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1.小明同学设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”，其电路图如左图所示，该仪器可以拍摄照片记录机动车辆闯红灯时的情景，其中压敏电阻阻值与压力的关系如右图所示。
回答下列问题：
（1）要记录违规闯红灯的情景，光控开关应在接收到　 　光(填“红”或“绿)时，自动闭合。
（2）由图乙可知，压敏电阻R的阻值随受到压力的增大而　 　。
（3）已知控制电路电压为6V，电磁继电器线圈电阻为10Ω，当控制电路中电流大于0.06A时，衔铁被吸引。通过计算说明，只有质量超过多少千克的车辆违规时才会被拍照记录。
2．电梯为居民出入带来很大的便利，出于安全考虑，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示。已知控制电路的电源电压U＝6伏，保护电阻R1＝100欧，压敏电阻R2的阻值随压力F大小变化的情况如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。
（1）当压敏电阻R2受到的压力F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。电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点　 　接触，电铃发出警报声。
（2）已知电磁铁线圈中电流达到20毫安时，衔铁刚好被吸住。若该电梯厢内站立总质量为1000千克的乘客，试计算说明电梯是否超载。
3．丽水市已经有旧小区加装了电梯，解决老年人的出行困难。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。当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小（如图乙所示），控制电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，当电磁铁线圈电流增大至20毫安时，衔铁被电磁铁吸住，电铃发出警报声，电梯超载。
（1）从乙图可知，当压敏电阻R2为800欧时，受到的压力F为 　牛；
（2）根据要求将图甲的工作电路连接完整；
（3）已知控制电路的电源电压U为8伏，保护电压R1为200欧。若该电梯厢内乘客总质量为800千克时，通过计算说明电梯是否超载。（电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计）
4．如图为某兴趣小组为学校办公楼空调设计的制冷自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表所示，已知继电器的线圈电阻R0＝10Ω，左边电源电压为6V恒定不变.当继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路正常工作。
温度t/℃ 0 5 10 15 20 25 30 35 40
电阻R/Ω 600 550 500 450 420 390 360 330 300
（1）请说明该制冷自动控制装置的工作原理。
（2）计算说明该空调的启动温度是多少？
（3）为了节省电能，将空调启动温度设定为30℃，控制电路中需要再串联多大的电阻？
（4）改变控制电路的电阻可以给空调设定不同的启动温度，除此之外，请你再提出一种方便可行的调节方案。
5.小明设计了一种“自动限重器”，如图（摆放物品。已知控制电路甲）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、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。已知控制电路的的电源电压U＝6V，电磁继电器线圈的阻值R＝10Ω。
请你解答下列问题：
（1）连接电路：货物装载机应接在接线柱________（选填“AB”、“BC”或“AC”）之间。
（2）电磁继电器中的电磁铁上端为________极。
（3）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？
6.如图甲所示为台州某拓展性学习小组设计的空调自动控制装置。R1是热敏电阻，其阻值随温度的变化如图乙所示。已知甲图左侧虚线框中电路电源电压恒定为9伏，继电器的线圈电阻忽略不计。闭合开关S，当电磁继电器线圈中的电流大于或等于45毫安，继电器的衔铁被吸合，空调开始工作；当电磁继电器线圈中的电流小于或等于30毫安，继电器的衔铁被释放，空调停止工作。
