第3節(jié)電磁鐵電磁繼電器（雙基過關(guān)考點(diǎn)突破）九年級物理全一冊通關(guān)講義（人教版）（原卷版）

第3節(jié)電磁鐵電磁繼電器雙基過關(guān)知識點(diǎn)一、電磁鐵1.定義:把一根導(dǎo)線繞成螺線管，再在螺線管內(nèi)插入鐵芯，當(dāng)有電流通過時(shí)，它會有較強(qiáng)的磁性，沒有電流時(shí)就失去磁性，這種磁體叫做電磁鐵。2.構(gòu)成:內(nèi)部插入鐵芯的通電螺線管。3.工作原理:電磁鐵是根據(jù)電流的磁效應(yīng)和在通電螺線管中插入鐵芯后磁場將大大增強(qiáng)的原理來工作的。(1)通電螺線管中插入鐵芯磁性增強(qiáng)的原因:螺線管通電后具有磁性，這時(shí)內(nèi)部的鐵芯被磁化，兩個(gè)磁場疊加，使磁性比原來螺線管的磁性強(qiáng)。(2)電磁鐵的鐵芯一般用鐵來做，因?yàn)殡姶盆F在實(shí)際應(yīng)用中，通常情況下要求得失磁性自由，鐵是軟磁體，正符合這樣的要求。不能用鋼，鋼是硬磁性材料，被磁化后磁性能長期保持。4.應(yīng)用:電磁起重機(jī)、磁浮列車、電鈴、電磁繼電器等?；A(chǔ)自測：1．電磁鐵指的是：內(nèi)部插有鐵芯的通電螺線管。銅芯不行，只能鐵芯且必須為__________。2．電磁鐵的優(yōu)點(diǎn)很多，它的磁性有無可以由___________來控制．電磁鐵的磁性強(qiáng)弱可以由________來控制；電磁鐵的南北極可以由___________來控制，使用起來很方便．在電流一定時(shí)，螺線管的匝數(shù)越多，它的磁性越_____________．3．如圖所示，將絕緣導(dǎo)線繞在鐵釘上并與電池相連接，鐵釘將（）A．被熔化 B．有磁性 C．明顯伸長 D．有電流通過它4．有一種磁控門鎖，鑰匙為鑲有磁鐵的塑料卡片．當(dāng)卡片靠近門鎖時(shí)，門鎖內(nèi)部的電路接通電磁鐵吸動(dòng)插銷，門就可以打開．以下說法正確的是A．塑料能被磁化 B．門鎖的插銷是由純銅制成的C．電磁鐵斷電前后磁性不變 D．電磁鐵的磁場是由通電螺線管中的電流產(chǎn)生的5．豎直固定的薄板右側(cè)放置電磁鐵，通電后，左側(cè)小磁針N極轉(zhuǎn)至如圖甲所示位置，左側(cè)換成鐵塊A，則A會靠著薄板懸空靜止如圖乙所示（）A．甲圖電磁鐵左端為N極B．乙圖增大電流，A所受的摩擦力不變C．乙圖電流反向，電磁鐵會排斥AD．乙圖電源斷開，A由于慣性會保持靜止6．如圖所示是直流電鈴的原理圖，銜鐵與彈性片相連，自然情況下彈性片是和螺釘接觸的。下列說法正確的是（）A．閉合開關(guān)，電磁鐵的A端是N極B．小錘敲擊鈴?fù)霑r(shí)電磁鐵仍具有磁性C．把銜鐵換成銅塊電鈴也能正常工作D．電鈴工作時(shí)與電動(dòng)機(jī)工作原理相同7．如圖所示，是我國自主研發(fā)制造時(shí)速可達(dá)620千米/小時(shí)的世界首臺高溫超導(dǎo)高速磁浮工程化樣車，下列有關(guān)說法正確的是（）A．超導(dǎo)體是一種電阻很大的材料B．磁懸浮列車與軌道相分離，使得磁懸浮列車與軌道之間摩擦力幾乎為零C．磁懸浮列車通過異名磁極相互排斥將磁懸浮列車托舉起來D．利用超導(dǎo)材料可制成發(fā)熱效率更高的電熱器知識點(diǎn)二、電磁鐵的磁性1.探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱的影響因素(1)實(shí)驗(yàn)方法①實(shí)驗(yàn)探究中通過電磁鐵吸引大頭針數(shù)目(或小鐵釘?shù)?的多少，來比較電磁鐵磁性的強(qiáng)弱。這種方法為轉(zhuǎn)換法。②影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素有多個(gè)，在探究磁性強(qiáng)弱與其中一個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，運(yùn)用了控制變量法。(2)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)①在探究磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)的關(guān)系時(shí)，要保證電流相等，所采用的實(shí)用且容易操作的辦法是將兩個(gè)線圈串聯(lián);②在探究磁性強(qiáng)弱與電流大小的關(guān)系時(shí)，采用只觀察一個(gè)線圈，用滑動(dòng)變阻器改變電流的辦法。實(shí)際操作也非常簡單。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:線圈匝數(shù)一定時(shí)，通入的電流越大，電磁鐵的磁性越強(qiáng)；電流一定時(shí)，外形相同的螺線管，線圈匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越強(qiáng)。2.