专题67含有电磁继电器的电磁学计算类问题（解析版）_02中考总复习（2026版更新中）_04-物理-中考总复习_2024年中考复习资料_二轮复习

关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“小中高考-总复习”、最新试卷下载 2024年物理二轮中考总复习71个重难点亮点专题专炼（全国通用） 第七篇 磁学知识体系必考重点专题 专题67 含有电磁继电器的电磁学计算类问题 1. （2023天津）党的二十大报告指出“科技是第一生产力”。某学校为了培养学生的科学素养，组织 科技创新大赛，小明在比赛中制作了水位自动报警器，原理图如图所示。当水位达到金属块A时（一般 的水都能导电），则（ ） A. 两灯都亮 B. 两灯都不亮 C. 只有绿灯亮 D. 只有红灯亮 【答案】D 【解析】图中所示的水位自动报警器工作原理：当水位到达A时，由于一般水具有导电性，那么电磁铁 所在电路被接通，电磁铁有磁性，电磁铁向下吸引衔铁，从而接通红灯所在电路，此时红灯亮，而绿灯 不亮。 故选D。 2. 小明设计了一款“智能照明灯”，其电路的原理图如图所示，光线较暗时灯泡自动发光，光线较亮 时灯泡自动熄灭，控制电路中，电源电压恒定，R 为定值电阻，R为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大 0 而减小。以下说法正确的是（ ） A．电磁铁的上端为S极 B．当光照强度增强，控制电路的电流变小 1关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“小中高考-总复习”、最新试卷下载 C．当光照强度减弱，电磁铁的磁性增强 D．灯泡应设计在A和B两接线柱之间 【答案】D 【解析】A、由图可知，根据安培定则可知，电磁铁的上端为N极，故A错误； B、当光照强度增强，光敏电阻的阻值减小，总电阻减小，根据欧姆定律可知，控制电路的电流变大，故 B错误； C、当光照强度减弱时，光敏电阻的阻值变大，总电阻变大，根据欧姆定律可知，控制电路的电流变小， 电磁铁磁性大小与电流大小、线圈匝数有关，电流减小，则磁性变弱，故C错误； D、光线较暗时，光敏电阻的阻值大，则控制电路中的电流小，电磁铁的磁性弱，衔铁在弹簧的作用下被 拉起，灯泡自动发光，说明灯泡在A和B两接线柱之间，故D正确。 3.为实现节能和智能控制，空调内部用到了传感器和电磁继电器，下图是启动或停止空调压缩机的电 路示意图，电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的______（选填“用电器”、“电源”或“开 关”），夏天，空调制冷，房间温度降低，热敏元件的电阻增大，控制电路的电流减小，电磁铁的磁性 ______，低于设定温度时，工作电路就断开，停止制冷。 【答案】 开关 减弱 【解析】电磁继电器是利用电磁铁控制衔铁的吸下或弹起从而控制工作电路的通断，相当于开关。 电磁铁的磁性与通过电磁铁的电流大小有关，当控制电路的电流减小时，电磁铁的磁性将会减弱。 4. 1820年，丹麦物理学家奥斯特通过实验首次证实电和磁之间的联系。小舟用图甲所示装置来模仿 该实验。 2关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“小中高考-总复习”、最新试卷下载 （1）实验中得到通电直导线周围存在磁场的结论，那么他观察到的现象是___________； （2）早先电话听筒的结构如图乙所示，当变化的电流通过线圈时，电磁铁的_______强弱发生变化，对 薄铁片产生变化的吸引力，从而使薄铁片振动不同而发出不同的声音，这样就可以听到对方的讲话了 【答案】 （1）小磁针发生偏转 （2）磁性 【解析】（1）当开关闭合时，通电导线的周围产生了磁场，则导线右侧的小磁针在磁场的作用下会发生 偏转。 （2）电磁铁磁性的强弱与电流的大小有关，当变化的电流通过线圈时，电磁铁的磁性强弱发生变化，对 薄铁片产生变化的吸引力，使薄铁片振动不同而发出不同的声音，这样就可以听到对方的讲话了。 5. （2023河南省）如图所示，小明利用电磁继电器设计了一个水位自动报警装置，当水位未达到金属 块M时，灯泡不亮。水位达到金属块M时，灯泡亮，则接线柱C应与_____（选填“A”或“B”）相连。已 知灯泡的规格为“12V 6W”，灯泡正常发光时的电流是_____A。通电1min，灯泡消耗的电能是 _______J。 【答案】 B 0.5 360 【解析】金属块是导体，水位达到金属块M时，通电螺线管所在电路接通，电路中的电流增大，衔铁下移， 与B接触，灯泡所在电路接通，灯泡发光，故接线柱C与B连接。 