13電磁鐵的應(yīng)用

2020浙教版八年級下科學(xué)同步提高必刷題訓(xùn)練第1章電與磁1.3電磁鐵的應(yīng)用◆要點(diǎn)1正確理解電磁繼電器的組成及特性1.組成：電磁繼電器一般是由電磁鐵、銜鐵、觸點(diǎn)、彈簧(或簧片)等組成的.2.特性：只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生磁性，銜鐵就會在磁力吸引的作用下克服彈簧的拉力而被吸合到鐵芯上，從而帶動銜鐵的動觸點(diǎn)與下面的靜觸點(diǎn)接通.當(dāng)線圈斷電后，磁力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的作用力下返回原來的位置，使動觸點(diǎn)與下面的靜觸點(diǎn)斷開.從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的.◆要點(diǎn)2解釋電磁繼電器工作原理的方法在說明電磁繼電器控制電路的工作原理時，要分別抓住對控制電路和工作電路的分析.1.對控制電路的分析：①控制電路接通(可以是人為的，也可以是外界條件變化使之自動接通)或斷開時，電磁鐵磁性有無；②銜鐵被吸引還是被拉起.2.對工作電路的分析：①與銜鐵固定在一起的動觸點(diǎn)如何動作(即與靜觸點(diǎn)是通還是斷)；②工作電路的哪一部分接入電路中了，哪些用電器工作了.◆要點(diǎn)3磁懸浮列車的原理磁懸浮列車就是利用“同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引”的原理，通過軌道上的強(qiáng)電磁鐵與列車上的電磁鐵之間的排斥或吸引作用而懸浮起來的.Δ基礎(chǔ)題系列1.如圖所示的是某汽車起動電動機(jī)的電路。當(dāng)起動器開關(guān)閉合時，有細(xì)小電流通過器件X，接著有強(qiáng)大電流通過電動機(jī)，并將電動機(jī)啟動。X可能是哪一種器件（）。A.靈敏電流計(jì)B.發(fā)電機(jī)C.連通器D.電磁繼電器【答案】D【解析】細(xì)小電流通過器件X，接有強(qiáng)電流通過的電動機(jī)；可以確定電動機(jī)的工作狀態(tài)受X控制的，因此X的作用相當(dāng)于開關(guān)。2.如圖所示為汽車啟動原理圖，將鑰匙插入鑰匙孔并旋轉(zhuǎn)，電路接通，汽車上的電動機(jī)啟動。下列對啟動時的分析正確的是（）。A.電磁鐵此時沒有磁性B.電磁鐵吸引銜鐵，觸點(diǎn)A、B斷開C.電磁鐵是利用電流的磁效應(yīng)制成的D.電磁鐵的E端為電磁北極【答案】C【解析】當(dāng)控制電路接通后，電路中有了電流，電磁鐵有了磁性，從而吸引其上面的銜鐵，銜鐵的向下運(yùn)動帶動了杠桿逆時針轉(zhuǎn)動，使工作電路的兩個觸點(diǎn)接通，電動機(jī)工作。3.如下圖所示是一種水位自動報(bào)警器的原理示意圖，當(dāng)水位達(dá)到金屬塊A時，出現(xiàn)的情況是()。A.紅燈亮B.綠燈亮C.紅、綠燈同時亮D.紅、綠燈都不亮【答案】A【解析】當(dāng)水位達(dá)到金屬塊A時，控制電路接通。電路中有了電流，電磁鐵有磁性，向下吸引銜鐵，使動觸點(diǎn)與綠燈所在電路的靜觸點(diǎn)分開，綠燈滅。與紅燈所在電路的靜觸點(diǎn)接通，導(dǎo)致了紅燈所在的電路接通，紅燈亮。