浙教版(2024)科学八下3.2电流的磁场—电磁继电器(含答案)

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浙教版(2024)科学八下3.2电流的磁场—电磁继电器(含答案)
一、选择题
1.许多自动控制的电路中都安装有电磁铁。下列有关说法正确的是(  )
A.电磁铁的铁芯可以用铜棒代替 B.电磁铁就是电磁继电器
C.电磁铁能把电能转化为机械能 D.电磁继电器中的磁体可以是永磁铁
2.如图为某汽车一键启动电路。当按下开关时,有细小的电流通过X元件,接着就有强大的电流通过电动机M,将电动机启动。根据所学知识,X最有可能是(  )
A.电动机 B.发电机 C.电磁继电器 D.滑动变阻器
(第2题) (第3题)
3.如图电路中,电源电压为6伏,小灯泡上标有“6伏,0.5安”字样,轻质弹簧上端固定且和导线接触良好。当开关S断开时,弹簧下端恰好能与水极槽中的水银面接触。当开关S闭合时,小灯泡将(  )
A.正常发光 B.不能发光 C.忽明忽暗 D.以上三种情况都有可能
4.电吉他的发音是通过拾音器连接扬声器来实现的,拾音器的基本结构如图Ⅰ所示。其工作原理:金属弦在磁体的磁场中被磁化,当其被拨动而产生振动时,在线圈中会产生感应电流,将声音信号转变为电信号,该原理如图Ⅱ所示。关于电吉他说法正确的是(  )
A.金属弦可以用铜制作 B.金属弦相当于图Ⅱ中的导体ab
C.图Ⅰ、图Ⅱ中磁体的作用相同 D.金属弦振动时,线圈中会产生交流电
5.很多中小学生都使用过电话手表,(如图1)当小李同学用电话手表与妈妈长时间视频通话,手表突然自动关机,原因是手表过热,启动了保护功能。她认为手表启动保护功能一段时间后,应有自动开机功能,于是她用所学知识设计出模拟热保护装置的示意图(如图2),R0为定值电阻,R为热敏电阻,(有两种类型可供选择,其电阻随温度变化关系如图3所示,R的温度变化主要受发热元件影响)。下列分析正确的是(  )
A.热敏电阻应选择PTC类型
B.热敏电阻温度升高,电磁铁磁性减弱
C.启动保护模式后,到自动开机,R0消耗的电功率变小
D.启动保护模式后,工作电路无法再次启动
6.为了应对即将到来的汛期,某课外兴趣小组设计了一个检测水库水位的装置,其原理如图所示。L为安全指示灯,电铃为报警器,R1为定值电阻,R2为竖直放置、粗细均匀且足够长的电阻棒,滑片P可以在电阻棒上自由滑动,并与浮子用竖直的绝缘杆连接,可随着浮子的上下移动而改变电阻棒R2接入电路的阻值,从而可通过电流表的示数来反应水位的高低。当滑片P指向R2的中点时,水位达到警戒值,电磁铁吸下衔铁报警。则该检测器正常工作时(  )
A.电磁铁的上端为N极 B.水位较低时,电磁铁的磁性较强
C.若减小R1的阻值,警戒水位会变高 D.电流表示数越大,表示水位越高
(第6题) (第7题)
7.如图是汽车尾气中CO排放量的检测电路的简化电路,当CO浓度高于某一设定值时,电铃发声报警,图中气敏电阻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.为使该检测电路在CO浓度更低时报警,可将R2的滑片向上移
D.用久后,电源电压U1会减小,报警时CO最小浓度比设定值低
8.如图是某同学设计的汽车启动电路。旋转钥匙接通a、b间电路,电动机M启动。下列说法错误的是(  )
A.螺线管的F端为N极
B.要增强螺线管的磁性,可将R的滑片应向左移
C.要增强螺线管的磁性,可增加螺线管线圈的匝数
D.螺线管的磁性吸引衔铁,使动静触点接通,电动机启动
(第8题) (第9题)
9.如图,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,白天路灯熄灭、夜晚路灯亮起。下列说法正确的是(  )
A.电路工作时,电磁铁上端为N极
B.给路灯供电的电源应接在b、c两端
C.控制电路电源电压减小后,傍晚时路灯比原来早一些亮
D.该装置利用了电磁感应的原理工作
10.如图所示是小明利用光敏电阻为居民接门口设计的一种智能照明电路,L为“220V,22W”的照明灯,天暗时自动发光,天亮时自动熄灭。控制电路中,电源由两节干电池串联而成。R1为定值电阻。R2为光敏电阻,其阻值会随着光强的变化而变化。下列说法正确的是(  )
A.光敏电阻的阻值随光照强度的增大而增大
B.控制电路长时间使用后电压下降,天亮时灯自动熄灭时间变晚
C.如果提高控制电路电源电压,照明灯晚上一定发光
D.光照强度越大,电压表示数越大
(第10题) (第11题)
11.如图是小敏设计的汽车尾气中一氧化碳排放量的检测电路。当一氧化碳浓度高于某一设定值时,电铃发声报警。图中气敏电阻R1阻值随一氧化碳浓度的增大而减小。下列说法不正确的是(  )
A.电铃应接在B和D之间
B.当一氧化碳浓度升高,电磁铁磁性增强
C.用久后,电源电压U 会减小,报警时一氧化碳最小浓度比设定值低
D.为使该检测电路在一氧化碳浓度更低时报警,可将R2的滑片向上移
12.如图所示为一种温度自动报警器的原理图,图中的水银温度计在制作时,玻璃管中封入一段金属丝,电源的两极分别和金属丝相连,当温度达到设定值,电铃报警。下列说法正确的是(  )
A.电磁铁的工作原理是电磁感应
B.电铃工作时,电磁铁a端为N极
C.温度升高至78℃时,电铃报警
D.若将温度计上端的金属丝向下调整,则报警温度将升高
(第12题) (第13题)
13.小科设计了一款智能照明灯,其电路的原理图如图所示。光线较暗时灯泡自动发光,光线较亮时灯泡自动熄灭。控制电路中,电源电压恒定,R0为定值电阻,R为光敏电阻,其阻值随光照强度的增大而减小。下列说法正确的是(  )
A.电磁铁的上端为S极 B.当光照强度增强,控制电路中的电流将变小
C.当光照强度减弱,电磁铁的磁性增强 D.灯泡应设计在A和B两接线柱之间
14.如图所示的电路是利用光敏电阻特性设计的电路,能够实现夜晚变暗时路灯自动亮起,白天变亮时路灯自动熄灭。下列有关说法正确的是(  )
