压轴题03 电磁继电器综合
中考新考法——以电磁继电器为核心的生活应用设计类题目；
常以结合敏感电压、弹簧、电磁继电器+敏感电压的形式制作生活仪器；
仪器在极限境况下的相关物理量计算；
为满足某要求（如测量范围、精度）对装置进行调整，通过计算改进方案。
1.电磁铁：内部有铁心的螺线管叫做电磁铁。电磁铁在电磁起重机、电铃、发电机、电动机、自动控制上有着广泛的应用。
2.电磁铁的磁性：
（1）电磁铁磁性的有无，完全可以由通断电来控制。
（2）电磁铁磁性的强弱可以由电能的大小、线圈匝数控制。
3.电磁继电器：
（1）结构：具有磁性的电磁继电器由控制电路和工作电路两部分组成。控制电路包括低压电源、开关和电磁铁，其特点是低电压、弱电能的电路；工作电路包括高压电源、用电器和电磁继电器的触点，其特点是高电压、强电能的电路。
（2）原理：电磁继电器的核心是电磁铁。当电磁铁通电时，把衔铁吸过来，使动触点和静触点接触（或分离），工作电路闭合（或断开）。当电磁铁断电时失去磁性，衔铁在弹簧的作用下脱离电磁铁，切断（或接通）工作电路。从而由低压控制电路的通断，间接地控制高压工作电路的通断，实现远距离操作和自动化控制。电磁继电器的作用相当于一个电磁开关。
分析：电磁继电器是利用低电压、弱电能电路的通断，来间接地控制高电压、强电能电路通断的装置。电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。
方法转化：①把电磁继电器当作开关，把敏感电压当作滑动变阻器，即可转化到我们压轴题01-02中的多开关、动态电路中去解决。
②在转化思想解决问题的同时，这类题其实是一类综合信息题，考查学生的综合素养，对整个题目已知信息，包括图像信息，很多隐含条件的挖掘。
目录：
01 选填题—电器电路示意图（含敏感电压）
02 选填题—图像题
03 选填题—与浮力结合
04 计算题—与电学结合
05 计算题—与敏感电压、浮力等综合应用
06 综合题—模拟电器
07 综合题—综合实践活动
08 综合题—阅读类、多图像、与其他模块知识结合等
01 选填题—电器电路示意图（含敏感电压）
1．（2025·全国·中考专题）学校的饮水机上有两条提示语：“注意水温，谨防烫伤”和“节约用电，弘扬美德”。小明画出了饮水机电路示意图，如图甲所示，电压，加热时总功能为。线圈内阻不计，为热敏电压，其阻值随温度的变化如表格所示，控制电路电源电压恒为，当电能达到时衔铁被吸合。以下说法错误的是（ ）
30 40 50 60 70
220 165 130 100 83
A．衔铁被吸合时，饮水机处于加热状态
B．的阻值为
C．设定最高水温为，需要将滑动变阻器阻值调至
D．根据图乙中电能表参数，饮水机处于加热状态时，经过10min，电能表指示灯闪烁35次
2．（2024·四川绵阳·模拟预测）妈妈买了个带调温的养生壶，如图所示，R1、R2为加热电压，电磁铁控制电路中的R3为热敏电压，R4为定值电压。若电水壶高温挡功能为1000W，低温挡功能为80W。当设置温度为50℃煲汤时，养生壶先使用加热挡工作，此时动触点D与 （上/下）方两个触点相接触。将水加热至100℃后切换成保温挡，水温逐渐降低到50℃时再次切换到加热挡将水温提高，如此往复，若控制电路的电源电压为8V，R3的阻值与温度成反比，继电器线圈电压忽略不计。当电磁铁线圈电能大于等于0.02A时继电器吸合，则电压R4的阻值为 Ω。
3．（2025·全国·中考专题）在跨学科实践活动中，小宇运用所学知识设计了一个自动抽水控制装置，如图所示，水箱底面积为1m2，高为1.2m。在空水箱底部竖直放置一重5N的长方体A，长方体高为1m、底面积为0.02m2，上端通过绝缘轻杆（质量忽略）与控制电路的压敏电压R接触，此时压敏电压受到的压力为零，R=50Ω。压敏电压R的阻值随压力F的增大而加大，部分数据如表。控制电路的电源电压U=12V，保护电压R0=10Ω，当控制电路的电能I≥0.5A时，电磁铁将衔铁吸合，工作电路断开，水泵停止给水箱抽水。（g=10N/kg)
压力 180 185 190 195 200
压敏电压 18 17 16 14 12
求：
(1)闭合开关，水箱内无水时，控制电路中的电能；
(2)自动抽水控制装置正常工作时，水箱里的水最多时的质量；
(3)小宇思考，可调整R0的大小来控制水箱内的水位，若使最高水位为0.95m，则R0的阻值。
02 选填题—图像题
4．（2024·江苏扬州·二模）如图-1是“闯红灯违规模拟记录器”，控制电路电源电压为6V，电磁继电器线圈电压为10Ω，R为力敏电压，其阻值大小随压力F的变化关系如图-2所示。当光控开关接收到绿光时断开，工作电路中指示灯亮，电控照相机不工作，当光控开关接收到红光时自动闭合，且当力敏电压受到车的压力增大到一定数值，控制电路中电能等于或大于0.06A时，电控照相机开始拍照，g取10N/kg。以下几种说法中错误个数有（ ）
①若使质量较小的车闯红灯也能被拍下，可以适当增加线圈的匝数
②当控制电路中电能等于0.06A时，闯红灯的车对力敏压阻的压力为4000N
③当质量为1200kg的车闯红灯时，控制电路消耗的总功能为0.9W
④a处是电控照相机，b处是指示灯
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
5．（2024·江苏南京·二模）如图甲所示为某温度报警模型原理图，电源电压恒定，R2为电压箱，指示灯L的额定电压为12V，其U-I关系如图乙所示，热敏电压R1阻值随温度变化的关系如表所示。当电路中的电能达到0.3A时，衔铁被吸下，A、B触点连接，灯变亮。闭合开关S，当温度达到设定的报警温度时，灯开始忽亮、忽暗交替闪烁报警。（电磁铁线圈、衔铁、连杆、触点的阻值均不计）
温度t/℃ 15 20 25 30 35 ……
电压R1/ 70 40 25 15 12
（1）若将R2调为25Ω，则报警温度为t；当温度恒为t时，电压表示数随时间的变化关系如图丙所示。电路报警且灯较亮时，L与R2两端的电压比为1∶2。求：
①报警温度t ；
②电源电压 ；
③温度恒为t时，电路工作1min消耗的电能 ；
（2）若想将报警温度调为20℃，且报警过程中灯L较亮时恰好正常发光，则电源电压应调为 V，且R2应调为 Ω。
03 选填题—与浮力结合
6．（2024·陕西渭南·二模）如图甲所示是小林设计的盐水密度控制模拟装置，A物体始终浸没在盐水中，R为定值电压，为力敏电压，其阻值随下方轻质细线拉力的变化关系如图乙所示。已知，物体A的体积，质量，当电磁铁线圈中的电能时，铁质开关K被吸上，当时，K被释放，从而通过控制水泵向容器中注水使盐水密度保持在一定范围内，此装置所能控制的最小盐水密度为。电磁铁线圈电压忽略不计，假设水加入容器后与盐水立刻混合均匀。闭合开关S，电磁铁上端为 极；定值电压R的阻值为 ；此装置所能控制的最小盐水密度为 。（g取10N/kg）
7．（2024·江苏镇江·二模）镇江是“海绵型城市”，小科设计了如图所示的市政自动排水装置模型，控制电路电压为12V，为定值电压，R为压敏电压，压敏电压通过杠杆ABO与圆柱形浮体相连，，压敏电压的阻值随压力变化的关系如下表。（压板、杠杆和硬质连杆的质量及电磁铁线圈电压忽略不计，所用绿灯、红灯及排水泵的额定电压均为220V）
压敏电压受到的压力F/N 60 120 180 240 300 360 420 480 …
压敏电压R的阻值/Ω 400 260 180 125 100 80 65 55 …
（1）当水位在安全位置以下时绿灯亮，排水泵不工作；当水位达到安全位置上限时红灯亮，同时排水泵正常工作。请按要求完成图中工作电路的连接。
（2）按照设计要求，当水位上升到浮体刚好全部浸入水中时，压敏电压受到压力为360N，通过电磁铁线圈的电能为100mA，排水泵启动；定值电压的阻值为多少？ 该浮体压力为10N，浮体刚好全部浸入水中时受到的浮力为多少N？
（3）在实际调试过程中，小科发现水位已达到安全位置上限，但排水装置还未启动。如果在其他条件保持不变的前提下，要使排水装置符合设计要求，应该将与压敏电压相连的压板向 （填“左”或“右”）移动。
（4）若选用额定功能为5kW的排水泵，工作效率为80%，工作2小时能将多少kg的水抽到6m高处？
8．（2025·全国·中考专题）图甲是一款奶牛饮水自控模型装置的工作原理图。其中蓄水池和饮水池高均为120cm。柱形“浮力柱”重50N，底面积500cm2，下端与蓄水池底部接触但没有弹力，高115cm，上端通过轻质连杆与力传感器相连（固定在一起）。已知滑动变阻器R的规格为“30Ω 0.5A”，电能表量程0~0.3A，力传感器受到的力F与阻值RF的变化关系如图乙。控制电路电源电压U=6V，当电磁铁线圈中的电能I>0.1A时，衔铁K被吸上，注水系统开始注水；当电磁铁线圈中的电能I≤0.1A时，衔铁K断开，停止注水。（电磁铁线圈的电压忽略不计，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）
（1）给蓄水池注水的过程中，电能表示数的变化是 。
（2）当蓄水池没有水时，为保护电路安全，滑动变阻器的阻值至少是 Ω。
（3）当滑动变阻器阻值为20Ω时，求该装置所能注水的最小深度 。（写出必要的文字说明、表达式及最后结果）
04 计算题—与电学结合
9．（2025·全国·中考专题）为实现自动控制，小明同学利用电磁继电器（电磁铁线圈电压不计）制作了具有延时加热、保温、消毒等功能的恒温调奶器，其电路图如图甲所示。控制电路中，电压U1＝3V，定值电压R0＝50Ω，热敏电压R阻值随温度变化的图像如图乙所示。已知电磁铁线圈中电能达到0.02A时，电磁体可以将衔铁吸下，触点c与触点b接触；工作电路处于加热状态，其电功能为1100W；当电磁铁线圈中电能小于0.02A时，衔铁会跳起，触点c与触点a接触；工作电路处于保温状态，其电功能为55W；已知电压U2＝220V，R1、R2均为加热电压，恒温调奶器容积为2L。[水的比热容为]求：
（1）当热敏电压R的温度达到多少时，衔铁会跳起？
（2）加热电压R1、R2阻值分别是多大？
（3）当调奶器加满温度为的水，加热元件工作500s后衔铁跳起，求此过程中恒温调奶器的加热效率？
（4）要想调低恒温调奶器中的设定温度（衔铁跳起时的温度），在不更换热敏电压R的情况下，应在控制电路中做怎样的改变？（写出至少两种方案）
10．（2025·全国·中考专题）某兴趣小组查阅资料，设计出如图甲的家用电热水器的原理图。工作电路电压恒为220V，R1、R2是加热电压，R1阻值为1210Ω。控制电路电源电压恒为3V，滑动变阻器Rp的最小阻值为10Ω，电磁铁线圈电压不计，Rt为热敏电压，其阻值随温度的变化如图乙。当控制电路的电能小于0.15A时，衔铁与电磁铁断开，两触点A、B接通，工作电路处于加热状态，加热功能为1140W；当控制电路的电能达到0.15A时，衔铁被电磁铁吸下，两触点断开，工作电路处于保温状态。求：
(1)保温状态下工作电路的功能。
(2)电压R2的阻值。
(3)该电热水器正常工作时可设置的温度范围。
11．（2025·全国·中考专题）一款电热水器的铭牌如下表所示，它具有加热和保温功能，其工作原理如图甲所示。其中控制电路中的电磁铁线圈电压不计，R为热敏电压，其电压值随温度变化的规律图象如图乙所示。当水温小于95℃时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点、接触，加热电路接通；当水温达到或高于95℃时，继电器上方触点和触点接触，保温电路接通。热敏电压R和工作电路中的二只定值电热丝R1、R2均置于储水箱中。已知U1=6V，R0=500Ω。求：
工作电压 220V
加热功能 2500W
保温功能 300W
加热效率 80%
水容量 20kg
(1)当电热水器刚好保温状态时，通过电磁铁线圈的电能是多少？
(2)电热丝R1的电压值是多少；
(3)该热水器将20kg的水从20℃加热到90℃需要多长时间；
12．（2024·福建·中考真题）小闽为学校的陶器烧制炉加装一个自制的可控制温度的装置，其简化的工作电路图如图。R1、R2是炉内加热电压，R1阻值为44Ω，R是变阻器，R0是电磁铁线圈电压。温差电源的热点探头放在炉内，冷点探头放在20℃的恒温箱中。烧制炉接入220V的电路中，闭合开关S1、S2，衔铁与触点A接触，烧制炉处于加热状态；当电磁铁线圈中的电能达到0.01A时，衔铁被吸下与触点B接触，烧制炉进入保温状态，保温功能为200W。测试时，第一次调节R的阻值为1Ω，当烧制炉刚进入保温状态时，测得炉内温度t为400℃；第二次调节R的阻值为4Ω，当烧制炉刚进入保温状态时，测得炉内温度t为1000℃。求：
（1）烧制炉处于加热状态时，通过R1的电能。
（2）烧制炉处于保温状态时，R2的阻值。
（3）温差电源提供的电压与两探头间的温度差成正比，为便于设置烧制炉的保温温度t，写出R与t关系的表达式。
13．（2024·福建泉州·一模）图是可自动调节浴室温度的灯暖型浴霸的简易电路图。控制电路中，电源电压为U1，定值电压R0的阻值为15Ω，热敏电压R的阻值随温度变化关系如下表所示，电磁继电器线圈电压不计。工作电路中，电源电压U2恒为220 V，浴霸的两只灯泡均标有“220V 275W”的字样。当通过电磁继电器线圈的电能I达到60mA时，衔铁被吸下，工作电路断开；当通过电磁继电器线圈的电能I≤40mA时，衔铁被释放，工作电路闭合。
温度t/°C 16 20 24 28 32 36 40
电压R1/Ω 300 285 265 243 215 185 150
（1）求工作电路闭合时，通过工作电路的总电能；
（2）若浴室的温度不能超过40℃，求控制电路电源电压的最小值；
（3）若控制电路电源电压为12V，求浴室温度的调节范围；
（4）为了使浴室的控制温度升高，只增加电磁继电器线圈的匝数，这种方法是否可行？请说明理由。
05 计算题—与敏感电压、浮力等综合应用
14．（2024·山东德州·中考真题）如图甲所示，为物理创新小组设计的光控路灯原理图，由控制电路和工作电路组成，光敏电压R1的阻值随照度E（描述光照强度的物理量）的变化关系如图乙所示，Lx是照度的单位。闭合开关S1、S2，当通过线圈的电能I<1.5mA时，触点A、B接通，当通过线圈的电能I≥1.5mA时，触点A、B断开。已知控制电路电源电压U1为6V，定值电压R2的阻值为2kΩ，工作电路电源电压U2为220V，灯泡L1和L2规格均为“220V 44W”。（电磁铁线圈电压忽略不计）求：
(1)灯泡L1正常发光时的电压；
(2)当E=3.0Lx时，工作电路在10min内消耗的电能；
(3)当E=1.5Lx时，工作电路的电功能。
15．（2025·全国·中考专题）图1所示为一种自动蓄水装置示意图：轻质弹簧上端固定，下端与一个密度为0.5g/cm3的正方体木块相连，轻质滑片P的右端固定在弹簧最下端，左端位于粗细均匀的金属电压R2的最下端A处且接触良好，此时木块底面距容器底面12cm。闭合S，水泵工作，向空水箱里缓慢注水，当P上滑至B处（R2的中点）时，水面到达设定高度，水泵自动停止注水，在此过程中，弹簧弹力F与滑P上滑长度x之间的关系如图2所示，已知：电压箱R1接入电路中的阻值为40Ω，R2的总电压为20Ω，长度为20cm；当线圈中电能I≥0.1A时，衔铁被吸下，g=10N/kg，弹簧始终处于弹性限度范围内，不考虑线圈的电压和滑片P滑动时的磨擦。
（1）求电源电压U；
（2）求木块的边长；
（3）当P滑至B处时，求木块浸入水中的体积；
（4）求水面的设定高度。
