北师版九年级上册物理 习题课件 期末提分练案 第5讲 第3课时 综合训练 关于电磁继电器的综合计算（24张PPT）

期末提分练案
BS版 九年级上
第5讲　磁现象
第3课时　综合训练
关于电磁继电器的综合计算
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1．小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示，将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的动触点与上触点接触，与下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的动触点与下触点接触，与上触点分离，警铃响。图甲中继电器的供电电压U1＝3 V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0的阻值为30 Ω，
当线圈中的电流大于等于50 mA时，继电器的衔铁将被电磁铁向下吸合，警铃响。图乙是热敏电阻阻值随温度变化的图像。
(1)由图乙可知，当环境温度为20 ℃时，热敏电阻阻值为________Ω，当环境温度升高时，继电器的磁性将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)图甲中警铃的接线柱C应与接线柱____________(填“A”或“B”)相连，指示灯的接线柱D应与接线柱__________(填“A”或“B”)相连。
120
增大
B
A
(3)计算说明，环境温度在什么范围内时，警铃报警。
当线圈中的电流I＝50 mA＝0.05 A时，继电器的衔铁将被吸合，警铃报警，则控制电路的总电阻R总＝
因此热敏电阻R＝R总－R0＝60 Ω－30 Ω＝30 Ω，由题图乙可知，此时t＝80 ℃，所以，当温度t≥80 ℃时，警铃报警。
2．如图所示的是某温控装置的简化电路图，工作电路由电压为220 V的电源和阻值R＝88 Ω的电热丝组成；控制电路由电源、电磁铁(线圈电阻R0＝20 Ω)、开关、滑动变阻器R2(取值范围0～80 Ω)和热敏电阻R1组成；R1阻值随温度变化的关系如下表所示。当控制电路电流I≥50 mA时，衔铁被吸合切断工作电路；当控制电路电流I≤40 mA时，衔铁被释放接通工作电路。
温度/℃
90
80
66
60
50
46
40
36
35
34
R1/Ω
10
20
40
50
70
80
100
120
130
150
(1)工作电路正常工作时，R在1 min内产生的热量是多少？
解：工作电路由电压为220 V的电源和阻值R＝88 Ω的电热丝组成，则R在1 min内产生的热量为
(2)当温度为60 ℃，滑动变阻器R2＝50 Ω时，衔铁恰好被吸合，控制电路的电源电压是多少？
当温度为60 ℃时，由表格数据可知R1＝50 Ω，已知此时滑动变阻器R2＝50 Ω，则控制电路的总电阻为R总＝R1＋R2＋R0＝50 Ω＋50 Ω＋20 Ω＝120 Ω。此时衔铁恰好被吸合，则控制电路的电流I＝50 mA＝0.05 A，由欧姆定律可得控制电路的电源电压为U控＝IR总＝0.05 A×120 Ω＝6 V。
(3)若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是多少？
当控制电路电流I≥50 mA时，衔铁被吸合切断工作电路，由欧姆定律可得，控制电路的总电阻最小为
滑动变阻器R2(取值范围0～80 Ω)的最大电阻为80 Ω时，热敏电阻R1的阻值最小(此时温度最高)：R1小＝R小－R2大－R0＝120 Ω－
80 Ω－20 Ω＝20 Ω，由题表中数据知可控制的最高温度为80 ℃。当控制电路电流I≤40 mA时，衔铁被释放接通工作电路，由欧姆定律知控制电路的总电阻最大为
滑动变阻器R2的最小电阻为0时，热敏电阻R1的阻值最大(此时温度最低)：R1大＝R大－R0＝150 Ω－20 Ω＝130 Ω，由题表中数据知可控制的最低温度为35 ℃。所以，若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是35～80 ℃。
(4)要想让该装置所控制的最高温度降低一些，请分析说明如何改变R2的阻值。
要想让该装置所控制的最高温度降低一些，即热敏电阻R1的阻值增大，因吸合时的电流不变，由欧姆定律可知，控制电路的总电阻不变，故应减小R2的最大阻值。
3.【2020·河南洛阳模拟】 “五一”假期，小明全家驾驶一辆油电混合动力汽车外出旅游，油电混合动力汽车工作原理如图所示。它以90 km/h的速度匀速行驶10 min的过程中，发动机和驱动电机共同为汽车提供动力。驱动汽车行驶所需的能量W1＝3×107 J，其中60%来自汽油燃烧释放的热量(η1＝60%)，而汽油燃烧释放热量的40%用于驱动汽车行驶和对
蓄电池充电(η2＝40%)，其中用于充电的能量W2＝2×106 J。(汽油在发动机汽缸内完全燃烧，汽油热值q＝5×107 J/kg)
(1)当该汽车制动刹车时，驱动电机会反转为发电机给蓄电池充电，发电机发电的原理是______________。汽车尾部都安装有尾翼，其上表面是平的，而下表面呈弧形，有助于汽车行驶时车轮能更好地抓紧地面，这是利用____________________的原理制成的。
电磁感应现象
流速大的地方压强小
(2)求油电混合动力汽车在匀速行驶过程中牵引力的功率及受到的阻力。
(3)求此过程中油电混合动力汽车消耗汽油的质量。
汽车行驶时，汽油燃烧放出的热量为mq，其中只有η2mq用来行驶和充电，根据题意有η2mq＝W1η1＋W2，即W1η1＝η2mq－W2，代入数据得60%×3×107 J＝40%×5×107 J/kg×m－2×106 J，解得m＝1 kg。
4．为了比赛的公平公正，小芸为学校短跑比赛设计了一款防抢跑装置，该装置安装在起跑线前，如图甲所示，图丙是其工作原理图。起跑发令枪发令前，开关S1、S2、S3都闭合，K与A端相连，绿灯亮；发令枪扳机和开关S2相连，扣动扳机，枪响同时开关S2断开；当电流表示数小于或等于30 mA时，在弹簧弹力作用下，K与A端相连，绿灯亮，无人抢跑；当电流表示数
大于30 mA时，衔铁被吸下，K与B端相连，红灯亮同时铃声响，有人抢跑。已知
两电路电源电压均为6 V，
且保持不变，压力传感器
R的阻值随所受压力变化
的图像如图乙所示，压板
重力不计，电磁铁线圈电
阻不计。
(1)起跑发令枪发令前，开关S1、S2、S3都闭合，压力传感器R压板上无人(压力F＝0 N)时，左端电路消耗的电功率为多少？
解：当开关S1、S2、S3都闭合，压力传感器压板上无人时，由题图乙知，压力传感器的电阻为R＝300 Ω，所以左端电路消耗的电功率为
(2)比赛时，起跑发令枪发令前，抢跑同学踩在压板上的压力F为900 N时，左端电路电流表读数为多少？
当有人抢跑时，对传感器的压力为900 N，由题图乙知，此时压力传感器的电阻为R′＝100 Ω，所以左端电路电流表读数为
(3)比赛时，枪声响起后,若某同学踩在压板上的压力为1 500 N时，要使得红灯不亮，电阻R0至少为多大？
由题意知，红灯不亮时的电路最大电流为I最大＝30mA＝0.03 A，此时左端电路的最小电阻为
由题图乙知，当传感器受到的压力是1 500 N时，压力传感器的电阻为R″＝50 Ω，所以保护电阻的阻值最小为R0小＝R总－R″＝200 Ω－50 Ω＝150 Ω。