20.3电磁继电器专题计算练习
1.物理学中，用磁感应强度（用字母B 表示）来描述磁场的强弱，国际单位是特斯拉（用字母T 表示），磁感应强度B 越大表示磁场越强；B =0表明没有磁场。有一种电阻，其阻值大小随周围磁感应强度的变化而变化，这种电阻叫磁敏电阻。为了探究电磁铁磁感应强度的大小与哪些因素有关，小超设计了如甲、乙两图所示的电路，图甲中电源电压恒为6V ，R 为磁敏电阻，图乙中的电磁铁左端靠近且正对图甲中的磁敏电阻R ；磁敏电阻R 的阻值随周围磁感应强度变化的关系图像如图丙所示。
（1）当图乙S 2断开，图甲S 1闭合时，磁敏电阻R 的阻值是＿＿＿Ω，电流表的示数为＿＿＿mA 。
（2）闭合S 1和S 2，图乙中滑动变阻器的滑片P 向右移动时，小超发现图甲中的电流表的示数逐渐减小，说明磁敏电阻R 的阻值变＿＿＿，电磁铁的磁感应强度变＿＿＿。
（3）闭合S 1和S 2，图乙中滑动变阻器的滑片P 保持不动，将磁敏电阻R 水平向左逐渐远离电磁铁时，小超将测出的磁敏电阻与电磁铁左端的距离L 、对应的电流表的示数I 及算出的磁感应强度B 同时记录在下表中，请计算当L =5cm
（4越＿＿＿。 答案：（1）100 60 （2）大强（3）0.40 （
4）增大弱
2．某兴趣小组设计了一种智能化的电热水器，如图所示，它主要由工作电路和控制电路两部分组成，工作电路可以在保温和加热两挡之间切换。当磁控开关L 线圈中的电流等于或大于20mA 时，磁控开关L 的簧片吸合（簧片与线圈电阻不计），当线圈中的电流小于20mA 时簧片断开，光敏电阻R 随光照强度E （表示光照射强弱的物理量，单位是坎德拉，符号cd ）变化的关系如下表所示，当开关S 闭合时：【水的比热容c 水=4.2×103J/（kg •℃）】
簧片
线圈
（1）若控制电路中R 0=82Ω，U 2=2V ，当光强E 达到多少时，磁控开关的簧片恰好吸合？
（2）当线圈中的电流等于20mA 时，工作电路处于何种挡位？将质量为2kg 的水由50℃加热至100℃需吸收多少热量？
（3）若工作电路在加热和保温两种状态时R 1的功率之比为25∶9，求R 1与R 2的比值． 答案：（1）1cd （2）加热 4.2×105J （3）3：2
3．小明同学设计了如图甲所示的汽车转向指示灯电路模型，接通相应指示灯后，指示灯会亮、暗（微弱发光）交替闪烁发光，电路中电源电压恒为6V ，R 0为定值电阻，指示灯规格均为“6V 3W”，电磁铁线圈和衔
（1）若让左转、右转指示灯同时工作，转向开关应与触点__________接通。（选填“1和2”、“2和3”、“3和4”或“4和5”）；
（2）当转向开关与触点“2和3”接通时，右转指示灯两端实际电压U 灯随时间t 变化规律如图乙所示，已知当右转指示灯微弱发光时，右转指示灯的功率与定值电阻R 0的功率之比是1：4，求定值电阻R 0的阻值； （3）右转指示灯交替闪烁工作15s 时，求指示灯和R 0消耗的电能分别是多少？ 答案：解：（1）3和4 （2）由题意得：
4
10101
==U U P P U 1=1.2V U 0=4.8V
由表格信息可知：当U 1=1.2V 时，右转指示灯的电流是I =0.12A
R 0=
A
12.0V 8.40 I U =40Ω （3）由图乙可知：右转指示灯交替闪烁工作15s 内，亮、暗发光时间分别是t 1=5s ，t 2=10s ，消耗的电能分别是：
W 1=Pt 1=3W×5s=15J
W 2=U 1It 2=1.2V×0.12A×10s=1.44J
指示灯消耗的电能：W =W 1+W 2=16.44J 15s 内R 0的通电时间是t 2=10s ，
R 0消耗的电能：W 0=U 0It 2=4.8V×0.12A×10s=5.76J 。
