资源简介

/ 让教学更有效 精品试卷 | 科学
八年级下册科学 核心概念专题集训
专题三 电磁铁的应用（教师版）
一、科学概念的理解与拓展
科学概念1　电磁继电器
例1．学校的楼道里的消防应急灯，平时是不亮的，一旦停电，消防应急灯里的两个灯泡（额定电压为36V）就会正常发光。下图是四位同学设计的模拟电路，最科学的是（　　）
A． B． C． D．
【解答】解：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。
变式1 小曙同学在医院看到一个自动输液报警器，如图甲所示。闭合开关，当输液报警器处输液管中有药
液流过，绿灯亮，无药液流过，喇叭报警，小曙运用自己所学知识和查找的资料设计了一个类似的自动输液报警器，如图乙所示。光敏电阻阻值随光照强度增大而减小，以下说法正确的选项是（　　）
A．电磁铁的上端是S极
B．输液管中没有药液流过时，控制电路线圈中的电流变大
C．当输液管内有药液时，LED灯发出的光将被会聚到光敏电阻上，衔铁吸下
D．调试时，输液管中有药液流过也会报警，可减少线圈匝数改进
【解答】解：A、根据安培定则，电磁铁的上端是N极，故A错误；
B、输液管中没有药液流过时，没有了药液柱对光的会聚作用，光敏电阻上的光照强度变小，光敏电阻的阻值增大，根据欧姆定律，控制电路线圈中的电流变小，故B错误；
C、输液管内有药液时，LED灯发出的光将被会聚到光敏电阻上，光敏电阻的阻值变小，控制电路中的总电阻变小，电磁铁中的电流变大，衔铁吸下，绿灯亮，故C正确；
D、调试时，输液管中有药液流过也会报警，说明控制电路中的电流偏小，应该减小电阻或增大线圈的匝数进行改进，故D错误。
故选：C。
变式2 如图是一种“闯红灯违法证据模拟记录器”。已知压敏电阻受到车的压力越大，阻值变得越小。
（1）该记录器的原理是，当光控开关接收到 　红　光（选填“红”、“绿”或“黄”）时，自动 　闭合　（选填“闭合”或“断开”）；当压敏电阻受到车的压力到一定值时，继电器的衔铁就被吸下，　电控照相机　（选填“指示灯”或“电控照相机”）工作；光控开关未闭合时，衔铁没有被吸引。
（2）将电路连接完整。
（3）要使质量较小的车在闯红灯时也能被拍下，可以在控制电路中与压敏电阻 　并联　（选填“串联”或“并联”）一个电阻。
【解答】解：（1）闯红灯的拍照过程，红灯亮，光控开关闭合，车过线，压敏电阻阻值减小，电磁铁磁性增强，衔铁被吸引，下触点接通，照相机拍照；
（2）电路如图，电磁铁吸引衔铁时，下触点接通，照相机拍照；
（3）要使质量较小的车在闯红灯时也能被拍下，就要使小车经过时，控制电路电流足够大，电磁铁磁性足够强，才能吸引衔铁。要使电流变大，就需要使电阻减小，所以要与压敏电阻并联一个定值电阻。
故答案为：（1）红；闭合；电控照相机；（2）如图；（3）并联。
二、同步习题精编
1．小金家的单元防盗门锁原理如图所示，图中只画出了其中一家住户的控制开关S。该门锁的工作过程是：平时衔铁被压入门扣内，上锁；楼上的住户闭合控制开关S，门锁上的电磁铁通电后吸引衔铁，解锁。若不计摩擦，关于该门锁，下列说法中正确的是（　　）
A．闭合开关S，衔铁的左端被磁化为S极
B．断开开关S，衔铁受到弹簧向左的拉力
C．其电磁铁是利用了电流的磁效应来工作的
D．该单元的各住户控制门锁的开关是串联的
【解答】
A、根据安培定则，闭合开关S后，电磁铁的右端为S极，因此衔铁的左端被磁化为N极，故A错误；
B、断开开关S，衔铁受到弹簧向右的弹力，故B错误；
C、该门锁中的电磁铁利用了电流的磁效应来工作，当电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性，故C正确；
D、该单元的各住户控制门锁的开关是并联的，互不影响，故D错误。
故选：C。
2．现在很多大型商场都安装有如图甲所示的“聪明的电梯”，载人和不载人时电梯运行的速度会发生变化。这种电梯的简易控制电路如图乙所示，图中压力传感器R的阻值会随压力的增大而减小。对此，下列说法正确的是（　　）
A．控制电路中电磁铁的上端为S极
B．当电流的方向发生变化时，电梯运行的速度会发生变化
C．当载人时，衔铁与触点2接触，电梯的速度加快
D．当无人站在电梯上时，电磁继电器控制电路中的电流增大
【解答】解：（1）由图可知，电流从电磁铁的下端流入，上端流出，根据安培定则可知，电磁铁的上端为N极，当电流的方向发生变化时，电磁铁的极性会发生改变，但通过电路的电流不变，故AB错误；
（2）压力传感器R的阻值会随压力的增大而减小，当有人走上电梯后，压敏电阻受到的压力变大，压敏电阻的阻值变小，串联电路总电阻等于各部分电阻之和，根据欧姆定律可知通过控制电路的电流变大，电磁铁的磁性增强，工作电路中衔铁与触点1接触时，定值电阻和电动机串联接入电路，当压力增大到一定值时，衔铁被吸下，衔铁与触点2接触，工作电路中只剩下电动机，根据欧姆定律可知通过电动机的电流变大，根据P＝UI可知电动机的电功率变大，则电梯运行的速度加快，反之当无人站在电梯上时，电磁继电器控制电路中的电流减小，故C正确，D错误。
故选：C。
3．如图为水位报警装置原理图，其中A、B为两个金属杆。当水位达到或超过警戒线时，绿灯、红灯和电铃的工作状态分别是（　　）
A．绿灯亮、红灯不亮，电铃不响
B．绿灯亮、红灯亮，电铃响
C．绿灯不亮、红灯亮，电铃不响
D．绿灯不亮、红灯亮，电铃响
【解答】解：当水位到达或超过警戒水位时，控制电路接通。电路中有了电流，电磁铁有磁性，吸引衔铁，使动触点与左边的静触点接触，与右边的触点分开，导致了绿灯所在的电路断开，绿灯灭。红灯与电铃并联的电路接通，导致红灯亮、电铃响，从而报警。故D正确。
故选：D。
4．智能扫地机器人的工作原理如图所示。R0为定值电阻，R为光敏电阻，其阻值随光照强度增强而减小。当灰尘清扫到一定程度时，电动机停止工作，指示灯亮，扫地机器人处于待机状态。下列说法错误的是（　　）
A．电动机应接在A位置
B．当地面灰尘增多时，使照射到光敏电阻上的光照强度减弱，
电磁铁磁性减弱
C．为了使扫地机器人在地面的灰尘更少时就能开始工作，
