20.3 电磁铁 电磁继电器（7大题型）-2024-2025学年九年级物理全一册同步题型分类讲与练（人教版）

20.3 电磁铁 电磁继电器 知识点1 电磁铁 1、概念 内部插有铁芯的螺线管，在有电流通过时有磁性，没有电流通过时就失去磁性，我们把这种磁体叫作电磁铁。 2、构造 如图所示，电磁铁主要由线圈和铁芯构成。当线圈通入电流后产生磁场，而铁芯可以在线圈产生磁场时被磁化，产生与螺线管的磁场方向一致的磁场，大大增强电磁铁的磁性。 3、工作原理 电磁铁是利用电流的磁效应来工作的。 知识点2 电磁铁的磁性 1、实验探究：电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关 （1）实验器材：电源、开关、滑动变阻器、电流表、两个规格相同的大铁钉、导线和若干大头针。 （2）实验方法 ①控制变量法 ②转化法：通过电磁铁吸引大头针的多少来判断电磁铁磁性的强弱。 （3）实验过程 ①探究电磁铁磁性强弱和电流大小的关系 连接好电路，使滑动变阻器连入电路的阻值较大，闭合开关，观察到电磁铁吸引的大头针较少；向左移动滑片P，使滑动变阻器连入电路的阻值变小，观察到电磁铁吸引的大头针增多。 ②探究电磁铁磁性强弱和线圈匝数的关系 将导线绕在两个相同的铁钉上，构成两个简易电磁铁串联的电路。在电流相同的情况下，线圈的匝数越多，吸引的大头针越多，电磁铁的磁性越强。【注】串联：控制电流大小相等。 （3）实验结论 电磁铁磁性的强弱与线圈中的电流大小以及线圈匝数的多少有关。 ①电磁铁的线圈匝数一定时，线圈中通过的电流越大，电磁铁的磁性越强； ②线圈中通过的电流大小一定时，外形相同的线圈，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强。 2、增强电磁铁磁性的措施 （1）增大通过线圈的电流； （2）增加线圈的匝数； （3）更换较大的铁芯。 3、电磁铁在实际生活中的应用 （1）对铁磁性物质有力的作用：主要应用在电铃、电磁起重机、电磁刹车装置和许多自动控制装置上。 （2）可以产生强磁场：如核磁共振仪、大型粒子加速器、磁浮列车等。 知识点3 电磁继电器 1、概念 电磁继电器是利用含有电磁铁的低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路通断的装置，其实质是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关，含电磁铁的电路称为低压控制电路，被控制的电路称为高压工作电路。 2、工作原理 （1）电路构成：电磁继电器的电路包括控制电路和工作电路两部分，如下图所示。 （2）工作原理：当控制电路接通时，电磁铁产生磁性吸下衔铁，动、静触点接触，接通工作电路；当控制电路断开时，电磁铁失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，动、静触点分离，工作电路断开；从而通过控制电路的通断来控制工作电路的通断。 3、电磁继电器的优点 （1）远离高压：利用电磁继电器可以实现用低电压、弱电流电路的通断间接控制高电压、强电流电路的通断，避免人体接触高压电路发生危险。 （2）远离有害环境：利用电磁继电器可以使人远离高温、有毒的环境，实现远距离控制。 （3）实现自动控制：在电磁继电器控制电路中接入对温度、压力或光照敏感的元件，利用这些元件控制电路的通断，还可以实现对温度、压力或光的自动控制。 1、水位自动报警器工作过程分析 如图是一种水位自动报警器的原理图。水位没有到达金属块A时，绿灯亮；水位到达金属块A时，红灯亮。注意：虽然纯净的水是不导电的，但一般的水都能导电。 工作原理：水位上涨，当水面与 A接触时，左侧电路导通，左侧控制电路工作，电磁铁产生磁性，衔铁被吸住。接通工作电路，此时红灯亮。 2、火警自动报警器 温度升高使铜铁双层金属片向下弯曲，从而接通电磁铁电路；电磁铁具有磁性，衔铁被吸下；接通触点使报警电路中有电流通过；红灯亮电铃响，发出警报。 题型1 电磁铁的构造及工作原理 【例1】（24-25九年级上·全国·课前预习）关于电磁铁，下列说法中正确的是（　　） A．电磁铁内部的铁芯最好用钢材料制成 B．电磁铁的磁极不能改变 C．电磁铁磁性的强弱与通入的电流方向有关 D．电磁铁磁性的强弱与通入电流的大小有关 【变式1-1】（2023·青海西宁·一模）在一次物理实验中，小于同学连接了如图所示的电路，电磁铁的B端有一个可自由转动 的小磁针，闭合开关后，下列说法中错误的是（　　） A．利用这一现象所揭示的原理可制成的设备是发电机 B．小磁针静止时，N 极水平指向左 C．当滑动变阻器滑动片P 向右端移动，电磁铁磁性增强 D．电磁铁的A 端为N 极 【变式1-2】（23-24九年级上·山东东营·月考）如图所示，是巨磁电阻特性原理的示意图，其中GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，闭合开关S1、S2，下列说法正确的是（　　） A．电磁铁的右端为S极 B．当滑片P向右滑动时，电磁铁磁性增强 C．当滑片P向左滑动时，巨磁电阻的阻值增大 D．当滑片P向左滑动时，指示灯变暗 【变式1-3】（多选）（24-25九年级上·全国·课前预习）下列有关电磁铁的说法中，正确的是（    ） A．铁芯使通电电磁铁的磁性增强 B．电磁铁断电后，仍然有很强的磁性 C．电磁铁的铁芯可以用铜棒代替 D．电磁铁是根据电流的磁效应制成的 题型2 实验探究电磁铁磁性强弱的影响因素 【例2】（24-25九年级上·云南曲靖·期中）小明想要探究“电磁铁磁性强弱与那些因素有关”，他设计的实验电路图如图所示。若要探究电磁铁磁性强弱与电流大小是否有关，在不改变电路和试验器材的情况下，小明接下来的操作是 ；实验过程中若观察到 的现象，则可得出：电磁铁线圈的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的电流越大，电磁铁的磁性就越强。 【变式2-1】（23-24九年级上·安徽六安·期末）在探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，按如图的电路保持滑动变阻器的滑片不动进行实验，可以得出电磁铁磁性强弱与 有关。 【变式2-2】（23-24九年级上·吉林白城·月考）在“探究影响电磁铁磁性强弱因素”的实验中，小明用相同的漆包线和铁钉绕制成电磁铁A和B，设计了如图所示的电路。 （1）图中A、B串联的目的是 。 （2）要让电磁铁B再多吸一些大头针，滑动变阻器的滑片应向 （选填“左”或“右”）端移动。 （3）通过图示电路。 （选填“能”或“不能”）探究电磁铁磁性强弱跟电流大小的关系。 【变式2-3】（24-25九年级上·全国·课后作业）小红和小刚在做探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关的实验时，作出了如下猜想： 猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性 猜想B：通电的电磁铁的磁性与线圈的匝数有关 猜想C：通电的电磁铁的磁性与电流大小有关 为了验证上述猜想是否正确，小红和小刚共同设计了以下实验方案：用漆包线在大铁钉上绕制若干圈，制成简单的电磁铁。实验中观察到的现象如图a、b、c所示，请你完成如下填空： （1）通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同，来判断它的 ；请写出一个运用此实验研究方法的实验名称： （合理即可）； （2）通过比较 两种情况，可以验证猜想A是正确的； （3）图c中甲、乙串联的目的是 ；通过比较c中甲、乙两电磁铁，可得实验结论： ； （4）实验中，大头针的下端都是分开的，原因是 ； （5）小红在做如图b实验时，拿一根铜钉代替大铁钉，会发现铜钉不能吸引大头针，这是因为 ； 拓展设问 （6）用实验器材组成了如图所示的实验电路，分别连接电磁铁线圈的接线柱a、c，并调节滑动变阻器控制电流不变，可以发现接 （选填“a”或“c”）柱时，大铁钉下方吸引大头针较多。 