【期末满分冲刺】2022-2023学年人教版物理九年级上册期末综合复习：专题10《电与磁》重难点综合专练

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【期末直通车】专题10：电与磁重难点综合专练（解析版）

一、单选题
1．（2021·山东临沂·中考真题）2021年5月20日，第五届世界智能大会在天津梅江会展中心隆重开幕，长安智能化汽车UNI——K（如图）充分展现了“中国智造”科技风采，UNI——K不仅可以实现自动刷脸识别车主身份、车内拍抖音、全速自适应巡航等众多功能，其炫酷的转向灯也尽显奢华。关于UNI——K，下列判断正确的是（　　）

A．车内的集成电路由超导材料制成
B．左右转向灯之间是并联连接的
C．拍抖音时，景物通过摄像头成虚像
D．汽车的电动机利用了电磁感应原理
【标答】B
【分析】
A．车内的集成电路由半导体材料构成，而非由超导体材料构成，故A错误；
B．左右转向灯可以单独工作，故是并联连接，故B正确；
C．拍抖音时，摄像头成的是倒立缩小的实像，故C错误；
D．电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，故D错误。
故选B。
2．（2021·四川眉山·中考真题）如图所示，将某发光二极管的两极接入电路的a、b两点，闭合开关时，通电螺线管旁边小磁针S极向右偏转。下列判断正确的是（　　）

A．通电螺线管右端为N极
B．电源左端为正极，右端为负极
C．发光二极管极接点，极接点
D．图中P处磁感线的方向从螺线管右端到左端
【标答】C
【分析】
A．根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知，通电螺线管的左端为N极，右端为S极，故A错误；
B．根据安培定则可知，当通电螺线管的左端为N极时，螺线管上的电流方向向上，因为电流是从电源正极流出的，所以电源右端为正极，左端为负极，故B错误；
C．发光二极管具有单向导电性，只有电流从长针进短针出时，二极管才发光，所以发光二极管极接点，极接点，故C正确；
D．磁感线的方向是从N极到S极，所以图中P处磁感线的方向从螺线管左端到右端，故D错误。
故选C。
3．（2021·河北·中考真题）图所示是探究电磁感应的实验装置，关于电磁感应现象，下列说法正确的是（　　）

A．奥斯特发现了电磁感应现象
B．利用电磁感应现象制作了电动机
C．导线在磁场中沿不同方向运动，导线中都会有感应电流产生
D．如果磁感线和切割磁感线方向都变得相反，导线中感应电流的方向不发生改变
【标答】D
【分析】
A．法拉第发现了电磁感应现象，故A错误；
B．利用电磁感应现象制作了发电机，故B错误；
C．导线在磁场中沿与磁感线平行的方向运动，导线中不会有感应电流产生，故C错误；
D．如果磁感线和切割磁感线方向都变得相反，由右手定则得，导线中感应电流的方向不发生改变，故D正确。
故选D。
4．（2021·黑龙江黑龙江·中考真题）关于下列四幅图的描述正确的是（　　）

A．图甲：司南指示南北方向是由于受到地磁场的作用
B．图乙：电生磁是英国的法拉第最早发现的
C．图丙：只要导体在磁场中运动，就一定会产生感应电流
D．图丁：发电机是应用了此实验装置的工作原理
【标答】A
【分析】
A．图甲：司南指示南北方向是由于受到地磁场的作用，如果地球没有磁场，司南就不能指示南北，故A正确；
B．图乙：电生磁是奥斯特最早发现的，故B错误；
C．图丙：只有闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中才会会产生感应电流，故C错误；
D．图丁：是通电导线在磁场中产生运动，电动机是应用了此实验装置的工作原理，故D错误。
故选A。
5．（2021·内蒙古包头·中考真题）对下列各图形情景，解释错误的是（　　）


