20.3 电磁铁 电磁继电器 同步分层作业 2026-2027学年人教版（2024）物理九年级全一册

人教版(2024)物理 九年级全一册 同步分层练习 20.3 电磁铁 电磁继电器(同步分层作业,含解析) 2026-2027学年人教版(2024)物理九年级全一册 第二十章 电与磁 满分:100分(C卷18分为选做) 建议用时:60分钟 学校 班级 姓名 考号 注意事项: 1.答题前,请将班级、姓名写在指定位置;选择题答案填入题后括号内,填空题答案写在横线上。 2.本练习按难度分层:A卷为基础过关题,B卷为能力提升题,C卷为素养挑战题(选做);各题题干后【易】【中】【难】标注难度等级。 3.计算题应写出必要的公式与单位,只有结果没有过程不能得分。 考点导航 1.把导线绕成螺线管,再在螺线管内插入铁芯,当有电流通过时,它会有较强的磁性。这种磁体叫作电磁铁。电磁起重机的主要部件之一就是电磁铁。 2.电磁铁磁性的强弱跟电流的大小、线圈的匝数有关:匝数一定时,通入的电流越大,磁性越强;电流一定时,外形相同的螺线管,匝数越多,磁性越强。铁芯也使磁性大大增强。 3.电磁铁的优点:磁性有无由通断电控制,磁性强弱由电流大小控制,磁极极性由电流方向控制。 4.电磁继电器由电磁铁、衔铁、弹簧、触点等组成。工作时电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。控制电路通断使电磁铁吸引或释放衔铁,带动触点接通或断开工作电路,实现用低电压、弱电流控制高电压、强电流。 5.磁悬浮列车所用的磁体大多是通过强大电流的电磁铁,利用磁体间的相互作用使列车悬浮,避免车轮与轨道的摩擦。 A卷 基础过关(共50分) 一、选择题(每题3分,共30分,10题) 1.(3分)【易】电磁铁是在通电螺线管中插入铁芯制成的。插入铁芯的目的是( ) A.增大电流 B.使螺线管的磁性大大增强 C.改变电流方向 D.减小螺线管的电阻 2.(3分)【易】与永磁体相比,电磁铁最突出的优点是( ) A.磁性可以长期保持 B.磁性有无可以由通断电控制 C.不需要电源 D.价格一定更便宜 3.(3分)【易】工地上电磁起重机把散落的废钢吸起,搬到指定位置后,钢材自动落下。实现"吸起"和"放下"的操作是( ) A.改变电流方向 B.增大线圈匝数 C.通电与断电 D.把起重机升得更高 4.(3分)【易】要增强电磁铁的磁性,下列做法可行的是( ) A.减小线圈中的电流 B.减少线圈匝数 C.抽出铁芯 D.增大线圈中的电流 5.(3分)【易】电磁继电器实质上是( ) A.一种电源 B.由电磁铁控制电路通断的开关 C.一种电流表 D.能把小电流变成大电流的装置 6.(3分)【易】电磁继电器工作时,电路由两部分组成,它们是( ) A.照明电路和动力电路 B.串联电路和并联电路 C.低压控制电路和高压工作电路 D.直流电路和交流电路 7.(3分)【中】如图所示是电磁继电器的构造示意图。下列关于各部分作用的说法,正确的是( ) A.电磁铁通电时产生磁性,把衔铁吸下来 B.弹簧的作用是使触点永远闭合 C.触点相当于工作电路中的电源 D.D、E两个接线柱接在高压工作电路中 8.(3分)【中】磁悬浮列车所用的磁体大多是通过强大电流的电磁铁。列车悬浮的主要好处是( ) A.避免车轮与轨道之间的摩擦,突破速度极限 B.增大了列车对轨道的压力 C.使列车更重更稳 D.省去了全部的动力设备 9.(3分)【中】如图甲、乙所示,用相同的细导线和铁钉绕制成两个电磁铁A、B,匝数不同。闭合开关后移动滑动变阻器的滑片。下列说法正确的是( ) A.实验中用吸引大头针的数目显示磁性强弱,采用了类比法 B.滑片向右移动,电流变小,甲图电磁铁吸引大头针增多 C.乙图电磁铁匝数多,无论电流多大都比甲吸引得多 D.电磁铁吸引大头针越多,说明磁性越强 10.(3分)【中】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,绿灯亮;水位到达金属块A时,红灯亮。下列分析正确的是( ) A.水位到达A时,控制电路接通,电磁铁吸引衔铁,红灯电路接通 B.水位到达A时,红灯亮是因为红灯直接泡在水里 C.一般的水不导电,所以这个装置是安全的 D.电磁铁断电时,衔铁被弹簧拉起,红灯常亮 二、填空题(每题4分,共20分,5题) 11.(4分)【易】把导线绕成螺线管,再在螺线管内插入,当有电流通过时,它会有较强的磁性,这种磁体叫作。 12.(4分)【易】电磁铁磁性的有无可以由来控制,磁性的强弱可以由来控制,它的磁极可以由来改变。 13.(4分)【易】在探究影响电磁铁磁性强弱的因素时,通过观察电磁铁的多少来判断磁性的强弱,这种研究方法叫法。 14.(4分)【中】直流电铃接通电源后,电磁铁吸引衔铁,铃锤敲击铃发声,同时衔铁与螺钉,电路断开,电磁铁失去磁性,衔铁在弹性片作用下弹回,电路又接通,如此循环,电铃就发出连续的铃声。 15.(4分)【中】某电磁继电器控制电路的电源电压为 6 V,工作电路的电压为 220 V。它实现的是用电压、电流来控制高电压、强电流电路的通断,从而保证操作人员的安全。 B卷 能力提升(共32分) 三、选择题(每题4分,共8分,2题) 16.(4分)【中】如图所示是说明巨磁电阻(GMR)特性原理的示意图。GMR的电阻在磁场中会急剧减小。闭合开关S1、S2,指示灯发光。当滑动变阻器R1的滑片P向左滑动时,下列判断正确的是( ) A.电磁铁磁性增强,GMR电阻增大,指示灯变亮 B.电磁铁磁性减弱,GMR电阻增大,指示灯变暗 C.电磁铁磁性增强,GMR电阻减小,指示灯变亮 D.电磁铁磁性减弱,GMR电阻减小,指示灯变暗 17.(4分)【中】关于电磁铁和电磁继电器,下列说法正确的是( ) A.电磁铁的铁芯用钢制作效果更好 B.电磁继电器的工作电路和控制电路必须共用一个电源 C.电磁起重机只能吸引铁,不能吸引镍 D.电磁继电器中弹簧的作用是断电后把衔铁弹回原位 四、实验探究题(每题8分,共16分,2题) 18.(8分)【中】某小组用图甲装置探究影响电磁铁磁性强弱的因素。图中电磁铁由相同细导线和铁钉绕成,串联滑动变阻器和开关。 (1)闭合开关,把滑动变阻器的滑片逐段向右移动,发现电磁铁吸引大头针的数目逐渐减少。这说明一定时,电流越小,电磁铁的磁性越。 (2)如图乙,另取一个匝数更多的电磁铁B接入相同电路(电流与甲相同),观察到电磁铁B吸引大头针更多。这说明在电流一定时,。 (3)本实验通过比较吸引大头针的数目来比较磁性强弱,应用了法;步骤(2)中强调"电流与甲相同",应用了法。 (4)小华提出:"把铁钉换成钢钉,磁性会不会更强?"你认为换钢钉可行吗?说明理由。 19.(8分)【中】如图是直流电铃的原理图。衔铁B与弹性片A相连,自然情况下弹性片是和螺钉接触的。接通电源后,电磁铁吸引衔铁,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,弹性片又弹回螺钉接触的位置,如此往复。 (1)接通电源的瞬间,电磁铁有没有磁性?衔铁向哪个方向运动? (2)铃碗"只响一声就不响了",说明哪个环节出了问题? (3)小铃铛改成小灯泡后,这个装置就变成一个"闪光器"。仿照电铃的工作过程,描述小灯泡发光的特点并解释原因。 (4)有人说电铃里电磁铁的极性无所谓,N、S极怎么接都能响。你认为对吗?说明理由。 五、综合应用题(共8分) 20.(8分)【中】学校电梯配有一套超载自动报警装置,核心是一个压敏元件(超载时其电阻显著减小)和一只电磁继电器。 (1)把压敏元件接入低压控制电路。电梯超载时,控制电路中的电流怎样变化?电磁铁磁性怎样变化? (2)电磁铁吸下衔铁后,一个触点接通报警器发声,另一个触点切断电动机的供电,电梯停止运行。请按"顺序链条"的形式写出从超载到电动机停转的全过程。 (3)若报警器响个不停但电动机仍在运转,最可能的故障出在哪个部位? (4)为什么报警和控制都用低压电路,而不直接用 220 V 或更高电压来控制? C卷 素养挑战(选做)(共18分) 六、综合应用题(共10分) 21.(10分)【难】某科技小组要把图中的水位自动报警器改造成"雨季水位越限分级报警器":水位到达A时红灯亮(一级报警),水位继续上涨到达更高的金属块C时,蜂鸣器也响起(二级报警)。现有器材:原报警装置、金属块C、蜂鸣器、导线若干。 (1)水位到达A时,为什么控制电路会接通?从材料的导电性角度说明。 (2)分析原装置中绿灯、红灯在衔铁上下两个位置分别接通的设计思路。 (3)请设计二级报警的接线方案:画出(或文字描述)蜂鸣器应接在什么位置,才能在水位到达C时响起。 (4)如果水池里换成纯净水,这套装置还能工作吗?请说明理由并提出一条改进建议。 七、开放创新题(共8分) 22.(8分)【难】班级开展"我为家庭设计一个自动装置"活动,要求用电磁继电器作核心元件。 (1)小明想设计"阳台晾衣架,下雨自动收进"的装置。请帮他写出设计方案:雨滴传感器接在什么电路中?衔铁动作后衣架怎么收? (2)另一组设计"冰箱门未关严提醒器":门缝处装一个简易开关(门开则开关闭合)。描述其控制过程。 (3)这两个设计共同利用了电磁继电器的什么功能?请用一句话概括。 (4)任选其中一个设计,指出它可能的一个不足之处,并提出改进思路。 答题卡(可沿虚线剪下) 1.[A][B][C][D] 2.[A][B][C][D] 3.[A][B][C][D] 4.[A][B][C][D] 5.[A][B][C][D] 6.[A][B][C][D] 7.[A][B][C][D] 8.[A][B][C][D] 9.[A][B][C][D] 10.[A][B][C][D] 16.[A][B][C][D] 17.[A][B][C][D] 以下各题请在对应题号后作答: 11. 12. 13. 14. 15. 18. 19. 20. 21. 22. 第 页 共 页 学科网(北京)股份有限公司 $人教版（2024）物理·九年级全一册 同步分层练习 20.3 电磁铁 电磁继电器（同步分层作业，含解析·解析版） 2026-2027学年人教版（2024）物理九年级全一册·第二十章 电与磁 满分：100分（C卷18分为选做）　建议用时：60分钟 考点导览 1．把导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流通过时，它会有较强的磁性。这种磁体叫作电磁铁。电磁起重机的主要部件之一就是电磁铁。 2．电磁铁磁性的强弱跟电流的大小、线圈的匝数有关：匝数一定时，通入的电流越大，磁性越强；电流一定时，外形相同的螺线管，匝数越多，磁性越强。铁芯也使磁性大大增强。 3．电磁铁的优点：磁性有无由通断电控制，磁性强弱由电流大小控制，磁极极性由电流方向控制。 4．电磁继电器由电磁铁、衔铁、弹簧、触点等组成。工作时电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。控制电路通断使电磁铁吸引或释放衔铁，带动触点接通或断开工作电路，实现用低电压、弱电流控制高电压、强电流。 5．磁悬浮列车所用的磁体大多是通过强大电流的电磁铁，利用磁体间的相互作用使列车悬浮，避免车轮与轨道的摩擦。 A卷·基础过关（共50分） 一、选择题（每题3分，共30分，10题） 1．（3分）【易】电磁铁是在通电螺线管中插入铁芯制成的。插入铁芯的目的是（　　） A．增大电流 B．使螺线管的磁性大大增强 C．改变电流方向 D．减小螺线管的电阻 【答案】B 【解析】铁芯被通电螺线管的磁场磁化后也产生磁场，两个磁场叠加，螺线管的磁性大大增强，选B。铁芯不能增大电流，电流由电源和电路决定；A、C、D 都没说到点子上。 2．（3分）【易】与永磁体相比，电磁铁最突出的优点是（　　） A．磁性可以长期保持 B．磁性有无可以由通断电控制 C．不需要电源 D．价格一定更便宜 【答案】B 【解析】永磁体的磁性一直在，电磁铁通电有磁性、断电无磁性，这个"随叫随到、说走就走"的特点是它最大的优势，选B。A 正好说反，C 电磁铁离不开电源，D 不是物理原因。 3．（3分）【易】工地上电磁起重机把散落的废钢吸起，搬到指定位置后，钢材自动落下。实现"吸起"和"放下"的操作是（　　） A．改变电流方向 B．增大线圈匝数 C．通电与断电 D．把起重机升得更高 【答案】C 【解析】电磁铁通电有磁性，吸起废钢；断电无磁性，钢材落下。所以选C。改变电流方向只改变极性，还是吸着；增大匝数只是吸得更牢，都放不下来。 4．（3分）【易】要增强电磁铁的磁性，下列做法可行的是（　　） A．减小线圈中的电流 B．减少线圈匝数 C．抽出铁芯 D．增大线圈中的电流 【答案】D 【解析】匝数一定时电流越大磁性越强，选D。A、B、C 都是减弱磁性的操作，方向全反了。这类题四个选项常成对出现，做题先定"增强还是减弱"再逐项筛。 5．（3分）【易】电磁继电器实质上是（　　） A．一种电源 B．由电磁铁控制电路通断的开关 C．一种电流表 D．能把小电流变成大电流的装置 【答案】B 【解析】电磁继电器的本质就是一个"用电磁铁操纵的开关"：低压控制电路操纵电磁铁，电磁铁带动触点，控制高压工作电路的通断。所以选B。它不能把小电流"变成"大电流，只是用小电流去"指挥"大电流，D 的说法像变压器，别混。 6．（3分）【易】电磁继电器工作时，电路由两部分组成，它们是（　　） A．照明电路和动力电路 B．串联电路和并联电路 C．低压控制电路和高压工作电路 D．直流电路和交流电路 【答案】C 【解析】教材原文：工作时电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成，选C。这一空是识记题，把"低压控制、高压工作"八个字背下来就行。 7．（3分）【中】如图所示是电磁继电器的构造示意图。下列关于各部分作用的说法，正确的是（　　） A．电磁铁通电时产生磁性，把衔铁吸下来 B．弹簧的作用是使触点永远闭合 C．触点相当于工作电路中的电源 D．D、E两个接线柱接在高压工作电路中 【答案】A 【解析】电磁铁是"指挥员"，通电吸衔铁、断电放衔铁，A对。弹簧的作用是把衔铁拉回原位、使触点复位，不是"永远闭合"，B错。触点相当于开关，不是电源，C错。D、E 接低压控制电路，B、C 才接工作电路，D说反。所以选A。 8．（3分）【中】磁悬浮列车所用的磁体大多是通过强大电流的电磁铁。列车悬浮的主要好处是（　　） A．避免车轮与轨道之间的摩擦，突破速度极限 B．增大了列车对轨道的压力 C．使列车更重更稳 D．省去了全部的动力设备 【答案】A 【解析】列车悬浮在轨道上方，轮轨不接触，摩擦大大减小，速度上限被打开，运行也更平稳，选A。悬浮恰恰是减小了对轨道的压力，B反；列车再轻也要牵引动力，D想多了。 9．（3分）【中】如图甲、乙所示，用相同的细导线和铁钉绕制成两个电磁铁A、B，匝数不同。闭合开关后移动滑动变阻器的滑片。下列说法正确的是（　　） A．实验中用吸引大头针的数目显示磁性强弱，采用了类比法 B．滑片向右移动，电流变小，甲图电磁铁吸引大头针增多 C．乙图电磁铁匝数多，无论电流多大都比甲吸引得多 D．电磁铁吸引大头针越多，说明磁性越强 【答案】D 【解析】磁性强弱看不见，用吸引大头针的数目来显示，这是转换法（不是类比法），D对、A错。滑片右移，变阻器接入电阻变大，电流变小，磁性减弱，吸的大头针变少，B说反。C 忘了电流可以不同：匝数多但电流很小，未必比匝数少而电流大的吸得多，比较磁性强弱要在电流相同时比匝数。所以选D。 10．（3分）【中】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，绿灯亮；水位到达金属块A时，红灯亮。下列分析正确的是（　　） A．水位到达A时，控制电路接通，电磁铁吸引衔铁，红灯电路接通 B．水位到达A时，红灯亮是因为红灯直接泡在水里 C．一般的水不导电，所以这个装置是安全的 D．电磁铁断电时，衔铁被弹簧拉起，红灯常亮 【答案】A 【解析】水位到达A，水把A与容器（另一金属块）接通，控制电路闭合，电磁铁有磁性吸下衔铁，动触点与红灯触点接通，红灯亮，A对。红灯在高位工作电路里，跟泡水无关，B错。一般的水是导体（题干也提示了），C说反。断电时衔铁弹回，接通的是绿灯，D错。所以选A。 二、填空题（每题4分，共20分，5题） 11．（4分）【易】把导线绕成螺线管，再在螺线管内插入______，当有电流通过时，它会有较强的磁性，这种磁体叫作______。 【答案】铁芯；电磁铁 【解析】电磁铁＝螺线管＋铁芯，两个部件缺一不可，只绕线圈不插铁芯的只能叫通电螺线管。 12．（4分）【易】电磁铁磁性的有无可以由______来控制，磁性的强弱可以由______来控制，它的磁极可以由______来改变。 【答案】通断电（电流的有无）；电流的大小；电流的方向 【解析】三个"控制"对应三件事，是本节必背结论。第三空填"改变电流方向"也对，千万别填"改变匝数"，那是管强弱不管极性的。 13．（4分）【易】在探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，通过观察电磁铁______的多少来判断磁性的强弱，这种研究方法叫______法。 【答案】吸引大头针（曲别针）数目；转换 【解析】磁性强弱看不见，转换成能看见的大头针数目。第二空"转换"两个字写准，写"控制变量"就错了。 14．（4分）【中】直流电铃接通电源后，电磁铁吸引衔铁，铃锤敲击铃发声，同时衔铁与螺钉______，电路断开，电磁铁失去磁性，衔铁在弹性片作用下弹回，电路又接通，如此循环，电铃就发出连续的铃声。 【答案】分离（断开） 【解析】电铃是"吸一下、断一下"的自动循环：吸衔铁的同时触点断开，断电后磁性消失，衔铁弹回又接通。填"分离"或"断开"都算对。 15．（4分）【中】某电磁继电器控制电路的电源电压为 6 V，工作电路的电压为 220 V。它实现的是用______电压、______电流来控制高电压、强电流电路的通断，从而保证操作人员的安全。 【答案】低；弱 【解析】低压、弱电流这侧是控制电路，高压、强电流那侧是工作电路。答题时对照题干里"高电压、强电流"的位置填反义词即可。 B卷·能力提升（共32分） 三、选择题（每题4分，共8分，2题） 16．（4分）【中】如图所示是说明巨磁电阻（GMR）特性原理的示意图。GMR的电阻在磁场中会急剧减小。闭合开关S1、S2，指示灯发光。当滑动变阻器R1的滑片P向左滑动时，下列判断正确的是（　　） A．电磁铁磁性增强，GMR电阻增大，指示灯变亮 B．电磁铁磁性减弱，GMR电阻增大，指示灯变暗 C．电磁铁磁性增强，GMR电阻减小，指示灯变亮 D．电磁铁磁性减弱，GMR电阻减小，指示灯变暗 【答案】C 【解析】滑片左移，R1接入电阻变小，控制电路电流变大，电磁铁磁性增强；GMR所在处磁场增强，电阻急剧减小，工作电路电流变大，指示灯变亮。所以选C。这条推理链有四环：滑片→电流→磁性→电阻→灯，讲评时让同学把链条说全，断一环就丢分。 17．（4分）【中】关于电磁铁和电磁继电器，下列说法正确的是（　　） A．电磁铁的铁芯用钢制作效果更好 B．电磁继电器的工作电路和控制电路必须共用一个电源 C．电磁起重机只能吸引铁，不能吸引镍 D．电磁继电器中弹簧的作用是断电后把衔铁弹回原位 【答案】D 【解析】铁芯要用软铁不用钢，钢有剩磁，断电放不下东西，A错。弹簧就是"复位员"，断电磁性消失后把衔铁拉回去，D对。电磁铁吸引铁、钴、镍，C说只能吸铁，错。控制电路用低压电池组、工作电路用220 V市电，两套电路两个电源，只在触点处衔接，B错。所以选D。 四、实验探究题（每题8分，共16分，2题） 18．（8分）【中】某小组用图甲装置探究影响电磁铁磁性强弱的因素。图中电磁铁由相同细导线和铁钉绕成，串联滑动变阻器和开关。 （1）闭合开关，把滑动变阻器的滑片逐段向右移动，发现电磁铁吸引大头针的数目逐渐减少。这说明______一定时，电流越小，电磁铁的磁性越______。 （2）如图乙，另取一个匝数更多的电磁铁B接入相同电路（电流与甲相同），观察到电磁铁B吸引大头针更多。这说明在电流一定时，______。 （3）本实验通过比较吸引大头针的数目来比较磁性强弱，应用了______法；步骤（2）中强调"电流与甲相同"，应用了______法。 （4）小华提出："把铁钉换成钢钉，磁性会不会更强？"你认为换钢钉可行吗？说明理由。 【答案】（1）匝数；弱　（2）外形相同的螺线管匝数越多，电磁铁的磁性越强　（3）转换；控制变量　（4）见解析 【解析】（1）滑片右移，接入电阻变大，电流变小，吸的大头针变少：匝数一定时电流越小磁性越弱。 （2）电流相同，匝数多的吸得多：电流一定时匝数越多磁性越强。 （3）磁性强弱转换成大头针数目，是转换法；控制电流相同比较匝数，是控制变量法。 （4）不可行。钢被磁化后磁性能够长期保持，断电后仍有剩磁，大头针放不下来，就无法用"吸起数目随电流变化"来研究磁性强弱了；软铁芯断电磁性立刻消失，实验才做得干净。 19．（8分）【中】如图是直流电铃的原理图。衔铁B与弹性片A相连，自然情况下弹性片是和螺钉接触的。接通电源后，电磁铁吸引衔铁，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，弹性片又弹回螺钉接触的位置，如此往复。 （1）接通电源的瞬间，电磁铁有没有磁性？衔铁向哪个方向运动？ （2）铃碗"只响一声就不响了"，说明哪个环节出了问题？ （3）小铃铛改成小灯泡后，这个装置就变成一个"闪光器"。仿照电铃的工作过程，描述小灯泡发光的特点并解释原因。 （4）有人说电铃里电磁铁的极性无所谓，N、S极怎么接都能响。你认为对吗？说明理由。 【答案】（1）见解析　（2）见解析　（3）见解析　（4）见解析 【解析】（1）有磁性。电磁铁吸引衔铁，衔铁（带着铃锤）向电磁铁方向运动，敲击铃碗发声。 （2）只响一声说明衔铁被吸住后没有弹回，即弹性片与螺钉分离断电后衔铁没能复位，常见原因是螺钉位置调得太近或弹性片弹性不足，电路没能重新接通。 （3）小灯泡一闪一闪地亮。原因与电铃同构：通电→电磁铁吸衔铁→触点分离→断电→灯灭、衔铁弹回→又通电→灯又亮，如此循环。 （4）对。电铃只利用电磁铁"有磁性就吸衔铁"这一点，不管哪端是N极，吸合动作都一样，所以极性接反照样响。这类"结构相同、要求不同"的辨析，关键看装置用了磁性的哪一条性质。 五、综合应用题（共8分） 20．（8分）【中】学校电梯配有一套超载自动报警装置，核心是一个压敏元件（超载时其电阻显著减小）和一只电磁继电器。 （1）把压敏元件接入低压控制电路。电梯超载时，控制电路中的电流怎样变化？电磁铁磁性怎样变化？ （2）电磁铁吸下衔铁后，一个触点接通报警器发声，另一个触点切断电动机的供电，电梯停止运行。请按"顺序链条"的形式写出从超载到电动机停转的全过程。 （3）若报警器响个不停但电动机仍在运转，最可能的故障出在哪个部位？ （4）为什么报警和控制都用低压电路，而不直接用 220 V 或更高电压来控制？ 【答案】（1）见解析　（2）见解析　（3）见解析　（4）见解析 【解析】（1）超载时压敏元件电阻减小，控制电路电流变大，电磁铁磁性增强。 （2）超载→压敏电阻变小→控制电路电流变大→电磁铁磁性增强到足以吸下衔铁→报警触点闭合，报警器发声；同时另一触点断开，切断电动机供电→电梯停运。 （3）最可能是控制电动机供电的那组触点发生熔焊（粘连），断不开电动机电路；也可能是该触点接线松脱。报警部分正常而工作电路该断未断，故障范围就在工作电路的触点上。 （4）控制电路电流小、电压低，即使导线和压敏元件出问题也不至于造成触电等严重后果；人操作、传感器工作的安全性都更高。用低压弱电流"指挥"高压强电流，正是电磁继电器的设计初衷。 C卷·素养挑战（选做）（共18分） 六、综合应用题（共10分） 21．（10分）【难】某科技小组要把图中的水位自动报警器改造成"雨季水位越限分级报警器"：水位到达A时红灯亮（一级报警），水位继续上涨到达更高的金属块C时，蜂鸣器也响起（二级报警）。现有器材：原报警装置、金属块C、蜂鸣器、导线若干。 （1）水位到达A时，为什么控制电路会接通？从材料的导电性角度说明。 （2）分析原装置中绿灯、红灯在衔铁上下两个位置分别接通的设计思路。 （3）请设计二级报警的接线方案：画出（或文字描述）蜂鸣器应接在什么位置，才能在水位到达C时响起。 （4）如果水池里换成纯净水，这套装置还能工作吗？请说明理由并提出一条改进建议。 【答案】（1）见解析　（2）见解析　（3）见解析　（4）见解析 【解析】（1）一般的水是导体。水位到达A时，水把金属块A与池底（或另一块金属块）连通，控制电路闭合，电磁铁通电产生磁性。 （2）衔铁被吸下时，动触点与下触点（红灯）接通，绿灯支路断开；衔铁被弹簧拉起时，动触点与上触点（绿灯）接通。一套衔铁两个位置、两条支路，实现"绿灯常明、到线红灯"的切换。 （3）方案：金属块C单独串入第二条控制支路，控制另一只电磁继电器（或蜂鸣器支路），水位到达C时水把C接入该支路，蜂鸣器通电响起。要点是C的支路必须独立于A的支路，两级水位各自触发，不能共用一个金属块。 （4）不能。纯净水几乎不导电，水位到达A、C都无法接通控制电路，报警器失灵。改进：在金属块A、C下方池内加入少量导电介质（如食盐水池按实际水质选型），或改用浮子开关、超声波水位计等不依赖水导电的传感器。答出"水不导电导致失灵"即可给主要分，改进建议合理即可。 七、开放创新题（共8分） 22．（8分）【难】班级开展"我为家庭设计一个自动装置"活动，要求用电磁继电器作核心元件。 （1）小明想设计"阳台晾衣架，下雨自动收进"的装置。请帮他写出设计方案：雨滴传感器接在什么电路中？衔铁动作后衣架怎么收？ （2）另一组设计"冰箱门未关严提醒器"：门缝处装一个简易开关（门开则开关闭合）。描述其控制过程。 （3）这两个设计共同利用了电磁继电器的什么功能？请用一句话概括。 （4）任选其中一个设计，指出它可能的一个不足之处，并提出改进思路。 【答案】（1）见解析　（2）见解析　（3）见解析　（4）开放性试题，示例见解析 【解析】（1）雨滴传感器（遇雨导通）接入低压控制电路：下雨→传感器导通→控制电路接通→电磁铁吸衔铁→工作电路接通电机，电机正转把晾衣架收进屋檐下；雨停后传感器断开，衔铁复位。 （2）门关严时门缝开关断开，控制电路不通，电磁铁无磁性，提醒器不工作；门未关严，开关闭合，控制电路接通，电磁铁吸衔铁，蜂鸣器电路接通报警。 （3）用低压控制电路的通断，间接控制（保护性控制）工作电路，实现自动控制。（概括成"低电压弱电流控制高电压强电流、实现自动控制"即可） （4）示例：雨滴传感器会被灰尘、露水误触发，可加"雨量阈值"（让水积到一定深度才接通）；或晾衣架断电后不会自动停位，可加装限位开关断开电机。其他合理答案同样给分。 易错点拨 1．电磁铁的铁芯用软铁，不用钢：软铁被磁化后磁性随电流消失而消失，钢会保留剩磁，断电后仍吸着东西放不下。 2．"磁性有无"看通断电，"磁性强弱"看电流大小和匝数，"磁极极性"看电流方向，三个控制对三件事，别交叉乱配。 3．比较磁性强弱用转换法：看电磁铁吸引大头针数目的多少，吸得多说明磁性强。 4．电磁继电器的控制电路和工作电路是两套独立回路，只在触点处"会师"，分析题时把两套电路分开画圈。 5．水位报警器里一般的水是导体，水位到达金属块A时控制电路接通；纯净水几乎不导电，用它报警器就失灵。 6．分析继电器问题按固定顺序：控制电路通→电磁铁有磁性→吸衔铁→触点动作→工作电路变化，一步都别跳。 教师使用建议 1．A卷建议25分钟。第7题继电器构造、第10题水位报警器是本节重头，讲评时在图上用两种颜色分别圈出控制电路和工作电路。 2．B卷建议20分钟。第16题GMR四环推理链要求学生口头复述；第18题把转换法和控制变量法一起收口，这是本章实验题的方法论主线。 3．C卷建议15分钟选做。第21题分级报警的方案设计鼓励画图表达，判卷看"两条支路是否独立"；第22题两个设计可挑一个真动手做出来。 4．讲评时板书三条控制对应关系：通断电管有无、电流大小管强弱、电流方向管极性。学生答"增大电流改变极性"这类交叉错，当场纠正。 第 页　共 页 学科网（北京）股份有限公司 $