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第3讲 电磁铁的应用
一、知识速览：
1.知道电磁继电器的结构和工作原理，能够根据实际需要设计简单的电磁控制电路。
2.知道磁悬浮列车的工作原理。
3.了解信息的磁记录原理以及电磁铁在生活中的常见应用。
知识点1、电磁继电嚣
1、结构
电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关。由控制电路和工作电路组成。
(1)控制电路:低压电源、电磁铁、开关、弹簧等组成。
(2)工作电路:高压电源、用电器、触点开关等组成。
2.工作原理
如图所示，当闭合控制电路中的开关时，电磁铁吸引衔铁,触点开关与绿灯所在支路相连接，绿灯发光，电动机工作;若断开控制电路中的开关,电磁铁无磁性，衔铁在弹簧的作用下被拉起,触点开关与红灯所在支路相连接,红灯发光,绿灯灭，电动机不工作。
3.应用
(1)可以利用低电压和弱电流电路的通断来控制高电压和强电流电路的通断。
(2)可以实现自动控制和远距离控制，保障人身安全。
(3)在电磁继电器的控制电路中接入对温度、压力或光照等敏感的元件，利用这些元件控制电路的通断，就可实现温度、压力或光照对电路的自动控制。21世纪教育网版权所有
（2022 绵竹市一模）如图所示是一个利用电磁继电器的温度自动控制装置。关于该装置，下列说法正确的是（　　）21*cnjy*com
A．装置中的温度计使用的水银是绝缘体 B．装置中的电磁继电器与电动机原理相同C．当温度达到85℃时，电铃响、灯不亮 D．当温度低于85℃时，电铃响、灯不亮
知识点2、磁悬浮列车
1.工作原理
磁悬浮列车就是利用“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”的原理,通过轨道上的强电磁铁与列车上的电磁铁之间的排斥或吸引作用而悬浮起来,使列车与轨道分离。因为磁悬浮列车运行时列车不与轨道接触，消除了列车与轨道间的摩擦,列车运行时的阻力很小,所以运行速度很快。
2.磁悬浮列车的特点和优点
消耗动力小,不受气候影响，无噪声,振动小，不污染环境等。
（2022 茅箭区校级模拟）2021年1月13日，由我国自主研发的世界首台高温超导高速磁浮样车在四川成都下线，“自悬浮、自稳定、自导向”是它最大的特点。关于高温超导磁悬浮列车，下列说法错误的是（　　）
A．超导材料用于磁悬浮列车，可减少能量损耗
B．列车悬浮是通过列车底部与轨道上的磁极间相互作用来实现的
C．列车车体与轨道相分离，使得车体与轨道之间摩擦力几乎为零
D．磁悬浮列车是利用电流的磁效应来工作的，与发电机工作原理相同
知识点3、电磁铁在生活中的广泛应用
1.信息的磁记录
硬盘的工作原理:如图所示，盘片表面涂有一层磁粉，每一个磁粉粒就是一个小磁体。在硬盘上存入数据的过程中，首先将声音、图像、数字等需要记录的信息转变为电信号（大小变化的电流），电流通过读写磁头转变为记录磁场，使盘片上的磁粉粒按照它的方向排列（磁粉粒的排列方式即为磁信号），信息就记录在盘片中了。当要读取磁盘信息时，盘片中的磁信号通过磁头转变为电信号，再将电信号转变为声音、图像、数字等信息，就
可再现被记录的信息。
我们常用的录音机是利用磁带来记录声音的，录音磁带的一面涂有一层磁粉，每一个磁粉粒就是一个小磁体。当录音机通电时，磁头产生一个强磁场把磁粉磁化。录音过程中声音的电信号就通过磁化的方法记录在磁带上。放音时，当磁带通过放音磁头，磁带上磁粉的磁场按原来记录的规律变化，通过磁头的电流随磁场的变化而变化，电流通过扬声器，记录的声音就被还原了。21cnjy.com
2.电磁铁的其他应用
应用领域 常见实例
机械 发电机、电动机、电磁起重机等
家用电器 洗衣机、电饭锅、冰箱等
实际生活 银行卡、交通卡、移动电话、可视电话、空气开关等
电磁铁的优点是（　　）
A．它的磁性非常强 B．它能长时间保持磁性
C．它不需要消耗电能 D．它的磁性有无，强弱和磁极的方向都可以改变
易错点1、误认为磁悬浮列车都是根据同名磁极相互排斥的工作原理设计的。
如图甲是我国自行车开发的中低速磁悬浮列车，图乙是其工作原理示意图，关于磁悬浮列车下列说法正确的是（　　）21·cn·jy·com
A．该磁悬浮列车的原理是运用磁铁同名磁极相互排斥
B．车厢线圈通电后电源上端是正极
C．车厢满载乘客和空载时受到的磁力相等
D．车厢满载乘客和空载时线圈中的电流大小相等
1．如图所示的几个实验，其中能反映电磁铁磁性的是（　　）
A．线圈转动，电流表指针偏转 B．导体AB左右摆动，电流表指针偏转
C．线圈通电，吸住铁块 D．闭合开关，导体AB运动起来
2．（2022秋 嘉祥县校级期末）如图所示，闭合开关S，弹簧测力计的示数减小．下列分析正确的是（　　）
A．c端是S极，a是电源的正极
B．c端是N极，a是电源的负极
