2024年中考物理压轴题专项训练：电磁继电器核心综合练（解析版）

压轴题04电磁继电器核心综合练（电与磁）

NO.1

压轴题解读

i.中考新考法——以电磁继电器为核心的生活应用设计类题目；

2.常以结合敏感电阻、弹簧、电磁继电器+敏感电阻的形式制作生活仪器；

3.仪器在极限境况下的相关物理量计算；

4.为满足某要求（如测量范围、精度）对装置进行调整，通过计算改进方案。

5.新情景下的电磁感应生活应用设计类题目。

NO.2

压轴题密押

解题要领归纳

1.电磁铁：内部有铁心的螺线管叫做电磁铁。电磁铁在电磁起重机、电铃、发电机、电动机、自动控制上有着广

泛的应用。

2.电磁铁的磁性：

（1）电磁铁磁性的有无，完全可以由通断电来控制。

（2）电磁铁磁性的强弱可以由电流的大小、线圈匝数控制。

3.电磁继电器：

（1）结构：具有磁性的电磁继电器由控制电路和工作电路两部分组成。控制电路包括低压电源、开关和电磁铁，

其特点是低电压、弱电流的电路；工作电路包括高压电源、用电器和电磁继电器的触点，其特点是高电压、强电

流的电路。

（2）原理：电磁继电器的核心是电磁铁。当电磁铁通电时，把衔铁吸过来，使动触点和静触点接触（或分离）,

工作电路闭合（或断开X当电磁铁断电时失去磁性，衔铁在弹簧的作用下脱离电磁铁，切断（或接通）工作电

路。从而由低压控制电路的通断，间接地控制高压工作电路的通断，实现远距离操作和自动化控制。电磁继电器

的作用相当于一个电磁开关。

高压

低压电源।电源

五电路

控制电路

分析：电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路通断的装置。电磁继电

器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。

方法转化：把电磁继电器当作开关，把敏感电阻当作滑动变阻器，即可转化到我们压轴题01-02中的多开关、动

态电路中去解决。

细节把控：在转化思想解决问题的同时，这类题其实是一类综合信息题，考查学生的综合素养，对整个题目已知

信息，包括图像信息，很多隐含条件的挖掘。

题型密押

目录：

♦题型01电流磁效应的应用

♦题型02电磁继电器与敏感电阻（含图像题综合）

♦题型03新情景中的电磁感应

♦题型04电磁继电器与敏感电阻（计算题）

♦题型05电磁继电器与简单机械（计算题）

♦题型06电磁继电器与浮力综合（计算题）

♦题型07电磁继电器在热学中的应用（计算题）

♦题型08电磁继电器的应用：警报问题（计算题）

♦题型09电磁继电器与交流电图像问题（计算题）

♦题型10电磁继电器的其他应用

♦题型U电磁继电器的综合信息题

♦题型01电流磁效应的应用

1.（2024•河南商丘•一模）人工心脏泵可短时间代替心脏工作，其结构如图所示，线圈AB固定在活塞的柄上Si

只能向泵室外侧开启，阀门S2只能向泵室内侧开启。人工心脏泵工作时，以下说法正确的是（）

B.电流从线圈A端流入时，磁铁吸引活塞柄

C.电流从线圈B端流入时，血液将流入泵室

D.人工心脏泵每分钟"跳动"的次数由线圈中电流的大小决定

【答案】B

【详解】A.线圈AB中若通入直流电，活塞只能向一个方向移动，因此要使该装置能维持人体血液循环电流方

向要周期性改变，故A错误；

B.电流从线圈A端流入过程中，螺线管左端为S极，活塞左移，故B正确；

C.电流从线圈B端流入过程中，螺线管左端为N极，活塞右移，S2关闭，Si打开，血液从泵室经Si流出，故C

错误；

D.图中的线圈移动快慢与交流电的频率有关，与电流大小无关，故D错误。

故选Bo

2.（2024•陕西渭南•一模）小林利用"热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小"的性质，设计了判断水温变化的装

