10電與磁綜合計算

綜合近幾年中考對于電磁學(xué)的考查形式，2023年中考對于電磁學(xué)的考查仍然是重要照顧點(diǎn)。串、并聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律對于整個初中電磁學(xué)的串聯(lián)作用將起到至關(guān)重要的效果，所以不論是選擇題還是大題，電磁學(xué)問題一直都是命題人提高學(xué)生關(guān)鍵物理素養(yǎng)的重要知識點(diǎn)，因此在近幾年的中考命題中電磁學(xué)問題一直都是以壓軸題的形式存在，其中包括電對與力學(xué)結(jié)合、電和磁相互結(jié)合等常見的幾種形式，以及對于圖像問題的考查，都比前幾年要頻繁，所以要求考生了解題型的知識點(diǎn)及要領(lǐng)，對于常考的模型要求有充分的認(rèn)知?！究疾橹R】電磁繼電器類計算題是中考的熱門題型，利用公式法解答電磁繼電器類計算題的公式為歐姆定律I＝U/R；計算時必須考慮保護(hù)電阻的阻值。試題常常利用圖表提供熱敏電阻、壓敏電阻、光敏電阻的信息，解題時應(yīng)注意根據(jù)題中提示，恰當(dāng)利用圖表中的數(shù)據(jù)。一、串并聯(lián)電路電流、電壓特點(diǎn)1、串聯(lián)電路的特點(diǎn)（1）電流：各處的電流都相等。表達(dá)式：I=I1=I2（2）電壓：電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端電壓之和。表達(dá)式：U=U1+U2（3）電阻：電路的總電阻等于各用電器電阻之和。表達(dá)式：R=R1+R22、并聯(lián)電路的特點(diǎn)：（1）電流：干路中的電流等于各支路中的電流之和。表達(dá)式：I=I1+I2（2）電壓：各支路兩端的電壓相等。表達(dá)式：U=U1=U2（3）電阻：電路的總電阻的倒數(shù)等于各用電器電阻倒數(shù)之和。表達(dá)式：二、歐姆定律1、數(shù)學(xué)表達(dá)式：其中I代表電流，單位是AU代表電壓，單位是VR代表電阻，單位是Ω2、說明：（1）I、U、R三量必須對應(yīng)同一導(dǎo)體（或者同一段電路）；（2）I、U、R三量對應(yīng)的是同一時刻三、電功公式1、電功計算式:W=UIt其中W代表電功,單位是JU代表電壓，單位是VI代表電流，單位是At代表通電時間，單位是s說明：（1）I、U、t必須對同一段電路、同一時刻而言。(2)式中各量必須采用國際單位；1度=1kWh=3.6×106J。(3)普遍適用公式，對任何類型用電器都適用。2、電功導(dǎo)出式：W=I2Rt與只能用于如電烙鐵、電熱器、白熾燈等純電阻電路（對含有電動機(jī)、日光燈等非純電阻電路不能用）四、電功率公式1、電功率定義式：其中P代表電功率，單位是WW代表電功，單位是Jt代表通電時間，單位是s說明：（1）P、W、t必須對同一段電路、同一時刻而言。(2)式中各量必須采用國際單位；1度=1kWh=3.6×106J。(3)普遍適用公式，對任何類型用電器都適用。2、電功率計算式：P=IU其中P代表電功率，單位是WI代表電流，單位是AU代表電壓，單位是V說明：（1）I、U必須對同一段電路而言。(2)式中各量必須采用國際單位；(3)普遍適用公式，對任何類型用電器都適用。3、電功率導(dǎo)出式：這兩個到處公式只能用于純電阻電路。五、焦耳定律1、焦耳定律內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，與電流的平方成正比，與導(dǎo)體的電阻成正比，與通電時間成正比。2、焦耳定律公式：Q=I2Rt，（式中單位Q→焦；I→安(A)；R→歐(Ω)；t→秒。）3、當(dāng)電流通過導(dǎo)體做的功(電功)全部用來產(chǎn)生熱量(電熱)，則有W=Q，可用電功公式來計算Q。（如電熱器，電阻就是這樣的。）