第十六章 电和磁 专题训练 6 电磁继电器与自动控制电路 -2025-2026学年苏科版物理九年级下册

专题训练 6 电磁继电器与自动控制电路 题型1电磁铁自动控制电路 1.(2024·泰州二附中二模)小金家卫生间新装一种智能抽水马桶，该马桶有坐垫自动加热和保温功能，坐垫加热原理如图甲，Ra是安装在坐垫内的热敏电阻，其阻值变化如图乙所示.闭合开关S₁、S₂，电热坐垫可在高功率和低功率模式之间切换，使其温度维持在一定范围.工作电路中电热丝 R₁和 R₂的阻值均为1210Ω，电磁铁电阻忽略不计. (1)分析图中数据，当温度升高时，热敏电阻Ra的阻值 (填“变大”或“变小”). (2)当所有开关均断开，衔铁La和Lb下方的触点位置如图甲所示，闭合开关S₁、S₂，电热坐垫启动高功率工作模式.当通过电磁铁的电流达到0.05 A 时,衔铁La和 Lb同时被吸引，带动下方的动触点(白色部分)移动，转为低功率工作模式.当坐垫温度降低使通过电磁铁的电流为0.03 A 时，电磁铁无法吸住衔铁 La和 Lb,La、Lb恢复原位,又转为高功率工作模式.请分别求出两种工作模式时工作电路的电功率. 2.图甲是小明设计的一种家用即热式饮水机，R为电阻箱，RF为置于储水箱底部的压力敏感电阻，其阻值随上方水的压力的变化而变化.已知 U=6V.当电磁铁线圈中的电流 I≤0.04 A时,开关K 被释放,指示灯 L 亮起,表示水量不足;当I>0.04 A 时,K 被吸上.电磁铁线圈电阻不计. (1)随着水箱内水量的减少，RF 所受水的压力 ；RF的阻值应随压力的减小而 .(均填“增大”或“减小”) (2)若将电阻箱接入电路的阻值调至100Ω，指示灯L刚亮起时RF的阻值为 . (3)如图乙所示，水泵使水箱内的水以v=0.1m/s的恒定速度流过粗细均匀的管道，管道的横截面积 虚线框内是长L=0.1m 的加热区，阻值 的电阻丝均匀缠绕在加热区的管道上，两端电压为220 V.设水仅在加热区才被加热，且在通过加热区的过程中受热均匀，电阻丝产生的热量全部被水吸收. ①设水的初温为25 ℃，经过加热区后热水的温度是 ℃.(结果保留一位小数) ②为提高经过加热区后热水的温度，请提出两种符合实际的解决办法： 、 . 题型2 电磁继电器自动控制电路 3.(2025·淮安二模)如图，科技小组设计了一种汽车油量表模拟装置，其中电源电压 U 为6 V，线圈电阻R₀=4Ω,R₂为电阻箱，R₁是粗细均匀的总阻值为8Ω的弧形电阻(两端有接线柱A、B)，其阻值与长度成正比，金属滑片 P 做成一根可以绕 O 点转动的杠杆，另一端通过一根可以自由转动的轻杆和浮标相连，油量表是用量程为0~3V的电压表改装而成，要求它的示数随油箱中的汽油油面的下降而减小(油箱足够大)，当线圈R₀中的电流大于或等于0.5A时，衔铁被吸合，提示灯亮，表示油量不足. (1)该装置中，用导线将接线柱 C 与接线柱 相连. (2)正确连接装置后进行调试，要使提示灯刚亮时，电压表示数刚好为零，则电阻箱R₂接入电路的阻值应调至多大? (3)调试结束后，向油箱中加满油时，滑片 P刚好在 B 点，此时线圈R₀消耗的功率为多大? (4)若想实现从提示灯亮起至油箱加满油的过程中，电压表的示数在0~3V 的最大范围内变化，且滑片 P 在最大范围内移动，则应将电源电压U 调为 V，同时将R₂接入电路的阻值调为 Ω. 4.(2024·盐城中考)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. R₁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R₁的变化范围. 专题训练6 电磁继电器与自动控制电路 1.