初中物理中考复习 必刷15 电磁综合-备战2020年中考物理必刷论述、计算80例（原卷版）

必刷必刷15  电磁综合

   电热水器

例76． (2019·烟台)某家用电热水器，其工作模式和相关参数如下表。如图为电热水器的原理图，包括工作电路和控制电路两部分，通过电磁继电器自动控制电热水器实现加热状态和保温状态的档位变换。R0、R1为电热丝，R2为滑动变阻器，R为热敏电阻（置于电热水器内），其阻值随温度的升高而减小。红灯、绿灯是电热水器工作时的指示灯，忽略指示灯对电路的影响。

（1）分析说明当绿灯亮时，电热水器处于保温状态还是加热状态？

（2）工作时，若要提高电热水器的保温温度，如何调节保护电阻R2的滑片？

（3）R1工作时的电阻是多大？

（4）电热水器处于加热状态时，工作4.2min，可使1L水的温度升高40℃。则该电热水器的效率是多少？[c水=4.2×103J/（kg•℃）,计算结果保留一位小数]

 储水容器

例77．(2019·重庆A)图甲的储水容器底有质量0.5kg，底面积100cm2的长方体浮桶，桶上端通过轻质弹簧与紧贴力敏电阻的轻质绝缘片A相连，距容器底0.4m处的侧壁有排水双控阀门。控制电路如图乙所示，其电源电压U＝12V，R0＝10Ω，当电流表示数为0.6A，且桶底升至阀门所处高度时，阀门才感应排水。力敏电阻R与它所受压力F的对应关系如下表所示（弹簧均在弹性限度内）。求：

（1）浮桶的重力是多少N？

（2）未加水时，力敏电阻所受压力为2N，电流表的示数是多少安？

（3）当容器内的水深达到多少米时，双控阀门才打开排水？

电冰箱

例78．(2019·台州)电冰箱是通过温度控制器控制压缩机的开或停来控制温度的。某冰箱的温控制冷和照明电路，如图甲。冰箱内温度控制器工作原理如图乙，硬杆OAB可绕固定点O转动，感温包内充有感温剂气体，膜盒会因感温包内气体压强的变化而改变对A点推力大小。

（1）请将答题纸图甲中的a、b、c三个接线头连入家庭电路。

（2）温度控制器接通电路的工作过程是：当感温剂气体温度上升时，____________，动触点和固定触点接通，压缩机开始工作。

（3）某同学模拟冰箱温控制冷电路，制作了一个恒温箱，如图丙。恒温箱中温度控制器的轻质硬杆OA长为5厘米，OB长为12厘米，注射器的最大刻度为30毫升，刻度部分长为10厘米。

查阅资料得知，在弹性限度内，弹簧的  长度L与所挂钩码质量m的关系遵循函数y=km+b(k和b为常数)。为了确定该弹簧k和b的值，在弹簧上挂钩码测得三组数据如上表。当设定的温度为40℃时，弹簧长14厘米，触点C和D恰好接通。请计算此时注射器内气体的压强。（已知当时大气压为1×105帕）

（4）丙图中，温度控制器硬杆上的连结点O、B、E、F均固定，调温旋钮转轴及触点D也固定，调温旋钮已调到最低温度，在不更换元件的情况下，如何将恒温箱设定温度调节得更低？

 恒温箱

例79．(2019·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？

通电线圈在磁场中受力的作用

例80．(2019·南通)阅读短文，回答问题。

地    铁

南通即将进入地铁时代．乘坐地铁需文明出行、确保安全．地铁站的站台上标有黄色警戒线；乘客应留意车厢内红、绿色的线路指示灯．手持式安检仪用于检测乘客是否携带违禁金属物品，工作人员能根据安检仪发出低沉或尖锐的警报声，判断金属物品的大小；手持式安检仪的电池容量为2×103mAh，额定电压为9V，额定功率为0.36W，电池容量指放电电流与放电总时间的乘积；当剩余电量减为电池容量的10%时，安检仪不能正常工作．

图甲为另一种安检仪的原理模型，固定的矩形虚线区域内存在方向竖直向上的磁场，宽度为0.6m．边长0.2m的正方形金属线圈abcd放在水平传送带上，可随传送带一起以速度v匀速运动．线圈进、出磁场过程中会产生电流，从而线圈会受到大小随线圈速度增大而增大、方向水平的磁场力作用，因此线圈与传送带间也存在摩擦力；运动过程中线圈整体处于磁场中时，线圈中无电流产生．在线圈与传送带间无相对滑动时，传送带克服线圈摩擦力做功的功率P与对应的速度v的数据如下表。

