资源简介

有关电磁继电器的电路设计题
一、单选题
1．（2022九下·杭州月考）一款校园路灯内部装有一个光敏电阻 R 以实现自动控制：晚上自动亮灯，白天自动灭灯 R 的阻值随光照强度变化关系如图，弹性衔铁和电磁铁线圈电阻很小，下列电路中最符合设计要求的是（　　）
A． B．
C． D．
2．（2020八下·鄞州期末）如图是小敏设计的汽车尾气中CO(一氧化碳)排放量的检测电路。当CO浓度高于某一设定值时，电铃发声报警。已知气敏电阻R1阻值随CO浓度的增大而减小，下列说法正确的是（　　）
A．电铃应接在A和C之间
B．当CO浓度升高，电磁铁磁性减弱
C．若U1减小，报警时CO最小浓度比原设定值高
D．为使该检测电路在CO浓度更低时报警，可将R2的滑片向下移
3．为模拟校回路灯自动化管理，小明利用电磁铁、光敏电阻R《阻值随光照强度增大面增大）等器材设计了下列电路图，以实现白天光照强时灯L灭，傍晚光照弱时灯L发光。忽略弹性衔铁和电磁铁线圈电阻，则符合设计要求的是（　　）
A． B．
C． D．
4．城市下水道井盖丢失导致行人坠入下水道的悲剧时有发生，令人痛心。为此，某同学设计了一种警示电路：在井口安装一环形灯L，井盖相当于开关S；正常情况下(S闭合)，灯L不亮；一旦井盖丢失(S断开)，灯L立即亮起，以警示行人。下列电路中，符合要求的是（　　）
A． B．
C． D．
5．小利同学观察到学校楼道里的消防应急灯，平时灯是熄的，一旦停电，两盏标有“36V”灯泡就会正常发光．图所示是小利设计的四个电路，其中可以起到消防应急灯作用的电路是（　　）
A． B．
C． D．
6．（2021八上·温州期中）如图所示，R0是一个光敏电阻，光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小，R是电阻箱(已调至合适阻值)，它们和继电器组成自动控制电路来控制路灯，白天灯熄，夜晚灯亮。下列说法正确的是(　　)
A．白天流过R0的电流比夜晚小
B．给路灯供电的电源应接在b、c两端
C．白天R0两端的电压比夜晚大
D．白天，如果将电阻箱R的阻值调大，则路灯也可能变成亮
7．（2020八下·奉化期末）如图所示为某汽车一键启动电路。当按下一键启动按键时，有细小电流通过X，接着有强大电流通过电动机，将电动机启动。请你根据所学知识想一想，X可能的器件的是(　　)
A．电流表 B．电磁继电器 C．电压表 D．发电机
8．（2020八下·绍兴月考）某同学设计了一个如图所示的自动控制电路，其中光敏电阻受到光照时电阻变小，要求光暗时灯亮，光亮时灯灭。在实际调试时，发现灯始终不亮，而光敏电阻和其他电路元件都正常。下列调节措施能使控制电路达到要求的是(　　)
A．给控制电路串联一个适当阻值的定值电阻
B．适当增加螺线管线圈的匝数
C．适当增大控制电路的电源电压
D．滑动变阻器滑片P向右移动一段距离
9．（2021九上·杭州开学考）如图所示是火警自动报警原理图。发生火警时，将会发生下列变化：（a）温度升高使双层金属片弯曲；（b）接通触点使工作电路中有电流通过；(c）电磁铁有磁性；（d）衔铁被吸下；(e）接通触点使控制电路中有电流通过；（f）电灯亮、电铃响，发出警报。这些变化的正确顺序是（　　）
A．a、b、c、d、e、f B．a、e、c、d、b、f
C．a、b、d、c、e、f D．a、e、d、c、b、f
10．2021年夏季，我国南方普降暴雨，城市内涝给人们生活带来很大影响。小明设计了一种利用电磁继电器来自动控制抽水机工作的电路：当水位在安全位置以下时绿灯亮，抽水机不工作；当水位到达安全位置上限时红灯亮，抽水机开始工作。如图是小明还未连接完成的电路，小明接下去的电路连接应该是(　　)
A．M接A，N接B B．M接B，N接D C．M接B，N接C D．M接A，N接D
