2021年中考物理37个重点专题高分三步曲专题34电磁继电器中考问题含解析.docx

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1、专题34 电磁继电器中考问题1.电磁继电器：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、强电流电路的装置。电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。2.电磁继电器的结构：电磁继电器由电磁铁、衔铁、弹簧、动触点和静触点组成，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路组成。3电磁继电器作用：实质上是一个利用电磁铁来控制电路的开关。它的作用可实现远距离操作，利用低电压、弱电流来控制高电压、强电流。还可实现自动控制。【例题】（2019四川内江）如图甲所示，是某科技小组的同学们设计的恒温箱电路图，它包括工作电路和控制电路两部分，用于获得高于室温、控制在定范围内的“恒温”。工作电路中的

2、加热器正常工作时的电功率为1.0kW；控制电路中的电阻R为滑动变阻器，R为置于恒温箱内的热敏电阻，它的阻值随温度变化的关系如图乙所示，继电器的电阻R0为10当控制电路的电流达到0.04A时，继电器的衔铁被吸合；当控制电路中的电流减小到0.024A时，衔铁被释放，则：（1）正常工作时，加热器的电阻值是多少？（2）当滑动变阻器R为390时，恒温箱内可获得的最高温度为150，如果需要将恒温箱内的温度控制在最低温度为50那么，R的阻值为多大？【答案】（1）正常工作时，加热器的电阻值是48.4；（2）R的阻值为90。【解析】（1）根据P得正常工作时，加热器的电阻值R48.4；（2）由乙图知，当最高温度为

3、150时，热敏电阻的阻值R1200，控制电路电流I10.04A由欧姆定律得UI1（R0+R+R1）0.04A（10+390+200）24V；恒温箱内的温度控制在最低温度为50时，热敏电阻的阻值R2900，控制电路电流I20.024A控制电路总电阻R总1000，此时滑动变阻器的阻值RR总R0R210001090090。【对点练习】某电热水器具有加热和保温功能，其工作原理如图甲所示。其中控制电路中的电磁铁线圈电阻不计，R为热敏电阻，热敏电阻中允许通过的最大电流Ig15mA，其阻值R随温度变化的规律图象如图乙所示，电源电压U恒为6V，当电磁铁线圈中的电流I8mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点

4、a、b接触，加热电路接通：当电磁铁线圈中的电流I8mA时，继电器上方触点c接触，保温电路接通，热敏电阻R和工作电路中的三只电阻丝R1、R2、R3，均置于储水箱中，U2220V，加热时的功率P加热2200W，保温时的功率P保温110W，加热效率90%，R22R1，水的比热容，c水4.2103J/（kg），水箱内最低温度为0。（1）为使控制电路正常工作，保护电阻R0的阻值至少为多大？若R0为该值，试求热水器刚开始保温时水的温度。（2）电阻丝R1、R2、R3的阻值分别为多少欧姆？（3）该热水器在加热状态下，将44kg、20的水加热到50需要多少时间？【答案】（1）为使控制电路正常工作，保护电阻R0的

5、阻值至少为450；若R0为该值，热水器刚开始保温时水的温度为70。（2）电阻丝R1、R2、R3的阻值分别为33、66、374；（3）该热水器在加热状态下，将44kg、20的水加热到50需要2800s。【解析】（1）由题意可知，热敏电阻中允许通过的最大电流I015mA，电源电压U16V，控制电路中最小值是R总小400，当水箱内最低温度为0时，热敏电阻阻值最小，R最小，R最小100。保护电阻R0的最小值，保护电阻阻值至少为R0R总小R最小400100300，热水器刚开始保温时，控制电路中的总电阻R总750，热敏电阻的阻值为：RR总R最小750300450，由图乙可知，此时水温为70；（2）由题意和