A.当控制电路断开时,电磁铁仍有磁性
B.光敏电阻阻值随光照强度的增强而增大
C.为了让路灯更早亮起,可将滑片适当向右移
D.工作电路A端应与家庭电路的零线相连
(第14题) (第15题)
二、填空题
15.水位自动报警器是利用电磁继电器工作的装置,当水位在安全位置以下时,绿灯亮;水位到达安全位置上限时,红灯亮;请按照以上要求连接电路。若要在水位到达限定高度时,让正在工作的抽水机自动停止,则应该将抽水机与     灯并联。
16.如图为电铃的原理图,小金同学按照电路图正确连接电路,闭合开关后发现铃不响,为检查其原因,小金在电路中串联一个电流表,闭合开关,指针未发生偏转。小金尝试将可调的螺丝A    (填“向上调”或“向下调”)使电铃正常工作。此实验中电磁铁不能用永磁铁代替,请说明该电磁铁的优点是    (写出一点即可)。
(第16题) (第17题) (第18题)
17.临时停车开启闪烁灯更加安全,如图是小明设计的模拟车灯闪烁的电路图。已知电源电压为3伏,两个小灯泡均标有“3伏,0.2安”字样,不考虑小灯泡电阻变化,忽略线圈电阻。
(1)闭合开关后,能实现发光、熄灭交替的灯泡是    ;
(2)衔铁被吸住时,通过灯泡L1的电流为    A;
(3)小明在使用过程中,发现L2灯突然不亮,衔铁被吸引后不能弹回去,则电路的故障可能是    。
18.如图是一个检测天然气泄漏的电路,R1气敏电阻,其阻值浓度的增大而减小。当天然气浓度高于某一设定值时,连接在     (选填“AB“或“CD”)两端的警报响起。为使该检测电路在天然气浓度更低时报警,可将控制电路中R2的滑片向     (选填“上”或“下”)移。
19.智能自动化管理是未来社会的发展趋势。如图甲所示为某工作室的自动化光控电路图,其中光敏电阻R的阻值随照度变化的关系如图乙所示(照度表示物体被照明的程度,单位是lx)。请你回答下列问题:
(1)电磁继电器是利用电流     效应工作的,当光照强度增强时,光敏电阻的阻值将     ,控制电路中的电流将变大。长时间使用后,控制电路中的电流将降低。
(2)当开关S闭合,光敏电阻上的照度大于或等于0.4lx时,警示灯L恰好亮起。已知控制电路的电源电压为22V,电磁继电器的线圈电阻为10Ω,此时控制电路中的电流是     A。
三、解答题
20.为实现路灯白天自动熄灭、夜晚自动亮起,小科用光敏电阻和电磁继电器等元件,设计了路灯自动控制电路(如图)。
(1)电磁铁是电磁继电器中的重要部件,其工作原理主要是     (填字母)。
A.电磁感应
B.电流周围存在磁场
C.通电导体在磁场中受到力的作用
(2)要实现路灯自动控制功能,光敏电阻的阻值应随光照强度增加而     (填“增大”或“减小”)。
(3)测试时,闭合开关S,发现白天路灯未能自动熄灭。请写出一种改进措施:    。
21.2025年我市开展“清凉学习”中小学教室空调安装行动,将在全市所有中小学教室中共安装2244台空调,为师生创造更舒适的学习环境。
(1)空调属于大功率用电器,为保证用电安全,防止电路中     过大,电线过热,引发火灾,往往会给教室中空调单独铺设输电线。
(2)为落实节能降耗,某校科学小组同学开展项目学习活动,设计空调开机自动控制电路。活动过程如下:
【明确问题】小组同学经讨论后提出,控制电路需实现以下功能,并提出具体标准:
①电路能感知环境温度的变化。
②室温达到30℃时自动接通电路,空调开始工作。
【方案设计】根据标准,小组讨论后,设计了如图甲的自动控制模拟电路,实现当气温升至30℃时,衔铁才能被电磁铁吸下,接通空调线路。热敏电阻R1的阻值随温度变化情况如图乙(线圈电阻忽略不计)。请计算衔铁刚吸合时控制电路中的电流是多少?
【方案迭代】实际使用中发现:当气温在30℃上下波动时,空调线路会频繁接通和断开,影响空调的正常使用。因此该同学在图甲的基础上增加了一个定值电阻R0(如图丙),实现了空调线路接通后,气温降低至26℃以下时才自动切断,回升至30℃后才重新接通。
请计算R0的阻值。并说出“气温从30℃降低至26℃时,空调线路不断开”的工作原理。
22.如图所示为小科设计的模拟自动升降窗帘的电路,由控制电路和工作电路组成,控制电路的电源电压为U=6V,R为光敏电阻,安装在窗外,用于感知室外自然光,其阻值随光的照度的变化如下表所示,当线圈中的电流达到2mA时,衔铁被吸合,关闭窗帘,当线圈中的电流小于2mA时,衔铁松开,窗帘上升打开,电磁铁线圈电阻忽略不计。
照度L/lx 50 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1200 1300
光敏电阻R阻值kΩ 12.1 7.6 4.8 3.7 3.0 2.6 2.3 2.1 1.9 1.6 1.5 1.4
(1)工作电路中M为电动机,当通过电动机的电流方向改变时,可实现正、反转改变,为实现窗帘的升降,请在工作电路的虚线方框中补充合适的电路元件;
(2)当室外光的照度多大时,窗帘刚好能关闭?    ;
(3)小科查阅照明标准时发现,要求室外的照度在700lx以上时,关闭窗帘.在不改变控制电路原有元件(可增加元件)的条件下,应如何改动控制电路?    ;
(4)在长时间使用过程中,小科发现拉动衔铁的弹簧不如新弹簧紧,则下列方法可恢复控制电路正常功能的是:    。
A.适当增大电源电压
B.适当减小电源电压
C.与光敏电阻串联一个定值电阻
D.与光敏电阻并联一个定值电阻
23.如图所示为某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置,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)这一自动控制装置的基本结构其实是一个     ;
(2)计算说明该空调的启动温度是多少?(要有计算过程)
(3)为了节省电能,将空调启动温度设定为30℃,计算控制电路中需要再串联多大的电阻?
