第16章 二、第2课时 电磁铁电磁继电器-【拔尖特训】2024-2025学年九年级下册物理（苏科版）

42 第2课时 电磁铁 电磁继电器 ▶ “答案与解析”见P26 1. 某实验小组用自制电磁铁探究影响电磁铁磁 性强弱的因素.他们用相同的漆包线和铁钉 绕制成两个电磁铁A 和B,B 的铁钉上绕有 更多匝数的线圈,实验装置如图所示. (第1题) (1) 如图甲所示,闭合开关,电磁铁A的铁钉 钉尖是 (N/S)极;将滑动变阻器的 滑片P 向右移动,能吸引的大头针的数目 (变多/不变/变少). (2) 如图乙所示,把电磁铁A 和B 串联,闭 合开关,多次移动滑动变阻器的滑片P,发现 电磁铁B 总能吸引更多的大头针,通过比 较,得出的结论是 . (3) 电磁铁在生活中有广泛的应用,请举一 例: . 2. 电磁铁与永磁体相比,其优点是磁性的有无 可以通过 来控制;磁性的强弱 可以通过 来控制;磁极的极性 可以通过 来改变. 3. 下列设备或电器中,其主要工作原理与电磁 铁无关的是 ( ) A. 电铃 B. 电熨斗 C. 电磁选矿机 D. 电磁起重机 4. (2024·湖北)全自动洗衣机的进水阀门是由 电磁铁控制的,其构造示意图如图所示.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,水流进洗衣机内. (第4题) 5. 人工心脏泵可短时间代替心脏进行 工作,如图所示为该装置的示意图, 磁体固定在左侧,线圈AB 固定在 用软铁制成的活塞柄上(相当于一个电磁 铁),活塞筒通过阀门与血管相通.阀门S1只 能向外开启,S2只能向内开启.线圈中的电 流从A流向B时,电磁铁的左端是 极,血液会 (流入/流出)活塞筒,该 装置工作时,线圈 AB 中的电流方向 (需要/不需要)改变. (第5题) 6. ★(2023·河南)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 所在位置时,灯泡不亮.水位 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(苏科版)九年级下 知 识 讲 解 43 达到金属块M 所在的位置时,灯泡亮,则接 线柱C应与 (A/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.通电1min,灯泡消耗的电 能是 J. (第6题) 7. 许多能实现自动控制的电路中都安装有电磁 铁.关于电磁铁,下列说法中正确的是( ) A. 电磁铁的铁芯可以用铜棒代替 B. 电磁继电器中的磁体可以使用永磁体 C. 电磁铁磁性的强弱只与电流的大小有关 D. 电磁铁是根据电流的磁效应制成的 8. 如图所示为汽车启动装置工作原理 图.关于这一装置及其工作特点,下 列说法中不正确的是 ( ) (第8题) A. 旋转钥匙能使电磁铁所在电路工作 B. 电磁铁的工作电压比电动机的工作电 压低 C. 电磁铁通电时,上端是S极,下端是N极 D. 电磁铁通电时,吸引上方的衔铁,使触点 A与B接触 9. (2024·自贡)如图所示为某科技小组设计的 一种温度自动控制报警装置的电路图,关于 它的说法,下列选项中正确的是 ( ) (第9题) 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 10. (2024·广东)我国载人潜水器“奋斗者”号 突破万米深潜.潜水器内氧气浓度过低会影 响内部人员的生命安全.氧气可通过电解水 的方式来制备.某科创小组设计了氧气浓度 报警装置,其简化电路(未连接完整)如图甲 所示.气敏箱可等效为一个电阻,其阻值R 与氧气浓度c的关系如图乙所示.闭合开 关,当氧气浓度c>0.28kg/m3时,绿灯正 常发光;当c≤0.28kg/m3时,红灯正常发 光.已知电源电压及两灯的额定电压均为 4.8V,电磁铁线圈的电阻忽略不计. (第10题) (1) “奋斗者”号下潜的过程中,受到海水的 压强变 . (2) 电解水制备氧气的过程中,电能主要转 化为 能. (3) 图甲中的L1为 (红/绿)灯. (4) 闭合开关S,当c=0.28kg/m3时,通过 电磁铁线圈的电流为 A. (5) 请根据文中信息,用笔画线代替导线, 将图甲所示的电路连接完整,要求导线不能 相交.(为接线柱) 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十六章　电磁转换 与电流方向有关;若电流过小,则产生 的磁场较弱,小磁针可能不会发生偏 转;小磁针可以显示磁场的存在,磁场 的存在与小磁针的有无无关,拿走小 磁针后磁场不会消失. 