A．图甲，通电后小磁针转动，说明通电导线周围存在磁场
B．图乙，两个压力锅很难被拉开，因为锅外部气压远小于内部气压
C．图丙，机壳没有接地，容易引起触电事故
D．图丁，小孩儿下滑过程中臀部发热，是通过做功改变内能的
【标答】B
【分析】
A．如图所示是奥斯特实验，小磁针转动，说明通电导体周围存在磁场，故A正确，不符合题意；
B．图乙所示，两个压力锅很难被拉开，是因为锅内气压比锅外的小，故B错误，符合题意；
C．图丙中，机壳没有接地，则机壳上的电不能及时导走，人接触到外壳时可能会被电到，故C正确，不符合题意；
D．小孩儿下滑过程，克服摩擦做功，臀部内能增大，故D正确，不符合题意。
故选B。
6．（2021·四川攀枝花·中考真题）以下设备工作时利用电磁感应原理的（　　）
A．洗衣机 B．发电机
C．电热水器 D．电风扇
【标答】B
【分析】
A．洗衣机工作时把电能转化为机械能，利用了通电导线在磁场中受力运动，故A不符合题意；
B．发电机的原理是电磁感应现象，故B符合题意；
C．电热水器利用的是电流的热效应，故C不符合题意；
D．电风扇利用了通电导线在磁场中受力运动，故D不符合题意。
故选B。
7．（2021·湖南张家界·中考真题）如图是我国劳动人民在生产生活中创造和使用的工具，下列选项中正确的是（　　）


①汲水的桔槔运用了杠杆的原理


②钻木取火将内能转化成机械能


③司南利用了地磁场对磁体有力的作用指示南北


④篆刻刀的刀刃很薄是为了减小压强


⑤日晷测定时间利用了光的直线传摇
A．①②③ B．①②⑤ C．①③⑤ D．②④⑤
【标答】C
【分析】
①汲水的桔槔是一根棒子绕着支点转动，故是杠杆，故①正确；
②钻木取火是将机械能转化为内能，故②错误；
③司南是利用地磁场对所处其中的磁体有力的作用是正确的，故③正确；
④镌刻刀是利用减小受力面积增大压强，故④错误；
⑤日晷是利用的光的直线传播形成的影子，故⑤正确。
故C正确。
故选C。
8．（2021·贵州·中考真题）一台电动机的额定电压为220V，正常工作时的电流为5A，线圈的电阻为4Ω。下列判断中正确的是（　　）
A．电动机是利用电磁感应原理工作的
B．电动机工作时电能全部转化为机械能
C．这台电动机的额定功率是1.1kW
D．这台电动机正常工作1min线圈产生的热量是100J
【标答】C
【分析】
A．电动机是利用通电导体在磁场中受力的原理工作的，故A错误；
B．电动机工作时主要将电能转化为机械能，还有一部分电能由于电流热效应转化为内能，故B错误；
C．这台电动机的额定功率是
P=UI=220V×5A=1100W=1.1kW
故C正确；
D．这台电动机正常工作1min线圈产生的热量是
Q=I2Rt=(5A)2×4Ω×60s=6000J
故D错误。
故选C。
9．（2021·辽宁·中考真题）下列四个实验能反映电风扇工作原理的是（　　）
A． B．
C． D．
【标答】C
【分析】
电风扇的主要部件是电动机，电动机是利用通电导体在磁场中受力的原理工作的。
A．导体棒切割磁感应线，电流表指针发生偏转，说明此时电路中有电流，这是电磁感应现象，是发电机的工作原理，故A不符合题意；
B．该图中，闭合开关后，移动滑片，灯泡的亮度会改变，与电风扇工作原理无关，故B不符合题意；
C．电路中有电流，通电导体棒受到磁场力的作用而运动，与电动机的工作原理相同，故C符合题意；
D．该图是奥斯特实验装置，能说明电流周围存在磁场，故D不符合题意。
故选C。
10．（2021·内蒙古兴安盟·中考真题）如图所示，将矩形铜线框ACDF上的B、E两点接入电路并放入磁场中，AB、BC、ED和FE段都受到磁场的作用力，下列哪两段线框在磁场中受力的方向相同（　　）

