2024年中考物理壓軸題專項訓(xùn)練：電磁繼電器核心綜合練（解析版）

壓軸題04電磁繼電器核心綜合練（電與磁）

NO.1

壓軸題解讀

i.中考新考法——以電磁繼電器為核心的生活應(yīng)用設(shè)計類題目；

2.常以結(jié)合敏感電阻、彈簧、電磁繼電器+敏感電阻的形式制作生活儀器；

3.儀器在極限境況下的相關(guān)物理量計算；

4.為滿足某要求（如測量范圍、精度）對裝置進行調(diào)整，通過計算改進方案。

5.新情景下的電磁感應(yīng)生活應(yīng)用設(shè)計類題目。

NO.2

壓軸題密押

解題要領(lǐng)歸納

1.電磁鐵：內(nèi)部有鐵心的螺線管叫做電磁鐵。電磁鐵在電磁起重機、電鈴、發(fā)電機、電動機、自動控制上有著廣

泛的應(yīng)用。

2.電磁鐵的磁性：

（1）電磁鐵磁性的有無，完全可以由通斷電來控制。

（2）電磁鐵磁性的強弱可以由電流的大小、線圈匝數(shù)控制。

3.電磁繼電器：

（1）結(jié)構(gòu)：具有磁性的電磁繼電器由控制電路和工作電路兩部分組成。控制電路包括低壓電源、開關(guān)和電磁鐵，

其特點是低電壓、弱電流的電路；工作電路包括高壓電源、用電器和電磁繼電器的觸點，其特點是高電壓、強電

流的電路。

（2）原理：電磁繼電器的核心是電磁鐵。當(dāng)電磁鐵通電時，把銜鐵吸過來，使動觸點和靜觸點接觸（或分離）,

工作電路閉合（或斷開X當(dāng)電磁鐵斷電時失去磁性，銜鐵在彈簧的作用下脫離電磁鐵，切斷（或接通）工作電

路。從而由低壓控制電路的通斷，間接地控制高壓工作電路的通斷，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作和自動化控制。電磁繼電器

的作用相當(dāng)于一個電磁開關(guān)。

高壓

低壓電源?電源

五電路

控制電路

分析：電磁繼電器是利用低電壓、弱電流電路的通斷，來間接地控制高電壓、強電流電路通斷的裝置。電磁繼電

器就是利用電磁鐵來控制工作電路的一種開關(guān)。

方法轉(zhuǎn)化：把電磁繼電器當(dāng)作開關(guān)，把敏感電阻當(dāng)作滑動變阻器，即可轉(zhuǎn)化到我們壓軸題01-02中的多開關(guān)、動

態(tài)電路中去解決。

細(xì)節(jié)把控：在轉(zhuǎn)化思想解決問題的同時，這類題其實是一類綜合信息題，考查學(xué)生的綜合素養(yǎng)，對整個題目已知

信息，包括圖像信息，很多隱含條件的挖掘。

題型密押

目錄：

?題型01電流磁效應(yīng)的應(yīng)用

?題型02電磁繼電器與敏感電阻（含圖像題綜合）

?題型03新情景中的電磁感應(yīng)

