20.3 電磁鐵、電磁繼電器（分層作業(yè)）-九年級物理全一冊同步備課系列（人教版）【解析版】

20.3電磁鐵、電磁繼電器一、電磁鐵1．內(nèi)部帶鐵芯的螺線管叫，它的優(yōu)點很多，其磁性有無可以由來控制，磁性強弱可以由來控制，磁極極性可以由來控制，使用起來很方便?！敬鸢浮侩姶盆F，通、斷電，電流的大小，電流的方向?！驹斀狻績?nèi)部帶有鐵芯的螺線管叫做電磁鐵；電磁鐵的優(yōu)點很多，它的磁性有無可以由通、斷電來控制；電磁鐵的磁性強弱可以由電流大小和線圈匝數(shù)來控制；電磁鐵的磁極極性可以由電流方向來控制，使用起來很方便．【點睛】（1）電磁鐵的構(gòu)造：內(nèi)部插入鐵芯的通電螺線管，其磁性比通電螺線管大大增強；（2）電磁鐵是利用電流的磁效應制成的，磁性的有無取決于電磁鐵中有無電流；電流的強弱及線圈的匝數(shù)決定了電磁鐵磁性的強弱；電磁鐵的極性取決于電流的方向和螺線管的繞法．2．電磁鐵中用軟鐵作鐵芯，而不用鋼作鐵芯，是因為軟鐵（）A．能保持磁性B．能導電C．磁性容易消失D．可被其他磁體吸引【答案】C【詳解】因為軟鐵被磁化后退磁很快，也就是說上面的銅線螺線管沒有磁場時，軟鐵的磁場會很快消失，而鋼則會保留磁性，要好一會才磁性會消失．電磁鐵的目的在于控制磁場的產(chǎn)生和消失，所以要用軟鐵，因為軟鐵的磁場更易改變．故C正確，ABD錯誤．3．圖甲是一種磁懸浮地球儀擺件，地球儀內(nèi)部裝有磁鐵，底座內(nèi)部裝有如圖乙所示的電磁鐵。下列說法正確的是（）A．電磁鐵周圍存在著磁場B．地球儀利用異名磁極間相互排斥的原理工作C．圖乙中，利用安培定則可判斷電磁鐵上端是N極D．圖乙中，將電源正、負極對調(diào)后，電磁鐵磁極方向不變【答案】A【詳解】A．通電導線周圍存在磁場，電磁鐵就是將通電導線繞成線圈，在線圈內(nèi)部插入鐵芯制成的，所以電磁鐵周圍也存在磁場，故A正確；B．磁懸浮地球儀之所以能懸浮在空中，是利用了同名磁極相互排斥的原理，故B錯誤；C．由安培定則可知，電磁鐵上端為S極，故C錯誤；D．乙圖中，將電源正負極對調(diào)后，電流方向發(fā)生了改變，電磁鐵磁極方向隨之改變，D錯誤。故選A。二、電磁鐵的磁性4．內(nèi)部帶鐵芯的螺線管叫，它的優(yōu)點很多，其磁性有無可以由來控制，磁性強弱可以由來控制，磁極極性可以由來控制，使用起來很方便．【答案】電磁鐵，通、斷電，電流的大小，電流的方向?！驹斀狻績?nèi)部帶有鐵芯的螺線管叫做電磁鐵；電磁鐵的優(yōu)點很多，它的磁性有無可以由通、斷電來控制；電磁鐵的磁性強弱可以由電流大小和線圈匝數(shù)來控制；電磁鐵的磁極極性可以由電流方向來控制，使用起來很方便．【點睛】（1）電磁鐵的構(gòu)造：內(nèi)部插入鐵芯的通電螺線管，其磁性比通電螺線管大大增強；（2）電磁鐵是利用電流的磁效應制成的，磁性的有無取決于電磁鐵中有無電流；電流的強弱及線圈的匝數(shù)決定了電磁鐵磁性的強弱；電磁鐵的極性取決于電流的方向和螺線管的繞法．5．在探究“影響電磁鐵磁性強弱的因素”實驗中，小明制成簡易電磁鐵甲、乙，并設計了如圖所示的電路。

