16.2 电流的磁场（分层作业）-【上好课】九年级物理下册同步高效课堂（苏科版）

16.2 电流的磁场 一、通电直导线周围的磁场 1．世界上第一个证实了电流周围存在磁场的科学家是（　　） A．牛顿 B．欧姆 C．奥斯特 D．阿基米德 2．如图所示是奥斯特实验的示意图，以下关于奥斯特实验的分析正确的是（　　） A．小磁针发生偏转说明通电导线周围存在磁场 B．移去小磁针后，通电导线周围磁场消失 C．断开开关，直导线周围磁场不会立即消失 D．通电导线周围的磁场方向由小磁针的指向决定 3. 在探究电流的磁场实验中。 （1）如图甲所示，闭合开关前，小磁针静止时指向 方向，这是因为受到 的作用。闭合开关后，导线下方的小磁针偏转，说明通电导体周围存在 ，这是丹麦物理学家 首先发现的； （2）为探究通电直导线周围的磁场分布情况，用小磁针、细铁屑、硬纸板等器材进行实验，磁场分布如图乙所示，它的磁感线是以电流为中心的一系列 。用图乙情景判断图丙中小磁针的N极将 （选填“转向纸内”、“转向纸外”或“保持不动”）。 二、通电螺线管周围的磁场 4．通电螺线管的磁场： 通电螺线管外部的磁场分布和 的磁场一样。通电螺线管的两端相当于条形磁体的 ，通电螺线管两端的 跟螺线管中电流的 有关。 5．在“探究通电螺线管外部磁场特点”的实验中，请完成如下的填空： （1）通电螺线管两端的小磁针的偏转情况如图甲所示，其他条件不变，只改变螺线管中的电流方向，通电螺线管两端的小磁针的偏转情况如图乙所示。由以上实验可知：通电螺线管磁极方向与螺线管中的 有关； （2）通电螺线管周围的铁屑分布如图所示，观察铁屑的排列情况可知通电螺线管外部磁场跟 磁体的磁场相似。 6．小明在一块有机玻璃板上安装了一个用导线绕成的螺线管，在板面上均匀撒满铁屑，通电后轻敲玻璃板，铁屑的排列如图所示．下列说法正确的是（ ） A．图中P、Q两点相比，P点处的磁场较强 B．若只改变螺线管中的电流方向，P、Q两点处的磁场会减弱 C．若只改变螺线管中的电流方向，P、Q两点处的磁场方向会改变 D．若只增大螺线管中的电流，P、Q两点处的磁场方向会改变 7．如图所示，小磁针静止时的指向如图所示，其中黑端为N极。闭合开关后，小磁针逆时针转动后静止，请在图中标出通电后螺线管的N极和磁感线方向。    8．在图中，根据磁感线方向，标出小磁针的N、S极及电源的正、负极。    三、电磁铁及其应用 9．如图所示，电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的 （选填“电源”、“用电器”或“开关”）；当开关S断开时，工作电路中的电灯 （选填“会”或“不会”）发光。    10. 在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。     （1）电磁铁磁性的强弱是通过观察 来确定的； （2）当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数增加，说明电流越 ，电磁铁磁性越强； （3）根据图示的情境可知，说明电流一定时， ，电磁铁磁性越强； （4）根据安培定则，可判断出乙铁钉的上端是电磁铁的 极； （5）电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是 。 11. 关于通电螺线管的磁感线，下列图示中正确的是（　　） A B C D 12．某实验小组探究“通电螺线管外部磁场的特点”。 （1）将螺线管安装在一块有机玻璃板上，连入电路中。在板面上均匀地洒满铁屑，闭合开关并轻敲玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图甲所示。铁屑的分布情况与 磁体周围铁屑的分布情况相似，铁屑的作用是显示 ； （2）把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时N极所指方向如图乙所示，则通电螺线管的右端为 极。对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时N极所指方向如图丙所示，说明通电螺线管的极性与 的方向有关。   13. 把导线绕成螺线管，在螺线管周围撒上铁屑，通电后，轻轻敲击纸板，并在周围放上小磁针，如图甲改变电流方向，铁屑分布及小磁针指向如图乙。 （1）敲击纸板后，铁屑的排列 ，螺线管周围的小磁针排列 （均选填“有一定规律”或“无一定规律”）。 （2）根据铁屑排列，发现通电螺线管的磁场与 的磁场相似。 （3）若改变螺线管中的电流方向，会发现小磁针的指向 ，此时螺线管的N、S极如何变化？ 。说明通电螺线管的极性与 有关。 14．如图所示，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．路灯发光时把电能全部转化为光能 15. 某温度自动报警器的原理图如图所示。电磁铁上端为N极，在水银温度计中封入一段金属丝，当温度低于设定温度时，安全指示灯常亮；当温度达到设定温度时，安全指示灯熄灭，电铃发出报警信号。请在括号中标出电源的极性（用“+”或“-”表示）， 并在虚线框内填入电铃（）和指示灯的电路元件符号。        16．作图题 （1）（2024·扬州·中考真题）如图，请标出电源正负极和磁感线的方向。 第（1）题图 第（2）题图 （2）（2024·连云港·中考真题）如图所示，请标出通电螺线管的N、S极并用箭头画出图中磁感线的方向。 17. （2023·扬州·统考中考真题）如图所示，下列做法中电磁铁不能吸引更多大头针的是（　）    A．只提高电源电压 B．只将滑片P向左移动 C．只增加螺线管线圈的匝数 D．只将铁芯换成同规格的铜芯 18.（2023·连云港·中考真题）如图甲所示，将一根直导线沿南北方向水平放置在静止的小磁针正上方，当接通电源时小磁针偏转，表明 。改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向也随之改变，表明 。若将导线绕成螺线管并通电，如图乙表示，则通电螺线管的A端是 极。    19.（2023·苏州·统考中考真题）寒冬，为给小鸡仔提供温暖的环境，小明制作了恒温箱系统，原理如图。控制电路由电磁继电器、滑动变阻器R1、热敏电阻R2（安装在恒温箱内，阻值随温度升高而显著减小）、低压电源等组成。加热电路由电源、电热丝R3和R4等组成。调好R1阻值，闭合开关S1、S2，箱内温度升高到设定值后即在小范围内波动，且降温阶段降温比较平缓。    （1）通电线圈上端是 极，温度升高时，电磁铁磁性 ； （2）R3阻值 （大于/小于）R4阻值； （3）将R1的阻值稍微调小一些，恒温箱控制的温度将 。 20.（2024·盐城·中考真题）如图甲是科技小组设计的“智能温控小屋”简化电路，受控电路功率随时间的变化关系如图乙所示。当室温上升至28℃时冷却系统开始工作，当室温降至23℃时停止工作。Rt为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，当控制电路中的电流为0.15A时，衔铁刚好被吸下，控制电路电源电压恒为3V。定值电阻R0为100Ω，线圈电阻忽略不计。求： （1）受控电路30min内消耗的电能； （2）受控电路工作时，通过电阻R0的电流； （3）热敏电阻Rt的变化范围。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 21 / 27 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 16.2 电流的磁场 一、通电直导线周围的磁场 1．世界上第一个证实了电流周围存在磁场的科学家是（　　） A．牛顿 B．欧姆 C．奥斯特 D．阿基米德 【答案】C 【详解】A．牛顿提出了牛顿运动定律和万有引力定律，故A不符合题意； B．欧姆发现了同一段导体中的电流跟电压和电阻之间的定量关系，建立了欧姆定律，故B不符合题意； C．奥斯特是第一个证实电流周围存在磁场的科学家，故C符合题意； D．阿基米德是发现杠杆原理、阿基米德原理的科学家，故D不符合题意。 所以选C。 2．如图所示是奥斯特实验的示意图，以下关于奥斯特实验的分析正确的是（　　） A．小磁针发生偏转说明通电导线周围存在磁场 B．移去小磁针后，通电导线周围磁场消失 C．断开开关，直导线周围磁场不会立即消失 D．通电导线周围的磁场方向由小磁针的指向决定 【答案】A 【详解】A．因为通电导线周围有磁场，所以通电导线周围的小磁针发生偏转，故A正确； B．