《电磁继电器七大题型》——2025年中考物理复习

电磁继电器七大题型 目 录 1.电磁铁构造和原理 2.影响电磁铁磁性强弱因素 3.探究影响电磁铁磁性强弱实验 4.电磁继电器组成、原理和应用 5.磁悬浮列车工作原理 6.电磁铁其他应用 7.电磁继电器综合分析 一、知识解读 1.电磁继电器工作原理图： ①实质：利用电磁铁来控制工作电路通断的一种开关。 ②作用：利用低电压、弱电流电路控制高电压、强电流电路；实验远距离操纵；电力系统保护、生产过程自动化等。 2.电磁继电器分析思路： 二、案例剖析 1.电磁铁构造和原理 【例1】关于磁现象，下列说法正确的是（ ） A.磁体能吸引各种金属 B.同名磁极相互吸引 C.电磁铁的芯不能用钢 D.磁感线是真实存在的 【答案】C 【解析】A.磁体具有吸引铁、钴、镍的性质，但不能吸引其他金属，故A错误； B.磁体间的作用规律是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故B错误； C.电磁铁的芯不能用钢，因为钢是硬磁性材料，磁化后磁性能长期保存，如果用钢芯，断电后，电磁铁仍然具有磁性，故C正确； D.磁感线是为了描述磁场而引入的一种假想的曲线，磁感线不是真实存在的，故D错误。 故选：C。 【变式1】酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封装置，为了方便操作，小明设计了用一个杠杆和电磁铁组合系统来升降的密封罩，如图所示，电磁铁的工作原理是_______________；装置通电后，电磁铁上端为______（选填“N”或“S”）极。若杠杆的动力是衔铁和电磁铁的磁力，那么此杠杆是一个_______（填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆。 【答案】电流的磁效应；N；费力 【解析】电磁铁的工作原理为电流的磁效应； 线圈上电流方向向右。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向右，此时大拇指指向上端，则电磁铁的上端为N极。 由图知道，由于此时的动力臂要小于阻力臂，所以为费力杠杆。 【变式2】酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封罩，为了方便操作，设计了一个杠杆和电磁铁组合系统来升降密封罩，如图所示。电磁铁的工作原理是电流的磁效应，该现象最早是由_________（选填“法拉第”、“奥斯特”或“安培”）发现的。装置通电后密封罩被提起并悬挂于空中，不计衔铁、杠杆的质量，左侧电磁吸力应_______（选填“大于”、“等于”或“小于”）密封罩的重力；若提不起，则应将滑动变阻器滑片向_______（选填“左”或“右”）滑动。 【答案】奥斯特；大于；左 【解析】在通电导体放在小磁针上方时，小磁针会发生偏转，即发现电流周围存在磁场。电磁铁的工作原理是电流的磁效应，该现象最早是奥斯特发现的。 若密封罩被提起并悬挂于空中，不计衔铁、杠杆的质量，由图可知，衔铁这段电磁吸力的力臂小于密封罩的重力的力臂，根据杠杆的平衡条件，左侧电磁吸力应大于密封罩的重力。 提不起，则应增大衔铁这段电磁吸力，故可将滑动变阻器滑片向左移动，减小滑动变阻器接入电路的电阻，从而增大电路中电流，衔铁这段电磁吸力就会变大。 【变式3】（2024年四川省自贡市市中考题）19.（2分）如图所示是某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置电路图，关于它的说法正确的是（　　） A.当温度达到90℃时，报警装置就会响铃，同时红灯亮 B.当温度达到90℃时，报警装置就会响铃，同时绿灯亮 C.当温度低于90℃时，报警装置就会响铃，同时绿灯亮 D.当温度低于90℃时，报警装置就会响铃，同时红灯亮 【答案】A 【解答】据图可知，该温度自动报警器的原理是：当温度达到90℃时，由于温度计内的液体是导体，这样控制电路会接通，电磁铁产生磁性，将衔铁吸引，此时报警电路接通，电铃响，红灯亮，起到报警作用； 故选：A。 2.影响电磁铁磁性强弱因素 【例2】小区内路灯能根据光线亮暗情况实现自动控制，其电路原理如图所示，R1是定值电阻，R2是光敏电阻，其阻值大小随光照强度的增大而减小。当开关S1闭合，光线变暗时，下列判断正确的是（ ） ( R 2 )A.电流表示数减小，电磁铁的磁性减弱，开关S2闭合 ( S 1 ) ( S 2 )B.电流表示数减小，电磁铁的磁性增强，开关S2断开 C.