A．AB段与BC段 B．AB段与ED段 C．BC段与ED段 D．ED段与FE段
【标答】B
【分析】
导体在磁场中受力的方向与磁场方向、电流方向有关，由图可知，各段导线所处磁场方向相同，AB段与BC段电流方向相反，AB段与ED段电流方向相同，BC段与ED段电流方向相反，ED段与FE段电流方向相反，所以AB段与ED段受力方向相同，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。

二、多选题
11．（2021·山东莱芜·一模）下图所示是体现我国古代劳动人民智慧的一些成果。关于其中所涉及的物理知识，下列说法正确的是（　　）


A．图甲中活塞式抽水机，是利用大气压来工作的
B．图乙中篆刻刀的刀口做得锋利是为了减小压强
C．图丙中的桔棒是利用杠杆的原理来汲水的
D．图丁中司南指示南北利用了地磁场的作用
【标答】ACD
【分析】
A．活塞式抽水机是利用大气压把水从低处抽到高处，故A正确；
B．篆刻刀的刀口做得锋利是为通过减小受力面积，增大压强，故B错误；
C．桔棒是一根竖立的架子上加一根细长的杠杆，有支点能转动，是利用杠杆的原理来汲水的，故C正确；
D．地磁场地球内部存在的天然磁场，所以司南指示南北利用了地磁场的作用，故D正确。
故选ACD。
12．（2021·河北·石家庄新世纪外国语学校三模）对下列各图的描述中，正确的是（　　）

A．甲图中导体棒ab竖直向上运动时，电流表指针将会摆动
B．乙图的实验表明电可以生磁
C．丙图的实验可以探究电磁铁磁性的强弱与电流的关系
D．丁图中螺线管上方小磁针静止时a端是S极
【标答】BC
【分析】
A．甲图中导体棒ab竖直向上运动时，不能切割磁感线，不满足感应电流产生的条件，电路中不会产生感应电流，电流表指针不会转动，故A错误；
B．乙图中是奥斯特实验，说明电能生磁，故B正确；
C．丙图中改变滑动变阻器的电阻可以改变电磁铁的电流，通过观察电磁铁吸引铁钉的多少可以确定电磁铁磁性强弱，从而研究电磁铁磁性的强弱与电流的关系，故C正确；
D．由安培定则可以判断通电螺线管的左端为S极，根据磁极间的相互作用规律，上面小磁针静止时a端为N极，故D错误。
故选BC。
13．（2021·山东钢城·一模）如图所示是学习物理过程中的一些演示实验的插图，下列这些实验插图的说法中，正确的是（　　）
A．图中音乐芯片传出的声音越来越小，说明声音的传播需要介质
B．图中光屏上出现彩色的光带，说明白光是由各种色光混合而成
C．图中直导线通电后小磁针偏转，说明通电导体周围存在磁场
D．图中活塞向下压缩后硝化棉燃烧，说明压缩时筒内气体的内能减小
【标答】ABC
【分析】
A．把正在发声的音乐芯片放在玻璃罩内，逐渐抽出罩内空气，铃声越来越小，说明声音的传播需要介质，故A正确；
B．由于不同颜色的光的波长不同，通过三棱镜的折射程度不同，所以白光经三棱镜后，光屏上自上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带，这种现象叫作光的色散现象，说明太阳光由这七种颜色组成，即太阳光是复色光，故B正确；
C．由于通电导体的周围存在磁场，所以通电导体周围的小磁针在磁场中受磁力的作用而发生偏转，故C正确；
D．当活塞迅速压下去时，活塞对气体做功，使气体的内能增大，温度升高，达到硝化棉的着火点，因此棉花燃烧起来，故D错误。
故选ABC。
14．（2021·湖南怀化·中考真题）下列实验装置与探究内容相符的有（ ）