24.电梯为居民出入带来了很大的便利,出于安全考虑,电梯设置有超载自动报警系统,其工作原理如图甲所示,R1为保护电阻,R2为压敏电阻,R2的阻值与它所受压力的关系如图乙所示。闭合开关S,电梯没有超载时,电动机正常工作,电铃不响;控制电路中的电流达到一定值时,电铃报警,电动机不工作。已知控制电路的电源为6V,保护电路电阻R1=200Ω,当电磁铁线圈电流达到15mA时,衔铁刚好被吸住。电梯底部自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。
(1)图甲中的D点应与触点     (填“A”“B”或“K”相连)。
(2)当衔铁刚好被吸住时,该电梯厢内站立总质量为多少千克?(写出计算过程)
(3)如果想设置电柳最大乘客载重量为1000kg,计算出R1的阻值应该设置为多?(写出计算过程)
(4)若想降低该电梯最大载重,下列方法可行的是     (填字母)。
A.适当降低R1阻值
B.适当减小控制电路的电源
C.适当增加电磁铁的线圈匝数
参考答案
1.【考点】电磁铁的特点及应用.
【分析】电磁铁是利用电流的磁效应和通电螺线管插入铁芯后磁性大大增强的原理来工作的。接通电路产生磁性,断开电路磁性消失。
【解答】解:A、电磁铁的铁芯需用软磁性材料制成,铜不是磁性材料,不能被磁化,无法增强磁场,不可以用铜棒代替,故A错误。
B、电磁铁是由线圈和铁芯组成,利用电流磁效应产生磁性的装置;而电磁继电器是一种利用电磁铁控制电路通断的开关设备,电磁铁是电磁继电器的重要组成部分,二者不是同一概念,故B错误。
C、电磁铁工作时,电流通过线圈产生磁场,使铁芯磁化,吸引或排斥其他磁性物体,这个过程中电能转化为机械能,故C正确。
D、电磁继电器中的磁体是电磁铁,其磁性的有无跟电流的通断有关,这样才能通过控制电流来控制电路通断;若用永磁铁,无法实现磁性有无的控制,故D错误。
故选:C。
【点评】知道电磁铁的特点及应用;知道钢和软铁被磁化后的特性不同。
2.【考点】电磁继电器的特点和应用.
【分析】电磁继电器可以用低电压、弱电流控制高电压、强电流。
【解答】解:电磁继电器可以用低电压、弱电流控制高电压、强电流。汽车的一键启动开关就是用电磁继电器来启动电动机的,故X元件是电磁继电器,故C正确,ABD错误。
故选:C。
【点评】本题考查的是电磁继电器的应用,属于基础性题目。
3.【考点】电磁铁的特点及应用.
【分析】当弹簧中通电流时,弹簧的每一圈导线都是一个线圈,都有N极和S极,根据安培定则判断每一线圈的下端都是N极,上端都是S极,根据异名磁极相互吸引,弹簧缩短,弹簧离开水银面,电路断开,弹簧中没有电流,各线圈之间失去吸引作用,弹簧恢复原状,弹簧下落到水银面接通电路,重复上面的现象。
【解答】解:当开关S闭合时,由于水银导电,电路闭合,小灯泡发光,所以弹簧上有电流通过,每一匝线圈都可看成一个电磁铁,上端是N极,下端是S极,相邻部分为异名磁极,各线圈间相互吸引,使得弹簧缩短,弹簧下端离开水银面,电路断开,小灯泡熄灭,线圈失去磁性,弹簧恢复原长,又和水银面接触,于是又开始重复上述过程,小灯泡忽明忽暗。
故选:C。
【点评】通电螺线管是由每一个线圈组成的,每一个线圈都有磁场,和判断通电螺线管的N极、S极相同,也按照安培定则来判断N极和S极。
4.【考点】电磁继电器的特点和应用.
【分析】A.根据金属弦需用铁、钴、镍等磁性材料制作来分析;
B.根据电吉他是金属弦振动带动线圈切割磁感线,来分析;
C.根据图Ⅰ中磁体是为了磁化金属弦,图Ⅱ中磁体是提供磁场来分析;
D.根据交流电产生的原理来分析。
【解答】解:A.金属弦需用铁、钴、镍等磁性材料制作,铜不是磁性材料,不能被磁化,而金属弦需要在磁体磁场中被磁化,所以不能用铜制作金属弦,故A错误;
B.图Ⅱ中导体ab是切割磁感线的运动导体,而电吉他中是金属弦振动带动线圈切割磁感线,金属弦并非直接充当ab的角色,故B错误;
C.图Ⅰ中磁体是为了磁化金属弦,图Ⅱ中磁体是提供磁场,使导体ab在磁场中做切割磁感线运动产生感应电流,作用不同,故C错误;
D.金属弦振动时,线圈在磁场中做切割磁感线运动,由于弦的振动方向不断变化,导致线圈切割磁感线方向不断改变,所以产生的感应电流方向也不断改变,即产生交流电,故D正确;
故选:D。
【点评】掌握电磁继电器的特点和应用等相关知识即可解答本题,难度适中。
5.【考点】电磁继电器的特点和应用.