电流表示数增大，电磁铁的磁性增强，开关S2闭合 D.电流表示数增大，电磁铁的磁性减弱，开关S2断开 【答案】A 【解析】当开关S1闭合，光线变暗时，光敏电阻的电阻增大，控制电路中的总电阻增大，电路中的电流减小，电流表的示数减小，电磁铁的磁性减弱，对衔铁的吸引力减小，在右边弹簧的拉力作用下，动触点向下运动，开关S2闭合，A正确，B、C、D错误。 【变式1】如图所示是研究电磁铁磁性的实验。闭合开关后，下列说法不正确的是（ ） A.该实验能够说明电能生磁 B.滑片P向右移动电磁铁吸引大头针的数目会增多 C.在铁钉上将线圈多缠绕几匝，电磁铁吸引大头针的数目会增多 D.将铁钉换成铜棒会使磁性增强 【答案】D 【解析】闭合开关后，通过电磁铁有电流，电磁铁能吸引大头针，这说明通电导线的周围存在磁场，这是电流的磁效应，故A正确；滑片P向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，电磁铁吸引大头针的数目会增多，故B正确；在铁钉上将线圈多缠绕几匝，电磁铁的磁性增强，电磁铁吸引大头针的数目会增多，故C正确；铁钉容易被磁化，而铜棒不会被磁化，所以铁棒换成铜棒会使磁性减弱，故D错误。故选D。 【变式2】（多选）如图所示，条形磁铁放在粗糙程度相同的水平桌面上静止后，闭合开关S，滑片P向下移动，下列说法正确的是（ ） A.滑片P向下移动过程中，通电螺线管的磁性变强 B.滑片P向下移动过程中，条形磁铁所受摩擦力一直不变 C.滑片P向下移动过程中，条形磁铁可能静止，也可能向右运动 D.滑片P向下移动过程中，条形磁铁可能静止，也可能向左运动 【答案】AD 【解析】由题图可知，闭合开关S，当滑片P逐渐向下移动时，滑动变阻器连入电路的电阻逐渐变小，由欧姆定律可知线圈中电流逐渐变大，则通电螺线管的磁性变强，故A正确；当滑片P逐渐向下移动时，由于通电螺线管的磁性变强，且螺线管和条形磁铁相对的磁极为异名磁极，所以条形磁铁受到电磁铁的吸引力逐渐变大，则条形磁铁可能静止，也可能向左运动；当条形磁铁静止时，静摩擦力和吸引力平衡，吸引力增大时，静摩擦力也随着增大；当条形磁铁运动时，因压力大小和接触面的粗糙程度不变，则条形磁铁所受滑动摩擦力的大小不变；所以条形磁铁所受摩擦力不是一直不变，故BC错误，D正确。故选AD。 3.探究影响电磁铁磁性强弱实验 【例3】用表面涂有绝缘漆的漆包线绕在铁钉上做成了线圈上有四个接线柱a、b、c、d的电磁铁，使用不同的接线柱，可改变电磁铁线圈的匝数（线圈的电阻忽略不计）。用该电路来研究“影响电磁铁磁性强弱的因素”。则，连接电磁铁线圈的接线柱a，闭合开关，调节滑动变阻器，可以探究电磁铁磁性强弱与________是否有关；保持滑动变阻器滑片的位置不变，分别连接电磁铁线圈的接线柱a、b、c、d，则接_______的时候电磁铁磁性最强。 【答案】电流的大小；线圈的匝数 【解析】在线圈的匝数一定时，电磁铁的磁性强弱与电流的大小有关。连接电磁铁线圈的接线柱a，线圈的匝数不变，闭合开关，调节滑动变阻器，改变电路中的电流，可以探究电磁铁磁性强弱与电流的大小是否有关。 在电流一定时，电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数有关。滑动变阻器滑片保持不动，电路中的电流不变，导线夹子分别连接线圈的接线柱a、b、c、d，线圈的匝数改变，可以探究电磁铁磁性强弱与线圈的匝数是否有关。 【变式1】（2024四川眉山）探究“电磁铁的性质”实验时，铁钉A端为N极，附近的小磁针处于静止，如图所示。 请你在图中： （1）标出B点的电流方向； （2）括号内标出小磁针右端的极性（用“N”或“S”表示）。 【答案】如图所示： 【解析】铁钉A端为N极，由右手螺旋定则得，电流从螺线管左端流入，右端流出，则B点的电流方向向上，铁钉右端为S极，根据磁极间的相互作用规律可知，小磁针左端为N极，右端为S极。 【变式2】为探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关，肖阳同学作了以下猜想： 猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性； 猜想B：通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强； 猜想C：电磁铁线圈的匝数越多，它的磁性越强。 