【变式2-4】（23-24九年级下·广东惠州·开学考试）为了探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小红同学用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕若干匝，制成简单的电磁铁，如图中甲、乙、丙、丁为实验中观察到的四种情况。 （1）可通过观察 来判断电磁铁磁性的强弱。实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的，其原因是大头针被磁化后，同名磁极互相 ； （2）比较 两图可知：电磁铁通电时有磁性，断电时没磁性； （3）比较乙、丙两图可知：线圈匝数相同时，电流越 ，磁性越 ； （4）利用图丁可探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，将两电磁铁串联的目的是 ； （5）利用上述结论分析图戊，下列措施中能使图中电磁铁磁性增强的是______。 A．滑片P向右移动，其他条件不变 B．滑片P向左移动，其他条件不变 C．开关S由1扳到2，其他条件不变 D．电源的正负极对调，其他条件不变 【变式2-5】（2024·湖南长沙·二模）小明想探究影响电磁铁磁性强弱的因素，用表面涂有绝缘漆的电阻丝和两根相同的软铁棒分别绕制了匝数为100匝和150匝的电磁铁A、B。实验中可以根据电磁铁吸引铁钉的数量来判断其磁性强弱。小明将电磁铁A接入如图所示的电路中，调节滑动变阻器，进行多次测量，电流表的示数和对应的电磁铁吸引铁钉的数量，如下表所示。 电流I/A 0.2 0.3 0.4 吸引铁钉的数量n/个 5 10 17 （1）电磁铁下端铁钉散开的原因是 ； （2）根据表中数据，可得出的实验结论是： ； （3）以下装置由电磁铁控制的是 （选填序号）。 ①电铃 ②司南 ③电磁起重机 ④卫生间感应式冲水器阀门 题型3 按要求连接电磁铁电路 【例3】（2024·四川资阳·一模）如图所示，请按要求完成图像。 （1）闭合开关S后，向右移动滑动变阻器的滑片，电磁铁的磁性增强； （2）在图中括号内标出电磁铁的“S”或“N”极； （3）标出小磁针N极的偏转方向； （4）画出电磁铁对硬币的作用力。 【变式3-1】（2024·山东德州·二模）如图，用笔画线代替导线将图中实物连接起来。要求：闭合开关后，通电螺线管的上端为极，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，通电螺线管的磁性增强。 【变式3-2】（23-24九年级上·河南安阳·期末）小珊用如图所示的电路探究电磁铁磁性，当闭合开关，滑动变阻器的滑片向B端滑动时，发现弹簧长度逐渐变短，请你将实物图补充完整，并标出通电螺线管的N极。 【变式3-3】（23-24九年级下·海南省直辖县级单位·月考）请在虚线框内添加电源和滑动变阻器。要求：闭合开关后，使小磁针静止时如图所示；向右移动滑动变阻器滑片时，电磁铁的磁性变强。 【变式3-4】（23-24九年级下·辽宁鞍山·开学考试）电源电压恒定不变，闭合开关S，小磁针静止时其N、S极如图所示，且电路能改变电磁铁磁性的强弱，请在虚线框内将电路图补充完整。 题型4 含电磁铁电路的动态分析 【例4】（23-24九年级上·山东泰安·月考）一条形磁铁放在水平桌面上，处于静止状态，电磁铁置于条形磁铁附近并正对（如图所示），正确的是（　　） ①闭合开关前，电磁铁与条形磁铁间没有力的作用 ②闭合开关后，条形磁铁受到桌面向右的摩擦力 ③闭合开关后，滑片P向a移动时电磁铁与条形磁铁间的作用力增大 ④闭合开关后，滑片P向a移动过程中，若条形磁铁始终处于静止状态，则它受到桌面的摩擦力大小保持不变 A．只有②④正确 B．只有③④正确 C．只有①②正确 D．只有②③正确 【变式4-1】（2023·山东烟台·二模）图甲是一种道路限载报警器的结构原理图，弹簧始终处于拉伸状态。R是压敏电阻，其阻值随压力变化图象如图乙所示，R0是滑动变阻器。当R受到的压力达到一定限度时报警器会响铃。以下说法正确的是（　　） A．电磁铁的上端为S极 B．当R所受压力增大时，电压表的示数会变小 C．响铃前压力增大时，弹簧B对杠杆AD的拉力变小 D．把变阻器R0的滑片适当向左移动，可以调高报警的限载重量 【变式4-2】（多选）（23-24九年级上·河北邢台·月考）如图所示，在电磁铁的正上方用弹簧挂一个条形磁体。闭合开关S后，条形磁体与电磁铁相互吸引，下列说法正确的是（　　） A．条形磁体的下端为N极 B．在滑片P从a端滑动到b端的过程中，电磁铁的磁性变强 C．在滑片P从a端滑动到b端的过程中，弹簧的长度会变短 D．若对调条形磁体的两极，在滑片P从b端滑动到a端的过程中，弹簧的长度会变长 【变式4-3】（2024·陕西西安·模拟预测）如图所示的电路中，开关S拨到a时，小磁针静止时A端为 （选填“N”或“S”）极；保持滑动变阻器的滑片不动，开关由a拨到b，电磁铁的磁性 （选填“增强”、“减弱’或“不变”）。保持开关位置不变，将滑动变阻器的滑片向 （选填“左”或“右”）移动，电磁铁的磁性增强。 【变式4-4】（21-22九年级上·山东临沂·期末）如图，在竖直放置的电磁铁上方用弹簧悬挂条形磁体，开关闭合后，移动滑片P时，若弹簧变短，则滑片P应该是向 端移动（填“a”或“b”），灯泡的亮度 。 【变式4-5】（23-24九年级上·新疆乌鲁木齐·期末）如图所示是演示巨磁电阻（GMR）特性的原理示意图。开关S1、S2闭合时，向左稍微移动滑动变阻器的滑片P，指示灯的亮度明显变亮。滑动变阻器的滑片向左移动，电磁铁周围的磁场 （选填“增强”“减弱”或“不变”）。指示灯的亮度明显变亮，表明GMR阻值会随着它周围的磁场增强而 （选填“增大”或“减小”）。 题型5 电磁继电器的工作原理及应用 【例5】（23-24九年级上·山西临汾·月考）如图所示是一个利用电磁继电器的温度自动控制装置。关于该装置，下列说法不正确的是（　　） A．装置中的温度计使用的水银是导体 B．装置中的电磁铁工作原理与电饭煲相同 C．当温度达到85℃及以上，铃响灯不亮 D．灯亮铃不响说明温度低于85℃ 【变式5-1】（多选）（23-24九年级下·湖南长沙·月考）如图所示，R0是一个光敏电阻，阻值随光照强度的增大而减小，R是电阻箱（已调至合适阻值），与继电器组成自动控制电路来控制路灯，白天灯熄，夜晚灯亮。以下分析正确的是（　　） A．夜晚光敏电阻的阻值变大，控制电路中电流减小 B．给路灯供电的电源应接在b、c两端 C．白天通电螺线管吸住衔铁，路灯熄灭 D．如果将电阻箱R的阻值调大一些，路灯将会亮得更晚一些 【变式5-2】（22-23九年级下·江苏盐城·月考）小明去东台国贸商场时发现能自动变速的“聪明的电梯”（如图甲），小明根据网络搜索的如乙图所示的简易控制电路，R是一个压敏电阻，其电阻阻值随压力的增大而减小。分析：当有人走上电梯时，电磁铁的磁性变 （强/弱），电动机的转速变 （大/小），工作电路的总功率 （变大/变小/不变）。 【变式5-3】（24-25九年级上·河北廊坊·月考）如图所示的是某道路限载报警器的工作原理图。电源电压不变，是力敏电阻，其阻值随压力的变化而变化。闭合开关S，当车的质量超过限载质量时，电磁铁吸下衔铁，电铃响。根据不同的路面，可以改变滑动变阻器滑片P的位置，来设定不同的限载质量。由此可知：力敏电阻的阻值随压力的增大而 ，若要提高设定的限载质量，应将滑片P向 移动。 【变式5-4】（23-24九年级上·山东淄博·月考）如图所示为电磁继电器，闭合开关S，电磁铁的上端为 极， （填“灯”或“电动机”）开始工作。 【变式5-5】（23-24九年级上·河南商丘·月考）如图所示，小明利用电磁继电器设计了一个水位自动报警装置。当水位未达到金属块M时，灯泡不亮。水位达到金属块M时，灯泡亮，则接线柱C应与 （选填“A”或“B”）相连，已知灯泡的规格为“12V 6W”，灯泡正常发光时的电流是 A。 【变式5-6】（23-24九年级下·江苏盐城·月考）为减少小区车库积水造成大量财产损失，小明同学设计了如图所示的车库积水自动报警装置，此装置中用到了电磁继电器，它是利用电流的 效应工作的，它在右侧电路中起到 （开关/电源/用电器）的作用。图中A、B位置可以安装电铃或LED灯。车库没有积水时，LED灯长亮；车库有积水时，左侧控制电路接通，电磁铁吸引衔铁，电铃发出声音。电铃应该安装在图中的 （A/B）位置。 题型6 电磁继电器的电路连接 【例6】（23-24九年级上·辽宁沈阳·月考）某同学设计的冬季家庭温度自动控制器的工作原理如图所示。