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2025-2026学年浙教版（新教材）八年级下册培优讲义
第三章 电磁及其应用
3.2.2 电流的磁场
思维导图
知识要点精讲
知识要点1
（一）电磁铁的应用
电磁继电器：
构造：电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的自动开关装置；其结构由控制电路（电磁铁、衔铁、弹簧、触点）和工作电路组成；
原理：当控制电路通电，电磁铁产生磁性吸引衔铁，使动触点闭合（或断开），从而接通（或切断）工作电路；其本质是“低电压、弱电流控制高电压、强电流”应用中需特别注意控制电路与工作电路的隔离设计，以保障操作安全；
应用：常见于自动控制、远程操作及电路保护系统中，如电铃、磁悬浮列车的启动装置。此外，电磁继电器还广泛应用于智能家居系统中，如智能照明系统的过载保护模块、空调温控器的压缩机启停控制等。如下图分别是电铃、空调的自动控温装置、电子门锁、冷库的温控系统、温度报警器、燃气灶的自动熄火保护装置、水位报警器。
信息的磁记录
磁记录原理：利用硬磁材料存储信息的技术；利用电流的磁效应，将信息以不同方向的微小磁化区域形式存储在磁性材料（如磁带、硬盘磁盘）上，读取时则通过磁头感应磁化区域的磁场变化，进而转化为电信号输出。
应用：计算机上的机械硬盘、磁带式录音机所用的磁带。
机械硬盘主要由磁记录盘片、读写磁头、主轴电机和控制电路组成；盘片表面涂覆有硬磁材料制成的磁粉薄膜，读写磁头实际上是一块电磁铁。存入数据时，首先将声音、图像、数字等需要记录的信息转变为大小和方向都变化的电流，电流通过读写磁头产生大小和方向都变化的磁场，使磁盘上的颗粒被不同程度磁化，从而记录在盘片上。
电话：（现代通信中，电话的听筒与话筒均应用了电磁原理：话筒将声波振动转化为变化的电流，听筒则将变化的电流还原为声波振动。听筒与话筒的工作原理正是电磁转换的典型体现。
经典例题精讲
【典例1】（22-23八年级下·浙江杭州·期中）如图是“自动水位显示器”的电路图。当水位未到达金属块B时，绿灯亮；当水位到达B时，用笔画线代替导线，完成工作电路的连接。
【答案】
【详解】根据题意知道，当水位未到达金属块B时，电磁铁没有磁性，衔铁在弹簧的作用下被拉起，此时绿灯亮，所以此时应将绿灯所在支路接通；当水位到达B时，控制电路接通，电磁铁有磁性，吸引衔铁，衔铁被拉下，此时红灯亮，所以应将红灯所在支路接通，如下图
【典例2】（25-26八年级下·浙江·课后作业）如图是小蔡同学设计的短跑比赛“抢跑判断器”。电磁铁的上端为___________极(选填“N”或“S”)。当运动员蹲在起跑器上后，裁判员闭合开关S1、S2，发令等待指示灯亮，正式发令前有运动员抢跑，R0所受压力变小，电阻变小，电磁铁将衔铁吸下，抢跑指示灯___________亮(选填“L1”或“L2”)，则判定该运动员抢跑。
【答案】 S L2
【详解】[1]由图可知，电流从电磁铁的上端流入，下端流出，根据安培定则可知，电磁铁的上端为S极。
[2]工作人员闭合开关S1、S2，发令指示灯L1亮，运动员抢跑后，R0所受压力变小，其电阻变小，根据欧姆定律可知控制电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，将衔铁吸下，灯L2所在电路接通，则抢跑指示灯L2亮。
【典例3】（24-25八年级下·浙江杭州·期中）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棒连接，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映水位的高低。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
【答案】D
【详解】A．由图知，电流从电磁铁的下端流进，由安培定则可知，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指方向是螺线管的N极，因此电磁铁的下端为N极，电磁铁的上端为S极，故A不符合题意；B．由图知R1和滑动变阻器R2组成的串联电路，当水位较低时，滑片向下滑动，滑动变阻器R2接入电路的电阻变大，电路的总电阻较大，由欧姆定律知，控制电路电流较小，电磁铁的磁性弱，故B不符合题意；C．设控制电路中使电磁铁吸下衔铁报警时的电流不变，在电源电压不变的情况下，由串联电路的总电阻不变，由于；若减小R1的阻值，则要增大R2的阻值，即滑片要向下移动，警戒水位会变低，故C不符合题意；D．由图知，水位越高，滑片越向上移动，R2接入电路的电阻越小，电路总电阻越小，在电源电压不变的情况下，电流表示数越大，故D符合题意。故选D。
【典例4】（24-25八年级下·浙江杭州·期末）如图为市场上在售的某款鸡蛋孵化器，鸡蛋的孵化需要适宜的湿度和温度。某项目化小组设计了一个自动控湿电路（如图甲），电压U1为9伏，定值电阻R0的阻值为30欧，R1为湿敏电阻，其阻值随湿度的变化情况如图乙所示。当线圈中的电流为0.18安时，衔铁被吸合；当线圈中的电流为0.15安时，衔铁释放。（线圈电阻不计）
(1)图甲中为控制电路供电的电源是_______（选填“U1”或“U2”）。
(2)按控湿电路的工作要求，加湿器应接电路的_______（选填“AB”或“CD”）之间。
(3)通过计算说明当线圈中的电流为0.18安时，鸡蛋孵化器内的湿度是多少
(4)如果要适当提高控湿电路的最大湿度值，下列措施中可行的有____。
A．换用阻值更大的R0
B．适当提高电源电压U1
C．减少该电磁铁线圈匝数
【答案】(1)U1 (2)AB (3)60% (4)AC
【详解】（1）根据甲图可知，电磁铁相当一个开关，可用控制右侧工作电路的状态，则左侧为控制电路，那么控制电路供电的电源是U1。
根据题意可知，当湿度增大到一定程度时，衔铁被吸下来，断开AB所在的电路，则此时加湿器应该停止工作，所以加湿器应该接在工作电路的AB之间。
由图甲可知，R0、R1串联，当线圈中的电流为0.18安时，控制电路的总电阻；根湿敏电阻R1的阻值R1=R总-R0=50Ω-30Ω=20Ω；由图乙可知，当湿敏电阻为20Ω时，此时鸡蛋孵化器内的湿度为60%。
（4）由图乙可知，湿度增大时，湿敏电阻R1的阻值减小，根据欧姆定律可知此时控制电路的电流增大，电磁铁的磁性增大；若要在室内湿度更大时，加湿装置电路被断开，则电磁铁的磁性应减小，控制电路的电流减小，所以可以串联一个电阻，或减小控制电路电源电压U，或增大R0的电阻值，或减少线圈匝数等。故选AC。
【典例5】小科同学利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的衔铁与上触点接触，与下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的衔铁与上触点分离，与下触点接触，警铃响。图乙是热敏电阻R的阻值随温度变化的图像。
(1)图甲中警铃的接线柱C应与接线柱 （选填“A”或 “B”）相连，指示灯的接线柱D应与余下的接线柱相连。
(2)图甲中已知控制电路中的电源电压为8伏特，当电磁铁线圈中电流达到200毫安时，衔铁刚好被吸住。R0电阻为10欧，请计算警铃报警时最低的环境温度是多少