C．若滑动变阻器的滑片向左滑动，弹簧测力计示数增大
D．若将电源正负极接线的位置对调，弹簧测力计示数减小
3．（2022 哈尔滨模拟）小文探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，某次实验的情景如图所示。下列分析错误的（　　）
A．电磁铁A的上端为N极，其铁芯是磁性材料
B．电磁铁B线圈外部的磁场与条形磁体外部磁场相似
C．若将滑片P向右滑动，电磁铁B吸引小铁钉的数目会增多
D．依据图片信息可知电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强
4．（2022秋 河西区校级期末）如图是一种温度自动报警器的原理图，制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，电源的两极分别与水银和金属丝相连。下列说法正确的是（　　）【来源：21·世纪·教育·网】
A．当温度计达到40℃时，红灯亮同时电铃响
B．当温度计达到60℃时，绿灯亮同时电铃响
C．当温度计达到80℃时，红灯亮同时电铃响
D．当温度计达到60℃时，红、绿灯均亮同时电铃响
5．如图甲所示是我国自行车开发的中低速磁悬浮列车，图乙是其工作原理示意图关于磁悬浮列车下列说法正确的是（　　）
A．该磁悬浮列车的原理是运用磁铁同名磁极相互排斥
B．列车高速行驶时，车窗受到向内的压力差
C．车厢线圈通电后电源上端是正极
D．车厢满载乘客和空载时受到的磁力相等
6．（2022秋 平谷区期末）如图所示的实例中，属于电磁铁应用的是（　　）
A．滑动变阻器 B．验电器 C．电磁起重机 D．电动机
7．（2022秋 金牛区期末）暴雨后立交桥下积水较深很不安全，物理学习小组为此设计了一个积水自动报警器，其原理图如图所示。图中A、B位置可以安装电铃或LED灯，要求地面没有积水时，LED灯亮，地面积水较深时，电铃响。根据设计要求，电铃应该安装在图中的 　 　（填“A”或“B”）位置。电磁继电器实质是一种 　 　（填“用电器”或“开关”）。www.21-cn-jy.com
8．（2022秋 大安市期末）法国科学家阿尔贝 费尔和德国科学家彼得 格林贝格尔由于发现了巨磁电阻（GMR）效应而荣获2007年度诺贝尔物理学奖。图中GMR代表巨磁电阻，在磁场中，其阻值随磁场的逐渐变强而减小。闭合开关S1、S2，将滑片P向a端滑动，电磁铁磁性变 　 　，指示灯亮度变 　 　。
9．（2022秋 黄石期末）早在战国时期，中国就制造了司南（如图甲），是世界上最早的导航仪器。小明尝试将图乙所示的天然磁石制作成司南。
（1）如图乙所示，该磁石的D端为 　 　（选填A“北极”或B“南极”）；
（2）他用该磁石的D端磨成勺柄，再用细线将其悬挂，如图丙所示，司南静止时，勺柄指向地磁的 　 　（选填A“北极”或B“南极”）；
（3）将该司南悬挂在电磁铁正上方，闭合开关S，司南静止时的指向如图丁所示，则电磁铁左端是 　 　（选填A“北极”或B“南极”），则电源M端是 　 　（选填A“正极”或B“负极”）；
（4）为增强司南的磁性，可利用图丁中的电磁铁进行磁化。 　 　（选填A“改变电源的正负极”或B“增大电源的电压”），能增强电磁铁对司南磁化的效果。
10．（2022 天宁区校级二模）某机器人小组设计了一种传送装置，为避免传送物体的质量过大影响正常工作，当所传送物体质量过大时，红灯会亮进行报警。其工作原理如图所示，在传送装置下方装有压敏电阻R1，R2为保护电阻，R3为变阻器。K为动触点，M、N为静触点。【来源：21cnj*y.co*m】
（1）该装置中的电磁铁是利用电流的 　 　来工作的。
（2）由图可知，甲表为 　 　改装的载重表。（选填“电流表”或“电压表”）
（3）通电时电磁铁的上端是 　 　极。
（4）红灯会亮报警说明压敏电阻的阻值随压力增大而 　 　（选填“增大”或“减小”）；
（5）如果把电阻R3接入电路的电阻调小，预警质量将 　 　（选填“变大”或“变小”）。
11．（2022 麒麟区校级模拟）人们对自我保护越来越关注。图甲为某品牌足浴盆的相关参数，其内部电路可分为工作电路和控制电路两个部分（如图乙所示）。电磁继电器所在控制电路的电源电压U＝6V，电磁继电器线圈的电阻可不计，加热至40℃时，自动进入保温模式，此时电磁继电器线圈的电流达到30mA，热敏电阻Rx的阻值随温度变化的曲线如图丙所示。21*cnjy*com
（1）如图乙所示，工作电路处于加热状态时，电磁继电器衔铁的触点应该与 　 　（填“A”或“B”）相连；21教育名师原创作品
（2）求R2的阻值；
（3）为使温度加热至40℃时，自动进入保温模式，滑动变阻器的电阻需要调到多大？