为了验证上述猜想是否正确，肖阳同学所在实验小组通过交流与合作设计了以下实验：用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕制若干圈，制成简单的电磁铁。如图所示的a、b、c、d为实验中观察到的四种情况。 根据肖阳同学的猜想和实验，完成下面问题： （1）电磁铁磁性强弱不易直接观察，该实验小组通过观察_____________，判断电磁铁磁性强弱，这种研究物理问题的方法叫做__________； （2）通过比较图中________两种情况，可以验证猜想A是正确的； （3）通过比较图中b、c两种情况，肖阳认为，由滑动变阻器的滑片位置可知，c中电磁铁的电流大于b中电磁铁的电流，可以验证猜想B是正确的；小明则认为，c中电磁铁的匝数大于b中电磁铁的匝数，可以验证猜想C是正确的。请你评估后做出判断_________；（选填序号：①只有肖阳的说法正确。②只有小明的说法正确。③两个同学的说法都不正确。） （4）观察图d中的实验，甲、乙两个电磁铁的连接方式是________，由该实验可以得出的结论是________________________________________________。 【答案】（1）吸引大头针的数量；转换法；（2）a、b；（3）③；（4）串联；（5）在电流相同时，电磁铁线圈的匝数越多，它的磁性越强 【解析】（1）电磁铁磁性强弱不易直接观察，该实验小组通过观察吸引大头针的数量，判断电磁铁磁性强弱，这种研究物理问题的方法叫做转换法。 （2）通过比较图中a、b两种情况，电磁铁的磁性有无可以由通断电流来控制，可以验证猜想A是正确的。 （3）因为没有电流表测量具体的电流值，线圈匝数是否相同题目中没有明确的提示，所以肖阳和小明的说法均不正确，故③符合题意，①②不符合题意。故选③。 （4）观察图d中的实验，电流只有一条路径，甲、乙两个电磁铁的连接方式是串联的，电流相同，电磁铁的磁性不同，由该实验可以得出的结论是：在电流相同时，电磁铁线圈的匝数越多，它的磁性越强。 4.电磁继电器组成、原理和应用 【例4】在用冷库储存水果时，冷库内温度不能太高；当温度高于某个值时，制冷设备（原理如图）就自动开启电动机进行制冷，关于制冷设备的描述，错误的是（ ） A.温度计相当于控制电路的开关 B.温度计内的液体是绝缘体 C.当温度高于8℃时，制冷设备开始工作 D.在装置中，存在杠杆这种简单机械 【答案】B 【解析】AB.此装置中的温度计中的液体是导体，当温度计里面的液体受热膨胀到达金属丝时，控制电路接通，当温度计里面的液体遇冷收缩低于金属丝时，控制电路断开，所以整个温度计相当于电路的开关，故A正确，不符合题意；B错误，符合题意； CD.当温度升高到8℃时，液体与金属丝接触，使得控制电路接通，电路中有电流，电磁铁通电后具有磁性，吸下衔铁，使得电动机工作，开始制冷；此时的衔铁相当于是一个杠杆；故C正确，不符合题意；D正确，不符合题意。 故选B。 【变式1】（2024年山西省中考题）10.海鲜保存常要求温度低于-18℃。小明为海鲜市场的冷库设计了温度自动报警器，其原理如图甲所示。控制电路和工作电路的电源电压均为3V保持不变，电磁铁线圈电阻忽略不计，乙图为热敏电阻R随温度变化的图像。冷库温度等于或高于-18℃时，工作电路报警。下列说法正确的是（　　） A.冷库温度升高时，热敏电阻R的阻值变大 B.工作电路报警时，衔铁被吸下，灯亮铃不响 C.冷库温度为-18℃时，控制电路中电流为0.03A D.冷库温度降低时，控制电路消耗的电功率变大 【答案】C 【解析】A.由图乙可知，当冷库温度升高时，热敏电阻的阻值减小，故A错误； B.根据图甲，当衔铁被吸下后，电铃接通，灯泡断路，则铃响灯不亮，故B错误； C.冷库温度为-18℃时，由图乙可知热敏电阻的阻值为100Ω，控制电路中电流为 故C正确； D.冷库温度降低时，由图乙可知热敏电阻阻值变大，根据欧姆定律可知电路中电流变小，根据P=UI可知控制电路中电功率变小，故D错误。 故选C。 【变式2】（2024年山东省聊城市初中学业水平考题）10.如图甲所示，科技小组利用热敏电阻设计了一个自动加热装置。当环境温度低于温度值t0时，加热电阻R1工作；当环境温度高于t0时，继电器的衔铁被吸下，保温电阻R2工作。已知U1=1.4V，继电器线圈电阻不计，R是热敏电阻，其电阻随温度变化的关系如图乙所示。当线圈中的电流大于等于20mA时，继电器的衔铁被吸下。下列说法正确的（　　） A.当环境温度降低时，控制电路中电流增大 B.温度值t0=30℃ C.欲使加热电阻R1工作时升温更快，可适当增大R1的电阻 D.