【分析】电磁铁的磁性强弱与电流的大小和线圈匝数的多少有关;
根据热敏电阻的特性和电磁继电器的基本原理进行分析。
【解答】解:A.由图3可知,NTC热敏电阻的阻值随着温度的升高而降低,PTC热敏电阻的阻值随着温度的升高而升高;
根据题意,当温度升高时,电磁继电器中的电流增大,吸下衔铁,断开发热元件,所以热敏电阻的阻值应该随着温度的升高而降低,采用NTC热敏原件,故A错误。
B.热敏电阻的阻值随着温度的升高而降低,热敏电阻温度升高,控制电路中的电阻变小,电流变大,电磁铁磁性增强,故B错误。
C.启动保护模式后,到自动开机,手表的温度慢慢下降,所以R的阻值变大,电路中的电流变小,根据P=I2R可知,R0消耗的电功率变小,故C正确。
D.启动保护模式后,手表的温度慢慢下降,所以R的阻值变大,电路中的电流变小,电磁铁磁性减弱,电磁铁和衔铁断开,工作电路再次启动,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了影响电阻大小的因素和电磁继电器的使用,属于中档题。
6.【考点】电磁继电器的特点和应用.
【分析】(1)根据安培定则可判断电磁铁上端的极性;
(2)由图可知,R1、R2、电磁铁、电流表串联接入电路,水位较低时,滑片P向下移动,R2接入电路的阻值变大,根据串联电路电阻规律可判断电路中总电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化,根据电磁铁磁性与电流大小的关系可判断电磁铁磁性的变化;
(3)若减小R1的阻值,要控制电路的电流不变,根据欧姆定律可知控制电路的电阻变化,根据串联电路电阻规律可判断R2的阻值变化,由此可判断警戒水位的变化;
(4)电流表示数变大,根据欧姆定律可知控制电路电阻的变化,根据串联电路电阻规律可判断R2阻值的变化,由此可判断水位的变化。
【解答】解:A.由图可知,电流由螺线管的下端流入,上端流出,根据安培定则可知电磁铁下端为N极,上端为S极,故A不符合题意;
B.由图可知,控制电路中,定值电阻R1、滑动变阻器R2、电磁铁、电流表串联接入电路,水位较低时,滑片P向下移动,R2接入电路的阻值变大,根据串联电路电阻规律可知电路中总电阻的变大,根据可知,当电源电压一定时,电路中电流变小,电磁铁磁性变弱,故B不符合题意;
C.若减小R1的阻值,要控制电路的电流不变,根据可知,当电源电压一定时,控制电路的电阻不变,根据串联电路电阻规律可知R2阻值的变大,由此可知警戒水位的变低,故C错误;
D.电流表示数变大,根据可知,当电源电压一定时,控制电路电阻的变小,根据串联电路电阻规律可知R2阻值变小,滑片P向上移由此可知水位变高,故D符合题意。
故选:D。
【点评】本题主要考查欧姆定律的应用,电磁铁磁性强弱的影响因素,安培定则的应用,属于电磁综合题,有一定难度。
7.【考点】电磁继电器的构造与原理.
【分析】(1)(2)由题知气敏电阻R1阻值随CO浓度的增大而减小,由欧姆定律得出CO浓度升高时控制电路中电流的变化,根据影响电磁铁磁性强弱的因素可知电磁铁磁性的变化,结合电路分析电铃应接在什么位置;
(3)在CO浓度更低时,气敏电阻R1阻值更大,因衔铁被吸下时的最小电流不变,由欧姆定律和电阻的串联分析滑片的移动方向;
(4)用久后,电源电压U1会减小,由欧姆定律可知,只有当R1阻值变小时,控制电路才能达到衔铁被吸下的最小电流,据此分析。
【解答】解:AB.当CO浓度升高,气敏电阻R1阻值减小,控制电路总电阻减小,电源电压不变,则控制电流电流增大,电磁铁磁性增强;当CO浓度高于某一设定值时,衔铁被吸下,电铃发声报警,故电铃应接在C、D之间,故AB错误;
C、在CO浓度更低时,气敏电阻R1阻值更大,因衔铁被吸下时的最小电流不变,由欧姆定律和电阻的串联可知I=,在电源电压不变时,应减小变阻器R2的阻值,所以应将R2的滑片向上移,故C正确;
D、用久后,电源电压U1会减小,由欧姆定律可知,只有当R1阻值变小时,控制电路才能达到衔铁被吸下的最小电流,结合题意可知报警时CO最小浓度比设定值高,故D错误
故选:C。
【点评】本题考查串联电路的规律及欧姆定律的运用和影响电磁铁磁性强弱的因素。
8.【考点】电磁继电器的特点和应用;安培定则.
【分析】(1)根据安培定则判定螺线管的两极;
(2)(3)螺线管磁性大小与电流大小有关;
(4)通电螺线管具有磁性,吸引衔铁,电磁铁相当与开关,可控制电路的通断,据此分析。
【解答】解:A.根据安培定则可知,E端为螺线管的N极,F端为螺线管的S极,故A错误;
B.R的滑片左移时,电阻减小,根据欧姆定律可知,电流变大,螺线管磁性增强,故B正确;
C.增加螺线管线圈的匝数,螺线管磁性增强,故C正确;
D.由图知,螺线管的磁性吸引衔铁,使动静触点接通,电动机启动,故D正确。故选:A。
【点评】该题考查了安培定则的应用、电磁铁磁性强弱的影响因素等知识点,是一道综合题。
9.【考点】电磁继电器的特点和应用;安培定则.
【分析】(1)根据安培定则判定电磁铁上端的磁性;
(2)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;
(3)根据影响电磁铁磁性大小的因素分析电磁铁磁性的变化,从而得到亮灯时间的变化;
(4)根据电磁铁是利用电流的磁效应工作的分析。
【解答】解:A、根据图示可知,电流从电磁铁的上端流入,根据安培定则可知,电磁铁的上端为S极,故A错误;
B、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a接通,所以要达到晚上灯亮,白天灯灭,则路灯供电的电源应接在a、b之间,故B错误;
C、电源电压减小后,在其它条件不变时,根据欧姆定律可知,电路中的电流变小,电磁铁中的磁性变弱,傍晚时路灯比原来早一些亮,故C正确;
D、电磁继电器中的电磁铁是利用电流的磁效应工作的,不是电磁感应,故D错误。
故选:C。
【点评】解决本题的关键电磁继电器的工作原理、光敏电阻的特点,能够根据它们的特点解释它们在实际运用过程中的原理。
10.【考点】电磁继电器的特点和应用.
