3.3 拓展-电磁计算（原卷版）

【考查知识】电磁继电器类计算题是中考的热门题型，利用公式法解答电磁继电器类计算题的公式为欧姆定律I＝U/R；计算时必须考虑保护电阻的阻值。试题常常利用图表提供热敏电阻、压敏电阻、光敏电阻的信息，解题时应注意根据题中提示，恰当利用图表中的数据。1、某校项目化小组同学设计并制作了一个电子加热垫（图甲），用于冬天时给杯子加热，它的内部电路如图乙。其中，R1是热敏电阻，它的阻值会随温度的升高而减小；R2是定值电阻，当有电流通过时会产生热量；L是指示灯，S为定时开关，连续工作8小时后会自动断开，1为动触点，2、3、4是静触点。若水温低于70℃，只有R2工作，加热垫处于加热状态；温度超过70℃时，指示灯L发光，提示液体温度较高注意烫手，但仍持续加热。已知R2=8Ω，指示灯L的电阻为30Ω。工作电路电压为12伏，线圈电阻忽略不计。（1）当液体温度低于70℃时，动触点1与静触点___________相连。（2）当液体温度超过70℃时，工作电路中的总电流是多大？___________（3）同学们发现温度超过60℃时，加热垫上的杯子就已经很烫手，出于安全考虑，同学们希望温度达到60℃时就能使指示灯发光，以下方案可行的是___________。A．增大控制电路的电源电压B．增大工作电路的电源电压C．增大电磁铁的线圈匝数D．减小R2的阻值E.增大衔铁与电磁铁间的距离2、图甲为热敏电阻的R­t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的恒温箱的简单温控电路，继电器线圈的电阻为150Ω，当线圈中电流大于或等于28mA时，继电器的衔铁被吸合，为继电器线圈供电的电池的电压为6V，图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。(1)从图甲中可得50℃时热敏电阻的阻值为Ω。(2)恒温箱的加热器应接在A、B端还是C、D端？(3)若恒温箱内的温度达到100℃时，通过计算分析恒温箱加热器是否处于工作状态？(4)若在原控制电路中，串联接入一个可变电阻，当该电阻增大时，所控制的恒温箱内的最高温度将(填“变大”“不变”或“变小”)。3、有一种电加热恒温箱，工作原理如图a所示．控制电路由电压为U1=6V的电源、电磁继电器（线圈电阻不计）、滑动变阻器R0和热敏电阻R1组成；工作电路由电压为U2=220V的电源和电阻为R2=48.4Ω的电热丝组成．当控制电路中的电流达到0.05A时，衔铁被吸下来，触点处断开，工作电路停止工作，当控制电路中的电流小于0.05A时，衔铁被弹回，触点处接通，加热电路正常工作．热敏电阻R1的阻值随温度变化关系如图b所示．(1)工作电路正常工作1min，电热丝R2产生的电热是多少？(2)通过调节控制电路中滑动变阻器R0接入电路的阻值，就能调节恒温箱中需要设定的不同温度，如果恒温箱的温度设定为50℃，求滑动变阻器R0应接入电路的阻值．(3)若要提高恒温箱的设定温度，滑动变阻器R0接入电路的阻值应调大还是调小？4、磁感应强度B用来描述磁场的强弱，国际单位是特斯拉，符号是“T”。为了探究电磁铁外轴线上磁感应强度的大小与哪些因素有关，小鹭设计了如图甲、图乙所示的电路，图甲中电源电压为9V，R为磁感应电阻，其阻值随磁感应强度变化的关系图线如图丙所示。（1）当图乙中S2断开，图甲S1闭合时，电流表的示数为mA。闭合S1和S2，图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动，图甲中电流表的示数逐渐减小，说明磁感电阻R处的磁感应强度B逐渐。（2）闭合S1和S2，滑片P不动，沿电磁铁轴线向左移动磁感电阻R，测出R离电磁铁左端的距离x与对应的电流表示数I，算出R处磁感应强度B的数值如下表所示。请计算x=5cm时，B=T。（3）综合实验数据可以得出：电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流的增大而，离电磁铁越远，磁感应强度越。5、有一种“闯红灯违法证据模拟记录器”如图甲。其工作原理：当光控开关接收到某种颜色光时，开关自动闭合，且当压敏电阻受到车的压力，它的阻值变化（变化规律如图乙所示）引起电流变化到一定值时，继电器的衔铁就被吸下；光控开关未受到该种光照射自动断开，衔铁没有被吸引，工作电路中的指示灯发光。已知控制电路电压为6V，电磁继电器线圈电阻10Ω，当控制电路中电流大于0.06A时，衔铁被吸引。