?題型04電磁繼電器與敏感電阻（計算題）

?題型05電磁繼電器與簡單機械（計算題）

?題型06電磁繼電器與浮力綜合（計算題）

?題型07電磁繼電器在熱學(xué)中的應(yīng)用（計算題）

?題型08電磁繼電器的應(yīng)用：警報問題（計算題）

?題型09電磁繼電器與交流電圖像問題（計算題）

?題型10電磁繼電器的其他應(yīng)用

?題型U電磁繼電器的綜合信息題

?題型01電流磁效應(yīng)的應(yīng)用

1.（2024?河南商丘?一模）人工心臟泵可短時間代替心臟工作，其結(jié)構(gòu)如圖所示，線圈AB固定在活塞的柄上Si

只能向泵室外側(cè)開啟，閥門S2只能向泵室內(nèi)側(cè)開啟。人工心臟泵工作時，以下說法正確的是（）

B.電流從線圈A端流入時，磁鐵吸引活塞柄

C.電流從線圈B端流入時，血液將流入泵室

D.人工心臟泵每分鐘"跳動"的次數(shù)由線圈中電流的大小決定

【答案】B

【詳解】A.線圈AB中若通入直流電，活塞只能向一個方向移動，因此要使該裝置能維持人體血液循環(huán)電流方

向要周期性改變，故A錯誤；

B.電流從線圈A端流入過程中，螺線管左端為S極，活塞左移，故B正確；

C.電流從線圈B端流入過程中，螺線管左端為N極，活塞右移，S2關(guān)閉，Si打開，血液從泵室經(jīng)Si流出，故C

錯誤；

D.圖中的線圈移動快慢與交流電的頻率有關(guān)，與電流大小無關(guān)，故D錯誤。

故選Bo

2.（2024?陜西渭南?一模）小林利用"熱敏電阻的阻值會隨溫度的升高而減小"的性質(zhì)，設(shè)計了判斷水溫變化的裝

置，其工作原理如圖甲所示，電源（電壓恒定不變）、熱敏電阻、電磁鐵、定值電阻&由導(dǎo)線連接成一個串聯(lián)電

路，電磁鐵線圈電阻不計，在線圈的上方固定一個彈簧測力計，其下端掛一條形磁體。實驗時把熱敏電阻放入盛

水的燒杯中，水溫的變化會引起彈簧測力計示數(shù)發(fā)生變化。如圖乙所示為某次實驗中彈簧測力計讀數(shù)隨時間變化

的圖像。下列說法正確的是（）

A.彳到4時間內(nèi)熱敏電阻的阻值變大

B.：到芍時間內(nèi)水溫降低

C.t2到t3時間內(nèi)電壓表示數(shù)最小

D.與到〃時間內(nèi)電路中的總功率變小

【答案】D

【詳解】由電路圖可知，定值電阻與熱敏電阻串聯(lián)，電壓表測定值電阻&兩端的電壓。

A.由圖象可知，。到這時間內(nèi)彈簧測力計示數(shù)增大，說明鐵塊受到磁力增大，線圈中的電流變大，根據(jù)歐姆定

律可知電路中的總電阻減小，則熱敏電阻的阻值減小，故A錯誤；

B.因熱敏電阻的阻值會隨溫度的升高而減小，所以〃到四時間內(nèi)熱敏電阻的阻值減小時，水溫升高，故B錯誤；

C.由圖象可知，四到匕時間彈簧測力計示數(shù)不變，說明電路中的電流不變，則熱敏電阻兩端電壓沒有改變，根

據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可知，電壓表的示數(shù)不變；結(jié)合B項分析可知及時刻水溫最高，電路中的電流最大，由

U=/R可知定值電阻R兩端的電壓最大（電壓表示數(shù)最大），所以這到匕時間內(nèi)電壓表的示數(shù)最大，故C錯誤；

D.由圖象可知，B到〃時間內(nèi)彈簧測力計示數(shù)減小，說明鐵塊受到磁力減小，電路中的電流減小，根據(jù)2=八我

可知，電路中總電功率減小，故D正確。

故選D。

?題型02電磁繼電器與敏感電阻（含圖像題綜合）

3.（2023?江蘇常州?模擬預(yù)測）如圖所示，是模擬超市里電動扶梯電路，使用扶梯前先要閉合開關(guān)S,4是一個

紅外傳感器，當(dāng)人靠近到一定距離時，人體輻射的紅外線被紅外傳感器凡接收，紅外傳感器凡阻值減小。下列

說法正確的是（）

紅外線傳感器凡

A.電路工作時，電磁鐵上端為S極

B.當(dāng)人遠(yuǎn)離傳感器時，傳感器《阻值減小

C.當(dāng)人遠(yuǎn)離傳感器時，電磁鐵的磁性變?nèi)?/p>

D.當(dāng)人遠(yuǎn)離傳感器時，電動機轉(zhuǎn)速變快

【答案】C

【詳解】A.如圖，電流從電磁鐵的下端進入，根據(jù)安培定則可以判斷電磁鐵的上端是N極，下端是S極，故A

錯誤；

BCD.閉合開關(guān)，控制電路中兩電阻串聯(lián)接入電路，當(dāng)人靠近到一定距離時，人體輻射的紅外線被紅外傳感器&。

接收，紅外傳感器刷阻值減小，總電阻減小，電源電壓不變，根據(jù)歐姆定律/==可知電路電流變大，電磁鐵的

磁性增強，吸引銜鐵，動觸頭和靜觸頭接通，工作電路的定值電阻短路，只有電動機接在電路中，電動機電壓變

大，電動機轉(zhuǎn)動速度變快。所以，當(dāng)人遠(yuǎn)離傳感器時，傳感器&阻值變大，電磁鐵的磁性變?nèi)酰妱訖C轉(zhuǎn)速變

慢。故C正確，BD錯誤。

故選Co

4.（2023?陜西?模擬預(yù)測）3D打印機是一種可快速打印定型的機器，它的原理是把數(shù)據(jù)和原料放進3D打印機中，

通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體。小明家用的3D打印機所使用的絲材原料是一種易熔易凝的PLA塑料，其比熱

容c=1.6xl03j/（kg?EI）。其工作電路如圖甲所示，其中U/=9V,電磁鐵的線圈電阻為40Q,當(dāng)電磁繼電器線圈

的電流達(dá)到100mA時，銜鐵被吸下來。下列有關(guān)說法正確的是（）

kWh1.01

。|5|5|4|6|回

DDSD443型

電子式單相電能表

220V10(20)A50Hz

3000imp/kWh?O

指示燈

乙

A.3D打印機噴頭主要是利用了電流的磁效應(yīng)

B.當(dāng)電阻R/為30Q時，要使銜鐵能被吸引下來，&的阻值最多為60Q

C.若電路中只有3D打印機工作了40min,如圖乙所示的家用電能表指示燈閃爍了500次，則該打印機的實

際功率為250W

D.100g的PLA塑料從30團加熱到80回，吸收的熱量為A2800J

【答案】C

【詳解】A.要熔化PLA塑料，則3D打印機噴頭主要是利用了電流的熱效應(yīng)，故A錯誤;