灯泡的规格为“12V 6W”，灯泡正常发光时的电流 P 6W I   0.5A U 12V 通电 1min ，灯泡消耗的电能 W=Pt=6W×1×60s=360J 6. （2023陕西）小明设计了一个电梯自动报警模拟装置，如图-1所示。在控制电路中，电源电压为 R R R 12V， 1为滑动变阻器， 2为压敏电阻， 2的阻值大小随压力F的变化关系如图-2所示。闭合开关S 1 和S，当压敏电阻受到的压力达到4000N时，电磁铁线圈中的电流为0.1A，此时衔铁被吸下，动触点K 2 与触点A断开，同时与触点B接触，电动机停止工作，报警铃声开始响起。电磁铁线圈的电阻忽略不计。 下列说法正确的是（ ） 3关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“小中高考-总复习”、最新试卷下载 A. S 闭合时，电磁铁的上端为N极 1 B. 压敏电阻受到的压力越大，控制电路中的电流越小 R C. 当电梯自动报警铃声开始响起时， 1的功率为0.4W R D. 若控制电路电源电压降低，要保证电梯最大载重不变，应将 1的滑片P向左移 【答案】D 【解析】A．由图1可知，电流从通电螺线管的下端接线柱流入，上端流出，根据右手螺旋定则，可知螺线 管的上端为S极，故A错误； B．由图2可知，压力越大，R 阻值越小，由欧姆定律可知，控制电路中的电流越大，故B错误； 2 C．由题意知，自动报警铃声开始响起时，控制电路电流为0.1A，此时R 对应阻值为40Ω，由U＝IR得， 2 R 两端电压为 2 U ＝IR＝0.1A40Ω＝4V 2 2 根据串联电路电压规律可知，R 两端的电压为 1 U＝U U ＝12V-4V＝8V 1 2 由PUI 得，此时R 的功率为 1 PU I 8V×0.1A=0.8W 1 故C错误； D．为了保证电梯最大载重不变，即警报响起电流为0.1A，由U＝IR可知，当电源电压降低，电阻也应 R 降低，结合题意可知，应将 1的滑片P向左移动，故D正确。故选D。 7.（ 2023湖南衡阳）近几年衡阳市进行老旧小区改造，不少多层楼房安装了电梯。图甲是某小区电梯的 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S，电 1 4关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“小中高考-总复习”、最新试卷下载 I 0.1A 梯没有超载时，再闭合运行开关S，电动机正常工作：超载时（即控制电路中的电流 ），电铃 2 R 发出报警铃声，即使闭合S，电动机也不工作。控制电路电源电压为9V，定值电阻 1的阻值为30Ω， 2 R 电磁铁线圈电阻不计，轿厢内底面压力传感器 2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（选填“A”或“B”），电铃发出报警铃声； （2）该电梯某次轿厢内载人和货物的总重为8000N，试通过计算判断电梯是否超载； v-t （3）如图丁所示是某次电梯上升时的 图像，若轿厢内人和货物总重为5000N，求电梯匀速上升运行 阶段，电动机牵引轿厢的钢丝绳做功的功率。 【答案】（1）3000 A （2）超载 （3）1.2×104W 【解析】（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 =m g=300kg×10N/kg=3000N 缆绳 配重 配重 5关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“小中高考-总复习”、最新试卷下载 由图乙可知，超载时，触点与A接触，电铃接入电路中，电铃发出报警铃声。 （2）该电梯某次轿厢内载人和货物的总重为8000N，轿厢内底面压力传感器受到的压力 F =8000N 压 由图丙可知，压敏电阻R=30Ω，电路中的电流 2 U 9V I   0.15A0.1A R R 3030 1 2 说明电梯超载。 （3）由图丁可知，电梯匀速上升阶段的速度是2m/s，对轿厢受力分析，轿厢受到三个力的作用：轿厢自 身的重力、绳子对轿厢竖直向上的拉力以及钢丝绳对轿厢的拉力，当轿厢匀速直线运动时，受力平衡， 轿厢整体的重力 G = G +G = m g+G=400kg×10N/kg+5000N=9000N 总 厢 厢 钢丝绳对轿厢的拉力 F =G - F =9000N-3000N=6000N 钢 总 缆绳 电梯满载匀速运行时，电动机钢丝绳对轿厢拉力的功率 W F s P  钢  F v6000N2m/s1.2104W t t 钢 8（. 