第3节 电磁铁 电磁继电器（重难点训练）物理新教材人教版九年级全一册

第3节 电磁铁 电磁继电器 一．电磁铁的构成、原理与优点（共5小题） 二．影响电磁铁磁性强弱的因素（共7小题） 三．探究影响电磁铁磁性强弱因素的实验（共5小题） 四．生活中利用电磁铁工作的设备（共5小题） 五．电磁继电器的结构、原理与工作示意图（共9小题） 六．电磁继电器的常见应用（共7小题） 七．设计含有电磁继电器的电路图（共5小题） 一．电磁铁的构成、原理与优点（共5小题） 1．关于电磁铁，下列说法中不正确的是（　　） A．电磁铁中的铁芯可以用铜棒代替 B．电磁铁是根据电流的磁效应工作的 C．电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性 D．电磁铁是一种非永久磁体 【答案】A 【详解】A．电磁铁的铁芯需用软磁性材料制成，铜不是磁性材料，故不可以用铜棒代替，故A错误，符合题意； B．电磁铁是利用电流的磁效应制成的，故B正确，不符合题意； C．电磁铁通电时，电流的周围存在磁场，所以电磁铁有磁性，断电时没有磁性，故C正确，不符合题意； D．电磁铁不是永久磁铁，它的磁性的有无跟电流的通断有关，故D正确，不符合题意。 故选A。 2．在如图所示的电路中，闭合开关S后会发现与弹簧相连的条形磁体（颜色深的一极为N极）向下移动。则下列分析正确的是（　　） A．电磁铁的A端为S极，电源左端为“+”极 B．利用这一现象揭示了通电线圈在磁场中受力运动 C．当滑动变阻器的滑动片P向右端移动时，弹簧将伸长 D．若滑动变阻器的滑片P不动，抽去电磁铁铁芯，弹簧将变长 【答案】C 【详解】A．闭合开关S后会发现与弹簧相连的条形磁体向下移动，说明蹄形磁体受到吸引力作用，根据磁极间的相互作用规律可知，电磁铁的B端为S极，根据安培定则可知，电流是从螺线管的下端流入，，故电源的左端为“+”极，故A错误； B．电磁铁通电获得磁性，断电磁性消失，是利用电流的磁效应原理工作的，故B错误； C．当滑动变阻器的滑动片P向右端移动时，滑动变阻器接入电阻变小，根据欧姆定律可知，电流变大，电磁铁的磁性增强，所以弹簧将伸长，故C正确； D．若滑动变阻器的滑片P不动，抽去电磁铁铁芯，磁性减弱，对条形磁体的吸引力减弱，所以弹簧将变短，故D错误。 故选C。 3．巨磁电阻（GMR）效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧减小的现象，且磁场越强电阻越小。如图是说明巨磁电阻特性原理的示意图，下列说法正确的是（    ） A．电磁铁的原理是电磁感应 B．闭合，滑片P向左移动，电磁铁的磁性将减小 C．闭合和，滑片P置于最右端时，指示灯最亮 D．闭合和，滑片P向左移动，指示灯将变亮 【答案】D 【详解】A．电磁铁的工作原理是电流的磁效应，故A错误； B．闭合，滑片P向左移动，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，则电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，故B错误； C．闭合和，滑片P置于最右端时，滑动变阻器连入电路中的电阻最大，则电路中的电流最小，电磁铁的磁性最弱，则巨磁电阻(GMR)的电阻最大，右侧电路中电流最小，指示灯最暗，故C错误； D．闭合和，滑片P向左移动，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，则电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，巨磁电阻(GMR)的电阻变小，右侧电路中的电流变大，指示灯变亮，故D正确。 故选D。 4．电磁铁 (1)电磁铁：带 的螺线管叫作电磁铁。 (2)原理：在螺线管内插一个铁芯，当电流通过带铁芯的螺线管时，螺线管中的铁芯就被电流的磁场磁化成了 ，使通电螺线管的磁性 ；当断开电路时，它们的磁性就立即 了。 【答案】(1)铁芯 (2) 磁铁 大大增强 消失 【详解】（1）内部插入铁芯的通电螺线管，其磁性比通电螺线管大大增强。 （2）[1][2]当电流通过螺线管时，螺线管周围存在磁场，螺线管中的铁芯就被该磁场磁化成一个磁体，它周围也有磁场，和通电螺线管的磁场叠加在一起，使螺线管的磁性大大增强。实验中通过铁芯吸引大头针数目的多少来反映电磁铁磁性的强弱。 [3]通电螺线管有电流时有磁性，无电流时无磁性，故当电路断开时，它们的磁性消失。 5．如图是全自动洗衣机进水阀门的结构示意图，其核心元件是由线圈和铁芯构成的 ，用来控制进水阀门的通断。当线圈通电后，阀孔打开，水流进洗衣机，请你利用所学物理知识解释其中的道理 。 【答案】 电磁铁 见解析 【详解】[1]在物理学中，由线圈和铁芯组成的装置是电磁铁。 [2]当线圈通电后，电磁铁周围形成磁场 ，对衔铁产生一个向上的吸引力 ，从而使得阀孔打开，导致水流进洗衣机 。 二．影响电磁铁磁性强弱的因素（共7小题） 6．如图所示，一个轻质弹簧下悬挂一个铁块，为使弹簧伸长量增大，可采取的措施是（　　） A．不改变滑片P的位置，S由1改接到2 B．S接1不变，将滑片P向右滑 C．S接1不变，将滑片P向左滑 D．S接1不变，滑片P的位置不变，将铁芯抽出 【答案】C 【详解】A．不改变滑片P的位置，电路中电流大小不变，S由1改接到2，线圈匝数减少。电磁铁磁性强弱与电流大小、线圈匝数有关，电流不变时，匝数越少磁性越弱，对铁块的吸引力越小，弹簧伸长量减小，故A不符合题意； B．S接1不变，线圈匝数不变，将滑片P向右滑，滑动变阻器接入电阻变大，电路中电流变小。电流越小电磁铁磁性越弱，对铁块的吸引力越小，弹簧伸长量减小，故B不符合题意； C．S接1不变，线圈匝数不变，将滑片P向左滑，滑动变阻器接入电阻变小，电路中电流变大。电流越大电磁铁磁性越强，对铁块的吸引力越大，弹簧伸长量增大，故C符合题意； D．S接1不变，滑片P位置不变，电路中电流和线圈匝数均不变，将铁芯抽出，电磁铁磁性会减弱（铁芯可增强磁性），对铁块的吸引力减小，弹簧伸长量减小，故D不符合题意。 故选C。 7．如图所示，开关由触点a换接到触点b时，电磁铁的磁性强弱及A端的极性变化情况分别是（两个电源的电压相同）（   ） A．增强，由S极变为N极 B．增强，由N极变为S极 C．减弱，由N极变为S极 D．减弱，由S极变为N极 【答案】D 【详解】开关接a时，只有螺线管接入电路；接b时，电阻R与螺线管串联，电路总电阻增大，电流减小。根据 “电流越小，电磁铁磁性越弱”，所以磁性减弱。开关接a时，用安培定则（右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向 N 极），可判断A端为S极；接b时，电流方向改变，再次用安培定则， A 端变为 N 极。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选 D。 8．电磁铁在生活中应用非常广泛，如图所示为某种导体绕制成的电磁铁（线圈电阻不可忽略），右侧放置一枚小磁针，待小磁针静止后。下列操作过程中，电磁铁磁性一定增强的是（　　） A．开关拨到a，将右侧小磁针换成强磁铁 B．开关拨到a，将滑动变阻器向右移动 C．保持滑动变阻器滑片位置不变，将开关由a拨到b D．开关S由b拨到a，调节滑动变阻器，使电流表的示数仍保持不变 【答案】D 【详解】A．开关拨到a，将右侧小磁针换成强磁铁，但不会影响电磁铁的磁性强弱，因为电磁铁的磁性强弱与线圈匝数、电流大小以及铁芯材料等因素有关，与外部的强磁铁无关，故A不符合题意。 B．开关拨到a，将滑动变阻器向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻增大，根据欧姆定律，在电源电压不变的情况下，电路中的电流I减小。电流越大，磁性越强；电流越小，磁性越弱”可知，电磁铁的磁性会减弱，故B不符合题意。 C．保持滑动变阻器滑片位置不变，将开关由a拨到b，此时接入电路的线圈匝数减少。