1、如圖所示是某溫控裝置的簡化電路圖，工作電路由電壓為220V的電源和阻值R=88Ω的電熱絲組成；控制電路由電源、電磁鐵（線圈電阻R0=20Ω）、開關(guān)、滑動變阻器R2（取值范圍0～80Ω）和熱敏電阻R1組成；R1阻值隨溫度變化的關(guān)系如下表所示，當(dāng)控制電路電流I≥50mA時，銜鐵被吸合切斷工作電路；當(dāng)控制電路電流I≤40mA時，銜鐵被釋放接通工作電路。溫度/℃90806660504640363534R1/Ω102040507080100120130150（1）工作電路正常工作時，R在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量是多少？（2）當(dāng)溫度為60℃，滑動變阻器R2=50Ω時，銜鐵恰好被吸合，控制電路的電源電壓是多少？（3）若控制電路電源電壓不變，此裝置可控制的溫度最大范圍是多少？（4）要想要該裝置所控制的最高溫度降低一些，請分析說明如何改變R2的阻值。【答案】（1）（1）3.3×104J（2）6V（3）35～80℃（4）減小R2的最大阻值?！窘馕觥浚?）當(dāng)工作電路正常工作時，R在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt=。（2）由表中數(shù)據(jù)可知，溫度為60℃，熱敏電阻R1=50Ω，此時滑動變阻器R2=50Ω時，控制電路的總電阻R總=50Ω+50Ω+20Ω=120Ω，此時銜鐵恰好被吸合，則控制電路的電流為I=50mA=0.05A，由得，U=IR總=IR總=0.05A×(50Ω+50Ω+20Ω)=6V；（3）當(dāng)控制電路電流I≥50mA時，銜鐵被吸合切斷工作電路，由得，控制電路的總電阻最大為，滑動變阻器的最大阻值為80Ω，熱敏電阻的最小值R1=RmaxR2R0=120Ω80Ω20Ω=20Ω，由表中數(shù)據(jù)可知，控制電路的最高溫度為80℃；當(dāng)控制電路電流I≤40mA時，銜鐵被釋放接通工作電路，由得，控制電路的總電阻最小為，滑動變阻器的最大阻值為0Ω時，熱敏電阻的最大值R1’=RminR0=150Ω20Ω=130Ω，由表中數(shù)據(jù)可知，控制電路的最低溫度為35℃。（4）要使該裝置控制的最高溫度降低一些，就需要R1連入更大電阻的情況下，仍然能達(dá)到40mA的最小值，所以R2的最大值要更小一些，即減小R2的最大阻值。2、某展覽廳為保護(hù)展品，在屋頂采用光敏材料設(shè)計了調(diào)光天窗，當(dāng)外界光照較強(qiáng)時，啟動電動卷簾適時調(diào)整進(jìn)光量；當(dāng)外界光照較弱時，自動啟動節(jié)能燈泡予以補(bǔ)光。調(diào)光天窗的電路原理如圖所示，控制電路電源電壓U1＝12V，工作電路電源電壓U2＝220V，R2為定值電阻，P為電磁鐵，其線圈電阻約10Ω，當(dāng)電流達(dá)到60mA時剛好能吸合銜鐵，使電動卷簾工作。R1為光敏電阻，其阻值與光照強(qiáng)度之間的關(guān)系如表所示。光照強(qiáng)度E/cd1.01.52.53.03.5光敏電阻R1/Ω12090584840（1）工作電路中的L代表安裝在展廳內(nèi)的20盞“220V10W”的節(jié)能燈，這些燈同時正常發(fā)光4小時，耗電多少千瓦時？（1、2、3小問要有必要的解題過程）（2）當(dāng)外界光照強(qiáng)度達(dá)到1.0cd時，電動卷簾便開始工作，R2的阻值是多少？（3）當(dāng)電阻R2消耗的電功率為0.7W時，外界光照強(qiáng)度是多少？（4）為了節(jié)能，需要在光照強(qiáng)度更弱時才能啟動節(jié)能燈照明，應(yīng)（增大/減?。㏑2的阻值?！