11．（2019八下·天台期中）在地下停车场，驾驶员常常根据车位入口上方的红、绿灯判断是否有车位。小卫设计一种自动控制方案：将光控开关 S（遮光时开关闭合）装在每个车位地面中央，红、绿灯装在车位入口上方，当车位未停车时（S断开），绿灯亮；当车位已停车时（S闭合），红灯亮。同时小卫设计了如下4个电路。下列说法正确的是（　　）
A．甲图S断开时红灯绿灯都不亮，不符合方案要求。
B．乙图S闭合时绿灯亮，符合方案要求。
C．丙图S闭合时红灯亮，不符合方案要求。
D．丁图S断开时绿灯亮，S闭合时红灯亮，符合方案要求。
12．（2021八下·长兴月考）小科去超市购物时，乘坐台阶式自动电梯，他发现当有人站在电梯上与没有人在电梯上相比电梯运动快慢不同，小科通过自主学习，了解到电梯每个台阶下都连接一个压敏电阻R，其电路可简化为如图所示，压敏电阻R的阻值会随着压力的增大而减小，从而会影响电梯电动机M的转动快慢，已知电梯及压敏电阻的电源电压均恒定，则下列分析正确的是(　　)
A．当有人站在电梯上时，衔铁与触点2接触，电动机的转速较大
B．当有人站在电梯上时，衔铁与触点1接触，电动机的转速较小
C．当没有人在电梯上时，衔铁与触点2接触，电动机的转速较小
D．当没有人在电梯上时，衔铁与触点1接触，电动机的转速较大
二、解答题
13．（2019八下·天台期末）超市的电动扶梯，有人乘时运行较快，无人乘时运行较慢。某同学想利用电磁继电器设计这样的电路。
（1）力敏电阻R0的阻值与所受压力的关系如图甲所示，则由图甲可得出的结论是：　 　
（2）根据要求请将图乙的工作电路连接完整。
（3）控制电路电源电压为24伏，当电流达到20mA时电磁铁将衔铁吸下。现在要求一个质量为40千克的小朋友站在电梯上，就能使电梯较快运行，则滑动变阻器R1接入电路的阻值为多大？
（4）如果要求质量更小的人站上电梯就能使其较快运行，应该如何改动控制电路？（写出两种方法）
14．车辆超载是造成高速公路路面结构损坏的一个重要因素．小明为某大桥设计一个车辆超重的报警装置，当路面压力达到设定值时，压力传感器就接通电路．要求车辆超重时，信号灯就发光．请你在图中为他连接好电路．
15．如图是防汛报警器的装置图，请用笔画线正确连接电路．当水位上涨时，电路接通，小灯泡发光报警．
16．小明设计了一种“自动限重器”，如图（甲）所示．该装置由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机（实质是电动机）、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图（乙）所示。当货架承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。已知控制电路的电源电压U=6V，电磁继电器线圈的阻值忽略不计。请你解答下列问题：
（1）由图（乙）中的图象可知，随着压力F的增大，压敏电阻R1的阻值将　 　。
（2）用笔画线代替导线将图（甲）的电路连接完整。
（3）随着控制电路电流的增大，电磁铁的磁性将增强，当电磁继电器线圈中的电流大小 为30mA时，衔铁被吸下。若货架能承受的最大压力为800N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为多少？
17．（2020八下·绍兴月考）我区不少农村楼房顶上装有如图甲所示的水箱，图乙是这种水箱的结构及工作示意图。其中A、B是由密度为2x103千克/米3的材料制成的圆柱体，由于水箱顶部的压力传感开关是一种特殊的“拉线开关”，其电阻随拉力变化及电路的工作状态如下表。
压力传感开关受到拉力/牛 受到的最大拉力35 受到的最小拉力25
压力传感开关的电阻/欧 20 5000
电动水泵的工作状态 通电转动 断电停转
