易错点10 电磁铁及其应用（2陷阱点3考点3题型）-备战2025年中考科学考试易错题（浙江专用）

2024-2025学年高考物理易错 易错点10 电磁铁及其应用 目 录 01 易错陷阱 02 易错知识点 知识点一、电磁继电器的工作原理 知识点二、学会“看”电路 知识点三、电磁继电器灵敏度的改变思路 03 举一反三——易错题型 题型一．影响电磁铁磁性强弱的因素 题型二．电磁铁的特点及应用 题型三．电磁继电器的特点和应用 04 易错题通关 易错点一、电磁继电器工作原理和过程理解不清晰 易错点二、提高或降低灵敏度的方法没有掌握 知识点一、电磁继电器的工作原理 1.实质：利用电磁铁来控制工作电路的开关。 2.核心：电磁铁 3.电磁铁的优点： ①电磁铁磁性的有无，可以用电流的通断来控制。 ②电磁铁磁性的强弱，可以用电流的大小、线圈匝数的多少来控制。 ③电磁铁磁极的极性，可以用电流的方向来控制。 知识点二、学会“看”电路 1.控制电路和工作电路分开看： 控制电路 + 工作电路 低电压、弱电流控制高电压、强电流工作电路。 2.控制电路——开关：控制工作电路 电磁铁——单刀双掷开关 3.工作电路——完整的电路（电源、用电器、开关、导线） 根据“关开”判断工作电路中“谁”工作。 知识点三、电磁继电器灵敏度的改变思路 1.解题关键是要认识到电磁铁将衔铁吸下时的磁性强弱是固定的，当控制电路电压不变时，吸合时控制电路中的电流（触发电流）也是一个定值，然后结合题目的信息和欧姆定律I=U/R来解决。 题型一．影响电磁铁磁性强弱的因素 1. （2024春•温州期末）图甲为某款型号的断路器，原理如图乙。正常工作时，触点闭合。当电路短路或过载时，利用电磁铁或双金属片作用，使铁质簧锁装置弹开，触点断开。当电路中发生短路时，该断路器利用电磁铁的作用及时切断电路。则短路时电磁铁线圈中的电流变化及对铁质簧锁上端的磁力作用分别是（　　） A．电流变大，吸引簧锁 B．电流变大，排斥簧锁 C．电流变小，吸引簧锁 D．电流变小，排斥簧锁 2. （2024•温州模拟）如图甲是一种“潜水自救装置”，其工作原理如图乙所示，力敏电阻Rx的阻值随潜水深度的改变而改变，当达到设定的安全深度时，电磁铁吸引衔铁，反应盒中两种物质混合并开始反应产生气体，气囊快速充气上浮，将潜水运动员拉回到水面，其中U为电源电压，R0为定值电阻。 （1）为实现以上功能，在图丙中选出力敏电阻Rx的阻值随深度变化的大致曲线是 。（填“A”或“B”） （2）若其他条件不变，减少电磁铁的线圈匝数，则安全深度将 。 3. （2023春•婺城区月考）如图甲，水平桌面上，两块相同的条形磁铁在水平推力F的作用下，做匀速直线运动。 （1）取走其中一块后，磁铁在水平推力F2的作用下仍做匀速直线运动，如图乙，则F2 F1（选填“＞”、“＜”或“＝”）。 （2）如图丙，磁铁在F2作用下，匀速直线运动过程中，闭合开关S，则磁铁速度将变化，此时，将滑动变阻器的滑片向左移动，欲保持磁铁匀速直线运动，F2应 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。 4. （2024春•杭州月考）磁感应强度B用来描述磁场的强弱，国际单位是特斯拉，符号是“T”。为了探究电磁铁外轴线上磁感应强度的大小与哪些因素有关，小鹭设计了如图1所示的电路，图甲电源电压6V，R为磁感应电阻，其阻值随磁感应强度变化的关系图线如图2。 （1）当图乙S2断开，图甲S1闭合时，电流表的示数为 mA．闭合S1和S2，图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动，图甲中电流表的示数逐渐减小，说明磁感电阻R处的磁感应强度B逐渐 。 （2）闭合S1和S2，滑片P不动，沿电磁铁轴线向左移动磁感电阻R，测出R离电磁铁左端的距离x与对应的电流表示数I，算出R处磁感应强度B的数值如表。请计算x＝5cm时，B＝ T． x/cm 1 2 3 4 5 6 I/mA 10 12 15 20 30 46 B/T 0.68 0.65 0.60 0.51 0.20 （3）综合以上实验数据可以得出“电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流的增大而 ，离电磁铁越远，磁感应强度越 。 题型二．电磁铁的特点及应用 5. （2024•西湖区校级二模）小张家所在的住宅区每栋单元的楼梯口都安装了防盗门，其门锁原理图如图所示，图中只画出了其中一家住户的控制开关S．该门锁的工作过程是：楼上的人闭合控制开关S，门锁上的电磁铁通电后吸引卡入右侧门扣中的衔铁，门可打开。关于该门锁，下列说法中正确的是（　　） A．该门锁利用了电生磁的原理来工作的 B．电流周围的磁场是假想的物理模型 C．闭合开关S后，电磁铁的右端为N极 D．该单元的各住户控制门锁的开关是串联的 6. （2024春•余杭区期末）如图是拍摄机动车闯红灯的工作原理示意图。光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合，压力开关受到机动车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违规车辆。下列有关说法正确的是（　　） A．只要光控开关接收到红光，摄像系统就会自动拍摄 B．机动车只要驶过埋有压力开关的路口，摄像系统就会自动拍摄 C．只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄 D．若将光控开关和压力开关并联，也能起到相同的作用 7. （2024•西湖区一模）为了确保鱼正常的生命活动，通常在鱼池内使用增氧泵（如图甲）。其中图乙为气室和橡皮碗的局部放大图。弹性金属片左端固定一固体A，当A被电磁铁吸引时，橡皮碗被压缩，气室内的空气被压入水中：当A被电磁铁排斥时，橡皮碗恢复原状，空气被吸进气室。