通电导线周围的磁场与小磁针无关，小磁针用来检验通电导线周围存在磁场，故B错误； C．断开开关，导线中无电流通过，直导线周围磁场会立即消失，故C错误； D．通电导线周围的磁场方向与电流方向有关，小磁针的指向只能用来表示通电导线周围的磁场方向，故D错误。 所以选A。 3. 在探究电流的磁场实验中。 （1）如图甲所示，闭合开关前，小磁针静止时指向 方向，这是因为受到 的作用。闭合开关后，导线下方的小磁针偏转，说明通电导体周围存在 ，这是丹麦物理学家 首先发现的； （2）为探究通电直导线周围的磁场分布情况，用小磁针、细铁屑、硬纸板等器材进行实验，磁场分布如图乙所示，它的磁感线是以电流为中心的一系列 。用图乙情景判断图丙中小磁针的N极将 （选填“转向纸内”、“转向纸外”或“保持不动”）。 【答案】 南北 地磁场 磁场 奥斯特 同心圆 转向纸外 【详解】（1）因为受到地磁场的作用，磁体具有指向性，故在闭合开关前，实验中的小磁针静止时指向南北方向；闭合开关后，导线下方的小磁针偏转，小磁针受到磁场的作用，故说明通电导体周围存在磁场，该现象是丹麦物理学家奥斯特首先发现的。 （2）由图乙可知，通电直导线周围的磁场的磁感线是以电流为中心的一系列同心圆；根据右手螺旋定则可得，图丙中通电导线下方的磁场指向纸外，根据小磁针静止时N极的指向为磁场方向可判断图丙中小磁针的N极将转向纸外。 二、通电螺线管周围的磁场 4．通电螺线管的磁场： 通电螺线管外部的磁场分布和 的磁场一样。通电螺线管的两端相当于条形磁体的 ，通电螺线管两端的 跟螺线管中电流的 有关。 【答案】条形磁体，两极，极性，方向。 【详解】实验发现，通电螺线管外部的磁场分布和条形磁铁的磁场一样。通电螺线管相当于磁体，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两极。 通电螺线管两端的磁极性跟螺线管中电流的方向有关，当其他条件相同时，螺线管中电流方向不同，通电螺线管两端的磁极不同。 5．在“探究通电螺线管外部磁场特点”的实验中，请完成如下的填空： （1）通电螺线管两端的小磁针的偏转情况如图甲所示，其他条件不变，只改变螺线管中的电流方向，通电螺线管两端的小磁针的偏转情况如图乙所示。由以上实验可知：通电螺线管磁极方向与螺线管中的 有关； （2）通电螺线管周围的铁屑分布如图所示，观察铁屑的排列情况可知通电螺线管外部磁场跟 磁体的磁场相似。 【答案】（1）电流的方向；（2）条形. 【详解】（1）其他条件不变，只改变螺线管中的电流方向，通电螺线管两端的小磁针的偏转方向发生了偏转，通电螺线管磁极方向发生了变化，故通电螺线管磁极方向与螺线管中电流方向有关。 （2）如图所示，该磁感线的分布情况与条形磁铁的相似，都是两极磁感线比较密集，中间的磁感线比较稀疏。 6．小明在一块有机玻璃板上安装了一个用导线绕成的螺线管，在板面上均匀撒满铁屑，通电后轻敲玻璃板，铁屑的排列如图所示．下列说法正确的是（ ） A．图中P、Q两点相比，P点处的磁场较强 B．若只改变螺线管中的电流方向，P、Q两点处的磁场会减弱 C．若只改变螺线管中的电流方向，P、Q两点处的磁场方向会改变 D．若只增大螺线管中的电流，P、Q两点处的磁场方向会改变 【答案】C 【详解】A．由图可以看出通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场一样，并且可以看到Q点铁屑的分布比P点密集，由此可以确定Q点的磁场比P点强，故A不符合题意； BC．只改变电流方向，则磁场方向发生改变，但通电螺线管的磁场强弱不变，故B不符合题意，C符合题意； D．只增大螺线管中的电流，则磁场的强弱发生改变，但磁场方向不变，故D不符合题意． 所以选C. 7．如图所示，小磁针静止时的指向如图所示，其中黑端为N极。闭合开关后，小磁针逆时针转动后静止，请在图中标出通电后螺线管的N极和磁感线方向。    【答案】见右图。   【详解】闭合开关后，小磁针逆时针转动后静止，此时小磁针的N极指向右侧，根据异名磁极相互吸引可知，螺线管的左端为N极、右端为S极，在磁体外部，磁感线的方向是从N极指向S极，如图所示。 8．在图中，根据磁感线方向，标出小磁针的N、S极及电源的正、负极。    【答案】见右图。   