当室内温度低于25℃时温控开关闭合，绿灯不亮，加热电阻工作，温控开关断开，绿灯亮，表示温度已经达到25℃。请根据以上要求，用笔画线代替导线。 【变式6-1】（2024·江苏无锡·二模）某同学设计水位自动报警装置，主要元件有电磁继电器、红灯和绿灯（额定电压220V）、控制电路电源（电源电压6V），控制电路断开，此时绿灯亮，控制电路接通，此时红灯亮。请用笔画代替导线完成电路连接。 【变式6-2】（23-24九年级上·山西大同·期末）乳制品企业的生产车间对于厂房温度有严格要求，在冬天温度也要求保持在18℃以上。为了监控厂区温度的变化，小亮设计了冬季温度自动报警装置，其原理如图所示。当厂区温度不低于18℃时，温控开关断开，绿灯亮，当厂区温度低于18℃时，温控开关闭合，红灯亮，提示厂区工作人员要及时提升温度。请根据以上要求，用笔画线代替导线，完成工作电路部分的连接。 【变式6-3】（22-23九年级上·广东佛山·期末）请将电磁继电器电路连接完整。要求：开关闭合时，电动机转，小灯泡不亮；开关断开时，小灯泡亮，电动机不转。 【变式6-4】（23-24九年级上·黑龙江哈尔滨·期末）超市里的电梯，有人乘时运行较快，无人乘时为了节能运行较慢。利用电磁继电器设计如下图所示电路，其中是压敏电阻（受到压力时阻值较小，不受压力时阻值很大），是限流电阻（如果串联在电路中可减小电路中的电流）。请按照要求用笔画线代替导线将工作电路连接完整；并在括号中标出电磁铁上端的极性。 题型7 含电磁继电器电路的综合计算 【例7】（多选）（23-24九年级下·河南南阳·月考）如图所示是某商场电梯限载报警器的原理图，图中R0是最大阻值为100Ω的变阻器，不计导线和电磁铁线圈的电阻，压敏电阻R所受压力大小等于电梯承载的重量，且阻值随所受压力大小的变化如表所示，电源1的电压保持6V不变。下列说法正确的是（　　） F/（×10³ N） … 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 … R/Ω … 120 85 55 35 20 10 … A．闭合开关S1和S2，电梯承载的重量增加时，通过线圈的电流变小 B．当电梯超载时，限载报警器通过电铃报警，切断电梯升降电路保障运行安全 C．现要适当调低电梯的限载重量，应把变阻器R0的滑片适当向右端移动 D．线圈中的电流达到0.05A时，衔铁会被吸下，电梯的最大承载重量为 【变式7-1】（2024·江苏淮安·中考真题）某款恒温箱的简化电路如图甲所示，控制电路中电源电压为且保持不变，电磁铁线圈电阻为，R为热敏电阻（置于恒温箱内），其阻值随温度变化的关系如图乙所示；工作电路中的加热器（图中未画出）正常工作时的电阻为。求： （1）加热器应接在图甲中 （填“ab”或“cd”）之间，控制电路中电磁铁的上端为 极； （2）加热器正常工作产生的热量是多少？ （3）控制电路的电流减小到，衔铁会被释放。则当调节时，恒温箱内设定的最低温度为多少摄氏度？ （4）若使恒温箱内设定的最低温度提高一些，可将的滑片向 滑动一点。 【变式7-2】（23-24九年级上·河南南阳·期末）如图所示是某兴趣小组设计的孵化器的自动控温装置，R是热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如下表所示，已知电磁继电器的线圈电阻，左侧控制电路的电源电压为3V，当继电器线圈中的电流大于或等于10mA时，继电器的衔铁被吸下，右侧发热电路就断开。发热电路电源电压，发热电阻。 温度t/℃ 0 5 10 15 20 25 30 35 40 电阻R/Ω 500 450 400 350 320 290 260 230 200 （1）此自动控温装置能将温度最高控制在多少摄氏度？ （2）发热电路工作时，30分钟消耗的电能为多少度？ （3）若想将最高温度控制在30℃，控制电路中需要再串联多大的电阻？ 【变式7-3】（22-23九年级上·河南周口·期末）科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温箱温控电路，它包括控制电路和受控电路两部分，用于获得高于室温、且温度在一定范围内变化的“恒温”。其中控制电路电源电压U=36V，R为可变电阻，Rt为热敏电阻（置于恒温箱内），热敏电阻阻值随温度变化的关系如图乙所示，继电器线圈电阻R0=50Ω，已知当控制电路的电流达到0.04A时，继电器的衔铁被吸合；当控制电路的电流减小到0.036A时，衔铁会被释放。加热器的规格是“220V 1000W”，恒温箱内部空间大小是2m3，空气的密度ρ空=1.30kg/m3，空气的比热容c空=1×103J/（kg•℃）。 （1）若要使恒温箱内可获得上限为100℃的“恒温”，可变电阻R应调节为多大？ （2）加热器产生的热量有80%转化为恒温箱内空气的内能，若使恒温箱内空气温度从25℃升高到65℃，加热器需正常工作多长时间？ 【变式7-4】（24-25九年级上·江苏南京·月考）如图所示，R为压强电阻，其电阻与压强成正比例，当压强为100Pa时，电阻为10Ω，R0为改版滑动变阻器，一共有三个挡位，有实际阻值的有2段，每段的阻值为20Ω，电磁铁阻值为10Ω，当电流不低于600mA时，电磁铁工作，下方电路断开，U1为12V，当压强过大时，红灯绿灯一起亮，当压强处于正常值时，只有绿灯亮，每个灯泡的额定电压是12V，额定电阻为12Ω。 （1）绿灯和红灯应分别接在 、 （填“AB”或“CD”）处。 （2）当压强等于600Pa，滑动变阻器位于最后触点时，电磁铁工作，则U为多少？ （3）若将滑动变阻器调至第一触点，则刚好红灯亮起时R受到的压强为多少？若接触面积为10cm2，则物重G为多少？ （4）若想要提高红灯刚好亮起时所需的压强，则可以 、 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 20.3 电磁铁 电磁继电器 知识点1 电磁铁 1、概念 内部插有铁芯的螺线管，在有电流通过时有磁性，没有电流通过时就失去磁性，我们把这种磁体叫作电磁铁。 2、构造 如图所示，电磁铁主要由线圈和铁芯构成。当线圈通入电流后产生磁场，而铁芯可以在线圈产生磁场时被磁化，产生与螺线管的磁场方向一致的磁场，大大增强电磁铁的磁性。 3、工作原理 电磁铁是利用电流的磁效应来工作的。 知识点2 电磁铁的磁性 1、实验探究：电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关 （1）实验器材：电源、开关、滑动变阻器、电流表、两个规格相同的大铁钉、导线和若干大头针。 （2）实验方法 ①控制变量法 ②转化法：通过电磁铁吸引大头针的多少来判断电磁铁磁性的强弱。 （3）实验过程 ①探究电磁铁磁性强弱和电流大小的关系 连接好电路，使滑动变阻器连入电路的阻值较大，闭合开关，观察到电磁铁吸引的大头针较少；向左移动滑片P，使滑动变阻器连入电路的阻值变小，观察到电磁铁吸引的大头针增多。 ②探究电磁铁磁性强弱和线圈匝数的关系 将导线绕在两个相同的铁钉上，构成两个简易电磁铁串联的电路。在电流相同的情况下，线圈的匝数越多，吸引的大头针越多，电磁铁的磁性越强。【注】串联：控制电流大小相等。 （3）实验结论 电磁铁磁性的强弱与线圈中的电流大小以及线圈匝数的多少有关。 ①电磁铁的线圈匝数一定时，线圈中通过的电流越大，电磁铁的磁性越强； ②线圈中通过的电流大小一定时，外形相同的线圈，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强。 2、增强电磁铁磁性的措施 （1）增大通过线圈的电流； （2）增加线圈的匝数； （3）更换较大的铁芯。 3、电磁铁在实际生活中的应用 （1）对铁磁性物质有力的作用：主要应用在电铃、电磁起重机、电磁刹车装置和许多自动控制装置上。 （2）可以产生强磁场：如核磁共振仪、大型粒子加速器、磁浮列车等。 知识点3 电磁继电器 1、概念 电磁继电器是利用含有电磁铁的低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路通断的装置，其实质是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关，含电磁铁的电路称为低压控制电路，被控制的电路称为高压工作电路。 