第二十章 专题特训十三 含电磁继电器的电路分析与计算-2025-2026学年上学期物理人教版九年级全一册

专题特训十三　含电磁继电器的电路分析与计算 第二十章　电 与 磁 类型一　电路的定性分析 1. （2023·东营）小区内的路灯能根据光照强弱情况实现自动控制亮灭，其电路原理如图所示，R1是定值电阻，R2是光敏电阻，其阻值大小随光照强度的增大而减小，当开关S1闭合，光照变弱时，下列判断中，正确的是（　A　） A. 电流表示数减小，电磁铁的磁性减弱，开关S2闭合 B. 电流表示数减小，电磁铁的磁性增强，开关S2断开 C. 电流表示数增大，电磁铁的磁性增强，开关S2闭合 D. 电流表示数增大，电磁铁的磁性减弱，开关S2断开 A 1 2 3 4 返回目录 2. 跨学科实践·工程实践 （2023·攀枝花）（多选题） 为了应对汛期，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为竖直放置且足够长的滑动变阻器，滑片P可以在滑动变阻器上自由移动，并与浮子用竖直的绝缘杆连接，可随着浮子的上下移动而改变滑动变阻器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，报警器报警，则该检测装置正常工作时（　BD　） 1 2 3 4 返回目录 A. 电磁铁的上端为N极 B. 水位较低时，电磁铁的磁性较弱 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：BD 1 2 3 4 返回目录 类型二　电路的定量计算 3. 跨学科实践·工程实践 （2023·泰安）2023年3月27日是第28个全国中小学生安全教育日，某校开展了安全创意设计比赛活动，物理兴趣小组利用磁性开关S2设计了烟雾报警与自动喷淋联动模拟系统，当烟雾浓度达到一定值时触发自动报警和喷淋，防止火灾发生。如图甲所示为该模拟系统示意图，RC为气敏电阻。控制电路中的电流大于或等于0.02A时，磁性开关S2的动触片被电磁铁吸引而与触点a接触，安全指示灯L熄灭，报警、喷淋系统同时工作；控制电路中的电流小于0.02A时，动触片被释放，与触点b接触，安全指示灯亮，报警、喷淋系统停止工作。已知控制电路的电源电压U控的大小可调节，电磁铁线圈电阻不计，气敏电阻RC的阻值与烟雾浓度C的关系如图乙所示，R0为定值电阻。工作电路的电源电压U＝36V，电铃标有“36V　18W”字样。 1 2 3 4 返回目录 （1） 安全指示灯L标有“0.9W　10Ω”字样（忽略温度对灯丝电阻的影响），要使灯L正常工作，则保护电阻R'的阻值为多大？ 解：（1） 由P＝可得，安全指示灯L的额定电压UL＝＝＝3V，由P＝UI可得，安全指示灯L的额定电流IL＝＝＝0.3A，由电路图可知，安全指示灯L与保护电阻R'串联，由串联电路的电阻分压规律可知，L正常工作时，保护电阻R'两端电压U'＝U－UL＝36V－3V＝33V，由欧姆定律可得，保护电阻R'的阻值R'＝＝＝110Ω 1 2 3 4 返回目录 （2） 电铃响时电流表示数为2.5A，喷淋系统工作20s消耗的电能是多少？ 解：（2） 由电路图可知，电铃与喷淋系统并联，电流表测电路中总电流，电铃响时电路中的总电流I总＝2.5A，由P＝UI可得，通过电铃的电流I1＝＝＝0.5A，故由并联电路的电流规律可知，通过喷淋系统的电流I2＝I总－I1＝2.5A－0.5A＝2A，由P＝UI可得，喷淋系统的额定功率P2＝UI2＝36V×2A＝72W，由W＝Pt可得，喷淋系统工作20s消耗的电能W＝P2t＝72W×20s＝1440J 1 2 3 4 返回目录 （3） 通过调节U控的大小，可改变该装置对烟雾探测的灵敏度。将U控的大小调至U控1时，触发报警、喷淋时的最低烟雾浓度C1＝8％，电阻R0的功率为0.012W，控制电路消耗的总功率为P控1；将电压增大至U控2，触发报警、喷淋时的最低烟雾浓度为C2，控制电路消耗的总功率为P控2，P控1∶P控2＝25∶31，求U控1、U控2和C2的大小。 