A．甲图可探究电流的磁效应 B．乙图可探究发电机的工作原理
C．丙图可探究发电机的工作原理 D．丁图可探究电动机的工作原理
【标答】AB
【分析】
A．甲图中是欧斯特实验，说明电流具有磁效应，故A符合题意；
B．乙图中是电磁感应现象，探究的是发电机的工作原理，故B符合题意；
C．丙图中是通电导线在磁场中受力运动的实验，探究的是电动机的原理，故C不符合题意；
D．丁图探究的是电磁铁，其原理是电流的磁效应，故D不符合题意。
故选AB。
15．（2021·内蒙古新城·二模）如图所示，电磁铁的左下方有一铁块，在弹簧测力计作用下向右作匀速直线运动。当铁块从电磁铁的左下方匀速运动到正下方过程中，同时滑片逐渐向上滑动，下列判断正确的是（　　）

A．电磁铁的磁性逐渐增强
B．电磁铁的上端是N极
C．铁块对地面的压强逐渐减小
D．应该减小弹簧测力计对铁块的拉力
【标答】ACD
【分析】
A．当滑动变阻器的滑片向上滑动时，接入电路中的电阻减小，电路中的电流增大，电磁体磁性增强，故A正确；
B．由安培定则可以得出，电磁铁的下端为N极，上端为S极，故B错误；
C．当滑动变阻器的滑片向上滑动时，接入电路中的电阻减小，电路中的电流增大，电磁体磁性增强，对铁块的吸引力增大，使铁块对桌面的压力减小，在接触面积不变的情况下，对桌面的压强也减小，故C正确；
D．电磁铁磁性增强，电磁铁对铁块的吸引力增大，铁块对地面的压力减小，对地面的摩擦力也在减小，要想使物体匀速运动，摩擦力大小与拉力大小必须相等，所以应该减小弹簧测力计对铁块的拉力，故D正确。
故选ACD。


三、填空题
16．（2021·甘肃兰州·中考真题）图甲表示了汽油机的___________冲程；将螺线管接入电路闭合开关S后，小磁针N极指向如图乙所示，则a点应该连接电源的___________（选填“正极”或“负极”）；如图丙所示，将灯泡正确连接到家庭电路中，则连接火线的应该是___________（选填“A”或“B”）点。


【标答】做功 正极 B
【分析】
[1]图甲中，两个汽门都关闭，活塞向下运动，所以是汽油机的做功冲程。
[2]由图乙知，小磁针的N极指向左端，则通电螺线管的S极在左端，据安培定则知，电流由螺线管的左端流入，右端流出，所以a点接的是电源的正极。
[3]在家庭电路中，控制灯泡的开关应连接在火线与灯泡之间，所以连接火线的应该是B点。
17．（2021·贵州·中考真题）随着人们生活水平的提高，很多家庭都用上了燃气热水器，如图是家用燃气热水器工作原理示意图，当打开淋浴阀，有流速很大的水通过活塞右侧时，活塞由于右侧的压强______（填“增大”或“减小”）而向右移动，拉动连杆向右使控制开关S闭合，同时接通电磁铁和电子点火器，电磁铁产生______使燃气电磁阀打开通入燃气，或点火器同步点火，热水器开始工作，热水器把10L、25℃的水加热到45℃，水吸收的热量是______J。

【标答】减小 磁性 8.4×105
【分析】
[1]当打开淋浴阀，有流速很大的水通过活塞右侧，根据流体流速大的位置压强小可知，此时活塞右侧的压强减小。
[2]电磁铁的磁性有无可以靠通断电流控制，活塞向右移动，拉动连杆向右使电磁铁电路的控制开关S闭合，此时电磁铁被接通，所以产生磁性将燃气电磁阀打开，通入燃气。
[3]水的体积为10L，合10×10-3m3，这些水的质量为
m=ρV=1×103kg/m3×10×10-3m3=10kg
热水器将这些水从25℃的水加热到45℃，水吸收的热量是
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×10kg×(45℃-25℃)=8.4×105J
18．（2021·辽宁·中考真题）如图，螺线管的左侧有一个用细线悬挂的小铁球右侧有一个能在水平面内自由转动的小磁针。开关闭合后，当滑片P向右滑动时，小磁针静止时右端为______（选填“S”或“N”）极，细线对小铁球的拉力和小铁球受到的重力______（选填“是”或“不是”）一对平衡力。

