初中物理专题训练含有电磁继电器的计算题及解析.docx

初中物理专题训练含有电磁继电器的计算题及解析.docx

《初中物理专题训练含有电磁继电器的计算题及解析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《初中物理专题训练含有电磁继电器的计算题及解析.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

初中物理专题训练含有电磁继电器的计算题及解析

【临门一脚】2021年中考物理三轮冲刺过关（名师堂）

专题26含有电磁继电器的冷门计算题对策

解决专题问题策略

策略1：

掌握欧姆定律及其应用

（1）导体中的电流，与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。

（2）公式：

I=U/R，式中单位：

I→A；U→V；R→Ω。

1安=1伏/欧。

（3）对公式的理解：

①公式中的I、U和R必须是在同一段电路中；②I、U和R中已知任意的两个量就可求另一个量；③计算时单位要统一。

（4）欧姆定律的应用

①同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关,但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大。

②当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小。

3当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大。

策略2：

知道电磁继电器的本质

实质上是一个利用电磁铁来控制电路的开关。

它的作用可实现远距离操作，利用低电压、弱电流来控制高电压、强电流。

还可实现自动控制。

中考典型例题解析

【例题1】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）

【答案】

（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。

【解析】

（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。

【例题2】（2021广西北部湾二模）图甲是温度自动报警器。

控制电路中，电源电压U控=5V，热敏电阻R2的阻值与温度的关系如图20乙所示；工作电路中，灯泡L标有“9V0.3A”的字样，R4为电子嗡鸣器，它的电流达到某一固定值时就会发声报警，其阻值R4=10Ω。

在R2温度为20℃的情况下，小明依次进行如下操作：

闭合开关S1和S2，灯泡L恰好正常发光，此时R0的电功率为P0；将R1的滑片调到最左端时，继电器的衔铁刚好被吸下，使动触点与下方静触点接触；调节R3的滑片，当R3与R4的电压之比U3：

U4=4:

1时，电子嗡鸣器恰好能发声，此时R0的电功率为，。

已知电源电压、灯丝电阻都不变，线圈电阻忽略不计。

求：

（1）灯泡L的额定功率；

（2）当衔铁刚好被吸下时，控制电路的电流；

（3）将报警温度设为50℃时，R1接入电路的阻值；

（4）工作电路的电源电压Ux。

【答案】见解析。

【解析】

（1）灯泡L的额定功率为

P额=U额×I额=9V×0.3A=2.7W

（2）当衔铁刚好被吸下时，变阻器R1接入电路的阻值刚好为0

由图乙知温度为20℃时R2的阻值为R2=25Ω

控制电路的电流为

（3）当将报警温度设为50℃时，由图乙知，R2的阻值变为=10Ω，

此时控制电路的电流仍然为I=0.2A

由得R1接入电路的阻值为

（2）当继电器的衔铁还没被吸下时，电路中的电流为I额=0.3A，则有；

当继电器的衔铁被吸下时，

设此时电路的电流为I，则有；

由即可求得I=0.2A，

此时

而，则得U3=8V

因为，所以得，

即有，

即

解得Ux=12V

临门一脚预测练

1．如图所示是某温控装置的简化电路图，工作电路由电压为220V的电源和阻值R＝88Ω的电热丝组成；控制电路由电源、电磁铁（线圈电阻R0＝20Ω）、开关、滑动变阻器R2（取值范围0～80Ω）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≥50mA时，衔铁被吸合切断工作电路；当控制电路电流I≤40mA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1min内产生的热量是多少？

（2）当温度为60℃，滑动变阻器R2＝50Ω时，衔铁恰好被吸合，控制电路的电源电压是多少？

（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？

（4）要想要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。

【答案】

（1）工作电路正常工作时，R在1min内产生的热量是3.3×104J；

（2）当温度为60℃，滑动变阻器R2＝50Ω时，衔铁恰好被吸合，控制电路的电源电压是6V；

（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35℃～80℃；

（4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，应减小R2的最大阻值。

【解析】

（1）工作电路由电压为220V的电源和阻值R＝88Ω的电热丝组成，

则R在1min内产生的热量：

Q＝t＝×1×60s＝3.3×104J；

（2）当温度为60℃时，由表格数据可知R1＝50Ω，

已知此时滑动变阻器R2＝50Ω，则控制电路的总电阻为：

R＝R1+R2+R0＝50Ω+50Ω+20Ω＝120Ω，

此时衔铁恰好被吸合，则控制电路的电流I＝50mA＝0.05A，

由欧姆定律可得，控制电路的电源电压：

U＝IR＝0.05A×120Ω＝6V；

（3）当控制电路电流I≥50mA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大为：

R大＝＝＝120Ω，

滑动变阻器R2（取值范围0～80Ω）的最大电阻为80Ω，根据串联电阻的规律，热敏电阻R1的阻值最小（此时温度最高）：

R1＝R大﹣R2﹣R0＝120Ω﹣80Ω﹣20Ω＝20Ω，由表中数据知可控制的最高温度为80℃；

当控制电路电流I≤40mA时，衔铁被释放接通工作电路，由欧姆定律，控制电路的总电阻最小为：

R小＝＝＝150Ω，

滑动变阻器R2的最小电阻为0时，根据串联电阻的规律，热敏电阻R1的阻值最大（此时温度最低）：

R′1＝150Ω﹣20Ω＝130Ω，由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）要想要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。