4．硫化镉（CdS ）是一种光敏材料，其电阻值R 随光照强度E （E 越大表示光照越强，其国际单位为cd ）的变化如图乙所示．某展览厅（如图甲所示）为保护展品，采用这种材料设置了调光天窗．当外界光照较强时，启动电动卷帘适时调整进光量；当外界光照较弱时，自动启动节能灯给予补光．调光天窗的电路原理如图丙所示，R 0为定值电阻，R 为CdS 电阻，P 为电磁铁，其线圈电阻R P 为10Ω，当电流达到0.06A 时能吸合衔铁．已知电源电压U 1=12V ，U 2=220V ，则：
（1）图乙中R 随光照强度E 变大而＿＿＿（选填“增大”或“减小”）． （2）图丙中的L 代表的是并联安装在展厅内的10盏“220V 10W”节能灯，这些节能灯同时正常工作4小时，共消耗电能＿＿＿kW•h ．
（3）若要缩短节能灯点亮的时间，可换用阻值较＿＿＿（选填“大”或“小”）的R 0． （4）当外界光照强度达到1cd 时，电动卷帘便开始工作，求R 0的阻值． 答案：（1）减小（2）0.4 （3）小（4）70Ω
（2）10盏节能灯的总功率P =10P 灯=10×10W=100W=0.1kW
则这些节能灯同时正常工作4小时消耗的电能W =Pt =0.1kW ×4h=0.4kW •h
（3）若要缩短节能灯点亮的时间，即当外界光照更弱时，电磁铁才能吸合衔铁，节能灯才能工作；由图乙可知，当光照强度E 减小时，R 的阻值变大，而电磁铁能吸合衔铁的电流不变，电源电压不变，则电路总电阻不变，故应换用阻值较小的R 0．
（4）当外界光照强度达到1cd 时，由图乙可知，R =120Ω 当电动卷帘便开始工作，电磁铁能吸合衔铁的电流I =0.06A
节能灯
展览厅
甲 乙
丙
电路总电阻R总=U1/I=12V/0.06A=200Ω
R0=R总-R-R P=200Ω-120Ω-10Ω=70Ω
5．图甲为热敏电阻的R﹣t图像，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150Ω，当线圈中电流大于或等于28mA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6V，图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
（1）从图甲中可得50℃时热敏电阻的阻值为__________Ω。
（2）恒温箱的加热器应接在A、B端还是C、D端？
（3）若恒温箱内的温度达到100℃时，通过计算分析恒温箱加热器是否处于工作状态？
（4）若在原控制电路中，串联接入一个可变电阻，当该电阻增大时，所控制的恒温箱内的最高温度将__________（选填“变大”“不变”或“变小”）。
答案：（1）90（2）恒温箱的加热器应接在A、B端（3）若恒温箱内的温度达到100℃时，通过计算分析恒温箱加热器不处于工作状态（4）变大
6．某同学为学校草坪设计了一个自动注水喷淋系统，其电路设计如图甲。控制电路电源电压U1=12V，R0为定值电阻，R F为压敏电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计；压敏电阻R F放置于水箱底部（如图乙），其阻值与压力有关，阻值随水位变化关系如表。工作电路包括注水系统和喷淋系统，其电源电压U2=220V；圆柱体水箱底面积S=0.4m2。当水箱内的水位上升到2m时，通过电磁铁线圈的电流I a=0.1A，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作，此时电流表示数I1=1A；当水位下降到1m时，衔铁恰好被拉起，注水系统开始给水箱注水，此时电流表示数I2=2A。