置，其工作原理如图甲所示，电源（电压恒定不变）、热敏电阻、电磁铁、定值电阻&由导线连接成一个串联电

路，电磁铁线圈电阻不计，在线圈的上方固定一个弹簧测力计，其下端挂一条形磁体。实验时把热敏电阻放入盛

水的烧杯中，水温的变化会引起弹簧测力计示数发生变化。如图乙所示为某次实验中弹簧测力计读数随时间变化

的图像。下列说法正确的是（）

A.彳到4时间内热敏电阻的阻值变大

B.：到芍时间内水温降低

C.t2到t3时间内电压表示数最小

D.与到〃时间内电路中的总功率变小

【答案】D

【详解】由电路图可知，定值电阻与热敏电阻串联，电压表测定值电阻&两端的电压。

A.由图象可知，。到这时间内弹簧测力计示数增大，说明铁块受到磁力增大，线圈中的电流变大，根据欧姆定

律可知电路中的总电阻减小，则热敏电阻的阻值减小，故A错误；

B.因热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小，所以〃到四时间内热敏电阻的阻值减小时，水温升高，故B错误；

C.由图象可知，四到匕时间弹簧测力计示数不变，说明电路中的电流不变，则热敏电阻两端电压没有改变，根

据串联电路的电压特点可知，电压表的示数不变；结合B项分析可知及时刻水温最高，电路中的电流最大，由

U=/R可知定值电阻R两端的电压最大（电压表示数最大），所以这到匕时间内电压表的示数最大，故C错误；

D.由图象可知，B到〃时间内弹簧测力计示数减小，说明铁块受到磁力减小，电路中的电流减小，根据2=八我

可知，电路中总电功率减小，故D正确。

故选D。

♦题型02电磁继电器与敏感电阻（含图像题综合）

3.（2023•江苏常州•模拟预测）如图所示，是模拟超市里电动扶梯电路，使用扶梯前先要闭合开关S,4是一个

红外传感器，当人靠近到一定距离时，人体辐射的红外线被红外传感器凡接收，红外传感器凡阻值减小。下列

说法正确的是（）

红外线传感器凡

A.电路工作时，电磁铁上端为S极

B.当人远离传感器时，传感器《阻值减小

C.当人远离传感器时，电磁铁的磁性变弱

D.当人远离传感器时，电动机转速变快

【答案】C

【详解】A.如图，电流从电磁铁的下端进入，根据安培定则可以判断电磁铁的上端是N极，下端是S极，故A

错误；

BCD.闭合开关，控制电路中两电阻串联接入电路，当人靠近到一定距离时，人体辐射的红外线被红外传感器&。

接收，红外传感器刷阻值减小，总电阻减小，电源电压不变，根据欧姆定律/==可知电路电流变大，电磁铁的

磁性增强，吸引衔铁，动触头和静触头接通，工作电路的定值电阻短路，只有电动机接在电路中，电动机电压变

大，电动机转动速度变快。所以，当人远离传感器时，传感器&阻值变大，电磁铁的磁性变弱，电动机转速变

慢。故C正确，BD错误。

故选Co

4.（2023•陕西•模拟预测）3D打印机是一种可快速打印定型的机器，它的原理是把数据和原料放进3D打印机中，

通过逐层打印的方式来构造物体。小明家用的3D打印机所使用的丝材原料是一种易熔易凝的PLA塑料，其比热

容c=1.6xl03j/（kg・EI）。其工作电路如图甲所示，其中U/=9V,电磁铁的线圈电阻为40Q,当电磁继电器线圈

的电流达到100mA时，衔铁被吸下来。下列有关说法正确的是（）

kWh1.01

。|5|5|4|6|回

DDSD443型

电子式单相电能表

220V10(20)A50Hz

3000imp/kWh►O

指示灯

乙

A.3D打印机喷头主要是利用了电流的磁效应

B.当电阻R/为30Q时，要使衔铁能被吸引下来，&的阻值最多为60Q

C.若电路中只有3D打印机工作了40min,如图乙所示的家用电能表指示灯闪烁了500次，则该打印机的实

际功率为250W

D.100g的PLA塑料从30团加热到80回，吸收的热量为A2800J

【答案】C

【详解】A.要熔化PLA塑料，则3D打印机喷头主要是利用了电流的热效应，故A错误;

B.电磁继电器线圈的电流达到100mA时，衔铁被吸下来，根据欧姆定律得，电路的总电阻为

^-=7=^=90Q

根据串联电路电阻特点，&的阻值最多为

R2=R总-R/-R线圈=90Q-30Q-40Q=20Q

故B错误;

