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电磁铁综合计算练习 参考答案
1、【解答】解：（1）读图可知，当水位上升时，浮子A上升，并推动B上升，当水位达到一定高度时，控制电路接通，电磁铁有磁性，吸引衔铁，红灯亮；
（2）由题意可知，报警时AB受力平衡，所以F浮=GAB=mg=0.6kg×10N/kg=6N，
浮子A浸入水中体积达到一半时，由阿基米德原理：F浮=ρ液gV排=ρ水Vg得，
浮子A的体积：V===1.2×10﹣3m3。
答：（1）红灯；（2）浮子A的体积为1.2×10﹣3m3。
2、【解答】解：（1）分析表中的数据可以看出，光强E与电阻R的乘积始终为一定值，据此可得出二者的关系为R=；
（2）如果当线圈中的大电流大于或等于0.2A 时，继电器的衔铁被吸合，
由欧姆定律，控制电路的总电阻至少：R最小==15Ω，
根据电阻的串联，光敏电阻的最小值为：R光=R最小﹣R0=15Ω﹣1Ω=14Ω，
由表中数据，光敏电阻接收到的光照强度需要在3.0cd以上；
（2）若要提高该烟雾报警器的灵敏度，改换一个光敏电阻，使其在相对光强E一样时，阻值R与之前相比更小，线圈中的电流更容易到达0.2A。
故答案为：（1）；（2）光敏电阻接收到的光照强度需要在3.0cd以上；（3）小。
3、【解答】
（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，由 I=知，电路中的电流变大，电流增大时电磁铁的磁性增强。
（2）小明对电梯地面的压力 F=G=400 N；小明对电梯地面的压强p===1×104Pa；
（3）电路总电阻 R===600Ω；
根据串联电路电阻特点可知，此时压敏电阻的阻值 R2=R﹣R1=600Ω﹣100Ω=500Ω；
由图乙可知此时压敏电阻所受的压力为 F1=6×103 N，故此时电梯载重为 6×103 N；
（4）电梯厢内站立总质量为 1000kg 的乘客时，电梯受到的压力等于乘客的重力，
即 F2=G'=mg=1000 kg×10 N/kg=104 N；
由题图乙可知，当压力 F2=104 N 时，对应的压敏电阻阻值 R2'=100Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则控制电路中的电流；
I'===0.03A=30mA；因 30 mA＞20 mA，所以，此时电梯超载；
答：（1）增强； （2）小明对电梯地面的压强为1×104Pa；
（3）电梯载重为6×103 N； （4）电梯超载。
4、【解答】
（1）由图乙知，压力增大时，通过Rx的电流增大，说明其连接电路的阻值变小；
当压力增大到一定程度时，即超载时，压敏电阻Rx受到的压力F增大，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，衔铁被电磁铁吸下，触点K与触点B接触，电铃报警，绿灯不工作。
（2）居民搭载电梯从地面到五楼上升高度h=（5﹣1）×3m=12m，
所以电梯对该居民做的功：W=Gh=mgh=50kg×10N/kg×12m=6000J；
（3）空载时电梯厢对Rx的压力F1等于电梯厢的重力，由图丙知，F1=4×103N，
当压力F2=1×104N时超载，电梯报警，
故电梯中人的重力为：G人=F2﹣F1=1×104N﹣4×103N=6×103N，
一个人的重力：G=mg=50kg×10N/kg=500N，
电梯限载的人数：n===12，所以此电梯限载11人。
故答案为：（1）电铃响；（2）电梯对该居民做的功6000J；（3）此电梯限载11人。
5、【解答】解：（1）电梯不超载时，电梯正常运行，电动机正常工作，电动机和电源接通，此时电铃和电源是断开的；当电梯超载时，电铃报警，电铃和电源接通，此时电动机和电源是断开的，连接如图。
（2）当电磁铁线圈电流达到30毫安时，电路电流：I=30mA=0.03A，
此时衔铁刚好被吸住，电路电阻：R===300Ω
控制电路中保护电阻和压敏电阻串联的电路中，所以压敏电阻的阻值为：R2=R﹣R1=300Ω﹣100Ω=200Ω
由图象知，当压敏电阻的阻值为200Ω时，压敏受到的压力是10000N，
若每个乘客体重为650N时，所以电梯能承载的人数为：n=≈15.4人=15人
答：（1）如下图；（2）此电梯最多可乘15人。
6、【解答】解：（1）当I=40mA=0.04A时，由I=得：电路总电阻：R总===150Ω，
热敏电阻的阻值：R=R总﹣R0=150Ω﹣10Ω=140Ω，由图象可知，此时的温度为t=10℃；
（2）由图象可知，t=19℃时，R′=190Ω，R总′=R′+R0=190Ω+10Ω=200Ω，
电路中的电流：I′===0.03A=30mA；
（3）控制电路的电源电压换高一些，再在电路上串联一个变阻器。
答：（1）会议室设定的空调启动温度是10℃；
（2）当会议室的温度为19℃时，电流表示数为30mA；
（3）控制电路的电源电压换高一些，再在电路上串联一个变阻器。
7、【解答】解：（1）当R=0Ω，输出电压最小，
由欧姆定律可知输出最小电压：U0=IR线圈=0.02A×20Ω=0.4V，