应增大控制电路电源电压
D．为了使扫地机器人在地面的灰尘更少时就能开始工作，
应增大定值电阻R0的阻值
【解答】解：AB、根据光敏电阻阻值随光照强度增强而减小图丙可知：当地面灰尘增多时，光敏电阻上的光照强度变小，光敏电阻阻值将变大。此时电路中的电流变小，电磁铁的磁性减小，弹簧将衔铁拉起来，启动电动机工作，所以电动机在支路A，故AB正确；
CD、为了使扫地机器人在地面的灰尘更少时就能开始工作，就是为了更早的启动电动机，减小控制电路的电流，可以减小电源电压或电压一定时增大定值电阻的阻值，故C错误，D正确。
故选：C。
5．我市装有多座过街天桥，极大方便了行人的出行。阴雨天时，空气潮湿，能见度低，路面湿滑，为保证行人上下天桥时的安全，需在天桥入口处设置警示灯。图甲是某同学为此设计的部分模拟电路，电磁铁及触点1固定不动，衔铁可在电磁铁作用下上下运动，带动铜棒OF绕O点运动。该电路中需用到阻值随空气湿度变化的湿敏电阻，将湿敏电阻接在电路中（图中未画出），闭合：开关S，当空气湿度小于设定值时，警示灯随湿度变化而自动调整亮度；当空气湿度增大到设定值时，警示灯能不断闪烁。图乙是可供选择的两种湿敏电阻的阻值随湿度变化的关系图像。忽略电磁铁线圈电阻，灯泡阻值不变，以下说法正确的是（　　）
A．应选R1作为该电路的湿敏电阻
B．在M、N、Q三处位置中，湿敏电阻应安装在Q处
C．小于设定值时，湿度越小警示灯越亮
D．向左移动滑片P，可使警示灯在较小湿度下实现闪烁
【解答】解：A、由乙图可知，R1的阻值随湿度的增加而增加，R2的阻值随湿度的增加而减小，根据实际需要，当空气潮湿，能见度低时，警示灯变亮，即警示灯随湿度的增加而变亮，当警示灯变亮时，通过电路的电流变大，电路电阻变小，所以R2符合要求，故A错误；
B、若将它串联在图甲电路中的M位置，当通过电路的电流变大，电磁铁的磁性增强，衔铁被吸下，动触点2接触静触点1，吸合后电磁铁和R2会被短路，警示灯会一下变亮，吸合后电磁铁和R2被短路而失去磁性，衔铁被弹簧拉起，此时警示灯和R2串联接入电路，灯泡变暗，而R2放在N点和Q点都不会出现此现象，故应该将警示灯串联在图甲电路中的M位置，才能起到闪烁的作用，故B错误；
C、空气潮湿，能见度低，路面湿滑，为安全起见，湿度越大，警示灯应越亮，故C错误；
D、电源电压不变，空气湿度设定值不变，即触发电流不变、电路中总电阻不变，若向左移动滑片，滑动变阻器接入电路中的阻值变小，即湿敏电阻阻值较大时，电路中电流即可达到触发电流，使警示灯在较小湿度下就能实现闪烁，故D正确。
故选：D。
6．电子门锁因其功能齐全，外观新颖等诸多优点，被广泛应用在我们生活之中。电子门锁的内部原理如下图所示，图中S是指纹开关，电磁继电器K是轻质弹簧，L是电磁铁，B是带有固定磁极的锁，当锁的磁极S端插入锁孔C中时，门处于锁定状态。下列说法错误的是（　　）
A．当开关断开时，绿灯亮，门锁处于锁定状态
B．当开关闭合时，电磁铁A与锁固定磁极相互排斥
C．当开关闭合时，电磁铁L的上端为S极，此时红灯亮
D．更改控制电路电源的正负极，不会影响门锁正常工作
【解答】解：A、当开关断开时，电磁铁L中没有电流通过，衔铁在左侧弹簧的作用下被拉起，绿灯电路被接通，电磁铁A没有磁性，磁极S端插入锁孔C中时，门处于锁定状态，故A正确；
BC、当开关闭合时，电流从电磁铁L上端流入，根据安培定则可知，电磁铁L的上端为S极；由于电磁铁L具有磁性，将衔铁吸下，红灯电路被接通，同时电磁铁A有电流通过，具有磁性，根据安培定则可知，此时电磁铁A的左端是N极、右端是S极，所以A端与锁阀磁极的N端产生相互吸引，门锁处于开锁的状态，故B错误，C正确；
D、更改控制电路电源的正负极，电磁铁L的N、S极发生变化，电磁铁L的磁性不会发生变化，不会影响门锁正常工作，故D正确。
故选：B。
7．图甲是电梯结构示意图，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I≥0.1A），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R1的阻值为30Ω，电磁铁线圈电阻不计，轿厢内底面压力传感器R2的阻值与所受压力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 　3000　N；超载时，图乙中触点将与 　A　点接触（填“A”或“B”），电铃发出报警铃声。
（2）某次轿厢内载人和货物的总重为8000N，电梯 　超载　（填“超载”或“未超载”）。
【解答】解：（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＝G配重＝m配重g＝300kg×10N/kg＝3000N；
由题意知闭合控制开关S1，电梯没有超载时，触点与B接触，再闭合运行开关S2，电动机正常工作，说明电动机与B触点接触；超载时，触点与A接触，电铃发出报警铃声，说明电铃与A触电接触，即使闭合S2，电动机也不工作；
（2）电梯受到的压力等于人和货物的总重力，
即 F1＝G总＝8000N；
由题图乙可知，当压力F1＝8×103N时，对应的压敏电阻阻值 R2＝30Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则控制电路中的电流；
I0.15A；
因 0.15A＞0.1A，所以此时电梯超载。
故答案为：（1）3000；A；（2）超载。
8．如图所示为一种仓库防盗报警器的部分工作原理图。其踏板放在仓库的门口，电铃和电灯放在值班室内。
（1）踏板相当于控制电路中的 　开关　。
（2）用笔画线将工作电路连接完整，要求有人踩踏板时电铃响、电灯不亮；无人踩踏板时电铃不响、电灯亮。
【解答】解：（1）踏板相当于控制电路中的开关，可以控制电流；
（2）当有人踩踏板时，电磁铁通电，线圈有了磁性，把衔铁吸引下来，电铃工作而报警，当无人踩踏板时，电磁铁不工作，衔铁在弹簧的作用下使电灯与电源形成通路而灯亮，表示安全，图示如下：
故答案为：（1）开关；（2）见解析。
