们应该选择的湿敏电阻是下表中 （选填字母）。
空气相对湿度/% 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
湿敏电阻A/Ω 92 90 86 80 72 56 42 30 20 13
湿敏电阻B/Ω 13 20 30 42 56 72 80 86 90 92
（2）【项目调试】利用上述选择的器材，组装好电路后开始测试。将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处时，闭合开关S1，折叠伞不展开。若要使折叠伞在空气相对湿度达到80%时打开，则需要将滑动变阻器滑片P移至到阻值多大处？（请通过计算说明）
（3）【项目评价及反思】
评价指标 合格 待改进
指标一 伞可以自动展开 伞不能自动展开
指标二 开伞时的湿度可多档调节 开伞时的湿度不可调节
根据指标二，该装置被评为合格，请你结合上述信息和所学知识解释原因。
【答案】（1）A
（2）空气相对湿度达到80%时，湿敏电阻A的阻值达到30Ω，
衔铁被吸下时，通过电磁继电器的电流达到0.03A，，根据串联电路的特点可知
（3）通过调节滑动变阻器接入电路的阻值，可以改变开伞时对应的空气相对湿度（合理即可）
【解析】①电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关。使用电磁继电器可以用低电压和弱电流电路的通断，来控制高电压和强电流电路的通断。
②电磁继电器的结构如题图所示，控制电路由电源、开关、湿敏电阻R2（A）、电流表、滑动变阻器R1、电磁铁、衔铁等组成，工作电路由电源、动触点（衔铁）、静触点（S2）、电动机M等组成。随着空气相对湿度的增大，湿敏电阻R2（A）的阻值减小，电路中电流增大，电磁铁磁性增强，衔铁被吸引，工作电路中动触点和静触点连通（即开关S2闭合），工作电路中电动机M动作，折叠伞开启。
【解答】（1）随着空气相对湿度的增加，下雨的可能性增大，当空气相对湿度达到一定值时，需要使工作电路中开关S2闭合，电动机M工作打开折叠伞，此时对应电磁铁磁性较强能把衔铁吸引，控制电路电流较大，湿敏电阻阻值较小。即空气相对湿度越大，湿敏电阻阻值越小，湿敏电阻A符合要求。
20．（2023八下·海曙期末）某项目学习小组计划设计一款可温控电风扇(如图甲所示)。工作电路电源电压220V，控制电路电源电压3V，Rx为热敏电阻，其阻值随温度的变化如图乙所示。S为联动开关，当S拨向左侧时与a、b连接，控制电路为断开状态；当S拨向右侧时与b、c连接，控制电路为闭合状态(电磁铁线圈电阻忽略不计)。
[工作原理]在开关S1闭合的前提下，当联动开关S拨向右侧时，若室温达到30℃，电磁继电器吸引衔铁，动触头上弹，工作电路接通，电风扇运转；当室温低于22℃，电磁继电器断开衔铁，动触头弹回，工作电路断开，电风扇停止运转；当未达到临界温度时，电风扇将保持原来工作状态。
（1）[产品制作]根据电路图的工作原理，S1闭合，当联动开关S拨向 (选填“左”或“右”)侧时为温控模式。
（2）[产品测试]温控模式下，当控制电路的电流为30mA时，试通过计算说明此时风扇是否处于运转状态。
（3）[产品评价]项目小组制定了项目成果评价表，下表是部分指标的评价内容。请依据以下项目评价表，首先针对[指标1]来评价该作品的达成情况的等级，然后再筒要地说明你的评价理由。
指标内容 等级 优秀 良好 待改进
指标1 能否温度控制或人工控制电风扇的启动或关闭 既能温度控制，又能人工控制 能温度控制，但不能人工控制 不能温度控制，但能人工控制
指标2 电风扇的风速是否可调 风速是可调且有对应的档位指示 风速是可调的但无对应的档位指示 风速不可调
（4）[产品迭代]小曙提出对方案进行适当的升级改造，欲使电风扇运转的临界温度可根据使用者的需求进行个性化调节。为达成该设计的迭代升级，以下方案中可行的是________。
A．在控制电路中接一个滑动变阻器
B．电磁铁选用匝数可变的线圈
C．设置一个可改变电风扇风速的旋钮
D．改变工作电路中滑动变阻器的阻值
E．将控制电路的电源改成电压可调的电源
【答案】（1）右
（2）解：U拉=3V， I 拉=30mA=0.03A，RX=U控/I 控=3V/0.03A=100Ω。
