专题2 类型4 电磁继电器类-【一战成名新中考】2026中考物理·纯练版总复习·重难计算突破

一战成名目 类型④电磁继电器类 17.(2025自贡改编)某种植基地安装了一款可以自动注水的喷淋系统，该系统由控制电路和工作电 路两部分组成，其简化电路如图甲；图乙是工作电路总电流随时间变化的图像.控制电路的电 源电压U=12V,。为压敏电阻，放置在注水系统水箱底部，其阻值随压力的增大而减小.随着 注水系统水箱内水量的增加，通过电磁铁线圈中的电流逐渐增大，当电流增大到0.15A时，衔 铁恰好被吸下，注水系统停止工作.电磁铁线圈的电阻忽略不计.求： 工作电路 S 喷 水系统 220V 淋系 ↑IIA 2.5升 衔铁 2.0 制 1.0 电路 0.5 电学综合计算 S 0100200300400500600t/s 乙 第17题图 (1)当衔铁恰好被吸下时，电阻R。的阻值； (2)10min内工作电路消耗的电能； (3)注水系统的电功率 42 重难计算突破·物理 一战成名目 18.(2025内蒙古)海龟性别由孵化温度决定.某种海龟在温度t≥30℃时，孵化出来的几乎全为雌 性；温度t≤28℃时，几乎全为雄性.因气候变暖导致自然界雌海龟数量远多于雄海龟.为能在 外界环境温度高于30℃的情况下孵化雄海龟，需要设计一个自动温控孵化箱：要求箱内的最 高温度为28℃，且最低温度不得低于25℃.科技小组利用如下器材：控制电路电源（电压为 12V)、热敏电阻R(阻值随温度变化曲线如图甲所示)、电磁继电器（当电磁铁线圈电流I≥ 0.04A时，吸下衔铁：当I≤0.03A时，弹开衔铁；线圈电阻忽略不计)、降温元件（额定电压 220V,额定功率44W)、开关及导线若干，设计了孵化箱电路如图乙所示. 衔铁 AR/O 500- 400 R 300 降温元件 200. S 220Vo☐ 24252627282930t/℃ 控制电路 工作电路 乙 第18题图 请你解决下列问题： 电学综合计 (1)求降温元件正常工作时的电流； (2)通过计算说明设计的孵化箱是否符合要求； (3)使用一段时间后，控制电路的电源电压降低，孵化箱内的最高温度会如何变化并分析说明. (其他因素均不变) 重难计算突破·物理 43 一战成名目 19.(2024福建)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 如图所示.R、R2是炉内加热电阻，R,阻值为442，R是变阻器，R。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220V的电路中，闭合开 关S、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0.01A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200W.测试时，第一次调节R的阻 值为12，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42， 当烧制炉刚进入保温状态时，测得炉内温度t为1000℃.求： (1)烧制炉处于加热状态时，通过R,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. …220Vg 烧制炉 衔铁 电学综合计算 R R B 热点探头 温差电源 R 「冷点探头恒温箱 第19题图 44 重难计算突破·物理 一战成名目 20.(2024陕西)小明为老师设计了一个电保温杯，在杯内水量不低于最低水位线的情况下，可将水 温控制在45℃到55℃之间（即保温区间为45~55℃）.他用到的器材有电磁继电器、电热丝 R,和R2、定值电阻R。、热敏电阻R,、电源和开关等，其电路如图甲所示.控制电路中，R,阻值随 温度变化的情况如表格所示.