9．某项目学习小组计划设计一款可温控电风扇（如图甲所示）。Rx为热敏电阻，其阻值随温度的变化（如图乙所示）。（电磁铁线圈电阻忽略不计）。
【工作原理】开关S1闭合，当开关S连接bc，接通控制电路，若室温达到30℃电磁继电器吸引衔铁，动触头上弹，工作电路接通，电风扇运转；当室温低于22℃，电磁继电器断开衔铁，动触头弹回，工作电路断开，电风扇停止运转。
【产品制作】根据电路图的工作原理，若开关S1闭合，当开关S连接ab，温控模式 　否　（选填“能”或“否”）实现。
【产品测试】温控模式下，当控制电路的电流为10mA～100mA时，风扇均可处于运转状态。
【产品评价】项目小组制定了项目成果评价表，如表是部分指标的评价内容。请依据以下项目评价表，首先针对【指标2】来评价该作品的达成情况的等级是良好，你认为的评价理由是 　工作电路中，随着铜片旋转，三个电阻是依次接入的，因此风速可调，但电流只能跳跃式变化而不能连续变化。　。
等级/指标内容 优秀 良好 待改进
指标1 能否温度控制或人工控制电风扇的启动或关闭 既能温度控制，又能人工控制 能温度控制，但不能人工控制 不能温度控制，但能人工控制
指标2 电风扇的风速是否可调 风速是可调且连续变化 风速是可调的但不连续变化 风速不可调
【产品迭代】某同学提出对方案进行适当的升级改造，欲使电风扇运转的临界温度可根据使用者的需求进行个性化调节。为达成该设计的选代升级，以下方案中可行的是 　ABD　。
A.在控制电路中接一个滑动变阻器 B.电磁铁选用匝数可变的线圈
C.改变工作电路中变阻器的阻值 D.将控制电路的电源改成电压可调的电源
【解答】解：
【产品制作】：当开关S1闭合，开关S连接ab时，控制电路处于断开状态，此时温度变化虽然可以使S2阻值发生变化，但是电路中无电流，因此衔铁不会被吸引，动触头不会上移而接通工作电路，故温控模式无法实现。
【产品评价】工作电路中，随着半圆弧形铜片逆时针旋转，电路中R1R2R3是被依次接入，因此是不连续地改变电路中的电流从而改变电动机转速，来改变风速。如果想要风速连续可调，应该在工作电路中串联一个滑动变阻器来使得风速连续变化。因此风速可调但不连续，指标2评价为良好。
【产品迭代】若需要改变临界温度，则需要对控制电路进行改造，可以串接一个滑动变阻器，可以使得电源电压可调，可以使得线圈匝数可调，可以让动触头连接位置可调等等。但改造工作电路无法改变临界温度。故选ABD。
故答案为：
【产品制作】：否；
【产品评价】：工作电路中，随着铜片旋转，三个电阻是依次接入的，因此风速可调，但电流只能跳跃式变化而不能连续变化；
【产品迭代】：ABD。
10．学习了电学知识后，某科学兴趣小组开展制作烟雾报警器的项目化学习。
【项目名称】制作烟雾报警器。
【相关资料】烟雾报警器内部由发射电路和接收电路组成（如图甲所示）。发射电路发射的红外光源会被外界烟尘粒子散射，烟的浓度越大，接收电路接收到的光强度越弱。接收电路能够将光信号转化为电信号，最后转化成报警信号。
【项目任务】小组同学讨论后，确定烟雾报警器的要求如下：
供电电源：6V
报警电流：≥250mA
功能：当环境中的烟雾浓度升高至一定值时，立刻报警鸣叫。
【方案设计】小组同学讨论后，利用光敏电阻对烟雾报警器的接收电路部分进行设计，如图乙所示。其中，光敏电阻的阻值大小会随着接收到的红外光束的强弱发生变化。
【器材选择】根据上述要求，该兴趣小组的同学从实验室选择所需器材，其中，电源电压U恒为6V，滑动变阻器规格为“2A 50Ω”，要想实现烟雾报警器的功能，他们选择的光敏电阻Rx的阻值大小随光照强度变化的图象应为 　D　。
A.B.C.D.
【项目调试】该组同学组装好电路后开始测试，闭合开关S，发现当通过线圈的电流为200mA时，报警器就开始工作，此时滑动变阻器的阻值RP＝15Ω（线圈电阻不计）。在光照强度不变的情况下，为了符合制作要求（即报警电流＞250mA），应调节滑动变阻器连入电路的阻值为多少？
【项目评价与反思】为了提高该烟雾报警器的灵敏度（即在烟雾更少条件下就能报警），该组同学提出以下几种方法，其中可行的是 　ABD　。
A.更换阻值较小的保护电阻 B.增大电源电压 C.增大线圈和衔铁之间的距离
D.增加线圈匝数 E.增大滑动变阻器的阻值
【解答】解：
（1）根据图乙可知，当烟雾增大时，接受电路接收到的光强度越弱，衔铁被吸下来，接通报警器所在的电路而报警。此时电磁铁的磁场增强，电流增大，而总电阻减小，也就是光敏电阻的阻值减小，反之，当接受电路接收到的光强度越强时，电磁铁的磁场减弱，电流变小，而总电阻增大，也就是光敏电阻的阻值会增大，故选：D。
（2）由图乙可知，控制电路中光敏电阻Rx与滑动变阻器串联；
由题知，闭合开关S，发现当通过线圈的电流为200毫安时，报警器就开始工作，此时滑动变阻器的阻值Rp＝16Ω，
由欧姆定律可知，此时电路的总电阻为：R30Ω，
根据串联电路的电阻特点可知报警时光敏电阻的阻值：Rx＝R﹣Rp＝30Ω﹣16Ω＝14Ω；
当通过线圈的电流为250mA时，电路的总电阻为：R′24Ω，
报警时光敏电阻的阻值不变，则此时滑动变阻器连入电路的阻值应为：RP′＝R′﹣Rx＝24Ω﹣14Ω＝10Ω。
（3）A、更换阻值较小的保护电阻，在吸合电流不变的情况下，此时的气敏电阻的阻值变大，使得电路在烟雾浓度更小的情况下闭合电路，故A符合题意；
B、为了保持磁场强度不变，需要保持电流不变，根据R总＝R1+R2可知，此时总电阻增大，根据U＝IR可知，此时需要增大电源电压，故B符合题意；
C、增大线圈和衔铁之间的距离时，根据杠杆的平衡原理可知，此时磁力的力臂减小，为了吸合需要更大的磁场，故C不符合题意；
D、总电阻增大时，通过电磁铁的电流减小。为了保持电磁铁的磁场强度不变，可以换用线圈匝数更多的电磁铁，故D符合题意；
E、为了保持磁场强度不变，需要保持电流不变。当电源电压不变时，需要控制总电阻不变。根据R总＝R1+R2可知，增大滑动变阻器的阻值，会使通过电磁铁的电流减小，不能达到目的，故E不符合题意；
故选：ABD。
故答案为：（1）D；（2）应调节滑动变阻器连入电路的阻值为10Ω；（3）ABD。