此时100Ω 处于30Ω-300Ω之间，在温控状态下，如风扇原先处于运转状态，则此时风扇继续运转；如风扇原先处于停止状态，则此时风扇继续保持停止状态。
（3）针对指标一：这个作品为优秀。因为当S1闭合，S与a，b连接时，控制电路处于断开状态，此时为人为控制状态，通过手动通断St即可实现风扇的开关；当S1闭合，S与b，c连接时，控制电路处于闭合状态，此时风扇处于温控状态，通过温度对热敏电阻的影响，实现控制电路对衔铁的吸放，进而控制工作电路风扇的自动运转和停止。
（4）A；B；E
【解析】（1）根据“在开关S1闭合的前提下，当联动开关S拨向右侧时，若室温达到30℃，电磁继电器吸引衔铁，动触头上弹，工作电路接通，电风扇运转；当室温低于22℃，电磁继电器断开衔铁，动触头弹回，工作电路断开，电风扇停止运转”分析解答；
（2）首先根据计算控制电路电流为30mA时温控电阻的阻值，然后根据乙图确定此时对应的温度，最后与温度变化范围进行比较即可。
（3）根据图片，分析能否通过开关的切换，使电风扇处于人工控制和温度控制两种状态，进而针对指标1评定等级。
（4）在控制电路部分，电磁铁的吸合还是断开，取决于电磁力的大小。当临界温度发生改变时，温控电阻的阻值肯定发生改变，但是电磁力大小不能改变，据此对各个选项进行判断即可。
【解答】（1）根据甲图可知，当开关S1闭合，联动开关S拨向右侧时，控制电路与温控电阻Rx相接，此时可以借助电磁铁控制电动机的工作，实现温控模式。
（4）电磁铁吸合时需要的电磁力大小应该是不变的。如果保持通过它的电流不变，那么总电阻就保持不变。当临界温度改变时，温控电阻的阻值发生改变，为了保持总电阻不变，此时可以连接一个滑动变阻器进行相应调节，故A符合题意；
当温度改变时，温控电阻的阻值改变，那么通过电磁铁的电流大小改变，此时电磁力发生改变。为了保持电磁力的大小不变，此时可以调节线圈匝数改变磁场强度，故B符合题意；
改变电风扇风速的旋钮对温度没有影响，故C不合题意；
工作电路中的变阻器不会影响到电磁铁的工作，故D不合题意；
当温度改变时，温控电阻阻值改变，跟机U=IR可知，当电流不变时，可以相应改变电源电压，故E符合题意。故选ABE。
思维导图
典例分析
举一反三
课后巩固
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第3节 电磁铁的应用
考点一、电磁继电器
（一）实质：电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关。
（二）主要结构
由电磁铁、衔铁、弹簀触点等组成。
控制电路:低压电源电磁铁、弹簧、开关等。
工作电路:用电器、高压电源、指示灯、触点等。
（三）工作原理
(1)闭合开关→控制电路接通→电磁铁有磁性→吸引衔铁→触点开关与下触点接通→电动机工作。
(2)断开开关→控制电路断开→电磁铁磁性消失→弹簧复位→触点开关与上触点接通→灯亮。
（四）作用
一是可以实现通过低电压和弱电流来控制高电压和强电流，二是可以实现自动控制和远距离控制。
典例1：（2024八下·仙居期末）水位自动报警器是利用电磁继电器工作的装置。
（1）请按以下要求连接水位自动报警器的工作电路：当水位在安全位置以下时，绿灯亮；水位到达安全位置上限时，红灯亮。
（2）请用所学科学知识说明水位报警器的工作原理。
变式1：（2024八下·江北期末）如图为某科学兴趣小组设计的温度自动报警器部分电路示意图，当温度上升至设定值t0时，通过电路中指示灯亮灭交替闪烁起到报警功能。（线圈、衔铁的电阻均忽略不计）
（1）温度计中液体可选择 （选填“水银”或“煤油”）。
（2）当温度处于如图所示的状态时，电路处于 。
（3）为了实现报警功能，应将指示灯串联在电路中 点。
变式2：（2024八下·临海期末）智能家居已经悄然走入我们的生活，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。图乙为其自动扫地的工作原理图，当地面灰尘增多时，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，改变电磁铁的磁性，从而实现自动控制。控制电路电源电压U为9伏，定值电阻R0=12欧，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，其中电磁铁线圈的电阻不计。