C.图乙中的家用电能表指示灯闪烁了500次，打印机做的功为

500imp1.,

W=--------------£------=—kW•h

3000imp/kWh6

打印机的实际功率为

-kW-h

6_____=0.25kW=250W

吗

60

故C正确;

D.100g的PLA塑料从30回加热到80S,吸收的热量为

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

故D错误。

故选Co

5.（2023•陕西•中考真题）小明设计了一个电梯自动报警模拟装置，如图-1所示。在控制电路中，电源电压为12V,

K为滑动变阻器，耳为压敏电阻，凡的阻值大小随压力产的变化关系如图-2所示。闭合开关Si和S2,当压敏电

阻受到的压力达到4000N时，电磁铁线圈中的电流为0.1A,此时衔铁被吸下，动触点K与触点A断开，同时与

触点8接触，电动机停止工作，报警铃声开始响起。电磁铁线圈的电阻忽略不计。下列说法正确的是（）

2Oo

16O

20

80

40

图T图-2

A.Si闭合时，电磁铁的上端为N极

B.压敏电阻受到的压力越大，控制电路中的电流越小

C.当电梯自动报警铃声开始响起时，尾的功率为0.4W

D.若控制电路电源电压降低，要保证电梯最大载重不变，应将的滑片P向左移

【答案】D

【详解】A.由图1可知，电流从通电螺线管的下端接线柱流入，上端流出，根据右手螺旋定则，可知螺线管的

上端为S极，故A错误；

B.由图2可知，压力越大，史阻值越小，由欧姆定律可知，控制电路中的电流越大，故B错误；

C.由题意知，自动报警铃声开始响起时，控制电路电流为0.1A,此时上对应阻值为40Q,由U=IR得,七两端

电压为

U2=IR2=0.1AX40Q=4V

根据串联电路电压规律可知，幻两端的电压为

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

由尸=〃得，此时4的功率为

p=Z71/=8V?0.1A=

故C错误；

D.为了保证电梯最大载重不变，即警报响起电流为0.1A,由。=笈可知，当电源电压降低，电阻也应降低，结

合题意可知，应将凡的滑片P向左移动，故D正确。

故选Do

6.（2024•陕西宝鸡•一模）如图甲是某校初中物理创新小组设计的"闯红灯违规模拟记录器”，当光控开关接收到

某种颜色光时，开关自动闭合，它的阻值变化规律如图乙所示，已知控制电路电压为6V,继电器线圈电阻10Q,

当控制电路中电流大于0.06A时，衔铁被吸合。下列说法中不正确的是（）

甲乙

A.要记录违规闯红灯的情景，光控开关应在接收到红光时，自动闭合

B.光控开关接收到绿光时，指示灯亮，电控照相机不工作

C.质量小于400kg的车辆违规时不会被拍照记录

D.要使质量较小的车闯红灯也能被拍下，可以在控制电路中串联一个电阻

【答案】D

【详解】AB.因为电控照相机要自动记录违规闯红灯的情景，所以光控开关应在接收到红光时，自动闭合；在

接收到绿光时，光控开关断开，指示灯发光，电控照相机不工作，故AB正确，不符合题意；

C.根据欧姆定律

u_u_6V

=100Q

^-7-0.06A

压敏电阻的阻值为

R=100C-100=900

查图可知，当R=90Q时，压敏电阻所受的压力F=4000N,根据G=:咫得

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

gg10N/kg

只有质量大于400kg的车辆违规时才会被拍照记录；故C正确，不符合题意;