a和b是与气室相连的导管。增氧泵工作时能不断地将空气压入水中，从而增加水体的溶解氧。 （1）为使增氧泵正常工作，固体A应选用 （选填“磁体”或“铁块”）。 （2）当弹性金属片向下压缩橡皮碗时，K1、K2的开闭情况为 。 （3）增氧泵工作时，为使氧气充分的溶解在水中，以下措施可行的是 （选填序号）。 A.增加气室的高度 B.增加导管b伸入水面以下的长度 C.导管b的下端加装一个多孔装置 （4）养鱼时，冬季与夏季，哪个季节更需要增氧泵？判断并说明理由。 。 8. （2024春•玉环市期末）如图甲所示是某同学设计的模拟电路，可在潮湿的阴雨天开启警示灯，警示灯能随湿度变大而变亮。（线圈电阻忽略不计） （1）将湿敏电阻串联在电路中的 （选填“A”或“B”）位置，闭合开关，警示灯随湿度变化而自动调整亮度，且不断闪烁。 （2）图乙所示是两种不同的湿敏电阻的阻值大小随湿度的变化，模拟电路的湿敏电阻应选择 。 题型三．电磁继电器的特点和应用 9. （2024•镇海区模拟）我市装有多座过街天桥，极大方便了行人的出行。阴雨天时，空气潮湿，能见度低，路面湿滑，为保证行人上下天桥时的安全，需在天桥入口处设置警示灯。图甲是某同学为此设计的部分模拟电路，电磁铁及触点1固定不动，衔铁可在电磁铁作用下上下运动，带动铜棒OF绕O点运动。该电路中需用到阻值随空气湿度变化的湿敏电阻，将湿敏电阻接在电路中（图中未画出），闭合：开关S，当空气湿度小于设定值时，警示灯随湿度变化而自动调整亮度；当空气湿度增大到设定值时，警示灯能不断闪烁。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。忽略电磁铁线圈电阻，灯泡阻值不变，以下说法正确的是（　　） A．应选R1作为该电路的湿敏电阻 B．在M、N、Q三处位置中，湿敏电阻应安装在Q处 C．小于设定值时，湿度越小警示灯越亮 D．向左移动滑片P，可使警示灯在较小湿度下实现闪烁 10. （2024•余姚市模拟）江南新城西区95幢3单元成为2024年余姚首个开工建设的老旧小区加装电梯工程。图甲是该小区电梯的结构示意图，它由轿厢、配重、滑轮、缆绳、钢丝绳和电动机组成，轿厢质量为400kg，配重质量为300kg，绳重和摩擦忽略不计。为了安全，电梯设置了超载自动报警系统，如图乙。闭合控制开关S1，电梯没有超载时，再闭合运行开关S2，电动机正常工作；超载时（即控制电路中的电流I≥0.1A），电铃发出报警铃声，即使闭合S2，电动机也不工作。控制电路电源电压为9V，定值电阻R1的阻值为30Ω，电磁铁线圈电阻不计，轿厢内底面压力传感器R2的阻值与它所受压力F的关系如图丙所示。 （1）该电梯空载静止时，与轿厢相连的缆绳对轿厢的拉力为 N；超载时，图乙中触点将与 点接触（填“A”或“B”），电铃发出报警铃声。 （2）某次轿厢内载人和货物的总重为8000N，电梯 （填“超载”或“未超载”）。 11. （2024•温州三模）小龙利用电磁继电器设计了食盐“自动封装电路”（如图），两个完全相同的电磁继电器（电磁铁分别为 L1 和 L2），电磁铁的电阻和袋子质量忽略不计，托盘质量为0.5千克，R0 为保护电阻，R为力敏电阻，其阻值与压力的关系如下表所示。 R/Ω 145 165 210 280 380 500 压力/N 15 13 11 9 7 5 【工作原理】通过电磁铁分别控制“食盐添加系统”（通电时可向袋子内添加食盐）和“封装系统”（通电时可完成袋口的密封），当袋中的食盐达到一定的质量时封装。 （1）【产品制作】根据电路的工作原理，则图中A和B，哪一个是“封装系统”： （选填“A”或“B”）。 （2）【装置测试】控制电路的电源电压U为6V，R0为20欧，电磁铁的吸合电流为：20毫安，则该电路可自动封装的食盐质量为多少？ （3）【迭代升级】小港觉得可以对电路进行适当升级改造，适当增加控制“食盐添加系统”的电磁铁线圈匝数，可以实现先停止添加食盐再完成封装。请判断小港的升级是否可行，并说明理由： 。 12. （2024•江北区一模）如图甲所示是某项目化小组模拟自动灌注的模型示意图，该装置可分为灌注装置和运输装置两部分。通过运输装置中的传送带将空杯运输到灌注台，灌注装置在控制电路的控制下，使线圈1定时吸引衔铁将工作电路接通，喷头向杯中注入果汁。灌注台下方有压敏电阻R2，其阻值随压力F的变化情况如图乙所示，空杯、传送带、灌注台对R2的压力均忽略不计。当通过线圈2的电流大于或等于0.2A时，电动机内部开关闭合，传送带将带着装有果汁的杯子移动至接收台。 （1）当果汁灌入杯中时，通过线圈2的电流将 。 （2）运输装置中，电源电压U3＝1.2V，线圈2电阻不计。若R3的阻值为2Ω，求该情况下每杯至少可灌注多少克的果汁。 （3）为使喷头可以间断性喷射，控制电路的电源电压U1呈图丙周期性变化，线圈1电阻不计，当通过线圈1的电流I≥0.5A时，电磁继电器衔铁被吸下，喷头喷射果汁，已知喷头每秒喷出果汁质量为200g。若每次灌注240g果汁，为使灌果汁的过程可连续且稳定地进行，则应调节R1的阻值为多少欧？ 1. （2024春•拱墅区校级期中）为避免汽车超速行驶带来的危害，某校科技创新小组设计了如图所示的一个装置来自动限制车速。电路中电源电压为6V，保护电阻R0的阻值是5Ω，Rx是一个阻值随车速增大而减小的电阻（装置中其他的电阻忽略不计）。当车速增大时，电磁铁的磁性会 （填“增强”“减弱”或“不变”）；当车速达到130km/h时，电路中电流恰好为1A，电磁铁刚好能够吸下衔铁B，使油门C喷油量受到限制而控制车速，此时，Rx的阻值为 Ω。 2. （2023春•上城区校级期中）在北京冬奥会上1000架无人机的表演引起世界轰动。但无人机常常频发坠机事故。为防止坠机校项目化学习小组将降落伞及安全气囊结合应用在无人机上（图甲），设计成防坠毁装置，以减少意外坠落时造成的损失。