敬鸢浮?.870Ω3.5cd減小【解析】（1）20盞節(jié)能燈的總功率P＝20P1＝20×10W＝200W＝0.2kW這些節(jié)能燈同時正常工作4小時消耗的電能W＝Pt＝0.2kW×4h＝0.8kkW·h（2）當(dāng)外界光照強(qiáng)度達(dá)到1cd時，由表格數(shù)據(jù)知道R1＝120Ω當(dāng)電動卷簾開始工作時，電磁鐵能吸合銜鐵的電流I＝60mA＝0.06A由歐姆定律知道，控制電路的總電阻根據(jù)串聯(lián)電路電阻規(guī)律可知，R2的阻值R2＝R總﹣R1﹣RP＝200Ω﹣120Ω﹣10Ω＝70Ω（3）當(dāng)電阻R2消耗的電功率為0.7W時，由P＝I2R知道，控制電路中的電流由歐姆定律可得，此時控制電路的總電阻根據(jù)串聯(lián)電路電阻規(guī)律可知，R1的阻值R1′＝R總′﹣R2﹣RP＝120Ω﹣70Ω﹣10Ω＝40Ω由表格數(shù)據(jù)知道，當(dāng)R1′＝40Ω時，外界光照強(qiáng)度是3.5cd。（4）由于需要在光照強(qiáng)度更弱時才能啟動節(jié)能燈照明，則外界光照較弱時，電磁鐵也能吸合銜鐵，吸合電流I、電源電壓U1不變，由知道，電磁鐵吸合銜鐵時控制電路的總電阻R總不變，由表格數(shù)據(jù)可知，光照強(qiáng)度E減小時，R1的阻值變大，因為R總＝R1+R2+RP所以若使R總不變，應(yīng)減小R2的阻值。3、為實現(xiàn)自動控制，小明同學(xué)利用電磁繼電器（電磁鐵線圈電阻不計）制作了具有延時加熱、保溫、消毒等功能的恒溫調(diào)奶器，其電路圖如圖甲所示?？刂齐娐分?，電壓U1＝3V，定值電阻R0＝50Ω，熱敏電阻R阻值隨溫度變化的圖像如圖乙所示。已知電磁鐵線圈中電流達(dá)到0.02A時，電磁體可以將銜鐵吸下，觸點(diǎn)c與觸點(diǎn)b接觸；工作電路處于加熱狀態(tài)，其電功率為1100W；當(dāng)電磁鐵線圈中電流小于0.02A時，銜鐵會跳起，觸點(diǎn)c與觸點(diǎn)a接觸；工作電路處于保溫狀態(tài)，其電功率為55W；已知電壓U2＝220V，R1、R2均為加熱電阻，恒溫調(diào)奶器容積為2L。[水的比熱容為]求：（1）當(dāng)熱敏電阻R的溫度達(dá)到多少時，銜鐵會跳起？（2）加熱電阻R1、R2阻值分別是多大？（3）當(dāng)調(diào)奶器加滿溫度為的水，加熱元件工作500s后銜鐵跳起，求此過程中恒溫調(diào)奶器的加熱效率？（4）要想調(diào)低恒溫調(diào)奶器中的設(shè)定溫度（銜鐵跳起時的溫度），在不更換熱敏電阻R的情況下，應(yīng)在控制電路中做怎樣的改變？（寫出至少兩種方案）【答案】（1）80℃；（2）836Ω，44Ω；（3）84%；（4）可增大R0的阻值或降低控制電路的電壓【解析】（1）根據(jù)題意當(dāng)電磁鐵線圈中電流小于0.02A時，電磁體可以將銜鐵吸下，故當(dāng)電流達(dá)到0.02A時，熱敏電阻阻值為R，故可得式如下故，根據(jù)乙圖可知熱敏電阻為時，對應(yīng)的溫度為。（2）根據(jù)電路處于加熱狀態(tài)，其電功率為1100W，可得根據(jù)電路處于保溫狀態(tài)，其電功率為55W，可得故，（3）調(diào)奶器裝滿水后有2L的體積，故此時水的質(zhì)量為由題意可知熱敏電阻到達(dá)時，銜鐵會跳起，故此段時間水吸收的熱量為電路消耗的能量為所以加熱效率為（4）如果想調(diào)低恒溫調(diào)奶器中的設(shè)定溫度（銜鐵跳起時的溫度），此時只需要電磁鐵線圈中電流小于0.02A就可以。無論要不要提前使銜鐵跳起，電磁鐵線圈電流要滿足的條件是不能變的。如果要調(diào)低設(shè)定溫度，就意味著銜鐵跳起時熱敏電阻R此時電阻較低，為了使電流小于0.02A，所以此時應(yīng)該增大定值電阻R0的阻值?；蛘叨ㄖ惦娮璨蛔儠r減小控制電路的電壓U1。4、某電熱水器具有加熱和保溫功能，其工作原理如圖甲所示。