（1）光控开关在接收到光时，会自动闭合。（2）质量大于或等于kg的车辆违规时会被拍照记录。（g取10N/kg）（3）要使质量较小的车闯红灯也能被拍下，可以在控制电路中与压敏电阻一个电阻。（选填：“并联”或“串联”）（4）如果某一路段要求时速不超过50km/h，当汽车先后通过两个线圈上方的时间间隔小于0.5s时，拍摄系统才会被激活而拍下超速汽车的照片（如丙图）．则两个线圈之间的距离应设计为m（保留到整数）。6、电梯为居民出入带来很大的便利，出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示已知控制电路的电源电压U＝9V，保护电阻R1＝100Ω，压敏电阻R2的阻值随压力F大小的变化关系如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值忽略不计，试问：（1）在图中的控制电路中，电磁铁上端为其磁场的极，当压敏电阻R2受到的压力增大时，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点接触，电铃发出警报声。（2）当电磁铁线圈电流达到30mA时，衔铁刚好被吸住。若每位乘客体重为650N，请计算说明此电梯最多可乘几个人。（g取10N/kg）（3）若电铃发出警报声条件如（2），需要减小最大载客量，可采取什么措施？7、如图甲所示为电磁继电器和热敏电阻R1等组成的恒温箱控制电路，R1处于恒温箱内。电源电压，电磁继电器线圈的电阻可不计。图乙为热敏电阻的R1-t图像，且已知在50~150℃范围内，热敏电阻的阻值随温度的变化规律是为常数；电阻R2是可变电阻。当线圈中的电流达到20mA时，电磁继电器的衔铁被吸下，已知此时可变电阻，恒温箱保持60℃恒温。图中的“交流电源”是恒温箱加热器的电源。（1）60℃时，热敏电阻R1的阻值是多少？（2）应该把恒温箱的加热器接在A、B间还是C、D间？请说明理由；（3）如果要使恒温箱内的温度保持100℃，可变电阻R2的阻值应调为多少？8、为了比赛的公平公正，小芸为学校短跑比赛设计了一款防抢跑装置，该装置安装在起跑线前，如图甲所示。丙图是其工作原理图：起跑发令枪发令前，开关S1、S2、S3都闭合，K与A端相连，绿灯亮；发令枪扳机和开关S2相连动，扣动扳机，枪响同时开关S2断开；当电流表示数小于或等于30mA时，在弹簧弹力作用下，K与A端相连，绿灯亮，无人抢跑；当电流表示数大于30mA时，衔铁被吸下，K与B端相连，红灯亮同时铃声响，有人抢跑。已知两电路电源电压均为6V，保持不变，压力传感器R的阻值随所受压力变化的图象如图乙所示，压板重力不计，电磁铁线圈电阻不计。则：(1)比赛时，起跑发令枪发令前，抢跑同学踩在压板上的压力F为900N时，左端电路电流表读数为多少？(2)比赛时，枪声响起后，若某同学踩在压板上的力为1500N时，要使得红灯不亮，电阻R0至少为多大？9、如图所示是一种自动测定油面高度的装置．电源电压U为6V，R1是最大电阻为30Ω的滑动变阻器，它的金属滑片P连在杠杆一端，R2是定值电阻，油量表是用量程为0～0.6A的电流表改装而成．(A、B、C、D四点表示四个接线柱，电磁继电器线圈电阻忽略不计)(1)当油面上升时，电流表示数变大，则导线M应与接线柱相连；当油量下降到预设位置时，警示灯亮，滑片P刚好在B处，则导线N应与接线柱相连。(2)当油箱加满油时，滑片P刚好在A处，电流表的示数达到最大值，求电阻R2的阻值。10、物理学中常用磁感线来形象地描述磁场，用磁感应强度(用字母B表示)来描述磁场的强弱，它的国际单位是特斯拉(符号是T)，磁感应强度B越大表明磁场越强；B＝0表明没有磁场。有一种电阻，它的大小随磁场强弱的变化而变化，这种电阻叫做磁敏电阻。如图所示是某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象。为了研究某磁敏电阻R的性质，设计了如图所示的电路进行实验，请解答下列问题：(1)当S1断开、S2闭合时，电压表的示数为3V，则此时电流表的示数为A。(2)只闭合S1，通电螺线管的左端为极；闭合S1和S2，移动两个滑动变阻器的滑片，当电流表示数为0.04A时，电压表的示数为6V，由图象可得，此时该磁敏电阻所在位置的磁感应强度为T。(3)实验中将图甲中电路电源的正负极对调，发现图乙电路中电压表和电流表的示数均不变，这表