（1）图甲中的左侧虚线框中的电路部分为________(选填“控制电路”或“工作电路”)
（2）计算说明在多少温度范围内该空调是工作的？
（3）要想缩小空调工作的温度范围，可将R1热敏电阻更换成________(选填R2或R3)
7.图甲为热敏电阻的R—t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150欧。当线圈中电流大于或等于28毫安时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电压为6伏，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________ 欧。
（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________ (选填“变大”“不变”或“变小”)。
8.小明设计了一种“自动限重器”，如图（摆放物品。已知控制电路甲）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、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。已知控制电路的的电源电压U＝6V，电磁继电器线圈的阻值R＝10Ω。
请你解答下列问题：
（1）连接电路：货物装载机应接在接线柱　 　（选填“AB”、“BC”或“AC”）之间。
（2）电磁继电器中的电磁铁上端为　 　极。
（3）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？
9.丽水市已经有旧小区加装了电梯，解决老年人的出行困难。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。当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小（如图乙所示)，控制电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，当电磁铁线圈电流增大至20毫安时，衔铁被电磁铁吸住，电铃发出警报声，电梯超载。
（1）从乙图可知，当压敏电阻R2为800欧时，受到的压力F为　 　牛；
（2）根据要求将图甲的工作电路连接完整；
（3）已知控制电路的电源电压U为8伏，保护电压R1为200欧。若该电梯厢内乘客总质量为800千克时，通过计算说明电梯是否超载。(电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计)
10.明乘电梯时，发现电梯超载会自动报警。如图甲所示。电源电压恒定不变，R0为定值电阻。用杯中水量调节压敏电阻受到力的大小，压敏电阻的电流与受到压力大小的关系如图乙所示：
（1）图片中R0的作用是　 　。
（2）分析图乙I—F图象可知：压敏电阻Rx受到的压力增大时，通过它的电流也增大，Rx的阻值　 　(选填“变大”“变小”或“不变”)；当压力增大到一定程度时，触点K与　 　接触，电铃响，实现自动报警。
（3）某电梯超载报警的Rx—F图象如图丙所示，空载时电梯厢对Rx的压力F1等于电梯厢的重力，当压力F2＝1×104N时，电梯报警，则此电梯限载　 　人。(设每人质量约为50kg)
（4）下列与此实验研究方法相同的是_________。
A．探究通过导体的电流与导体两端电压关系时，控制导体电阻不变
B．用光线描述光的传播路径
C．用电磁铁吸引大头针的多少表示它的磁性强弱
D．2个5Ω的电阻串联，相当于1个10Ω的电阻
参考答案
1.（1）红灯（2）减小
（3）解：由I= 知，R总= =100Ω
压敏电阻R=100Ω-10Ω=90Ω。
查图可知，F=4×103N，
m= =400kg
【解析】（1）要记录违规闯红灯的情景，光控开关应在接收到红时，自动闭合。
（2）由图乙可知，压敏电阻R的阻值随受到压力的增大而减小。
2．（1）B
（2）解: I＝20毫安＝0.02安，U1＝IR1＝0.02安×100欧＝2伏，
U2＝U－U1＝6伏－2伏＝4伏，
R2＝200欧。
由图乙查得R2＝200欧对应的压力F＝9000牛，
G乘客＝m乘客g＝1000千克×10牛/千克＝10000牛，10000牛＞9000牛，因此电梯已超载。