其中控制電路中的電磁鐵線圈電阻不計，R為熱敏電阻，熱敏電阻中允許通過的最大電流Ig＝15mA，其阻值R隨溫度變化的規(guī)律圖象如圖乙所示，電源電壓U恒為6V，當(dāng)電磁鐵線圈中的電流I＞8mA時，電磁鐵的銜鐵被吸下，繼電器下方觸點(diǎn)a、b接觸，加熱電路接通：當(dāng)電磁鐵線圈中的電流I≤8mA時，繼電器上方觸點(diǎn)c接觸，保溫電路接通，熱敏電阻R和工作電路中的三只電阻絲R1、R2、R3，均置于儲水箱中，U2＝220V，加熱時的功率P加熱═2200W，保溫時的功率P保溫＝110W，加熱效率η＝90%，R2＝2R1，水的比熱容，c水＝4.2×103J/（kg?℃），水箱內(nèi)最低溫度為0℃。（1）為使控制電路正常工作，保護(hù)電阻R0的阻值至少為多大？若R0為該值，試求熱水器剛開始保溫時水的溫度。（2）電阻絲R1、R2、R3的阻值分別為多少歐姆？（3）該熱水器在加熱狀態(tài)下，將44kg、20℃的水加熱到50℃需要多少時間？【答案】（1）為使控制電路正常工作，保護(hù)電阻R0的阻值至少為450Ω；若R0為該值，熱水器剛開始保溫時水的溫度為70℃。（2）電阻絲R1、R2、R3的阻值分別為33Ω、66Ω、374Ω；（3）該熱水器在加熱狀態(tài)下，將44kg、20℃的水加熱到50℃需要2800s?！窘馕觥浚?）由題意可知，熱敏電阻中允許通過的最大電流I0＝15mA，電源電壓U1＝6V，控制電路中最小值是R總?。剑剑?00Ω，當(dāng)水箱內(nèi)最低溫度為0℃時，熱敏電阻阻值最小，R最小，R最?。?00Ω。保護(hù)電阻R0的最小值，保護(hù)電阻阻值至少為R0＝R總小﹣R最小＝400Ω﹣100Ω＝300Ω，熱水器剛開始保溫時，控制電路中的總電阻R總＝＝＝750Ω，熱敏電阻的阻值為：R＝R總﹣R最?。?50Ω﹣300Ω＝450Ω，由圖乙可知，此時水溫為70℃；（2）由題意和電路圖知：銜鐵被吸下時，R1、R2并聯(lián)，電熱水器處于加熱狀態(tài)，P加熱＝+＝2200W，且R2＝2R1，所以+＝2200W，＝2200W，＝2200W，解得：R1＝33Ω，R2＝2R1＝2×33Ω＝66Ω；根據(jù)題意可知，電磁繼電器上方觸點(diǎn)和觸點(diǎn)c接通時，電熱水器處于保溫狀態(tài)，則由電路圖知，此時R2、R3串聯(lián)，根據(jù)電阻的串聯(lián)特點(diǎn)和歐姆定律可得保溫功率：P保溫＝＝110W，即＝110W，解得：R3＝374Ω；（3）水吸收的熱量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×44kg×（50℃﹣20℃）＝5.544×106J：根據(jù)熱效率公式η＝可得，加熱電路消耗的能量：W＝＝＝6.16×106J，加熱時間：t＝＝＝2800s。5、如圖所示，物理科技小組設(shè)計的具有防干燒功能的空氣加濕器裝置模型，由控制器和加熱器組成，可在水量不足時自動停止加熱。加熱器有高、低兩個檔位，由開關(guān)和加熱電阻絲、組成，，；控制電路電壓恒定，，為壓敏電阻，下方固定一個輕質(zhì)絕緣形硬質(zhì)桿，水箱注水后圓柱形浮體豎直上浮，通過形桿對壓敏電阻產(chǎn)生壓力，所受壓力每增加，電阻減小。浮體體積為，質(zhì)量為?？萍夹〗M對加濕器進(jìn)行測試：向水箱內(nèi)緩慢注水，當(dāng)液面上升至浮體體積的浸入水中時，電磁鐵線圈中電流為，此時銜鐵恰好被吸下，加熱器開始工作；當(dāng)液面上升至浮體體積的浸入水中時，電磁鐵線圈中電流為；當(dāng)水箱注水量達(dá)到最大值時，電磁鐵線圈中電流為。形硬質(zhì)桿的質(zhì)量和電磁鐵線圈電阻忽略不計，取，水的密度為，水的比熱容為。（1）當(dāng)加熱器處于高檔位時，加熱所產(chǎn)生的熱量全部被的水吸收，水溫升高了25℃。求加熱器的高檔功率和低檔功率；（2）求浮體體積的浸入水中時受到的浮力和此時壓敏電阻受到的壓力；（3）求水箱注水量達(dá)到最大值時，浮體浸入水中的體積?！