（1）为了增加安全性，压力传感开关通常是通过一只电磁继电器控制电动水泵。请用笔画线代替导线，按照题意将图乙中电动水泵电路连接完整。
（2）当电动水泵断电停转时，圆柱体排开水的体积是多大？(压力传感开关下的细绳和A、B间的细绳质量与体积均忽略不计)
（3）电磁铁线圈的电阻约为2.5欧，当电动水泵处于通电转动状态时，电磁铁所在电路的电流大约是多大？(结果保留两位小数)
答案解析部分
1．【答案】B
【解析】【分析】根据图片分析光敏电阻随光照强度的大小变化规律，然后对各个选项中的电路图进行分析判断即可。
【解答】根据图像可知，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而增大，减小而减小。
A.白天时，光照强度大，光敏电阻阻值大，而通过电磁铁的电流较小。此时电磁铁磁性弱，衔铁弹回上面，接通灯泡，此时灯泡发光，与题意不符，故A错误；
B.白天时，光照强度大，光敏电阻阻值大，而通过电磁铁的电流较小。此时电磁铁磁性弱，衔铁弹回上面，断开灯泡，此时灯泡熄灭，与题意相符，故B正确；
CD.光敏电阻R没有与电磁铁串联，对电磁铁的磁性没有影响，故C、D错误。
故选B。
2．【答案】C
【解析】【分析】（1）当CO浓度增大时，分析电流的大小变化，确定衔铁的运动方向，它与哪个电路接通，电铃就在哪个部分；
（2）根据（1）中分析判断；
（3）在串联电路中，电压与电阻成正比，据此推断U1变小时它的电阻变化，根据电阻变化推测CO浓度的改变；
（4）在报警时需要的电磁力不变，即通过电流大小不变，根据欧姆定律可知，总电阻不变，据此分析变阻器的阻值变化即可。
【解答】A.当CO浓度增大时，它的电阻变小，那么总电阻变小，根据欧姆定律可知，总电流变大，此时电磁铁的磁场增强，衔铁被吸下来接通BD所在的电路，电铃报警发声，因此电铃应该接在BD之间，故A错误；
B.根据上面的分析可知，当CO浓度升高时，电磁铁磁性增强，故B错误；
C.根据串联电路的分压规律可知，当U1减小时，气敏电阻R1变小。根据气敏电阻的阻值随CO浓度的增大而减小可知，CO浓度变大，即比设定值高，故C正确；
D.在报警时需要的电磁力不变，即通过电流大小不变，根据欧姆定律可知，总电阻不变。当CO浓度减小时电阻会变大，根据R总=R1+R2可知，变阻器R2的阻值要减小，即向上移动滑片，故D错误。
故选C。
3．【答案】D
【解析】【分析】分析各个电路图，哪个路灯的工作情形与题目描述相同，哪个就是正确选项。
【解答】A.白天时光照强度大，光敏电阻阻值大，电流小，那么电磁铁磁场弱，不能将衔铁吸下来。此时灯泡电路接通，灯泡发光，与题意不符，故A错误；
B.晚上时，光照强度减弱，光敏电阻阻值减小，通过电磁铁的电流增大，磁场增强，将衔铁吸下来接通灯泡的电路。由于电磁铁将灯泡短路，此时灯泡也不会发光，与题意不符，故B错误；
C.晚上时，光照强度减弱，光敏电阻阻值减小，电流增大，于是电磁铁将衔铁吸下来，断开灯泡所在的电路，此时灯泡不发光，与题意不符，故C错误；
D.白天时光照强度大，光敏电阻阻值大，电流小，那么电磁铁磁场弱，不能将衔铁吸下来。此时灯泡电路断开，灯泡不发光。晚上时，光照强度减弱，光敏电阻阻值减小，电流增大，电磁铁将衔铁吸下来，接通灯泡电路，灯泡发光，与题意相符，故D正确。
故选D。
4．【答案】B
【解析】【分析】电磁继电器可以作为自动开关使用，主要控制电路和工作电路组成。由题中的信息可以确定控制电路和工作电路的关系。
【解答】根据题中信息“在井口安装一环形灯L，井盖相当于开关S；正常情况下(S闭合)，灯L不亮；一旦井盖丢失(S断开)，灯L立即亮起”可知，控制电路的开关（井盖）断开后衔铁弹起，工作电路中的灯泡工作。A图表示衔铁被吸合时灯泡工作，错误；B图表示衔铁弹起后灯泡工作，符合要求，正确；C图表示灯泡始终工作，C错误；D图表示衔铁吸合和弹起时灯泡都能发光，错误。
