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专题分类训练一 电与磁的综合应用
【例1】 如图a所示,当弹簧测力计吊着一磁体甲(该磁体的重力为G),沿水平方向从水平放置的条形磁铁乙的A端移到B端的过程中,请在图b中画出表示测力计示数与水平位置的关系变化图,并简要说明弹簧测力计在A点、O点、B点位置示数情况及理由。
解:如图所示
A点:FA<G,因同名磁极相互排斥。
O点:FO>G,因磁体乙中间磁性最弱,但磁体甲的N极对磁体乙有吸引力。
B点:FB>G,因异名磁极相互吸引。
【变式1】 在“悬空的磁环”实验中,若所用的磁环都一样,中间的塑料管是光滑的。当甲、乙两个磁环处于静止状态时,它们之间的距离为h1,如图所示。 再往乙的正上方套入丙磁环,当丙悬空并静止后,甲、乙之间的距离变为h2,乙、丙之间的距离为h3。已知磁环间的斥力随它们距离的减小而增大,则h1、h2、h3之间的大小关系满足( B )
A.h1>h2,h2>h3 B.h1>h2,h2<h3
C.h1<h2,h2=h3 D.h1<h2,h2<h3
【变式2】 小阳为了探究“条形磁铁周围磁场的分布情况”,他在条形磁铁周围均匀撒了许多小铁屑,小铁屑被磁化后相当于一个个小磁针,其排列情况如图所示。接下来小阳为了清楚了解铁屑有规律的排列并得知条形磁铁周围磁场的方向,他的做法应该是__将小磁针放在磁场中不同位置,待其静止时,观察小磁针N极的指向__。
【例2】 如图是一种江河水位自动报警的原理图。当水位低于A点时,工作电路绿灯工作。到达A点时,衔铁被吸下,工作电路红灯和电铃开始工作。某次水位超过A点时由于电磁铁磁性太弱而衔铁没有被吸引。下列做法中合理的是( D )
A.更换弹性更好的弹簧
B.减少电磁铁线圈的匝数
C.增加工作电路的电源电压
D.增加控制电路的电源电压
【变式】 如图为一种温度自动报警器的原理图,图中的水银温度计在制作时,玻璃管中封入了一段金属丝,电源和金属丝相连,当温度达到设定值,电铃报警。下列说法不正确的是( D )
A.电磁铁的工作原理是电流的磁效应
B.温度升高至78 ℃时,电铃报警
C.若将温度计上端的金属丝向下调整,则报警温度会降低
D.电铃工作时,电磁铁a端为N极
【例3】 小林利用实验室的电磁继电器、热敏电阻R1、可变电阻器R2等器件设计了一个恒温箱控制电路,如图甲所示。图乙是小林通过实验测得的R1的阻值随温度变化的关系曲线。
(1)电磁继电器中电磁铁上端是__S__(填“N”或“S”)极。
(2)当温度较低时,电磁铁的磁性较弱,触点开关__接通__(填“接通”或“断开”)。
(3)电磁继电器的电源两端电压U=6 V,电磁继电器线圈的电阻可不计,通过实验测得当电流为30 mA时,电磁继电器的衔铁被吸合。若可变电阻器R2的电阻值设定为150 Ω时,恒温箱温度可达到__90__℃。当可变电阻器R2的电阻变大时,恒温箱设定的温度将变__高__(填“高”或“低”)。
【变式】 电梯为居民出入带来很大的便利,出于安全考虑,电梯都设置超载自动报警系统,其工作原理如图甲所示。已知控制电路的电源电压U=6 V,保护电阻R1=100 Ω,压敏电阻R2的阻值随压力F(由于人和货物的重力产生)大小变化如图乙所示,电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。
(1)当电磁铁线圈电流达到20 mA时,衔铁刚好被吸住。试通过计算说明电梯的限载量是多少千克?(g取10 N/kg)
(2)某电梯运行中出现异常,现象是电梯载重未达到限载量时就发出报警,经检修人员检查后发现故障发生在控制电路部分,且压敏电阻正常无故障,请你判断故障发生的可能部位和原因。
(1)解:当电磁铁线圈电流达到20 mA时,根据欧姆定律得:电路中总电阻R===300 Ω,
串联电路的总电阻等于串联的各部分电阻之和,
故R2=R-R1=300 Ω-100 Ω=200 Ω,
由题图乙,当压敏电阻的阻值R2=200 Ω时,对应的压力F=9 000 N,
因为乘客的重力等于电梯受到的压力,即
G=F=9 000 N,
故电梯的限载量m===900 kg。
(2)异常现象是电梯载重未达到限载量时就发出报警,说明控制电路中的电流过大,则电路中的阻值一定变小,由于压敏电阻正常,则一定是保护电阻R1出现短路。
1.如图是三个钢块两两吸引或排斥的情况,判断正确的是( C )
A.都是磁体
B.只有两个有磁性
C.可能都是磁体,也可能只有两个有磁性
D.都不是磁体
第1题图
第2题图
2.如图所示,内部均装有磁铁的两块清洁器M和N隔着窗玻璃总能合在一起移动,这让玻璃清洁变得安全高效。关于清洁器的分析正确的是( A )
A.两块清洁器能合在一起的原理是异名磁极相互吸引
B.N受到的重力和M对N的吸引力是一对平衡力
C.玻璃对