敬鸢浮浚?）900W，200W；（2）1.5N；（3）【解析】（1）的水吸收的熱量為當(dāng)加熱器處于高檔位時，加熱所產(chǎn)生的熱量全部被的水吸收，則高溫?fù)醍a(chǎn)生的熱量為加熱器的高檔功率根據(jù)可知，電源電壓一定時，電阻越大，電功率越小，故當(dāng)開關(guān)S閉合時，、并聯(lián)，總電阻較小，電功率較大，此時為加熱擋，加熱擋的功率為900W，當(dāng)開關(guān)S斷開時，只有工作，電阻較大，處于低溫?fù)?，低檔功率（2）浮體體積的浸入水中時受到的浮力物體A所受的重力為物體A受到了向下的重力為0.5N，向上的浮力為2N，故桿對A的力是向下的，桿對A的壓力為（3）設(shè)控制電路的電壓為U控，當(dāng)桿對A的壓力為1.5N時，對應(yīng)壓敏電阻的阻值為，則根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律可以列等式①浮體體積的浸入水中時受到的浮力物體A受到了向下的重力為0.5N，向上的浮力為5N，故桿對A的力是向下的，桿對A的壓力為根據(jù)所受壓力每增加，電阻減小，此時壓敏電阻的阻值為此時對應(yīng)的控制電路的電流為根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律可以列等式②聯(lián)立①②可知當(dāng)當(dāng)水箱注水量達(dá)到最大值時，電磁鐵線圈中電流為，則此時總電阻為壓敏電阻的阻值為當(dāng)壓敏電阻為50歐姆時，對應(yīng)的壓力為1.5N，此時壓敏電阻的阻值為30Ω，則對應(yīng)的壓力為此時物體A的浮力為此時物體A浸入水中的體積。6、如圖所示為某智能烘干機(jī)的簡化電路原理圖，其工作電路由電壓為220V的電源、阻值為55Ω的電熱絲R、紅燈L和蜂鳴器組成；控制電路由電源U、電磁鐵（線圈電阻忽略不計）、開關(guān)S、熱敏電阻R1和滑動變阻器R2組成；R1的阻值隨溫度變化的關(guān)系如下表所示。當(dāng)控制電路電流I≥0.05A時，銜鐵被吸合，電熱絲R停止工作，同時紅燈亮蜂鳴器響發(fā)出報警信號，表明烘干機(jī)內(nèi)溫度過高。溫度/℃908066605046403635R1/Ω102040507080100120130（1）電熱絲R工作時的電流為多少？（2）電熱絲R通電10s產(chǎn)生的熱量為多少？（3）已知控制電路的電源電壓U＝6V，當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R2＝70Ω時，烘干機(jī)內(nèi)溫度至少多高會發(fā)出報警信號。【答案】（1）4A；（2）8800J；（3）60℃?！窘馕觥浚?）電熱絲R工作時的電流為：I＝＝＝4A；（2）R在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為：Q＝I2Rt＝（4A）2×55Ω×10s＝8800J；（3）由I＝可知，銜鐵剛好被吸合時，控制電路的總電阻：R總＝＝＝120Ω；根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)可知，R1接入的阻值：R1＝R總﹣R2＝120Ω﹣70Ω＝50Ω；由表格數(shù)據(jù)可知，當(dāng)R1的阻值為50Ω時溫度為60℃。7、寧波某現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園內(nèi)，一批名貴果樹苗急需持續(xù)澆灌。正在園區(qū)研學(xué)的某中學(xué)創(chuàng)客小組為園區(qū)設(shè)計了一個自動給水系統(tǒng)，電路如圖甲所示。控制電路的電源電壓U1恒為24V，線圈電阻不計，定值電阻R0為50Ω，R為壓敏電阻，其阻值隨所受壓力的變化圖像如圖乙所示。工作電路電源電壓U2恒為220V，包括注水裝置和給水裝置兩部分（圖中未明確）。