16.4 电磁继电器与自动控制 随堂同步练习 -2025-2026学年沪粤版物理九年级下册

16.4电磁继电器与自动控制 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．如图是模拟电梯超载报警器的示意图，电梯中的人员过多时，报警器就会发出警报提示。下列有关说法正确的是（     ） A．电梯的外层底部应用绝缘材料 B．要减少电梯的运载人数，可减小控制电路中的电源电压 C．控制电路通电后，电磁铁的上端为N极 D．为了提高该报警器的灵敏度，可增加电磁铁的线圈匝数或增大电源电压 2．如图所示是一种水位自动报警器原理图，关于其工作情况，下列说法正确的是（    ） A．水位到达B处时，报警器报警 B．其中的电磁铁运用了电流的热效应 C．报警时，红灯发光，将电能转化为光能 D．报警时，绿灯发光，将电能转化为光能 3．如图所示为一种温度自动报警器的原理图，图中的水银温度计在制作时，玻璃管两端分别封入一段金属丝，电源的两极分别和金属丝相连，当温度达到设定值，电铃报警。下列说法中正确的是（　　） A．若将温度计上端的金属丝向下调整，则报警温度将升高 B．电铃工作时，电磁铁a端为N极 C．电磁铁的工作原理是电流的磁效应 D．温度升高到80℃时，电铃报警 4．用电磁继电器控制高电压、强电流的开关，其主要优点是 A．节约用电 B．安全用电 C．保护用电器 D．操作简单 5．限流装置是家庭电路中重要的保护装置（如图），其核心结构与电磁铁的应用密切相关。关于限流装置结构，下列说法正确的是（　　） A．当电流超过额定值时，磁性增强使电路断开 B．电磁铁与限流电路并联，通过分流控制磁性强弱 C．限流装置内部的电磁铁磁性随电流的增大而减弱 D．衔铁采用铝制成，利用铝的导电性增强电磁铁的磁性 6．榆林市位于陕西北部，冬季较为寒冷，故不少家庭都有一款具有加热功能的足浴盆。某款足浴盆可以将水加热到设定的温度，其简化电路如图，其中所有电源电压恒定，为滑动变阻器，表格为温控电阻的阻值随温度变化的关系，置于温度检测区域。工作电路接通时，通过断开或闭合，可使足浴盆处于单加热状态或红外理疗状态。已知电热丝的电阻是55Ω，红外理疗装置的电功率是20W，水温达到设定温度时衔铁弹起。下列说法正确的是（   ） /Ω 145 120 98 80 67 58 50 43 37 33 30 28 温度/℃ 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 A．电磁继电器的原理是电流磁效应，该原理由法拉第发现 B．在不变的情况下，温度升高，两端的电压随之降低 C．足浴盆处于红外理疗状态时，工作电路5min消耗的电能为 D．电阻阻值越小，足浴盆的设定温度越低 7．如图所示是一种温度自动报警器的原理图。制作水银温度计时，在玻璃管的两端分别封入一段金属丝。当温度达到与电池正极相连的金属丝的下端所指的温度时，电铃就响起来，发出报警信号。下列说法正确的是（    ） A．温度计中的水银是绝缘体 B．电铃响时，电磁铁右端是N极 C．电磁继电器利用电磁感应原理工作 D．电铃响且滑片P向左移动时，电磁铁磁性减弱 8．如图是小明利用光敏电阻设计的智能照明系统的原理图，该系统天暗时自动发光，天亮时自动熄灭。控制电路中，电源由两节干电池组成。为定值电阻，为阻值随着光照强度变化而变化的光敏电阻（忽略线圈的电阻）。下列说法正确的是（　　） A．电磁继电器是利用电磁感应现象工作的 B．当光照强度减小时，的阻值变小 C．当光照强度减小时，电压表的示数变大 D．