對實(shí)驗(yàn)結(jié)論的相關(guān)研究(1)分析電磁鐵的特點(diǎn)，可參照通電螺線管的特點(diǎn)來分析。(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的應(yīng)用:增強(qiáng)電磁鐵磁性強(qiáng)弱的常用方法:①增大線圈中的電流；②增加線圈的匝數(shù)。(3)拓展:電磁鐵的磁性強(qiáng)弱實(shí)質(zhì)上與多種因素有關(guān)?；A(chǔ)自測8．小明把表面涂有絕緣層的導(dǎo)線繞在一根大鐵釘上，把導(dǎo)線和其他元件連接成如圖所示的電路，用來探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱與什么因素有關(guān)。小明把開關(guān)閉合后，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，但電磁鐵不能吸起大頭針。(1)電磁鐵不能吸起大頭針的可能原因是_______。(2)寫出驗(yàn)證你的猜想是否正確的方法：______。9．探究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素：（1）如圖將電磁鐵a連入電路中，閉合開關(guān)，電磁鐵的上端是_______極；（2）滑片P向_______移動(dòng)電磁鐵吸引大頭針的數(shù)目會變少；（3）保持滑片位置不變，將鐵釘抽離，用通電螺線管吸引大頭針，發(fā)現(xiàn)吸引大頭針數(shù)目_______，這就說明了鐵芯具有_______作用；（4）為了探究電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)之間的關(guān)系，可以將線圈匝數(shù)不同的a、b兩個(gè)電磁鐵_______聯(lián)在電路中；（5）實(shí)驗(yàn)中通過吸引大頭針的數(shù)量顯示磁性的強(qiáng)弱，應(yīng)用了_______法。10．為了研究通電螺線管的磁性強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)，小科利用一個(gè)螺線管、幾根完全相同的鐵棒及其他器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先把螺線管固定在連有彈簧的鐵塊下方，并將其接入電路，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片，使通過螺線管的電流為某一數(shù)值，彈簧略有伸長，出現(xiàn)如圖（a）的現(xiàn)象。接著他再分別在螺線管中插入數(shù)量不同的鐵棒，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)電流表示數(shù)均相同。請仔細(xì)觀察圖中的操作和現(xiàn)象，回答以下問題：（1）本實(shí)驗(yàn)通過___________顯示電磁鐵的磁性強(qiáng)弱；（2）比較圖（b）與（c）與（d）三圖可得：___________。知識點(diǎn)三、電磁繼電器1.電磁繼電器是利用低電壓、弱電流電路的通斷,來間接控制高電壓、強(qiáng)電流電路通斷的裝置;實(shí)質(zhì)就是一個(gè)開關(guān)。2.結(jié)構(gòu):由銜鐵、彈簧、電磁鐵、觸點(diǎn)組成,如圖所示。3.工作原理電磁鐵通電時(shí),具有磁性,把銜鐵吸引下來,使B、C兩個(gè)接線柱所連的觸點(diǎn)接觸,閉合工作電電磁路;電磁鐵斷電時(shí),失去磁性,彈簧把銜鐵拉起來,切斷工作電路。4.應(yīng)用(1)利用低電壓、弱電流電路的通斷,來間接控制高電壓、強(qiáng)電流電路。(2)利用電磁繼電器可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作和自動(dòng)控制。如圖所示為水位自動(dòng)報(bào)警器的裝置圖?；A(chǔ)自測11．如圖所示為車庫積水自動(dòng)報(bào)警裝置原理圖。圖中A、B位置可以安裝電鈴或者LED燈，要求車庫沒有積水時(shí)LED燈亮，有積水時(shí)，電鈴響。下列說法正確的是（）A．電鈴工作時(shí)的原理是由丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)的B．電鈴工作時(shí)的原理是由英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)的C．電鈴工作時(shí)，電磁鐵的上端是N極D．電鈴應(yīng)該安裝在A的位置12．如圖所示是為了規(guī)范共享單車定點(diǎn)停放而設(shè)計(jì)的模擬電路圖。若共享單車停放在禁停區(qū)域、只有指示燈紅燈亮；若共享單車停放在規(guī)范區(qū)域，只有指示燈綠燈亮。下列說法正確的是（）A．在禁停區(qū)，S1閉合，電磁鐵有磁性B．