6、电路图知：衔铁被吸下时，R1、R2并联，电热水器处于加热状态，P加热+2200W，且R22R1，所以+2200W，2200W， 2200W，解得：R133，R22R123366；根据题意可知，电磁继电器上方触点和触点c接通时，电热水器处于保温状态，则由电路图知，此时R2、R3串联，根据电阻的串联特点和欧姆定律可得保温功率：P保温110W，即110W，解得：R3374；（3）水吸收的热量：Q吸cm（tt0）4.2103J/（kg）44kg（5020）5.544106J：根据热效率公式可得，加热电路消耗的能量：W6.16106J，加热时间：t2800s。一、填空题1.（2020湖北武汉）如图所示是

7、一种温度自动报警器的原理图。制作水银温度计时，在玻璃管的两端分别封入一段金属丝。电池的两极分别与金属丝相连，当温度达到与电池正极相连的金属丝下端所指的温度时，电铃就响起来，发出报警信号下列说法正确的是（ ）A. 温度计中的水银是绝缘体B. 电铃响时，电磁铁右端是N极C. 温度降低到74以下，电铃响D. 电铃响且滑片P向左移动时，电磁铁磁性减弱【答案】B【解析】A水银属于金属，金属是导体，故A错误；B由安培定则知，电磁铁的右端为N极，故B正确；C由电路图知，温度降到74时，控制电路断开，电磁铁无磁性，衔铁被释放，电铃不响，故C错误；D由电路图知，当滑片向左移动时，变阻器接入电路的阻值减小，由欧姆

8、定律知，电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，故D错误。二、填空题2.（2020湖南岳阳）图中为生活中常见的电熨斗，图乙为其结构图，图乙中的双金属片是把长和宽都相同的铜片和铁片紧密铆合在一起做成的。常温时图中的两触点相接触，受热时由于铜片膨胀比铁片明显，双金属片会向_（选填“铜片”或“铁片”）一侧弯曲，且弯曲程度随温度的升高而增大。当金属底板的温度达到设定的温度时，由于双金属片的弯曲而使图中的两触点分离，切断工作电路。用该熨斗熨烫丝织衣物时，需将设定的温度调低，调温旋钮上的升降螺丝应_（选填“向上”或“向下”）调节。【答案】(1)铁片 (2)向上【解析】（1）受热时，由于铜片膨胀得比铁片明显，双

9、金属片便向铁片那边弯曲，温度愈高，弯曲得愈显著。（2）将调温旋钮上调时，上下触点随之上移，双金属片只需稍微下弯即可将触点分离，这时双金属片可控制金属底板在较低温度下的工作，所以将设定的温度调低，调温旋钮上的升降螺丝应向上调节。3.小明同学利用电磁继电器设计了一个自动恒温加热鱼缸，如图所示，A为一段软导线，B为一个小型电热器，其铭牌如图所示。该装置应选用插有金属丝的_（选填“酒精”“煤油”或“水银”）温度计，能使鱼缸中的水温大致保持在_，电磁铁上端的磁极是_（选填“N”或“S”）。该装置某次连续正常工作半小时，可使鱼缸中20kg水的温度最高升高_。【答案】水银，26，S。2.4。【解析】此题考查

10、了对电磁继电器的工作原理的分析，同时考查了有关电能、比热容的计算以及安培定则的应用等知识，是一道综合题，但难度不大。（1）水银是导体，酒精和煤油是绝缘体，当温度计的液柱上升到26时，应接通电磁铁的电路，故应使用水银；（2）温度计的分度值为1，导线的末端在26处；由于水银是导体，当温度升高到26时，控制电路接通，电磁铁有磁性，吸引衔铁，加热电路断开，电阻丝不发热；当温度下降低于26时，控制电路断开，电磁铁无磁性，衔铁被弹簧拉起，加热电路接通，电阻丝发热；所以该装置能使鱼缸中的水温大致保持在26；（3）由图知，电流从电磁铁下方流入、上方流出，根据线圈绕线利用安培定则可知，电磁铁的上端为S极；（4）