当光照强度减小时，控制电路的总功率减小 9．如图-1是物理创新小组设计的“闯红灯违规模拟记录器”，控制电路电源电压为6V，电磁继电器线圈电阻为，R为力敏电阻，其阻值大小随压力的变化关系如图-2所示。当光控开关接收到绿光时断开，工作电路中指示灯亮，电控照相机不工作，当光控开关接收到红光时自动闭合，且当力敏电阻受到车的压力增大到一定数值，控制电路中电流等于或大于时，电控照相机开始拍照，取。下列说法中不正确的是（　　） A．处是指示灯，处是电控照相机 B．当控制电路中电流等于时，闯红灯的车的质量为 C．当质量为的车闯红灯时，控制电路消耗的总功率为 D．若使质量较小的车闯红灯也能被拍下，可以适当减小控制电路的电源电压 10．新能源汽车用到的一种能量回收技术，就是汽车在滑行或制动过程中，内部线圈切割磁感线产生感应电流。下列装置与能量回收技术工作原理相同的是（　　） A．风力发电 B．电磁起重机 C．早期指南针-司南 D．自制电动机 二、填空题 11．某同学设计了一款水位自动报警器，其原理如下图所示。在螺线管中插入一根软铁棒，通电后磁性会更______（选填“强”或“弱”）；当水位到达金属块A时，______（选填“红”或“绿”）灯亮。 12．如图，这是小红同学为短跑比赛设计的“抢跑判断器”。当运动员蹲在起跑器上后，裁判员老师闭合开关、，发令指示灯亮，此时电磁铁上端为________（选填“N”或“S”）极，运动员抢跑后，所受压力变小，电阻变小，电磁铁将衔铁吸下，抢跑指示灯________（选填“”或“”）变亮，则判定该运动员抢跑。 13．小刚去超市，走到电梯前发现电梯运动较慢，当他站在电梯上时又快了起来。该电梯的电路如图所示（R是一个压敏电阻），当人站在电梯上，压敏电阻阻值减小，则电磁铁磁性变________（选填“强”或“弱”），衔铁与触点________（选填“1”或“2”）接触，电动机的转速变快。 14．下图是自动空气开关的原理图，P为电磁铁，Q为衔铁，可绕O点自由转动，开关S可绕右端的点旋转。电路正常工作时，开关S处于水平位置，被衔铁卡住，同时使连接开关的弹簧处于伸长状态。当电路由于短路或______等原因导致电流过大时，电磁铁的磁性______（选填“增强”“减弱”或“不变”），吸引衔铁Q的力变大，使衔铁Q______时针转动，开关S在弹簧的作用下自动切断电路，起到保险作用。 15．如图所示为车库积水自动报警器原理图，图中A、B位置可以安装电铃或LDE灯，要求车库没有积水时，LED灯亮，车库有积水时，电铃响。电磁继电器实质是一种_______（选填“用电器”或“开关”）：电铃应该安装在图中的________（选填“A”或“B”）位置；LED灯是利用_________（选填“半导体”或“超导体”）材料制成的。 三、实验题 16．某智能扫地机器人（如图甲）可通过灰尘传感器自动寻找灰尘清扫，通过电动机旋转，产生高速气流将灰尘等吸入集尘盒。图乙为其部分工作原理图，R为光敏电阻，其阻值随光照强度增大而减小。下表为其部分工作参数：（注：电池总容量5.0Ah是指在额定电压下以电流5.0A时可工作1小时） 额定电压 12V 额定功率 30W 电池总容量 5.0Ah 工作噪音 ＜50dB     (1)图乙中电磁铁是根据丹麦物理学家_______发现的，利用了电流的_______效应； (2)接通电源，机器人工作，当清扫到一定程度，地面灰尘减少，使照射到光敏电阻上的光照强度增强，通过电磁铁的电流将_______（选填“增强”、“不变”或“减弱”），则电磁铁磁性_______（选填“增强”、“不变”或“减弱”），动触头B将与定触头_______（选填“A”或“C”）接触； (3)充满电后电池储存的电能为_______J；充满电后在额定功率下可以供扫地机器人工作_______h。 