若工作电路中相同时间内加热状态产生的热量是保温状态的3倍，则R1∶R2=1∶3 【答案】D 【解析】A.当环境温度降低时，热敏电阻的阻值较大，控制电路的电压不变，控制电路中电流减小，故A错误； B.当线圈中的电流大于等于20mA时，继电器的衔铁被吸下，此时热敏电阻的阻值为 此时对应的温度值t0=40℃，故B错误； C.欲使加热电阻R1工作时升温更快，由于工作电路的电压一定，根据可知，可适当减小R1的电阻，故C错误； D.若工作电路中相同时间内加热状态产生的热量是保温状态的3倍，则 则 故D正确。 故选D。 5.磁悬浮列车工作原理 【例5】图（a）所示是磁悬浮列车的结构示意图，图（b）所示是电磁铁A、B的简易原理图。根据学过的知识判断电磁铁A下端为_______极，电磁铁B的上端为_______极。当磁悬浮列车加速驶出车站时，列车的动能________（选填“增大”“不变”或“减小”）。 【答案】N；S；增大 【解析】由图（a）可知，使车身悬浮于轨道上，车身必须受到一个向上的力。故电磁铁B的上端与电磁铁A的下端之间要相互吸引；根据安培定则可判断图（b）中A的下端为N极，根据异名磁极相互吸引，则B的上端为S极。当磁悬浮列车加速驶出车站时，质量不变，速度增加，则列车的动能增大。 故答案为：N；S；增大。 【变式1】（2024年甘肃省定西市、武威市、嘉谷关市、白银市、临夏州中考题）12.如图甲所示为磁悬浮地球仪，悬浮时球体只能沿着“地轴”转动，它的“南”“北”指向与地球实际方位一致；地球仪中有一个磁铁，它的磁场与地磁场分布特点一致；环形底座内有一电磁铁，其电路原理如图乙所示。地球仪工作时，球体悬浮于空气中，则图甲中球体上方是“地磁场”的_______极（选填“N”或“S”），图乙中A端应连接电源的_______极（选填“正”或“负”）。 【答案】S；负 【解析】因为地球仪的南、北指向与地球实际方位一致，所以地球仪的北极在上方，即图甲中球体上方是`“地磁场”的S极。 因为同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以电磁铁的N极在上方，即电磁铁的上端为N极，下端为S极；由安培定则可知，电流从B端流出A端流入，即A端是电源的负极。 6.电磁铁其他应用 【例6】某市继续整合涉农资金，加大支持农村燃气热水器普及到户力度，如图所示是其结构原理图，微动开关K与活塞相连，活塞与水管相通，热水器进水来自楼顶自制雨水收集器。下列说法不正确的是（ ） A.淋浴时，打开淋浴阀，根据连通器的原理，喷头有水喷出 B.打开淋浴阀后，根据流体压强与流速的关系，活塞应向左移动 C.开关K闭合，电磁铁的磁力把燃气阀打开，同时电子点火，燃气进入灶头燃烧，有热水流出 D.若热水器各部件完好，水压正常，打开淋浴阀后，电子点火器能点火却无火焰，原因可能是电磁铁没有磁性 【答案】B 【解析】A.淋浴时，打开淋浴阀有水流出，是因为喷头与进水管形成了一个连通器，故A正确，不符合题意； B.打开淋浴阀后，根据流体压强与流速的关系，流体速度越大的地方压强越小，因此活塞应向右移动，故B错误，符合题意； C.开关K闭合，电磁铁的磁力把燃气阀打开，同时电子点火，燃气进入灶头燃烧，将化学能转化为内能，水吸收热量，温度升高，有热水流出，故C正确，不符合题意； D.电子点火器能点火却无火焰，原因可能是电磁铁没有磁性或没有燃气了，无法燃烧，故D正确，不符合题意。 故选B。 【变式1】（2024年湖北省初中学业水平题）全自动洗衣机的进水阀门是由电磁铁控制的，其构造示意图如下。当线圈通电后产生磁场，线圈上端为_______极，对衔铁施加________（填方向）的力，使衔铁移动，阀孔打开，水流进洗衣机。 【答案】S（南）；向上 【解析】当线圈通电后产生磁场，由线圈所接电源正、负极可知，在线圈中电流方向是水平向左，根据安培定则判断可知，线圈下端为N（北）极，线圈上端为S（南）极。 磁铁具有吸引铁、钴、镍等物质的性质，所以当线圈通电后产生磁场，该电磁铁对衔铁施加向上的吸引力，使衔铁移动，阀孔打开，水流进洗衣机。 【变式2】（2024年河南省中考题）如图是小明为某仓库设计的温度报警电路。R1为热敏电阻，其阻值随温度的变化而变化；R2为可调电阻。温度正常时指示灯L发光，当温度升高到报警温度时，指示灯熄灭，蜂鸣器报警。下列判断正确的是（　　） A.R1的阻值随温度的升高而增大 B.温度升高过程中，电磁铁磁性增强 C.若要调低报警温度，可将R2的阻值调大 D.若控制电路电源电压降低，报警温度将升高 【答案】BD 【解析】AB.