故現(xiàn)象為：紅燈亮，綠燈滅。4.小明利用光敏電阻受到光照時電阻變小的特性，設(shè)計(jì)了如圖所示的自動控制電路，要求光暗時燈亮，光亮?xí)r燈滅。在實(shí)際調(diào)試時，發(fā)現(xiàn)燈始終亮著，而光敏電阻和其他電路元件都正常。下列調(diào)節(jié)能使控制電流達(dá)到要求的是（）。A.減少電磁鐵線圈的匝數(shù)B.抽出電磁鐵中的鐵芯C.滑動變阻器滑片向左移D.減小控制電路電源電壓【答案】C【解析】（1）在實(shí)際調(diào)試時，發(fā)現(xiàn)燈始終亮著，而光敏電阻和其他電路元件都正常，說明工作電路一直是閉合的，要想在光亮?xí)r燈滅，一定要增大電磁鐵的磁性。（2）滑動變阻器的作用是改變連入電路電阻絲的長度，改變電阻的大小，改變電路中的電流。電磁繼電器的主要部分是電磁鐵，電磁鐵的磁性強(qiáng)弱跟電流的大小、線圈的匝數(shù)的多少、是否有鐵芯插入，要想在光亮?xí)r燈滅，一定要增大電磁鐵的磁性。采取的方法是增大電流、增加線圈的匝數(shù)。A、減少線圈的匝數(shù)減弱電磁鐵的磁性。不符合題意。B、抽出鐵芯減弱電磁鐵的磁性。不符合題意。C、滑動變阻器滑片向左滑動電阻連入電路中的長度減小，電流增大，磁性增大。符合題意。D、減小電源電壓，電路中的電流減小，磁性減小。不符合題意。5.如圖所示是小利設(shè)計(jì)的一種限流器原理圖，當(dāng)電流超過限制電流時，會自動切斷電路。(1)若要把限流器接入家庭電路中，從安全用電角度考慮，應(yīng)該把它接在進(jìn)戶線的(填“火”或“零”)線上。(2)調(diào)試時，電流尚未達(dá)到設(shè)計(jì)的限制電流，限流器已經(jīng)切斷電路。為達(dá)到設(shè)計(jì)要求，應(yīng)把滑動變阻器滑片P向移動?！敬鸢浮?1)火(2)右【解析】(1)要把限流器接入家庭電路中，從安全用電角度考慮，應(yīng)該把它接在進(jìn)戶線的火線上。(2)整個裝置是一個限流裝置，由電磁鐵和滑動變阻器這兩條支路組成。干路電流尚未達(dá)到設(shè)計(jì)的限制電流，電磁鐵支路的電流已經(jīng)達(dá)到了限制電流而使得銜鐵被吸引，切斷電路。說明了滑動變阻器沒有起到足夠的分流作用，當(dāng)減小滑動變阻器所在支路的電阻.時，就能增大干路電流，同時不增大電磁鐵支路的電流，因而可以滿足要求。所以應(yīng)該是減小滑動變阻器的電阻，向右移動滑片。6.如圖所示是學(xué)校電鈴的工作電路示意圖，磁鐵A應(yīng)選用(填“硬”或“軟”)磁性材料。通過電流的通斷，可以控制電磁鐵的有無。【答案】軟磁性【解析】軟磁性材料是磁化后外磁場撤去就去磁的物質(zhì)，電鈴上的電磁鐵鐵芯是利用軟磁性材料制成的。電磁鐵通電時具有磁性，吸引小錘，斷電時沒有磁性，放開小錘；由于小錘擊打鈴?fù)?，鈴?fù)氚l(fā)生了振動，發(fā)出聲音。因此通過電流的通斷，可以控制電磁鐵磁性的有無。7.如圖所示是一種溫度自動報(bào)警器的原理圖。制作時，在(填“煤油”或“水銀”)溫度計(jì)的玻璃管中插入一段金屬，使溫度計(jì)兩端分別與電源的兩極相連。當(dāng)溫度達(dá)倒金屬絲下端所指的溫度時，電磁鐵具有，將銜鐵吸引過來，使電鈴發(fā)出報(bào)警信號?！敬鸢浮克y；磁性?！窘馕觥繙囟茸詣訄?bào)警器的原理是利用了溫度計(jì)中的水銀來作為電路導(dǎo)體的一部分，在達(dá)到一定溫度后使電路接通，從而達(dá)到報(bào)警的目的。