（1）電磁鐵磁性的強弱是通過觀察來確定的；（2）當滑動變阻器滑片向左移動時，電磁鐵甲、乙吸引大頭針的個數(shù)增加，說明電流越，電磁鐵磁性越強；（3）根據(jù)圖示的情境可知，說明電流一定時，，電磁鐵磁性越強；（4）根據(jù)安培定則，可判斷出乙鐵釘?shù)纳隙耸请姶盆F的極；（5）電磁鐵吸引的大頭針下端分散的原因是?！敬鸢浮浚?）吸引大頭針的數(shù)量；（2）大；（3）線圈匝數(shù)越多；（4）S；（5）同名磁極相互排斥.【詳解】（1）實驗中運用轉(zhuǎn)換法，將電磁鐵磁性的強弱轉(zhuǎn)換為吸引大頭針的數(shù)量，所以可以通過觀察吸引大頭針的數(shù)量來確定電磁鐵磁性的強弱。（2）分析電路圖可知，滑動變阻器滑片向左移動時，滑動變阻器的阻值變小，則電路中電流增大，電磁鐵甲、乙吸引大頭針的個數(shù)增加，說明電流越大，電磁鐵磁性越強。（3）觀察圖片可知，甲、乙串聯(lián)，由串流電路中電流特點可知，甲、乙的電流相同，甲的線圈匝數(shù)較多，甲吸引大頭針的數(shù)量較多，所以可得電流一定時，線圈匝數(shù)越多，電磁鐵磁性越強。（4）觀察電路發(fā)現(xiàn)，電流從乙鐵釘?shù)纳隙肆魅耄瑥囊诣F釘?shù)南露肆鞒?，由安培定則可判斷出乙鐵釘?shù)纳隙耸请姶盆F的S極。（5）被電磁鐵吸引的大頭針都具有磁性，由異名磁極相吸引可知，與電磁鐵相吸的大頭針的上端的磁極相同，則下端的磁極也相同，由同名磁極相排斥可得，大頭針下端相互排斥。6．科學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻（GMR）效應：微弱的磁場可以導致某種材料的電阻阻值急劇變化。如圖所示的電路是研究巨磁電阻特性的原理示意圖，實驗發(fā)現(xiàn)：閉合開關(guān)S1、S2后，在向左輕輕地移動滑片P的過程中，指示燈明顯變亮。則下列說法中正確的是（）A．電磁鐵右端為N極B．該巨磁電阻的阻值隨磁場的增強而明顯減小C．滑片P向左輕輕移動過程中電磁鐵的磁性減弱D．小磁針將順時針旋轉(zhuǎn)【答案】B【詳解】AD．電流從電磁鐵的右端流入，左端流出，利用安培定則判斷電磁鐵的左端為N極、右端為S極，由磁極間的相互作用可知，小磁針將逆時針旋轉(zhuǎn)，故A、D錯誤；BC．當滑片P向左滑動時，滑動變阻器連入電路中的電阻變小，則電路中的電流變大，通電螺線管的磁性增強，右邊電路中的指示燈明顯變亮，則說明右邊電路的電流變大了，巨磁電阻的電阻變小了，即巨磁電阻的阻值隨磁場的增強而減小，故B正確，C錯誤；故選B。7．如圖所示是研究電磁鐵磁性的實驗，閉合開關(guān)后，下列說法正確的是（）A．電磁鐵的下端是N極B．電磁鐵能吸引大頭針是電磁感應現(xiàn)象C．將鐵釘換成銅棒會使磁性增強D．滑片P向右移動，電磁鐵吸引大頭針的數(shù)目會減少【答案】A【詳解】A．從圖中可以看到，電流從電磁鐵上端流入，下端流出，根據(jù)安培定則可知，電磁鐵的下端是N極，A正確，符合題意；B．電磁鐵能吸引大頭針是因為電磁鐵有磁性，不是電磁感應現(xiàn)象，B錯誤，不符合題意；C．銅棒不能被磁化，將鐵釘換成銅棒會使磁性減弱，C錯誤，不符合題意；D．滑片P向右移動，電路中的總電阻減小，根據(jù)I=UR故選A。三、電磁繼電器8．電磁鐵、電磁繼電器（1）定義：插有的通電。（2）電磁繼電器是利用、電路的通斷，來間接地控制、電路的裝置。（3）電磁繼電器是利用來控制工作電路的一種開關(guān)。（4）電磁繼電器的結(jié)構(gòu)：電磁繼電器由、、彈簧、和組成，其工作電路由低壓控制電路和高壓工作電路組成?！敬鸢浮浚?）鐵芯，螺線管；（2）低電壓，弱電流，高電壓，強電流；（3）電磁鐵；（4）電磁鐵，銜鐵，動觸點，靜觸點?！驹斀狻浚?）電磁鐵是插了鐵芯的螺線管，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。（2）電磁繼電器實質(zhì)上是一個開關(guān)，電磁繼電器的低壓控制電路部分的核心是一個電磁鐵，是利用低電壓、弱電流電路來間接控制高電壓、強電流電路通斷。（3）電磁繼電器的低壓控制電路部分的核心是一個電磁鐵，它是根據(jù)電流的磁效應工作的，即電磁繼電器就是利用電磁鐵來控制工作電路的一種開關(guān)。（4）電磁繼電器主要是由電磁鐵、銜鐵、簧片、觸點（靜觸點、動觸點）組成。9．如圖所示，電磁繼電器是利用電磁鐵控制工作電路通斷的（選填“電源”、“用電器”或“開關(guān)”）；當開關(guān)S斷開時，工作電路中的電燈（選填“會”或“不會”）發(fā)光。

【答案】開關(guān)，不會?！驹斀狻侩姶爬^電器是利用電磁鐵控制工作電路通斷的開關(guān)，電磁忒將銜鐵吸下時，燈泡所在電路被接通，燈泡亮起，當銜鐵被放開時，燈泡所在電路被斷開，燈泡不亮。當開關(guān)S斷開時，控制電路斷開，電磁鐵無磁性，銜鐵在彈簧的作用下被拉起，動觸點與靜觸點脫離接觸，工作電路被斷開，電燈不會發(fā)光。10．圖是汽車尾氣中CO濃度的檢測電路示意圖。氣敏電阻R1的阻值隨CO濃度增大而減小，R2是滑動變阻器，開關(guān)S閉合，當CO濃度高于某一設定值時，電鈴報警。下列說法正確的是（）

A．電磁鐵的上端是S極B．電鈴應接在A和B之間C．當CO濃度升高時電磁鐵的磁性減弱D．電源用久后，U1減小，CO的報警濃度會變高【答案】D【詳解】A．由圖可知，電流從電磁鐵的下端流入，上端流出，根據(jù)安培定則可判斷出，電磁鐵的上端為N極，故A錯誤；B．氣敏電阻R1的阻值隨CO濃度增大而減小，開關(guān)S閉合，電磁鐵通電，當CO濃度高于某一設定值時，氣敏電阻R1的阻值較小，通過電磁鐵的電流比較大，電磁鐵的磁性最大，銜鐵被吸下來，CD接入電路，電鈴報警。所以電鈴應接在C和D之間，故B錯誤；C．氣敏電阻R1的阻值隨CO濃度增大而減小，當CO濃度升高時，氣敏電阻R1的阻值減小，通過電流變大，電磁鐵的磁性增強，故C錯誤；D．當CO濃度高于某一設定值時，電鈴報警，此時控制電路的電流一定。電源用久后，U1減小，根據(jù)R=UI可知，電鈴發(fā)聲報警時，控制電路的總電阻減小，氣敏電阻R故選D。11．現(xiàn)在很多大型商場都安裝一種“聰明”的電梯，載人和不載人時，電梯運行的速度會發(fā)生變化。這種電梯的簡易控制電路如圖所示，圖中壓力傳感器R的阻值會隨著壓力的增大而減小。對此，下列說法正確的是（）

A．電磁繼電器是利用電磁感應工作的B．控制電路中，電磁鐵的上端為N極C．當電流的方向發(fā)生變化時，電梯運行的速度會發(fā)生變化D．當壓力增大到一定值時，銜鐵與觸點2接觸，電梯的速度減慢【答案】B【詳解】A．電磁繼電器有電流通過時，有磁性，無電流通過時，無磁性，是利用電流的磁效率工作的，故A錯誤；C．當電流方向發(fā)生變化時，電梯的運行方向發(fā)生變化，當電流大小發(fā)生變化時，電梯的運行速度發(fā)生變化，故C錯誤；D．壓力傳感器R隨壓力的增大而減小，當壓力增大到一定值時，電阻也減小到一定值，通過的電流增大到一定值，電磁鐵的磁性足夠強，將銜鐵吸下，與觸點2接觸，工作電路中只有電動機工作，而銜鐵被釋放時，與觸點1接觸，工作電路中R1與電動機串聯(lián)，據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點，此時電路中的總電阻比電動機單獨工作時的電阻大，電流小，所以與觸點2接觸時，電梯的速度加快，故D錯誤。故選B。12．小區(qū)內(nèi)路燈能根據(jù)光線亮暗情況實現(xiàn)自動控制，其電路原理如圖所示，R1是定值電阻，R2是光敏電阻，其阻值大小隨光照強度的增大而減小，當開關(guān)S1閉合，光線變暗時，下列判斷正確的是（）