当温度升高到报警温度时，指示灯熄灭，蜂鸣器报警，说明衔铁被吸下，电磁铁的磁性增强，电路中的电流变大了，根据欧姆定律可知，电路中的总电阻变小，R1的阻值变小了，即热敏电阻R1的阻值随探测温度的升高而减小，故A错误，B正确； C.控制电路的报警电流大小一定，即报警时控制电路总电阻一定，报警温度越低，热敏电阻的阻值越大，总电阻不变，应将R2的阻值调小，故C错误； D.若控制电路电源电压降低，要使控制电路电流达到报警电流，根据欧姆定律，电路总电阻将变小，则R1的阻值变小，因为热敏电阻R1的阻值随探测温度的升高而减小，则报警温度将升高，故D正确。 故选BD。 7.电磁继电器综合分析 在电磁继电器的综合电学问题中，若题干为了达到某种目的，要采取某种措施，如问到“定值电阻R。的阻值增大还是减小?”“滑动变阻器应左移还是右移?”“电源电压应增大还是减小?”遇到这种问题该如何理性分析? 通常低压控制电路是一个定值电阻R0和一个可变电阻Rx串联（假设电路就两个电阻），根据电路情况，列出欧姆定律公式，再结合题干的已知条件分析变化趋势。 需要明确两点：首先，电流I是不变的（临界电流，到达此电流值衔铁就被吸下或松开）；其次，若问定值电阻R0如何变化，则默认电源电压U不变（除非题干表述电源用久了电压减小）；若问电源电压U如何变化，则默认定值电阻R0不变。 【练习1】煤气泄漏报警器的简化电路如图所示，图中气敏电阻R1的阻值随空气中煤气浓度增大而减小，当空气中煤气升高达到预设浓度时，衔铁下吸，电铃报警。若要提高报警器的灵敏度（调低报警的预设浓度），可以_______（选填“增大”或“减小”）R0的阻值。 列出公式： 分析思路：∵ 浓度↓，∴ R1↑，又∵ I、U均不变，结合公式，则R0需减小 【练习2】如图是某道路限载报警器的工作原理图。电源电压不变，R1是力敏电阻，其阻值随压力的增大而减小。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。若要提高设定的限载质量，应将滑片P向_______（选填“左”或“右”）移动。 列出公式： 分析思路：∵ 质量↑，∴ R1↓，又∵ I、U均不变，结合公式，则R2需增大，故左移 三、综合应用 （一）填空题 1.如图所示，弹簧下悬挂着一条形磁铁处于静止状态，闭合开关后发现弹簧的长度增大。请标出电源左端的极性及通电螺线管下端的磁极名称和图中磁感线的方向 。若将滑动变阻器的滑片向右移动，则弹簧的长度会_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答案】见解析；减小 【解析】闭合电路开关后，弹簧的长度增大，说明通电螺线管上端的磁极与N极是异名磁极，则电磁铁上端的磁极为S极，其下端为N极；在磁体外部，磁感线的方向从N极指向S极；已知通电螺线管下端的磁极为N极，右手握住螺线管，大拇指指向N极，四指指向电流的方向，由此可知，电源左端为正极，右端为负极。据此作图如下： 若将滑动变阻器的滑片向右移动，电路中的电阻变大，则电路中的电流变小，磁铁的磁性变弱，对条形磁铁的吸引力变小，此时弹簧的长度会减小。 2.如图所示是一种磁悬浮盆栽，盆栽底部有磁铁，底座内装有电磁铁，这是利用了同名磁极相互_______的原理制成。给盆栽浇水后为了保持盆栽与底座之间距离不变，可_______电磁铁线圈内的电流。 【答案】排斥；增大 【解析】如图所示是一种磁悬浮盆栽，盆栽底部有磁铁，底座内装有电磁铁，这是利用了同名磁极相互排斥的原理制成的。给盆栽浇水后盆栽的重力变大，为了保持盆栽与底座之间距离不变，可增大磁力与重力保持平衡，可增大电磁铁线圈内的电流，增强磁性。 3.如图甲所示电路，在螺线管左侧放置一个小磁针，闭合开关后，小磁针南极指向螺线管，由此可判断A端是电源的_______（选填“正”或“负”）极。在制造精密仪器所用的电阻时，常常采用如图乙所示的双线绕法。把电阻丝从螺线管一端绕到另一端，再从另一端绕回来。请你从电磁学的角度分析，这样缠绕电阻丝的目的是__________________________________________。 【答案】负；避免电阻丝两端产生磁极（或螺线管两端的磁场相互抵消） 【解析】由题意可知，闭合开关后，小磁针南极指向螺线管，根据磁极间的相互作用可知，通电螺线管的左端为N极，右端为S极；伸出右手握住螺线管，四指弯曲指示电流的方向，大拇指所指的方向为通电螺线管的N极，故电源右端为正极，左端（A）为负极。把电阻丝从螺线管一端绕到另一端，再从另一端绕回来，并排两根导线中的电流方向相反，产生的磁场方向相反，避免电阻丝两端产生磁极（或螺线管两端的磁场相互抵消），所以在制造精密仪器所用的电阻时，常常采用如图乙所示的双线绕法。 