2021年中考物理37个重点专题高分三步曲 专题34 电磁继电器中考问题（含解析）.docxVIP

Page 1 专题34 电磁继电器中考问题 1.电磁继电器：电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路的装置。电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。 2.电磁继电器的结构：电磁继电器由电磁铁、衔铁、弹簧、动触点和静触点组成，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路组成。 3．电磁继电器作用：实质上是一个利用电磁铁来控制电路的开关。它的作用可实现远距离操作，利用低电压、弱电流来控制高电压、强电流。还可实现自动控制。 【例题】（2019四川内江）如图甲所示，是某科技小组的同学们设计的恒温箱电路图，它包括工 作电路和控制电路两部分，用于获得高于室温、控制在定范围内的“恒温”。工作电路中的 加热器正常工作时的电功率为1.0kW；控制电路中的电阻R为滑动变阻器，R为置于恒温箱 内的热敏电阻，它的阻值随温度变化的关系如图乙所示，继电器的电阻R0为10Ω．当控制 电路的电流达到0.04A时，继电器的衔铁被吸合；当控制电路中的电流减小到0.024A时， 衔铁被释放，则： （1）正常工作时，加热器的电阻值是多少？ （2）当滑动变阻器R为390Ω时，恒温箱内可获得的最高温度为150℃，如果需要将恒温箱内的温度控制在最低温度为50℃那么，R′的阻值为多大？ 【答案】（1）正常工作时，加热器的电阻值是48.4Ω； （2）R′的阻值为90Ω。 【解析】（1）根据P＝得 正常工作时，加热器的电阻值R＝＝＝48.4Ω； （2）由乙图知，当最高温度为150℃时，热敏电阻的阻值R1＝200Ω， 控制电路电流I1＝0.04A 由欧姆定律得U＝I1（R0+R′+R1）＝0.04A×（10Ω+390Ω+200Ω）＝24V； 恒温箱内的温度控制在最低温度为50℃时，热敏电阻的阻值R2＝900Ω， 控制电路电流I2＝0.024A 控制电路总电阻R总＝＝＝1000Ω， 此时滑动变阻器的阻值R′＝R总﹣R0﹣R2＝1000Ω﹣10Ω﹣900Ω＝90Ω。 【对点练习】某电热水器具有加热和保温功能，其工作原理如图甲所示。其中控制电路中的电磁铁线圈电阻不计，R为热敏电阻，热敏电阻中允许通过的最大电流Ig＝15mA，其阻值R随温度变化的规律图象如图乙所示，电源电压U恒为6V，当电磁铁线圈中的电流I＞8mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点a、b接触，加热电路接通：当电磁铁线圈中的电流I≤8mA时，继电器上方触点c接触，保温电路接通，热敏电阻R和工作电路中的三只电阻丝R1、R2、R3，均置于储水箱中，U2＝220V，加热时的功率P加热═2200W，保温时的功率P保温＝110W，加热效率η＝90%，R2＝2R1，水的比热容，c水＝4.2×103J/（kg?℃），水箱内最低温度为0℃。 （1）为使控制电路正常工作，保护电阻R0的阻值至少为多大？若R0为该值，试求热水器刚开始保温时水的温度。 （2）电阻丝R1、R2、R3的阻值分别为多少欧姆？ （3）该热水器在加热状态下，将44kg、20℃的水加热到50℃需要多少时间？ 【答案】（1）为使控制电路正常工作，保护电阻R0的阻值至少为450Ω； 若R0为该值，热水器刚开始保温时水的温度为70℃。 （2）电阻丝R1、R2、R3的阻值分别为33Ω、66Ω、374Ω； （3）该热水器在加热状态下，将44kg、20℃的水加热到50℃需要2800s。 【解析】（1）由题意可知，热敏电阻中允许通过的最大电流I0＝15mA，电源电压U1＝6V， 控制电路中最小值是R总小＝＝＝400Ω， 当水箱内最低温度为0℃时，热敏电阻阻值最小，R最小，R最小＝100Ω。 保护电阻R0的最小值，保护电阻阻值至少为R0＝R总小﹣R最小＝400Ω﹣100Ω＝300Ω， 热水器刚开始保温时，控制电路中的总电阻R总＝＝＝750Ω， 热敏电阻的阻值为：R＝R总﹣R最小＝750Ω﹣300Ω＝450Ω， 由图乙可知，此时水温为70℃； （2）由题意和电路图知：衔铁被吸下时，R1、R2并联，电热水器处于加热状态， P加热＝+＝2200W，且R2＝2R1， 所以+＝2200W， ＝2200W， ＝2200W， 解得：R1＝33Ω，R2＝2R1＝2×33Ω＝66Ω； 根据题意可知，电磁继电器上方触点和触点c接通时，电热水器处于保温状态，则由电路图知，此时R2、R3串联， 根据电阻的串联特点和欧姆定律可得保温功率： P保温＝＝110W，即＝110W， 解得：R3＝374Ω； （3）水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×44kg×（50℃﹣20℃）＝5.544×106J： 根据热效率公式η＝可得， 加热电路消耗的能量：W＝＝＝6.16×106J， 加热时间：t＝＝＝2800s。 一、填空题 1.（2020湖北武汉）