12.（2022秋 茂南区校级期末）如图甲所示是家用燃气报警器的部分电路示意图，其中控制电路中的R1是由气敏电阻制成的传感器，R1的阻值与燃气浓度的关系如图乙。出厂预设当燃气浓度达到6%时报警，出厂测试时，控制电路的电源电压为3V且保持恒定，闭合开关S1、S2，移动滑动变阻器R2滑片P的位置，当控制电路中的电流为0.03A时，电磁铁恰好能将衔铁吸下，工作电路中相应的灯亮起而报警（电磁铁线圈的阻值忽略不计）。
（1）使用燃气的场所都应安装燃气报警器，安装的具体位置应根据被检测气体相对于空气的密度来决定。如果家中使用的是天然气（主要成分是密度比空气小的甲烷），则报警器应安装在厨房（如图丙）的 　 　（填“A”或“B”）区域。
（2）由图乙可知，当燃气浓度升高时，气敏电阻R1的阻值 　 　，控制电路的总功率 　 　（前两空均选填“变大”“变小”或“不变”）；按出厂预设，当燃气浓度达到6%时报警，此时工作电路的灯 　 　（选填“L1”或“L2”）亮。
（3）该报警器要达到出厂预设值，则滑动变阻器应接入电路的电阻值为 　 　Ω。
（4）小明研究发现：调节控制电路滑动变阻器R2的阻值，就可以改变报警时设定的燃气浓度值。若想将报警时的燃气浓度值比出厂预设值调低一些，应适当 　 　（选填“增大”或“减小”）滑动变阻器R2的阻值。2-1-c-n-j-y
13.（2022 成都）为实现节能和智能控制，空调内部用到了传感器和电磁继电器，如图是启动或停止空调压缩机的电路示意图。电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的 　 　（选填“用电器”、“电源”或“开关”）。夏天，空调制冷，房间温度降低，热敏元件的电阻增大，控制电路的电流减小，电磁铁的磁性 　 　，低于设定温度时，工作电路就断开，停止制冷。
14．（2022 沂源县模拟）如图是苏州市某中学科技兴趣小组的同学设计制作的电动气泵结构图，该气泵用来给气球打气。其中永久磁铁的下端为N极，把A、B两个接线柱接入电路，给电磁铁通电，若电流是由B→A的，电磁铁A端为 　 　极，永久磁铁因 　　相互排斥而弹开，带动连杆往上运动，使气室容积变大，内部气压 　 　（变大/变小），单向阀门P 　 　（关闭/打开）。电磁铁的磁性大小与 　 　（填出1个因素即可）有关。
15．图是小华为学校设计的楼道照明系统自动控制装置，已知控制电路电压U恒为6V，电磁继电器线圈电阻R1为20Ω，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小。工作电路中，路灯L上标有“220V 22W”字样。图中AC可绕O点转动，OA长为0.5cm，OB长为1cm，AC部分的重力、触点间的压力以及各处的摩擦力均忽略不计。
（1）闭合控制电路中开关S，电磁铁上端为　 　极。
（2）为了实现光照减弱时，受控电路接通，灯L发光，图中导线M应接 　 　（选填“触点1”或“触点2”）。
（3）灯L正常工作时，通过它的电流是多少？
（4）电磁铁对衔铁的吸引力F等效集中作用在B点，吸引力F与控制电路中电流I的关系如图所示，当衔铁刚好被吸下时，弹簧对A点的拉力为2.4N，则此时光敏电阻R2的阻值为 　 。
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第3讲 电磁铁的应用
一、知识速览：
1.知道电磁继电器的结构和工作原理，能够根据实际需要设计简单的电磁控制电路。
2.知道磁悬浮列车的工作原理。
3.了解信息的磁记录原理以及电磁铁在生活中的常见应用。
知识点1、电磁继电嚣
1、结构
电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关。由控制电路和工作电路组成。
(1)控制电路:低压电源、电磁铁、开关、弹簧等组成。
(2)工作电路:高压电源、用电器、触点开关等组成。
2.工作原理
如图所示，当闭合控制电路中的开关时，电磁铁吸引衔铁,触点开关与绿灯所在支路相连接，绿灯发光，电动机工作;若断开控制电路中的开关,电磁铁无磁性，衔铁在弹簧的作用下被拉起,触点开关与红灯所在支路相连接,红灯发光,绿灯灭，电动机不工作。
3.应用
(1)可以利用低电压和弱电流电路的通断来控制高电压和强电流电路的通断。
(2)可以实现自动控制和远距离控制，保障人身安全。
(3)在电磁继电器的控制电路中接入对温度、压力或光照等敏感的元件，利用这些元件控制电路的通断，就可实现温度、压力或光照对电路的自动控制。21世纪教育网版权所有
（2022 绵竹市一模）如图所示是一个利用电磁继电器的温度自动控制装置。关于该装置，下列说法正确的是（　　）21*cnjy*com
A．装置中的温度计使用的水银是绝缘体 B．装置中的电磁继电器与电动机原理相同C．当温度达到85℃时，电铃响、灯不亮 D．当温度低于85℃时，电铃响、灯不亮
【思路点拨】（1）水银是导体，当温度升高时，水银柱上升与上面的金属丝接通。