4.热敏传感器主要运用了热敏电阻来测量温度的变化。热敏电阻阻值随温度变化的曲线如图甲所示，图乙是由热敏电阻R1作为传感器制作的简单自动报警线路图，图中a、b为两个固定的金属片，d为铁片。为了使温度过高时发送报警信息，开关c应该接在_______处（选填“a”或“b”），因为温度升高时电磁体的磁性_______（选填“增强”“不变”或“变弱”）。 【答案】a；增强 【解析】温度升高时，根据图甲可知，热敏电阻的阻值变小，控制电路的总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强；当电磁铁向左吸引铁片d时，接通右边的工作电路发送信息，这时d与左边的金属片a接触，只有开关c与a接触，右边的工作电路才能工作。 5.如图是一种“闯红灯违规证据模拟记录器”的工作原理图，光控开关接收到红绿灯发出的红光时会自动闭合，压敏电阻若同时受到车的压力，其阻值变小，电路中电流变大，电磁铁的磁性变_______，使动触点与触点_______接触。 【答案】强；2 【解析】当电阻变小时，电路中的电流变大，根据电流的磁效应可知，电磁铁的磁性增强，会将衔铁向下吸引导致触点和2触点接触而使照相机工作。 （二）选择题 6.如图1所示，弹簧测力计的挂钩上分别挂着甲、乙、丙、丁四个不同材料制成的物体M，从条形磁体的左端沿水平方向运动到右端，根据测力计示数的变化情况绘制了图2所示的甲、乙、丙、丁四个“F-t”图像，下列对各个图像的解读正确的是（ ） A.甲物体可能是铜块，也可能是铁块 B.乙物体一定是软磁性材料 C.丙物体一定是软磁性材料 D.丁物体一定是由硬磁性材料组成的磁体，其下端为N极 【答案】B 【解析】甲物体中弹簧测力计没有受到磁铁的影响，说明其不是磁性材料，故不可能是铁，故A错误； 若M为磁性材料，根据磁体两端的磁性最强，中间的磁性最弱，于是可知，从条形磁体的左端沿水平方向运动到右端，条形磁体对M的力由大到小再变大，弹簧测力计的示数由大到小再变大，故B正确，故C错误；若丁物体为磁性材料，且下端为N级，则根据同名磁极相互排斥，且磁体两端的磁性最强，中间的磁性最弱，弹簧测力计的示数应该由小变大，故D错误。故选B。 7.小徐为栽种蔬菜的大棚设计了温度自动报警器，电路如图所示。下列对此设计的认识合理的是（ ） A.若要提高报警温度，可以增大控制电路的电源电压 B.改变控制电路的电源正负极，该电路仍能正常工作 C.控制电路中的水银可以换成蒸馏水 D.工作电路中的衔铁可以用铜代替 【答案】B 【解析】适当增大电源电压可增大电磁铁的磁性，但却无法提高报警的温度，故A不符合题意；报警器中的控制电路的电源的正负极对调后会影响电磁铁的极性，不会影响电磁铁的磁性强弱，不会影响自动报警器工作，故B符合题意；蒸馏水不是导体，控制电路中的水银不可以换成蒸馏水，否则电路为断路，故C不符合题意；铜不能被磁体吸引，不能做电磁继电器工作电路中的衔铁，故D不符合题意。故选B。 8.如图所示，通电螺线管周围小磁针静止时，小磁针N极指向正确的是（小磁针上涂黑的一端为N极）（ ） A.a、c、d B.a、b、c C.a、c D.b、c、d 【答案】D 【解析】根据电源的正负极可知，电流从通电螺线管的右侧流入，左侧流出，根据电流方向，利用安培定则可知通电螺线管的左端为S极，右端为N极。因为磁体周围的磁感线从N极出发，回到S极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，根据磁场中任一点小磁针北极和该点的磁感线方向一致，所以a点磁针N极指向右端；b点磁针N极指向左端；c点磁针N极指向左端；d点磁针N极指向右端。 故ABC错误，D正确。故选D。 9.如图是一种水位自动报警器的原理图，下列说法正确的是（ ） A.使电磁铁对衔铁的吸引力变大，可以适当增大电源A的电压 B.使电磁铁对衔铁的吸引力变大，可以适当减少电磁铁的线圈匝数 C.当水位升高到金属块A处时，红灯亮，绿灯灭 D.当水位升高到金属块A处时，红灯灭，绿灯亮 【答案】AC 【解析】电磁铁的磁性与电流大小和线圈匝数有关，电流越大，线圈匝数越多，它的磁性就越大，增大电源A的电压可以增大电流，故可以使电磁铁对衔铁的吸引力变大，故A正确，B错误；当水位到达时A处电路接通，电磁铁有磁性，衔铁就会在电磁力吸引的作用下与红灯接通，红灯亮，绿灯灭，故C正确，D错误。 故选AC。 10．