12.4电磁铁及其应用 2024—2025学年北师大版（北京）九年级下册物理

2024—2025学年九年级下册物理北师大版（北京）12.4电磁铁及其应用 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．如图甲，2020年6月21日，我国时速600公里高速磁浮试验样车，在上海同济大学磁浮试验线上成功试跑，标志着我国磁悬浮技术已达到世界领先水平。列车上电磁体始终通有直流电，铁轨上线圈通电后，电磁体和线圈会变成一节节带有N极和S极的电磁铁，列车所受磁力如图乙所示。下列有关说法错误的是（　　） A．磁悬浮列车是利用同名磁极相互排斥的原理悬浮在轨道上的 B．图中列车在磁力作用下正在向右行驶 C．要保证列车一直向前行驶轨道，线圈的N极和S极就要不断变换，则铁轨上线圈中应通直流电 D．为了节约能源，列车行驶时应对铁轨上线圈分区段供电 2．如图所示，是温度自动报警器的原理图，它运用了许多物理知识，以下说法中正确的是（　　） A．温度计中的水银是绝缘体 B．电铃是根据电磁感应现象原理工作的 C．报警器中的电磁铁运用了电流的热效应 D．电磁继电器是一种电路开关 3．如图所示的实验装置中，将电能转化为内能的装置是（　　） A． B． C． D． 4．为了探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关，某同学使用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁进行实验，如图所示，下列说法中正确的是（    ） A．要使电磁铁的磁性增强，滑动变阻器的滑片应向右滑动 B．用电磁铁吸引大头针的数目显示它的磁性强弱 C．两电磁铁的线圈串联是为了探究磁性强弱与电流的关系 D．甲线圈的匝数多，说明通过甲线圈中的电流大于通过乙线圈中的电流 5．如图所示，滑动变阻器的滑片P向a点滑动时，电磁铁的磁性将(   ) A．增强 B．减弱 C．不变 D．无法确定 6．如图是一种名为“铁钉桥”的游戏，它是利用左右两块同一电路的电磁铁将数枚细铁钉搭建而成，下列说法正确的是（　　） A．“铁钉桥”利用了异名磁极相互吸引 B．被磁化后的“铁钉桥”中间磁性最强 C．电磁铁断电后“铁钉桥”也不会倒塌 D．改变电流方向会导致“铁钉桥”倒塌 7．如图是一种温度自动报警器的原理图，其中热敏电阻的阻值随温度而变化，当温度达到设定值时，指示灯熄灭，电铃工作，发出报警信号，下列关于报警器的说法中正确的是(    ) A．电磁继电器中的电磁铁的工作原理是电磁感应 B．电磁继电器实质是一种电路开关，可以用一个电路控制另一个电路 C．电磁继电器中的电磁铁的上端为N极 D．温度没有达到设定值时电磁铁无磁性 8．如图是电磁继电器的构造和工作电路示意图．要使电磁铁对衔铁的吸引力变大，以下做法可行的是（ ） A．去掉电磁铁线圈中的铁芯 B．减少电磁铁线圈的匝数 C．适当增大电源A的电压 D．适当增大电源B的电压 9．如图所示是简易电磁锁原理图，闭合开关S，滑片P向左移动，使静止在水平桌面的锁栓滑动，打开门锁，下列说法错误的是（　　）    A．锁栓可能是用钢铁制作的 B．通电后电磁铁a端为N极 C．滑片向左移动的过程中电磁铁的磁性增强 D．锁栓在滑动过程中受到的摩擦力始终向左 10．小雨家的蔬菜批发部进了一批香蕉，需要在库房中保鲜一段时间，要求将温度控制在一定的范围内。小雨请教了物理老师后，设计了如图所示的温度自动报警器原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的是（　　） A．温度升高至-4℃时，灯L亮报警 B．若将温度计上端的金属丝向下调整，则报警温度将升高 C．报警器中水银温度计和电磁铁并联在电路中 D．报警器利用了电磁铁通电时有磁性，断电时磁性消失的特点 11．如图所示的实例中，不属于电磁铁应用的是 A．电磁起重机 B．电磁阀控制车门 C．电铃 D．指南针 12．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N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，指示灯变亮 13．