专题29 涉及电磁继电器计算中考考题--2024年中考物理总复习查缺补漏专题（通用）

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1. （2023河南省）如图所示，小明利用电磁继电器设计了一个水位自动报警装置，当水位未达到金属块M时，灯泡不亮。水位达到金属块M时，灯泡亮，则接线柱C应与________（选填“A”或“B”）相连。已知灯泡的规格为“12V 6W”，灯泡正常发光时的电流是_________A。通电1min，灯泡消耗的电能是________J。

【答案】 B 0.5 360
【解析】金属块是导体，水位达到金属块M时，通电螺线管所在电路接通，电路中的电流增大，衔铁下移，与B接触，灯泡所在电路接通，灯泡发光，故接线柱C与B连接。
灯泡的规格为“12V 6W”，灯泡正常发光时的电流
通电 1min ，灯泡消耗的电能
W=Pt=6W×1×60s=360J
2. 某款无接触式热风干手器，手伸向出风口时可吹出温度为35℃～45℃的热风，内部电路由控制电路和工作电路两部分构成，简化电路如图所示，控制电路中R为光敏电阻。闭合S，当手伸向出风口时，R的阻值会_______（选填“增大”“不变”或“减小”），衔铁被吸下，工作电路开始工作。若干手器的加热电阻丝的阻值为44Ω，在额定电压下，烘干一次手用时10s，则烘干手的过程中加热电阻产生的热量为_______J，这些热量能使________kg（结果保留两位小数）的水温度升高5℃。[]
【答案】 减小 0.52kg
【解析】控制电路的电磁继电器主要是利用了电流的磁效应，手伸向出风口时，衔铁要被吸下，工作电路开始工作，说明电路中的电流增大导致电磁铁的磁性增强，电源电压一定，由可知，R的阻值会减小。
工作电路中的加热电阻丝与电动机并联，加热电阻两端电压为电源电压，则加热电阻产生的热量为
水的质量为
3. （2023陕西）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，为滑动变阻器，为压敏电阻，的阻值大小随压力F的变化关系如图-2所示。闭合开关S1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B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（ ）

A. S1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，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
【解析】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，R2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R2对应阻值为40Ω，由得，R2两端电压为
根据串联电路电压规律可知，R1两端的电压为
由得，此时R1的功率为
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，由可知，当电源电压降低，电阻也应降低，结合题意可知，应将的滑片P向左移动，故D正确。故选D。
4. （2023湖南衡阳）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S1，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），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，定值电阻的阻值为30Ω，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“B”），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。

【答案】（1）3000 A （2）超载 （3）1.2×104W
【解析】（1）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缆绳=G配重=m配重g=300kg×10N/kg=3000N
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）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
F压=8000N
由图丙可知，压敏电阻R2=30Ω，电路中的电流
说明电梯超载。
（3）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总= G厢+G = m厢g+G=400kg×10N/kg+5000N=9000N
钢丝绳对轿厢的拉力
F钢=G总- F缆绳=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
5. （2023四川遂宁）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“220V 40W”的字样，控制电路的电源电压U为24V，R1为定值电阻，人体红外传感器的阻值R随人体到大门距离L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L＝3m时刚好触发电动机工作，则R1的阻值为多少？

