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10.下图是小敏设计的一个红、绿两灯能交替发光的电路。请将未完成的电路补充完整。
答案
解：
1. 连接控制电路：将电磁继电器的电磁铁线圈的一个接线柱与电源的一端相连，电磁铁线圈的另一个接线柱与开关S相连，开关S的另一端与电源的另一端相连，构成控制电路。
2. 连接工作电路：红灯的上端接电源的一端，红灯的下端接电磁继电器衔铁的上静触点；绿灯的上端接电磁继电器衔铁的下静触点，绿灯的下端接电阻R，电阻R的另一端接电源的另一端。
答：补充后的电路能实现红、绿两灯交替发光。
1. 连接控制电路：将电磁继电器的电磁铁线圈的一个接线柱与电源的一端相连，电磁铁线圈的另一个接线柱与开关S相连，开关S的另一端与电源的另一端相连，构成控制电路。
2. 连接工作电路：红灯的上端接电源的一端，红灯的下端接电磁继电器衔铁的上静触点；绿灯的上端接电磁继电器衔铁的下静触点，绿灯的下端接电阻R，电阻R的另一端接电源的另一端。
答：补充后的电路能实现红、绿两灯交替发光。
解析
【分析】
要完成红、绿两灯交替发光的电路，需明确电磁继电器分为控制电路和工作电路两部分：控制电路用于控制电磁铁的磁性有无，从而切换工作电路；工作电路通过衔铁的吸合、释放，实现红灯和绿灯的交替接通。解题时需分别连接控制电路和工作电路，确保开关闭合后，电磁铁能控制衔铁切换，让两灯交替工作。
【解析】
1. 连接控制电路：将电磁继电器的电磁铁线圈的一个接线柱与电源的一端相连，电磁铁线圈的另一个接线柱与开关S相连，开关S的另一端与电源的另一端相连，构成完整的控制电路，使开关闭合后电磁铁可通电产生磁性。
2. 连接工作电路：红灯的上端接电源的一端，红灯的下端接电磁继电器衔铁对应的上静触点；绿灯的上端接电磁继电器衔铁对应的下静触点，绿灯的下端接电阻R，电阻R的另一端接电源的另一端。当电磁铁未通电时，衔铁在弹簧作用下向上，接通红灯所在电路，红灯发光；当电磁铁通电，衔铁被吸下，接通绿灯所在电路，绿灯发光，实现交替发光。
【答案】
控制电路：电磁铁线圈一端接电源一端，另一端接开关S，开关S另一端接电源另一端；工作电路：红灯上端接电源一端，红灯下端接衔铁上静触点；绿灯上端接衔铁下静触点，绿灯下端接电阻R，电阻R另一端接电源另一端，补充后电路可实现红、绿两灯交替发光。
【知识点】
电磁继电器应用、电路连接
【点评】
本题考查电磁继电器的实际应用，需区分控制电路与工作电路，理解电磁铁磁性对工作电路的切换作用，属于基础电路应用题。
【难度系数】
0.5
要完成红、绿两灯交替发光的电路，需明确电磁继电器分为控制电路和工作电路两部分：控制电路用于控制电磁铁的磁性有无，从而切换工作电路；工作电路通过衔铁的吸合、释放，实现红灯和绿灯的交替接通。解题时需分别连接控制电路和工作电路，确保开关闭合后，电磁铁能控制衔铁切换，让两灯交替工作。
【解析】
1. 连接控制电路：将电磁继电器的电磁铁线圈的一个接线柱与电源的一端相连，电磁铁线圈的另一个接线柱与开关S相连，开关S的另一端与电源的另一端相连，构成完整的控制电路，使开关闭合后电磁铁可通电产生磁性。
2. 连接工作电路：红灯的上端接电源的一端，红灯的下端接电磁继电器衔铁对应的上静触点；绿灯的上端接电磁继电器衔铁对应的下静触点，绿灯的下端接电阻R，电阻R的另一端接电源的另一端。当电磁铁未通电时，衔铁在弹簧作用下向上，接通红灯所在电路，红灯发光；当电磁铁通电，衔铁被吸下，接通绿灯所在电路，绿灯发光，实现交替发光。
【答案】
控制电路：电磁铁线圈一端接电源一端，另一端接开关S，开关S另一端接电源另一端；工作电路：红灯上端接电源一端，红灯下端接衔铁上静触点；绿灯上端接衔铁下静触点，绿灯下端接电阻R，电阻R另一端接电源另一端，补充后电路可实现红、绿两灯交替发光。
【知识点】
电磁继电器应用、电路连接
【点评】
本题考查电磁继电器的实际应用，需区分控制电路与工作电路，理解电磁铁磁性对工作电路的切换作用，属于基础电路应用题。
【难度系数】
0.5
11.方方按右图电路进行实验。闭合开关后，小磁针发生偏转。当小磁针静止时，N极指向
下方
（填“上方”或“下方”）。向左移动滑动变阻器的滑片至某一位置时，硬币突然被吸起，此现象说明通电螺线管周围的磁场强弱与电流大小
有关。答案
11.下方 电流大小
解析
【分析】