2021年1月13日，我国自主研发设计的世界首台高温超导高速磁浮工程化样车下线，设计时速620km，标志着我国高速列车迈向新的高度，如图甲是磁悬浮列车的结构图，图乙是另一种磁悬浮列车的设计原理图，A是磁性稳定的电磁铁，安装在铁轨上，B是安装在车身上（紧靠铁轨上方）电阻非常小的螺线管，B中的电流方向如图乙所示，下列说法正确的是（ ） A.甲图中，要使列车悬浮起来，车身线圈的上端是S极 B.甲图中，该磁悬浮列车是根据电磁感应原理工作的 C.乙图中，通电螺线管B的上方是S极 D.乙图中，要使通电螺线管的磁性减弱，可以减少线圈匝数 【答案】AD 【解析】同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，甲图中，要使列车悬浮起来，车身线圈的上端是S极，故A正确；通电导线周围存在磁场，磁悬浮列车是根据电流的磁效应原理工作的，故B错误；根据安培定则判断出通电螺线管的上端是N极，下端是S极，故C错误；减弱磁性的方法有减小电流、减少线圈匝数、去掉铁芯，乙图中，要使通电螺线管的磁性减弱，可以减少线圈匝数，故D正确。故选AD。 （三）作图题 11.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；当室温高于25℃时，温控开关断开，绿灯亮，加热电阻不工作，表示温度已经达到25℃。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25℃时温控开关闭合，绿灯不亮，加热电阻工作，这说明衔铁是被吸下的，动触点与下面的静触点接触，使得加热电阻工作；当室温高于25℃时，温控开关断开，绿灯亮，加热电阻不工作，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；加热电阻与绿灯工作时互不影响，是并联的，如下所示： 12.如图是汽车启动装置电路简图，当钥匙插入钥匙孔并转动时（相当于闭合开关），电动机M就启动。试在图中标出通电时电磁铁下端的极性并将电动机正确连入电路。 【答案】见解析 【解析】电磁继电器相当于一个开关，当通电时，螺线管产生磁性，根据安培定则可知，通电时电磁铁下端为S极，此时将衔铁A吸引下来，杠杆围绕转轴转动，左侧黑色触点与右侧黑色触点接触。左侧黑色触点与右侧黑色触点相当于工作电路中的开关，将电动机电路接通，电动机起动工作，如图所示： （四）综合计算 13.（2024年山东省菏泽市初中学业水平考题）25.植物生长需要适宜的环境湿度。某中学劳动实践小组为大棚内的植物“多肉”（适宜的环境湿度为30%~40%）设计了一个自动加湿装置，当环境湿度降至30%，加湿器恰好开始加湿，当环境湿度升至40%，加湿器恰好停止加湿，其电路如图所示。控制电路的电源电压U恒为6V，定值电阻R0为20Ω，湿敏电阻R的阻值随环境湿度的升高而减小，它的阻值与部分环境湿度对应关系如表所示。请完成下列问题（线圈电阻不计）： （1）闭合开关S1，电磁铁的上端是______极；通过电磁铁的电流越大，磁性越______； （2）闭合开关S1、S2，求衔铁恰好被吸下时控制电路的总功率； （3）若大棚内的植物换成牡丹（适宜的环境湿度为50%~70%），小明提出该加湿装置只更换电阻R0就能实现“当环境湿度降至50%，加湿器恰好开始加湿，当环境湿度升至70%，加湿器恰好停止加湿”，求更换后R0的阻值。 环境湿度 湿敏电阻R/Ω 70% 10 50% 20 40% 30 30% 40 【答案】（1）S；强；（2）0.72W；（3）40Ω 【解析】（1）闭合开关S1，电流从电磁铁的上端流入，根据安培定则可知，电磁铁的下端为N极，上端为S极。 电磁铁的磁性和电流的大小有关，通过电磁铁的电流越大，磁性越强。 （2）闭合开关S1、S2，控制电路中，定值电阻R0和湿敏电阻R串联，衔铁恰好被吸下时，湿度为40%，由表知，此时R=30Ω，则此时控制电路的总功率为： （3）加湿器恰好开始加湿和停止加湿控制电路中的电流不变，根据，则控制电路中的总电阻不变，由表知，环境湿度50%比30%相比，70%与40%相比，对应湿敏电阻R阻值均减小20，所以更换后R0的阻值应相比原来增加20，则更换后R0的阻值为： R0′=R0+20=20+20=40 14.（2024年江苏省城市中考题）28.如图甲是科技小组设计的“智能温控小屋”简化电路，受控电路功率随时间的变化关系如图乙所示。当室温上升至28℃时冷却系统开始工作，当室温降至23℃时停止工作。