因?yàn)樗y是導(dǎo)體讀圖可知，當(dāng)溫度升高到達(dá)某一溫度時，水銀柱升高到與上端的金屬絲相連，從而使左側(cè)電路連通，電磁鐵獲得磁性，吸引簧片使右側(cè)電路連通，電鈴就響起來了。8.某同學(xué)想利用電磁繼電器制成一個溫度自動報(bào)警器，實(shí)現(xiàn)對溫控箱內(nèi)的溫度監(jiān)控。用如圖所示帶金屬觸絲的水銀溫度計(jì)和電磁繼電器組裝成自動報(bào)警器，正常情況下綠燈亮，當(dāng)溫控箱內(nèi)溫度升高到一定溫度時，紅燈亮(綠燈熄滅)。請按此要求連接電路。(紅、綠燈的額定電壓相同)【答案】如圖【分析】（1）電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的，只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合；（2）當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合，這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的?！窘獯稹浚?）當(dāng)在正常工作的溫度范圍內(nèi)時，水銀與金屬絲斷開，電磁鐵斷電沒有磁性，綠燈所在電路接通，綠燈亮；（2）當(dāng)溫度升高，水銀達(dá)到金屬絲下端時，水銀是導(dǎo)體，電磁鐵通電有磁性，把銜鐵吸引下來，紅燈所在電路接通，紅燈亮，發(fā)出報(bào)警信號。Δ強(qiáng)化題系列14.(2016·浙江湖州)近期，我國南方各地普降暴雨，城市內(nèi)澇給人們生活帶來很大影響。小明設(shè)計(jì)一種利用電磁繼電器來自動控制抽水機(jī)工作的電路。當(dāng)水位在安全位置以下時綠燈亮，抽水機(jī)不工作。當(dāng)水位到達(dá)安全位置上限時紅燈亮，抽水機(jī)開始工作。下圖是小明還未連接完成的電路，電路連接應(yīng)該是（）?！敬鸢浮緽【解析】根據(jù)題意可知兩燈并聯(lián)連接，要使得電路工作必須電路為閉合電路，故連接如圖所示：由此可知M接B，N接D符合要求，故B正確。15.下圖是某同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)的活動中為某倉庫設(shè)計(jì)的一種防盜報(bào)警器的示意圖，其踏板放在倉庫的門口，電鈴和燈泡放在值班室內(nèi)。請觀察電路并分析這個報(bào)警器的工作原理?！敬鸢浮坑腥瞬忍ぐ鍟r，電磁鐵通電，將電鈴的電路接通，燈泡的電路斷開，電鈴響，燈泡熄滅。無人踩踏板時，電磁鐵斷路，不能工作，燈泡的電路連通，燈泡亮電鈴不響?！窘馕觥吭摲辣I報(bào)警器實(shí)質(zhì)是一個電磁繼電器?！疤ぐ濉毕喈?dāng)于一個開關(guān)，無人踩踏板時，左邊的控制電路處于開路，電磁鐵中無磁性，與銜鐵相連的動觸點(diǎn)與上面的靜觸點(diǎn)相連，右邊工作電路中燈接通，可以發(fā)光，但電鈴沒有接入電路，不會響；當(dāng)有人踩踏地，控制電路接通，電磁鐵產(chǎn)生磁性，把銜鐵吸下來，動觸點(diǎn)與下面的靜觸點(diǎn)相連，此時，燈滅、鈴響。16.如圖所示為電磁選礦機(jī)的示意圖。其中A為可以轉(zhuǎn)動的圓筒，B為電磁鐵。