2、工作原理 （1）电路构成：电磁继电器的电路包括控制电路和工作电路两部分，如下图所示。 （2）工作原理：当控制电路接通时，电磁铁产生磁性吸下衔铁，动、静触点接触，接通工作电路；当控制电路断开时，电磁铁失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，动、静触点分离，工作电路断开；从而通过控制电路的通断来控制工作电路的通断。 3、电磁继电器的优点 （1）远离高压：利用电磁继电器可以实现用低电压、弱电流电路的通断间接控制高电压、强电流电路的通断，避免人体接触高压电路发生危险。 （2）远离有害环境：利用电磁继电器可以使人远离高温、有毒的环境，实现远距离控制。 （3）实现自动控制：在电磁继电器控制电路中接入对温度、压力或光照敏感的元件，利用这些元件控制电路的通断，还可以实现对温度、压力或光的自动控制。 1、水位自动报警器工作过程分析 如图是一种水位自动报警器的原理图。水位没有到达金属块A时，绿灯亮；水位到达金属块A时，红灯亮。注意：虽然纯净的水是不导电的，但一般的水都能导电。 工作原理：水位上涨，当水面与 A接触时，左侧电路导通，左侧控制电路工作，电磁铁产生磁性，衔铁被吸住。接通工作电路，此时红灯亮。 2、火警自动报警器 温度升高使铜铁双层金属片向下弯曲，从而接通电磁铁电路；电磁铁具有磁性，衔铁被吸下；接通触点使报警电路中有电流通过；红灯亮电铃响，发出警报。 题型1 电磁铁的构造及工作原理 【例1】（24-25九年级上·全国·课前预习）关于电磁铁，下列说法中正确的是（　　） A．电磁铁内部的铁芯最好用钢材料制成 B．电磁铁的磁极不能改变 C．电磁铁磁性的强弱与通入的电流方向有关 D．电磁铁磁性的强弱与通入电流的大小有关 【答案】D 【解析】A．电磁铁的铁芯需用软磁性材料制成，使之通电有磁性，断电无磁性，故A错误； B．电磁铁的磁极随着电流方向的变化而变化，故B错误； C．电磁铁磁性的极性与通入的电流方向有关，电磁铁磁性的强弱与通入的电流方向无关，故C错误； D．电磁铁磁性的强弱与通入电流的大小有关，电流越大，磁性越强，故D正确。 故选D。 【变式1-1】（2023·青海西宁·一模）在一次物理实验中，小于同学连接了如图所示的电路，电磁铁的B端有一个可自由转动 的小磁针，闭合开关后，下列说法中错误的是（　　） A．利用这一现象所揭示的原理可制成的设备是发电机 B．小磁针静止时，N 极水平指向左 C．当滑动变阻器滑动片P 向右端移动，电磁铁磁性增强 D．电磁铁的A 端为N 极 【答案】A 【解析】A．该实验表明了电流具有磁效应，利用这一现象所揭示的原理可制成电磁铁，发电机是利用电磁感应原理制成的。故A错误，符合题意； B．电磁铁的B端是S极，由磁极间的作用规律可知，小磁针静止时，左端是N极，即N极水平指向左，故B正确，不符合题意； C．当滑动变阻器滑动片P向右端移动时，变阻器接入电路的电阻变小，电路中电流变大，即电磁铁的磁性变强，故C正确，不符合题意； D．由图知道，电流从螺线管的右端流入、左端流出，由安培定则判断，电磁铁的A端是N极，B端是S极，故D正确，不符合题意； 故选A。 【变式1-2】（23-24九年级上·山东东营·月考）如图所示，是巨磁电阻特性原理的示意图，其中GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，闭合开关S1、S2，下列说法正确的是（　　） A．电磁铁的右端为S极 B．当滑片P向右滑动时，电磁铁磁性增强 C．当滑片P向左滑动时，巨磁电阻的阻值增大 D．当滑片P向左滑动时，指示灯变暗 【答案】A 【解析】A．利用安培定则判断电磁铁的左端为N极，右端为S极，故A正确； B．当滑片P向右滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中电流变小，则电磁铁的磁性减弱，故B错误； CD．当滑片P向左滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中电流变大，电磁铁的磁性增强，指示灯所在电路的总电阻变小，通过指示灯的电流变大，指示灯变亮，故CD错误。 故选A。 【变式1-3】（多选）（24-25九年级上·全国·课前预习）下列有关电磁铁的说法中，正确的是（    ） A．铁芯使通电电磁铁的磁性增强 B．电磁铁断电后，仍然有很强的磁性 C．电磁铁的铁芯可以用铜棒代替 D．电磁铁是根据电流的磁效应制成的 【答案】AD 【解析】A．铁芯在螺线管的磁场中被磁化，两磁场叠加，使电磁铁的磁性大大增强，故A正确； B．电磁铁断电后，会失去磁性，故B错误； C．电磁铁的铁芯不能用铜棒代替，因铜棒不能被磁化，故C错误； D．电磁铁是利用电流的磁效应制成的，电流的通断可以控制磁性的有无，故D正确。 故选AD。 题型2 实验探究电磁铁磁性强弱的影响因素 【例2】（24-25九年级上·云南曲靖·期中）小明想要探究“电磁铁磁性强弱与那些因素有关”，他设计的实验电路图如图所示。若要探究电磁铁磁性强弱与电流大小是否有关，在不改变电路和试验器材的情况下，小明接下来的操作是 ；实验过程中若观察到 的现象，则可得出：电磁铁线圈的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的电流越大，电磁铁的磁性就越强。 【答案】将滑动变阻器的滑片P分别向左或右移动 向左移动时电磁铁吸引大头针的数量增加，向右移动时电磁铁吸引大头针的数量减少 【解析】[1]探究电磁铁磁性的强弱与电流大小是否有关时，采用的是控制变量法，需要控制电磁铁的线圈的匝数不变，通过调节滑动变阻器来改变电流的大小。 [2]由图可知，要判断电磁铁的磁性强弱，可通过观察吸引大头针的数量来确定。实验过程中若观察到向左移动时电磁铁吸引大头针的数量增加，向右移动时电磁铁吸引大头针的数量减少，则可得出：电磁铁线圈的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的电流越大，电磁铁的磁性就越强。 【变式2-1】（23-24九年级上·安徽六安·期末）在探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，按如图的电路保持滑动变阻器的滑片不动进行实验，可以得出电磁铁磁性强弱与 有关。 【答案】线圈匝数 【解析】按如图的电路保持滑动变阻器的滑片不动进行实验，电流的大小不变，但是两个电磁铁的匝数不同，可以得到电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关。 【变式2-2】（23-24九年级上·吉林白城·月考）在“探究影响电磁铁磁性强弱因素”的实验中，小明用相同的漆包线和铁钉绕制成电磁铁A和B，设计了如图所示的电路。 （1）图中A、B串联的目的是 。 （2）要让电磁铁B再多吸一些大头针，滑动变阻器的滑片应向 （选填“左”或“右”）端移动。 （3）通过图示电路。 （选填“能”或“不能”）探究电磁铁磁性强弱跟电流大小的关系。 【答案】（1）使通过两电磁铁的电流相同 （2）左 （3）能 【解析】[1]图中将两电磁铁串联，是为了使通过两电磁铁线圈的电流相同，这样才能比较磁性强弱与线圈匝数的关系。 [2]若让B铁钉再多吸一些大头针，即增强其磁性，根据在线圈匝数不变的情况下，通过增大电流可增大电磁铁的磁性，故滑动变阻器接入的阻值应减小，其滑片应向左端移动。 [3]图中有滑动变阻器，滑动变阻器能改变电路中的电流，用同一电磁铁做实验进行对比，所以能研究电磁铁磁性强弱跟电流大小的关系。 【变式2-3】（24-25九年级上·全国·课后作业）小红和小刚在做探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关的实验时，作出了如下猜想： 猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性 猜想B：通电的电磁铁的磁性与线圈的匝数有关 猜想C：通电的电磁铁的磁性与电流大小有关 为了验证上述猜想是否正确，小红和小刚共同设计了以下实验方案：用漆包线在大铁钉上绕制若干圈，制成简单的电磁铁。