B.電磁繼電器線圈的電流達(dá)到100mA時，銜鐵被吸下來，根據(jù)歐姆定律得，電路的總電阻為

^-=7=^=90Q

根據(jù)串聯(lián)電路電阻特點，&的阻值最多為

R2=R總-R/-R線圈=90Q-30Q-40Q=20Q

故B錯誤;

C.圖乙中的家用電能表指示燈閃爍了500次，打印機做的功為

500imp1.,

W=--------------￡------=—kW?h

3000imp/kWh6

打印機的實際功率為

-kW-h

6_____=0.25kW=250W

嗎

60

故C正確;

D.100g的PLA塑料從30回加熱到80S,吸收的熱量為

2?=cm(t-to)=1.6xlO3J/(kg?回)xO.lkgx(8CB-30回)=8000J

故D錯誤。

故選Co

5.（2023?陜西?中考真題）小明設(shè)計了一個電梯自動報警模擬裝置，如圖-1所示。在控制電路中，電源電壓為12V,

K為滑動變阻器，耳為壓敏電阻，凡的阻值大小隨壓力產(chǎn)的變化關(guān)系如圖-2所示。閉合開關(guān)Si和S2,當(dāng)壓敏電

阻受到的壓力達(dá)到4000N時，電磁鐵線圈中的電流為0.1A,此時銜鐵被吸下，動觸點K與觸點A斷開，同時與

觸點8接觸，電動機停止工作，報警鈴聲開始響起。電磁鐵線圈的電阻忽略不計。下列說法正確的是（）

2Oo

16O

20

80

40

圖T圖-2

A.Si閉合時，電磁鐵的上端為N極

B.壓敏電阻受到的壓力越大，控制電路中的電流越小

C.當(dāng)電梯自動報警鈴聲開始響起時，尾的功率為0.4W

D.若控制電路電源電壓降低，要保證電梯最大載重不變，應(yīng)將的滑片P向左移

【答案】D

【詳解】A.由圖1可知，電流從通電螺線管的下端接線柱流入，上端流出，根據(jù)右手螺旋定則，可知螺線管的

上端為S極，故A錯誤；

B.由圖2可知，壓力越大，史阻值越小，由歐姆定律可知，控制電路中的電流越大，故B錯誤；

C.由題意知，自動報警鈴聲開始響起時，控制電路電流為0.1A,此時上對應(yīng)阻值為40Q,由U=IR得,七兩端

電壓為

U2=IR2=0.1AX40Q=4V

根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律可知，幻兩端的電壓為

U=U-U2=l2V-4V=8V

由尸=〃得，此時4的功率為

p=Z71/=8V?0.1A=

故C錯誤；

D.為了保證電梯最大載重不變，即警報響起電流為0.1A,由。=笈可知，當(dāng)電源電壓降低，電阻也應(yīng)降低，結(jié)

合題意可知，應(yīng)將凡的滑片P向左移動，故D正確。

故選Do

6.（2024?陜西寶雞?一模）如圖甲是某校初中物理創(chuàng)新小組設(shè)計的"闖紅燈違規(guī)模擬記錄器”，當(dāng)光控開關(guān)接收到

某種顏色光時，開關(guān)自動閉合，它的阻值變化規(guī)律如圖乙所示，已知控制電路電壓為6V,繼電器線圈電阻10Q,

當(dāng)控制電路中電流大于0.06A時，銜鐵被吸合。下列說法中不正確的是（）

甲乙

A.要記錄違規(guī)闖紅燈的情景，光控開關(guān)應(yīng)在接收到紅光時，自動閉合

B.光控開關(guān)接收到綠光時，指示燈亮，電控照相機不工作

C.質(zhì)量小于400kg的車輛違規(guī)時不會被拍照記錄

D.要使質(zhì)量較小的車闖紅燈也能被拍下，可以在控制電路中串聯(lián)一個電阻

【答案】D

【詳解】AB.因為電控照相機要自動記錄違規(guī)闖紅燈的情景，所以光控開關(guān)應(yīng)在接收到紅光時，自動閉合；在

接收到綠光時，光控開關(guān)斷開，指示燈發(fā)光，電控照相機不工作，故AB正確，不符合題意；

C.根據(jù)歐姆定律

u_u_6V

=100Q

^-7-0.06A

壓敏電阻的阻值為

R=100C-100=900

查圖可知，當(dāng)R=90Q時，壓敏電阻所受的壓力F=4000N,根據(jù)G=:咫得

m=G=F=4000N=40()kg

gg10N/kg

只有質(zhì)量大于400kg的車輛違規(guī)時才會被拍照記錄；故C正確，不符合題意;

D.分析圖乙可知，當(dāng)壓力F越小時，電阻R越大，如果再串聯(lián)一個電阻，根據(jù)串聯(lián)電路中的總電阻等于各串聯(lián)

電阻之和，則電路中的總電阻更大，電流會更小，達(dá)不到0Q6A,電磁鐵不能有效控制銜鐵，則不能達(dá)到給違規(guī)