（1）当控制电路开关闭合时，电磁铁上端的磁极为 极。当地面灰尘减少时，电磁铁的磁性将如何变化？ 。
（2）若电压表示数小于等于6V时，电动机开始工作。求电压表示数为6V时，光照强度为多少？
（3）若想在家里地面灰尘更多时扫地机器人才开始工作，请写出一种改进扫地机器人控制电路的方法 。
变式3：（2024八下·长兴期末）电梯为居民出入带来了很大的便利，出于安全考虑，电梯设置有超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，R1为保护电阻， 为压敏电阻，R阻值与它所受压力下的关系如图乙所示。闭合开关S，电梯没有超载时，电动机正常工作，电铃不响；当控制电路中的电流达到 0.1安时，电铃报警，电动机不工作。已知控制电路电源电压为12 伏，电磁铁线圈电阻不计，当1 受到 2000 牛压力时， 与 两端的电压之比为 2：1。
（1）图甲中的 D 点应与触点 (选填“A”、“B”或“K”相连)
（2）该电梯的最大载重(轿厢内人和货物的总重 )为多少牛
（3）若想降低该电梯最大载重，下列方法可行的是____
A．适当降低 R1阻值
B．适当减小控制电路的电源
C．适当增加电磁铁的线圈匝数
1．（2024八下·浦江期末）电磁铁被广泛应用于生产、生活中．下列产品中没有用到电磁铁的是（ ）
A．磁悬浮列车 B．电话机
C．指南针 D．电磁起重机
2．（2024八下·临平期末）如图为水位报警装置原理图，其中A、B为两个金属杆。当水位达到或超过警戒线时，绿灯、红灯和电铃的工作状态分别是（ ）
A．绿灯亮、红灯不亮，电铃不响 B．绿灯亮、红灯亮，电铃响
C．绿灯不亮、红灯亮，电铃不响 D．绿灯不亮、红灯亮，电铃响
3．如图所示是一种温度自动报警器的原理图，在汞温度计中封入一段金属丝，金属丝下端所指示的温度为90℃。下列说法错误的是( )
A．报警器利用了汞能导电和热胀冷缩的性质
B．报警器利用了电磁铁通电时有磁性、断电时磁性消失的特点
C．报警器中汞温度计和电磁铁串联在电路中
D．温度达到90℃时，报警器中灯亮的同时铃响
4．（2023八下·杭州月考）某小区因暴雨引起车库积水，部分车辆被淹，小明看到新闻后，设计了如图所示的车库积水自动报警器。 如图是该报警器原理图，金属块A和B分别固定在车库地面附近适当高处，若车库积水水面到达 处(选填“A”或"B"时， (选填“绿”或“红”灯发光报警，此时电磁铁的上端是 极(选填"N"或"S")。
5．（2024八下·杭州月考）如图是小紫设计的水位自动控制电路，其中工作电路由指示灯L、电动机M等元件组成，由家庭电路供电；控制电路中，金属板A、B置于水箱中不同位置，水箱中的天然水是导体。
（1）我国家庭电路电压为 V。
（2）当水箱内水面处于金属板A以下时，工作电路中的 (填“电动机”或“小灯泡”)处于工作状态。
（3）测试时，小紫发现由于电磁铁磁性太弱，电磁继电器无法正常工作。适当 (填“增加”或“减少”)电磁铁的线圈匝数，可以解决上述问题。
6．（2023八下·洞头期中）体感平衡车是一种时尚代步工具，采用站立式驾驶方式，可通过操控杆控制车体运行，如图甲。乙图为平衡车的转向指示灯电路，电路中电源电压恒为U，L为指示灯，R0为定值电阻，当开关S接通后，指示灯L会亮暗交替闪烁。已知同-灯泡，其亮度与灯泡两端的电压大小有关。请你根据所学知识解释：“当开关S 接通后，指示灯L会亮暗交替闪烁”的原因。
7．（2023八下·富阳期末）小金去商场时，发现当他站在电梯上时电梯运动较快，走下电梯后电梯运动会变慢。他查阅资料，发现电梯内部的结构示意图如图所示，利用了压敏电阻阻值随着所受压力的增大而减小的性质等知识，以实现速度变化。
（1）由分析可知，图中 (选填“R”或“R1”)为压敏电阻。
（2）当衔铁与下触点b接触时，电梯处于 (选“快速”或“慢速”)档。
（3）小胖同学认为，站上电梯的人越多，压敏电阻阻值越小，电梯速度越快。他的理解对吗 请说明你的理由： 。
8．（2023八下·杭州月考）小乐利用实验室的电磁继电器、热敏电阻R1、滑动变阻器R2、发热电阻丝R0设计了一个恒温箱控制电路。如图甲所示，发热电阻丝R0和热敏电阻R1处于恒温箱内，图乙是热敏电阻R1的阻值随温度变化的关系曲线。当温度达到设定温度时，电磁继电器会自动控制加热电路停止工作。