11、由图知，电热器的功率为110W，正常工作0.5h电流做功产生的热量：Q=W=Pt=110W0.53600s=1.98105J根据Q=cmt得升高的温度：t=2.4。4.如图是一个温度自动报警器的工作原理电路图。当控制电路中有电流通过时，电磁铁左端为极。在使用中发现，当温度达到设定值时，电铃没有报警。经检查，各元件完好、电路连接无误，则可能是因为（任写一种）导致工作电路没有接通。【答案】S；控制电路电源电压太小【解析】由安培定则可知，电磁铁左端为S极；当温度升高到设定值时，水银柱与上方金属丝连通，使左侧形成通路，电磁铁中有电流通过，电磁铁吸引衔铁，由于电磁铁磁性的大小与电流大小和匝数多少有关，如

12、果电源电压，使得电流较小，磁性较小，则电磁铁吸引不动衔铁，工作电路不会工作。5.图甲为热敏电阻的Rt图象，图乙为用此热敏电阻R和电磁继电器组成的一个简单恒温箱温控电路（U为恒压电源），继电器线圈的电阻为150，图中的”电源”是恒温箱加热器的电源，当线圈中的电流大于或等于20mA时，衔铁被吸合，加热器停止工作，实现温控。（1）恒温箱内的加热器应接在（选填“A、B“或“C、D”）端（2）要实现对50100之间任一温度的控制，该装置恒压电源U至少为V若恒压电源U为6V，则滑动变阻器R的最大阻值至少为。【答案】（1）A、B；（2）4.8；100。【解析】（1）当温度较低的时候，热敏电阻的电阻较大，电路

13、中的电流较小，此时继电器的衔铁与AB部分连接，此时是需要加热的，恒温箱内的加热器要工作，所以该把恒温箱内的加热器接在A、B 端。（2）由图甲可知：50时热敏电阻的阻值为90，要实现对50100之间任一温度的控制，已知控制电路的电流要到达20mA=0.02A，则根据串联电路的特点和欧姆定律可知：需要的最小电源电压U=IR=0.02A（150+90）=4.8V；由图甲可知：温度达到100，热敏电阻R=50，若恒压电源U为6V，根据欧姆定律可得：I=U/（R0+R+R1），即：0.02A=6V/（150+50+R1），解得：R1=100。6.如图所示是一个水位自动报警器的原理图水位到达金属块A之后，

14、_(选填“红”或“绿”)灯亮；当绿灯亮时电磁铁_(选填“有”或“无”)磁性【答案】红；无【解析】水位到达金属块A之后，电磁铁电路接通，电磁铁有磁性，吸引衔铁，红灯电路接入，红灯亮；当水位下降，水位低于铁块A时，电磁铁电路断开，电磁铁无磁性，在弹簧的作用下，将衔铁拉起，使绿灯电路接通，绿灯亮三、作图题7（2019湖北随州）随州市乡村振兴计划稳步推进，大棚蔬菜种植给农民带来可喜收入。刘大爷家大棚温度监控电路如图所示，棚内温度正常时“温控开关”处于断开状态，绿灯亮；棚内温度不正常时“温控开关”处于闭合状态，电磁铁通电工作，电铃响红灯亮。刘大爷使用中发现电铃和红灯只要拆卸掉任意一个，另一个也“没有电”

15、。在图中画几匝电磁铁的绕线并将绿灯、红灯、电铃接入电路。【答案】见解析。【解析】电磁继电器断电时衔铁被弹簧拉起，动触头和上面的静触头接通，绿灯电路工作，所以绿灯和电源构成通路。电磁继电器通电时电磁铁具有磁性，动触头和下面的静触头接通，红灯和电铃电路工作，所以红灯、电铃和电源构成通路，电铃和红灯只要拆卸掉任意一个，另一个也“没有电”，说明两者是串联的。（1）先把电磁铁的线圈连接好，导线都在螺旋管的同侧，绕螺旋管时一端在螺旋管的上面绕，一端从螺旋管的下面绕如图。（2）棚内温度正常时“温控开关”处于断开状态，电磁继电器断电，衔铁被弹簧拉起，动触头和上面的静触头接通，绿灯电路工作，所以绿灯、电源、动触