16．（2024·福建泉州·三模）不少农村楼房项上装有如图甲所示的水箱，注满时，水箱内的水深为2m。图乙是该水箱的结构及工作示意图，控制电路电源电压U恒为6V；水箱顶部有一个力敏电压R，通过细绳与圆柱体A连接，其阻值随拉力变化如下表，表中两组数据对应工作电路的两种状态，即“通电转动”和“断电停转”；圆柱体A、B由细绳连接，A、B均是由密度为2.5×103kg/m 3的材料制成的，体积均为500cm3。力敏电压下的细绳和A、B间的细绳的质量与体积均忽略不计。g取10N/kg。求：
（1）注满水时，水箱底部所受水的压强；
（2）当电动水泵处于通电转动状态时，电磁铁所在电路的电能大约是0.8A，则电磁铁线圈的电压；
（3）电动水泵的规格为“220V 500W”，水箱一次注水需要10min，每次注水量为1.5t，小明家1个月用水量为15t，小明家每月用水需要消耗的电能；
（4）当电动水泵断电停转时，圆柱体A、B是否都完全浸没，请计算说明。
拉力F拉/N 25 15
力敏电压R/Ω 5 5000
06 综合题—模拟电器
17．（2024·云南普洱·模拟预测）实践小组设计了由厢体、承重板和动滑轮组成的提升重物的装置，示意图如图甲，厢体放置在水平承重板上，装置由电动机提供动力。该装置设计有超载限制系统，如图乙，，限制系统中的控制电路电源电压恒为24V，定值电压R0阻值为400Ω，压力传感器中的力敏电压RF阻值随压力F压变化的部分数据如下表所示。当控制电路的电能大于0.02A时，电磁铁将衔铁吸下，B、C两个触点断开，已知厢体重200N，承重板和滑轮共重100N，忽略绳重、磨擦和电磁铁线圈电压。
F压/N … 400 600 800 900 1000 …
RF/Ω … 800 500 300 200 100
（1）空厢匀速竖直上升时，绳拉力F的大小为 ；
（2）在5s内将空厢匀速竖直提升2m，拉力F做功的功能为 ；
（3）重物放在厢体内，该装置匀速竖直提升重物的最小机械效率为 ；
（4）若要将该装置的最小载重量调小，下列措施可行的是 。
A．增加电源电压 B．增加线圈匝数
C．增大R0的阻值 D．加大R0的阻值
18．（2024·陕西·中考真题）小明为老师设计了一个电保温杯，在杯内水量不低于最低水位线的情况下，可将水温控制在45℃到55℃之间（即保温区间为45~55℃）。他用到的器材有电磁继电器、电热丝R1和R2、定值电压R0、热敏电压Rt、电源和开关等，其电路如图-1所示。控制电路中，Rt阻值随温度变化的情况如表格所示。当线圈中电能时，电磁铁将衔铁吸下，触点接触，时，电磁铁将衔铁释放，触点接触。工作电路电压为220V，其中低温挡功能为25W，高温挡功能为200W。请你分析计算：
30 35 40 45 50 55 60 65 70
195 155 120 90 65 45 30 20 15
(1)闭合开关S1、S2，当电保温杯中水的温度低于45℃时，Rt阻值较大，线圈中电能较小，触点接触，电热丝R2接入电路，此时工作电路为 （选填“高温”或“低温”）挡，R2的阻值为 。
(2)某次测试过程中，小明在杯中加入0.2kg温度为30℃的水，闭合开关S1、S2，并测出从开关闭合到衔铁被吸下的时间为2.5min，本次测试过程的加热效率是多少？［水的比热容为］
(3)电磁铁线圈电压忽略不计，则控制电路的电源电压是多少？R0阻值是多少？
(4)小明想通过优化电路，再增加一个保温区间，且新增保温区间的最高温度为65℃请你帮助小明，在图2虚线框中画上适合的元件，将改进后的电路补充完整，并在图中标出元件的阻值规格。（此问不要求写出计算过程）
07 综合题—综合实践活动
19．（2024·辽宁鞍山·模拟预测）寒假期间学校组织开展社会实践活动，带领同学们参观镇上如图所示的蔬菜大棚。回来后同学们对大棚的控温系统很感兴趣，于是成立了兴趣小组，开展了制作“控温系统”的项目化学习活动。
【项目分解】
（1）设计控制电路
（2）设计高温断电系统
【项目实施】
（1）设计控制电路
他们的设计电路图如图甲，电源电压6V保持不变，R1＝20Ω，滑动变阻器R2的最小阻值为50Ω。图中电磁铁工作原理是利用了电能的 。闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，当电能表示数为0.2A时，衔铁被电磁铁吸下来，此时R2连入电路的阻值为 Ω。
（2）设计高温断电系统
他们的设计电路图如图乙，加热电压R3＝22Ω，当控制电路中的电能小于0.2A时，加热电压R3工作1min产生的热量为 J。
（3）优化高温断电系统
为了实现自动控制高温断电系统。同学们找来一个热敏电压R4替换R2，热敏电压阻值随温度变化曲线如图丙，由图像可知当温度达到 ℃时，电磁铁自动切断加热电路。
【项目拓展】
随后同学们拿着设计好的电路咨询老师，老师告诉他们，大棚中的温度控制电路不仅能控制温度过热，还能保证温度不能过低。于是，在老师的帮助下他们又对电路进行了改进，在温度低于15℃时加热，在温度高于30℃时自动停止加热，排风扇工作，通风散热，电路图如图丁，其中Ra和Rb为温敏电压。在图戊中①是 的图像（填Ra或Rb），当温度低于30℃时，La、Lb两电磁铁磁性较强的是 。
20．（2024·辽宁抚顺·三模）小明从报废摩托车上拆下来一块油量表如图甲所示，在了解油箱内油量表装置的工作原理后，他打算设计一个水位监测仪，于是找其他同学组建项目组准备实施。
【任务一】水位监测仪电路设计
查阅油量表说明书发现，油量表只有一个量程。于是小明设计了如图乙所示的基础电路图（水位报警器尚未连入电路），项目组内甲同学指出，可以去除R0来进一步简化电路，你是否赞同甲同学的观点，为什么？ ；
该项目组用电压表改造成水位表，希望其示数随着水位升高而变大，则应将改造好的水位表接在图乙中的何处？ 。
【任务二】水位监测仪电路改进
（1）组内乙同学分析原理图后，提出新要求：水位超过报警限度，电路要能自动切断以避免损坏元件。于是项目组对乙图中，Rx进行了改造，改造方案是： ；
（2）项目组的同学讨论出了如图丙所示的水位报警电路，报警装置应该安装在 （选填“①”或“②”）位置。
【任务三】报警电路改进
老师看了项目组同学设计的电路后，希望这个电路不仅能监测水位还能监测水流的流速，并对电路提出以下要求：
Ⅰ．当水流流速过大时灯亮；
Ⅱ．当水位过高时电铃响。
根据上面的要求，项目组的同学不断对电路进行改进，设计了图丁所示的电路（未连接完整，流速监测仪与R1的滑片固定且可上下移动）；
（1）根据以上要求，用笔画线代替导线将图丁的电路连接完整 ；
（2）水流流速监测仪应该设计为 （填字母）。
08 综合题—阅读类、多图像、与其他模块知识结合等
21．（2024·广东·二模）在互联网时代，传感器担负着信息采集的重要任务，可以实现“提醒”和“报警”功能。其中热敏传感器主要运用了热敏电压来测量温度的变化。甲是由热敏电压R1作为传感器制作的简单自动报警线路图，其中热敏电压的阻值R随温度t变化的图象如图乙所示，请回答以下问题：
（1）闭合开关S1时，电磁铁d端为 极，此时电磁铁所在电路 （选填“有”或“无”）电能
（2）该报警器的控制电路的心脏是电磁铁，下列实验与其工作原理相同的是 （填序号）。
（3）为使温度升高到报警温度时发出报警信息，开关c应与触点 （选填“a”或“b”）相接通。
（4）若通过电磁铁线圈ed的电能I0≥10mA才会报警，直流电源U1为18V，欲实现温度达到或超过60℃报警器响起，则滑动变阻器最小阻值不能小于 Ω。在其它条件不变的情况下，控制电路中电池使用一段时间后，电压会降低，将导致报警温度比原来设定的温度 选填“高”或“低”）。若此时将滑动变阻器向 （选填“左”或“右”）移动，可达到原来的报警温度。
22．（2024·江苏镇江·一模）小明制作的水池水位模拟控制装置如图所示，浮子由金属片、轻质硬杆、木块Q和轻质弹簧构成，其中轻质弹簧竖直固定，一端固定于木块Q，另一端固定在蓄水池底部，轻触开关K通过金属弹片实现通断，按下时开关接通，松手后开关断开，触点C、D接通时，水泵注水；C、D断开时，水泵停止工作。开始时金属片与A、B接触，闭合开关S，用手按一下轻触开关K，装置启动。已知：电源电压U=36V ，当线圈中电能I≥0.05A 时，衔铁吸合；电压R0允许通过的最小电能为0.1A；其余电压忽略不计。
(1)如图状态时闭合开关S，用手按轻触开关K后装置正常工作，松手后，衔铁处于 （选填“吸合”或“释放”）状态，轻触开关K与触点C、D （选填“串联”或“并联”）；
(2)为使装置正常工作，电压R0的阻值范围为 Ω~ Ω；
(3)木块Q为边长10cm的正方体, 密度为（0.5×103kg/m3，h0=25cm），弹簧原长为20cm，在弹性范围内，弹簧每伸长1cm，其拉力增加0.4N，g取10N/ kg。不计金属片的质量，弹簧始终处于弹性形变范围内。
①求蓄水池水位最高时，水面距池底的高度H ；
②若适当缩短硬杆的长度，当蓄水池水位最高时，水面距池底的高度H将 （选填“变大”、“不变”或“变小”）；为保证装置正常工作，硬杆缩短的长度△l的最小值为 cm。
23．（2024·湖南岳阳·模拟预测）某科技小组的同学设计制作了一款自动控温烘干箱，箱内主要电路包括控制电路和工作电路，其原理图如图甲所示。控制电路电源电压为8V，R为变阻器，Rt为热敏电压、Rt阻值与箱内气温关系如下表所示。
t/℃ 30 40 50 60 70
Rt/Ω 305 245 200 170 150
工作电路电源电压为220V，R0为电热丝，阻值恒为88Ω，M为电风扇，铭牌上标有“220V 20W”字样，其作用是使箱内空气均匀受热，红、绿指示灯用于分别指示电路加热、待机状态。当控制电路的电能达到0.025A时，衔铁被电磁铁吸住，当控制电路电能加大到某值时，衔铁被释放。求：
（1）当衔铁被电磁铁吸住时，工作电路处于 状态；（填“加热”或“待机”）
（2）将控制电路中变阻器R的阻值调为120Ω时，控制电路的电能为0.025A，此时箱内气温多少摄氏度？（电磁铁的线圈电压不计）( )
（3）重新调节变阻器R，同时闭合开关S1、S2，箱内气温与时间关系如图乙所示，若电热丝R0加热空气的效率为80%，衔铁每次被吸住的时长均为300s，箱内空气质量恒为2.2kg，比热容为1×103 J/(kg·℃)。求
①乙图中t1对应的时间应该是多少s？( )
②0~t2的时间内，工作电路总共消耗的电能是多少焦耳？（控制电路、指示灯及电风扇产生的电热均不计，指示灯消耗的电能不计）( )
24．（2024·江苏镇江·中考真题）某水位报警模拟装置如图1所示：浮子Q由圆柱体和硬杆构成，圆柱体的底面积，高，密度，硬杆的质量和体积均不计。Q只能沿图中竖直虚线运动。当向水池内缓慢注水使水位达到某处时，衔铁K被释放，电铃开始报警。已知：电源电压，为电压箱，压敏电压的阻值与硬杆对其压力F的关系图线如图2所示；当电磁铁线圈中的电能时，衔铁K被吸住，当时，衔铁K才会被释放；不计线圈电压，g取。
(1)Q的质量为 。当水位不断上升时，池底所受水的压强将变 ；
(2)当Q刚开始向上运动时，求其浸在水中的体积；
(3)在报警装置能正常报警的情况下：
①求电压箱接入电路的阻值范围；
②为降低刚开始报警时的水位，下列措施可行的有 。
（有多个选项错误，全部选对得2分，漏选得1分，不选或错选得0分）
A．仅适当增大硬杆的长度 B．仅适当增大圆柱体的高度
C．仅适当增大电源电压U D．仅适当增大接入电路的阻值
25．（2024·江苏无锡·一模）近几年城市部分老小区进行改造，不少多层楼房安装了电梯，给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。已知控制电路的电源电压U=6V，保护电压R1=100欧，压敏电压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)由图乙可知，当压敏电压受到的压力F增大时，控制电路中的电能 ，从而改变电磁铁磁性的强弱。电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，电铃发出警报声，此时，电磁铁上端为 极；
(2)若电梯在20秒内将一位重600牛的乘客匀速提升15米，请计算此时电梯对乘客做功的功能 ；
(3)当电磁铁线圈电能达到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，请计算说明电梯有无超载 ；
(4)某同学利用该压敏电压的这种特性设计了一个探究电梯运动情况的装置，该装置的示意图如图丙所示，将压敏电压平放在电梯内，其受压面朝上，在受压面上放一物体，电梯运动时电能表示数为I0；当电梯做四种不同的运动时，电能表的示数分别如图丙中①、②、③、④所示。下列判断中错误的是_______。
A．①图表示电梯可能匀速下降
B．②图表示电梯可能上升时速度变大
C．③图表示电梯可能匀速上升
D．④图表示电梯可能下降时速度变大
26．（2024·广东·模拟预测）阅读材料，回答问题。
变频空调
空调作为家用电器越来越多地进入千家万户。如题1图甲所示，空调工作的基本原理是利用压缩机将气态“冷媒”物质加压进入冷凝器，变成液态。液态“冷媒”进入蒸发器，变成气态。传统空调压缩机依靠其不断地“开”、“停”来调节室内温度，其一开一停之间容易造成室温忽高忽低。变频空调则依靠控制压缩机转速的快慢达到控制室温的目的，不但电能消耗少，而且室温波动小，大大提高舒适度。
例如，某品牌变频空调和定频空调在教室内测试时的功能—开机时间图象如题1图乙和图丙。变频空调先通过大功能P1将温度降低到设定温度后，改变自己压缩机的频率，将功能降至P2；普通空调开机后，通过固定功能P'吹冷风，再反复运行或停止运行，以实现制冷。
请根据以上材料回答下面问题：
（1）液态“冷媒”进入蒸发器，变成气态，该物质发生的物态变化名称是 ，此过程 （选填“吸热”或“放热”）；
（2）题1图乙所示某品牌变频空调工作1h消耗的电能是 kW·h；
（3）若定频空调开机时间1h，消耗电能0.6kW·h，“开”、“停”过程中能量损耗不计，根据题1图丙分析，定频空调功能P'是 kW；
（4）为了根据室内温度控制空调通断，小珠利用电磁铁（线圈电压忽略不计）、热敏电压R1、定值电压R0=60Ω，设计并制作了如题2图甲所示自动控制电路。其中电源电压恒为3V，热敏电压R1的阻值随温度升高而加大，变化情况如表所示。当气温升至30℃时，通过电磁铁的电能为I0，衔铁会被吸下，接通R0和空调线路，此时R1、R0的连接方式是 （选填“串联”或“并联”）。当室温降低至a℃（a<30）以下时，通过电磁铁的电能小于I0，弹簧拉动衔铁切断R0和空调线路。已知室内温度随时间变化情况如题2图乙所示，60min 时间内，电压R0消耗的电能是 J。
温度 24 26 28 30 32 34
R1阻值/Ω 40 30 26 20 18 15
1．（2024·四川内江·一模）某校开展了安全创意设计比赛活动，物理兴趣小组利用磁性开关设计了烟雾报警与自动喷淋联动模拟系统，当烟雾达到一定浓度时触发自动报警喷淋，防范火灾发生。如图所示，图甲为该模拟系统示意图，为控制电路中的气敏电压，定值电压。控制电路中的电能时，磁性开关动触片被电磁铁吸引与触点a接触，安全指示灯L熄灭，报警喷淋系统同时正常工作；控制电路中的电能小于0.02A时，动触片被释放，与触点b接触，安全指示灯亮，报警喷淋系统停止工作。已知控制电路电源电压大小可调节，电磁铁线圈电压不计，气敏电压的阻值与烟雾浓度C的关系如图乙所示。工作电路电源电压，报警电铃标有“36V 18W”字样。
（1）报警电铃响时电能表示数为2.5A，喷淋系统工作20s消耗的电能是多少？
（2）通过调节大小，可改变该装置对烟雾探测的灵敏度。调节，当触发报警喷淋的最低烟雾浓度时，则控制电路此时消耗的电功能是多少？