（2）当温度升高至设定温度时，水银柱上升与金属丝接通，电磁铁有了磁性，吸下衔铁，动触点向下移动，接通电铃电路。
【尝试解答】：A.装置中的温度计使用的水银是导体，故A错误；
B.装置中的电磁继电器利用了电流的磁效应，故B错误；
C.当温度达到85℃时，水银与金属丝导通，电磁铁中有了磁性，吸下衔铁，断开电灯电路，接通电铃电路，电铃响、灯不亮，故C正确；
D.当温度低于85℃时，水银与金属丝断开，电磁铁失去磁性，弹簧将衔铁拉起，动触点与上面的静触点连通，电灯亮，电铃不响，故D错误。
故选C。
【答案】C
知识点2、磁悬浮列车
1.工作原理
磁悬浮列车就是利用“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”的原理,通过轨道上的强电磁铁与列车上的电磁铁之间的排斥或吸引作用而悬浮起来,使列车与轨道分离。因为磁悬浮列车运行时列车不与轨道接触，消除了列车与轨道间的摩擦,列车运行时的阻力很小,所以运行速度很快。
2.磁悬浮列车的特点和优点
消耗动力小,不受气候影响，无噪声,振动小，不污染环境等。
（2022 茅箭区校级模拟）2021年1月13日，由我国自主研发的世界首台高温超导高速磁浮样车在四川成都下线，“自悬浮、自稳定、自导向”是它最大的特点。关于高温超导磁悬浮列车，下列说法错误的是（　　）
A．超导材料用于磁悬浮列车，可减少能量损耗
B．列车悬浮是通过列车底部与轨道上的磁极间相互作用来实现的
C．列车车体与轨道相分离，使得车体与轨道之间摩擦力几乎为零
D．磁悬浮列车是利用电流的磁效应来工作的，与发电机工作原理相同
【思路点拨】（1）超导材料电阻为零，不会将电能转化为内能；
（2）减小摩擦力的方式有：滑动变滚动、减小压力、减小接触面粗糙程度、使物体与接触面分离；
（3）发电机工作原理为：闭合回路中的导体切割磁感线运动可以形成感应电流。
【尝试解答】：A．超导材料电阻为零，不会将电能转化为内能，因此可以减少能量损耗，故A正确；
B．悬浮是通过列车底部与永磁体相互作用来实现的，故B正确；
C．使物体与接触面分离，可以明显降低摩擦力，故C正确；
D．磁悬浮列车利用电流的磁效应工作，但是发电机不是，故D错误。
故选：D。
【答案】D
知识点3、电磁铁在生活中的广泛应用
1.信息的磁记录
硬盘的工作原理:如图所示，盘片表面涂有一层磁粉，每一个磁粉粒就是一个小磁体。在硬盘上存入数据的过程中，首先将声音、图像、数字等需要记录的信息转变为电信号（大小变化的电流），电流通过读写磁头转变为记录磁场，使盘片上的磁粉粒按照它的方向排列（磁粉粒的排列方式即为磁信号），信息就记录在盘片中了。当要读取磁盘信息时，盘片中的磁信号通过磁头转变为电信号，再将电信号转变为声音、图像、数字等信息，就
可再现被记录的信息。
我们常用的录音机是利用磁带来记录声音的，录音磁带的一面涂有一层磁粉，每一个磁粉粒就是一个小磁体。当录音机通电时，磁头产生一个强磁场把磁粉磁化。录音过程中声音的电信号就通过磁化的方法记录在磁带上。放音时，当磁带通过放音磁头，磁带上磁粉的磁场按原来记录的规律变化，通过磁头的电流随磁场的变化而变化，电流通过扬声器，记录的声音就被还原了。21cnjy.com
2.电磁铁的其他应用
应用领域 常见实例
机械 发电机、电动机、电磁起重机等
家用电器 洗衣机、电饭锅、冰箱等
实际生活 银行卡、交通卡、移动电话、可视电话、空气开关等
电磁铁的优点是（　　）
A．它的磁性非常强 B．它能长时间保持磁性
C．它不需要消耗电能 D．它的磁性有无，强弱和磁极的方向都可以改变
【思路点拨】电磁铁是利用了电流的磁效应来进行工作的。即当导体中通过电流时，电磁铁有磁性，导体中无电流通过时，电磁铁无磁性。同时电磁铁的磁性强弱跟电流的大小、线圈的匝数、铁芯的有无等因素有关，通过对这些因素的控制，可实现对电磁铁磁性的控制。2·1·c·n·j·y
【尝试解答】：A、不合题意。电磁铁的磁性强弱取决于电流的大小、线圈的匝数、铁芯的有无等因素，而不是磁性始终都很强，故说法错误；
B、不合题意。电磁铁在通电时有磁性，不通电时无磁性，而并非能长时间保持磁性，故说法错误；
C、不合题意。电磁铁是需要通电来进行工作的，因此，它一定会消耗电能，故说法错误；
D、符合题意。电磁铁磁性有无可通过通断电来控制，磁性强弱可通过电流、线圈匝数等来控制，磁极方向也可通过电流方向来控制，故说法正确。
故选：D。
【答案】D
易错点1、误认为磁悬浮列车都是根据同名磁极相互排斥的工作原理设计的。
如图甲是我国自行车开发的中低速磁悬浮列车，图乙是其工作原理示意图，关于磁悬浮列车下列说法正确的是（　　）21·cn·jy·com
A．该磁悬浮列车的原理是运用磁铁同名磁极相互排斥
B．车厢线圈通电后电源上端是正极
C．车厢满载乘客和空载时受到的磁力相等
D．车厢满载乘客和空载时线圈中的电流大小相等
【答案】B