16、头和上面静触头构成通路，连接如图。（3）棚内温度不正常时“温控开关”处于闭合状态，电磁铁通电工作，电磁铁具有磁性，说明电源、衔铁、电磁铁连成一个通路。（4）电铃和红灯只要拆卸掉任意一个，另一个也“没有电”，说明两者是串联的，首先把红灯和电铃串联起来。棚内温度不正常时“温控开关”处于闭合状态，电磁铁通电工作，电磁铁具有磁性吸引衔铁，动触头和下面的静触头接通，电源、红灯、电铃、动触头、下面静触头组成一个通路如图。四、综合应用题8.（2019内蒙古巴彦淖尔市）如图所示是某温控装置的简化电路图，工作电路由电压为220V的电源和阻值R88的电热丝组成；控制电路由电源、电磁铁（线圈电阻R020）、开关、滑

17、动变阻器R2（取值范围080）和热敏电阻R1组成；R1阻值随温度变化的关系如下表所示，当控制电路电流I50mA时，衔铁被吸合切断工作电路；当控制电路电流I40mA时，衔铁被释放接通工作电路。温度/90806660504640363534R1/102040507080100120130150（1）工作电路正常工作时，R在1min内产生的热量是多少？（2）当温度为60，滑动变阻器R250时，衔铁恰好被吸合，控制电路的电源电压是多少？（3）若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是多少？（4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，请分析说明如何改变R2的阻值。【答案】（1）工作电路正常工作

18、时，R在1min内产生的热量是3.3104J；（2）当温度为60，滑动变阻器R250时，衔铁恰好被吸合，控制电路的电源电压是6V；（3）若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是3580；（4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，应减小R2的最大阻值。【解析】（1）工作电路由电压为220V的电源和阻值R88的电热丝组成，则R在1min内产生的热量：Qt160s3.3104J；（2）当温度为60时，由表格数据可知R150，已知此时滑动变阻器R250，则控制电路的总电阻为：RR1+R2+R050+50+20120，此时衔铁恰好被吸合，则控制电路的电流I50mA0.05A，由欧姆定律可得

19、，控制电路的电源电压：UIR0.05A1206V；（3）当控制电路电流I50mA时，衔铁被吸合切断工作电路，由欧姆定律可得，控制电路的总电阻最大为：R大120，滑动变阻器R2（取值范围080）的最大电阻为80，根据串联电阻的规律，热敏电阻R1的阻值最小（此时温度最高）：R1R大R2R0120802020，由表中数据知可控制的最高温度为80；当控制电路电流I40mA时，衔铁被释放接通工作电路，由欧姆定律，控制电路的总电阻最小为：R小150，滑动变阻器R2的最小电阻为0时，根据串联电阻的规律，热敏电阻R1的阻值最大（此时温度最低）：R115020130，由表中数据知可控制的最低温度为35；所以，若

20、控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是3580；（4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，即热敏电阻R1的阻值增大，因吸合时的电流不变，由欧姆定律可知，控制电路的总电阻不变，故应减小R2的最大阻值。9.（2020宁波模拟）为响应宁波市政府提出的“创建海绵型城市”的号召，小科设计了如图所示的市政自动排水装置模型，控制电路由电压为12V、最大容量为100Ah的蓄电池供电，蓄电池用“发电玻璃”制成的太阳能电板充电。为定值电阻，R为压敏电阻，压敏电阻通过杠杆ABO与圆柱形浮体相连，AB：BO=4：1，压敏电阻的阻值随压力变化的关系如下表。（压板、杠杆和硬质连杆的质量及电磁铁线圈电阻忽略不

