16.4 电磁继电器与自动控制
一、选择题
1．如图6所示是火警自动报警原理图，发生火灾时，将会发生下列变化，其变化顺序是( )
图6
①温度升高使铜铁双层金属片向下弯曲，从而接通电磁铁电路 ②接通触点使报警电路中有电流通过 ③电磁铁具有磁性 ④衔铁被吸下 ⑤红灯亮、电铃响，发出警报
A．①②③④⑤ B．①③④②⑤
C．①②④③⑤ D．①④③②⑤
2．如图7所示是一个自动控制电路，当开关S闭合时，电路中各用电器的工作情况是( )
图7
A．灯亮，电动机转动，电铃不响
B．灯亮，电动机不转，电铃不响
C．灯不亮，电动机转动，电铃响
D．灯不亮，电动机不转，电铃响
3．城市下水道井盖丢失导致行人坠入下水道的悲剧时有发生，令人痛心。如图8所示为某同学设计的一种警示电路图，井盖相当于开关S，关于它的说法正确的是( )
图8
A．正常情况下(S闭合)，灯L亮
B．一旦井盖丢失(S断开)，灯L立即亮起，以警示行人
C．电磁铁的铁芯是永磁体
D．灯亮时电磁铁有磁性
4．秋天，农民为了更好地使自己收获的冬枣保鲜，要将冬枣放在保鲜库中，但保鲜库必须将温度控制在一定的范围内。机灵的明明由此根据自己所学的知识设计了如图9所示的温度自动报警器原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的是( )
图9
A．温度升高至－4 ℃时，灯L1亮报警
B．温度升高至－4 ℃时，灯L2亮报警
C．温度升高至8 ℃时，灯L1亮报警
D．温度升高至8 ℃时，灯L2亮报警
5．近期，我国南方各地普降暴雨，城市内涝给人们生活带来很大影响。小明设计了一种利用电磁继电器来自动控制抽水机工作的电路：当水位在安全位置以下时绿灯亮，抽水机不工作；当水位到达安全位置上限时红灯亮，抽水机开始工作。如图10所示是小明还未连接完成的电路，小明接下去的电路连接应该是( )
图10
A．M接A，N接B B．M接B，N接D
C．M接B，N接C D．M接A，N接D
6．电梯为居民上下楼带来很大的便利，出于安全考虑，电梯设置了超载自动报警系统，其工作原理如图11所示，电梯厢底层装有压敏电阻R1，R2为保护电阻。K为动触点，A、B为静触点，当出现超载情况时，电铃将发出报警声，电梯停止运行，下列说法正确的是( )
图11
A．电梯工作时电磁铁的上端为N极
B．电磁铁磁性的强弱与电流的大小有关
C．电梯未超载时动触点K与静触点B接触
D．电梯超载时报警说明压敏电阻的阻值随压力的增大而增大
二、填空题
7．2018·白银如图12所示是一个水位自动报警器的原理图。水位到达金属块A之后，________(选填“红”或“绿”)灯亮；当绿灯亮时电磁铁________(选填“有”或“无”)磁性。
图12
8．如图13所示是一种单元防盗门门锁的原理图，其工作过程：当有人在楼下按门铃叫门时，楼上的人闭合开关，门锁上的电磁铁通电，________衔铁，衔铁脱离门扣，这时来人拉开门，进入楼内。在关门时，开关是断开的，衔铁在__________的作用下，合入门扣。在合入门扣的过程中，弹簧的__________能转化为衔铁的______能。
图13
9．如图14所示是一种“闯红灯违规证据模拟器”的工作原理图，光控开关接收到红光时会自动闭合，压敏电阻若同时受到车的压力，其阻值会变小，电磁铁的磁性因电路中电流的改变而变________(选填“强”或“弱”)，当电流变化到一定值时，动触点与触点________(选填“1”或“2”)接触，电控照相机工作，拍摄违规车辆。
图14
10．如图15所示，R0是一个光敏电阻，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，R是电阻箱(已调至合适阻值)，它们和继电器组成自动控制电路来控制路灯。白天灯熄，夜晚灯亮。则给路灯供电的电源应接在________(选填“ab”或“bc”)两端；如果将电阻箱R的阻值调小一些，则路灯比原来____________(选填“早一些”或“迟一些”)亮。
图15
三、作图题
11．[2017·天水] 如图16所示，开关闭合时，电磁铁上端为N极，下端为S极，在图中括号内标出控制电路电源的正、负极，并将工作电路图连接完整。要求：开关闭合时，电动机转，小灯泡不亮；开关断开时，小灯泡亮，电动机不转。
图16
12．要求设计一个电磁限流器，当电路中电流过大时，它能切断电路，并需手动闭合才能再次接通电路。某兴趣小组设计了两个电磁限流器，如图17所示，其中C、D均为动触点。下列说法中正确的是( )
图17
A．甲和乙都能满足设计要求
B．甲能满足设计要求，乙不能满足设计要求