2．（2021山东泰安一模）某电热水器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阻不计，R为热敏电阻，热敏电阻中允许通过的最大电流Ig＝15mA，其阻值R随温度变化的规律图象如图乙所示，电源电压U恒为6V，当电磁铁线圈中的电流I＞8mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点a、b接触，加热电路接通：

当电磁铁线圈中的电流I≤8mA时，继电器上方触点c接触，保温电路接通，热敏电阻R和工作电路中的三只电阻丝R1、R2、R3，均置于储水箱中，U2＝220V，加热时的功率P加热═2200W，保温时的功率P保温＝110W，加热效率η＝90%，R2＝2R1，水的比热容，c水＝4.2×103J/（kg•℃），水箱内最低温度为0℃。

（1）为使控制电路正常工作，保护电阻R0的阻值至少为多大？

若R0为该值，试求热水器刚开始保温时水的温度。

（2）电阻丝R1、R2、R3的阻值分别为多少欧姆？

（3）该热水器在加热状态下，将44kg、20℃的水加热到50℃需要多少时间？

【答案】

（1）为使控制电路正常工作，保护电阻R0的阻值至少为450Ω；

若R0为该值，热水器刚开始保温时水的温度为70℃。

（2）电阻丝R1、R2、R3的阻值分别为33Ω、66Ω、374Ω；

（3）该热水器在加热状态下，将44kg、20℃的水加热到50℃需要2800s。

【解析】

（1）由题意可知，热敏电阻中允许通过的最大电流I0＝15mA，电源电压U1＝6V，

控制电路中最小值是R总小＝＝＝400Ω，

当水箱内最低温度为0℃时，热敏电阻阻值最小，R最小，R最小＝100Ω。

保护电阻R0的最小值，保护电阻阻值至少为R0＝R总小﹣R最小＝400Ω﹣100Ω＝300Ω，

热水器刚开始保温时，控制电路中的总电阻R总＝＝＝750Ω，

热敏电阻的阻值为：

R＝R总﹣R最小＝750Ω﹣300Ω＝450Ω，

由图乙可知，此时水温为70℃；

（2）由题意和电路图知：

衔铁被吸下时，R1、R2并联，电热水器处于加热状态，

P加热＝+＝2200W，且R2＝2R1，

所以+＝2200W，

＝2200W，

＝2200W，

解得：

R1＝33Ω，R2＝2R1＝2×33Ω＝66Ω；

根据题意可知，电磁继电器上方触点和触点c接通时，电热水器处于保温状态，则由电路图知，此时R2、R3串联，

根据电阻的串联特点和欧姆定律可得保温功率：

P保温＝＝110W，即＝110W，

解得：

R3＝374Ω；

（3）水吸收的热量：

Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×44kg×（50℃﹣20℃）＝5.544×106J：

根据热效率公式η＝可得，

加热电路消耗的能量：

W＝＝＝6.16×106J，

加热时间：

t＝＝＝2800s。

3．（2021四川内江一模）如图甲所示，是某科技小组的同学们设计的恒温箱电路图，它包括工作电路和控制电路两部分，用于获得高于室温、控制在定范围内的“恒温”。

工作电路中的加热器正常工作时的电功率为1.0kW；控制电路中的电阻R'为滑动变阻器，R为置于恒温箱内的热敏电阻，它的阻值随温度变化的关系如图乙所示，继电器的电阻R0为10Ω．当控制电路的电流达到0.04A时，继电器的衔铁被吸合；当控制电路中的电流减小到0.024A时，衔铁被释放，则：

（1）正常工作时，加热器的电阻值是多少？

（2）当滑动变阻器R为390Ω时，恒温箱内可获得的最高温度为150℃，如果需要将恒温箱内的温度控制在最低温度为50℃那么，R′的阻值为多大？

【答案】

（1）正常工作时，加热器的电阻值是48.4Ω；

（2）R′的阻值为90Ω。

【解析】

（1）根据P＝得

正常工作时，加热器的电阻值R＝＝＝48.4Ω；

（2）由乙图知，当最高温度为150℃时，热敏电阻的阻值R1＝200Ω，

控制电路电流I1＝0.04A

由欧姆定律得U＝I1（R0+R′+R1）＝0.04A×（10Ω+390