(3)若要提高警铃报警的最低环境温度，请你提出一种电路改进方法： 。
【答案】(1)B (2)80℃ (3)换阻值更大的定值电阻或减小电源电压
【详解】（1）由图乙可知，温度升高，热敏电阻的阻值减小，控制电路中电流增大，电磁铁的磁性变强，将衔铁吸下，此时警铃要报警，警铃的接线柱C应与接线柱应与B相连。
（2）电流为200mA即0.2A时，热敏电阻的阻值为
由图乙可知，此时温度为80℃。
（3）衔铁被吸下时的电流不变，提高报警的最低环境温度，热敏电阻的阻值将减小，电路中电流不变，由欧姆定律可知，总电阻不变，可以更换阻值更大的定值电阻或减小电源电压。
【典例6】某同学在乘坐手扶电梯时发现，当电梯上没有人时，电梯以较慢的速度运行；当电梯上有人时，电梯运行速度加快。查阅资料知道：电梯运行的简易电路如图甲所示，电动机的转速随电流的增大而增大，压敏电阻R2的阻值随压力而变化，如图乙所示。（线圈电阻可忽略不计）
(1)由图乙可知，压敏电阻的阻值随压力增大而 ；
(2)当触点与1接触时，电梯以 （选填“较快”或“较慢”）的速度运行；
(3)若控制电路的电源电压为24V，当电流达到20mA时电磁铁将衔铁吸下。现要求一个质量为40kg的小朋友站在电梯上，就能使电梯以较快速度运行，则滑动变阻器R3接入电路的阻值为多大 （g取10N/kg）
(4)如果要求质量更小的人站在电梯上就能使其较快运行，应该如何改动控制电路 （写出两种方法）
【答案】(1)减小 (2)较慢 (3)400Ω (4)减小R3；增大电源电压
【详解】（1）由图乙知道，压力越大，压敏电阻的阻值越小，即压敏电阻R2的阻值随压力增大而减小。
当触点与1接触时，电动机与R1串联接入电路，电动机两端电压小于电源电压；当触点与2接触时，右侧电路只有电动机工作，其两端电压等于电源电压；通过电动机的电流变大，电动机转速变快，为快速挡。所以，当触点与1接触时，电梯以较慢的速度运行。
小朋友的重力，即对电梯的压力为；由图2可知，此时力敏电阻的阻值为；衔铁被吸下的电流为；根据欧姆定律知道，控制电路的总电阻为；根据串联电路的电阻关系知道，滑动变阻器R3接入电路的阻值为
（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流，故采取的方法是：①减小电路的总电阻，即滑动变阻器R3接的滑片向右移动，减小R3；②增大电源电压。
习题精练
题组A 夯实基础过关练
1．（24-25八年级下·浙江绍兴·期末）小明在路上发现当有些电动车的车速较快时，电动车就会发出滴滴滴的警报声，小明对警报装置的原理展开了探究。下面是小明设计的电动自行车的电路（图中M表示电动机，表示电铃，R为旋钮型变阻器），其中符合“旋钮OP绕O点顺时针转动时，电动机转速变快，当转速超过一定值，电铃会自动报警”的电路的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【详解】根据题意，旋钮OP绕O点顺时针转动时，电动机转速变快，说明电路中电流变大，变阻器接入电路中的电阻变小，螺线管的磁性增强，且当转速超过一定值，电铃会自动报警，即在螺线管磁性的作用下右侧电路会构成通路，电铃工作，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
2．（2025·浙江绍兴·二模）贮存粮食的仓库湿度过大粮食有可能会霉变，为此小虞同学设计了如图甲所示的粮库湿度报警模拟电路。电路由电源、开关S、电磁铁、衔铁、警示灯等组成，湿敏电阻接在电路中某位置（图中未画出）。闭合开关S后：当空气湿度小于设定值时，警示灯亮度随湿度变化 当湿度增大到设定值时，警示灯开始闪烁报警。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。 （已知电源电压恒定，灯泡电阻不变，电磁铁线圈电阻忽略不计。）下列说法正确的是（　　）
A．湿敏电阻应安装在图甲Q处
B．当湿度低于设定值时，湿度越小警示灯越亮
C．应选R1作为该电路的湿敏电阻
D．换用阻值更小的警示灯可使警示灯在更低湿度下开始闪烁
【答案】D
【详解】A．若将湿敏电阻安装在Q处，电磁铁没有吸引衔铁时，湿敏电阻处于断路状态，湿度变化，湿敏电阻的阻值改变，警示灯所在电路的阻值不变，灯的亮度不变。若安装在N处，无论是否吸引衔铁，灯都属于通路状态，警示灯亮度都随湿度变化，不会出现闪烁，可知湿敏定值应接在M处，故A错误； C．由A可知，湿敏电阻应安装在M处，若应选R1作为该电路的湿敏电阻，湿度增大时，电阻增大，电路中电流减小，灯亮度减弱，电磁铁磁性减弱，不能吸引衔铁，灯的亮度随湿度改变，但不会闪烁，故C错误；B．由C可知，湿敏电阻选择的是，湿度越小，电阻阻值越大，电路中电流越小，灯亮度越暗。当湿度增大时，湿敏电阻的阻值减小，电路中电流增大，电磁铁磁性增强，吸引衔铁，电磁铁和M被短路，电路中电流增大，灯变亮 电磁铁因为被短路，没有电流经过，磁性消失，释放衔铁，电路中电阻变大，灯变暗，如此反复，实现灯闪烁，故B错误； D．电路中电流不变，换用电阻更小的警示灯，则湿敏电阻的阻值将更大，由图可知，湿度将更低，故D正确。故选D。
3.（23-24八年级下·浙江金华·月考）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。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。
【答案】
【详解】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：
4．（24-25八年级下·浙江绍兴·期中）一到雨季，小强家的车库里就容易积水，如果发现不及时，就会造成财产损失，为此聪明的小强专门设计了一个“车库积水自动报警电路”，如图所示，当车库没有积水或积水很少时，电灯亮，电铃不响；当车库内积水达到一定深度（漫过金属块M下端）时，电灯灭，电铃响起报警。请按照以上要求将工作电路连接完整，要求：导线不能交叉。
【答案】
【详解】根据题目的要求：当车库没有积水或积水很少时，电磁铁不具有磁性，不会吸引衔铁，电灯亮；当车库内积水达到一定深度（漫过金属块M下端）时，由于积水是导体， 控制电路接通，电磁铁通电，电磁铁会具有磁性，能吸引衔铁，使得电铃所在的电路接通，电灯灭，电铃响起报警。电灯和电铃并联在工作电路中。如图所示
5．（25-26九年级下·浙江杭州·月考）如图是一种温度自动报警器的工作原理图，在温度计上部插入一段金属丝，当温度达到金属丝下端所指示的温度时，电铃就发出报警声音。
(1)报警器电路中选用了水银温度计，这主要是利用水银___________ 的性质。
(2)电磁继电器在工作电路中相当于一个___________(填“用电器”“电源”或“开关”)。
(3)使用时发现，达到设定温度时，电磁铁的磁性过小，无法吸引衔铁。写出一种增大磁性的方法：___________ 。
【答案】(1)是导体 (2)开关 (3)增大电源1的电压/增加线圈的匝数
【详解】（1）因为水银是导体，当温度升高到金属丝下端对应的温度时，水银柱上升与金属丝接触，使控制电路接通，所以报警器电路中选用水银温度计主要是利用水银是导体的性质。
（2）电磁继电器是通过控制电路来控制工作电路的通断，在工作电路中起到控制电路通断的作用，相当于一个开关。
