3.与电磁继电器有关的综合计算-【一战成名新中考】2025福建中考物理·一轮复习·分层作业本（练册）

参考答案及重难题解析·福建物理 分 层 作 业 本 大电流可得,电路的最大电流 Imax = I0 = 0. 5 A, 此时 RP 的最小阻值 RPmin = U Imax -R0 = 24 V 0. 5 A -30 Ω = 18 Ω, 当物体重力为 0 时,RP 取最大阻值 50 Ω,此时电路安全,故 RPmax = 50 Ω, 所以 RP 的变化范围为 18~ 50 Ω. (3)由图乙可知 G= 0 N 时,RP = 50 Ω,根据串联分压原理可知, 电压表示数 U0 = R0 R0 +RP U= 30 Ω 30 Ω+50 Ω ×24 V = 9 V,即 0 N 在电 压表表盘上 9 V 的位置. 三、与电磁继电器有关的综合计算 1. 解:(1)由图可知,烧制炉处于加热状态时,工作电路为 R1 的简 单电路,通过 R1 的电流 I1 = U R1 = 220 V 44 Ω = 5 A; (2)烧制炉处于保温状态时,工作电路中 R1 与 R2 串联,由 P = U2 R 可得,电路的总电阻 R总 = U2 P保温 = (220 V) 2 200 W = 242 Ω,R2 的阻值 R2 = R总 -R1 = 242 Ω- 44 Ω = 198 Ω; (3)温差电源提供的电压与两探头间的温度差成正比,即有 U温差 = k( t-t0 ),由图可知,控制电路中,R 与 R0 串联,则 U温差 = I(R+R0 ),故有:k( t-t0 )= I(R+R0 )　 ①, 第一次调节 R 的阻值为 1 Ω,当烧制炉刚进入保温状态时,测得 炉内温度 t 为 400 ℃ , 第二次调节 R 的阻值为 4 Ω,当烧制炉刚进入保温状态时,测得 炉内温度 t 为 1 000 ℃ , 且 t0 = 20 ℃ ,I= 0. 01 A,把数据代入①式可得: k×(400 ℃ -20 ℃ )= I×(1 Ω+R0 ) ②, k×(1 000 ℃ -20 ℃ )= I×(4 Ω+R0 ) ③, 联立②③解得:R0 = 0. 9 Ω,k= 5×10-5 V / ℃ , 则 R 与 t 的关系式为:R= (5×10-3 t-1)Ω. 2. 解:(1)灯泡 L1 和 L2 规格均为“220 V　 22 W”. 由 P= U2 R 可得,灯泡 L1 正常发光时的电阻 RL = U额 2 P1 = (220 V) 2 22 W = 2 200 Ω, (2)当控制电路 U1 = 9 V,E= 1. 0 lx,R1 = 5 kΩ,R2 = 1 kΩ; 电路的总电阻 R=R1 +R2 = 5 kΩ+1 kΩ = 6 000 Ω; 电路中的电流 I= U R = 9 V 6 000 Ω = 0. 0015 A = 1. 5 mA<2 mA,干簧 管的簧片 B 与 A 接通;两个灯泡并联; 工作电路消耗的电功率 P=P1 +P2 = 22 W+22 W = 44 W; (3)根据表格数据知,光照度越大,电阻越小,光照度在 1. 0 ~ 1. 9 lx 之间,电阻随着照度均匀变化,E = 1. 5 lx 时,R = 5. 0 kΩ- 1. 5 lx-1. 0 lx 1. 3 lx-1. 0 lx ×(5. 0-4. 4)kΩ = 4 kΩ,电路中的电流 I = 2 mA = 0. 002 A 时自动调节亮度,因而电源电压最小为 U = IR1 = 0. 002 A×4 000 Ω = 8 V; 最大电源 U′= I (R1 +R2 ) = 0. 002 A×(4 000 Ω+6 000 Ω) = 20 V;U1 的调节范围 8~ 20 V. 3. 解:(1)根据W=Pt 可得,加湿器正常工作 10 min 消耗的电能为 W=Pt= 60 W×10×60 s = 3. 6×104 J; (2)由乙图可知,当湿度为 60%时,湿敏电阻 R = 100 Ω,此时控 制电路的电流为 I= 0. 04 A,根据欧姆定律可得,U = IR+IR0 = 0. 04 A×100 Ω+0. 04 A×R0 　 ①, 当湿度为 80%时,湿敏电阻 R′ = 50 Ω,此时控制电路的电流为 I′= 0. 06 A,根据欧姆定律可得, U= I′R′+I′R0 = 0. 06 A×50 Ω+0. 