【分析】A.由题意知:照明灯天暗时自动发光,天亮时自动熄灭,可知天亮时工作电路断开,天暗时衔铁被吸下,工作电路闭合;
B.控制电路长时间使用后电压下降,要时线衔铁被吸下的电流不变,衔铁被吸下时的总电阻变小,光敏电阻的阻值变小,由此判断灯自动熄灭时间变化;
C.提高控制电路电源电压后,使衔铁吸下的电流不变,总电阻变大,光敏电阻的阻值变大,光照强度变小;
D.电压表测量光敏电阻两端电压,当光照强度越大,光敏电阻的阻值越小,控制电路中的电流变大,R1两端的电压变大,由串联电路中电压的特点可知电压表示数的变化情况;
【解答】A.由题意知:照明灯天暗时自动发光,天亮时自动熄灭,可知天亮时衔铁被吸下工作电路断开,天暗释放衔铁,工作电路闭合,所以天暗时线圈的磁性增大,电路中的总电阻变小,光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小,故错误;
B.控制电路长时间使用后电压下降,要时线衔铁被吸下的电流不变,衔铁被吸下时的总电阻变小,光敏电阻的阻值变小,因为光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小,所以天亮时灯自动熄灭时间变晚,故B正确;
C.提高控制电路电源电压后,使衔铁吸下的电流不变,总电阻变大,光敏电阻的阻值变大,光照强度变小,照明灯晚上可能不放光也可能发光,故C错误;
D.电压表测量光敏电阻两端电压,当光照强度越大,光敏电阻的阻值越小,控制电路中的电流变大,R1两端的电压变大,由串联电路中电压的特点可知光敏电阻两端电压变下,即电压表示数变小,故D错误;
故选:B。
【点评】本题考查了电磁继电器的工作原理,光敏电阻的特性。
11.【考点】电磁继电器的特点和应用.
【分析】(1)气敏电阻R1阻值随一氧化碳浓度的增大而减小,据此可知当一氧化碳浓度升高时R1阻值的变化,根据欧姆定律可知控制电路中电流的变化,从而得出电磁铁的磁性强弱变化;当一氧化碳浓度高于某一设定值时,衔铁被吸下,电铃发声报警,据此得出电铃应接的位置;
(2)用久后,电源电压U1会减小,而电铃开始发声报警时,控制电路的电流一定,根据欧姆定律可知此时控制电路的总电阻变化,根据电阻的串联可知R2的阻值不变时气敏电阻R1阻值的变化,从而得出报警时一氧化碳最小浓度与设定值高的关系;
(3)电源电压U1一定,且电铃开始发声报警时控制电路的电流一定,根据欧姆定律可知报警时控制电路的总电阻一定,据此可知要使该检测电路在一氧化碳浓度更低(气敏电阻R1阻值变大)时报警R2接入电路中的阻值变化,从而得出R2的滑片移动方向。
【解答】解:
AB、因气敏电阻R1阻值随一氧化碳浓度的增大而减小,所以当一氧化碳浓度升高时,R1阻值减小,控制电路的总电阻减小,由I=可知,控制电路中电流增大,电磁铁的磁性增强,故B正确;
当一氧化碳浓度高于某一设定值时,衔铁被吸下,电铃发声报警,则电铃应接在B和D之间,故A正确;
C、用久后,电源电压U1会减小,因电铃开始发声报警时控制电路的电流一定,所以由R=可知,控制电路的总电阻应减小,当R2的阻值不变时,气敏电阻R1的阻值应更小,则报警时一氧化碳最小浓度比设定值高,故C错误;
D、电源电压U1一定,且电铃开始发声报警时控制电路的电流一定,由R=可知,报警时控制电路的总电阻一定,要使该检测电路在一氧化碳浓度更低(气敏电阻R1阻值变大)时报警,应减小R2接入电路中的电阻,可将R2的滑片向上移,故D正确。
故选:C。
【点评】本题考查了电路的动态分析,涉及到电磁继电器、串联电路的特点和欧姆定律的应用,明白检测电路的工作原理是关键。
12.【考点】电磁铁的特点及应用;安培定则.
【分析】明确这一装置由两部分电路组成,左端电路的控制要点在于水银柱的变化,而右端的控制要点则在电磁铁对衔铁的吸引,再由此分析电路中温度变化时的工作情况。
【解答】解:
A、电磁铁的工作原理是电流的磁效应,故A错误;
B、由安培定则可知,当电铃工作时,电磁铁的a端为S极,故B错误;
C、温度升高到78℃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,使触点接触,右侧电路接通,电铃发出报警信号,故C正确;
D、若将温度计上端的金属丝向下调整,则报警温度将降低,故D错误;
故选:C。
【点评】明确图中左侧为控制电路,右侧为工作电路,两电路依据中间的电磁铁来发生相互作用,是搞清这一装置原理的关键点之一,同时,还应明确水银也是导体,当其与上方金属丝接通时,也成为了电路的一部分。
13.【考点】电磁继电器的特点和应用;影响电磁铁磁性强弱的因素;安培定则.
【分析】(1)根据安培定则判定电磁铁的极性;
(2)(3)当光照强度增强时,根据光敏电阻的变化,利用欧姆定律分析电路中电流的变化;根据影响电磁铁磁性大小的两个因素分析磁性的变化;
(4)根据光线较暗时灯泡自动发光分析动触点的位置。
【解答】解:
A、由图可知,根据安培定则可知,电磁铁的上端为N极,故A错误;
B、当光照强度增强,光敏电阻的阻值减小,总电阻减小,根据欧姆定律可知,控制电路的电流变大,故B错误;
C、当光照强度减弱时,光敏电阻的阻值变大,总电阻变大,根据欧姆定律可知,控制电路的电流变小,电磁铁磁性大小与电流大小、线圈匝数有关,电流减小,则磁性变弱,故C错误;
D、光线较暗时,光敏电阻的阻值大,则控制电路中的电流小,电磁铁的磁性弱,衔铁在弹簧的作用下被拉起,灯泡自动发光,说明灯泡在A和B两接线柱之间,故D正确。
故选:D。
【点评】本题一道以敏感电阻变化引起的动态电路分析,关键要明确电磁继电器的工作原理,熟练应用欧姆定律即可正确解题,属于动态电路分析的典型题目,有一定难度。
14.【考点】电磁继电器的特点和应用.
