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7.(教材习题改编)暴雨后立交桥下积水较深很不安全，物理学习小组为此设计了一个积水自动报警器，其原理图如图所示。图中A、B位置可以安装电铃或LED灯，要求地面没有积水时，LED灯亮，地面积水较深时，电铃响。根据设计要求，电铃应该安装在图中的
B
（填“A”或“B”）位置。积水较深控制电路接通时，电磁铁的上方是N
（填“N”或“S”）极。电磁继电器实质是一种开关
（填“用电器”或“开关”）。答案
7.B；N；开关
解析
【分析】
要解决本题，需分三步思考：①结合设计要求和电磁继电器衔铁的动作，判断工作电路中电铃的安装位置；②根据控制电路的电流方向，利用安培定则判断电磁铁的极性；③明确电磁继电器的实质。首先，无积水时控制电路断开，电磁铁无磁性，衔铁在上方，对应LED灯亮；积水较深时控制电路接通，电磁铁吸下衔铁，对应电铃响，由此推导电铃位置，再结合安培定则和电磁继电器的作用完成解答。
【解析】
1. 确定电铃位置：当地面积水较深时，控制电路接通，电磁铁产生磁性，吸引衔铁向下运动，使工作电路中B所在支路接通。题目要求积水较深时电铃响，因此电铃应安装在B位置；
2. 判断电磁铁极性：控制电路中，电流从电源正极流出，流入电磁铁的下端。根据安培定则：右手握住螺线管，四指指向电流方向（电流从下端流入，沿线圈向上），大拇指指向螺线管的N极，因此电磁铁的上方是N极；
3. 电磁继电器的实质：电磁继电器通过控制电路的通断间接控制工作电路的通断，相当于开关。
【答案】
B；N；开关
【知识点】
电磁继电器、安培定则
【点评】
本题结合实际积水报警场景，考查电磁继电器的工作原理和安培定则的应用，属于基础知识点的综合运用，需结合电路通断逻辑分析，难度适中。
【难度系数】
0.3
要解决本题，需分三步思考：①结合设计要求和电磁继电器衔铁的动作，判断工作电路中电铃的安装位置；②根据控制电路的电流方向，利用安培定则判断电磁铁的极性；③明确电磁继电器的实质。首先，无积水时控制电路断开，电磁铁无磁性，衔铁在上方，对应LED灯亮；积水较深时控制电路接通，电磁铁吸下衔铁，对应电铃响，由此推导电铃位置，再结合安培定则和电磁继电器的作用完成解答。
【解析】
1. 确定电铃位置：当地面积水较深时，控制电路接通，电磁铁产生磁性，吸引衔铁向下运动，使工作电路中B所在支路接通。题目要求积水较深时电铃响，因此电铃应安装在B位置；
2. 判断电磁铁极性：控制电路中，电流从电源正极流出，流入电磁铁的下端。根据安培定则：右手握住螺线管，四指指向电流方向（电流从下端流入，沿线圈向上），大拇指指向螺线管的N极，因此电磁铁的上方是N极；
3. 电磁继电器的实质：电磁继电器通过控制电路的通断间接控制工作电路的通断，相当于开关。
【答案】
B；N；开关
【知识点】
电磁继电器、安培定则
【点评】
本题结合实际积水报警场景，考查电磁继电器的工作原理和安培定则的应用，属于基础知识点的综合运用，需结合电路通断逻辑分析，难度适中。
【难度系数】
0.3
8. 如图是某动物饮水机内监测水量的装置模型，水量表由
电流表
（填“电流表”或“电压表”）改装的。当水量较低时，会亮的指示灯是红灯
。答案
8.电流表；红灯
解析
【分析】
要解决本题，需分两步分析：①判断水量表的类型：依据电流表、电压表的使用规则，观察水量表在电路中的连接方式；②分析水量较低时的指示灯状态：结合电磁继电器的工作原理，分析水量变化对控制电路的影响，进而确定衔铁位置，判断工作电路中亮的指示灯。