車輛拍照的目的，故D錯誤，符合題意。

故選Do

7.（2023?內(nèi)蒙古包頭?三模）天橋極大方便了行人的出行，陰雨天時空氣潮濕，能見度低，路面濕滑，為保證行

人上下天橋時的安全，需在天橋入口處設(shè)置警示燈。圖甲是某同學(xué)為此設(shè)計的部分模擬電路，電磁鐵及觸點1

固定不動，銜鐵可在電磁鐵作用下上下運動，帶動銅棒。尸繞。點運動。該電路中需用到阻值隨空氣濕度變化的

濕敏電阻，將濕敏電阻接在電路中（圖中未畫出），閉合開關(guān)S,當(dāng)空氣濕度小于設(shè)定值時，警示燈隨濕度變化

而自動調(diào)整亮度；當(dāng)空氣濕度增大到設(shè)定值時，警示燈能不斷閃爍。圖乙是可供選擇的兩種濕敏電阻的阻值隨濕

度變化關(guān)系的圖像。忽略電磁鐵線圈電阻，燈泡阻值不變，以下說法正確的是（）

A.應(yīng)選Ri作為該電路的濕敏電阻

B.在M、N、。三處位置中，濕敏電阻應(yīng)安裝在N處

C.小于設(shè)定值時，濕度越小警示燈越亮

D.向左移動滑片P,可使警示燈在較小濕度下實現(xiàn)閃爍

【答案】D

【詳解】A.由圖乙知，4的電阻隨濕度的增加而增加，及的電阻隨濕度的增加而減小。根據(jù)實際情況，當(dāng)空氣

潮濕，能見度變低時，警示燈變亮，電路中電流變大，電阻變小，即濕敏電阻隨濕度的增加而減小，所以應(yīng)選

史作為該電路的濕敏電阻，故A錯誤；

B.由圖甲知，當(dāng)濕度增大，能見度低，濕敏電阻變小，電路的電流增大，電磁鐵的磁性變強，將銜鐵吸引上去，

濕敏電阻安裝在M處時，會被短路，電路的電流突然增大，警示燈一下變得很亮起到閃爍的作用，可知濕敏電

阻應(yīng)安裝在M處，故B錯誤；

C.由圖乙知，當(dāng)濕度減小，濕敏電阻變大，根據(jù)歐姆定律得，電路的電流變小，所以小于設(shè)定值時，濕度越小

警示燈越暗，故C錯誤；

D.向左移動滑片P,電路中電阻變小，電路的電流增大，電磁鐵的磁性變強，將銜鐵吸引上去，可使警示燈在

較小濕度下實現(xiàn)閃爍，故D正確。

故選D。

?題型03新情景中的電磁感應(yīng)

8.（2024?湖北孝感?一模）我國第三艘航母“福建艦”裝備了先進的電磁彈射系統(tǒng)，如圖是一種電磁彈射示意圖,

滑塊被彈射的原理是（）

A.電生磁B.磁生電

C.同種電荷相排斥D.磁場對通電導(dǎo)體有力的作用

【答案】D

【詳解】由題意可知，電磁彈射器的彈射軌道處于磁場中，當(dāng)滑塊通以電流時，即可受到強大的推力，由此可知

其原理是磁場對通電導(dǎo)體有力的作用；故D符合題意，ABC不符合題意。

故選D。

9.（2024?陜西西安?二模）如圖-1所示，這是一種自行車上的裝置，車前端的燈泡與該裝置內(nèi)部線圈相連，在騎

行時自行車的車輪轉(zhuǎn)動帶動該裝置上端的小輪轉(zhuǎn)動，小輪帶動內(nèi)部的磁鐵轉(zhuǎn)動，燈泡便發(fā)光照明，圖-2是其結(jié)構(gòu)

示意圖。下列分析正確的是（）

A.當(dāng)車輪反方向轉(zhuǎn)動時燈泡不會發(fā)光

B.該裝置的原理是法拉第發(fā)現(xiàn)的

C.該裝置創(chuàng)造了能量，能量不守恒

D.車輪與小輪之間沒有摩擦

【答案】B

【詳解】A.當(dāng)車輪反方向轉(zhuǎn)動時，帶動內(nèi)部的磁鐵轉(zhuǎn)動，燈泡便發(fā)光照明，故A錯誤；

B.該裝置的原理，即電磁感應(yīng)現(xiàn)象是法拉第發(fā)現(xiàn)的，故B正確；

C.該裝置將機械能轉(zhuǎn)化為電能，能量守恒，故C錯誤；

D.車輪與小輪之間有相對運動，有摩擦，故D錯誤。

故選Bo

10.（2024?四川綿陽?二模）圖中黑色圓點為閉合回路放在磁場中的線圈的一邊的橫截面，當(dāng)它在磁場中旋轉(zhuǎn)一周

時，下列說法中正確的是（）

A.線圈在位置①③時有感應(yīng)電流

B.線圈在位置②④時，有感應(yīng)電流

C.圖中感應(yīng)電流的方向改變一次

D.線圈在所有位置時均有感應(yīng)電流

【答案】A

【詳解】ACD.線圈在位置①③時切割磁感線運動，導(dǎo)體中都有感應(yīng)電流；線圈在位置①③時，磁感線的方向

相同，運動方向不同，得到的感應(yīng)電流的方向不同，圖中感應(yīng)電流的方向改變兩次，故A正確，CD錯誤；

B.在位置②時沿著磁感線的方向運動，不切割磁感線，導(dǎo)體中沒有感應(yīng)電流，在位置④時逆著磁感線的方向

運動，不切割磁感線，導(dǎo)體中沒有感應(yīng)電流，故B錯誤。

故選Ao

?題型04電磁繼電器與敏感電阻(計算題)