【解答】解：A、磁悬浮列车的工作原理是：同名磁极相互排斥或异名磁极相互吸引，本题中是T形轨道，利用的是异名磁极相互吸引的原理，故A错误；
B、磁悬浮列车的工作原理是：同名磁极相互排斥或异名磁极相互吸引，本题中是T形轨道，利用的是异名磁极相互吸引的原理，条形磁铁的下端是N极，由此确定车厢线圈的上端为S极，根据安培定则可知，电源上端为正极，故B正确；
CD、高速运行时，导轨钢板对列车的磁力和列车重力相等，故满载乘客和空载时磁力不同，电流大小不同，故CD错误。【版权所有：21教育】
故选：B。
1．如图所示的几个实验，其中能反映电磁铁磁性的是（　　）
A．线圈转动，电流表指针偏转 B．导体AB左右摆动，电流表指针偏转
C．线圈通电，吸住铁块 D．闭合开关，导体AB运动起来
【解答】解：A、线圈在磁场里转动，切割磁感线，产生感应电流，与电磁铁无关，故A不符合题意；
B、闭合开关，使导体AB沿箭头所示方向左右摆动，电流表指针发生偏转，此时由于导体AB的左右摆动而产生了感应电流，故该现象是电磁感应现象，与电磁铁无关，故B不符合题意；
C、闭合开关，电磁铁产生磁性，吸引铁块，即该现象说明了通电导线周围存在着磁场，故C符合题意；
D、闭合开关，导线中有电流通过时，它就会运动起来，即说明通电导线在磁场中受力的作用，与电磁铁无关，故D不符合题意。
故选：C。
2．（2022秋 嘉祥县校级期末）如图所示，闭合开关S，弹簧测力计的示数减小．下列分析正确的是（　　）
A．c端是S极，a是电源的正极
B．c端是N极，a是电源的负极
C．若滑动变阻器的滑片向左滑动，弹簧测力计示数增大
D．若将电源正负极接线的位置对调，弹簧测力计示数减小
【解答】解：
AB、闭合开关S，弹簧测力计的示数减小，由图知，条形磁体的下端为S极，并且弹簧测力计的示数变小，因为同名磁极相互排斥，所以电磁铁的上端为S极（即c端是电磁铁的S极），下端为N极；由安培定则可知，电流从电磁铁的下端流入，故电源a端为正极，b端为负极；故A正确，B错误；
C、若滑动变阻器的滑片向左滑动，滑动变阻器的电阻减小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性变强，对上方的磁体的排斥力变大，所以弹簧测力计示数变小，故C错误；
D、若将电源正负极接线的位置对调，电磁铁的磁性强弱不变，极性相反，则c端变为N极，与条形磁体相互吸引，故弹簧测力计的示数变大，故D错误。
故选：A。
3．（2022 哈尔滨模拟）小文探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，某次实验的情景如图所示。下列分析错误的（　　）
A．电磁铁A的上端为N极，其铁芯是磁性材料
B．电磁铁B线圈外部的磁场与条形磁体外部磁场相似
C．若将滑片P向右滑动，电磁铁B吸引小铁钉的数目会增多
D．依据图片信息可知电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强
【解答】解：A、根据安培定则可知，电磁铁A上端是S极，下端是N极，故A错误；
B、通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似的，故B正确；
C、当滑片P向右移时，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，根据欧姆定律可知，电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，电磁铁B吸引小铁钉的数目会增多，故C正确；
D、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，且电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强，故D正确。
故选：A。
4．（2022秋 河西区校级期末）如图是一种温度自动报警器的原理图，制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，电源的两极分别与水银和金属丝相连。下列说法正确的是（　　）【来源：21·世纪·教育·网】
A．当温度计达到40℃时，红灯亮同时电铃响
B．当温度计达到60℃时，绿灯亮同时电铃响
C．当温度计达到80℃时，红灯亮同时电铃响
D．当温度计达到60℃时，红、绿灯均亮同时电铃响
【解答】解：（1）如图，当温度到达80℃时，水银柱到达金属丝的下端，左边的控制电路闭合，控制电路中有电流，电磁铁有磁性，向下吸引衔铁，使衔铁向下运动，从而带动动触点向下运动，使红灯、电铃所在的电路接通，此时红灯发光、电铃响，发出报警信号，故A错误、C正确；21教育网
（2）如图，当温度到达60℃时，水银柱未到达金属丝的下端，左边的控制电路断开，控制电路中无电流，电磁铁没有磁性，衔铁在弹簧作用下向上运动，从而带动动触点向上运动，使绿灯所在的电路接通，此时绿灯发光，红灯不亮、电铃不响，故BD错误。