【分析】A、电磁铁是利用电流的磁效应工作的,当控制电路断开时,线圈中没有电流通过,电磁铁会失去磁性。
B、光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小,随光照强度的减弱而增大。
C、根据串联电路的分压原理,光敏电阻分得的电压变大,控制电路中的电流增大,电磁铁的磁性增强,会吸引衔铁使路灯更早亮起。
D、为了安全,开关应接在火线上。
【解答】解:A.当控制电路断开时,电路中没有电流通过,则电磁铁没有磁性,故A错误;
B.白天变亮时路灯自动熄灭,由图可知衔铁被吸下,电磁铁磁性强,控制电路中电流大,由欧姆定律可知电路总电阻变小,即光敏电阻在光照强度较大时电阻小,说明光敏电阻阻值随光照强度的增强而减小,故B错误;
C.由于光敏电阻的阻值随着光照强度的增强而减小,所以更早亮,即电阻更小时亮,又由于断开衔铁的电阻一定,则电路中的电阻也一定,光敏电阻变小了,则滑动变阻器的阻值要变大,即向右移动,故C正确;
D.由电路结构可知,为了用电安全,在衔铁被吸下时应断开电源,使灯泡处没有电,所以工作电路A端应与家庭电路的火线相连,故D错误。
故选:C。
【点评】本题主要考查有关电磁铁的知识。
15.【考点】电磁继电器的特点和应用.
【分析】水位达限定高度时,绿灯所在电路断开,让正在工作的抽水机自动停止,则抽水机应与绿灯在同一电路据此分析。
【解答】解:当水位在安全以下时,控制电路断开,电磁铁无磁性,衔铁被弹簧拉起,与上面的触头接触,此时绿灯亮,水位到达安全位置上限时,控制电路接通,电磁铁有磁性,衔铁被吸下,与下面的触头接触,此时红灯亮。水位达限定高度时,绿灯所在电路断开,让正在工作的抽水机自动停止,则抽水机应与绿灯在同一电路,接在上面的触头,为互不影响,抽水机应与绿灯并联。
故答案为:绿。
【点评】本题主要考查了电磁继电器的有关问题,关键要掌握电磁继电器的工作原理,搞清控制电路和工作电路的电路连接情况
16.【考点】电磁继电器的特点和应用.
【分析】电铃不响,可能是螺丝和衔铁之间的距离太大;根据电磁铁的优点来分析。
【解答】解:闭合开关后发现铃不响,可能是调节螺丝和衔铁之间的间隙太大,所以应该将可调的螺丝A向下调使电铃正常工作。
电磁铁的优点:磁性的有无可以由通断电流来控制。
故答案为:向下调;磁性的有无可以由通断电流来控制。
【点评】本题考查的是电磁铁的优点和应用,属于基础题目。
17.【考点】电磁铁的特点及应用;欧姆定律.
【分析】(1)开关闭合后,根据电路的工作特点分析;
(2)根据P=UI求出灯泡L1的电功率;
(3)衔铁不能弹回去,说明电磁铁具有磁性,通过电磁铁有电流,根据灯L2的发光情况下分析电路的故障。
【解答】解:(1)开关闭合后,电磁铁有电流,两个灯泡都发光;电磁铁具有磁性,把衔铁吸下,灯泡L2会被短路,L2不发光,L1发光;电磁铁也被短路,通过电磁铁无电流,电磁铁不具有磁性,衔铁在弹簧拉力的作用下被拉起,此时通过电磁铁有电流,灯泡L2发光,电磁铁具有磁性,吸下衔铁,循环往复;所以能实现发光、熄灭交替的灯泡是L2。
(2)衔铁被吸住时,只有灯泡L1接入电路中,电源电压为3V,灯泡L1正常发光,灯泡L1的电流为0.2安。
(3)衔铁不能弹回去,说明电磁铁具有磁性,电磁铁中有电流,电路出现了短路现象;
L2灯突然不亮,所以故障是灯泡L2短路。
故答案为:(1)L2;(2)0.2;(3)灯泡L2短路。
【点评】本题考查了电路的故障、电功率的计算、电磁铁的应用,考查的较全面。
18.【考点】电磁继电器的特点和应用;欧姆定律.
【分析】图中气敏电阻R1阻值随CO浓度的增大而减小,由欧姆定律得出控制电路的电流变化,根据影响电磁铁磁性强弱的因素可知磁性的变化,结合电路分析;
为使该检测电路在天然气浓度更低时报警,因控制电路衔铁被吸下的最小电流不变,由欧姆定律和电阻的串联分析。
【解答】解:当天然气浓度升高时,气敏电阻R1阻值减小,由欧姆定律可知,控制电路的电流增大,电磁铁磁性增强;当天然气浓度高于某一设定值时,衔铁被吸下,电铃发声报警,故电铃应接在CD之间;
天然气浓度越低电阻越大,因控制电路衔铁被吸下的最小电流不变,根据欧姆定律可知,衔铁吸下时电路的总电阻不变,此时需要减小变阻器的电阻,故将R2的滑片向上移。
故答案为:CD;上。
【点评】本题考查串联电路的规律及欧姆定律的运用和影响电磁铁磁性强弱的因素,难度不大。
19.【考点】电磁继电器的特点和应用;欧姆定律.
【分析】(1)电磁继电器是利用电流磁效应工作的,当光照强度增强时,由图乙知光敏电阻将变化;
(2)当照度等于0.4lx时,由图乙知电阻,根据欧姆定律和电阻的串联可求出此时控制电路中的电流。
【解答】解:(1)电磁继电器是利用电流磁效应工作的,当光照强度增强时,由图乙知,光敏电阻将变小;
(2)当照度等于0.4lx时,由图知,光敏电阻的阻值R光=40Ω,
根据欧姆定律和电阻的串联可得,此时控制电路中的电流为:
I===0.44A。
故答案为:(1)磁;变小;(2)0.44。
【点评】本题考查串联电路的电流规律及欧姆定律的应用和电磁铁的有关知识,难易程度适中。
20.【考点】电磁继电器的特点和应用.
