1.2～1.3电生磁 电磁铁的应用-【压轴题】2024-2025 学年八年级科学下册同步培优训练（浙教版）

1.2电生磁 1.3电磁铁的应用 学习目标 1．知道电磁铁的定义 2．会制作简单的电磁铁 3．知道影响电磁铁磁性强弱的因素（重点） 4．知道电磁铁的组成和特点 5．理解电磁继电器的结构和工作原理（重点） 6．了解电铃、电磁选矿机和电磁起重机、磁悬浮列车的工作原理 7．了解信息的磁记录 知识重点 知识点一：直线电流周围存在磁场 1、1820年，丹麦物理学家奥斯特发现直线电流周围存在磁场 2、奥斯特实验（如右图所示，小磁针涂黑断为 N 极）） 实验探究 在静止的小磁针上方放一根与小磁针平行的直导线，依次进行如图甲、乙、丙所示的操作。 研究归纳 （1）通电导线周围存在着磁场； （2）电流的磁场方向与电流方向有关。 3、直线电流周围磁场分布规律（如右图示实验） ⑴是一个以 导线上的点为圆心的 同心圆； ⑵距离直线电流越近，磁性越 强。 4、判定定则：安培 右手螺旋定则定则，即大拇指指向为 电流方向； 四指环绕方向为磁场方向。 知识点二： 通电螺线管周围存在磁场 1.探究通电螺线管外部的磁场分布 实验探究1：通电螺线管的磁场方向和电流方向的关系 （1）用铜导线穿过玻璃板，做成螺线管，给螺线管通入电流，将小磁针放在螺线管周围的不同位置，记下小磁针在各个位置时N极的指向； （2）改变电流方向，再次观察实验现象。 实验现象 （1）通电后小磁针发生偏转，不同位置的小磁针N极指向不同，如图所示； （2）改变电流方向，小磁针指向发生改变。 现象分析 （1）从小磁针的N极指向看，通电螺线管外部的磁感线从螺线管的一端出来回到另一端，说明通电螺线管有两个磁极且在两端。 （2）小磁针的N极指向改变，说明了磁场方向的改变，即通电螺线管两端的极性改变了，由此可知，电流方向改变了磁场方向，即通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。 实验探究2：通电螺线管外部的磁场的分布特征 在玻璃板上撒一些铁屑，给螺线管通电后，轻轻敲击玻璃板，观察铁屑的分布情况。实验现象如图所示。 归纳总结 （1）通电螺线管外部的磁场方向与电流方向有关； （2）通电螺线管外部磁场跟条形磁体的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个磁极； （3）通电螺线管的内部也存在磁场，其磁场方向与外部相反（内外磁场方向大致走向相反）。 2.探究通电螺线管极性与环绕螺线管的电流方向的关系 实验探究 去绕向不同的螺线管，依次设计并进行实验：给螺线管通入不同方向的电流，用小磁针验证它的N、S极。 实验现象 现象分析 （1）两个螺线管的绕向相同，电流不同，它的螺线管两端的极性不同。 （2）调换螺线管左右位置，绕向发生改变，即便电流方向相同，螺线管两端极性也不同。 实验结论 通电螺线管两端的极性与通电螺线管中电流方向有关。 3.安培定则 安培定则又叫右手螺旋定则，用来描述通电螺线管的极性与电流方向关系。 具体方法： ①标出通电螺线管中电流的方向； ②用右手握住螺线管，让弯曲的四指指向螺线管中电流方向； ③大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极，如图所示。 （2）已知通电螺线管两端磁极，判断通电螺线管中电流的方向。 具体方法： ①先用右手握住通电螺线管，大拇指指向N极； ②弯曲的四指所指的方向就是螺线管中电流的方向； ③按照四指弯曲的方向在螺线管中标出电流方向。 知识点三： 电磁铁的优点 1．电磁铁的工作原理：电磁铁是利用 电流 的磁效应，使其内部的铁芯具有 磁性 的装置，当电流切断时，其磁性会随之消失 2．电磁铁的特点：磁性的有无由 通断电流 来控制，磁极由 电流方向 来控制，磁性强弱由 电流大小 和 线圈匝数 等来控制。 3.探究-电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关 实验目的 探究影响电磁铁磁性强弱的因素 实验猜想 影响电磁铁磁性强弱的因素可能是线圈中的电流大大小、电磁铁线圈匝数的多少（用控制变量法） 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 设计电路图 进行实验 （1）将导线绕在铁钉上做成简易电磁铁，并将其置于足量的大头针的上方； （2）连接好电路，使滑动变阻器接入电路的阻值适中，闭合开关，观察到如图甲所示电磁铁吸引大头针较少；移动滑片P，使滑动变阻器接入电路的阻值变小，观察到如图乙所示电磁铁吸引的大头针增多。比较可知，通过电磁铁的电流越大，电磁铁吸引大头针的数量越多，电磁铁的磁性越强； （3）如图丙所示，将导线绕在两个相同的铁钉上，构成两个简易电磁铁的串联电路。从图丙可以看出，在电流相同情况下，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。 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，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。 知识点四：电磁铁的应用 1．电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关。借助它可以实现用 低电压 、 弱电流 来控制高电压、强电流电路的通断，进行远距离操作和自动控制。 2．如图所示的继电器主要由电磁铁A 、衔铁B 、弹簧C 、动触点D 等组成。 (1)当低压电源的开关闭合时，控制电路中有电流通过，电磁铁A产生磁性，吸引衔铁B，使动触点与红灯触点分离，而与绿灯触点接通(如图乙所示)，故红灯熄灭，绿灯亮起，电动机开始工作。 (2)当低压电源的开关断开时，电磁铁A失去磁性，衔铁B在弹簧C的作用下被拉起，使动触点与绿灯触点分离，而与红灯触点接通(如图甲所示)，故红灯亮起，绿灯熄灭，电动机停止工作。【出处：】 3．磁悬浮列车是利用列车轨道上的强电磁铁与列车上的电磁铁磁极间的排斥或吸引作用而悬浮起来，使列车与轨道分离，消除了列车与轨道的摩擦。磁悬浮列车运行时阻力很小，因此运行速度很快。 4．在硬盘上存入数据时，首先将声音、图像、数字等信息转变为 电信号 ，电流通过读写磁头转变为 记录磁场 ，使盘片上磁性颗粒按照它的方向排列，从而记录信息。 5．电话：话筒把声音信号转化成 强弱变化 的电流，电流沿着导线流入对方听筒，听筒又把变化的电流通过电磁铁转化成 声音 信号。 题型一．电流的磁效应 [例题1] 如图甲所示，探究“通电直导线周围的磁场”时，将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行。 （1）闭合开关后，观察到小磁针发生偏转，说明通电直导线周围存在 。改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向 （不变/改变）。 （2）实验中小磁针的作用是 。若移走小磁针，通电直导线周围 （仍有/没有）磁场。 （3）进一步探究表明，通电直导线周围磁场分布情况如图乙所示。它的磁感线是以电流为中心的一系列同心圆。由乙图可知，若甲图中直导线的电流方向不变，将小磁针移到直导线的正上方平行放置，小磁针的偏转方向与原来 （相同/相反），你判断的依据是 。 题型二．通电螺线管的磁场 [例题2] 把超强磁铁分别吸附在干电池的正负极两端，制成电磁动力“小车”，并将它放入铜质螺线管中，如图甲，“小车”就能沿着螺线管运动。图乙是它的示意图。 （1）在图乙上画出螺线管中的电流方向； （2）实验中发现，必须将“小车”全部推入螺线管，“小车”才能运动，“小车”运动的原因是磁铁接触的一段螺线管产生的 与 相互作用； （3）进一步探究发现，“小车”运动的方向与电池正负极位置和超强磁铁的极性有关。将如图乙装配的小车放入螺线，则小车的运动方向是 ； （4）要使“小车”运动速度增大，请提出一种方法： 。 题型三．利用安培定则判断磁极 [例题3] 如图所示，将质量为80g，体积为100cm3的铁制小球放入盛水的薄玻璃容器的水中在玻璃容器下方有一已经接入电路的螺线管，小灯泡L标有“6V 3W”字样，通过螺线管的电流I与螺线管对铁制小球的作用力F的关系如表所示（灯丝电阻保持不变，不考虑铁制小球与螺线管距离的远近对作用力F的影响）求： I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 F/N 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 （1）请判断：开关闭合后通电螺线管具有了磁性，其上端为 极。 （2）断开开关铁制小球静止时露出水面的体积是多少？ （3）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片使铁制小球能悬停在水中，此时小灯泡消耗的功率是多大？ （4）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光，当铁制小球静止时，小球对容器底的压力是多大？ 题型四．影响电磁铁磁性强弱的因素 [例题4] （多选）如图甲所示是“磁浮地球仪”。在地球仪中装入条形磁铁，底座中的电磁铁就可将其“悬浮”在空中，其工作原理如图乙所示。下列判断正确的是（　　） A．其工作原理是同名磁极相互排斥 B．电磁铁的上端为S极 C．电源的左端为负极 D．滑片P向右移动可增加地球仪“漂浮”的高度 题型五．探究影响带电磁铁磁性强弱的实验 [例题5] 小刚所在的小组在做“研究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关”的实验时，按图串联甲、乙两个电磁铁，并移动滑动变阻器的滑片P，进行了多次实验，记录如下表： 电磁铁 甲（20匝） 乙（10匝） 实验次数 1 2 3 4 5 6 电流表示数（A） 0.1 0.2 0.3 0.1 0.2 0.3 吸引大头针数目（枚） 12 24 36 6 12 24 （1）实验中通过观察电磁铁 来判断其磁性强弱。 （2）把两个电磁铁串联在一起的目的是为了 （3）比较1、2、3次实验数据，你会发现 ，电磁铁的磁性越强。 （4）比较 次实验数据，你会发现电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强 （5）要使两个电磁铁的磁性更强，写出你对上述实验的具体操作： 。 题型六．电磁继电器的构造与原理 [例题6] 如图甲是小明为家庭养殖场设计的电热孵化器的工作原理图，R1、R2和R3为阻值相同的加热电阻。控制电路中，电源电压恒为6V，R为滑动变阻器，热敏电阻Rt置于孵化器内，其阻值随温度的变化如图乙所示。当孵化器内温度升高到孵化温度时，衔铁被吸合，触点a与触点c接触，此时通过电磁铁的电流为20mA。下列说法正确的是（电磁铁线圈的电阻忽略不计）（　　） A．热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而增大 B．衔铁被吸合后，工作电路中的电流变大 C．孵化温度为37℃时，R连入电路的阻值为50Ω D．若想将孵化温度调高，应将R的滑片P向右调 题型七．电磁继电器在实际生活中的应用 [例题7] 小徐留意到每个教室的天花板上都安装了火灾报警器，通过查阅资料得知“控制电路”由光敏电阻R、电磁铁（线圈阻值R0＝1Ω）、电源U＝3V、开关等组成；“工作电路”由工作电源、导线、Wi﹣Fi信号接收和发射器等组成，能发射信号到消防局。已知该光敏电阻的阻值R与光强E之间的一组实验数据如表所示（“光强”表示光强的程度，符号为E，单位为cd）： 光强E/cd 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 光敏电阻R/Ω 42.0 21.0 14.0 10.5 8.4 7.0 （1）根据表中数据，得出光敏电阻的阻值R随光强E变化的关系式R＝ ； （2）闭合开关S，如果当线圈中的电流大于或等于0.2A时，继电器的磁铁被吸合，则光敏电阻接收器接受 到的光照强度需要在多少cd以上？ （3）要提高火灾报警器的灵敏度，可采用的一种方法是：改换一个光敏电阻，使其在相对光强E一样时，阻值R与之前相比更 （选填“大”或“小”）。 题型八．设计含有电磁继电器的电路图 [例题8] 在如图所示的继电器上把电源连在电路里，使它成为一个电铃。这样的电铃没有铃碗，通常叫蜂鸣器。 巩固提高 [练习1] 如图是一种温度自动报警器的原理图，制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，电源的两极分别与水银和金属丝相连。下列说法正确的是（　　） A．当温度计达到40℃时，红灯亮同时电铃响 B．当温度计达到60℃时，绿灯亮同时电铃响 C．当温度计达到80℃时，红灯亮同时电铃响 D．当温度计达到60℃时，红、绿灯均亮同时电铃响 [练习2] 如图所示是温度自动报警器原理图，当温度过高时，报警器报警，下列说法错误的是（　　） A．水银温度计是利用液体热胀冷缩的性质制成的 B．报警器报警时，小灯泡L发光，电铃响 C．若将温度计上端的金属丝向上调整，则报警温度将升高 D．报警器报警时，电磁铁的上端S极 [练习3] （多选）小明利用光敏电阻受到光照时电阻变小的特性，设计了如图所示的自动控制电路，要求光暗时灯亮，光亮时灯灭。在实际调试时，发现灯始终亮着，而光敏电阻和其他电路元件都正常。下列调节能使控制电路达到要求的是（　　） A．增加电磁铁线圈的匝数 B．滑动变阻器滑片P向左移动 C．抽出电磁铁中的铁芯 D．减小控制电路电源电压 [练习4] （多选）图为科创小组为空调设计的自动启动装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表所示，已知电磁继电器的线圈电阻R0＝20Ω，控制电路的电源电压为9V，保持不变。当继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，电磁铁把衔铁吸下，工作电路工作﹣﹣空调启动。下列说法正确的是（　　） 温度/℃ 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 阻值/Ω 700 680 660 640 620 600 580 560 540 520 500 A．随着室内温度的升高，热敏电阻的阻值减小，工作电路电流增大 B．根据数据可以计算出空调的启动温度是25℃ C．若将空调的启动温度设定为31℃，控制电路还需串联一个20Ω的电阻 D．可通过将控制电路电源改为可调压电源来设定不同的空调启动温度 [练习5] 物理学中常用磁感线来形象地描绘磁场，用磁感应强度（用字母B表示）来描述磁场的强弱，它的国际单位是特斯拉（符号是T），磁感应强度B越大表明磁场越强；B＝0表明没有磁场。有一种电阻，它的大小随磁场强弱的变化而变化，这种电阻叫做磁敏电阻，图1所示是某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象。为了研究某磁敏电阻R的性质，小刚设计了如图2所示的电路进行实验，请解答下列问题： （1）当S1断开，S2闭合时，电压表的示数为3V，则此时电流表的示数为 A．