故选B
5．【答案】C
【解析】【分析】此题中明确电磁继电器的工作过程，能分析出，是照明电路中的电源控制了消防应急灯，是本题解决的关键，观察图可知，220V的电路肯定是照明电路，而36V的电路才是为应急灯提供的电源，再根据两盏灯都在停电后会正常发光，可断定，两灯并联，且在照明电路工作时不连通。
【解答】根据题意，分析各图可知，当照明电路正常工作时，电磁铁具有磁性，吸引衔铁，使消防应急灯所在电路断开，而当停电后，电磁铁失去磁性，衔铁在弹簧的作用下向上弹起，与触点接触，两灯泡连接，且为并联．因此，对照各图发现，只有图C符合这一要求。
故选C
6．【答案】D
【解析】【分析】A.根据光照强度的变化判断光敏电阻阻值如何变化；然后根据欧姆定律分析。
B.利用直流电源为电磁铁供电，将电源、光敏电阻、定值电阻、电键直接串联即可；分析电磁铁的电路，判定利用照明电源为路灯供电的接入点；
CD.白天时，有光照，光敏电阻阻值较小，根据串联分压的特点分析。
【解答】A.因为白天时，光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小，由欧姆定律分析可知，白天流过Ro的电流比夜晚大，故A错误；
B.光敏电阻的电阻值随光照强度的增大而减小，所以白天时光敏电阻的电阻值小，电路中的电流值大，电磁铁将被吸住；静触点与C接通；晚上时的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以静触点与B接通，所以要达到晚上灯亮，白天灯灭， 给路灯供电的电源应接在b、c两端 ，故B错误；
C.白天时，有光照，光敏电阻阻值较小，分担的电压小，根据串联分压的特点可知，Ro两端的电压分担的小；夜晚光敏电阻分担的电压大，Ro两端的电压分担的电压较大，即白天Ro两端的电压比夜晚小，故C错误；
D.由电路结构可知，当电阻箱R的阻值变大时，路灯亮，因此，白天如果将电阻箱R的阻值调大，路灯也可能变成亮，故D正确。
故选D.
7．【答案】B
【解析】【分析】分析X在电路中的作用，然后与各个选项中的设备的作用进行比较即可。
【解答】根据题目描述可知，X相当于控制电动机的一个开关。由于控制电路中有电流时X才闭合，没电流时断开，因此它是一个用电流控制的开关。而电磁继电器的主要结构为电磁铁，它就是一个用低电压、弱电流控制高电压、强电流的开关，故B符合题意，而A、C、D不合题意。
故选B。
8．【答案】A
【解析】【分析】影响电磁铁磁性大小的因素：①电流大小；②线圈匝数。
【解答】根据图片可知，衔铁在电磁铁的吸引下，与上面灯泡电路的触点分开，切断它们所在的电路，使灯泡不发光。如果要使灯泡发光，就要减小电磁铁的磁力，即要么减小通过的电流，要么减小电磁铁线圈的匝数。
A.给控制电路串联一个适当阻值的定值电阻，可以减小通过电磁铁的电流，故A正确；
B.适当增加螺线管线圈的匝数，会增大电磁铁的磁力，故B错误；
C.适当增大控制电路的电源电压，会增大通过电磁铁的电流，故C错误；
D.滑动变阻器滑片P向右移动一段距离，那么变阻器的电阻变小，通过电流变大，故D错误。
故选A。
9．【答案】B
【解析】【分析】温度变化引起双层金属片形状改变，接通控制电路，从而使衔铁的位置改变，接通工作电路而报警，据此分析自动报警的细节即可。
【解答】发生火警时，将会发生下列变化：
（a）温度升高使双层金属片弯曲；
(e）接通触点使控制电路中有电流通过；
(c）电磁铁有磁性；
（d）衔铁被吸下；
（b）接通触点使工作电路中有电流通过；
（f）电灯亮、电铃响，发出警报。
这些变化的正确顺序是：a、e、c、d、b、f。
故选B。
10．【答案】B
【解析】【分析】根据题目的要求确定工作电路的接线方法即可。