【解析】
1. 判断水量表类型：电流表需串联在电路中，电压表需并联在电路中。图中水量表串联在控制电路里，因此水量表是由电流表改装的。
2. 分析水量较低时的指示灯：当水量较低时，浮标下降，带动滑动变阻器滑片移动，使控制电路接入电阻减小，控制电路电流增大，电磁铁磁性增强，将衔铁吸下。此时工作电路中，红灯所在支路接通，绿灯所在支路断开，因此亮的指示灯是红灯。
【答案】
电流表；红灯
【知识点】
电流表使用；电磁继电器；电路分析
【点评】
本题结合实际装置考查电表判断与电磁继电器原理，将物理知识应用于生活场景，难度适中，能考查学生的电路分析能力。
【难度系数】
0.6
要解决本题，需分两步分析：①判断水量表的类型：依据电流表、电压表的使用规则，观察水量表在电路中的连接方式；②分析水量较低时的指示灯状态：结合电磁继电器的工作原理，分析水量变化对控制电路的影响，进而确定衔铁位置，判断工作电路中亮的指示灯。
【解析】
1. 判断水量表类型：电流表需串联在电路中，电压表需并联在电路中。图中水量表串联在控制电路里，因此水量表是由电流表改装的。
2. 分析水量较低时的指示灯：当水量较低时，浮标下降，带动滑动变阻器滑片移动，使控制电路接入电阻减小，控制电路电流增大，电磁铁磁性增强，将衔铁吸下。此时工作电路中，红灯所在支路接通，绿灯所在支路断开，因此亮的指示灯是红灯。
【答案】
电流表；红灯
【知识点】
电流表使用；电磁继电器；电路分析
【点评】
本题结合实际装置考查电表判断与电磁继电器原理，将物理知识应用于生活场景，难度适中，能考查学生的电路分析能力。
【难度系数】
0.6
9. :: 图甲是花棚里安装的自动喷雾和浇水系统的简化电路。$\mathrm{S}_2$是电子时控开关，每天在设定好的时间会自动闭合，启动浇水系统。喷雾系统用于调节空气湿度，$R$为湿敏电阻，其阻值随湿度$H$变化的图像如图乙所示，$R_0$为定值电阻。当花棚中的湿度达到某特定值时，衔铁被吸合或释放。图甲中喷雾系统的$C$接线柱应连接
A
（填“A”或“B”）接线柱；当控制电路中电压降低时，控制的最高湿度会上升
（填“上升”“下降”或“不变”）。答案
9.A；上升 【点拨】由题意可知，喷雾系统停止工作时，控制电路中的电流一定，控制电路的电压$U$降低，由欧姆定律可知，控制电路的总电阻减小，由串联电路的电阻特点可知，湿敏电阻的阻值减小，由图乙可知，这时花棚中所控制的最高湿度会上升。
解析
【分析】
要解决本题，需结合电磁继电器的工作原理、欧姆定律以及湿敏电阻的特性分析：
1. 确定喷雾系统的接线：喷雾系统的功能是在湿度较低时工作以提升湿度，湿度达到设定值时停止工作。控制电路中，湿度低时，湿敏电阻R阻值大，控制电路电流小，电磁铁磁性弱，衔铁在弹簧作用下处于上方位置，此时需让喷雾系统接入工作电路，因此C接线柱应连接A；当湿度升高，R阻值减小，控制电路电流增大，电磁铁吸合衔铁向下，切断喷雾电路，停止喷雾，符合喷雾系统的功能逻辑。
2. 分析控制电路电压降低时的最高湿度：电磁铁吸合衔铁所需的电流是固定的（吸合电流不变）。当控制电路电压U降低，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$，要保持吸合电流I不变，总电阻$R_{总}=\frac{U}{I}$需减小。总电阻$R_{总}=R_0+R$，$R_0$为定值电阻，因此湿敏电阻R的阻值需减小。由图乙可知，湿敏电阻R随湿度H增大而减小，故R减小时对应的湿度H更大，即控制的最高湿度会上升。
【解析】
1. 确定C接线柱的连接：
喷雾系统需在低湿度时工作、高湿度时停止。低湿度时，控制电路电流小，电磁铁磁性弱，衔铁在上方，此时让喷雾系统接入工作电路，因此C接A；当湿度升高，R减小，控制电路电流增大，电磁铁吸合衔铁向下，切断喷雾电路，停止工作，符合要求。
2. 分析控制电压降低时的最高湿度：
电磁铁吸合电流I一定，控制电路电压U降低时，由$I=\frac{U}{R_{总}}$得，总电阻$R_{总}$需减小。总电阻$R_{总}=R_0+R$，故湿敏电阻R需减小。由图乙，R随湿度H增大而减小，因此R减小时对应的湿度更大，即控制的最高湿度上升。
【答案】
A；上升
【知识点】
电磁继电器应用、欧姆定律、电阻与湿度的关系
【点评】
本题结合自动控制系统，考查电磁继电器的工作原理、欧姆定律的应用，关键是理解湿敏电阻阻值随湿度的变化规律，以及控制电路电流与电磁铁磁性的关系，是电路知识在实际生活中的典型应用。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需结合电磁继电器的工作原理、欧姆定律以及湿敏电阻的特性分析：
1. 确定喷雾系统的接线：喷雾系统的功能是在湿度较低时工作以提升湿度，湿度达到设定值时停止工作。控制电路中，湿度低时，湿敏电阻R阻值大，控制电路电流小，电磁铁磁性弱，衔铁在弹簧作用下处于上方位置，此时需让喷雾系统接入工作电路，因此C接线柱应连接A；当湿度升高，R阻值减小，控制电路电流增大，电磁铁吸合衔铁向下，切断喷雾电路，停止喷雾，符合喷雾系统的功能逻辑。
2. 分析控制电路电压降低时的最高湿度：电磁铁吸合衔铁所需的电流是固定的（吸合电流不变）。当控制电路电压U降低，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$，要保持吸合电流I不变，总电阻$R_{总}=\frac{U}{I}$需减小。总电阻$R_{总}=R_0+R$，$R_0$为定值电阻，因此湿敏电阻R的阻值需减小。由图乙可知，湿敏电阻R随湿度H增大而减小，故R减小时对应的湿度H更大，即控制的最高湿度会上升。
【解析】
1. 确定C接线柱的连接：
喷雾系统需在低湿度时工作、高湿度时停止。低湿度时，控制电路电流小，电磁铁磁性弱，衔铁在上方，此时让喷雾系统接入工作电路，因此C接A；当湿度升高，R减小，控制电路电流增大，电磁铁吸合衔铁向下，切断喷雾电路，停止工作，符合要求。
2. 分析控制电压降低时的最高湿度：
电磁铁吸合电流I一定，控制电路电压U降低时，由$I=\frac{U}{R_{总}}$得，总电阻$R_{总}$需减小。总电阻$R_{总}=R_0+R$，故湿敏电阻R需减小。由图乙，R随湿度H增大而减小，因此R减小时对应的湿度更大，即控制的最高湿度上升。
【答案】
A；上升
【知识点】
电磁继电器应用、欧姆定律、电阻与湿度的关系
【点评】
本题结合自动控制系统，考查电磁继电器的工作原理、欧姆定律的应用，关键是理解湿敏电阻阻值随湿度的变化规律，以及控制电路电流与电磁铁磁性的关系，是电路知识在实际生活中的典型应用。
【难度系数】
0.5
10. 请用图中器材设计一个温度自动报警器，要求正常情况下绿灯亮，当温控箱内温度升到一定温度时，红灯亮（绿灯灭）。
答案
10.如图所示
解析
【分析】
设计温度自动报警器需利用电磁继电器的工作原理：控制电路的通断决定电磁铁是否有磁性，进而控制工作电路的通路。正常温度时，控制电路断开，电磁铁无磁性，衔铁在弹簧拉力作用下，使工作电路接通绿灯，绿灯亮；当温度升高到设定值，温控箱内的导电温度计接通控制电路，电磁铁获得磁性，吸下衔铁，工作电路切换为接通红灯，同时断开绿灯电路，满足“正常绿灯亮，温度达设定值时红灯亮、绿灯灭”的要求。
【解析】
1. 控制电路连接：将温控箱内的温度计、控制电源、电磁继电器的线圈串联，当温度达到设定值时，温度计的导电部分接通控制电路，电磁铁通电产生磁性。
2. 工作电路连接：工作电源分别与绿灯、红灯通过电磁继电器的触点连接。常态下，衔铁未被吸合，触点与绿灯接通，绿灯工作；温度达到设定值时，电磁铁吸下衔铁，触点切换至与红灯接通，红灯工作，同时切断绿灯电路，实现设计功能。
【答案】
如图所示
【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在温度自动控制中的实际应用，需明确控制电路与工作电路的逻辑关系，是初中物理电磁学的基础应用题。
【难度系数】
0.6
设计温度自动报警器需利用电磁继电器的工作原理：控制电路的通断决定电磁铁是否有磁性，进而控制工作电路的通路。正常温度时，控制电路断开，电磁铁无磁性，衔铁在弹簧拉力作用下，使工作电路接通绿灯，绿灯亮；当温度升高到设定值，温控箱内的导电温度计接通控制电路，电磁铁获得磁性，吸下衔铁，工作电路切换为接通红灯，同时断开绿灯电路，满足“正常绿灯亮，温度达设定值时红灯亮、绿灯灭”的要求。
【解析】
1. 控制电路连接：将温控箱内的温度计、控制电源、电磁继电器的线圈串联，当温度达到设定值时，温度计的导电部分接通控制电路，电磁铁通电产生磁性。
2. 工作电路连接：工作电源分别与绿灯、红灯通过电磁继电器的触点连接。常态下，衔铁未被吸合，触点与绿灯接通，绿灯工作；温度达到设定值时，电磁铁吸下衔铁，触点切换至与红灯接通，红灯工作，同时切断绿灯电路，实现设计功能。
【答案】
如图所示
【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在温度自动控制中的实际应用，需明确控制电路与工作电路的逻辑关系，是初中物理电磁学的基础应用题。
【难度系数】
0.6
11. ★★★（科学推理）电动车充电过程中，电池温度过高可能会自燃。小明设计了一个自动控制装置，当电池温度过高时，启动制冷系统降温。如图甲，控制电路中电源电压$U_1$恒为6 V，$R_T$为热敏电阻，$R_0$为电阻箱。当电流$I≥20\ \mathrm{mA}$时，衔铁被吸下，工作电路制冷系统启动。将两个热敏电阻$R_1$、$R_2$分别作为$R_T$接入电路中，闭合$S_1$、$S_2$，测出它们在不同温度时的阻值，绘制成如图所示$R-T$曲线。在本设计中热敏电阻$R_T$应选用
$R_2$
（填“$R_1$”或“$R_2$”）。若要将制冷系统启动温度设置为$50\ °\mathrm{C}$，$R_0$的阻值应调为270
$\Omega$。答案
11.$R_2$；270 【点拨】当电池温度过高时需要启动制冷系统，即温度升高时，控制电路中的电流需达到或超过20 mA以使衔铁被吸下；依据欧姆定律，在控制电路电源电压$U_1=6\ \mathrm{V}$恒定的情况下，电流增大，电路的总电阻需要减小；这表明热敏电阻的阻值要随温度升高而减小，才能满足温度升高时启动制冷系统的要求，因此热敏电阻$R_T$应选用阻值随温度升高而变小的$R_2$。当制冷系统启动温度设置为$50\ ℃$时，电流$I=20\ \mathrm{mA}=0.02\ \mathrm{A}$；根据欧姆定律可算出此时控制电路的总电阻$R_\mathrm{总}=\frac{U_1}{I}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.02\ \mathrm{A}}=300\ \Omega$；由$R-T$曲线可知，当$T=50\ ℃$时，热敏电阻$R_2$的阻值$R_2=30\ \Omega$；因为控制电路中$R_2$与$R_0$是串联关系，依据串联电路总电阻等于各分电阻之和，则$R_0$的阻值$R_0=R_\mathrm{总}-R_2=300\ \Omega-30\ \Omega=270\ \Omega$。
解析
【分析】
要解决本题，需明确设计要求：温度过高时启动制冷系统，即温度升高时控制电路电流需达到20mA使衔铁吸合。根据欧姆定律，电源电压恒定，电流增大则总电阻减小，因此热敏电阻需随温度升高而减小，据此选择热敏电阻；再结合欧姆定律和串联电阻规律计算电阻箱R₀的阻值。
【解析】
1. 选择热敏电阻：
设计要求温度升高时，控制电路电流达到20mA，衔铁被吸下，制冷系统启动。控制电路电源电压U₁恒定，由欧姆定律I=U/R可知，电流增大时总电阻需减小，因此热敏电阻的阻值应随温度升高而减小。观察图乙，R₁的阻值随温度升高而增大，R₂的阻值随温度升高而减小，故热敏电阻R_T应选用R₂。
2. 计算R₀的阻值：
当制冷系统启动温度为50℃时，电流I=20mA=0.02A，控制电路总电阻R总=U₁/I=6V/0.02A=300Ω。
由图乙可知，50℃时R₂的阻值为30Ω，控制电路中R₂与R₀串联，根据串联电阻规律R总=R₀+R₂，因此R₀=R总-R₂=300Ω-30Ω=270Ω。
【答案】
R₂；270
【知识点】
欧姆定律应用；串联电路电阻规律；电磁继电器原理
【点评】
本题结合电动车充电温控的实际场景，考查电磁继电器与欧姆定律的综合应用，关键是理解温度升高时需控制电路电流增大，从而确定热敏电阻的特性，再结合串联电路规律计算，属于中等难度的综合题。
【难度系数】
0.4
要解决本题，需明确设计要求：温度过高时启动制冷系统，即温度升高时控制电路电流需达到20mA使衔铁吸合。根据欧姆定律，电源电压恒定，电流增大则总电阻减小，因此热敏电阻需随温度升高而减小，据此选择热敏电阻；再结合欧姆定律和串联电阻规律计算电阻箱R₀的阻值。
【解析】
1. 选择热敏电阻：
设计要求温度升高时，控制电路电流达到20mA，衔铁被吸下，制冷系统启动。控制电路电源电压U₁恒定，由欧姆定律I=U/R可知，电流增大时总电阻需减小，因此热敏电阻的阻值应随温度升高而减小。观察图乙，R₁的阻值随温度升高而增大，R₂的阻值随温度升高而减小，故热敏电阻R_T应选用R₂。
2. 计算R₀的阻值：
当制冷系统启动温度为50℃时，电流I=20mA=0.02A，控制电路总电阻R总=U₁/I=6V/0.02A=300Ω。
由图乙可知，50℃时R₂的阻值为30Ω，控制电路中R₂与R₀串联，根据串联电阻规律R总=R₀+R₂，因此R₀=R总-R₂=300Ω-30Ω=270Ω。
【答案】
R₂；270
【知识点】
欧姆定律应用；串联电路电阻规律；电磁继电器原理
【点评】
本题结合电动车充电温控的实际场景，考查电磁继电器与欧姆定律的综合应用，关键是理解温度升高时需控制电路电流增大，从而确定热敏电阻的特性，再结合串联电路规律计算，属于中等难度的综合题。
【难度系数】
0.4
