1. 如图是创新小组为学校食堂设计的可自动注水的储水池简化装置，其中电源电压一定。控制电路中，$R_N$为压敏电阻，其阻值随压力的变化而变化，$R_0$为电阻箱。闭合开关$S_1$、$S_2$，$R_0$调到一定的阻值，储水池开始注水，当池中水位上升到一定高度时，触点分离，工作电路断开，注水装置自动停止注水，当池中水位下降到一定位置时，触点连接，工作电路接通，注水装置开始注水。下列分析正确的是（）

A.水位上升时，电磁铁磁性变弱
B.水位上升时，$R_N$的阻值变大
C.水位下降时，$R_0$两端电压变小
D.将$R_0$调小，每次注入储水池中的水增多

1. C

【分析】
要解决此题，需明确电磁继电器的工作逻辑：电磁铁磁性强时触点断开，注水停止；磁性弱时触点闭合，注水开始。结合压敏电阻RN“压力越大，阻值越小”的特性，分析水位变化时控制电路的电流、电压变化，逐一判断选项。
【解析】
闭合开关S₁、S₂后，控制电路为R₀、RN、电磁铁串联，电源电压恒定。
1. 水位上升时：储水池底部压力增大，RN阻值变小，控制电路总电阻变小，电流变大，电磁铁磁性变强，触点断开，注水停止。
2. 水位下降时：储水池底部压力减小，RN阻值变大，控制电路总电阻变大，电流变小，电磁铁磁性变弱，触点闭合，注水开始。
对各选项分析：
A选项：水位上升时，RN阻值变小，总电阻变小，电流变大，电磁铁磁性变强，而非变弱，A错误。
B选项：水位上升时，RN阻值变小，而非变大，B错误。
C选项：水位下降时，RN阻值变大，总电阻R=R₀+RN变大，电流I=U/R变小，R₀两端电压U₀=IR₀，因I变小，故U₀变小，C正确。
D选项：电磁铁断开电流I断恒定，由I断=U/(R₀+RN)得RN=U/I断 - R₀。将R₀调小，需RN更大才能使电流为I断，而RN越大对应压力越小（水位越低），因此水位更低时注水停止，每次注入的水减少，D错误。
【答案】
C
【知识点】
电磁继电器、欧姆定律、压敏电阻特性
【点评】
本题结合自动注水装置考查电磁继电器与欧姆定律的应用，关键是明确水位变化时压敏电阻的阻值变化，以及电磁铁磁性强弱对触点状态的影响，需理清控制电路的电流、电压变化规律。
【难度系数】
0.5

2. (科学推理) 如图甲所示是某车间自动除尘装置的简化电路图。空气中尘埃浓度较少时，光源发出来的光被挡板挡住了。当空气中尘埃浓度达到一定值时，由于尘埃的反射，部分光越过挡板射到光敏电阻上，使电路中的电流增大，在衔铁的作用下，开启自动除尘模式。光敏电阻的阻值符合图乙中的图线（填“A”或“B”），除尘器的位置应接在电路中的（填“a”“b”或“c”）位置。

2. B;b

【分析】
要解决这道题，需分两步思考：①根据“尘埃浓度增大时光敏电阻所在电路电流增大”，结合欧姆定律判断光敏电阻的阻值变化规律，对应图乙的图线；②根据电磁继电器的工作原理，确定除尘器的位置：当电流增大到一定值时，电磁铁吸下衔铁，需接通除尘电路，因此除尘器应在衔铁被吸下后接通的触点处。
【解析】
1. 判断光敏电阻的图线：根据题意，当空气中尘埃浓度达到一定值时，部分光射到光敏电阻上，电路中的电流增大。由欧姆定律 $ I = \frac{U}{R} $ 可知，电源电压 $ U $ 不变时，电流 $ I $ 增大说明电路总电阻减小，即光敏电阻的阻值随尘埃浓度增大而减小。观察图乙，图线A的电阻随尘埃浓度增大而增大，图线B的电阻随尘埃浓度增大而减小，因此光敏电阻符合图线B。
2. 判断除尘器的位置：电磁继电器中，当控制电路电流增大到一定值时，电磁铁磁性增强，吸下衔铁，此时需要开启自动除尘模式，说明除尘器应在衔铁被吸下后接通的工作电路中。图甲中，衔铁未被吸下时接通a所在电路，被吸下时接通b所在电路，因此除尘器应接在b位置。
【答案】
B；b
【知识点】
欧姆定律；电磁继电器；光敏电阻特性
【点评】
本题结合实际应用考查电磁继电器与电阻特性的综合应用，需理解电流变化与电阻的关系，以及电磁继电器触点的工作状态，难度适中，注重知识的实际运用。
【难度系数】
0.6

