登录
6. 某温度自动报警器的原理图如图所示。电磁铁上端为$N$极，在水银温度计中封入一段金属丝，当温度低于设定温度时，安全指示灯常亮；当温度达到设定温度时，安全指示灯熄灭，电铃发出报警信号。请在括号中标出电源的极性(用“$+$”或“$-$”表示)，并在虚线框内填入电铃(铃)和指示灯的电路元件符号。
答案
解析
【解析】
1. 由安培定则，电磁铁上端为N极，右手握住螺线管，大拇指指向上端（N极），四指指向电流方向，可知电流从螺线管下端流入，上端流出，因此控制电路电源左端为“+”，右端为“-”。
2. 温度低于设定温度时，控制电路断开，电磁铁无磁性，衔铁上移，此时安全指示灯常亮，故上方虚线框为指示灯；温度达到设定温度时，控制电路接通，电磁铁有磁性，衔铁下移，指示灯熄灭、电铃报警，故下方虚线框为电铃。
【答案】
控制电路电源左端标注“+”，右端标注“-”；上方虚线框画指示灯符号，下方虚线框画电铃符号。
【知识点】
安培定则应用，电磁继电器原理
【点评】
本题结合温度自动报警器，考查安培定则与电磁继电器的综合应用，需明确温度变化对电路通断的控制逻辑，掌握相关电磁学规律的应用。
【难度系数】
0.6
1. 由安培定则，电磁铁上端为N极，右手握住螺线管，大拇指指向上端（N极），四指指向电流方向，可知电流从螺线管下端流入，上端流出，因此控制电路电源左端为“+”，右端为“-”。
2. 温度低于设定温度时，控制电路断开，电磁铁无磁性，衔铁上移，此时安全指示灯常亮，故上方虚线框为指示灯；温度达到设定温度时，控制电路接通，电磁铁有磁性，衔铁下移，指示灯熄灭、电铃报警，故下方虚线框为电铃。
【答案】
控制电路电源左端标注“+”，右端标注“-”；上方虚线框画指示灯符号，下方虚线框画电铃符号。
【知识点】
安培定则应用，电磁继电器原理
【点评】
本题结合温度自动报警器，考查安培定则与电磁继电器的综合应用，需明确温度变化对电路通断的控制逻辑，掌握相关电磁学规律的应用。
【难度系数】
0.6
7. 某电加热恒温箱的原理如图所示。控制电路由电源$U_1$、电磁继电器、热敏电阻$R_1$和滑动变阻器$R_2$组成，其中热敏电阻$R_1$随温度升高而阻值减小；工作电路由电源$U_2$和加热器$R_0$组成。请按照题意用笔画线代替导线将图中的控制电路和工作电路连接完整。
答案
解析
【解析】
1. 控制电路：将电源$U_1$、滑动变阻器$R_2$、热敏电阻$R_1$、电磁继电器的线圈依次串联，形成闭合回路；
2. 工作电路：将电源$U_2$、加热器$R_0$与电磁继电器的触点部分连接，使动触点与上方静触点接触时工作电路导通，衔铁吸合时工作电路断开。
【答案】
如图所示：
【知识点】
电磁继电器的工作原理、热敏电阻的特性
【点评】
本题考查电加热恒温箱的电路连接，需结合电磁继电器和热敏电阻的特性，理清控制电路与工作电路的逻辑关系。
【难度系数】
0.6
1. 控制电路：将电源$U_1$、滑动变阻器$R_2$、热敏电阻$R_1$、电磁继电器的线圈依次串联，形成闭合回路；
2. 工作电路：将电源$U_2$、加热器$R_0$与电磁继电器的触点部分连接，使动触点与上方静触点接触时工作电路导通，衔铁吸合时工作电路断开。
【答案】
如图所示：
【知识点】
电磁继电器的工作原理、热敏电阻的特性
【点评】
本题考查电加热恒温箱的电路连接，需结合电磁继电器和热敏电阻的特性，理清控制电路与工作电路的逻辑关系。
【难度系数】
0.6
8. 电梯为居民出入带来了很大的便利。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$U = 6\ V$，保护电阻$R_1 = 100\ \Omega$，电阻式压力传感器(压敏电阻)$R_2$的阻值随压力$F$大小变化的图像如图乙所示，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$R_2$受到的压力$F$增大时，电磁铁的磁性
(2)若小明的体重为$400\ N$，他站在静止的电梯上，脚与电梯地面的总接触面积为$0.04\ m^2$，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$10\ mA$，则此时电梯载重为多少?