在电流不变的情况下，线圈匝数减少，电磁铁的磁性一定减弱，故C不符合题意。 D．开关S由b拨到a，调节滑动变阻器，使电流表的示数仍保持不变，即电流不变，接入电路的线圈匝数增多，根据电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系可知，电磁铁的磁性会增强，故D符合题意。 故选D。 9．小明用如图所示装置制作了一个电磁铁，闭合开关，电磁铁吸引了部分大头针。下列说法正确的是（    ） A．向右调节滑动变阻器的滑片，电磁铁的磁性会增强 B．把铁芯换成粗细相同的铜芯，电磁铁的磁性会增强 C．根据右手螺旋定则判断，该电磁铁的上端为N极，下端为S极 D．断开开关后，铁钉仍能吸引两根大头针，说明电路中仍有电流 【答案】C 【详解】A．向右调节滑动变阻器的滑片时，接入电路的电阻增大，导致通过电磁铁的电流减小，根据电磁铁磁性强弱与电流大小的关系，磁性会减弱而非增强，故A错误； B．铜芯不能被磁化，换成铜芯后电磁铁的磁性会显著减弱，因为电磁铁的磁性主要依赖于铁芯被磁化后增强磁场的效果，故B错误； C．根据右手螺旋定则（安培定则），用右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指的方向即为N极，得出结论，此图螺线管的上端为N极，下端为S极，故C正确； D．断开开关后铁钉仍能吸引少量大头针是因为铁钉被磁化后具有剩磁，并非电路中仍有电流，故D错误。 故选C。 10．如图所示是悬浮地球仪摆件及其内部结构示意图。地球仪稳定地“悬浮”在底座正上方，底座中电磁铁上方是 极（选填“N”或“S”），要增加球体“悬浮”的高度，应将滑片P向 端移动（选填“a”或“b”），重新悬浮后，地球仪所受磁力与原来磁力相比 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 S a 不变 【详解】[1]由图可知，电流从螺线管上方流入、下方流出，根据安培定则可知，底座中电磁铁下端是N极，上端是S极。 [2]地球仪受到下方电磁铁对它的斥力而悬浮，斥力与地球仪的重力大小相等，要增加球体“悬浮”的高度，应将滑片P向a端移动，使滑动变阻器电阻减小，电流增大，增强电磁铁的磁性，从而增大对球体的斥力。 [3]增加到一定高度后，球体会重新悬浮，处于平衡状态，则电磁铁对球体的斥力仍然等于球体的重力，故地球仪所受磁力与原来磁力相比不变。 11．如图为某工厂为方便搬运笨重零件，设计的杠杆和电磁铁组合器件。该装置通电后，电磁铁上端为 （选填“N”或“S”）极，左侧电磁吸力应该 （选填“大于”“小于”或“等于”）零件的重力；若提不起零件，此时可通过 （写出一种即可）方法，来增强电磁铁磁性。 【答案】 N 大于 向左移动滑动变阻器滑片 【详解】[1]根据右手螺旋定则，用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。观察图中电流方向，可判断出电磁铁上端为N极。 [2]由图可知，用衔铁提起零件时，动力臂小于阻力臂，是一个费力杠杆，则要使零件被提起，左侧电磁吸力必须大于零件的重力，这样才能克服重力将零件吸起。 [3]若提不起零件，此时可通过增大电流的方法，即向左移动滑动变阻器滑片，来增强电磁铁磁性。 12．图是小蔡同学设计的短跑比赛“抢跑判断器”。闭合开关S1和S2后，电磁铁的上端为 （选填“N”或“S”）极；当运动员蹬在起跑器上时，若运动员抢跑，则力敏电阻R0所受的压力变小，其电阻变小，抢跑指示灯 （选填“L1”或“L2”）亮，则可判定该运动员抢跑。 【答案】 S L2 【详解】[1]由图可知，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，电磁铁的上端为S极。 [2]工作人员闭合开关S1、S2，发令指示灯L1亮，运动员抢跑后，R0所受压力变小，其电阻变小，根据欧姆定律可知控制电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，将衔铁吸下，灯L2所在电路接通，则抢跑指示灯L2亮。 三．探究影响电磁铁磁性强弱因素的实验（共5小题） 13．一位同学将两个相同的铁钉绕制成电磁铁，使用足够数量的大头针进行探究实验。实验电路如图所示，闭合开关S，下列说法正确的是（　　） A．B线圈的匝数多，所以通过B线圈的电流小于A线圈的电流 B．电磁铁A的上端是S极 C．只将铁钉换成同规格的铜钉，闭合开关S，两个电磁铁吸引大头针的数量减少 D．通过观察电磁铁吸引的大头针个数判断它的磁性强弱，是运用了控制变量法 【答案】C 【详解】A．两线圈串联连接，通过B线圈的电流等于A线圈的电流，故A错误； B．电流从A的上端流入，根据电流方向和右手螺旋定则可知，电磁铁A的上端是极，故B错误； C．只将铁钉换成同规格的铜钉，铜钉不能被磁化，闭合开关S，两个电磁铁吸引大头针的数量减少，故C正确； D．通过观察电磁铁吸引的大头针个数判断它的磁性强弱，是运用了转换法，故D错误。 故选C。 14．根据图中所示，回答问题： 探究的是电磁铁磁性的强弱与 有关； 【答案】线圈匝数 【详解】由于图中两电磁铁串联，控制电流相同，改变电磁铁线圈匝数不同，根据吸引大头针数目的多少探究磁性的强弱，所以此实验装置探究的是电磁铁磁性强弱和线圈匝数的关系。 15．在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明同学用相同的漆包线和铁钉绕制成电磁铁A和B，并设计了如图所示的电路。 (1)实验中小明通过观察比较 来判断电磁铁磁性的强弱，用到的科学研究方法是 。 (2)图中电磁铁A、B串联的目的是 ，通过观察可知，电磁铁的磁性强弱与 有关。 (3)为了探究电磁铁B磁性的强弱与电流大小的关系，可以通过 ，观察实验现象。 (4)电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是 。 (5)在（2）（3）中，应用到的物理方法是 法。 【答案】(1)两电磁铁吸引大头针的数量 转换法 (2)使通过两电磁铁线圈的电流相同 线圈匝数 (3)移动滑动变阻器滑片的位置 (4)同名磁极相互排斥 (5)控制变量 【详解】（1）[1][2]探究影响电磁铁磁性强弱的因素的实验中，判断电磁铁磁性强弱的方法：看它吸引大头针的数量（或个数，这种方法属于转换法（将磁性强弱转换为吸引大头针的数量来比较）。 （2）[1][2]电磁铁 A、B 串联，串联电路电流处处相等，目的是控制通过它们的电流相等，图中 A、B 线圈匝数不同，吸引大头针数量不同，说明磁性强弱与线圈匝数有关。 （3）探究电磁铁B磁性强弱与电流大小的关系：应改变电流大小，可通过改变电路电阻大小改变电路电流，即可调节滑动变阻器，然后观察吸引大头针数量的变化。 （4）大头针被磁化后，下端为同名磁极（同为S极或N极），同名磁极相互排斥，所以下端分散。 （5）在 (2) 和 (3) 中，分别控制电流相同研究匝数影响、控制匝数相同研究电流影响，用的是控制变量法。 16．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相同的铁钉绕制成A、B两个电磁铁，B电磁铁线圈的匝数多。 (1)如图甲，闭合开关，A的钉尖是 （选填“N”或“S”）极；将滑动变阻器的滑片P向右移动，电流表的示数变 （选填“大”或“小”），吸引大头针的数目 （选填“变多”“不变”或“变少”）。 (2)如图乙，把A和B串联在电路中，闭合开关，多次移动滑动变阻器的滑片P，发现B总能吸引更多的大头针，通过比较，得出的结论是当电流相同时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越 （选填“强”或“弱”）。 (3)电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是 。 (4)实验中用到的探究方法有 和 。 (5)小组做完实验又提出了一个新的问题：电磁铁的磁性强弱是否与铁芯的粗细有关呢？