在禁停區(qū)，S1閉合，銜鐵被吸下C．在規(guī)范區(qū)，S2閉合，電磁鐵上端是N極D．在規(guī)范區(qū)，S2閉合，銜鐵被吸下13．為模擬校園路燈自動(dòng)化管理小明利用電磁鐵、光敏電阻R（阻值隨光照強(qiáng)度增大而增大）等器材設(shè)計(jì)了下列電路圖，以實(shí)現(xiàn)白天光照強(qiáng)時(shí)燈L熄滅，傍晚光照弱時(shí)燈L發(fā)光。忽略彈性銜鐵和電磁鐵線圈電阻，則符合設(shè)計(jì)要求的是（）A． B．C． D．14．某興趣小組設(shè)計(jì)了一種路燈自動(dòng)控制裝置，路燈的通斷由光控開關(guān)控制，兩路燈的額定電壓為220V，R為保護(hù)電阻，S為光控開關(guān)，白天光控并關(guān)斷開兩路燈不發(fā)光，晚上光控開關(guān)閉合，兩路燈正常發(fā)光。下列電路設(shè)計(jì)符合要求的是（）A． B．C． D．考點(diǎn)突破考點(diǎn)1.電磁鐵及應(yīng)用方法：電磁鐵通電時(shí)有磁性，斷電時(shí)無磁性；電流增強(qiáng)時(shí)，磁性增強(qiáng)；巨磁電阻就是利用電磁鐵磁性的強(qiáng)弱隨電流的變化從而改變工作電路的電流的。門鎖插銷的工作應(yīng)用到電磁鐵，要結(jié)合電磁鐵的特點(diǎn)分析其工作過程，電磁鐵的磁極運(yùn)用安培定則判斷。運(yùn)用由一般到特殊的思維方法分析各用戶開關(guān)的連接方式，即將基本電路知識運(yùn)用到這個(gè)特殊實(shí)例之中。由電路基本知識可知，當(dāng)用多個(gè)開關(guān)共同控制一個(gè)用電器時(shí)，若要求每個(gè)開關(guān)均能單獨(dú)控制該用電器，則各開關(guān)為并聯(lián)。例1.（2022·四川攀枝花·中考真題）法國科學(xué)家阿爾貝·費(fèi)爾和德國科學(xué)家彼得·格林貝格爾由于發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻（GMR）效應(yīng)，榮獲了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。巨磁電阻效應(yīng)是指某些材料的電阻在磁場中急劇變化的現(xiàn)象，這一發(fā)現(xiàn)大大提高了磁電之間信號轉(zhuǎn)換的靈敏度，從而引發(fā)了現(xiàn)代硬盤生產(chǎn)的一場革命。實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖所示的電路，來探究某GMR的阻值與磁場的關(guān)系。（1）閉合開關(guān)S1，電磁鐵的左邊是______（選填“N”或“S”）極?；瑒?dòng)變阻器R1的滑片向右端滑動(dòng)，電磁鐵的磁性______（選填“增強(qiáng)”或“減弱”）；（2）斷開開關(guān)S1，閉合開關(guān)S2，無論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R2的滑片，電流表指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，電壓表有示數(shù)但不變。請分析電路故障______；（3）排除電路故障后，閉合開關(guān)S1、S2，保持R2滑片位置不變，將滑動(dòng)變阻器R1的滑片向左端滑動(dòng)，觀察到電流表示數(shù)增大，電壓表示數(shù)______（選填“增大”、“減小”或“不變”）；（4）分析上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知：該GMR的阻值隨其周圍磁場的增強(qiáng)而______（選填“增大”、“減小”或“不變”）。例2.（2022·江西·中考真題）如圖所示，是某同學(xué)自制的簡易電磁鎖原理圖。閉合開關(guān)S，滑片P向左移動(dòng)，使靜止在水平桌面的條形磁體滑動(dòng)，打開門鎖。下列說法正確的是（）A．通電后電磁鐵a端為S極B．滑片向左移動(dòng)的過程中電磁鐵的磁性增強(qiáng)C．條形磁體在滑動(dòng)過程中受到向左的摩擦力D．條形磁體在滑動(dòng)過程中受到的摩擦力變小考點(diǎn)2.探究電磁鐵的磁性強(qiáng)弱方法：解決這類習(xí)題時(shí)，關(guān)注實(shí)驗(yàn)的研究方法：（1）通過吸引鐵釘?shù)亩嗌倥袛啻判缘膹?qiáng)弱——轉(zhuǎn)換法；（2）研究磁性與電流的關(guān)系，控制線圈匝數(shù)不變；研究磁性與線圈匝數(shù)的關(guān)系，控制電流不變——控制變量法。例3.（2022·浙江麗水·中考真題）按如圖電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每次總觀察到電磁鐵A吸引大頭針的數(shù)目比電磁鐵B多。此現(xiàn)象說明影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的一個(gè)因素是（）A．