1 2 3 4 返回目录 解：（3） 由图乙可知，当C＝0时，RC＝300Ω，当C＝5％时，RC＝250Ω，故由数学知识可知，RC与C之间的函数关系式为RC＝－1000C＋300，当C1＝8％时，代入可得此时RC1＝220Ω，由题意可知，此时电路中的电流I＝0.02A，此时电阻R0的功率P0＝0.012W，故由P＝I2R可得，电阻R0的阻值R0＝＝＝30Ω，由欧姆定律可得，此时电源电压U控1＝I（R0＋RC1）＝0.02A×（30Ω＋220Ω）＝5V，此时电路消耗的总功率＝I＝5V×0.02A＝0.1W，由P控1∶P控2＝25∶31可得P控2＝P控1＝×0.1W＝0.124W，此时电路中的电流I＝0.02A， 1 2 3 4 返回目录 故由P＝UI可得，此时电源电压U控2＝＝＝6.2V，此时电阻R0两端电压U0＝IR0＝0.02A×30Ω＝0.6V，由串联电路的电压规律可得，此时气敏电阻两端电压UC2＝U控2－U0＝6.2V－0.6V＝5.6V，则此时气敏电阻的阻值RC2＝＝＝280Ω，代入RC与C的关系式解得C2＝2％ 1 2 3 4 返回目录 4. 新情境·科技民生 （2024·青岛自主招生）如图甲所示为某款带加热功能的足浴盆，可以把水加热到设定的温度，其简化电路如图乙所示。 R3/Ω 145 120 98 80 67 58 温度/℃ 46 45 44 43 42 41 R3/Ω 50 43 37 33 30 28 温度/℃ 40 39 38 37 36 35 1 2 3 4 返回目录 （1） 足浴盆将3L的水从20℃加热到40℃，求水吸收的热量。[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）] 解：（1） 水的质量m＝ρV＝1.0×103kg/m3×3×10－3m3＝3kg；水吸收的热量Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg·℃）×3kg×（40℃－20℃）＝2.52×105J 1 2 3 4 返回目录 解：（2） 由图乙可知，当断开S1，只有R1接入电路，足浴盆处于单加热状态，当闭合S1，R1与红外理疗装置并联，处于红外理疗状态；R1的功率P1＝＝＝880W；当足浴盆处于红外理疗状态时，工作电路的总功率P总＝P1＋P2＝880W＋20W＝900W；工作电路5min内消耗的电能W＝P总t＝900W×5×60s＝2.7×105J （2） 当工作电路接通时，通过断开或闭合S1，可使足浴盆处于单加热状态或红外理疗状态。已知电热丝R1的电阻是55Ω，红外理疗装置的电功率是20W，求足浴盆处于红外理疗状态时工作电路5min内消耗的电能。 1 2 3 4 返回目录 （3） 控制电路的电源电压恒定，闭合开关S，当水温低于设定温度时，电磁铁吸下衔铁，工作电路接通开始加热；当水温达到设定温度（控制电路的电流达到某一定值），衔铁被拉起，停止加热。温控电阻R3置于温度检测区域，它的阻值随温度变化的关系如表所示。通过调节变阻器R2来设定温度，当设定温度为43℃时，R2与R3的电压之比为1∶2。已知足浴盆设定温度的范围为36～45℃，求变阻器R2的阻值调节范围。 1 2 3 4 返回目录 解：（3） 由图乙可知，R2、R3串联，当设定温度为43℃时，由表知R3＝80Ω，R2与R3的电压之比为1∶2，则＝；根据串联分压公式可得＝，即R2＝R3＝×80Ω＝40Ω；控制电路总电阻R＝R2＋R3＝40Ω＋80Ω＝120Ω；电源电压恒定，总电阻为120Ω时，电路断开，停止加热，由表格数据可知，当设定温度为36℃时，R3'＝30Ω，此时R2'＝R－R3'＝120Ω－30Ω＝90Ω；当设定温度为45℃时，R3″＝120Ω，所以此时R2接入电路的电阻为0，因此变阻器的调节范围是0～90Ω 1 2 3 4 返回目录 $$