四、综合题 17．某物理兴趣小组设计了如图甲所示的自动抽水装置模型，在控制电路中，电源电压保持不变，R1为定值电阻，R2为粗细均匀、阻值均匀变化的电阻，其每1cm长度电阻丝阻值为2Ω；滑片P可以在R2上自由滑动，且通过竖直绝缘杆与浮子相连，能随浮子的升降改变R2接入电路的阻值，进而通过电流表的示数直观反映水位高低；其中R2的滑片从最上端移到最下端过程中，电压表、电流表示数变化关系如图乙所示（不计电磁铁线圈电阻）。水位处于10cm~25cm时，工作电路中黄灯亮同时启动电动机M低速抽水；当水位大于等于25cm时，电磁铁吸下衔铁，此时工作电路中红灯亮同时电动机M高速抽水。求： (1)R1的阻值； (2)当电流表示数从0.1A变化到0.25A的过程中，水位变化了多少； (3)若电动机流过的电流越大转速越快，请利用一个电动机、一个黄灯L1和一个红灯L2在图甲虚线框内设计出符合要求的工作电路。当电动机高速抽水时，功率为30W，且抽水泵机械效率为80%，请计算电动机高速抽水10min能将多少kg的水抽到1.5m高的储水箱里。（写出计算过程） 18．小珩同学在自己房门上安装一个电子锁，图中开关S是指纹开关，电磁继电器中K是轻质弹簧，L是电磁铁。下列有关说法正确的是( ) A．电磁继电器是根据电磁感应制成的 B．电磁继电器中的电磁铁芯可以用铜芯代替 C．当开关S闭合时，电路中红灯亮 D．当开关S闭合时，电路中绿灯亮 理由：____________。 19．梅雨季节，湿衣服久晾不干，令人烦恼.同学们设计出一款自动控制“干衣神器”，可使得衣服快速变干，请完成电路原理设计并算出相应答案.器材：开关S，电源转换器（把220V交流电压转换为6V直流电压），定值电阻R0，湿敏电阻Rx（电阻随湿度的变化关系如图所示），电磁继电器（线圈电阻不计，线圈电流大于0.2A时衔铁被吸下，线圈电流小于0.2A时衔铁被弹回），电风扇，电热丝（电阻不变） 功能：①闭合开关S。当湿度大于40%时，机器吹热风；当湿度小于40%时，机器吹冷风。 ②受控电路（220V 工作电路）吹热风时功率为120W，吹冷风时功率为20W； (1)请以笔画线代替导线完成电路图连接； (2)定值电阻R0的阻值为______Ω； (3)电热丝的阻值为______Ω。 学科网（北京）股份有限公司 《16.4电磁继电器与自动控制》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D AC C B A C B CD D A 1．D 【详解】A．若电梯的外层底部使用绝缘材料，左侧的控制电路不能形成通路，故A错误； B．若减小电源电压，则控制电路中电流减小，电磁铁的磁性减弱，更难将衔铁吸下来，只有在电梯中站更多人时，电路中电阻减小，电流增大，衔铁才会被吸下来，右侧的警铃才会响，故B错误； C．由电路中的电流方向和螺线管的绕线方式，根据右手螺旋定则可知螺线管的下端为N极，故C错误； D．为了增大灵敏度，当电源电压增大时，电路中的电流增大，电磁铁的磁性会增强，同理增加螺线管线圈的匝数同样也可以增强电磁铁的磁性，使衔铁更容易被吸下来，右侧的警铃更容易响，故D正确。 故选D。 2．AC 【详解】A．当水位没有达到B时，控制电路未接通，电磁铁没有磁性，只有绿灯亮；当水位到达B时，控制电路接通，电磁铁有磁性，衔铁被吸下，与红灯所在电路接通，红灯亮报警；故A正确； B．