电磁继电器电学计算题

九年级物理第三周练习班级：姓名：（1．如图1为某品牌饮水机．请问答下列问题：（1）饮水机应使用插座（选填“两孔”或“三孔”）；（2）冬天，当我们打开热水开关接热水时，常会看到附近有“白气”冒出，这是；（3）如图2是饮水机的结构示意图，如图3所示为其工作原理电路图，其中S是一个温控开关，R为电加热管，红绿两种不同颜色的指示灯．当开关S与b接触时，此时饮水机处于1（选填“加热”或“保温”）状态，简述理由：；（4）饮水机铭牌如图4，当此饮水机处于加热状态时，用时20min将装满热胆容量的水在一个标准大气压下从20℃加热到沸腾，水吸收的热量为，消耗的电能为，该饮水机的加热效率为．2．为提高电网对极端气候、重大自然灾害的抵御能力，国家电网公司2008年重点科技减灾防灾项目﹣﹣直流熔冰装置研制成功．该装置需要1至2万千瓦的功率，最大融冰电流可达6000安，最长融冰距离可达200公里，从而避免因线路结冰而倒杆断线．如图为位于某电网线路上相距几十公里的甲、乙两地之间输电线路和处于乙地的熔冰装置示意图，熔冰装置上的“+”、“﹣”是两个接线端子．（进行熔冰时交流电已切断）（1）你猜想设计该熔冰装置的依据是，在熔冰过程中能量的转化是；（2）若要对甲、乙两地之间的“2”和“3”两根输电线同时熔冰，请你在图中以笔画线代替导线，进行切实可行的连接，实现熔冰；（3）在上述熔冰过程中，若每根输电线的电阻是R，启动熔冰装置后，电路中的电流是I，则输电线消耗的电功率是．3．阅读短文，回答问题热电偶把两种不同材料的导线（如铁线和铜线）组成如图所示的闭合回路，当AB两端存在温度差时，回路中就会有电流通过，这就是塞贝克效应，这种电路叫热电偶电路．实验表明：热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关；跟接点A和B间的温度差的大小有关，温度差越大，回路电流越大．（1）其它条件不变，只将铁丝换成铜丝，电路电流；（选填“变大”、“变小”、“不变”、“变为零”）．（2）其它条件不变，只将A处杯中的冰水混合物换为沸水，电路电流（选填“变大”、“变小”、“不变”、“变为零”）．（3）其它条件不变，移去酒精灯，将B放入另一杯冰水混合物中，稳定后，电路电流（选填“变大”、“变小”、“不变”“变为零”）（4）这样的热电偶实际上是一个电源，它的电能是由能转化而来．（5）热电偶电路可以把温度信号换成信号，利用这种性质可以把热电偶做成（写出一种应用）．4．图示为一款有高、低温两档的蒸汽电熨斗电路原理图．R1、R2为电热丝，其中R2=242Ω，水升温并汽化成水蒸气，从而熨烫衣服．（1）电熨斗处于低温档时，正常工作功率为100W．求：通过电路的电流是多大？R1的电阻是多大？通电3min产生的热量是多少？（2）若将该款电熨斗进行改造，使其正常工作时高温挡功率为1000W．要求只改变其中一个电热丝的阻值，请你通过分析和计算，求出该电热丝改变后的阻值应为多少？5．如图所示，将电磁铁连入你设计的电路中（在方框内完成），要求：（1）使小磁针静止时如图所示，（2）电磁铁的磁性强弱可以改变．6．某同学想利用电磁继电器制成一个温度自动报警器，实现对温控箱内的温度监控．用如图2所示带金属触丝的水银温度计和电磁继电器组装成自动报警器，正常情况下绿灯亮，当温控箱内温度升高到一定温度时．红灯亮（绿灯熄灭）．请按此要求连接电路（红、绿灯的额定电压相同）．7．光敏电阻在各种自动化装装置中很多应用，小柯用它设计了一种“智能家居照明灯”电路，如图甲所示（电磁继电器线圈的电阻不计）．（1）正确连接电路后，如图情况时，一个人不小心接触到B点，他是否会触电？．（2）小柯的设计要求是：“智能家具照明灯”在天暗时自动点亮，天亮时自动熄灭，那么他选择的光敏电阻阻值大小应随光照强度的增加而．（3）保持光照强度不变，闭合开关S后，滑片P由a端详b端移动过程中，电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示，计算滑动变阻器的最大阻值是多少欧？（电源电压U0不变）8．根据古文《论衡?是应篇》中的记载：“司南之杓（用途），投之于地，其柢（握柄）指南”，请在左图中标出司南A端的极性（用N或S表示），如图中司南在通电螺线管的作用下，指向如图，请在右图中标出通电螺线管的极性和电源的正负极．