【详解】磁体外部的磁感线总是从磁体的N即出发，所以螺线管的左端为N极，右端为S极，由磁极间的相互作用可知小磁针的右端为S极，左端是N极，根据安培定则可以判断出电源的右端是正极，左端是负极，如图所示。 三、电磁铁及其应用 9．如图所示，电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的 （选填“电源”、“用电器”或“开关”）；当开关S断开时，工作电路中的电灯 （选填“会”或“不会”）发光。    【答案】开关，不会。 【详解】电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的开关，电磁忒将衔铁吸下时，灯泡所在电路被接通，灯泡亮起，当衔铁被放开时，灯泡所在电路被断开，灯泡不亮。 当开关S断开时，控制电路断开，电磁铁无磁性，衔铁在弹簧的作用下被拉起，动触点与静触点脱离接触，工作电路被断开，电灯不会发光。 10. 在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。     （1）电磁铁磁性的强弱是通过观察 来确定的； （2）当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数增加，说明电流越 ，电磁铁磁性越强； （3）根据图示的情境可知，说明电流一定时， ，电磁铁磁性越强； （4）根据安培定则，可判断出乙铁钉的上端是电磁铁的 极； （5）电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是 。 【答案】（1）吸引大头针的数量；（2）大；（3）线圈匝数越多；（4）S；（5）同名磁极相互排斥. 【详解】（1）实验中运用转换法，将电磁铁磁性的强弱转换为吸引大头针的数量，所以可以通过观察吸引大头针的数量来确定电磁铁磁性的强弱。 （2）分析电路图可知，滑动变阻器滑片向左移动时，滑动变阻器的阻值变小，则电路中电流增大，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数增加，说明电流越大，电磁铁磁性越强。 （3）观察图片可知，甲、乙串联，由串流电路中电流特点可知，甲、乙的电流相同，甲的线圈匝数较多，甲吸引大头针的数量较多，所以可得电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强。 （4）观察电路发现，电流从乙铁钉的上端流入，从乙铁钉的下端流出，由安培定则可判断出乙铁钉的上端是电磁铁的S极。 （5）被电磁铁吸引的大头针都具有磁性，由异名磁极相吸引可知，与电磁铁相吸的大头针的上端的磁极相同，则下端的磁极也相同，由同名磁极相排斥可得，大头针下端相互排斥。 11. 关于通电螺线管的磁感线，下列图示中正确的是（　　） A B C D 【答案】D 【详解】通电螺线管的电流方向与磁极之间的关系可用安培定则来判定：右手握住螺线管，让四指弯曲的方向跟螺线管中的电流方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极；通电螺线管外部的磁场与条形磁体外部的磁场相似，其磁感线从N极出发回到S极。故ABC错误，D正确。 所以选D。 12．某实验小组探究“通电螺线管外部磁场的特点”。 （1）将螺线管安装在一块有机玻璃板上，连入电路中。在板面上均匀地洒满铁屑，闭合开关并轻敲玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图甲所示。铁屑的分布情况与 磁体周围铁屑的分布情况相似，铁屑的作用是显示 ； （2）把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时N极所指方向如图乙所示，则通电螺线管的右端为 极。对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时N极所指方向如图丙所示，说明通电螺线管的极性与 的方向有关。    【答案】（1）条形，电螺线管周围的磁场分布；（2）N，电流。 【详解】（1）由图知，螺线管通电后外部铁屑的分布情况与条形磁体周围铁屑的分布情况相似。 铁屑在磁场容易被磁化，故可以用铁屑来显示通电螺线管周围的磁场分布。 （2）由图乙知，根据小磁针的指向可知，螺线管的右端为N极，左端为S极。