2．（2023·湖南岳阳·二模）为节约用水，小华为农场的储水箱设计了一个自动抽水控制装置，如图所示，水箱高为1m，容积为。在空水箱底部竖直放置一重5N的长方体，长方体高为1m、底面积为，上端通过绝缘轻杆与控制电路的压敏电压R接触，此时压敏电压受到的压力为零。压敏电压R的阻值随压力F的增大而加大，部分数据如表，控制电路的电源电压，定值电压为保护电压，当控制电路的电能时，电磁铁将衔铁吸合，工作电路断开泵停止给储水箱抽水。(取)
压力 180 185 190 195 200
压敏电压 18 17 16 14 12
（1）若水泵的额定功能为440W，正常工作时通过的电能是多少？
（2）储水箱装满水时长方体所受浮力大小为多少？
（3）为了更加安全的工作，小华通过反复试验，只调整R0的大小，使水面离顶部还有0.05m时，水泵停止给水箱抽水，求此时R0的功能。
3．（2024·江苏镇江·二模）小华设计的电热恒温箱原理电路如图甲所示，热敏电压R阻值随温度变化的图线如图乙所示。闭合开关S1、S2，开始时触点A与B接触，工作电路开始加热。当电磁铁线圈中电能I ≥60mA时衔铁被吸合，使触点A改与C接触，工作电路切换为保温状态；当锅内温度低于60°C时，线圈中电能I <60mA衔铁被释放，触点A再次与B接触。已知工作电路电压U1=220V，R2=440Ω，保温时功能为100W，线圈电压不计。
（1）温度升高，热敏电压阻值 ， 电磁铁线圈中电能 （均选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（2）在工作电路中接入一只指示灯（电压很大，对电路的影响可忽略），要求其仅在保温状态时发光，应将其与 （选填“R1”、“R2”）并联；
（3）求工作电路加热时消耗的电功能；( )
（4）若该电热恒温箱设定的最高温度为90°C，求定值电压R0的阻值；( )
（5）为能调低箱内最低温度，又保持箱内最高温度不变，以下调节方案中，可行的有 。
A．增大U2 B．增大R0 C． 加大U2 D．加大R0
4．（2024·云南西双版纳·一模）某液面报警模拟装置如图甲所示，竖直放置的柱形储液罐质量为1.5kg，其内部的底面积为，是力敏电压，其阻值与受到的压力关系如图乙所示，当线圈中的电能时，电动机M启动开始缓慢向罐内注入液体；当时，报警指示灯L发光表示液面已经达到最高位置。电源电压，为电压箱，不计其它电压。
（1）闭合开关S，电磁铁上端为 （选填“N”或“S”）极；S、S0闭合后，容器中液面升高时线圈中的电能将 （选填“变大”“变小”或“不变”）；
（2）向储液罐内注入的液体是水，调节。使此电路能控制罐内的最低水位，求此时的阻值；
（3）为了提高储液罐中液体的液面高度，下列方法可行的是 。
A．加大注入液体密度 B．增大电压箱的阻值
C．加大电源电压 D．增加电磁铁线圈匝数
5．（2024·辽宁阜新·一模）车辆超载是造成公路桥梁损坏的取要原因，因此限制车辆超载有着重要意义。某物理兴趣小组设计了一个“汽车超载记录器”隙理图，如图甲。图中使用了一个 水平杠杆OAB、O为支点，OA∶AB=1∶9。R为压敏电压，其所受压力与电压的关系如图乙所示。已知变阻器 R1规格为“50Ω 2A”，电磁继电器线圈电压忽略不计、当通过线圈 的电能达到0.1A时、电磁继电器的衔铁被吸下，
（1）检测时，杠杆A点受到压力与压杆对压敏电压压力之比为
（2）将图甲连接完整。要求；末超载，绿灯亮：超载，红灯亮、拍照，记录违法行为，红灯与相机需独立工作；
（3）在某路段限重20t。 当车辆刚好达20t 时，压敏电压阻值为 Ω，计算可知此时控制电路电压 U 的取值范围是
（4）若给控制电路提供了恒为5V 的电压，其他条件不变的情况下，则该报鳖器能设置的最低限载是 t；
（5）某些主干道抗压能力较好，允许通行质量更大车辆，需适当调高限载，如采取移动A点的方法，可将 A点向 移（“左”或“右”）
6．（2024·广东佛山·三模）阅读短文，回答问题：
电热坐垫
比亚迪2023年销量突破300万辆，锁定全球新能源车销冠，图甲是新款百万级别的仰望U7.冬季长时间停放在寒冷的室外，座椅冰冷且发硬，比亚迪很多车型都配备了智能电热坐垫，大大提高冬季乘车的舒适感。
小明的科技小组设计了一款智能电热坐垫，能实现加热后自动保温。该坐垫电路如图乙，Ra是安装在坐垫内的热敏电压，其阻值随温度的变化如表所示：
热敏电压Ra的阻值与温度的关系
温度/℃ 20 25 30 35 39 40 41 42 43 44 45 50 55 60 65
阻值/欧 600 480 370 280 215 200 190 180 170 160 145 65 40 30 20
闭合开关、，电热坐垫启动高功能工作模式，当通过电磁铁的电能达到0.05安时，衔铁和同时被吸引，转为低功能工作模式。当坐垫温度降低使通过电磁铁的电能为0.04安时，电磁铁无法吸住衔铁和，和恢复原位，又转为高功能工作模式。电热坐垫在高功能和低功能模式之间切换，使其温度维持在一定范围。图甲中和的阻值均为1210欧。
（1）比亚迪电动车行驶时主要将电能转化为 能；电能属于 次能源；
（2）百万级别的仰望U7，如果飞驰在平直公路上，则电动车对路面的压力 电动车的总压力；
（3）智能电热坐垫，利用了电能的 效应；
（4）在某次测试中，电热坐垫高功能工作和低功能工作用时均为10分钟，则本次测试中电热丝消耗的总电能为 焦；
（5）小明想在控制电路中增加一个力敏电压，以实现两个功能：
①1000N压力以下，坐垫最高温度不超过43℃；②人离开后，坐垫始终低功能工作；
现有三种力敏电压、、，其阻值随压力变化如图丙所示。请准确选择力敏电压以及在控制电路中的连接方式，写出500牛压力下坐垫的最高温度值是 ℃。（线圈阻值忽略不计）
7．（2024·江苏南通·一模）在跨学科实践课上，某小组开展了“空气质量检测仪”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程，请帮助完成下列内容：
【项目任务】制作一个简易空气质量检测仪
【项目导引】资料显示空气质量等级是按照空气质量指数K划分的，如下表所示：
空气质量指数K 0 50 51 100 101 150 151 200 201 300 >300
空气质量等级 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 重度污染
从学校科技实验员处借得一个气敏电压R，通过说明书获悉：其电压值R随空气质量指数K的关系如下表所示：
空气质量指数K 50 100 150 200 250 300
电压值R/Ω 100 50 30 20 15 10
（1）每当启动空气重污染橙色预警时，中小学、幼儿园等将减少或停止户外活动，空气污染 （选填“属于”或“不属于”）分子运动；
（2）请在图甲中描点作出气敏电压的阻值R与空气质量指数K的关系图线 ；
【方案设计】小组经过一番讨论和研究，设计如图乙所示的空气质量检测仪的电路，其中定值电压R0=20Ω，电源电压U恒为6V不变，用电能表示数表示对应空气质量指数；闭合开关S，当电能表示数为0.15A时，电路报警，此时电磁铁把衔铁B吸下来，净化系统开始工作，电磁铁中线圈的电压不计；
【项目实施】
（3）如图乙，闭合开关S，电磁继电器中电磁铁M的上端为 （选填“N”或“S”）极，当净化系统工作时，弹簧对P点作用力的方向是向 （选填“上”或“下”）；
（4）如图乙，闭合开关S，当空气质量指数K值升高，电路中电能表的示数 （选填“增大”、“加大”或“不变”）；
①当空气质量指数K为50时，电压R0两端的电压为 V；
②当电路报警时，则此时对应的空气质量等级为 ；
【评价反思】（5）若想让仪器检测更加灵敏，使空气质量指数K略低于“方案设计”中数值时电路就报警，请提出两种合理化建议：① ；② 。
8．（2024·江苏无锡·一模）在跨学科实践学习中，某学习小组开展生物学科的“自制豆芽机”项目化学习活动，主要包括产品设计、功能调试、评价改进三个环节。
【产品设计】图甲是小组成员完成的设计草图，内容包括发育盘、淋水系统和控温装置。发育盘上有沥水孔：淋水系统由水泵驱动，豆芽机中的水可通过内部管道和沥水孔按箭头方向流动，使用时可通过调节水流大小控制发育盘中的积水量。小组设计的控温装置内部电路出现两种方案，如图乙（A）（B）所示，可实现加热、保温两挡自动切换，其中R0是定值电压，Rx为热敏电压，R1、R2为电热丝。
【功能调试】小组成员购置了相关配件进行产品制作与调试。配件的具体参数如下：控制电路电源电压U为3V，R0为25Ω，R1为330Ω，Rx的阻值与温度的关系如图丙所示，电磁铁衔铁在电能大于或等于60mA时吸合，此时为加热状态；当电能小于30mA时释放，此时为保温状态。
【评价改进】针对设计图纸及项目研究要求，他们认真进行了研究并确定相对应的参数，选购相应器材，并完善产品设计。
(1)针对项目产品及其设计电路，下列说法中不错误的是 ；
A．随着温度的升高，两电路图中电磁铁的磁性将变弱
B．图（A）与图（B）的设计达成的控制效果是相同的
C．图（A）与图（B）中电压R1没有工作时的电路状态相同
D．为了提高所控制的温度，可以加大R0的阻值
(2)以图（B）设计的产品电路分析，“自制豆芽机”内部温度控制的最高温是多少？
(3)若“自制豆芽机”产品要达到“优秀”等级，需实现20℃~25℃自动控温，可将图（B）控制电路中的电源电压调至 V。该产品保温功能和加热功能之比为1:4，则制作的电热丝电压R2阻值为 。保温时从最高温经过15min后降温到最低温，若关闭电路从最高温只经过10min后到最低温，假设整个过程中热量损失功能始终相同，则从最低温加热到最高温需要的时间为 。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
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21世纪教育网(www.21cnjy.com)压轴题03 电磁继电器综合
中考新考法——以电磁继电器为核心的生活应用设计类题目；
常以结合敏感电压、弹簧、电磁继电器+敏感电压的形式制作生活仪器；
仪器在极限境况下的相关物理量计算；
为满足某要求（如测量范围、精度）对装置进行调整，通过计算改进方案。
1.电磁铁：内部有铁心的螺线管叫做电磁铁。电磁铁在电磁起重机、电铃、发电机、电动机、自动控制上有着广泛的应用。
2.电磁铁的磁性：
（1）电磁铁磁性的有无，完全可以由通断电来控制。
（2）电磁铁磁性的强弱可以由电能的大小、线圈匝数控制。
3.电磁继电器：
（1）结构：具有磁性的电磁继电器由控制电路和工作电路两部分组成。控制电路包括低压电源、开关和电磁铁，其特点是低电压、弱电能的电路；工作电路包括高压电源、用电器和电磁继电器的触点，其特点是高电压、强电能的电路。
（2）原理：电磁继电器的核心是电磁铁。当电磁铁通电时，把衔铁吸过来，使动触点和静触点接触（或分离），工作电路闭合（或断开）。当电磁铁断电时失去磁性，衔铁在弹簧的作用下脱离电磁铁，切断（或接通）工作电路。从而由低压控制电路的通断，间接地控制高压工作电路的通断，实现远距离操作和自动化控制。电磁继电器的作用相当于一个电磁开关。
分析：电磁继电器是利用低电压、弱电能电路的通断，来间接地控制高电压、强电能电路通断的装置。电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。
方法转化：①把电磁继电器当作开关，把敏感电压当作滑动变阻器，即可转化到我们压轴题01-02中的多开关、动态电路中去解决。
②在转化思想解决问题的同时，这类题其实是一类综合信息题，考查学生的综合素养，对整个题目已知信息，包括图像信息，很多隐含条件的挖掘。
目录：
01 选填题—电器电路示意图（含敏感电压）
02 选填题—图像题
03 选填题—与浮力结合
04 计算题—与电学结合
05 计算题—与敏感电压、浮力等综合应用
06 综合题—模拟电器
07 综合题—综合实践活动
08 综合题—阅读类、多图像、与其他模块知识结合等
01 选填题—电器电路示意图（含敏感电压）
1．（2025·全国·中考专题）学校的饮水机上有两条提示语：“注意水温，谨防烫伤”和“节约用电，弘扬美德”。小明画出了饮水机电路示意图，如图甲所示，电压，加热时总功能为。线圈内阻不计，为热敏电压，其阻值随温度的变化如表格所示，控制电路电源电压恒为，当电能达到时衔铁被吸合。以下说法错误的是（ ）
30 40 50 60 70
220 165 130 100 83
A．衔铁被吸合时，饮水机处于加热状态
B．的阻值为
C．设定最高水温为，需要将滑动变阻器阻值调至
D．根据图乙中电能表参数，饮水机处于加热状态时，经过10min，电能表指示灯闪烁35次
【答案】A
【详解】A．由图甲得，衔铁被吸合时，工作电路为定值电压R1的简单电路，电路电压较大，由得，电路电功能较小，饮水机处于保温状态；衔铁被释放时，工作电路中定值电压R1、R2并联，电路电压较小，由得，电路电功能较大，饮水机处于加热状态，故A错误；
B．由得，加热时电路的总电压为
由并联电路电压特点得，的阻值为
故B错误；
C．由图甲得，控制电路中热敏电压Rt于变阻器Rp串联。控制电路电源电压恒为3V，当电能达到0.02A时衔铁被吸合，由欧姆定律得，衔铁被吸合时控制电路的电压为
设定最高水温为，由表格中数据得，温度为60℃时，热敏电压的阻值为100Ω，由串联电路电压特点得，需要将滑动变阻器阻值调至
故C错误；
D．由得，饮水机处于加热状态时，经过10min，消耗的电能为
由图乙中电能表参数得，饮水机处于加热过程中电能表指示灯闪烁的次数为
故D错误。
。
2．（2024·四川绵阳·模拟预测）妈妈买了个带调温的养生壶，如图所示，R1、R2为加热电压，电磁铁控制电路中的R3为热敏电压，R4为定值电压。若电水壶高温挡功能为1000W，低温挡功能为80W。当设置温度为50℃煲汤时，养生壶先使用加热挡工作，此时动触点D与 （上/下）方两个触点相接触。将水加热至100℃后切换成保温挡，水温逐渐降低到50℃时再次切换到加热挡将水温提高，如此往复，若控制电路的电源电压为8V，R3的阻值与温度成反比，继电器线圈电压忽略不计。当电磁铁线圈电能大于等于0.02A时继电器吸合，则电压R4的阻值为 Ω。
【答案】 上 800
【详解】[1]当S1闭合，动触点D与上方两个触点相接触时，R2被短路，此时工作电路电压最小，由知，功能最小，电水壶处于加热状态；当S1闭合，动触点D与下方两个触点相接触时，R1和R2串联，此时工作电路电压最小，功能最小，电水壶处于保温状态；当设置50℃煲汤时，养生壶先使用加热挡工作，由以上分析可知，此时动触点D应与上方两个触点相接触。
[2]电水壶处于加热状态时，动触点D与上方两个触点相接触，控制电路只有热敏电压R3接入电路，此时线圈中的电能小于等于0.02A，已知控制电路的电源电压为8V，则热敏电压R3的阻值为
当水加热至100℃后切换保温加热，衔铁被吸下，线圈中的电能等于0.02A，此时R3的阻值为400Ω；水温逐渐降低到50℃时，由于R3的阻值与温度成反比，则有
解得R3'=800Ω；此时控制电路R3与R4并联，要再次切换到加热挡，线圈中的电能应小于等于0.02A，即控制电路的总电压应大于等于400Ω，当控制电路的总电压等于400Ω时，根据并联电路的电压关系知，电压R4的阻值为800Ω。