【解答】根据题目的要求可知，电磁铁的衔铁上的动触点要么接通上面的绿灯，要么接通下面的红灯，因此它应该直接连接高压电源的一个电极。绿灯或红灯要正常工作，则还应该接通另一个电极，根据图片可知，二者右端的接线共同连接在D点，则只需将D点与另一电极相接即可，故M接B，N接D。
故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
11．【答案】D
【解析】【分析】分析四个电路图，哪个符合题目的要求，哪个就是正确选项。
【解答】A.甲图S断开时，电磁铁没有磁性，衔铁在弹簧拉力作用下回复原位，接通绿灯和红灯，这时红灯绿灯串联都亮，故A不合要求；
B.乙图S闭合时，电磁铁将衔铁吸下来接通绿灯，此时绿灯亮，和要求不同，故B不合题意；
C.丙图S闭合时绿灯亮，故C不合要求；
D.丁图S断开时，电磁铁没有磁性，衔铁在弹簧拉力作用下回复原位，接通绿灯，此时绿灯亮；S闭合时，电磁铁有磁性，将衔铁吸下来接通红灯，此时红灯亮，故D符合要求。
故选D。
12．【答案】A
【解析】【分析】电梯上有人站立时，压敏电阻受到的压力增大，据此分析它的电阻变化，推测通过电磁铁的电流变化，弄清电磁铁磁力的变化，确定衔铁的运动方向，最后根据通过电动机的电流变化确定它的转速变化。
【解答】根据图片可知，当有人站立在电梯上时，压敏电阻的阻值减小，通过电磁铁的电流增大，它的磁场变强，将衔铁吸下来接通触点2。
接触点1时，定值电阻与电动机串联；接触点2时，定值电阻被短路，只有电动机自己工作，通过电动机的电流变大，它的转速增大，故A正确，而B、C、D错误。
故选A。
13．【答案】（1）力敏电阻的阻值随所受压力的增大而减少
（2）
（3）解：由题可知：F=G=mg=40kg×10N/Kg=400N
查图可知：R=600Ω
R总=U/I=24V/0.02A=1200Ω
R1=R总-R=1200Ω-600Ω=600Ω
答：R1接入电路的阻值为600Ω
（4）将R1变小；电源电压变大；电磁铁线圈匝数增加；换一根强度较弱的弹簧
【解析】【分析】（1）根据图甲判断力敏电阻阻值和压力的关系；
（2）电梯的快慢与电动机的转速有关系，而电动机的转速与工作电流大小有关。当有人时，电梯速度慢，电流小，应该是电动机M与电阻串联；当有人时，电梯速度加快，电流大，应该是短路电阻，只有电动机自己工作，据此判断触触点的连接情况；
（3）首先根据F=G=mg计算出这时力敏电阻的阻值，然后根据
计算出电路的总电阻，最后根据 R1=R总-R 计算出滑动变阻器的阻值；
（4）只要电磁铁能够吸合，电梯就能较快运行，可从改变电磁铁的磁性大小或弹簧拉力大小的角度思考。
【解答】（1）力敏电阻R0的阻值与所受压力的关系如图甲所示，则由图甲可得出的结论是：力敏电阻的阻值随所受压力的增大而减少；
（2）分析可知，当电梯上无人时，力敏电阻阻值较大，电流较小，电磁铁不能吸引衔铁，这时与上面的触点接触；而工作电路中，电阻与电动机串联，电阻大电流小，因此电梯较慢；当有人时，力敏电阻阻值较小，电流较大，电磁铁吸引衔铁，这时与下面的触点接触；而工作电路中，电阻被短路，只有电动机自己工作，电阻小电流大，因此电梯较快，如下图：
（3） 由题可知：F=G=mg=40kg×10N/Kg=400N；
查图可知：R=600Ω；
；
R1=R总-R=1200Ω-600Ω=600Ω；
（4）如果要求质量更小的人站上电梯就能使其较快运行，方法有；
①增大电磁铁的磁性，即增大电流，可以将变阻器阻值变小，或者增大电源电压；也可以增加线圈匝数；
②根据杠杆平衡原理，可换一根强度较弱的弹簧。
14．【答案】
【解析】【解答】分析图可知，压力传感器、电磁铁、电源组成控制电路；信号灯、电源、触点开关组成工作电路．
【分析】这是一个电磁继电器的工作原理图，左侧与电磁铁连接的为控制电路，右侧与信号灯连接的为工作电路，再找准接线柱，分别连成闭合电路再进行检查即可．