11.(2024?福建泉州?一模)圖是可自動調(diào)節(jié)浴室溫度的燈暖型浴霸的簡易電路圖?？刂齐娐分?，電源電壓為S,

定值電阻凡的阻值為15Q,熱敏電阻R的阻值隨溫度變化關(guān)系如下表所示，電磁繼電器線圈電阻不計。工作電

路中，電源電壓。2恒為220V,浴霸的兩只燈泡均標(biāo)有“220V275W”的字樣。當(dāng)通過電磁繼電器線圈的電流/達(dá)

到60mA時，銜鐵被吸下，工作電路斷開；當(dāng)通過電磁繼電器線圈的電流/440mA時，銜鐵被釋放，工作電路閉

合。

溫度t/℃16202428323640

電阻Ri/Q300285265243215185150

(1)求工作電路閉合時，通過工作電路的總電流；

(2)若浴室的溫度不能超過40回，求控制電路電源電壓的最小值；

(3)若控制電路電源電壓為12V,求浴室溫度的調(diào)節(jié)范圍；

(4)為了使浴室的控制溫度升高，只增加電磁繼電器線圈的匝數(shù)，這種方法是否可行？請說明理由。

控制電路工作電路

【答案】(1)2.5A；(2)9.9V；(3)20~360；(4)見解析

【詳解】解：(1)工作電路閉合時，兩燈并聯(lián)，兩燈的工作電壓均為額定電壓220V,由尸=〃與并聯(lián)電路特點

得，通過工作電路的總電流

一，PP275W275W

I—I,+/,=—+—=--------+---------=2.5A

2。220V220V

(2)控制電路中R、Ro、電磁繼電器串聯(lián)，電磁繼電器線圈電阻不計。若浴室的溫度不能超過40回，則當(dāng)熱敏

電阻的溫度為40團時，銜鐵斷開，兩燈不工作。由表格中數(shù)據(jù)得，此時熱敏電阻R電阻為150Q；當(dāng)通過電磁繼

電器線圈的電流/“0mA時，由歐姆定律與串聯(lián)電路電壓特點得，控制電路電源電壓的最小值

U=IR=0.06Ax(150Q+15Q)=9.9V

（3）若控制電路電源電壓為12V,由歐姆定律得，當(dāng)通過電磁繼電器線圈的電流/達(dá)到60mA時，銜鐵被吸下,

工作電路斷開，此時控制電路的電阻為

熱敏電阻R電阻為

凡=R總「4=2000-150=1850

由表格中數(shù)據(jù)得，浴室溫度溫度為36隊

當(dāng)通過電磁繼電器線圈的電流/“0mA時，銜鐵被釋放，此時控制電路的電阻為

TJ12V

R6=—=-----=300。

總2I20.04A

熱敏電阻R/電阻為

&=RQ-&=300Q-15。=285。

由表格中數(shù)據(jù)得，浴室溫度溫度為20回，則浴室溫度的調(diào)節(jié)范圍為20~36隊

（4）增加電磁繼電器線圈的匝數(shù)，其他條件不變時，電磁鐵磁性增強，則當(dāng)控制電路中電流較小時，銜鐵就會

被吸下，由歐姆定律得，此時控制電路中總電阻較大，Ro阻值不變，則此時熱敏電阻的阻值較大，由表格中數(shù)

據(jù)得，浴室溫度變小，即當(dāng)浴室溫度較小時，浴霸就停止工作，故無法使浴室的控制溫度升高，則這種說法不可

行。

答：（1）工作電路閉合時，通過工作電路的總電流2.5A；

（2）若浴室的溫度不能超過40囿控制電路電源電壓的最小值9.9V；

（3）若控制電路電源電壓為12V,浴室溫度的調(diào)節(jié)范圍20~36回；

（4）見解析。

12.（2024?黑龍江哈爾濱?一模）某電梯簡圖如圖1所示，其部分工作原理如圖2所示，R是一個壓敏電阻，加在

壓敏電阻R上的壓力增大時，它的阻值減小，當(dāng)控制電路中的電流達(dá)到設(shè)定值時超載電鈴報警。

（1）動觸點K與A、B觸點中的哪一個接觸時電鈴報警？（不用說明理由）

（2）壓敏電阻R的阻值隨著壓力的變化規(guī)律如圖3所示，控制電路的電源電壓為6V,當(dāng)控制電路中的電流達(dá)到

0.03A時，銜鐵被吸下，報警電鈴響起，求此時R的大小及這部電梯設(shè)計的最大載重是多少？（電磁鐵線圈的電

阻不計）

（3）電梯質(zhì)量300kg,帶動電梯升降的電動機上標(biāo)有"220V；10kW”的字樣。當(dāng)電梯里人和貨物的總質(zhì)量為500kg