【解析】（1）根据自动报警系统工作原理图，可知当压敏电阻R2受到的压力F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。电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃发出警报声。（2）已知电磁铁线圈中电流达到20毫安时，衔铁刚好被吸住。此时电梯刚好超载，触点K与触点B接触，电铃发出警报声。根据欧姆定律公式算得R2＝200欧，由图乙查得R2＝200欧对应的压力F＝9000牛，而该电梯厢内站立总质量为1000千克的乘客重力为G乘客＝m乘客g＝1000千克×10牛/千克＝10000牛，10000牛＞9000牛，因此电梯已超载。
故答案为：（1）B；
（2）解: I＝20毫安＝0.02安，
U1＝IR1＝0.02安×100欧＝2伏，
U2＝U－U1＝6伏－2伏＝4伏，
R2＝200欧。
由图乙查得R2＝200欧对应的压力F＝9000牛，
G乘客＝m乘客g＝1000千克×10牛/千克＝10000牛，
10000牛＞9000牛，因此电梯已超载。
3．解：（1）从乙图可知，当压敏电阻R2为800欧时，其受到的压力F为5000N；
（2）由题知，电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，电梯电机断路停止工作，电铃接通电源发出警报声，电路连接图如下：
（3）控制电路中的设定电流为20mA，由欧姆定律得，控制电路超载时的总电阻为：R总400Ω，控制电路中两电阻串联，由串联电路中的电阻规律知：R总＝R1+R2，则R2＝R总﹣R1＝400Ω﹣200Ω＝200Ω，由图乙知，R2＝200Ω时，电梯的载重为9000N，当该电梯厢内乘客总质量为800千克时，电梯厢内乘客总重力为：G＝mg＝800kg×10N/kg＝8000N＜9000N，说明电梯没有超载。
故答案为：（1）5000；（2）见解析；（3）电梯没有超载。
4．解：（1）随室内温度的升高，热敏电阻的阻值减小，控制电路中电流增大，当电流达到15mA时，衔铁被吸合，右侧空调电路连通，空调开始工作。当温度下降时，控制电路电阻增大，电流减小，减小到一定值，使空调电路断开，这样就实现了自动控制；
（2）电路启动时的总电阻，
此时热敏电阻的阻值：R热＝R总﹣R0＝400Ω﹣10Ω＝390Ω，
此时的启动温度是25℃。
（3）由表中数据可知，空调启动温度设定为30℃时，热敏电阻的阻值为360Ω，
因为电路启动时的总电阻为400Ω，
则电路中还应串联的电阻：R′＝R热＝R总﹣R热′﹣R0＝400Ω﹣360Ω﹣10Ω＝30Ω。
（4）当空调启动时，电磁铁的磁场强度是一定的。当启动温度不同时，总电阻不同，则总电流会发生改变，为了保持磁场强度不变，可以改变电磁铁的线圈匝数。根据U＝IR可知，当总电阻发生改变时，还可以改变控制电路的电压，从而保证电流不变，保证电磁铁的磁场强度不变。
答：（1）随室内温度的升高，热敏电阻的阻值减小，控制电路中电流增大，当电流达到15mA时，衔铁被吸合，右侧空调电路连通，空调开始工作。当温度下降时，控制电路电阻增大，电流减小，减小到一定值，使空调电路断开，这样就实现了自动控制。
（2）计算说明该空调的启动温度是25℃。
（3）为了节省电能，将空调启动温度设定为30℃，控制电路中需要再串联30Ω的电阻。
（4）改变电磁铁的线圈匝数（改变控制电路的电压）。
5.（1）AB
（2）N（或北）
（3）控制电路线圈、R1、R2串联，当电磁继电器线圈中的电流大小为30mA时，衔铁被吸下，此时R总=U/I=6V/0.03A=200Ω货架能承受的最大压力为800N，由图乙可知，此时R1=80ΩR2的最大阻值至少为R2=R总-R1-R线圈=200Ω-80Ω-10Ω=110Ω
【解析】（1）根据乙图可知，当压力增大时，压敏电阻R2的阻值减小，则通过电磁继电器的电流增多，磁场变强，将衔铁吸下来，此时动触点与C接触，装载机停止工作，因此货物装载机应该接在接线柱AB之间。 （2）根据图甲可知，电磁铁线圈上电流方向向左；右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向左，此时大拇指指向上端，则电磁铁的上端为N极。
6.（1）控制电路
（2）解：R总= =200Ω
R停= =300Ω
查图乙得，启动温度为30°C停止温度为20°C (或空调工作时的温度为20°C~30℃)
（3）R3
【解析】（1）图甲中的左侧虚线框中的电路部分为控制电路。
（3）如下图所示，在阻值为200Ω~300Ω时，热敏电阻R3的温度范围最小，故选R3 ， 如下图所示：
7.（1）90
（2）A、B端
（3）由图甲可知100℃时，R=50Ω，控制电路电流I= = =0.03A=30mA，∴恒温箱加热器处于不工作状态。