C．当电路中电流过大时，弹簧1和弹簧2都变短
D．乙能满足设计要求，甲不能满足设计要求
1．B 2.D 3.B 4.D 5.B
6．B [解析] 工作时，电流从电磁铁下面的导线流入，利用右手螺旋定则可判断出电磁铁的下端为N极，上端为S极，故A错误；电磁铁磁性的强弱与电流的大小有关，故B正确；正常情况下(未超载时)，衔铁被弹簧拉起，K与静触点A接触，故C错误；超载时，随着压力的增大，压敏电阻的阻值减小，电路中的电流逐渐增大，电磁铁的磁性逐渐增强，动触点K与静触点B接触，电铃报警，故D错误。
7．红 无
[解析] 图中所示的水位自动报警器的工作原理：当水位到达A时，由于水一般具有导电性，
那么电磁铁所在电路被接通，电磁铁具有磁性，向下吸引衔铁，从而接通红灯所在电路，此时红灯亮，而绿灯不亮；当绿灯亮时，衔铁与绿灯的触点接触，说明电磁铁无磁性。
8．吸引 弹簧(或弹力) 弹性势 动
9．强 2
10．ab 迟一些
[解析] 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，动触点与下端触点接通；晚上时的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以动触点与上端触点接通。所以要达到晚上灯亮，白天灯灭的效果，则路灯应接在ab之间；如果将电阻箱R的阻值调小，电流变大，继电器分到的电压变大，磁性变强，吸引力变大，路灯晚一点被点亮。
11．如图所示
12．B
16．4 电磁继电器与自动控制
知识点 1 认识电磁继电器
1．电磁继电器的基本组成部分：______________、________、复位弹簧、动触点和静触点等。
2．电磁继电器是利用________电压、________电流电路的通断，来间接地控制________电压、______电流电路的装置。电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种________。
3．如图16－4－1所示虚线框中是电磁继电器的结构示意图，其中衔铁与动触点之间的硬棒应该用________(选填“导体”或“绝缘体”)制成，它与衔铁、动触点一起组成一个杠杆，弹簧始终处于________(选填“拉伸”或“压缩”)状态。它的工作原理为当控制电路开关闭合时，电磁铁有________，把衔铁吸下来，使动触点与静触点接触，工作电路闭合；当控制电路开关断开时，电磁铁失去________，________把衔铁拉起来，工作电路________。
图16－4－1
4．关于电磁继电器的衔铁的选用，下列说法中正确的是( )
A．应选用软铁材料
B．应选用钢棒
C．以上两种材料都可以使用
D．以上两种材料都不行
知识点 2 用电磁继电器进行自动控制
5．在电磁继电器的____________(选填“工作电路”或“控制电路”)中接入对温度、压力或光照敏感的元件，利用这些元件操纵电路的通断，还可以实现温度、压力或光的自动控制。
6．如图16－4－2所示是一种“闯红灯违规证据收集器”的工作原理图，光控开关接收到红光时会自动闭合，压敏电阻若同时受到车的压力，其阻值变小，电磁铁的磁性因电路中电流的改变而变__________
(选填“强”或“弱”)，当电流变化到一定值时，衔铁与触点________(选填“1”或“2”)接触，电控照相机工作，拍摄违规车辆。
图16－4－2
7．如图16－4－3所示为一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，当温度升高至( )
图16－4－3
A．74 ℃时，电灯亮报警
B．72 ℃时，电铃响报警
C．66 ℃时，电铃响报警
D．74 ℃时，电铃响报警
8．如图16－4－4所示为王强同学为某仓库设计的一种防盗报警器，其踏板放在仓库的门口，电铃和灯泡放在值班室内。有人踩踏板时，工作电路的情况是( )
图16－4－4
A．灯亮，电铃响
B．灯亮，电铃不响
C．灯不亮，电铃不响
D．灯不亮，电铃响
9．如图16－4－5所示是火警自动报警原理图。发生火警时，将会发生下列变化，其变化顺序是( )
图16－4－5
①温度升高使铜铁双层金属片向下弯曲，从而接通电磁铁电路 ②接通触点使报警电路中有电流通过 ③电磁铁具有磁性 ④衔铁被吸下 ⑤红灯亮、电铃响，发出警报
A．①②③④⑤ B．①③④②⑤
C．①②④③⑤ D．①④③②⑤
10．如图16－4－6所示是小利设计的一种限流器的原理图，当电流超过限制电流时，会自动切断电路。
图16－4－6