该装置工作流程如图乙所示，电路如图丙所示。S1，S2均为自动开关，当发生坠落时，会自动变为闭合状态。Ra和Rb是两个不同型号的力敏电阻，La、Lb是两个完全相同的电磁铁。（假设电磁铁对衔铁的吸引力不会随距离的改变而改变，不考虑衔铁的弹力和重力） （1）力敏电阻的阻值随高度的变化图像如图丁所示。若飞行过程中，无人机的高度升高，则电磁铁磁性变化为 。（选填“增强”或“减弱”） （2）如果在Ra所在的支路中再串联一个阻值适当的定值电阻，降落伞打开位置的高度与原来相比 （选填“升高”、“降低”或“不变”）。 （3）已知两只力敏电阻阻值均随海拔高度的增大而减小，请结合Ra的曲线画出Rb阻值随海拔高度变化的大致曲线。 3. （2023春•杭州期中）国家规定燃气灶须安装熄火自动保护装置，在意外熄火（如汤水溢出）时，装置能自动关闭气路，图甲为小晨设计的模拟装置示意图，电源电压U＝9伏，当电磁铁线圈中的电流I＝0.05A时，衔铁K被释放从而关闭气路（未画山）启动保护。不计线圈电阻，热敏电阻R1的阻值与温度的关系如图乙中图线①所示。闭合开关S，问： （1）若温度降至80℃时就启动保护，电路中定值电阻R0为多少？ （2）现仅将R1更换为图线②所示的热敏电阻，若燃气灶熄火后，该电阻温度下降的快慢与图线①所示的电阻相同，装置启动保护的灵敏度会 （填“增强”或“降低”），要恢复与原来相同的灵敏度，电阻R0的取值要作如何的变化？并说明理由。 4. （2024春•杭州期末）超市的电动扶梯，有人乘时运行较快，无人乘时运行较慢。某同学想利用电磁继电器设计这样的电路。 （1）力敏电阻R0的阻值与所受压力的关系如图甲所示，则由图甲可得出力敏电阻R0的阻值随所受压力的增大而 。（填“增大”或“减小”） （2）根据要求请将图乙的工作电路连接完整。 （3）控制电路电源电压为24伏，当电流达到20mA时电磁铁将衔铁吸下。现在要求一个质量为40千克的小朋友站在电梯上，就能使电梯较快运行，则滑动变阻器R1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上电梯就能使其较快运行，应该如何改动控制电路？（写出一种方法和理由） 5. （2024•绍兴模拟）根据电动扶梯“有人乘时运行较快，无人乘时运行较慢”的特点，项目化学习小组设计了它的工作电路如图甲。该电路由“控制电路”和“工作电路”两部分组成，其中“控制电路”由压敏电阻R、滑动变阻器R1电磁铁、电压为9伏的电源U1等组成，压敏电阻的阻值与所受压力的变化关系如图乙；“工作电路”由电源、电动机、定值电阻等组成。无人乘时电动扶梯以较慢的速度运行，当控制电路的电流增大到设定值10毫安，衔铁被吸下，电动机功率增大，电动扶梯运行速度变快。（电磁铁线圈电阻忽略不计） （1）请将图甲中“工作电路”补充完整，使电路设计能满足实际工作情况的需要。 （2）根据图乙，压敏电阻所受的压力F增大，压敏电阻R的阻值将 （选填“增大”、“不变”或“减小”）。 （3）若滑动变阻器R1接入电路的阻值为300欧，某次运行时，通过电磁铁线圈的电流恰好达到10毫安，则此时电动扶梯载重为多少？ （4）在保持设定电流10毫安不变的情况下，若要使自动扶梯在更小的载重下就能实现快速运行，如何改进？（写出一点改进意见） 6. （2024•文成县二模）自2012年以来，“蛟龙”号、“深海勇士”号、和“奋斗者”号潜水器担起中国深海探测的大梁。某项目小组设计并制作潜水器模型。 （1）项目小组设计的一代产品如图甲，若想让下沉的潜水器处于悬浮状态，注射器的正确操作 。 （2）二代潜水器模型中塑料瓶（含磁铁）的质量为20g，外壁吸住的四个完全相同的铁块，一块铁块的质量为50g，该潜水器模型的总体积是120cm3。某次在下潜试验中（如图乙），该深潜器模型沉底后，此时手动抛掉一块铁块，通过计算判断该潜水器模型在水中将处于下沉、悬浮还是上浮状态。（水的密度为1×103kg/m3，可以忽略抛去铁块体积对浮力的影响） （3）为了实现潜水器模型到达预设深度能自动抛掉铁块处于悬浮状态，该项目小组设计电路（如图丙），控制电路和工作电路中的电源电压均为6伏，S为开关，R1为滑动变阻器，Rx为压敏电阻，其阻值随水深度变化关系如图丁所示，当电磁继电器线圈（线圈电阻不计）中的电流小于或等于30毫安，衔铁被释放。 ①当R1为100欧时，闭合S，求该潜水器模型将在深度多少厘米的水下自动抛掉铁块？ ②要想使该潜水器模型预设的自动抛掉铁块的深度变大，该如何调整，并说明理由。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年高考物理易错 易错点10 电磁铁及其应用 目 录 01 易错陷阱 02 易错知识点 知识点一、电磁继电器的工作原理 知识点二、学会“看”电路 知识点三、电磁继电器灵敏度的改变思路 03 举一反三——易错题型 题型一．影响电磁铁磁性强弱的因素 题型二．电磁铁的特点及应用 题型三．电磁继电器的特点和应用 04 易错题通关 易错点一、电磁继电器工作原理和过程理解不清晰 易错点二、提高或降低灵敏度的方法没有掌握 知识点一、电磁继电器的工作原理 1.实质：利用电磁铁来控制工作电路的开关。 2.核心：电磁铁 3.电磁铁的优点： ①电磁铁磁性的有无，可以用电流的通断来控制。 ②电磁铁磁性的强弱，可以用电流的大小、线圈匝数的多少来控制。 ③电磁铁磁极的极性，可以用电流的方向来控制。 知识点二、学会“看”电路 1.控制电路和工作电路分开看： 控制电路 + 工作电路 低电压、弱电流控制高电压、强电流工作电路。 2.控制电路——开关：控制工作电路 电磁铁——单刀双掷开关 3.工作电路——完整的电路（电源、用电器、开关、导线） 根据“关开”判断工作电路中“谁”工作。 知识点三、电磁继电器灵敏度的改变思路 1.