故选：C。
5．如图甲所示是我国自行车开发的中低速磁悬浮列车，图乙是其工作原理示意图关于磁悬浮列车下列说法正确的是（　　）
A．该磁悬浮列车的原理是运用磁铁同名磁极相互排斥
B．列车高速行驶时，车窗受到向内的压力差
C．车厢线圈通电后电源上端是正极
D．车厢满载乘客和空载时受到的磁力相等
【解答】解：
A、磁悬浮列车的工作原理是：同名磁极相互排斥或异名磁极相互吸引，本题中是T形轨道，利用的是异名磁极相互吸引的原理，故A错误；【出处：21教育名师】
B、高速运行的列车必须关紧门窗，此时车窗玻璃外空气流动速度大，压强小，因此受到空气对它的压力差指向车外，故B错误；
C、磁悬浮列车的工作原理是：同名磁极相互排斥或异名磁极相互吸引，本题中是T形轨道，利用的是异名磁极相互吸引的原理，条形磁铁的下端是N极，由此确定车厢线圈的上端为S极，根据安培定则可知，电源上端为正极，故C正确；
D、高速运行时，导轨钢板对列车的磁力和列车重力相等，故满载乘客和空载时磁力不同，故D错误；
故选：C。
6．（2022秋 平谷区期末）如图所示的实例中，属于电磁铁应用的是（　　）
A．滑动变阻器 B．验电器 C．电磁起重机 D．电动机
【解答】解：
解：A、滑动变阻器是改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻的，故A错误；
B、验电器的原理是同种电荷相互排斥，故B错误；
C、电磁起重机的主要部分是电磁铁，接通电流，电磁铁便把钢铁物品牢牢吸住，吊运到指定的地方，切断电流，磁性消失，钢铁物品就放下来了，电磁起重机利用电磁铁来工作的，故C正确；
D、电动机的原理磁场对电流的作用，故D错误。
故选：C。
7．（2022秋 金牛区期末）暴雨后立交桥下积水较深很不安全，物理学习小组为此设计了一个积水自动报警器，其原理图如图所示。图中A、B位置可以安装电铃或LED灯，要求地面没有积水时，LED灯亮，地面积水较深时，电铃响。根据设计要求，电铃应该安装在图中的 　 　（填“A”或“B”）位置。电磁继电器实质是一种 　 　（填“用电器”或“开关”）。www.21-cn-jy.com
【解答】解：生活用水是导体，当桥面下的水位升高到一定程度时，接通左边的控制电路，电磁铁有了磁性，吸下衔铁，动触点向下移动，接通电铃电路报警。
地面积水较深时，电铃响。根据设计要求，电铃应该安装在图中的B位置。电磁继电器实质是一种开关。
故答案为：B；开关。
8．（2022秋 大安市期末）法国科学家阿尔贝 费尔和德国科学家彼得 格林贝格尔由于发现了巨磁电阻（GMR）效应而荣获2007年度诺贝尔物理学奖。图中GMR代表巨磁电阻，在磁场中，其阻值随磁场的逐渐变强而减小。闭合开关S1、S2，将滑片P向a端滑动，电磁铁磁性变 　 　，指示灯亮度变 　 　。
【解答】解：滑片向a端滑动，电路中电阻变小，电流变大，电磁铁磁性变强，
在磁场中，GMR的阻值阻值随磁场的逐渐变强而减小，GMR的阻值变小，指示灯所在电路的电流变大，指示灯变亮。
故答案为：强；亮。
9．（2022秋 黄石期末）早在战国时期，中国就制造了司南（如图甲），是世界上最早的导航仪器。小明尝试将图乙所示的天然磁石制作成司南。
（1）如图乙所示，该磁石的D端为 　 　（选填A“北极”或B“南极”）；
（2）他用该磁石的D端磨成勺柄，再用细线将其悬挂，如图丙所示，司南静止时，勺柄指向地磁的 　 　（选填A“北极”或B“南极”）；
（3）将该司南悬挂在电磁铁正上方，闭合开关S，司南静止时的指向如图丁所示，则电磁铁左端是 　 　（选填A“北极”或B“南极”），则电源M端是 　 　（选填A“正极”或B“负极”）；
（4）为增强司南的磁性，可利用图丁中的电磁铁进行磁化。 　 　（选填A“改变电源的正负极”或B“增大电源的电压”），能增强电磁铁对司南磁化的效果。
【解答】解：（1）根据图乙可知，天然磁石外部的磁感线是从磁体的N极出发，回到S极，可以判断D端是南极。
（2）已知D端是南极，也就是磁勺的勺柄是南极，因为地磁场的作用，司南静止时，勺柄指向地磁场的北极，也就是地球的南方。
（3）因为同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引，所以由图丁可知，电磁铁左端是北极，由安培定则可知，电源M端是负极；
（3）改变电源的正负极，改变电路中电流的方向，但不能改变大小，故不能增强电磁铁对司南磁化的效果；
增加电源电压，使线圈中电流增大，从而增强电磁铁对司南磁化的效果。
故答案为：（1）南极；（2）北极；（3）北极；负极；（4）增大电源的电压。
10．（2022 天宁区校级二模）某机器人小组设计了一种传送装置，为避免传送物体的质量过大影响正常工作，当所传送物体质量过大时，红灯会亮进行报警。其工作原理如图所示，在传送装置下方装有压敏电阻R1，R2为保护电阻，R3为变阻器。K为动触点，M、N为静触点。【来源：21cnj*y.co*m】