圖丙為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖，其中壓敏電阻位于圓柱形水箱底部的受力板正下方，受力板面積S1和水箱底面積S2分別為0.02m2和0.45m2。給水裝置始終不停歇給水，當(dāng)通過線圈的電流I＝0.16A時，銜鐵剛好被吸下，注水裝置停止注水，此時電流表示數(shù)I1＝0.2A，當(dāng)水箱水位下降至0.5m時，銜鐵剛好被拉回，注水裝置又開始向水箱注水，此時電流表示數(shù)I2＝2.2A。（ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）（1）圖甲中，甲、乙分別為裝置；A.給水、注水B.注水、給水（2）求當(dāng)注水裝置停止注水時，水箱內(nèi)水位的高度；（3）若注水裝置每分鐘向水箱注水0.3m3，給水裝置每分鐘給水量為0.12m3，求注水裝置從最低水位加注至最高水位的過程中所消耗的電能?！敬鸢浮浚?）A；（2）2.5m；（3）1.32×105J?！窘馕觥浚?）由題意可知，給水裝置始終不停歇給水，即給水裝置不受電磁鐵的控制，由圖甲工作電路可知，甲裝置不受電磁鐵的控制，因此甲裝置為給水裝置，當(dāng)銜鐵被吸下時觸點(diǎn)斷開，乙裝置停止工作，因此乙裝置是注水裝置，故選A；（2）圖甲控制電路中，定值電阻R0和壓敏電阻R串聯(lián)，由歐姆定律可知，注水裝置停止注水時控制電路的總電阻：R總＝＝＝150Ω，由串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)可知，此時壓敏電阻R的阻值：R＝R總﹣R0＝150Ω﹣50Ω＝100Ω，由圖乙可知，此時受力板所受壓力500N，則受力板所受水的壓強(qiáng)：p＝＝＝2.5×104Pa；由p＝ρgh可知，水箱內(nèi)水的高度：h＝＝＝2.5m；（3）由題意可知，水箱中的最低水位為0.5m，最高水位為2.5m，因此水箱內(nèi)需要增加存留水的體積：V＝S2（h﹣h低）＝0.45m2×（2.5m﹣0.5m）＝0.9m3，則該過程需要的時間：t＝＝＝5min＝300s，由題知，銜鐵剛好被吸下，注水裝置停止注水，此時電流表示數(shù)I1＝0.2A，即通過給水裝置的電流為0.2A，注水裝置開始向水箱注水時，此時圖甲的工作電路中注水裝置和給水裝置并聯(lián)，電流表測干路電流，此時電流表示數(shù)I2＝2.2A，即總電流為2.2A，由并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，通過注水裝置的電流為I注水＝I總﹣I給水＝I2﹣I1＝2.2A﹣0.2A＝2A，因此該過程中注水裝置所消耗的電能：W＝U2I注水t＝220V×2A×300s＝1.32×105J。8、圖甲是某型號能設(shè)定加熱溫度的家用空氣炸鍋，其簡化電路如圖乙所示。它是通過電阻絲R1來加熱空氣，從而加熱食物，達(dá)到設(shè)定加熱溫度后，斷開開關(guān)。求：（1）將5×10﹣3kg的空氣從20℃加熱到200℃需要吸收的熱量。c空氣取1.0×103J/（kg?℃）；（2）工作電路中電熱絲R1與指示燈支路并聯(lián)。已知R1的額定電壓為220V，額定功率為1210W。正常工作時，工作電路的總電流為5.55A，此時指示燈支路消耗的功率；（3）控制電路電源電壓恒定，通過調(diào)節(jié)變阻器R3接入電路的阻值來設(shè)置加熱溫度，電阻R2置于溫度監(jiān)測區(qū)域，它的阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖丙所示。當(dāng)加熱溫度設(shè)定為150℃，即R3的阻值調(diào)為100Ω時.閉合開關(guān)S，電磁繼電器（不計線圈的電阻）的銜鐵被吸下，工作電路接通，開始加熱；直到溫度達(dá)到150℃時，銜鐵向上彈起，停止加熱。