2023福建省） 实践小组设计了由厢体、承重板和动滑轮组成的提升重物的装置，示意图如图甲，厢 体放置在水平承重板上，承重板的上表面装有压力传感器，装置由电动机提供动力。该装置设计有超 载限制系统，如图乙，限制系统中的控制电路电源电压恒为12V，定值电阻R 阻值为200Ω，压力传感 0 器中的力敏电阻R 阻值随压力F 变化的部分数据如下表所示。当控制电路的电流大于0.03A时，电 F 压 磁铁将衔铁吸下，B、C两个触点断开，电动机停止工作。已知厢体重150N，承重板和滑轮共重100N， 忽略绳重、摩擦和电磁铁线圈电阻。 F /N … 400 600 800 900 1000 … 压 R /Ω … 800 500 300 200 100 … F （1）空厢匀速竖直上升时，求绳拉力F的大小； （2）在6s内将空厢匀速竖直提升3m，求拉力F做功的功率； （3）重物放在厢体内，求该装置匀速竖直提升重物的最大机械效率； （4）若要将该装置的最大载重量调小，提出对控制电路的一条调整措施。 6关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“小中高考-总复习”、最新试卷下载 【答案】（1）125N；（2）125W；（3）75%；（4）减小R 0 【解析】（1）忽略绳重、摩擦，空厢匀速竖直上升时，绳拉力F的大小 G G G 150N100N F   厢 板  125N 2 2 2 （2）绳端移动距离 s 2h23m 6m 绳拉力F做的功 W  Fs 125N6m 750J 绳拉力F的功率 W 750J P   125W t 6s I 0.03A （3）控制电路的最大电流 时，载重量最大，控制电路最小总电阻 U 12V R  400 I 0.03A 力敏电阻的阻值 R  RR 400200200 F 0 R 200 F 900N 由表中数据可知，当 F ，压力 压 ，即最大载重 G  F G 900N150N 750N 物 压 厢 装置的最大机械效率 W W G h G 750N  有用  有用  物  物  75% W W W G hG hG h G G G 750N150N100N 总 有用 额 物 板 箱 物 板 箱 7关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“小中高考-总复习”、最新试卷下载 U R  （4）要将该装置的最大载重量调小，力敏电阻R 阻值会变大，控制电路的电流不变，由 I 可知， F 电源电压不变，电路的总电阻不变，可以减小R 的阻值。 0 答：（1）空厢匀速竖直上升时，绳拉力F的大小是125N； （2）在6s内将空厢匀速竖直提升3m，拉力F做功的功率是125W； （3）重物放在厢体内，该装置匀速竖直提升重物的最大机械效率是75%； （4）若要将该装置的最大载重量调小，减小R。 0 9. 图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图乙所示，它是通过电热丝R 来加 1 热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关。求： （1）将5×10-3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量。c 取1.0×103J/（kg·℃）； 空气 （2）工作电路中电热丝R 与指示灯支路并联。已知R 的额定电压为220V，额定功率为1210W。正常工作 1 1 时，工作电路的总电流为5.55A，此时指示灯支路消耗的功率； （3）控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器R 接入电路的阻值来设置加热温度，电阻R 置于温度监 3 2 测区域，它的阻值随温度变化的关系如图丙所示。当加热温度设定为150℃，即R 的阻值调为100Ω时， 3 闭合开关S，电磁继电器（不计线圈的电阻）的衔铁被吸下，工作电路接通，开始加热；直到温度达到 150℃时，衔铁向上弹起，停止加热。则当R 的阻值调为80Ω时，对应的加热温度设定为多少？ 