（3）电磁铁的磁性强弱与电流大小、线圈匝数等因素有关，在达到设定温度时电磁铁磁性过小，无法吸引衔铁，增大磁性的方法可以是增大电源1的电压，这样能增大控制电路中的电流，从而增强电磁铁磁性，也可以是增加线圈的匝数。
6．图1为某品牌智能晾衣架，该装置具有“电动升降、智能风干”的功能。其内部由工作电路与控制电路组成(简化电路如图2)。控制电路电压为12V，滑动变阻器R2的阻值范围为0~1000Ω，线圈电阻忽略不计，R1为湿敏电阻，其阻值与空气相对湿度φ的关系如图3所示，当控制电路中的电流达到20mA时，衔铁刚好被吸合。工作电路电源电压为220V，压力感应开关S2可根据横杆是否悬挂衣物自动切换闭合或断开状态。S3可独立控制电动机，实现晾衣架电动升降的功能。
(1)将工作电路的A、B接线柱接入家庭电路时，A端应接 (填“火线”、“零线”或“地线”)；结合图2电路判断，晾衣架的升降功能 (填“受”或“不受”)湿度的影响。
(2)若R2接入电路的阻值为500Ω，求空气湿度为多少时，恰能使风干机开始工作。
(3)要使风干机在湿度更低时才开始工作，可采取的措施有 。(写出一条)
【答案】(1)火线 不受 (2)45%RH (3)滑动变阻器滑片向上移动
【详解】（1）[1]将工作电路的A、B接线柱接入家庭电路时，A端应接火线，因为开关应接在火线上，这样在断开开关时，能切断火线，保证用电安全。
[2]由图2可知，晾衣架的升降功能由开关S3独立控制，不受控制电路（与湿度有关）的影响，所以晾衣架的升降功能不受湿度的影响。
（2）控制电路的电压U=12V，当电流I=20mA=0.02A时，控制电路的总电阻；已知R2=500Ω，则湿敏电阻R1=R总-R2=600Ω-500Ω=100Ω；由图3可知，当R1=100Ω时，空气湿度为45%RH。
（3）要使风干机在湿度更低时才开始工作，即需要在湿度更低，R1更大时，控制电路的电流才能达到20mA，由可知电路的总电阻不变，可以将滑动变阻器滑片向上移动，减小R2的阻值。
7．近年来，我国新能源汽车发展迅速，许多新能源汽车都配备了刹车辅助系统，如图是某兴趣小组设计的刹车辅助系统电路图，控制电路电源电压，电磁铁线圈电阻为10Ω，定值电阻R1=90Ω，R2为测距元件的电阻，其阻值随距离的变化情况如表所示。已知电磁铁线圈中电流达到10mA 时，衔铁刚好被吸住。
测距元件的阻值随距离的变化情况
距离/m 0 5 10 15 20 25 30
阻值/Ω 200 300 400 500 700 1000 1400
(1)当汽车与前车靠近到一定距离时自动刹车，则刹车系统应接在 （填“1”或“2”）处；
(2)若使用该小组设计的电路，当汽车与前车靠近到多少距离时，会自动启用刹车系统
(3)生活中，许多新能源汽车能根据路况调整刹车系统自动启用的距离。若要使该电路也具备此功能，则应对该控制电路进行的改进是 （写出一种方法即可）。
【答案】(1)2 (2)15m (3)将定值电阻 R1换成滑动变阻器（或将控制电路电源改为可调节电源等，合理即可）。
【详解】（1）当汽车与前车靠近，测距元件R2阻值变化，控制电路电流变化，电磁铁磁性变化。当距离过近，电磁铁吸合衔铁，需让工作电路中刹车系统工作。此时衔铁吸合，K与B接触，所以刹车系统应接在2处 。
（2）已知电磁铁线圈中电流；控制电路电源电压，根据欧姆定律计算得出控制电路总电阻为；R2的电阻大小为；查表格，当R2=500Ω时，对应的距离是15m ；即当汽车与前车靠近到 15m 时，会自动启用刹车系统 。
（3）要使电路能根据路况调整刹车系统自动启用的距离，即改变控制电路的触发电流或总电阻；可通过将定值电阻R1更换为滑动变阻器，改变接入电阻，从而改变总电阻和触发时的R2阻值，即对应不同距离；或改变控制电路电源电压，改变电路的总电阻计算，从而改变触发距离等方法。
8．商场里的自动扶梯，当有人乘坐时运行的较快，没有人乘时运行的较慢。某同学想用电磁继电器设计这样的电路。力敏电阻R0的阻值与所受压力的关系如图乙所示，请按照要求完成图甲的工作电路。
【答案】
【详解】有人乘坐时，压力大，则力敏电阻的阻值小，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，则力敏电阻的阻值大，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：
9．（24-25九年级·浙江·自主招生）PTC是一种新型的半导体陶瓷发热材料，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”，用PTC材料制成的电热器具有发热、控温双重功能，应用十分广泛。
(1)家用固体电热灭蚊器就使用PTC陶瓷电热元件，图1为其电阻随温度变化的图像，由图可知，该PTC材料的居里点温度为______℃；
(2)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。请帮他将图所示的电路连接完整_________。
【答案】(1)100 (2)
【详解】（1）由定义结合题图可知100℃为PTC材料的居里点。
（2）根据题意，当环境温度正常时，衔铁被吸下，工作电路接通，指示灯发光，当环境温度超过PTC电阻的居里点温度时，陶瓷电热元件的电阻变大，控制电路中的电流会变小，电磁铁的磁性减弱，对衔铁的吸引能力减弱，衔铁弹上去，电铃工作，连接的电路如下图所示：
10．（23-24八年级下·浙江宁波·期中）有一种电加热恒温箱，工作原理如图甲所示。控制电路由电压为的电源、电磁继电器（线圈电阻不计）、滑动变阻器和热敏电阻组成，图乙是热敏电阻阻值随温度变化的图像；工作电路由电压为的电源和电阻为的电热丝组成。通过实验测得当电磁继电器线圈的电流达到30mA时，电磁继电器的衔铁被吸下来。求：
(1)请用笔画线代替导线，按照题意将图中的工作电路连接完整________；
(2)在升温的过程中，电阻两端的电压会__________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
(3)当滑动变阻器接入电路中的电阻为100Ω时，恒温箱内的温度可保持在多少？
(4)要使恒温箱设定的温度值升高，下列调节方案可行的是（ ）
A．减少线圈匝数 B．增大控制电路的电源电压
C．使用更粗更有力的弹簧 D．应向左滑动变阻器的滑片
【答案】(1)(2)变小 (3)50℃(4)AC
【详解】（1）由题意知道，要在恒温箱内的温度升高到一定温度时，热敏电阻的阻值减小到一定程度，电磁继电器线圈的电流达到30mA，衔铁被吸下来时，工作电路断开，由此可以确定工作电路的连接方式如下图
（2）控制电路中是滑动变阻器和热敏电阻串联，滑动变阻器的阻值不变，当温度升高时，R1的阻值减小，导致总电阻减小。电源电压不变，所以电路中的电流增大，由变形知道，R2两端的电压U2增大，热敏电阻两端的电压
所以U1在变小。
（3）根据题意知道，U源=6V、I=30mA=0.03A，电路的总电阻
此时热敏电阻的阻值
由图像知道，热敏电阻的阻值为100Ω时，对应的温度为50℃。
（4）恒温箱的温度值要调高，热敏电阻减小，此时要使控制电路中的电流不要增大，电磁铁的磁性不要增强，以防衔铁被吸下来，
A．减少线圈匝数可减弱电磁铁的磁性，故可行；
B．增大控制电路的电源电压会使通过电路的电流变大，故不可行；
C．使用更粗更有力的弹簧，衔铁不易被拉下，故可行；