則當(dāng)R3的阻值調(diào)為80Ω時，對應(yīng)的加熱溫度設(shè)定為多少？【答案】（1）900J；（2）11W；（3）200℃【解析】（1）將5×10﹣3kg的空氣從20℃加熱到200℃需要吸收的熱量Q＝cmΔt＝1.0×103J/（kg?℃）×5×10﹣3kg×（200℃﹣20℃）＝900J；（2）R1的額定電流I額＝＝＝5.5A；指示燈支路的電流I指＝I﹣I額＝5.55A﹣5.5A＝0.05A；指示燈支路消耗的功率P指＝UI指＝220V×0.05A＝11W；（3）R3的阻值調(diào)為100Ω，加熱溫度設(shè)定為150℃，R2的阻值是30Ω，銜鐵向上彈起，停止加熱。此時的總電阻R＝R2+R3＝30Ω+100Ω＝130Ω；當(dāng)R3的阻值調(diào)為80Ω時，由于銜鐵被吸下時的電流不變，電源電壓也不變，則總電阻不變。所以此時R′2＝R﹣R′3＝130Ω﹣80Ω＝50Ω；由圖丙可知，溫度為200℃。9、小麗學(xué)習(xí)了電磁繼電器的相關(guān)知識后，結(jié)合自己上下樓乘坐電梯的情況（如圖甲），設(shè)計了一個電梯超載自動報警模擬裝置，其工作原理如圖乙，U0=9V。且保持不變，定值電阻R1=10Ω，R2為壓敏電阻，其阻值大小隨壓力F大小變化的圖像如圖丙，小麗所設(shè)計的模擬裝置的最大承載質(zhì)量為100kg。（不計電磁鐵線圈的阻值，g=10N/kg）（1）當(dāng)壓敏電阻承載物體的質(zhì)量為20kg時，定值電阻R1消耗的電功率是多少？（2）當(dāng)壓敏電阻兩端電壓為4V時，通過計算確定該電梯超載自動報警裝置是否報警？（3）請你指出小麗設(shè)計裝置中的組件或元件所利用的物理知識或物理原理。（說出一個即可）【答案】（1）0.1W；（2）該電梯超載自動報警裝置報警；（3）見解析【解析】（1）承載物體的重力為G=mg=20kg×10N/kg=200N由圖丙知此時的壓敏電阻為80Ω，根據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律及歐姆定律電路中的電流為定值電阻R1消耗的電功率是P1=I2R1=(0.1A)2×10Ω=0.1W（2）壓敏電阻所允許承受的最大壓力為Fmax=Gmax=mmaxg=100kg×10N/kg=1000N當(dāng)壓敏電阻兩端電壓為4V時，定值電阻R1兩端的電壓為U1=U0﹣U2=9V﹣4V=5V電路中的電流為根據(jù)歐姆定律壓敏電阻R2的電阻為由圖丙知當(dāng)壓敏電阻阻值為8Ω時，壓敏電阻所受的壓力大于1000N，電梯報警。10、電梯為居民出入帶來很大的便利，出于安全考慮，電梯都設(shè)置超載自動報警系統(tǒng)如圖甲，其工作原理：電梯超載時，壓敏電阻阻值減小，控制電路電流增大，電磁鐵磁性增強(qiáng)，吸引銜鐵向下，電鈴電路接通，電鈴響起，電動機(jī)電路斷開，電梯不能運(yùn)行。已知控制電路的電源電壓U＝9V，保護(hù)電阻R1＝100Ω，壓敏電阻R2的阻值隨壓力F（由人和貨物的重力產(chǎn)生）大小變化如圖乙所示，電梯底架自重和電磁鐵線圈的阻值都忽略不計。（1）根據(jù)超載自動報警系統(tǒng)的工作原理連接電路元件在虛框內(nèi)畫出工作電路圖。（2）當(dāng)電磁鐵線圈電流達(dá)到30毫安時，銜鐵剛好被吸住，若每個乘客體重為650N時試通過計算說明此電梯最多可乘幾個人?！敬鸢浮浚?）如下圖；（2）13人【解析】（1）電梯不超載時，電梯正常運(yùn)行，電動機(jī)正常工作，電動機(jī)和電源接通，此時電鈴和電源是斷開的；當(dāng)電梯超載時，電鈴報警，電鈴和電源接通，此時電動機(jī)和電源是斷開的，連接如圖：（2）當(dāng)電磁鐵線圈電流達(dá)到30毫安時，電路電流I＝30mA＝0.03A此時銜鐵剛好被吸住，電路電阻控制電路中保護(hù)電阻和壓敏電阻串聯(lián)的電路中，所以壓敏電阻的阻