解题关键是要认识到电磁铁将衔铁吸下时的磁性强弱是固定的，当控制电路电压不变时，吸合时控制电路中的电流（触发电流）也是一个定值，然后结合题目的信息和欧姆定律I=U/R来解决。 题型一．影响电磁铁磁性强弱的因素 1. （2024春•温州期末）图甲为某款型号的断路器，原理如图乙。正常工作时，触点闭合。当电路短路或过载时，利用电磁铁或双金属片作用，使铁质簧锁装置弹开，触点断开。当电路中发生短路时，该断路器利用电磁铁的作用及时切断电路。则短路时电磁铁线圈中的电流变化及对铁质簧锁上端的磁力作用分别是（　　） A．电流变大，吸引簧锁 B．电流变大，排斥簧锁 C．电流变小，吸引簧锁 D．电流变小，排斥簧锁 【解答】解：AC.由题意可知，短路时电路中电流过大，电磁铁磁性增强，会吸引铁质簧锁上端，下端弹开，电路断开。故A正确，C错误。 BD.如果电流增大，磁性增强，排斥簧锁上端，下端无法弹开，电路正常，起不到保护作用。故BD错误。 故选：A。 2. （2024•温州模拟）如图甲是一种“潜水自救装置”，其工作原理如图乙所示，力敏电阻Rx的阻值随潜水深度的改变而改变，当达到设定的安全深度时，电磁铁吸引衔铁，反应盒中两种物质混合并开始反应产生气体，气囊快速充气上浮，将潜水运动员拉回到水面，其中U为电源电压，R0为定值电阻。 （1）为实现以上功能，在图丙中选出力敏电阻Rx的阻值随深度变化的大致曲线是 。（填“A”或“B”） （2）若其他条件不变，减少电磁铁的线圈匝数，则安全深度将 。 【解答】解：（1）由题意可知在衔铁被吸引下来之前，电路是力敏电阻Rx的简单电路，因为力敏电阻Rx的阻值随潜水深度的改变而改变，当达到设定的安全深度时，电磁铁吸引衔铁，即深度增大时，电磁铁的磁性增强，电路的电流减小，故力敏电阻Rx的阻值减小，因此力敏电阻Rx的阻值随深度的增大而减小，故选B； （2）当其他条件不变时，减小电磁铁的线圈匝数，磁性减弱，当深度增大时，通过电路的电流增大，才能吸引衔铁，故安全深度变大。 故答案为：（1）B；（2）变大。 3. （2023春•婺城区月考）如图甲，水平桌面上，两块相同的条形磁铁在水平推力F的作用下，做匀速直线运动。 （1）取走其中一块后，磁铁在水平推力F2的作用下仍做匀速直线运动，如图乙，则F2 F1（选填“＞”、“＜”或“＝”）。 （2）如图丙，磁铁在F2作用下，匀速直线运动过程中，闭合开关S，则磁铁速度将变化，此时，将滑动变阻器的滑片向左移动，欲保持磁铁匀速直线运动，F2应 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。 【解答】解：（1）磁铁做匀速直线运动，所以推力等于摩擦力，当取走其中一块后，压力减小，所以摩擦力减小，则推力F2＜F1； （2）图丙中，闭合开关S，用右手握住螺线管，使四指的方向与电流的方向相同，则大拇指所指的螺线管的右端为N极，左端为S极；根据同名磁极相互排斥可知，磁铁受到螺线管的排斥力的作用，因此磁铁的速度将变小； 此时，将滑动变阻器的滑片向左移动，电阻减小，电路中电流变大，螺线管磁性增强，排斥力增大，因此欲保持磁铁匀速直线运动，F2应变大。 故答案为：（1）＜；（2）变大。 4. （2024春•杭州月考）磁感应强度B用来描述磁场的强弱，国际单位是特斯拉，符号是“T”。为了探究电磁铁外轴线上磁感应强度的大小与哪些因素有关，小鹭设计了如图1所示的电路，图甲电源电压6V，R为磁感应电阻，其阻值随磁感应强度变化的关系图线如图2。 （1）当图乙S2断开，图甲S1闭合时，电流表的示数为 mA．闭合S1和S2，图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动，图甲中电流表的示数逐渐减小，说明磁感电阻R处的磁感应强度B逐渐 。 （2）闭合S1和S2，滑片P不动，沿电磁铁轴线向左移动磁感电阻R，测出R离电磁铁左端的距离x与对应的电流表示数I，算出R处磁感应强度B的数值如表。请计算x＝5cm时，B＝ T． x/cm 1 2 3 4 5 6 I/mA 10 12 15 20 30 46 B/T 0.68 0.65 0.60 0.51 0.20 （3）综合以上实验数据可以得出“电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流的增大而 ，离电磁铁越远，磁感应强度越 。 【解答】解：（1）当图乙S2断开，图甲S1闭合时，即磁场强度为零，据图2可知，此时的R＝100Ω，故此时电路中的电流是：I0.06A＝60mA；图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动，有效电阻变小，电流变大磁场变强，图甲中电流表的示数逐渐减小，即R的电阻变大，据此分析可知：磁感电阻R处的磁感应强度B逐渐增大； （2）x＝5cm时，对于图表得出电流是30mA，据欧姆定律可知，R200Ω，故对应磁场的强度是0.40T； （3）综合以上实验数据，分析（2）中的表格数据可以得出“电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流的增大而增大，离电磁铁越远，磁感应强度越小； 故答案为：（1）60；增大；（2）0.40；（3）增大；小。 题型二．电磁铁的特点及应用 5. （2024•西湖区校级二模）小张家所在的住宅区每栋单元的楼梯口都安装了防盗门，其门锁原理图如图所示，图中只画出了其中一家住户的控制开关S．该门锁的工作过程是：楼上的人闭合控制开关S，门锁上的电磁铁通电后吸引卡入右侧门扣中的衔铁，门可打开。关于该门锁，下列说法中正确的是（　　） A．该门锁利用了电生磁的原理来工作的 B．电流周围的磁场是假想的物理模型 C．闭合开关S后，电磁铁的右端为N极 D．