D．向左滑动变阻器R2的滑片，滑动变阻器减弱电流的电阻变小，通过电路的电流变大，故不可行。故选AC。
11．（20-21八年级下·浙江宁波·期末）为了使用安全，电梯都设置了超载自动报警系统，其电梯简图和工作原理分别如图1、2所示，已知控制电路电源电压，压敏电阻R的阻值随压力F大小变化如图3所示，电梯轻质踏板重量和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。（g取10N/kg）
（1）电梯超载时，触点K与触点___________接触，电铃发出警报声。
（2）当控制电路中的电流达到30mA时，电铃发出警报声，求此时R的大小及这部电梯设计的最大载重是多少___________？
（3）使用一段时间后，若控制电路电源电压减小，则会导致最大载重量如何变化？请作答并说明理由___________。
（4）在无法改变控制电源电压减小的情况下，请写出一种可以将载重量调整为原值的方法___________。
【答案】 B 103kg 见解析 见解析
【详解】（1）[1]电梯超载报警时，电梯不动，报警铃响，由图2可知，触点K与触点B接触。
（2）[2]当控制电路中的电流达到30mA时，电铃发出警报声，此时电路的总电阻
此时R为200Ω，由图3可知这部电梯的最大载重为，这部电梯设计的最大载重质量
（3）[3]若控制电路电源电压减小，报警电流不变，根据欧姆定律可知：此时压敏电阻R变小，根据图3可知，压敏电阻承受的压力变大，最大载重量变大。
（4）[4]在无法改变控制电源电压减小的情况下，增加线圈的匝数、减弱弹簧的弹性、减小电磁铁和衔铁之间的距离都可以将载重量调整为原值。
题组B 拓展培优提分练
12．某学习小组开展“恒温水箱”项目化学习活动，主要包括产品设计、功能调试、评价改进三个环节。
【产品设计】小组成员经讨论后，认为“恒温”是指能将水箱中的水温控制在一定范围内。图1是他们完成的电路设计图，其中R1是热敏电阻（置于水箱内），R0是定值电阻，R2是加热电热丝，L1和L2为指示灯，其中红灯亮起表示给水加热，绿灯亮起表示停止给水加热。
【功能调试】小组成员购置了相关配件进行产品制作与调试。配件的具体参数如下：控制电路中电压U=3V，定值电阻R0=50，热敏电阻R1的阻值随温度变化的图像如图2所示。当通过线圈的电流达到0.025A时，电磁铁吸合衔铁；当通过线圈的电流降到0.02A时，电磁铁会释放衔铁。工作电路连接家庭电路的火线和零线。（注：导线和线圈电阻忽略不计）
【评价改进】该小组设计了评价量规（部分指标如下表），并以此作为恒温水箱评价改进的依据。
评价指标 作品等级
优秀 合格 待改进
温度控制 能实现恒温，且控制温度可调节 能实现恒温，但控制温度不可调 不能恒温
(1)若小组成员电路连接完全正确，则表示火线的导线是 （选填“a”或“b”），绿灯为 （选填“L1”或“L2”）；
(2)计算该“恒温水箱”控制的温度范围 ？
(3)请从“温度控制”角度对该小组设计的恒温水箱进行等级评价，该恒温水箱等级为 ；
(4)结合生活实际和图1恒温水箱的设计，请你提出一点完善恒温水箱功能的建议 。
【答案】(1) a L2 (2)85~100℃ (3)合格 (4)见解析
【详解】（1）[1]控制电路是工作电路的开关，开关应该接在火线上，所以其中与火线相连接的是a。
[2]由图2可知，温度升高时，R1的阻值增大，控制电路的总电阻增大，由欧姆定律可知电路中的电流减小，电磁铁的磁性减弱，衔铁上移，动触点和上面静触点连接，L2灯泡发光，停止加热，绿灯正常发光，所以绿灯是L2。
（2）当I1=0.025A时，衔铁吸引，工作电路开始加热，控制电路总电阻为
又R1和R0串联，R1的阻值R1=R总1-R0=120Ω-50Ω=70Ω
查图2知，此时温度为85℃；同理可知，当I2=0.02A时，衔铁释放，工作电路停止加热，控制电路总电阻为
R1的阻值R′1=R总2-R0=1150Ω-50Ω=100Ω
查图2知，此时温度为100℃；此恒温水箱控制的温度范围为85~100℃。
（3）因为电源电压和定值电阻都不变，装置能实现调温，但控制温度不可调，该恒温水箱等级为合格。
（4）把定值电阻R0换成可变电阻，用于调节总电阻，从而调节保温温度。
13．小东设计了一个病人输液时的自动输液报警器（如图1），其原理如图2。设计要求：当输液管中有药液时绿灯亮，无药液时喇叭报警。已知U2=3V，当线圈电流≥0.2A时衔铁被吸下。图3为光敏电阻阻值随光照强度变化的曲线。请回答：
(1)图2中，电磁铁上端为 极（填“N”或“S”）。
(2)药液流完后，控制电路线圈中电流将 （填“变大”“变小”或“不变”）。
(3)当药液存在时，LED灯发出的光将被会聚到光敏电阻上。当光照强度为3cd，此时绿灯恰好亮起，求定值电阻R0的阻值（忽略线圈电阻，写出计算过程）。
(4)调试时发现有无药液均报警，可采取的措施是 （写出一种即可）。
【答案】(1)N (2)变小 (3)9Ω(4)见解析
【详解】（1）电磁铁线圈上电流方向向右，由安培定则可知，电磁铁的上端是N极。
（2）输液管中没有药液流过时，没有了药液柱会聚作用，光敏电阻上的光照强度变小，电阻变大，线圈中的电流变小。
（3）当光照强度为3cd时，由图 3 知光敏电阻R光=6.0Ω。绿灯恰好亮起时，线圈电流I=0.2A，控制电路电源电压U2 =3V。根据欧姆定律，控制电路总电阻
因为R总=R光-R0，所以
（4）调试时发现输液报警器处输液管中有无药液流过都会发出警报，说明有药液时电磁铁的磁性太弱（导致衔铁被弹簧拉上去），原因可能是控制电路电源的电压U2太小，可能是电磁铁线圈的匝数太少，可能是定值电阻R0的阻值太大等，改进措施有：更换电压更大的控制电路电源，增加电磁铁线圈的匝数，换用阻值更小的定值电阻R0等。
14．（24-25八年级下·浙江·期末）半导体薄膜压力传感器是一种常用的传感器，其阻值R1随压力变化情况如图甲所示。小科利用此传感器设计了如图乙所示的自动分拣苹果装置，并设置分拣标准为0.15千克。其原理是：调节R2的滑片P，使得0.15千克的苹果在托盘秤上时，电磁铁恰好能吸住分拣开关的衔铁，苹果便通过下方通道筛选出来，此时R2两端的电压为3V。已知电源电压为6V，内阻不计。
(1)电磁铁上端是______极（选填“N”或“S”）；
(2)为使该装置达到上述分拣标准，R2的阻值应调为多少？（通过计算证明）
(3)为了提高分拣标准，挑选出质量为0.2千克以上的苹果，可以进行的操作是_______（写出一种即可）。
【答案】(1)N (2)30Ω (3)R2的滑片向右移动
【详解】（1）由图乙可知，电流从电磁铁的上端流入，由安培定则可知电磁铁的上端是N极。
（2）在托盘秤上放上0.15kg的苹果，压敏电阻受到的压力F=mg=0.15kg×10N/kg=1.5N
根据图甲可知，此时压敏电阻的阻值为30Ω，闭合开关，左侧电路中两电阻串联，电压表测量R2两端的电压，R2两端的电压为3V，电磁铁恰好能将衔铁吸下，由串联电路电压的规律可知R1两端的电压U1=U-U2=6V-3V=3V
由串联分压可知
带入数据得到
解得R2=30Ω。
（3）为了提高分拣标准，挑选出质量为0.2千克以上的苹果，此时压力变大，由图甲可知，R1的阻值变小，此时电磁铁恰好能吸住分拣开关的衔铁，电路中的电流保持原来不变，由欧姆定律可知电路的总电阻不变，由电阻的串联可知，变阻器连入电路的电阻变大，R2的滑片向右移动。
