人教版物理九年级第二十章电磁继电器专题计算（高难度）

人教版物理九年级第二十章电磁继电器专题计算（高难度）
教材版本：物理
试卷分类：物理九年级上学期
试卷大小：1.0 MB
文件类型：.doc 或 .pdf 或 .zip
发布时间：2024-05-01
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以下为试卷部分试题预览

1. 计算题

图1为某电梯的简图，其部分工作原理如图2所示，R是一个压敏电阻，加在压敏电阻R上的压力增大时，它的阻值减小，当控制电路中的电流表达到设定值时超载电铃报警．

（1）动触点K与A、B触点中的哪一个接触时电铃报警？
（2）压敏电阻R的阻值随着压力的变化规律如图3所示，当控制电路中的电流达到0.03A时，衔铁被吸下，报警电铃响起，求此时R的大小及这部电梯设计的最大载重是多少N？（电磁铁线圈的电阻不计）
（3）电梯自重300kg，带动电梯升降的电动机M上标有“220V、10kW”的字样．当电梯载重500kg时，中途匀速运行10s内上升了10m，则此过程电动机将电能转化为机械能的效率是多少？

2. 综合题

目前随着城市建筑越来越高，楼内部都安装了电梯，方便居民出入．某栋楼内电梯的相关技术参数如下表．为了安全，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图所示：

功率	25kW
最大载客量	10人

（1）由图可知，当电梯人数增多时，压敏电阻R₂受到的压力增大，阻值减小，则控制电路的电流增大，从而使电磁铁的磁性（选填“增强”或“减弱”）．当电梯超载时，触电K与触电（选填“A”或“B”）接触，电铃发出报警铃声．
（2）电梯在使用过程中，若控制电路中的定值电阻R₁被短接，则该电梯自动报警系统会出现什么异常？．
（3）某开放商称：此电梯是快速电梯，它能在10s内将10个成年人从1层匀速升高到14层．若每个人的体重约为600N，每层楼高3m，电梯上升时需要克服摩擦及系统自重共计2000N．请你通过计算说明开发商的话是否可信？

3. 综合题

阅读短文，回答问题．

电动平衡车

电动平衡车，又称体感车是一种时尚代步工具，它利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动左右两个电动机进行相应的调整，以保持系统的平衡．电动平衡车采用站立式驾驶方式，通过身体重心和操控杆控制车体运行，采用锂电池组作为动力来源驱动左右两个电动机行驶．下表为某品牌电动平衡车部分技术参数．

（1）如图甲所示，科技兴趣小组为平衡车设计的转向指示灯电路．电路中电源电压恒为6V，指示灯L₁、L₂的规格均为“6V 6W”，R₀为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计，不考虑指示灯电阻随温度的变化，当单刀双掷开关S与“1”接通后，左转指示灯L₁会亮暗交替闪烁．在上述过程中，左转指示灯L₁两端实际电压U_L随时间，变化规律如图乙所示．

①当单刀双掷开关S与“2”接通时，电磁铁中有电流通过，右转指示灯L₂发光（选填“较亮”或“较暗”）．接着，衔铁被吸下，触点A与B接通，电磁铁和电阻R₀被短路，右转指示灯L₂发光（选填“较亮”或“较暗”）．此时，由于电磁铁中没有电流通过，衔铁被弹簧拉上去，触点A与B分离，电磁铁中又有电流通过，随后电磁铁又将衔铁吸下，如此循环，右转指示灯L₂会亮暗交替闪烁.
②单刀双掷开关S与“1”接通，触点A与B分离时，电磁铁上端是极，定值电阻R₀的阻值为Ω．
③在单刀双掷开关S与“l”接通情况下，左转指示灯L₁亮暗交替闪烁工作10min，则整个电路消耗的电能为J．
（2）若小明体重是88kg，他驾驶电动平衡车在水平路面上以18km/h的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.1倍，当耗能为锂电池总储存能量的50%时，则每个电动机的平均输出功率为W，平衡车行驶的路程是km．（锂电池的总储存能量=锂电池的能量密度×锂电池的总质量）

4. 综合题

某同学利用热敏电阻为家中灯暖型“浴霸”（用电灯取暖的用电器）设计了一个温度可自动控制的装置，如图甲所示．“控制电路”中的热敏电阻R1的阻值随温度变化的曲线如图乙所示．电磁铁线圈可看成阻值为20Ω的纯电阻R0，“浴霸”共安装有2盏标有“220V，440W”的灯泡，当电磁铁线圈中电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，使“浴霸”电路断开；当线圈中的电流小于或等于40mA时，继电器的衔铁被释放，使“浴霸”电路闭合．

求:

（1）若浴室中的温度不得超过40℃，则控制电路的电源电压U1最小值是多少？
（2）若电源U1电压恒定为12V，则将此装置放在浴室内，浴室内温度可控制在多大范围内？

5. 综合题

电梯为居民出入带来很大的便利,小明家住某小区某栋6楼,放学后,乘电梯回家:

（1）若小明的体重为500 N,脚与电梯地面的总接触面积为0.05 m²,则小明对电梯地面的压强为Pa.
（2）若电梯在20 s内将小明匀速提升15 m,在此过程中,电梯上升的速度是m/s;电梯对小明做了J功,电梯对小明做功的功率为W.
（3）小明又查阅资料,了解到出于安全考虑,电梯都设置了超载自动报警系统,其工作原理如图甲所示,电路由工作电路和控制电路组成:在工作电路中,当电梯没有超载时,触点K与触点A接触,闭合开关S,电动机正常工作;当电梯超载时,触点K与触点B接触,电铃发出报警铃声,闭合开关S,电动机不工作.在控制电路中,已知电源电压U=6 V,保护电阻R₁=100 Ω,电阻式压力传感器(压敏电阻)R₂的阻值随压力F大小变化如图乙所示,电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计.
①在控制电路中,当压敏电阻R₂受到的压力F增大时,其阻值减小,从而使电磁铁的磁性(填“增强”“减弱”或“不变”).
②若电磁铁线圈电流达到20 mA时,衔铁刚好被吸住,电铃发出警报声.当该电梯厢内站立总质量为1 000 kg的乘客时,试通过计算说明电梯是否超载 ?(g取10 N/kg)

6. 计算题

小明在研究性学习活动中，查阅到一种热敏电阻的阻值随温度变化的规律如下表，并将该型号的热敏电阻应用于如图所示由“控制电路”和“工作电路”组成的恒温箱电路中。“控制电路”由热敏电阻R₁、电磁铁（线圈阻值R₀ = 50Ω）、电源U₁、开关等组成，当线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合，右边工作电路则断开；“工作电路”由工作电源U₂（U₂= 10V）、发热电阻R₂（R₂ = 5Ω）、导线等组成。问：

（1）工作电路工作时的电流为多大？电阻R₂的发热功率为多大？
（2）若发热电阻R₂需提供1.2×10⁴J的热量，则工作电路要工作多长时间（不计热量的损失）？
（3）若恒温箱的温度最高不得超过50℃，则控制电路的电源电压U₁最小值为多大？

7. 综合题

电梯为居民出入带来很大的便利，小明家住某小区某栋6楼，放学后乘电梯回家。小明查阅资料，了解到出于安全考虑，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由工作电路和控制电路组成：在工作电路中，当电梯没有超载时，动触点 K 与静触点 A 接触，闭合开关S，电动机正常工作；当电梯超载时，动触点 K 与静触点B接触，电铃发出报警铃声，即使闭合开关S，电动机也不工作。在控制电路中，已知电源电压 U=6V，保护电阻 R1=100Ω，电阻式压力传感器（压敏电阻）R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。

（1）在控制电路中，当压敏电阻 R2 受到的压力 F 增大时，电磁铁的磁性（选填“增强”、“减弱”或“不变”）。
（2）若小明的体重为400N，他站在静止的电梯上，脚与电梯地面的总接触面积为0.04m2，则此时小明对电梯地面的压强为多少？
（3）某次电梯正常运行时，测得通过电磁铁线圈的电流为10mA，则此时电梯载重为多少？
（4）若电磁铁线圈电流达到 20mA 时，刚好接触静触点B，电铃发出警报声。当该电梯厢内站立总质量为 1 000kg 的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载？（g取10N/kg）

8. 综合题

图为小颖同学设计的电热水器的原理图，该电热水器具有加热、保温功能。图中电磁继电器(线圈电阻不计)、热敏电阻R、保护电阻R₀、电压恒为6V的电源U₁、导线等组成控制电路。当电磁铁线圈中的电流I<10mA时，继电器上方触点和触点c接通；当电磁铁线圈中的电流I≥10mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点和触点a、b接通。热敏电阻中允许通过的最大电流I₀＝15mA，其电阻R随温度变化的规律如图，热敏电阻和加热电路中的三只电阻R₁、R₂、R₃均置于储水箱中。已知R₁＝33Ω、R₂＝66Ω、R₃＝154Ω、U₂＝220V。

（1）衔铁被吸下时，加热电路的总电阻是多大?
（2）保温状态下，若加热电路的发热功率等于热水器散热功率的80％，求10分钟内热水器散失的热量；
（3）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，衔铁刚好被吸下时储水箱中水温是多少?

9. 计算题

如图所示电路，是某学校楼道自动控制照明系统，已知控制电路电源电压U=4.5V，电磁继电器线圈电阻R₁=5Ω，滑动变阻器R₂最大阻值25Ω．R₃是一光敏电阻，其阻值随“光照度E”的增大而减小，且成反比，其具体关系如下表所示（光照度E的单位是：勒克斯，符号Lx；光越强，光照度越大）。当线圈中电流减小至I₀=90mA时，电磁继电器衔铁被弹簧拉起，启动照明系统，利用该装置可以实现当光照度低至某一设定值E₀时，照明系统内照明灯自动工作。

（1）根据表格中数据写出光敏电阻的阻值R₃与光照度E的函数关系式。
（2）闭合开关，把滑片移到最右端（b端），求照明系统启动时的光照度E₀是多少？如果光照度E为2Lx时并保持1min不变，这段时间内R₂消耗的电能是多少？

10. 综合题

图甲为热敏电阻的R-t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的恒温箱的简单温控电路，继电器线圈的电阻为130欧，当线圈中电流大于或等于30毫安时，继电器的衔铁被吸合，为继电器线圈供电的电池的电压为6伏，图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。

（1）从图甲中可得热敏电阻的阻值随温度升高而。
（2）恒温箱的加热器应接在A，B端还是C，D端？
（3）根据题中给出的数据，请通过计算分析出恒温箱内的最高温度为多少度？
（4）若要能比较方便调节恒温箱内的最高温度，可以对控制电路做怎样的改进？

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