D.分析图乙可知，当压力F越小时，电阻R越大，如果再串联一个电阻，根据串联电路中的总电阻等于各串联

电阻之和，则电路中的总电阻更大，电流会更小，达不到0Q6A,电磁铁不能有效控制衔铁，则不能达到给违规

车辆拍照的目的，故D错误，符合题意。

故选Do

7.（2023•内蒙古包头•三模）天桥极大方便了行人的出行，阴雨天时空气潮湿，能见度低，路面湿滑，为保证行

人上下天桥时的安全，需在天桥入口处设置警示灯。图甲是某同学为此设计的部分模拟电路，电磁铁及触点1

固定不动，衔铁可在电磁铁作用下上下运动，带动铜棒。尸绕。点运动。该电路中需用到阻值随空气湿度变化的

湿敏电阻，将湿敏电阻接在电路中（图中未画出），闭合开关S,当空气湿度小于设定值时，警示灯随湿度变化

而自动调整亮度；当空气湿度增大到设定值时，警示灯能不断闪烁。图乙是可供选择的两种湿敏电阻的阻值随湿

度变化关系的图像。忽略电磁铁线圈电阻，灯泡阻值不变，以下说法正确的是（）

A.应选Ri作为该电路的湿敏电阻

B.在M、N、。三处位置中，湿敏电阻应安装在N处

C.小于设定值时，湿度越小警示灯越亮

D.向左移动滑片P,可使警示灯在较小湿度下实现闪烁

【答案】D

【详解】A.由图乙知，4的电阻随湿度的增加而增加，及的电阻随湿度的增加而减小。根据实际情况，当空气

潮湿，能见度变低时，警示灯变亮，电路中电流变大，电阻变小，即湿敏电阻随湿度的增加而减小，所以应选

史作为该电路的湿敏电阻，故A错误；

B.由图甲知，当湿度增大，能见度低，湿敏电阻变小，电路的电流增大，电磁铁的磁性变强，将衔铁吸引上去，

湿敏电阻安装在M处时，会被短路，电路的电流突然增大，警示灯一下变得很亮起到闪烁的作用，可知湿敏电

阻应安装在M处，故B错误；

C.由图乙知，当湿度减小，湿敏电阻变大，根据欧姆定律得，电路的电流变小，所以小于设定值时，湿度越小

警示灯越暗，故C错误；

D.向左移动滑片P,电路中电阻变小，电路的电流增大，电磁铁的磁性变强，将衔铁吸引上去，可使警示灯在

较小湿度下实现闪烁，故D正确。

故选D。

♦题型03新情景中的电磁感应

8.（2024・湖北孝感•一模）我国第三艘航母“福建舰”装备了先进的电磁弹射系统，如图是一种电磁弹射示意图,

滑块被弹射的原理是（）

A.电生磁B.磁生电

C.同种电荷相排斥D.磁场对通电导体有力的作用

【答案】D

【详解】由题意可知，电磁弹射器的弹射轨道处于磁场中，当滑块通以电流时，即可受到强大的推力，由此可知

其原理是磁场对通电导体有力的作用；故D符合题意，ABC不符合题意。

故选D。

9.（2024・陕西西安•二模）如图-1所示，这是一种自行车上的装置，车前端的灯泡与该装置内部线圈相连，在骑

行时自行车的车轮转动带动该装置上端的小轮转动，小轮带动内部的磁铁转动，灯泡便发光照明，图-2是其结构

示意图。下列分析正确的是（）

A.当车轮反方向转动时灯泡不会发光

B.该装置的原理是法拉第发现的

C.该装置创造了能量，能量不守恒

D.车轮与小轮之间没有摩擦

【答案】B

【详解】A.当车轮反方向转动时，带动内部的磁铁转动，灯泡便发光照明，故A错误；

B.该装置的原理，即电磁感应现象是法拉第发现的，故B正确；

C.该装置将机械能转化为电能，能量守恒，故C错误；

D.车轮与小轮之间有相对运动，有摩擦，故D错误。

故选Bo

10.（2024•四川绵阳•二模）图中黑色圆点为闭合回路放在磁场中的线圈的一边的横截面，当它在磁场中旋转一周

时，下列说法中正确的是（）

A.线圈在位置①③时有感应电流

B.线圈在位置②④时，有感应电流

C.图中感应电流的方向改变一次

D.线圈在所有位置时均有感应电流

【答案】A

【详解】ACD.线圈在位置①③时切割磁感线运动，导体中都有感应电流；线圈在位置①③时，磁感线的方向

相同，运动方向不同，得到的感应电流的方向不同，图中感应电流的方向改变两次，故A正确，CD错误；

B.在位置②时沿着磁感线的方向运动，不切割磁感线，导体中没有感应电流，在位置④时逆着磁感线的方向

运动，不切割磁感线，导体中没有感应电流，故B错误。

故选Ao

♦题型04电磁继电器与敏感电阻(计算题)