实验中观察到的现象如图a、b、c所示，请你完成如下填空： （1）通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同，来判断它的 ；请写出一个运用此实验研究方法的实验名称： （合理即可）； （2）通过比较 两种情况，可以验证猜想A是正确的； （3）图c中甲、乙串联的目的是 ；通过比较c中甲、乙两电磁铁，可得实验结论： ； （4）实验中，大头针的下端都是分开的，原因是 ； （5）小红在做如图b实验时，拿一根铜钉代替大铁钉，会发现铜钉不能吸引大头针，这是因为 ； 拓展设问 （6）用实验器材组成了如图所示的实验电路，分别连接电磁铁线圈的接线柱a、c，并调节滑动变阻器控制电流不变，可以发现接 （选填“a”或“c”）柱时，大铁钉下方吸引大头针较多。 【答案】（1）磁性强弱 探究电流产生热量的多少与哪些因素有关 （2）a、b （3） 控制电流相同 在电流一定时，电磁铁线圈匝数越多，磁性越强 （4）同名磁极相互排斥 （5）铁钉能被磁化，而铜钉不能被磁化 （6）c 【解析】（1）[1][2]实验中电磁铁磁性的强弱无法用眼睛直接观察，通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同，来判断它磁性的强弱，吸引的大头针越多，电磁铁的磁性越强；运用的研究方法是转换法。探究电流产生热量的多少与哪些因素有关，通过观察U形管中液面的高度差反映电流产生热量的多少，也运用了转换法。 （2）A猜想中，电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性，由图可知，图a、b中两电磁铁相同，一个通电能吸引大头针，一个不通电，不能吸引大头针，符合要求。 （3）[1][2]图c中的两电磁铁是串联在一起的，因此，通过它们的电流是相同的，线圈匝数不同，吸引的大头针数目不同，得出的结论是：外形相同的螺线管，当电流相同时，线圈的匝数越多，它的磁性越强。 （4）大头针被磁化后，下端是同名磁极，根据同名磁极相互排斥，下端都是分开的。 （5）小红在做如图b实验时，拿一根铜钉代替大铁钉，会发现铜钉不能吸引大头针，这是因为铁钉能被磁化，而铜钉不能被磁化。 （6）通电的电磁铁的磁性与线圈的匝数有关，当电流相同时，线圈的匝数越多，它的磁性越强。连接电磁铁线圈的接线柱c时，线圈的匝数较多，电磁铁的磁性较强，大铁钉下方吸引大头针较多。 【变式2-4】（23-24九年级下·广东惠州·开学考试）为了探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小红同学用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕若干匝，制成简单的电磁铁，如图中甲、乙、丙、丁为实验中观察到的四种情况。 （1）可通过观察 来判断电磁铁磁性的强弱。实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的，其原因是大头针被磁化后，同名磁极互相 ； （2）比较 两图可知：电磁铁通电时有磁性，断电时没磁性； （3）比较乙、丙两图可知：线圈匝数相同时，电流越 ，磁性越 ； （4）利用图丁可探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，将两电磁铁串联的目的是 ； （5）利用上述结论分析图戊，下列措施中能使图中电磁铁磁性增强的是______。 A．滑片P向右移动，其他条件不变 B．滑片P向左移动，其他条件不变 C．开关S由1扳到2，其他条件不变 D．电源的正负极对调，其他条件不变 【答案】（1）电磁铁吸引大头针的数目多少 排斥（2）甲、乙（3）大 强 （4）控制通过两个电磁铁线圈的电流相同（5）B 【解析】（1）根据转换法，可通过观察电磁铁吸引大头针的数目多少来判断电磁铁磁性的强弱。实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的，其原因是大头针被磁化后，同名磁极互相排斥。 （2）比较甲、乙两图知道，电磁铁通电时有磁性，断电时没磁性。 （3）[1][2]比较乙、丙两图，丙图滑动变阻器接入电路的阻值较小，总电阻较小，电源电压不变，根据欧姆定律知道，电路电流较大，且电磁铁吸引的大头针数目较多，可知：线圈匝数相同时，电流越大，磁性越强。 （4）探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，应控制电流相同，线圈匝数不同，将两电磁铁串联的目的是控制通过两个电磁铁的电流相同。 （5）A．其他条件不变，滑片右移，电路中的电阻增大，电流减小，电磁铁的磁性会减弱，故A不符合题意； B．其他条件不变，滑片左移，电路中的电阻减小，电流增大，电磁铁的磁性会增强，故B符合题意； C．其他条件不变，开关S由1扳到2时，线圈的匝数减少，电磁铁的磁性会减弱，故C不符合题意； D．其他条件不变，电源的正负极对调只会改变电流的方向和电磁铁的磁极，对电磁铁的磁性不会有影响，故D不符合题意。 故选B。 【变式2-5】（2024·湖南长沙·二模）小明想探究影响电磁铁磁性强弱的因素，用表面涂有绝缘漆的电阻丝和两根相同的软铁棒分别绕制了匝数为100匝和150匝的电磁铁A、B。实验中可以根据电磁铁吸引铁钉的数量来判断其磁性强弱。小明将电磁铁A接入如图所示的电路中，调节滑动变阻器，进行多次测量，电流表的示数和对应的电磁铁吸引铁钉的数量，如下表所示。 电流I/A 0.2 0.3 0.4 吸引铁钉的数量n/个 5 10 17 （1）电磁铁下端铁钉散开的原因是 ； （2）根据表中数据，可得出的实验结论是： ； （3）以下装置由电磁铁控制的是 （选填序号）。 ①电铃 ②司南 ③电磁起重机 ④卫生间感应式冲水器阀门 【答案】铁钉被磁化，同名磁极相互排斥 当电磁铁线圈匝数一定时，电流越大，磁性越强 ①③④ 【解析】（1）[1]铁钉被磁化，同一端的磁性相同，互相排斥，所以下端分散。 （2）[2]该实验中，通过吸引铁钉数目的多少间接得到磁性的强弱；表中数据，电磁铁线圈匝数一定，电流增大，吸引铁钉的数量越多，可得出的实验结论：当电磁铁线圈匝数一定时，电流越大，磁性越强。 （3）[3]应用电磁铁的有电铃、电磁起重机、感应式冲水器阀门等，故选①③④。 题型3 按要求连接电磁铁电路 【例3】（2024·四川资阳·一模）如图所示，请按要求完成图像。 （1）闭合开关S后，向右移动滑动变阻器的滑片，电磁铁的磁性增强； （2）在图中括号内标出电磁铁的“S”或“N”极； （3）标出小磁针N极的偏转方向； （4）画出电磁铁对硬币的作用力。 【答案】见解析 【解析】（1）闭合开关S后，向右移动滑动变阻器的滑片，电磁铁的磁性增强，说明电流变大，故电阻变小，即滑动变阻器选择右下接线柱接入电路； （2）由图可知，电流从上方流入，由安培定则可知，电磁铁的下端为N极，上端为S极； （3）根据异名磁极相互吸引，所以上端吸引小磁针N极，小磁针N极向上偏转； （4）电磁铁对硬币的作用力是吸引力，方向竖直向上，作用在硬币上，如图所示： 【变式3-1】（2024·山东德州·二模）如图，用笔画线代替导线将图中实物连接起来。要求：闭合开关后，通电螺线管的上端为极，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，通电螺线管的磁性增强。 【答案】见解析 【解析】要求闭合开关后，通电螺线管的上端为N极，由安培定则可知，电流从螺线管的下端流入，上端流出。当滑动变阻器的滑片P向右移动时，通电螺线管的磁性增强，说明当滑动变阻器的滑片P向右移动时，电路电流增大，即变阻器接入电路的阻值减小，则可将变阻器的C、B接线柱依次接入电路，如图所示： 【变式3-2】（23-24九年级上·河南安阳·期末）小珊用如图所示的电路探究电磁铁磁性，当闭合开关，滑动变阻器的滑片向B端滑动时，发现弹簧长度逐渐变短，请你将实物图补充完整，并标出通电螺线管的N极。 【答案】见解析 【解析】如图，电流从螺线管上端流入下端流出，由安培定则可知，电磁铁下端为N极，上端为S，电磁铁与上端的磁铁互相排斥，当闭合开关，滑动变阻器的滑片向B端滑动时，发现弹簧长度逐渐变短，说明磁铁受到的斥力增大，即电磁铁的磁性增强，因此电路中电流增大，滑动变阻器接入电路的阻值减小，滑动变阻器接入右下接线柱，电路如图所示： 【变式3-3】（23-24九年级下·海南省直辖县级单位·月考）请在虚线框内添加电源和滑动变阻器。