如图是某物理小组设计的拍摄机动车辆闯红灯设备的原理示意图。红灯亮时，光控开关接收到红光会闭合；机动车驶过时，安装在路面下方的压力开关受到机动车的压力会闭合，当摄像系统的电路自动拍摄违章车辆时，关于开关的状态下列说法中正确的是（　　） A．只有光控开关处于闭合状态 B．只有压力开关处于闭合状态 C．光控开关和压力开关同时处于闭合状态 D．若将两开关并联也能达到相同的效果 14．如图为光敏电阻控制的智能照明电路，L为“220V   22W”的照明灯，光敏电阻R的阻值随光照强度的增大而减小，控制电路中电源电压为6V，定值电阻R0为200Ω，电磁铁的线圈电阻忽略不计，当天色渐暗，通过线圈的电流为0.02A时，恰好启动工作电路的照明系统下列说法正确的是（　　） A．工作电路中电源的a端应该连接零线 B．照明系统恰好启动时，光敏电阻R的阻值为100Ω C．灯L正常发光时，控制电路中的电流是大于0.02A D．如果提高控制电路电源电压，照明灯白天也可能发光 15．如图是小明利用光敏电阻为居民楼门口设计的一种智能照明电路，L为“220V 22W”照明灯，天暗时自动发光，天亮时自动熄灭。控制电路中，电源由两节干电池串联而成。R1为定值电阻，R2为阻值会随着光照强度变化而变化的光敏电阻。下列说法中不正确的是（　　） A．受控电路中导线a端应连接照明电路的火线 B．提高控制电路电源电压，L白天也可能发光 C．当光照强度增大时，控制电路总功率将增大 D．为了让灯在天更暗时才发光，可换用阻值更小的R1 二、填空题 16．电磁铁中有电流通过时 磁性，没有电流通过时 磁性。 17．某市科技馆有机器人和参观者下象棋的展台，机器人取放棋子时用一根“手指”接触棋子表面就可以实现（如图），其奥秘是“手指”内部有电磁铁。 （1）机器人取放棋子是利用了电磁铁的 （选填“磁性有无”或“磁极方向”）可以控制的特点； （2）制作象棋棋子的材料应该是下列常见金属材料中的 。 A．铁        B．铜       C．铝 18．如图所示，在磁铁正上方用弹簧挂着一条形磁铁，开关闭合后，当滑片P从a端向b端滑动过程中，则电流表的示数 ，弹簧的长度将 （选填变小、不变或变大）． 19．如图所示，当开关闭合后，通电螺线管右端的小磁针按如图所示方向偏转，则通电螺线管的b端为 极，电源的c端为 极；当滑片P向左移动过程中，通电螺线管的磁性将 （选填“增强”、“减弱”或“不变”）。 三、计算题 20．阅读下面的短文，回答问题 双触点干簧管 双触点干簧管是一种磁控开关，结构如图所示，其外壳是一只密封的玻璃管，管内充有某种惰性气体，并装有A、B和C三块簧片，其中B和C是用铁或镍等材料制成，A是用铜或铝等非磁性材料制成，A的端点与C的端点是固定端点，B的端点是自由端点，正常时B的端点在自身弹力作用下与A的端点接触，当绕在干簧管上的线圈通电时，如图所示，B的端点与C的端点分别被磁化而相互吸引，当吸引力大于B的弹力时，B与A的端点分开，并与C的端点接触．而当B与C的吸引力减小到一定程度时，B在弹力的作用下与C的端点分开，重新恢复与A的端点接触． 请回答下列问题： ⑴在图中，若要使螺线管的左端为N极，则电源左端是 极． ⑵簧片A、B和C所对应的材料可能是 ．（填写序号） ①铁、铁、铜 ②铜、铝、铁 ③铜、铁、铁 ④镍、铁、铝 ⑶当B的端点与C的端点接触时，簧片B具有 势能． ⑷如图所示，请将电路连接完整，要求闭合开关后，红灯先通电，然后绿灯与红灯能交替通电． 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《2025年2月27日初中物理作业》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C D C B B A B C D D 题号 11 12 13 14 15 答案 D D C B B 1．C 【详解】A．磁场力使列车能够悬浮在轨道上，利用的是列车与轨道间同名磁极相互排斥的原理，故A正确，A不符合题意； B．