3．（2025·全国·中考专题）在跨学科实践活动中，小宇运用所学知识设计了一个自动抽水控制装置，如图所示，水箱底面积为1m2，高为1.2m。在空水箱底部竖直放置一重5N的长方体A，长方体高为1m、底面积为0.02m2，上端通过绝缘轻杆（质量忽略）与控制电路的压敏电压R接触，此时压敏电压受到的压力为零，R=50Ω。压敏电压R的阻值随压力F的增大而加大，部分数据如表。控制电路的电源电压U=12V，保护电压R0=10Ω，当控制电路的电能I≥0.5A时，电磁铁将衔铁吸合，工作电路断开，水泵停止给水箱抽水。（g=10N/kg)
压力 180 185 190 195 200
压敏电压 18 17 16 14 12
求：
(1)闭合开关，水箱内无水时，控制电路中的电能；
(2)自动抽水控制装置正常工作时，水箱里的水最多时的质量；
(3)小宇思考，可调整R0的大小来控制水箱内的水位，若使最高水位为0.95m，则R0的阻值。
【答案】(1)0.2A
(2)
(3)
【详解】（1）闭合开关S1，控制电路中和压敏电压串联。水箱内无水时，压敏电压受到的压力为零，R=50Ω，则控制电路中的电能为
（2）依题意可知，控制电路中的电能为0.5A时，水箱里的水最多。此时，总电压为
此时压敏电压阻值为
查表格可知，此时压力F=195N，则A受到的浮力为F浮=195N+5N=200N
则A排开水的体积为
则此时水的体积为
则水箱里的水最多时的质量为
（3）若使最高水位为0.95m，A受到的浮力为
则此时压力为
由表格可知此时压敏电压阻值，则R0的阻值为
02 选填题—图像题
4．（2024·江苏扬州·二模）如图-1是“闯红灯违规模拟记录器”，控制电路电源电压为6V，电磁继电器线圈电压为10Ω，R为力敏电压，其阻值大小随压力F的变化关系如图-2所示。当光控开关接收到绿光时断开，工作电路中指示灯亮，电控照相机不工作，当光控开关接收到红光时自动闭合，且当力敏电压受到车的压力增大到一定数值，控制电路中电能等于或大于0.06A时，电控照相机开始拍照，g取10N/kg。以下几种说法中错误个数有（ ）
①若使质量较小的车闯红灯也能被拍下，可以适当增加线圈的匝数
②当控制电路中电能等于0.06A时，闯红灯的车对力敏压阻的压力为4000N
③当质量为1200kg的车闯红灯时，控制电路消耗的总功能为0.9W
④a处是电控照相机，b处是指示灯
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
【答案】A
【详解】①可以适当增加线圈的匝数，磁铁的吸引力变强，控制电路的更小的电能就能够把衔铁吸引下来，则总电压可以更大些，力敏电压也可以更大一些，压力可以更小一些，即若使质量较小的车闯红灯也能被拍下，①错误；
②当控制电路中电能等于0.06A时，总电压为
力敏电压的阻值为
闯红灯的车对力敏压阻的压力为4000N，故②错误；
③当质量为1200kg的车闯红灯时，力敏电压所受的压力为
此时力敏电压为30Ω，总电压为
控制电路的电能为
控制电路消耗的总功能为
故③错误；
④当力敏电压受到车的压力增大到一定数值，控制电路中电能等于或大于0.06A时，衔铁吸下来，b处接通，电控照相机开始拍照，b处是电控照相机，故④错误。
故综上所述，①②③错误，3个错误，故C符合题意；ABD不符合题意。
。
5．（2024·江苏南京·二模）如图甲所示为某温度报警模型原理图，电源电压恒定，R2为电压箱，指示灯L的额定电压为12V，其U-I关系如图乙所示，热敏电压R1阻值随温度变化的关系如表所示。当电路中的电能达到0.3A时，衔铁被吸下，A、B触点连接，灯变亮。闭合开关S，当温度达到设定的报警温度时，灯开始忽亮、忽暗交替闪烁报警。（电磁铁线圈、衔铁、连杆、触点的阻值均不计）
温度t/℃ 15 20 25 30 35 ……
电压R1/ 70 40 25 15 12
（1）若将R2调为25Ω，则报警温度为t；当温度恒为t时，电压表示数随时间的变化关系如图丙所示。电路报警且灯较亮时，L与R2两端的电压比为1∶2。求：
①报警温度t ；
②电源电压 ；
③温度恒为t时，电路工作1min消耗的电能 ；
（2）若想将报警温度调为20℃，且报警过程中灯L较亮时恰好正常发光，则电源电压应调为 V，且R2应调为 Ω。
【答案】 30 15 330 18 10
【详解】（1）①[1]甲图中，R1与灯和变阻器串联，电压表测R1的电压，当电路中的电能达到0.3A时，衔铁被吸下，可知此时电压表示数为4.5V，由欧姆定律可知
由表中数据可知，对应的温度为30℃。
②[2]若将R2调为25Ω，则报警温度为t；当温度恒为t时，电压表示数随时间的变化关系如图丙所示，可知此时电压表示数为4.5V时，灯较暗，当温度达到报警温度t时，对应的电能为0.3A，衔铁被吸下，R1短路，灯的电压变大，灯变亮，根据图乙可知，灯较暗时灯的实际电压为3V；已知电路报警且灯较亮时，根据L与R2两端的电压比为1∶2，由分压原理，电压箱的电压是灯的电压的2倍，故此时灯的电压为12.5Ω；根据图乙，当灯的电压为5V时，通过的灯的电能0.4A，由欧姆定律可知灯的实际电压为
故可知此时灯的实际电压为5V，电路的电能为0.4A，电压箱的电压为10V，由串联电路电压的规律，电源电压为
U=5V+10V=15V
③[3]由图丙可知，一个周期为0.3s，灯较亮时的时间为0.2s，灯较暗时的时间为0.1s，温度恒为t时，电路工作1min，即60s，包含200个周期；灯较暗电路的电能为0.3A，较亮时电能为0.4A，电路工作1min消耗的电能
W= W 暗+ W亮 = nP暗t暗 + nP亮t亮 = nUI暗t暗+ nUI亮t亮
故电路工作1min消耗的电能为
W=nUI暗t + nUI亮t =200×15V×0.3A×0.1s+200×15V×0.4A×0.2s =330J
（2）[4][5]若想将报警温度调为20℃，由表中数据可知R1′=40Ω，且报警过程中灯L较亮时恰好正常发光，即灯的电压为12V（根据图乙可知灯的额定电能为0.6A），则电源电压应调为U电源，因已知当电路中的电能达到0.3A时，衔铁被吸下，根据串联电路电压的规律及欧姆定律
U电源=I1×R1′+U灯+I1×R2′
即
U电源=0.3A×R1′+3V+0.3A×R2′
灯正常发光时，根据串联电路电压的规律有
U电源= U额+U2′
根据欧姆定律有
U电源=12V+0.6A×R2′
因电源电压不变，故有
U电源=12V+0.6A×R2′=0.3A×R1′+3V+0.3A×R2′
解之
R2′=10Ω
U电源=18V
03 选填题—与浮力结合
6．（2024·陕西渭南·二模）如图甲所示是小林设计的盐水密度控制模拟装置，A物体始终浸没在盐水中，R为定值电压，为力敏电压，其阻值随下方轻质细线拉力的变化关系如图乙所示。已知，物体A的体积，质量，当电磁铁线圈中的电能时，铁质开关K被吸上，当时，K被释放，从而通过控制水泵向容器中注水使盐水密度保持在一定范围内，此装置所能控制的最小盐水密度为。电磁铁线圈电压忽略不计，假设水加入容器后与盐水立刻混合均匀。闭合开关S，电磁铁上端为 极；定值电压R的阻值为 ；此装置所能控制的最小盐水密度为 。（g取10N/kg）
【答案】 S 50 1.1
【详解】（1）[1]由图可知，电能从螺线管的上端流入，由安评定则可知它的上端S极，下端是N极。
（2）[2]物体A的压力
GA=mAg=ρAVAg=1.6×103kg/m3×100×10-6m3×10N/kg=1.6N
若此装置所能控制的最小盐水密度为1.3g/cm3，物体A所受的最小浮力
F浮最小=ρ最小VAg=1.3×103kg/m3×100×10-6m3×10N/kg=1.3N
此时轻质细线上的拉力
F最小=G-F浮=1.6N-1.3N=0.3N
根据图象可知F最小=0.3N，RF1=200Ω，此时铁质开关K应吸上，排水电路开始排水，则电磁铁线圈中的电能I≥0.048A，电路中的总电压
根据串联电路的总电压等于各分电压之和可得定值电压
R=R总-RF1=250Ω-200Ω=50Ω
[3]根据题意可知，当电能达到I′=0.04A时，铁质开关K被释放，停止放水；电路中的总电压
此时RF的阻值
RF′=R总′-R=300Ω-50Ω=250Ω
由图乙可知，此时的拉力为F最小=0.5N，物体A所受的最小浮力
F浮最小=G-F最小=1.6N-0.5N=1.1N
盐水的最小密度
7．（2024·江苏镇江·二模）镇江是“海绵型城市”，小科设计了如图所示的市政自动排水装置模型，控制电路电压为12V，为定值电压，R为压敏电压，压敏电压通过杠杆ABO与圆柱形浮体相连，，压敏电压的阻值随压力变化的关系如下表。（压板、杠杆和硬质连杆的质量及电磁铁线圈电压忽略不计，所用绿灯、红灯及排水泵的额定电压均为220V）
压敏电压受到的压力F/N 60 120 180 240 300 360 420 480 …
压敏电压R的阻值/Ω 400 260 180 125 100 80 65 55 …
（1）当水位在安全位置以下时绿灯亮，排水泵不工作；当水位达到安全位置上限时红灯亮，同时排水泵正常工作。请按要求完成图中工作电路的连接。
（2）按照设计要求，当水位上升到浮体刚好全部浸入水中时，压敏电压受到压力为360N，通过电磁铁线圈的电能为100mA，排水泵启动；定值电压的阻值为多少？ 该浮体压力为10N，浮体刚好全部浸入水中时受到的浮力为多少N？
（3）在实际调试过程中，小科发现水位已达到安全位置上限，但排水装置还未启动。如果在其他条件保持不变的前提下，要使排水装置符合设计要求，应该将与压敏电压相连的压板向 （填“左”或“右”）移动。
（4）若选用额定功能为5kW的排水泵，工作效率为80%，工作2小时能将多少kg的水抽到6m高处？
【答案】 40Ω 82N 右
【详解】（1）[1]当水位在安全位置以下时绿灯亮，排水泵不工作；当水位达到安全位置上限时红灯亮，同时排水泵正常工作，在此系统中，红灯和排水泵应当同时工作，但是要避免互相影响，因此应该红灯和排水泵并联，电路连接方式如图所示：
（2）[2]由图两个电压串联，电路总电压为
根据表格数据，压敏电压受到压力为360N，其阻值为80Ω，所以定值电压阻值为
[3]设此时连杆对A端的作用力为F1，压敏电压对B处的作用力为F2，根据杠杆平衡条件可得
力的作用是相互的，所以A端对浮体向下的压力
浮体受力平衡，此时浮体的浮力为
（3）[4]在实际调试过程中，小科发现水位已达到安全位置上限，但排水装置还未启动，则控制电路电能太小。如果在其他条件保持不变的前提下，要使排水装置符合设计要求，应加大控制电路的电压以增大电路中电能，由表格数据可知，应增大压敏电压的压力，在A端作用力和动力臂不变的情况下，由杠杆平衡条件知，将压板向右移动，加大阻力臂，可增大对压敏电压的压力。
（4）[5]电动机工作2小时消耗的电能为
电动机消耗的电能转化为水的机械能为
根据可得抽到6m高处水的质量
8．（2025·全国·中考专题）图甲是一款奶牛饮水自控模型装置的工作原理图。其中蓄水池和饮水池高均为120cm。柱形“浮力柱”重50N，底面积500cm2，下端与蓄水池底部接触但没有弹力，高115cm，上端通过轻质连杆与力传感器相连（固定在一起）。已知滑动变阻器R的规格为“30Ω 0.5A”，电能表量程0~0.3A，力传感器受到的力F与阻值RF的变化关系如图乙。控制电路电源电压U=6V，当电磁铁线圈中的电能I>0.1A时，衔铁K被吸上，注水系统开始注水；当电磁铁线圈中的电能I≤0.1A时，衔铁K断开，停止注水。（电磁铁线圈的电压忽略不计，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）
（1）给蓄水池注水的过程中，电能表示数的变化是 。
（2）当蓄水池没有水时，为保护电路安全，滑动变阻器的阻值至少是 Ω。
（3）当滑动变阻器阻值为20Ω时，求该装置所能注水的最小深度 。（写出必要的文字说明、表达式及最后结果）
【答案】 变小 15 0.7m
【详解】（1）[1]由图甲可知：控制电路中电磁铁、滑动变阻器R与压敏电压RF串联，电能表测量电路中电能；注水过程浮力柱受到的浮力增大，对压敏电压的向下的拉力先加大，后向上的作用力增大，根据图像可知压敏电压阻值一直变大，根据串联电路的电压特点和根据欧姆定律知，电路中电能变小。
（2）[2]在蓄水池没有水时，由于浮力柱的下端与蓄水池底部接触但没有弹力，则力传感器上受到向下的拉力为50N，即浮力柱的压力G=50N，由图像可知此时RF=5Ω，由于电能表的量程为0~0.3A，为保护电路安全，则电路中最小电能为I大=0.3A，根据欧姆定律可得此时电路中的最小总电压为
此时滑动变阻器R接入电路中的最小电压为
R小=R总小-RF=20Ω-5Ω=15Ω
（3）[3]当滑动变阻器阻值为R2=20Ω时，停止注水时电磁铁线圈中的电能为I=0.1A，根据欧姆定律可得此时总电压为
此时压敏电压的阻值为
RF2=R总-R2=60Ω-20Ω=40Ω
由图乙可知，压敏电压的阻值增大5Ω，压力增大50N，压敏电压的阻值为40Ω时力传感器受到的力为F2=300N，则浮力柱受到轻质杆向下压力为
F=F2=300N
此时浮力柱受到竖直向下的压力、压力和竖直向上水的压力作用，根据力的平衡条件可知，浮力柱底部受到水的压力
F压=G+F=50N+300N=350N
浮力柱的底面积
S=500cm2=0.05m2
则水对浮力柱底部的压强
根据p=ρgh可得水的深度
04 计算题—与电学结合
9．（2025·全国·中考专题）为实现自动控制，小明同学利用电磁继电器（电磁铁线圈电压不计）制作了具有延时加热、保温、消毒等功能的恒温调奶器，其电路图如图甲所示。控制电路中，电压U1＝3V，定值电压R0＝50Ω，热敏电压R阻值随温度变化的图像如图乙所示。已知电磁铁线圈中电能达到0.02A时，电磁体可以将衔铁吸下，触点c与触点b接触；工作电路处于加热状态，其电功能为1100W；当电磁铁线圈中电能小于0.02A时，衔铁会跳起，触点c与触点a接触；工作电路处于保温状态，其电功能为55W；已知电压U2＝220V，R1、R2均为加热电压，恒温调奶器容积为2L。[水的比热容为]求：
（1）当热敏电压R的温度达到多少时，衔铁会跳起？
（2）加热电压R1、R2阻值分别是多大？
（3）当调奶器加满温度为的水，加热元件工作500s后衔铁跳起，求此过程中恒温调奶器的加热效率？
（4）要想调低恒温调奶器中的设定温度（衔铁跳起时的温度），在不更换热敏电压R的情况下，应在控制电路中做怎样的改变？（写出至少两种方案）
【答案】（1）80℃；（2）836Ω，44Ω；（3）84%；（4）可增大R0的阻值或降低控制电路的电压
【详解】（1）根据题意当电磁铁线圈中电能小于0.02A时，电磁体可以将衔铁吸下，故当电能达到0.02A时，热敏电压阻值为R，故可得式如下
故，根据乙图可知热敏电压为时，对应的温度为。
（2）根据电路处于加热状态，其电功能为1100W，可得
根据电路处于保温状态，其电功能为55W，可得
故
，
（3）调奶器装满水后有2L的体积，故此时水的质量为
由题意可知热敏电压到达时，衔铁会跳起，故此段时间水吸收的热量为
电路消耗的能量为
所以加热效率为
（4）如果想调低恒温调奶器中的设定温度（衔铁跳起时的温度），此时只需要电磁铁线圈中电能小于0.02A就可以。无论要不要提前使衔铁跳起，电磁铁线圈电能要满足的条件是不能变的。如果要调低设定温度，就意味着衔铁跳起时热敏电压R此时电压较低，为了使电能小于0.02A，所以此时应该增大定值电压R0的阻值。或者定值电压不变时加大控制电路的电压U1。
10．（2025·全国·中考专题）某兴趣小组查阅资料，设计出如图甲的家用电热水器的原理图。工作电路电压恒为220V，R1、R2是加热电压，R1阻值为1210Ω。控制电路电源电压恒为3V，滑动变阻器Rp的最小阻值为10Ω，电磁铁线圈电压不计，Rt为热敏电压，其阻值随温度的变化如图乙。当控制电路的电能小于0.15A时，衔铁与电磁铁断开，两触点A、B接通，工作电路处于加热状态，加热功能为1140W；当控制电路的电能达到0.15A时，衔铁被电磁铁吸下，两触点断开，工作电路处于保温状态。求：