于是他们将图乙中B的铁钉换为更粗的铁钉，比较A和B吸引大头针的数目。请你对这个方案进行评价： 。 【答案】(1) S 小 变少 (2)强 (3)同名磁极相互排斥 (4)控制变量法 转换法 (5)见解析 【详解】（1）[1]如图甲，电流从电磁铁A的上方流入、下方流出，由安培定则可知，电磁铁A的上端是N极，下端的钉尖是S极。 [2][3]滑动变阻器滑片P向右移动，接入电路电阻变大，由欧姆定律可知，电流变小，电流表的示数变小。电磁铁磁性强弱与电流大小有关，电流变小，磁性减弱，则吸引大头针的数目变少。 （2）A和B串联，电流大小相同，铁芯相同，线圈的匝数越多，电磁铁吸引的大头针越多，电磁铁的磁性越强。所以可以得出的结论是：电流相同，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强。 （3）大头针被电磁铁磁化后，下端都具有相同的磁极，根据同名磁极相互排斥，所以下端会分散。 （4）[1][2]探究电磁铁磁性强弱与电流、匝数关系时，控制其中一个因素不变，用了控制变量法；通过吸引大头针的数目来反映磁性强弱，用了转换法。 （5）电磁铁磁性的强弱跟电流的大小、线圈匝数多少等有关，A和B串联，通过它们的电流相等，B电磁铁线圈的匝数多，铁芯粗，A电磁铁线圈的匝数少，铁芯细，没有控制线圈匝数相同，无法比较。 17．为探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，小海用电池（电压一定）、滑动变阻器、数量较多大头针、铁钉以及较长导线为主要器材，进行如图所示的简易实验。 (1)通过吸引大头针的数量来判断电磁铁磁性的强弱，这种常用的实验方法是 （选填“控制变量法”或“转换法”）； (2)连接好电路，使变阻器连入电路的阻值较大，闭合开关，观察到如图A所示的情景；接着，移动变阻器滑片，使其连入电路的阻值变小，观察到图B所示的情景，比较图A和B，可知 图中的电流较小，从而发现，通过电磁铁的电流越 （选填“大”或“小”），磁性越强； (3)比较图C中甲、乙可知：当通过线圈的电流相等时，线圈 越多，磁性越 。 【答案】(1)转换法 (2)A 大 (3) 匝数 强 【详解】（1）电磁铁磁性强弱通过比较电磁铁吸引大头针的多少来反映，电磁铁吸引的大头针越多，电磁铁磁性越强；此实验运用的是转换法。 （2）[1][2]由图可知，A和B吸引的大头针数目不同，A中滑动变阻器接入电路中的阻值大，电路中的电流小，吸引的大头针的数目少，由此可知，在匝数相同时，通过电磁铁的电流越小，磁性越弱；电流越大，磁性越强。 （3）[1][2]由图C可知，通过两线圈的电流相同，甲的匝数多，吸引的大头针数目多，所以得出的结论是当通过线圈的电流相等时，线圈匝数越多，磁性越强。 四．生活中利用电磁铁工作的设备（共5小题） 18．如图1是一个自动输液报警器。其内部有一压敏电阻R，阻值随管内液体多少的变化而变化。工作电路图如图2所示。当药液减少时，电铃两端的电压逐渐增大，增大到一定程度时电铃发声报警（电铃电阻恒定不变）。下列分析正确的是（　　） A．电铃的工作原理是磁场对通电导体有力的作用 B．药液未输完电铃不响，是因为没有电流通过 C．压敏电阻R的阻值随着药液的减少而减小 D．药液输完时电路的总功率最小 【答案】C 【详解】A．电铃的核心是电磁铁，利用电流的磁效应工作的，故A错误； BC．药液减少时，电铃两端的电压逐渐增大，增大到一定程度时电铃发声报警，没有报警是因为电压较小，不是没有电流通过，且药液减少时，电流变大，因而电路中的电阻减小，即压敏电阻R的阻值随着药液的减少而减小，故C正确，B错误； D．药液减少时，电流变大，药液输完时，电路中的电流最大，根据P=UI可知电路的总电功率最大，故D错误。 故选C。 19．下列说法中不正确的是（　　） A．磁悬浮列车是利用磁极间的相互作用实现悬浮的 B．超导体可广泛的应用在电热器上 C．电磁起重机是应用了电流的磁效应 D．指南针能指南北是由于地磁场对放入其中的磁体有力的作用 【答案】B 【详解】A．磁悬浮列车是利用同名磁极相互排斥或异名磁极相互吸引的原理工作的，故A正确，不符合题意； B．当电阻为零时用超导材料做电动机线圈可以减少电能损耗，也可用作输电导线等。所有利用电流热效应工作的电阻都不能用超导体制作，故B错误，符合题意； C．电磁起重机是应用了电流的磁效应，当有电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性，吸引铁等磁性物体，故C正确，不符合题意； D．指南针是由于地磁场对放入其中的磁体有力的作用而指南北方向，故D正确，不符合题意。 故选B。 20．下面四幅图中，其工作原理不涉及电磁铁应用的是（　　） A．指南针 B．电铃 C．磁悬浮列车 D．电磁起重机 【答案】A 【详解】A．指南针应用了磁铁可以指示南北的性质，与电磁铁无关，故A符合题意； B．电铃中，有铁芯的通电螺线管组成了电磁铁，通电时，电磁铁有电流通过，产生了磁性，把衔铁吸下来，使小锤敲击铃碗发出声音，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了，故B不符合题意； C．磁悬浮列车利用的是磁极间的相互作用规律，列车通电后，具有磁性，用到了电磁铁，故C不符合题意； D．电磁铁是根据通电导体周围存在磁场的原理制成的，电磁铁断电时，就会无磁性，就不再吸引钢铁，电磁起重机工作时能够吸引钢铁类物质，故D不符合题意。 故选A。 21．如图所示是某温度自动报警器的原理图。制作此温度计时，在玻璃管的两端分别封入一段金属丝，其中测温物质应该选择 （选填“煤油”或“水银”）。将金属丝的两端接入电路中，当温度达到 ℃时，电铃就会响起来，发出报警信号，此时，电磁铁右端是 极，当滑片P向左移动时，电磁铁磁性变 。 【答案】 水银 74 N 强 【详解】[1]为了能够实现自动控制，当温度计的示数达到某个设定值时，控制电路需要接通，所以温度计玻璃管中加入的测温物质需要容易导电，即加入的测温物质是导体，因为煤油是绝缘体，水银是导体，所以测温物质应该选择水银。 [2]如图所示，温度计的分度值为2℃，玻璃管上端金属丝的下端在70℃后第2小格处，对应的温度为，当温度计中的测温物质到达74℃时，控制电路接通，电路中有电流，电磁铁有磁性，会吸引衔铁，从而接通工作电路，使电铃发出报警信号。 [3]控制电路接通时，电流从电源正极出发，经过电磁铁时，正对我们的这部分线圈中电流方向向下，根据安培定则可得，电磁铁右端为N极。 [4]当滑片P向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路中总电阻变小，根据可知，在电源电压不变时，电路中电流变大，通过电磁铁的电流变大，在匝数相同时，电磁铁的磁性变强。 22．如图所示，小明自制了一个带有电磁铁的泡沫船模型。将它放入水中漂浮，船头指向西。闭合开关S，电磁铁由于受到 的作用，船头会偏转最终指向 方。电磁铁在生产生活中有着广泛的用途，请写出一个应用电磁铁的实例： 。（合理即可） 【答案】 地磁场 南 电磁起重机 【详解】[1][2]闭合开关 S 后，电磁铁通电产生磁性，相当于一个小磁针。地球本身是一个大磁体，存在地磁场，小磁针（即电磁铁）在地磁场的作用下会发生偏转，最终静止时会指向南北方向，其中N极指向北方，S极指向南方。已知船头原来指向西，根据安培定则可判断出电磁铁的N极在船尾方向，地磁场和地理南北极相反，北极为地磁的南极，由于同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，船尾指向北方，船头指向南方，所以船头会在地磁场作用下偏转最终指向南方。 [3]电磁起重机是电磁铁的典型应用之一。它通过电磁铁的磁性吸引，可以轻松吊起大量钢铁等铁磁性材料，广泛应用于各种需要大量吊运铁磁性材料的场合。 五．电磁继电器的结构、原理与工作示意图（共9小题） 23．某中学物理学习兴趣小组，设计了如图甲所示的温度自动控制装置，R为热敏电阻，其阻值随温度的变化曲线如图乙所示，左侧为控制电路电源电压为3V，电磁继电器的线圈电阻为R0为50Ω。