该单元的各住户控制门锁的开关是串联的 【解答】解：A、该门锁利用了电生磁的原理来工作的正确，当电流通过螺线管时，螺线管有磁性； B、电流周围的磁场是实实在在存在的故B错误； C、根据安培定则，闭合开关S后，电磁铁的右端为S极； D、该单元的各住户控制门锁的开关是并联的互不影响。 故选：A。 6. （2024春•余杭区期末）如图是拍摄机动车闯红灯的工作原理示意图。光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合，压力开关受到机动车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违规车辆。下列有关说法正确的是（　　） A．只要光控开关接收到红光，摄像系统就会自动拍摄 B．机动车只要驶过埋有压力开关的路口，摄像系统就会自动拍摄 C．只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄 D．若将光控开关和压力开关并联，也能起到相同的作用 【解答】解：（1）分析题意可知，只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄，因此A和B两个选项的说法是错误的； （2）分析可见，光控开关和压力开关是相互牵制，相互影响的，因此这两个开关只能串联，不能并联，所以D选项的说法也是错误的。 故选：C。 7. （2024•西湖区一模）为了确保鱼正常的生命活动，通常在鱼池内使用增氧泵（如图甲）。其中图乙为气室和橡皮碗的局部放大图。弹性金属片左端固定一固体A，当A被电磁铁吸引时，橡皮碗被压缩，气室内的空气被压入水中：当A被电磁铁排斥时，橡皮碗恢复原状，空气被吸进气室。a和b是与气室相连的导管。增氧泵工作时能不断地将空气压入水中，从而增加水体的溶解氧。 （1）为使增氧泵正常工作，固体A应选用 （选填“磁体”或“铁块”）。 （2）当弹性金属片向下压缩橡皮碗时，K1、K2的开闭情况为 。 （3）增氧泵工作时，为使氧气充分的溶解在水中，以下措施可行的是 （选填序号）。 A.增加气室的高度 B.增加导管b伸入水面以下的长度 C.导管b的下端加装一个多孔装置 （4）养鱼时，冬季与夏季，哪个季节更需要增氧泵？判断并说明理由。 。 【解答】解：（1）增氧泵依靠吸引和排斥来上下运动，而铁块一定是被吸引，为使增氧泵正常工作，固体A应选用磁体，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引； （2）当弹性金属片向下压缩橡皮碗时，内部压强增大，K1关闭，K2打开。 （3）增氧泵工作时，为使氧气充分的溶解在水中，应增大空气与水的接触面积，导管b的下端加装一个多孔装置，增加导管b伸入水面以下的长度上升时不断与水接触，可以增大接触面积，增加气室的高度不能增大气泡与水的接触面积，故选BC。 （4）根据夏季鱼容易缺氧死亡分析，夏季需要增氧，因为气温高，氧气的溶解度降低。 故答案为：（1）磁体；（2）K1关闭，K2打开；（3）BC；（4）夏季；气温高，氧气的溶解度降低。 8. （2024春•玉环市期末）如图甲所示是某同学设计的模拟电路，可在潮湿的阴雨天开启警示灯，警示灯能随湿度变大而变亮。（线圈电阻忽略不计） （1）将湿敏电阻串联在电路中的 （选填“A”或“B”）位置，闭合开关，警示灯随湿度变化而自动调整亮度，且不断闪烁。 （2）图乙所示是两种不同的湿敏电阻的阻值大小随湿度的变化，模拟电路的湿敏电阻应选择 。 【解答】解：（1）在潮湿的天气里，与电磁铁串联的湿敏电阻的阻值减小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增大，衔铁被吸下与动触点A和B连通，同时将电磁铁和湿敏电阻短路，电路中的电流较大，警示灯亮，报警，此时电磁铁和湿敏电阻被短路，电磁铁中没有电流，电磁铁无磁性，动触点AB在弹簧弹力的作用下分开，流过警示灯的电流较小，警示灯较暗，如此往复，警示灯不断闪烁。 （2）根据实际需要，当空气潮湿，能见度低时，警示灯变亮，即警示灯随湿度的增加而变亮，当警示灯变亮时，通过电路的电流变大，电路电阻变小，所以R2符合要求。 故答案为：（1）B；（2）R2。 题型三．电磁继电器的特点和应用 9. （2024•镇海区模拟）我市装有多座过街天桥，极大方便了行人的出行。阴雨天时，空气潮湿，能见度低，路面湿滑，为保证行人上下天桥时的安全，需在天桥入口处设置警示灯。图甲是某同学为此设计的部分模拟电路，电磁铁及触点1固定不动，衔铁可在电磁铁作用下上下运动，带动铜棒OF绕O点运动。该电路中需用到阻值随空气湿度变化的湿敏电阻，将湿敏电阻接在电路中（图中未画出），闭合：开关S，当空气湿度小于设定值时，警示灯随湿度变化而自动调整亮度；当空气湿度增大到设定值时，警示灯能不断闪烁。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。忽略电磁铁线圈电阻，灯泡阻值不变，以下说法正确的是（　　） A．应选R1作为该电路的湿敏电阻 B．在M、N、Q三处位置中，湿敏电阻应安装在Q处 C．小于设定值时，湿度越小警示灯越亮 D．向左移动滑片P，可使警示灯在较小湿度下实现闪烁 【解答】解：A、由乙图可知，R1的阻值随湿度的增加而增加，R2的阻值随湿度的增加而减小，根据实际需要，当空气潮湿，能见度低时，警示灯变亮，即警示灯随湿度的增加而变亮，当警示灯变亮时，通过电路的电流变大，电路电阻变小，所以R2符合要求，故A错误； B、若将它串联在图甲电路中的M位置，当通过电路的电流变大，电磁铁的磁性增强，衔铁被吸下，动触点2接触静触点1，吸合后电磁铁和R2会被短路，警示灯会一下变亮，吸合后电磁铁和R2被短路而失去磁性，衔铁被弹簧拉起，此时警示灯和R2串联接入电路，灯泡变暗，而R2放在N点和Q点都不会出现此现象，故应该将警示灯串联在图甲电路中的M位置，才能起到闪烁的作用，故B错误； C、空气潮湿，能见度低，路面湿滑，为安全起见，湿度越大，警示灯应越亮，故C错误； D、电源电压不变，空气湿度设定值不变，即触发电流不变、电路中总电阻不变，若向左移动滑片，滑动变阻器接入电路中的阻值变小，即湿敏电阻阻值较大时，电路中电流即可达到触发电流，使警示灯在较小湿度下就能实现闪烁，故D正确。 