电阻R消耗的功率是 。 （2）只闭合S1，通电螺线管的右端为 极；闭合S1和S2，移动两个滑动变阻器的滑片，当电流表示数为0.04A时，电压表的示数为6V，由图象可得，此时该磁敏电阻所在位置的磁感应强度为 T。 （3）实验中小刚将电路中电源的正负极对调，发现乙电路中电压表和电流表的示数不变，这表明：该磁敏电阻的阻值与磁场的 无关。 （4）实验中小刚通过改变滑动变阻器连入电路中的阻值来改变磁敏电阻所在位置的磁感应强度，请你再提供一种改变磁感应强度的方法 。 [练习6] 物理学中常用磁感线来形象地描述磁场，用磁感应强度（用字母B表示）来描述磁场的强弱，它的国际单位是特斯拉（符号是T），磁感应强度B越大表明磁场越强；B＝0表明没有磁场。有一种电阻，它的大小随磁场强弱的变化而变化，这种电阻叫做磁敏电阻，图1所示是某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象。为了研究某磁敏电阻R的性质，小刚设计了如图2所示的电路进行实验，请解答下列问题： （1）当S1断开、S2闭合时，电压表的示数为3V，则此时电流表的示数为 A．电阻R消耗的功率是 。 （2）只闭合S1，通电螺线管的右端为 极；闭合S1和S2，移动两个滑动变阻器的滑片，当电流表示数为0.04A时，电压表的示数为6V，由图象可得，此时该磁敏电阻所在位置的磁感应强度为 T。 （3）实验中小刚将电路中电源的正负极对调，发现乙电路中电压表和电流表的示数不变，这表明：该磁敏电阻的阻值与磁场的 无关。 （4）实验中小刚通过改变滑动变阻器连入电路中的阻值来改变磁敏电阻所在位置的磁感应强度，请你再提供一种改变磁感应强度的方法 。 [练习7] 如图甲所示是小明设计的盐水密度控制模拟装置，A物体浸没在盐水中，R为定值电阻，Rf为力敏电阻，其阻值随下方轻质细线拉力的变化关系如图乙所示。已知：U＝12V，VA＝100cm3，ρA＝1.6g/cm3；当电磁铁线圈中的电流I≥0.048A时，铁质开关K被吸上，当I≤0.04A，K被释放，从而通过控制水泵向容器中注水使盐水密度保持在一定范围内，电磁铁线圈电阻忽略不计，假设水加入容器后与盐水立刻混合均匀。（g取10N/kg） （1）闭合开关，电磁铁的上端是 极，若往容器中注水，轻质细线上的拉力将 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 （2）若此装置所能控制的最大盐水密度为1.3g/cm3，则R＝ Ω，该装置所能控制的最小盐水密度是 g/cm3。 （3）若将R更换为阻值更大的电阻，该装置控制的最大盐水密度将 ，该装置控制的最大盐水密度与最小盐水密度的差值将 （ 均选填“变大”“变小”或“不变”）。 [练习8] 在“探究电磁铁磁性强弱影响因素”的实验中，小科用绝缘细线将电磁铁M悬挂在铁架台上，并连接电路，如图所示。电磁铁有四个接线柱，相邻两个接线柱间的线圈均为100匝（线圈电阻不可忽略）。电磁铁下端与铁块P.上端的距离记为d，通过铁架台可以实现距离的调节。 以下是他的实验步骤： ①断开开关S，将滑动变阻器的滑片置于最右端。用已调零的电子测力计测出铁块P对测力计的压力F0＝0.9N，并记录； ②闭合开关S，通过调节滑动变阻器、接线柱、铁架台，完成实验并在如表中记录电子测力计的示数。 请回答下列问题： 实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 I/A 0.1 0.1 0.1 0.2 0.3 0.2 0.2 0.4 匝数 200 200 200 200 200 100 300 400 距离d/cm 1 2 3 2 2 2 2 4 F/N 0.54 0.81 0.86 0.72 0.63 0.81 0.63 ？ （1）该实验中如何判断电磁铁磁性的强弱 . （2）在研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数关系的实验中，若改变线圈匝数时，将导线由1、2接线柱换到1、3接线柱后，接下来的操作是 。 （3）分析实验数据，推测表格中第8次实验时电子测力计的示数为 N。 [练习9] 为探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关，小丽同学作出以下猜想： 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：外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强 为了检验上述猜想是否正确，小丽所在实验小组通过交流与合作设计了以下实验方案用漆包线（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。图所示的a、b、c、d为实验中观察到的四种情况。 根据小丽的猜想和实验，完成下面填空： （1）通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同，来判断它 的不同； （2）通过比较图 两种情况，可以验证猜想A是正确的。 [练习10] 随着城市化的发展，城区内出现了越来越多的高层住宅楼，人们乘坐电梯上下楼。为了安全起见，电梯都设置超载自动报警系统，其内部构造如图甲所示。控制电路的电源电压U＝6V，定值电阻R1＝100Ω，压敏电阻R2的阻值随压力F大小的变化关系如图乙所示。当控制电路中的电流达到0.03A时，电梯发出超载警报。电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值忽略不计。 （1）图甲中的整个电路装置叫做 。根据图乙分析，当电梯乘坐人数增多时，图甲中电磁铁的磁性 （选填“增强”“减弱”或“不变”）。 （2）当电梯内的人总质量为600kg时，控制电路中的电流是多少？（g取10N/kg） （3）电梯最多可搭载的乘客质量是多大？ （4）为了增加可搭载乘客的质量，可以如何实现，说出方法，并做出解释。 [练习11] 如图是由电磁铁P等构成的自动空气开关的原理图，当电路由于短路或 等原因导致电流过大时，电磁铁的磁性 ，吸引衔铁Q的力变大，使衔铁转动，闸刀S在弹力的作用下自动开启，切断电路，起到保险作用。 [练习12] 小明乘电梯时，发现电梯超载会自动报警。于是喜好钻研的他对电梯的电路图进行了研究，并设计了以下探究实验，如图甲所示。电源电压恒定不变，R0为定值电阻。用杯中水量调节压敏电阻受到压力的大小，压敏电阻Rx的电流与受到压力大小的关系如图乙所示： （1）分析图乙I﹣F图象可知：压敏电阻Rx受到的压力增大时，通过它的电流 ，Rx的阻值 （选填“变大”“变小”或“不变”）；当压力增大到一定程度时，触点K与 接触，电铃响，实现自动报警，图片中Ro的作用是 。 （2）某电梯超载报警的Rx﹣F图象如图丙所示，空载时电梯厢对Rx的压力F1等于电梯厢的重力，当压力F2＝1×104N时，电梯报警，则此电梯限载 人。（设每人质量约为55kg） [练习13] 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，LED灯亮；水位到达金属块A时，警鸣器响。图中工作电路未连接完整，请用笔画线完成电路的连接。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 1.2电生磁 1.3电磁铁的应用 学习目标 1．知道电磁铁的定义 2．会制作简单的电磁铁 3．知道影响电磁铁磁性强弱的因素（重点） 4．知道电磁铁的组成和特点 5．理解电磁继电器的结构和工作原理（重点） 6．