15．（24-25八年级下·浙江杭州·期中）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 600 550 500 450 390 360 340 330 300
(1)解释该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25 ℃，控制电路中需要串联多大的电阻？
【答案】(1)见解析 (2)20℃ (3)30Ω
【详解】（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，电磁铁磁性增强，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）由欧姆定律得电路启动时的总电阻
此时热敏电阻的阻值
对照表格数据可知，此时的启动温度是20℃。
（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25℃时，热敏电阻的阻值为360Ω， 则电路中还应串联的电阻
16．（24-25八年级下·浙江台州·期中）项目化学习小组设计了一个孵化器的恒温装置。图甲为热敏电阻R、滑动变阻器和继电器等组成的恒温箱的简单温控电路。为继电器线圈供电的电池的电压为6伏，图中的“电源”是恒温加热箱的电源，继电器线圈的电阻为100欧。当线圈中电流大于或等于20毫安时，继电器的衔铁被吸合，图乙为热敏电阻的R-t图像。分析回答：
(1)恒温箱的加热器应接在_________（填“AB”或“CD”）端。
(2)孵化小鸡时，恒温箱的温度设定为则滑动变阻器R1应取多大阻值_________
(3)不同孵化时期所需要的孵化温度略有不同，如要调低孵化温度，应向_________调节滑动变阻器的滑片。
【答案】(1)AB (2)(3)左
【详解】（1）根据图乙可知，热敏电阻R的阻值随温度的升高而减小，当温度的升高时，热敏电阻R的阻值减小，控制电路中总电阻减小，则控制电路中的电流增大，当控制电路中的电流大于等于设定的电流时，衔铁被吸引，电键K接通CD所在的电路；反之，接通AB所在的电路；则当温度较低时，电键K接通AB所在的电路，当温度较高时，电键K接通CD所在的电路，所以恒温箱的加热器应接在AB端。
（2）由图乙可知，恒温箱的温度设定为时，热敏电阻R的阻值为90Ω，由欧姆定律得，控制电路的总电阻为
由串联电路的电阻规律得，此时滑动变阻器R1的阻值为
（3）电磁继电器吸引衔铁闭合时，所需的电流大小为定值，由欧姆定律知，电源电压一定时，控制电路中的总电阻也为一个定值，根据图乙可知，当降低孵化温度时，热敏电阻R的阻值增大，总电阻要保持不变，滑动变阻器接入电路的阻值应该减小，所以，应向左调节滑动变阻器的滑片。
17．（2026·浙江·一模）某展厅为保护室内展品，设计了智能调光控制系统（如图甲）。当外界光线较强时，系统会自动启动电动卷帘调节光线；当光线较暗时，自动开启节能灯补光。其电路原理如图乙所示：且阻值不变；R为光敏电阻，其阻值随光照强度的变化如图丙所示，P为电磁铁，其线圈电阻忽略不计，当电流达到0.04A时能吸合衔铁。图乙中的M、N，其中一处是电动卷帘，另一处是节能灯。电源电压和的值见图乙标注。
(1)电磁铁P上端为________极（选填“N”或“S”）。
(2)工作电路中N处装的是________（选填“电动卷帘”或“节能灯”）。
(3)展厅内有一个由无色透明弹性橡皮膜制成的生态球（如图丁），球的体积随内部气压变化而变化。球内有水、沙、无机盐、水草、藻类、鱼、虾、微生物等物质，二氧化碳缓冲液能维持球内二氧化碳含量稳定，整个球处于密封状态并放在大水箱内。在150lx的光源持续照射下，生态球处于漂浮状态（忽略温度及外界气压对整个装置的影响），且电磁铁电流达到0.036A，请计算说明是否还需要给生态球补光？
(4)下列是有关生态小球实现自主上浮至漂浮的解释，其中解释正确的序号是________。
①一定光照条件下，生态系统光合作用强度大于呼吸作用强度
②氧气体积增多，气球内部气压增大，使得弹性气球的总体积不变
③气球受到的浮力变大，浮力等于重力，球开始上浮
④当球露出水面后，排开水的体积变小，浮力逐渐减小
【答案】(1)S (2)电动卷帘 (3)需要补光 (4)①④
【详解】（1）在图乙中，电流从电磁铁的上端流入，下端流出，由安培定则可知电磁铁P上端为S极。
（2）由图丙可知，当光照强度变大时，光敏电阻的阻值变小，乙图中控制电路是串联的，电路中的总电阻变小，由欧姆定律可知电路中的电流变大，衔铁吸合，B触点断开，A触点接触，N开始工作，自动启动电动卷帘调节光线，N处为电动卷帘。
（3）是否需要给小球补光的判断当电流是0.036A时，此时电路总电阻
因为，所以此时光敏电阻的阻值
当光敏电阻阻值为123.3Ω时，对应的光照强度约为100lx。已知生态球在150lx的光源持续照射下能处于漂浮状态，而现在光照强度为100lx，小于150lx，所以为了能实现生态小球的漂浮，需要给小球补光。
（4）生态小球上浮并漂浮的原因当生态小球在一定强度的光照下，球内的水草、藻类等植物进行光合作用，吸收二氧化碳并释放氧气，由于二氧化碳缓冲液能维持球内二氧化碳含量稳定，所以球内氧气含量增加。同时，植物和动物的呼吸作用相对较弱，产生的二氧化碳被缓冲液吸收，而光合作用产生的氧气多于呼吸作用消耗的氧气，使得球内气体增多，气压增大导致球的体积膨胀。由公式可知，球的体积膨胀使得排开液体的体积增大，浮力增大。当浮力大于小球自身重力时，小球就会自主上浮，最终漂浮在液面上。当球露出水面后，排开水的体积变小，由公式可知，浮力逐渐减小，故①④正确。
18．（24-25八年级下·浙江宁波·期末）如图所示是一个照明系统模拟电路，已知控制电路电源电压恒为4.5V，电磁继电器线圈的电阻为5Ω，R为电阻箱，R0为光敏电阻，其阻值随光照强度的变化遵循某一规律，部分数据如下表所示（相同条件下，光照越强，光照强度E越大，光照强度E单位为勒克斯，路灯恰好熄灭时的光照强度E大于3勒克斯）。闭合开关S，当控制电路的电流大于或等于某一值时，电磁继电器的衔铁被吸合，工作电路断开。利用该装置可以实现当光照强度低至某一设定值时，照明系统内路灯自动工作。
光照强度E/勒克斯 0.5 1 1.5 2 2.5 3
光敏电阻R0阻值/Ω 60 30 20 15 12 10
(1)工作电路的电源应接在___________（选填“a、b”、“b、c”或“a、c”）两端。
(2)当R阻值为30Ω时，闭合开关S，衔铁恰好被吸合，求此时控制电路的电流_________？
(3)要使光照强度设定值变为0.8勒克斯，则应将R的阻值调为多大_________？
(4)当R阻值一定，控制电路电源电压降低时，路灯工作时长将更___________。
【答案】(1)a、b (2)0.1A (3)2.5Ω (4)长
【详解】（1）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，电磁铁磁性增强，将衔铁吸合，此时b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，电磁铁磁性减弱，将衔铁释放，所以a与b接通。所以要达到晚上灯亮，白天灯灭，则电源应接在a、b之间。
