资源简介

12.4 电磁铁及其应用
知识梳理
知识点一：电磁铁
自主学习：阅读课本P115页内容，交流讨论并完成下列填空
1、（电磁铁的定义）电磁起重机主要由铁芯和螺线管组成，这个带铁芯的螺线管叫做 电磁铁 。
2、在螺线管中插入铁芯，当电流通过螺线管时，螺线管中的 铁芯 就被电流的磁场磁化成磁铁，使螺线管的磁性 增强 。
知识点二：电磁铁的磁性强弱
提出问题：电磁铁的磁性与什么有关？
请同学们阅读课本并分组讨论，提出自己的猜想，并交流猜想的依据。
影响电磁铁磁性的因素可能有： 电流 。
怎样用实验验证我们的猜想呢？
设计实验，进行实验：
1.研究电磁铁的磁性有无
实验：闭合和断开开关
现象：通电时电磁铁 吸引大头针 ，断电时电磁铁 不吸引大头针
结论：电磁铁通电时 有 磁性，断电时磁性 消失 .
2.研究电磁铁的磁性强弱
电磁铁的磁性强弱可能与哪些因素有关呢？
引导学生根据自己的知识和经验提出猜想并说明理由。
猜想：电磁铁的磁性强弱可能与① 电流大小 有关；
② 线圈匝数 有关。
设计实验：①你选择哪些器材？
电池、开关、导线、滑动变阻器、匝数不同的螺线管、铁芯、大头针
②如何判断电磁铁磁性的强弱？ 观察吸引大头针数目的多少
③怎样控制变量？
然后学生根据自己的实验方案进行探究，教师巡视，注意解决出现的问题。
进行实验 收集数据
实验一：探究磁性强弱与电流大小关系
实验：将开关闭合，调节滑动变阻器，使电流增大和减小
现象：增大电流时，电磁铁吸引的大头针数目 增多 .
结论：电磁铁线圈的匝数一定时，通过电磁铁的电流 越大,电磁铁的磁性 越强.
实验二：探究磁性强弱与线圈匝数关系
实验：改变线圈匝数
现象：匝数越 多 ,吸引大头针的数目越 多
结论：当电流一定时，电磁铁线圈的匝数 越多 ,磁性 越强 .
实验总结：
1、电磁铁通电时 有 磁性，断电时磁性 消失 ；当电磁的铁线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流 越大 ，电磁铁的磁性 越强 ；当电流一定时，电磁铁的线圈匝数 越多 ，磁性 越强 .
2、电磁铁的特点：
电磁铁磁性有无，可以用 电流通断 来控制
电磁铁磁性强弱，可以用 电流强弱 、 线圈匝数多少 来控制
电磁铁的极性变换，可以用 变换电流方向 来实现。
知识点三：电磁铁的应用
1.从小电动汽车、家里的 冰箱 ，到三峡水库的 发电站 ，各种大小的电磁铁应有尽有。
2.电磁铁的另一个应用是 产生强磁场
基础训练
一、单选题
1．电梯为居民上下楼带来很大的便利，出于安全考虑，电梯设置了超载自动报警系统，其工作原理如图所示。电梯厢底层装有压敏电阻R1，R2为保护电阻，K为动触点，A、B为静触点，当出现超载情况时，电铃将发出报警声，电梯停止运行。则下列说法中正确的是（　　）
A．电磁铁磁性的强弱与电流的方向有关
B．电磁铁是根据电磁感应原理工作的
C．电梯超载时动触点K与静触点B接触
D．电梯超载时报警，说明压敏电阻的阻值随压力的增大而增大
2．如图所示，条形磁铁放在粗糙程度相同的水平桌面上静止后，闭合开关S，滑片P
向下移动。下列说法正确的是（　　）
A．通电螺线管的右端为S极
B．条形磁铁所受摩擦力向左
C．滑片P向下移动过程中，条形磁铁可能向右运动
D．断开开关，条形磁铁所受摩擦力向右
3．创新小组的同学们为学校食堂设计了一个可自动注水的储水池。如图是它的简化装置图，电电压一定。控制电路中，RN为压敏电阻，其阻值随压力的变化而变化，R0为定值电阻。闭合开关S1、S2，当池中水位上升到一定高度时，触点分离，工作电路断开，注水装置自动停止注水，当池中水位下降到一定位置时，触点连接，工作电路接通，注水装置自动开始注水。下列分析正确的是（　　）
