3.3 拓展-電磁計算（原卷版）

【考查知識】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，解題時應注意根據(jù)題中提示，恰當利用圖表中的數(shù)據(jù)。1、某校項目化小組同學設(shè)計并制作了一個電子加熱墊（圖甲），用于冬天時給杯子加熱，它的內(nèi)部電路如圖乙。其中，R1是熱敏電阻，它的阻值會隨溫度的升高而減小；R2是定值電阻，當有電流通過時會產(chǎn)生熱量；L是指示燈，S為定時開關(guān)，連續(xù)工作8小時后會自動斷開，1為動觸點，2、3、4是靜觸點。若水溫低于70℃，只有R2工作，加熱墊處于加熱狀態(tài)；溫度超過70℃時，指示燈L發(fā)光，提示液體溫度較高注意燙手，但仍持續(xù)加熱。已知R2=8Ω，指示燈L的電阻為30Ω。工作電路電壓為12伏，線圈電阻忽略不計。（1）當液體溫度低于70℃時，動觸點1與靜觸點___________相連。（2）當液體溫度超過70℃時，工作電路中的總電流是多大？___________（3）同學們發(fā)現(xiàn)溫度超過60℃時，加熱墊上的杯子就已經(jīng)很燙手，出于安全考慮，同學們希望溫度達到60℃時就能使指示燈發(fā)光，以下方案可行的是___________。A．增大控制電路的電源電壓B．增大工作電路的電源電壓C．增大電磁鐵的線圈匝數(shù)D．減小R2的阻值E.增大銜鐵與電磁鐵間的距離2、圖甲為熱敏電阻的R-t圖象，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的恒溫箱的簡單溫控電路，繼電器線圈的電阻為150Ω，當線圈中電流大于或等于28mA時，繼電器的銜鐵被吸合，為繼電器線圈供電的電池的電壓為6V，圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源。(1)從圖甲中可得50℃時熱敏電阻的阻值為Ω。(2)恒溫箱的加熱器應接在A、B端還是C、D端？(3)若恒溫箱內(nèi)的溫度達到100℃時，通過計算分析恒溫箱加熱器是否處于工作狀態(tài)？(4)若在原控制電路中，串聯(lián)接入一個可變電阻，當該電阻增大時，所控制的恒溫箱內(nèi)的最高溫度將(填“變大”“不變”或“變小”)。3、有一種電加熱恒溫箱，工作原理如圖a所示．控制電路由電壓為U1=6V的電源、電磁繼電器（線圈電阻不計）、滑動變阻器R0和熱敏電阻R1組成；工作電路由電壓為U2=220V的電源和電阻為R2=48.4Ω的電熱絲組成．當控制電路中的電流達到0.05A時，銜鐵被吸下來，觸點處斷開，工作電路停止工作，當控制電路中的電流小于0.05A時，銜鐵被彈回，觸點處接通，加熱電路正常工作．熱敏電阻R1的阻值隨溫度變化關(guān)系如圖b所示．(1)工作電路正常工作1min，電熱絲R2產(chǎn)生的電熱是多少？(2)通過調(diào)節(jié)控制電路中滑動變阻器R0接入電路的阻值，就能調(diào)節(jié)恒溫箱中需要設(shè)定的不同溫度，如果恒溫箱的溫度設(shè)定為50℃，求滑動變阻器R0應接入電路的阻值．(3)若要提高恒溫箱的設(shè)定溫度，滑動變阻器R0接入電路的阻值應調(diào)大還是調(diào)??？4、磁感應強度B用來描述磁場的強弱，國際單位是特斯拉，符號是“T”。為了探究電磁鐵外軸線上磁感應強度的大小與哪些因素有關(guān)，小鷺設(shè)計了如圖甲、圖乙所示的電路，圖甲中電源電壓為9V，R為磁感應電阻，其阻值隨磁感應強度變化的關(guān)系圖線如圖丙所示。（1）當圖乙中S2斷開，圖甲S1閉合時，電流表的示數(shù)為mA。閉合S1和S2，圖乙中滑動變阻器的滑片P向右移動，圖甲中電流表的示數(shù)逐漸減小，說明磁感電阻R處的磁感應強度B逐漸。（2）閉合S1和S2，滑片P不動，沿電磁鐵軸線向左移動磁感電阻R，測出R離電磁鐵左端的距離x與對應的電流表示數(shù)I，算出R處磁感應強度B的數(shù)值如下表所示。請計算x=5cm時，B=T。（3）綜合實驗數(shù)據(jù)可以得出：電磁鐵外軸線上磁感應強度隨電磁鐵電流的增大而，離電磁鐵越遠，磁感應強度越。5、有一種“闖紅燈違法證據(jù)模擬記錄器”如圖甲。其工作原理：當光控開關(guān)接收到某種顏色光時，開關(guān)自動閉合，且當壓敏電阻受到車的壓力，它的阻值變化（變化規(guī)律如圖乙所示）引起電流變化到一定值時，繼電器的銜鐵就被吸下；光控開關(guān)未受到該種光照射自動斷開，銜鐵沒有被吸引，工作電路中的指示燈發(fā)光。已知控制電路電壓為6V，電磁繼電器線圈電阻10Ω，當控制電路中電流大于0.06A時，銜鐵被吸引。（1）光控開關(guān)在接收到光時，會自動閉合。