当线圈中的电流大于或等于15mA时，电磁继电器衔铁被吸下，右侧发热电路断开。下列说法正确的是（　　） A．热敏电阻R的阻值随温度的升高而增大 B．该装置利用了电磁铁通电时有磁性断电时磁性消失的特点 C．此温控装置可以将温度控制在55℃以下 D．当线圈中电流等于15mA时，热敏电阻R消耗的功率为0.045W 【答案】C 【详解】A．由图乙可知，温度越高，热敏电阻R的阻值越小，故A错误； B．线圈中的电流大于或等于15mA时，即电磁继电器的磁性变强，电磁继电器衔铁被吸下，右侧发热电路断开，说明该装置利用了电磁铁磁性强弱的特点控制右侧电路，故B错误； C．由图可知，控制电路中热敏电阻和继电器串联，当继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器的衔铁被吸下，继电器断开工作电路，停止加热，则当控制电路电流等于15mA时，此时电路中的电阻为 根据串联电路电阻的特点，此时热敏电阻的阻值为 由图乙可知，此时的温度为55℃，即该装置可将温度控制在55℃以下，故C正确； D．由选项C可知，当线圈中电流等于15mA时，热敏电阻R为150Ω，根据公式可知，热敏电阻R消耗的功率为，故D错误。 故选C。 24．某展览厅为保护展品设置了调光天窗，其电路原理如图所示，图中R0为定值电阻，R为光敏电阻。当外界光照较弱时，自动启动节能灯给予补光；当外界光照较强时启动电动卷帘调整进光量。下列关于光敏电阻节能灯中光敏电阻阻值的判断正确的是（　　） A．阻值不随光照强度的变化而变化 B．阻值随光照强度的增大而增大 C．阻值随光照强度的增大而减小 D．R0在电路中的作用是增强电磁铁的磁性 【答案】C 【详解】ABC．由题意知，当外界光照较弱时，自动启动节能灯给予补光，说明电磁铁磁性较弱，无法吸引衔铁，即控制电路中的电流较小，根据可知电路中的总电阻变大，光敏电阻的阻值变大，所以光敏电阻R的阻值随光照强度的减弱而增大。 当外界光照较强时启动电动卷帘调整进光量，所以此时电磁铁磁性较强，吸引衔铁，即控制电路中的电流较大，根据可知电路中的总电阻变小，光敏电阻的阻值变小，所以光敏电阻R的阻值随光照强度的增大而减小，故AB错误，C正确； D．由图可知，R0与光敏电阻串联在电路中，当光敏电阻的阻值较小时，R0能起到保护电路的作用，故D错误。 故选C。 25．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，电磁铁磁性逐渐减弱 C．若要调低报警温度，可将R2的阻值调小 D．若控制电路电源电压升高，报警温度将升高 【答案】C 【详解】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AB错误； 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正确； D．若控制电路电源电压升高，则电路中电流变大，要保持原来的电流不变，总电阻应增大，R1的阻值随温度的升高而减小，则报警温度将降低，故D错误。 故选C。 26．下图是自动空气开关的原理图，P为电磁铁，Q为衔铁，可绕O点自由转动，开关S可绕右端的点旋转。电路正常工作时，开关S处于水平位置，被衔铁卡住，同时使连接开关的弹簧处于伸长状态。当电路由于短路或 等原因导致电流过大时，电磁铁的磁性 （选填“增强”“减弱”或“不变”），吸引衔铁Q的力变大，使衔铁Q 时针转动，开关S在弹簧的作用下自动切断电路，起到保险作用。 【答案】 总功率过大 增强 逆 【详解】[1]家庭电路中电流过大的原因有：一是短路；二是用电器总功率过大。 [2][3]电磁铁的磁性跟电流大小、线圈的匝数、有无铁芯有关，此时电流变大，电磁铁的磁性就会增强，磁性增强就能把衔铁Q吸引过来，即衔铁Q会逆时针转动。 27．2025年新年前夕，全长22.13公里天山胜利隧道全线贯通，它是世界上最长的高速公路隧道。在地下隧道建设中氧气浓度过高或过低易导致安全事故，氧气报警器能监控氧气浓度的变化提前预警。如图是某氧气报警器的原理示意图，电阻R为气敏电阻，当氧气浓度升高时，电阻变大，灯亮报警。闭合开关后，电磁铁上端为 极，当B灯亮时，说明氧气浓度 （选填“过高”或“过低”）。请分析该设计的不足 。 【答案】N 过低 当氧气浓度过低时，B灯亮，当氧气浓度过高时，A灯亮，无法显示氧气浓度正常 【详解】[1][2][3]闭合开关后，电流由电磁铁的上端流入，下端流出，据安培定则知，电磁铁的上端为N极，下端为S极。当氧气浓度过低时，电阻变小，根据欧姆定律知，控制电路的电流较大，电磁铁的衔铁被吸下，工作电路中的B灯接通，B灯亮。当氧气浓度过高时，电阻变大，根据欧姆定律知，控制电路的电流较小，电磁铁的衔铁被释放，工作电路中的A灯接通，A灯亮；当氧气浓度过低时，B灯亮，当氧气浓度过高时，A灯亮，无法显示氧气浓度正常。 28．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，则应将右侧 两个接线柱相连；灯泡发光时电磁铁的上端是 极。 【答案】 C、B S 【详解】[1][2]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跟B连接；由图可知，电流从电磁铁的下端流入，由安培定则可知，电磁铁的下端为N极，上端为S极。 29．海鲜保存常要求温度低于-18℃。小东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保持3V不变，电磁铁线圈电阻忽略不计，冷库温度等于或高于-18℃时，工作电路报警。乙图为热敏电阻R随温度变化的图像，冷库温度降低时，热敏电阻R的阻值变 ；当控制电路开关闭合后，衔铁被吸下，铃响灯不亮，则控制电路中电流高于 A。 【答案】 大 0.03 【详解】[1]据乙图可知，当冷库温度降低时，热敏电阻R的阻值变大。 [2]据乙图可知，当冷库温度等于-18℃时，热敏电阻的阻值为100，控制电路的电源电压均保持3V不变，则此时控制电路中的电流为 由于冷库温度等于或高于-18℃时，工作电路报警，因此控制电路中电流高于0.03A。 30．某兴趣小组查阅资料，设计出如图甲的家用电热水器的原理图。工作电路电压恒为220V，R1、R2是加热电阻，R1阻值为2420Ω。控制电路电源电压恒为3V，滑动变阻器Rp的最大阻值为10Ω，电磁铁线圈电阻不计，Rt为热敏电阻，其阻值随温度的变化如图乙、当控制电路的电流小于0.15A时，衔铁与电磁铁断开，两触点A、B接通，工作电路处于加热状态，加热功率为1120W；当控制电路的电流达到0.15A时，衔铁被电磁铁吸下，两触点断开，工作电路处于保温状态。求： (1)保温状态下工作电路的功率； (2)电阻R2的阻值； (3)该电热水器正常工作时可设置的温度范围。 【详解】（1）衔铁被吸下时，处于保温状态，保温时只有R1接入电路，此时的保温功率为 （2）加热时两个电阻并联，此时的加热功率为1120W，所以有 即 解得R2=44Ω （3）当RP=0时，控制电路中热敏电阻的阻值为 由图乙可知，此时对应的温度为40℃；当RP=10Ω时，控制电路中热敏电阻的阻值为 由图乙可知，此时对应的温度为80℃，所以该电热水器正常工作时可设置的温度范围为40~80℃。 31．图﹣1是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图﹣2所示，它是通过电热丝R1来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关。则： (1)空气炸锅加热食品利用的是电流的 效应。 (2)若把空气炸锅单独接入家庭电路中持续工作，电能表上标有3000r/（kW·h）的字样，其转盘正好转了100转，工作时间2min，求此时空气作锅的实际电功率。 (3)工作电路中电热丝R1与指示灯支路并联。