（1）连接电路时，a、b接线柱应分别连接 （选填“②、①”“②、③”或“①、③”）接线柱；
（2）通过图乙可知，热敏电阻R1的阻值随温度升高而 （选填“增大”或“减小”）；
（3）如果要使恒温箱内保持的温度升高，滑动变阻器R2的滑片应该向 （选填“左”或“右”）移动。
9．（2023八下·吴兴期中）有电磁继电器（线圈电阻不计）、滑动变阻器R2和热敏电阻R1，控制电路电压U2＝9伏的电源、，工作电路电压U＝220伏的电源和电阻R0＝44欧的电热丝组成的一种电加热恒温箱，工作原理如图甲所示。图乙是热敏电阻R1阻值随温度变化的图像。通过实验测得当电磁继电器线圈的电流达到60毫安时，电磁继电器的衔铁被吸下来。
（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）在升温过程中，电阻R1两端的电压会 （填“变大”“变小”或“不变”，下同）。要使恒温箱设定的温度升高，调节滑动变阻器R2的滑片，使其接入电路的阻值 .
（3）当滑动变阻器R2接入电路中的电阻为 50 欧时，可使恒温箱的温度保持多高？
10．（2023八下·杭州月考）小金利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图所示，将热敏电阻R1安装在需要探测温度的地方，闭合开关S后，当环境温度正常时，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，警铃响，图乙是热敏电阻R1的阻值随温度变化的图象。
（1）请完成电路图的连接。
（2）由图乙可知，当环境温度为20℃时，热敏电阻阻值为 欧。
（3）图甲继电器的供电电压U0＝4V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R2为10Ω，当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，试通过计算求出衔铁刚吸合时的环境温度。
11．（2023八下·义乌期中）电梯为了安全，都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示。已知控制电路电源电压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）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，同时电动机 （选填“能”、“不能”）工作。
（2）（3分）当电磁铁线圈电流达到20mA时，衔铁刚好被吸住。若该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，此时电梯是否超载？（g取10N/kg）
12．（2023八下·杭州期末）电动车电池的安全性主要体现在对其温度的控制上，当某组电池温度过高时，立即启动制冷系统进行降温。图甲是模拟控温装置示意图，电磁继电器与热敏电阻R1、滑动变阻器Rp串联接在电压为6伏的电源两端。当电磁铁线圈(电阻不计)中的电流I大于或等于20毫安时，衔铁被吸合。热敏电阻置于温度监测区域，其阻值Rt与温度t的关系如图乙所示，滑动变阻器的最大阻值为250欧。
（1）从图乙中可得热敏电阻Rt的阻值随温度升高而 。
（2）根据设计要求，制冷系统a端应与 (选填”b”或”c”)连接。
（3）根据题中给出的数据，请通过计算分析电池设定最高温度为多少度？
13．（2023八下·椒江期末）电梯为居民出入带来了很大的便利，出于安全考虑，电梯设置有超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，R1为保护电阻，R2为压敏电阻，R2 阻值与它所受压力F的关系如图乙所示。闭合开关S，电梯没有超载时，电动机正常工作，电铃不响：当控制电路中的电流达到0.1安时，电铃报警，电动机不工作。已知控制电路电源电压为12伏，电磁铁线圈电阻不计，当R2受到2000牛压力时，R2与R1两端的电压之比为2：1．
（1）图甲中的D点应与触点 (选填”A”、”B”或”Y”)相连。
（2）该电梯的最大载重(轿厢内人和货物的总重)为多少牛？