要解决本题，首先需根据电源正负极确定电路中电流方向，再利用安培定则判断通电螺线管的磁极，进而确定小磁针静止时N极的指向；其次，通过滑动变阻器滑片移动改变电路电流，结合硬币被吸起的现象，分析通电螺线管磁场强弱的影响因素。
【解析】
1. 判断小磁针N极指向：电源长端为正极，短端为负极，电流从电源正极流出，经滑动变阻器后从螺线管下端流入、上端流出，再经开关回到电源负极。根据安培定则：右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指端为螺线管的N极，可判断螺线管上端为N极、下端为S极。通电螺线管外部磁场方向从N极指向S极，因此螺线管左侧的磁场方向向下，小磁针静止时N极指向与磁场方向一致，故N极指向下方。
2. 分析磁场强弱的影响：向左移动滑动变阻器滑片，接入电路的电阻减小，电路中电流增大，硬币被吸起，说明螺线管磁场增强，此现象表明通电螺线管周围的磁场强弱与电流大小有关。
【答案】
下方；电流大小
【知识点】
安培定则、通电螺线管的磁场、电流的磁效应
【点评】
本题结合电路与磁现象，考查安培定则的应用及通电螺线管磁场强弱的影响因素，需准确判断电流方向与螺线管磁极，理解磁场强弱和电流的关系，属于基础题型。
【难度系数】
0.5
要解决本题，首先需根据电源正负极确定电路中电流方向，再利用安培定则判断通电螺线管的磁极，进而确定小磁针静止时N极的指向；其次，通过滑动变阻器滑片移动改变电路电流，结合硬币被吸起的现象，分析通电螺线管磁场强弱的影响因素。
【解析】
1. 判断小磁针N极指向：电源长端为正极，短端为负极，电流从电源正极流出，经滑动变阻器后从螺线管下端流入、上端流出，再经开关回到电源负极。根据安培定则：右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指端为螺线管的N极，可判断螺线管上端为N极、下端为S极。通电螺线管外部磁场方向从N极指向S极，因此螺线管左侧的磁场方向向下，小磁针静止时N极指向与磁场方向一致，故N极指向下方。
2. 分析磁场强弱的影响：向左移动滑动变阻器滑片，接入电路的电阻减小，电路中电流增大，硬币被吸起，说明螺线管磁场增强，此现象表明通电螺线管周围的磁场强弱与电流大小有关。
【答案】
下方；电流大小
【知识点】
安培定则、通电螺线管的磁场、电流的磁效应
【点评】
本题结合电路与磁现象，考查安培定则的应用及通电螺线管磁场强弱的影响因素，需准确判断电流方向与螺线管磁极，理解磁场强弱和电流的关系，属于基础题型。
【难度系数】
0.5
12.右图是某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置，$R$是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表所示。已知继电器的线圈电阻$R_0=10\ \Omega$，电源电压为6 V恒定不变。当继电器线圈中的电流大于或等于15 mA时，继电器的衔铁被吸合，空调电路正常工作。
温度/$°\mathrm{C}$ 0 5 10 15 20 25 30 35 40
电阻/$\Omega$ 600 550 500 450 420 390 360 330 300
（1）说明该自动控制装置的工作原理。
（2）计算说明该空调的启动温度。
（3）为了节省电能，将空调启动温度设定为30 $°\mathrm{C}$，控制电路中需要再串联多大的电阻？
温度/$°\mathrm{C}$ 0 5 10 15 20 25 30 35 40
电阻/$\Omega$ 600 550 500 450 420 390 360 330 300
（1）说明该自动控制装置的工作原理。
（2）计算说明该空调的启动温度。
（3）为了节省电能，将空调启动温度设定为30 $°\mathrm{C}$，控制电路中需要再串联多大的电阻？
答案
12.（1）随室内温度的升高，热敏电阻的阻值减小，控制电路中的电流增大，当电流达到15 mA时，衔铁被吸合，右侧空调电路连通，空调开始工作；当温度下降时，控制电路电阻增大，电流减小，减小到一定值时，右侧空调电路断开，这样就实现了自动控制。
（2）空调的启动温度是25 ℃。
（3）控制电路中需要再串联一个30 Ω的电阻。
（2）空调的启动温度是25 ℃。
（3）控制电路中需要再串联一个30 Ω的电阻。
解析
【分析】
