20.3 电磁铁 电磁继电器（举一反三·讲义）物理新教材人教版九年级全一册

本讲义聚焦初中物理“电磁铁 电磁继电器”核心知识点，系统梳理电磁铁磁性影响因素、电磁继电器工作原理及应用，通过作图专题构建从原理理解到实际操作的学习支架，衔接磁现象与电生磁知识脉络。 该资料以“大功率设备远程操控”情景导入激发探究兴趣，结合多地期末真题设计例题与变式题，如电铃工作原理、智能照明电路分析等实例，培养科学思维与模型建构能力。课后分层作业覆盖选择、填空、综合题，助力学生查漏补缺，课中辅助教师高效授课，课后强化物理观念应用。

20.3 电磁铁 电磁继电器 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（3个知识归纳+4个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 大功率设备电压高、电流大，近距离手动操作极易触电，怎么用小电流、低电压远程操控大功率用电器？ 议一议 知识归纳 【知识点1 电磁铁】 【例1】（25-26•九年级下·山东聊城•期末）如图为小明同学在课堂上绕制的电磁铁，制好后发现该电磁铁只能吸引一枚曲别针，他想用该电磁铁吸引更多的曲别针，则下列措施可行的是（　　） A．用铜芯代替铁芯 B．减小线圈的匝数 C．换用电压更高的电源 D．对调电源的正负极的接线位置 【变式1-1】（25-26•九年级下·湖北武汉•期末）如图所示是电铃的工作原理图，当闭合开关后，电磁铁产生___________，“a”端为___________极，电磁铁吸引衔铁 B，带动小球敲击铃碗发声，但同时A 和 B又会分离，电路断开，电磁铁失去磁性，B 复位又将电路接通，如此反复，电铃持续发声；若要使得小球敲击铃碗的声音响度更大些，可将滑动变阻器的滑片 P向 ___________（选填“左”或“右”）滑动。 【变式1-2】（25-26•九年级下·辽宁沈阳•期末）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） 【知识点2 电磁继电器】 【例2】（25-26•九年级下·河南商丘•期末）如图所示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”的照明灯，天暗时自动发光，天亮时自动熄灭。控制电路中，电源由两节新的干电池串联而成。为定值电阻，为光敏电阻，其阻值会随着光强的变化而变化。下列说法正确的是（　　） A．控制电路开关S闭合后，电磁铁外部磁感线从上端出发回到下端 B．光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小 C．灯L正常发光时，通过它的电流是0.1A D．控制电路长时间使用后电压下降，天亮时灯自动熄灭时间变早 【变式2-1】（25-26•九年级下·宁夏银川•期末）如图甲是一款消防应急照明灯。当外部电路有电时应急灯不亮，停电时应急灯正常发光。 (1)某同学想知道消防应急照明灯的两个灯泡是怎样连接的，他将消防应急照明灯中的任意一个灯泡取下，另一个灯泡______，则消防应急灯的两个灯泡是并联的。 (2)该同学尝试用电磁继电器设计了一个应急灯工作原理图，电磁继电器相当于一个______选填“开关”或“电源”，他在设计时因为粗心丢了一根导线，如图乙所示，C点应该和触点______选填“A”或“B”相连。 【变式2-2】（25-26•九年级下·北京海淀•期末）如图所示为某科技小组设计的分拣苹果装置的示意图。该装置按照一定质量标准自动分拣大苹果和小苹果，托盘秤压在一个以为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器上，已知压力越大，阻值越小。当两端的电压较小时，分拣开关在弹簧向上弹力作用下处于水平状态，小苹果进入通道1；当两端的电压超过某一值时，可使电磁铁与衔铁保持吸合状态，此时大于一定标准质量的大苹果进入通道2。已知和所在电路的电源两端的电压为并保持不变。若仅通过调节的阻值，使能进入通道2的苹果的标准质量变大，分析说明应如何调节的阻值。 【知识点3 作图专题】 【例3】（25-26•九年级下·四川眉山•期末）探究“电磁铁的性质”实验时，铁钉A端为N极，附近的小磁针处于静止，如图所示。 请你在图中： （1）标出B点的电流方向； （2）括号内标出小磁针右端的极性（用“N”或“S”表示）。 【变式3-1】（25-26•九年级下·四川资阳•期末）如图所示，请按要求完成图像。 （1）闭合开关S后，向右移动滑动变阻器的滑片，电磁铁的磁性增强； （2）在图中括号内标出电磁铁的“S”或“N”极； （3）标出小磁针N极的偏转方向； （4）画出电磁铁对硬币的作用力。 【变式3-2】（25-26•九年级下·江苏苏州•期末）如图，磁悬浮列车悬浮在铁轨上不与轨道接触，请画出列车的重力（O点为重心）及左侧悬浮电磁铁所受轨道电磁铁作用力的示意图。 【例4】（25-26•九年级下·四川达州•期末）如图所示的自动控制电路中，当开关S闭合时，只有电铃工作，电磁铁上端为S极；当开关S断开时，电铃不工作，电灯和电动机能独立工作。请（1）标出左边蓄电池的“”极（2）把电灯和电动机按要求连入右边的工作电路（导线不要交叉）。 【变式4-1】（25-26•九年级下·辽宁葫芦岛•期末）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。 