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4. (★★★)小明利用光敏电阻为社区设计了一种自动草坪灯,其工作原理如图14.4-7所示。工作电路中有两盏规格均为“220 V 22 W”的灯泡L,天暗时自动发光,天亮时自动熄灭；控制电路的电源电压U恒为12 V,定值电阻R₀的阻值为200 Ω。在一定范围内,光敏电阻R的阻值随光照强度的增大而减小。(电磁铁线圈的电阻忽略不计)
(1)当光照强度减弱到一定值时,电磁铁的磁性
(2)两盏灯均正常发光时,工作电路中的总电流为
(3)当天色渐暗,通过线圈的电流为0.04 A时,工作电路的照明系统恰好启动,此时光敏电阻R的阻值为
(1)当光照强度减弱到一定值时,电磁铁的磁性
减弱
(填“增强”或“减弱”),衔铁会被释放
(填“吸下”或“释放”),工作电路工作。如果降低控制电路中的电压,将导致天暗时路灯延后
(填“提前”“延后”或“准时”)发光。(2)两盏灯均正常发光时,工作电路中的总电流为
0.2
A。(3)当天色渐暗,通过线圈的电流为0.04 A时,工作电路的照明系统恰好启动,此时光敏电阻R的阻值为
100
Ω。答案
1. （1）
当光照强度减弱到一定值时，光敏电阻$R$的阻值增大，根据$I = \frac{U}{R + R_{0}}$（$U$为控制电路电源电压，$R$为光敏电阻阻值，$R_{0}$为定值电阻阻值），电路中的电流减小，电磁铁的磁性减弱，衔铁会被释放，工作电路工作。
如果降低控制电路中的电压，根据$I=\frac{U}{R + R_{0}}$，在衔铁被释放（即电流$I$一定）时，$R + R_{0}=\frac{U}{I}$，$U$变小，$R + R_{0}$变小，因为$R_{0}$不变，所以$R$变小，而光敏电阻$R$的阻值随光照强度的增大而减小，所以此时光照强度较大，将导致天暗时路灯延后发光。
答案依次为：减弱；释放；延后。
2. （2）
已知灯泡规格为“$220V\ 22W$”，根据$P = UI$，可得一盏灯正常发光时的电流$I_{L}=\frac{P_{L}}{U_{L}}=\frac{22W}{220V}=0.1A$。
两盏灯并联，工作电路中的总电流$I = 2I_{L}=2×0.1A = 0.2A$。
3. （3）
解：根据$I=\frac{U}{R + R_{0}}$，已知$U = 12V$，$I = 0.04A$，$R_{0}=200\Omega$。
由$R + R_{0}=\frac{U}{I}$可得$R=\frac{U}{I}-R_{0}$。
把$U = 12V$，$I = 0.04A$，$R_{0}=200\Omega$代入$R=\frac{U}{I}-R_{0}$，则$R=\frac{12V}{0.04A}-200\Omega$。
先计算$\frac{12V}{0.04A}=300\Omega$，所以$R = 300\Omega-200\Omega=100\Omega$。
综上，答案依次为：（1）减弱；释放；延后；（2）$0.2$；（3）$100$。
当光照强度减弱到一定值时，光敏电阻$R$的阻值增大，根据$I = \frac{U}{R + R_{0}}$（$U$为控制电路电源电压，$R$为光敏电阻阻值，$R_{0}$为定值电阻阻值），电路中的电流减小，电磁铁的磁性减弱，衔铁会被释放，工作电路工作。
如果降低控制电路中的电压，根据$I=\frac{U}{R + R_{0}}$，在衔铁被释放（即电流$I$一定）时，$R + R_{0}=\frac{U}{I}$，$U$变小，$R + R_{0}$变小，因为$R_{0}$不变，所以$R$变小，而光敏电阻$R$的阻值随光照强度的增大而减小，所以此时光照强度较大，将导致天暗时路灯延后发光。
答案依次为：减弱；释放；延后。
2. （2）
已知灯泡规格为“$220V\ 22W$”，根据$P = UI$，可得一盏灯正常发光时的电流$I_{L}=\frac{P_{L}}{U_{L}}=\frac{22W}{220V}=0.1A$。
两盏灯并联，工作电路中的总电流$I = 2I_{L}=2×0.1A = 0.2A$。
3. （3）
解：根据$I=\frac{U}{R + R_{0}}$，已知$U = 12V$，$I = 0.04A$，$R_{0}=200\Omega$。
由$R + R_{0}=\frac{U}{I}$可得$R=\frac{U}{I}-R_{0}$。
把$U = 12V$，$I = 0.04A$，$R_{0}=200\Omega$代入$R=\frac{U}{I}-R_{0}$，则$R=\frac{12V}{0.04A}-200\Omega$。
先计算$\frac{12V}{0.04A}=300\Omega$，所以$R = 300\Omega-200\Omega=100\Omega$。
综上，答案依次为：（1）减弱；释放；延后；（2）$0.2$；（3）$100$。
5. (★★★)如图14.4-8所示是小明模拟设计的电梯超重报警电路示意图。图中力敏电阻$R_1$的阻值随压力的增大而减小,当其受到的压力高于某一设定值时,电铃发声报警。下列说法正确的是【
A.电铃应接在A和C之间
B.闭合开关S,电磁铁内部存在无数条磁感线
C.减少电磁铁的线圈匝数,可以提高报警器的灵敏度
D.为使该报警电路在压力更小时报警,可将滑动变阻器$R_2$的滑动头向上移
A
】A.电铃应接在A和C之间
B.闭合开关S,电磁铁内部存在无数条磁感线
C.减少电磁铁的线圈匝数,可以提高报警器的灵敏度
D.为使该报警电路在压力更小时报警,可将滑动变阻器$R_2$的滑动头向上移
答案
A
解析
A.力敏电阻$R_1$阻值随压力增大而减小，压力超设定值时，控制电路电流增大，电磁铁吸合衔铁，电铃所在工作电路接通。电铃应接在衔铁吸合时闭合的触点（A和C）之间，A正确；
B.磁感线是描述磁场的假想曲线，实际不存在，B错误；
C.减少线圈匝数会减弱电磁铁磁性，需更大电流（即更大压力）才能吸合，灵敏度降低，C错误；
D.压力更小时报警需控制电路电流更大，应减小滑动变阻器$R_2$阻值。滑动头向上移若使$R_2$接入电阻增大，总电阻增大、电流减小，需更大压力才能报警，D错误。
B.磁感线是描述磁场的假想曲线，实际不存在，B错误；
C.减少线圈匝数会减弱电磁铁磁性，需更大电流（即更大压力）才能吸合，灵敏度降低，C错误；
D.压力更小时报警需控制电路电流更大，应减小滑动变阻器$R_2$阻值。滑动头向上移若使$R_2$接入电阻增大，总电阻增大、电流减小，需更大压力才能报警，D错误。
6. (★★★)医生给心脏疾病的患者做手术时,往往要用一种称为“人工心脏泵”的体外装置来代替心脏,以推动血液循环。如图14.4-9所示是该装置的示意图,线圈ab固定在用软铁制成的活塞柄上(相当于一个电磁铁),通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用,从而带动活塞运动,活塞往复运动一次相当于心脏跳动一次。活塞通过阀门与血管相通,阀门$S_1$只能向外开启$,S_2$只能向内开启。下列说法正确的是【
A.要使血液流出“人工心脏泵”,电流需从b端流进线圈,从a端流出线圈
B.“人工心脏泵”每分钟“跳动”的次数由线圈中电流的大小决定
C.增大线圈匝数可以使活塞柄与磁体间的相互作用更强
D.要使该装置能维持人体血液循环,线圈ab中的电流方向不变
C
】A.要使血液流出“人工心脏泵”,电流需从b端流进线圈,从a端流出线圈
B.“人工心脏泵”每分钟“跳动”的次数由线圈中电流的大小决定
C.增大线圈匝数可以使活塞柄与磁体间的相互作用更强
D.要使该装置能维持人体血液循环,线圈ab中的电流方向不变
答案
C
解析
A.血液流出时活塞需向右运动，此时电磁铁与左侧磁体应相互排斥或吸引，取决于磁体磁极及线圈绕向，因题目未明确磁体磁极和线圈绕向，无法确定电流方向，A错误；
B.“跳动”次数即往复运动频率，由电流方向改变的频率决定，与电流大小无关，B错误；
C.电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关，匝数越多磁性越强，与磁体间相互作用更强，C正确；
D.电流方向不变时，电磁铁磁极不变，无法实现往复运动，需改变电流方向以交替吸引和排斥，D错误。
B.“跳动”次数即往复运动频率，由电流方向改变的频率决定，与电流大小无关，B错误；
C.电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关，匝数越多磁性越强，与磁体间相互作用更强，C正确；
D.电流方向不变时，电磁铁磁极不变，无法实现往复运动，需改变电流方向以交替吸引和排斥，D错误。