了解电铃、电磁选矿机和电磁起重机、磁悬浮列车的工作原理 7．了解信息的磁记录 知识重点 知识点一：直线电流周围存在磁场 1、1820年，丹麦物理学家奥斯特发现直线电流周围存在磁场 2、奥斯特实验（如右图所示，小磁针涂黑断为 N 极）） 实验探究 在静止的小磁针上方放一根与小磁针平行的直导线，依次进行如图甲、乙、丙所示的操作。 研究归纳 （1）通电导线周围存在着磁场； （2）电流的磁场方向与电流方向有关。 3、直线电流周围磁场分布规律（如右图示实验） ⑴是一个以 导线上的点为圆心的 同心圆； ⑵距离直线电流越近，磁性越 强。 4、判定定则：安培 右手螺旋定则定则，即大拇指指向为 电流方向； 四指环绕方向为磁场方向。 知识点二： 通电螺线管周围存在磁场 1.探究通电螺线管外部的磁场分布 实验探究1：通电螺线管的磁场方向和电流方向的关系 （1）用铜导线穿过玻璃板，做成螺线管，给螺线管通入电流，将小磁针放在螺线管周围的不同位置，记下小磁针在各个位置时N极的指向； （2）改变电流方向，再次观察实验现象。 实验现象 （1）通电后小磁针发生偏转，不同位置的小磁针N极指向不同，如图所示； （2）改变电流方向，小磁针指向发生改变。 现象分析 （1）从小磁针的N极指向看，通电螺线管外部的磁感线从螺线管的一端出来回到另一端，说明通电螺线管有两个磁极且在两端。 （2）小磁针的N极指向改变，说明了磁场方向的改变，即通电螺线管两端的极性改变了，由此可知，电流方向改变了磁场方向，即通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。 实验探究2：通电螺线管外部的磁场的分布特征 在玻璃板上撒一些铁屑，给螺线管通电后，轻轻敲击玻璃板，观察铁屑的分布情况。实验现象如图所示。 归纳总结 （1）通电螺线管外部的磁场方向与电流方向有关； （2）通电螺线管外部磁场跟条形磁体的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个磁极； （3）通电螺线管的内部也存在磁场，其磁场方向与外部相反（内外磁场方向大致走向相反）。 2.探究通电螺线管极性与环绕螺线管的电流方向的关系 实验探究 去绕向不同的螺线管，依次设计并进行实验：给螺线管通入不同方向的电流，用小磁针验证它的N、S极。 实验现象 现象分析 （1）两个螺线管的绕向相同，电流不同，它的螺线管两端的极性不同。 （2）调换螺线管左右位置，绕向发生改变，即便电流方向相同，螺线管两端极性也不同。 实验结论 通电螺线管两端的极性与通电螺线管中电流方向有关。 3.安培定则 安培定则又叫右手螺旋定则，用来描述通电螺线管的极性与电流方向关系。 具体方法： ①标出通电螺线管中电流的方向； ②用右手握住螺线管，让弯曲的四指指向螺线管中电流方向； ③大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极，如图所示。 （2）已知通电螺线管两端磁极，判断通电螺线管中电流的方向。 具体方法： ①先用右手握住通电螺线管，大拇指指向N极； ②弯曲的四指所指的方向就是螺线管中电流的方向； ③按照四指弯曲的方向在螺线管中标出电流方向。 知识点三： 电磁铁的优点 1．电磁铁的工作原理：电磁铁是利用 电流 的磁效应，使其内部的铁芯具有 磁性 的装置，当电流切断时，其磁性会随之消失 2．电磁铁的特点：磁性的有无由 通断电流 来控制，磁极由 电流方向 来控制，磁性强弱由 电流大小 和 线圈匝数 等来控制。 3.探究-电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关 实验目的 探究影响电磁铁磁性强弱的因素 实验猜想 影响电磁铁磁性强弱的因素可能是线圈中的电流大大小、电磁铁线圈匝数的多少（用控制变量法） 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 设计电路图 进行实验 （1）将导线绕在铁钉上做成简易电磁铁，并将其置于足量的大头针的上方； （2）连接好电路，使滑动变阻器接入电路的阻值适中，闭合开关，观察到如图甲所示电磁铁吸引大头针较少；移动滑片P，使滑动变阻器接入电路的阻值变小，观察到如图乙所示电磁铁吸引的大头针增多。比较可知，通过电磁铁的电流越大，电磁铁吸引大头针的数量越多，电磁铁的磁性越强； （3）如图丙所示，将导线绕在两个相同的铁钉上，构成两个简易电磁铁的串联电路。从图丙可以看出，在电流相同情况下，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。 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，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。 知识点四：电磁铁的应用 1．电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关。借助它可以实现用 低电压 、 弱电流 来控制高电压、强电流电路的通断，进行远距离操作和自动控制。 2．如图所示的继电器主要由电磁铁A 、衔铁B 、弹簧C 、动触点D 等组成。 (1)当低压电源的开关闭合时，控制电路中有电流通过，电磁铁A产生磁性，吸引衔铁B，使动触点与红灯触点分离，而与绿灯触点接通(如图乙所示)，故红灯熄灭，绿灯亮起，电动机开始工作。 (2)当低压电源的开关断开时，电磁铁A失去磁性，衔铁B在弹簧C的作用下被拉起，使动触点与绿灯触点分离，而与红灯触点接通(如图甲所示)，故红灯亮起，绿灯熄灭，电动机停止工作。【出处：】 3．磁悬浮列车是利用列车轨道上的强电磁铁与列车上的电磁铁磁极间的排斥或吸引作用而悬浮起来，使列车与轨道分离，消除了列车与轨道的摩擦。磁悬浮列车运行时阻力很小，因此运行速度很快。 4．在硬盘上存入数据时，首先将声音、图像、数字等信息转变为 电信号 ，电流通过读写磁头转变为 记录磁场 ，使盘片上磁性颗粒按照它的方向排列，从而记录信息。 5．电话：话筒把声音信号转化成 强弱变化 的电流，电流沿着导线流入对方听筒，听筒又把变化的电流通过电磁铁转化成 声音 信号。 题型一．电流的磁效应 [例题1] 如图甲所示，探究“通电直导线周围的磁场”时，将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行。 （1）闭合开关后，观察到小磁针发生偏转，说明通电直导线周围存在 。改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向 （不变/改变）。 （2）实验中小磁针的作用是 。若移走小磁针，通电直导线周围 （仍有/没有）磁场。 （3）进一步探究表明，通电直导线周围磁场分布情况如图乙所示。它的磁感线是以电流为中心的一系列同心圆。由乙图可知，若甲图中直导线的电流方向不变，将小磁针移到直导线的正上方平行放置，小磁针的偏转方向与原来 （相同/相反），你判断的依据是 。 【解答】解： （1）这是著名的奥斯特实验，实验中，开关闭合时，小磁针发生偏转，说明通电导体周围存在着磁场；改变电流方向，小磁针的方向也发生了偏转，说明了产生的磁场方向也改变，即表明了通电导体周围的磁场方向与电流方向有关； （2）小磁针受到磁场力的作用能够发生偏转，故小磁针可以检测磁场的存在；若移走小磁针，通电直导线周围仍有磁场。 （3）据图中的信息可知，通电直导线上方和下方的磁场方向是相反的，所以甲图中直导线的电流方向不变，将小磁针移到直导线的正上方平行放置，小磁针的偏转方向与原来相反。 