（4）变大
【解析】（1）根据甲图可知，50℃时热敏电阻的阻值为90Ω；
（2）当线圈中电流小于28mA时，衔铁没有被吸下来，而是接通AB所在的电路，此时加热器正在工作，因此恒温箱的加热器应该接在AB端。
（3）由图甲可知100℃时，热敏电阻R=50Ω，
控制电路的总电阻；
控制电路电流 ，
则恒温箱加热器处于不工作状态。
（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，热敏电阻的阻值减小，所控制的恒温箱内的最高温度将变大
8.（1）AB
（2）N（或北）
（3）控制电路线圈、R1、R2串联，当电磁继电器线圈中的电流大小为30mA时，衔铁被吸下，此时R总=U/I=6V/0.03A=200Ω货架能承受的最大压力为800N，由图乙可知，此时R1=80ΩR2的最大阻值至少为R2=R总-R1-R线圈=200Ω-80Ω-10Ω=110Ω
【解析】（1）根据图乙确定压力增大时压敏电阻的阻值变化，从而确定电磁继电器的衔铁位置与装载机的工作状态，最终确定装载机的安装位置。
（2）根据安培定则判断电磁铁的极性；
（3）首先根据计算出此时的总电阻，再根据图乙确定此时压敏电阻的阻值，最后根据 R2=R总-R1-R线圈 计算出变阻器R2的最大阻值。
【解答】（1）根据乙图可知，当压力增大时，压敏电阻R2的阻值减小，则通过电磁继电器的电流增多，磁场变强，将衔铁吸下来，此时动触点与C接触，装载机停止工作，因此货物装载机应该接在接线柱AB之间。
（2）根据图甲可知，电磁铁线圈上电流方向向左；右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向左，此时大拇指指向上端，则电磁铁的上端为N极。
9.（1）5000
（2）
（3）解：当衔铁刚好被吸住，控制电路中R1与R2串联，I=20亳安时=0.02安
根据U=IR得： R= =400欧
由R=R1+R2得：R2=R-R1=400欧-200欧=200欧
从乙图可知此时受到的压力F总=9000牛
由F总=G总=m总g得
m总= =900千克>800千克
所以，电梯厢内站立总质量为800千克的乘客时，电梯不超载。
【解析】（1）根据乙图确定压敏电阻受到的压力；
（2）根据题目的描述，分析整个装置的工作过程，确定衔铁和电源的接线情况即可。
（3）首先根据计算出衔铁刚好被吸住时的总电阻，然后根据 R2=R-R1 计算出此时压敏电阻的阻值，接下来根据乙图确定此时受到的压力，最后根据 计算出乘客的质量，并与800kg进行比较即可。【解答】（1）从乙图可知，当压敏电阻R2为800欧时，受到的压力F为5000牛；
（2）根据甲图可知，衔铁在上面时，接通电动机所在的电路，电梯正常工作；衔铁在下面时，接通电铃所在的电路而报警，因此电源左边的导线应该与衔铁相连，如下图所示：
10.（1）保护电路 （2）变小；B （3）12 （4）C
【解析】（1）根据图甲可知，定值电阻R0与压敏电阻R1，电磁铁串联。当压敏电阻上压力为零时，压敏电阻为零，如果没有R0，此时会发生短路，造成电路损坏，据此分析R0的作用。
（2）根据“电流与电阻的反比关系”判断Rx的阻值变化。当压力增大到移动程度时，电流增大到一定程度，电磁铁的磁力增大到一定程度，将衔铁吸下来，据此确定触点K与谁接通即可。
（3）压敏电阻受到的压力等于电梯的自重与人的重力之和，即F2=G电梯+nG人，据此计算电梯的限载人数。
（4）电梯超载看不到摸不着，将其转化为电铃发声，这种方法叫转换法，据此分析各个选项中使用的物理研究方法即可。
【解答】（1）图片中R0的作用是保护电路。
（2）分析图乙I—F图象可知：压敏电阻Rx受到的压力增大时，通过它的电流也增大，Rx的阻值变小；当压力增大到一定程度时，触点K与B接触，电铃响，实现自动报警。
（3）根据图丙可知，电梯自重G电梯=4000N；当电梯超载时，压敏电阻受到的压力F2=1×104N，根据F2=G电梯+nG人得到：1×104N=4000N+n×（50kg×10N/kg）， 解得：n=12。
（4）A.探究通过导体的电流与导体两端电压关系时，控制导体电阻不变，使用了控制变量法，故A不合题意；
B.用光线描述光的传播路径，使用了模型法，故B不合题意；
C.用电磁铁吸引大头针的多少表示它的磁性强弱，使用了转换法，故C符合题意；
D.2个5Ω的电阻串联，相当于1个10Ω的电阻，使用了等效替代法，故D不合题意。
电磁铁应用的计算（2）

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