已知R1的额定电压为220V，额定功率为1210W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，此时指示灯支路消耗的功率。 (4)控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度，电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系如图﹣3所示。当加热温度设定为150℃，即R3的阻值调为100Ω时，闭合开关S，电磁继电器（不计线圈的电阻）的衔铁被吸下，工作电路接通，开始加热  直到温度达到150℃时，衔铁向上弹起，停止加热。则当R3的阻值调为80Ω时，对应的加热温度设定为多少？ 【详解】（1）电流通过导体时会产生热量，所以空气炸锅加热食品利用的是电流的热效应。 （2）薯条吸收的热量 3000r/（kW·h）表示电路中用电器每消耗1kW·h电能，电能表的转盘转过3000转，则转盘转了100转，空气炸锅消耗的电能 空气炸锅工作的时间 空气炸锅的实际电功率 （3）由P＝UI可知，R1的额定电流 根据串并联电路的电流特点可知，指示灯支路的电流I灯＝I-I额＝5.55A-5.5A＝0.05A   指示灯支路消耗的功率P灯＝UI灯＝220V×0.05A＝11W （4）R3的阻值调为100Ω，由图丙可知，当加热温度设定为150℃，R2的阻值是30Ω，衔铁向上弹起，停止加热，根据串联电路的电阻特点可知，此时控制电路的总电阻R=R2+R3=30Ω+100Ω=130Ω 当R3的阻值调为80Ω时，由于衔铁被吸下时的电流不变，电源电压也不变，则总电阻不变。 所以此时R2的阻值R2'=R-R3'=130Ω-80Ω=50Ω   由图丙可知，对应的加热温度设定为200℃。 六．电磁继电器的常见应用（共7小题） 32．如图所示为一种温度自动报警器的原理图，图中的水银温度计在制作时，玻璃管两端分别封入一段金属丝，电源的两极分别和金属丝相连，当温度达到设定值，电铃报警。下列说法中正确的是（　　） A．若将温度计上端的金属丝向下调整，则报警温度将升高 B．电铃工作时，电磁铁a端为N极 C．电磁铁的工作原理是电流的磁效应 D．温度升高到80℃时，电铃报警 【答案】C 【详解】A．若将温度计上端的金属丝向下调整，金属丝所处的温度值会变小，则报警温度将降低，故A错误； B．当电铃工作时，电流从电磁铁的左端流入，右端流出，由安培定则可知，电磁铁的a端为S极，故B错误； C．电磁铁的核心部件是通电螺线管，其工作原理是电流的磁效应，故C正确； D．由图可知，温度计的分度值为2℃，金属丝与温度计74℃刻度线对齐，所以温度升高到74℃时，水银柱与上方金属丝连通，使左侧形成通路，电磁铁中有电流通过，电磁铁吸引衔铁，使触点接触，右侧电路接通，电铃发出报警信号。不是温度升高到80℃时，电铃才报警，故D错误。 故选C。 33．如图﹣1所示是物理创新小组设计的“闯红灯违规模拟记录器”，控制电路电源电压为6V，电磁继电器线圈电阻为10Ω，R为压敏电阻，其阻值大小随压力F的变化关系如图﹣2所示。当光控开关接收到绿光时断开，工作电路中指示灯亮，电控照相机不工作，当光控开关接收到红光时自动闭合，且当压敏电阻受到车的压力增大到一定数值，控制电路中电流等于或大于0.06A时，电控照相机开始拍照，g取10N/kg。下列说法中正确的是（　　） A．若要使质量较小的车闯红灯也能被拍下，可以适当减小线圈的匝数 B．a处是电控照相机，b处是指示灯 C．当控制电路中电流等于0.06A时，闯红灯的车对压敏电阻的压力为12000N D．当质量为1200kg的车闯红灯时，控制电路消耗的总功率为0.9W 【答案】D 【详解】A．车的质量变小，力敏电阻所受的压力也变小，由图﹣2知，其电阻变大，电路的电流会变小，若适当减小线圈的匝数，则电磁铁的磁性会更弱，衔铁不能被吸下。车的质量较小闯红灯不能被拍下，故A错误； B．由图﹣1知，光控开关接收到绿光时断开，则控制电路处于断开状态，线圈无电流通过，动触点与上触点接通，此时a工作，所以a为指示灯。光控开关接收到红灯时自动闭合，线圈中有电流通过，且电流等于或大于0.06A时，衔铁被吸下，接通下静触点，控制电路中照相机开始工作，所以b是电控照相机，故B错误； C．控制电路中的电流为0.06A时，电控照相机拍照，控制电路的总电阻为 力敏电阻的阻值R=R总-R线=100Ω-10Ω=90Ω 由图-2知，力敏电阻所受压力为4000N，即闯红灯时，车对力敏压阻的压力为4000N，故C错误； D．质量为1200kg的车闯红灯时，压力F=G=mg=1200kg×10N/kg=12000N 从图-2中可知力敏电阻的阻值R′=30Ω，此时控制电路消耗的总功率 故D正确。 故选D。 34．某展览厅（图1）为保护展品，当外界光照较强时，启动电动卷帘减少进光量；当外界光照较弱时，自动启动节能灯补光。调光天窗电路（图2）中的光敏材料R的电阻随光照强度E（单位为cd）的变化如图3所示。为定值电阻，线圈p电阻为，当电流达到时能吸合衔铁，则以下说法正确的是（    ） A．通电螺线管的上端是N极 B．展览厅内10盏“  ”节能灯并联后同时正常工作4小时消耗电能 C．若外界光照强度达到启动电动卷帘，则为 D．换用阻值较小的可缩短节能灯点亮的时间 【答案】D 【详解】A．根据题目中电流方向以及安培定则可知，通电螺线管的下端是N极，故A错误。 B．灯泡属于并联，工作4小时消耗的电能Q=Pt=10W×4×60×60s=1.44×105J 故B错误。 C．外界光照强度达到，R=120Ω，控制电路的电源电压为12V，此时电路电流为0.06A，根据欧姆定律计算可知此时电路的总电阻 所以R0=R总-R-Rp=200Ω-120Ω-10Ω=70Ω 故C错误。 D．电流不变，换用阻值较小的，可以使得光敏电阻的阻值更大时开始工作，此时外界的光照强度更小，所以节能灯延后亮，即缩短点亮时间。故D正确。 故选D。 35．为了建设安全、绿色节能的校园，教学楼的走廊改用如图所示的一款“智能照明灯”的电路，其控制电路中，电源电压恒定，R1为可变电阻，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度变化而变化。当电流到达某一值时，会将衔铁吸下。灯L天黑时自动发光，天亮时自动熄灭。由此可以判断：通电螺线管下方是 极；R2阻值随光照强度的增大而 。 【答案】 N 减小 【详解】[1]根据右手螺旋定则，判断大拇指朝下，则通电螺线管下方是N极。 [2]当电流到达某一值时，会将衔铁吸下，灯泡熄灭，即光越强，磁性也强，电流越大，由值电阻越小，故阻值随光照强度的增大而减小。 36．如图所示是一种温度自动报警器的原理图。制作水银温度计时，在玻璃管的两端分别封入一段金属丝。电池的两极分别与金属丝相连，当温度达到与电池正极相连的金属丝下端所指的温度时，电铃就响起来，发出报警信号。 (1)将水银温度计换成煤油温度计 （选填“影响”或“不影响”）电路工作； (2)当温度达到 时电铃响。此时，电磁铁右端是 极，若将控制电路电源正负极对调 （选填“会”或“不会”）影响其报警作用； (3)滑片P向左移动时，电磁铁磁性变 。 【答案】(1)影响 (2)74℃ N 不会 (3)强 【详解】（1）报警器是要利用温度计中的测温物质导电的，煤油不导电，故换成煤油是要影响电路工作的。 （2）[1]玻璃管上端金属丝对准74℃刻度线，当温度升高到74℃时，电路接通，开始报警。 [2]电磁铁正面导线中电流方向是向下的，根据安培定则可以判定，其右端是N极。 [3]将电源正负极对调后，电磁铁依然能够吸引衔铁，且温度升高到74℃时电路仍能接通，所以不会影响报警作用。 （3）滑片向左移动，变阻器连入电路中的电阻减小，电路中电流变大，电磁铁磁性变强。 37．小明发现小区入口的车辆出入自动控制闸，当车牌被识别系统识别后，绿灯亮，栏杆抬起，车辆通行。于是他设计了如图的模拟电路，车牌识别成功相当于图中开关S闭合。 （1）闭合开关后，线圈因 对铁柱产生作用力； （2）若电源电压下降，栏杆不能抬起。除了更换电池外，请你再写出一种能使栏杆正常抬起的方法： 。 