21、计，所用绿灯、红灯及排水泵的额定电压均为220V）压敏电阻受到的压力F/N60120180240300360420480压敏电阻R阻值/500360260180120806555按照设计要求，当水位上升到浮体刚好全部浸入水中时，压敏电阻受到压力为360N，通过电磁铁线圈的电流为100mA，排水泵启动；当水位回落到浮体只有体积浸入水中时，杠杆ABO仍处于水平位置，线圈中电流为30mA，排水泵停止工作，则小科应选择重力为多大的浮体？【答案】应选择重力为8N的浮体。【解析】控制电路中R与R0串联，由表格数据知压力为360N压敏电阻的阻值，由此根据串联电路特点和欧姆定律计算R0的阻值，由杠杆平衡条件计

22、算浮体浸没时A端受力，并表示出此时浮体受到的浮力；同理再表示出浮体浸入水中时的浮力，联立方程计算出浮体重力；当浮体刚好浸没时，压敏电阻受到压力为360N，由表中数据知，此时压敏电阻的阻值R=80，控制电路中R与R0串联，控制电路中的电流I=100mA=0.1A，由串联电路特点和欧姆定律可得，定值电阻的阻值：R0=R总R=R=80=40，设此时连杆对A端的作用力为FA，压敏电阻对B处的作用力为FB，已知AB：BO=4：1，则AO：BO=5：1，根据杠杆的平衡条件有：FALOA=FBLOB，则：FA=360N=72N，因为力的作用是相互的，所以A端对浮体向下的压力：FA=FA=72N，由力的平衡条

23、件可得，此时浮体受到的浮力：F浮=G+FA=G+72N当浮体只有体积浸入水中时，由阿基米德原理可得此时的浮力：F浮=F浮，此时控制电路中电流为30mA=0.03A，由串联电路特点和欧姆定律可得，此时压敏电阻的阻值：R=R总R0=40=360，由表中数据知，压敏电阻受到压力FB=120N，由杠杆平衡条件有：FALOA=FBLOB，所以：FA=120N=24N，同理可得，此时浮体受到的浮力：F浮=G+FA，即：F浮=G+24N解可得：F浮=80N，G=8N；所以，应选择重力为8N的浮体。10（2019广西北部湾）图甲是温度自动报警器。控制电路中，电源电压U控=5V，热敏电阻R2的阻值与温度的关系如

24、图20乙所示；工作电路中，灯泡L标有“9V 0.3A”的字样，R4为电子嗡鸣器，它的电流达到某一固定值时就会发声报警，其阻值R4=10。在R2温度为20的情况下，小明依次进行如下操作：闭合开关S1和S2，灯泡L恰好正常发光，此时R0的电功率为P0；将R1的滑片调到最左端时，继电器的衔铁刚好被吸下，使动触点与下方静触点接触；调节R3的滑片，当R3与R4的电压之比U3：U4=4:1时，电子嗡鸣器恰好能发声，此时R0的电功率为，。已知电源电压、灯丝电阻都不变，线圈电阻忽略不计。求：（1）灯泡L的额定功率；（2）当衔铁刚好被吸下时，控制电路的电流；（3）将报警温度设为50时，R1接入电路的阻值；（4）

25、工作电路的电源电压Ux。【答案】见解析。【解析】（1）灯泡L的额定功率为 P额=U额I额=9V0.3A=2.7W（2）当衔铁刚好被吸下时，变阻器R1接入电路的阻值刚好为0由图乙知温度为20时R2的阻值为R2=25控制电路的电流为（3）当将报警温度设为50时，由图乙知，R2的阻值变为=10， 此时控制电路的电流仍然为I=0.2A 由得R1接入电路的阻值为（2） 当继电器的衔铁还没被吸下时，电路中的电流为I额=0.3A，则有；当继电器的衔铁被吸下时，设此时电路的电流为I，则有；由即可求得I=0.2A，此时而，则得U3=8V因为，所以得，即有，即解得Ux=12V11（2020湖北孝感）如图所示电路，

26、是某学校楼道自动控制照明系统，已知控制电路电源电压U=4.5V，电磁继电器线圈电阻R1=5，滑动变阻器R2最大阻值25R3是一光敏电阻，其阻值随“光照度E”的增大而减小，且成反比，其具体关系如下表所示（光照度E的单位是：勒克斯，符号Lx；光越强，光照度越大）。当线圈中电流减小至I0=90mA时，电磁继电器衔铁被弹簧拉起，启动照明系统，利用该装置可以实现当光照度低至某一设定值E0时，照明系统内照明灯自动工作。（1）根据表格中数据写出光敏电阻的阻值R3与光照度E的函数关系式。光照度E/lx0.511.522.53光敏电阻R3阻值/603020151210（2）闭合开关，把滑片移到最右端（b端），求

27、照明系统启动时的光照度E0是多少？如果光照度E为2Lx时并保持1min不变，这段时间内R2消耗的电能是多少？【答案】见解析。【解析】（1）由表格数据可知，光照度与光敏电阻R3阻值的乘积：ER3=0.5lx60=1lx30=1.5lx20=2lx15=2.5lx12=3lx10=30lx，即R3=；（2）闭合开关S，将滑片P移至b端，变阻器接入电路中的电阻最大，由题可知，当线圈中电流减小至I0=90mA=0.09A时，电磁继电器衔铁被弹簧拉起，启动照明系统，所以，电路中的总电阻：R总=50；因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R3的阻值：R3=R总R1R2=50525=20，由表格数据可知

28、，当R3=20时，E0的值为1.5lx；由表格知当E=2Lx时，此时光敏电阻的阻值：R3=15，因启动照明系统的条件不变（启动照明系统时，控制电路中的电流恒为0.09A），则控制电路中的总电阻不变，所以，R2接入电路的电阻：R2=R总R1R3=50515=30；1min内R2消耗的电能：W=I2Rt=（0.09A）23060s=14.48J12（2019内蒙古巴彦淖尔）如图所示是某温控装置的简化电路图，工作电路由电压为220V的电源和阻值R88的电热丝组成；控制电路由电源、电磁铁（线圈电阻R020）、开关、滑动变阻器R2（取值范围080）和热敏电阻R1组成；R1阻值随温度变化的关系如下表所示，

29、当控制电路电流I50mA时，衔铁被吸合切断工作电路；当控制电路电流I40mA时，衔铁被释放接通工作电路。温度/90806660504640363534R1/102040507080100120130150（1）工作电路正常工作时，R在1min内产生的热量是多少？（2）当温度为60，滑动变阻器R250时，衔铁恰好被吸合，控制电路的电源电压是多少？（3）若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是多少？（4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，请分析说明如何改变R2的阻值。【答案】（1）工作电路正常工作时，R在1min内产生的热量是3.3104J；（2）当温度为60，滑动变阻器R250时

30、，衔铁恰好被吸合，控制电路的电源电压是6V；（3）若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是3580；（4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，应减小R2的最大阻值。【解析】（1）工作电路由电压为220V的电源和阻值R88的电热丝组成，则R在1min内产生的热量：Qt160s3.3104J；（2）当温度为60时，由表格数据可知R150，已知此时滑动变阻器R250，则控制电路的总电阻为：RR1+R2+R050+50+20120，此时衔铁恰好被吸合，则控制电路的电流I50mA0.05A，由欧姆定律可得，控制电路的电源电压：UIR0.05A1206V；（3）当控制电路电流I50mA时，衔

31、铁被吸合切断工作电路，由欧姆定律可得，控制电路的总电阻最大为：R大120，滑动变阻器R2（取值范围080）的最大电阻为80，根据串联电阻的规律，热敏电阻R1的阻值最小（此时温度最高）：R1R大R2R0120802020，由表中数据知可控制的最高温度为80；当控制电路电流I40mA时，衔铁被释放接通工作电路，由欧姆定律，控制电路的总电阻最小为：R小150，滑动变阻器R2的最小电阻为0时，根据串联电阻的规律，热敏电阻R1的阻值最大（此时温度最低）：R115020130，由表中数据知可控制的最低温度为35；所以，若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是3580；（4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，即热敏电阻R1的阻值增大，因吸合时的电流不变，由欧姆定律可知，控制电路的总电阻不变，故应减小R2的最大阻值。21