（3）若想降低该电梯最大载重，下列方法可行的是 (选填字母)
A．适当降低R1阻值
B．适当减小控制电路的电源
C．适当增加电磁铁的线圈匝数
D．适当把电磁铁向右平移一小段距离
14．（2023八下·婺城期末）项目化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和继电器等组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。分析回答：
（1）恒温箱的加热器应接在 （填“AB”或“CD”）端。
（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： 。
15．（2023八下·武义期末）如图甲为恒温箱的简化电路，R0、R1设置在恒温箱内，R0为加热电阻，阻值为40Ω。R1为热敏电阻，其电阻值随温度的变化关系如图乙。控制电路中，U=6V，R2为滑动变阻器。当恒温箱内的温度达到一定值时，加热电路会自动断开，当箱内温度略低时，加热电路自动闭合进行加热。
（1）根据恒温箱的工作过程判断，P应与 （填“m”或“n”）连接。
（2）若电磁铁线圈电阻为10欧，当线圈中的电流达到30mA时，电磁继电器的衔铁会被吸下。若恒温箱内的温度设定为100℃，则滑动变阻器R2应接入电路的电阻值为多少？
（3）若要增大恒温箱内的设定温度，该如何进行操作？（至少写两点）
16．（2023八下·吴兴期末）小科设计的“火灾报警器”由“控制电路”和“工作电路”所组成，其中“控制电路”由光敏电阻R、电磁铁（线圈阻值R0＝18Ω）、电源U=6V、开关等组成；“工作电路”由工作电源电铃、导线等组成。小科的设计思想：当光敏电阻接收到的光照减弱到一定程度时，工作电路接通，电铃报警。
已知该光敏电阻的阻值R与光强E之间的一组实验数据如下表所示：（“光强”表示光强弱的程度，符号为E，单位为cd。）
光强E/cd 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
光敏电阻R/Ω 36.0 18.0 12.0 9.0 7.2 6.0
（1）分析上表数据，根据光敏电阻的阻值R随光强E变化的规律，归纳出光敏电阻的阻值R随光强E变化的关系式为R= 。
（2）闭合开关S，如果当线圈中的电流大于或等于250 mA时，继电器的衔铁被吸合，则光敏电阻接收到的光照强度需要在多少cd以上？
（3）按小科的设计，当室内烟雾增大时，光照减弱，光敏电阻的阻值增大到一定值时，衔铁与 （“上方”或“下方” ）的M、N接触，电铃工作报警。
17．（2024八下·余杭期末）老旧小区燃气管网改造步伐持续加快，为筑牢安全防线，安装燃气报警器成为常态。如图甲所示是家用燃气报警器的部分电路示意图，其中控制电路中的是气敏电阻，其阻值与燃气浓度的关系如图乙所示，出厂预设当燃气浓度达到6%时报警。出厂测试时，控制电路的电源电压为3V且保持恒定，闭合开关、，移动滑动变阻器滑片P的位置，当控制电路中的电流为0.03A时，电磁铁恰好能将衔铁吸下，工作电路中相应的灯亮起而报警（电磁铁线圈的阻值忽略不计）。
（1）家用燃气主要成分是甲烷，甲烷燃烧的化学方程式为，则X的化学式为 。
（2）小杭认为报警时只有灯亮还不能起到很好的报警作用，最好灯亮同时又有警报声，所以建议加接蜂鸣器，则蜂鸣器应与灯 （填“”或“”）并联。
（3）该报警器要达到出厂预设值，请计算滑动变阻器应接入电路的电阻值。
（4）某场地安装该报警器后，为了增加安全系数想在燃气浓度达到4%时就报警，该滑动变阻器滑片P应如何移动，并说明理由 。
18．（2024八下·奉化期末）如图所示为小科设计的模拟自动升降窗帘的电路，由控制电路和工作电路组成。控制电路的电源电压为，为光敏电阻，安装在窗外，用于感知室外自然光，其阻值随光的照度的变化如下表所示，当线圈中的电流达到2mA时，衔铁被吸合，关闭窗帘，当线圈中的电流小于2mA时，衔铁松开，窗帘上升打开，电磁铁线圈电阻忽略不计。
照度 50 100 200 300 400 500 600 700 800 1000 1200 1300
光敏电阻阻值/ 12.1 7.6 4.8 3.7 3.0 2.6 2.3 2.1 1.9 1.6 1.5 1.4