鐵礦石從漏斗落下時滾筒轉(zhuǎn)動，可以把鐵和非鐵物質(zhì)分開，試說明理由?！敬鸢浮吭诘V石落下時，其中的鐵礦石被電磁鐵吸引，并在圓筒轉(zhuǎn)動的過程中落入右邊的位置，而非鐵磁性的物質(zhì)會直接落下，進(jìn)入左邊位置?！窘馕觥繄D所示是電磁選礦機(jī)的示意圖，其中上端落下的為礦石，B為電磁鐵，A為可以轉(zhuǎn)動的圓筒，在礦石落下時，其中的鐵礦石被電磁鐵吸引，并在圓筒轉(zhuǎn)動的過程中落入右邊的位置，而非鐵磁性物質(zhì)會直接落下，進(jìn)入左邊。17.為判斷短跑比賽是否搶跑，某興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的“搶跑自動指示”電路。其工作原理是：當(dāng)運(yùn)動員蹲在起跑器上后，先閉合S，發(fā)令時閉合S1，發(fā)令指示燈亮。運(yùn)動員起跑后，裝在起跑器上的壓敏電阻R0因受到壓力減小，其電阻改變，電磁鐵線圈中的電流明顯變大，S2被吸引而閉合，起跑器指示燈亮。若起跑器指示燈比發(fā)令指示燈先亮，表示運(yùn)動員搶跑。(1)當(dāng)S1處于斷開狀態(tài)時，閉合S，若壓敏電阻阻值變小，電磁鐵的磁性強(qiáng)弱變化是。(2)已知發(fā)令控制電路電源電壓U=6V，電磁鐵線圈的電阻不計(jì)。若運(yùn)動員起跑后，壓敏電阻R0的阻值為30Ω，S和S1仍處于閉合狀態(tài)，電磁鐵線圈中的電流為0.25A，計(jì)算此時發(fā)令指示燈中的電流。(3)壓敏電阻通常有兩種類型：A.阻值隨壓力變大而變大B.阻值隨壓力變大而變小則該模型的壓敏電阻應(yīng)選擇哪種類型，結(jié)合電路簡要說明理由。?！敬鸢浮?1)變強(qiáng)(2)0.05A(3)A類型因?yàn)閴好綦娮枳柚惦S壓力減小而減小，運(yùn)動員起跑后，壓力減少，電路中電流變大，電磁鐵磁性變強(qiáng)【解析】(1)當(dāng)S1處于斷開狀態(tài)時，閉合S，若壓敏電阻阻值變小，通過壓敏電阻的電流變大，干路電流變大，通過電磁鐵的電流變大，電磁鐵磁性變強(qiáng)。(2)通過壓敏電阻的電流：I0=U/R0=6V/30Ω=0.2A，通過燈泡的電流：IL=II0=0.25A0.2A=0.05A。(3)S處于閉合狀態(tài)時，當(dāng)運(yùn)動員起跑后對壓敏電阻的壓力減小，起跑指示燈亮，S2要被吸引，電磁鐵磁性要增強(qiáng)，通過線圈的電流應(yīng)變大，因此通過壓敏電阻的電流應(yīng)變大，壓敏電阻阻值要變小，所以壓敏電阻受到的壓力變小時其阻值也變小，應(yīng)選A類型的壓敏電阻。18.如圖所示是某興趣小組為學(xué)校辦公樓空調(diào)設(shè)計(jì)的自動控制裝置，R是熱敏電阻，其阻值隨溫度變化關(guān)系如下表所示。已知繼電器的線圈電阻R0=10Q，左邊電源電壓為6V恒定不變。當(dāng)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，右邊的空調(diào)電路正常工作。(1)請說明該自動控制裝置的工作原理。(2)計(jì)算說明該空調(diào)的啟動溫度是多少?(3)為了節(jié)省電能，將空調(diào)啟動溫度設(shè)定為30℃，控制電路中需要再串聯(lián)多大的電阻?(4)改變控制電路的電阻可以給空調(diào)設(shè)定不同的啟動溫度，除此之外，請你再設(shè)計(jì)出一種方便可行的調(diào)節(jié)方案。