Rt为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，当控制电路中的电流为0.15A时，衔铁刚好被吸下，控制电路电源电压恒为3V。定值电阻R0为100Ω，线圈电阻忽略不计。求： （1）受控电路30min内消耗的电能； （2）受控电路工作时，通过电阻R0的电流； （3）热敏电阻Rt的变化范围。 【答案】（1）1.44×106J；（2）0.12A；（3）0＜Rt≤25Ω 【解析】（1）受控电路30min内消耗的电能为： W＝Pt＝1200W×20×60s＝1.44×106J （2）衔铁被吸下时，受控电路工作，此时控制电路中R0与Rt并联，由并联电路中电压的规律知，R0两端的电压为： U0＝U＝3V 通过电阻R0的电流为： （3）当控制电路中的电流为0.15A时，通过Rt的电流为： It＝I－I0＝0.15A－0.03A＝0.12A 此时Rt的阻值为： 因为Rt的阻值随温度的升高而减小，若Rt的阻值继续增大，电路中的电流变小，衔铁被弹回，冷却系统开始工作，温度降低，此时Rt的阻值会减小，故Rt的阻值最大为25Ω，故热敏电阻Rt的变化范围为0＜Rt≤25Ω。 答：（1）受控电路30min内消耗的电能为1.44×106J； （2）受控电路工作时，通过电阻R0的电流为0.12A； （3）热敏电阻Rt的变化范围为0＜Rt≤25Ω。 15.（2024年江苏省宿迁市中考题）18.教室的饮水机上有两条提示语：“注意水温，谨防烫伤”和“节约用电，弘扬美德”。小明画出了饮水机电路示意图，如图甲所示，电阻R1=1210Ω，加热时总功率为840W。线圈内阻不计，Rt为热敏电阻，其阻值随温度的变化如表格所示，控制电路电源电压恒为3V，当电流达到0.02A时衔铁被吸合。 t/℃ 30 40 50 60 70 Rt/Ω 220 165 130 100 83 （1）衔铁被吸合时，饮水机处于______（选填“加热”或“保温”）状态，饮水机处于保温状态时，功率为______W； （2）设定最高水温为60℃，需要将滑动变阻器RP阻值调至______Ω；根据图乙中电能表参数，饮水机处于加热状态时，经过10min，电能表指示灯闪烁______次。 【答案】（1）保温；40；（2）50；350 【解析】（1）由图可知，当衔铁未被吸合时，R1、R2并联，电路电阻较小，根据公式可知，功率较大，为加热状态；当衔铁被吸合时，R2断开，电路只有R1工作，此时电路电阻较大，根据公式可知，功率较小，为保温状态；保温功率为： （2）由表格中数据可知，当水温为60℃时，Rt=100Ω，电路电流为0.02A，控制电路的总电阻为： 需要将滑动变阻器RP阻值调至： RP=R总－Rt=150Ω－100Ω=50Ω 饮水机处于加热状态时，经过10min消耗的电能为： 电能表指示灯闪烁的次数为： 16.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=6V，保护电阻R1=100Ω，压敏电阻R2的阻值随压力F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）电梯超载时，触点K与触点_______接触（填写“A”或“B”）； （2）若电梯在20s内将一位重600N的乘客匀速提升15m，电梯对乘客做功的功率为_______W； （3）当电磁铁线圈电流达到20mA时，衔铁刚好被吸住。请判断：若该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，电梯是否超载：_________。（填“超载”或“不超载”，g取10N/kg） 【答案】（1）B；（2）450；（3）超载 【解析】（1）电梯超载时，压敏电阻R2受到的压力F增大，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强，磁性达到一定程度时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃报警，电梯不工作。 （2）电梯克服乘客的重力做功，在20秒内将一位重600牛的乘客匀速提升15米，电梯对乘客做的功为： W=Gh=600N×15m=9000J 所以做功的功率为： （3）电梯厢内站立总质量为1000千克的乘客时，电梯受到的压力等于乘客的重力，即： F＝G＝mg＝1000kg×10N/kg＝10000N 由图乙，当压力F＝10000N，对应的压敏电阻阻值R2＝100Ω，此时控制电路中的电流为： 所以此时电梯超载。 第 12 页 共 21 页 学科网（北京）股份有限公司 $$