【分析】(1)电磁铁是利用电流的磁效应工作的。
(2)光敏电阻的阻值应随光照强度增加而减小。
(3)增大保护电阻阻值,可减小线圈中的电流,使电磁铁磁性减弱,在白天能顺利断开路灯电路。
【解答】解:(1)电磁铁是利用电流的磁效应工作的,当电流通过线圈时,线圈周围会产生磁场,磁场使铁芯磁化,从而产生磁力吸引衔铁等部件,实现电路的通断控制。
(2)白天光照强度大,要使路灯熄灭,应让电磁继电器断开,即线圈中电流要小,所以光敏电阻阻值应小;夜晚光照强度小,路灯要亮起,电磁继电器需闭合,线圈中电流要大,光敏电阻阻值应大。因此,光敏电阻的阻值应随光照强度增加而减小。
(3)白天路灯未熄灭,可能是因为光敏电阻虽因光照阻值变小,但线圈中电流仍较小,电磁铁仍无法吸引衔铁使其离开触点,导致路灯电路未断开。减小保护电阻阻值,可增大线圈中的电流,使电磁铁磁性增强,吸引衔铁,近而在白天能顺利断开路灯电路。也可以是增多电磁继电器线圈匝数,这样能增强电磁铁的磁性,使白天电磁铁可以确保吸合衔铁,从而关闭路灯。
故答案为:(1)B;(2)减小;(3)增多电磁继电器线圈匝数。
【点评】本题主要考查了电磁继电器的构造和工作原理。
21.【考点】电磁继电器的特点和应用.
【分析】(1)不在同一线路上使用多个大功率用电器,是为了防止电路中电流过大;
(2)由图乙可知,当温度为30℃时,热敏电阻R1的阻值,由欧姆定律可求得衔铁刚吸合时控制电路中的电流;
(3)由图乙读出,当温度降为26℃时,热敏电阻R1的阻值,由并联电路的电压特点可知,此时热敏电阻R1两端的电压不变,由欧姆定律可求得通过R1的电流,
电路改进前后,衔铁刚被吸下时,电磁铁线圈中的电流大小不变,由并联电路的电流特点可求得通过R0的电流,由欧姆定律公式变形可求得R0的阻值:
工作原理:由于R0的作用,线圈的电流一直大于等于0.15A,衔铁一直被吸引,由此分析。
【解答】解:(1)空调属于大功率用电器,为保证用电安全,防止电路中电流过大,电线过热,引发火灾,往往会给教室中空调单独铺设输电线。
(2)由图乙可知,当温度为30℃时,热敏电阻R1的阻值:R1=20Ω,
由图甲可知,控制电路相当于热敏电阻R1的简单电路,衔铁刚被吸下时线圈的电流:
I===0.15A;
(3)由图乙可知,当温度降为26℃时,热敏电阻R1的阻值:R′1=30Ω,
由并联电路的电压特点可知,此时热敏电阻R1两端的电压不变,通过R1的电流:I1===0.1A,
电路改进前后,衔铁刚被吸下时,电磁铁线圈中的电流大小不变,由并联电路的电流特点可知,通过R0的电流:
I0=I﹣I1=0.15A﹣0.1A=0.05A,由欧姆定律可知,R0的阻值:
R0===60Ω。
工作原理:气温升至30℃时,衔铁被吸下,R1和R0并联工作,气温从30℃下降到26℃的过程中,由于R0的作用,线圈的电流一直大于等于0.15A,衔铁一直被吸引,所以空调线路不断开。
答:(1)电流;
(2)衔铁刚吸合时控制电路中的电流是0.15A;
(3)R0的阻值为60Ω;工作原理见解答部分。
【点评】此题考查电磁继电器在实际生活中的应用、欧姆定律的应用等,其中读懂图乙是关键。
22.【考点】电磁继电器的特点和应用;欧姆定律.
【分析】(1)根据电路的基本构成可以判断虚线方框中补充的电路元件;
(2)根据欧姆定律以及题中给的条件可以求得当室外光的照度多大时,窗帘刚好能关闭;
(3)如果要求室外的照度在700lx以上时,关闭窗帘,通过计算可以求得电阻,能够判断应如何改动控制电路;
(4)拉动衔铁的弹簧不如新弹簧紧,说明弹力变弱,衔铁松开晚,窗帘上升打开推迟。
【解答】解:(1)根据题意当通过电动机的电流方向改变时,可实现正、反转改变,为实现窗帘的升降,因此工作电路中有两个电源,且电源对应的正负极刚好相反,如下图:

(2)当衔铁被吸合,关闭窗帘时,线圈中的电流I=2mA=0.002A,
根据欧姆定律可得:,
查表可以得到,此时L=400lx
所以当室外光的照度为400lx时,窗帘刚好能关闭;
(3)如果要求室外的照度在700lx以上时,关闭窗帘,通过计算可得:
控制电路中总电阻不变为3kΩ,当L=700lx时,R0=2.1kΩ,
因总电阻大于R0,根据电阻的串并联特点可知应控制电路中串联一个的定值电阻,
则串联的定值电阻阻值:R'=R﹣R0 =3kΩ﹣2.1kΩ=0.9kΩ=900Ω;
(4)拉动衔铁的弹簧不如新弹簧紧,说明弹簧得我弹力变小,为了恢复控制电路正常功能,则需要使螺线管对衔铁的吸引能力变弱,即螺线管的磁性减弱;
A.适当增大电源电压,电路中的电流增大,螺线管的磁性增强,故A不符合题意;
B.适当减小电源电压,电路中的电流减小,螺线管的磁性减弱,故B符合题意;
C.与光敏电阻串联一个定值电阻,导致控制电阻中的总电阻变大,电路中的电流减小,螺线管的磁性减弱,故C符合题意;
D.与光敏电阻并联一个定值电阻,导致控制电阻中的总电阻变小,电路中的电流减大,螺线管的磁性增强,故D不符合题意。
故选:BC。
答:(1);
(2)当室外光的照度为400lx时,窗帘刚好能关闭;
(3)串联一个900Ω的定值电阻;
(4)B、C。
【点评】本题考查电磁继电器的用法,电磁继电器工作原理,欧姆定律,电路分析。
23.【考点】电磁继电器的特点和应用;欧姆定律.