06 A×R0 　 ②, 联立①②解得,U= 6 V,R0 = 50 Ω; (3)替换前,加湿器刚启动时湿敏电阻 R = 100 Ω,此时控制电 路的电流为 I= 0. 04 A,湿敏电阻功率为 P′= I2R = (0. 04 A) 2 × 100 Ω = 0. 16 W, 替换后,加湿器刚启动时,通过控制电路的电流仍为 I = 0. 04 A,此时 R0 ′= 25 Ω,根据欧姆定律可知,此时的控制电路的总电 阻为 R总 = U I = 6 V 0. 04 A = 150 Ω, 由于控制电路是串联电路,所以此时湿敏电阻的阻值为 R″=R总 -R0 ′= 150 Ω-25 Ω = 125 Ω, 此时湿敏电阻功率为 P″= I2R″= (0. 04 A) 2 ×125 Ω = 0. 2 W, 则湿敏电阻功率的变化量为 ΔP=P″-P′= 0. 2 W-0. 16 W = 0. 04 W. 4. 解:(1)由图乙可知,受控电路 30 min 内工作了 20 min,由 P = W t 可得,消耗的电能为 W=Pt= 1 200 W×20×60 s = 1. 44×106 J; (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= 3 V, 通过电阻 R0 的电流为 I0 = U0 R0 = 3 V 100 Ω = 0. 03 A; (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. 15 A,电阻最小时恰好衔铁被吸下,因此可以求出 Rt 的 最小值 Rtmin = U Itmax = 3 V 0. 15 A = 20 Ω, 衔铁被吸下瞬间,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,当控制电路中的总电流降低到 0. 15 A 时,衔铁才会被弹回,此时经过 Rt 的电流为 Itmin = I-I0 = 0. 15 A -0. 03 A = 0. 12 A,此时 Rt 的阻值最大为 Rtmax = U Itmin = 3 V 0. 12 A = 25 Ω, 因为 Rt 的阻值随温度的升高而减小,若 Rt 的阻值继续增大,电 路中的电流变小,衔铁被弹回,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 25 Ω,故热敏电阻 Rt 的变化范围为 20 Ω≤Rt≤25 Ω. 大单元三　 “伏安法”实验 能力点 1　 连接实物图和画电路图 1. 如答图所示 第 1 题答图 2. 如答图所示 第 2 题答图 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 51 分层作业本·福建物理 模 块 五 电 磁 学 三、与电磁继电器有关的综合计算 (2024. 31、2023. 31、2021. 33) 1. [2024 福建 31 题 8 分]小闽为学校的陶器烧制炉加装一个自制的可控制温度的装置,其简化的工作 电路图如图. R1、R2 是炉内加热电阻,R1 阻值为 44 Ω,R 是变阻器,R0 是电磁铁线圈电阻. 温差电 源的热点探头放在炉内,冷点探头放在 20 ℃ 的恒温箱中. 烧制炉接入 220 V 的电路中,闭合开关 S1、S2,衔铁与触点 A 接触,烧制炉处于加热状态;当电磁铁线圈中的电流达到 0. 01 A 时,衔铁被 吸下与触点 B 接触,烧制炉进入保温状态,保温功率为 200 W. 测试时,第一次调节 R 的阻值为 1 Ω,当烧制炉刚进入保温状态时,测得炉内温度 t 为 400 ℃ ;第二次调节 R 的阻值为 4 Ω,当烧制 炉刚进入保温状态时,测得炉内温度 t 为 1 000 ℃ . 求: (1)烧制炉处于加热状态时,通过 R1 的电流. (2)烧制炉处于保温状态时,R2 的阻值. (3)温差电源提供的电压与两探头间的温度差成正比,为便于设置烧制炉的保温温度 t,写出 R 与 t 关系的表达式. 第 1 题图 　 　 􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂 􀤂 􀤂 􀤂 􀤂 􀤂 􀤂 􀤂 􀤂 􀤂 􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂 􀤂 􀤂 􀤂 􀤂 􀤂 􀤂 􀤂 􀤂 􀤂 􀦂 􀦂 􀦂􀦂 电路图解读 控温装置工作原理:衔铁与触点 A 接触,烧制炉 处于加热状态,只有 R1 工作,当热点探头温度达 到特定值,温差电源达到一定电压值,恒温箱中 电流达到 0. 