【变式4-2】（25-26•九年级下·重庆沙坪坝•期末）图甲是一种双向双动式和面机。和面机工作时，搅拌器可以正反搅拌。小明利用图乙所示的电磁继电器控制搅拌器的正反转。请将工作电路连接完整。 模块三 课后作业 一、单项选择题(共7题) 1.（25-26•九年级下·江苏盐城•期末）如图所示，给绕在铁钉上的线圈通电后，铁钉吸引大头针。下列操作能使铁钉吸引大头针数目变多的是（　　） A．减少线圈匝数 B．减少电池节数 C．向右移动滑动变阻器的滑片 D．对调电源正、负接线柱上的接线 2.（25-26•九年级下·山西怀仁•期末）2025年央视春晚节目《秧BOT》给观众留下了深刻印象。机器人上安装有电磁铁，通过对电磁铁的精准控制，可实现“手绢”的高速旋转和隔空抛接（如图所示）。下列说法正确的是（    ） A．通电后的电磁铁周围存在磁感线 B．通电后的电磁铁可以吸引所有金属 C．增大通入电磁铁的电流可以使它周围的磁场变强 D．改变通入电磁铁电流的方向不会改变它两端的磁极 3.（25-26•九年级下·河南商丘•期末）图是小华模拟设计的电梯超重报警电路示意图，压敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小；当其受到压力高于某一设定值时，电铃发声报警。闭合开关S，电磁铁的下端为_____极，电铃应接在________（选填“AC”或“BD”）之间，为使该报警电路在压力更小时报警，可采取的方法有：___________。（写出一种即可） 4.（25-26•九年级下·北京西城区•期末）小红用一根导线和一枚铁钉制作了如图所示的电磁铁。她给线圈通电后，钉尖处可以吸引曲别针。关于此实验，下列说法正确的是（　　） A．给线圈通电后，钉尖一端为电磁铁的N极 B．改变线圈中的电流方向，则钉尖处不能吸引曲别针 C．若减少线圈的匝数，则钉尖处吸引曲别针的数量一定减少 D．若线圈匝数不变，增大电流，钉尖处吸引曲别针的数量会增加 5.（25-26•九年级下·河北沧州•期末）如图是汽车启动装置原理图，对于这一装置及其工作特点，下列说法中不正确的是(  ) 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向右与B接触 6.（25-26•九年级下·辽宁本溪•期末）如图所示为一种防汛报警器的原理图，S是触点开关，B是漏斗形的竹片圆筒，里面有个浮子A，当水面上涨到警戒水位时（　　） A．甲灯亮 B．乙灯亮 C．两灯都亮 D．两灯都不亮 7.（25-26•九年级下·陕西西安•期末）如图-1是科技小组设计的“智能温控小屋”简化电路，受控电路功率随时间的变化关系如图-2所示。当室温上升至28℃时冷却系统开始工作，当室温降至23℃时停止工作。R1为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，当控制电路中的电流为0.15A时，衔铁刚好被吸下，控制电路电源电压恒为3V。定值电阻R0阻值为100Ω，线圈电阻忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．控制电路通电，电磁铁的上端为N极 B．受控电路工作时，通过电阻R0的电流为0.12A C．热敏电阻R1的变化范围是10~25Ω D．受控电路30min内消耗的电能为1.44×106J 二、多项选择题(共2题) 8.（25-26•九年级下·山东济南•期末）小明观察了小区入口的车辆出入自动控制闸，发现当车牌被识别系统识别后，绿灯亮，栏杆抬起，车辆通行。于是他设计了如图所示的模拟电路，车牌识别成功相当于图中开关S闭合。则（    ） A．车牌识别成功后，电路中电磁铁的上端为N极 B．若栏杆不能抬起，可通过增大电池的电压来调整 C．B端挂的铁柱可以用下端是N极的条形磁铁代替 D．滑动变阻器的滑片P向上调整，栏杆更容易抬起 9.（25-26•九年级下·河南商丘•期末）图甲是室内自动换气系统的电路图。控制电路的电源电压为3V，电阻箱的电阻为，气敏电阻的电阻与烟雾浓度的关系如图乙所示。当电磁铁线圈中的电流时，衔铁被吸下，电风扇转动，开始排气。下列说法正确的是（     ） A．电磁铁工作时，其上端为N极 B．当烟雾浓度升高时，控制电路中线圈的电流变大 C．电磁铁工作时，利用了通电导体在磁场中受力的作用 D．控制电路的电源电压低于3 V时，若保持空气质量的标准不变，定值电阻的电阻应减小 三、填空题(共5题) 10.（25-26•九年级下·重庆北碚区•期末）如图所示，当闭合开关S滑动变阻器滑片向右滑动时，通电螺线管的磁性_________（选填“增强”或“减弱”）。根据小磁针静止时的指向，判断a端为电源的_________（选填“正”或“负”）极。 11.（25-26•九年级下·安徽阜阳•期末）在探究“通电螺线管外部磁场方向”的实验中，在嵌入螺线管的有机玻璃板上均匀撒上细铁屑，通电后细铁屑的排列可以反映其磁场分布，再将小磁针放在通电螺线管外部，小磁针的作用是______；小华制作了简易的电磁铁A、B，如图乙所示，该情景说明电流一定时，线圈匝数越______，电磁铁磁性越强。 12.（25-26•九年级下·湖南株洲•期末）法国和德国两位科学家由于发现巨磁电阻（GMR）效应，获得了2007年诺贝尔物理学奖。如图是说明巨磁电阻特性原理的示意图，图中GMR是巨磁电阻。