（1）该装置中的电磁铁是利用电流的 　 　来工作的。
（2）由图可知，甲表为 　 　改装的载重表。（选填“电流表”或“电压表”）
（3）通电时电磁铁的上端是 　 　极。
（4）红灯会亮报警说明压敏电阻的阻值随压力增大而 　 　（选填“增大”或“减小”）；
（5）如果把电阻R3接入电路的电阻调小，预警质量将 　 　（选填“变大”或“变小”）。
【解答】解：（1）电流通过电磁铁时，电磁铁具有磁性，所以电磁铁是利用电流的磁效应工作的；
（2）由图可知，甲表串联在电路中，为电流表；
（3）工作时，电流从电磁铁的上面导线流入，利用安培定则判断出电磁铁的下端为S极，上端为N极；
（4）红灯报警时，衔铁被吸引，说明电磁铁的磁性增强，控制电路中的电流变大，则控制电路的总电阻变小，R2是定值电阻，所以压敏电阻R1的阻值减小，即压敏电阻的阻值随压力增大而减小；21·世纪*教育网
（5）把电阻R3接入电路的电阻调小，衔铁被吸下时的吸合电流不变；根据欧姆定律可知，衔铁被吸下时的总电阻不变，R3接入电路的电阻变小，根据串联电路的电阻关系可知，压敏电阻的阻值变大，压敏电阻受到的压力变小，报警质量变小。
故答案为：（1）磁效应；（2）电流表；（3）N；（4）减小；（5）变小。
11．（2022 麒麟区校级模拟）人们对自我保护越来越关注。图甲为某品牌足浴盆的相关参数，其内部电路可分为工作电路和控制电路两个部分（如图乙所示）。电磁继电器所在控制电路的电源电压U＝6V，电磁继电器线圈的电阻可不计，加热至40℃时，自动进入保温模式，此时电磁继电器线圈的电流达到30mA，热敏电阻Rx的阻值随温度变化的曲线如图丙所示。21*cnjy*com
（1）如图乙所示，工作电路处于加热状态时，电磁继电器衔铁的触点应该与 　 　（填“A”或“B”）相连；21教育名师原创作品
（2）求R2的阻值；
（3）为使温度加热至40℃时，自动进入保温模式，滑动变阻器的电阻需要调到多大？
【解答】解：（1）根据P＝结合图乙可知保温模式只有R1接入电路中，加热模式时两电阻并联，所以工作电路处于加热状态时，电磁继电器衔铁的触点应该与B相连；
（2）根据并联电路各支路互不影响的特点可知加热时R1的功率P1＝P保温＝100W不变，则R2的功率P2＝P加热﹣P保温＝2100W﹣100W＝2000W，
则R2的阻值：R2＝＝＝24.2Ω；
（3）温度加热至40℃时，通过电磁继电器线圈的电流达到30mA＝0.03A，由图丙知此时热敏电阻Rx的阻值为40Ω，
根据欧姆定律可得电路的总电阻：R＝＝＝200Ω，
滑动变阻器接入电路的电阻：R滑＝R﹣Rx＝200Ω﹣40Ω＝160Ω。
答：（1）B；
（2）R2的阻值为24.2Ω。
（3）为使温度加热至40℃时，自动进入保温模式，滑动变阻器的电阻需要调到160Ω。
12.（2022秋 茂南区校级期末）如图甲所示是家用燃气报警器的部分电路示意图，其中控制电路中的R1是由气敏电阻制成的传感器，R1的阻值与燃气浓度的关系如图乙。出厂预设当燃气浓度达到6%时报警，出厂测试时，控制电路的电源电压为3V且保持恒定，闭合开关S1、S2，移动滑动变阻器R2滑片P的位置，当控制电路中的电流为0.03A时，电磁铁恰好能将衔铁吸下，工作电路中相应的灯亮起而报警（电磁铁线圈的阻值忽略不计）。
（1）使用燃气的场所都应安装燃气报警器，安装的具体位置应根据被检测气体相对于空气的密度来决定。如果家中使用的是天然气（主要成分是密度比空气小的甲烷），则报警器应安装在厨房（如图丙）的 　 　（填“A”或“B”）区域。
（2）由图乙可知，当燃气浓度升高时，气敏电阻R1的阻值 　 　，控制电路的总功率 　 　（前两空均选填“变大”“变小”或“不变”）；按出厂预设，当燃气浓度达到6%时报警，此时工作电路的灯 　 　（选填“L1”或“L2”）亮。
（3）该报警器要达到出厂预设值，则滑动变阻器应接入电路的电阻值为 　 　Ω。
（4）小明研究发现：调节控制电路滑动变阻器R2的阻值，就可以改变报警时设定的燃气浓度值。若想将报警时的燃气浓度值比出厂预设值调低一些，应适当 　 　（选填“增大”或“减小”）滑动变阻器R2的阻值。2-1-c-n-j-y
【答案】（1）A；（2）变小；变大；L2；（3）70；（4）减小。
【解答】：（1）由题意可知天然气的密度小于空气的密度，泄漏后会很快上升到室内的上方，结合图丙可知，报警器应安装在厨房的A区域；
（2）由图乙可知，当燃气浓度升高时，气敏电阻R1的阻值变小，电路的总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中电流变大，控制电路电源电压保持恒定，根据P＝UI可知，控制电路的总功率变大；