7. B [解析]由异名磁极相互吸引, 可知通电螺线管的右端是N极,A错 误;小磁针在磁场中静止时N极所指 方向就是该点的磁场方向,B正确;将 小磁针移到其他位置,各点磁场方向 不同,N极所指方向一般不同,C错 误;改变电路中电流方向时,小磁针静 止时N极的指向会发生改变,故由本 实验可以得出通电螺线管的磁极与电 流方向有关的结论,D错误. 8. C [解析]条形磁体的中间磁性最 弱,两端磁性最强;地磁场和通电螺线 管的磁场特点与条形磁体的磁场相 似;通电直导线磁场的分布就是以通 电直导线为圆心的一个个同心圆,越 靠近通电直导线,磁性越强,磁感线越 密.所以通电直导线的磁场分布与其 他三种磁体的磁场分布不同. 9. 如图所示 (第9题) [解析]根据电流从螺线管左侧流入, 由安培定则知,螺线管左侧为N极, 右侧为S极,右侧吸引小磁针的N极, 故小磁针右侧为N极. 10. 如图所示 (第10题) [解析]根据通电螺线管外部磁场与条 形磁体周围的磁场相似,以及小磁针 静止时其N极的指向与小磁针处的 磁场方向相同可知,图中通电螺线管 的左端为N极、右端为S极;根据安 培定则可知,图中通电螺线管正面线 圈中的电流方向向上;最后根据直流 电源外部的电流从正极流向负极可 知,在螺线管上从左向右绕线时应从 背面绕到正面. 通电螺线管绕线作图的要领 ① 由小磁针的指向判断通电 螺线管的磁极,进而判断电流的方 向.② 根据电流的方向进行绕线, 画绕线方式时应始终由螺线管的 一端画向另一端,正面的线画出, 背面的线不画. 11. (1) 显示磁场方向 (2) 小磁针 N极的指向与磁场方向相同 (3) 电 流 (4) 保护电路 [解析](1) 据磁 场方向的规定和本实验的目的可知, 实验中在通电螺线管周围放置一些小 磁针的作用是显示小磁针所在处磁场 的方向.(2) B 处小磁针不偏转的原 因可能是小磁针N极的指向与B 处 磁场的方向相同.(3) 将电池的正、负 极对调,则闭合开关后,螺线管中的电 流方向改变,通过观察小磁针N极的 指向,并与原实验现象进行比较,可探 究通电螺线管外部磁场方向与电流方 向的关系.(4) 因为螺线管由导线绕 成,其电阻较小,实验时电路中的电流 较大,电流的热效应较明显,所以为了 保护电路,防止电路烧坏,观察实验现 象后应立即断开开关. 12. 靠近 两个线圈中的电流方向相 同,根据安培定则可知左侧线圈的左 端为N极,右端为S极,右侧线圈的 左端为N极,根据磁极间的相互作用 规律可知,线圈会相互吸引,两个线圈 将相互靠近 13. D [解析]由于通电螺线管周围 存在磁场能使小磁针偏转,则小磁针 静止时N极的指向由通电螺线管的 极性决定;比较题中甲、丁两图发现电 源的正、负极接法相同,但绕线方向不 同,导致小磁针的偏转方向不同,说明 通电螺线管的极性与螺线管绕线方式 有关;比较题中甲、乙两图绕线方向相 同,电源的正、负极接法不同,小磁针 的偏转方向也不同,说明通电螺线管 的极性与电源的正、负极有关.由于电 源的正、负极与绕线方向共同决定螺 线管中电流的方向,故通电螺线管的 极性由螺线管中电流的方向决定. 通电螺线管极性的决定因素 学生易认为螺线管的磁极性 质由绕线方法决定或电源的正、负 极决定而错选,其实绕线方法与电 源的正、负极方向共同决定通电螺 线管中的电流的方向,电流方向决 定通电螺线管的极性. 14. A [解析]根据题图通电螺线管 线圈的绕线方式和电流的方向,利用 安培定则可以确定通电螺线管的A 端为S极,B 端为N极.在地磁场的 作用下,通电螺线管将会发生转动,最 后静止时,通电螺线管的N极(B端) 指向北,通电螺线管的S极(A 端)指 向南. 第2课时 电磁铁 电磁继电器 1. (1) S 变少 (2) 电流相同时,匝 数越多,电磁铁的磁性越强 (3) 电 铃(合理即可) 2. 电流的通断 电流的大小 电流 的方向 3. B 4. S(或南) 向上 [解析]根据安培 定则与电流方向可以判断出通电后线 圈上端为S极.电磁铁通电后产生磁 性,对位于其下方的衔铁施加向上的 力,衔铁向上移动,阀孔打开,水流进 洗衣机. 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 62 5. S 流入 需要 [解析]线圈中的 电流从A 流向B 时,根据安培定则, 电磁铁的右端为N极,左端为S极. 异名磁极相互吸引,此时活塞向左移, 活塞筒内压强减小,血液流入活塞筒. 