当线圈中电流I≥0.O8A时，电磁铁将衔铁吸下，触点K、B接触， I≤0.05A时，电磁铁将衔铁释放，触点K、A接触，工作电路电压为220V,其中低温挡功率为 25W,高温挡功率为200W.请你分析计算： 220V 第20题图 电学综合计 t/℃ 30 35 40 45 50 55 60 65 70 R,/2 195 155 120 90 65 45 30 20 15 (1)闭合开关S,、S2,当电保温杯中水的温度低于45℃时，R,阻值较大，线圈中电流较小，触点 K、A接触，电热丝R,接入电路，此时工作电路为 (选填“高温”或“低温”)挡，R2的阻 值为 2 (2)某次测试过程中，小明在杯中加入0.2kg温度为30℃的水，闭合开关S、S2,并测出从开关 闭合到衔铁被吸下的时间为2.5min,本次测试过程的加热效率是多少？[水的比热容为4.2× 103J/(kg·℃)] (3)电磁铁线圈电阻忽略不计，则控制电路的电源电压是多少？R,阻值是多少？ (4)小明想通过优化电路，再增加一个保温区间，且新增保温区间的最高温度为65℃，请你帮 助小明，在图乙虚线框中画上适合的元件，将改进后的电路补充完整，并在图中标出元件的阻 值规格.（此问不要求写出计算过程） 重难计算突破·物理 45 一战成名目 21.(2025烟台)为了节约电能又不影响照明，工人师傅设计出一个路灯改造方案.此前，每个路灯装 有一只“220V100W”的灯泡L。.此次改造要为每个路灯加装一只相同规格的灯泡L,并安装 一个电磁控制感应装置，当夜幕降临时，光控开关闭合，路灯处于低功率的柔光状态；当行人走 进感应区时，灯光瞬间变亮，离开感应区时，路灯又恢复原来的柔光状态.图甲是设计的电路 (加装的灯泡L未画出)，控制电路的电源电压恒为4.5V,压敏电阻R的阻值随压力大小变化 的图像如图乙所示，当通过电磁铁的电流等于或大于临界值时，衔铁会被电磁铁吸引而转换触 点.工作电路的电源电压220V不变，不考虑灯丝电阻变化，电磁铁线圈电阻忽略不计 ↑R/2 100 压力感应区 80 601 40 609 220V 电磁铁 20 0000000 光控开关 光控开关 2468F/×102N 乙 电 学综合计 第21题图 (1)为达到改造要求，工人师傅需要将灯泡L接在电路中 （选填“A”或“B”)处.从安全用 电角度考虑，工作电路的导线 (选填“C”或“D”)端应接相线， (2)若控制电路中R,接入的阻值为552，当感应区上受到的压力F≥300N时，衔铁被电磁铁 吸引转换触点，则感应装置中电磁铁的电流临界值是多少？保持电磁铁电流临界值不变，要想 让重力更小的人经过感应区时路灯变亮，写出一种可行的改进办法 (3)若某路灯每天工作总时间为10h,处于柔光状态的时间累计为8h,求改造后这个路灯在六 月份(30天)节约的电能（控制电路消耗的电能忽略不计）： (4)如图丙所示，在方案实施过程中，工人师傅改装完某处的路灯后，需要把重为200N的材料 车沿倾斜路面推至下一路灯处，M、N是途经的两点.已知MN两点间的距离为20m,竖直的灯 杆与路面夹角为60°，材料车受到的摩擦力大小是其重力的0.05倍.假设推力F的方向始终与 倾斜路面平行，求工人师傅将材料车从M点匀速推至N点的过程中推力F做的功： 46 重难计算突破·物理知，活塞受到的压力F=pS=101×103Pa×4×103m2= 404N: (2)由图可知，定值电阻R。与力敏电阻R串联，电压 表测力敏电阻R。两端的电压，电流表测电路中的电 流；当h=0时，活塞受到的压力F=404N,则力敏电阻 的阻值Re=1030-2.5F=(1030-2.5×404)2=202; 根据串联电路电阻特点可知，总电阻 R=R。+R=302+202=502, 由欧姆定律可得，通过R。的电流 总_6V R500-0.12A: I= (3)分析题意可知，选择电压表示数转换测出海拔，电 流表示数转换测出大气压值：当电压表的示数达到最 大值U。