（2）当R阻值为30Ω时，闭合开关S，衔铁恰好被吸合，由题意和表中数据可知，当光照强度为3勒克斯时，光敏电阻R0=10Ω，此时衔铁恰好被吸合，控制电路中，光敏电阻、电阻箱和线圈串联，根据串联电路电阻的特点可知R总=R0+R+R线=10Ω+30Ω+5Ω=45Ω
此时控制电路的电流
（3）设光敏电阻R0与光照强度E的关系为，将E=0.5勒克斯，R0=60Ω代入可得k= R0E=60Ω×0.5勒克斯=30Ω·勒克斯
当光照强度E=0.8勒克斯时
由（2）可知，衔铁吸合时电流I=0.1A，此时控制电路的总电阻为
根据串联电路电阻的特点可知R=R总-R0-R线=45Ω-37.5Ω+5Ω=2.5Ω
（4）当R阻值一定，控制电路电源电压降低时，衔铁吸合时电流不变，由欧姆定律可知，电路的总电阻变小，由串联电阻的规律，光敏电阻变小，光照强度变大，路灯工作时长将更长。
19．（22-23八年级下·浙江·期中）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）、压敏电阻和滑动变阻器等。压敏电阻的阻值随压力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=9V，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。若某货架能承受的最大压力为800N，则所选滑动变阻器的最大阻值至少为多少欧姆？( )
【答案】 减小 220Ω
【详解】（1）[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）[2]当货架上的压力没有达到临界值时，货架装载机正常工作，即衔铁在上面时，接通上面电源和电动机所在的电路；当货架上的压力达到临界值时，压敏电阻的阻值减小到一定程度，电流增大到一定程度，电磁铁将衔铁吸下来，断开电动机的电路，此时不再摆放货物。因此滑动变阻器、压敏电阻和电磁铁串联，如图所示：
（3）[3]由题可知，当电磁继电器线圈中的电流大小为30mA时，衔铁被吸下。若某货架能承受的最大压力为800N，此时总电阻
有图乙可知，当F压=800N时，R1=80Ω，根据串联电路电阻的特点
R2=R总-R1=300Ω-80Ω=220Ω
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2025-2026学年浙教版（新教材）八年级下册培优讲义
第三章 电磁及其应用
3.2.2 电流的磁场
思维导图
知识要点精讲
知识要点1
（一）电磁铁的应用
电磁继电器：
构造：电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的自动开关装置；其结构由控制电路（电磁铁、衔铁、弹簧、触点）和工作电路组成；
原理：当控制电路通电，电磁铁产生磁性吸引衔铁，使动触点闭合（或断开），从而接通（或切断）工作电路；其本质是“低电压、弱电流控制高电压、强电流”应用中需特别注意控制电路与工作电路的隔离设计，以保障操作安全；
应用：常见于自动控制、远程操作及电路保护系统中，如电铃、磁悬浮列车的启动装置。此外，电磁继电器还广泛应用于智能家居系统中，如智能照明系统的过载保护模块、空调温控器的压缩机启停控制等。如下图分别是电铃、空调的自动控温装置、电子门锁、冷库的温控系统、温度报警器、燃气灶的自动熄火保护装置、水位报警器。
信息的磁记录
磁记录原理：利用硬磁材料存储信息的技术；利用电流的磁效应，将信息以不同方向的微小磁化区域形式存储在磁性材料（如磁带、硬盘磁盘）上，读取时则通过磁头感应磁化区域的磁场变化，进而转化为电信号输出。
应用：计算机上的机械硬盘、磁带式录音机所用的磁带。
机械硬盘主要由磁记录盘片、读写磁头、主轴电机和控制电路组成；盘片表面涂覆有硬磁材料制成的磁粉薄膜，读写磁头实际上是一块电磁铁。存入数据时，首先将声音、图像、数字等需要记录的信息转变为大小和方向都变化的电流，电流通过读写磁头产生大小和方向都变化的磁场，使磁盘上的颗粒被不同程度磁化，从而记录在盘片上。
电话：（现代通信中，电话的听筒与话筒均应用了电磁原理：话筒将声波振动转化为变化的电流，听筒则将变化的电流还原为声波振动。听筒与话筒的工作原理正是电磁转换的典型体现。
经典例题精讲
【典例1】（22-23八年级下·浙江杭州·期中）如图是“自动水位显示器”的电路图。当水位未到达金属块B时，绿灯亮；当水位到达B时，用笔画线代替导线，完成工作电路的连接。
【典例2】（25-26八年级下·浙江·课后作业）如图是小蔡同学设计的短跑比赛“抢跑判断器”。电磁铁的上端为___________极(选填“N”或“S”)。当运动员蹲在起跑器上后，裁判员闭合开关S1、S2，发令等待指示灯亮，正式发令前有运动员抢跑，R0所受压力变小，电阻变小，电磁铁将衔铁吸下，抢跑指示灯___________亮(选填“L1”或“L2”)，则判定该运动员抢跑。
【典例3】（24-25八年级下·浙江杭州·期中）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棒连接，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映水位的高低。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
【典例4】（24-25八年级下·浙江杭州·期末）如图为市场上在售的某款鸡蛋孵化器，鸡蛋的孵化需要适宜的湿度和温度。某项目化小组设计了一个自动控湿电路（如图甲），电压U1为9伏，定值电阻R0的阻值为30欧，R1为湿敏电阻，其阻值随湿度的变化情况如图乙所示。当线圈中的电流为0.18安时，衔铁被吸合；当线圈中的电流为0.15安时，衔铁释放。（线圈电阻不计）
(1)图甲中为控制电路供电的电源是_______（选填“U1”或“U2”）。
(2)按控湿电路的工作要求，加湿器应接电路的_______（选填“AB”或“CD”）之间。
(3)通过计算说明当线圈中的电流为0.18安时，鸡蛋孵化器内的湿度是多少
(4)如果要适当提高控湿电路的最大湿度值，下列措施中可行的有____。
A．换用阻值更大的R0 B．适当提高电源电压U1 C．减少该电磁铁线圈匝数
【典例5】小科同学利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的衔铁与上触点接触，与下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的衔铁与上触点分离，与下触点接触，警铃响。图乙是热敏电阻R的阻值随温度变化的图像。
(1)图甲中警铃的接线柱C应与接线柱 （选填“A”或 “B”）相连，指示灯的接线柱D应与余下的接线柱相连。
(2)图甲中已知控制电路中的电源电压为8伏特，当电磁铁线圈中电流达到200毫安时，衔铁刚好被吸住。R0电阻为10欧，请计算警铃报警时最低的环境温度是多少
(3)若要提高警铃报警的最低环境温度，请你提出一种电路改进方法： 。
【典例6】某同学在乘坐手扶电梯时发现，当电梯上没有人时，电梯以较慢的速度运行；当电梯上有人时，电梯运行速度加快。查阅资料知道：电梯运行的简易电路如图甲所示，电动机的转速随电流的增大而增大，压敏电阻R2的阻值随压力而变化，如图乙所示。（线圈电阻可忽略不计）
(1)由图乙可知，压敏电阻的阻值随压力增大而 ；
(2)当触点与1接触时，电梯以 （选填“较快”或“较慢”）的速度运行；
(3)若控制电路的电源电压为24V，当电流达到20mA时电磁铁将衔铁吸下。现要求一个质量为40kg的小朋友站在电梯上，就能使电梯以较快速度运行，则滑动变阻器R3接入电路的阻值为多大 （g取10N/kg）
(4)如果要求质量更小的人站在电梯上就能使其较快运行，应该如何改动控制电路 （写出两种方法）
习题精练
题组A 夯实基础过关练
1．（24-25八年级下·浙江绍兴·期末）小明在路上发现当有些电动车的车速较快时，电动车就会发出滴滴滴的警报声，小明对警报装置的原理展开了探究。下面是小明设计的电动自行车的电路（图中M表示电动机，表示电铃，R为旋钮型变阻器），其中符合“旋钮OP绕O点顺时针转动时，电动机转速变快，当转速超过一定值，电铃会自动报警”的电路的是（　　）
A． B．
C． D．
2．（2025·浙江绍兴·二模）贮存粮食的仓库湿度过大粮食有可能会霉变，为此小虞同学设计了如图甲所示的粮库湿度报警模拟电路。电路由电源、开关S、电磁铁、衔铁、警示灯等组成，湿敏电阻接在电路中某位置（图中未画出）。闭合开关S后：当空气湿度小于设定值时，警示灯亮度随湿度变化 当湿度增大到设定值时，警示灯开始闪烁报警。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。 （已知电源电压恒定，灯泡电阻不变，电磁铁线圈电阻忽略不计。）下列说法正确的是（　　）
A．湿敏电阻应安装在图甲Q处
B．当湿度低于设定值时，湿度越小警示灯越亮
C．应选R1作为该电路的湿敏电阻
D．换用阻值更小的警示灯可使警示灯在更低湿度下开始闪烁
3.（23-24八年级下·浙江金华·月考）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。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。
4．（24-25八年级下·浙江绍兴·期中）一到雨季，小强家的车库里就容易积水，如果发现不及时，就会造成财产损失，为此聪明的小强专门设计了一个“车库积水自动报警电路”，如图所示，当车库没有积水或积水很少时，电灯亮，电铃不响；当车库内积水达到一定深度（漫过金属块M下端）时，电灯灭，电铃响起报警。请按照以上要求将工作电路连接完整，要求：导线不能交叉。
5．（25-26九年级下·浙江杭州·月考）如图是一种温度自动报警器的工作原理图，在温度计上部插入一段金属丝，当温度达到金属丝下端所指示的温度时，电铃就发出报警声音。
(1)报警器电路中选用了水银温度计，这主要是利用水银___________ 的性质。
(2)电磁继电器在工作电路中相当于一个___________(填“用电器”“电源”或“开关”)。
(3)使用时发现，达到设定温度时，电磁铁的磁性过小，无法吸引衔铁。写出一种增大磁性的方法：___________ 。
6．图1为某品牌智能晾衣架，该装置具有“电动升降、智能风干”的功能。其内部由工作电路与控制电路组成(简化电路如图2)。控制电路电压为12V，滑动变阻器R2的阻值范围为0~1000Ω，线圈电阻忽略不计，R1为湿敏电阻，其阻值与空气相对湿度φ的关系如图3所示，当控制电路中的电流达到20mA时，衔铁刚好被吸合。工作电路电源电压为220V，压力感应开关S2可根据横杆是否悬挂衣物自动切换闭合或断开状态。S3可独立控制电动机，实现晾衣架电动升降的功能。
(1)将工作电路的A、B接线柱接入家庭电路时，A端应接 (填“火线”、“零线”或“地线”)；结合图2电路判断，晾衣架的升降功能 (填“受”或“不受”)湿度的影响。
(2)若R2接入电路的阻值为500Ω，求空气湿度为多少时，恰能使风干机开始工作。
(3)要使风干机在湿度更低时才开始工作，可采取的措施有 。(写出一条)
7．近年来，我国新能源汽车发展迅速，许多新能源汽车都配备了刹车辅助系统，如图是某兴趣小组设计的刹车辅助系统电路图，控制电路电源电压，电磁铁线圈电阻为10Ω，定值电阻R1=90Ω，R2为测距元件的电阻，其阻值随距离的变化情况如表所示。已知电磁铁线圈中电流达到10mA 时，衔铁刚好被吸住。
测距元件的阻值随距离的变化情况
距离/m 0 5 10 15 20 25 30
阻值/Ω 200 300 400 500 700 1000 1400
(1)当汽车与前车靠近到一定距离时自动刹车，则刹车系统应接在 （填“1”或“2”）处；
(2)若使用该小组设计的电路，当汽车与前车靠近到多少距离时，会自动启用刹车系统
(3)生活中，许多新能源汽车能根据路况调整刹车系统自动启用的距离。若要使该电路也具备此功能，则应对该控制电路进行的改进是 （写出一种方法即可）。
8．商场里的自动扶梯，当有人乘坐时运行的较快，没有人乘时运行的较慢。某同学想用电磁继电器设计这样的电路。力敏电阻R0的阻值与所受压力的关系如图乙所示，请按照要求完成图甲的工作电路。
9．（24-25九年级·浙江·自主招生）PTC是一种新型的半导体陶瓷发热材料，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”，用PTC材料制成的电热器具有发热、控温双重功能，应用十分广泛。
(1)家用固体电热灭蚊器就使用PTC陶瓷电热元件，图1为其电阻随温度变化的图像，由图可知，该PTC材料的居里点温度为______℃；
(2)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。请帮他将图所示的电路连接完整_________。
10．（23-24八年级下·浙江宁波·期中）有一种电加热恒温箱，工作原理如图甲所示。控制电路由电压为的电源、电磁继电器（线圈电阻不计）、滑动变阻器和热敏电阻组成，图乙是热敏电阻阻值随温度变化的图像；工作电路由电压为的电源和电阻为的电热丝组成。通过实验测得当电磁继电器线圈的电流达到30mA时，电磁继电器的衔铁被吸下来。求：
(1)请用笔画线代替导线，按照题意将图中的工作电路连接完整________；
(2)在升温的过程中，电阻两端的电压会__________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
(3)当滑动变阻器接入电路中的电阻为100Ω时，恒温箱内的温度可保持在多少？
(4)要使恒温箱设定的温度值升高，下列调节方案可行的是（ ）
A．减少线圈匝数 B．增大控制电路的电源电压
C．使用更粗更有力的弹簧 D．应向左滑动变阻器的滑片
11．（20-21八年级下·浙江宁波·期末）为了使用安全，电梯都设置了超载自动报警系统，其电梯简图和工作原理分别如图1、2所示，已知控制电路电源电压，压敏电阻R的阻值随压力F大小变化如图3所示，电梯轻质踏板重量和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。（g取10N/kg）
（1）电梯超载时，触点K与触点___________接触，电铃发出警报声。
（2）当控制电路中的电流达到30mA时，电铃发出警报声，求此时R的大小及这部电梯设计的最大载重是多少___________？
（3）使用一段时间后，若控制电路电源电压减小，则会导致最大载重量如何变化？请作答并说明理由___________。