9. 如图1电磁继电器和热敏电阻R1等组成了恒温箱控制电路，R1处于恒温箱内．电源电压U=6v，继电器线圈的电阻可不计．图2为热敏电阻的R1﹣t图象，且已知在50～150℃范围内，热敏电阻的阻值随温度的变化规律是：R1?t=常数；电阻R2是可变电阻．当线圈中的电流达到20mA时，继电器的衔铁被吸合．已知此时可变电阻R2=225Ω，恒温箱保持60℃恒温．图中的“交流电源”是恒温箱加热器的电源．（1）60℃时，热敏电阻R1的阻值是多少？（2）应该把恒温箱的加热器接在A、B端还是C、D端？（3）如果要使恒温箱内的温度保持100℃，可变电阻R2的阻值应调为多少？10. 下图是某兴趣小组设计的一恒温箱的原理图．“控制电路”由热敏电阻R1、滑动变阻器R0、电磁铁（线圈电阻不计）、电源U1（U1=8V）、开关、导线等组成．热敏电阻的阻值随温度变化的规律如下表．当线圈中的电流大于或等于20mA时，电磁铁的衔铁被吸下．“工作电路”由电源U2（U2=220V）、发热电阻R2（R2=110Ω）、导线等组成．问：（1）为使恒温箱温度升高到一定值时，“工作电路”自动断开，导线端点C应接哪个接线柱？（2）若设定恒温箱的温度最高为45℃，则“控制电路”中的滑动变阻器的阻值为多大？（3）“工作电路”工作时的电流为多大？（4）若要发热电阻R2产生1.32×105J的热量，则工作电路需工作多长时间？（5）“控制电路”中用到了哪些物理知识？请说出两点．参考答案与试题解析一．实验探究题（共1小题）1．（2015?象州县校级二模）如图1为某品牌饮水机．请问答下列问题：（1）饮水机应使用三孔插座（选填“两孔”或“三孔”）；（2）冬天，当我们打开热水开关接热水时，常会看到附近有“白气”冒出，这是水蒸气遇冷液化成的小水珠；（3）如图2是饮水机的结构示意图，如图3所示为其工作原理电路图，其中S是一个温控开关，R1为电加热管，红绿两种不同颜色的指示灯．当开关S与b接触时，此时饮水机处于保温（选填“加热”或“保温”）状态，简述理由：此时R1、L绿、R2串联，电路总电阻最大，由P=可知，功率最小；（4）饮水机铭牌如图4，当此饮水机处于加热状态时，用时20min将装满热胆容量的水在一个标准大气压下从20℃加热到沸腾，水吸收的热量为 1.68×106J ，消耗的电能为 2.1×106J ，该饮水机的加热效率为80% ．【解答】解：（1）为了安全用电，大功率家用电器的电源插座都用三孔插座，三脚插头的接地脚应与用电器的金属外壳相连通，这样若金属外壳的用电器外壳万一带电，电流会通过地线导入大地，防止造成触电事故的发生；（2）打开热水开关接热水时，常会看到附近有“白气”冒出，这是水蒸气遇冷液化成的小水珠；（3）当开关S与b接触时，绿灯泡有电流通过，绿灯发光，此时R1、L绿、R2串联，电路总电阻最大，由P=可知，功率最小，饮水机处于保温状态；（4）根据ρ=可得，水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×5×10﹣3m3=5kg，水吸收的热量：Q吸=cm（t﹣t）=4.2×103J/（kg?℃）×5kg×（100℃﹣20℃）=1.68×106J，消耗的电能：W=Pt=1750W×20×60s=2.1×106J，饮水机的热效率：η=×100%=×100%=80%．故答案为：（1）三孔；（2）水蒸气遇冷液化成的小水珠；（3）保温；此时R1、L绿、R2串联，电路总电阻最大，由P=可知，功率最小；（4）1.68×106J；2.1×106J；80%．二．解答题（共8小题）2．（2016?射洪县模拟）为提高电网对极端气候、重大自然灾害的抵御能力，国家电网公司2008年重点科技减灾防灾项目﹣﹣直流熔冰装置研制成功．该装置需要1至2万千瓦的功率，最大融冰电流可达6000安，最长融冰距离可达200公里，从而避免因线路结冰而倒杆断线．如图为位于某电网线路上相距几十公里的甲、乙两地之间输电线路和处于乙地的熔冰装置示意图，熔冰装置上的“+”、“﹣”是两个接线端子．（进行熔冰时交流电已切断）（1）你猜想设计该熔冰装置的依据是电流的热效应，在熔冰过程中能量的转化是电能转化为内能；（2）若要对甲、乙两地之间的“2”和“3”两根输电线同时熔冰，请你在图中以笔画线代替导线，进行切实可行的连接，实现熔冰；（3）在上述熔冰过程中，若每根输电线的电阻是R，启动熔冰装置后，电路中的电流是I，则输电线消耗的电功率是2I2R ．