本题围绕热敏电阻的自动控制装置展开，需结合热敏电阻的阻值随温度变化特性、欧姆定律及串联电路规律分析。对于问题（1），需明确温度变化时热敏电阻阻值的改变，进而控制电路电流，实现衔铁的吸合与释放；问题（2）需根据启动电流算出总电阻，减去线圈电阻得到热敏电阻阻值，对应表格找启动温度；问题（3）需先确定设定温度下的热敏电阻阻值，再结合启动总电阻计算需串联的电阻。
【解析】
（1）工作原理：随室内温度升高，热敏电阻R的阻值减小，控制电路总电阻减小，根据欧姆定律，控制电路中的电流增大；当电流达到15 mA时，继电器衔铁被吸合，右侧空调电路连通，空调启动工作；当温度下降时，热敏电阻阻值增大，控制电路电流减小，电流减小到一定值时，衔铁释放，空调电路断开，实现自动控制。
（2）空调启动时，控制电路电流I=15 mA=0.015 A，电源电压U=6 V，根据欧姆定律，控制电路总电阻：$R_{总}=\frac{U}{I}=\frac{6\ V}{0.015\ A}=400\ \Omega$；热敏电阻阻值：$R=R_{总}-R_0=400\ \Omega -10\ \Omega=390\ \Omega$，对应表格可知，热敏电阻为390 Ω时温度为25 ℃，即空调启动温度为25 ℃。
（3）设定启动温度为30 ℃时，由表格得热敏电阻阻值$R'=360\ \Omega$；控制电路总电阻仍需为400 Ω，需串联的电阻：$R_{串}=R_{总}-R_0-R'=400\ \Omega -10\ \Omega -360\ \Omega=30\ \Omega$。
【答案】
（1）随室内温度升高，热敏电阻的阻值减小，控制电路中的电流增大，当电流达到15 mA时，衔铁被吸合，右侧空调电路连通，空调开始工作；当温度下降时，控制电路电阻增大，电流减小，减小到一定值时，右侧空调电路断开，这样就实现了自动控制。
（2）空调的启动温度是25 ℃。
（3）控制电路中需要再串联一个30 Ω的电阻。
【知识点】
欧姆定律、串联电路电阻规律、热敏电阻特性
【点评】
本题将欧姆定律与实际自动控制装置结合，考查学生对电路原理的理解和计算能力，需结合热敏电阻的阻值变化规律分析，难度适中，是物理知识在生活中的典型应用。
【难度系数】
0.6
本题围绕热敏电阻的自动控制装置展开，需结合热敏电阻的阻值随温度变化特性、欧姆定律及串联电路规律分析。对于问题（1），需明确温度变化时热敏电阻阻值的改变，进而控制电路电流，实现衔铁的吸合与释放；问题（2）需根据启动电流算出总电阻，减去线圈电阻得到热敏电阻阻值，对应表格找启动温度；问题（3）需先确定设定温度下的热敏电阻阻值，再结合启动总电阻计算需串联的电阻。
【解析】
（1）工作原理：随室内温度升高，热敏电阻R的阻值减小，控制电路总电阻减小，根据欧姆定律，控制电路中的电流增大；当电流达到15 mA时，继电器衔铁被吸合，右侧空调电路连通，空调启动工作；当温度下降时，热敏电阻阻值增大，控制电路电流减小，电流减小到一定值时，衔铁释放，空调电路断开，实现自动控制。
（2）空调启动时，控制电路电流I=15 mA=0.015 A，电源电压U=6 V，根据欧姆定律，控制电路总电阻：$R_{总}=\frac{U}{I}=\frac{6\ V}{0.015\ A}=400\ \Omega$；热敏电阻阻值：$R=R_{总}-R_0=400\ \Omega -10\ \Omega=390\ \Omega$，对应表格可知，热敏电阻为390 Ω时温度为25 ℃，即空调启动温度为25 ℃。
（3）设定启动温度为30 ℃时，由表格得热敏电阻阻值$R'=360\ \Omega$；控制电路总电阻仍需为400 Ω，需串联的电阻：$R_{串}=R_{总}-R_0-R'=400\ \Omega -10\ \Omega -360\ \Omega=30\ \Omega$。
【答案】
（1）随室内温度升高，热敏电阻的阻值减小，控制电路中的电流增大，当电流达到15 mA时，衔铁被吸合，右侧空调电路连通，空调开始工作；当温度下降时，控制电路电阻增大，电流减小，减小到一定值时，右侧空调电路断开，这样就实现了自动控制。
（2）空调的启动温度是25 ℃。
（3）控制电路中需要再串联一个30 Ω的电阻。
【知识点】
欧姆定律、串联电路电阻规律、热敏电阻特性
【点评】
本题将欧姆定律与实际自动控制装置结合，考查学生对电路原理的理解和计算能力，需结合热敏电阻的阻值变化规律分析，难度适中，是物理知识在生活中的典型应用。
【难度系数】
0.6