3. ★★（质疑意识）如图是某氧气报警器的原理示意图，电阻R为气敏电阻，当氧气浓度升高时，电阻变大，灯亮报警。闭合开关后，当B灯亮时，说明氧气浓度（填“过高”或“过低”）。请分析该设计的不足之处是。

3. 过低;当氧气浓度过低时，B灯亮，当氧气浓度过高时，A灯亮，无法显示氧气浓度正常

【分析】
首先明确气敏电阻的特性：氧气浓度升高时，气敏电阻R的阻值变大；氧气浓度降低时，R的阻值变小。接着分析灯亮对应的电路状态：当B灯亮时，说明此时电路中电流满足B灯工作的条件，对应R阻值较小的情况，结合特性可判断氧气浓度；最后观察报警灯的设置，判断设计的不足。
【解析】
1. 气敏电阻特性：由题可知，氧气浓度升高时，气敏电阻R阻值变大；氧气浓度降低时，R阻值变小。
2. 浓度判断：当B灯亮时，电路中电流使B灯工作，对应R阻值较小的情况，说明氧气浓度过低。
3. 设计不足：该报警器仅设置了B灯（对应低浓度）和A灯（对应高浓度）的报警状态，未设置对应氧气浓度正常的状态，无法直观反映氧气浓度是否正常。
【答案】过低；当氧气浓度过低时，B灯亮，当氧气浓度过高时，A灯亮，无法显示氧气浓度正常
【知识点】欧姆定律应用、电路动态分析、传感器的应用
【点评】本题结合气敏电阻特性考查电路动态分析，要求学生根据电阻变化判断电路状态，同时培养质疑意识分析设计缺陷，属于中等难度的电路应用题。
【难度系数】0.5

4. 科技小组的同学们设计了一种具有加热挡和保温挡的电热器，内部简化电路如图所示。其中$R_t$为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。$R_1$、$R_2$、$R_3$均为电热丝，且$R_1=R_2=100\ \Omega$，闭合开关$S_1$、$S_2$，电热器开始工作。电磁铁的上端为极。当衔铁被吸下后，工作电路处于挡。工作电路处于加热挡时，工作电路中的电流为 A。加热挡正常工作1 min，工作电路消耗的电能为 J。

4. S;保温;4.4;58 080 【点拨】当b、c接通时，$R_1$与$R_2$并联，此时总电阻为$R_{总1}$，当衔铁被吸下时，$R_1$与$R_3$串联，此时总电阻为$R_{总2}$，因为并联电路的总电阻小于任何一个分电阻，串联电路的总电阻大于任何一个分电阻，则$R_{总1}＜R_1＜R_1+R_3=R_{总2}$;电源电压保持不变，由$P=\frac{U^2}{R}$可得，衔铁被吸下时为保温挡，衔铁被弹起时为加热挡。加热时$R_1$与$R_2$并联，所以电路中电流$I=I_1+I_2=\frac{U}{R_1}+\frac{U}{R_2}=\frac{220\ \mathrm{V}}{100\ \Omega}+\frac{220\ \mathrm{V}}{100\ \Omega}=$4.4 A。加热挡正常工作1 min，工作电路消耗的电能$W=UIt=220\ \mathrm{V}×4.4\ \mathrm{A}×1×60\ \mathrm{s}=58\ 080\ \mathrm{J}$。