時，中途勻速運行10s內(nèi)上升了10m,則此過程電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率是多少？

電梯工作電路

—o220V-1200

1000

=8K電鈴

800

Br—J——

600

400

200

IIIIIII%xio3N)

輕東踏板壓康電阻R控制電路024681012

圖1圖2圖3

【答案】(1)5觸點；(2)10000N；(3)80%

【詳解】解：(1)由圖得，5觸點與電鈴串聯(lián)，則動觸點K與5觸點接觸時電鈴報警。

(2)由圖2可知，控制電路電壓

U=6V

當(dāng)控制電路中的電流為0.03A時，此時由/=§■可知，R的大小為

R

由圖3可知，當(dāng)

R=200Q

時，對應(yīng)的壓力

F=10000N

即電梯的最大載重為lOOOONo

(3)電梯得到的機械能

4

%=G總h=m&gh=(300kg+500kg)xl0N/kgxl0m=8xl0J

由P=/得，電梯消耗的電能

lV=P?=lxl04Wxl0m=lxl05J

此過程電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率是

8xlOJ

〃=xioo%=sX100%=80%

WlxlO5J

答：(1)動觸點K與8觸點接觸時電鈴報警；

(2)此時R的大小及這部電梯設(shè)計的最大載重是10000N；

(3)此過程電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率是80%。

13.(2024?湖北孝感?一模)科技小組開展設(shè)計一款多功能電熱鍋的項目活動，過程如下：

【明確問題】同學(xué)們討論后認(rèn)為，電熱鍋應(yīng)具有如下功能和標(biāo)準(zhǔn)：

功能1：加熱模式額定功率880W；保溫模式額定功率88W；額定電壓220V；

功能2：電熱鍋達(dá)到設(shè)定溫度后能自動從加熱模式切換到保溫模式；

功能3：電熱鍋從加熱模式切換到保溫模式的設(shè)定溫度可調(diào)，以實現(xiàn)蒸、煮、燉、婀、烙、煎多種烹飪方式;

【方案設(shè)計】根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，小組設(shè)計了如圖甲的方案：

（1）工作電路中加熱擋的發(fā)熱電阻尺應(yīng)設(shè)計在處（選填或%"）;

（2）為保證加熱功率為880W,發(fā)熱電阻R的阻值應(yīng)為多大；（）

（3）科技小組選取了一種熱敏電阻R,其阻值與溫度關(guān)系見圖乙，把它接在控制電路中，可以實現(xiàn)當(dāng)電熱鍋內(nèi)

溫度達(dá)到105回時，當(dāng)電流達(dá)到0.03A時，電磁鐵會吸下銜鐵，選用的定值電阻&阻值應(yīng)為多大；（電磁鐵線圈阻

值不計）（）

（4）用這個電熱鍋在加熱模式下將1L溫度為12回的水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下燒開，至少需要多長時間

[%=4200J/（kg.℃）]；（）

【方案評估及改進】

（1）經(jīng)過討論，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)以上設(shè)計方案無法實現(xiàn)功能3；

（2）為實現(xiàn)功能3,請說出一種改進方法：0

【答案】a55Q340Q420s把定值電阻&改為變阻器，可以調(diào)節(jié)電阻大小

【詳解】（1）[1]電磁繼電器本質(zhì)上是一個開關(guān)，如圖所示，電磁鐵磁性增強，工作電路當(dāng)控制電路電流小,

沒有吸引銜鐵，6處電阻與工作電路斷開，可知電磁繼電器控制的是電阻R在工作電路中的通斷，工作電路中的

發(fā)熱電阻R應(yīng)設(shè)計在。處；

42

（2）⑵加熱功率為P=880W,由尸=一，發(fā)熱電阻R的阻值為

R

R”額)2(220V)2

=55。

一七一88W

（3）[3]控制電路的電源電壓為12V,當(dāng)電流達(dá)到0.03A時，此時控制電路總電阻

%=*贏=4皿

當(dāng)電飯煲內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定溫度105回時，由圖丙可知此時熱敏電阻品=60Q,選用的定值電阻阻值

q=R總一為=400Q-60Q=340Q

(4)⑷水吸收的熱量為

33-335

e=cm(r2-A)=cpVCt2-t^=4200J/(kg.℃)xl.2xl0kg/mx3x10mx(100℃-12℃)=3.696x10J

不計熱損失時W=Q,加熱時間

W3.696xio5J

〔=__=_______=420s

P88OW

（5）[5]要電熱鍋從加熱模式切換到保溫模式的設(shè)定溫度可調(diào)，即銜鐵吸引下來時的電流不同，而溫度改變時，

則必須要調(diào)節(jié)定值電阻&的阻值大小，因而需要把定值電阻凡改為變阻器，可以調(diào)節(jié)電阻大小。

14.（2023?四川遂寧?中考真題）學(xué)校組織學(xué)生到射洪市"三五三六”廠參加國防教育活動。同學(xué)們被展廳自動大門

所吸引，他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)人靠近大門時，大門自動打開，如圖甲所示?；匦：?，科技小組利用電磁繼電器、人體紅外

傳感器，電動機等元件制作了模擬電路，部分電路如圖乙所示。其中電動機銘牌上標(biāo)有"220V40W"的字樣，控制

電路的電源電壓U為24V,R/為定值電阻，人體紅外傳感器的阻值R隨人體到大門距離工的變化關(guān)系如圖丙所

示；當(dāng)電磁鐵線圈中的電流為100mA時，銜鐵剛好被吸下，觸發(fā)電動機工作，大門打開。（不計電磁鐵線圈的電

阻）

（1）開門一次用時3s,請計算開門一次電動機消耗電能多少焦耳?