3 【答案】（1） 900J ；（2）11W；（3）200℃ 【解析】（1）需要吸收的热量 Qcmt 1103J/(kg℃)5103kg(200℃20℃)900J （2）工作电路中电热丝R 与指示灯支路并联，R 的电流为 1 1 P 1210W I  1  5A 1 U 220V 指示灯支路电流为 I  I I 5.5A5A0.5A 2 1 指示灯支路消耗的功率 8关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“小中高考-总复习”、最新试卷下载 P UI 220V0.5A11W 2 2 （3）如图乙所示，R、R 串联在电路中，当温度达到150℃时，如图丙，R 阻值为30Ω，此时总电阻为 2 3 2 R R R 30Ω100Ω130Ω 2 3 此时电流为I′，衔铁向上弹起，当R 调为80Ω时，要使衔铁向上弹起，则电流为I′，则总电阻为 3 130Ω R  RR 2 3 R 阻值为 2 R  RR 130Ω80Ω50Ω 2 3 查图丙可得，加热温度设定为200℃。 答：（1）需要吸收的热量为900J； （2）指示灯支路消耗的功率为11W； （3）加热温度设定为200℃。 10. （2023四川遂宁）学校组织学生到射洪市“三五三六”厂参加国防教育活动。同学们被展厅自动 大门所吸引，他们发现当人靠近大门时，大门自动打开，如图甲所示。回校后，科技小组利用电磁继电 器、人体红外传感器，电动机等元件制作了模拟电路，部分电路如图乙所示。其中电动机铭牌上标有 “220V 40W”的字样，控制电路的电源电压U为24V，R 为定值电阻，人体红外传感器的阻值R随人体 1 到大门距离L的变化关系如图丙所示；当电磁铁线圈中的电流为100mA时，衔铁刚好被吸下，触发电动 机工作，大门打开。（不计电磁铁线圈的电阻） （1）开门一次用时3s，请计算开门一次电动机消耗电能多少焦耳？ （2）经测试L＝3m时刚好触发电动机工作，则R 的阻值为多少？ 1 【答案】（1）120J；（2）120Ω 【解析】（1）由题可知，开门一次电动机消耗电能为 W  Pt 40W3s120J （2）由图丙可知，当L＝3m时R120Ω，当电磁铁线圈中的电流为100mA时，衔铁刚好被吸下，触发电 动机工作，此时控制电路总电阻为 9关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“小中高考-总复习”、最新试卷下载 U 24V R   240Ω 总 I 0.1A 则在串联电路中R 的阻值为 1 R  R R240Ω120Ω120Ω 1 总 11. 如图甲是某自动控温电热水器的电路图，其中控制电路电压恒为6V，R 为热敏电阻，置于水箱中 1 产生的热量对水箱中水温的影响忽略不计，R 阻值随温度变化的关系如图乙所示，R 为可调电阻，用来 1 2 设定电热水器的水温。R、R 为纯电热丝，均置于水箱中，R=22Ω；电磁铁线圈电阻忽略不计，当电磁铁 3 4 3 电流达到0.2A时，继电器衔铁被吸下来。（工作过程中，电源电压均保持不变），请完成下列问题： （1）图甲中电磁铁的上端为 ___________（选填“N极”或“S极”）； （2）加热时电热丝R 的功率为___________； 3 （3）如果电热水器储有60kg的水，电路处于加热状态，正常工作1小时，产生的热量80%被水吸收，则 水温升高了___________℃；[c =4.2×103J/（kg•℃），结果保留1位小数] 水 （4）如果将电热水器水温设为60℃，R 的阻值应该调至___________Ω。 2 【答案】（1）S极 （2）2200W （3）25.1 （4） 20 【解析】（1）电磁铁是根据电流的磁效应制成的，图甲中电流从电磁铁的上端外侧流入，由安培定则可 知，线圈的下端为N极，其上端的磁极为S极。 （2）分析甲图可知，当衔铁与上方触点接通时，电路中只有R 工作，为加热状态， 3 当衔铁与下方触点接通时，电路中R 与R 串联，一起工作，为保温状态，加热时电热丝R 的功率为 3 4 3 U2 220V2 P  2200W R 22Ω 3 （3）电路处于加热状态，正常工作1小时，产生热量 Q=Pt=2200W×3600s=7.92×106J 10关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“小中高考-总复习”、最新试卷下载 产生的热量80%被水吸收，则水吸收热量 Q =80%×Q=80%×7.92×106J=6.336×106J 吸 由Q =cmΔt变形得，水升高的温度 吸 Q 6.336106J Δt  吸  25.1℃ c m 4.2103J/kg/℃60kg 水 U I  （4）如果将热水器中的水温设置为60℃，此时控制电路中的电流刚好为0.2A，由 R 可知此时控制 电路的总电阻 U 6V R   30Ω 总 I 0.2A 由图像可知，60℃时R 的阻值为10Ω，则R 的阻值为 1 2 R=R -R=30Ω-10Ω=20Ω 2 总 1 11关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“小中高考-总复习”、最新试卷下载 12