（1）工作电路中M为电动机，当通过电动机的电流方向改变时，可实现正、反转改变。为实现窗帘的升降，请在工作电路的虚线方框中补充合适的电路元件。
（2）当室外光的照度多大时，窗帘刚好能关闭？
（3）为符合室内照明标准，要求室外的照度在700lx以上时，关闭窗帘。在不改变控制电路原有元件（可增加元件）的条件下，应如何改动控制电路？
（4）在长时间使用过程中，小科发现拉动衔铁的弹簧不如新弹簧紧，则下列方法可恢复控制电路正常功能的是：____。
A．适当增大电源电压 B．适当减小电源电压
C．与光敏电阻串联一个定值电阻 D．与光敏电阻并联一个定值电阻
19．（2024八下·江北期末）以下是小江项目化学习小组设计的自动折叠伞控制系统。
【项目名称】设计自动折叠伞控制系统
【项目背景】同学们很喜欢到户外的学习园地中（如图甲）讨论问题。遇到下雨时，巨大的折叠伞打开操作困难。
【项目要求】当空气相对湿度达到一定程度时，工作电路中的电动机M转动，折叠伞展开。
【项目设计】根据要求设计如图乙的电路图。
（1）【器材选择】电磁继电器（线圈电阻不计，当通过电磁继电器的电流达到0.03安时，衔铁被吸下）、控制电压为6伏、滑动变阻器规格为“1安200欧”、灵敏电流表、电动机M、湿敏电阻、开关、导线等。
要满足上述项目要求，他们应该选择的湿敏电阻是下表中 （选填字母）。
空气相对湿度/% 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
湿敏电阻A/Ω 92 90 86 80 72 56 42 30 20 13
湿敏电阻B/Ω 13 20 30 42 56 72 80 86 90 92
（2）【项目调试】利用上述选择的器材，组装好电路后开始测试。将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处时，闭合开关S1，折叠伞不展开。若要使折叠伞在空气相对湿度达到80%时打开，则需要将滑动变阻器滑片P移至到阻值多大处？（请通过计算说明）
（3）【项目评价及反思】
评价指标 合格 待改进
指标一 伞可以自动展开 伞不能自动展开
指标二 开伞时的湿度可多档调节 开伞时的湿度不可调节
根据指标二，该装置被评为合格，请你结合上述信息和所学知识解释原因。
20．（2023八下·海曙期末）某项目学习小组计划设计一款可温控电风扇(如图甲所示)。工作电路电源电压220V，控制电路电源电压3V，Rx为热敏电阻，其阻值随温度的变化如图乙所示。S为联动开关，当S拨向左侧时与a、b连接，控制电路为断开状态；当S拨向右侧时与b、c连接，控制电路为闭合状态(电磁铁线圈电阻忽略不计)。
[工作原理]在开关S1闭合的前提下，当联动开关S拨向右侧时，若室温达到30℃，电磁继电器吸引衔铁，动触头上弹，工作电路接通，电风扇运转；当室温低于22℃，电磁继电器断开衔铁，动触头弹回，工作电路断开，电风扇停止运转；当未达到临界温度时，电风扇将保持原来工作状态。
（1）[产品制作]根据电路图的工作原理，S1闭合，当联动开关S拨向 (选填“左”或“右”)侧时为温控模式。
（2）[产品测试]温控模式下，当控制电路的电流为30mA时，试通过计算说明此时风扇是否处于运转状态。
（3）[产品评价]项目小组制定了项目成果评价表，下表是部分指标的评价内容。请依据以下项目评价表，首先针对[指标1]来评价该作品的达成情况的等级，然后再筒要地说明你的评价理由。
指标内容 等级 优秀 良好 待改进
指标1 能否温度控制或人工控制电风扇的启动或关闭 既能温度控制，又能人工控制 能温度控制，但不能人工控制 不能温度控制，但能人工控制
指标2 电风扇的风速是否可调 风速是可调且有对应的档位指示 风速是可调的但无对应的档位指示 风速不可调
（4）[产品迭代]小曙提出对方案进行适当的升级改造，欲使电风扇运转的临界温度可根据使用者的需求进行个性化调节。为达成该设计的迭代升级，以下方案中可行的是________。
A．在控制电路中接一个滑动变阻器
B．电磁铁选用匝数可变的线圈
C．设置一个可改变电风扇风速的旋钮
D．改变工作电路中滑动变阻器的阻值
E．将控制电路的电源改成电压可调的电源
思维导图
典例分析
举一反三
课后巩固
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