11.(2024•福建泉州•一模)图是可自动调节浴室温度的灯暖型浴霸的简易电路图。控制电路中，电源电压为S,

定值电阻凡的阻值为15Q,热敏电阻R的阻值随温度变化关系如下表所示，电磁继电器线圈电阻不计。工作电

路中，电源电压。2恒为220V,浴霸的两只灯泡均标有“220V275W”的字样。当通过电磁继电器线圈的电流/达

到60mA时，衔铁被吸下，工作电路断开；当通过电磁继电器线圈的电流/440mA时，衔铁被释放，工作电路闭

合。

温度t/℃16202428323640

电阻Ri/Q300285265243215185150

(1)求工作电路闭合时，通过工作电路的总电流；

(2)若浴室的温度不能超过40回，求控制电路电源电压的最小值；

(3)若控制电路电源电压为12V,求浴室温度的调节范围；

(4)为了使浴室的控制温度升高，只增加电磁继电器线圈的匝数，这种方法是否可行？请说明理由。

控制电路工作电路

【答案】(1)2.5A；(2)9.9V；(3)20~360；(4)见解析

【详解】解：(1)工作电路闭合时，两灯并联，两灯的工作电压均为额定电压220V,由尸=〃与并联电路特点

得，通过工作电路的总电流

一，PP275W275W

I—I,+/,=—+—=--------+---------=2.5A

2。220V220V

(2)控制电路中R、Ro、电磁继电器串联，电磁继电器线圈电阻不计。若浴室的温度不能超过40回，则当热敏

电阻的温度为40团时，衔铁断开，两灯不工作。由表格中数据得，此时热敏电阻R电阻为150Q；当通过电磁继

电器线圈的电流/“0mA时，由欧姆定律与串联电路电压特点得，控制电路电源电压的最小值

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

（3）若控制电路电源电压为12V,由欧姆定律得，当通过电磁继电器线圈的电流/达到60mA时，衔铁被吸下,

工作电路断开，此时控制电路的电阻为

热敏电阻R电阻为

凡=R总「4=2000-150=1850

由表格中数据得，浴室温度温度为36队

当通过电磁继电器线圈的电流/“0mA时，衔铁被释放，此时控制电路的电阻为

TJ12V

R6=—=-----=300。

总2I20.04A

热敏电阻R/电阻为

&=RQ-&=300Q-15。=285。

由表格中数据得，浴室温度温度为20回，则浴室温度的调节范围为20~36队

（4）增加电磁继电器线圈的匝数，其他条件不变时，电磁铁磁性增强，则当控制电路中电流较小时，衔铁就会

被吸下，由欧姆定律得，此时控制电路中总电阻较大，Ro阻值不变，则此时热敏电阻的阻值较大，由表格中数

据得，浴室温度变小，即当浴室温度较小时，浴霸就停止工作，故无法使浴室的控制温度升高，则这种说法不可

行。

答：（1）工作电路闭合时，通过工作电路的总电流2.5A；

（2）若浴室的温度不能超过40囿控制电路电源电压的最小值9.9V；

（3）若控制电路电源电压为12V,浴室温度的调节范围20~36回；

（4）见解析。

12.（2024•黑龙江哈尔滨•一模）某电梯简图如图1所示，其部分工作原理如图2所示，R是一个压敏电阻，加在

压敏电阻R上的压力增大时，它的阻值减小，当控制电路中的电流达到设定值时超载电铃报警。

（1）动触点K与A、B触点中的哪一个接触时电铃报警？（不用说明理由）

（2）压敏电阻R的阻值随着压力的变化规律如图3所示，控制电路的电源电压为6V,当控制电路中的电流达到

0.03A时，衔铁被吸下，报警电铃响起，求此时R的大小及这部电梯设计的最大载重是多少？（电磁铁线圈的电

阻不计）

（3）电梯质量300kg,带动电梯升降的电动机上标有"220V；10kW”的字样。当电梯里人和货物的总质量为500kg

时，中途匀速运行10s内上升了10m,则此过程电动机将电能转化为机械能的效率是多少？

电梯工作电路

—o220V-1200

1000

=8K电铃

800

Br—J——

600

400

200

IIIIIII%xio3N)