【答案】 通电有磁性 将滑动变阻器的滑片向上调节 【详解】[1]由电流的磁效应可知，通电导线周围会产生磁场，闭合开关后有电流通过线圈，线圈周围会产生磁场，从而会对铁柱产生作用力。 [2]通电螺线管的磁性与通过的电流的大小有关，由欧姆定律可知电源电压下降会导致电路中的电流减小，通过线圈的电流减小，线圈的磁性就会减小，对铁柱产生的作用力变小，导致栏杆无法抬起，根据电路图可知，这时可以向上调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路中的电阻减小，使电路中的电流增大，增大线圈的磁性，从而增大对铁柱产生的作用力使栏杆能够抬起。 38．小何的爸爸买回一种新型插座，如所甲示，它能即时显示接在该插座上的用电器的工作电压和所耗电费等数据（插座本身消耗的电能由内部电池提供）。小何将家中电热水器插在该插座上，这时插座屏幕如1。汽车启动时，蓄电池向启动电动机M供电，设M两端电压为U，测得U-t和I-t图象如图1。 （1）求0.5s到1s，电动机M所消耗的电能； （2）M仅通过导线a、b接入电路，如图2所示，a的电阻为0.001Ω。若通过M的电流为200A，持续2s，求此过程a产生的热量； （3）一般采用电磁继电器控制M的通断电，利用实验器材模拟汽车启动，请用笔画线完成电路的连接。 【答案】（1）1000J；（2）80J；（3） 【详解】解：（1）由图1可知，0.5s到1s时，电动机M两端电压为10V，通过电动机的电流为200A，电动机消耗的电能为 W=UIt=10V×200A×(1s-0.5s)=1000J （2）此过程a产生的热量 Q=I2Rt=(200A)2×0.001Ω×2s=80J （3）由图3可知，当开关闭合，衔铁被吸下，电磁继电器相当于开关，电路连接如下图所示： 答：（1）0.5s到1s，电动机M所消耗的电能为1000J； （2）此过程a产生的热量为80J； （3）见解析。 七．设计含有电磁继电器的电路图（共5小题） 39．人人可能都遇到过这样的尴尬：超市购物时，购物袋很难搓开。这时我们经常看到会有人在手指上吐一些唾沫或在购物袋上哈一口气然后再搓开，这样做既不卫生又不雅观。小许同学利用电磁继电器（线圈电阻可忽略）设计了一款自动喷水器，只要手指头伸到喷头下面，喷头就会喷水，从而使顾客轻松打开购物袋。这款喷水器用到了红外开关S，当接收到人发出的红外线时，S自动闭合。下列设计合理的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．当接收到人发出的红外线时，S自动闭合，电路中有电流通过，电磁铁产生磁性，吸引衔铁，水箱所在电路处于断路状态，不会有水喷出，故A不符合题意； B．当接收到人发出的红外线时，S自动闭合，电路中有电流通过，电磁铁产生磁性，吸引衔铁，水箱所在电路被接通，处于通路状态，有水喷出，故B符合题意； CD．当接收到人发出的红外线时，S自动闭合，开关与保护电阻并联，此时保护电阻被短路，因线圈电阻可忽略，会引起电源短路，故CD不符合题意。 故选B。 40．如图所示是某车间自动除尘装置的简化电路图，空气中的尘埃量较少时，光源发出的光被挡板挡住了。当空气中的尘埃量达到一定值时，由于尘埃反射，部分光越过挡板射到光敏电阻上，该光敏电阻的阻值与光照强度成反比，此时在衔铁的作用下，开启自动除尘模式。若在a、b处安装除尘器、指示灯，则a处是 ，b处是 。当尘埃量逐渐增大时，电磁铁磁性将 （选填“减弱”、“增强”）。 【答案】 指示灯 除尘器 增强 【详解】[1][2][3]当空气中尘埃量达到一定值时，尘埃反射的光线增多，光照强度变大，光敏电阻阻值减小，则控制电路中的电流变大，通过电磁铁的电流变大，电磁铁磁性变强，衔铁被吸下，开启自动除尘模式，所以除尘器应接在b处；同理可知，当尘埃量逐渐减小时，电磁铁磁性减弱，衔铁被拉起，关闭自动除尘模式，所以a处为指示灯。 41．请用下图设计一个温度自动报警器，要求正常情况下绿灯亮，当温控箱内温度升到一定温度时，红灯亮（绿灯灭）。 【答案】 【详解】根据题意，将温控箱内温度计与电磁铁、控制电源组成控制电路，将工作电源与两盏灯组成工作电路，其中红灯接下触点，绿灯接上端触点。当温度升到一定温度时，控制电路接通，电磁铁将衔铁吸下，红灯亮。如图所示 42．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】 【详解】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： 43．汽车启动时，需将钥匙插入钥匙孔内并旋转（相当于闭合开关），请你用笔画线代替导线将轿车的启动原理图连接完整。 【答案】   【详解】钥匙孔与一节电池、电磁铁组成控制电路，电动机与总电源组成工作电路    2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 电磁铁 电磁继电器 一．电磁铁的构成、原理与优点（共5小题） 二．影响电磁铁磁性强弱的因素（共7小题） 三．探究影响电磁铁磁性强弱因素的实验（共5小题） 四．生活中利用电磁铁工作的设备（共5小题） 五．电磁继电器的结构、原理与工作示意图（共9小题） 六．电磁继电器的常见应用（共7小题） 七．设计含有电磁继电器的电路图（共5小题） 一．电磁铁的构成、原理与优点（共5小题） 1．关于电磁铁，下列说法中不正确的是（　　） A．电磁铁中的铁芯可以用铜棒代替 B．电磁铁是根据电流的磁效应工作的 C．电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性 D．电磁铁是一种非永久磁体 2．在如图所示的电路中，闭合开关S后会发现与弹簧相连的条形磁体（颜色深的一极为N极）向下移动。则下列分析正确的是（　　） A．电磁铁的A端为S极，电源左端为“+”极 B．利用这一现象揭示了通电线圈在磁场中受力运动 C．当滑动变阻器的滑动片P向右端移动时，弹簧将伸长 D．若滑动变阻器的滑片P不动，抽去电磁铁铁芯，弹簧将变长 3．巨磁电阻（GMR）效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧减小的现象，且磁场越强电阻越小。如图是说明巨磁电阻特性原理的示意图，下列说法正确的是（    ） A．电磁铁的原理是电磁感应 B．闭合，滑片P向左移动，电磁铁的磁性将减小 C．闭合和，滑片P置于最右端时，指示灯最亮 D．闭合和，滑片P向左移动，指示灯将变亮 4．电磁铁 (1)电磁铁：带 的螺线管叫作电磁铁。 (2)原理：在螺线管内插一个铁芯，当电流通过带铁芯的螺线管时，螺线管中的铁芯就被电流的磁场磁化成了 ，使通电螺线管的磁性 ；当断开电路时，它们的磁性就立即 了。 5．如图是全自动洗衣机进水阀门的结构示意图，其核心元件是由线圈和铁芯构成的 ，用来控制进水阀门的通断。当线圈通电后，阀孔打开，水流进洗衣机，请你利用所学物理知识解释其中的道理 。 二．影响电磁铁磁性强弱的因素（共7小题） 6．如图所示，一个轻质弹簧下悬挂一个铁块，为使弹簧伸长量增大，可采取的措施是（　　） A．不改变滑片P的位置，S由1改接到2 B．S接1不变，将滑片P向右滑 C．S接1不变，将滑片P向左滑 D．S接1不变，滑片P的位置不变，将铁芯抽出 7．如图所示，开关由触点a换接到触点b时，电磁铁的磁性强弱及A端的极性变化情况分别是（两个电源的电压相同）（   ） A．增强，由S极变为N极 B．增强，由N极变为S极 C．减弱，由N极变为S极 D．减弱，由S极变为N极 8．电磁铁在生活中应用非常广泛，如图所示为某种导体绕制成的电磁铁（线圈电阻不可忽略），右侧放置一枚小磁针，待小磁针静止后。下列操作过程中，电磁铁磁性一定增强的是（　　） A．开关拨到a，将右侧小磁针换成强磁铁 B．开关拨到a，将滑动变阻器向右移动 C．保持滑动变阻器滑片位置不变，将开关由a拨到b D．开关S由b拨到a，调节滑动变阻器，使电流表的示数仍保持不变 9．小明用如图所示装置制作了一个电磁铁，闭合开关，电磁铁吸引了部分大头针。