由上述分析可知，电磁继电器中的电磁铁运用了电流的磁效应，而不是热效应，故B错误； C．报警时，红灯发光，消耗电能，将电能转化为光能，故C正确； D．报警时，绿灯不发光，红灯发光，故D错误。 故选AC。 3．C 【详解】A．若将温度计上端的金属丝向下调整，金属丝所处的温度值会变小，则报警温度将降低，故A错误； B．当电铃工作时，电流从电磁铁的左端流入，右端流出，由安培定则可知，电磁铁的a端为S极，故B错误； C．电磁铁的核心部件是通电螺线管，其工作原理是电流的磁效应，故C正确； D．由图可知，温度计的分度值为2℃，金属丝与温度计74℃刻度线对齐，所以温度升高到74℃时，水银柱与上方金属丝连通，使左侧形成通路，电磁铁中有电流通过，电磁铁吸引衔铁，使触点接触，右侧电路接通，电铃发出报警信号。不是温度升高到80℃时，电铃才报警，故D错误。 故选C。 4．B 【分析】电磁继电器的优点就是能远程去控制高电压、强电流的工作电路，可以避免危险． 【详解】对于高电压、强电流的带电体是不能靠近的，通过电磁继电器可以达到用低电压、弱电流的控制电路去控制高电压，强电流的工作电路，还可以实现自动控制和远程控制的目的，从而避免人与高压带电体的靠近或接触而产生的危险，可以安全用电． 故选B． 5．A 【详解】A．根据限流装置的工作原理，当电流增大时，电磁铁的磁性增强，吸引衔铁，使衔铁与开关S分离，在弹簧的作用下开关断开，从而切断电路，故A正确； B．电磁铁应串联在主电路中的，而不是并联。如果并联，电磁铁的电流将与主电路电流无关，无法实现根据主电路电流变化来调节电磁铁磁性强弱的目的，故B错误； C．根据电磁铁的性质，其磁性强弱与电流大小有关。当电流增大时，电磁铁的磁性增强，故C错误； D．铝是非磁性材料，无法被电磁铁吸引，所以衔铁不能用铝制成，故D错误。 故选A。 6．C 【详解】A. 电磁继电器的原理是电流的磁效应，电流的磁效应是由奥斯特发现的，并非法拉第，故A错误； B. 在控制电路中，与串联，由表格可知，温度升高时，的阻值变大，阻值不变，电源电压恒定，根据串联电路的分压定律，此时两端的电压会随着阻值的增大而增大，故B错误； C. 闭合，足浴盆处于红外理疗状态时，与理疗装置并联，工作电路电压为220V，电热丝的电阻是55Ω，红外理疗装置的电功率是20W，根据，可得电热丝工作时的电功率 根据并联电路电功率的特点和功的计算公式，可得工作电路5min消耗的电能为 故C正确； D.在控制电路中，与串联，当电磁铁电流达到某一定值时，衔铁弹起停止加热，如果电阻的阻值变小，则需要达到停止加热时的电流值，就需要的阻值变大， 由表格可知，随着温控电阻的阻值越大，温度越高，所以足浴盆的设定温度越高，故D错误。 故选C。 7．B 【详解】A．温度计中的水银是导体，不是绝缘体。它能在温度升高时接通控制电路，故 A 错误； B．根据安培定则，电流从电磁铁左端流入、右端流出，右手握住螺线管时，四指指向电流方向，大拇指指向右端，故右端为N 极，故B 正确； C．电磁继电器是利用电流的磁效应工作的，不是电磁感应原理，故C 错误； D．滑片 P 向左移动时，滑动变阻器接入电阻减小，控制电路电流增大，电磁铁磁性会增强，不是减弱，故D 错误。 故选 B。 8．CD 【详解】A．电磁继电器是利用电流的磁效应工作的，故A错误。 B．天暗时自动发光，说明光照弱时，照明电路接通，电磁铁磁性减弱，电路中电流较小，电阻变大，故B错误。 C．电压表测量电阻两端的电压，当光照强度减小时，电阻变大；电阻与串联，根据串联分压规律可知，变大，其两端电压变大，电压表示数变大，故C正确。 