故选：D。 10. （2024•余姚市模拟）江南新城西区95幢3单元成为2024年余姚首个开工建设的老旧小区加装电梯工程。图甲是该小区电梯的结构示意图，它由轿厢、配重、滑轮、缆绳、钢丝绳和电动机组成，轿厢质量为400kg，配重质量为300kg，绳重和摩擦忽略不计。为了安全，电梯设置了超载自动报警系统，如图乙。闭合控制开关S1，电梯没有超载时，再闭合运行开关S2，电动机正常工作；超载时（即控制电路中的电流I≥0.1A），电铃发出报警铃声，即使闭合S2，电动机也不工作。控制电路电源电压为9V，定值电阻R1的阻值为30Ω，电磁铁线圈电阻不计，轿厢内底面压力传感器R2的阻值与它所受压力F的关系如图丙所示。 （1）该电梯空载静止时，与轿厢相连的缆绳对轿厢的拉力为 N；超载时，图乙中触点将与 点接触（填“A”或“B”），电铃发出报警铃声。 （2）某次轿厢内载人和货物的总重为8000N，电梯 （填“超载”或“未超载”）。 【解答】解：（1）该电梯空载静止时，配重和轿厢都处于静止状态，与轿厢相连的缆绳对轿厢的拉力大小等于配重的重力，即F＝G配重＝m配重g＝300kg×10N/kg＝3000N； 由题意知闭合控制开关S1，电梯没有超载时，触点与B接触，再闭合运行开关S2，电动机正常工作，说明电动机与B触点接触；超载时，触点与A接触，电铃发出报警铃声，说明电铃与A触电接触，即使闭合S2，电动机也不工作； （2）电梯受到的压力等于人和货物的总重力， 即 F1＝G总＝8000N； 由题图乙可知，当压力F1＝8×103N时，对应的压敏电阻阻值 R2＝30Ω， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则控制电路中的电流； I0.15A； 因 0.15A＞0.1A，所以此时电梯超载。 故答案为：（1）3000；A；（2）超载。 11. （2024•温州三模）小龙利用电磁继电器设计了食盐“自动封装电路”（如图），两个完全相同的电磁继电器（电磁铁分别为 L1 和 L2），电磁铁的电阻和袋子质量忽略不计，托盘质量为0.5千克，R0 为保护电阻，R为力敏电阻，其阻值与压力的关系如下表所示。 R/Ω 145 165 210 280 380 500 压力/N 15 13 11 9 7 5 【工作原理】通过电磁铁分别控制“食盐添加系统”（通电时可向袋子内添加食盐）和“封装系统”（通电时可完成袋口的密封），当袋中的食盐达到一定的质量时封装。 （1）【产品制作】根据电路的工作原理，则图中A和B，哪一个是“封装系统”： （选填“A”或“B”）。 （2）【装置测试】控制电路的电源电压U为6V，R0为20欧，电磁铁的吸合电流为：20毫安，则该电路可自动封装的食盐质量为多少？ （3）【迭代升级】小港觉得可以对电路进行适当升级改造，适当增加控制“食盐添加系统”的电磁铁线圈匝数，可以实现先停止添加食盐再完成封装。请判断小港的升级是否可行，并说明理由： 。 【解答】解：（1）当食盐重力较小时，压敏电阻较大，电路中的电流较小，电磁铁的磁性较弱，不能吸引衔铁，则A通电而工作，是添加系统，当食盐重力足够大，电磁铁吸引衔铁，A电路断开，B电路通电，则B是封装系统； （2）控制电路的电源电压U为6V，R0为20欧，电磁铁的吸合电流I＝20mA＝0.02A， 电路的总电阻为R总300Ω， 根据串联电路的知，压敏电阻R＝R总﹣R0＝300Ω﹣20Ω＝280Ω； 根据表格中数据，食盐和托盘的重力G＝F＝9N； 则食盐和托盘的质量m0.9kg； 则食盐的质量为m'＝0.9kg﹣0.5kg＝0.4kg； （3）适当增加控制“食盐添加系统”的电磁铁线圈匝数，可以增强电磁铁的磁性，当电流较小时就可以停止添加实验，但压力不再改变，控制电路的电流不再改变，B永远无法工作，不能完成封装工作。 12. （2024•江北区一模）如图甲所示是某项目化小组模拟自动灌注的模型示意图，该装置可分为灌注装置和运输装置两部分。通过运输装置中的传送带将空杯运输到灌注台，灌注装置在控制电路的控制下，使线圈1定时吸引衔铁将工作电路接通，喷头向杯中注入果汁。灌注台下方有压敏电阻R2，其阻值随压力F的变化情况如图乙所示，空杯、传送带、灌注台对R2的压力均忽略不计。当通过线圈2的电流大于或等于0.2A时，电动机内部开关闭合，传送带将带着装有果汁的杯子移动至接收台。 （1）当果汁灌入杯中时，通过线圈2的电流将 。 （2）运输装置中，电源电压U3＝1.2V，线圈2电阻不计。若R3的阻值为2Ω，求该情况下每杯至少可灌注多少克的果汁。 （3）为使喷头可以间断性喷射，控制电路的电源电压U1呈图丙周期性变化，线圈1电阻不计，当通过线圈1的电流I≥0.5A时，电磁继电器衔铁被吸下，喷头喷射果汁，已知喷头每秒喷出果汁质量为200g。若每次灌注240g果汁，为使灌果汁的过程可连续且稳定地进行，则应调节R1的阻值为多少欧？ 【解答】解：（1）运输装置控制电路中，R2、R3串联接入电路， 由乙图可知压敏电阻的阻值随压力的增大而减小， 串联电路总电阻等于各部分电阻之和，果汁灌入杯中时，电路总电阻变小，根据欧姆定律可知通过线圈2的电流将变大； （2）闭合开关，R2、R3串联接入电路，当线圈电流大于0.2A时，可使延时开关接通，此时串联电路总电阻：R6Ω， 串联电路总电阻等于各部分电阻之和，则R2的阻值：R2＝R﹣R3＝6Ω﹣2Ω＝4Ω， 由乙图可知力敏电阻受到的压力为3N，则G＝F＝3N， 单次灌注液体的质量：m0.3g＝300g； （3）喷头每秒喷出液体质量为200g，某次液体灌注的标准为240g，则喷灌时间为1.2s， 灌注装置控制电路中，由图丙可知电压在1.8s内由0V增大到18V，又由18V减小到0V，所以0.3s～0.9s～1.5s时间段内电源电压为6V～18V～6V，故在该时间段内喷头喷射液体， 当线圈中通过的电流I≥0.5安时，电磁继电器衔铁被吸下，则R1的阻值：R112Ω。 