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第一部分　教材知识复习
教材复习部分
模块五　电磁学
小专题（十一）　
与电磁继电器有关的综合计算
与电磁继电器有关的综合计算
含电磁继电器或敏感电阻的综合计算，要理解电磁继电器或敏感
电阻的工作原理，分析题目中的电路结构，明确控制电路和工作电
路，注意关键条件和变量，运用电学知识进行计算.
例　（2025·湖南)为预防"倒春寒"对种子萌发的影响,科技小组为学校的育种温室设计了如图甲所示的温控电路.整个温控电路位于温室内,且当温室内温度低于20℃时启用.其控制电路的电源电压恒定,R0为变阻器，热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示,电磁铁线圈电阻忽略不计.工作电路有高温和低温两个挡位，低温挡位可使温室内降温比较平缓,R1、R2均为加热电阻.已知通过电磁铁线圈的电流大于或等于25 mA时,衔铁被吸下，与触点A分开,接通触点B.通过电磁铁线圈的电流小于或等于20 mA时,衔铁被弹回,与触点B分开,接通触点A.
（1）调好R0的阻值,闭合开关S1、S2,电磁铁上端磁极为______极;
Rt的温度升高,电磁铁磁性强弱如何变化 ______________________.
N
电磁铁磁性增强
(2)将控制电路中R0阻值调为480 Ω,可使温室内达到允许的最高温度
30℃,达到时衔铁刚好被吸下,求控制电路的电源电压.
解：(2)当温室内温度达到30℃时，由图乙可知此时热敏电阻Rt的阻值为320 Ω,R0 =480 Ω,此时衔铁刚好被吸下，通过电磁铁线圈的电流I=25 mA=0.025 A，根据串联电路电阻特点可知，总电阻R=R0+Rt=480 Ω+320 Ω=800 Ω,则控制电路的电源电压U =IR =0.025 A×800 Ω=
20 V.
(3)工作电路要求:高温挡功率需在800~1 200 W之间,低温挡功率需在100~200 W之间.已知实验室只有阻值大小为20 Ω、50 Ω、200 Ω、300 Ω的加热电阻各一个,不考虑温度对加热电阻阻值的影响,则R2应选用哪一个加热电阻(写出必要的计算过程).
解：(3)由于通过电磁铁线圈的电流大于或等于25 mA时,衔铁被吸下，与触点A分开，接通触点B.通过电磁铁线圈的电流小于或等于20mA时，衔铁被弹回，与触点B分开，接通触点A，所以衔铁被吸下，与触点A分开，接通触点B时，为低温挡，R2接入电路，功率需在100~200W之间，
则R2的最小阻值为R2min= = 242 Ω,所以R2应选用300 Ω的加热电阻.
1. （2025·泉州模拟)某中学九(10)班物理小组的同学们一起设计了一种具有加热和保温功能的电热器,内部简化电路如图所示.其中Rt为半导体制成的热敏电阻,当它周围的温度升高时，控制电路中的电流会增大.R1、R2、R3均为电热丝,且R1=R2=100 Ω,电磁铁线圈的电阻不计,闭合开关S1、S2,电热器开始工作.则:
解:(1)加热时,动触点a与上方静触点
b、c接通，由图可知,此时R1与R2并联
在电路中，根据欧姆定律和并联电路
电流规律可知，电路中的电流大小为
I0=I1+I2= + = +=4.4 A.
(1)加热时,动触点a与上方静触点b、c接通，此时工作电路中的电流是多少
(2)保温状态下,R1的功率为81 W,则工作电路30 s消耗的电能是多少
解：(2)保温状态下，动触点a与下方静触点d 接通,由图可知,R1与R3串联在电路中，此时R1的功率为81 W,根据P=I2R可知,电路中的电流I== =0.9A,则工作电路30s消耗的电能为W=UIt=220 V×0.9 A×30 s=5 940 J.
(3)用了一段时间,控制电路的电源电压略微降低了,电热器控制的最高温度将如何变化 请解释说明.
(3)当控制电路电源电压减小,会导致电路中的电流减小，衔铁不能被吸下来;要使衔铁被吸下，热敏电阻Rt的电阻值应减小，而热敏电阻Rt的电阻随温度的升高而减小，故电热器控制的最高温度将会升高.