【标答】S 不是
【分析】
[1]开关闭合后，由右手螺旋定则可知螺线管左端为N极，右端为S极，则小磁针静止时右端为S极。
[2]螺线管对小铁球有引力，细线对小铁球的拉力不在竖直方向上，和小铁球受到的重力不在一条直线上，这两个力不是一对平衡力。
19．（2021·湖北荆门·中考真题）下图是一款给蔬菜大棚提供热和光的装置的电路示意图，R是阻值为55Ω大功率灯泡，Rt是热敏电阻，其阻值与大棚内温度的关系式为Rt=5+0.5t（式中Rt单位是Ω，t的单位是℃），R0是设定温度的变阻器。控制电路中，电源电压为3V。当电磁继电器线圈中的电流小于等于10mA时，衔铁片会弹起，触点分离，灯泡熄灭（电磁继电器线圈电阻忽略不计）。

（1）灯泡工作时，大棚内气体温度逐渐升高，分子热运动越来越______，电磁继电器线圈的磁性越来越____。
（2）如果大棚内温度刚达到30℃时灯泡熄灭，则滑动变阻器的接入电阻是______Ω。
【标答】剧烈（或快、激烈） 弱（或小） 280
【分析】
（1）[1][2]分子的热运动与温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈，灯泡工作时，大棚内气体温度逐渐升高，分子热运动剧烈，由
Rt=5+0.5t
可知热敏电阻的阻值变大，通过电磁铁的线圈的电流变小，电磁铁的磁性变弱。
（2）[3]当电磁继电器线圈中的电流小于等于10mA时，衔铁片会弹起，触点分离，灯泡熄灭，此时电路的总电阻

大棚内温度刚达到30℃时灯泡熄灭，此时Rt的阻值
Rt=(5+0.5t)Ω=(5+0.5×30)Ω=20Ω
滑动变阻器的接入电阻
R滑=R-Rt=300Ω-20Ω=280Ω
20．（2021·山东威海·中考真题）如图所示，物理学家罗兰曾经做过一个实验，在圆形橡胶盘上注入某种电荷，当橡胶盘沿中心轴高速旋转时，圆盘上方原来静止的小磁针转动了。这个实验现象说明______；请你推断橡胶盘高速旋转时电荷有没有受到小磁针的力：______（选填“有”或“没有”）。

【标答】电荷定向移动形成电流、电流的周围存在磁场、电生磁、小磁针受磁场的作用、小磁针受到磁力的作用、电与磁之间有联系等 有
【分析】
[1]高速旋转时，橡胶盘中的电荷形成了定向移动，即在橡胶盘中形成了电流，而电流周围存在磁场，于是小磁针转动起来。
[2]小磁针受到电荷形成电流的周围磁场的力的作用开始旋转，因为力的作用是相互的，所以，小磁针对电荷也有力的作用。

四、实验题
21．（2021·吉林长春·中考真题）在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中：

（1）请在图甲中标出经过A点的磁感线的方向；（____）
（2）如图乙所示，将闭合电路中的导线ab放在蹄形磁体的磁场中，导线ab左右运动时，电流表指针______。这一过程中，该装置将______转化为电能。这一现象在生活中的应用有______。
【标答】 偏转（左右摆动） 机械能 发电机
【分析】
（1）[1]磁体的上端是N极，下端是S极，磁体外部的磁感线从N极出发回到S极，A点磁感线的方向向下，如图所示：