根据力的示意图能够看出，不同磁极间受力方向是向右的，列车整体受力方向向右，故B正确，B不符合题意； C．要使列车一直向右运动，需要使列车与轨道间磁极始终如题中所示，列车上磁体通有直流电，磁极方向始终不变，轨道上磁极需要改变，因此铁轨上线圈应该通有交流电，故C错误，C符合题意； D．列车具有惯性，分区段供电，列车在无电区段可以利用惯性继续运动，从而节约能源，故D正确，D不符合题意。 故选C。 2．D 【详解】A．温度计中的水银是导体，故A错误； B．电铃是根据电流的磁效应工作的，故B错误； C．温度计内水银上升，因为水银是导体，控制电路会接通，电磁铁产生磁性，将衔铁吸引，将报警电路接通，电铃响，起到报警作用，电磁铁是运用电流的磁效应，而不是电流的热效应，故C错误； D．电磁继电器的实质就是一个开关，可控制电路通断，故D正确。 故选D。 3．C 【详解】A．A装置把通电导体放在磁场中，它会受到力的作用，这是用来研究磁场对电流的作用（或通电导体在磁场中受力）的实验，即电动机的原理实验，是电能转化为机械能，故A不符合题意； B．B装置中，若开关闭合，金属棒左右切割磁感线运动，此时电路中就会产生电流，这是电磁感应实验装置，是机械能转化为电能，故B不符合题意； C．C装置是电饭锅，工作时将电能转化为内能，故C符合题意； D．D装置是电磁铁的原理图，是利用电流的磁效应，不是主要将电能转化为内能，故D不符合题意。 故选C。 4．B 【详解】A．由图可知，变阻器的滑片向左滑动，电阻的阻值减小，电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强．故A错误． B．在实验中电磁铁的磁性强弱无法直接看出，通过吸引大头针的多少来进行判断．吸引的大头针越多，说明电磁铁的磁性越强，否则越弱．故B正确． CD．两电磁铁的线圈串联是为了使通过两线圈的电流相等，研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数之间的关系．故CD错误． 5．B 【详解】当滑片向a点移动时，变阻器连入电路的电阻变大，由I=可知电路中的电流减小，在螺线管的匝数一定时，电流越小，电磁铁的磁性越弱．故B符合题意，ACD不符合题意． 6．A 【详解】A．同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。图中，左右两块电磁铁将数枚原本没有磁性的细铁钉磁化后相互吸引，故A正确； B．被磁化后的“铁钉桥”两端磁性最强，中间磁性最弱，故B错误； C．电磁铁的磁性与线圈的匝数、电流大小有关。若增加电磁铁中电流的大小，磁性增强，断电后铁钉没有磁性，“铁钉桥”会倒塌，故C错误； D．改变电流方向会导致“铁钉桥”极性改变，磁性不变，不会倒塌，故D错误。 故选A。 7．B 【分析】电磁继电器实质是一种电路开关，它由控制电路和工作电路组成，可以实现远程控制和自动控制．其主要部件是一个电磁铁，利用了电流的磁效应．结合其结构可对选项中的说法逐一做出判断． 【详解】A．电磁继电器中的电磁铁的工作原理是电流的磁效应，与电磁感应无关，故A错误； B．电磁继电器实质是一种电路开关，可以用一个电路控制另一个电路，从而实现远程控制和自动控制，故B正确； C．由安培定则可知，用右手握住螺线管，使四指指向电流的方向，则大拇指所指的下端为N极，故C错误； D．温度没有达到设定值时电磁铁照样有磁性，只是磁性较小，不能将衔铁吸下来，故D错误． 故选B． 8．C 【详解】A．带有铁芯的通电螺线管叫电磁铁，电磁铁的磁性有无由通断电来控制，电磁铁的磁性强弱由电流大小和线圈匝数决定．若去掉电磁铁线圈中的铁芯，磁性将减弱，故A不符合题意； B．若减少电磁铁线圈的匝数，电磁铁的磁性减弱，故B不符合题意； C．增大电源A的电压，可以增大通过电磁铁的电流、增强电磁铁的磁性，故C符合题意； D．增大电源B的电压，不会影响通过电磁铁的电流，不会改变电磁铁的磁性，故D不符合题意； 故选C。 9．D 【详解】A．由简易电磁锁原理图可知，锁栓会受到电磁铁的磁力作用，说明锁栓是磁体或易磁化的物质，所以锁栓可能是用钢铁制作的，故A正确，不符合题意； B．