A．電流表示數(shù)減小，電磁鐵的磁性減弱，開關(guān)S2閉合B．電流表示數(shù)減小，電磁鐵的磁性增強，開關(guān)S2斷開C．電流表示數(shù)增大，電磁鐵的磁性增強，開關(guān)S2閉合D．電流表示數(shù)增大，電磁鐵的磁性減弱，開關(guān)S2斷開【答案】A【詳解】當開關(guān)S1閉合，光線變暗時，光敏電阻的電阻變大，控制電路中的總電阻變大，電路中的電流變小，電流表的示數(shù)變小，電磁鐵的磁性減弱，對銜鐵的吸引力減小，在右邊彈簧的拉力作用下，動觸點向下運動，開關(guān)S2閉合，故A正確，BCD錯誤。故選A。13．圖甲為某款磁懸浮地球儀，球體頂端相當于地理北極，球體內(nèi)有一條形磁體，閉合電源開關(guān)，球體因受到頂端電磁鐵的作用而懸浮在空中，圖乙為其結(jié)構(gòu)示意圖。請在圖中標出：（1）球體內(nèi)條形磁體上端的磁極（用N或S表示）；（2）電磁鐵a點磁感線方向；（3）電源上端的極性（用“+”或“﹣”表示）。

【答案】見右圖。

【詳解】（1）由題知，球體頂端相當于地理北極，因為地磁南極在地理北極附近，地磁北極在地理南極附近，所以條形磁體的上端的S極，下端是N極。（2）因為地球儀懸浮，所以條形磁體和電磁鐵相互靠近的部分為異名磁極，則電磁鐵的下端是N極，上端是S極，根據(jù)磁體周圍的磁感線從N極出發(fā)，回到S極，所以電磁鐵a點磁感線方向從下到上。（3）根據(jù)安培定則，可以判斷電流從上端進入電磁鐵，從下端流出，所以電源的上端是正極，下端是負極，如圖所示。

14．某款無接觸式的熱風干手器，手伸向出風口時可吹出溫度為35℃～45℃的熱風，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，當手伸向出風口時，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℃。[c水【答案】減小，1.1×104J【詳解】控制電路的電磁繼電器主要是利用了電流的磁效應，手伸向出風口時，銜鐵要被吸下，工作電路開始工作，說明電路中的電流增大導致電磁鐵的磁性增強，電源電壓一定，由I=UR可知，工作電路中的加熱電阻絲與電動機并聯(lián)，加熱電阻兩端電壓為電源電壓，則加熱電阻產(chǎn)生的熱量為Q=W水的質(zhì)量為m15．如圖甲是可調(diào)式電接點水銀溫度計結(jié)構(gòu)示意圖，在水銀溫度計的密封玻璃管中裝入一段金屬絲，金屬絲上端與調(diào)溫相連，轉(zhuǎn)動調(diào)溫螺桿金屬絲在管內(nèi)上下移動，水銀和金屬絲分別與電源兩極相連。有的同學制作了一個電磁鐵利用此溫度計及其他元件，設計了一個恒溫電熱器，如圖乙所示，當溫度升高到設定值，電熱絲停止加熱，溫度低于設定值，電熱絲開始加熱，達到保持恒溫的目的。

（1）水銀溫度計相當于電路中的（填組成電路的元件名稱）；（2）工作原理：①當溫度升高到設定值，，電熱絲停止工作；②當溫度低于設定值，，電熱絲開始工作；（3）按照該設計組裝好電路測試時發(fā)現(xiàn)，當溫度上升，控制電路接通后，動靜觸點沒有斷開試分析原因（寫出一條即可）。（4）若電熱絲的額定功率為500w，正常工作10分鐘產(chǎn)生的熱量是多少？【答案】（1）開關(guān)；（2）①控制電路接通，電磁鐵產(chǎn)生磁性，吸引銜鐵，動、靜觸點分開，工作電路斷開；②控制電路斷開，電磁鐵磁性消失，釋放銜鐵，動、靜觸點接觸；（3）電磁鐵匝數(shù)較少；（4）3×105J?！驹斀狻浚?）當溫度升高到設定值，電熱絲停止加熱，溫度低于設定值，電熱絲開始加熱，所以水銀溫度計相當于電路中的開關(guān)。（2）由圖乙知，當溫度升高到設定值，控制電路接通，電磁鐵產(chǎn)生磁性，吸引銜鐵，動、靜觸點分開，工作電路斷開，電熱絲停止工作。當溫度低于設定值，控制電路斷開，電磁鐵磁性消失，釋放銜鐵，動、靜觸點接觸，工作電路接通，電熱絲開始工作。（3）控制電路接通后，動、靜觸點沒有斷開，可能是電磁鐵產(chǎn)生的磁性較弱造成的，原因可能是：電磁鐵匝數(shù)較少、電源電壓過低，使得通過線圈中電流過小。（4）電熱絲正常工作10分鐘產(chǎn)生的熱量Q=W=Pt=500W×10×60s=3×105J16．（2023·江蘇揚州·統(tǒng)考中考真題）如圖所示，下列做法中電磁鐵不能吸引更多大頭針的是（）