(4)若电磁铁线圈电流达到$20\ mA$时，动触点$K$刚好接触静触点$B$，电铃发出报警声。当该电梯厢内站立的乘客总质量为$1000\ kg$时，试通过计算说明电梯是否超载。($g$取$10\ N/kg$)
(1)在控制电路中，当压敏电阻$R_2$受到的压力$F$增大时，电磁铁的磁性
增强
(选填“增强”“减弱”或“不变”)。(2)若小明的体重为$400\ N$，他站在静止的电梯上，脚与电梯地面的总接触面积为$0.04\ m^2$，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$10\ mA$，则此时电梯载重为多少?
(4)若电磁铁线圈电流达到$20\ mA$时，动触点$K$刚好接触静触点$B$，电铃发出报警声。当该电梯厢内站立的乘客总质量为$1000\ kg$时，试通过计算说明电梯是否超载。($g$取$10\ N/kg$)
答案
增强
解：$(2)F=G=400\ \text {N}$
$p=\frac FS=\frac {{ 400 }\ \text {N}}{{ 0.04 }\ \text {m}^2}={ 1×10^4 }\ \text {Pa}$
$(3)R_{ }=\frac {U_{ }}{I_{ }}=\frac {{ 6 }\ \text {V}}{{ 0.01 }\ \text {A}}={ 600 }Ω$
$R_2=R-R_1=600Ω-100Ω=500Ω$
由图乙知载重为$6×10^3\ \text {N}$
$(4)F_2=G'=mg={ 1000 }\ \text{kg}×10\ \text{N/kg}={ 10^4 }\ \text{N}\\$
由图乙知，$R_2'=100Ω$
$I_{ }'=\frac {U_{ }}{R_{ 1}+R_2'}=\frac {{ 6 }\ \text {V}}{{ 100 }Ω+100Ω}={ 0.03 }\ \text {A}=30\ \text {mA}>20\ \text {mA}$
所以，此时电梯超载
解：$(2)F=G=400\ \text {N}$
$p=\frac FS=\frac {{ 400 }\ \text {N}}{{ 0.04 }\ \text {m}^2}={ 1×10^4 }\ \text {Pa}$
$(3)R_{ }=\frac {U_{ }}{I_{ }}=\frac {{ 6 }\ \text {V}}{{ 0.01 }\ \text {A}}={ 600 }Ω$
$R_2=R-R_1=600Ω-100Ω=500Ω$
由图乙知载重为$6×10^3\ \text {N}$
$(4)F_2=G'=mg={ 1000 }\ \text{kg}×10\ \text{N/kg}={ 10^4 }\ \text{N}\\$
由图乙知，$R_2'=100Ω$
$I_{ }'=\frac {U_{ }}{R_{ 1}+R_2'}=\frac {{ 6 }\ \text {V}}{{ 100 }Ω+100Ω}={ 0.03 }\ \text {A}=30\ \text {mA}>20\ \text {mA}$
所以，此时电梯超载
解析
【解析】
1. 当压敏电阻$R_2$受到的压力$F$增大时，由图乙可知$R_2$的阻值减小，控制电路总电阻减小，电源电压$U$不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，控制电路电流增大，电磁铁的磁性增强。
2. 小明对电梯地面的压力$F=G=400\ \mathrm{N}$，根据压强公式$p=\frac{F}{S}$，代入数据得$p=\frac{400\ \mathrm{N}}{0.04\ \mathrm{m}^2}=1×10^4\ \mathrm{Pa}$。
3. 已知控制电路电源电压$U=6\ \mathrm{V}$，电流$I=10\ \mathrm{mA}=0.01\ \mathrm{A}$，根据欧姆定律$R=\frac{U}{I}$，得控制电路总电阻$R=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.01\ \mathrm{A}}=600\ \Omega$；压敏电阻$R_2=R-R_1=600\ \Omega-100\ \Omega=500\ \Omega$，由图乙可知，此时对应的压力为$6×10^3\ \mathrm{N}$，即电梯载重为$6×10^3\ \mathrm{N}$。