当燃气浓度达到6%时报警，电磁铁恰好能将衔铁吸下，由图甲可知，衔铁带动动触点与下方静触点接触，此时灯L2的工作电路连通，故灯L2亮；
（3）当燃气浓度达到6%时，根据图乙可知，此时气敏电阻的阻值为：R1＝30Ω；
此时控制电路中的电流为I＝0.03A，根据欧姆定律可知，此时控制电路的总电阻为：
R＝＝＝100Ω；
根据电阻的串联可知，滑动变阻器接入电路的电阻为：R2＝R﹣R1＝100Ω﹣30Ω＝70Ω；
（4）根据图乙可知，当燃气浓度达降低时，气敏电阻接入电路的阻值变大，为保证报警时电路电流仍为0.03A，
由欧姆定律可知，当电压一定时，需控制电路中的总电阻不变，因此应适当调节滑片使滑动变阻器R2接入电路的阻值减小。
故答案为：（1）A；（2）变小；变大；L2；（3）70；（4）减小。
13.（2022 成都）为实现节能和智能控制，空调内部用到了传感器和电磁继电器，如图是启动或停止空调压缩机的电路示意图。电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的 　 　（选填“用电器”、“电源”或“开关”）。夏天，空调制冷，房间温度降低，热敏元件的电阻增大，控制电路的电流减小，电磁铁的磁性 　 　，低于设定温度时，工作电路就断开，停止制冷。
【答案】开关；减弱。
【解答】解：（1）电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的开关；
（2）根据题意可知，房间温度降低，热敏元件的电阻增大，电路中总电阻增大，由欧姆定律可知，电路中电流变小，电磁铁磁性减弱，当温度低到一定值时，衔铁在弹簧的作用下抬起，压缩机停止工作。www-2-1-cnjy-com
故答案为：开关；减弱。
14．（2022 沂源县模拟）如图是苏州市某中学科技兴趣小组的同学设计制作的电动气泵结构图，该气泵用来给气球打气。其中永久磁铁的下端为N极，把A、B两个接线柱接入电路，给电磁铁通电，若电流是由B→A的，电磁铁A端为 　 　极，永久磁铁因 　　相互排斥而弹开，带动连杆往上运动，使气室容积变大，内部气压 　 　（变大/变小），单向阀门P 　 　（关闭/打开）。电磁铁的磁性大小与 　 　（填出1个因素即可）有关。
【解答】解：当电流从电磁铁的B端流入时，由安培定则可知，电磁铁上方为N极，根据磁极间的相互作用规律可知，永久磁铁因同名磁极相互排斥而被弹开，带动连杆往上运动，使气室容积变大，内部气压变小，在外界气压的作用下，单向阀门P关闭，阀门Q打开。
电磁铁的磁性的强弱与电流大小和线圈匝数多少有关。
故答案为：N；同名磁极；变小；关闭；电流大小。
15．图是小华为学校设计的楼道照明系统自动控制装置，已知控制电路电压U恒为6V，电磁继电器线圈电阻R1为20Ω，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小。工作电路中，路灯L上标有“220V 22W”字样。图中AC可绕O点转动，OA长为0.5cm，OB长为1cm，AC部分的重力、触点间的压力以及各处的摩擦力均忽略不计。
（1）闭合控制电路中开关S，电磁铁上端为　 　极。
（2）为了实现光照减弱时，受控电路接通，灯L发光，图中导线M应接 　 　（选填“触点1”或“触点2”）。
（3）灯L正常工作时，通过它的电流是多少？
（4）电磁铁对衔铁的吸引力F等效集中作用在B点，吸引力F与控制电路中电流I的关系如图所示，当衔铁刚好被吸下时，弹簧对A点的拉力为2.4N，则此时光敏电阻R2的阻值为 　 。
【解答】解：（1）闭合控制电路中开关S，电流从电磁铁的上端流入，从下端流出，根据安培定则得，电磁铁的下端是N极，上端是S极。
（2）光敏电阻R2其阻值随光照强度的增大而减小，光照减弱，控制电路的电阻增大，电流减小，电磁铁对衔铁的吸引力减小，衔铁在弹簧拉力作用下被拉起，M和触点1接通，受控电路接通，电灯亮。
（3）路灯L上标有“220V 22W”字样，灯L的额定电压是220V，额定功率是22W，
根据P＝UI得，灯L正常工作的电流：I＝＝＝0.1A。
（4）根据杠杆的平衡条件得，FA×OA＝FB×OB，
2.4N×0.5cm＝FB×1cm，
解得，FB＝1.2N，
由图像知，吸引力F与控制电路中电流I成正比，
＝，
故当引力为1.2N时，对应的电流大小为I＝24mA＝0.024A，
电源电压是6V，则串联电路的总电阻R＝＝＝250Ω，
定值电阻R1＝20Ω，
因为R1和R2串联，所以R＝R1+R2，
250Ω＝20Ω+R2，
所以光敏电阻R2＝230Ω。
故答案为：（1）S；（2）触点1；（3）灯L正常工作时，通过它的电流是0.1A；（4）230Ω。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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