电流从螺线管右端流入，左端流出，故据安培定则可知，此时电磁铁的a端是N极，故B正确，不符合题意； C．滑动变阻器的滑片P向左端移动，电阻变小，电流变大，故电磁铁的磁性变强，故C正确，不符合题意； D．由图可知，要使电磁锁打开，锁栓应该向左滑动，此时锁栓受到水平桌面的向右的摩擦力，故D错误，符合题意。 故选D。 10．D 【详解】AD．由图知道，温度达到8℃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，报警器是利用了水银导电、水银热胀冷缩的性质、电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性等特点，故A错误，D正确； B．由图知道，若将温度计上端的金属丝向下调整，则报警温度将降低，故B错误； C．由图知道，报警器的电磁铁和水银温度计依次连接在控制电路中，两者是串联的，故C错误。 故选D。 11．D 【详解】A．电磁起重机的主要部分是电磁铁，接通电路，电磁铁产生磁性，电磁铁便把钢铁物品牢牢吸住，吊运到指定的地方；断开电路，电磁铁磁性消失，钢铁物品就放下来了，故A不符合题意； B．由图中可知，电磁阀控制车们两侧有两个电磁铁，是利用电磁铁来工作的，故B不符合题意； C．由图中可知，通电时，电磁铁有电流通过，产生了磁性，把衔铁吸过来，使小锤打击电铃发出声音，同时电路断开，电磁铁失去了磁性，小锤又被弹回，电路闭合，不断重复，电铃便发出连续击打声音，故C不符合题意； D．指南针是利用地磁场工作的，不是利用电磁铁，故D符合题意。 故选D。 12．D 【详解】A．闭合开关S1，电流从电磁铁的右端流入，左端流出，根据安培定则可知电磁铁左端为N极，右端为S极，故A错误； BCD．闭合开关S1、S2，滑片P向右滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变大，电压一定，由可知，电流变小，电磁铁磁性减弱；滑片P向左滑动时，电磁铁磁性增强，由题可知，巨磁电阻的阻值减小，电压一定，由可知，电流变大，由P=UI可知，指示灯的实际功率变大，所以指示灯变亮，故BC错误，D正确。 故选D。 13．C 【详解】ABC．红灯亮时，光控开关接收到红光会闭合；此时有机动车驶过时，安装在路面下方的压力开关受到机动车的压力会闭合，控制电路连通，电磁铁产生磁性，将衔铁吸下来，摄像系统所在的工作电路构成通路，摄像系统自动拍摄违章车辆。故AB错误，C正确； D．如果光控开关和压力开关是并联的，只有红灯亮，或只有车超过停车线时，摄像头都会拍摄，故D错误。 故选C。 14．B 【详解】A．为了用电的安全，开关应接在用电器和火线之间，衔铁相当于是灯泡的开关，所以工作电路中电源的a端应该连接火线，故A错误； B．照明系统恰好启动时，通过线圈的电流为0.02A，根据欧姆定律可知，此时电路的总电阻为 根据串联电路的电阻关系可知，光敏电阻R的阻值为 R=R总-R0=300Ω-200Ω=100Ω 故B正确； C．根据题意可知，当天色渐暗，光敏电阻的阻值变大，根据欧姆定律可知，通过线圈的电流变小，通过线圈的电流为0.02A时，恰好启动工作电路的照明系统，照明灯泡正常发光，所以控制电路中的电流会小于或等于0.02A，故C错误； D．如果提高控制电路的电压，由欧姆定律可知，控制电路中的电流增大，在白天时，控制电路的电流很大，衔铁会被吸下，照明灯L不发光，且到晚上时，由于控制电路的电压高、电流大，也可能导致衔铁被吸下，照明灯L也可能不发光，故D错误。 故选B。 15．B 【详解】A．开关控制灯泡时，开关接在火线上，所以，受控电路中导线a端应连接照明电路的火线，故A正确，不符合题意； B．如果提高控制电路的电压，由欧姆定律知道，控制电路中的电流增大，在白天时，控制电路的电流很大，衔铁会被吸下，照明灯L不发光，且到晚上时，由于控制电路的电压高、电流大，也可能导致衔铁被吸下，照明灯L也可能不发光，故B错误，符合题意； C．