01 A 时,衔铁与触点 B 接触,烧制炉 进入保温状态,R1、R2 串联工作. 解:(1)由图可知,烧制炉处于加热状态时,工作电路为 R1 的简单电路,通过 R1 的电流 I1 = U R1 =220 V 44 Ω =5 A; (2)烧制炉处于保温状态时,工作电路中 R1 与 R2 串联,由 P= U2 R 可得,电路的总电阻 R总 = U2 P保温 =(220 V) 2 200 W =242 Ω,R2 的阻值 R2 =R总-R1 =242 Ω-44 Ω=198 Ω; (3)温差电源提供的电压与两探头间的温度差成正比,即有 U温差 =k( t-t0),由图可知,控制电路中,R 与 R0 串 联,则 U温差 = I(R+R0),故有:k( t-t0)= I(R+R0) 　 ①, 第一次调节 R 的阻值为 1 Ω,当烧制炉刚进入保温状态时,测得炉内温度 t 为 400 ℃, 第二次调节 R 的阻值为 4 Ω,当烧制炉刚进入保温状态时,测得炉内温度 t 为 1 000 ℃, 且 t0 =20 ℃,I=0. 01 A,把数据代入①式可得: k×(400 ℃-20 ℃)= I×(1 Ω+R0) 　 ②, k×(1 000 ℃-20 ℃)= I×(4 Ω+R0) 　 ③, 联立②③解得:R0 =0. 9 Ω,k=5×10-5 V / ℃, 则 R 与 t 的关系式为:R=(5×10-3 t-1)Ω. 501 分层作业本·福建物理 模 块 五 电 磁 学 2. [2024 厦门二检]如图是实践小组设计的光控路灯原理图,由控制电路和工作电路组成. 光越强,光 照度 E 越大,光敏电阻 R1 的阻值随光照度 E 的变化关系如下表所示,lx 是光照度的单位. 干簧管 是不计电阻的单刀双掷开关,当通过线圈的电流 I<2 mA 时,干簧管的簧片 B 与 A 接通;I≥2 mA 时,簧片 B 与 C 接通. 已知控制电路电源电压 U1 可调,可变电阻 R2 可调范围为 0~ 6 kΩ;工作电路 电源电压 U2 = 220 V,灯泡 L1 和 L2 规格均为“220 V　 22 W”. 光照度 E / lx 0. 1 0. 4 0. 7 1. 0 1. 3 1. 6 1. 9 光敏电阻 R1 / kΩ 30. 0 8. 0 6. 2 5. 0 4. 4 3. 8 3. 2 (1)求灯泡 L1 正常发光时的电阻. (2)当控制电路 U1 = 9 V,E= 1. 0 lx,R2 = 1 kΩ 时,求工作电路消耗的电功率. (3)若要在 E≤1. 5 lx 时路灯自动调亮,求 U1 的调节范围. 第 2 题图 解:(1)灯泡 L1 和 L2 规格均为“220 V　 22 W” . 由 P=U 2 R 可得,灯泡 L1 正常发光时的电阻 RL = U额 2 P1 =(220 V) 2 22 W =2 200 Ω, (2)当控制电路 U1 =9 V,E=1. 0 lx,R1 =5 kΩ,R2 =1 kΩ; 电路的总电阻 R=R1+R2 =5 kΩ+1 kΩ=6 000 Ω; 电路中的电流 I= U R = 9 V 6 000 Ω =0. 0015 A=1. 5 mA<2 mA,干簧管的簧片 B 与 A 接通;两个灯泡并联; 工作电路消耗的电功率 P=P1+P2 =22 W+22 W=44 W; (3)根据表格数据知,光照度越大,电阻越小,光照度在 1. 0~ 1. 9 之间,电阻随着照度均匀变化, E=1. 5 lx 时,R=5. 0 kΩ-1. 5 lx-1. 0 lx 1. 3 lx-1. 0 lx ×(5. 0-4. 4)kΩ=4 kΩ, 电路中的电流 I=2 mA=0. 002 A 时自动调节亮度,因而电源电压最小为 U= IR1 =0. 002 A×4 000 Ω=8 V; 最大电源 U′= I (R1+R2)= 0. 002 A×(4 000 Ω+6 000 Ω)= 20 V; U1 的调节范围为 8~ 20 V. 601 分层作业本·福建物理 模 块 五 电 磁 学 3. [2024 三明一检]实践小组为学校花卉种植小屋设计了自动加湿装置,其简化电路如图甲. 该自动加 湿装置由控制电路和工作电路两部分组成,它能使小屋内空气湿度 H 的变化范围控制在 60% ~ 80%,控制电路中湿敏电阻 R 的阻值随空气湿度 H 的变化关系如图乙. 