14.4 电磁铁及其应用 同步练习-2025-2026学年北师大版物理九年级全一册

14.4电磁铁及其应用 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进动能杀伤武器。为了认识电磁炮的一些特性，小明制作了一个电磁炮模型，其原理如图所示。螺线管通电后，铁制撞针会迅速前移，推动炮弹使之射出炮管。下列做法不能让炮弹受到更大的力的是（　　） A．增大线圈中的电流 B．增加螺线管的线圈匝数 C．改变线圈中的电流方向 D．炮管改用磁性强的材料 2．小明在课外活动实验中，用导线在铁钉上绕成一个线圈，制成一个电磁铁。实验中，他希望获得更强的磁性，于是设计了下列几种方案。其中能实现目的的是（　　） A．增加电池的节数 B．减少线圈的匝数 C．将电源的正、负极对调 D．拔出线圈中的铁钉 3．如图甲所示是兴趣小组设计的家庭燃气报警器电路示意图，其中电源电压保持恒定，R1是由气敏材料制成的传感器，其阻值与燃气浓度的关系如表所示，R2为滑动变阻器，通过移动滑片P的位置来设定燃气报警值，初始设置在3%的燃气浓度报警。测试中，闭合开关S，移动滑片P，电压表和电流表示数关系如图乙所示，当电流表的读数为0.3A，电磁铁A恰好能将衔铁B吸下（电磁铁线圈阻值忽略不计），则下列说法正确的是（      ） 燃气浓度 传感器R1阻值/Ω 0% 50 1% 38 2% 33 3% 30 A．该电路电源电压为9 V B．报警时，灯L2亮，滑动变阻器接入电路的阻值为20Ω C．闭合开关S后，电磁铁A的上端为N极 D．若让报警器在燃气浓度达到2%时就报警，可将变阻器的滑片向下调节 4．弹簧测力计下悬挂一条形磁铁，磁铁下方有一螺线管，如图所示．闭合开关，条形磁铁稳定后，弹簧测力计的示数为F．下列做法能使F变大的是 A．增加线圈匝数 B．对调电源正负极 C．往螺线管中插入铁芯 D．滑动变阻器滑片P向a端移动 5．下列事例中，不属于利用电热工作的是（　　） A．用家用电饭锅煮米饭 B．用电烙铁焊接电器元件 C．用电热孵卵器孵小鸡 D．用继电器做烟雾报警器 6．医生给心脏疾病患者做手术时，往往用“人工心脏泵”来代替心脏，以推动血液循环。人工心脏泵中装有电磁铁，电磁铁工作时利用的是（　　） A．磁体周围存在磁场 B．电流的磁效应 C．电流的热效应 D．磁极间的相互作用 7．如图是模拟电梯超载报警器的示意图，电梯中的人员过多时，报警器就会发出警报提示。下列有关说法正确的是（     ） A．电梯的外层底部应用绝缘材料 B．要减少电梯的运载人数，可减小控制电路中的电源电压 C．控制电路通电后，电磁铁的上端为N极 D．为了提高该报警器的灵敏度，可增加电磁铁的线圈匝数或增大电源电压 8．下列功能中，电磁继电器不能完成的是（　　） A．控制电路中电流的缓慢变化 B．控制电路中电流的有无 C．利用低电压、弱电流电路控制高电压、强电流电路 D．远距离自动控制与操作 9．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3mA D．冷库温度降低时，控制电路消耗的电功率变小 10．如图甲所示是创新小组设计的“夜间汽车超载监测仪”。已知：控制电路电源电压为6V，电磁继电器线圈电阻为10Ω，为压敏电阻，其阻值大小随压力的变化关系如图乙所示。当无车经过时光控开关断开，工作电路中警示灯亮，照相机不工作；当光控开关接收到汽车灯光时自动闭合，当超载汽车经过压敏电阻使控制电路中电流时，照相机开始拍照，取。下列说法中正确的是（    ） A．处是照相机，处是警示灯 B．当控制电路中电流等于0.06A时，闯红灯的车的质量为600kg C．当质量为1200kg的车闯红灯时，控制电路消耗的总功率为1.2W D．若使质量较小的车闯红灯也能被拍下，可以适当增大电源电压 二、填空题 11．物理学习小组为城市中的下穿隧道设计了一个积水自动报警器，其原理如图所示。图中A、B位置可以安装红灯或绿灯，当地面没有或有少量积水时，绿灯亮；当地面积水较深时，红灯亮（不纯净的水导电）。则红灯应在图中的________（填“A”或“B”）位置。为使电磁铁更容易吸住衔铁，请写出一种可行方法：________。 12．、如图所示的是恒温箱的简易电路图．分析电路可知：当箱内温度低于金属丝A所指的温度时，电磁铁 _____(选填“有”或“无”）,磁性，电热丝 _____(选填“通电”或“断电”）． 13．如图是一种温度自动报警器的原理示意图，其中水银温度计的原理是液体的___________。当温度升高时，水银柱上升到与封入的金属丝接触时，_________灯就会发光报警。 14．如图所示，R0是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小，R是电阻箱（已调至合适阻值），它们和继电器组成自动控制电路来控制路灯。白天灯熄，夜晚灯亮，则给路灯供电的电源应接在_______（填“a、b”或“b、c”）两端；b点应接_______（“火”或“零”）线，若要求路灯能提前发光，则需要把电阻箱R阻值调_______（大/小）一些。 15．如图所示为模拟车辆出入自动控制闸的简化电路，车牌识别成功相当于图中开关S闭合，线圈的电阻及栏杆转动时的摩擦忽略不计，此时栏杆顺时针转动，线圈的上端是______（选填“N”或“S”）极；当将滑动变阻器滑片向上滑动时，开关闭合，则栏杆抬起的速度会_____（选填“变快”或“变慢”），若电源电压下降，栏杆不能抬起，除了更换电源外，请你写出能使栏杆正常抬起的方法_____________（写出一种即可）。 三、实验题 16．电动机线圈中的铁芯可以增强线圈的磁性，提高电动机的性能。常见的铁芯材料有纯铁和硅钢，现有形状相同的纯铁铁芯和硅钢铁芯各一个，应该选择哪种材料作电动机线圈中的铁芯呢？请你设计一个可操作的选择方案。 四、综合题 17．如图所示是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅的简化电路。它是通过电热丝来加热空气，从而加热食物。达到设定加热温度后，开关断开。 (1)电磁铁的工作原理是电流的______效应，电磁铁的上端为______极； (2)求将5×10-3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量； (3)工作电路中电热丝与指示灯支路并联。已知的额定电压为220V，额定功率为1100W。正常工作时，工作电路的总电流为求的电阻以及此时指示灯支路的功率。 18．清代《理论骈文》一书中有这样的记载：“临卧滛足，三阴皆起于足，指寒又从足心入，濯之所以温阴，而却寒也。”小明的外婆坚持每天泡脚，表格为他家的电动足浴盆的相关参数，其内部电路可分为工作电路和控制电路两部分（如甲所示）。电磁继电器所在控制电路的电源电压U=6V，电磁继电器线圈的电阻可不计，加热至40℃时，自动进入保温模式，此时电磁继电器线圈的电流达到30mA，热敏电阻Rt的阻值随温度变化的曲线如图乙所示。 额定电压：220V 频率：50Hz 加热功率：2100W 保温功率：100W 最大注水量：5kg (1)电磁铁上端为___________极，处于加热状态时，继电器衔铁的触点应该与___________（填“A”或“B”）相连； (2)求R1、R2的阻值； (3)在某次使用过程中，小明在足浴盆中加入20℃的水至最大注水量。足浴盆加热4min后进入保温模式，则加热过程中消耗的电能是多少？加热效率是多少？c水=4.2×103J/(kg·℃) (4)为使温度加热至40℃时，自动进入保温模式，滑动变阻器的电阻需要调到___________Ω； (5)天气寒冷想要升高足浴盆保温温度，请提出一条改进的措施___________。 19．小林设计了一个自动控温的保温箱，其工作原理电路图如图所示，电源电压恒为12V，加热电路中电阻，控制电路中电磁铁线圈电阻忽略不计，定值电阻，R1为热敏电阻，其阻值随温度变化情况如表所示，闭合开关S后，当箱内温度高于34℃时，衔铁被吸下，加热电阻R停止工作；当箱内温度降至26℃时，衔铁被弹起，A、B两触点接触，加热电阻R开始工作。求： 温度/℃ 24 26 28 30 32 34 36 38 热敏电阻R1/Ω 180 160 140 120 100 80 60 40 (1)闭合开关S，电磁铁上端为__________极。 (2)电阻R工作10min产生的热量是多少?若这些热量全部被质量为2kg、初温为26℃的水吸收，则水的温度可升高至多少℃?[计算结果保留整数，] (3)加热电阻R开始工作时，通过电磁铁线圈的电流是多少? (4)若将电流表改成温度表，其刻度是否均匀?请通过分析说明理由。 学科网（北京）股份有限公司 《14.4电磁铁及其应用》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C A D B D B D A D D 1．C 【详解】让炮弹受到更大的力，可以增大通电螺线管的磁性，进而对炮弹有更强的推力。影响电磁铁磁性强弱的因素有：线圈中电流大小，线圈匝数和是否添加磁性强材料；但是改变线圈中电流方向并不能增大电磁铁的磁性。故C符合题意；ABD不符合题意。 故选C。 2．A 【详解】A．增加电路中电池的节数，可以增大电路中的电流，增强磁性，故A符合题意； B．减少线圈的匝数，可以减弱磁性，故B不符合题意； C．将电源的正负极对调，可以改变电磁铁的极性，但不能改变磁性强弱，故C不符合题意； D．在线圈中拔出铁钉，磁性会减弱，故D不符合题意。 故选A。 3．D 【详解】A．由图甲得，控制电路中，变阻器R2、传感器R1、电磁铁串联，电压表测量变阻器R2的电压，电流表测量电路电流。由表格中数据得，燃气浓度为3%时，传感器R1阻值为30Ω；依题意得，此时电路电流为0.3A，由图乙得，此时变阻器R2的电压为3V，由欧姆定律得，传感器R1电压为 该电路电源电压为 故A错误； B．报警时，由欧姆定律得，滑动变阻器接入电路的阻值为 故B错误； C．闭合开关S后，电流从电磁铁A上端流入，由右手定则得，电磁铁A的下端为N极，上端为S极，故C错误； D．若让报警器在燃气浓度达到2%时就报警，此时传感器R1较大，则为了使通过电磁铁的电流不变，可将变阻器的滑片向下调节，减小变阻器接入电路中的电阻，故D正确。 故选D。 4．B 【详解】当S闭合后，由电流的磁效应可知，通电螺线管将有磁性．根据安培定则可知，电磁铁的上端是S极．因为同名磁极相互排斥，所以当通电螺线管产生磁性时，会与条形磁铁相互排斥．A. 增加线圈匝数，电磁铁的磁性增强，斥力增大，使F变小，A错误；B. 对调电源正负极，电磁铁的磁极对调，与磁体之间由斥力变为引力，所以F增大，B正确；C. 往螺线管中插入铁芯，电磁铁的磁性增强，斥力增大，F变小，C错误；D. 滑动变阻器滑片P向a端移动，变阻器的阻值变小，电路中电流变大，电磁铁磁性增强，斥力增大，F变小，D错误．故选B. 【点睛】先分析当开关闭合后，通过电流的磁效应判断螺线管有无磁性．然后根据电流方向，用右手螺旋定则判断出螺线管上端的极性．最后根据磁极间的相互作用规律判断弹簧测力计的示数是变大了还是变小了． 5．D 【详解】A．用家用电饭锅煮米饭，将电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，故A不符合题意； B．用电烙铁焊接电器元件，将电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，故B不符合题意； C．用电热孵卵器孵小鸡，将电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，故C不符合题意； D．用继电器做烟雾报警器，电磁继电器中的主要部件是电磁铁，利用的是电流的磁效应，故D符合题意。 故选D。 6．B 【详解】A．磁场是在磁体周围存在的看不见的物质，这是磁体的基本性质，不是电磁铁工作的原理，故A不符合题意； B．通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫电流的磁效应，电磁铁就是利用这个原理工作的，故B符合题意； C．电流的热效应是电流通过导体发热，和电磁铁无关，故C不符合题意； D．磁极间的相互作用是同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故D不符合题意。 故选B。 7．D 【详解】A．若电梯的外层底部使用绝缘材料，左侧的控制电路不能形成通路，故A错误； B．若减小电源电压，则控制电路中电流减小，电磁铁的磁性减弱，更难将衔铁吸下来，只有在电梯中站更多人时，电路中电阻减小，电流增大，衔铁才会被吸下来，右侧的警铃才会响，故B错误； C．由电路中的电流方向和螺线管的绕线方式，根据右手螺旋定则可知螺线管的下端为N极，故C错误； D．为了增大灵敏度，当电源电压增大时，电路中的电流增大，电磁铁的磁性会增强，同理增加螺线管线圈的匝数同样也可以增强电磁铁的磁性，使衔铁更容易被吸下来，右侧的警铃更容易响，故D正确。 故选D。 8．A 【详解】A．电磁继电器中没有滑动变阻器，不能控制电路中电流的缓慢变化，故A符合题意； B．电磁继电器中，低压电路中的开关可以控制电流的有无，故B不符合题意； C．电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路的通断，故C不符合题意； D．利用电磁继电器可以控制工作电路的通断，可以实现远距离自动控制和操作，故D不符合题意。 故选A。 9．D 【详解】A．由乙图可知，热敏电阻的阻值R随温度t的升高而减小。故A错误； B．工作电路报警时，表示温度等于或高于-18℃。此时，控制电路中热敏电阻R的阻值减小，电流增大，电磁铁的磁性增强，将衔铁吸下。衔铁被吸下后，其下方的触点接通，电铃所在电路导通，电铃响起报警；上方的触点断开，电灯熄灭。故B错误； C．由乙图可知，当冷库温度为-18℃时，热敏电阻的阻值。控制电路的电源电压，电磁铁线圈电阻忽略不计，则控制电路中的电流为 故C错误； D．当冷库温度降低时，由乙图可知，热敏电阻R的阻值变大。控制电路的电源电压U不变，根据电功率公式可知，控制电路消耗的电功率变小。故D正确。 故选D。 10．D 【详解】A．当无车经过时，光控开关断开，电磁铁无磁性，衔铁与上方触点接触，警示灯亮，因此a处是警示灯。 当有车闯红灯时光控开关闭合，且压敏电阻压力足够大时，电磁铁有磁性，衔铁与下方触点接触，照相机工作，因此b处是照相机，故A错误； B．当控制电路中电流为0.06A时，电路总电阻为 线圈电阻为10Ω，则此时压敏电阻阻值应该为 车的质量时，压力 由图乙可知，压敏电阻受到的压力为6000 N时，对应的电阻值不是90Ω，故B错误； C．当车的质量为1200kg时，压力 由图乙可知此时压敏电阻阻值为30Ω。总电阻为 总功率 故C错误； D．若使质量较小的车闯红灯也能被拍下，意味着需要在压力更小，即压敏电阻R更大的情况下，仍能使控制电路电流。根据​，当R增大时，要保持I不变或增大，可以适当增大电源电压U，故D正确。 故选 D。 11． B 增大工作电路的电源电压 【详解】[1]当地面没有或有少量积水时，衔铁弹开，A位置所在的电路接通，绿灯亮，说明A位置安装绿灯；当地面积水较深时，不纯净的水导电，控制电路接通，电磁铁有磁性，将衔铁吸下来，B位置所在的电路接通，红灯亮，故B位置接红灯。 [2]为使电磁铁更容易吸住衔铁，增大工作电路的电源电压，从而增大通过电磁铁的电流，从而增大电磁铁的磁性，更容易吸住衔铁。 12． 无 通电 【详解】：分析电路可知：当箱内温度低于金属丝A所指的温度时，电磁铁无磁性，电热丝通电． 13． 热胀冷缩 红 【详解】[1]液体温度计是根据液体热胀冷缩的性质制成的，温度升高时，水银受热膨胀，液柱会上升。 [2]当温度升高时，水银柱上升到与封入的金属丝接触，此时控制电路接通，电磁铁有了磁性，吸引衔铁，使红灯所在的电路接通，所以红灯就会发光报警。 14． a、b 零 大 【详解】[1]由图得，R0、R、电磁铁串联；光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，则白天光敏电阻阻值较小，控制电路的电阻较小，通过电磁铁的电流较大，衔铁被吸下，此时路灯处于断路状态，熄灭；夜晚，光敏电阻阻值较大，控制电路的电阻较大，通过电磁铁的电流较小，衔铁被释放，路灯开始亮起，则给路灯供电的电源应接在a、b两端。 [2]为了用电安全，控制路灯通断的开关，应接在火线与路灯之间，则a点应接火线，b点应接零线。 [3]若要求路灯能提前发光，此时光照强度增强，光敏电阻的阻值减小，则需要把电阻箱R阻值调大一些，使电路电流达到衔铁被释放的电流。 15． S 变快 将滑动变阻器接入电路的阻值调小些 【详解】[1]由图可知，磁铁的下端为N极，由安培定则可知，开关闭合，电磁铁上端为S极，由于异名磁极相互吸引，则对磁铁有吸引力，栏杆会顺时针转动。 [2]当滑动变阻器滑片向上滑动时，电路中的电阻变小，电流变大，电磁铁对磁体的吸引力变大，栏杆转动速度变快。 [3]若电源电压下降，根据可知，在电阻不变时电路的电流较小，电磁铁的磁性较弱，吸引力较小，不能将磁体吸下来，栏杆不能抬起，此时可以将滑动变阻器的阻值调小些，增大电路的电流，电磁铁的磁性增强，将磁体吸下来，可以使栏杆正常抬起。 16．见解析 【详解】将两个形状相同的纯铁铁芯和硅钢铁芯分别插入相同的线圈中，将两个线圈串联接入电路，以保证通过两个线圈的电流相等；接通电路，观察两个线圈吸引铁钉的数量（磁化能力强的吸引铁钉多）；断电后，观察铁钉数量减少的快慢（磁滞小的铁钉减少得快）。选择磁化能力强，磁滞小的材料作为电动机线圈的铁芯。 17．(1) 磁 S (2)900J (3)，11W 【详解】（1）[1]电磁铁的工作原理是电流的磁效应。 [2]题中电路电磁铁的电流流向从下端流入，上端流出，用安培定则可判断其上端是S极。 （2）将的空气从加热到需要吸收的热量为 （3）正常工作时，通过的电流为 的电阻为 根据并联电路电流的关系可得指示灯支路的电流为 则指示灯支路的功率为 18．(1) N B (2)， (3)83.3% (4)160Ω (5)需要减小滑动变阻器R的阻值 【详解】（1）[1]通电时的电流从电磁铁上端流入，由安培定则可知电磁铁的上端为N极。 [2]电磁继电器的衔铁被弹起时，工作电路为R1的简单电路，电磁继电器的衔铁被吸下与触点B相连时，工作电路中R1与R2并联，因并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，所以，衔铁被弹起时，工作电路的总电阻最大，衔铁被吸下时，工作电路的总电阻最小，由公式可知，电压一定时，衔铁被弹起时工作电路的总功率最小，处于保温状态，反之，衔铁被吸下与触点B相连时工作电路的总功率最大，处于加热状态。 （2）电磁继电器的衔铁被弹起时，工作电路为R1的简单电路，处于保温状态，则R1的阻值 电磁继电器的衔铁被吸下与触点B相连时，工作电路中R1与R2并联，处于加热状态。R2的电功率 R2的阻值 （3）加热过程中消耗的电能 足浴盆加热至40℃时，自动进入保温模式，则水吸收的热量 加热效率 （4）为使温度加热至40℃时，自动进入保温模式，通过电磁继电器线圈的电流达到I＝30mA＝0.03A 由可得，控制电路的总电阻为 由图丙可知，40℃时热敏电阻Rt的阻值为40Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，滑动变阻器接入电路的电阻为R滑＝R总﹣Rt＝200Ω﹣40Ω＝160Ω （5）天气寒冷想要升高足浴盆保温温度，控制电路的电源电压不变，工作电流不变，则控制电路的总电阻不变，由图乙可知Rt变大，所以需要减小滑动变阻器的阻值。 19．(1)S/南 (2) ， (3) (4)不均匀，理由：控制电路电流 ，电源电压和定值电阻是定值，电流与热敏电阻不成正比；温度均匀变化时均匀变化，因此电流变化与温度变化不成正比，所以刻度不均匀。 【分析】根据安培定则判断螺线管的极性；通过焦耳定律的变形公式求出热量，再利用比热容公式求出升高的温度；分析控制电路，根据欧姆定律求出电流；刻度是否均匀要看电流与温度是否存在线性关系。 【详解】（1）根据安培定则，右手握住螺线管，四指顺着电流方向，大拇指指向螺线管的N极，可判断出螺线管下端为N极，因此上端为S（南）极。 （2）根据电路图可知，电阻工作时，和串联后，再与并联接入电路中，两端的电压为电源电压，消耗的电能全部用来产生热量，所以电阻工作产生的热量为 热量全部被水吸收，由得水温变化量 水的末温 （3）加热电阻开始工作时，控制电路中R1与R0串联。箱内温度为26℃，由表格得此时热敏电阻，控制电路总电阻 由欧姆定律得线圈电流 （4）见答案 学科网（北京）股份有限公司 $