要求：闭合开关后，使小磁针静止时如图所示；向右移动滑动变阻器滑片时，电磁铁的磁性变强。 【答案】见解析 【解析】要使小磁针静止如图位置，由磁极间的相互作用规律可知，电磁铁的右端是S极，左端是N极，根据安培定则可知，电流从电磁铁的左端流入，右端流出，向右移动滑动变阻器滑片时，电磁铁的磁性变强，说明电路中电流变大，变阻器接入电路的电阻变小，如图所示： 【变式3-4】（23-24九年级下·辽宁鞍山·开学考试）电源电压恒定不变，闭合开关S，小磁针静止时其N、S极如图所示，且电路能改变电磁铁磁性的强弱，请在虚线框内将电路图补充完整。 【答案】见解析 【解析】由磁极间的相互作用规律可知，电磁铁左端为N极，应用右手定则，可知电流从电磁铁右端流入左端流出，所以电源右侧为正极；可以通过改变电流的大小改变电磁铁磁性的强弱，在电路中接入滑动变阻器，与电磁铁串联，通过改变变阻器滑片改变电流的大小，如图所示： 题型4 含电磁铁电路的动态分析 【例4】（23-24九年级上·山东泰安·月考）一条形磁铁放在水平桌面上，处于静止状态，电磁铁置于条形磁铁附近并正对（如图所示），正确的是（　　） ①闭合开关前，电磁铁与条形磁铁间没有力的作用 ②闭合开关后，条形磁铁受到桌面向右的摩擦力 ③闭合开关后，滑片P向a移动时电磁铁与条形磁铁间的作用力增大 ④闭合开关后，滑片P向a移动过程中，若条形磁铁始终处于静止状态，则它受到桌面的摩擦力大小保持不变 A．只有②④正确 B．只有③④正确 C．只有①②正确 D．只有②③正确 【答案】D 【解析】闭合开关前，虽然电磁铁没有磁性，但条形磁铁对铁芯是有吸引力作用的，①错误； 闭合开关后，电磁铁有磁性，电磁铁的左端是N极，因异名磁极相互吸引，条形磁铁有向左运动趋势，②正确； 闭合开关后，滑片P向a移动时，通过电磁铁的电流增大，对条形磁铁的吸引力增大，受到向左的吸引力和向右的静摩擦力是平衡力，则摩擦力也增大，③正确，④错误。 故D正确，ABC错误。 故选D。 【变式4-1】（2023·山东烟台·二模）图甲是一种道路限载报警器的结构原理图，弹簧始终处于拉伸状态。R是压敏电阻，其阻值随压力变化图象如图乙所示，R0是滑动变阻器。当R受到的压力达到一定限度时报警器会响铃。以下说法正确的是（　　） A．电磁铁的上端为S极 B．当R所受压力增大时，电压表的示数会变小 C．响铃前压力增大时，弹簧B对杠杆AD的拉力变小 D．把变阻器R0的滑片适当向左移动，可以调高报警的限载重量 【答案】D 【解析】A．由图可知电流从电磁铁的下端流入，根据安培定则可知，电磁铁通电时，电磁铁上端为N极，故A错误； B．由图乙可知，当R所受压力增大时，R的阻值变小，根据串联分压原理，R分得的电压减小，根据串联电路电压规律，滑动变阻器分得的电压增大，所以电压表示数会变大，故B错误； C．由乙图可知，压敏电阻的阻值随着压力的增大而减小，由欧姆定律可知，通过电磁铁的电流变大，电磁铁磁性增强，对衔铁的引力增大，根据杠杆平衡条件可知，弹簧B对杠杆AD的拉力变大，故C错误； D．由乙图可知，压敏电阻的阻值随着压力的增大而减小，因此要想提高报警器的限载重量，必须增大电路中的电阻，减小电磁铁电路中的电流，所以可以将变阻器R0的滑片适当向左移动，或者把电源1的电压适当降低，故D正确。 故选D。 【变式4-2】（多选）（23-24九年级上·河北邢台·月考）如图所示，在电磁铁的正上方用弹簧挂一个条形磁体。闭合开关S后，条形磁体与电磁铁相互吸引，下列说法正确的是（　　） A．条形磁体的下端为N极 B．在滑片P从a端滑动到b端的过程中，电磁铁的磁性变强 C．在滑片P从a端滑动到b端的过程中，弹簧的长度会变短 D．若对调条形磁体的两极，在滑片P从b端滑动到a端的过程中，弹簧的长度会变长 【答案】ABD 【解析】A．由图示知，电流从电磁铁的上端流入，下端流出，据安培定则知，电磁铁的N极在下端，S极在上端。据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引得，条形磁体的N极在下端。故A正确； BC．滑片P由a到b的过程中，变阻器接入电路的阻值变小，电路中的总阻值变小，电源电压不变，据欧姆定律知，电路中的电流变大，电磁铁的磁性变强，对条形磁铁的吸引力变强，弹簧被向下拉，长度变长，故B正确，C错误； D．对调条形磁体的两极，则条形磁体的下端与电磁铁的上端为异名磁极，相互排斥，滑片P从b向a滑动的过程中，变阻器接入电路的阻值变大，电路总阻值变大，电路中的电流变小，电磁铁的磁性变小，对条形磁体的排斥力变小，弹簧的长度变长，故D正确。 故选ABD。 【变式4-3】（2024·陕西西安·模拟预测）如图所示的电路中，开关S拨到a时，小磁针静止时A端为 （选填“N”或“S”）极；保持滑动变阻器的滑片不动，开关由a拨到b，电磁铁的磁性 （选填“增强”、“减弱’或“不变”）。保持开关位置不变，将滑动变阻器的滑片向 （选填“左”或“右”）移动，电磁铁的磁性增强。 【答案】S 减弱 左 【解析】[1]由图可知，当开关S拨到a时，电流从螺线管的右端流入，左端流出，根据安培定则可知，螺线管左端是N极，右端是S极，由磁极间的相互作用可知，小磁针静止时B端为N极，A端为S极。 [2]将开关S由a换到b时，保持滑动变阻器滑片位置不变，即保持电流不变，但线圈匝数减少，则电磁铁的磁性减弱。 [3]保持开关位置不变，将滑动变阻器的滑片向左移动时，电路的总电阻减小，由可知，电路中的电流变大，则电磁铁的磁性增强。 【变式4-4】（21-22九年级上·山东临沂·期末）如图，在竖直放置的电磁铁上方用弹簧悬挂条形磁体，开关闭合后，移动滑片P时，若弹簧变短，则滑片P应该是向 端移动（填“a”或“b”），灯泡的亮度 。 【答案】a 变亮 【解析】[1][2]由图知，电流从螺线管的上端流入、下端流出，根据安培定则，右手握住螺线管，使四指指向电流方向，则螺线管的下端为N极，其上端为S极；开关闭合后，移动滑片P时，若弹簧变短，说明电磁铁磁性减弱，说明电流变小，当滑片P从b端移动到a端滑动过程中，变阻器的阻值变大，变阻器与灯泡并联的总电阻变大，而电路中滑动变阻器与灯泡并联后再与定值电阻串联，由串联分压的规律可知灯泡两端分得的电压变大，则灯泡的实际功率增大，灯泡的亮度变亮。 【变式4-5】（23-24九年级上·新疆乌鲁木齐·期末）如图所示是演示巨磁电阻（GMR）特性的原理示意图。开关S1、S2闭合时，向左稍微移动滑动变阻器的滑片P，指示灯的亮度明显变亮。滑动变阻器的滑片向左移动，电磁铁周围的磁场 （选填“增强”“减弱”或“不变”）。指示灯的亮度明显变亮，表明GMR阻值会随着它周围的磁场增强而 （选填“增大”或“减小”）。 【答案】增强 减小 【解析】[1]由图可知，当滑动变阻器的滑片向左移动，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电流变大，则电磁铁周围的磁场增强。 [2]据题意可知，当电磁铁周围的磁场增强时，指示灯的亮度明显变亮，说明电路中的电流变大，表明GMR阻值会随着它周围的磁场增强而减小。 题型5 电磁继电器的工作原理及应用 【例5】（23-24九年级上·山西临汾·月考）如图所示是一个利用电磁继电器的温度自动控制装置。关于该装置，下列说法不正确的是（　　） A．装置中的温度计使用的水银是导体 B．装置中的电磁铁工作原理与电饭煲相同 C．当温度达到85℃及以上，铃响灯不亮 D．灯亮铃不响说明温度低于85℃ 【答案】B 【解析】A．温度计使用的水银容易导电，属于导体，故A正确，不符合题意； B．装置中的电磁铁工作原理是利用电流的磁效应，电饭锅是利用电流的热效应来工作的，两者工作原理不同，故B错误，符合题意； C．当控制电路中的温度达到85℃以上时，控制电路接通，电磁铁中有了电流，电磁铁有了磁性，吸下衔铁，动触点下移，接通电铃电路，电铃响，灯不亮，故C正确，不符合题意； D．当控制电路中的温度没有达到85℃时，控制电路断开，电磁铁中没有电流，电磁铁失去磁性，弹簧将衔铁拉起来，动触点上移，接通电灯电路，故D正确，不符合题意。 故选B。 【变式5-1】（多选）（23-24九年级下·湖南长沙·月考）如图所示，R0是一个光敏电阻，阻值随光照强度的增大而减小，R是电阻箱（已调至合适阻值），与继电器组成自动控制电路来控制路灯，白天灯熄，夜晚灯亮。