（2）[2][3][4]导线和电流表组成了闭合回路，使导线ab在磁场中左右运动，即导线做切割磁感线运动，因此会有感应电流产生，此时电流表指针能发生偏转，这种现象就是电磁感应现象，工作时把机械能转化为电能，利用它人们发明了发电机。
22．（2021·湖北黄石·中考真题）如图a所示，通过观察和比较电磁铁A和B吸引大头针的多少，可以得出电磁铁磁性的强弱与线圈的______（选填“匝数”或“电流”）有关；电磁铁B的下端是______极。如图b所示，若只对U形管B上方的管口吹气，则______（选填“A”或“B”）的液面会下降。

【标答】匝数 S A
【分析】
[1]由图可知，这是一个串联电路，电流处处相等，AB线圈的匝数不一样，所以可以得出电磁铁磁性的强弱与线圈的匝数有关。
[2]电磁铁B的电流从电磁铁下端流入，上端流出，根据安培定则可知，电磁铁B的下端是S极。
[3]由图可知，这是一个连通器，向B端吹气，B端上方空气流速加快，压强变小，液面变高，所以A端液面会下降。
23．（2021·山东淄博·中考真题）电与磁之间存在着相互联系，彰显物理现象的对称、统一之美。

（1）如图1所示，小雨利用干电池、导线和小磁针进行实验；
①通电后小磁针发生偏转，断电后小磁针复位。实验表明______；
②若把图甲中的小磁针换成直导线并通电。推测：两条通电导线之间______（填“有”或“没有”）相互作用力，依据是______ （填字母）；
A．电磁感应现象 B．磁场对电流的作用
（2）小雨又将直导线绕成螺线管形状，在螺线管的两端各放一个小磁针，并在硬纸板上均匀地撒满铁屑。通电后观察小磁针的指向及铁屑的排列情况，如图2所示。实验结果表明：通电螺线管外部的磁场与______的磁场一样；
（3）在螺线管中插入软铁棒，制成电磁铁。下列设备中没有用到电磁铁的是______（填字母）。
A．大型发电机
B．电磁起重机
C．电炉
【标答】通电导线周围存在磁场 有 B 条形磁体 C
【分析】
（1）①[1]通电后小磁针发生偏转，断电后小磁针复位。实验表明表明通电导线周围存在磁场。
②[2][3]由于通电导线周围有磁场，磁场对电流有力的作用，故若把图甲中的小磁针换成直导线并通电，两条通电导线之间有相互作用力。故选B。
（2）[4]通电后观察小磁针的指向及铁屑的排列情况，画出通电螺线管的磁感线，根据通电螺线管的磁感线分布形状可知，通电螺线管外部的磁场和条形磁体外部的磁场一样，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个极。
（3）[5]电炉是完全的发热装置，而发电机和电磁起重机均需要电磁铁产生磁性进行工作。
故选C。

五、计算题
24．（2021·河南·模拟预测）小强利用压力传感器、电磁继电器、阻值可调的电阻R等元件，设计了一个汽车超载自动报警电路，如图所示．他了解到这种压力传感器所受压力越大时，输出的电压U就越大，二者的关系如图所示．闭合开关S，当继电器线圈中电流大于或等于20mA时，衔铁被吸合．已知传感器的输出电压U即为继电器控制电路的电源电压，线圈的电阻为20Ω．