（2）經(jīng)測試￡=3m時剛好觸發(fā)電動機工作，則氏的阻值為多少？

【答案】（1）120J；（2）120Q

【詳解】解：（1）由題可知，開門一次電動機消耗電能為

W=ft=40Wx3s=120J

（2）由圖丙可知，當(dāng)L=3m時R=120A,當(dāng)電磁鐵線圈中的電流為100mA時，銜鐵剛好被吸下，觸發(fā)電動機

工作，此時控制電路總電阻為

則在串聯(lián)電路中％的阻值為

Rl=R&-R=240Q-120Q=120Q

答：（1）開門一次用時3s,請計算開門一次電動機消耗電能120焦耳；

（2）經(jīng)測試L=3m時剛好觸發(fā)電動機工作，則Ri的阻值為120Qo

?題型05電磁繼電器與簡單機械（計算題）

15.（2023?福建?中考真題）實踐小組設(shè)計了由廂體、承重板和動滑輪組成的提升重物的裝置，示意圖如圖甲，廂

體放置在水平承重板上,承重板的上表面裝有壓力傳感器,裝置由電動機提供動力。該裝置設(shè)計有超載限制系統(tǒng)，

如圖乙，限制系統(tǒng)中的控制電路電源電壓恒為12V,定值電阻Ro阻值為200Q,壓力傳感器中的力敏電阻RF阻值

隨壓力廠技化的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示。當(dāng)控制電路的電流大于0Q3A時，電磁鐵將銜鐵吸下，B、C兩個觸點斷