轻东踏板压康电阻R控制电路024681012

图1图2图3

【答案】(1)5触点；(2)10000N；(3)80%

【详解】解：(1)由图得，5触点与电铃串联，则动触点K与5触点接触时电铃报警。

(2)由图2可知，控制电路电压

U=6V

当控制电路中的电流为0.03A时，此时由/=§■可知，R的大小为

R

由图3可知，当

R=200Q

时，对应的压力

F=10000N

即电梯的最大载重为lOOOONo

(3)电梯得到的机械能

4

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

由P=/得，电梯消耗的电能

lV=P?=lxl04Wxl0m=lxl05J

此过程电动机将电能转化为机械能的效率是

8xlOJ

〃=xioo%=sX100%=80%

WlxlO5J

答：(1)动触点K与8触点接触时电铃报警；

(2)此时R的大小及这部电梯设计的最大载重是10000N；

(3)此过程电动机将电能转化为机械能的效率是80%。

13.(2024・湖北孝感・一模)科技小组开展设计一款多功能电热锅的项目活动，过程如下：

【明确问题】同学们讨论后认为，电热锅应具有如下功能和标准：

功能1：加热模式额定功率880W；保温模式额定功率88W；额定电压220V；

功能2：电热锅达到设定温度后能自动从加热模式切换到保温模式；

功能3：电热锅从加热模式切换到保温模式的设定温度可调，以实现蒸、煮、炖、婀、烙、煎多种烹饪方式;

【方案设计】根据标准，小组设计了如图甲的方案：

（1）工作电路中加热挡的发热电阻尺应设计在处（选填或%"）;

（2）为保证加热功率为880W,发热电阻R的阻值应为多大；（）

（3）科技小组选取了一种热敏电阻R,其阻值与温度关系见图乙，把它接在控制电路中，可以实现当电热锅内

温度达到105回时，当电流达到0.03A时，电磁铁会吸下衔铁，选用的定值电阻&阻值应为多大；（电磁铁线圈阻

值不计）（）

（4）用这个电热锅在加热模式下将1L温度为12回的水在标准大气压下烧开，至少需要多长时间

[%=4200J/（kg.℃）]；（）

【方案评估及改进】

（1）经过讨论，同学们发现以上设计方案无法实现功能3；

（2）为实现功能3,请说出一种改进方法：0

【答案】a55Q340Q420s把定值电阻&改为变阻器，可以调节电阻大小

【详解】（1）[1]电磁继电器本质上是一个开关，如图所示，电磁铁磁性增强，工作电路当控制电路电流小,

没有吸引衔铁，6处电阻与工作电路断开，可知电磁继电器控制的是电阻R在工作电路中的通断，工作电路中的

发热电阻R应设计在。处；

42

（2）⑵加热功率为P=880W,由尸=一，发热电阻R的阻值为

R

R”额)2(220V)2

=55。

一七一88W

（3）[3]控制电路的电源电压为12V,当电流达到0.03A时，此时控制电路总电阻

%=*赢=4皿

当电饭煲内温度达到设定温度105回时，由图丙可知此时热敏电阻品=60Q,选用的定值电阻阻值

q=R总一为=400Q-60Q=340Q

(4)⑷水吸收的热量为

33-335

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

不计热损失时W=Q,加热时间

W3.696xio5J

〔=__=_______=420s

P88OW

（5）[5]要电热锅从加热模式切换到保温模式的设定温度可调，即衔铁吸引下来时的电流不同，而温度改变时，

则必须要调节定值电阻&的阻值大小，因而需要把定值电阻凡改为变阻器，可以调节电阻大小。

14.（2023•四川遂宁•中考真题）学校组织学生到射洪市"三五三六”厂参加国防教育活动。同学们被展厅自动大门

所吸引，他们发现当人靠近大门时，大门自动打开，如图甲所示。回校后，科技小组利用电磁继电器、人体红外

传感器，电动机等元件制作了模拟电路，部分电路如图乙所示。其中电动机铭牌上标有"220V40W"的字样，控制

电路的电源电压U为24V,R/为定值电阻，人体红外传感器的阻值R随人体到大门距离工的变化关系如图丙所

示；当电磁铁线圈中的电流为100mA时，衔铁刚好被吸下，触发电动机工作，大门打开。（不计电磁铁线圈的电

阻）

（1）开门一次用时3s,请计算开门一次电动机消耗电能多少焦耳?