由图象可知，此时压力传感器受到的压力：F′=0.8×105N=8×104N；
通过车辆的最小重力为8×104N；
（2）车对水平地面的压力F=G=mg=20×103kg×10N/kg=2×105N，
由图象可知，此时的输出电压U=1V，由欧姆定律可知电路总电阻：R总===50Ω，
电阻R的阻值：R=R总﹣R线圈=50Ω﹣20Ω=30Ω。
答：（1）在当电阻R调为0Ω时，要使该装置报警，传感器所受的最小压力为8×104N；此时，继电器线圈消耗的电功率是0.08W；
（2）R的阻值应调节为30Ω。
8、【解答】解：（1）当动触点与上方静触点接触时，电路为绿灯的基本电路；当动触点与下方静触点接触时，电路为R2与红灯的并联电路；如下图所示：
（2）根据图2示可知，当温度为60℃时，热敏电阻R1的阻值为32Ω；
由I=可知，当电路电流为0.2A时，控制电路的总电阻：R===60Ω；
因为R1与R0串联，所以R0接入电路的阻值：R0=R﹣R1=60Ω﹣32Ω=28Ω；
（3）从图乙可知，要降低恒温箱的设定温度，就要减小热敏电阻R1的阻值；但为了使衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍为0.2A，根据欧姆定律I=可知，应增大滑动变阻器R0接入电路的阻值或减小电源电压。
故方案一：将滑动变阻器R0接入电路的阻值调大一些；
方案二：换电源，降低电源电压。
答：（2）滑动变阻器接入电路阻值应为28Ω；
（3）方案一：将滑动变阻器R0接入电路的阻值调大一些；
方案二：换电源，降低电源电压。
9、【解答】解：
（1）电磁继电器是利用电流磁效应工作的，当光照强度增强时，由图乙知，光敏电阻将变小，根据电阻的串联，总电阻变小，由欧姆定律可知，控制电路中的电流将变大；
长时间使用后，控制电路中的电流将降低，若在相同的情况下接通电路，需要增大电流，由欧姆定律可知，要减小光敏电阻的阻值，由图乙知，则光照强度增强；
（2）当照度等于 0.4Lx 时，由图知，光敏电阻的阻值R＝40Ω，
根据欧姆定律和电阻的串联可得，此时控制电路中的电流为：I＝＝═0.44A；
（3）当电流达到 0.2A 时，由欧姆定律可得控制电路中的总电阻：R总＝＝＝110Ω，
由于此时的总电阻大于原来的总电阻，所以应在控制电路中串联一个电阻；
当照度等于 0.4Lx 时，警示灯L亮，光敏电阻的阻值仍然为R＝40Ω，
根据电阻的串联，串联电阻的阻值：R串＝R总﹣R光﹣R线＝110Ω﹣40Ω﹣10Ω＝60Ω，
即可以在控制电路中串联接入一个 60Ω的电阻。
故答案为：（1）磁；变小；变大；增强；
（2）此时控制电路中的电流是0.44A；
（3）可以在控制电路中串联接入一个 60Ω的电阻。
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电磁铁综合计算练习
1、随着科技的发展，很多地方通过水位自动报警装置来监测水位的变化。如图是钱塘江水位自动报警装置示意图，A为球形浮子，B装置（T形）可以上下移动，C为外壳固定不动。当水位上升时，浮子A上升，并推动B上升。
（1）当水位达到一定高度时，控制电路接通。此时工作电路 亮（选填“红灯”或“绿灯”或“同时”），警示水位过高；
（2）A和B的总质量为0.6千克，当水位上涨，使浮子A浸入水中体积达到一半时装置报警，若要保证报警器能正常工作，不计摩擦，则浮子A的体积为多少？
2、小徐留意到每个教室的天花板上都安装了火灾报警器，通过查阅资料得知“控制电路”由光敏电阻R，电磁铁（线圈阻值R0=1Ω）、电源U=3V、开关等组成：“工作电路”由工作电源、导线、Wi﹣Fi信号接收和发射器等组成，能发射信号到消防局。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表：所示（“光强”表示光强的程度，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 42.0 21.0 14.0 10.5 8.4 7.0
（1）根据表中数据，得出光敏电阻的阻值R随光强E变化的关系式R= ；
（2）闭合开关S，如果当线圈中的电流大于或等于0.2A时，继电器的磁铁被吸合，则光敏电阻接收器接受到的光照强度需要在多少cd以上？
（3）要提高火灾报警器的灵敏度，可采用的一种方法是：改换一个光敏电阻，使其在相对光强E一样时，阻值R与之前相比更 （选填“大”或“小”）。
3、电梯为居民出入带来很大的便利，小明家住某小区某栋6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K与静触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作；当电梯超载时，动触点K与静触点B接触，电铃发出报警铃声，即使闭合开关S，电动机也不工作。在控制电路中，已知电源电压U=6V，保护电阻R1=100Ω，电阻式压力传感器（压敏电阻）R2的阻值随压力F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R2受到的压力F增大时，电磁铁的磁性 （选填“增强”、“减弱”或“不变”）。