開，電動機停止工作。已知廂體重150N,承重板和滑輪共重100N,忽略繩重、摩擦和電磁鐵線圈電阻。

F壓/N4006008009001000

RF/Q800500300200100

(1)空廂勻速豎直上升時，求繩拉力尸的大?。?/p>

(2)在6s內(nèi)將空廂勻速豎直提升3m,求拉力P做功的功率；

(3)重物放在廂體內(nèi)，求該裝置勻速豎直提升重物的最大機械效率；

(4)若要將該裝置的最大載重量調(diào)小，提出對控制電路的一條調(diào)整措施。

工作

電路

力敏電阻為

―1=1——

控制

電路

甲乙

【答案】⑴125N；(2)125W；(3)75%；(4)減小幾

【詳解】解：(1)忽略繩重、摩擦，空廂勻速豎直上升時,繩拉力P的大小

廂板

"_G_G+G15ON+1OON=125N

Jr——

222

(2)繩端移動距離

s=2/z=2x3m=6m

繩拉力產(chǎn)做的功

W=衣=125Nx6m=750J

繩拉力/的功率

P*="125W

6s

(3)控制電路的最大電流/=0.03A時，載重量最大，控制電路最小總電阻

2?=7=WX=400Q

力敏電阻的阻值

RF=R_RQ=400。-200Q=200。

由表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)(=2000,壓力是=900N,即最大載重

G物=七一G廂=900N—150N=750N

裝置的最大機械效率

=%川==G物丸=G物=__________75°N______=15。/

~一%川+%一G物力+G板〃+G箱//「G物+G板+G箱-750N+150N+100N一

（4）要將該裝置的最大載重量調(diào)小，力敏電阻RF阻值會變大，控制電路的電流不變，由尺=寧可知，電源電

壓不變，電路的總電阻不變，可以減小島的阻值。

答：（1）空廂勻速豎直上升時，繩拉力尸的大小是125N；

（2）在6s內(nèi)將空廂勻速豎直提升3m,拉力歹做功的功率是125W；

（3）重物放在廂體內(nèi)，該裝置勻速豎直提升重物的最大機械效率是75%；

（4）若要將該裝置的最大載重量調(diào)小，減小治。

16.（2023?湖南衡陽?中考真題）近幾年衡陽市進行老舊小區(qū)改造，不少多層樓房安裝了電梯。圖甲是某小區(qū)電梯

的結(jié)構(gòu)示意圖，它由轎廂、配重、滑輪、纜繩、鋼絲繩和電動機組成，轎廂質(zhì)量為400kg,配重質(zhì)量為300kg,

繩重和摩擦忽略不計。為了安全，電梯設(shè)置了超載自動報警系統(tǒng)，如圖乙。閉合控制開關(guān)Si,電梯沒有超載時,

再閉合運行開關(guān)S2,電動機正常工作：超載時（即控制電路中的電流/20.1A）,電鈴發(fā)出報警鈴聲，即使閉合

S2,電動機也不工作。控制電路電源電壓為9V,定值電阻R1的阻值為30Q,電磁鐵線圈電阻不計，轎廂內(nèi)底面

壓力傳感器&的阻值與它所受壓力F的關(guān)系如圖丙所示。

（1）該電梯空載靜止時，與轎廂相連的纜繩對轎廂的拉力為N,超載時，圖乙中觸點將與點

接觸（選填"A"或"3"）,電鈴發(fā)出報警鈴聲；

（2）該電梯某次轎廂內(nèi)載人和貨物的總重為8000N,試通過計算判斷電梯是否超載；

（3）如圖丁所示是某次電梯上升時的VI圖像，若轎廂內(nèi)人和貨物總重為5000N,求電梯勻速上升運行階段，電

動機牽引轎廂的鋼絲繩做功的功率。

用動機

鋼

號絲

轎

配廂

重

甲乙

jnn

【答案】3000A超載L2xl04w

【詳解】（1）⑴該電梯空載靜止時，配重和轎廂都處于靜止?fàn)顟B(tài)，與轎廂相連的纜繩對轎廂的拉力大小等于配

重的重力，即

F統(tǒng)繕=G配聲m?>g=300kgxl0N/kg=3000N

⑵由圖乙可知，超載時，觸點與A接觸，電鈴接入電路中，電鈴發(fā)出報警鈴聲。

（2）[3]該電梯某次轎廂內(nèi)載人和貨物的總重為8000N,轎廂內(nèi)底面壓力傳感器受到的壓力

Fff=8000N

由圖丙可知，壓敏電阻&=30Q,電路中的電流

9V

--------=0.15A>0.1A

3+&30。+30。

說明電梯超載。

（3）⑷由圖丁可知，電梯勻速上升階段的速度是2m/s,對轎廂受力分析，轎廂受到三個力的作用：轎廂自身的

重力、繩子對轎廂豎直向上的拉力以及鋼絲繩對轎廂的拉力，當(dāng)轎廂勻速直線運動時，受力平衡，轎廂整體的重

力

G屈=G豺G=m腐g+G=400kgxl0N/kg+5000N=9000N

鋼絲繩對轎廂的拉力

F礪G總-F?=9000N-3000N=6000N

電梯滿載勻速運行時，電動機鋼絲繩對轎廂拉力的功率

P=—=^=7^v=6000Nx2m/s=1.2xl04W

?題型06電磁繼電器與浮力綜合（計算題）

17.（2023?湖南岳陽?二模）為節(jié)約用水，小華為農(nóng)場的儲水箱設(shè)計了一個自動抽水控制裝置，如圖所示，水箱高

為1m,容積為OSn?。在空水箱底部豎直放置一重5N的長方體，長方體高為1m、底面積為O.OZn?,上端通過

絕緣輕桿與控制電路的壓敏電阻R接觸，此時壓敏電阻受到的壓力為零。壓敏電阻R的阻值隨壓力尸的增大而

減小，部分?jǐn)?shù)據(jù)如表，控制電路的電源電壓U=12V,定值電阻4為保護電阻，當(dāng)控制電路的電流/20.5A時，

電磁鐵將銜鐵吸合，工作電路斷開泵停止給儲水箱抽水。（gW10N/kg）

壓力b/N180185190195200

壓敏電阻R/Q1817161412

（1）若水泵的額定功率為440W,正常工作時通過的電流是多少？

（2）儲水箱裝滿水時長方體所受浮力大小為多少？

（3）為了更加安全的工作，小華通過反復(fù)試驗，只調(diào)整&的大小，使水面離頂部還有0.05m時，水泵停止給水

箱抽水，求此時治的功率。

【答案】(1)2A；(2)200N；(3)1.75W

【詳解】解：（1）由圖可知，水泵正常工作時電壓為220V,由2=〃可得正常工作時通過的電流是

Z=440W=2A

UI220V

（2）長方體的體積為

V=Sh=0.02m2xlm=0.02m3

長方體浸沒在水中，其排開水的體積為

%F=y=0.02m3

則長方體受到的浮力為

F諄==1.0xl03kg/m3xl0N/kgx0.02m3=200N

（3）水面離頂部還有0.05m時長方體受到的浮力為

332

4孚1=7K=1.0xl0kg/mxlON/kgx0.02mx(lm-0.05m)=190N

此時壓敏電阻受到的壓力為

是=與I-G=190N-5N=185N

由表可知，壓敏電阻R=17Q,根據(jù)歐姆定律可得電路總電阻為

＞懸=2仍

則定值電阻的阻值為

=7?a-7?=24Q-17Q=7Q

此時&的功率為

22

PO=IR.=(0.5A)X7Q=1.75W

答：（1）若水泵的額定功率為440W,正常工作時通過的電流是2A；

（2）儲水箱裝滿水時長方體所受浮力大小為200N；

（3）只調(diào)整%的大小，使水面離頂部還有0.05m時，水泵停止給水箱抽水，此時&的功率為1.75W。

?題型07電磁繼電器在熱學(xué)中的應(yīng)用（計算題）

18.（2022?河南洛陽?模擬預(yù)測）如圖是一款利用電磁繼電器設(shè)定不同出水溫度的電熱飲水機原理示意圖。工作電

路中，電源電壓恒為220V,R是加熱電阻絲，阻值為48.4Q。控制電路中，電源電壓恒為3