A．只提高電源電壓B．只將滑片P向左移動C．只增加螺線管線圈的匝數(shù)D．只將鐵芯換成同規(guī)格的銅芯【答案】D【詳解】A．只提高電源電壓，通過電磁鐵的電流變大，磁性增強，可以吸引更多的大頭針，故A不符合題意；B．只將滑片P向左移動，滑動變阻器連入電路的電阻變小，通過電磁鐵的電流變大，磁性增強，可以吸引更多的大頭針，故B不符合題意；C．只增加螺線管線圈的匝數(shù)，在電流一定時，電磁鐵磁性增強，可以吸引更多的大頭針，故C不符合題意；D．只將鐵芯換成同規(guī)格的銅芯，由于銅不能被磁化，電磁鐵磁性將減弱，不能吸引更多大頭針，故D符合題意。故選D。17．（2023·四川自貢·統(tǒng)考中考真題）如圖所示，R0是一個光敏電阻，光敏電阻的阻值隨光照強度的增加而減小，R是電阻箱（已調(diào)至合適阻值），它們和繼電器組成自動控制電路來控制路燈，白天路燈熄滅，夜晚路燈亮起。下列說法正確的是（）A．電路工作時，電磁鐵上端為N極B．給路燈供電的電源應接在b、c兩端C．控制電路電源電壓減小后，傍晚時路燈比原來早一些亮D．路燈發(fā)光時把電能全部轉(zhuǎn)化為光能【答案】C【詳解】A．根據(jù)圖示可知，電流從電磁鐵的上端流入，根據(jù)安培定則可知，電磁鐵的上端為S極，故A錯誤；B．晚上時的光線暗，光敏電阻的電阻值大，電路中的電流值小，所以靜觸點與a接通，所以要達到晚上燈亮，白天燈滅，則路燈供電的電源應接在a、b之間，故B錯誤；C．電源電壓減小后，在其它條件不變時，根據(jù)歐姆定律可知，電路中的電流變小，電磁鐵中的磁性變?nèi)酰頃r路燈比原來早一些亮，故C正確；D．路燈工作時電能轉(zhuǎn)化為光能、內(nèi)能，不是全部轉(zhuǎn)化為光能，故D錯誤。故選C。18．（2023·湖北宜昌·統(tǒng)考中考真題）如圖是一個磁懸浮地球儀，球體內(nèi)部有一個永磁體，底座通電時地球儀可以懸浮在上方，此時底座相當于一個；如果需要連續(xù)調(diào)節(jié)地球儀的懸浮高度，可以通過在底座電路中接入一個來實現(xiàn)。

【答案】電磁鐵，滑動變阻器/變阻器/電位器?！驹斀狻壳蝮w內(nèi)部有一個永磁體，底座通電時地球儀可以懸浮在上方，說明底座通電時就有了磁場，球體在磁場力的作用下受到向上的斥力后懸浮在底座上方，所以此時底座相當于一個電磁鐵。如果需要連續(xù)調(diào)節(jié)地球儀的懸浮高度，需要調(diào)節(jié)磁場的強弱，電磁鐵可以通過控制電流的大小來調(diào)節(jié)磁場強弱。要調(diào)節(jié)通過電磁鐵的電流大小，只需要在底座電路中接入一個滑動變阻器即可。19．（2023·遼寧營口·統(tǒng)考中考真題）某溫度自動報警器的原理圖如圖所示。電磁鐵上端為N極，在水銀溫度計中封入一段金屬絲，當溫度低于設定溫度時，安全指示燈常亮；當溫度達到設定溫度時，安全指示燈熄滅，電鈴發(fā)出報警信號。請在括號中標出電源的極性（用“+”或“-”表示），并在虛線框內(nèi)填入電鈴