（2）经测试£=3m时刚好触发电动机工作，则氏的阻值为多少？

【答案】（1）120J；（2）120Q

【详解】解：（1）由题可知，开门一次电动机消耗电能为

W=ft=40Wx3s=120J

（2）由图丙可知，当L=3m时R=120A,当电磁铁线圈中的电流为100mA时，衔铁刚好被吸下，触发电动机

工作，此时控制电路总电阻为

则在串联电路中％的阻值为

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

答：（1）开门一次用时3s,请计算开门一次电动机消耗电能120焦耳；

（2）经测试L=3m时刚好触发电动机工作，则Ri的阻值为120Qo

♦题型05电磁继电器与简单机械（计算题）

15.（2023•福建•中考真题）实践小组设计了由厢体、承重板和动滑轮组成的提升重物的装置，示意图如图甲，厢

体放置在水平承重板上,承重板的上表面装有压力传感器,装置由电动机提供动力。该装置设计有超载限制系统，

如图乙，限制系统中的控制电路电源电压恒为12V,定值电阻Ro阻值为200Q,压力传感器中的力敏电阻RF阻值

随压力厂技化的部分数据如下表所示。当控制电路的电流大于0Q3A时，电磁铁将衔铁吸下，B、C两个触点断

开，电动机停止工作。已知厢体重150N,承重板和滑轮共重100N,忽略绳重、摩擦和电磁铁线圈电阻。

F压/N4006008009001000

RF/Q800500300200100

(1)空厢匀速竖直上升时，求绳拉力尸的大小；

(2)在6s内将空厢匀速竖直提升3m,求拉力P做功的功率；

(3)重物放在厢体内，求该装置匀速竖直提升重物的最大机械效率；

(4)若要将该装置的最大载重量调小，提出对控制电路的一条调整措施。

工作

电路

力敏电阻为

―1=1——

控制

电路

甲乙

【答案】⑴125N；(2)125W；(3)75%；(4)减小几

【详解】解：(1)忽略绳重、摩擦，空厢匀速竖直上升时,绳拉力P的大小

厢板

"_G_G+G15ON+1OON=125N

Jr——

222

(2)绳端移动距离

s=2/z=2x3m=6m

绳拉力产做的功

W=衣=125Nx6m=750J

绳拉力/的功率

P*="125W

6s

(3)控制电路的最大电流/=0.03A时，载重量最大，控制电路最小总电阻

2?=7=WX=400Q

力敏电阻的阻值

RF=R_RQ=400。-200Q=200。

由表中数据可知，当(=2000,压力是=900N,即最大载重

G物=七一G厢=900N—150N=750N

装置的最大机械效率

=%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）要将该装置的最大载重量调小，力敏电阻RF阻值会变大，控制电路的电流不变，由尺=宁可知，电源电