(1)变小 (2)高功率:80 W 低功率:20 W 解析：(1)由图可得，当温度升高时，热敏电阻R₀的阻值变小. (2)当通过电磁铁的电流达到0.05 A，衔铁L₀和 Lb同时被吸引时，电阻R₁与R₂串联接入电路，此时为低功率，电路中的总电阻为. 由 可得，此时电路的功率为 20 W.当通过电磁铁的电流达到0.03 A，衔铁同时断开时，电阻R₂与 R₁并联接入电路，电路中的总电阻为 此时为高功率，电路的功率为 所以低、高功率两种工作模式下的电功率分别为 20 W 和80 W. 2.(1)减小 增大(2)50Ω (3)①77.4 ②减小水流速度减小电阻 解析：(1)随着水箱内水量的减少，Rp所受水的压强减小，根据F=pS，RF所受水的压力减小.由题可知，压力减小，电流要变小，灯才能亮，所以 RF的阻值应随压力的减小而增大. (2)指示灯L刚亮起时RF的阻值 (3)①水流经过加热装置的时间 加热装置产生热量 水升温 末温 ②减小水流速度，则加热时间变长，可以提高经过加热区后热水的温度；减小电阻，根据 功率变大，可以提高经过加热区后热水的温度. 3.(1)A(2)8Ω(3)0.36 W (4)12 20 解析：(1)由题意可知，要求电压表的示数随油箱中的汽油油面的下降而减小，观察该图可知，电压表并联在弧形电阻两端，这是一个串联电路，根据串联电路的分压特点，电压表示数变小，则弧形电阻接入电路的阻值是变小的，而此时，油箱中的汽油油面是下降的，则轻杆的左端是上移的，要用导线将接线柱 C与接线柱A 相连. (2)电压表示数刚好为零时，P在A端，则 电路中的总电阻为 则R₂接入电路的阻值为 (3)调试结束后，向油箱中加满油时，滑片P 刚好在B点，R₁接入电路的阻值为 8 Ω，此时电路中的电流为 I'= 此时线圈 R₀消耗的功率为 (4)由题意可知，当指示灯发光时，电压表示数最小为0，这时弧形电阻接入电路的电阻为0，而电路的电流最大为0.5A；而另一方面，当加满油时，电压表示数最大为3 V，这时弧形电阻接入电路的电阻最大为8Ω，电流最小，大小为 设电源电压为 U'，电阻箱接入电路的阻值为 R₂，当油箱满油时，弧形电阻接入电路的电阻为8Ω，电流达到最小，根据欧姆定律可知，电源电压为 U'= ，当油箱里油不足时，弧形电阻接入电路的电阻为0，电路中的电流最大，根据欧姆定律可知，电源电压为 结合上面两式，解得 即应将电源电压调为12 V，同时将R₂接入电路的阻值调为20 Ω. 4.(1)1.44×10⁶J (2)0.03 A (3)20Ω≤R₁≤25Ω 解析:(1)由图像可知,受控电路30 min 内工作了20 min,消耗的电能为W= Pt=1 200 W×20×60 s=1.44×10⁶J. (2)衔铁被吸下时，受控电路工作，此时控制电路中 R₀与 R₁并联，由并联电路中电压的规律知，R₀两端的电压为 U=3V, 通过电阻R₀的电流为 (3)在室温刚刚上升至28℃，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，经过热敏电阻的电流最大为0.15 A，电阻最小，紧接着衔铁被吸下，因此可以求出R₁的最小值 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R₁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R₁并联，当电路中的总电流减小到0.15 A时，衔铁才会被弹回，此时经过 R₁ 的电流为 0.15 A-0.03 A=0.12 A, 此时R₁的阻值最大为 因为 R₁的阻值随温度的升高而减小，电路中的电流变小，衔铁被弹回，冷却系统停止工作，温度升高，此时R₁的阻值会减小，故R₁的阻值最大为25 Ω，故热敏电阻R₁阻值的变化范围为： 学科网（北京）股份有限公司 $