【答案】（1）120J；（2）120Ω
【解析】（1）由题可知，开门一次电动机消耗电能为
（2）由图丙可知，当L＝3m时，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R1的阻值为
6. 如图所示，物理科技小组设计的具有防干烧功能的空气加湿器装置模型，由控制器和加热器组成，可在水量不足时自动停止加热。加热器有高、低两个档位，由开关和加热电阻丝、组成，，；控制电路电压恒定，，为压敏电阻，下方固定一个轻质绝缘形硬质杆，水箱注水后圆柱形浮体竖直上浮，通过形杆对压敏电阻产生压力，所受压力每增加，电阻减小。浮体体积为，质量为。科技小组对加湿器进行测试：向水箱内缓慢注水，当液面上升至浮体体积的浸入水中时，电磁铁线圈中电流为，此时衔铁恰好被吸下，加热器开始工作；当液面上升至浮体体积的浸入水中时，电磁铁线圈中电流为；当水箱注水量达到最大值时，电磁铁线圈中电流为。形硬质杆的质量和电磁铁线圈电阻忽略不计，取，水的密度为，水的比热容为。
（1）当加热器处于高档位时，加热所产生的热量全部被的水吸收，水温升高了25℃。求加热器的高档功率和低档功率；
（2）求浮体体积的浸入水中时受到的浮力和此时压敏电阻受到的压力；
（3）求水箱注水量达到最大值时，浮体浸入水中的体积。
【答案】（1）900W，200W；（2）1.5N；（3）
【解析】（1）的水吸收的热量为
当加热器处于高档位时，加热所产生的热量全部被的水吸收，则高温挡产生的热量为
加热器的高档功率
根据可知，电源电压一定时，电阻越大，电功率越小，故当开关S闭合时，、并联，总电阻较小，电功率较大，此时为加热挡，加热挡的功率为900W，当开关S断开时，只有工作，电阻较大，处于低温挡，低档功率
（2）浮体体积的浸入水中时受到的浮力
物体A所受的重力为
物体A受到了向下的重力为0.5N，向上的浮力为2N，故杆对A的力是向下的，杆对A的压力为
（3）设控制电路的电压为U控，当杆对A的压力为1.5N时，对应压敏电阻的阻值为，则根据串联电路电压规律可以列等式
①
浮体体积的浸入水中时受到的浮力
物体A受到了向下的重力为0.5N，向上的浮力为5N，故杆对A的力是向下的，杆对A的压力为
根据所受压力每增加，电阻减小，此时压敏电阻的阻值为
此时对应的控制电路的电流为
根据串联电路电压规律可以列等式
②
联立①②可知
当当水箱注水量达到最大值时，电磁铁线圈中电流为，则此时总电阻为
压敏电阻的阻值为
当压敏电阻为50欧姆时，对应的压力为1.5N，此时压敏电阻的阻值为30Ω，则对应的压力为
此时物体A的浮力为
此时物体A浸入水中的体积
7. 图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图乙所示，它是通过电热丝R1来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关。求：
（1）将5×10-3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量。c空气取1.0×103J/（kg·℃）；
（2）工作电路中电热丝R1与指示灯支路并联。已知R1的额定电压为220V，额定功率为1210W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，此时指示灯支路消耗的功率；
（3）控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度，电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系如图丙所示。当加热温度设定为150℃，即R3的阻值调为100Ω时，闭合开关S，电磁继电器（不计线圈的电阻）的衔铁被吸下，工作电路接通，开始加热；直到温度达到150℃时，衔铁向上弹起，停止加热。则当R3的阻值调为80Ω时，对应的加热温度设定为多少？
【答案】（1） 900J ；（2）11W；（3）200℃
【解析】（1）需要吸收的热量
（2）工作电路中电热丝R1与指示灯支路并联，R1的电流为
指示灯支路电流为
指示灯支路消耗的功率
（3）如图乙所示，R2、R3串联在电路中，当温度达到150℃时，如图丙，R2阻值为30Ω，此时总电阻为
此时电流为I′，衔铁向上弹起，当R3调为80Ω时，要使衔铁向上弹起，则电流为I′，则总电阻为130Ω
R2阻值为
查图丙可得，加热温度设定为200℃。
答：（1）需要吸收的热量为900J；
（2）指示灯支路消耗的功率为11W；
（3）加热温度设定为200℃。
8.（2023福建省） 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R0阻值为200Ω，压力传感器中的力敏电阻RF阻值随压力F压变化的部分数据如下表所示。当控制电路的电流大于0.03A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。
（1）空厢匀速竖直上升时，求绳拉力F的大小；
（2）在6s内将空厢匀速竖直提升3m，求拉力F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。

【答案】（1）125N；（2）125W；（3）75%；（4）减小R0
【解析】（1）忽略绳重、摩擦，空厢匀速竖直上升时，绳拉力F的大小
（2）绳端移动距离
绳拉力F做的功
绳拉力F的功率
（3）控制电路的最大电流时，载重量最大，控制电路最小总电阻
力敏电阻的阻值
由表中数据可知，当，压力，即最大载重
装置的最大机械效率
（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，由可知，电源电压不变，电路的总电阻不变，可以减小R0的阻值。
答：（1）空厢匀速竖直上升时，绳拉力F的大小是125N；
（2）在6s内将空厢匀速竖直提升3m，拉力F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R0。
F压/N
…
400
600
800
900
1000
…
RF/Ω
…
800
500
300
200
100
…