【分析】(1)由题意可知,这一自动控制装置的基本结构是一个电磁继电器;
(2)根据左边电源电压为6V,继电器线圈中的电流大于或等于15mA时,继电器启动,可计算出此时,继电器的总电阻,再减去线圈电阻,可得到热敏电阻的阻值,最后从表中找出对应温度;
(3)当温度设定为30℃时,从表中找出对应的电阻值,用同样的方法求出总电阻,减去表中对应的阻值,即可得出应串联的电阻大小。
【解答】解:(1)由图可知,该装置由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点组成,左边电路为低压控制电路,右边电路为高压工作电路,其基本结构是一个电磁继电器。
(2)据图可知,控制电路是串联电路,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,此时控制电路中的总电阻为
热敏电阻的阻值为R=R总﹣R0=400Ω﹣10Ω=390Ω
据表格数据可知,启动温度是25℃。
(3)因为电路启动时的总电阻为400Ω,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,则电路中还应串联电阻的阻值为R串=R总﹣R′﹣R0=400Ω﹣360Ω﹣10Ω=30Ω
故答案为:(1)电磁继电器;
(2)空调的启动温度是25℃;
(3)控制电路中需要再串联30Ω的电阻。
【点评】本装置的实质是一个电磁继电器,对电磁继电器工作原理的了解是解题的基础。通过这一装置,重点考查了对电路中电流、电阻变化的分析,既要理解装置的工作过程,同时还要会从表格的数据中获取有用的信息,具有一定的综合性。
24.【考点】电磁继电器的特点和应用.
【分析】(1)图甲中的D点应与触点A相连。因为当电梯超载时,控制电路中的电流增大,电磁铁磁性增强,衔铁被吸住,此时要使电铃报警,电动机不工作,
(2)当衔铁刚好被吸住时,电路中的电流I=15mA=0.015A,电源电压U=6V,保护电阻R1=200Ω。根据欧姆定律可得,R总=计算此时电路中的总电阻。
计算压敏电阻R2=R总﹣R1。
由图乙可知,当R2=200Ω时,压敏电阻所受压力F=9000N。根据G=F=mg,可得电梯厢内站立总质量m=。
(3)当电梯最大乘客载重量为1000kg时,计算乘客重力G′=m′g,即压敏电阻所受压力F′=10000N。
由图乙可知,此时压敏电阻R 2′=100Ω。要使电梯在载重1000kg时刚好报警,即电路中电流达到15mA=0.015A。根据欧姆定律可知R总=400Ω。计算R1的阻值应该设置为R总﹣R 2′。
(4)A、降低R1阻值,报警电流仍维持15mA不变,报警时控制电路的总电阻R总=R1+R2不变,由于R1阻值减小,所以报警时R2阻值更大,结合乙图分析。
B、减小控制电路电源,报警电流仍维持15mA不变,由于控制电路电源电压变小,达到报警电流时总阻值R总=R1+R2要变小,由于R1不变,报警时R2阻值更大,结合乙图分析。
C、增加电磁体的线圈匝数,同样的电流下,电磁体磁性更强,控制电流电流低于15mA时就能把衔铁吸下来进行报警,即报警时控制电路电流变小,由于电源电压不变,报警时总阻值R总=R1+R2变大,R1阻值不变,报警时R2阻值变大,结合图乙分析即可。
【解答】解;(1)图甲中的D点应与触点A相连。因为当电梯超载时,控制电路中的电流增大,电磁铁磁性增强,衔铁被吸住,此时要使电铃报警,电动机不工作,所以D点应与A点相连,使电铃所在电路接通,电动机所在电路断开。
(2)当衔铁刚好被吸住时,电路中的电流I=15mA=0.015A,电源电压U=6V,保护电阻R1=200Ω。根据欧姆定律可得,此时电路中的总电阻R总===400Ω,
压敏电阻R2=R总﹣R1=400Ω﹣200=200Ω。
由图乙可知,当R2=200Ω时,压敏电阻所受压力F=9000N。根据G=F=mg,可得电梯厢内站立总质量m===900kg。
(3)当电梯最大乘客载重量为1000kg时,乘客重力G′=m′g=1000kg×10N/kg=10000N,即压敏电阻所受压力F′=10000N。
由图乙可知,此时压敏电阻R2′=100Ω。要使电梯在载重1000kg时刚好报警,即电路中电流达到15mA=0.015A。根据欧姆定律可知R总=400Ω。即R1的阻值应该设置为R总﹣R 2′=400Ω﹣100Ω=300Ω。
(4)A、降低R1阻值,报警电流仍维持15mA不变,报警时控制电路的总电阻R总=R1+R2不变,由于R1阻值减小,所以报警时R2阻值更大,由图乙可得,R2阻值更大,载重更小,故A正确。
B、减小控制电路电源,报警电流仍维持15mA不变,由于控制电路电源电压变小,达到报警电流时总阻值R总=R1+R2要变小,由于R1不变,报警时R2阻值更大,由图乙可得,R2阻值更小,载重更大,故B错误。
C、增加电磁体的线圈匝数,同样的电流下,电磁体磁性更强,控制电流电流低于15mA时就能把衔铁吸下来进行报警,即报警时控制电路电流变小,由于电源电压不变,报警时总阻值R总=R1+R2变大,R1阻值不变,报警时R2阻值变大,载重更小,故C正确。
故选:AC。
故答案为:(1)A;(2)电梯厢内站立总质量为900kg;(3)R1的阻值应该设置为300Ω;(4)AC。
【点评】本题考查欧姆定律的应用及电磁继电器的原理及应用。
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