16.4 电磁继电器与自动控制 ----2024-2025学年沪粤版物理九年级下学期

2024—2025学年九年级下册物理沪粤版16.4 电磁继电器与自动控制 一、单选题 1．如图为一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，温度正常时绿灯亮，温度过高时红灯亮，开始报警。以下说法正确的是（　　） A．温度升高至74℃时开始报警，L1是红灯 B．温度升高至74℃时开始报警，L2是红灯 C．温度升高至78℃时开始报警，L1是红灯 D．温度升高至78℃时开始报警，L2是红灯 2．如图是温度自动报警器的原理图，下列说法中不正确的是（　　） A．温度计中的水银是导体 B．温度计是根据液体热胀冷缩的性质工作的 C．报警器中的电磁铁运用了电流的热效应 D．用水银温度计操控继电器控制电路的通断，实现了温度的自动报警 3．科技小组利用电磁继电器、人体红外传感器，电动机等元件制作了自动门模拟电路，电路如图甲所示。控制电路的电源电压，为定值电阻，人体红外传感器的阻值R随人体到大门距离L的变化关系如图乙所示；经测试时，电磁铁线圈中的电流为100mA时，衔铁刚好被吸下，刚好触发电动机工作，大门打开（不计电磁铁线圈的电阻）。下列说法正确的是（　　） A．的阻值为100Ω B．时，控制电路的总功率为1.92W C．当时，人离自动门越近，控制电路中的电流越小 D．为实现时触发电动机工作，可将阻值换的大些 4．如图所示的四幅图都是有关电与磁的知识，其中描述错误的是（　　） A．图甲，奥斯特实验说明了通电导线周围存在磁场 B．图乙，闭合开关通电螺线管右端为N极 C．丙图，S闭合后b灯发光 D．丁图，可以探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系 5．如图为汽车启动原理图．汽车启动时，需将钥匙插入钥匙孔并旋转（相当于接通电路），A为动触点，B为静触点．下列有关说法正确的是（　　） A．启动时通电螺线管产生磁性 B．通电螺线管E端的磁极为北极 C．取出钥匙后电动机将继续转动 D．电动机是利用电磁感应原理制成的 6．小雨家的蔬菜批发部进了一批香蕉，需要在库房中保鲜一段时间，要求将温度控制在一定的范围内。小雨请教了物理老师后，设计了如图所示的温度自动报警器原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的是（　　） A．温度升高至-4℃时，灯L亮报警 B．若将温度计上端的金属丝向下调整，则报警温度将升高 C．报警器中水银温度计和电磁铁并联在电路中 D．报警器利用了电磁铁通电时有磁性，断电时磁性消失的特点 7．龙卷风将物体“吸”起卷入空中，其中物体被“吸”的原因与下列物体被“吸”原因相同的是（　　） A．地球“吸”地面上的物体 B．电磁起重机“吸”起铁质物体 C．两船并行因相“吸”相互靠近 D．灰尘被“吸”在电视屏幕上 8．电梯设置了超载自动报警系统，其工作原理如上图所示，电梯厢底层装有压敏电阻R1，R2为保护电阻，K为动触点。A、B为静触点。当出现超载情况时，电铃将发出警报声，电梯停止运行，下列说法正确的是（　　） A．电梯工作时电磁铁的上端为N极 B．电梯超载时报警说明压敏电阻的阻值随压力增大而减小 C．电梯未超载时动触点K与静触点B接触 D．电梯超载时报警，R2两端的电压减小 9．如图所示，是一个自动控制电路，当开关断开时，工作电路的情况是（  ） A．灯亮，电动机转动起来，电铃响 B．灯亮，电动机转起来，电铃不响 C．灯不亮，电动机不转，电铃响 D．灯亮，电动机不转，电铃响 10．如图是一种温度自动报警器的工作原理图，其中热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。当温度升高到某一设定值时，下列说法正确的是（　　） A．仅电铃响 B．仅报示灯亮 C．指示灯亮同时电铃响 D．无法判断 11．如图所示，是某保密室的防盗报警电路，当有人闯入保密室时会使开关S闭合。下列说法正确的是（　　） A．电磁继电器与电动机工作原理相同 B．电磁铁工作时，上端为S极 C．当有人闯入保密室时，b灯亮 D．当滑片向右移动时，电磁铁的磁性增强 12．下列设备，利用电磁继电器工作的是 A． 水位自动报警器 B． 动圈式话筒 C． 电磁起重机 D． 直流电铃 13．小明设计了一款“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，光线较亮时灯泡不发光，如图所示电路中，电源电压恒定，为定值电阻，为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小。以下说法正确的是（ ） A．电磁铁的上端为S极 B．当光照强度增强，控制电路的电流变小 C．当光照强度减弱，电磁铁的磁性增强 D．灯泡应设计在和两接线柱之间 14．某种指纹锁原理如图所示，S是指纹开关，电磁继电器中K是轻质弹簧，L是电磁铁，A是带有固定磁极的锁，图中为锁定状态。当指纹匹配时，开关S闭合，门锁打开。下列说法正确的是（　　） A．A的左端是S极 B．闭合开关后，电磁铁L上端是N极 C．红灯与电磁铁P是串联的 D．若红灯灯丝烧断，闭合开关后，门锁仍可打开 15．电磁继电器在电路中主要起(      ) A．电源作用 B．开关作用 C．电磁铁作用 D．传输电能作用 二、填空题 16．如图所示的电路，闭合开关后，电磁铁的上端是它的 极（选填“N”或“S”）。工人利用电磁继电器连成的控制电路，可以实现用 的电路控制强电流、高电压的工作电路。    17．余明同学设计了一个自动加热器，如图所示，该装置选用水银温度计，当温度达到设定温度时，可自动 （选填“接通”或“断开”）加热电路。电热丝的型号为“ ”，其阻值是 ；余明想增加加热电路的功率，请你提出一个合理的建议： 。 18．小红设计了一种微机室防盗报警器，如图，在微机室房门处安装开关S，电铃安装在传达室。当微机室房门被推开时，开关S闭合，电磁铁 （填“有”或“无”）磁性，B端与金属弹性片上的磁铁相互 ，电铃电路 ，从而起到报警作用。 19．如图是一种水位自动报警器的原理图．当水位到达金属块A时，因为通常的水是 ，控制电路接通，灯 发光(填“L1”或“L2”)． 三、计算题 20．某科技小组利用热敏电阻为电暖箱设计了一个温度可自动控制的装置，如图甲所示，控制电路中电源电压U1恒定为12V，热敏电阻R1的阻值随温度变化的曲线如图乙所示，电磁铁线圈可看成阻值为30Ω的纯电阻R0，“电暖箱”共安装有2个标有“220V，440W”的发热电阻R，当电磁铁线圈中电流大于或等于60mA时，继电器的衔铁被吸下，使“电暖箱”工作电路断开；当线圈中的电流小于或等于50mA时，继电器的衔铁被释放，使“电暖箱”工作电路闭合。求： （1）发热电阻R的阻值； （2）电暖箱中的最高温度为48℃时，滑动变阻器R2两端电压； （3）调节滑动变阻器阻值为R2=10Ω时，电暖箱温度变化的范围。 21．梅雨季节，潮湿的空气会对家电和家具等造成不利，需要及时除湿．小乐设计如图甲所示的模拟电路，能实现警示灯随湿度变化而自动调整亮度，且当空气湿度达到一定程度时，警示灯还能不断闪烁．已知电源电压为6V，警示灯的规格是“6V3W”．（电磁铁线圈电阻忽略不计，警示灯电阻保持不变） （1）根据设计要求，应选图乙中的 （选填“”或“”）湿敏电阻，串联在图甲电路中 （选填“A”或“B”）位置． （2）闭合开关，当空气湿度处于40%时，衔铁会被吸下，警示灯会闪烁，警示灯在闪烁过程中，较暗时的实际功率是多少 ？（写出计算过程） 22．图甲所示是一种电加热恒温箱的工作原理电路图。恒温箱加热时定值电阻的功率为880W，控制电路电压为6V，线圈电阻为，电阻箱最大阻值为，热敏电阻的阻值随温度的变化关系如图乙所示，当控制电路电流达到30mA时，衔铁自动吸合，工作电路断开，停止加热。 （1）R0的电阻为多大？ （2）若恒温箱设定的温度为100℃，电阻箱R1的取值为多大？ （3）要提高恒温箱的设定温度，R1的取值应该增大还是减小？计算求出该恒温箱可设定的最高温度。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D C B B A D C B B A 题号 11 12 13 14 15 答案 C A D C B 1．D 【详解】由图可知，温度计分度值为2℃，金属丝下端所指的示数为78°C。 当温度升高到78°C，水银温度计顶端封入的金属丝就和水银相接，接通电磁铁电路，电磁铁有了磁性，把衔铁吸引下来，L2发光报警，所以L2是红灯。 故选D。 2．C 【详解】A．容易导电的物体叫导体，各种金属都是导体。水银是液态的金属，因此是导体。故A正确，不符合题意； B．物体一般都具有热胀冷缩的性质，温度计是根据液体热胀冷缩的性质工作的，液体一般用酒精、煤油、水银等。故B正确，不符合题意； CD．温度自动报警器的原理是当温度达到一定值时，温度计内水银上升，因为水银是导体，控制电路会接通，电磁铁产生磁性，将衔铁吸引，将报警电路接通，电铃响，起到报警作用。电磁铁是运用电流的磁效应，而不是电流的热效应，故C错误，符合题意，D正确，不符合题意。 故选C。 3．B 【详解】A．由电路图可知，控制电路中，R与R1串联，经测试时，电磁铁线圈中的电流为100mA时，衔铁刚好被吸下。由图乙可知，当L=3m时，R=120Ω，由欧姆定律可知 解得R1=120Ω，故A错误； B．由图乙可知，当L=6m时，R=180Ω，控制电路的总电阻为 控制电路的总功率为 故B正确； C．由图乙可知，当时，人离自动门越近，R的阻值越小。电路中总电阻越小，由欧姆定律可知，控制电路中的电流越大，故C错误； D．要使时触发电机工作，即将触发电动机工作的距离L增大，触发电机工作时的电流不变，为 因此可以减小定值电阻的阻值，使时控制电路的电流就到达100mA，故D错误。 故选B。 4．B 【详解】A．甲图中，将通电导线靠近小磁铁后，小磁铁会发生偏转，说明通电导线周围存在磁场，故A正确，不符合题意； B．图乙，闭合开关后，由电流的流向和导线的缠绕方式，根据安培定则可得，通电螺线管右端为S极，故B错误，符合题意； C．丙图中，闭合开关S后，通电螺线管会产生磁性，将衔铁吸下，故b灯会发光，故C正确，不符合题意； D．丁图中，移动滑动变阻器的滑片，流过电磁铁的电流会发生变化，故可以探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系，故D正确，不符合题意。 故选B。 5．A 【分析】（1）通电导体周围存在磁场； （2）知道电流方向，根据安培定则判断出电磁铁的极性； （3）电动机电路通路时工作，断路时不工作； （4）电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成的． 【详解】A. 汽车启动时，接通电路，通电螺线管产生磁场，具有磁性，故A正确； B. 当接通电路时，通电螺线管电流从上端流入，下端流出，利用安培定则可以判断E端为S极，F端为N极，故B错误； C. 取出钥匙后，通电螺线管无磁性，衔铁不吸引，电动机所做电路断路，电动机停止转动，故C错误； D. 电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，故D错误． 故选A. 6．D 【详解】AD．由图知道，温度达到8℃时，水银和金属丝接通，由于水银和金属丝都是导体，所以控制电路接通，电磁铁有磁性，电磁铁吸引衔铁，动触头和电铃的电路接通，电铃响，灯不亮，报警器是利用了水银导电、水银热胀冷缩的性质、电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性等特点，故A错误，D正确； B．由图知道，若将温度计上端的金属丝向下调整，则报警温度将降低，故B错误； C．由图知道，报警器的电磁铁和水银温度计依次连接在控制电路中，两者是串联的，故C错误。 故选D。 7．C 【详解】龙卷风的实质是高速旋转的气流，当刮起龙卷风时，龙卷风内部的空气流动速度增大，压强减小；龙卷风外侧的压强不变，地面上的物体或人畜如果被卷在龙卷风中，受到向内且斜向上的压强大于向外且斜向下的压强，受到向内且斜向上的压力大于向外且斜向下的压力，物体或人畜在压力差的作用下被“吸”起卷入空中，利用的是流体压强和流速的关系，据此对各选项逐一进行分析即可作答。 A．地球“吸”地面上物体，是指地面附近的物体由于受到地球的吸引而产生的力，故A不符合题意； B．电磁起重机的主要元件是电磁铁，“吸”起铁质物体是因为磁体有吸引铁、钴、镍的性质，故B不符合题意； C．两艘并排航行的轮船，若两艘船靠的比较近且并排前进，两船内侧的水流速度大，外侧的水流速小，根据流体压强与流速的关系可知：两船内侧的水的压强小于两船外侧水的压强，在这个压强差的作用下，两船会向中间靠拢，出现相撞的情形，故C符合题意； D．电视机在使用的过程中屏幕带上了电荷，带电体具有吸引轻小物体的性质，灰尘被吸在屏幕上，故D不符合题意。 故选C。 8．B 【详解】A．由安培定则可知，电梯工作时电磁铁的上端为S极，故A错误； B．当出现超载情况时，电铃将发出警报声，此时K触点被吸引下来，说明当出现超载情况时，电磁铁所在电路电流增大，所以电梯超载时报警说明压敏电阻的阻值随压力增大而减小，故B正确； C．电梯未超载时，电动机工作，所以电梯未超载时动触点K与静触点A接触，故C错误； D．电梯超载时报警，电路中的电流增大，所以R2两端的电压增大，故D错误。 故选B。 9．B 【详解】自动控制电路，当开关断开时，灯亮，电动机转起来，电铃不响；当开关闭合时，灯不亮，电动机不转，电铃响．所以选B． 10．A 【详解】热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。当温度升高到某一设定值时，热敏电阻的阻值变小，控制电路电源电压一定，根据欧姆定律，控制电路中电流变大，电磁铁磁性增强，吸引衔铁向下运动，接通电铃所在的支路，断开指示灯所在的支路，指示灯熄灭，电铃响，故A正确，BCD错误。 故选A。 11．C 【详解】A．电磁继电器是利用电流的磁效应工作的，电动机是根据通电线圈在磁场中受力而转动工作的，故A项错误； B．根据安培定则可知，电磁铁工作时，上端为N极，故B项错误； C．当有人闯入保密室时会使开关S闭合，电磁铁有磁性，吸引衔铁，电灯b所在电路接通，b灯亮，故C项正确； D．当滑片向右移动时，接入电路电阻变大，电流变小，电磁铁的磁性减弱，故D项错误。 故选C。 12．A 【详解】由A图知道，容器、左侧电源和电磁铁组成的是控制电路，灯和右侧电源组成的是工作电路，这是一个利用电磁继电器来工作电路的装置，故A符合题意； 动圈式话筒是利用电磁感应原理工作的，但只有一个电路，故B不符合题意； 电磁起重机是利用电流磁效应工作的，但只有一个电路，故C故不符合题意； 电铃是利用电流磁效应工作的，但只有一个电路，故D不符合题意． 13．D 【详解】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，说明灯泡在和两接线柱之间，故D正确。 故选D。 14．C 【详解】A．当开关S闭合时，门锁会打开；根据安培定则，与红灯并联的电磁铁通电后左端是N极，右端是S极，异名磁极相互吸引，A被吸引，门打开，所以A的左端是N极，故A错误； B．闭合开关后，据安培定则，电磁铁L上端是S极，下端是N极，故B错误； C．当衔铁被吸引下来后，红灯与电磁铁P的电流只有一条路径，则红灯与电磁铁P是串联的，故C正确； D．由于红灯与电磁铁P是串联，若红灯灯丝烧断，闭合开关后，电磁铁P没有电流通过，则没有磁性，则门锁不能打开，故D错误。 故选C。 15．B 【详解】电磁继电器的主要部件就是一个电磁铁，它是利用电磁铁磁性的有无来产生作用力，从而控制工作电路的。当控制电路接通时，电路中有了电流，电磁铁就有了磁性，吸引衔铁，衔铁的移动导致了工作电路的通断，其实质就是一个电路来控制另一个电路的间接开关。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 16． S 低电流、低电压 【详解】[1]如图所示的电路，闭合开关后，电流从电磁铁的下方进入，则由安培定则可知，电磁铁的下端为N极，上端是S极。 [2]图中控制电路的开关闭合时，电磁铁产生磁性，吸下衔铁，通过绝缘体带动动触点向下运动，使工作电路接通，电动机工作；当控制电路的开关断开时，电磁铁磁性消失，复位弹簧将衔铁弹离电磁铁，通过绝缘体带动动触点向上运动，使工作电路断开，电动机停止工作，从而实现了用弱电流、低电压的电路控制强电流、高电压的工作电路。 17． 断开 440 换用阻值更小的电热丝（或并联一个适当的电热丝） 【详解】[1]由热胀冷缩可知，温度升高时水银的体积膨胀，当温度达到设定温度时，金属丝与水银接触，电磁铁通电有磁性，衔铁被吸下，工作电路停止工作，即自动加热器可自动断开加热电路。 [2] 由可得，电热丝的阻值 电热丝的阻值为440Ω。 [3]加热电路的电压不变，由可知，要增大加热电路的功率，应减小电热丝的阻值，可以换用阻值更小的电热丝，由电阻的并联可知，也可以并联一个适当的电热丝。 18． 有 排斥 接通 【详解】[1][2][3]读图可知，左侧为控制电路，当开关闭合时，电磁铁获得磁性，利用安培定则判断可知，B端为N极，因为弹簧片左侧也是N极，同名磁极相互排斥，故两触点接通，使右侧工作电路开始工作，电铃报警。 19． 导体 L2 【详解】通常的水时导体，纯水时绝缘体. 当水位没有到达A时，电磁铁所在电路是断路状态，衔铁与灯泡L1接通，此时L1发光； 当水位到达A时，由于通常的水具有导电性，电磁铁所在电路被接通，电磁铁向下吸引衔铁，接通L2所在电路，此时L2发光. 20．（1）110Ω；（2）1.8V；（3）30~40℃ 【详解】解：（1）发热电阻R的阻值 （2）当开关S闭合时，控制电路R0、R1和R2串联，由图乙可知t=48℃时，R1=140Ω，电暖箱中的最高温度为48℃，此时控制电路的电流为 I=60mA=0.06A 电路的总电阻 滑动变阻器R2的阻值 R2=R总-R0-R1=200Ω-30Ω-140Ω=30Ω 滑动变阻器R2两端电压 U2=IR2=0.06A×30Ω=1.8V （3）当控制电路得电流 Imin=50mA=0.05A 时，电暖箱温度最低，电路的总电阻 热敏电阻R1的阻值 R1′=R′总-R0-R2′=240Ω-30Ω-10Ω=200Ω 由图乙可知此时电暖箱的温度t=30℃，当控制电路的电流为 Imax=60mA=0.06A 电暖箱温度为最高，由（2）可知电路的总电阻是200Ω，热敏电阻R1的阻值 R1"=R总-R0-R2′=200Ω-30Ω-10Ω=160Ω 由图乙可知此时电暖箱的温度t=40℃，电暖箱温度变化的范围为30~40℃。 答：（1）发热电阻R的阻值是110Ω； （2）电暖箱中的最高温度为48℃时，滑动变阻器R2两端电压是1.8V； （3）调节滑动变阻器阻值为R2=10Ω时，电暖箱温度变化的范围是30~40℃。 21． R2 B 0.35W 【详解】(1)[1][2]由图乙可知：R1的电阻随湿度的增加而增加，R2的电阻随湿度的增加而减小；由题意可知，空气湿度较小时，电磁铁不吸合，灯泡较暗，当空气湿度达到一定程度时，湿敏电阻的阻值减小，电路的电流增大，电磁铁的磁性增强，电磁铁吸合，湿敏电阻被短路，电路为警示灯的简单电路，灯泡变亮，由于电磁铁也被短路无磁性，电磁铁不吸合，据此可知警示灯能不断亮暗闪烁，所以应选图乙中的R2湿敏电阻，且串联在图甲电路中B位置； (2)[3]由知，警示灯的电阻为： 由图乙可知，当空气温度处于40%时，湿敏电阻的阻值为24Ω，警示灯在闪烁过程较暗时，湿敏电阻R2与警示灯串联，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，此时电路中的电流： 灯较暗时的实际功率： 【点睛】本题考查了学生分析图象的能力、电磁继电器的使用、欧姆定律的计算、电功率的计算等知识，是一道难题． 22．（1）55Ω；（2）130Ω；（3）增大，190℃ 【详解】解：（1）由 可得， 的电阻 （2）由题可知，恒温箱达到设定温度时，控制电路电流为 由欧姆定律可知，控制电路总电阻 由图乙可知，温度达到 时，的阻值为：，由串联电路电阻规律可知，电阻箱的取值 （3）从图乙可知，要提高恒温箱的设定温度，热敏电阻的阻值就要减小；为了使衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍为30mA，根据欧姆定律就要增大电阻箱连入的电阻值，即的阻值必须增大；恒温箱能够达到设定温度的情况下，热敏电阻的最小值 由图乙可知，的阻值为时，温度为 ，故该恒温箱可设定的最高温度是。 答：（1）的电阻为； （2）若恒温箱设定的温度为，电阻箱的取值为； （3）要提高恒温箱的设定温度，的取值应该增大；该恒温箱可设定的最高温度为。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$