（2）若小明的体重为400N，他站在静止的电梯上，脚与电梯地面的总接触面积为0.04m2，则此时小明对电梯地面的压强为多少？
（3）某次电梯正常运行时，测得通过电磁铁线圈的电流为10mA，则此时电梯载重为多少？
（4）若电磁铁线圈电流达到20mA时，刚好接触静触点B，电铃发出警报声。当该电梯厢内站立总质量为 1 000kg的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载？（g取10N/kg）
4、某同学乘坐小区电梯时，发现电梯超载会自动报警，喜好钻研的他对电梯的自动报警现象设计了如图甲电路进行研究。电源电压恒定不变，R0为定值电阻。用杯中水量调节压敏电阻受到压力的大小，压敏电阻的电流与受到压力大小的关系如图乙所示。
（1）甲图中，当水杯中的水量达到“超载”状态，电路中 （选填“绿灯亮”、“电铃响”或“绿灯亮同时电铃响”）。
（2）一个质量为50千克的小区居民搭载电梯从地面回到五楼的家，已知每层楼高3米，电梯对该居民做的功是多少焦？
（3）小区电梯超载报警的Rx﹣F图象如图丙所示，空载时电梯厢对Rx的压力F1等于电梯厢的重力。当压力F2=1×10牛时，电梯报警，则此电梯限载多少人？（设每人质量为50千克）
5、电梯为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如图甲，其工作原理：电梯超载时，压敏电阻阻值减小，控制电路电流增大，电磁铁磁性增强，吸引衔铁向下，电铃电路接通，电铃响起，电动机电路断开，电梯不能运行。已知控制电路的电源电压U=9V，保护电阻R1=100Ω，压敏电阻R2的阻值随压力F（由人和货物的重力产生）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）根据超载自动报警系统的工作原理连接电路元件在虚框内画出工作电路图。
（2）当电磁铁线圈电流达到30毫安时：衔铁刚好被吸住。若每个乘客体重为650N时试通过计算说明此电梯最多可乘几个人。
如图甲是某会议室空调的自动控制装置。R是热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示。已知继电器的线圈电阻R0为10欧，左边控制电路电源电压6V恒定不变。当电磁继电器线圈中的电流大于或等于40mA时，继电器的衔铁被吸合，右边空调电路工作；当电磁继电器线圈中的电流小于或等于20mA时，继电器的衔铁被释放，右边空调电路停止工作。
（1）会议室设定的空调启动温度是多少℃？
（2）当会议室的温度为19℃时，电流表示数为多少mA？
（3）为了给空调设定不同的启动温度，既能比现在设定的高一些，也能比现在设定的低一些，请你提出一种可行的、调节方便的措施。
7、下图甲是一汽车超载自动报警装置的原理图，其中，电阻R的阻值可调，继电器线圈的电阻为20Ω，压力传感器所受压力与输出电压U的关系如图乙所示。传感器的输出电压U即为继电器控制电路的电源电压，当继电器线圈中的电流大于或等于20mA时，衔铁被吸合、红灯L2亮起报警。求：（g取ION/kg）
（1）在水平路面上，当电阻R调为0Ω时，要使该装置报警，传感器所受的最小压力为多大？
（2）某水平公路桥禁止质量大于或等于20t的车辆通行，用该装置监管通行车辆时，R的阻值应调为多大？
8、如图1为一恒温水箱电路结构示意图，包括控制电路和工作电路两部分，控制电路：电源电压恒为12V，R1为热敏电阻（置于水箱中），阻值随温度变化的关系如图2所示，R0为滑动变阻器，线圈电阻不计，线圈中电流大于0.2A时衔铁被吸下；工作电路：R2为电热器，L1、L2为红绿指示灯，其额定电压均为220V，加热时红灯正常发光，绿灯不亮，停止加热时绿灯正常发光，红灯不亮。
（1）按要求连接好工作电路；
（2）为了使水箱内温度保持在60℃（水温低于60℃时电热器工作，高于60℃时停止加热），滑动变阻器接入电路阻值应为多少？
（3）为了使恒温水箱内设定的温度降低一些，请你想出两种办法？
9、智能自动化管理是未来社会的发展趋势，如图甲所示为某工作室的自动化光控电路图，其中光敏电阻R的阻值随照度变化的关系如图乙所示（照度表示物体被照明的程度，单位是Ix）。请你回答下列问题：
（1）电磁继电器是利用电流 效应工作的，当光照强度增强时，光敏电阻将 ，控制电路中的电流将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。长时间使用后，控制电路中的电流将降低，若在相同的情况下接通电路，则光照强度 。（选填“增强”“减弱”或“不变”）。
（2）当开关S闭合时，光敏电阻上的照度大于或等于0.41x时，警示灯L亮，已知控制电路的电源电压为22V，电磁继电器的线圈电阻为10Ω，此时控制电路中的电流是多大？
（3）若使电流达到0.2A时，光敏电阻上的照度大于或等于0.41x时警示灯L亮，试通过计算说明怎样改装控制电路。（注：可以添加必要的元件）
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