故答案为：（1）磁场；改变；（2）检验磁场的存在；仍有；（3）相反；通电直导线上方和下方的磁场方向是相反的。 题型二．通电螺线管的磁场 [例题2] 把超强磁铁分别吸附在干电池的正负极两端，制成电磁动力“小车”，并将它放入铜质螺线管中，如图甲，“小车”就能沿着螺线管运动。图乙是它的示意图。 （1）在图乙上画出螺线管中的电流方向； （2）实验中发现，必须将“小车”全部推入螺线管，“小车”才能运动，“小车”运动的原因是磁铁接触的一段螺线管产生的 与 相互作用； （3）进一步探究发现，“小车”运动的方向与电池正负极位置和超强磁铁的极性有关。将如图乙装配的小车放入螺线，则小车的运动方向是 ； （4）要使“小车”运动速度增大，请提出一种方法： 。 【解答】解： （1）由图知，电流从电源正极流出，经右边磁铁、螺线管、左边磁铁回到电源负极，螺线管中的电流方向如图所示： （2）“小车”全部推入螺线管后，与磁铁接触的那一段螺线管通电产生磁场，螺线管的磁场与干电池两极上吸附的磁铁的磁场发生相互作用，小车运动了起来； （3）如图乙，由图，根据安培定则判断可知，与磁铁接触的那一段螺线管的左侧为N极，右侧为S极，螺线管内部的磁场向左，与电池负极相吸的磁铁受到向左的力，小车向左运动； （4）磁极间相互作用力越大，小车速度就越大，所以可以增强磁铁的磁性（或者使螺线管的绕线更密集以增加与磁铁接触的那一段螺线管匝数、或增加电池电压以增大螺线管中电流从而增强其磁场）。 故答案为：（1）见上图；（2）磁场；干电池两极上吸附的磁铁的磁场发生；（3）向左；（4）增强磁铁的磁性（或者使螺线管的绕线更密集以增加与磁铁接触的那一段螺线管匝数、或增加电池电压以增大螺线管中电流从而增强其磁场）。 题型三．利用安培定则判断磁极 [例题3] 如图所示，将质量为80g，体积为100cm3的铁制小球放入盛水的薄玻璃容器的水中在玻璃容器下方有一已经接入电路的螺线管，小灯泡L标有“6V 3W”字样，通过螺线管的电流I与螺线管对铁制小球的作用力F的关系如表所示（灯丝电阻保持不变，不考虑铁制小球与螺线管距离的远近对作用力F的影响）求： I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 F/N 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 （1）请判断：开关闭合后通电螺线管具有了磁性，其上端为 极。 （2）断开开关铁制小球静止时露出水面的体积是多少？ （3）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片使铁制小球能悬停在水中，此时小灯泡消耗的功率是多大？ （4）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光，当铁制小球静止时，小球对容器底的压力是多大？ 【解答】解：（1）开关闭合后通电螺线管具有了磁性，其上端为N极， （2）小球的密度： ρ0.8g/cm3， 因小球的密度小于水的密度， 所以，断开开关时，铁制小球静止时处于漂浮状态，受到的浮力和自身的重力相等， 则小球受到的浮力： F浮＝G＝mg＝80×10﹣3kg×10N/kg＝0.8N， 由F浮＝ρgV排可得，小球排开水的体积： V排8×10﹣5m3＝80cm3， 则小球露出水面的体积： V露＝V﹣V排＝100cm3﹣80cm3＝20cm3； 题型四．影响电磁铁磁性强弱的因素 [例题4] （多选）如图甲所示是“磁浮地球仪”。在地球仪中装入条形磁铁，底座中的电磁铁就可将其“悬浮”在空中，其工作原理如图乙所示。下列判断正确的是（　　） A．其工作原理是同名磁极相互排斥 B．电磁铁的上端为S极 C．电源的左端为负极 D．滑片P向右移动可增加地球仪“漂浮”的高度 【解答】解：AB．在地球仪中装入条形磁铁，通电后，底座中的电磁铁就可将其“漂浮”在空中，利用的是同名磁极相互排斥的原理，由图知地球仪的下端为S极，则电磁铁的上端也为S极，故A、B正确； C．电磁铁的下端为N极，根据安培定则可知，电源的左端为正极，则C错误； D．滑片P向右移动，滑动变阻器的电阻变小，利用欧姆定律可知电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，地球仪“漂浮”的高度增大，故D正确。 故选：ABD。 题型五．探究影响带电磁铁磁性强弱的实验 [例题5] 小刚所在的小组在做“研究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关”的实验时，按图串联甲、乙两个电磁铁，并移动滑动变阻器的滑片P，进行了多次实验，记录如下表： 电磁铁 甲（20匝） 乙（10匝） 实验次数 1 2 3 4 5 6 电流表示数（A） 0.1 0.2 0.3 0.1 0.2 0.3 吸引大头针数目（枚） 12 24 36 6 12 24 （1）实验中通过观察电磁铁 来判断其磁性强弱。 （2）把两个电磁铁串联在一起的目的是为了 （3）比较1、2、3次实验数据，你会发现 ，电磁铁的磁性越强。 （4）比较 次实验数据，你会发现电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强 （5）要使两个电磁铁的磁性更强，写出你对上述实验的具体操作： 。 【解答】解：（1）实验中通过观察电磁铁吸引大头针多少来判断其磁性强弱。 （2）把两个电磁铁串联在一起的目的是为了电流相等。 （3）比较1、2、3次实验数据，线圈匝数一定，电流越大，电磁铁吸引大头针越大，所以电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。 （4）实验1和4、2和5或3和6，电流一定，线圈匝数越多，电磁铁吸引大头针越多。 （5）要使两个电磁铁的磁性更强，滑片向左移动，滑动变阻器接入电路电阻变小，电流增大，电磁铁磁性增强。 故答案为：（1）吸引大头针多少；（2）控制电流相等；（3）线圈匝数一定时，电流越大；（4）1和4、2和5或3和6；（5）滑片向左移动。 题型六．电磁继电器的构造与原理 [例题6] 如图甲是小明为家庭养殖场设计的电热孵化器的工作原理图，R1、R2和R3为阻值相同的加热电阻。控制电路中，电源电压恒为6V，R为滑动变阻器，热敏电阻Rt置于孵化器内，其阻值随温度的变化如图乙所示。当孵化器内温度升高到孵化温度时，衔铁被吸合，触点a与触点c接触，此时通过电磁铁的电流为20mA。下列说法正确的是（电磁铁线圈的电阻忽略不计）（　　） A．热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而增大 B．衔铁被吸合后，工作电路中的电流变大 C．孵化温度为37℃时，R连入电路的阻值为50Ω D．若想将孵化温度调高，应将R的滑片P向右调 【解答】解：A．由乙图可知，Rt随温度升高而减小，故A错误； B．衔铁被吸合前，工作电路R1接入电路，衔铁被吸合后，工作电路R2、R3串联接入电路，电路总电阻变大，总电流变小，故B错误； C．当温度为37℃时，Rt＝50Ω，则R的阻值为： 故C错误； D．温度升高，Rt阻值减小，控制电路的吸合电流、电源电压均不变，则变阻器R的阻值应增大，应将R的滑片向右调，故D正确。 故选：D。 题型七．电磁继电器在实际生活中的应用 [例题7] 小徐留意到每个教室的天花板上都安装了火灾报警器，通过查阅资料得知“控制电路”由光敏电阻R、电磁铁（线圈阻值R0＝1Ω）、电源U＝3V、开关等组成；“工作电路”由工作电源、导线、Wi﹣Fi信号接收和发射器等组成，能发射信号到消防局。已知该光敏电阻的阻值R与光强E之间的一组实验数据如表所示（“光强”表示光强的程度，符号为E，单位为cd）： 光强E/cd 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 光敏电阻R/Ω 42.0 21.0 14.0 10.5 8.4 7.0 （1）根据表中数据，得出光敏电阻的阻值R随光强E变化的关系式R＝ ； （2）闭合开关S，如果当线圈中的电流大于或等于0.2A时，继电器的磁铁被吸合，则光敏电阻接收器接受 到的光照强度需要在多少cd以上？ （3）要提高火灾报警器的灵敏度，可采用的一种方法是：改换一个光敏电阻，使其在相对光强E一样时，阻值R与之前相比更 （选填“大”或“小”）。 【解答】解：（1）分析表中的数据可以看出，光强E与电阻R的乘积始终为一定值，据此可得出二者的关系为R； （2）如果当线圈中的大电流大于或等于0.2A 时，继电器的衔铁被吸合， 由欧姆定律，控制电路的总电阻至少： R最小15Ω， 根据电阻的串联，光敏电阻的最小值为： R光＝R最小﹣R0＝15Ω﹣1Ω＝14Ω， 由表中数据，光敏电阻接收到的光照强度需要在3.0cd以上； （2）若要提高该烟雾报警器的灵敏度，改换一个光敏电阻，使其在相对光强E一样时，阻值R与之前相比更小，线圈中的电流更容易到达0.2A。 故答案为：（1）；（2）光敏电阻接收到的光照强度需要在3.0cd以上；（3）小。 题型八．设计含有电磁继电器的电路图 [例题8] 在如图所示的继电器上把电源连在电路里，使它成为一个电铃。这样的电铃没有铃碗，通常叫蜂鸣器。 【解答】解：闭合开关，电磁铁中有电流，吸引衔铁，弹簧向下振动，螺钉与弹簧片断开，电磁铁中没有磁性，弹簧片恢复原状，使电路再次接通，弹簧不断的振动，这便是蜂鸣器， 答案如图所示： 巩固提高 [练习1] 如图是一种温度自动报警器的原理图，制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，电源的两极分别与水银和金属丝相连。下列说法正确的是（　　） A．当温度计达到40℃时，红灯亮同时电铃响 B．当温度计达到60℃时，绿灯亮同时电铃响 C．当温度计达到80℃时，红灯亮同时电铃响 D．当温度计达到60℃时，红、绿灯均亮同时电铃响 【解答】解：（1）如图，当温度到达80℃时，水银柱到达金属丝的下端，左边的控制电路闭合，控制电路中有电流，电磁铁有磁性，向下吸引衔铁，使衔铁向下运动，从而带动动触点向下运动，使红灯、电铃所在的电路接通，此时红灯发光、电铃响，发出报警信号，故A错误、C正确； （2）如图，当温度到达60℃时，水银柱未到达金属丝的下端，左边的控制电路断开，控制电路中无电流，电磁铁没有磁性，衔铁在弹簧作用下向上运动，从而带动动触点向上运动，使绿灯所在的电路接通，此时绿灯发光，红灯不亮、电铃不响，故BD错误。 故选：C。 [练习2] 如图所示是温度自动报警器原理图，当温度过高时，报警器报警，下列说法错误的是（　　） A．水银温度计是利用液体热胀冷缩的性质制成的 B．报警器报警时，小灯泡L发光，电铃响 C．若将温度计上端的金属丝向上调整，则报警温度将升高 D．报警器报警时，电磁铁的上端S极 【解答】解：A、生活中常见的水银温度计是根据液体热胀冷缩的性质工作的，故A正确； B、当温度升高到9℃时，水银和金属丝接通，由于水银和金属丝都是导体，所以控制电路接通，电磁铁有磁性，电磁铁吸引衔铁，动触头和电铃的电路接通，电铃响，灯不亮，故B错误； C、若将温度计上端的金属丝向上调整，水银和金属丝接通时的温度升高，则报警温度将升高，故C正确； D、由图可知，电流从电磁铁的下端流入，上端流出，根据安培定则可知，电磁铁的上端为S极，故D正确。 故选：B。 [练习3] （多选）小明利用光敏电阻受到光照时电阻变小的特性，设计了如图所示的自动控制电路，要求光暗时灯亮，光亮时灯灭。在实际调试时，发现灯始终亮着，而光敏电阻和其他电路元件都正常。下列调节能使控制电路达到要求的是（　　） A．增加电磁铁线圈的匝数 B．滑动变阻器滑片P向左移动 C．抽出电磁铁中的铁芯 D．减小控制电路电源电压 【解答】解：电磁继电器的主要部分是电磁铁，电磁铁的磁性强弱跟电流的大小、线圈的匝数的多少、是否有铁芯插入，要想在光亮时灯灭，一定要增大电磁铁的磁性。采取的方法是增大电流、增加线圈的匝数。 A、增加线圈的匝数增强电磁铁的磁性。符合题意。 B、滑动变阻器滑片向左滑动电阻连入电路中的长度减小，电流增大，磁性增大。符合题意。 C、抽出铁芯减弱电磁铁的磁性。不符合题意。 D、减小电源电压，电路中的电流减小，磁性减小。不符合题意。 故选：AB。 [练习4] （多选）图为科创小组为空调设计的自动启动装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表所示，已知电磁继电器的线圈电阻R0＝20Ω，控制电路的电源电压为9V，保持不变。当继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，电磁铁把衔铁吸下，工作电路工作﹣﹣空调启动。下列说法正确的是（　　） 温度/℃ 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 阻值/Ω 700 680 660 640 620 600 580 560 540 520 500 A．随着室内温度的升高，热敏电阻的阻值减小，工作电路电流增大 B．根据数据可以计算出空调的启动温度是25℃ C．若将空调的启动温度设定为31℃，控制电路还需串联一个20Ω的电阻 D．可通过将控制电路电源改为可调压电源来设定不同的空调启动温度 【解答】解：A、根据表格数据可知：随室内温度的升高，热敏电阻的阻值减小，根据欧姆定律可知控制电路中电流增大；但对工作电路的电流没有影响，故A错误； B、当电流达到15mA时，衔铁被吸合，右侧空调电路连通，空调开始工作。当温度下降时，控制电路电阻增大，电流减小，减小到一定值，使空调电路断开，这样就实现了自动控制。故电路启动时的总电阻：R总600Ω， 此时热敏电阻的阻值：R热＝R总﹣R0＝600Ω﹣20Ω＝580Ω， 对照表格数据可知，此时的启动温度是28℃．故B错误； C、因为电路启动时的总电阻为600Ω，由表中数据可知，空调启动温度设定为31℃时，热敏电阻的阻值为560Ω， 则电路中还应串联的电阻：R′＝R总﹣R热′﹣R0＝600Ω﹣560Ω﹣20Ω＝20Ω，故C正确。 D、因为本装置启动的电流是一定的，因此，既可通过改变电阻来改变电流，可以通过将左边电源改为可调压电源来实现对其控制，故D正确。 故选：CD。 [练习5] 物理学中常用磁感线来形象地描绘磁场，用磁感应强度（用字母B表示）来描述磁场的强弱，它的国际单位是特斯拉（符号是T），磁感应强度B越大表明磁场越强；B＝0表明没有磁场。有一种电阻，它的大小随磁场强弱的变化而变化，这种电阻叫做磁敏电阻，图1所示是某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象。为了研究某磁敏电阻R的性质，小刚设计了如图2所示的电路进行实验，请解答下列问题： （1）当S1断开，S2闭合时，电压表的示数为3V，则此时电流表的示数为 A．电阻R消耗的功率是 。 （2）只闭合S1，通电螺线管的右端为 极；闭合S1和S2，移动两个滑动变阻器的滑片，当电流表示数为0.04A时，电压表的示数为6V，由图象可得，此时该磁敏电阻所在位置的磁感应强度为 T。 （3）实验中小刚将电路中电源的正负极对调，发现乙电路中电压表和电流表的示数不变，这表明：该磁敏电阻的阻值与磁场的 无关。 （4）实验中小刚通过改变滑动变阻器连入电路中的阻值来改变磁敏电阻所在位置的磁感应强度，请你再提供一种改变磁感应强度的方法 。 