15．【答案】
【解析】【解答】
由图分析可知：当水位上升到一定位置时，浮子A就会将竹片圆筒B顶起，使开关K闭合，控制电路被接通．电磁铁产生磁性，衔铁被吸引，使触点开关闭合，工作电路被接通．小灯泡就能发光报警．如图所示：
【分析】水位上涨后闭合K，电磁继电器通电，线圈有电流，产生电磁效应，衔铁被吸引向下，从而带动衔铁的动触点与静触点吸合，使灯泡发光起到报警作用．
16．【答案】（1）减小
（2）
（3）∵R1和线圈电阻及变阻器R2串联，
∴I1=I2=Imax=30mA=0.03A，
由图乙可知： F=800N 时，R1=80Ω，
U1=I1R1=0.03A×80Ω=2.4V，
U′=U-U1=6V-2.4V=3.6V，
即：滑动变阻器R2的最大阻值至少为 120Ω.
【解析】【分析】本题为电学、磁学的综合题，知识点多、综合性强，考查学生的分析和计算能力，关键是所学知识包括计算公式的灵活运用。（1）根据图象分析压敏电阻R1的阻值与压力大小的关系；（2）将货物装载机和上触点串联组成工作电路，将R1、滑动变阻器R2、电磁铁串联接入控制电路；当压力过大时，压敏电阻变小、控制电路中的电流变大、电磁铁磁性增强，增强到一定程度，将衔铁吸下，使工作电路断开，货物装载机停止工作；（3）据题目中所提示的“当货架承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品”，即要增大货架能承受的最大压力，此时的压敏电阻值会更小，故电流会变大，使得电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品，所以从避免“装载机停止向货架上摆放物品”的角度分析判断即可确定滑动变阻器接入电路的电阻值变化。
【解答】（1）由图乙中的图象可知，压敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小；
（2）将货物装载机和上触点串联组成工作电路，将R1、滑动变阻器R2、电磁铁串联接入控制电路；补充电路如图所示；
17．【答案】（1）
（2）电动水泵停止向水箱中注水时水箱中的水位最高，此时
F浮=G总-F=35N-25N=10N
由F浮=ρ水gV排得：
V排= =1.0×10-3m3=1000cm3
（3）由表格数据可知，当电动水泵处于通电转动状态时，压力传感开关电阻R传感=20Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则：I= ≈0.27A
【解析】【分析】1）根据图示的装置分析整个装置的工作过程，对电动水泵工作时两个触点的位置进行判断即可；
（2）电动水泵停止向水箱中注水时水箱中的水位最高，即F浮=G总-F，先根据A、B的总重力和拉力求出浮力的大小，再根据F浮=ρgV排求出排开液体的体积；
（3）由表格数据可知，当电动水泵处于通电转动状态时传感开关的电阻，根据电阻的串联和欧姆定律求出电磁铁所在电路的电流。【解答】（1）当水箱内缺水时，压力传感器的电阻变小，电流变大，电磁铁的磁力变大，将衔铁吸下来接通电动水泵所在的电路，水泵开始注水。由于这时衔铁上的动触头与下面的静触头接通，所以电动机所在的电路的两个线头应该与它们相接，如下图所示：
（2）电动水泵停止向水箱中注水时水箱中的水位最高，
此时：F浮=G总-F=35N-25N=10N
由F浮=ρ水gV排得：
圆柱体排开水的体积。
（3）由表格数据可知，当电动水泵处于通电转动状态时，压力传感开关电阻R传感=20Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
则：。
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