答：（1）变大； （2）该情况下每杯至少可灌注300克的果汁； （3）应调节R1的阻值为12Ω。 1. （2024春•拱墅区校级期中）为避免汽车超速行驶带来的危害，某校科技创新小组设计了如图所示的一个装置来自动限制车速。电路中电源电压为6V，保护电阻R0的阻值是5Ω，Rx是一个阻值随车速增大而减小的电阻（装置中其他的电阻忽略不计）。当车速增大时，电磁铁的磁性会 （填“增强”“减弱”或“不变”）；当车速达到130km/h时，电路中电流恰好为1A，电磁铁刚好能够吸下衔铁B，使油门C喷油量受到限制而控制车速，此时，Rx的阻值为 Ω。 【解答】解：由图可知，电路为串联电路。当车速增大时，电阻Rx阻值减小，电路总电阻减小，电源电压不变，由欧姆定律可知，电路电流增大，电磁铁的磁性会增强； 由I可知，电路总电阻：R6Ω， 根据串联电路的特点知，Rx＝R﹣R0＝6Ω﹣5Ω＝1Ω； 故答案为：增强；1。 2. （2023春•上城区校级期中）在北京冬奥会上1000架无人机的表演引起世界轰动。但无人机常常频发坠机事故。为防止坠机校项目化学习小组将降落伞及安全气囊结合应用在无人机上（图甲），设计成防坠毁装置，以减少意外坠落时造成的损失。该装置工作流程如图乙所示，电路如图丙所示。S1，S2均为自动开关，当发生坠落时，会自动变为闭合状态。Ra和Rb是两个不同型号的力敏电阻，La、Lb是两个完全相同的电磁铁。（假设电磁铁对衔铁的吸引力不会随距离的改变而改变，不考虑衔铁的弹力和重力） （1）力敏电阻的阻值随高度的变化图像如图丁所示。若飞行过程中，无人机的高度升高，则电磁铁磁性变化为 。（选填“增强”或“减弱”） （2）如果在Ra所在的支路中再串联一个阻值适当的定值电阻，降落伞打开位置的高度与原来相比 （选填“升高”、“降低”或“不变”）。 （3）已知两只力敏电阻阻值均随海拔高度的增大而减小，请结合Ra的曲线画出Rb阻值随海拔高度变化的大致曲线。 【解答】解：（1）由图丁可知，力敏电阻阻值均随高度的增大而减小，在电源电压不变时，电路电流就会增大，电磁铁磁性就会增强； （2）如果在Ra所在的支路中再串联一个阻值适当的定值电阻，电源电压不变，由欧姆定律可知，电路中电流变小，电磁铁La的磁力减弱，降落伞打开位置的高度与原来相比降低； （3）根据电路图及题意可知，50m以下时仅安全气囊打开，工作电路中应仅有安全气囊处于通路，此时电磁铁La吸引衔铁向左运动，即控制电路中电磁铁La的磁性需强于Lb，说明通过电磁铁La的电流更大，由欧姆定律可知Ra的阻值应小于Rb； 50m以上时降落伞、安全气囊能同时打开，工作电路中应让安全气囊和降落伞弹射装置同时处于通路，此时电磁铁Lb吸引衔铁向右运动，即控制电路中电磁铁Lb的磁性需强于La，说明通过电磁铁Lb的电流更大，由欧姆定律可知Rb的阻值应小于Ra；则Rb阻值随海拔高度变化的大致曲线如图所示： 故答案为：（1）增强；（2）降低；（3）见解答。 3. （2023春•杭州期中）国家规定燃气灶须安装熄火自动保护装置，在意外熄火（如汤水溢出）时，装置能自动关闭气路，图甲为小晨设计的模拟装置示意图，电源电压U＝9伏，当电磁铁线圈中的电流I＝0.05A时，衔铁K被释放从而关闭气路（未画山）启动保护。不计线圈电阻，热敏电阻R1的阻值与温度的关系如图乙中图线①所示。闭合开关S，问： （1）若温度降至80℃时就启动保护，电路中定值电阻R0为多少？ （2）现仅将R1更换为图线②所示的热敏电阻，若燃气灶熄火后，该电阻温度下降的快慢与图线①所示的电阻相同，装置启动保护的灵敏度会 （填“增强”或“降低”），要恢复与原来相同的灵敏度，电阻R0的取值要作如何的变化？并说明理由。 【解答】解： （1）若温度降至80℃时就启动保护，由题意可知，此时电路中的电流I＝0.05A，由图乙可知，R1＝100Ω， 由I可得，电路的总电阻R总180Ω， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，电路中定值电阻R0＝R总﹣R1＝180Ω﹣100Ω＝80Ω； （2）装置启动保护时，电路中的电流为I＝0.05A不变，电路的总电阻不变，热敏电阻的阻值不变， 由图乙可知，热敏电阻的阻值相同时，②热敏电阻比①热敏电阻对应的温度较低，即②热敏电阻降的温度更低，装置才能启动保护， 所以，仅将R1更换为图线②所示的热敏电阻后，装置启动保护的灵敏度会降低； 要恢复与原来相同的灵敏度，应提高②热敏电阻对应的温度，此时其对应的阻值减小， 在装置启动保护时总阻值不变的情况下，应增大定值电阻R0的阻值。 答：（1）若温度降至80℃时就启动保护，电路中定值电阻R0为80Ω； （2）降低；电阻R0的取值要增大，理由是要恢复与原来相同的灵敏度，就要提高②热敏电阻对应的温度，此时其对应的阻值减小，在装置启动保护时总阻值不变的情况下，应增大定值电阻R0的阻值。 4. （2024春•杭州期末）超市的电动扶梯，有人乘时运行较快，无人乘时运行较慢。某同学想利用电磁继电器设计这样的电路。 （1）力敏电阻R0的阻值与所受压力的关系如图甲所示，则由图甲可得出力敏电阻R0的阻值随所受压力的增大而 。（填“增大”或“减小”） （2）根据要求请将图乙的工作电路连接完整。 （3）控制电路电源电压为24伏，当电流达到20mA时电磁铁将衔铁吸下。