【解答】解：（1）由图象知，当R没有磁性时，R＝100Ω， 此时电流表的示数： I0.03A， 电阻R消耗的功率： P＝UI＝3V×0.03A＝0.09W； （2）只闭合S1时，螺线管产生磁性，由安培定则知：右端为N极； 当电流表示数为0.04A时，电压表的示数为6V， 则磁敏电阻的阻值： R′150Ω， 由图象知，此时的磁感应强度为0.3T； （3）小刚将电源的正负极对调，螺线管的磁极发生变化；发现乙电路中电压表和电流表的示数不变，也就是磁敏电阻的阻值不变，这表明：该磁敏电阻的阻值与磁场的方向无关； （4）已知磁敏电阻的大小随磁场强弱的变化而变化，所以可以通过改变通电螺线管中线圈匝数和有无铁芯改变螺线管的磁性强弱，间接改变磁敏电阻的阻值。 故答案为： （1）0.03；0.09W； （2）N；0.3； （3）方向； （4）改变通电螺线管的线圈匝数（或在螺线管中有无铁芯）。 [练习6] 物理学中常用磁感线来形象地描述磁场，用磁感应强度（用字母B表示）来描述磁场的强弱，它的国际单位是特斯拉（符号是T），磁感应强度B越大表明磁场越强；B＝0表明没有磁场。有一种电阻，它的大小随磁场强弱的变化而变化，这种电阻叫做磁敏电阻，图1所示是某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象。为了研究某磁敏电阻R的性质，小刚设计了如图2所示的电路进行实验，请解答下列问题： （1）当S1断开、S2闭合时，电压表的示数为3V，则此时电流表的示数为 A．电阻R消耗的功率是 。 （2）只闭合S1，通电螺线管的右端为 极；闭合S1和S2，移动两个滑动变阻器的滑片，当电流表示数为0.04A时，电压表的示数为6V，由图象可得，此时该磁敏电阻所在位置的磁感应强度为 T。 （3）实验中小刚将电路中电源的正负极对调，发现乙电路中电压表和电流表的示数不变，这表明：该磁敏电阻的阻值与磁场的 无关。 （4）实验中小刚通过改变滑动变阻器连入电路中的阻值来改变磁敏电阻所在位置的磁感应强度，请你再提供一种改变磁感应强度的方法 。 【解答】解： （1）当S1断开、S2闭合时，螺线管无磁性，B＝0，由图1可知，磁敏电阻的阻值R＝100Ω， 根据欧姆定律得，电流表的示数为I0.03A； 功率P＝UI＝3V×0.03A＝0.09W； （2）闭合开关S1时，螺线管产生磁性，由安培定则知：右端为N极，左端为S极； 当电流表示数为0.04A时，电压表的示数为6V， 磁敏电阻的阻值为R′150Ω， 由图象知，此时的磁感应强度为0.3T； （3）小刚将电源的正负极对调，螺线管的磁极发生变化；发现乙电路中电压表和电流表的示数不变，也就是磁敏电阻的阻值不变。这表明：该磁敏电阻的阻值与磁场的方向无关； （4）已知磁敏电阻的大小随磁场强弱的变化而变化，所以可以通过改变通电螺线管中线圈匝数、取出或放入铁芯 改变螺线管的磁性强弱，间接改变磁敏电阻的阻值。 故答案为：（1）0.03；0.09W；（2）N；0.3；（3）方向；（4）改变通电螺线管的线圈匝数（或螺线管中取出或放入铁芯）。 [练习7] 如图甲所示是小明设计的盐水密度控制模拟装置，A物体浸没在盐水中，R为定值电阻，Rf为力敏电阻，其阻值随下方轻质细线拉力的变化关系如图乙所示。已知：U＝12V，VA＝100cm3，ρA＝1.6g/cm3；当电磁铁线圈中的电流I≥0.048A时，铁质开关K被吸上，当I≤0.04A，K被释放，从而通过控制水泵向容器中注水使盐水密度保持在一定范围内，电磁铁线圈电阻忽略不计，假设水加入容器后与盐水立刻混合均匀。（g取10N/kg） （1）闭合开关，电磁铁的上端是 极，若往容器中注水，轻质细线上的拉力将 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 （2）若此装置所能控制的最大盐水密度为1.3g/cm3，则R＝ Ω，该装置所能控制的最小盐水密度是 g/cm3。 （3）若将R更换为阻值更大的电阻，该装置控制的最大盐水密度将 ，该装置控制的最大盐水密度与最小盐水密度的差值将 （ 均选填“变大”“变小”或“不变”）。 【解答】解：（1）根据安培定则可知闭合开关，电磁铁的上端是S极，若往容器中注水，盐水密度变小，物体受向上的浮力，轻质细线上的拉力和重力，根据F浮ρ液gV排可知注水后浮力变小，轻质细线上的拉力将增大； （2）图1控制电路中，R、电磁铁、Rf串联； 物体A的重力GA＝mAg＝ρAVAg＝1.6×103kg/m3×100×10﹣6m3×10N/kg＝1.6N， 若此装置所能控制的最大盐水密度为1.3g/cm3，物体A所受的最大浮力：F浮最大＝ρ最大VAg＝1.3×103kg/m3×100×10﹣6m3×10N/kg＝1.3N， 此时轻质细线上的拉力F最小＝G﹣F浮＝1.6N﹣1.3N＝0.3N， 根据图象可知F最小＝0.3N时，Rf＝200Ω； 此时铁质开关K应吸上，排水电路开始排水，则电磁铁线圈中的电流I≥0.048A，由欧姆定律可得电路中的总电阻：R总250Ω； 根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和可得：定值电阻R＝R总﹣Rf＝250Ω﹣200Ω＝50Ω； 根据题意可知，当电流达到I′＝0.04A时，铁质开关K被释放，停止放水；由欧姆定律可得电路中的总电阻：R总′300Ω； 此时Rf的阻值：Rf′＝R总′﹣R＝300Ω﹣50Ω＝250Ω， 由图2可知，此时的拉力为：F最大＝0.5N， 物体A所受的最小浮力：F浮最小＝G﹣F最大＝1.6N﹣0.5N＝1.1N， 根据F浮＝ρ液V排g可得盐水的最小密度：ρ最小1.1×103kg/m3＝1.1g/cm3； （3）当R的阻值调大时，由于控制电路中释放或吸上铁质开关的电流值不变，则控制电路对应的总电阻不变，由Rf＝R总﹣R可知，Rf和Rf′的阻值都会变小，由图象可知物体A受到的拉力减小；根据F浮＝G﹣F可知物体A受到的浮力变大，根据ρ液可知液体的密度变大； 最大盐水密度与最小盐水密度时，Rf的对应的阻值差却保持不变，由图象可知受到的拉力最大与最小的差值变小，根据F浮＝G﹣F可知物体A受到的浮力最大与最小的差值变小，根据ρ液可知液体的密度最大与最小的差值变小。 故答案为：（1）S；增大；（2）50；1.1g/cm3；（3）变大；变小。 [练习8] 在“探究电磁铁磁性强弱影响因素”的实验中，小科用绝缘细线将电磁铁M悬挂在铁架台上，并连接电路，如图所示。电磁铁有四个接线柱，相邻两个接线柱间的线圈均为100匝（线圈电阻不可忽略）。电磁铁下端与铁块P.上端的距离记为d，通过铁架台可以实现距离的调节。 以下是他的实验步骤： ①断开开关S，将滑动变阻器的滑片置于最右端。用已调零的电子测力计测出铁块P对测力计的压力F0＝0.9N，并记录； ②闭合开关S，通过调节滑动变阻器、接线柱、铁架台，完成实验并在如表中记录电子测力计的示数。 请回答下列问题： 实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 I/A 0.1 0.1 0.1 0.2 0.3 0.2 0.2 0.4 匝数 200 200 200 200 200 100 300 400 距离d/cm 1 2 3 2 2 2 2 4 F/N 0.54 0.81 0.86 0.72 0.63 0.81 0.63 ？ （1）该实验中如何判断电磁铁磁性的强弱 . （2）在研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数关系的实验中，若改变线圈匝数时，将导线由1、2接线柱换到1、3接线柱后，接下来的操作是 。 （3）分析实验数据，推测表格中第8次实验时电子测力计的示数为 N。 【解答】解：（1）电磁铁的磁性强弱无法用眼睛直接观察，通过电磁铁吸铁块后电子测力计的示数来判断电磁铁磁性的强弱； （2）利用图实验装置研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数关系的实验。将导线由1、2接线柱换到1、3接线柱后，根据控制变量法，保持电流大小不变，接下来应该进行的操作是：将变阻器的滑片向左移动直至电流表示数与导线接1、2接线柱时的电流相同； （3）实验次数1中电磁铁对铁块P的吸引力大小为0.9N﹣0.54N＝0.36N， 由实验次数1、2、3可知：距离d对电磁铁对铁块P的吸引力大小F，综合分析可知：电磁铁对铁块P的吸引力大小与线圈匝数和电流成正比关系， 与第1次实验相比，第8次实验时电磁铁对铁块P的吸引力大小为：0.36N0.18N， 则第8次实验时电子测力计的示数为F压＝G﹣F吸＝0.9N﹣0.18N＝0.72N。 故答案为：（1）通过电磁铁吸铁块后电子测力计的示数；（2）将变阻器的滑片向左移动直至电流表示数与导线接1、2接线柱时的电流相同；（3）0.72。 [练习9] 为探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关，小丽同学作出以下猜想： 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：外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强 为了检验上述猜想是否正确，小丽所在实验小组通过交流与合作设计了以下实验方案用漆包线（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。图所示的a、b、c、d为实验中观察到的四种情况。 根据小丽的猜想和实验，完成下面填空： （1）通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同，来判断它 的不同； （2）通过比较图 两种情况，可以验证猜想A是正确的。 【解答】解：（1）磁性的强弱是无法直接观察的。利用磁性的不同产生的磁力不同来认识电磁铁磁性的强弱不同，此题中就是利用电磁铁吸引大头针数目的不同来反映磁性强弱的不同的，这是一种转换的方法。 （2）要想验证电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性，必须电流相同、电磁铁相同、开关的状态不同的实验来研究，所以符合题意的是图a、b两种情况。 故答案为：（1）磁性强弱；（2）a、b。 [练习10] 随着城市化的发展，城区内出现了越来越多的高层住宅楼，人们乘坐电梯上下楼。为了安全起见，电梯都设置超载自动报警系统，其内部构造如图甲所示。控制电路的电源电压U＝6V，定值电阻R1＝100Ω，压敏电阻R2的阻值随压力F大小的变化关系如图乙所示。当控制电路中的电流达到0.03A时，电梯发出超载警报。电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值忽略不计。 （1）图甲中的整个电路装置叫做 。根据图乙分析，当电梯乘坐人数增多时，图甲中电磁铁的磁性 （选填“增强”“减弱”或“不变”）。 （2）当电梯内的人总质量为600kg时，控制电路中的电流是多少？（g取10N/kg） （3）电梯最多可搭载的乘客质量是多大？ （4）为了增加可搭载乘客的质量，可以如何实现，说出方法，并做出解释。 【解答】解：（1）图甲中的整个电路装置叫做电磁继电器；根据图乙可知，压敏电阻R2的阻值随压力F增大而减小，当电梯乘坐人数增多时，压敏电阻R2所受压力增大，故阻值减小，电压恒定，由欧姆定律可知，电路中电流增大，线圈匝数没变，故图甲中电磁铁的磁性增强。 （2）压敏电阻受到的压力：F＝G＝mg＝600kg×10N/kg＝6000N，由题图乙可知，此时压敏电阻的阻值：R2＝500Ω， 控制电路开关闭合时，R1R2串联，故电路总电阻：R＝R1+R2＝100Ω+500Ω＝600Ω，则控制电路中的电流I0.01A； （3）当控制电路中的电流达到0.03A时，电梯发出超载警报，此时控制电路的总电阻 ， 此时压敏电阻的阻值：R'2＝R'﹣R1＝200Ω﹣100Ω＝100Ω，由题图乙可知，压敏电阻受到的压力：F＝1×104N，即等于乘客总的重力， 则最多可搭载的乘客的质量 （4）为增加可搭载乘客的质量，需增加压敏电阻可承受的压力，此时会减小压敏电阻阻值；而电路允许通过的电流I是一定的，则电路的总电阻 是一定的， 若电源电压一定，所以需要增大定值电阻 R1 的阻值； 若定值电阻 R1 的阻值不变，则需要适当减小电源电压。 [练习11] 如图是由电磁铁P等构成的自动空气开关的原理图，当电路由于短路或 等原因导致电流过大时，电磁铁的磁性 ，吸引衔铁Q的力变大，使衔铁转动，闸刀S在弹力的作用下自动开启，切断电路，起到保险作用。 【解答】解：因为家庭电路中电流过大的原因有：短路或总功率过大。因此无论什么原因导致电流过大时，电磁铁的磁性都会增强，则吸引衔铁Q的力变大，使衔铁转动，闸刀S在弹力的作用下自动开启，切断电路，起到保险作用。 故答案为：使用的用电器功率过大；增强。 [练习12] 小明乘电梯时，发现电梯超载会自动报警。于是喜好钻研的他对电梯的电路图进行了研究，并设计了以下探究实验，如图甲所示。电源电压恒定不变，R0为定值电阻。用杯中水量调节压敏电阻受到压力的大小，压敏电阻Rx的电流与受到压力大小的关系如图乙所示： （1）分析图乙I﹣F图象可知：压敏电阻Rx受到的压力增大时，通过它的电流 ，Rx的阻值 （选填“变大”“变小”或“不变”）；当压力增大到一定程度时，触点K与 接触，电铃响，实现自动报警，图片中Ro的作用是 。 （2）某电梯超载报警的Rx﹣F图象如图丙所示，空载时电梯厢对Rx的压力F1等于电梯厢的重力，当压力F2＝1×104N时，电梯报警，则此电梯限载 人。（设每人质量约为55kg） 【解答】解： （1）在控制电路中，当压敏电阻Rx受到的压力F增大时，其阻值减小，电路中的总电阻减小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，电流增大时电磁铁的磁性增强； 当压力增大到一定程度时，即电梯超载时，压敏电阻Rx受到的压力F增大时，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； 由图乙知压敏电阻的电流随受到压力大小的增大而增大，给电路串联电阻R0起到分压作用，保护电路； （2）由图丙知：空载时电梯厢对Rx的压力F1等于电梯厢的重力，大小为F1＝4×103N时，当压力F2＝1×104N时超载，电梯报警， 故电梯中人的重力为：G总＝F2﹣F1＝1×104N﹣4×103N＝6×103N， 一个人的重力：G＝mg＝55kg×10N/kg＝550N， 电梯限载的人数：n10。 故答案为：（1）变大；变小；B；保护电路；（2）10。 [练习13] 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，LED灯亮；水位到达金属块A时，警鸣器响。图中工作电路未连接完整，请用笔画线完成电路的连接。 【解答】解：如图所示，水位未达到金属块A时，只有LED灯亮；水位到达达到金属块A时，即电磁铁接通电路而工作，使衔铁在电磁铁的磁力作用下，接通警鸣器所在电路，达到发出报警信号的目的；电路连接如下图所示： 。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$