将电源正、负极对调，小发现小磁针的指向也改变了，说明通电螺线管极性与电流方向有关。 13. 把导线绕成螺线管，在螺线管周围撒上铁屑，通电后，轻轻敲击纸板，并在周围放上小磁针，如图甲改变电流方向，铁屑分布及小磁针指向如图乙。 （1）敲击纸板后，铁屑的排列 ，螺线管周围的小磁针排列 （均选填“有一定规律”或“无一定规律”）。 （2）根据铁屑排列，发现通电螺线管的磁场与 的磁场相似。 （3）若改变螺线管中的电流方向，会发现小磁针的指向 ，此时螺线管的N、S极如何变化？ 。说明通电螺线管的极性与 有关。 【答案】（1）有一定规律，有一定规律；（2）条形磁体；（3）相反，螺线管的N、S 极对调，电流方向。 【详解】（1）根据题意知道，铁屑在通电螺线管周围会被磁化，由于其与纸板的摩擦力太大，它不能自己转动，通过敲击纸板，使铁屑受到磁场的作用力而有规律地排列；螺线管周围的小磁针由于受到磁场的作用，也按一定规律排列； （2）通过比较发现，螺线管外部磁场与条形磁体相似； （3）若改变螺线管中的电流方向，会发现小磁针的指向发生改变，与之前方向相反；改变螺线管中的电流方向，由安培定则知道，螺线管的N、S 极对调；由以上现象知道，通电螺线管的极性与电流方向有关． 14．如图所示，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．路灯发光时把电能全部转化为光能 【答案】C 【详解】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．路灯工作时电能转化为光能、内能，不是全部转化为光能，故D错误。 故选C。 15. 某温度自动报警器的原理图如图所示。电磁铁上端为N极，在水银温度计中封入一段金属丝，当温度低于设定温度时，安全指示灯常亮；当温度达到设定温度时，安全指示灯熄灭，电铃发出报警信号。请在括号中标出电源的极性（用“+”或“-”表示）， 并在虚线框内填入电铃（）和指示灯的电路元件符号。        【答案】见右图。   【详解】电磁铁上端为N极，由安培定则可知电流从下端流入，电源的右端是负极，左端是正极，当温度低于设定温度时，水银与金属丝断开，电磁铁断电没有磁性，安全指示灯所在电路接通，指示灯亮，上面虚线框是指示灯，当温度达到设定温度时，水银和金属丝连接，电磁铁通电有磁性，把衔铁吸引下来，电铃所在电路接通，电铃发出报警信号，下面虚线框是电铃，如图所示。 16．作图题 （1）（2024·扬州·中考真题）如图，请标出电源正负极和磁感线的方向。 【答案】见右图。 【详解】根据右手螺旋定则可知，电流从螺线管的右端流入、左端流出，所以，电源右端为正极，左端为负极；螺线管外部，磁感线从N极出发、回到S极，所以，磁感线向右，如图所示。 （2）（2024·连云港·中考真题）如图所示，请标出通电螺线管的N、S极并用箭头画出图中磁感线的方向。 【答案】见右图。 【详解】根据电源的正负极可确定电流从螺线管的右端流入，左端流出，结合安培定则可确定螺线管的左端为S极，右端为N极，在磁体的周围，磁感线从磁体的N极出发回到S极，如图所示。 17. （2023·扬州·统考中考真题）如图所示，下列做法中电磁铁不能吸引更多大头针的是（　）    A．只提高电源电压 B．只将滑片P向左移动 C．只增加螺线管线圈的匝数 D．只将铁芯换成同规格的铜芯 【答案】D 【详解】A．只提高电源电压，通过电磁铁的电流变大，磁性增强，可以吸引更多的大头针，故A不符合题意； B．只将滑片P向左移动，滑动变阻器连入电路的电阻变小，通过电磁铁的电流变大，磁性增强，可以吸引更多的大头针，故B不符合题意； C．只增加螺线管线圈的匝数，在电流一定时，电磁铁磁性增强，可以吸引更多的大头针，故C不符合题意； D．只将铁芯换成同规格的铜芯，由于铜不能被磁化，电磁铁磁性将减弱，不能吸引更多大头针，故D符合题意。 故选D。 18.（2023·连云港·中考真题）如图甲所示，将一根直导线沿南北方向水平放置在静止的小磁针正上方，当接通电源时小磁针偏转，表明 。改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向也随之改变，表明 。若将导线绕成螺线管并通电，如图乙表示，则通电螺线管的A端是 极。    【答案】 通电直导线周围存在磁场 磁场方向与电流方向有关 S 【详解】接通电路后，观察到小磁针偏转，说明通电直导线周围存在磁场，这是奥斯特实验。 改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向也发生改变，说明磁场方向改变，这表明通电导体周围的磁场方向与电流方向有关。 由图知道，电流从螺线管的B端流入，经过螺线管，从A端流出，用右手握住螺线管，使四指指向电流的方向，则螺线管的B端为N极，A端为S极。 19.（2023·苏州·统考中考真题）寒冬，为给小鸡仔提供温暖的环境，小明制作了恒温箱系统，原理如图。控制电路由电磁继电器、滑动变阻器R1、热敏电阻R2（安装在恒温箱内，阻值随温度升高而显著减小）、低压电源等组成。加热电路由电源、电热丝R3和R4等组成。调好R1阻值，闭合开关S1、S2，箱内温度升高到设定值后即在小范围内波动，且降温阶段降温比较平缓。    （1）通电线圈上端是 极，温度升高时，电磁铁磁性 ； （2）R3阻值 （大于/小于）R4阻值； （3）将R1的阻值稍微调小一些，恒温箱控制的温度将 。 【答案】（1）N，增强；（2）小于；（3）降低. 【详解】（1）根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指方向为N极，因此通电线圈上端为N极。 因为热敏电阻R2阻值随温度升高而显著减小，所以温度升高时，控制电路总电阻减小，电流增大，电磁铁磁性增强。 （2）由上述可知，当温度升高时，电磁铁磁性会增强，此时衔铁被吸下，电阻R4开始工作，为了保证在恒温箱内温度较为平稳，现在加热功率应较低，根据P=U2/R可知，电压不变，电阻较大，因此R3阻值小于R4阻值。 （3）将R1的阻值稍微调小一些，热敏电阻R2阻值降低较小时即恒温箱温度未达到原来温度，控制电路电流已达到可以使电磁铁磁性强度把衔铁吸引下来，从而进入较小加热功率，因此恒温箱控制的温度将降低。 20.（2024·盐城·中考真题）如图甲是科技小组设计的“智能温控小屋”简化电路，受控电路功率随时间的变化关系如图乙所示。当室温上升至28℃时冷却系统开始工作，当室温降至23℃时停止工作。Rt为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，当控制电路中的电流为0.15A时，衔铁刚好被吸下，控制电路电源电压恒为3V。定值电阻R0为100Ω，线圈电阻忽略不计。求： （1）受控电路30min内消耗的电能； （2）受控电路工作时，通过电阻R0的电流； （3）热敏电阻Rt的变化范围。 【答案】（1）1.44×106J；（2）0.03A；（3）20Ω≤Rt＜25Ω 【详解】（1）由图像可知，受控电路30min内工作了20min消耗的电能为 W＝Pt＝1200W×20×60s＝1.44×106J （2）衔铁被吸下时，受控电路工作，此时控制电路中R0与Rt并联，由并联电路中电压的规律知，R0两端的电压为U0＝U＝3V 通过电阻R0的电流为 （3）当室温上升至28℃时冷却系统开始工作前，控制电路只有热敏电阻接入电路，此时R0断路，此时经过热敏电阻的电流最大为0.15A，电阻最小时恰好衔铁被吸下，因此可以求出Rt的最小值 衔铁被下瞬间，冷却系统开始工作，温度不再上升，而是下降，电阻Rt开始变大，但由于衔铁被吸下后定值电阻R0被接入电路，R0与Rt并联，当电路中的总电流小到0.15A时，衔铁才会被弹回，此时经过Rt的电流为 It＝I-I0＝0.15A-0.03A＝0.12A 此时Rt的阻值最大为 因为Rt的阻值随温度的升高而减小，若Rt的阻值继续减小， 电路中的电流变大， 衔铁被吸下，冷却系统开始工作，温度降低，此时Rt的阻值会减小，故Rt的阻值最大为25Ω，故热敏电阻Rt的变化范围为20Ω≤Rt＜25Ω。 答：（1）受控电路30min内消耗的电能为1.44×106J； （2）受控电路工作时，通过电阻R0的电流为0.03 A； （3）热敏电阻Rt的变化范围为20Ω≤Rt＜25Ω。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 21 / 27 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$