                            甲                            乙

（1）候车时乘客越过黄色警戒线会有危险，那是因为流体的流速越大，压强越         ；有乘客手捧鲜花进入车厢，所有乘客都闻到了花香，这是因为分子在        ．

（2）下列说法中，正确的是         ．

    A．手持式安检仪也能检测出酒精等易燃违禁物品

    B．通过手持式安检仪报警声的音调可判断金属物大小

    C．站立的乘客拉住扶手是为了避免受惯性作用造成伤害

    D．佩戴紫色眼镜的乘客也能准确辨别出线路指示灯的颜色

（3）手持式安检仪正常工作时的电流为    mA；电池充满电后，安检仪能正常工作的最长时间为         h．

（4）分析表中数据，当传送带速度为0.5m/s时，传送带克服线圈摩擦力做功的功率P=       W；线圈进入磁场时受到的摩擦力f与传送带匀速运动的速度v的变化关系如图乙所示，则当v>        m/s时线圈将在传送带上滑动．

（5）设传送带的速度保持0.2m/s不变。已知线圈的bc边进入磁场时，bc边受到的磁场力方向水平向左，当bc边出磁场时，由于ad边受到磁场力作用，线圈会受到方向水平向    （选填“左”或“右”）的摩擦力的作用；将多个与图甲中相同的线圈每隔相同时间△t从传送带的左端逐一释放，释放后线圈即与传送带保持0.2m/s的速度一起运动．则△t =       s时，一段时间后，传送带就会不间断的受到一个线圈的摩擦力作用。

1．(2019·陕西)如图甲为某校物理小组设计的具有加热和保温功能的电热器内部简化电路。Rt为热敏电阻，阻值随温度升高而减小。R1、R2、R3均为电热丝，且R1=R2=400Ω。闭合开关S1、S2，电热器开始加热。

（1）控制电路中，电磁铁的上端是         极。

（2）加热时，动触点a与上方静触点b，c接通，工作电路的总功率是多少？

（3）电磁铁对衔铁的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图乙所示。当电磁铁对衔铁的吸引力为1N时，动触点a与下方静触点d接通，进入保温状态，此时热敏电阻Rt的阻值是多少？

（4）保温状态下，R1的功率为64W，则工作电路30s消耗的电能是多少？

2．(2019·泰安)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I0=15mA，其电阻R随温度变化的规律图像如图乙所示，电源电压U1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，继电器上方触点和触点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，水箱内最低温度为0℃，水的比热容c水=4.2×103J/（kg·℃）。

（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44 kg、20℃的水加热到50℃需要多少时间？

3．(2019·西宁)一个有加热和保温两种状态的微型电热水器，内部简化电路如图18所示，它由控制电路和工作电路两部分组成，其中R0为热敏电阻，它的阻值随温度的升高而减小，开关S0和S都闭合时，电热水器开始加热，当电热水器中水的温度达到50℃时，电磁铁才会把衔铁吸下，使B、C两个触点接通，电热水器处于保温状态。已知R1＝44Ω，R2＝2156Ω．求：

（1）将电热水器水箱中2.2kg的水从15℃加热到45℃，水吸收的热量【c水＝4.2×103J/（kg•℃）】

（2）电热水器处于加热状态时工作电路的功率。

（3）将2.2kg的水从15℃加热到45℃，需要通电5min，电热水器的加热效率为多少？

（4）当温度达到50℃后，通电10min，R2产生的热量。

4．(2019·湖州)目前全国少数城市已投入使用超级电容公交车。超级电容器是一种新型电能存储设备，像蓄电池一样也有正、负两极，可通过安装在各公交站点的充电桩快速充满电，让车能够继续正常行驶。在制动过程中，电车又能通过发电机回收部分能量为超级电容充电，安全高效环保。

假设某型号的超级电容公交车载满乘客时总质量为15吨，某次运行时从充电桩充满电后电车储存的能量约为2×107焦，能以10米/秒的速度保持匀速直线行驶6千米，能量利用的效率为90%。

（1）电车发电机的工作原理是________。

（2）若公交车载满乘客时车胎与地面的总接触面积为0.4米2，求公交车对地面的压强。

（3）若公交车在该次运行中受到的阻力恒定，则牵引力大小是多少?