(1)当电流超过限制电流时，衔铁N被电磁铁M吸引过去，匀质的金属杆OA在弹簧拉力作用下绕O点转动，电路断开。刚转动时，杠杆OA属于________杠杆。
(2)调试时，电流尚未达到设计的限制电流，限流器已经切断电路，为达到设计要求，应把滑动变阻器的滑片P向________移动。
11．车辆超载是造成高速公路路面结构损坏的一个重要因素。如图16－4－7所示，小明为某大桥设计了一个车辆超重的报警装置，当路面压力达到设定值时，压力传感器就接通电路。要求车辆超重时，信号灯就发光。请你在图中帮他连接好电路。
图16－4－7
12．目前随着城市建筑越来越高，楼内部都安装了电梯，方便居民出入。某栋楼内电梯的相关技术参数如下表。为了安全，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图16－4－8所示：
图16－4－8
功率
25 kW
最大载客量
10人
(1)由图可知，当电梯人数增多时，压敏电阻R1受到的压力增大，阻值减小，则控制电路的电流增大，从而使电磁铁的磁性________(选填“增强”或“减弱”)。当电梯超载时，触点K与触点________(选填“A”或“B”)接触，电铃发出报警铃声。
(2)电梯在使用过程中，若控制电路中的定值电阻R1被短接，则该电梯自动报警系统会出现什么异常？________________________________________________。
13．2018·甘肃 如图16－4－9所示是一个水位自动报警器的原理图。水位到达金属块A之后，________(选填“红”或“绿”)灯亮；当绿灯亮时电磁铁________(选填“有”或“无”)磁性。
图16－4－9
14．2018·嘉兴如图16－4－10所示是一个温度自动报警器的工作原理电路图。当控制电路中有电流通过时，电磁铁左端为________极。在使用中发现，当温度达到设定值时，电铃没有报警。经检查，各元件完好、电路连接无误，则可能是因为________(任写一种)导致工作电路没有接通。
图16－4－10
1．电磁铁 衔铁
2．低 弱 高 强 开关
3．绝缘体 拉伸 磁性 磁性 弹簧 断开
[解析] 由电磁继电器的结构示意图可知，衔铁与动触点之间的硬棒应该用绝缘体制成，它与衔铁、动触点一起组成一个杠杆，弹簧始终处于拉伸状态。它的工作原理为当控制电路开关闭合时，电磁铁有磁性，把衔铁吸下来，使动触点与静触点接触，工作电路闭合；当控制电路开关断开时，电磁铁失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，工作电路断开。
4．A 5.控制电路 6.强 2
7．D 8.D
9．B [解析] 只有出现火灾，周围环境温度升高时，由于双金属片受热膨胀的程度不同，导致了双金属片向一侧弯曲，使动、静触点接通，控制电路接通，电路中有电流，电磁铁有磁性，吸引衔铁，衔铁被吸下的同时，使工作电路接通，工作电路中的电铃响，电灯亮，报警器报警；故正确顺序是①③④②⑤，故选B。
10．(1)省力 (2)右
11．如图所示
12．(1)增强 B
(2)没有达到最大载客量电铃就会报警
[解析] (1)在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，电路中的总电阻减小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，电流增大时电磁铁的磁性增强；电梯超载时，压敏电阻R2受到的压力F增大，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强，磁性达到一定程度时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃报警，电梯不工作。(2)电梯在使用过程中，若控制电路中的定值电阻R1被短接，则在乘客并不超重的情况下，电磁铁所在电路电流也会较大，磁性较强，会使得衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃报警。
13．红 无 [解析] 当水位没有到达A时，电磁铁没有磁性，只有绿灯亮；当水位到达A时电路接通，电磁继电器有磁性，衔铁就会在磁力作用下被吸下来，使红灯电路接通，红灯亮。
14．S 控制电路电源电压太小
[解析] 由右手螺旋定则可知，电磁铁左端为S极；当温度升高到设定值时，水银柱与上方金属丝连通，使控制电路形成通路，电磁铁中有电流通过，电磁铁吸引衔铁，由于电磁铁磁性的大小与电流大小和匝数多少有关，如果控制电路电源电压太小，使得电流较小，磁性较小，则电磁铁吸引不动衔铁，工作电路不会工作。