D．当光照强度减小时，变大，电路中的电流变小，根据可知，电路的总功率减小，故D正确。 故选CD。 9．D 【详解】A．由题意可知，当光控开关接收到绿光时断开，控制电路断路，无电流通过，电磁铁失去磁性，在弹簧的作用下，动触点与上方静触点接触，处接入电路，处没有接入电路，而此时工作电路中指示灯亮，电控照相机不工作，所以处是指示灯，处是电控照相机，故A正确，不符合题意； B．当控制电路中电流等于时，控制电路中的总电阻 力敏电阻的阻值 由图2可知，此时力敏电阻所受压力大小为4000N，闯红灯的车的质量，故B正确，不符合题意； C．当质量为的车闯红灯时，此时力敏电阻所受压力 由图2可知，此时力敏电阻的阻值为30Ω，此时电路中的总电阻 此时电路中电流 控制电路消耗的总功率，故C正确，不符合题意； D．若使质量较小的车闯红灯也能被拍下，即在较小的压力F下触发。由图2可知，压力F越小，力敏电阻R的阻值越大。要使电磁铁能吸引衔铁，控制电路中的电流必须达到或超过临界值。在力敏电阻R增大的情况下，根据欧姆定律可知，要使电流达到临界值，应该增大控制电路的电源电压U。如果减小电源电压U，则需要更小的总电阻（即更大的压力）才能达到临界电流，这样质量更小的车反而不能被拍下，故D错误，符合题意。 故选D。 10．A 【详解】汽车在滑行或制动过程中，内部线圈切割磁感线产生感应电流，属于电磁感应现象； A．风力发电机利用电磁感应现象工作的，故与汽车在滑行或制动过程中发电原理相同，故A符合题意； B．电磁起重机是利用电流的磁效应来工作的，故B不符合题意； C．司南指示南北是由于受到地磁场的作用，故C不符合题意； D．电动机是利用通电导体在磁场中受到力的作用来工作的，故D不符合题意。 故选A。 11． 强 红 【详解】[1]在螺线管中插入一根软铁棒，起到聚磁的作用，会使通电后的磁性更强。 [2]由电路图可知，当水位到达金属块A时，带有电磁铁的左侧电路通路，电磁铁产生磁性，会将衔铁吸下来，衔铁触点与右侧电路下方触点连接，与上方触点断开，即红灯接入右侧电路，红灯亮。 12． N 【详解】[1]闭合开关S1、S2，发令指示灯亮，电流从电磁铁的上端流入，根据安培定则可知，此时电磁铁上端为N极。 [2]工作人员闭合开关S1、S2，发令指示灯L1亮，运动员抢跑后，R0所受压力变小，其电阻变小，根据欧姆定律可知控制电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，将衔铁吸下，灯L2所在电路接通，则抢跑指示灯L2亮。 13． 强 2 【详解】[1]当人站在电梯上时，压敏电阻R阻值减小，根据欧姆定律（电源电压不变），控制电路中的电流会增大。因为电磁铁的磁性强弱与电流大小有关，在匝数等因素不变时，电流越大，磁性越强，所以电磁铁磁性变强。 [2]由于电磁铁磁性变强，会将衔铁吸下，从而使衔铁与触点2接触。此时电阻被断开，电动机两端的电压增大，同时电路电流也增大，根据，电动机的实际功率增大，转速变快。 14． 总功率过大 增强 逆 【详解】[1]家庭电路中电流过大的原因有：一是短路；二是用电器总功率过大。 [2][3]电磁铁的磁性跟电流大小、线圈的匝数、有无铁芯有关，此时电流变大，电磁铁的磁性就会增强，磁性增强就能把衔铁Q吸引过来，即衔铁Q会逆时针转动。 15． 开关 B 半导体 【详解】[1]电磁继电器的实质是一种开关，它可以利用电磁铁的磁性有无来控制工作电路的通断。 [2]车库没有积水时，控制电路断开，电磁铁无磁性，衔铁向上弹起，此时A位置接通，LED灯亮；车库有积水时，控制电路接通（积水导电），电磁铁产生磁性，吸下衔铁，B位置接通，电铃响，所以电铃应该安装在图中的B位置。 [3]LED灯是发光二极管，二极管由半导体材料（如硅、锗）制成，具有单向导电的特性。 16．(1) 奥斯特 磁 (2) 增强 增强 C (3) 2 【详解】（1）[1][2]电磁铁是根据丹麦物理学家奥斯特发现的电流的磁效应工作的，即利用电流的磁效应使电磁铁具有磁性，从而吸引衔铁。 （2）[1][2][3]当清扫到一定程度，地面灰尘减少，使照射到光敏电阻上的光照强度增强，光敏电阻变小，电路电流增强，电磁铁磁性增强，弹簧将衔铁吸下，B触头与定触头C接触，电动机停止工作。 （3）[1][2]电池总容量为5.0Ah，额定工作电压为12V， 则充满电后电池储存的电能 充满电后在额定功率下可以供扫地机器人正常工作的时间 17．(1) (2)18cm； (3)，960kg 【详解】（1）由图甲可知，控制电路中定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测量R1两端的电压U1，电流表测量电路中的电流I。由图乙的U-I图像可知，R1两端的电压U1与通过的电流I成正比，由图像可知，时，；根据欧姆定律，可得R1的阻值 （2）由图乙可知，当滑片P在R2最下端时，滑动变阻器R2接入电路的电阻为0，此时电路中电流最大，R1与两端电压等于电源电压，电源电压；当电流表示数时，电路总电阻为 此时R2接入电路的电阻为 当电流表示数时，电路总电阻为 此时R2接入电路的电阻为 所以当电流表示数从0.1A变化到0.25A的过程中，接入电路的电阻变化量为 由于R2每1cm长度电阻丝阻值为，所以滑片P移动的距离，即水位变化的高度为 （3）[1]根据题意，低水位时，黄灯亮，电动机M低速抽水，此时应将与M串联；高水位时，吸下衔铁，此时红灯亮，电动机M高速抽水，此时应将与M并联；所以电路连接方式如下所示： [2]电动机高速抽水的时间，电动机消耗的电能为 因抽水泵机械效率为80%，抽水泵做的有用功为 有用功用于提升水，即克服水的重力做功，则可抽水的重力为 故抽水的质量为 18． C 见详解 【详解】[1][2]A．电磁继电器的工作原理是电流的磁效应，不是电磁感应，故A错误； B．电磁铁的铁芯必须用软铁等磁性材料，铜不是磁性材料，不能被磁化，无法增强磁性，故B错误； CD．当开关S闭合时，控制电路接通，电磁铁产生磁性，吸引衔铁向下运动，使红灯所在的电路接通，因此红灯亮，故C正确，D错误。 故选C。 19．(1) (2) (3) 【详解】（1）由图知当湿度为时，湿敏电阻的阻值为，湿敏电阻随湿度的增加而减小；若控制电路只有湿敏电阻，则电流为 电流小于0.2A，由于线圈电流大于0.2A时衔铁被吸下，线圈电流小于0.2A时衔铁被弹回，则需要将定值电阻和湿敏电阻并联连接时，线圈中电流才能达到0.2A，电磁继电器的动触点要接在火线上，当湿度大于时吹热风；根据图像可知，随湿度的增加，的阻值减小，控制电路中的电阻减小，电流变大，衔铁将被吸下，则电热丝要接在下方静触点上，电热丝和电风扇并联连接，电风扇不受电磁继电器的控制，电风扇直接接在火线和零线之间，如图所示： （2）当湿度达到时，控制电路的总电流为，此时定值电阻与湿敏电阻并联，根据并联电路分流特点和欧姆定律可知 由图知当湿度为时，湿敏电阻的阻值为，则有 解得 （3）由于吹热风时功率为120W、吹冷风时功率为20W，且吹热风时电热丝和电风扇并联连接，所以电热丝消耗的功率为 则电热丝的电阻为 学科网（北京）股份有限公司 $