=3V,所测海拔最高，此时R。两端电压 U。=U-U。=6V-3V=3V, 根据串联电路分压特点可得，力敏电阻的阻值R。'= 302,则302=1030-2.5F',解得F'=400N, 可得此时的大气压p'= F'400N S4x103 m2 =1.0×10°Pa, 对照表格可知，此时对应的海拔h'=100m,即该装置 能测量的最高海拔为100m; (4)问题1：该装置所测的最高海拔太低. 方案：适当降低电源电压U 理由：根据欧姆定律和串联电路知识可知 Re Ug Up U 元元0gU,得R,-u是，R ①当电源电压降低到3V~6V时，U最大值为3V不 变，适当减小电源电压U。,可以增大R,可测的气压 减小，可测的海拔增加. ②当电源电压降低到3V以下时，U。最大值小于3V 且在电压表测量范围内，可以继续增大R。,可测的气 压减小，可测的海拔增加. 问题2：电流表指针偏转角度太小，测量误差大 方案：将电流表换成适当小测量范围的电流表. 理由：由第二问计算可知，电路的最大电流为0.12A, 只占电流表测量范围(0~0.6A)的五分之一，所以适 当减小电流表测量范围（最大值不小于120mA)以便 减小测量误差。 17.解：(1)由欧姆定律可知，当衔铁恰好被吸下时，压敏 -0.12V 电阻R,的阻值R,-05A800: (2)由图乙可知，10mim内，工作电路电流为2A时的 工作时间t,=200s,工作电路的电流为0.5A时的工 参考答案与重 一战成名目 作时间t2=400s, 则10min内工作电路消耗的电能 W=W+W2=U'1,t,+U'L2t2=220V×2A×200s+220V× 0.5A×400s=1.32×103J; (3)由图甲可知，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工 作，喷淋系统正常工作：衔铁被释放时，注水系统和喷 淋系统并联工作， 根据并联电路的特点可知，注水系统工作时的电流 1注=1总-1w=2A-0.5A=1.5A, 注水系统的电功率P注=U'1#=220V×1.5A=330W. 18.解：(1)降温元件额定电压220V,额定功率44W,正 P 44 W 常工作时的电流I= U220V =0.2A: (2)当箱内温度达到28℃时，由图甲可知，热敏电阻R 的阻值为300Ω，此时控制电路电流 012V 1,-R30000.04A: 电磁铁吸下衔铁，动触点与下方的静触点接触，降温 元件工作，开始降温；当1=0.03A时，电磁铁弹开衔 铁，降温元件停止工作，此时，热敏电阻的阻值'= 12V =4002,由图甲可知，此时的箱内温度t=26℃ 0.03A 重 >25℃，符合要求； (3)使用一段时间后，控制电路的电源电压降低，吸下 计算 U 衔铁和弹开衔铁的电流大小不变，根据R=,可知，对 破 应的电阻变小，由图甲可知，孵化箱内的最高温度会 变大. 19.解：(1)闭合开关S,、S2,衔铁与触点A接触，烧制炉处 于加热状态，电路中只有R,工作， U220V 则通过R,的电流1R,440 5A; (2)衔铁与触点B接触，烧制炉进入保温状态，此时电 路为R,与R,串联电路， 根据P、可知，电路的总电阻 U2_(220V)2 Ra-P200 W =2422, 则电阻R2的阻值R2=R急-R,=2422-442=1982; (3)由题目可知，温差电源提供的电压与两探头间的 温度差成正比，即U温差=k(t-t。)、U温差=I(R+R),则 k(t-to)=I(R+R),已知t。=20℃、I=0.01A, 第一次测试：R'=12、t,=400℃，则k(t,-t)=I(R′+ 题解析·物理 57 一战成名目 R。),即k(400℃-20℃)=0.01A×(12+R), 第二次测试：R”=42、t2=1000℃，则k(t2-to)=I(R"+ R),即k(1000℃-20℃)=0.01A×(42+R), 解得R。