(1)保温状态下工作电路的功能。
(2)电压R2的阻值。
(3)该电热水器正常工作时可设置的温度范围。
【答案】(1)40W
(2)44
(3)40~80℃
【详解】（1）当电磁铁将衔铁释放时，工作电路中R1 、R2的并联，电路电压小，电路电功能大；当电磁铁将衔铁吸下时，R2开路，工作电路为R1的简单电路，电路电压大，电路电功能小，保温状态下工作电路的功能
（2）工作电路在加热状态下R1、R2并联，则U2=U=220V
且P热=P1+P2
则P2=P热-P1=1140W-40W=1100W
由得，电压R2的阻值
（3）当时，
由乙图可知，此时
当时，控制电路的总电压
则
由乙图可知，此时
所以，该电热水器正常工作可设置的温度范围是40~80℃
11．（2025·全国·中考专题）一款电热水器的铭牌如下表所示，它具有加热和保温功能，其工作原理如图甲所示。其中控制电路中的电磁铁线圈电压不计，R为热敏电压，其电压值随温度变化的规律图象如图乙所示。当水温小于95℃时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点、接触，加热电路接通；当水温达到或高于95℃时，继电器上方触点和触点接触，保温电路接通。热敏电压R和工作电路中的二只定值电热丝R1、R2均置于储水箱中。已知U1=6V，R0=500Ω。求：
工作电压 220V
加热功能 2500W
保温功能 300W
加热效率 80%
水容量 20kg
(1)当电热水器刚好保温状态时，通过电磁铁线圈的电能是多少？
(2)电热丝R1的电压值是多少；
(3)该热水器将20kg的水从20℃加热到90℃需要多长时间；
【答案】(1)
(2)22Ω
(3)49min
【详解】（1）由题意知，当水温刚达到95℃时，继电器上方触点和触点接触，保温电路接通，即此时电热水器刚好保温状态，由于电磁铁线圈电压不计，则控制电路为R0与热敏电压R的串联电路，由图乙可知，温度为95℃时热敏电压R的阻值为500Ω，已知U1=6V，R0=500Ω，根据可知，当电热水器刚好保温状态时，通过电磁铁线圈的电能是
（2）当电磁铁与衔铁断开时，工作电路为R2的简单电路，由串联电路的电压特点可知，此时电路中的电压最小，根据可知，电路的电功能最小，工作电路处于保温状态；当电磁铁与衔铁吸合时，工作电路中R1、R2并联，由并联电路的电压特点可知，此时电路中的电压最小，电路的电功能最小，工作电路处于加热状态；保温挡的总电压
加热挡的总电压
根据，即
解得R1的电压值是22Ω。
（3）根据可得，水吸收的热量
根据可得，加热电路消耗的能量
根据可得，加热时间
12．（2024·福建·中考真题）小闽为学校的陶器烧制炉加装一个自制的可控制温度的装置，其简化的工作电路图如图。R1、R2是炉内加热电压，R1阻值为44Ω，R是变阻器，R0是电磁铁线圈电压。温差电源的热点探头放在炉内，冷点探头放在20℃的恒温箱中。烧制炉接入220V的电路中，闭合开关S1、S2，衔铁与触点A接触，烧制炉处于加热状态；当电磁铁线圈中的电能达到0.01A时，衔铁被吸下与触点B接触，烧制炉进入保温状态，保温功能为200W。测试时，第一次调节R的阻值为1Ω，当烧制炉刚进入保温状态时，测得炉内温度t为400℃；第二次调节R的阻值为4Ω，当烧制炉刚进入保温状态时，测得炉内温度t为1000℃。求：
（1）烧制炉处于加热状态时，通过R1的电能。
（2）烧制炉处于保温状态时，R2的阻值。
（3）温差电源提供的电压与两探头间的温度差成正比，为便于设置烧制炉的保温温度t，写出R与t关系的表达式。
【答案】（1）5A；（2）198Ω；（3）
【详解】解：（1）烧制炉加热状态时，加热电路中只有R1工作，通过R1的电能
（2）烧制炉保温状态时，R1与R2串联，根据可知，总电压
R2的阻值
（3）温差电源提供的电压与两探头间的温度差成正比，即，且根据欧姆定律有，则有，冷点探头温度，保温时电磁铁线圈的电能
第一次测试：变阻器电压，炉内温度，则有
第二次测试：变阻器电压，炉内温度，则有
代入数据，解得：电磁铁线圈电压 温差电源提供的电压与两探头间的温度差的比值 ，则R与t关系的表达式为
13．（2024·福建泉州·一模）图是可自动调节浴室温度的灯暖型浴霸的简易电路图。控制电路中，电源电压为U1，定值电压R0的阻值为15Ω，热敏电压R的阻值随温度变化关系如下表所示，电磁继电器线圈电压不计。工作电路中，电源电压U2恒为220 V，浴霸的两只灯泡均标有“220V 275W”的字样。当通过电磁继电器线圈的电能I达到60mA时，衔铁被吸下，工作电路断开；当通过电磁继电器线圈的电能I≤40mA时，衔铁被释放，工作电路闭合。
温度t/°C 16 20 24 28 32 36 40
电压R1/Ω 300 285 265 243 215 185 150
（1）求工作电路闭合时，通过工作电路的总电能；
（2）若浴室的温度不能超过40℃，求控制电路电源电压的最小值；
（3）若控制电路电源电压为12V，求浴室温度的调节范围；
（4）为了使浴室的控制温度升高，只增加电磁继电器线圈的匝数，这种方法是否可行？请说明理由。
【答案】（1）2.5A；（2）9.9V；（3）20~36℃；（4）见解析
【详解】解：（1）工作电路闭合时，两灯并联，两灯的工作电压均为额定电压220V，由与并联电路特点得，通过工作电路的总电能
（2）控制电路中Rt、R0、电磁继电器串联，电磁继电器线圈电压不计。若浴室的温度不能超过40℃，则当热敏电压的温度为40℃时，衔铁断开，两灯不工作。由表格中数据得，此时热敏电压Rt电压为150Ω；当通过电磁继电器线圈的电能I≤40mA时，由欧姆定律与串联电路电压特点得，控制电路电源电压的最小值
（3）若控制电路电源电压为12V，由欧姆定律得，当通过电磁继电器线圈的电能I达到60mA时，衔铁被吸下，工作电路断开，此时控制电路的电压为
热敏电压Rt电压为
由表格中数据得，浴室温度温度为36℃。
当通过电磁继电器线圈的电能I≤40mA时，衔铁被释放，此时控制电路的电压为
热敏电压R1电压为
由表格中数据得，浴室温度温度为20℃，则浴室温度的调节范围为20~36℃。
（4）增加电磁继电器线圈的匝数，其他条件不变时，电磁铁磁性增强，则当控制电路中电能较小时，衔铁就会被吸下，由欧姆定律得，此时控制电路中总电压较大，R 0阻值不变，则此时热敏电压的阻值较大，由表格中数据得，浴室温度变小，即当浴室温度较小时，浴霸就停止工作，故无法使浴室的控制温度升高，则这种说法不可行。
答：（1）工作电路闭合时，通过工作电路的总电能2.5A；
（2）若浴室的温度不能超过40℃，控制电路电源电压的最小值9.9V；
（3）若控制电路电源电压为12V，浴室温度的调节范围20~36℃；
（4）见解析。
05 计算题—与敏感电压、浮力等综合应用
14．（2024·山东德州·中考真题）如图甲所示，为物理创新小组设计的光控路灯原理图，由控制电路和工作电路组成，光敏电压R1的阻值随照度E（描述光照强度的物理量）的变化关系如图乙所示，Lx是照度的单位。闭合开关S1、S2，当通过线圈的电能I<1.5mA时，触点A、B接通，当通过线圈的电能I≥1.5mA时，触点A、B断开。已知控制电路电源电压U1为6V，定值电压R2的阻值为2kΩ，工作电路电源电压U2为220V，灯泡L1和L2规格均为“220V 44W”。（电磁铁线圈电压忽略不计）求：
(1)灯泡L1正常发光时的电压；
(2)当E=3.0Lx时，工作电路在10min内消耗的电能；
(3)当E=1.5Lx时，工作电路的电功能。
【答案】(1)1100Ω
(2)
(3)88W
【详解】（1）灯泡正常发光时的电压
（2）当时，由图乙可知，，此时控制电路的总电压
控制电路中的电能，即通过线圈的电能
因为，所以此时触点断开，工作电路中只有工作，工作电路电源电压等于的额定电压，则工作电路在内消耗的电能
（3）由图乙可知，与成一次函数关系，设，将
代入关系式得
即
因此当时
此时控制电路的总电压
控制电路中的电能，即通过线圈的电能
因为，所以此时触点接通，工作电路为的并联电路，根据并联电路的电压规律可知，两端电压都等于电源电压，等于其额定电压，则工作电路的电功能
15．（2025·全国·中考专题）图1所示为一种自动蓄水装置示意图：轻质弹簧上端固定，下端与一个密度为0.5g/cm3的正方体木块相连，轻质滑片P的右端固定在弹簧最下端，左端位于粗细均匀的金属电压R2的最下端A处且接触良好，此时木块底面距容器底面12cm。闭合S，水泵工作，向空水箱里缓慢注水，当P上滑至B处（R2的中点）时，水面到达设定高度，水泵自动停止注水，在此过程中，弹簧弹力F与滑P上滑长度x之间的关系如图2所示，已知：电压箱R1接入电路中的阻值为40Ω，R2的总电压为20Ω，长度为20cm；当线圈中电能I≥0.1A时，衔铁被吸下，g=10N/kg，弹簧始终处于弹性限度范围内，不考虑线圈的电压和滑片P滑动时的磨擦。
（1）求电源电压U；
（2）求木块的边长；
（3）当P滑至B处时，求木块浸入水中的体积；
（4）求水面的设定高度。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】解（1）当P上滑至B处（R2的中点）时，水面到达设定高度，即电能到了0.1A，滑片再往上滑动时，电压变大，电能变小，磁性变弱，衔铁断开，停止注水，故当P在B点时，电能为0.1A，则此时接入的总电压为
则电源电压为
（2）当x=0cm时，此时弹簧测力计的示数即为压力为5N，故木块质量为
则木块的体积为
木块的边长
（3）当P滑至B处时，弹簧测力计的示数为零，说明此时物体所受的压力和浮力相等，故浮力为5N，则木块浸入水中的体积
（4）此时木块浸入水的深度为
水面的设定高度
答：（1）电源电压U为；
（2）木块的边长为；
（3）P滑至B处时，求木块浸入水中的体积为；
（4）水面的设定高度为。
16．（2024·福建泉州·三模）不少农村楼房项上装有如图甲所示的水箱，注满时，水箱内的水深为2m。图乙是该水箱的结构及工作示意图，控制电路电源电压U恒为6V；水箱顶部有一个力敏电压R，通过细绳与圆柱体A连接，其阻值随拉力变化如下表，表中两组数据对应工作电路的两种状态，即“通电转动”和“断电停转”；圆柱体A、B由细绳连接，A、B均是由密度为2.5×103kg/m 3的材料制成的，体积均为500cm3。力敏电压下的细绳和A、B间的细绳的质量与体积均忽略不计。g取10N/kg。求：
（1）注满水时，水箱底部所受水的压强；
（2）当电动水泵处于通电转动状态时，电磁铁所在电路的电能大约是0.8A，则电磁铁线圈的电压；
（3）电动水泵的规格为“220V 500W”，水箱一次注水需要10min，每次注水量为1.5t，小明家1个月用水量为15t，小明家每月用水需要消耗的电能；
（4）当电动水泵断电停转时，圆柱体A、B是否都完全浸没，请计算说明。
拉力F拉/N 25 15
力敏电压R/Ω 5 5000
【答案】（1）2×104Pa；（2）2.5Ω；（3）3×106J；（4）见解析
【详解】解：（1）注满水时，水箱底部所受水的压强为
（2）由图乙可知，力敏电压R与电磁铁线圈串联，由表中数据可知，R=5Ω时，电路中电能较大，衔铁被吸合，电动水泵处于通电转动状态
（3）注水次数为
一个月注水的总时间为
小明家每月用水需要消耗的电能
（4）两个圆柱体的总体积为
两个圆柱体的总质量为
两个圆柱体的总压力为
由表中数据可知，R=5000Ω时，电路中电能较小，衔铁被释放，电动水泵停止注水，水箱中水位最高，F拉=15N，此时物体受到的浮力为
此时两圆柱体排开水的体积为
即V排=V总，所以圆柱体A、B均被浸没。
答：（1）注满水时，水箱底部所受水的压强为2×104Pa；
（2）电磁铁线圈的电压为2.5Ω；
（3）小明家每月用水需要消耗的电能为3×106J；
（4）当电动水泵断电停转时，圆柱体A、B都完全浸没。
06 综合题—模拟电器
17．（2024·云南普洱·模拟预测）实践小组设计了由厢体、承重板和动滑轮组成的提升重物的装置，示意图如图甲，厢体放置在水平承重板上，装置由电动机提供动力。该装置设计有超载限制系统，如图乙，，限制系统中的控制电路电源电压恒为24V，定值电压R0阻值为400Ω，压力传感器中的力敏电压RF阻值随压力F压变化的部分数据如下表所示。当控制电路的电能大于0.02A时，电磁铁将衔铁吸下，B、C两个触点断开，已知厢体重200N，承重板和滑轮共重100N，忽略绳重、磨擦和电磁铁线圈电压。
F压/N … 400 600 800 900 1000 …
RF/Ω … 800 500 300 200 100
（1）空厢匀速竖直上升时，绳拉力F的大小为 ；
（2）在5s内将空厢匀速竖直提升2m，拉力F做功的功能为 ；
（3）重物放在厢体内，该装置匀速竖直提升重物的最小机械效率为 ；
（4）若要将该装置的最小载重量调小，下列措施可行的是 。
A．增加电源电压 B．增加线圈匝数
C．增大R0的阻值 D．加大R0的阻值
【答案】 150N 120W 40% ABD
【详解】（1）[1]由图甲可知，绳子承重股数为n=2，忽略绳重、磨擦，绳拉力F的大小为
（2）[2]绳端移动距离为
s=2h=2×2m=4m
绳端拉力F做的功为
W=Fs=150N×4m=600J
绳端拉力F的功能为
（3）[3]控制电路的最小电能I=0.02A时，载重量最小，根据可得，控制电路最小总电压为
力敏电压的阻值为
由表格数据可知，最小压力为F压=400N，则载重为
装置的最小机械效率为
（4）[4]若将该装置的最小载重量调小，力敏电压的阻值变大，控制电路的总电压变大，根据欧姆定律可知，电路的电能变小，电磁铁的磁性会变小；但由于衔铁被吸下来时需要的磁力是一定的，即电磁铁的磁性强弱是一定的，所以，要在此条件下增强电磁铁磁性，可通过增加电源电压或加大R0的阻值来增大控制电路的电能从而增强电磁铁磁性，也可通过增加线圈匝数来增强电磁铁磁性，若增大R0的阻值，则电能进一步加大，电磁铁磁性减弱，故C不符合题意，ABD符合题意。
BD。
18．（2024·陕西·中考真题）小明为老师设计了一个电保温杯，在杯内水量不低于最低水位线的情况下，可将水温控制在45℃到55℃之间（即保温区间为45~55℃）。他用到的器材有电磁继电器、电热丝R1和R2、定值电压R0、热敏电压Rt、电源和开关等，其电路如图-1所示。控制电路中，Rt阻值随温度变化的情况如表格所示。当线圈中电能时，电磁铁将衔铁吸下，触点接触，时，电磁铁将衔铁释放，触点接触。工作电路电压为220V，其中低温挡功能为25W，高温挡功能为200W。请你分析计算：
30 35 40 45 50 55 60 65 70
195 155 120 90 65 45 30 20 15
(1)闭合开关S1、S2，当电保温杯中水的温度低于45℃时，Rt阻值较大，线圈中电能较小，触点接触，电热丝R2接入电路，此时工作电路为 （选填“高温”或“低温”）挡，R2的阻值为 。
(2)某次测试过程中，小明在杯中加入0.2kg温度为30℃的水，闭合开关S1、S2，并测出从开关闭合到衔铁被吸下的时间为2.5min，本次测试过程的加热效率是多少？［水的比热容为］
(3)电磁铁线圈电压忽略不计，则控制电路的电源电压是多少？R0阻值是多少？
(4)小明想通过优化电路，再增加一个保温区间，且新增保温区间的最高温度为65℃请你帮助小明，在图2虚线框中画上适合的元件，将改进后的电路补充完整，并在图中标出元件的阻值规格。（此问不要求写出计算过程）