【解答】解：（1）电流具有热效应、磁效应及化学效应，而使冰熔化只需提高给冰提供热量，升高冰的内能即可，故利用电流的热效应即可使冰熔化；在熔化过程中消耗了电能升高了内能，即电能转化为了内能；（2）要使2、3同时熔冰，则应将2、3两根导线串联接在电源两端，使两导线同时发热，故答案如图所示：（3）熔冰过程中两导线串联，故总电阻为2R，由功率公式可得：P=I2×2R=2I2R．故答案为：（1）电流的热效应，电能转化为内能；（2）如图所示；（3）2I2R．3．（2016?潮南区模拟）阅读短文，回答问题热电偶把两种不同材料的导线（如铁线和铜线）组成如图所示的闭合回路，当AB两端存在温度差时，回路中就会有电流通过，这就是塞贝克效应，这种电路叫热电偶电路．实验表明：热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关；跟接点A和B间的温度差的大小有关，温度差越大，回路电流越大．（1）其它条件不变，只将铁丝换成铜丝，电路电流变为零；（选填“变大”、“变小”、“不变”、“变为零”）．（2）其它条件不变，只将A处杯中的冰水混合物换为沸水，电路电流变小（选填“变大”、“变小”、“不变”、“变为零”）．（3）其它条件不变，移去酒精灯，将B放入另一杯冰水混合物中，稳定后，电路电流变为零（选填“变大”、“变小”、“不变”“变为零”）（4）这样的热电偶实际上是一个电源，它的电能是由内能转化而来．（5）热电偶电路可以把温度信号换成电信号，利用这种性质可以把热电偶做成温度计（写出一种应用）．【解答】解：由题意知，电路中产生回路的条件：相互连接的金属丝的材料不同；跟相互连接的两个节点间的温度差有关．且电流的大小与材料的种类和温度差的大小有关．（1）其它条件不变，只将铁丝换成铜丝，这样相互连接的材料相同，电路中不会有电流；（2）其它条件不变，只将A 处杯中的冰水混合物换为沸水，则AB两处的温度差减小，电流变小；（3）其它条件不变，移去酒精灯，将B放入另一杯冰水混合物中，则AB两端没有温度差，电流变为零；（4）由上知，内能与温度有关，看见在此电路中，内能转化为电能；（5）热电偶将热的差别转化成了电，即将热信号转化为电信号，可以根据电流的大小判断温度的差别，即可以制成温度计．故答案为：（1）变为零；（2）变小；（3）变为零；（2）内；（3）电；温度计．4．（2013?曹县校级三模）图示为一款有高、低温两档的蒸汽电熨斗电路原理图．R1、R2为电热丝，其中R2=242Ω，水升温并汽化成水蒸气，从而熨烫衣服．（1）电熨斗处于低温档时，正常工作功率为100W．求：通过电路的电流是多大？R1的电阻是多大？通电3min产生的热量是多少？（2）若将该款电熨斗进行改造，使其正常工作时高温挡功率为1000W．要求只改变其中一个电热丝的阻值，请你通过分析和计算，求出该电热丝改变后的阻值应为多少？【解答】解：（1）由电路图知：当S1闭合，S2断开时，电熨斗处于低温档，此时只有电阻R1接入电路；通过电路的电流I==≈0.45A，所以，R1的电阻R1===484Ω；通电t=3min=180s，产生的热量Q=Pt=100W×180s=1.8×104J；（2）当开关S1与S2都闭合时，电熨斗处于高温挡，电阻R1的功率P1=P低温档=100W，电阻R2的功率P2=P﹣P1=1000W﹣100W=900W，则电阻R2改变后的阻值R2′==≈53.78Ω；答：（1）通过电路的电流是0.45A，R1的电阻是484Ω；通电3min产生的热量是1.8×104J；（2）可将电阻R2的阻值改为53.78Ω，电熨斗正常工作时高温挡功率是1000W．5．（2011?镜湖区校级二模）发光二极管是一种发展前景非常好的节能灯具，它将取代白炽灯而成为主流照明灯具．实验发现，4只“2.5V 10mA”的高亮发光二极管和1只“2.5V 0.3A”的白炽灯在正常工作时光照强度相同．（1）请计算在正常发光的情况下高亮发光二极管和白炽灯光照强度相同时的功率之比；（2）你认为在功率相同的情况下，发光二极管比白炽灯亮得多的原因是什么？