压不变，电路的总电阻不变，可以减小岛的阻值。

答：（1）空厢匀速竖直上升时，绳拉力尸的大小是125N；

（2）在6s内将空厢匀速竖直提升3m,拉力歹做功的功率是125W；

（3）重物放在厢体内，该装置匀速竖直提升重物的最大机械效率是75%；

（4）若要将该装置的最大载重量调小，减小治。

16.（2023•湖南衡阳•中考真题）近几年衡阳市进行老旧小区改造，不少多层楼房安装了电梯。图甲是某小区电梯

的结构示意图，它由轿厢、配重、滑轮、缆绳、钢丝绳和电动机组成，轿厢质量为400kg,配重质量为300kg,

绳重和摩擦忽略不计。为了安全，电梯设置了超载自动报警系统，如图乙。闭合控制开关Si,电梯没有超载时,

再闭合运行开关S2,电动机正常工作：超载时（即控制电路中的电流/20.1A）,电铃发出报警铃声，即使闭合

S2,电动机也不工作。控制电路电源电压为9V,定值电阻R1的阻值为30Q,电磁铁线圈电阻不计，轿厢内底面

压力传感器&的阻值与它所受压力F的关系如图丙所示。

（1）该电梯空载静止时，与轿厢相连的缆绳对轿厢的拉力为N,超载时，图乙中触点将与点

接触（选填"A"或"3"）,电铃发出报警铃声；

（2）该电梯某次轿厢内载人和货物的总重为8000N,试通过计算判断电梯是否超载；

（3）如图丁所示是某次电梯上升时的VI图像，若轿厢内人和货物总重为5000N,求电梯匀速上升运行阶段，电

动机牵引轿厢的钢丝绳做功的功率。

用动机

钢

号丝

轿

配厢

重

甲乙

jnn

【答案】3000A超载L2xl04w

【详解】（1）⑴该电梯空载静止时，配重和轿厢都处于静止状态，与轿厢相连的缆绳对轿厢的拉力大小等于配

重的重力，即

F统缮=G配声m®>g=300kgxl0N/kg=3000N

⑵由图乙可知，超载时，触点与A接触，电铃接入电路中，电铃发出报警铃声。

（2）[3]该电梯某次轿厢内载人和货物的总重为8000N,轿厢内底面压力传感器受到的压力

Fff=8000N

由图丙可知，压敏电阻&=30Q,电路中的电流

9V

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

3+&30。+30。

说明电梯超载。

（3）⑷由图丁可知，电梯匀速上升阶段的速度是2m/s,对轿厢受力分析，轿厢受到三个力的作用：轿厢自身的

重力、绳子对轿厢竖直向上的拉力以及钢丝绳对轿厢的拉力，当轿厢匀速直线运动时，受力平衡，轿厢整体的重

力

G屈=G豺G=m腐g+G=400kgxl0N/kg+5000N=9000N

钢丝绳对轿厢的拉力

F砺G总-F«=9000N-3000N=6000N

电梯满载匀速运行时，电动机钢丝绳对轿厢拉力的功率

P=—=^=7^v=6000Nx2m/s=1.2xl04W

♦题型06电磁继电器与浮力综合（计算题）

17.（2023•湖南岳阳•二模）为节约用水，小华为农场的储水箱设计了一个自动抽水控制装置，如图所示，水箱高

为1m,容积为OSn?。在空水箱底部竖直放置一重5N的长方体，长方体高为1m、底面积为O.OZn?,上端通过

绝缘轻杆与控制电路的压敏电阻R接触，此时压敏电阻受到的压力为零。压敏电阻R的阻值随压力尸的增大而

减小，部分数据如表，控制电路的电源电压U=12V,定值电阻4为保护电阻，当控制电路的电流/20.5A时，

电磁铁将衔铁吸合，工作电路断开泵停止给储水箱抽水。（gW10N/kg）

压力b/N180185190195200

压敏电阻R/Q1817161412

（1）若水泵的额定功率为440W,正常工作时通过的电流是多少？

（2）储水箱装满水时长方体所受浮力大小为多少？

（3）为了更加安全的工作，小华通过反复试验，只调整&的大小，使水面离顶部还有0.05m时，水泵停止给水

箱抽水，求此时治的功率。

【答案】(1)2A；(2)200N；(3)1.75W

【详解】解：（1）由图可知，水泵正常工作时电压为220V,由2=〃可得正常工作时通过的电流是

Z=440W=2A

UI220V

（2）长方体的体积为

V=Sh=0.02m2xlm=0.02m3

长方体浸没在水中，其排开水的体积为

%F=y=0.02m3

则长方体受到的浮力为

F谆==1.0xl03kg/m3xl0N/kgx0.02m3=200N

（3）水面离顶部还有0.05m时长方体受到的浮力为

332

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

此时压敏电阻受到的压力为

是=与I-G=190N-5N=185N

由表可知，压敏电阻R=17Q,根据欧姆定律可得电路总电阻为

＞悬=2仍

则定值电阻的阻值为

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

此时&的功率为

22

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

答：（1）若水泵的额定功率为440W,正常工作时通过的电流是2A；

（2）储水箱装满水时长方体所受浮力大小为200N；

（3）只调整%的大小，使水面离顶部还有0.05m时，水泵停止给水箱抽水，此时&的功率为1.75W。

♦题型07电磁继电器在热学中的应用（计算题）

18.（2022•河南洛阳•模拟预测）如图是一款利用电磁继电器设定不同出水温度的电热饮水机原理示意图。工作电

路中，电源电压恒为220V,R是加热电阻丝，阻值为48.4Q。控制电路中，电源电压恒为3