下列说法正确的是（    ） A．向右调节滑动变阻器的滑片，电磁铁的磁性会增强 B．把铁芯换成粗细相同的铜芯，电磁铁的磁性会增强 C．根据右手螺旋定则判断，该电磁铁的上端为N极，下端为S极 D．断开开关后，铁钉仍能吸引两根大头针，说明电路中仍有电流 10．如图所示是悬浮地球仪摆件及其内部结构示意图。地球仪稳定地“悬浮”在底座正上方，底座中电磁铁上方是 极（选填“N”或“S”），要增加球体“悬浮”的高度，应将滑片P向 端移动（选填“a”或“b”），重新悬浮后，地球仪所受磁力与原来磁力相比 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 11．如图为某工厂为方便搬运笨重零件，设计的杠杆和电磁铁组合器件。该装置通电后，电磁铁上端为 （选填“N”或“S”）极，左侧电磁吸力应该 （选填“大于”“小于”或“等于”）零件的重力；若提不起零件，此时可通过 （写出一种即可）方法，来增强电磁铁磁性。 12．图是小蔡同学设计的短跑比赛“抢跑判断器”。闭合开关S1和S2后，电磁铁的上端为 （选填“N”或“S”）极；当运动员蹬在起跑器上时，若运动员抢跑，则力敏电阻R0所受的压力变小，其电阻变小，抢跑指示灯 （选填“L1”或“L2”）亮，则可判定该运动员抢跑。 三．探究影响电磁铁磁性强弱因素的实验（共5小题） 13．一位同学将两个相同的铁钉绕制成电磁铁，使用足够数量的大头针进行探究实验。实验电路如图所示，闭合开关S，下列说法正确的是（　　） A．B线圈的匝数多，所以通过B线圈的电流小于A线圈的电流 B．电磁铁A的上端是S极 C．只将铁钉换成同规格的铜钉，闭合开关S，两个电磁铁吸引大头针的数量减少 D．通过观察电磁铁吸引的大头针个数判断它的磁性强弱，是运用了控制变量法 14．根据图中所示，回答问题： 探究的是电磁铁磁性的强弱与 有关； 15．在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明同学用相同的漆包线和铁钉绕制成电磁铁A和B，并设计了如图所示的电路。 (1)实验中小明通过观察比较 来判断电磁铁磁性的强弱，用到的科学研究方法是 。 (2)图中电磁铁A、B串联的目的是 ，通过观察可知，电磁铁的磁性强弱与 有关。 (3)为了探究电磁铁B磁性的强弱与电流大小的关系，可以通过 ，观察实验现象。 (4)电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是 。 (5)在（2）（3）中，应用到的物理方法是 法。 16．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相同的铁钉绕制成A、B两个电磁铁，B电磁铁线圈的匝数多。 (1)如图甲，闭合开关，A的钉尖是 （选填“N”或“S”）极；将滑动变阻器的滑片P向右移动，电流表的示数变 （选填“大”或“小”），吸引大头针的数目 （选填“变多”“不变”或“变少”）。 (2)如图乙，把A和B串联在电路中，闭合开关，多次移动滑动变阻器的滑片P，发现B总能吸引更多的大头针，通过比较，得出的结论是当电流相同时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越 （选填“强”或“弱”）。 (3)电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是 。 (4)实验中用到的探究方法有 和 。 (5)小组做完实验又提出了一个新的问题：电磁铁的磁性强弱是否与铁芯的粗细有关呢？于是他们将图乙中B的铁钉换为更粗的铁钉，比较A和B吸引大头针的数目。请你对这个方案进行评价： 。 17．为探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，小海用电池（电压一定）、滑动变阻器、数量较多大头针、铁钉以及较长导线为主要器材，进行如图所示的简易实验。 (1)通过吸引大头针的数量来判断电磁铁磁性的强弱，这种常用的实验方法是 （选填“控制变量法”或“转换法”）； (2)连接好电路，使变阻器连入电路的阻值较大，闭合开关，观察到如图A所示的情景；接着，移动变阻器滑片，使其连入电路的阻值变小，观察到图B所示的情景，比较图A和B，可知 图中的电流较小，从而发现，通过电磁铁的电流越 （选填“大”或“小”），磁性越强； (3)比较图C中甲、乙可知：当通过线圈的电流相等时，线圈 越多，磁性越 。 四．生活中利用电磁铁工作的设备（共5小题） 18．如图1是一个自动输液报警器。其内部有一压敏电阻R，阻值随管内液体多少的变化而变化。工作电路图如图2所示。当药液减少时，电铃两端的电压逐渐增大，增大到一定程度时电铃发声报警（电铃电阻恒定不变）。下列分析正确的是（　　） A．电铃的工作原理是磁场对通电导体有力的作用 B．药液未输完电铃不响，是因为没有电流通过 C．压敏电阻R的阻值随着药液的减少而减小 D．药液输完时电路的总功率最小 19．下列说法中不正确的是（　　） A．磁悬浮列车是利用磁极间的相互作用实现悬浮的 B．超导体可广泛的应用在电热器上 C．电磁起重机是应用了电流的磁效应 D．指南针能指南北是由于地磁场对放入其中的磁体有力的作用 20．下面四幅图中，其工作原理不涉及电磁铁应用的是（　　） A．指南针 B．电铃 C．磁悬浮列车 D．电磁起重机 21．如图所示是某温度自动报警器的原理图。制作此温度计时，在玻璃管的两端分别封入一段金属丝，其中测温物质应该选择 （选填“煤油”或“水银”）。将金属丝的两端接入电路中，当温度达到 ℃时，电铃就会响起来，发出报警信号，此时，电磁铁右端是 极，当滑片P向左移动时，电磁铁磁性变 。 22．如图所示，小明自制了一个带有电磁铁的泡沫船模型。将它放入水中漂浮，船头指向西。闭合开关S，电磁铁由于受到 的作用，船头会偏转最终指向 方。电磁铁在生产生活中有着广泛的用途，请写出一个应用电磁铁的实例： 。（合理即可） 五．电磁继电器的结构、原理与工作示意图（共9小题） 23．某中学物理学习兴趣小组，设计了如图甲所示的温度自动控制装置，R为热敏电阻，其阻值随温度的变化曲线如图乙所示，左侧为控制电路电源电压为3V，电磁继电器的线圈电阻为R0为50Ω。当线圈中的电流大于或等于15mA时，电磁继电器衔铁被吸下，右侧发热电路断开。下列说法正确的是（　　） A．热敏电阻R的阻值随温度的升高而增大 B．该装置利用了电磁铁通电时有磁性断电时磁性消失的特点 C．此温控装置可以将温度控制在55℃以下 D．当线圈中电流等于15mA时，热敏电阻R消耗的功率为0.045W 24．某展览厅为保护展品设置了调光天窗，其电路原理如图所示，图中R0为定值电阻，R为光敏电阻。当外界光照较弱时，自动启动节能灯给予补光；当外界光照较强时启动电动卷帘调整进光量。下列关于光敏电阻节能灯中光敏电阻阻值的判断正确的是（　　） A．阻值不随光照强度的变化而变化 B．阻值随光照强度的增大而增大 C．阻值随光照强度的增大而减小 D．R0在电路中的作用是增强电磁铁的磁性 25．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，电磁铁磁性逐渐减弱 C．若要调低报警温度，可将R2的阻值调小 D．若控制电路电源电压升高，报警温度将升高 26．下图是自动空气开关的原理图，P为电磁铁，Q为衔铁，可绕O点自由转动，开关S可绕右端的点旋转。电路正常工作时，开关S处于水平位置，被衔铁卡住，同时使连接开关的弹簧处于伸长状态。当电路由于短路或 等原因导致电流过大时，电磁铁的磁性 （选填“增强”“减弱”或“不变”），吸引衔铁Q的力变大，使衔铁Q 时针转动，开关S在弹簧的作用下自动切断电路，起到保险作用。 27．2025年新年前夕，全长22.13公里天山胜利隧道全线贯通，它是世界上最长的高速公路隧道。在地下隧道建设中氧气浓度过高或过低易导致安全事故，氧气报警器能监控氧气浓度的变化提前预警。如图是某氧气报警器的原理示意图，电阻R为气敏电阻，当氧气浓度升高时，电阻变大，灯亮报警。