（4）若公交车在该次运行中电容器输出电压为300伏，不计电容器输出电能时的能量损耗，则工作电路的电流有多大?

5．（2019·河南）我国从今年4月15日起,正式实施电动自行车新国标。李强购置了一辆符合新国标的电动车,其整车质量为50kg,最高速度为25km/h。g取10N/kg。试问:

(1)对蓄电池充电时,电能转化为                能;行驶时,电动机提供动力,其工作原理是            。

(2)当蓄电池的电全部耗完后,若充电功率为100W,充满电需要5h,不计能量损失,则充满电后蓄电池储存的电能为多少?

(3)蓄电池充满电后,其储存电能的75%用于车克服阻力做功,当质量为70kg的李强在水平路面上骑着车,以最高速度匀速电动行驶时,所受阻力为总重的，则车最多能行驶多少小时？

(4)新国标对电动车的整车质量、最高速度都进行了限制,这样做主要是为了防止车的    较大,以减小行车危险。

6．(2019·巴彦淖尔)如图所示是某温控装置的简化电路图，工作电路由电压为220V的电源和阻值R＝88Ω的电热丝组成；控制电路由电源、电磁铁（线圈电阻R0＝20Ω）、开关、滑动变阻器R2（取值范围0～80Ω）和热敏电阻R1组成；R1阻值随温度变化的关系如下表所示，当控制电路电流I≥50mA时，衔铁被吸合切断工作电路；当控制电路电流I≤40mA时，衔铁被释放接通工作电路。

（1）工作电路正常工作时，R在1min内产生的热量是多少？

（2）当温度为60℃，滑动变阻器R2＝50Ω时，衔铁恰好被吸合，控制电路的电源电压是多少？

（3）若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是多少？

（4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，请分析说明如何改变R2的阻值。

7．（2019·北部湾）图20甲是温度自动报警器。控制电路中，电源电压U控=5V，热敏电阻R2的阻值与温度的关系如图20乙所示；工作电路中，灯泡L标有“9V  0.3A”的字样，R4为电子嗡鸣器，它的电流达到某一固定值时就会发声报警，其阻值R4=10Ω。在R2温度为20℃的情况下，小明依次进行如下操作：闭合开关S1和S2，灯泡L恰好正常发光，此时R0的电功率为P0；将R1的滑片调到最左端时，继电器的衔铁刚好被吸下，使动触点与下方静触点接触；调节R3的滑片，当R3与R4的电压之比U3︰U4=4︰1时，电子嗡鸣器恰好能发声，此时R0的电功率为P′0，P′0 ︰P0=4︰9。已知电源电压、灯丝电阻都不变，线圈电阻忽略不计。求：

（1）灯泡L的额定功率；

（2）当衔铁刚好被吸下时，控制电路的电流；

（3）将报警温度设为50℃时，R1接入电路的阻值；

（4）工作电路的电源电压Ux。

8．如图是某种拍摄机动车闯红灯装置的工作原理示意图．当红灯亮时，控制电路中的自动开关才接通，此时当汽车（相当于一个大铁块）通过停止线附近区域的埋地感应线圈时，感应线圈磁场就发生很大变化，使埋地感应电源产生足够大的感应电压．摄像系统在电路接通时可自动拍摄违规车辆．

（1）电磁继电器工作时，它把电能转化成热能和____________________；

（2）当绿灯亮时，摄像系统能否工作？__________；理由是：____________________；

（3）埋地感应电源正负极变化是否影响摄像系统工作？__________

9．(2019·扬州)如图所示是一种自动测定油面高度的装置。电源电压U为6V，R1是最大电阻为30Ω的滑动变阻器，它的金属滑片P连在杠杆一端，R2是定值电阻，油量表是用量程为0~0.6A的电流表改装而成。（ABCD四点表示四个接线柱，电磁继电器线圈电阻忽略不计）

（1）当油面上升时，电流表示数变大，则导线M应与＿＿＿接线柱相连；当油量下降到预设位置时，警示灯亮，滑片P刚好在B处，则导线N应与＿＿＿接线柱相连。

（2）当油箱加满油时，滑片P刚好在A处，电流表的示数达到最大值，求电阻R2的阻值。

（3）在滑片滑动的过程中，求滑动变阻器R1的最大功率。