7.3 电磁铁 预习学案 -2026-2027学年教科版物理九年级上学期

该初中物理教学设计聚焦电磁铁及电磁继电器核心知识，以磁悬浮列车实例导入，衔接通电螺线管知识，通过填空梳理概念、实验探究原理，搭建从基础到应用的学习支架。 资料突出科学探究与科学思维，设计控制变量法探究磁性强弱，结合电磁继电器在温度报警等实例，培养学生模型建构与推理能力。丰富例题变式及生活应用拓展，提升学生物理观念与科学态度，助力教师实施探究式教学。

第7章 第3节 电磁铁 1.知道电磁铁的概念及基本结构。 2.理解电磁铁的工作原理及影响磁性强弱的因素。 3.能用控制变量法和转换法探究影响电磁铁磁性强弱的因素。 4.了解电磁铁的优点及其在生活和科技中的应用。 5.认识电磁继电器的结构、工作原理及应用。 同学们，磁悬浮列车风驰电掣，车身和轨道之间留有几毫米空隙，不接触却能将庞大的车身凌空托起。是什么力量实现了这样神奇的效果？这背后正是电磁铁在发挥作用。电磁铁是通电螺线管的实际应用，今天我们就一起来探究电磁铁的奥秘。 1.在螺线管中插入 ，当有电流通过时，它会产生较强的 ，这个带铁芯的螺线管叫做 。 2.电磁铁的工作原理是利用电流的磁效应。通电时，铁芯被 ，使电磁铁的 增强；断电时， 消失。 3.影响电磁铁磁性强弱的因素主要有 和 。 4.探究影响电磁铁磁性强弱的实验中，采用 进行实验。 5.电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的开关，由 、衔铁、簧片、触点组成，其电路由 和 构成。 6.电磁继电器是一种常用的电子 ，它利用低电压、弱电流控制 电路的通断，从而确保操作安全。 【例1】全自动洗衣机的进水阀门是由电磁铁控制的，其构造示意图如下。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。 【变式1-1】如图是研究电磁铁磁性强弱的实验装置，其中E是电磁铁。只利用此装置可以研究电磁铁磁性强弱与___________是否有关。闭合开关S后，发现电磁铁吸引起少量大头针。为了让电磁铁能吸引起更多的大头针，只利用图中的器材，可以将滑动变阻器滑片向_______移动。（选填“左”或“右”） 【变式1-2】为探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，小南用电池（电压一定）、滑动变阻器、数量较多的大头针、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）他将导线绕在铁钉上制成简易电磁铁，并巧妙地通过_______________来显示电磁铁磁性的强弱； （2）连接好电路，使变阻器连入电路的阻值较大，闭合开关，观察到如图甲所示的情景。接着，移动变阻器滑片，使其连入电路的阻值变小，观察到图乙所示的情景，比较图甲和乙，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）实验中还可以改变_______________来改变电磁铁的磁性强弱。 【变式1-3】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）。 【例2】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0.03A D.冷库温度降低时，控制电路消耗的电功率变大 【变式2-1】（多选）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，电磁铁磁性增强 C.若要调低报警温度，可将R2的阻值调大 D.若控制电路电源电压降低，报警温度将升高 【变式2-2】小闽为学校的陶器烧制炉加装一个自制的可控制温度的装置，其简化的工作电路图如图。R1、R2是炉内加热电阻，R1阻值为44Ω，R是变阻器，R0是电磁铁线圈电阻。温差电源的热点探头放在炉内，冷点探头放在20℃的恒温箱中。烧制炉接入220V的电路中，闭合开关S1、S2，衔铁与触点A接触，烧制炉处于加热状态；当电磁铁线圈中的电流达到0.01A时，衔铁被吸下与触点B接触，烧制炉进入保温状态，保温功率为200W。测试时，第一次调节R的阻值为1Ω，当烧制炉刚进入保温状态时，测得炉内温度t为400℃；第二次调节R的阻值为4Ω，当烧制炉刚进入保温状态时，测得炉内温度t为1000℃。求： （1）烧制炉处于加热状态时，通过R1的电流。 （2）烧制炉处于保温状态时，R2的阻值。 （3）温差电源提供的电压与两探头间的温度差成正比，为便于设置烧制炉的保温温度t，写出R与t关系的表达式。 【变式2-3】为实现自动控制，小明同学利用电磁继电器（电磁铁线圈电阻不计）制作了具有延时加热、保温、消毒等功能的恒温调奶器，其电路图如图甲所示。控制电路中，电压U1=3V，定值电阻R0=50Ω，热敏电阻R阻值随温度变化的图象如图乙所示；工作电路中，电压U2=220V，R1=836Ω，R2=44Ω。已知恒温调奶器容量为2kg，水温达到80℃时衔铁会跳起。[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）] （1）随着温度的升高，热敏电阻的阻值________（选填“增大”或“减小”），电磁铁的磁性________（选填“增强”或“减弱”），当温度增大到一定值时，衔铁会跳起； （2）求衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流； （3）求工作电路在保温状态下的电功率； （4）当调奶器加满温度为25℃的水，加热元件工作500s后衔铁跳起，求此过程中水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率。 1.为了使通电螺线管的磁性增强，应在螺线管中插入下列哪一种材料做成的“芯”（  ） A.铁 B.纸 C.塑料 D.木头 2.下列装置中，利用了电磁铁制成的是（　　） A.电饭锅 B.电铃 C.白炽灯 D.光盘 3.如图所示，闭合电磁铁开关S，条形磁铁静止在水平桌面上。下列判断正确的是（　　） A.通电螺线管的右端是S极 B.条形磁铁受到电磁铁的斥力 C.将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁所受摩擦力的方向改变 D.若只改变电源的正、负极，条形磁铁所受摩擦力的方向不变 4.巨磁电阻（GMR）效应是指某些材料的电阻在磁场中随磁场强度的增强而急剧减小的现象。如图所示是研究巨磁电阻特性原理的示意图，闭合开关S1、S2，当滑片P向左滑动时，下列说法正确的是（　　） A.通过滑动变阻器的电流减小 B.电磁铁的磁性减弱 C.巨磁电阻两端的电压变大 D.指示灯亮度变亮 5.电磁铁被广泛应用于生产、生活中。下列产品中没有用到电磁铁的是（    ） A.磁悬浮列车 B.台灯 C.老式电话机 D.电磁起重机 6.如图所示的是直流电铃的原理图。开关断开时，弹性片的一端与螺钉接触。开关闭合，电磁铁吸引衔铁，小锤敲击铃碗发声，同时弹性片与螺钉分离导致断电，电磁铁失去磁性，弹性片与螺钉接触，电路再次接通，如此往复。下列说法正确的是（　　） A.电路接通时，电磁铁右侧上端为N极 B.电路接通时，电磁铁周围产生磁感线 C.若只更换电压较小的电源，电铃可能无法正常工作 D.若只对调电源的正负极，电铃可能无法正常工作 7.如图是某道路限载报警器的工作原理图。工作电路的电源电压不变，R1是压敏电阻，其阻值随压力的变化而变化。闭合开关S，当车的质量超过限载值时，电磁铁吸下衔铁，报警电路接通，电铃响。下列判断正确的是（　　） A.闭合开关后，电磁铁的上端是N极 B.压敏电阻的阻值随压力的增大而增大 C.车的质量越大，电磁铁的磁性越弱 D.若要提高限载值，应将滑片P向左移 8.在一次物理实验中，小于同学连接了如图所示的电路，靠近电磁铁的B端有一个可自由转动的小磁针，闭合开关后，下列说法错误的是（　　） A.电磁铁的A端为N极，B端为S极 B.小磁针静止时，N极水平指向左侧 C.去掉铁芯，螺线管的磁性更强 D.当滑片P向右端移动，电磁铁磁性增强 9.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 10.如图甲是科技小组设计的“智能温控小屋”简化电路，定值电阻R0为100Ω，R 为热敏 电阻，其阻值随温度变化图像如图乙，线圈电阻不计。若控制电路电源电压为3V，当室温上升至28℃时受控电路中冷却系统开始工作，当室温降至23℃时停止工作。当 控制电路中的电流为0.15A 时，衔铁刚好被吸下。关于此装置，下列说法中正确的有（　　） ①电磁铁通电时，上端为N 极 ②在此温度范围内工作时，R的最大电阻为25Ω ③控制电路电压不变，若设定室温降至21℃时停止工作，可适当减小R0的阻值 ④若设定室温上升至30℃时冷却系统开始工作，可适当提高控制电路电源电压 A.①③ B.③④ C.②④ D.②③ 11.（多选）商场内的一种智能电动扶梯如图甲所示，无乘客乘坐电梯时，电动机低速运转，电梯以较小的速度上升；当有乘客乘坐电梯时，电动机高速运转，电梯以较大的速度上升。该电动扶梯内部电路如图乙所示，其中M为带动电梯运转的电动机，R1为定值电阻，R为压敏电阻，其阻值随压力的增大而减小，电源两端的电压均保持不变。下列关于这个电路的说法正确的是（　　） A.电磁继电器的作用相当于一个开关 B.若电源左端为正极，则电磁铁上端是S极 C.当无乘客站在电梯上时，R的阻值变小，电路中电流变大 D.当电梯上有乘客时，电磁铁磁性增强，吸引衔铁与触点2接触 12.关于下列四个实验的说法正确的是（　　） A.图甲说明通电导线的周围有磁场 B.图乙中，闭合开关后，小磁针N极将顺时针偏转 C.图丙反映的是电动机的工作原理 D.图丁说明在其他条件相同时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强 13.如图所示，闭合开关，铁块、弹簧在图中位置静止，电磁铁的下端为 极（选填“N”或“S”）；当滑动变阻器的滑片向左移动时，电流表示数将 ，弹簧的长度将 。（选填“变大”、“变小”或“不变”） 14.下图是电磁继电器的工作原理图。 (1)当低压控制电路闭合时，电磁铁A （选填“具有”或“失去”）磁性，吸引衔铁B，从而使动触点D与静触点E吸合，高压工作电路 （选填“闭合”或“断开”）。 (2)当低压控制电路断开时，电磁铁A （选填“具有”或“失去”）磁性，衔铁B在左侧弹簧C的作用下返回原位，动触点D与静触点E分离，高压工作电路 （选填“闭合”或“断开”）。 (3)衔铁B与动触点D之间的硬棒应该用 （选填“导体”或“绝缘体”）制成，它与衔铁、动触点一起组成一个杠杆，弹簧C始终处于 （选填“拉伸”或“压缩”）状态。 15.我国正在筹建世界上第一条商业磁悬浮列车线路，磁悬浮列车是利用 磁极相互排斥的原理来实现悬浮的.（填：“同名”或“异名”）写出利用电磁铁工作的另一个实例： . 16.如图是学校电铃的工作电路示意图，磁铁A应选用 (填“硬”或“软”)磁性材料；通过电流的通断，可以控制电磁铁 的有无。 17.根据图，回答下列问题。 如图所示，这是一种温度自动控制装置的原理图，制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝。闭合开关S后，发热电阻工作，水银温度计示数升高。当示数达到 ℃时，控制电路开始工作，电磁铁将衔铁吸起，发热电阻就停止加热。控制电路工作时，电磁铁的右端为 （选填“N”或“S”）极。要增强电磁铁的磁性，请你给出一种可行的方案： 。 18.在探究“电磁铁磁性强弱的影响因素”实验中，小乐同学利用电源、开关、滑动变阻器、两根完全相同的铁钉、表面绝缘的铜线、大头针若干，制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图1所示的电路。 (1)实验中通过观察电磁铁 的不同，可以判断电磁铁的磁性强弱不同； (2)当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数增加，说明电流越 ，电磁铁磁性越强； (3)小乐又查阅了有关资料知道：物理学中常用磁感线来形象地描述磁场，用磁感应强度（用字母B表示）来描述磁场的强弱，它的国际单位是特斯拉（符号是T），磁感应强度B越大表明磁场越强；表明没有磁场。有一种电阻，它的大小随磁场强弱的变化而变化，这种电阻叫做磁敏电阻，图2所示是某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象。为了研究某磁敏电阻R的性质，小明设计了如图3所示的电路进行实验，请解答下列问题： ①当断开，闭合时，电压表的示数为3V，则此时电流表的示数为 A； ②闭合和，移动两个滑动变阻器的滑片，当电流表示数为0.04A时，电压表的示数为6V，由图象可得，此时该磁敏电阻所在位置的磁感应强度为 T。 19.小军在学习了电磁继电器后，决定为刚出生的妹妹设计一款温奶报警器，他的设想是：加热奶液的过程中，当奶液温度上升到设定温度时，报警器就会自动报警。 (1)他准备利用教科书上的电路图进行设计，电路图如图甲所示，在水银温度计中封入一段金属丝，有关该电路图的相关说法不合理的是（　　） A.当温度升高时，温度计的水银柱将下降 B.控制电路的电源正负极互换后也可以正常工作 C.两个电路中可各增加一个变阻器来保护电路 D.该电路的工作原理：当温度达到金属丝下端所指的温度时，控制电路接通将衔铁吸引过来，同时受控电路接通使电铃发出报警信号 (2)聪明的小军联想到热敏电阻的阻值会随着温度的变化而变化，于是尝试用热敏电阻替代温度计，改进并设计了如图乙所示的电路，小军认为电路中热敏电阻的阻值应随着温度的升高而增大，你认为是否合理?答： ； (3)器材准备完毕，按照图乙连接电路，将热敏电阻放入到42℃的奶液中并充分接触后，要使在该温度下报警器报警，需要做的初步调试工作是： ； (4)关于探究过程的反思，下列说法中不合理的是（　　） A.图甲进行操作时，两个电路不能离得太远 B.图乙要提高报警器的温度，可以适当减小变阻器接入电路的阻值 C.图乙要求报警时，报警器响，灯亮，灯可以与报警器并联 D.图乙为保证测温的方便，应该使热敏电阻两端的导线尽量长一些 学科网（北京）股份有限公司 神通广大的电磁铁 在磁悬浮列车上，强大的磁力把整列列车托起，让车身与轨道保持数毫米间隙，实现高速平稳运行，这份神奇力量就来自电磁铁。 在通电螺线管中插入铁芯，就构成电磁铁。通电时铁芯被磁化，磁场会大幅增强；切断电流，磁性便立刻消失。电磁铁的磁性强弱可以调节：线圈匝数不变时，电流越大，磁性越强；电流大小相同时，线圈匝数越多，磁性越强。 电磁铁最重要的应用就是电磁继电器。它相当于用弱电流、低电压的控制电路，间接操控高电压、大电流的工作电路。接通控制电路，电磁铁获得磁性，吸下衔铁，接通工作电路；断开控制电路，电磁铁失去磁性，衔铁释放，工作电路随之断开。使用电磁继电器，工作人员不必直接触碰高压电路，大大保障操作安全。 生活生产中电磁铁随处可见。电报、电铃、大型加速器都依靠电磁铁工作。电铃正是利用继电器原理，通电吸下衔铁敲击铃碗，同时切断电路；断电后衔铁回弹，电路再次接通，如此往复，铃锤不断敲击，持续发出铃声。 磁悬浮列车更是电磁铁的杰作。车厢与轨道分别装有电磁铁，磁极相互作用，将列车悬浮抬起，消除车轮与轨道的摩擦阻力，列车速度可以达到很高。 电磁铁灵活可控，通电有磁、断电无磁，磁性强弱可以调节。小小的电磁铁，把电与磁巧妙结合，广泛服务于交通、电力、通信各个领域，推动现代科技不断向前发展。 【例1】S（南）；向上 【变式1-1】电流强度；左 【变式1-2】吸起大头针的多少；甲；大；螺线管的匝数。 【变式1-3】 【例2】C 【变式2-1】BD 【变式2-2】（1）5A；（2）198Ω；（3）R=（5×10-3t-1）Ω 【变式2-3】（1）增大；减弱；（2）0.02A；（3）55W；（4）4.62×105J；84% 1.A 2.B 3.B 4.D 5.B 6.C 7.D 8.C 9.C 10.D 11.AD 12.ABD 13.S 变小 变小 14.(1)具有 闭合 (2)失去 断开 (3)绝缘体 拉伸 15.同名 电磁起重机 16.软 磁性 17.90 N 增大控制电路电源电压 18.(1)吸引大头针的个数 (2)大 (3)0.03 0.3 19.(1)A (2)不合理 (3)将变阻器调到最大阻值处，闭合开关S1、S2，逐渐减小变阻器接入电路的阻值，直到警报器恰好发出警报 (4)B 学科网（北京）股份有限公司 $