【答案】(1) 高温 242
(2)
(3)，30Ω
(4)
【详解】（1）[1]由题意可知，保温区间为45~55℃，所以当电保温杯中水的温度低于45℃时，工作电路应为高温挡。
[2]R2的阻值为
（2）水吸收的热量
消耗的电能
加热效率
（3）当杯中水温为45℃时，控制电路电源电压
①
当杯中水温为55℃时，控制电路电源电压
②
联立①②得
则
将代入①得
（4）由数据表可知，当温度从55℃升到65℃时热敏电压的阻值加大了25Ω，故应该在控制电路中串联一个阻值为25Ω的定值电压，如图所示：
07 综合题—综合实践活动
19．（2024·辽宁鞍山·模拟预测）寒假期间学校组织开展社会实践活动，带领同学们参观镇上如图所示的蔬菜大棚。回来后同学们对大棚的控温系统很感兴趣，于是成立了兴趣小组，开展了制作“控温系统”的项目化学习活动。
【项目分解】
（1）设计控制电路
（2）设计高温断电系统
【项目实施】
（1）设计控制电路
他们的设计电路图如图甲，电源电压6V保持不变，R1＝20Ω，滑动变阻器R2的最小阻值为50Ω。图中电磁铁工作原理是利用了电能的 。闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，当电能表示数为0.2A时，衔铁被电磁铁吸下来，此时R2连入电路的阻值为 Ω。
（2）设计高温断电系统
他们的设计电路图如图乙，加热电压R3＝22Ω，当控制电路中的电能小于0.2A时，加热电压R3工作1min产生的热量为 J。
（3）优化高温断电系统
为了实现自动控制高温断电系统。同学们找来一个热敏电压R4替换R2，热敏电压阻值随温度变化曲线如图丙，由图像可知当温度达到 ℃时，电磁铁自动切断加热电路。
【项目拓展】
随后同学们拿着设计好的电路咨询老师，老师告诉他们，大棚中的温度控制电路不仅能控制温度过热，还能保证温度不能过低。于是，在老师的帮助下他们又对电路进行了改进，在温度低于15℃时加热，在温度高于30℃时自动停止加热，排风扇工作，通风散热，电路图如图丁，其中Ra和Rb为温敏电压。在图戊中①是 的图像（填Ra或Rb），当温度低于30℃时，La、Lb两电磁铁磁性较强的是 。
【答案】 磁效应 10 1.32×105 30 Ra Lb
【详解】（1）[1]通电后，电磁铁具有磁性，所以电磁铁工作原理是利用了电能的磁效应。
[2]当电能表示数为0.2A时，衔铁被电磁铁吸下来，此时电路中的总电压为
根据串联电能的特点知，滑动变阻器R2的阻值为
R2=R总-R1=30Ω-20Ω=10Ω
（2）[2]当控制电路中的电能小于0.2A时，加热电压R3工作1min产生的热量是
（3）[4]根据吸引衔铁的电能不变，电路中的各个电压不变，热敏电压R的阻值为10Ω，由丙图可知，对应的温度是30℃。
（4）[5]根据在温度高于30℃时自动停止加热，排风扇工作，通风散热，动触点向左移动，说明左侧电磁铁的磁性强，电能大，因而电压小，则Ra必须电压更小，说明图戊中①是Ra图像。
[6]当温度低于30℃时，必须加热，因而触点向右移动，Lb电磁铁磁性较强。
20．（2024·辽宁抚顺·三模）小明从报废摩托车上拆下来一块油量表如图甲所示，在了解油箱内油量表装置的工作原理后，他打算设计一个水位监测仪，于是找其他同学组建项目组准备实施。
【任务一】水位监测仪电路设计
查阅油量表说明书发现，油量表只有一个量程。于是小明设计了如图乙所示的基础电路图（水位报警器尚未连入电路），项目组内甲同学指出，可以去除R0来进一步简化电路，你是否赞同甲同学的观点，为什么？ ；
该项目组用电压表改造成水位表，希望其示数随着水位升高而变大，则应将改造好的水位表接在图乙中的何处？ 。
【任务二】水位监测仪电路改进
（1）组内乙同学分析原理图后，提出新要求：水位超过报警限度，电路要能自动切断以避免损坏元件。于是项目组对乙图中，Rx进行了改造，改造方案是： ；
（2）项目组的同学讨论出了如图丙所示的水位报警电路，报警装置应该安装在 （选填“①”或“②”）位置。
【任务三】报警电路改进
老师看了项目组同学设计的电路后，希望这个电路不仅能监测水位还能监测水流的流速，并对电路提出以下要求：
Ⅰ．当水流流速过大时灯亮；
Ⅱ．当水位过高时电铃响。
根据上面的要求，项目组的同学不断对电路进行改进，设计了图丁所示的电路（未连接完整，流速监测仪与R1的滑片固定且可上下移动）；
（1）根据以上要求，用笔画线代替导线将图丁的电路连接完整 ；
（2）水流流速监测仪应该设计为 （填字母）。
【答案】 不赞同，理由是R0可以起到限制电能，保护电路的作用，如果去掉R0，电源有被短路的风险。 R0的两端 见解析 ② B
【详解】[1]如果去除R0来进一步简化电路，电路中就只有变阻器Rx，电源有被短路的风险，所以不赞同甲同学的观点，理由是R0可以起到限制电能，保护电路的作用，如果去掉R0，电源有被短路的风险。
[2]随着水位升高，浮标向上移动，通过杠杆使图乙电路中Rx的指针向下移动，使得Rx接入的电压值变小，电路中的电能变大，根据公式可得，定值电压R0两端的电压变大，该项目组用电压表改造成水位表，希望其示数随着水位升高而变大，则应将改造好的水位表接在图乙中定值电压R0的两端。
（1）[3]当水位达到报警限度时，Rx的指针指在Rx上的某一位置处，当水位超过报警限度，浮标通过杠杆使图乙电路中Rx的指针从此位置处继续向下移动，要求电路要能自动切断以避免损坏元件，所以对Rx进行改造的方案是：将水位达到报警限度时，指针指在Rx上的某一位置与下端导线连接点之间的靠近指针的一侧涂上绝缘材料。
（2）[4]随着水位升高达到报警限度时，浮标向上移动，通过杠杆使图丙电路中Rx的指针向下移动，使得Rx接入的电压值变小，电路中的电能变大，图丙里电磁继电器中的电磁铁磁性增强，将衔铁吸下来，使②所在的电路被接通，所以报警装置应该安装在②位置。
（1）[5]当水流流速过大时灯亮，当水位过高时电铃响，水流流速过大和水位过高使得两边各自所在电路的电能变大，从而使得各自电路中的电磁铁都是将衔铁吸下来将灯泡或电铃接通，所以根据以上要求，将图丁的电路连接完整如图所示：
（2）[6]根据分析可知，水流流速过大时要使得电路中的电磁铁将衔铁吸下来，需要使电磁铁的磁性变强，那么电路中的电能就需要变大，从而电路中滑动变阻器R1的阻值要变小，也就需要让水流流速监测仪带动滑动变阻器R1的滑片向上移动。当水流流速监测仪设计为类似于飞机机翼一样的横截面时，水流流速变大，弯曲的上表面流速大，流体压强小；平缓的下表面流速小，流体压强大，从而产生了向上的升力，使得水流流速监测仪带动滑动变阻器R1的滑片向上移动，符合要求，所以水流流速监测仪应该设计为B。
08 综合题—阅读类、多图像、与其他模块知识结合等
21．（2024·广东·二模）在互联网时代，传感器担负着信息采集的重要任务，可以实现“提醒”和“报警”功能。其中热敏传感器主要运用了热敏电压来测量温度的变化。甲是由热敏电压R1作为传感器制作的简单自动报警线路图，其中热敏电压的阻值R随温度t变化的图象如图乙所示，请回答以下问题：
（1）闭合开关S1时，电磁铁d端为 极，此时电磁铁所在电路 （选填“有”或“无”）电能
（2）该报警器的控制电路的心脏是电磁铁，下列实验与其工作原理相同的是 （填序号）。
（3）为使温度升高到报警温度时发出报警信息，开关c应与触点 （选填“a”或“b”）相接通。
（4）若通过电磁铁线圈ed的电能I0≥10mA才会报警，直流电源U1为18V，欲实现温度达到或超过60℃报警器响起，则滑动变阻器最小阻值不能小于 Ω。在其它条件不变的情况下，控制电路中电池使用一段时间后，电压会降低，将导致报警温度比原来设定的温度 选填“高”或“低”）。若此时将滑动变阻器向 （选填“左”或“右”）移动，可达到原来的报警温度。
【答案】 S 有 A a 1220 高 右
【详解】（1）[1]闭合开关S1时，电能从d端流入，e端流出，根据安评定则可知，电磁铁e端为N极，d端为S极。
[2]当无灾情时，电路处于一个完整的通路状态，因此电磁铁所在电路有电能。
（2）[3]A．此装置是奥斯特实验的原理图，说明了通电导体周围存在磁场，与电磁铁的原理相同，故A符合题意；
B．此装置是通过小磁针的指向显示条形磁铁的磁场分布情况，故B不符合题意；
C．此装置是电动机的原理图，与电磁铁的原理不相同，故C不符合题意。
。
（3）[4]为使温度在达到报警温度时，报警器响起，即应使报警器电路处于通路状态，由于温度升高，热敏电压的阻值变小，电磁铁所在电路的电能变大，电磁铁的磁性变大，铁片会被吸住与a接触，所以单刀双掷开关c应接a才使得报警器电路处于通路状态。
（4）[5]由图甲可知，变阻器与热敏电压串联，当温度达到60℃时，热敏电压的阻值为580Ω，此时电路电能应为
I0=10mA
根据串联电路特点和欧姆定律可得，滑动变阻器最小阻值为
根据题意，滑动变阻器最小阻值不能小于1220Ω。
[6]在其它条件不变的情况下，控制电路中电池使用一段时间后，电压会降低，通过电磁铁的电路的电能不变，根据欧姆定律可知，电路的总电压变小，根据图乙可知，报警温度比原来设定的温度高。若想达到原来的报警温度，要使滑动变阻器接入电路的阻值变小，即将滑动变阻器的触片P向右滑动调节。
22．（2024·江苏镇江·一模）小明制作的水池水位模拟控制装置如图所示，浮子由金属片、轻质硬杆、木块Q和轻质弹簧构成，其中轻质弹簧竖直固定，一端固定于木块Q，另一端固定在蓄水池底部，轻触开关K通过金属弹片实现通断，按下时开关接通，松手后开关断开，触点C、D接通时，水泵注水；C、D断开时，水泵停止工作。开始时金属片与A、B接触，闭合开关S，用手按一下轻触开关K，装置启动。已知：电源电压U=36V ，当线圈中电能I≥0.05A 时，衔铁吸合；电压R0允许通过的最小电能为0.1A；其余电压忽略不计。
(1)如图状态时闭合开关S，用手按轻触开关K后装置正常工作，松手后，衔铁处于 （选填“吸合”或“释放”）状态，轻触开关K与触点C、D （选填“串联”或“并联”）；
(2)为使装置正常工作，电压R0的阻值范围为 Ω~ Ω；
(3)木块Q为边长10cm的正方体, 密度为（0.5×103kg/m3，h0=25cm），弹簧原长为20cm，在弹性范围内，弹簧每伸长1cm，其拉力增加0.4N，g取10N/ kg。不计金属片的质量，弹簧始终处于弹性形变范围内。
①求蓄水池水位最高时，水面距池底的高度H ；
②若适当缩短硬杆的长度，当蓄水池水位最高时，水面距池底的高度H将 （选填“变大”、“不变”或“变小”）；为保证装置正常工作，硬杆缩短的长度△l的最小值为 cm。
【答案】(1) 吸合 并联
(2) 360 720
(3) 32cm 变大 7.5cm
【详解】（1）[1][2]由图可知，闭合开关S，用手按轻触开关K后装置正常工作，线圈吸引街铁，使得CD吸合，由电路图知，开关K与CD并联。
（2）[1][2]由题知，线圈中电能大于0.05A时，衔铁吸合，故电路中最小电能为0.05A，则
允许通过最小电能为0.1A，则
故R0取值范围为360Ω~720Ω。
（3）[1]由题意知，弹簧原长为20cm，在弹性范围内，弹簧每伸长1cm，其拉力增加0.4N，h0=25cm，因此当蓄水池水位最高时，弹簧的伸长量为5cm，则对木块向下的拉力为2N，木块的压力为
G=mg=ρ木V木g=0.5×103kg/m3×(10×10-2m)3×10N/kg=5N
则浮力为
F浮=F拉+G=2N+5N=7N
根据阿基米德原理可知，此时排开水的体积为
则木块浸没的深度为
此时水的深度为
H=7cm+25cm=32cm
[2][3]缩短硬杆长度，则弹簧伸长，弹簧弹力变大，对木块受力分析得
G+F弹=F浮F弹增大，压力G不变，则浮力F浮增大，而
F浮=ρ水V排g=ρ水gSh浸
则物体浸入水深度增加，而水面高度变大，即H变大；木块压力
G=mg=ρ木V木g=0.5×103kg/m3×(10×10-2m)3×10N/kg=5N
当h0=25cm，弹簧原长为20cm，弹簧伸长了5cm，当蓄水池中有水，使木块浸没时
F浮=ρ水V木g=1×103kg/m3×(10×10-2m)3×10N/kg=10N
则
F弹=F浮-G=10N-5N=5N
由于弹簧每伸长lcm，拉力增加0.4N，则此时弹簧伸长
则硬杆缩短长度最小值为
Δxmax=12.5cm-5cm=7.5cm
23．（2024·湖南岳阳·模拟预测）某科技小组的同学设计制作了一款自动控温烘干箱，箱内主要电路包括控制电路和工作电路，其原理图如图甲所示。控制电路电源电压为8V，R为变阻器，Rt为热敏电压、Rt阻值与箱内气温关系如下表所示。
t/℃ 30 40 50 60 70
Rt/Ω 305 245 200 170 150
工作电路电源电压为220V，R0为电热丝，阻值恒为88Ω，M为电风扇，铭牌上标有“220V 20W”字样，其作用是使箱内空气均匀受热，红、绿指示灯用于分别指示电路加热、待机状态。当控制电路的电能达到0.025A时，衔铁被电磁铁吸住，当控制电路电能加大到某值时，衔铁被释放。求：
（1）当衔铁被电磁铁吸住时，工作电路处于 状态；（填“加热”或“待机”）
（2）将控制电路中变阻器R的阻值调为120Ω时，控制电路的电能为0.025A，此时箱内气温多少摄氏度？（电磁铁的线圈电压不计）( )
（3）重新调节变阻器R，同时闭合开关S1、S2，箱内气温与时间关系如图乙所示，若电热丝R0加热空气的效率为80%，衔铁每次被吸住的时长均为300s，箱内空气质量恒为2.2kg，比热容为1×103 J/(kg·℃)。求
①乙图中t1对应的时间应该是多少s？( )
②0~t2的时间内，工作电路总共消耗的电能是多少焦耳？（控制电路、指示灯及电风扇产生的电热均不计，指示灯消耗的电能不计）( )
【答案】 待机 50 180 1.026×105
【详解】（1）[1]由图可知，当衔铁被电磁铁吸住时，动触点与下面的静触点接触，与上面的静触点分开，绿色指示灯接入工作电路，绿灯亮，电动机电热丝和红灯不工作，工作电路处于待机状态。
（2）[2]将控制电路中变阻器R的阻值调为120Ω时，控制电路的电能为0.025A，电路中总电压为
热敏电压的阻值为
由表格中数据可知，当热敏电压阻值为200Ω时，箱内温度为50℃。
（3）[3]由图乙可知，0~t1的时间内，空气温度由24℃上升到60℃，空气吸收的热量为
电热丝R0放出的热量为
t1对应的时间应该是
[4]由图可知t1~t2的时间内，温度逐渐降低，说明衔铁被吸住，工作电路停止加热，所以0~t2的时间内只有0~t1的时间内用电器在工作，因控制电路、指示灯及电风扇产生的电热均不计，指示灯消耗的电能不计，所以工作电路总共消耗的电能是
24．（2024·江苏镇江·中考真题）某水位报警模拟装置如图1所示：浮子Q由圆柱体和硬杆构成，圆柱体的底面积，高，密度，硬杆的质量和体积均不计。Q只能沿图中竖直虚线运动。当向水池内缓慢注水使水位达到某处时，衔铁K被释放，电铃开始报警。已知：电源电压，为电压箱，压敏电压的阻值与硬杆对其压力F的关系图线如图2所示；当电磁铁线圈中的电能时，衔铁K被吸住，当时，衔铁K才会被释放；不计线圈电压，g取。
(1)Q的质量为 。当水位不断上升时，池底所受水的压强将变 ；
(2)当Q刚开始向上运动时，求其浸在水中的体积；
(3)在报警装置能正常报警的情况下：
①求电压箱接入电路的阻值范围；
②为降低刚开始报警时的水位，下列措施可行的有 。
（有多个选项错误，全部选对得2分，漏选得1分，不选或错选得0分）
A．仅适当增大硬杆的长度 B．仅适当增大圆柱体的高度
C．仅适当增大电源电压U D．仅适当增大接入电路的阻值
【答案】(1) 0.6 大
(2)
(3) ABD
【详解】（1）[1]浮子Q的质量为