当光照强度增大时，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，根据串联电路的电阻关系知道，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，由P＝UI知道，控制电路的功率变大，故C正确，不符合题意； D．根据题意知道，照明灯在天暗时发光，说明此时照明电路闭合，即衔铁上动触点与静触点接触，由图知道，此时衔铁应被释放，则电磁铁的磁性减弱，说明控制电路中的电流变小，由知道，控制电路中的电阻变大，即此时光敏电阻的阻值变大，反之，天亮时光敏电阻的阻值变小，所以，该光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小；电磁铁的吸合电流不变，控制电路电源电压不变，由欧姆定律知道，衔铁被吸下时电路的总电阻不变，要在环境光线更弱时才启动节能灯照明，此时光敏电阻的阻值较大，则应换用阻值较小的R1，故D正确，不符合题意。 故选B。 16． 有 没有 【分析】电磁铁的磁性有无可由通断电来控制：通电时有磁性，断电时没有磁性；磁性强弱由电流的大小来控制：通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强。 【详解】[1][2]当导线中有电流通过时，导线的周围会产生磁场；当导线中没有电流通过时，导线的周围没有磁场；因此电磁铁中有电流通过时有磁性，没有电流通过时没有磁性。 17． 磁性有无 A 【详解】（1）[1]当电磁铁通电时，电磁铁就有了磁性，断开电流时，电磁铁就失去了磁性，所以通过控制电流的有无来控制磁性有无。 （2）[2]制作象棋棋子的材料应该是磁性材料，即铁、钴、镍等，故A符合题意，BC不符合题意。 故选A。 18． 变大 变大 【详解】试题分析：因为滑片从a端向b端滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，所以电路中的电流变大，即电流表示数增大；又因为电流增大通电螺线管的磁性增强，根据右手定则可得，螺线管的上端为S极，下端为N极，又因为异名磁极相互吸引，所以螺线管对磁铁的吸引力增大，弹簧伸长的长度变大．故答案为变大，变大． 【考点定位】影响电磁铁磁性强弱的因素；磁极间的相互作用；通电螺线管的极性和电流方向的判断；电路的动态分析 19． S 正 增强 【详解】[1][2]小磁针N向内转，说明该磁感线是向内的，即b端为电磁铁的S极，由安培定则可知，电流从a侧流入，因电流从电源的正极流向负极，即c端为电源正极，d端为负极。 [3]当滑片向左移动时，接入电阻变小，由欧姆定律得电磁铁中的电流减大，则通电螺线管的磁性增强。 20．（1）正（+） （2）3 （3）弹性 （4）如图 【详解】试题分析：（1）用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极．根据安培定则判断电源的极性； （2）根据物体被磁化后可以吸引铁类物质，进行分析； （3）弹性势能是由于物体发生弹性形变而具有的能； （4）闭合开关后，红灯先通电，然后绿灯与红灯能交替通电，由此根据双触点干簧管特点分析连接电路． 解： （1）螺线管的左端为N极，右手握住螺线管，大拇指朝左，电流从左侧流进，右侧流出，所以电源的左端是正极； （2）由题磁铁能够磁化干簧管的B、C两个簧片，所以制作材料可能是铁；不能吸引A，制作材料可能是铜；故选③； （3）正常时B的端点在自身弹力作用下与A的端点接触，当B的端点与C的端点接触时，簧片B发生弹性形变，所以它具有弹性势能； （4）当开关S闭合后，电路接通红灯亮，故红灯与螺线管相连且与簧处A组成一条支路； 通电后螺线管产生磁性，B的端点与C的端点分别被磁化而相互吸引，把簧片吸下来，绿灯电路接通灯亮．所以绿灯与C相连．这样交替进行．如图所示： 故答案为（1）正；（2）③；（3）弹性；（4）如上图所示． 【点评】干簧管实际是一种继电器控制电路，其作用相当于一个开关，解答中主要用到了安培定则的应用，磁化的特点，以及电路的设计等，有一定的难度，但也给我们很多的启示，是一个很好的应用，也是一道不错的题目． 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$