【分析】
首先，判断电磁铁极性需运用安培定则，结合控制电路的电流方向推导；其次，判断加热/保温挡依据电功率公式$P=\frac{U^2}{R}$，电源电压不变时，电阻越小功率越大，对应加热挡，反之则为保温挡；最后利用并联电路电流规律和电功公式计算电流与电能。
【解析】
1. 判断电磁铁上端极性：控制电路中电流从电磁铁下端流入、上端流出，根据安培定则（右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向N极），可知电磁铁下端为N极，上端为S极。
2. 判断工作电路挡位：当衔铁未被吸下时，b、c接通，$R_1$与$R_2$并联，总电阻$R_{并}=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2}=\frac{100\ \Omega×100\ \Omega}{100\ \Omega+100\ \Omega}=50\ \Omega$；当衔铁被吸下时，a、d接通，$R_1$与$R_3$串联，总电阻$R_{串}=R_1+R_3$，显然$R_{串}＞R_{并}$。电源电压$U=220\ \mathrm{V}$不变，由$P=\frac{U^2}{R}$可知，电阻越小功率越大，故衔铁被吸下时功率小，为保温挡。
3. 计算加热挡电流：加热挡时$R_1$与$R_2$并联，各支路电压等于电源电压220V，支路电流$I_1=\frac{U}{R_1}=\frac{220\ \mathrm{V}}{100\ \Omega}=2.2\ \mathrm{A}$，$I_2=\frac{U}{R_2}=2.2\ \mathrm{A}$，总电流$I=I_1+I_2=2.2\ \mathrm{A}+2.2\ \mathrm{A}=4.4\ \mathrm{A}$。
4. 计算加热挡1 min消耗的电能：$W=UIt=220\ \mathrm{V}×4.4\ \mathrm{A}×60\ \mathrm{s}=58080\ \mathrm{J}$。
【答案】
S；保温；4.4；58080
【知识点】
安培定则；电功率计算；电功计算
【点评】
本题结合电磁继电器与电热计算，综合考查安培定则、串并联电路特点及电功率、电功公式的应用，需理清工作电路的连接方式，难度适中。
【难度系数】
0.5

5. 图甲是某饮水机内部电路简化图，其具有加热和保温功能。控制电路中，电源电压$ U_1 = 6\ \mathrm{V} $，$ R $为电阻箱，图乙为热敏电阻$ R_t - t $的图像，其允许通过的最大电流$ I_{\mathrm{最大}} = 20\ \mathrm{mA} $，电磁继电器线圈电阻不计。工作电路中，电源电压$ U_2 = 220\ \mathrm{V} $，电阻$ R_1 = 44\ \Omega, R_2 = 176\ \Omega $。当电磁继电器线圈中的电流$ I ≤ 8\ \mathrm{mA} $时，动触点与触点$ a $接通；当电流$ I ≥ 10\ \mathrm{mA} $时，动触点与触点$ b $接通。则：

(1)保温时，动触点与触点接通。
(2)加热时，工作电路的电流为 A。
(3)为使控制电路能正常工作，$ R $接入电路中的最小阻值为 $ \Omega $。
(4)$ R $调为 $ \Omega $，饮水机工作稳定后，水温的变化范围是$ 50 ∼ 75\ °\mathrm{C} $。

5. (1)$a$ (2)5 (3)100 (4)300 【点拨】(1)由图甲可知，当工作电路中的开关S闭合、动触点与触点$a$接通时，$R_1$、$R_2$串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时工作电路中的总电阻最大，由$P=\frac{U^2}{R}$可知，工作电路的总功率最小，饮水机处于保温状态。(2)当动触点与触点$b$接通时，只有$R_1$工作，工作电路中的电阻最小，功率最大，饮水机处于加热状态，加热时的电流$I_{加热}=\frac{U_2}{R_1}=\frac{220\ \mathrm{V}}{44\ \Omega}=5\ \mathrm{A}$。(3)由题意可知，控制电路能正常工作时控制电路的最大电流$I_{最大}=20\ \mathrm{mA}=0.02\ \mathrm{A}$，由欧姆定律可知，当电路中的总电阻最小时，电路中的电流最大，根据图乙可知，热敏电阻的最小阻值$R_{t最小}=200\ \Omega$，控制电路中最小总电阻$R_{总最小}=\frac{U_1}{I_{最大}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.02\ \mathrm{A}}=300\ \Omega$，由串联电路的电阻特点可知，电阻箱$R$接入电路中的最小阻值$R_{最小}=R_{总最小}-R_{t最小}=300\ \Omega-200\ \Omega=100\ \Omega$。(4)水温是$50\ °\mathrm{C}$时，热敏电阻的阻值$R_{t1}=300\ \Omega$，当电磁继电器通过的电流为$10\ \mathrm{mA}=0.01\ \mathrm{A}$时，衔铁被吸下，饮水机处于加热状态，由欧姆定律可知，此时控制电路的总电阻$R_{总}=\frac{U_1}{I}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.01\ \mathrm{A}}=600\ \Omega$，根据串联电路电阻的特点可知，$R$接入电路中的阻值$R=R_{总}-R_{t1}=600\ \Omega-300\ \Omega=300\ \Omega$;水温是$75\ °\mathrm{C}$时，热敏电阻的阻值$R_{t2}=450\ \Omega$，由题意可知，衔铁被弹簧拉起，控制电路中的电流$I'=8\ \mathrm{mA}=0.008\ \mathrm{A}$，此时控制电路中的总电阻$R_{总}'=\frac{U_1}{I'}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.008\ \mathrm{A}}=750\ \Omega$，$R$接入电路中的阻值$R'=R_{总}'-R_{t2}=750\ \Omega-450\ \Omega=300\ \Omega$，故电阻箱$R$调为$300\ \Omega$，饮水机工作稳定后，水温的变化范围是$50$~$75\ °\mathrm{C}$。