[2]当水位不断上升时，水的深度h变大，由可知，池底所受水的压强将变大。
（2）当浮子Q刚开始向上运动时，受到的浮力和压力相等，根据阿基米德原理可得，其浸在水中的体积
（3）[1]当未加水，即压力为0时，若电能为0.05A，则开始报警，由图可知，此时R2最小，为10Ω，R1接入电路的最小阻值
当圆柱体刚好浸没，即F最小时，若电能为0.05A，则开始报警，浮子Q所受浮力最小值
则F最小值为
由图可知，此时R2最小，为50Ω，R1接入电路的最小阻值
所以电压箱R1接入电路阻值范围70Ω~110Ω。
[2] A．仅适当增大硬杆的长度，浮子Q能上浮距离变短，即露出的体积变大，则水位下降，故A符合题意；
B．仅适当增大圆柱体的高度，在浮子Q刚好上浮时，受到的浮力不变，排开水的体积不变，但圆柱体露出水面的体积变大，水位降低，故B符合题意；
C．仅适当增大电源电压U，在电磁铁线圈中的电能仍为0.05A时，由欧姆定律可知，电路中的总电压变小，压敏电压的阻值变小，在浮子Q刚好上浮时，受到的浮力不变，排开水的体积不变，但压敏电压受到的压力变小，即硬杆对压敏电压的压力变小，则硬杆受到的浮力变大，排开水的体积变大，水位升高，故C不符合题意；
D．仅适当增大R1 接入电路的阻值，在电磁铁线圈中的电能仍为0.05A时，由欧姆定律可知，电路中的总电压变大，压敏电压的阻值变大，在浮子Q刚好上浮时，受到的浮力不变，排开水的体积不变，但压敏电压受到的压力变大，即硬杆对压敏电压的压力变大，则硬杆受到的浮力变小，排开水的体积变小，水位降低，故D符合题意。
BD。
25．（2024·江苏无锡·一模）近几年城市部分老小区进行改造，不少多层楼房安装了电梯，给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。已知控制电路的电源电压U=6V，保护电压R1=100欧，压敏电压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)由图乙可知，当压敏电压受到的压力F增大时，控制电路中的电能 ，从而改变电磁铁磁性的强弱。电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，电铃发出警报声，此时，电磁铁上端为 极；
(2)若电梯在20秒内将一位重600牛的乘客匀速提升15米，请计算此时电梯对乘客做功的功能 ；
(3)当电磁铁线圈电能达到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，请计算说明电梯有无超载 ；
(4)某同学利用该压敏电压的这种特性设计了一个探究电梯运动情况的装置，该装置的示意图如图丙所示，将压敏电压平放在电梯内，其受压面朝上，在受压面上放一物体，电梯运动时电能表示数为I0；当电梯做四种不同的运动时，电能表的示数分别如图丙中①、②、③、④所示。下列判断中错误的是_______。
A．①图表示电梯可能匀速下降
B．②图表示电梯可能上升时速度变大
C．③图表示电梯可能匀速上升
D．④图表示电梯可能下降时速度变大
【答案】(1) 增大 S
(2)450W
(3)电梯超载
(4)C
【详解】（1）[1]由图乙可知，当压敏电压R2受到的压力F增大时，压敏电压的阻值变小，控制电路的总电压变小，根据欧姆定律可知，控制电路的电能变大，从而使得电磁铁的磁性增强。
[2]电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，电铃发出警报声，此时，电能从电磁铁下端流入，上端流出，根据安评定则可知，电磁铁的上端为S极。
（2）电梯对乘客做的功为
此时电梯对乘客做功的功能为
（3）由图甲可知，两电压串联。当电磁铁线圈电能达到20毫安时，衔铁刚好被吸住，根据欧姆定律可知，此时控制电路的总电压为
根据串联电路电压特点可得，此时压敏电压的阻值为
由图乙可知，此时压力大小为9000N，此时乘客的质量为
所以，若该电梯厢内站立总质量为1000千克的乘客时，电梯超载。
（4）电梯运动时，物体也运动，处于平衡状态，此时物体受到的压力和压敏电压对其的支持力是一对平衡力，大小相等，根据物体间力的作用是相互的，压敏电压对物体的支持力和物体对压敏电压的压力是一对相互作用力，大小相等；所以，当物体处于平衡状态时，物体对压敏电压的压力大小等于物体的压力大小，此时电路电能为I0。
A．由图①可知，电能表示数保持I0不变，说明物体处于平衡状态，电梯做匀速曲线运动，所以电梯可能匀速下降，故A错误，不符合题意；
B．由图②可知，电能表示数逐渐变大，说明电路电能变大，根据欧姆定律可知，电路总电压变小，压敏电压阻值变小，压敏电压受到的压力变大，压力大小大于物体的压力大小，根据运动与力的关系可知，物体向上做优速运动或者向下做减速运动，所以，电梯可能上升时速度变大，故B错误，不符合题意；
C．由图③可知，电路中的电能为运动时的两倍，而且不变，由欧姆定律知压敏电压的阻值加大且不变，则压力增大且不变，电梯可能做优速上升且在相同时间内速度的增加量是一定的运动，故C错误，符合题意；
D．由图④可知，电能表示数逐渐变小，说明电路电能变小，根据欧姆定律可知，电路总电压变大，压敏电压阻值变大，压敏电压受到的压力变小，压力大小小于物体的压力大小，根据运动与力的关系可知，物体向下做优速运动或者向上做减速运动，所以，电梯可能下降时速度变大，故D错误，不符合题意。
。
26．（2024·广东·模拟预测）阅读材料，回答问题。
变频空调
空调作为家用电器越来越多地进入千家万户。如题1图甲所示，空调工作的基本原理是利用压缩机将气态“冷媒”物质加压进入冷凝器，变成液态。液态“冷媒”进入蒸发器，变成气态。传统空调压缩机依靠其不断地“开”、“停”来调节室内温度，其一开一停之间容易造成室温忽高忽低。变频空调则依靠控制压缩机转速的快慢达到控制室温的目的，不但电能消耗少，而且室温波动小，大大提高舒适度。
例如，某品牌变频空调和定频空调在教室内测试时的功能—开机时间图象如题1图乙和图丙。变频空调先通过大功能P1将温度降低到设定温度后，改变自己压缩机的频率，将功能降至P2；普通空调开机后，通过固定功能P'吹冷风，再反复运行或停止运行，以实现制冷。
请根据以上材料回答下面问题：
（1）液态“冷媒”进入蒸发器，变成气态，该物质发生的物态变化名称是 ，此过程 （选填“吸热”或“放热”）；
（2）题1图乙所示某品牌变频空调工作1h消耗的电能是 kW·h；
（3）若定频空调开机时间1h，消耗电能0.6kW·h，“开”、“停”过程中能量损耗不计，根据题1图丙分析，定频空调功能P'是 kW；
（4）为了根据室内温度控制空调通断，小珠利用电磁铁（线圈电压忽略不计）、热敏电压R1、定值电压R0=60Ω，设计并制作了如题2图甲所示自动控制电路。其中电源电压恒为3V，热敏电压R1的阻值随温度升高而加大，变化情况如表所示。当气温升至30℃时，通过电磁铁的电能为I0，衔铁会被吸下，接通R0和空调线路，此时R1、R0的连接方式是 （选填“串联”或“并联”）。当室温降低至a℃（a<30）以下时，通过电磁铁的电能小于I0，弹簧拉动衔铁切断R0和空调线路。已知室内温度随时间变化情况如题2图乙所示，60min 时间内，电压R0消耗的电能是 J。
温度 24 26 28 30 32 34
R1阻值/Ω 40 30 26 20 18 15
【答案】 汽化 吸热 0.46 1 并联 180
【详解】（1）[1][2]液态“冷媒”进入蒸发器，变成气态，该物质发生的物态变化名称是汽化，此过程吸热。
（2）[3]根据图象可知，变频空调工作1h消耗的电能是
（3）[4]根据图象可知，定频空调开机时间1h内的工作时间是
t'=18min+18min=36min=0.6h定频空调功能
（4）[5]根据电路图可知，当衔铁被吸下时，R0和R1 首与首相连，尾与尾相连，两电压并联。
[6]当气温升至30℃时，由表格数据可知，此时R1=20Ω，通过电磁铁的电能为I0，I0的大小
此时衔铁会被吸下，接通R0和空调线路；当室温降低至30℃以下时，通过电磁铁的电能小于I0，弹簧拉动衔铁切断R0和空调线路。此时R0、R1并联的总电压为20Ω，则
解得R'1=30Ω。由表格可知，此时对应的温度为26℃，即温度降至26℃以下时，弹簧拉动衔铁切断R0和空调线路。由T-t图像可知，60min 时间内，电压R0工作了20min，电压R0 消耗的电能
1．（2024·四川内江·一模）某校开展了安全创意设计比赛活动，物理兴趣小组利用磁性开关设计了烟雾报警与自动喷淋联动模拟系统，当烟雾达到一定浓度时触发自动报警喷淋，防范火灾发生。如图所示，图甲为该模拟系统示意图，为控制电路中的气敏电压，定值电压。控制电路中的电能时，磁性开关动触片被电磁铁吸引与触点a接触，安全指示灯L熄灭，报警喷淋系统同时正常工作；控制电路中的电能小于0.02A时，动触片被释放，与触点b接触，安全指示灯亮，报警喷淋系统停止工作。已知控制电路电源电压大小可调节，电磁铁线圈电压不计，气敏电压的阻值与烟雾浓度C的关系如图乙所示。工作电路电源电压，报警电铃标有“36V 18W”字样。
（1）报警电铃响时电能表示数为2.5A，喷淋系统工作20s消耗的电能是多少？
（2）通过调节大小，可改变该装置对烟雾探测的灵敏度。调节，当触发报警喷淋的最低烟雾浓度时，则控制电路此时消耗的电功能是多少？
【答案】（1）1440J；（2）0.1W
【详解】解：（1）由图可知，当报警电铃响时喷淋系统与电铃并联，此时电铃两端电压等于电源电压36V，电铃正常工作，通过电铃的电能为
电能表测量干路电能为2.5A，通过喷淋系统的电能为
喷淋系统工作20s消耗的电能是
（2）由乙图可知，RC与浓度成一次函数关系，当浓度为0时，RC为300Ω，当浓度为5%时，RC为250Ω，所以当浓度为8%时，RC的电压为
解得
此时控制电路的电能为0.02A，电功能为
答：（1）喷淋系统工作20s消耗的电能是1440J；
（2）控制电路此时消耗的电功能是0.1W。
2．（2023·湖南岳阳·二模）为节约用水，小华为农场的储水箱设计了一个自动抽水控制装置，如图所示，水箱高为1m，容积为。在空水箱底部竖直放置一重5N的长方体，长方体高为1m、底面积为，上端通过绝缘轻杆与控制电路的压敏电压R接触，此时压敏电压受到的压力为零。压敏电压R的阻值随压力F的增大而加大，部分数据如表，控制电路的电源电压，定值电压为保护电压，当控制电路的电能时，电磁铁将衔铁吸合，工作电路断开泵停止给储水箱抽水。(取)
压力 180 185 190 195 200
压敏电压 18 17 16 14 12
（1）若水泵的额定功能为440W，正常工作时通过的电能是多少？
（2）储水箱装满水时长方体所受浮力大小为多少？
（3）为了更加安全的工作，小华通过反复试验，只调整R0的大小，使水面离顶部还有0.05m时，水泵停止给水箱抽水，求此时R0的功能。
【答案】（1）2A；（2）200N；（3）
【详解】解：（1）由图可知，水泵正常工作时电压为220V，由可得正常工作时通过的电能是
（2）长方体的体积为
长方体浸没在水中，其排开水的体积为
则长方体受到的浮力为
（3）水面离顶部还有时长方体受到的浮力为
此时压敏电压受到的压力为
由表可知，压敏电压，根据欧姆定律可得电路总电压为
则定值电压的阻值为
此时的功能为
答：（1）若水泵的额定功能为440W，正常工作时通过的电能是2A；
（2）储水箱装满水时长方体所受浮力大小为200N；
（3）只调整的大小，使水面离顶部还有时，水泵停止给水箱抽水，此时的功能为。
3．（2024·江苏镇江·二模）小华设计的电热恒温箱原理电路如图甲所示，热敏电压R阻值随温度变化的图线如图乙所示。闭合开关S1、S2，开始时触点A与B接触，工作电路开始加热。当电磁铁线圈中电能I ≥60mA时衔铁被吸合，使触点A改与C接触，工作电路切换为保温状态；当锅内温度低于60°C时，线圈中电能I <60mA衔铁被释放，触点A再次与B接触。已知工作电路电压U1=220V，R2=440Ω，保温时功能为100W，线圈电压不计。
（1）温度升高，热敏电压阻值 ， 电磁铁线圈中电能 （均选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（2）在工作电路中接入一只指示灯（电压很大，对电路的影响可忽略），要求其仅在保温状态时发光，应将其与 （选填“R1”、“R2”）并联；
（3）求工作电路加热时消耗的电功能；( )
（4）若该电热恒温箱设定的最高温度为90°C，求定值电压R0的阻值；( )
（5）为能调低箱内最低温度，又保持箱内最高温度不变，以下调节方案中，可行的有 。
A．增大U2 B．增大R0 C． 加大U2 D．加大R0
【答案】 变小 变大 R2 1100W 300Ω D
【详解】（1）[1][2]由乙图可知，温度升高时，热敏电压R的阻值变小，电路中的总电压变小，电源电压不变，由可知，电磁铁线圈中电能变大。
（2）[3]由题意：闭合开关S1、S2，开始时触点A与B接触，工作电路开始加热。则工作电路加热时R2被短接，电路中只有R1工作；当电磁铁线圈中电能I ≥60mA时衔铁被吸合，使触点A改与C接触，工作电路切换为保温状态。则工作电路保温时R1与R2串联。指示灯仅在保温状态时发光，说明指示灯应与R2 并联。
（3）[4]保温时，R1与R2串联，由可得，电路中的总电压
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R1的阻值
R1=R总 R2=484Ω 440Ω=44Ω加热时，电路为R1 的简单电路，则工作电路加热时消耗的电功能
（4）[5]由图乙可知，当恒温箱内的温度达到90°C时，热敏电压的阻值为R=150Ω，电磁铁线圈中电能
I=60mA=0.06A控制电路电压
当锅内温度 为60°C时，热敏电压的阻值为300Ω，此时控制电路R0与R并联，通过热敏电压的电能
R0 的阻值
（5）[6]由题意“当锅内温度低于60°C时，线圈中电能I <60mA”衔铁被释放。若要降低恒温箱中的最低温度，则温度低于60°C时衔铁不释放，可让箱内温度更低。即相同情况下，要增大控制电路中的电能。由可知，增大U2或加大R可增大控制电路电能。由图乙可知温度降低时R的阻值会变大，R与R0并联，则应加大R0的阻值；当增大控制电路U2电压时，会改变控制的最高温度，故D符合题意，ABC不符合题意。
。
4．（2024·云南西双版纳·一模）某液面报警模拟装置如图甲所示，竖直放置的柱形储液罐质量为1.5kg，其内部的底面积为，是力敏电压，其阻值与受到的压力关系如图乙所示，当线圈中的电能时，电动机M启动开始缓慢向罐内注入液体；当时，报警指示灯L发光表示液面已经达到最高位置。电源电压，为电压箱，不计其它电压。
（1）闭合开关S，电磁铁上端为 （选填“N”或“S”）极；S、S0闭合后，容器中液面升高时线圈中的电能将 （选填“变大”“变小”或“不变”）；
（2）向储液罐内注入的液体是水，调节。使此电路能控制罐内的最低水位，求此时的阻值；
（3）为了提高储液罐中液体的液面高度，下列方法可行的是 。
A．加大注入液体密度 B．增大电压箱的阻值
C．加大电源电压 D．增加电磁铁线圈匝数
【答案】 N 变大 65Ω ABC
【详解】（1）[1]闭合开关S，电能从电磁铁的下端流入，由安评定则可知电磁铁的上端是N极。
[2]由图乙可知，力敏电压受到压力增大时，电压加大，S、S0闭合后，容器中液面升高时，R1受到压力增大，电压加大，电路的总电压加大，由欧姆定律可知电路中的电能增大。
（2）[3]最低水位时水的质量
m水=ρ水Sh低=1.0×103kg/m3×0.025m2×0.1m=2.5kg
压敏电压此时受到的压力