（2）質(zhì)量大于或等于kg的車輛違規(guī)時會被拍照記錄。（g取10N/kg）（3）要使質(zhì)量較小的車闖紅燈也能被拍下，可以在控制電路中與壓敏電阻一個電阻。（選填：“并聯(lián)”或“串聯(lián)”）（4）如果某一路段要求時速不超過50km/h，當汽車先后通過兩個線圈上方的時間間隔小于0.5s時，拍攝系統(tǒng)才會被激活而拍下超速汽車的照片（如丙圖）．則兩個線圈之間的距離應設(shè)計為m（保留到整數(shù)）。6、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)，其工作原理如圖甲所示已知控制電路的電源電壓U＝9V，保護電阻R1＝100Ω，壓敏電阻R2的阻值隨壓力F大小的變化關(guān)系如圖乙所示，電梯底架自重和電磁鐵線圈的阻值忽略不計，試問：（1）在圖中的控制電路中，電磁鐵上端為其磁場的極，當壓敏電阻R2受到的壓力增大時，其阻值減小，控制電路中的電流增大，從而使電磁鐵的磁性增強，銜鐵被電磁鐵吸住，觸點K與觸點接觸，電鈴發(fā)出警報聲。（2）當電磁鐵線圈電流達到30mA時，銜鐵剛好被吸住。若每位乘客體重為650N，請計算說明此電梯最多可乘幾個人。（g取10N/kg）（3）若電鈴發(fā)出警報聲條件如（2），需要減小最大載客量，可采取什么措施？7、如圖甲所示為電磁繼電器和熱敏電阻R1等組成的恒溫箱控制電路，R1處于恒溫箱內(nèi)。電源電壓，電磁繼電器線圈的電阻可不計。圖乙為熱敏電阻的R1-t圖像，且已知在50~150℃范圍內(nèi)，熱敏電阻的阻值隨溫度的變化規(guī)律是為常數(shù)；電阻R2是可變電阻。當線圈中的電流達到20mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸下，已知此時可變電阻，恒溫箱保持60℃恒溫。圖中的“交流電源”是恒溫箱加熱器的電源。（1）60℃時，熱敏電阻R1的阻值是多少？（2）應該把恒溫箱的加熱器接在A、B間還是C、D間？請說明理由；（3）如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持100℃，可變電阻R2的阻值應調(diào)為多少？8、為了比賽的公平公正，小蕓為學校短跑比賽設(shè)計了一款防搶跑裝置，該裝置安裝在起跑線前，如圖甲所示。丙圖是其工作原理圖：起跑發(fā)令槍發(fā)令前，開關(guān)S1、S2、S3都閉合，K與A端相連，綠燈亮；發(fā)令槍扳機和開關(guān)S2相連動，扣動扳機，槍響同時開關(guān)S2斷開；當電流表示數(shù)小于或等于30mA時，在彈簧彈力作用下，K與A端相連，綠燈亮，無人搶跑；當電流表示數(shù)大于30mA時，銜鐵被吸下，K與B端相連，紅燈亮同時鈴聲響，有人搶跑。已知兩電路電源電壓均為6V，保持不變，壓力傳感器R的阻值隨所受壓力變化的圖象如圖乙所示，壓板重力不計，電磁鐵線圈電阻不計。則：(1)比賽時，起跑發(fā)令槍發(fā)令前，搶跑同學踩在壓板上的壓力F為900N時，左端電路電流表讀數(shù)為多少？(2)比賽時，槍聲響起后，若某同學踩在壓板上的力為1500N時，要使得紅燈不亮，電阻R0至少為多大？9、如圖所示是一種自動測定油面高度的裝置．電源電壓U為6V，R1是最大電阻為30Ω的滑動變阻器，它的金屬滑片P連在杠桿一端，R2是定值電阻，油量表是用量程為0～0.6A的電流表改裝而成．(A、B、C、D四點表示四個接線柱，電磁繼電器線圈電阻忽略不計)(1)當油面上升時，電流表示數(shù)變大，則導線M應與接線柱相連；當油量下降到預設(shè)位置時，警示燈亮，滑片P剛好在B處，則導線N應與接線柱相連。(2)當油箱加滿油時，滑片P剛好在A處，電流表的示數(shù)達到最大值，求電阻R2的阻值。10、物理學中常用磁感線來形象地描述磁場，用磁感應強度(用字母B表示)來描述磁場的強弱，它的國際單位是特斯拉(符號是T)，磁感應強度B越大表明磁場越強；B＝0表明沒有磁場。有一種電阻，它的大小隨磁場強弱的變化而變化，這種電阻叫做磁敏電阻。如圖所示是某磁敏電阻R的阻值隨磁感應強度B變化的圖象。為了研究某磁敏電阻R的性質(zhì)，設(shè)計了如圖所示的電路進行實驗，請解答下列問題：(1)當S1斷開、S2閉合時，電壓表的示數(shù)為3V，則此時電流表的示數(shù)為A。(2)只閉合S1，通電螺線管的左端為極；閉合S1和S2，移動兩個滑動變阻器的滑片，當電流表示數(shù)為0.04A時，電壓表的示數(shù)為6V，由圖象可得，此時該磁敏電阻所在位置的磁感應強度為T。(3)實驗中將圖甲中電路電源的正負極對調(diào)，發(fā)現(xiàn)圖乙電路中電壓表和電流表的示數(shù)均不變，這表