11．小龙利用电磁继电器设计了食盐“自动封装电路”（如图），两个完全相同的电磁继电器（电磁铁分别为 L1 和 L2），电磁铁的电阻和袋子质量忽略不计，托盘质量为0.5千克，R0 为保护电阻，R为力敏电阻，其阻值与压力的关系如下表所示。
R/Ω 145 165 210 280 380 500
压力/N 15 13 11 9 7 5
【工作原理】通过电磁铁分别控制“食盐添加系统”（通电时可向袋子内添加食盐）和“封装系统”（通电时可完成袋口的密封），当袋中的食盐达到一定的质量时封装。
（1）【产品制作】根据电路的工作原理，则图中A和B，哪一个是“封装系统”：　B　（选填“A”或“B”）。
（2）【装置测试】控制电路的电源电压U为6V，R0为20欧，电磁铁的吸合电流为：20毫安，则该电路可自动封装的食盐质量为多少？
（3）【迭代升级】小港觉得可以对电路进行适当升级改造，适当增加控制“食盐添加系统”的电磁铁线圈匝数，可以实现先停止添加食盐再完成封装。请判断小港的升级是否可行，并说明理由：　不可行，添加系统停止工作时，压敏电阻不再改变，电流达不到吸合电流，封装系统无法工作。　。
【解答】解：（1）当食盐重力较小时，压敏电阻较大，电路中的电流较小，电磁铁的磁性较弱，不能吸引衔铁，则A通电而工作，是添加系统，当食盐重力足够大，电磁铁吸引衔铁，A电路断开，B电路通电，则B是封装系统；
（2）控制电路的电源电压U为6V，R0为20欧，电磁铁的吸合电流I＝20mA＝0.02A，
电路的总电阻为R总300Ω，
根据串联电路的知，压敏电阻R＝R总﹣R0＝300Ω﹣20Ω＝280Ω；
根据表格中数据，食盐和托盘的重力G＝F＝9N；
则食盐和托盘的质量m0.9kg；
则食盐的质量为m'＝0.9kg﹣0.5kg＝0.4kg；
（3）适当增加控制“食盐添加系统”的电磁铁线圈匝数，可以增强电磁铁的磁性，当电流较小时就可以停止添加实验，但压力不再改变，控制电路的电流不再改变，B永远无法工作，不能完成封装工作。
答：（1）B；
（2）该电路可自动封装的食盐质量为0.4kg；
（3）不可行，添加系统停止工作时，压敏电阻不再改变，电流达不到吸合电流，封装系统无法工作。
12．为了确保鱼正常的生命活动，通常在鱼池内使用增氧泵（如图甲）。其中图乙为气室和橡皮碗的局部放大图。弹性金属片左端固定一固体A，当A被电磁铁吸引时，橡皮碗被压缩，气室内的空气被压入水中：当A被电磁铁排斥时，橡皮碗恢复原状，空气被吸进气室。a和b是与气室相连的导管。增氧泵工作时能不断地将空气压入水中，从而增加水体的溶解氧。
（1）为使增氧泵正常工作，固体A应选用 　磁体　（选填“磁体”或“铁块”）。
（2）当弹性金属片向下压缩橡皮碗时，K1、K2的开闭情况为 　K1关闭，K2打开　。
（3）增氧泵工作时，为使氧气充分的溶解在水中，以下措施可行的是 　BC　（选填序号）。
A.增加气室的高度 B.增加导管b伸入水面以下的长度 C.导管b的下端加装一个多孔装置
（4）养鱼时，冬季与夏季，哪个季节更需要增氧泵？判断并说明理由。 　夏季；气温高，氧气的溶解度降低　。
【解答】解：（1）增氧泵依靠吸引和排斥来上下运动，而铁块一定是被吸引，为使增氧泵正常工作，固体A应选用磁体，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；
（2）当弹性金属片向下压缩橡皮碗时，内部压强增大，K1关闭，K2打开。
（3）增氧泵工作时，为使氧气充分的溶解在水中，应增大空气与水的接触面积，导管b的下端加装一个多孔装置，增加导管b伸入水面以下的长度上升时不断与水接触，可以增大接触面积，增加气室的高度不能增大气泡与水的接触面积，故选BC。
（4）根据夏季鱼容易缺氧死亡分析，夏季需要增氧，因为气温高，氧气的溶解度降低。
故答案为：（1）磁体；（2）K1关闭，K2打开；（3）BC；（4）夏季；气温高，氧气的溶解度降低。
13．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。请回答：
（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 　减小　。
（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600N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为 　80　Ω。
【解答】解：（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，电路如图（甲）所示；
。
（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，此时控制电路中的总电阻为：；
根据题图（乙）可知，此时压敏电阻的阻值R1＝120Ω，所以此时滑动变阻器接入电路的最大阻值至少为：
R2＝R﹣R1＝200Ω﹣120Ω＝80Ω。
答：（1）减小；（2）如图所示；（3）增强；80。
14．以下是小江项目化学习小组设计的自动折叠伞控制系统。
【项目名称】设计自动折叠伞控制系统。
【项目背景】同学们很喜欢到户外的学习园地中（如图甲）讨论问题。遇到下雨时，巨大的折叠伞打开操作困难。
【项目要求】当空气相对湿度达到一定程度时，工作电路中的电动机M转动，折叠伞展开。
【项目设计】根据要求设计如图乙的电路图。
【器材选择】电磁继电器（线面电阻不计，当通过电磁继电器的电流达时0.03安时，衔铁被吸下），控制电压U1为6伏、滑动变阻器R1规格为“1安 200欧”、灵敏电流表、电动机M、湿轴电阻Rg、开关、导线等。
（1）要满足上述项目要求，他们应该选得的湿敏电阻是表中 　A　（选填字母）。
空气相对温度/% 10 20 30 40 5 60 70 80 90 100
湿敏电阻A/Ω 92 90 86 80 72 56 42 30 28 13
湿敏电阻B/Ω 10 20 30 42 56 72 80 86 90 92
【项目调试】（2）利用上述选择的器材，组装好电路后开始测试，将滑动变阻器的滑片移变阻值量大处时，闭合开关S1折叠伞不展开、若要使折叠伞在空气相对湿度认到80%时打开，则需要将滑动变阻器滑片P移至到阻值多大处？（请通过计算说明）
【项目评价及反思】
评价指标 合格 待改进
指标一 伞可以自动展开 伞不能自动展开
指标二 开伞时的湿度可多挡调节 开伞时的温度不可调节
（3）根据指标二，该装置被评为合格，请你结合上述信息和所学知识解释原因。 　在空气相对湿度在80%左右时，电流满足吸合的条件，自动闭合电动机的开关，自动打开伞，调节滑动变阻器的大小可以改变自动闭合时的湿敏电阻的阻值，因而开伞时的湿度可多挡调节　。
【解答】解：【器材选择】
当空气相对湿度达到一定程度时，使工作电路中的电动机M转动，折叠伞展开，湿度增大使得电流变大，磁性增强，将衔铁吸引，使得S2闭合，说明湿敏电阻随着湿度增大，电阻变小，电流变大，故A符合要求；
【项目调试】控制电路电压U1＝6V，工作电流I＝0.03A，由欧姆定律，此时电路的总电阻：
R200Ω，
此时湿度为80%，R2＝30Ω；
根据串联电路的特点知，R1＝R﹣R2＝200Ω﹣30Ω＝170Ω，
【项目评价及反思】在空气相对湿度在80%左右时，电流满足吸合的条件，自动闭合电动机的开关，自动打开伞，调节滑动变阻器的大小可以改变自动闭合时的湿敏电阻的阻值，因而开伞时的湿度可多挡调节。
故答案为：（1）A；（2）需要将滑动变阻器滑片P移至到阻值是170Ω；
（3）在空气相对湿度在80%左右时，电流满足吸合的条件，自动闭合电动机的开关，自动打开伞，调节滑动变阻器的大小可以改变自动闭合时的湿敏电阻的阻值，因而开伞时的湿度可多挡调节。
15．根据电动扶梯“有人乘时运行较快，无人乘时运行较慢”的特点，项目化学习小组设计了它的工作电路如图甲。该电路由“控制电路”和“工作电路”两部分组成，其中“控制电路”由压敏电阻R、滑动变阻器R1电磁铁、电压为9伏的电源U1等组成，压敏电阻的阻值与所受压力的变化关系如图乙；“工作电路”由电源、电动机、定值电阻等组成。无人乘时电动扶梯以较慢的速度运行，当控制电路的电流增大到设定值10毫安，衔铁被吸下，电动机功率增大，电动扶梯运行速度变快。（电磁铁线圈电阻忽略不计）
（1）请将图甲中“工作电路”补充完整，使电路设计能满足实际工作情况的需要。
（2）根据图乙，压敏电阻所受的压力F增大，压敏电阻R的阻值将 　减小　（选填“增大”、“不变”或“减小”）。
（3）若滑动变阻器R1接入电路的阻值为300欧，某次运行时，通过电磁铁线圈的电流恰好达到10毫安，则此时电动扶梯载重为多少？
（4）在保持设定电流10毫安不变的情况下，若要使自动扶梯在更小的载重下就能实现快速运行，如何改进？（写出一点改进意见）
【解答】解：（1）有人乘坐时，压力大，则压敏电阻的阻值小，根据欧姆定律可知，控制电路中的电流变大，电磁铁磁性增强，衔铁被吸下；工作电路中的电梯运行快，说明工作电路中的电流大，根据欧姆定律可知，电路中的电阻小，故应该只让电动机接入电路；
无人乘时，压力小，则压敏电阻的阻值大，根据欧姆定律可知，控制电路中的电流变小，电磁铁磁性减弱，衔铁被拉起；无人乘时运行较慢，说明工作电路中的电流小，根据欧姆定律可知，电路的总电阻大，则电动机和定值电阻串联，如图所示；
（2）根据图像乙可知，当压力增大时，压敏电阻的阻值变小，即压敏电阻的阻值随压力的增大而减小；
（3）控制电路中，定值电阻R1与压敏电阻R串联，且R1＝300Ω，通过电磁铁线圈的电流恰好达到10毫安，即I＝10mA＝0.01A，根据欧姆定律，此时电路中的总电阻为：
R总
根据串联电路中电阻的规律，此时压敏电阻阻值为：
R＝R总﹣R1＝900Ω﹣300Ω＝600Ω
由图乙可知，此时压敏电阻的阻值为600Ω时，对电梯的压力为：
F＝400N；
对电梯的压力也就是电动扶梯的载重，因此电动扶梯载重为：
G＝F＝400N。
（4）要求质量更小的人站上电梯就能使其较快运行，质量变小，重力变小，则对电梯的压力变小，根据图甲可知，此时力敏电阻的阻值变大，控制电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，由于吸合电流不变，要使此时的电流达到吸合电流，则需要增大电路中的电路，故采取的方法是：①减小电路的总电阻，即滑动变阻器R1接的滑片向左移动；②增大电源电压。
故答案为：（1）如图；（2）减小；（3）电动扶梯载重为400N；（4）①减小电路的总电阻，即滑动变阻器R1接的滑片向左移动；②增大电源电压。
16．PTC是一种半导体陶瓷新型发热材料，用PTC材料制成的陶瓷暖风器、陶瓷电热壶等电热器具有发热、控温双重功能，应用十分广泛。PTC有一个根据需要设定的温度，低于这个温度时，其电阻随温度的升高而减小，高于这个温度时，电阻值则随温度的升高而增大，我们把这个设定的温度叫“居里点温度”。
（1）家用固体电热灭蚊器就使用PTC陶瓷电热元件，如图（1）为其电阻随温度变化的图象，由图可知，该PTC材料的居里点温度为 　100　℃。
（2）家用固体电热灭蚊器工作时的温度基本恒定在165℃左右，若它的温度高于165℃，电阻变 　大　，电功率降低，使其温度下降；反之，也能自动调节。因此用PTC材料制成的电热器具有自动调节功能。
（3）某同学利用PTC电阻设计了一个“过热自动报警电路”：将PTC电阻安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，指示灯亮；当环境温度超过PTC电阻的居里点温度时，由于电阻变化，导致电磁铁磁性减弱，使警铃响。请帮他将如图（2）所示的电路连接完整。
【解答】解：（1）PTC有一个根据需要设定的温度，低于这个温度时，其电阻随温度的升高而减小，高于这个温度时，电阻值则随温度的升高而增大，我们把这个设定的温度叫“居里点温度”。根据图象可知居里点温度为 100℃。
（2）根据图象，温度高于165℃，电阻值则随温度的升高而增大，根据公式P可知，功率减小；功率减小后，温度会降低。
（3）如图所示：当环境温度正常时，指示灯亮；当环境温度超过PTC电阻的居里点温度时，由于电阻变化，导致电磁铁磁性减弱，使警铃响。
故答案为：（1）100；（2）大；（3）。
17．电热水壶是生活中常见的家电。某小组开展了自制电热水壶项目，过程如下：
【查阅资料】
①电磁继电器能够吸合弹性衔铁的最小电流称为吸合电流。不同电磁继电器的吸合电流往往不同。
②力敏电阻的阻值大小会受压力大小而改变。力敏电阻RF大小随压力变化如下表：
RF/欧姆 50 100 200 250 300 350 400
压力/牛 20 18 16 15 13.5 10.5 10
【产品设计】（1）图甲为电热水壶工作电路图。其中Ia、Ib表示两个电磁铁的吸合电流。R0为保护电阻，当水壶盛有不同质量的水时，可以使控制电路中的电流发生改变，从而防止干烧和溢出。水壶与水的总质量记为m，电路中电流大小与m的关系如图乙所示。
根据电路的工作原理，电流Ia是电磁铁 　K2　的吸合电流。（选填K1或者K2）
【产品检验】（2）已知控制电路的电源电压为6伏，R0的阻值为50欧，吸合电流Ia为40毫安，Ib为15毫安。水壶质量为1千克，列式计算该水壶正常加热时，水的质量范围。
【产品升级】（3）小实发现防干烧水位设置过低可能会存在危险，请你在不影响防溢出水位的基础上，提出一项提高防干烧水位的具体措施。
【解答】解：（1）控制电路的目的是防止干烧和溢出，当水的质量太小时，可能会出现干烧的情况，为防止这种情况的发生，当水壶与水的总质量减小时，力敏电阻上的压力减小，由表格数据知力敏电阻的阻值增大，由欧姆定律可知，控制电路中的电流减小，电磁铁的磁性减弱，当水壶与水的总质量小到某一数值时，电磁铁不能吸合衔铁，工作电路断开，由图甲知，K1磁性强时吸引衔铁使工作电路导通，磁性弱时，衔铁恢复原状，使工作电路断开，故K1的作用是防止干烧的，由图乙知对应的是较小电流Ib；当水的质量较大时，可能会出现溢出的情况，为防止这种情况的发生，当水壶与水的总质量增大时，力敏电阻上的压力增大，由表格数据知力敏电阻的阻值减小，由欧姆定律可知，控制电路的电流增大，电磁铁的磁性增强，当水壶与水的质量大到某一数值时，电磁铁吸合衔铁，使工作电路断开，由图甲知，K2磁性弱时，工作电路导通，磁性强时，工作电路断开，故K2的作用是防止溢出的，由图乙知对应的是较大的电流Ia，故电流Ia是电磁铁K2的吸合电流；
（2）由题意可知，水壶正常加热时控制电路中的最小电流为Ib＝15mA＝0.015A，由欧姆定律可知，此时电路中的总电阻为：R最大400Ω，由串联电路的电阻特点可知，此时力敏电阻的阻值：RF最大＝R最大﹣R0＝400Ω﹣50Ω＝350Ω，由表中数据可知，此时压力F最小＝10.5N，即水和壶的最小总重力为10.5N，由G＝mg可知，水和壶的最小总质量：m最小1.05kg，由于水壶的质量为1kg，因此水的最小质量为1.05kg﹣1kg＝0.05kg；
水壶正常加热时控制电路中的最大电流为Ia＝40mA＝0.04A，由欧姆定律可知，此时电路中的总电阻为：R最小150Ω，由串联电路的电阻特点可知，此时力敏电阻的阻值：RF最小＝R最小﹣R0＝150Ω﹣50Ω＝100Ω，由表中数据可知，此时压力F最大＝18N，即水和壶的最大总重力为18N，由G＝mg可知，水和壶的最大总质量：m最大1.8kg，则水的最大质量为1.8kg﹣1kg＝0.8kg，即水壶正常加热时，水的质量范围为0.05kg～0.8kg；
（3）小实发现防干烧水位设置过低可能会存在危险，在不影响防溢出水位的基础上，提出一项提高防干烧水位的具体措施，即在水和水壶的质量适当大时能切断路使加热电路不工作，由上表可知力敏电阻随压力的变大而变小，由欧姆定律可知电流变大，因电磁铁的吸合电流不变，根据影响电磁铁磁性的因素为电流大小和线圈匝数，故可减少K1的线圈匝数。
答：（1）K2；
（2）该水壶正常加热时，水的质量范围为0.05kg～0.8kg；
（3）减少K1的线圈匝数。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)/ 让教学更有效 精品试卷 | 科学
八年级下册科学 核心概念专题集训
专题三 电磁铁的应用
一、科学概念的理解与拓展
科学概念1　电磁继电器
例1．学校的楼道里的消防应急灯，平时是不亮的，一旦停电，消防应急灯里的两个灯泡（额定电压为36V）就会正常发光。下图是四位同学设计的模拟电路，最科学的是（　　）
A． B． C． D．
变式1 小曙同学在医院看到一个自动输液报警器，如图甲所示。闭合开关，当输液报警器处输液管中有药
液流过，绿灯亮，无药液流过，喇叭报警，小曙运用自己所学知识和查找的资料设计了一个类似的自动输液报警器，如图乙所示。光敏电阻随光照强度增大而减小，以下说法正确的选项是（　　）
A．电磁铁的上端是S极
B．输液管中没有药液流过时，控制电路线圈中的电流变大
C．当输液管内有药液时，LED灯发出的光将被会聚到光敏电阻上，衔铁吸下
D．调试时，输液管中有药液流过也会报警，可减少线圈匝数改进
变式2 如图是一种“闯红灯违法证据模拟记录器”。已知压敏电阻受到车的压力越大，阻值变得越小。
（1）该记录器的原理是，当光控开关接收到 　 　光（选填“红”、“绿”或“黄”）时，自动　 　（选填“闭合”或“断开”）；当压敏电阻受到车的压力到一定值时，继电器的衔铁就被吸下，　 　（选填“指示灯”或“电控照相机”）工作；光控开关未闭合时，衔铁没有被吸引。
（2）将电路连接完整。
（3）要使质量较小的车在闯红灯时也能被拍下，
可以在控制电路中与压敏电阻 　 　
（选填“串联”或“并联”）一个电阻。
二、同步习题精编
1．小金家的单元防盗门锁原理如图所示，图中只画出了其中一家住户的控制开关S。该门锁的工作过程是：平时衔铁被压入门扣内，上锁；楼上的住户闭合控制开关S，门锁上的电磁铁通电后吸引衔铁，解锁。若不计摩擦，关于该门锁，下列说法中正确的是（　　）
A．闭合开关S，衔铁的左端被磁化为S极
B．断开开关S，衔铁受到弹簧向左的拉力
C．其电磁铁是利用了电流的磁效应来工作的
D．该单元的各住户控制门锁的开关是串联的