4. 乘客总重力$G'=mg=1000\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=10^4\ \mathrm{N}$，由图乙可知，当压力为$10^4\ \mathrm{N}$时，$R_2'=100\ \Omega$；控制电路总电阻$R'=R_1+R_2'=100\ \Omega+100\ \Omega=200\ \Omega$，此时电路电流$I'=\frac{U}{R'}=\frac{6\ \mathrm{V}}{200\ \Omega}=0.03\ \mathrm{A}=30\ \mathrm{mA}$，因为$30\ \mathrm{mA}＞20\ \mathrm{mA}$，所以电梯超载。
【答案】
(1) 增强
(2) $\boldsymbol{1×10^4\ \mathrm{Pa}}$
(3) $\boldsymbol{6×10^3\ \mathrm{N}}$
(4) 电梯超载
【知识点】
欧姆定律的应用、压强的计算、电磁铁磁性的影响因素
【点评】
本题结合电梯超载报警系统，综合考查压强、欧姆定律及电磁铁的相关知识，体现物理知识在生活实际中的应用，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
【难度系数】
0.6
1. 当压敏电阻$R_2$受到的压力$F$增大时，由图乙可知$R_2$的阻值减小，控制电路总电阻减小，电源电压$U$不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，控制电路电流增大，电磁铁的磁性增强。
2. 小明对电梯地面的压力$F=G=400\ \mathrm{N}$，根据压强公式$p=\frac{F}{S}$，代入数据得$p=\frac{400\ \mathrm{N}}{0.04\ \mathrm{m}^2}=1×10^4\ \mathrm{Pa}$。
3. 已知控制电路电源电压$U=6\ \mathrm{V}$，电流$I=10\ \mathrm{mA}=0.01\ \mathrm{A}$，根据欧姆定律$R=\frac{U}{I}$，得控制电路总电阻$R=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.01\ \mathrm{A}}=600\ \Omega$；压敏电阻$R_2=R-R_1=600\ \Omega-100\ \Omega=500\ \Omega$，由图乙可知，此时对应的压力为$6×10^3\ \mathrm{N}$，即电梯载重为$6×10^3\ \mathrm{N}$。
4. 乘客总重力$G'=mg=1000\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=10^4\ \mathrm{N}$，由图乙可知，当压力为$10^4\ \mathrm{N}$时，$R_2'=100\ \Omega$；控制电路总电阻$R'=R_1+R_2'=100\ \Omega+100\ \Omega=200\ \Omega$，此时电路电流$I'=\frac{U}{R'}=\frac{6\ \mathrm{V}}{200\ \Omega}=0.03\ \mathrm{A}=30\ \mathrm{mA}$，因为$30\ \mathrm{mA}＞20\ \mathrm{mA}$，所以电梯超载。
【答案】
(1) 增强
(2) $\boldsymbol{1×10^4\ \mathrm{Pa}}$
(3) $\boldsymbol{6×10^3\ \mathrm{N}}$
(4) 电梯超载
【知识点】
欧姆定律的应用、压强的计算、电磁铁磁性的影响因素
【点评】
本题结合电梯超载报警系统，综合考查压强、欧姆定律及电磁铁的相关知识，体现物理知识在生活实际中的应用，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
【难度系数】
0.6