以下分析正确的是（　　） A．夜晚光敏电阻的阻值变大，控制电路中电流减小 B．给路灯供电的电源应接在b、c两端 C．白天通电螺线管吸住衔铁，路灯熄灭 D．如果将电阻箱R的阻值调大一些，路灯将会亮得更晚一些 【答案】AC 【解析】A．夜晚光敏电阻的阻值变大，控制电路的总电阻变大，由可知，通过控制电路的电流变小，故A正确； BC．光敏电阻的电阻值随光照强度的增大而减小，所以白天时光敏电阻的电阻值小，电路中的电流值大，电磁铁将被吸住；静触点与c接通；晚上时的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以静触点与b接通。所以要达到晚上灯亮，白天灯灭，则电源应接在ab之间，故B错误，C正确； D．如果将电阻箱R的阻值调大，电路中的电流会变小，通过电磁继电器的电流变小，磁性变弱，吸引力变小，路灯提前被点亮，故D错误。 故选AC。 【变式5-2】（22-23九年级下·江苏盐城·月考）小明去东台国贸商场时发现能自动变速的“聪明的电梯”（如图甲），小明根据网络搜索的如乙图所示的简易控制电路，R是一个压敏电阻，其电阻阻值随压力的增大而减小。分析：当有人走上电梯时，电磁铁的磁性变 （强/弱），电动机的转速变 （大/小），工作电路的总功率 （变大/变小/不变）。 【答案】强 大 变大 【解析】[1][2][3]当电梯上无人时，R的阻值较大，电磁铁的磁性较弱，衔铁被弹簧拉起，动触头和上面的静触头接通，R1和电动机串联在电路中，电动机两端电压小于电源电压。当人走上电梯后，R的压力增大，电阻减小，控制电路的电压不变，电流增大，电磁铁的磁性增强，吸引衔铁使动触头和下面的静触头接通，R1断路，工作电路中只有电动机工作，电动机两端电压等于电源电压，电动机两端的电压增大，所以转速增大。根据可知工作电路的电压不变，电流增大，则工作电路的总功率变大。 【变式5-3】（24-25九年级上·河北廊坊·月考）如图所示的是某道路限载报警器的工作原理图。电源电压不变，是力敏电阻，其阻值随压力的变化而变化。闭合开关S，当车的质量超过限载质量时，电磁铁吸下衔铁，电铃响。根据不同的路面，可以改变滑动变阻器滑片P的位置，来设定不同的限载质量。由此可知：力敏电阻的阻值随压力的增大而 ，若要提高设定的限载质量，应将滑片P向 移动。 【答案】减小 左 【解析】[1]当车的质量超过限载质量时，力敏电阻受到的压力变大，只有电阻变小，才能使电路中电流变大，电磁铁磁性增强，使电磁铁吸下衔铁，电铃响，故力敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小。 [2]若要提高设定的限载质量，此时力敏电阻的阻值减小，电磁铁吸下衔铁时的电流不变，根据欧姆定律，应该增大滑动变阻器的电阻，应将滑片P向左移动。 【变式5-4】（23-24九年级上·山东淄博·月考）如图所示为电磁继电器，闭合开关S，电磁铁的上端为 极， （填“灯”或“电动机”）开始工作。 【答案】S 电动机 【解析】[1]根据图示可知，电流从电磁铁的上端流入，下端流出，根据安培定则可知，电磁铁的下端为N极，上端为S极。 [2]闭合开关S，电磁铁具有磁性，衔铁被吸下，使得电动机的电路接通，电动机开始工作。 【变式5-5】（23-24九年级上·河南商丘·月考）如图所示，小明利用电磁继电器设计了一个水位自动报警装置。当水位未达到金属块M时，灯泡不亮。水位达到金属块M时，灯泡亮，则接线柱C应与 （选填“A”或“B”）相连，已知灯泡的规格为“12V 6W”，灯泡正常发光时的电流是 A。 【答案】B 0.5 【解析】[1]由图可知，当水位未达到金属块M时，控制电路开路无电流，电磁铁无磁性，不能吸引衔铁，此时灯泡不亮，则接线柱C与A没有连接；当水位达到金属块M时，控制电路通电，电磁铁有磁性，吸引衔铁，灯泡亮，说明电路接通，则接线柱C应该与B连接。 [2]由P=UI可知，灯泡正常发光时的电流为 【变式5-6】（23-24九年级下·江苏盐城·月考）为减少小区车库积水造成大量财产损失，小明同学设计了如图所示的车库积水自动报警装置，此装置中用到了电磁继电器，它是利用电流的 效应工作的，它在右侧电路中起到 （开关/电源/用电器）的作用。图中A、B位置可以安装电铃或LED灯。车库没有积水时，LED灯长亮；车库有积水时，左侧控制电路接通，电磁铁吸引衔铁，电铃发出声音。电铃应该安装在图中的 （A/B）位置。 【答案】磁 开关 B 【解析】[1][2][3] 电磁继电器的核心是电磁铁，是利用电流的磁效应工作的。图中电磁继电器的实质是一个间接开关，车库没有积水时，电磁铁不具有磁性，不会吸引衔铁，LED灯亮，说明A处为LED灯；车库有积水时，左侧控制电路接通，电磁铁通电，电磁铁具有磁性，能吸引衔铁，使得B的电路接通，电铃发出声音，所以电铃应安装在图中的B位置。 题型6 电磁继电器的电路连接 【例6】（23-24九年级上·辽宁沈阳·月考）某同学设计的冬季家庭温度自动控制器的工作原理如图所示。当室内温度低于25℃时温控开关闭合，绿灯不亮，加热电阻工作，温控开关断开，绿灯亮，表示温度已经达到25℃。请根据以上要求，用笔画线代替导线。 【答案】见解析 【解析】根据题意可知，当室内温度低于25℃时温控开关闭合，加热电阻工作，动触点与下面的静触点接触；当室温高于25℃时，温控开关断开，加热电阻不工作，动触点与上面的静触点接触；加热电阻与绿灯工作时互不影响，如下所示： 【变式6-1】（2024·江苏无锡·二模）某同学设计水位自动报警装置，主要元件有电磁继电器、红灯和绿灯（额定电压220V）、控制电路电源（电源电压6V），控制电路断开，此时绿灯亮，控制电路接通，此时红灯亮。请用笔画代替导线完成电路连接。 【答案】见解析 【解析】当水位没有上升到与金属片A接触时，控制电路断开，则上侧与绿灯相连，控制电路接通，这表明衔铁被吸下，则下侧与红灯相连，两灯并联，火线先连接衔铁，再经两灯回到零线，如图所示： 【变式6-2】（23-24九年级上·山西大同·期末）乳制品企业的生产车间对于厂房温度有严格要求，在冬天温度也要求保持在18℃以上。为了监控厂区温度的变化，小亮设计了冬季温度自动报警装置，其原理如图所示。当厂区温度不低于18℃时，温控开关断开，绿灯亮，当厂区温度低于18℃时，温控开关闭合，红灯亮，提示厂区工作人员要及时提升温度。请根据以上要求，用笔画线代替导线，完成工作电路部分的连接。 【答案】见解析 【解析】根据题意可知，当室内温度低于18℃时温控开关闭合，红灯亮，这说明衔铁是被吸下的，动触点与下面的静触点接触，使得红灯工作；当室温高于18℃时，温控开关断开，绿灯亮，这说明衔铁是被拉起，动触点与上面的静触点接触，使得绿灯工作；红灯与绿灯工作时互不影响，是并联的，如下所示： 【变式6-3】（22-23九年级上·广东佛山·期末）请将电磁继电器电路连接完整。要求：开关闭合时，电动机转，小灯泡不亮；开关断开时，小灯泡亮，电动机不转。 【答案】见解析 【解析】开关闭合时，电磁铁具有磁性，会吸引衔铁，使电动机的电路接通；开关断开时，衔铁在弹簧拉力的作用下与电磁铁分离，使小灯泡的电路接通，小灯泡亮，如图所示 【变式6-4】（23-24九年级上·黑龙江哈尔滨·期末）超市里的电梯，有人乘时运行较快，无人乘时为了节能运行较慢。利用电磁继电器设计如下图所示电路，其中是压敏电阻（受到压力时阻值较小，不受压力时阻值很大），是限流电阻（如果串联在电路中可减小电路中的电流）。请按照要求用笔画线代替导线将工作电路连接完整；并在括号中标出电磁铁上端的极性。 【答案】见解析 【解析】将R1和电磁铁串联接入控制电路；将电动机和下触点串联组成工作电路，限流电阻R2、电动机和上触点串联组成限流电路。可实现受到压力时，R1的阻值减小，电流变大，电磁铁磁性变强，右边电路只有M接入电路，当不受压力时，R1的阻值变大，电流变小，电磁铁磁性变弱，右边电路有M和R2串联接入电路，R2起到限流的作用。如下图所示： 题型7 含电磁继电器电路的综合计算 【例7】（多选）（23-24九年级下·河南南阳·月考）如图所示是某商场电梯限载报警器的原理图，图中R0是最大阻值为100Ω的变阻器，不计导线和电磁铁线圈的电阻，压敏电阻R所受压力大小等于电梯承载的重量，且阻值随所受压力大小的变化如表所示，电源1的电压保持6V不变。