=0.92、k=5×105V/℃， 将其代人k(t-20℃)=0.01A×(R+R。), 可得R与t关系的表达式R=(5×103t-1)2. 20.(1)高温242【解析】电保温杯保温区间为45~ 55℃，当电保温杯中水的温度低于45℃时，需要加 热，故此时工作电路为高温挡：工作电路电压为220 V,其中高温挡功率为200W,根据P=1名可知，R, 的阻值尾=”.(20) P200W=2420: 解：(2)水吸收的热量 Q最=c水mk(t2-to)=4.2×103J/(kg·℃)×0.2kg× (55℃-30℃)=2.1×10J, 消耗的电能W电=P海t=200W×2.5×60s=3×10J; 加热效率η= 0x100%-2,1X10' ×100%=70%; 3×104J (3)当杯中水温为45℃时，控制电路电源电压 U=1R+H1R。…①： 当杯中水温为55℃时，控制电路电源电压 计算 U=,Rn+l,R。…②， 联立①②得1R,+1,R。=1,R,+1,R,则 破 1R1-1,R20.05A×902-0.08A×450 R。二 0.08A-0.05A =302, 12-1 将R。=302代人①得U=1,R+1,R。=0.05A×902+ 0.05A×302=6V; 58 (4)当线圈中电流I≥0.08A时，电磁铁将衔铁吸下， 根据欧姆定律可知，控制电路的总电阻 U 6V Re=70.08A750, 新增保温区间的最高温度为65℃，由表中数据可知， R,=202,此时新接人电路的阻值 R=R总-R,-R=752-202-302=252, 为了实现两个保温区间的切换，用一开关与R并联， 如下图所示 R=25 第20题答图 58 参考答案与重难 21.(1)AD【解析】当无人进人压力感应区时，R的阻 值很大，控制电路中电流很小，电磁铁磁性弱，故动触 点与左静触点接触，此时应处于节能状态；反之，当有 人进入压力感应区时，R的阻值减小，控制电路中电流 增大，电磁铁磁性增强，故动触点与右静触点接触，此 时应处于正常照明状态：通过两只相同规格灯泡的连 接达到改造要求，处于节能状态时，只能是两只灯串 联，处于正常照明状态时，只能让一只灯工作，所以， 灯泡L应接在电路的A处：根据安全用电的要求，开 关应接在相线与用电器之间，所以工作电路的导线D 端应接相线； 解：(2)由题意可知，当感应区上受到的压力F≥300N 时，衔铁被电磁铁吸引转换触点，此时电流即为感应 装置中电磁铁的临界值；由图乙可知，当压力F= 300N时，电阻R=702,且与R,串联，根据欧姆定律 可知电流的临界值 U4.5V R+R702+550=0.036A: I= 重力更小的人，压力更小，由图乙可知，R更大，保持电 脑铁电流临界值不交，根据1R可如，可减小滑引 变阻器R,接人的阻值； (3)处于柔光状态工作时，加装的灯泡L与灯泡L,串 联，且两灯泡规格相同，根据串联电路电压规律可知， 每个灯泡两端的实际电压为110V,由于灯丝电阻不 变所以有R,=。-。:灯泡的实际功率为 P 。(110V)2 0￥P(220V)2 100W=25W; L与L,串联的总功率P总=2P=2×25W=50W; 每天节省的电能为W=(P颜-P总)t=(100W-50W)× 8×3.6×103s=1.44×10°J: 30天节约的电能为W=30×1.44×10°J=4.32×10J; (4)推力F既克服重力做有用功，又要克服摩擦力做 额外功，所以推力做的功等于有用功和额外功之和， 所做的有用功为 Wm=Gh=200N×20m×sin(90°-60°)=2000J; 摩擦力大小为f=0.05G=0.05×200N=10N: 克服摩擦力所做的额外功 W外=6=10N×20m=200J; 所以推力F做功 W。=W有用+W外=2000J+200J=2200J. 题解析·物理