2．现在很多大型商场都安装有如图甲所示的“聪明的电梯”，载人和不载人时电梯运行的速度会发生变化。这种电梯的简易控制电路如图乙所示，图中压力传感器R的阻值会随压力的增大而减小。对此，下列说法正确的是（　　）
A．控制电路中电磁铁的上端为S极
B．当电流的方向发生变化时，电梯运行的速度会发生变化
C．当载人时，衔铁与触点2接触，电梯的速度加快
D．当无人站在电梯上时，电磁继电器控制电路中的电流增大
3．如图为水位报警装置原理图，其中A、B为两个金属杆。当水位达到或超过警戒线时，绿灯、红灯和电铃的工作状态分别是（　　）
A．绿灯亮、红灯不亮，电铃不响
B．绿灯亮、红灯亮，电铃响
C．绿灯不亮、红灯亮，电铃不响
D．绿灯不亮、红灯亮，电铃响
4．智能扫地机器人的工作原理如图所示。R0为定值电阻，R为光敏电阻，其阻值随光照强度增强而减小。当灰尘清扫到一定程度时，电动机停止工作，指示灯亮，扫地机器人处于待机状态。下列说法错误的是（　　）
A．电动机应接在A位置
B．当地面灰尘增多时，使照射到光敏电阻上的光照强度减弱，
电磁铁磁性减弱
C．为了使扫地机器人在地面的灰尘更少时就能开始工作，
应增大控制电路电源电压
D．为了使扫地机器人在地面的灰尘更少时就能开始工作，
应增大定值电阻R0的阻值
5．我市装有多座过街天桥，极大方便了行人的出行。阴雨天时，空气潮湿，能见度低，路面湿滑，为保证行人上下天桥时的安全，需在天桥入口处设置警示灯。图甲是某同学为此设计的部分模拟电路，电磁铁及触点1固定不动，衔铁可在电磁铁作用下上下运动，带动铜棒OF绕O点运动。该电路中需用到阻值随空气湿度变化的湿敏电阻，将湿敏电阻接在电路中（图中未画出），闭合：开关S，当空气湿度小于设定值时，警示灯随湿度变化而自动调整亮度；当空气湿度增大到设定值时，警示灯能不断闪烁。图乙是可供选择的两种湿敏电阻的阻值随湿度变化的关系图像。忽略电磁铁线圈电阻，灯泡阻值不变，以下说法正确的是（　　）
A．应选R1作为该电路的湿敏电阻
B．在M、N、Q三处位置中，湿敏电阻应安装在Q处
C．小于设定值时，湿度越小警示灯越亮
D．向左移动滑片P，可使警示灯在较小湿度下实现闪烁
6．电子门锁因其功能齐全，外观新颖等诸多优点，被广泛应用在我们生活之中。电子门锁的内部原理如下图所示，图中S是指纹开关，电磁继电器K是轻质弹簧，L是电磁铁，B是带有固定磁极的锁，当锁的磁极S端插入锁孔C中时，门处于锁定状态。下列说法错误的是（　　）
A．当开关断开时，绿灯亮，门锁处于锁定状态
B．当开关闭合时，电磁铁A与锁固定磁极相互排斥
C．当开关闭合时，电磁铁L的上端为S极，此时红灯亮
D．更改控制电路电源的正负极，不会影响门锁正常工作
7．图甲是电梯结构示意图，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I≥0.1A），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R1的阻值为30Ω，电磁铁线圈电阻不计，轿厢内底面压力传感器R2的阻值与所受压力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（填“A”或“B”），电铃发出报警铃声。
（2）某次轿厢内载人和货物的总重为8000N，电梯 　 　（填“超载”或“未超载”）。
8．如图所示为一种仓库防盗报警器的部分工作原理图。其踏板放在仓库的门口，电铃和电灯放在值班室内。
（1）踏板相当于控制电路中的 　 　。
（2）用笔画线将工作电路连接完整，要求有人踩踏板时电铃响、电灯不亮；无人踩踏板时电铃不响、电灯亮。
9．某项目学习小组计划设计一款可温控电风扇（如图甲所示）。Rx为热敏电阻，其阻值随温度的变化（如图乙所示）。（电磁铁线圈电阻忽略不计）。
【工作原理】开关S1闭合，当开关S连接bc，接通控制电路，若室温达到30℃电磁继电器吸引衔铁，动触头上弹，工作电路接通，电风扇运转；当室温低于22℃，电磁继电器断开衔铁，动触头弹回，工作电路断开，电风扇停止运转。
【产品制作】根据电路图的工作原理，若开关S1闭合，当开关S连接ab，温控模式 　 　（选填“能”或“否”）实现。
【产品测试】温控模式下，当控制电路的电流为10mA～100mA时，风扇均可处于运转状态。
【产品评价】项目小组制定了项目成果评价表，如表是部分指标的评价内容。请依据以下项目评价表，首先针对【指标2】来评价该作品的达成情况的等级是良好，你认为的评价理由是 　
　。
等级/指标内容 优秀 良好 待改进
指标1 能否温度控制或人工控制电风扇的启动或关闭 既能温度控制，又能人工控制 能温度控制，但不能人工控制 不能温度控制，但能人工控制
指标2 电风扇的风速是否可调 风速是可调且连续变化 风速是可调的但不连续变化 风速不可调
【产品迭代】某同学提出对方案进行适当的升级改造，欲使电风扇运转的临界温度可根据使用者的需求进行个性化调节。为达成该设计的选代升级，以下方案中可行的是　 　。
A.在控制电路中接一个滑动变阻器 B.电磁铁选用匝数可变的线圈
C.改变工作电路中变阻器的阻值 D.将控制电路的电源改成电压可调的电源
10．学习了电学知识后，某科学兴趣小组开展制作烟雾报警器的项目化学习。
【项目名称】制作烟雾报警器。
【相关资料】烟雾报警器内部由发射电路和接收电路组成（如图甲所示）。发射电路发射的红外光源会被外界烟尘粒子散射，烟的浓度越大，接收电路接收到的光强度越弱。接收电路能够将光信号转化为电信号，最后转化成报警信号。
【项目任务】小组同学讨论后，确定烟雾报警器的要求如下：
供电电源：6V
报警电流：≥250mA
功能：当环境中的烟雾浓度升高至一定值时，立刻报警鸣叫。
【方案设计】小组同学讨论后，利用光敏电阻对烟雾报警器的接收电路部分进行设计，如图乙所示。其中，光敏电阻的阻值大小会随着接收到的红外光束的强弱发生变化。
【器材选择】根据上述要求，该兴趣小组的同学从实验室选择所需器材，其中，电源电压U恒为6V，滑动变阻器规格为“2A 50Ω”，要想实现烟雾报警器的功能，他们选择的光敏电阻Rx的阻值大小随光照强度变化的图象应为 　 　。
A.B.C.D.
【项目调试】该组同学组装好电路后开始测试，闭合开关S，发现当通过线圈的电流为200mA时，报警
器就开始工作，此时滑动变阻器的阻值RP＝15Ω（线圈电阻不计）。在光照强度不变的情况下，为了符合制作要求（即报警电流＞250mA），应调节滑动变阻器连入电路的阻值为多少？
【项目评价与反思】为了提高该烟雾报警器的灵敏度（即在烟雾更少条件下就能报警），该组同学提出以下几种方法，其中可行的是 　 　。
A.更换阻值较小的保护电阻 B.增大电源电压 C.增大线圈和衔铁之间的距离
D.增加线圈匝数 E.增大滑动变阻器的阻值
11．小龙利用电磁继电器设计了食盐“自动封装电路”（如图），两个完全相同的电磁继电器（电磁铁分别为 L1 和 L2），电磁铁的电阻和袋子质量忽略不计，托盘质量为0.5千克，R0 为保护电阻，R为力敏电阻，其阻值与压力的关系如下表所示。
R/Ω 145 165 210 280 380 500
压力/N 15 13 11 9 7 5
【工作原理】通过电磁铁分别控制“食盐添加系统”（通电时可向袋子内添加食盐）和“封装系统”（通电时可完成袋口的密封），当袋中的食盐达到一定的质量时封装。
【产品制作】根据电路的工作原理，则图中A和B，哪一个是“封装系统”：　 　（选填“A”或“B”）。
【装置测试】控制电路的电源电压U为6V，R0为20欧，电磁铁的吸合电流为：20毫安，则该电路可自动封装的食盐质量为多少？
【迭代升级】小港觉得可以对电路进行适当升级改造，适当增加控制“食盐添加系统”的电磁铁线圈匝数，可以实现先停止添加食盐再完成封装。请判断小港的升级是否可行，并说明理由：　 　。
12．为了确保鱼正常的生命活动，通常在鱼池内使用增氧泵（如图甲）。其中图乙为气室和橡皮碗的局部放大图。弹性金属片左端固定一固体A，当A被电磁铁吸引时，橡皮碗被压缩，气室内的空气被压入水中：当A被电磁铁排斥时，橡皮碗恢复原状，空气被吸进气室。a和b是与气室相连的导管。增氧泵工作时能不断地将空气压入水中，从而增加水体的溶解氧。
（1）为使增氧泵正常工作，固体A应选用 　 　（选填“磁体”或“铁块”）。
（2）当弹性金属片向下压缩橡皮碗时，K1、K2的开闭情况为 　 　。
（3）增氧泵工作时，为使氧气充分的溶解在水中，以下措施可行的是 　 　（选填序号）。
A.增加气室的高度 B.增加导管b伸入水面以下的长度 C.导管b的下端加装一个多孔装置
（4）养鱼时，冬季与夏季，哪个季节更需要增氧泵？判断并说明理由。
　 　。
13．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。请回答：
（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　 　，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600N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为多少Ω？
14．以下是小江项目化学习小组设计的自动折叠伞控制系统。
【项目名称】设计自动折叠伞控制系统。
【项目背景】同学们很喜欢到户外的学习园地中（如图甲）讨论问题。遇到下雨时，巨大的折叠伞打开操作困难。
【项目要求】当空气相对湿度达到一定程度时，工作电路中的电动机M转动，折叠伞展开。
【项目设计】根据要求设计如图乙的电路图。
【器材选择】电磁继电器（线面电阻不计，当通过电磁继电器的电流达时0.03安时，衔铁被吸下），控制电压U1为6伏、滑动变阻器R1规格为“1安 200欧”、灵敏电流表、电动机M、湿轴电阻Rg、开关、导线等。
（1）要满足上述项目要求，他们应该选得的湿敏电阻是表中 　 　（选填字母）。
空气相对温度/% 10 20 30 40 5 60 70 80 90 100
湿敏电阻A/Ω 92 90 86 80 72 56 42 30 28 13
湿敏电阻B/Ω 10 20 30 42 56 72 80 86 90 92
【项目调试】（2）利用上述选择的器材，组装好电路后开始测试，将滑动变阻器的滑片移变阻值量大处时，闭合开关S1折叠伞不展开、若要使折叠伞在空气相对湿度认到80%时打开，则需要将滑动变阻器滑片P移至到阻值多大处？（请通过计算说明）
【项目评价及反思】
评价指标 合格 待改进
指标一 伞可以自动展开 伞不能自动展开
指标二 开伞时的湿度可多挡调节 开伞时的温度不可调节
（3）根据指标二，该装置被评为合格，请你结合上述信息和所学知识解释原因。
15．根据电动扶梯“有人乘时运行较快，无人乘时运行较慢”的特点，项目化学习小组设计了它的工作电路如图甲。该电路由“控制电路”和“工作电路”两部分组成，其中“控制电路”由压敏电阻R、滑动变阻器R1电磁铁、电压为9伏的电源U1等组成，压敏电阻的阻值与所受压力的变化关系如图乙；“工作电路”由电源、电动机、定值电阻等组成。无人乘时电动扶梯以较慢的速度运行，当控制电路的电流增大到设定值10毫安，衔铁被吸下，电动机功率增大，电动扶梯运行速度变快。（电磁铁线圈电阻忽略不计）
（1）请将图甲中“工作电路”补充完整，使电路设计能满足实际工作情况的需要。
（2）根据图乙，压敏电阻所受的压力F增大，压敏电阻R的阻值将 　 　（选填“增大”、“不变”或“减小”）。
（3）若滑动变阻器R1接入电路的阻值为300欧，某次运行时，通过电磁铁线圈的电流恰好达到10毫安，则此时电动扶梯载重为多少？
（4）在保持设定电流10毫安不变的情况下，若要使自动扶梯在更小的载重下就能实现快速运行，如何改进？（写出一点改进意见）
16．PTC是一种半导体陶瓷新型发热材料，用PTC材料制成的陶瓷暖风器、陶瓷电热壶等电热器具有发热、控温双重功能，应用十分广泛。PTC有一个根据需要设定的温度，低于这个温度时，其电阻随温度的升高而减小，高于这个温度时，电阻值则随温度的升高而增大，我们把这个设定的温度叫“居里点温度”。
（1）家用固体电热灭蚊器就使用PTC陶瓷电热元件，如图（1）为其电阻随温度变化的图象，由图可知，该PTC材料的居里点温度为 　 　℃。
（2）家用固体电热灭蚊器工作时的温度基本恒定在165℃左右，若它的温度高于165℃，电阻变　 　，电功率降低，使其温度下降；反之，也能自动调节。因此用PTC材料制成的电热器具有自动调节功能。
（3）某同学利用PTC电阻设计了一个“过热自动报警电路”：将PTC电阻安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，指示灯亮；当环境温度超过PTC电阻的居里点温度时，由于电阻变化，导致电磁铁磁性减弱，使警铃响。请帮他将如图（2）所示的电路连接完整。
17．电热水壶是生活中常见的家电。某小组开展了自制电热水壶项目，过程如下：
【查阅资料】
①电磁继电器能够吸合弹性衔铁的最小电流称为吸合电流。不同电磁继电器的吸合电流往往不同。
②力敏电阻的阻值大小会受压力大小而改变。力敏电阻RF大小随压力变化如下表：
RF/欧姆 50 100 200 250 300 350 400
压力/牛 20 18 16 15 13.5 10.5 10
【产品设计】（1）图甲为电热水壶工作电路图。其中Ia、Ib表示两个电磁铁的吸合电流。R0为保护电阻，当水壶盛有不同质量的水时，可以使控制电路中的电流发生改变，从而防止干烧和溢出。水壶与水的总质量记为m，电路中电流大小与m的关系如图乙所示。
根据电路的工作原理，电流Ia是电磁铁 　 　的吸合电流。（选填K1或者K2）
【产品检验】（2）已知控制电路的电源电压为6伏，R0的阻值为50欧，吸合电流Ia为40毫安，Ib为15毫安。水壶质量为1千克，列式计算该水壶正常加热时，水的质量范围。
【产品升级】（3）小实发现防干烧水位设置过低可能会存在危险，请你在不影响防溢出水位的基础上，提出一项提高防干烧水位的具体措施。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