因为工作时活塞要左右移动,电磁铁 的磁极要改变,所以线圈AB 中的电 流方向需要改变. 6. B 0.5 360 [解析]由图可知, 当水位未达到金属块M 所在位置时, 控制电路中无电流,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 所在位置时,控制电路通电,电磁 铁有磁性,吸引衔铁,灯泡亮,说明工 作电路接通,则接线柱C应该与B连 接;由P=UI可知,灯泡正常发光时 的电流I=PU = 6W 12V=0.5A ;通电 1min,灯泡消耗的电能W =Pt= 6W×1×60s=360J. 分析电磁继电器工作过程的 一般思路 先明确控制电路与工作电路, 再从控制电路入手,看电磁铁磁性 的有无(或强弱)对工作电路触点 连接情况的影响,最后确定工作电 路中的工作情况. 7. D [解析]因为铜是非磁性物质, 不能被磁化,所以电磁铁的铁芯不可 以用铜棒代替,A错误;电磁继电器中 的磁体是电磁铁,其磁性的有无是由 电流的通断控制的,因为永磁体能长 久地保持磁性,所以电磁继电器中的 磁体不可以使用永磁体,B错误;电磁 铁磁性的强弱与线圈中电流的大小、 线圈匝数的多少都有关,C错误;电磁 铁是根据电流的磁效应制成的,D 正确. 8. C [解析]由图可知,汽车启动时, 旋转钥匙(相当于闭合开关),电磁铁 所在的控制电路闭合,开始工作.电磁 铁因通电而具有磁性,吸引上方的衔 铁,使触点A 与B 接触,电动机所在 的工作电路接通,电动机开始工作;电 磁铁的工作电压U1 由一个电源提 供,电动机的工作电压U2 由串联的 两个电源提供,U1<U2;据安培定则 可知,图中电磁铁通电时,上端是 N极,下端是S极.选项C错误. 9. A [解析]据图可知,该温度自动 报警器的原理是当温度达到90℃时, 由于温度计内的水银是导体,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. 10. (1) 大 (2) 化学 (3) 绿 (4) 0.1 (5) 如图所示 (第10题) [解析](1) “奋斗者”号下潜过程中, 深度变大,受到海水的压强变大. (2) 电解水制备氧气的过程中,消耗 电能,产生化学能,即电能主要转化为 化学能.(3) 如题图乙所示,当氧气的 浓度升高时,气敏箱的阻值变大,电磁 铁线圈的电阻忽略不计,控制电路的 电源电压不变,则控制电路中的电流 变小,电磁铁磁性变弱,衔铁弹上去, 则L1接通,此时绿灯发光,故L1为绿 灯.(4) 分析题图乙可知,气敏箱的阻 值变化量与氧气的浓度变化量的比值 是一个定值,该定值为k=ΔRΔc= 60Ω-40Ω 0.4kg/m3-0.2kg/m3 =100Ω/(kg·m-3), 则气敏箱阻值R=100Ω/(kg·m-3)× c+20Ω,闭合开关S,当c=0.28kg/m3 时,气敏箱的阻值R=48Ω,已知电源 电压及两灯的额定电压均为4.8V, 电磁铁线圈的电阻忽略不计,则通过 电磁铁线圈的电流I= U R= 4.8V 48Ω= 0.1A.(5) 该装置可分为两个电路, 一个是控制电路,一个是工作电路,根 据题意可知,两个电路共用一个电源, 控制电路的重要组成部件为电源、电 磁铁、气敏箱,工作电路分为两个简单 电路,衔铁弹上去时,绿灯亮,衔铁吸 下来时,红灯亮. 三、 磁场对电流的作用 电动机 1. 左右往复 通电导体 电能转化 为机械能 2. 磁极 线圈 换向器 电流 3. C 4. B 5. 竖直向上 改变电流方向(或使磁 场反向;或减小电流;或减弱磁场等) [解析]橡皮筋刚好处于松弛状态,金 属棒静止,受力平衡,即受到的磁场力 方向与重力方向相反,因为受到的重 力的方向竖直向下,所以受到的磁场 力的方向竖直向上;要使橡皮筋处于 拉伸状态,则需要竖直向上的磁场力 减小或反向,使磁场力减小的方法有 减小电流或减弱磁场,使磁场力反向 的方法有改变电流方向或使磁场反向. 6. 通电线圈在磁场中受力转动 垂 直 [解析]直流电动机的原理是通电 线圈在磁场中受力转动;换向器是在 线圈转过平衡位置的一瞬间改变线圈 中的电流方向,从而改变线圈的受力 方向,使得线圈能够持续转动,平衡位 置即为线圈平面与磁感线垂直的 位置. 7. D [解析]导线中有电流通过,电 流通过导线时会产生热量,通电时间 越长,产生的热量越多,导线的温度越 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 72