電流大小 B．線圈匝數(shù) C．電流方向 D．電磁鐵極性例4.（2022·海南·中考真題）某實(shí)驗(yàn)小組用自制電磁鐵探究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素。他們用相同的漆包線和鐵釘繞制成兩個(gè)電磁鐵A和B，B鐵釘上繞有更多匝數(shù)的線圈，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。（1）如圖甲，閉合開關(guān)，電磁鐵A的釘尖是______極（選填“N”或“S”）；將滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)，能吸引______的大頭針（選填“更多”“不變”或“更少”）；（2）如圖乙，把電磁鐵A和B串聯(lián)，閉合開關(guān)，多次移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)電磁鐵B總能吸引更多的大頭針，通過比較，得出的結(jié)論是______；（3）電磁鐵在生活中應(yīng)用廣泛，請舉一例：______?？键c(diǎn)3.電磁繼電器的原理及應(yīng)用方法：明確電磁繼電器應(yīng)用圖中控制電路和工作電路，兩電路依靠中間的電磁鐵來發(fā)生相互作用，是搞清這類裝置原理的關(guān)鍵點(diǎn)之一；同時(shí),還應(yīng)明確控制電路開關(guān)接通和斷開的條件，以及控制電路接通和斷開前后工作電路發(fā)生怎樣的變化。例5.（2022·遼寧沈陽·中考真題）如圖所示是電磁繼電器的工作原理圖，閉合開關(guān)后，下列說法正確的是（

）A．彈簧的彈性勢能減小B．電磁鐵的上端為極C．電動(dòng)機(jī)工作，燈不發(fā)光D．電磁鐵的工作原理是電磁感應(yīng)例6.（2022·山西·中考真題）創(chuàng)新小組的同學(xué)們?yōu)閷W(xué)校食堂設(shè)計(jì)了一個(gè)可自動(dòng)注水的儲水池。如圖是它的簡化裝置圖，電源電壓一定。控制電路中，RN為壓敏電阻，其阻值隨壓力的變化而變化，R0為定值電阻。閉合開關(guān)S1、S2，當(dāng)池中水位上升到一定高度時(shí)，觸點(diǎn)分離，工作電路斷開，注水裝置自動(dòng)停止注水，當(dāng)池中水位下降到一定位置時(shí)，觸點(diǎn)連接，工作電路接通，注水裝置自動(dòng)開始注水。下列分析正確的是（）A．水位上升時(shí)，電磁鐵磁性變?nèi)?B．水位上升時(shí)，通過R0電流變小C．水位下降時(shí)，R0的電功率變大 D．水位下降時(shí)，RN的阻值會變大例7.（2022·山東聊城·中考真題）（多選）如圖所示，是智能扶手電梯的原理圖，其中是壓敏電阻。電梯上無乘客時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)變慢，使電梯運(yùn)動(dòng)變慢；電梯上有乘客時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)變快，使電梯運(yùn)動(dòng)變快。下列說法正確的是（）A．電磁鐵上端是極 B．電磁繼電器與發(fā)電機(jī)工作原理相同C．電梯上無乘客時(shí)，銜鐵與觸點(diǎn)2接觸 D．電梯上有乘客時(shí)，壓敏電阻的阻值減小例8.（2022·貴州黔東南·中考真題）某款無接觸式的熱風(fēng)干手器，手伸向出風(fēng)口時(shí)可吹出溫度為35℃～45℃的熱風(fēng)，內(nèi)部電路由控制電路和工作電路兩部分構(gòu)成，簡化電路如圖所示，控制電路中R為光敏電阻。閉合S，當(dāng)手伸向出風(fēng)口時(shí)，R的阻值會___________（選填“增大”“不變”或“減小”），銜鐵被吸下，工作電路開始工作。若干手器的加熱電阻絲的阻值為44Ω，在額定電壓下，烘干一次手用時(shí)10s，則烘干手的過程中加熱電阻產(chǎn)生的熱量為___________J，這些熱量全部被水吸收能使___________kg（結(jié)果保留兩位小數(shù)）的水溫度升高5℃。[]例9.（2022·四川瀘州·中考真題）小吳通過觀察小區(qū)門口的車輛出入自動(dòng)控制閘，發(fā)現(xiàn)當(dāng)車牌被識別系統(tǒng)識別后，指示燈亮，欄桿抬起，車輛通行，于是他設(shè)計(jì)了如圖所示的模擬裝置，電源電壓恒定，指示燈L標(biāo)有“3V1.8W”字樣，電磁鐵的線圈阻值不計(jì)，當(dāng)車牌識別成功，相當(dāng)于將圖中開關(guān)S閉合，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電阻為10Ω時(shí)，指示燈L剛好正常發(fā)光，鐵柱被電磁鐵向下吸引抬起欄桿，此時(shí)電磁鐵的上端為___________（選填“N”或