当线圈中的电流减小至 0. 04 A 时,衔铁被松开,触点 B、C 接通,加湿器开始加湿;当线圈中的电流增大至 0. 06 A 时,衔铁 被吸下,触点 B、C 断开,加湿器停止加湿. 已知加湿器上标有“220 V　 60 W”字样,控制电路电源 电压 U 恒定,R0 为定值电阻,线圈电阻不计. 问: (1)加湿器正常工作 10 min 消耗的电能; (2)电源电压 U 的大小和电阻 R0 的阻值; (3)若用阻值为 25 Ω 的电阻替换原控制电路的电阻 R0,求替换前后,当自动控制电路均处于刚启 动加湿器工作的状态时,湿敏电阻功率的变化量. 甲 　 　 乙 第 3 题图 解:(1)根据 W=Pt 可得,加湿器正常工作 10 min 消耗的电能为 W=Pt=60 W×10×60 s= 3. 6×104 J; (2)由乙图可知,当湿度为 60%时,湿敏电阻 R=100 Ω,此时控制电路的电流为 I=0. 04 A,根据欧姆定律可得, U= IR+IR0 =0. 04 A×100 Ω+0. 04 A×R0 　 ①, 当湿度为 80%时,湿敏电阻 R′= 50 Ω,此时控制电路的电流为 I′= 0. 06 A,根据欧姆定律可得, U= I′R′+I′R0 =0. 06 A×50 Ω+0. 06 A×R0 　 ②, 联立①②解得,U=6 V,R0 =50 Ω; (3)替换前,加湿器刚启动时湿敏电阻 R=100 Ω,此时控制电路的电流为 I=0. 04 A,湿敏电阻功率为 P′= I2R=(0. 04 A) 2×100 Ω=0. 16 W, 替换后,加湿器刚启动时,通过控制电路的电流仍为 I= 0. 04 A,此时 R0′ = 25 Ω,根据欧姆定律可知,此时的控 制电路的总电阻为 R总 = U I = 6 V 0. 04 A =150 Ω, 由于控制电路是串联电路,所以此时湿敏电阻的阻值为 R″=R总-R0′=150 Ω-25 Ω=125 Ω, 此时湿敏电阻功率为 P″= I2R″=(0. 04 A) 2×125 Ω=0. 2 W, 则湿敏电阻功率的变化量为 ΔP=P″-P′=0. 2 W-0. 16 W=0. 04 W. 701 分层作业本·福建物理 模 块 五 电 磁 学 4. [2024 盐城]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. 15 A 时,衔铁刚好被吸下,控制电路电 源电压恒为 3 V. 定值电阻 R0 为 100 Ω,线圈电阻忽略不计. 求: (1)受控电路 30 min 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. 甲 　 　 乙 第 4 题图 解:(1)由图乙可知,受控电路 30 min 内工作了 20 min,由 P=W t 可得,消耗的电能为 W=Pt=1 200 W×20×60 s= 1. 44×106 J; (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,由并联电路电压的规律知,R0 两端的电压为 U0 =U=3 V, 通过电阻 R0 的电流为 I0 = U0 R0 = 3 V 100 Ω =0. 03 A; (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. 15 A,电阻最小时恰好衔铁被吸下, 因此可以求出 Rt 的最小值 Rtmin = U Itmax = 3 V 0. 15 A =20 Ω, 衔铁被吸下瞬间,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,当控制电路中的总电流降低到 0. 15 A 时,衔铁才会被弹回, 此时经过 Rt 的电流为 Itmin = I-I0 =0. 15 A-0. 03 A=0. 12 A, 此时 Rt 的阻值最大为 Rtmin = U Itmin = 3 V 0. 12 A =25 Ω, 因为 Rt 的阻值随温度的升高而减小,若 Rt 的阻值继续增大,电路中的电流变小,衔铁被弹回,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 25 Ω, 故热敏电阻 Rt 的变化范围为 20 Ω≤Rt≤25 Ω. 更多实际应用型电路综合计算题见《题型培优册》P39-48 801