（4）在无法改变控制电源电压减小的情况下，请写出一种可以将载重量调整为原值的方法___________。
题组B 拓展培优提分练
12．某学习小组开展“恒温水箱”项目化学习活动，主要包括产品设计、功能调试、评价改进三个环节。
【产品设计】小组成员经讨论后，认为“恒温”是指能将水箱中的水温控制在一定范围内。图1是他们完成的电路设计图，其中R1是热敏电阻（置于水箱内），R0是定值电阻，R2是加热电热丝，L1和L2为指示灯，其中红灯亮起表示给水加热，绿灯亮起表示停止给水加热。
【功能调试】小组成员购置了相关配件进行产品制作与调试。配件的具体参数如下：控制电路中电压U=3V，定值电阻R0=50，热敏电阻R1的阻值随温度变化的图像如图2所示。当通过线圈的电流达到0.025A时，电磁铁吸合衔铁；当通过线圈的电流降到0.02A时，电磁铁会释放衔铁。工作电路连接家庭电路的火线和零线。（注：导线和线圈电阻忽略不计）
【评价改进】该小组设计了评价量规（部分指标如下表），并以此作为恒温水箱评价改进的依据。
评价指标 作品等级
优秀 合格 待改进
温度控制 能实现恒温，且控制温度可调节 能实现恒温，但控制温度不可调 不能恒温
(1)若小组成员电路连接完全正确，则表示火线的导线是 （选填“a”或“b”），绿灯为 （选填“L1”或“L2”）；
(2)计算该“恒温水箱”控制的温度范围 ？
(3)请从“温度控制”角度对该小组设计的恒温水箱进行等级评价，该恒温水箱等级为 ；
(4)结合生活实际和图1恒温水箱的设计，请你提出一点完善恒温水箱功能的建议 。
13．小东设计了一个病人输液时的自动输液报警器（如图1），其原理如图2。设计要求：当输液管中有药液时绿灯亮，无药液时喇叭报警。已知U2=3V，当线圈电流≥0.2A时衔铁被吸下。图3为光敏电阻阻值随光照强度变化的曲线。请回答：
(1)图2中，电磁铁上端为 极（填“N”或“S”）。
(2)药液流完后，控制电路线圈中电流将 （填“变大”“变小”或“不变”）。
(3)当药液存在时，LED灯发出的光将被会聚到光敏电阻上。当光照强度为3cd，此时绿灯恰好亮起，求定值电阻R0的阻值（忽略线圈电阻，写出计算过程）。
(4)调试时发现有无药液均报警，可采取的措施是 （写出一种即可）。
14．（24-25八年级下·浙江·期末）半导体薄膜压力传感器是一种常用的传感器，其阻值R1随压力变化情况如图甲所示。小科利用此传感器设计了如图乙所示的自动分拣苹果装置，并设置分拣标准为0.15千克。其原理是：调节R2的滑片P，使得0.15千克的苹果在托盘秤上时，电磁铁恰好能吸住分拣开关的衔铁，苹果便通过下方通道筛选出来，此时R2两端的电压为3V。已知电源电压为6V，内阻不计。
(1)电磁铁上端是______极（选填“N”或“S”）；
(2)为使该装置达到上述分拣标准，R2的阻值应调为多少？（通过计算证明）
(3)为了提高分拣标准，挑选出质量为0.2千克以上的苹果，可以进行的操作是_______（写出一种即可）。
15．（24-25八年级下·浙江杭州·期中）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 600 550 500 450 390 360 340 330 300
(1)解释该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25 ℃，控制电路中需要串联多大的电阻？
16．（24-25八年级下·浙江台州·期中）项目化学习小组设计了一个孵化器的恒温装置。图甲为热敏电阻R、滑动变阻器和继电器等组成的恒温箱的简单温控电路。为继电器线圈供电的电池的电压为6伏，图中的“电源”是恒温加热箱的电源，继电器线圈的电阻为100欧。当线圈中电流大于或等于20毫安时，继电器的衔铁被吸合，图乙为热敏电阻的R-t图像。分析回答：
(1)恒温箱的加热器应接在_________（填“AB”或“CD”）端。
(2)孵化小鸡时，恒温箱的温度设定为则滑动变阻器R1应取多大阻值
(3)不同孵化时期所需要的孵化温度略有不同，如要调低孵化温度，应向_________调节滑动变阻器的滑片。
17．（2026·浙江·一模）某展厅为保护室内展品，设计了智能调光控制系统（如图甲）。当外界光线较强时，系统会自动启动电动卷帘调节光线；当光线较暗时，自动开启节能灯补光。其电路原理如图乙所示：且阻值不变；R为光敏电阻，其阻值随光照强度的变化如图丙所示，P为电磁铁，其线圈电阻忽略不计，当电流达到0.04A时能吸合衔铁。图乙中的M、N，其中一处是电动卷帘，另一处是节能灯。电源电压和的值见图乙标注。
(1)电磁铁P上端为________极（选填“N”或“S”）。
(2)工作电路中N处装的是________（选填“电动卷帘”或“节能灯”）。
(3)展厅内有一个由无色透明弹性橡皮膜制成的生态球（如图丁），球的体积随内部气压变化而变化。球内有水、沙、无机盐、水草、藻类、鱼、虾、微生物等物质，二氧化碳缓冲液能维持球内二氧化碳含量稳定，整个球处于密封状态并放在大水箱内。在150lx的光源持续照射下，生态球处于漂浮状态（忽略温度及外界气压对整个装置的影响），且电磁铁电流达到0.036A，请计算说明是否还需要给生态球补光？
(4)下列是有关生态小球实现自主上浮至漂浮的解释，其中解释正确的序号是________。
①一定光照条件下，生态系统光合作用强度大于呼吸作用强度
②氧气体积增多，气球内部气压增大，使得弹性气球的总体积不变
③气球受到的浮力变大，浮力等于重力，球开始上浮
④当球露出水面后，排开水的体积变小，浮力逐渐减小
18．（24-25八年级下·浙江宁波·期末）如图所示是一个照明系统模拟电路，已知控制电路电源电压恒为4.5V，电磁继电器线圈的电阻为5Ω，R为电阻箱，R0为光敏电阻，其阻值随光照强度的变化遵循某一规律，部分数据如下表所示（相同条件下，光照越强，光照强度E越大，光照强度E单位为勒克斯，路灯恰好熄灭时的光照强度E大于3勒克斯）。闭合开关S，当控制电路的电流大于或等于某一值时，电磁继电器的衔铁被吸合，工作电路断开。利用该装置可以实现当光照强度低至某一设定值时，照明系统内路灯自动工作。
光照强度E/勒克斯 0.5 1 1.5 2 2.5 3
光敏电阻R0阻值/Ω 60 30 20 15 12 10
(1)工作电路的电源应接在___________（选填“a、b”、“b、c”或“a、c”）两端。
(2)当R阻值为30Ω时，闭合开关S，衔铁恰好被吸合，求此时控制电路的电流_________？
(3)要使光照强度设定值变为0.8勒克斯，则应将R的阻值调为多大？
(4)当R阻值一定，控制电路电源电压降低时，路灯工作时长将更___________。
19．（22-23八年级下·浙江·期中）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）、压敏电阻和滑动变阻器等。压敏电阻的阻值随压力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=9V，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。若某货架能承受的最大压力为800N，则所选滑动变阻器的最大阻值至少为多少欧姆？
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