【解答】解：（1）4只发光二极管的发光功率P1=4U1I1=4×2.5V×0.01A=0.1W亮度相同的白炽灯的功率P2=U2I2=2.5V×0.3A=0.75W正常发光的情况下高亮发光二极管和白炽灯光照强度相同时的功率之比P1：P2=0.1W：0.75W=2：15答：正常发光的情况下高亮发光二极管和白炽灯光照强度相同时的功率之比为2：15（2）白炽灯是利用电流的热效应来工作的，它把电能转化为内能和光能，这是它发光效率低的原因；而发光二极管是把电能转化为光能的灯具．故答案为：发光二极管并非利用电流热效应工作，它的发光效率非常高．6．（2016?淅川县三模）如图所示，将电磁铁连入你设计的电路中（在方框内完成），要求：（1）使小磁针静止时如图所示，（2）电磁铁的磁性强弱可以改变．【解答】解：要使小磁针在图示位置静止，就要保证电磁铁的左端为N极，右端为S极．结合线圈绕向利用安培定则可以确定电流方向：从电磁铁的左端流入，右端流出，进而确定了电源正负极在电路中的位置关系；要改变电磁铁的磁性，只能改变电磁铁中电流的大小，所以要在电路中按装一个滑动变阻器．故设计电路如下图所示：7．（2016?永修县校级一模）（1）根据如图1所示的小磁针指向，画出通电螺线管的导线绕法，要标出电流方向．（2）某同学想利用电磁继电器制成一个温度自动报警器，实现对温控箱内的温度监控．用如图2所示带金属触丝的水银温度计和电磁继电器组装成自动报警器，正常情况下绿灯亮，当温控箱内温度升高到一定温度时．红灯亮（绿灯熄灭）．请按此要求连接电路（红、绿灯的额定电压相同）．【解答】解：（1）小磁针N极接近螺线管，因异名磁极相互吸引，则螺线管右侧为S极，左侧为N极；则电源右端为正极，左端为负极，由右手螺旋定则可知螺线管的绕向如图所示：（2）控制电源与线圈温控器应串联，由温控器控制线圈中的电流；上端开关应与绿灯接触，下端接线柱与红灯相连，电路图如下：8．（2016春?绍兴校级月考）光敏电阻在各种自动化装装置中很多应用，小柯用它设计了一种“智能家居照明灯”电路，如图甲所示（电磁继电器线圈的电阻不计）．（1）正确连接电路后，如图情况时，一个人不小心接触到B点，他是否会触电？不会．（2）小柯的设计要求是：“智能家具照明灯”在天暗时自动点亮，天亮时自动熄灭，那么他选择的光敏电阻阻值大小应随光照强度的增加而减小．（3）保持光照强度不变，闭合开关S后，滑片P由a端详b端移动过程中，电流表示数I 与电压表示数U的关系如图乙所示，计算滑动变阻器的最大阻值是多少欧？（电源电压U0不变）【解答】解：（1）据图可知，据家庭电路的连接可知，开关接在火线和用电器之间，所以A 是火线，B是零线，故正确连接电路后，如图情况时，一个人不小心接触到B点，他不会触电；（2）天暗时自动电灯亮说明此时照明电路闭合即衔铁断开，由图可知此时电磁铁的磁性减弱即电路中的电流变小，根据R=可知电路中的电阻变大即此时光敏电阻的阻值变大；反之，天亮时光敏电阻的阻值变小，所以他选择的光敏电阻阻值大小应随光照强度的增加而减小．（3）当滑片位于b端时，电路为光敏电阻的简单电路，电压表测电源的电压，由图可知电源的电压U=12V；当滑片位于a端时滑动变阻器与光敏电阻串联，电压表测光敏电阻两端的电压，电流表测电路中的电流，由图象可知，I=0.1A，U光敏=2V，则电路中的总电阻R总===120Ω，光敏电阻的阻值R光敏===20Ω，滑动变阻器的最大阻值Rab =R总﹣R光敏=120Ω﹣20Ω=100Ω．故答案为：（1）不会；（2）减小；（3）滑动变阻器的最大阻值是100欧．9．（2013?香坊区三模）根据古文《论衡?是应篇》中的记载：“司南之杓（用途），投之于地，其柢（握柄）指南”，请在左图中标出司南A端的极性（用N或S表示），如图中司南在通电螺线管的作用下，指向如图，请在右图中标出通电螺线管的极性和电源的正负极．【解答】解：如左图，司南受地磁场的作用，司南的N极指向地磁北极，在地理南极附近，所以指地理南方的A端是S极，指北的是N 极；如右图，司南的左端是S极，右端是N极，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以螺旋管的左端是N极，右端是S极；根据安培定则知电流从螺旋管的右端流入，从左端流出，所以电源的左端是负极右端是正极．如图．。