下列说法正确的是（　　） F/（×10³ N） … 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 … R/Ω … 120 85 55 35 20 10 … A．闭合开关S1和S2，电梯承载的重量增加时，通过线圈的电流变小 B．当电梯超载时，限载报警器通过电铃报警，切断电梯升降电路保障运行安全 C．现要适当调低电梯的限载重量，应把变阻器R0的滑片适当向右端移动 D．线圈中的电流达到0.05A时，衔铁会被吸下，电梯的最大承载重量为 【答案】BC 【解析】A．由表中数据可知，压力越大，压敏电阻的阻值越小，所以闭合开关S1和S2，电梯承载的重量增加时，压敏电阻的阻值变小；电源电压不变，由欧姆定律得，所以通过线圈的电流变大，故A错误； B．由图表可知，当电梯超载时，压敏电阻的阻值较小，通过线圈的电流较大，衔铁会被电磁铁吸下，限载报警器通过铃响报警，同时切断电梯升降电路，从而保障运行安全，故B正确； C．要适当调低电梯的限载重量，就是让压敏电阻的阻值较大，且最大电流不变，则变阻器的阻值应相应变小，所以应把变阻器R0的滑片适当向右端移动，故C正确； D．由欧姆定律可得，线圈中的电流达到0.05A时，电路中的总电阻 根据串联电阻的规律可知，压敏电阻的阻值 根据表格中数据可知，当压敏电阻的阻值为时，电梯的最大限载重量为，故D错误。 故选BC。 【变式7-1】（2024·江苏淮安·中考真题）某款恒温箱的简化电路如图甲所示，控制电路中电源电压为且保持不变，电磁铁线圈电阻为，R为热敏电阻（置于恒温箱内），其阻值随温度变化的关系如图乙所示；工作电路中的加热器（图中未画出）正常工作时的电阻为。求： （1）加热器应接在图甲中 （填“ab”或“cd”）之间，控制电路中电磁铁的上端为 极； （2）加热器正常工作产生的热量是多少？ （3）控制电路的电流减小到，衔铁会被释放。则当调节时，恒温箱内设定的最低温度为多少摄氏度？ （4）若使恒温箱内设定的最低温度提高一些，可将的滑片向 滑动一点。 【答案】（1） ab N （2） （3）50℃ （4）右 【解析】（1）[1]控制电路中，热敏电阻R和变阻器、电磁铁线圈串联。当温度升高时，热敏电阻R阻值变小，根据可知电流变大，则电磁铁磁性增强，衔铁被吸下，ab间用电器脱离电路。所以加热器应接在图甲中ab之间。 [2]电流从电磁铁下端流入，根据安培定则可知控制电路中电磁铁的上端为N极。 （2）加热器正常工作产生的热量为 （3）电流减小到时，控制电路总电阻为 则当调节时，热敏电阻阻值为 由乙图可知，此时温度为50℃，则恒温箱内设定的最低温度为50℃。 （4）衔铁被释放时的电流不变，根据可知总电阻不变，若使恒温箱内设定的最低温度提高一些，则对应的热敏电阻阻值变小，所以变阻器阻值应调大，可将的滑片向右滑动一点。 【变式7-2】（23-24九年级上·河南南阳·期末）如图所示是某兴趣小组设计的孵化器的自动控温装置，R是热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如下表所示，已知电磁继电器的线圈电阻，左侧控制电路的电源电压为3V，当继电器线圈中的电流大于或等于10mA时，继电器的衔铁被吸下，右侧发热电路就断开。发热电路电源电压，发热电阻。 温度t/℃ 0 5 10 15 20 25 30 35 40 电阻R/Ω 500 450 400 350 320 290 260 230 200 （1）此自动控温装置能将温度最高控制在多少摄氏度？ （2）发热电路工作时，30分钟消耗的电能为多少度？ （3）若想将最高温度控制在30℃，控制电路中需要再串联多大的电阻？ 【答案】（1）25℃；（2）0.22度；（3）30Ω 【解析】解：（1）当继电器线圈中的电流等于10mA时，继电器的衔铁被吸下，右侧发热电路就断开，此时温度达到最高，电路中的总电阻 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，此时热敏电阻 对应表中数据找出温度数值为25℃，故能将温度控制在25℃。 （2）的功率为 30分钟消耗的电能 （3）因为继电器启动时电路总电阻为300Ω，由表中数据可知，最高温度控制在30℃时，热敏电阻的阻值为260Ω，则电路中还应串联的电阻 答：（1）此自动控温装置能将温度最高控制在25℃； （2）发热电路工作时，30分钟消耗的电能为0.22度； （3）若想将最高温度控制在30℃，控制电路中需要再串联30Ω电阻。 【变式7-3】（22-23九年级上·河南周口·期末）科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温箱温控电路，它包括控制电路和受控电路两部分，用于获得高于室温、且温度在一定范围内变化的“恒温”。其中控制电路电源电压U=36V，R为可变电阻，Rt为热敏电阻（置于恒温箱内），热敏电阻阻值随温度变化的关系如图乙所示，继电器线圈电阻R0=50Ω，已知当控制电路的电流达到0.04A时，继电器的衔铁被吸合；当控制电路的电流减小到0.036A时，衔铁会被释放。加热器的规格是“220V 1000W”，恒温箱内部空间大小是2m3，空气的密度ρ空=1.30kg/m3，空气的比热容c空=1×103J/（kg•℃）。 （1）若要使恒温箱内可获得上限为100℃的“恒温”，可变电阻R应调节为多大？ （2）加热器产生的热量有80%转化为恒温箱内空气的内能，若使恒温箱内空气温度从25℃升高到65℃，加热器需正常工作多长时间？ 【答案】（1）450Ω；（2）130s 【解析】（1）由图甲知，控制电路中热敏电阻、可变电阻与线圈串联；由图乙知t1=100℃，Rt1=400Ω，此时通过线圈电流，根据欧姆定律可得，控制电路的总电阻 可变电阻R的阻值 （2）由得空气质量 空气吸收的热量 加热器消耗的电能 由W=Pt得，加热时间 答：（1）若要使恒温箱内可获得上限为100℃的“恒温”，可变电阻R应调节为450Ω； （2）加热器产生的热量有80%转化为恒温箱内空气的内能，若使恒温箱内空气温度从25℃升高到65℃，加热器需正常工作130s。 【变式7-4】（24-25九年级上·江苏南京·月考）如图所示，R为压强电阻，其电阻与压强成正比例，当压强为100Pa时，电阻为10Ω，R0为改版滑动变阻器，一共有三个挡位，有实际阻值的有2段，每段的阻值为20Ω，电磁铁阻值为10Ω，当电流不低于600mA时，电磁铁工作，下方电路断开，U1为12V，当压强过大时，红灯绿灯一起亮，当压强处于正常值时，只有绿灯亮，每个灯泡的额定电压是12V，额定电阻为12Ω。 （1）绿灯和红灯应分别接在 、 （填“AB”或“CD”）处。 （2）当压强等于600Pa，滑动变阻器位于最后触点时，电磁铁工作，则U为多少？ （3）若将滑动变阻器调至第一触点，则刚好红灯亮起时R受到的压强为多少？若接触面积为10cm2，则物重G为多少？ （4）若想要提高红灯刚好亮起时所需的压强，则可以 、 。 【答案】（1）CD AB （2）42V （3）200Pa；0.2N （4）增大电源电压 减小滑动变阻器阻值 【解析】（1）根据题意，当电路中电流不低于600mA时，电磁铁工作，下方电路断开，则AB处的灯熄灭；当压强过大时，电路中电阻增大，电流减小，电磁铁不工作，下方电路接通，红灯绿灯一起亮，当压强处于正常值时，电磁铁工作，下方电路断开，只有绿灯亮，所以绿灯应该接在CD出，红灯应接在AB处。 （2）R为压强电阻，其电阻与压强成正比例，当压强为100Pa时，电阻为10Ω，则当压强等于600Pa，R为60Ω；R0为改版滑动变阻器，一共有三个挡位，有实际阻值的有2段，每段的阻值为20Ω，滑动变阻器位于最后触点，则R0为0Ω；电磁铁阻值为10Ω，电路中电流为600mA时，电磁铁工作，则电源电压U为 （3）若将滑动变阻器调至第一触点，则R0为40Ω；刚好红灯亮起，则电路中电流为0.6A，电路中总电阻为 则压强电阻的阻值为 R为压强电阻，其电阻与压强成正比例，由于压强为100Pa时，电阻为10Ω，则电阻为20Ω，压强为200Pa。若接触面积为10cm2，则压力为 水平面上重力与压力大小相等，则重力G为0.2N。 （4）[1][2]若想要提高红灯刚好亮起时所需的压强，则需要增大电路中的电流，根据欧姆定律可知可以增大电源电压U或者减小滑动变阻器阻值。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$