闭合开关后，电磁铁上端为 极，当B灯亮时，说明氧气浓度 （选填“过高”或“过低”）。请分析该设计的不足 。 28．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，则应将右侧 两个接线柱相连；灯泡发光时电磁铁的上端是 极。 29．海鲜保存常要求温度低于-18℃。小东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保持3V不变，电磁铁线圈电阻忽略不计，冷库温度等于或高于-18℃时，工作电路报警。乙图为热敏电阻R随温度变化的图像，冷库温度降低时，热敏电阻R的阻值变 ；当控制电路开关闭合后，衔铁被吸下，铃响灯不亮，则控制电路中电流高于 A。 30．某兴趣小组查阅资料，设计出如图甲的家用电热水器的原理图。工作电路电压恒为220V，R1、R2是加热电阻，R1阻值为2420Ω。控制电路电源电压恒为3V，滑动变阻器Rp的最大阻值为10Ω，电磁铁线圈电阻不计，Rt为热敏电阻，其阻值随温度的变化如图乙、当控制电路的电流小于0.15A时，衔铁与电磁铁断开，两触点A、B接通，工作电路处于加热状态，加热功率为1120W；当控制电路的电流达到0.15A时，衔铁被电磁铁吸下，两触点断开，工作电路处于保温状态。求： (1)保温状态下工作电路的功率； (2)电阻R2的阻值； (3)该电热水器正常工作时可设置的温度范围。 31．图﹣1是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图﹣2所示，它是通过电热丝R1来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关。则： (1)空气炸锅加热食品利用的是电流的 效应。 (2)若把空气炸锅单独接入家庭电路中持续工作，电能表上标有3000r/（kW·h）的字样，其转盘正好转了100转，工作时间2min，求此时空气作锅的实际电功率。 (3)工作电路中电热丝R1与指示灯支路并联。已知R1的额定电压为220V，额定功率为1210W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，此时指示灯支路消耗的功率。 (4)控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度，电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系如图﹣3所示。当加热温度设定为150℃，即R3的阻值调为100Ω时，闭合开关S，电磁继电器（不计线圈的电阻）的衔铁被吸下，工作电路接通，开始加热  直到温度达到150℃时，衔铁向上弹起，停止加热。则当R3的阻值调为80Ω时，对应的加热温度设定为多少？ 六．电磁继电器的常见应用（共7小题） 32．如图所示为一种温度自动报警器的原理图，图中的水银温度计在制作时，玻璃管两端分别封入一段金属丝，电源的两极分别和金属丝相连，当温度达到设定值，电铃报警。下列说法中正确的是（　　） A．若将温度计上端的金属丝向下调整，则报警温度将升高 B．电铃工作时，电磁铁a端为N极 C．电磁铁的工作原理是电流的磁效应 D．温度升高到80℃时，电铃报警 33．如图﹣1所示是物理创新小组设计的“闯红灯违规模拟记录器”，控制电路电源电压为6V，电磁继电器线圈电阻为10Ω，R为压敏电阻，其阻值大小随压力F的变化关系如图﹣2所示。当光控开关接收到绿光时断开，工作电路中指示灯亮，电控照相机不工作，当光控开关接收到红光时自动闭合，且当压敏电阻受到车的压力增大到一定数值，控制电路中电流等于或大于0.06A时，电控照相机开始拍照，g取10N/kg。下列说法中正确的是（　　） A．若要使质量较小的车闯红灯也能被拍下，可以适当减小线圈的匝数 B．a处是电控照相机，b处是指示灯 C．当控制电路中电流等于0.06A时，闯红灯的车对压敏电阻的压力为12000N D．当质量为1200kg的车闯红灯时，控制电路消耗的总功率为0.9W 34．某展览厅（图1）为保护展品，当外界光照较强时，启动电动卷帘减少进光量；当外界光照较弱时，自动启动节能灯补光。调光天窗电路（图2）中的光敏材料R的电阻随光照强度E（单位为cd）的变化如图3所示。为定值电阻，线圈p电阻为，当电流达到时能吸合衔铁，则以下说法正确的是（    ） A．通电螺线管的上端是N极 B．展览厅内10盏“  ”节能灯并联后同时正常工作4小时消耗电能 C．若外界光照强度达到启动电动卷帘，则为 D．换用阻值较小的可缩短节能灯点亮的时间 35．为了建设安全、绿色节能的校园，教学楼的走廊改用如图所示的一款“智能照明灯”的电路，其控制电路中，电源电压恒定，R1为可变电阻，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度变化而变化。当电流到达某一值时，会将衔铁吸下。灯L天黑时自动发光，天亮时自动熄灭。由此可以判断：通电螺线管下方是 极；R2阻值随光照强度的增大而 。 36．如图所示是一种温度自动报警器的原理图。制作水银温度计时，在玻璃管的两端分别封入一段金属丝。电池的两极分别与金属丝相连，当温度达到与电池正极相连的金属丝下端所指的温度时，电铃就响起来，发出报警信号。 (1)将水银温度计换成煤油温度计 （选填“影响”或“不影响”）电路工作； (2)当温度达到 时电铃响。此时，电磁铁右端是 极，若将控制电路电源正负极对调 （选填“会”或“不会”）影响其报警作用； (3)滑片P向左移动时，电磁铁磁性变 。 37．小明发现小区入口的车辆出入自动控制闸，当车牌被识别系统识别后，绿灯亮，栏杆抬起，车辆通行。于是他设计了如图的模拟电路，车牌识别成功相当于图中开关S闭合。 （1）闭合开关后，线圈因 对铁柱产生作用力； （2）若电源电压下降，栏杆不能抬起。除了更换电池外，请你再写出一种能使栏杆正常抬起的方法： 。 38．小何的爸爸买回一种新型插座，如所甲示，它能即时显示接在该插座上的用电器的工作电压和所耗电费等数据（插座本身消耗的电能由内部电池提供）。小何将家中电热水器插在该插座上，这时插座屏幕如1。汽车启动时，蓄电池向启动电动机M供电，设M两端电压为U，测得U-t和I-t图象如图1。 （1）求0.5s到1s，电动机M所消耗的电能； （2）M仅通过导线a、b接入电路，如图2所示，a的电阻为0.001Ω。若通过M的电流为200A，持续2s，求此过程a产生的热量； （3）一般采用电磁继电器控制M的通断电，利用实验器材模拟汽车启动，请用笔画线完成电路的连接。 七．设计含有电磁继电器的电路图（共5小题） 39．人人可能都遇到过这样的尴尬：超市购物时，购物袋很难搓开。这时我们经常看到会有人在手指上吐一些唾沫或在购物袋上哈一口气然后再搓开，这样做既不卫生又不雅观。小许同学利用电磁继电器（线圈电阻可忽略）设计了一款自动喷水器，只要手指头伸到喷头下面，喷头就会喷水，从而使顾客轻松打开购物袋。这款喷水器用到了红外开关S，当接收到人发出的红外线时，S自动闭合。下列设计合理的是（　　） A． B． C． D． 40．如图所示是某车间自动除尘装置的简化电路图，空气中的尘埃量较少时，光源发出的光被挡板挡住了。当空气中的尘埃量达到一定值时，由于尘埃反射，部分光越过挡板射到光敏电阻上，该光敏电阻的阻值与光照强度成反比，此时在衔铁的作用下，开启自动除尘模式。若在a、b处安装除尘器、指示灯，则a处是 ，b处是 。当尘埃量逐渐增大时，电磁铁磁性将 （选填“减弱”、“增强”）。 41．请用下图设计一个温度自动报警器，要求正常情况下绿灯亮，当温控箱内温度升到一定温度时，红灯亮（绿灯灭）。 42．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。 43．汽车启动时，需将钥匙插入钥匙孔内并旋转（相当于闭合开关），请你用笔画线代替导线将轿车的启动原理图连接完整。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $