2020-2021九年级物理全册电磁铁电磁继电器精品练习（附解析新人教版） 12页

2020-2021 学年初三物理全册精讲精练：电磁铁 电磁继电器 知识点一：电磁铁 1.在通电螺线管里面加上一根铁芯，就成了一个电磁铁。 2.电磁铁磁场的强弱与电流的大小、线圈的匝数有关。 3.电磁铁的优点： ①磁场的强弱，可以通过电流的大小、线圈的匝数来控制； ②磁场的方向，可以通过电流的方向来控制； ③磁场的有无，可以通过开关的通断来控制。 知识点二：电磁继电器 1.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、强电流电路的装置。实质上它就是利 用电磁铁来控制工作电路的一种开关。 2.电磁继电器由电磁铁、衔铁、簧片、触点组成。 一、本节重点熟记以下基础知识 1．在通电螺线管和它里面的铁芯构成了一个电磁铁．影响电磁铁磁性强弱的因素：(1)电流的强弱；(2)线 圈匝数的多少；(3)有无铁芯．工作原理是利用了电流的磁效应． 2．电磁继电器利用低压、弱电流电路的通断，间接控制高压、强电流电路．电磁继电器就是利用电磁铁来 控制工作电路的开关。 3．扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置．扬声器的线圈中通过时刻变化的电流，产生不同方向的磁 场，线圈就不断地来回振动，纸盆也振动起来，就发出了声音． 4.在探究“影响电磁铁磁性强弱”的实验中应用了控制变量法和转换法。 二、探究影响电磁铁的磁性强弱的因素试题解法技巧 ①首先从已有知识写出影响电磁铁磁性的因素：电流的大小与线圈的匝数； ②根据影响因素选择合理的器材，明确显示电磁铁磁性强弱的方法，然后利用控制变量法设计实验方案； ③最后根据实验现象得出结论。注意：实验结论要强调”在 xxxx 相同时”前提条件. 三、电磁铁的应用——电磁继电器 ①首先要分清控制电路和工作电路； ②分析步骤：分析当电磁铁无磁性时，观察衔铁上的动触点与哪个静触点连接，进而明确工作电路的初始 工作状态；然后再分析当电磁铁有磁性时，观察衔铁上的动触点又与哪个静触点连接，进而明确工作电路 的末工作状态； 注意：对于“报警器”类工作电路，务必明确控制电路通电或断电的控制方法，从而明确电磁铁磁性的有 无。 知识点一：电磁铁 【例题 1】（2019 湖北宜昌）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： ① 比较实验中的 1、2、3（或 4、5、6），可得出的结论是（ ） A.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的磁性越强； B. 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的磁性越弱； C. 电磁铁的电流一定时，电磁铁磁性越强； D. 电磁铁的电流一定时，电磁铁磁性越弱。 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（ ） A.电磁铁线圈中的电流一定时，线圈的匝数越多电磁铁的磁性越强； B. 电磁铁线圈中的电流一定时，线圈的匝数越多电磁铁的磁性越弱； C. 电磁铁线圈中的匝数一定时，线圈中电流越大电磁铁的磁性越强； D. 电磁铁线圈中的匝数一定时，线圈中电流越大电磁铁的磁性越弱。 （3）在与同学们交流讨论时，另一组的一个同学提出一个问题：“当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁 的磁性强弱会不会还与线圈 内的铁芯大小有关？” ①你对此猜想是： ； ②现有大小不同的两根铁芯，利用本题电路说出你验证猜想的方法。 【答案】（1）移动滑动变阻器滑片；吸引铁钉的数目；（2）①A.②A.（3）有关，在同一螺线管中分别插 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） 8 10 7 11 14 入细的和粗的铁芯 观察吸引铁钉的数目 【解析】（1）要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过移动滑动变阻器滑片来实现；要判断电磁铁的磁性 强弱，可观察吸引铁钉的数目来确定。 （2）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 中的电流越大电磁铁的磁性越强。A 选项符合题意。 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，线圈的匝数 越多学科网电磁铁的磁性越强。A 选项符合题意。 （3）当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱与线圈内的铁芯大小有关，在同一螺线管中分别插 入细的和粗的铁芯 观察吸引铁钉的数目。 主要方法是控制变量法。 知识点二：电磁继电器 【例题 2】（2017•武汉）如图所示是一种水位自动报警器的原理图．水位没有达到金属块 A 时， 灯 亮 ； 水 位 达 到 金 属 块 A 时，由于一般的水是 ，灯 亮． 【答案】L1；导体； L2 ． 【 解 析 】当 水 位 下 降 没 有 达 到 金 属 块 A 时 ，使 控 制 电 路 断 开 ，电 磁 铁 失 去 磁 性 ，弹 簧 拉 着 衔 铁 使动触点与上面的静触点接触，工作电路接通，则 L1 亮．当水位上涨时，水与金属 A 接触， 由 于 水 是 导 体 ，使 控 制 电 路 接 通 ，电 磁 铁 吸 引 衔 铁 ，使 动 触 点 与 下 面 的 静 触 点 接 触 ，工 作 电 路 接通，则 L2 灯发光． 1．如图为电磁铁的线路图．开关 S 闭合后，滑动变阻器的滑片 P 向右滑动过程中（ ） A．电磁铁的右端为 S 极，磁性增强。 B．电磁铁的右端为 S 极，磁性减弱。 C．电磁铁的右端为 N 极，磁性增强。 D．电磁铁的右端为 N 极，磁性减弱。 【答案】D． 【解析】由图可知，电流从螺旋管的左端流入、右端流出，用右手握住螺旋管，四指指向电流的方向，则 大拇指指向右端，所以右端是 N 极，故 AB 错误； 滑动变阻器的滑片 P 向右滑动过程中，接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大， 由 I=U/R 可知，电路中的电流变小，通过电磁铁的电流变小， 则在螺旋管的匝数一定时，电磁铁的磁性减弱，故 C 错误、D 正确． 2.电磁继电器是利用 控制电路通断的开关，它的工作原理是：通过直接控制“控制电路”的通断，间 接控制“ 电路”的通断。 【答案】电磁铁；高压。 解析：电磁继电器主要是利用电磁铁控制工作电路通断的开关，通过开关控制电磁铁电流的通断，使电磁 铁有无磁性，从而控制被控电路的通断，实现远距离操作和自动控制等功能，它可以用低压电源控制高压 电源，弱电流控制强电流等。 3.如 图 所 示 ，是 一 种 安全 门 锁 的 工 作 原 理 示 意 图 ．保 安 室 里 的 工 作 人 员 通 过 开 关 即 可 控 制 安 全 门锁的开、闭．请你根据示意图，分析安全门锁的工作原理． 【答案】见解析。 【解析】闭合开关后，电磁铁中有电流通过，电磁铁具有磁性，能吸引铁质插销使门锁打开， 并且弹簧被拉长；断开开关后，电磁铁中无电流通过，电磁铁会失去磁性，铁质插销会在弹簧 弹力的作用下插入插槽，门锁关闭． 一、选择题 1．（2019 海南）如图所示，GMR 是一个巨磁电阻，其特性是电阻在磁场中会急剧减小，且磁场越强电阻越 小，闭合开关 S2 后，下列四种情况相比较，指示灯最亮的是（ ） A．S1 断开，滑片 P 在图示位置。 B．S1 闭合，滑片 P 在图示位置。 C．S1 闭合，滑片 P 在滑动变阻器最右端。 D．S1 闭合，滑片 P 在滑动变阻器最左端。 【答案】D． 【解析】A．S1 断开时，电磁铁无磁性，由题意可知 GMR 的电阻最大，由 I=U/R 可知，右侧电路中电流最 小，由 P=I2R 可知，指示灯的实际功率最小，指示灯最暗，故 A 错误； B、C、D．闭合 S1 时，GMR 所处的位置由无磁场变为有磁场，GMR 的阻值减小； 当滑片 P 在滑动变阻器最左端时，左侧电路的电阻最小，由 I=U/R 可知，左 侧电路中的电流最大，电磁铁 磁性最强，则 GMR 的电阻最小，右侧电路中电流最大，由 P=I2R 可知，指示灯的实际功率最大，指示灯最亮， 故 BC 错误，D 正确． 2.（2020 湖南娄底模拟）如图所示，电磁铁上方附近有一点 A，小磁针置于电磁铁的右方附近。闭合开关 S， 下列判断正确的是（ ） A．电磁铁的左端为 N 极 B．电磁铁上方 A 点的磁场方向向右 C．小磁针静止后，其 N 极的指向向右 D．向左移动滑片 P，电磁铁的磁性减弱 【答案】C 【解析】（1）根据线圈的绕法和电流的方向，可以确定螺线管的 NS 极； （2）据磁感线的方向分析判断即可解决； （3）据磁体间的相互作用分析小磁针的运动方向； （4）电磁铁磁性强弱的影响因素：电流大小、线圈匝数多少、有无铁芯。电流越大，匝数越多，有铁芯时 电磁铁的磁性越强。 A.由安培定则可知，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向右端，则通电螺线管的右端为 N 极，故 A 错误； B.在磁体的外部，磁感线从 N 极指向 S 极，所以通电螺线管外 A 点的磁场方向向左，故 B 错误； C.通电螺线管的右端是 N 极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的 S 极应靠近螺线管的右端，则小磁计 的 S 极向左转动，小磁针会逆时针旋转，故小磁针静止时，其 N 极的指向向右，故 C 正确； D.向左移动滑片 P，连入电路的电阻减小，电流增大，电磁铁的磁性增强，故 D 错误。 二、填空题 3.（2019 四川绵阳）如图所示是一个水位自动报警器的原理图。水位到达金属块 A 之后， （选填“红” 或“绿”）灯亮；当绿灯亮时电磁铁 （选填“有”或“无”）磁性。 【答案】红；无。 解析：由题意可知，这一水位自动报警器的基本结构是一个电磁继电器，根据电磁继电器的基本工作原理， 结合在此处的运用可描述其原理。 图中所示的水位自动报警器工作原理：当水位到达 A 时，由于一般水具有导电性，那么电磁铁所在电路被 接通，电磁铁具有磁性，向下吸引衔铁，从而接通红灯所在电路，此时红灯亮，而绿灯不亮； 当绿灯亮时，衔铁与绿灯的触点接触，说明电磁铁无磁性。 4.（2019 四川达州）如图是研究电磁铁磁性的电路图，则电磁铁的 S 极为 （选填“A”或“B”） 端。当滑动变阻器的滑片 P 向右移动时，电磁铁的磁性变 （选填“强”或“弱”）。 【答案】B；弱。 【解析】（1）由图看出，电流从电磁铁下端流入，依据安培定则，四指顺着电流方向，大拇指应向上握住 电磁铁，所以上端为 N 极，B 端的磁极为 S 极。 （2）滑动变阻器的滑片 P 向右移动时，连入电路的电阻变大，电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱。 三、作图与简答题 5．（ 2019•德州）如图所示，在电磁铁上方用弹簧挂着一个条形磁体，闭合开关 S，条形磁体静止后，滑片 P 向右滑动时弹簧伸长。请用箭头标出磁感线的方向，并用“+”“﹣”在括号内标出电源正负极。 【答案】如图所示： 【解析】（1）首先要明确电磁铁磁性强弱的影响因素：有无铁芯、电流大小、线圈匝数的多少。 根据滑动变阻器的滑片 P 向右移动时弹簧缩短，确定电磁铁磁性强弱的变化，根据磁体间的相互作用规律， 从而可以判断出电磁铁的磁极极性。 由安培定则可判断出图中电源的正负极。 （2）根据磁体周围的磁感线都是从 N 极出来，回到 S 极，进行判断。 滑动变阻器的滑片 P 向右移动时，电路中的电阻变小，则电路中的电流变大，磁铁的磁性变强，此时弹簧 伸长，根据同名磁极相互排斥可知，通电螺线管上端为 N 极，下端为 S 极； 右手握住螺线管，大拇指指向 N 极，四指指向电流的方向，则电流从螺线管的上后端流出，下前端流入， 则电源右端为负极，左端为正极。磁体周围的磁感线都是从 N 极出来，回到 S 极。 四、实验探究题 6．（2020•青岛模拟）探究电生磁。 ①根据图 1 可知：电流的磁场方向与 方向有关 ②据图 2 可知：通电螺线管外部的磁场与 磁体的磁场相似。 ③根据图 2 中小磁针的指向，标出电源的正、负极 ④根据图 3 可知：电磁铁磁性的强弱跟 有关。 ⑤要使图 3 中乙电磁铁的磁性增强，可以 。 【答案】①电流；②条形；③如图；④线圈匝数；⑤将滑动变阻器的滑片向左移动。 【解析】①根据图 1 可知：电流方向改变，小磁针偏转方向发生改变，这说明电流的磁场方向与电流方向 有关； ②据图 2 可知：通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似的； ③小磁针静止时 N 极的指向与磁感线的方向是相同的，磁感线是从 N 极出来，然后回到 S 极的，故通过螺 线管的右端为 N 极，根据安培定则可知，螺线管中电流方向是向下的，即电源右端为正极；如图： ； ④根据图 3 可知：在电流相同时，线圈匝数越多的，吸引的大头针个数越多，这说电磁铁磁性的强弱跟线 圈匝数有关。 ⑤通过增大电流可以增大电磁铁的磁性，故可以将滑动变阻器的滑片向左移动，滑动变阻器接入电路的电 阻减小，电路中的电流变大。 7.（2019 福建模拟题）为了探究“电磁铁的磁性强弱与哪些因素”有关，做了以下几次实验，实验现象如 图所示。根据图示现象回答下列问题： （1）通过观察图甲中 A 与 B 两个电磁铁，当通过线圈的电流相同时、有无铁芯相同时，电磁铁线圈的匝数 越多，它的磁性就越_____。 （2）通过观察图甲中 B 与 C 两个电磁铁，当通过线圈的电流相同时、线圈的匝数相同时，_____铁芯的电 磁铁，它的磁性就越强。（选填“有”或“无”） （3）通过观察图乙与丙，当线圈的匝数相同、有无铁芯相同时，电磁铁的电流越_____，它的磁性就越强。 （4）结论：影响电磁铁磁性强弱的因素有_____． 【答案】（1）强 （2）有（3）大（4）通过电磁铁的电流大小、线圈的匝数、有无铁芯 【解析】（1）图甲中A、B两电磁铁，通过线圈的电流相同时、有无铁芯相同时，线圈的匝数越多，吸引大 头针数目越多，表明它的磁性就越强． （2）图甲中B、C两电磁铁，通过线圈的电流相同时、线圈匝数相同时，有铁芯的电磁铁吸引大头针数目越 多，表明它的磁性就越强． （3）线圈的匝数相同、有无铁芯相同，图丙中滑动变阻器连入电路的电阻变短，电阻变小，电路中电流增 大，电磁铁吸引大头针增多，电磁铁的磁性增强．说明通过电磁铁的电流越大，它的磁性就越强． （4）结论：影响电磁铁磁性强弱的因素有通过电磁铁的电流大小、线圈的匝数、有无铁芯 点评：（1）掌握电磁铁磁性强弱的影响因素．能用控制变量法和转换法探究电磁铁磁性强弱的影响因素． 五、综合能力题 8．（ 2019河南模拟题）如图所示为一恒温箱温控电路，包括工作电路和控制电路两部分。R为热敏电阻（置 于恒温箱内），阻值随温度变化的关系如图所示。恒温箱温控电路工作原理是：加热过程中，恒温箱温度 升高到一定值时，控制电路中电流会达到一定值，继电器的衔铁被吸合，工作电路停止加热。 （1）图中所示状态，电路处于加热还是未加热? （2）恒温箱的温度为100℃时，继电器线圈中的电流达到20mA，衔铁被吸合，此时热敏电阻R消耗的功率是 多少? （3）电阻R′有什么作用? 【答案】（1）加热。（2）热敏电阻 R 消耗的功率是 0.02W。（3）一是保护电路，二是调节温控箱的控制 温度。 【解析】(1)图示中的状态，电热丝被接在了 220V 的电路两端，故电路处于加热状态中；（2）由热敏电阻 与温度的关系可得出，温度为 100℃时的温度值，再由电流的大小即可计算它消耗的电功率；（3）由于 R′ 是滑动变阻器，故它在电路中的作用是保护电路和调节温控箱的控制温度。