2. （2025·福州三模)小华制作的蓄水池水位报警模拟装置如图所示,浮子由铜片E、空心杆F和木块Q构成,在低水位时,触点C、D位于E的正上方h0处,Q 的下表面距池底的高度为h.当水位上升到使E与C、D接触后，蜂鸣器R 发出忽强忽弱的报警音,报警音的强弱取决于其两端电压大小.电源电压U=6 V,定值电阻R0=3 Ω,R可视为9 Ω的定值电阻,不计其他电阻.
(1)Q为棱长10cm的正方体,密度为0.5×103kg/m3,h0=12 cm,h=
20 cm,g取10 N/kg.不计E、F的质量及F与支架间的摩擦.
①求刚开始报警时,木块受到的浮力;
解：(1)①Q的密度为0.5×103kg/m3,小于水的
密度0.5×103 kg/m3,因此刚开始报警时，木
块处于漂浮状态，故刚开始报警时，木块受到
的浮力为F浮=G=mg=ρgV=0.5×103kg/m3×
10 N/kg×(0.1 m)3=5 N.
②此时水面距池底的高度H.
解：②根据阿基米德原理可知,Q浸没的深度为
h’＝＝＝0.05 m=
5 cm,
此时水面距池底的高度H 为
H=h+h0十h'=20 cm+12 cm+5 cm=37 cm.
(2)在被释放和吸下的过程中,衔铁与A、B的接触时间分别为0.5 s和
1.5s,不考虑衔铁在A、B之间切换的时间,在未解除报警的情况下,求
开始报警后1 min内电路所消耗的电能.
3.(2025·泉州模拟)如图甲所示的恒温箱,由工作电路和控制电路组成,其简化电路如图乙所示,其中控制电路是由线圈、电阻、热敏电阻R、滑动变阻器R '串联组成,电源两端电压恒为6 V,线圈的阻值为150Ω,热敏电阻的R-t图像如图丙所示;R '的阻值为100Ω时,恒温箱可以实现100℃的恒温控制;当线圈的电流达到0.02 A时衔铁被吸合，加热器停止加热.
解:(1)衔铁未吸合时，加热器工作,恒温箱温度升高，热敏电阻R阻值减小;由欧姆定律可知，电路中的电流增大，当线圈电流达到0.02 A时,衔铁被吸合，加热停止;
(1)请简述恒温箱的工作原理;
(2)当恒温箱实现100℃恒温控制时,热敏电阻R消耗的功率是多少
(2)恒温箱实现100℃恒温控制时,控制电路的电流为0.02 A,热敏电阻两端电压UR=U-U0-U'=U-I(R0+R)=6 V-0.02 A×(150Ω+100Ω)=1V,则热敏电阻消耗的功率为:PR=URI =1 V×0.02 A=0.02 W;
(3)如果要使恒温箱能够设置50℃至150℃之间的温度,那么可变电阻R'的阻值范围为多少
(3)根据题意可知，控制电路电源电压恒为6 V，当电路中的电流达到0.02 A时，衔铁被吸合，故无论怎样设定温度，电路中的总电阻都不变;
由图丙可知,100℃的恒温控制时R=500 Ω，电路中的总电阻R总=R0+R+R '=
150 Ω+50 Ω+100 Ω=300 Ω;
当恒温箱设置50℃时，由图丙可知，R=90Ω,滑动
变阻器接入电路中的电阻为R1'=R总-R0 -R=300 Ω-
150 Ω-90 Ω=60 Ω,
当恒温箱设置150℃时，由图丙可知，R=30 Ω;
滑动变阻器接入电路中的电阻R2'=R总-R0 -R=300 Ω-150 Ω-30 Ω=
120 Ω,
要使恒温箱能够设置50℃至150℃之间的温度，可变电阻R '的阻值调节范围应该在60~120 Ω;
(4)已知加热器的额定电压为220 V,额定功率为500 W,由于输电导线上有电阻,当某次加热器的实际功率为405 W时,加热器两端的实际电压为多少
(4)已知加热器的额定电压为220 V，额定功率为500 W,根据P=UI=,加热器的电阻为 R加= = =96.8 Ω ，
由P=UI=U实= = =198 W.
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