【答案】(l)隨室內(nèi)溫度的升高，熱敏電阻的阻值減小，控制電路中電流增大，當(dāng)電流達(dá)到15mA時，銜鐵被吸合，右側(cè)空調(diào)電路連通，空調(diào)開始工作。當(dāng)溫度下降時，控制電路電阻增大，電流減小，減小到一定值，使空調(diào)電路斷開，這樣就實(shí)現(xiàn)了自動控制。(2)電路啟動時的總電阻：R總=U/I=6V/0.015A=400Ω，此時熱敏電阻的阻值：R熱=R總R0=400Ω10Ω=390Ω，對照表格數(shù)據(jù)可知，啟動溫度是25℃。(3)因?yàn)殡娐穯訒r的總電阻為400Ω，由表中數(shù)據(jù)可知，空調(diào)啟動溫度設(shè)定為30℃時，熱敏電阻的阻值為360Ω，則電路中還應(yīng)串聯(lián)的電阻阻值：R'=R熱=R總R熱'R0=400Ω360Ω10Ω=30Ω。(4)可以將控制電路中的電源改為可調(diào)壓電源?！窘馕觥浚?）由題意可知，這一自動控制裝置的基本結(jié)構(gòu)是一個電磁繼電器，根據(jù)電磁繼電器的基本工作原理，結(jié)合在此處的運(yùn)用可描述其原理；（2）根據(jù)左邊電源電壓為6V，繼電器線圈中的電流大于或等于15mA時，繼電器啟動，可計(jì)算出此時，繼電器的總電阻，再減去線圈電阻，可得到熱敏電阻的阻值，最后從表中找出對應(yīng)溫度；（3）當(dāng)溫度設(shè)定為30℃時，從表中找出對應(yīng)的電阻值，用同樣的方法求出總電阻，減去表中對應(yīng)的阻值，即可得出應(yīng)串聯(lián)的電阻大??；（4）本裝置通過調(diào)節(jié)電阻來改變設(shè)定溫度，我們也可以考慮通過改變電源電壓，實(shí)現(xiàn)對其調(diào)節(jié)的作用?！军c(diǎn)評】本裝置的實(shí)質(zhì)是一個電磁繼電器，對電磁繼電器工作原理的了解是解題的基礎(chǔ)。通過這一裝置，重點(diǎn)考查了對電路中電流、電阻變化的分析，既要理解裝置的工作過程，同時還要會從表格的數(shù)據(jù)中獲取有用的信息，具有一定的綜合性，難度較大。尤其是對新的改進(jìn)方案的提出，更是需要深入理解本裝置的工作實(shí)質(zhì)。19.(2018·浙江舟山、嘉興)如圖所示是一個溫度自動報(bào)警器的工作原理電路圖，當(dāng)控制電路中有電流通過時，電磁鐵左端為極。使用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值時，電鈴沒有報(bào)器。經(jīng)檢查，各元件完好、電路連接無誤。則可能是為。(任寫一種)，導(dǎo)致工作電路沒有接通?！敬鸢浮縎(或南)控制電路電源電壓大小(合理即可)【解析】由安培定則可知，電磁鐵左端為S極；當(dāng)溫度升高到設(shè)定值時，水銀柱與上方金屬絲連通，使左側(cè)形成通路，電磁鐵中有電流通過，電磁鐵吸引銜鐵，由于電磁鐵磁性的大小與電流大小和匝數(shù)多少有關(guān)，如果電源電壓，使得電流較小，磁性較小，則電磁鐵吸引不動銜鐵，工作電路不會工作。20.(2017·浙江杭州)圖甲為熱敏電阻的Rt圖像，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的恒溫箱的簡單溫控電路。繼電器