(1)车辆不超载时，工作电路中绿灯亮;当传感器所受压力增大到一定程度时，红灯亮，说明汽车超载．请你判断灯__________________(选填“L1”或“L2”)是红灯
(2)某水平公路桥禁止质量大于或等于20t的车辆通行，要用小强设计的装置为此桥报警，R的阻值应调节为多少?(g取10N/kg)．
(3)在水平路面上，要使该装置报警，通过车辆的最小重力为多少?
(4)请你运用所学物理知识，说明超载的一项危害．
【标答】（1） （2）（3）（4）超载即压力大，压强大，易于压坏路面，
【分析】
（1）分析超载和不超载时，衔铁的位置及两盏灯的亮暗情况得出结论．
（2）车对水平地面的压力等于它的重力，由图象求出压力传感器的阻值，然后由串联电路特点与欧姆定律求出R阻值．
（3）当R为零时，由欧姆定律求出线圈两端电压，然后由图象求出此时压力传感器受到的压力，即车轮的最小重力．
（4）可从惯性、压强两方面分析超载的危害．
【分析】
（1）由图示可知，车辆不超载时，控制电路中电流较小，电磁铁磁性较弱，衔铁被弹簧拉起，L1亮；车辆超载时，控制电路中电流增大，衔铁被吸下，衔铁接下端，L2亮，由题意知，L2是红灯．
（2）车对水平地面的压力：
F=G=mg=20×103kg×10N/kg=2×105N，
由图象可知，此时的输出电压U=1V，
由欧姆定律可知电路总电阻：
R总===50Ω，
电阻R的阻值：
R=R总﹣R线圈=50Ω﹣20Ω=30Ω；
（3）当R=0Ω，输出电压最小，
由欧姆定律可知输出最小电压：
U0=IR线圈=0.02A×20Ω=0.4V，
由图象可知，此时压力传感器受到的压力：
F′=0.8×105N=8×104N；
通过车辆的最小重力为8×104N；
（4）超载的汽车质量大，惯性大，急刹车后滑行距离大，容易出交通事故；超载的汽车质量大，对地面的压强大，易损坏路面；
答：（1）L2；
（2）R的阻值应调节为30Ω；
（3）在水平路面上，要使该装置报警，通过车辆的最小重力为8×104N；
（4）超载的汽车质量大，惯性大，急刹车后滑行距离大，容易出交通事故．

25．（2021·山东东营·中考真题）为实现自动控制，小明同学利用电磁继电器（电磁铁线圈电阻不计）制作了具有延时加热、保温、消毒等功能的恒温调奶器，其电路图如图甲所示。控制电路中，电压U1＝3V，定值电阻R0＝50Ω，热敏电阻R阻值随温度变化的图像如图乙所示；工作电路中，电压U2＝220V，R1＝836Ω，R2＝44Ω。已知恒温调奶器容量为2kg，水温达到80℃时衔铁会跳起。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]
（1）请结合此电路，简要说明电磁继电器的工作原理。
（2）求衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流。
（3）求工作电路在保温状态下的电功率。
（4）当调奶器加满温度为25℃的水，加热元件工作500s后衔铁跳起，求此过程中水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率。

【标答】（1）见详解；（2）0.02A；（3）55W；（4）84%
【分析】
解：（1）如图乙所示，温度升高时，电阻R的阻值增大，所以当温度比较低时，电阻R的阻值较小，控制电路中的电流较大，电磁铁把衔铁吸下来，工作电路中只有电阻R2接入；当温度较高时，电阻R的阻值较答，控制电路中的电流较小，复位弹簧把衔铁拉上去，工作电路中电阻R1和R2串联接入，根据可知，电压一定时，电路中的电阻越小，加热功率越大，故动触点与静触点a接触时，为保温电路，动触点与静触点b接触时，为加热电路。
（2）如图乙所示，温度为80℃时，电阻R的阻值为100Ω，则此时通过电磁铁线圈的电流为

（3）动触点与静触点a接触时，为保温电路，工作电路中电阻R1和R2串联接入，保温状态下的电功率为

（4）由题意知，水温达到80℃时衔铁会跳起，则水吸收的热量为

动触点与静触点b接触时，为保温电路，工作电路中只有电阻R2接入，加热状态下消耗的电能为

此过程中水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率为

答：（1）电磁继电器的工作原理：见详解；
（2）衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流为0.02A；
（3）工作电路在保温状态下的电功率为55W；
（4）当调奶器加满温度为25℃的水，加热元件工作500s后衔铁跳起，此过程中水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率为84%。