F=G=(m+m水)g=(1.5kg+2.5kg)×10N/kg=40N
由图乙可知此时压敏电压接入电路的阻值为60Ω，水位最低时电路总电压
根据串联电路电压规律可得电压箱接入电路的阻值
R2=R-R1=125Ω-60Ω=65Ω
（3）[4]A．保持衔铁被释放时的电能不变，由欧姆定律可知，电路的总电压不变，R1和R2的阻值不变，力敏电压受到的压力不变，液罐内液体的压力不变，液体的质量不变，加大液体的密度，由可知体积增大，提高储液罐中液体的液面高度，故A符合题意；
B．增大电压箱的阻值，要保持衔铁被释放时的电能不变，由欧姆定律可知，电路的总电压加大，由电压的串联可知R1的阻值加大，力敏电压受到的压力增大，储液罐内液体的压力增大，液体的质量增大，液体的体积增大，提高储液罐中液体的液面高度，故B符合题意；
C．加大电源电压，要保持衔铁被释放时的电能不变，由欧姆定律可知，电路的总电压加大，R2的阻值不变，由电压的串联可知R1的阻值加大，力敏电压受到的压力增大，储液罐内液体的压力增大，液体的质量增大，液体的体积增大，提高储液罐中液体的液面高度，故C符合题意；
D．增加电磁铁线圈匝数，电磁铁的磁性会增强，若要衔铁被释放，就要加大线圈中的电能，在电源电压和R2的阻值均不变时，应增大R1的阻值，力敏电压受到的压力加大，储液罐内液体的压力加大，液体的质量加大，液体的体积加大，提高储液罐中液体的液面降低，故D不符合题意。
BC。
5．（2024·辽宁阜新·一模）车辆超载是造成公路桥梁损坏的取要原因，因此限制车辆超载有着重要意义。某物理兴趣小组设计了一个“汽车超载记录器”隙理图，如图甲。图中使用了一个 水平杠杆OAB、O为支点，OA∶AB=1∶9。R为压敏电压，其所受压力与电压的关系如图乙所示。已知变阻器 R1规格为“50Ω 2A”，电磁继电器线圈电压忽略不计、当通过线圈 的电能达到0.1A时、电磁继电器的衔铁被吸下，
（1）检测时，杠杆A点受到压力与压杆对压敏电压压力之比为
（2）将图甲连接完整。要求；末超载，绿灯亮：超载，红灯亮、拍照，记录违法行为，红灯与相机需独立工作；
（3）在某路段限重20t。 当车辆刚好达20t 时，压敏电压阻值为 Ω，计算可知此时控制电路电压 U 的取值范围是
（4）若给控制电路提供了恒为5V 的电压，其他条件不变的情况下，则该报鳖器能设置的最低限载是 t；
（5）某些主干道抗压能力较好，允许通行质量更大车辆，需适当调高限载，如采取移动A点的方法，可将 A点向 移（“左”或“右”）
【答案】 10∶1 30 3V~8V 5 左
【详解】（1）[1]由OA:AB=1:9可知A点和B点力臂之比为1:10，根据杠杆平衡条件可知：FALOA=FBLOB，则
故压力之比为10:1。
（2）[2]由图示可知，车辆不超载时，绿灯亮；则衔铁接上端，车辆超载时，红灯亮，则衔铁接下端，同时电控照相机启动，则照相机应接通电源，如下图：
（3）[3][4]已知路段限重20吨，则
FA=G=mg=20×103kg×10N/kg=2×105N
所以B点支持力
故所受压力为2×104N，由图乙知，此时RF=30Ω，闭合开关，压敏电压和变阻器R1串联接入电路，当R1=50Ω时，电源电压
U=IR总=0.1A×（50Ω+30Ω）=8V
当R1=0Ω时，电源电压
U=IRF=0.1A×30Ω=3V
所以U的取值范围是3V～8V。
（4）[5]由图可知压敏电压接入电路的阻值越大，报警器能设置的限载越低，若给控制电路提供了恒为5V的电压，其他条件不变的情况下，报警时电路总电压
若此时变阻器R1接入电路的电压为0，则压敏电压此时接入电路的阻值
RF1=R总1=50Ω
由图可知压敏电压受到的压力为0.5×104N，根据杠杆平衡条件可知A受到的压力为5×104N，则该报警器能设置的最低限载是
（5）[6]由杠杆平衡条件FA ×OA=FB ×OB可知，当FA 一定时，OA越小，FB 越小，即压敏电压受到的压力越小，由图乙可知，压敏电压的阻值越小，电磁继电器所在电路中的电能越大，电磁继电器吸引衔铁，此时红灯亮，表示车辆通过的质量大，故可将A点向左移。
6．（2024·广东佛山·三模）阅读短文，回答问题：
电热坐垫
比亚迪2023年销量突破300万辆，锁定全球新能源车销冠，图甲是新款百万级别的仰望U7.冬季长时间停放在寒冷的室外，座椅冰冷且发硬，比亚迪很多车型都配备了智能电热坐垫，大大提高冬季乘车的舒适感。
小明的科技小组设计了一款智能电热坐垫，能实现加热后自动保温。该坐垫电路如图乙，Ra是安装在坐垫内的热敏电压，其阻值随温度的变化如表所示：
热敏电压Ra的阻值与温度的关系
温度/℃ 20 25 30 35 39 40 41 42 43 44 45 50 55 60 65
阻值/欧 600 480 370 280 215 200 190 180 170 160 145 65 40 30 20
闭合开关、，电热坐垫启动高功能工作模式，当通过电磁铁的电能达到0.05安时，衔铁和同时被吸引，转为低功能工作模式。当坐垫温度降低使通过电磁铁的电能为0.04安时，电磁铁无法吸住衔铁和，和恢复原位，又转为高功能工作模式。电热坐垫在高功能和低功能模式之间切换，使其温度维持在一定范围。图甲中和的阻值均为1210欧。
（1）比亚迪电动车行驶时主要将电能转化为 能；电能属于 次能源；
（2）百万级别的仰望U7，如果飞驰在平直公路上，则电动车对路面的压力 电动车的总压力；
（3）智能电热坐垫，利用了电能的 效应；
（4）在某次测试中，电热坐垫高功能工作和低功能工作用时均为10分钟，则本次测试中电热丝消耗的总电能为 焦；
（5）小明想在控制电路中增加一个力敏电压，以实现两个功能：
①1000N压力以下，坐垫最高温度不超过43℃；②人离开后，坐垫始终低功能工作；
现有三种力敏电压、、，其阻值随压力变化如图丙所示。请准确选择力敏电压以及在控制电路中的连接方式，写出500牛压力下坐垫的最高温度值是 ℃。（线圈阻值忽略不计）
【答案】 机械 二 小于 热 7.2×104 40
【详解】（1）[1]电动车行驶时，消耗电能，产生机械能，将电能转化为机械能。
[2]电能是通过其它形成的能转化来，属于二次能源。
（2）[3]汽车设计为流线型，该车在高速行驶时，上表面的空气流速较快，压强较小，该车受到竖直向上的大气压力差的作用，此时汽车对路面的压力小于汽车的压力。
（3）[4]智能电热坐垫，将电能转化为内能，利用了电能的热效应。
（4）[5]串联电路总电压大于任一分电压，并联电路总电压小于任一分电压，根据可知低功能工作时只有电压R2工作，高功能工作时，两电压并联，低功能工作时消耗的电能
高功能工作时消耗的电能
本次测试中电热丝消耗的总电能为
W=W1+W2=2.4×104J+4.8×104J=7.2×104J
（5）[6]当通过电磁铁的电能达到0.05A时，低功能工作模式，根据欧姆定律可知此时控制电路总电压
当通过电磁铁的电能达到0.04A时，高功能工作模式，根据欧姆定律可知此时控制电路总电压
人离开后，坐垫始终低功能工作，所以应该选择力敏电压的阻值随压力的加大而加大，500N时力敏电压的阻值最小为300Ω，比较可知选择电压c与a并联接入电路，此时热敏电压接入电路的阻值
由表格可知此时的温度为40℃。
7．（2024·江苏南通·一模）在跨学科实践课上，某小组开展了“空气质量检测仪”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程，请帮助完成下列内容：
【项目任务】制作一个简易空气质量检测仪
【项目导引】资料显示空气质量等级是按照空气质量指数K划分的，如下表所示：
空气质量指数K 0 50 51 100 101 150 151 200 201 300 >300
空气质量等级 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 重度污染
从学校科技实验员处借得一个气敏电压R，通过说明书获悉：其电压值R随空气质量指数K的关系如下表所示：
空气质量指数K 50 100 150 200 250 300
电压值R/Ω 100 50 30 20 15 10
（1）每当启动空气重污染橙色预警时，中小学、幼儿园等将减少或停止户外活动，空气污染 （选填“属于”或“不属于”）分子运动；
（2）请在图甲中描点作出气敏电压的阻值R与空气质量指数K的关系图线 ；
【方案设计】小组经过一番讨论和研究，设计如图乙所示的空气质量检测仪的电路，其中定值电压R0=20Ω，电源电压U恒为6V不变，用电能表示数表示对应空气质量指数；闭合开关S，当电能表示数为0.15A时，电路报警，此时电磁铁把衔铁B吸下来，净化系统开始工作，电磁铁中线圈的电压不计；
【项目实施】
（3）如图乙，闭合开关S，电磁继电器中电磁铁M的上端为 （选填“N”或“S”）极，当净化系统工作时，弹簧对P点作用力的方向是向 （选填“上”或“下”）；
（4）如图乙，闭合开关S，当空气质量指数K值升高，电路中电能表的示数 （选填“增大”、“加大”或“不变”）；
①当空气质量指数K为50时，电压R0两端的电压为 V；
②当电路报警时，则此时对应的空气质量等级为 ；
【评价反思】（5）若想让仪器检测更加灵敏，使空气质量指数K略低于“方案设计”中数值时电路就报警，请提出两种合理化建议：① ；② 。
【答案】 不属于 N 下 增大 1 中度污染 加大定值电压的阻值 增加电磁铁的线圈匝数
【详解】（1）[1]空气污染是因为空气中悬浮着大量的颗粒物，它们不属于分子，因此它们不属于分子运动。
（2）[2]根据表格数据描点作出气敏电压的阻值R与空气质量指数K的关系图线，如下图所示：
。
（3）[3][4]由图乙的控制电路可知，在电磁铁的外部电能方向是自左向右，根据右手螺旋定则可知，电磁继电器中电磁铁M的上端为N极；由图乙可知，控制电路开关闭合，电磁铁产生磁性，吸引衔铁，净化系统工作，此时弹簧对P点作用力的方向是向下。
（4）[5]闭合开关S，当空气质量指数K值升高，气敏电压的阻值变小，控制电路中的电能增大，即电能表的示数增大。
①[6]由表可知，当空气质量指数K为50时，R=100Ω，则电路电能
电压R0两端的电压
②[7]当电能表示数为0.15A时，电路报警，此时，控制电路总电压
根据串联电路电压规律可得，气敏电压阻值
R'=R总'-R0=40Ω-20Ω=20Ω
查表可知，此时对应的空气质量指数K为200，空气质量等级为中度污染。
（5）[8][9]若想让仪器检测更加灵敏，使空气质量指数K略低于“方案设计”中数值时电路就报警，有以下两条建议：加大定值电压的阻值或增加电磁铁的线圈匝数。
8．（2024·江苏无锡·一模）在跨学科实践学习中，某学习小组开展生物学科的“自制豆芽机”项目化学习活动，主要包括产品设计、功能调试、评价改进三个环节。
【产品设计】图甲是小组成员完成的设计草图，内容包括发育盘、淋水系统和控温装置。发育盘上有沥水孔：淋水系统由水泵驱动，豆芽机中的水可通过内部管道和沥水孔按箭头方向流动，使用时可通过调节水流大小控制发育盘中的积水量。小组设计的控温装置内部电路出现两种方案，如图乙（A）（B）所示，可实现加热、保温两挡自动切换，其中R0是定值电压，Rx为热敏电压，R1、R2为电热丝。
【功能调试】小组成员购置了相关配件进行产品制作与调试。配件的具体参数如下：控制电路电源电压U为3V，R0为25Ω，R1为330Ω，Rx的阻值与温度的关系如图丙所示，电磁铁衔铁在电能大于或等于60mA时吸合，此时为加热状态；当电能小于30mA时释放，此时为保温状态。
【评价改进】针对设计图纸及项目研究要求，他们认真进行了研究并确定相对应的参数，选购相应器材，并完善产品设计。
(1)针对项目产品及其设计电路，下列说法中不错误的是 ；
A．随着温度的升高，两电路图中电磁铁的磁性将变弱
B．图（A）与图（B）的设计达成的控制效果是相同的
C．图（A）与图（B）中电压R1没有工作时的电路状态相同
D．为了提高所控制的温度，可以加大R0的阻值
(2)以图（B）设计的产品电路分析，“自制豆芽机”内部温度控制的最高温是多少？
(3)若“自制豆芽机”产品要达到“优秀”等级，需实现20℃~25℃自动控温，可将图（B）控制电路中的电源电压调至 V。该产品保温功能和加热功能之比为1:4，则制作的电热丝电压R2阻值为 。保温时从最高温经过15min后降温到最低温，若关闭电路从最高温只经过10min后到最低温，假设整个过程中热量损失功能始终相同，则从最低温加热到最高温需要的时间为 。
【答案】(1)C
(2)26℃
(3) 2.25 110Ω 30min
【详解】（1）A．分析电磁铁的磁性变化。电磁铁的磁性强弱与通过它的电能大小有关，电能越大，磁性越强。根据欧姆定律，当电压一定时，电能与电压成正比。但在这个问题中，电源电压是恒定的，因此电磁铁的磁性变化主要取决于电路中的总电压。随着温度的升高，热敏电压Rx 的阻值会增大（根据图丙），两个电路图中，热敏电压与定值电压R0串联在电路中，所以导致电路中的总电压增大，根据欧姆定律，电能会加大，因此电磁铁的磁性将变弱，而不是变强。故A错误，不符合题意；
B．比较图（A）与图（B）的设计效果。在图（A）中，当电能较小时（即温度较高时），电磁铁不吸合，R1 和R2 串联工作，电路处于保温状态；当电能增大到一定程度时（即温度升降低到一定程度时），电磁铁吸合，R1被短路，只有R2 工作，电路处于加热状态。在图（B）中，当电能较小时（即温度较高时），电磁铁不吸合，R1 和R2 串联工作，电路处于保温状态；当电能增大到一定程度时（即温度升高到一定程度时），电磁铁吸合，R1被断路，只有R2 工作，电路处于加热状态。但无论哪种情况，都能实现加热和保温两挡的自动切换。故B错误，不符合题意；
C．图（A）中电压R1没有工作时，电磁铁吸合，R1被短路，只有R2 工作，电路处于加热状态；图（B）中电压R1没有工作时，电磁铁吸合，R1被断路只有R2 工作，电路处于加热状态。故图（A）与图（B）中电压R1没有工作时的电路状态不相同，故C错误，符合题意；
D．热敏电压随温度的升高而升高，若想要提高控制温度，需加大R0的阻值，故D错误，不符合题意。
。
（2）乙图B中，S0断开时，衔铁向上弹起，R1与R2串联，S0闭合时，衔铁被吸下，R1没有接入电路，此时电路只有R2工作，当达到最高温时，热敏电压最小，此时电路中电能
I=30mA=0.03A
电路的总电压
根据串联电路电压规律可知，热敏电压的阻值
由图丙可知当Rx=75Ω时，“自制豆芽机”内部温度控制的最高温度
（3）[1]由题可知，自动控温最高温度为25℃，此时Rx=50Ω，控制电路应使弹片向上弹起，则电路的电能为最小电能30mA，此时电源电压调至
U总=Imin(R0+Rx)=0.03A×(25Ω+50Ω)=2.25V
[2]加热时只有R2工作，保温时R1与R2串联工作，其功能之比为1:4，即
制作的电热丝电压R2阻值
R2=110Ω
[3]加热功能
保温功能
保温时，电热丝R1 和R2串联工作，总功能为P保温，则保温状态下产生的总热量为P保温×900s。同时，热量的变化为(P损 P保温)×900s。关闭电路时，没有电热丝工作，只有热量损失，所以热量的变化为P损×600s。根据题目条件，这两个过程中热量的变化是相等的，即
(P损 P保温 )×900s=P损×600s损失的功能
由于从最低温加热到最高温需要使豆芽机的温度从20℃升高到25℃，这个过程中电热丝产生的净热量（即产生的热量减去损失的热量）应该等于保温时从最高温降到最低温过程中热量的变化。
P加热t P损t=(P损 P保温)×900s从最低温加热到最高温需要的时间
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