现在要求一个质量为40千克的小朋友站在电梯上，就能使电梯较快运行，则滑动变阻器R1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上电梯就能使其较快运行，应该如何改动控制电路？（写出一种方法和理由） 【解答】解：（1）根据图像甲可知，当压力增大时，力敏电阻的阻值变小，即力敏电阻的阻值随压力的增大而减小； （2）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： ； （3）小朋友的重力，即对电梯的压力为：F＝G＝mg＝40kg×10N/kg＝400N；由图甲可知，此时力敏电阻的阻值为：R0＝600Ω； 衔铁被吸下的电流为：I＝20mA＝0.02A； 根据欧姆定律可知，控制电路的总电阻为：R1200Ω； 根据串联电路的电阻关系可知，滑动变阻器R1接入电路的阻值为：R1＝R﹣R0＝1200Ω﹣600Ω＝600Ω； （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路，故采取的方法是：①减小电路的总电阻，即滑动变阻器R1接的滑片向左移动；②增大电源电压。 5. （2024•绍兴模拟）根据电动扶梯“有人乘时运行较快，无人乘时运行较慢”的特点，项目化学习小组设计了它的工作电路如图甲。该电路由“控制电路”和“工作电路”两部分组成，其中“控制电路”由压敏电阻R、滑动变阻器R1电磁铁、电压为9伏的电源U1等组成，压敏电阻的阻值与所受压力的变化关系如图乙；“工作电路”由电源、电动机、定值电阻等组成。无人乘时电动扶梯以较慢的速度运行，当控制电路的电流增大到设定值10毫安，衔铁被吸下，电动机功率增大，电动扶梯运行速度变快。（电磁铁线圈电阻忽略不计） （1）请将图甲中“工作电路”补充完整，使电路设计能满足实际工作情况的需要。 （2）根据图乙，压敏电阻所受的压力F增大，压敏电阻R的阻值将 （选填“增大”、“不变”或“减小”）。 （3）若滑动变阻器R1接入电路的阻值为300欧，某次运行时，通过电磁铁线圈的电流恰好达到10毫安，则此时电动扶梯载重为多少？ （4）在保持设定电流10毫安不变的情况下，若要使自动扶梯在更小的载重下就能实现快速运行，如何改进？（写出一点改进意见） 【解答】解：（1）有人乘坐时，压力大，则压敏电阻的阻值小，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，则压敏电阻的阻值大，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： ； （2）根据图像乙可知，当压力增大时，压敏电阻的阻值变小，即压敏电阻的阻值随压力的增大而减小； （3）控制电路中，定值电阻R1与压敏电阻R串联，且R1＝300Ω，通过电磁铁线圈的电流恰好达到10毫安，即I＝10mA＝0.01A，根据欧姆定律，此时电路中的总电阻为： R总 根据串联电路中电阻的规律，此时压敏电阻阻值为： R＝R总﹣R1＝900Ω﹣300Ω＝600Ω 由图乙可知，此时压敏电阻的阻值为600Ω时，对电梯的压力为： F＝400N； 对电梯的压力也就是电动扶梯的载重，因此电动扶梯载重为： G＝F＝400N。 （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路，故采取的方法是：①减小电路的总电阻，即滑动变阻器R1接的滑片向左移动；②增大电源电压。 6. （2024•文成县二模）自2012年以来，“蛟龙”号、“深海勇士”号、和“奋斗者”号潜水器担起中国深海探测的大梁。某项目小组设计并制作潜水器模型。 （1）项目小组设计的一代产品如图甲，若想让下沉的潜水器处于悬浮状态，注射器的正确操作 。 （2）二代潜水器模型中塑料瓶（含磁铁）的质量为20g，外壁吸住的四个完全相同的铁块，一块铁块的质量为50g，该潜水器模型的总体积是120cm3。某次在下潜试验中（如图乙），该深潜器模型沉底后，此时手动抛掉一块铁块，通过计算判断该潜水器模型在水中将处于下沉、悬浮还是上浮状态。（水的密度为1×103kg/m3，可以忽略抛去铁块体积对浮力的影响） （3）为了实现潜水器模型到达预设深度能自动抛掉铁块处于悬浮状态，该项目小组设计电路（如图丙），控制电路和工作电路中的电源电压均为6伏，S为开关，R1为滑动变阻器，Rx为压敏电阻，其阻值随水深度变化关系如图丁所示，当电磁继电器线圈（线圈电阻不计）中的电流小于或等于30毫安，衔铁被释放。 ①当R1为100欧时，闭合S，求该潜水器模型将在深度多少厘米的水下自动抛掉铁块？ ②要想使该潜水器模型预设的自动抛掉铁块的深度变大，该如何调整，并说明理由。 【解答】解：（1）项目小组设计的一代产品如图甲，若想让下沉的潜水器处于悬浮状态，浮力不可改变，因而需要减小重力实现悬浮，注射器的正确操作是向内推注射器活塞（其目的是增大内部气压，将“潜水器”中的水排出一部分以减小重力），直至潜水器悬浮为止。 （2）该潜水器模型的总体积是120cm3，浮力大小为F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×120×10﹣6m3＝1.2N， 该深潜器模型沉底后，此时手动抛掉一块铁块，总重力G＝mg＝（20g+3×50g）×10N/kg＝0.17kg×10N/kg＝1.7N，此时浮力小于重力，不会上浮；继续沉底； （3）当电磁继电器线圈（线圈电阻不计）中的电流小于或等于30mA＝0.03A，衔铁被释放，工作电路断电，停止工作； 此时压敏电阻Rx＝R﹣R1R1100Ω＝100Ω； 对照丁图，此时的深度为24cm； （4）要想使该潜水器模型预设的自动抛掉铁块的深度变大，而控制电路中的电流不变，如果不改变电源电压，则总电阻不变，而压敏电阻变大，因而可以将R1调小。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$