闭合S1，图中电磁铁左端为_____极（填“N”“S”），再闭合S2并使滑片P向左滑动，此时电磁铁的磁性______（填“增强”“减弱”或“不变”），观察到指示灯亮度增大，说明巨磁电阻的阻值______（填“增大”“减小”或“不变”）。 13.（25-26•九年级下·河南周口•期末）如图是小红利用光敏电阻R1和电磁继电器等元件设计的“智能照明灯”电路，A点应接家庭电路的________线。闭合开关S后电磁铁的上端为_________极（选填“N”或“S”）。设计要求是：天暗时灯自动点亮，天亮时自动熄灭，则R1的阻值随光照强度的增加而________（选填“增大”或“减小”）。 14.（25-26•九年级下·江苏泰州•期末）根据古文《论衡·是应篇》中的记载：“司南之杓（用途），投之于地，其柢（握柄）指南”，学术界于1947年想象出司南的模样并印刷在邮票上。 (1)如图（甲）所示，当磁勺在正确指南时，其A端为该磁体的 _____ （N/S）极。 (2)为达到理想的指向效果，制作人将磁勺靠近一电磁铁，如图（乙）所示。闭合开关S，磁勺和电磁铁相互吸引，由此增加磁勺的磁性，H为电源的 _____ 极。 四、综合题(共3题) 15.（25-26•九年级下·北京海淀•期末）某科技小组设计了一个利用磁性开关实现控温功能的电热杯，其简化电路如图所示。其中控制电路的电源电压U保持不变，是电阻箱，是可感知电热杯温度的热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，L是线圈阻值可忽略的电磁铁。闭合开关S，当控制电路中的电流为时，触发磁性开关闭合，加热电路接通；当控制电路中的电流达到（）时，触发磁性开关断开，加热电路断开。若要降低电热杯能达到的最高温度，请分析说明应如何调节的阻值。 16.（25-26•九年级下·甘肃张掖•期末）如图所示，是某学习小组同学设计的研究“电磁铁磁性强弱”的实验电路图。 (1)要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过_____________来实现；要判断电磁铁的磁性强弱，可观察____________来确定。 (2)下表是该组同学所做实验的记录： 电磁铁（线圈） 50匝 100匝 实验次数 1 2 3 4 5 6 电流/A 0.8 1.2 1.5 0.8 1.2 1.5 吸引铁钉的最多数目/（枚） 5 8 10 7 11 14 ①比较实验中的1、2、3（或4、5、6），可得出的结论是：电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的__________ ②比较实验中的1和4（或2和5或3和6）可得出的结论是：电磁铁线圈中的电流一定时，_________。 17.（25-26•九年级下·山东淄博•期末）一个有加热和保温两种状态的微型电热水器，内部简化电路如图所示，它由控制电路和工作电路两部分组成，其中R0为热敏电阻，它的阻值随温度的升高而减小，开关S0和S都闭合时，电热水器开始加热，当电热水器中水的温度达到50℃时，电磁铁才会把衔铁吸下，使B、C两个触点接通，电热水器处于保温状态。已知R1=44Ω，R2=2156Ω。[]求： (1)将2.2kg水从15℃加热到45℃，水吸收的热量。 (2)若电热水器的效率为84%，将2.2kg水从15℃加热到45℃，需要的通电时间。 (3)当温度达到50℃后，通电100s，R1产生的热量。 第 6 页 共 11 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 20.3 电磁铁 电磁继电器 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（3个知识归纳+4个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 大功率设备电压高、电流大，近距离手动操作极易触电，怎么用小电流、低电压远程操控大功率用电器？ 议一议 知识归纳 【知识点1 电磁铁】 【例1】（25-26•九年级下·山东聊城•期末）如图为小明同学在课堂上绕制的电磁铁，制好后发现该电磁铁只能吸引一枚曲别针，他想用该电磁铁吸引更多的曲别针，则下列措施可行的是（　　） A．用铜芯代替铁芯 B．减小线圈的匝数 C．换用电压更高的电源 D．对调电源的正负极的接线位置 【答案】C 【详解】A．铁芯的作用是被电磁铁的磁场磁化，从而大大增强整体磁性；铜是非磁性材料，无法被磁化，不会增强电磁铁的磁性，故A不符合题意； B．在电流和铁芯不变的情况下，线圈匝数越少，电磁铁磁性越弱，吸引的曲别针更少，故B不符合题意； C．电源电压升高后，若电路中的电阻（线圈电阻等）不变，电路中的电流会增大，电流越大，电磁铁磁性越强，能吸引更多曲别针，故C符合题意； D．对调电源正负极，只会改变电流的方向，从而改变电磁铁的磁极方向，但不会改变磁性的强弱，吸引的曲别针数量不变，故D不符合题意。 故选C。 【变式1-1】（25-26•九年级下·湖北武汉•期末）如图所示是电铃的工作原理图，当闭合开关后，电磁铁产生___________，“a”端为___________极，电磁铁吸引衔铁 B，带动小球敲击铃碗发声，但同时A 和 B又会分离，电路断开，电磁铁失去磁性，B 复位又将电路接通，如此反复，电铃持续发声；若要使得小球敲击铃碗的声音响度更大些，可将滑动变阻器的滑片 P向 ___________（选填“左”或“右”）滑动。 【答案】 磁性 N 右 【详解】[1][2]当闭合开关后，电磁铁中有电流通过，电磁铁产生磁性。根据安培定则，用右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指的一端为N极，所以“a”端为N极。 [3]要使小球敲击铃碗的声音响度更大些，应增大电磁铁的磁性，增大电流，根据，电源电压不变，应减小滑动变阻器接入电路的电阻，故将滑片P向右滑动。 【变式1-2】（25-26•九年级下·辽宁沈阳•期末）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。 【知识点2 电磁继电器】 【例2】（25-26•九年级下·河南商丘•期末）如图所示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”的照明灯，天暗时自动发光，天亮时自动熄灭。控制电路中，电源由两节新的干电池串联而成。为定值电阻，为光敏电阻，其阻值会随着光强的变化而变化。下列说法正确的是（　　） A．控制电路开关S闭合后，电磁铁外部磁感线从上端出发回到下端 B．光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小 C．灯L正常发光时，通过它的电流是0.1A D．控制电路长时间使用后电压下降，天亮时灯自动熄灭时间变早 【答案】BC 【详解】A．电源右端为正极，根据图中螺线管绕线方式及安培定则，判断出电磁铁下端为N极，上端为S极。电磁铁外部磁感线从N极出发，回到S极，即磁感线从下端出发回到上端，故A错误； B．天亮时光照强度大，灯自动熄灭，说明此时电磁铁磁性足够强，控制电路电流较大，电源电压不变，根据欧姆定律，控制电路总电阻较小，因此光敏电阻阻值随光照强度增大而减小，故B正确； C．灯L正常发光时，根据公式，得通过灯L的电流，故C正确； D．电磁铁吸合衔铁需要达到设定的电流，控制电路电压下降后，要达到吸合电流，需要总电阻更小，即光敏电阻更小，对应更大的光照强度，因此需要天更亮时才能熄灭，熄灭时间变晚，故D错误。 故选BC。 【变式2-1】（25-26•九年级下·宁夏银川•期末）如图甲是一款消防应急照明灯。当外部电路有电时应急灯不亮，停电时应急灯正常发光。 (1)某同学想知道消防应急照明灯的两个灯泡是怎样连接的，他将消防应急照明灯中的任意一个灯泡取下，另一个灯泡______，则消防应急灯的两个灯泡是并联的。 (2)该同学尝试用电磁继电器设计了一个应急灯工作原理图，电磁继电器相当于一个______选填“开关”或“电源”，他在设计时因为粗心丢了一根导线，如图乙所示，C点应该和触点______选填“A”或“B”相连。 【答案】(1)正常发光 (2) 开关 B 【详解】（1）根据并联电路的特点，各支路用电器独立工作、互不干扰，故将消防应急照明灯中的任意一个灯泡取下，另一个灯泡正常发光，可以说明两个灯泡是并联的。 （2）[1]电磁继电器的作用是通过控制电路的通断来控制工作电路，相当于一个开关。 [2]题目要求，外部电路有电时应急灯不亮；当外部电路有电时，电磁铁有磁性，吸引衔铁与触点A接触，内部电路断路，此时应急灯不亮；外部电路停电时，电磁铁失去磁性，衔铁与触点B相连，内部电路形成闭合通路，此时应急灯发光，因此C点应和触点B相连，才能实现“有电时灯不亮，停电时灯亮”的效果。 【变式2-2】（25-26•九年级下·北京海淀•期末）如图所示为某科技小组设计的分拣苹果装置的示意图。该装置按照一定质量标准自动分拣大苹果和小苹果，托盘秤压在一个以为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器上，已知压力越大，阻值越小。当两端的电压较小时，分拣开关在弹簧向上弹力作用下处于水平状态，小苹果进入通道1；当两端的电压超过某一值时，可使电磁铁与衔铁保持吸合状态，此时大于一定标准质量的大苹果进入通道2。已知和所在电路的电源两端的电压为并保持不变。若仅通过调节的阻值，使能进入通道2的苹果的标准质量变大，分析说明应如何调节的阻值。 【答案】应减小的阻值。 【详解】能进入通道2的苹果标准质量变大，说明只有质量更大的苹果才能让两端电压达到临界值。 根据题意，苹果质量越大，对的压力越大，的阻值越小。 与串联，电源电压保持不变，根据串联分压规律可得 整理得 由于和均不变，要使临界更小（对应更大的苹果质量），因此需要减小的阻值。 【知识点3 作图专题】 【例3】（25-26•九年级下·四川眉山•期末）探究“电磁铁的性质”实验时，铁钉A端为N极，附近的小磁针处于静止，如图所示。 请你在图中： （1）标出B点的电流方向； （2）括号内标出小磁针右端的极性（用“N”或“S”表示）。 【答案】 【详解】铁钉A端为N极，由右手螺旋定则得，电流从螺线管左端流入，右端流出，则B点的电流方向向上，铁钉右端为S极，根据磁极间的相互作用规律可知，小磁针左端为N极，右端为S极，如图所示： 【变式3-1】（25-26•九年级下·四川资阳•期末）如图所示，请按要求完成图像。 （1）闭合开关S后，向右移动滑动变阻器的滑片，电磁铁的磁性增强； （2）在图中括号内标出电磁铁的“S”或“N”极； （3）标出小磁针N极的偏转方向； （4）画出电磁铁对硬币的作用力。 【答案】 【详解】（1）闭合开关S后，向右移动滑动变阻器的滑片，电磁铁的磁性增强，说明电流变大，故电阻变小，即滑动变阻器选择右下接线柱接入电路； （2）由图可知，电流从上方流入，由安培定则可知，电磁铁的下端为N极，上端为S极； （3）根据异名磁极相互吸引，所以上端吸引小磁针N极，小磁针N极向上偏转； （4）电磁铁对硬币的作用力是吸引力，方向竖直向上，作用在硬币上，如图所示： 【变式3-2】（25-26•九年级下·江苏苏州•期末）如图，磁悬浮列车悬浮在铁轨上不与轨道接触，请画出列车的重力（O点为重心）及左侧悬浮电磁铁所受轨道电磁铁作用力的示意图。 【答案】 【详解】由图可知，列车受到竖直向下的重力及两侧轨道的电磁铁对列车下方电磁铁竖直向上的吸引力，因两侧受力大小相等，所以，左侧悬浮电磁铁所受轨道电磁铁作用力大小等于列车重力的一半，力的作用点都画在列车的重心，作图如下： 【例4】（25-26•九年级下·四川达州•期末）如图所示的自动控制电路中，当开关S闭合时，只有电铃工作，电磁铁上端为S极；当开关S断开时，电铃不工作，电灯和电动机能独立工作。请（1）标出左边蓄电池的“”极（2）把电灯和电动机按要求连入右边的工作电路（导线不要交叉）。 【答案】 【详解】当开关S闭合时，电磁铁上端为S极，根据安培定则可知，蓄电池的左端为正极，右端为负极；电灯和电动机能独立工作，说明电灯和电动机并联。据此作图如下： 【变式4-1】（25-26•九年级下·辽宁葫芦岛•期末）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。 【答案】   【详解】如图所示，水位未达到金属块A时，只有LED灯亮；水位达到金属块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： 【变式4-2】（25-26•九年级下·重庆沙坪坝•期末）图甲是一种双向双动式和面机。和面机工作时，搅拌器可以正反搅拌。小明利用图乙所示的电磁继电器控制搅拌器的正反转。请将工作电路连接完整。 【答案】 【详解】只要电磁铁中通过电流，电磁铁有磁性，衔铁被吸下，带动衔铁的动触点与 静触点（常开触点）接触，下面的电源被连入电路；当断开开关时，电磁铁中无电流流过即没有磁性，衔铁在弹簧的作用下返回原来的位置，使动触点与原来的静触点 （常闭触点）接触，上面的电源被接入电路，因为上下电源的极性相反，所以电动机能实现正反转切换，工作电路图如下图所示： 模块三 课后作业 一、单项选择题(共7题) 1.（25-26•九年级下·江苏盐城•期末）如图所示，给绕在铁钉上的线圈通电后，铁钉吸引大头针。下列操作能使铁钉吸引大头针数目变多的是（　　） A．减少线圈匝数 B．减少电池节数 C．向右移动滑动变阻器的滑片 D．对调电源正、负接线柱上的接线 【答案】C 【详解】要使铁钉吸引大头针数目变多，则电磁铁磁性需要变强，电磁铁磁性的强弱与电流的大小、线圈的匝数、有无铁芯有关。 A．在其他条件不变情况下，减少线圈匝数，电磁铁磁性减弱，铁钉吸引大头针数目变少，故A不符合题意； B．减少电池节数，则电源电压减少，其他条件不变，则电路中电流变小，电磁铁磁性减弱，铁钉吸引大头针数目变少，故B不符合题意； C．向右移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器接入电路电阻变小，电路总电阻变小，电源电压不变，电路中总电流变大，电磁铁磁性增强，铁钉吸引大头针数目变多，故C符合题意； D．对调电源正、负接线柱上的接线，改变了电流的方向，电磁铁的磁极位置对调，而磁性强弱不变，铁钉吸引大头针数目不会变多，故D不符合题意。 故选C。 2.（25-26•九年级下·山西怀仁•期末）2025年央视春晚节目《秧BOT》给观众留下了深刻印象。机器人上安装有电磁铁，通过对电磁铁的精准控制，可实现“手绢”的高速旋转和隔空抛接（如图所示）。下列说法正确的是（    ） A．通电后的电磁铁周围存在磁感线 B．通电后的电磁铁可以吸引所有金属 C．增大通入电磁铁的电流可以使它周围的磁场变强 D．改变通入电磁铁电流的方向不会改变它两端的磁极 【答案】C 【详解】A．通电后的电磁铁周围存在磁场，磁感线是用来描述磁场分布的假想曲线，故A错误； B．通电后的电磁铁只能吸引铁钴镍等金属，故B错误； C．电磁铁磁性的强弱与电流的大小、线圈的匝数和有无铁芯有关，因此增大通入电磁铁的电流可以使它周围的磁场变强，故C正确； D．电磁铁的磁极方向与电流方向有关，因此改变通入电磁铁电流的方向会改变它两端的磁极，故D错误。 故选C。 3.（25-26•九年级下·河南商丘•期末）图是小华模拟设计的电梯超重报警电路示意图，压敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小；当其受到压力高于某一设定值时，电铃发声报警。闭合开关S，电磁铁的下端为_____极，电铃应接在________（选填“AC”或“BD”）之间，为使该报警电路在压力更小时报警，可采取的方法有：___________。（写出一种即可） 【答案】 N BD 将R2的滑片向上移 【详解】[1]电源U1右端为正极，左端为负极，则根据螺线管绕线方式可知，电流从电磁铁的上端流入，下端流出，根据右手螺旋定则可知，电磁铁的下端为N极。 [2]电梯间内压力增大时，压敏电阻R1阻值减小，由欧姆定律可知，电压不变，电阻减小则电流增大，则电磁铁磁性增强，将衔铁吸下，从而使BD接入电路，电铃发声报警，因此应将电铃接在BD间。 [3]为了使报警电路在压力更小时报警，可以增大电路中的电流，由欧姆定律可知，电压不变，电阻减小则电流增大，可将滑动变阻器R2的滑片向上适当移动，减小接入电路中的电阻，从而增大电流。 4.（25-26•九年级下·北京西城区•期末）小红用一根导线和一枚铁钉制作了如图所示的电磁铁。她给线圈通电后，钉尖处可以吸引曲别针。关于此实验，下列说法正确的是（　　） A．给线圈通电后，钉尖一端为电磁铁的N极 B．改变线圈中的电流方向，则钉尖处不能吸引曲别针 C．若减少线圈的匝数，则钉尖处吸引曲别针的数量一定减少 D．若线圈匝数不变，增大电流，钉尖处吸引曲别针的数量会增加 【答案】D 【详解】A．根据右手螺旋定则，给线圈通电后，钉尖一端为电磁铁的S极，故A错误； B．改变线圈中的电流方向，会改变电磁铁磁场的方向，不会使电磁铁失去磁性，故钉尖处仍能吸引曲别针，故B错误； C．电磁铁磁性的强弱与线圈匝数以及电流大小有关，所以减少线圈的匝数，钉尖处吸引曲别针的数量不一定减少，故C错误； D．电磁铁磁性的强弱与线圈匝数以及通过的电流大小有关，所以若线圈匝数不变，增大电流，电磁铁磁性会增大，钉尖处吸引曲别针的数量会增加，故D正确。 故选D。 5.（25-26•九年级下·河北沧州•期末）如图是汽车启动装置原理图，对于这一装置及其工作特点，下列说法中不正确的是(  ) 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向右与B接触 【答案】C 【详解】A．如图，旋转钥匙时，电磁铁所在电路接通，有电流流过电磁铁，电磁铁所在电路工作，故A正确，不符合题意； B．由图可知，电磁铁的工作电压为一个电源两端电压，电动机的工作电压为两个电源串联的总电压，所以电磁铁的工作电压比电动机的工作电压低，故B正确，不符合题意； C．电磁铁通电时，电流从电磁铁下端流入，根据安培定则判断，上端是N极，下端是S极，故C错误，符合题意； D．由图可知，电磁铁通电时，吸引上方的衔铁，使得触点A向右与B接触，从而电动机接通，启动汽车，故D正确，不符合题意。 故选C。 6.（25-26•九年级下·辽宁本溪•期末）如图所示为一种防汛报警器的原理图，S是触点开关，B是漏斗形的竹片圆筒，里面有个浮子A，当水面上涨到警戒水位时（　　） A．甲灯亮 B．乙灯亮 C．两灯都亮 D．两灯都不亮 【答案】B 【详解】当水面上涨到警戒水位时，浮子A上升，使电磁铁电路接通，电磁铁有磁性，吸引衔铁，使触点开关S下落接通乙灯电路，乙灯亮，此时甲灯处于断路状态，甲灯不亮。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 7.（25-26•九年级下·陕西西安•期末）如图-1是科技小组设计的“智能温控小屋”简化电路，受控电路功率随时间的变化关系如图-2所示。当室温上升至28℃时冷却系统开始工作，当室温降至23℃时停止工作。R1为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，当控制电路中的电流为0.15A时，衔铁刚好被吸下，控制电路电源电压恒为3V。定值电阻R0阻值为100Ω，线圈电阻忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．控制电路通电，电磁铁的上端为N极 B．受控电路工作时，通过电阻R0的电流为0.12A C．热敏电阻R1的变化范围是10~25Ω D．受控电路30min内消耗的电能为1.44×106J 【答案】D 【详解】A．根据安培定则，用右手握住螺线管，让四指指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N极。观察控制电路，电流从电磁铁下端流入，上端流出，所以电磁铁的下端为N极，上端为S极，故A错误； B．受控电路工作时，控制电路的电流为0.15A，此时R0和R1并联，通过R0的电流 故B错误； C．控制电路电流为0.15A时，冷却系统开始工作，此时室温升至28℃，根据题意可知，此时热敏电阻阻值最小，则热敏电阻最小阻值 由题意可知，冷却系统工作后，热敏电阻和定值电阻并联，在降温过程中热敏电阻阻值会增大，电流会减小，但此过程中衔铁一直被吸下，说明此过程中控制电路的总电流为0.15A，当室温降至23℃时，热敏电阻的阻值最大，控制电路的电流仍为0.15A，则此时通过热敏电阻的电流为 所以热敏电阻最大阻值 由此可知热敏电阻的变化范围是20~25Ω，故C错误； D．由图可知受控电路冷却系统30min内工作共20min，则其消耗的电能 故D正确。 故选D。 二、多项选择题(共2题) 8.（25-26•九年级下·山东济南•期末）小明观察了小区入口的车辆出入自动控制闸，发现当车牌被识别系统识别后，绿灯亮，栏杆抬起，车辆通行。于是他设计了如图所示的模拟电路，车牌识别成功相当于图中开关S闭合。则（    ） A．车牌识别成功后，电路中电磁铁的上端为N极 B．若栏杆不能抬起，可通过增大电池的电压来调整 C．B端挂的铁柱可以用下端是N极的条形磁铁代替 D．滑动变阻器的滑片P向上调整，栏杆更容易抬起 【答案】BCD 【详解】A．电流从电磁铁下端流入，上端流出，根据安培定则可知，电磁铁的上端为S极，故A不符合题意； B．根据可知，电阻一定时，增大电源电压，电路的电流会变大，电磁铁的磁性增强，栏杆会更容易抬起，因此若栏杆不能抬起，可通过增大电池的电压进行改进，故B符合题意； C．由A选项可知，电磁铁的上端为S极，如果B端挂的铁柱用上端是S极、下端是N极的条形磁体代替，则开关S闭合时，电磁铁上端和条形磁体下端磁极不同，互相吸引，栏杆会抬起，因此B端挂的铁柱可以用下端是N极的条形磁铁代替，故C符合题意； D．滑动变阻器的滑片P向上调整后，滑动变阻器接入电路的阻值变小，电路总电阻变小，电源电压不变，根据可知，电路的电流变大，电磁铁的磁性增强，栏杆更容易抬起，故D符合题意。 故选BCD。 9.（25-26•九年级下·河南商丘•期末）图甲是室内自动换气系统的电路图。控制电路的电源电压为3V，电阻箱的电阻为，气敏电阻的电阻与烟雾浓度的关系如图乙所示。当电磁铁线圈中的电流时，衔铁被吸下，电风扇转动，开始排气。下列说法正确的是（     ） A．电磁铁工作时，其上端为N极 B．当烟雾浓度升高时，控制电路中线圈的电流变大 C．电磁铁工作时，利用了通电导体在磁场中受力的作用 D．控制电路的电源电压低于3 V时，若保持空气质量的标准不变，定值电阻的电阻应减小 【答案】BD 【详解】A．本题中电流从螺线管上端流入、下端流出，结合绕线方向根据安培定则可判断，电磁铁下端为N极，上端为S极。故A错误； B．由图乙可知：烟雾浓度升高时，气敏电阻的阻值减小。控制电路总电阻，总电阻随 减小而减小，控制电路电源电压不变，根据欧姆定律，总电流（线圈电流）变大。故B正确； C．电磁铁工作利用的是电流的磁效应，“通电导体在磁场中受力运动”是电动机的工作原理，不是电磁铁的原理。故C错误； D．保持空气质量标准不变，意味着触发排气的烟雾浓度不变，因此对应气敏电阻的阻值不变；触发条件始终是电流不变。根据，电源电压降低后，总电阻需要减小，又、不变，因此（定值电阻/电阻箱）的阻值需要减小。故D正确。 故选 BD。 三、填空题(共5题) 10.（25-26•九年级下·重庆北碚区•期末）如图所示，当闭合开关S滑动变阻器滑片向右滑动时，通电螺线管的磁性_________（选填“增强”或“减弱”）。根据小磁针静止时的指向，判断a端为电源的_________（选填“正”或“负”）极。 【答案】 减弱 负 【详解】[1]通电螺线管的磁性强弱与电流大小有关，在匝数一定时，电流越大，磁性越强；电流越小，磁性越弱。当滑动变阻器滑片向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，所以电路中的电流变小，通电螺线管的磁性减弱。 [2]根据磁极间的相互作用规律“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”，小磁针极靠近螺线管的左端，所以螺线管的左端为极，右端为极。用安培定则判断电流方向，电流从螺线管的右端流入，左端流出，所以端为电源的负极。 11.（25-26•九年级下·安徽阜阳•期末）在探究“通电螺线管外部磁场方向”的实验中，在嵌入螺线管的有机玻璃板上均匀撒上细铁屑，通电后细铁屑的排列可以反映其磁场分布，再将小磁针放在通电螺线管外部，小磁针的作用是______；小华制作了简易的电磁铁A、B，如图乙所示，该情景说明电流一定时，线圈匝数越______，电磁铁磁性越强。 【答案】 显示外部磁场的方向 多 【详解】[1]细铁屑只能显示磁场的分布形状，而小磁针可以根据N极的指向，直观地显示出螺线管外部磁场的具体方向。 [2]图乙中，电磁铁A和B串联，通过它们的电流相同。A的线圈匝数比B多，且吸引的大头针数量也更多，这说明在电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。 12.（25-26•九年级下·湖南株洲•期末）法国和德国两位科学家由于发现巨磁电阻（GMR）效应，获得了2007年诺贝尔物理学奖。如图是说明巨磁电阻特性原理的示意图，图中GMR是巨磁电阻。闭合S1，图中电磁铁左端为_____极（填“N”“S”），再闭合S2并使滑片P向左滑动，此时电磁铁的磁性______（填“增强”“减弱”或“不变”），观察到指示灯亮度增大，说明巨磁电阻的阻值______（填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 N 增强 减小 【详解】[1]由图可知，电流从电磁铁的右侧流入，左端流出，根据安培定则可知，电磁铁的左端为N极，右端为S极。 [2]闭合S2并使滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻变小，电路中的电流变大，所以电磁铁的磁性增强。 [3]指示灯的亮度明显变亮，表明右边电路中的电流增大，由欧姆定律可知，电路中GMR的阻值减小。 13.（25-26•九年级下·河南周口•期末）如图是小红利用光敏电阻R1和电磁继电器等元件设计的“智能照明灯”电路，A点应接家庭电路的________线。闭合开关S后电磁铁的上端为_________极（选填“N”或“S”）。设计要求是：天暗时灯自动点亮，天亮时自动熄灭，则R1的阻值随光照强度的增加而________（选填“增大”或“减小”）。 【答案】 火 N 减小 【详解】[1]家庭电路中，通常将开关和控制装置串联接在火线上以保证安全，故 A 点应接火线。 [2]根据安培定则（右手握住螺线管，让电流方向与四指弯曲方向一致，大拇指所指的一端为 N 极），可判断线圈上端为 N 极。 [3]要实现“天暗灯亮、天亮灯灭”的自动控制，则光敏电阻阻值随光照增强而减小，利用它与继电器的配合，白天时光照强度大，光敏电阻阻值小，电路中电流大，电磁铁磁性强，衔铁被吸下，灯不亮；晚上时光照强度小，光敏电阻阻值大，电路中电流小，电磁铁磁性弱，衔铁未被吸下，灯亮。 14.（25-26•九年级下·江苏泰州•期末）根据古文《论衡·是应篇》中的记载：“司南之杓（用途），投之于地，其柢（握柄）指南”，学术界于1947年想象出司南的模样并印刷在邮票上。 (1)如图（甲）所示，当磁勺在正确指南时，其A端为该磁体的 _____ （N/S）极。 (2)为达到理想的指向效果，制作人将磁勺靠近一电磁铁，如图（乙）所示。闭合开关S，磁勺和电磁铁相互吸引，由此增加磁勺的磁性，H为电源的 _____ 极。 【答案】 S 正 【详解】(1)[1]磁勺在正确指南时，地理的南极正是地磁的N极，异名磁极相互吸引，因此，其A端为该磁体的S极。 (2)[2]因为异名磁极相互吸引，则与磁勺所靠近的下端是通电螺线管的N极，用安培定则可判断通电螺线管中的电流方向，再根据电流方向是从电源的正极出发通过用电器回到负极，所以H端为电源的正极。 四、综合题(共3题) 15.（25-26•九年级下·北京海淀•期末）某科技小组设计了一个利用磁性开关实现控温功能的电热杯，其简化电路如图所示。其中控制电路的电源电压U保持不变，是电阻箱，是可感知电热杯温度的热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，L是线圈阻值可忽略的电磁铁。闭合开关S，当控制电路中的电流为时，触发磁性开关闭合，加热电路接通；当控制电路中的电流达到（）时，触发磁性开关断开，加热电路断开。若要降低电热杯能达到的最高温度，请分析说明应如何调节的阻值。 【答案】见解析 【详解】控制电路中，、、电磁铁串联。触发磁性开关断开、使得加热电路断开时控制电路中的临界电流不变，根据，控制电路的电源电压不变，则控制电路的总电阻不变，而控制电路的总电阻。若要降低电热杯能达到的最高温度，则对应热敏电阻阻值增大，为确保控制电路的总电阻不变，应减小的阻值。 16.（25-26•九年级下·甘肃张掖•期末）如图所示，是某学习小组同学设计的研究“电磁铁磁性强弱”的实验电路图。 (1)要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过_____________来实现；要判断电磁铁的磁性强弱，可观察____________来确定。 (2)下表是该组同学所做实验的记录： 电磁铁（线圈） 50匝 100匝 实验次数 1 2 3 4 5 6 电流/A 0.8 1.2 1.5 0.8 1.2 1.5 吸引铁钉的最多数目/（枚） 5 8 10 7 11 14 ①比较实验中的1、2、3（或4、5、6），可得出的结论是：电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的__________ ②比较实验中的1和4（或2和5或3和6）可得出的结论是：电磁铁线圈中的电流一定时，_________ 【答案】(1) 移动滑动变阻器的滑片 吸引铁钉的数量 (2) 电流越大，电磁铁的磁性越强 线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强 【详解】（1）[1]由欧姆定律可知，要改变电磁铁线圈中的电流大小，可以改变电路中的电阻，即移动滑动变阻器的滑片，改变其接入电路中的电阻，从而改变电磁铁线圈中的电流。 [2]电磁铁磁性的强弱不易直接观察和比较，实验中通过电磁铁吸引铁钉数量的多少来间接反映电磁铁的磁性强弱，采用的是转换法。 （2）[1]比较实验中的1、2、3（或4、5、6）数据可知，电磁铁的匝数一定时，通过线圈中的电流越大，电磁铁吸引铁钉的数量越多，故可得：电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的电流越大，电磁铁磁性越强。 [2]比较实验中的1和4（或2和5或3和6）可知，在电流一定时，线圈的匝数越多，电磁铁吸引铁钉的数量越多，故可得：在电流一定时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强。 17.（25-26•九年级下·山东淄博•期末）一个有加热和保温两种状态的微型电热水器，内部简化电路如图所示，它由控制电路和工作电路两部分组成，其中R0为热敏电阻，它的阻值随温度的升高而减小，开关S0和S都闭合时，电热水器开始加热，当电热水器中水的温度达到50℃时，电磁铁才会把衔铁吸下，使B、C两个触点接通，电热水器处于保温状态。已知R1=44Ω，R2=2156Ω。[]求： (1)将2.2kg水从15℃加热到45℃，水吸收的热量。 (2)若电热水器的效率为84%，将2.2kg水从15℃加热到45℃，需要的通电时间。 (3)当温度达到50℃后，通电100s，R1产生的热量。 【答案】(1)2.772×105J (2)300s (3)44J 【详解】（1）水吸收的热量 （2）由得，需消耗电能 加热挡功率 通电时间 （3）当温度达到50℃后，电磁铁会把衔铁吸下，B触点与C接通，与串联，电路中电流 通电100s内产生的热量 第 21 页 共 21 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $