8.1.3電磁鐵的應用（解析版）

第3節(jié)電磁鐵的應用基礎聚焦1.電磁鐵產生的磁場很容易被控制。關于電磁鐵，下列說法錯誤的是（▲）A.可以用電流的通斷控制磁場的有無B.可以用電流的方向來控制磁體的極性C.可以用電流的強弱來控制磁體的磁性強弱D.可以用銅棒插入螺線管中來增強磁性【答案】D【解析】因為電磁鐵是利用電流的磁效應制成的，所以電磁鐵磁性的強弱與電流的大小有關：線圈匝數一定時，電流越?。ù螅?，磁性越弱（強）。也就是說，電磁鐵磁性的強弱是可以由電流大小來控制的。電磁鐵的極性跟線圈中的電流方向有關，所以電磁鐵的極性可以由電流的方向來改變?！痉治觥俊驹斀狻勘绢}我們可以根據電磁鐵的特點：電磁鐵磁性的有無，可以由通、斷電來控制；電磁鐵磁性的強弱可以由通過電磁鐵的電流大小來控制；它的N、S極可以由電流方向來控制，從而改變磁場方向。從而可以判斷A、B、C選項正確。而D選項的銅是不能被磁化的，因此通電螺線管內插入銅棒磁性不變，因此D選項錯誤，符合題意。故正確答案為：D。2.電磁鐵在生活和生產中應用廣泛。下列沒有用到電磁鐵的設備有（▲）A.電鈴B.普通電熨斗C.電磁繼電器D.電磁起重機【答案】B【解析】要解答本題需掌握：電磁鐵在生活中的應用，以及電能和內能的轉化。【分析】本題主要考查學生對：生活應用電磁鐵的例子，從物理走向生活?！驹斀狻侩姶牌鹬貦C，電磁繼電器，電鈴都用到了電磁鐵。而普通電熨斗是把電能轉化為內能，是利用電流的熱效應。故選：B。3.用電磁繼電器來操縱高電壓電路的開關，其主要作用是（▲）A.節(jié)約用電B.操作簡單C.保護用電器D.避免危險【答案】D【解析】此題考查的是關于電磁繼電器的相關基礎知識。根據高電壓、強電流的相關基礎知識即可得到答案?！痉治觥勘绢}考查利用電磁繼電器的優(yōu)點就是能遠程去控制高電壓、強電流的工作電路，可以避免危險?！驹斀狻坑烧n本基礎知識可知，對于高電壓、強電流的帶電體是不能靠近的，通過電磁繼電器可以達到用低電壓、弱電流的控制電路去控制高電壓，強電流的工作電路，還可以實現(xiàn)自動控制和遠程控制的目的，從而避免人與高壓帶電體的靠近或接觸而產生的危險。故選D。4.下列功能中，電磁繼電器不能完成的是（▲）A.控制電路中電流的連續(xù)變化B.控制電路中電流的有無C.利用低電壓、弱電流控制高電壓、強電流D.遠距離自動控制與操作【答案】A【解析】電磁繼電器的作用是通過低壓電路控制高壓電路，無法調節(jié)電流的大小?！痉治觥勘绢}考點較為全面，需要學生對電磁繼電器全部功能都熟練掌握?！驹斀狻侩姶爬^電器中沒有滑動變阻器，所以A錯誤。電磁繼電器中，低壓電路中的開關控制可以控制電流的有無，所以B正確。電磁繼電器是一種由低壓電路控制高壓電路的器件，所以C正確。低壓電路和高壓電路之間的距離可以達到很遠，方便保護人身安全，還可以通過一些半導體材料來實現(xiàn)自動化控制，所以D正確。故選A。5.如圖所示是某同學連接的電鈴電路，開關閉合后，電路中始終有電流，但電鈴只響一聲就不再響了，原因是（▲）A.電磁鐵始終沒有磁性B.銜鐵一直被電磁鐵吸著而不能回彈C.銜鐵沒有向下運動D.電池正、負極接反了【答案】B【解析】電鈴發(fā)出聲音是受到釘錘的敲擊而產生的。不能連續(xù)發(fā)聲，是釘錘不會連續(xù)敲擊造成的。從此入手分析即可解決此題?！痉治觥侩娾徥抢秒娏鞯拇判瞥傻?，電磁鐵對銜鐵的吸引力是釘錘敲擊鈴碗的動力。【詳解】當開關閉合后，電路中有電流，電磁鐵有磁性，吸引銜鐵，銜鐵被吸下的同時，打擊鈴碗，發(fā)出聲音。此時電路始終接通，電磁鐵始終吸引銜鐵，銜鐵不會回彈，所以釘錘不能再重復打擊鈴碗。故選：B。6.小張家所在的住宅區(qū)每棟單元的樓梯口都安裝了防盜門，其門鎖原理圖如圖所示，圖中只畫出了其中一家住戶的控制開關S。該門鎖的工作過程：樓上的人閉合控制開關S，門鎖上的電磁鐵通電后吸引卡入右側門扣中的閘鐵，門可打開。關于該門鎖，下列說法中正確的是（▲）A.該門鎖是利用電生磁的原理來工作的B.電流周圍的磁場是假想的物理模型C.閉合開關S后，電磁鐵的右端為N極D.該單元的各住戶控制門鎖的開關是串聯(lián)的【答案】A【解析】【分析】【詳解】該門鎖利用了電生磁的原理來工作，當電流通過螺線管時，螺線管有磁性，故A正確；電流周圍的磁場是實際存在的，故B錯誤；根據安培定則，閉合開關S后，電磁鐵的右端為S極，故C錯誤；該單元的各住戶控制門鎖的開關是并聯(lián)的互不影響，故D錯誤。故選：A。7.生活中不需要用到電磁鐵應用原理的物品▲（填字母）。A.電話機B.U盤C.光盤D.磁懸浮列車E.硬盤【答案】BC【解析】通過各器材或機械的構造、工作原理，來分析是否應用磁性材料?！痉治觥勘绢}考查對生活中磁性材料的認識，這要求記住哪些是磁性材料，屬簡單題目?！驹斀狻緼、電話機的聽筒和揚聲器是利用電流的磁效應工作的，所以它們構造中有磁體，應用了磁性材料，不符合題意；B、U盤它是一種使用USB接口的無需物理驅動器的微型高容量移動存儲產品，通過USB接口與電腦連接，實現(xiàn)即插即用，符合題意；C、光盤是利用了光頭讀取碟片上刻錄的信息信號工作的，符合題意；D、磁懸浮列車是利用磁極間的相互作用的原理工作，所以主要利用了軟磁性材料制成。不符合題意；E、硬盤實際上就是一個高密度的磁盤，不符合題意。故選：BC。思維拓展8.如圖所示是一種江河水位自動報警的原理圖。（1）當水位低于碳棒A時，工作電路中▲工作。到達碳棒A時，由于江河水能導電，銜鐵被吸下，工作電路中▲開始工作。（2）某次水位超過碳棒A時由于電磁鐵磁性太弱因而銜鐵沒有被吸引。下列做法中合理的是▲＿（填字母）。A.更換彈性更好的彈簧B.增加電磁鐵線圈的匝數C.增加工作電路的電源電壓D.增加控制電路的電源電壓【答案】（1）綠燈紅燈和電鈴（2）BD【解析】【分析】【詳解】（1）當水位低于碳棒A時，電磁鐵沒有磁性，工作電路中綠燈工作；當水位到達碳棒A時電路接通，電磁繼電器有磁性，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下與紅燈和電鈴接通，工作電路中紅燈和電鈴開始工作。（2）A.更換彈性更好的彈簧，則需要更大的電磁鐵磁性才能吸下銜鐵，故A做法不合理；B.增加電磁鐵線圈的匝數，做法合理；C.增加工作電路的電源電壓不影響控制電路，故C做法不合理；D.增加控制電路的電源電壓，能增大通過電磁鐵的電流，從而增大電磁鐵的磁性，故D做法合理。故選BD。故答案為：（1）綠燈紅燈和電鈴（2）BD9.連接圖中的電路，使控制電路上開關S斷開時甲燈亮，S閉合時乙燈亮?！敬鸢浮咳鐖D所示【解析】電磁繼電器中最主要的部分就是電磁鐵，可分為控制電路和工作電路兩部分，當控制電路接通時，電磁鐵有磁性，吸引銜鐵；當電磁鐵無磁性時，銜鐵在彈簧的作用下被拉起，其實質相當于工作電路中的開關。【分析】此題主要考查了電磁繼電器的連接，首先要搞清電磁繼電器的構造，及各部分的作用。同時要掌握電磁繼電器的工作原理，能夠搞清其控制電路和工作電路，根據現(xiàn)象進行連接?！驹斀狻咳鐖D所示，當控制電路上S斷開時，電磁鐵沒有磁性，銜鐵被彈簧拉起，此時甲燈亮，乙燈不亮，所以應該使甲燈所在支路接通，乙燈所在電路斷開；當S閉合時，電磁鐵有磁性，把銜鐵吸下，此時乙燈亮，甲燈不亮，所以應該使乙燈所在電路接通，甲燈所在電路斷開；故答案為：如圖所示：10.陰雨天，空氣潮濕，能見度低，路面濕滑。為保證師生通行安全，小明設計了如圖甲所示控制警示燈的模擬電路。（1）若要在電路中串聯(lián)一個濕敏電阻，當濕度變大，電流增加到一定程度時警示燈才發(fā)光，應選擇圖乙中的▲（選填“R1”或“R2”）濕敏電阻。（2）為了提高警示效果，要求警示燈能亮暗閃爍，濕敏電阻應連接在圖甲電路中的▲（選填“A”或“B”）位置。【答案】（1）R2（2）A【解析】（1）根據歐姆定律判斷出濕敏電阻與濕度的關系，再根據圖象判斷出R1和R2與濕度的關系，從而得出答案；（2）根據實際需要，當空氣潮濕，能見度低時，警示燈變亮，即警示燈隨濕度增加而變亮，警示燈變亮時，電路的電流增大，電阻減小，即濕敏電阻隨著濕度的增加而減小，根據警示燈不斷閃爍確定濕敏電阻的位置?！痉治觥勘绢}考查了學生分析圖象的能力、電磁繼電器的使用、歐姆定律的應用等知識，從題干中獲取有用的信息是關鍵，是一道難題?！驹斀狻浚?）根據題意可知，當濕度變大時，電流越大，由歐姆定律可知，濕敏電阻隨濕度的增加而減小，由圖甲知：R1的電阻隨濕度的增加而增加，R2的電阻隨濕度的增加而減小，因此R2為濕敏電阻。（2）由圖乙知，當空氣潮濕（濕度大），能見度低時，濕敏電阻的阻值變小，根據I=可知，電路的電流增大，電磁鐵的磁性變強，將銜鐵吸引下來；若濕敏電阻放在A位置時，會被短路，電路的電流突然增大，警示燈一下變得很亮，起到閃爍的作用，而放在B點則不會出現(xiàn)此現(xiàn)象，因此濕敏電阻應連接在圖甲的A位置。故答案為：（1）R2（2）A11.如圖所示是某興趣小組制作的“電子秤”的結構簡圖，其中的電磁鐵和永磁體之間相互排斥，對秤盤產生向上的力。當秤盤上放置質量不同的物體時，可通過調節(jié)滑動變阻器改變電流大小，從而改變斥力大小，使指針始終指在“a”位置。此時，該電子秤所稱量物體質量m與電路中電流Ⅰ的關系可視為m=kⅠ（k為500g/A）。據此原理，可將電流表改裝成“質量顯示儀”達到稱量質量的目的。（1）圖中電磁鐵和永磁體之間要產生斥力，則永磁體下端應為▲極。（2）當放上物體后，為了使指針仍處在“a”位置，必須將滑動變阻器滑片向▲（選填“A”或“B”）端移動。（3）圖中電源電壓為9V,線圈電阻為10Ω,線圈允許通過的最大電流為0.8A,滑動變阻器規(guī)格為“50Ω2A”，電流表量程為0∽0.6A（假設彈簧等元件均能正常工作）。①計算該電子秤所能稱量物體質量的范圍；②要增大該電子秤的稱量范圍，下列方法可行的是▲（填字母）。A.增大電源電壓B.換用“100Ω1A”的滑動變阻器C.電流表的量程換用“0∽3A”【答案】（1）S（2）B（3）①0.075kg∽0.3kg②BC【解析】（1）根據安培定則判斷出電磁鐵的N、S極，然后根據磁極間的相互作用規(guī)律確定永磁體的下端的極性；（2）放上物體后，指針后向B移動，要使指針仍處在“A”位置，則應該增大電磁鐵和永磁體之間的排斥力，要增大排斥力就要增大電路中的電流，據此分析滑片移動的方向；（3）①電流表的最大量程為0.6A,利用公式m=kI計算出此時物體質量的最大值，根據歐姆定律計算出此時電路中的總電阻，根據串聯(lián)電路特點求出滑動變阻器的阻值，據此可知是否符合線圈和滑動變阻器的要求；當滑動變阻器阻值最大時，電路中的電流最小，利用歐姆定律求出此時的最小電流，然后利用m=kI求出此時的質量最小值，據此可知測量范圍；②要增大電子秤的測呈范圍，根據公式m=kI可知，可以通過增大電路中電流的取值范圍來實現(xiàn)，據此分析?！痉治觥勘绢}考查安培定則的應用、磁極間的相互作用規(guī)律以及歐姆定律的應用，題目有一定的難度?！驹斀狻浚?）由圖可知，電流從電磁鐵的上端進入，從下端流出，根據安培定則可知，用右手握住螺線管，讓四指彎向螺線管中電流的方向，則大拇指所指的一端即為螺線管的N極，所以電磁鐵的下端是N極，上端為S極；電磁鐵和永磁體之間要產生斥力，根據磁極間的相互作用規(guī)律，永磁體的下端應為S極；（2）放上物體后，指針后向下移動，要使指針仍處在“A”位置，則應該增大電磁鐵和永磁體之間的排斥力，要增大排斥力就要增大電路中的電流，根據歐姆定律可知，電源電壓不變，則應該減小滑動變阻器的阻值，所以須將滑動變阻器滑片向B移動；（3）①電流表的最大量程為0.6A,則當I大=0.6A時，電子秤所稱量物體質量m大=500g/A×0.6A=300g=0.3kg,根據歐姆定律可知，此時電路中的總電阻R總==15Ω，根據串聯(lián)電路的電阻特點可知，滑動變阻器接入電路的阻值R滑=R總-R線=15Ω-10Ω=5Ω，,電流符合線圈允許通過的電流，滑動變阻器接入電路的阻值也在滑動變阻器的阻值范圍之內；當滑動變阻器接入電路的阻值最大時，電路中的電流最小I小==0.15A，此時電子秤所稱量物體質量m小=kI小=500g/A×0.15A=750g=0.075kg；則該電子秤所能稱量物體質量的范圍為0.075kg∽0.3kg；②要增大電子秤的測量范圍，根據公式m=kI可知，可以通過增大電路中電流的取值范圍來實現(xiàn)。A、增大電源電壓后，為了電流表安全，電路中的最大電流還是0.6A,所以電子秤所稱量物體的最大質量不會變，根據歐姆定律計算出的電流最小值比原來更大，減小了該電子秤的稱量范圍，故A錯誤；B、換用“100Ω1A”的滑動變阻器后，為了電流表安全，電路中的最大電流還是0.6A，所以電子秤所稱量物體的最大質量不會變，由于滑動變阻器的阻值變化范圍更大，則根據歐姆定律計算出的電流最小值比原來更小，根據m=kI計算出的物體的最小質量比原來更小，可以增大該電子秤的稱量范圍，故B正確；C、電流表的量程換用“0∽3安”，可以使電路中的最大電流為0.8A,利用m=kI計算出的物體的最大質量比原來更大，而滑動變阻器的阻值變化范圍不變，所以電子秤的能測量最小質量不變，可以增大該電子秤的稱量范圍，故C正確；故選：BC。故答案為：（1）S（2）B（3）①0.075kg∽0.3kg②BC。創(chuàng)新應用12.如圖所示為某興趣小組為學校辦公樓空調設計的自動控制裝置，R是熱敏電阻，其阻值隨溫度變化關系如表所示。已知繼電器的線圈電阻R0=10Ω,自動控制電路的電源電壓恒定為6V。當繼電器線圈中的電流大于或等于15mA時，繼電器的銜鐵被吸合，辦公樓空調電路正常工作。溫度t（℃）0510152025303540電阻R（Ω）600550500450420390360330300（1）請說明該自動控制裝置的工作原理。（2）計算說明該空調的啟動溫度是多少?！敬鸢浮浚?）隨室內溫度的升高，熱敏電阻的阻值減小，控制電路中電流增大，當電流達到15mA時，銜鐵被吸合，右側空調電路連通，空調開始工作。當溫度下降時，控制電路電阻