【分析】
要解决本题，需结合电磁继电器工作原理、欧姆定律和电功率公式分析：
1. 保温状态对应工作电路功率最小，根据$P=\frac{U^2}{R}$，总电阻越大功率越小，因此需判断工作电路的连接方式，确定动触点接通的位置。
2. 加热状态对应工作电路功率最大，总电阻最小，同理分析电路连接后，利用欧姆定律计算加热电流。
3. 控制电路正常工作的最大电流为20mA，此时总电阻最小，结合热敏电阻的最小阻值（从图乙获取），用欧姆定律计算总电阻，减去热敏电阻阻值得到电阻箱$R$的最小阻值。
4. 水温变化范围对应两个临界电流（10mA衔铁吸下、8mA衔铁弹起），分别找到对应温度的热敏电阻阻值，通过欧姆定律计算总电阻，减去热敏电阻阻值得到$R$的阻值，验证两个温度下$R$相同即为所求。
【解析】
(1) 保温时工作电路功率最小，由$P=\frac{U^2}{R}$可知总电阻需最大。当动触点与$a$接通时，$R_1$与$R_2$串联，总电阻最大，功率最小，故保温时动触点与$a$接通。
(2) 加热时动触点与$b$接通，只有$R_1$工作，工作电路电流$I=\frac{U_2}{R_1}=\frac{220\ \mathrm{V}}{44\ \Omega}=5\ \mathrm{A}$。
(3) 控制电路最大电流$I_{\mathrm{最大}}=20\ \mathrm{mA}=0.02\ \mathrm{A}$，此时总电阻最小。由图乙得热敏电阻最小阻值$R_{t最小}=200\ \Omega$，控制电路总电阻$R_{总最小}=\frac{U_1}{I_{\mathrm{最大}}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.02\ \mathrm{A}}=300\ \Omega$，故$R$的最小阻值$R_{最小}=R_{总最小}-R_{t最小}=300\ \Omega-200\ \Omega=100\ \Omega$。
(4) 水温为$50°\mathrm{C}$时，热敏电阻阻值$R_{t1}=300\ \Omega$，此时电流$I_1=10\ \mathrm{mA}=0.01\ \mathrm{A}$，控制电路总电阻$R_{总1}=\frac{U_1}{I_1}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.01\ \mathrm{A}}=600\ \Omega$，则$R=R_{总1}-R_{t1}=600\ \Omega-300\ \Omega=300\ \Omega$；水温为$75°\mathrm{C}$时，$R_{t2}=450\ \Omega$，电流$I_2=8\ \mathrm{mA}=0.008\ \mathrm{A}$，总电阻$R_{总2}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.008\ \mathrm{A}}=750\ \Omega$，$R=750\ \Omega-450\ \Omega=300\ \Omega$，故$R$调为$300\ \Omega$。
【答案】
(1)$a$ (2)$5$ (3)$100$ (4)$300$
【知识点】
欧姆定律、电功率计算、电磁继电器
【点评】
本题结合电磁继电器、热敏电阻考查电路分析与计算，需理解保温/加热状态的电路特点，熟练运用欧姆定律和电功率公式，同时要从图像中提取热敏电阻的阻值，综合性较强，是电路应用的典型题型。
【难度系数】
0.4