A．水位上升时，电磁铁磁性变弱 B．水位上升时，通过R0电流变小
C．水位下降时，R0的电功率变大 D．水位下降时，RN的阻值会变大
4．下列选项中，能减弱通电螺线管磁性的措施是（　　）
A．改变线圈中的电流方向 B．增加线圈的匝数
C．减小线圈的电流 D．在线圈中插入铁芯
5．如图所示，原来开关断开时，铁块、弹簧在图中位置保持静止状态。当闭合开关，并将滑动变阻器的滑片向右移动，下列说法正确的是（　　）
A．电流表示数变大，弹簧长度变短
B．电流表示数变小，小磁针的N极顺时针转动
C．电磁铁磁性增强，弹簧长度变长
D．电磁铁磁性减弱，小磁针的N极逆时针转动
6．如下图所示，给电磁铁通电，铁块及弹簧在图中位置静止。当滑动变阻器的滑片P向a端滑动时，关于电流表示数和弹簧长度的变化情况，下列说法中正确的是（　　）
A．电流表的示数增大，弹簧的长度增加 B．电流表的示数增大，弹簧的长度减小
C．电流表的示数减小，弹簧的长度增加 D．电流表的示数减小，弹簧的长度减小
7．如图所示是一种温度自动报警器的原理图。制作水银温度计时，在玻璃管的两端分别封入一段金属丝。电池的两极分别与金属丝相连，当温度达到与电池正极相连的金属丝下端所指的温度时，电铃就响起来，发出报警信号下列说法正确的是（ ）
A．温度计中的水银是绝缘体
B．电铃响时，电磁铁右端是S极
C．温度降低到74℃以下，电铃响
D．电铃响且滑片P向左移动时，电磁铁磁性增强
8．关于如图所示的实验，下列说法中正确的是（　　）
A．这是模拟法拉第电磁感应实验的场景
B．移走小磁针，电流的磁场消失
C．根据这一现象的原理，制成了电磁铁
D．将导线断开，小磁针N极将指向地磁场的北极
9．如图所示是电磁继电器的工作原理图，闭合开关后，下列说法正确的是（ ）
A．弹簧的弹性势能减小
B．电磁铁的上端为极
C．电动机工作，灯不发光
D．电磁铁的工作原理是电磁感应
10．在安装直流电动机模型的实验中，小杰同学按照科学教材的要求安装了一台如图所示的直流电动机模型．安装完毕，闭合开关后，线圈顺时针方向转动，则能使线圈逆时针方向转动的做法是：
A．减小一节电池 B．把电两极对调
C．增加一节电池 D．把电和磁铁的两极同时对调
二、填空题
11．夏天的紫外线较强，人们在户外活动时间过长，会造成皮肤灼伤，甚至诱发皮肤癌。小宁利用紫外光敏电阻对紫外线较灵敏的性质，设计了如图所示电路。当户外紫外线增强到设定值时，S2闭合，电动机M转动，遮阳棚上防紫外线的遮阳布展开。图中电磁铁的上端为______（选填“N”或“S”）极。调试时发现，当户外紫外线增强到设定值时，S2仍未闭合，为了达到设计要求，需要把滑动变阻器R1的滑片P向______（选填“左”
或“右”）移动。从安全用电的角度分析，进户线a端应该是______（选填“零”或“火”）线。
12．新建的居民宅大多安装了自动开关，其原理如图。当电路由于电流过大时，电磁铁的磁性将变 ___________，使衔铁Q转动，闸刀S在弹力作用下自动开启，切断电路，起到保险作用。此装置工作时，电磁铁P左端是 ___________极。
13．某小区因暴雨引起车库积水，部分车辆被淹，小明看到新闻后，设计了如图所示的车库积水自动报警器，如图是该报警器原理图，金属块A和B分别固定在车库地面附近适当高处，若车库积水水面到达 _____处（选填“A”或“B”）时，_____（选填“绿”或“红”）灯发光报警，此时电磁铁的上端是 _____极（选填“N”或“S”）。
14．如图所示是某家用空气加湿器的自动控制原理图，R1是一个湿敏电阻（用于探测空气的湿度）其阻值随湿度的变化关系如表所示。加湿器铭牌标有“220V，44W”。R0的阻值为75Ω，控制电路的电电压U0恒为6V，线圈电阻不计。当控制电路中的电流增大到某一数值时，衔铁被吸下，加湿器停止工作；当控制电路中的电流减小到某一数值时，衔铁被松开，加湿器开始工作。
空气湿度（%） 10 20 30 40 50 60 70 80 90
电阻R1阻（Ω） 300 210 150 100 75 50 40 30 25
（1）加湿器正常工作10h消耗电能______kW·h；
（2）若室内湿度在50%，加湿器停止工作，此时控制电路中的电流______A；R1工作3分钟产生的热量______J；
（3）若要使室内湿度在60%时，加湿器停止工作。下列措施可行的是______。
①串联一个电阻
②减小的R0的阻值
③增大控制电路电压U0
15．全自动水位显示器是一个新颖的自动化显示、控制仪表，它是由一个温度显示和水位显示两部分组成。该显示器体积小、质量轻、可靠性好，抗震动和抗干扰性强。其中水位显示部分的原理如图所示，由图分析，当螺线管中插入了一根软铁棒，通电后磁性会更_______（选填“强”或“弱”）；当水位到达金属块A时，_________（选填“红”或“绿”）灯亮。
三、计算题
16．某校项目化小组同学设计并制作了一个电子加热垫（图甲），用于冬天时给杯子加热，它的内部电路如图乙。其中，R1是热敏电阻，它的阻值会随温度的升高而减小；R2是定值电阻，当有电流通过时会产生热量；L是指示灯，S为定时开关，连续工作8小时后会自动断开，1为动触点，2、3、4是静触点。若水温低于70℃，只有R2工作，加
热垫处于加热状态；温度超过70℃时，指示灯L发光，提示液体温度较高注意烫手，但仍持续加热。已知R2=8Ω，指示灯L的电阻为30Ω。工作电路电压为12伏，线圈电阻忽略不计。
（1）当液体温度低于70℃时，动触点1与静触点 ___________相连。
（2）当液体温度超过70℃时，工作电路中的总电流是多大？___________
（3）同学们发现温度超过60℃时，加热垫上的杯子就已经很烫手，出于安全考虑，同学们希望温度达到60℃时就能使指示灯发光，以下方案可行的是 ___________。
A．增大控制电路的电电压
B．增大工作电路的电电压
C．增大电磁铁的线圈匝数
D．减小R2的阻值
E.增大衔铁与电磁铁间的距离12.4 电磁铁及其应用
知识梳理
知识点一：电磁铁
自主学习：阅读课本P115页内容，交流讨论并完成下列填空
1、（电磁铁的定义）电磁起重机主要由铁芯和螺线管组成，这个带铁芯的螺线管叫做 电磁铁 。
2、在螺线管中插入铁芯，当电流通过螺线管时，螺线管中的 铁芯 就被电流的磁场磁化成磁铁，使螺线管的磁性 增强 。
知识点二：电磁铁的磁性强弱
提出问题：电磁铁的磁性与什么有关？
请同学们阅读课本并分组讨论，提出自己的猜想，并交流猜想的依据。
影响电磁铁磁性的因素可能有： 电流 。
怎样用实验验证我们的猜想呢？
设计实验，进行实验：
1.研究电磁铁的磁性有无
实验：闭合和断开开关
现象：通电时电磁铁 吸引大头针 ，断电时电磁铁 不吸引大头针
结论：电磁铁通电时 有 磁性，断电时磁性 消失 .
2.研究电磁铁的磁性强弱
电磁铁的磁性强弱可能与哪些因素有关呢？
引导学生根据自己的知识和经验提出猜想并说明理由。
猜想：电磁铁的磁性强弱可能与① 电流大小 有关；
② 线圈匝数 有关。
设计实验：①你选择哪些器材？
电池、开关、导线、滑动变阻器、匝数不同的螺线管、铁芯、大头针
②如何判断电磁铁磁性的强弱？ 观察吸引大头针数目的多少
③怎样控制变量？
然后学生根据自己的实验方案进行探究，教师巡视，注意解决出现的问题。
进行实验 收集数据
实验一：探究磁性强弱与电流大小关系
实验：将开关闭合，调节滑动变阻器，使电流增大和减小
现象：增大电流时，电磁铁吸引的大头针数目 增多 .
结论：电磁铁线圈的匝数一定时，通过电磁铁的电流 越大,电磁铁的磁性 越强.
实验二：探究磁性强弱与线圈匝数关系
实验：改变线圈匝数
现象：匝数越 多 ,吸引大头针的数目越 多
结论：当电流一定时，电磁铁线圈的匝数 越多 ,磁性 越强 .
实验总结：
1、电磁铁通电时 有 磁性，断电时磁性 消失 ；当电磁的铁线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流 越大 ，电磁铁的磁性 越强 ；当电流一定时，电磁铁的线圈匝数 越多 ，磁性 越强 .
2、电磁铁的特点：
电磁铁磁性有无，可以用 电流通断 来控制
电磁铁磁性强弱，可以用 电流强弱 、 线圈匝数多少 来控制
电磁铁的极性变换，可以用 变换电流方向 来实现。
知识点三：电磁铁的应用
1.从小电动汽车、家里的 冰箱 ，到三峡水库的 发电站 ，各种大小的电磁铁应有尽有。
2.电磁铁的另一个应用是 产生强磁场
基础训练
一、单选题
1．电梯为居民上下楼带来很大的便利，出于安全考虑，电梯设置了超载自动报警系统，其工作原理如图所示。电梯厢底层装有压敏电阻R1，R2为保护电阻，K为动触点，A、B为静触点，当出现超载情况时，电铃将发出报警声，电梯停止运行。则下列说法中正确的是（　　）
A．电磁铁磁性的强弱与电流的方向有关
B．电磁铁是根据电磁感应原理工作的
C．电梯超载时动触点K与静触点B接触
D．电梯超载时报警，说明压敏电阻的阻值随压力的增大而增大
【答案】C
【详解】AB．电磁铁是根据电流的磁效应制成的，电磁铁磁性的强弱与电流的大小和线圈的匝数的多少有关，与电流的方向无关，故AB错误；
C．出现超载情况时，电梯停止运行，即K与A是分开的，K被电磁铁吸下，与B接触，从而使电铃发出声音，故C正确；
D．超载时，压力增大，电磁铁的磁性变大，能把衔铁吸下，说明电路中的电流是变大的，即总电阻是减小的，所以压敏电阻的阻值随压力的增大而减小，故D错误。
故选C。
2．如图所示，条形磁铁放在粗糙程度相同的水平桌面上静止后，闭合开关S，滑片P向下移动。下列说法正确的是（　　）
A．通电螺线管的右端为S极
B．条形磁铁所受摩擦力向左
C．滑片P向下移动过程中，条形磁铁可能向右运动
D．断开开关，条形磁铁所受摩擦力向右
【答案】D
【详解】A．由图知，闭合开关S，电流从螺线管右侧流入，根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，则大拇指指向螺线管的右端，即螺线管的右端为N极，故A错误；
B．异名磁极相互吸引，所以条形磁铁受到水平向左吸引力的作用，条形磁铁处于静止状态，水平方向上受力平衡，所以受到的吸引力和摩擦力是一对平衡力，摩擦力的方向是水平向右的，故B错误；
C．当滑片P逐渐向下移动时，滑动变阻器连入电路的电阻逐渐变小，电路的总电阻变小，由欧姆定律可知线圈中电流逐渐变大，则通电螺线管的磁性变强，对条形磁铁的吸引力变大，所以条形磁铁可能会向左移动，故C错误；
D．断开开关，通电螺线管不具有磁性，条形磁铁能够吸引螺线管，力的作用是相互的，条形磁铁受到向左的吸引力，条形磁铁处于静止状态，水平方向上受力平衡，所以受到的吸引力和摩擦力是一对平衡力，摩擦力的方向是水平向右的，故D正确。
故选D。
3．创新小组的同学们为学校食堂设计了一个可自动注水的储水池。如图是它的简化装
置图，电电压一定。控制电路中，RN为压敏电阻，其阻值随压力的变化而变化，R0为定值电阻。闭合开关S1、S2，当池中水位上升到一定高度时，触点分离，工作电路断开，注水装置自动停止注水，当池中水位下降到一定位置时，触点连接，工作电路接通，注水装置自动开始注水。下列分析正确的是（　　）
A．水位上升时，电磁铁磁性变弱 B．水位上升时，通过R0电流变小
C．水位下降时，R0的电功率变大 D．水位下降时，RN的阻值会变大
【答案】D
【详解】AB．水位上升时，向池中注水，触点接触，当注满水时，触点分离，说明RN电阻逐渐减小，电流变大，磁性变强，将衔铁吸引到下面，故AB错误；
CD．水位下降时，需要注水，触点接触，电磁铁磁性减弱，故RN的阻值会变大，电流变小，根据P=I2R可知，R0的电功率变小，故C错误，D正确。
故选D。
4．下列选项中，能减弱通电螺线管磁性的措施是（　　）
A．改变线圈中的电流方向 B．增加线圈的匝数
C．减小线圈的电流 D．在线圈中插入铁芯
【答案】C
【详解】A．通电螺线管的磁性与电流的大小、线圈的匝数和通电螺线管内有无铁芯有关，改变线圈中的电流方向，会改变通电螺线管的磁极，并不能减弱通电螺线管的磁性，故A不符合题意；
B．通电螺线管的磁性与电流的大小、线圈的匝数和通电螺线管内有无铁芯有关，增加线圈的匝数，会增强通电螺线管的磁性，故B不符合题意；
C．通电螺线管的磁性与电流的大小、线圈的匝数和通电螺线管内有无铁芯有关，减小线圈的电流，会减弱通电螺线管的磁性，故C符合题意；
D．通电螺线管的磁性与电流的大小、线圈的匝数和通电螺线管内有无铁芯有关，在线圈中插入铁芯，会增强通电螺线管的磁性，故D不符合题意。
故选C。
5．如图所示，原来开关断开时，铁块、弹簧在图中位置保持静止状态。当闭合开关，并将滑动变阻器的滑片向右移动，下列说法正确的是（　　）
A．电流表示数变大，弹簧长度变短
B．电流表示数变小，小磁针的N极顺时针转动
C．电磁铁磁性增强，弹簧长度变长
D．电磁铁磁性减弱，小磁针的N极逆时针转动
【答案】C
【详解】若将变阻器的滑片P向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变小，由欧姆定律可知电路中的电流变大，通电螺线管的磁性增强，故对铁块的吸引力增大，所以弹簧长度应变长；根据右手螺旋定则可知，通电螺线管上端为N极，螺线管外部磁感线从N极出发回到S极，所以小磁针的N极将顺时针转动，故ABD错误，C正确。
故选C。
6．如下图所示，给电磁铁通电，铁块及弹簧在图中位置静止。当滑动变阻器的滑片P向a端滑动时，关于电流表示数和弹簧长度的变化情况，下列说法中正确的是（　　）
A．电流表的示数增大，弹簧的长度增加 B．电流表的示数增大，弹簧的长度减小
C．电流表的示数减小，弹簧的长度增加 D．电流表的示数减小，弹簧的长度减小
【答案】D
【详解】由图示知，滑片向a端移动时，变阻器接入电路的阻值变大，则电路中的电流变小，即电流表的示数变小，那么电磁铁的磁性减弱，铁块被向下吸引的力变小。铁块受到竖直向下的重力、向下的吸引力和向上的弹簧的拉力处于静止状态，而向下的吸引力变小，重力不变，那么向上的拉力也变小，所以弹簧向上收缩，长度减小。故ABC错误，D正确。
故选D。
7．如图所示是一种温度自动报警器的原理图。制作水银温度计时，在玻璃管的两端分别封入一段金属丝。电池的两极分别与金属丝相连，当温度达到与电池正极相连的金属丝下端所指的温度时，电铃就响起来，发出报警信号下列说法正确的是（ ）
A．温度计中的水银是绝缘体
B．电铃响时，电磁铁右端是S极
C．温度降低到74℃以下，电铃响
D．电铃响且滑片P向左移动时，电磁铁磁性增强
【答案】D
【详解】A．容易导电的物体叫导体，不容易导体的物体叫绝缘体。水银容易导电，是导体，故A错误；
B．电铃响时，电流从螺线管的左端流入，根据安培定则可知，电磁铁右端是N极，故B错误；
C．温度降低到74℃以下，水银与金属丝分离，电磁铁的电路中无电流，电磁铁无磁性，衔铁恢复原状，切断电铃电路，电铃不响，故C错误；
D．电铃响且滑片P向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电流变大，电磁铁磁性增强，故D正确。
故选D。
8．关于如图所示的实验，下列说法中正确的是（　　）
A．这是模拟法拉第电磁感应实验的场景
B．移走小磁针，电流的磁场消失
C．根据这一现象的原理，制成了电磁铁
D．将导线断开，小磁针N极将指向地磁场的北极
【答案】C
【详解】A．这是探究通电导体周围存在磁场，即奥斯特实验的场景，故A错误；
B．该磁场是电流的磁场，只有电路中有电流，导线周围就存在磁场，小磁针的作用是证实通电导体周围有磁场，故B错误；
C．该实验说明通电导体周围存在磁场，这种现象是电流的磁效应，根据这一现象人们发明了电磁铁，故C正确；
D．将导线断开，导线中没有电流通过，电流的磁场消失。由于受地磁场的影响，小磁针N极将指向地磁场的南极，故D错误。
故选C。
9．如图所示是电磁继电器的工作原理图，闭合开关后，下列说法正确的是（ ）
A．弹簧的弹性势能减小
B．电磁铁的上端为极
C．电动机工作，灯不发光
D．电磁铁的工作原理是电磁感应
【答案】C
【详解】A．当闭合开关后，电磁铁产生磁性吸引衔铁，右半部分下落，弹簧被拉长，弹性势能增大，故A错误；
B．当闭合开关后，线圈相当于通电螺线管，根据右手螺旋定则判断电磁铁上端为N极，故B错误；
C．当闭合开关后，电磁铁产生磁性吸引衔铁，右半部分往下落，开关与下面电动机所在的电路结合，电动机所在电路闭合，电动机正常工作，开关与上面灯泡所在的电路分离，灯泡所在电路断路，灯泡不发光，故C正确；
D．电磁继电器的工作原理是电流的磁效应，与电磁感应无关，故D错误。
故选C。
10．在安装直流电动机模型的实验中，小杰同学按照科学教材的要求安装了一台如图所示的直流电动机模型．安装完毕，闭合开关后，线圈顺时针方向转动，则能使线圈逆时针方向转动的做法是：
A．减小一节电池 B．把电两极对调
C．增加一节电池 D．把电和磁铁的两极同时对调
【答案】B
【分析】根据题中“直流电动机”可知，本题考查电动机的知识，根据电动机的原理，运用磁场对通电导体的作用力的方向的影响因素进行解答．
【详解】BD、直流电动机的转动方向与线圈中的电流方向和磁场方向有关，若使通入直流电动机的电流方向改变或磁场的方向改变，它的转动方向将改变．但是如果同时改变电流的方向和磁场的方向，线圈的转动方向将不变，故B正确，D错误；
AC、只改变电流大小或增加电池的节数只能改变电动机的转动速度，不能改变转动方向，故AC错误．
故选B．
二、填空题
11．夏天的紫外线较强，人们在户外活动时间过长，会造成皮肤灼伤，甚至诱发皮肤癌。小宁利用紫外光敏电阻对紫外线较灵敏的性质，设计了如图所示电路。当户外紫外线增强到设定值时，S2闭合，电动机M转动，遮阳棚上防紫外线的遮阳布展开。图中电磁铁的上端为______（选填“N”或“S”）极。调试时发现，当户外紫外线增强到设定值时，S2仍未闭合，为了达到设计要求，需要把滑动变阻器R1的滑片P向______（选填“左”或“右”）移动。从安全用电的角度分析，进户线a端应该是______（选填“零”或“火”）线。
【答案】 S 右 零
【详解】[1]乙图知道，电流从电磁铁的上端流入、下端流出，结合图示的线圈绕向利用右手螺旋定则可以确定电磁铁的上端为S极，下端为N极。
[2]当户外紫外线增强到设定值时，S2仍未闭合，说明电磁铁磁性过弱了，即电路的电流过小了，这是由于电路的电阻过大导致的，所以应该减小电路中的电阻，即应该将滑动变阻器R1的滑片P向右移动。
[3]从安全用电的角度分析，开关应该接在进户线的火线上，由图可知开关控制的是进户线b，所以，进户线a应该是零线。
12．新建的居民宅大多安装了自动开关，其原理如图。当电路由于电流过大时，电磁铁的磁性将变 ___________，使衔铁Q转动，闸刀S在弹力作用下自动开启，切断电路，起到保险作用。此装置工作时，电磁铁P左端是 ___________极。
【答案】 强 S
【详解】[1]当电流中电流过大时，电磁铁的磁性变强，对衔铁的吸引力变大，使衔铁转动，在弹簧的作用下，空气开关断开，保护电路中的用电器不会烧毁。
[2]根据安培定则，利用右手螺旋定则可以判断电磁铁的左端为S极，右端为N极。
13．某小区因暴雨引起车库积水，部分车辆被淹，小明看到新闻后，设计了如图所示的车库积水自动报警器，如图是该报警器原理图，金属块A和B分别固定在车库地面附近适当高处，若车库积水水面到达 _____处（选填“A”或“B”）时，_____（选填“绿”或“红”）灯发光报警，此时电磁铁的上端是 _____极（选填“N”或“S”）。
【答案】 B 红 N
【详解】[1][2]由图示知，车库积水水面到达B处时，水是导体，将金属块A和B接通，电磁铁中有电流通过，将衔铁吸下，红灯接通，发光报警。水面未达到B处时，电磁铁中没有电流通过，衔铁弹起，绿灯亮。
[3]由图示知，电磁铁有电流通过时，电流由下端流入，上端流出，据安培定则知，电磁铁的N极在上端。
14．如图所示是某家用空气加湿器的自动控制原理图，R1是一个湿敏电阻（用于探测空气的湿度）其阻值随湿度的变化关系如表所示。加湿器铭牌标有“220V，44W”。R0的阻值为75Ω，控制电路的电电压U0恒为6V，线圈电阻不计。当控制电路中的电流增大到某一数值时，衔铁被吸下，加湿器停止工作；当控制电路中的电流减小到某一数值时，衔铁被松开，加湿器开始工作。
空气湿度（%） 10 20 30 40 50 60 70 80 90
电阻R1阻（Ω） 300 210 150 100 75 50 40 30 25
（1）加湿器正常工作10h消耗电能______kW·h；
（2）若室内湿度在50%，加湿器停止工作，此时控制电路中的电流______A；R1工作3分钟产生的热量______J；
（3）若要使室内湿度在60%时，加湿器停止工作。下列措施可行的是______。
①串联一个电阻
②减小的R0的阻值
③增大控制电路电压U0
【答案】 0.44 0.04 21.6 ①
【详解】（1）[1]加湿器正常工作功率为44W，10h消耗电能
（2）[2]由图可知，R1、R0串联，若室内湿度在50%，加湿器停止工作，R1电阻为75欧，此时控制电路中的电流
[3] R1工作3分钟产生的热量
（3）[4]①②室内湿度在50%， R1电阻为75欧，电流为0.04A，电铁磁磁性将衔铁吸下，加湿器停止工作，若要使室内湿度在60%时，加湿器停止工作，此时R1阻值为50欧，电流要达到0.04A，此时电流为
则
而
故
因此应串联一个25欧的电阻，或增大R0的阻值为100欧，故①符合题意，②不符合题意；
③若R0保持不变，由
可得U0'=5V，故应减小控制电路电压U0，故③不符合题意。
故选①。
15．全自动水位显示器是一个新颖的自动化显示、控制仪表，它是由一个温度显示和水
位显示两部分组成。该显示器体积小、质量轻、可靠性好，抗震动和抗干扰性强。其中水位显示部分的原理如图所示，由图分析，当螺线管中插入了一根软铁棒，通电后磁性会更_______（选填“强”或“弱”）；当水位到达金属块A时，_________（选填“红”或“绿”）灯亮。
【答案】 强 红
【详解】[1]螺线管插入软铁棒之前，只有螺线管的磁场作用，当螺线管中插入软铁棒，软铁棒被磁化，此时软铁棒磁场和螺线管的磁场共同作用，使磁场大大增强。
[2]当水位到达金属块A时，左端的控制电路接通，电磁铁有磁性，吸引衔铁，动触点与下方静触点接触，使红灯电路接通，红灯亮。
三、计算题
16．某校项目化小组同学设计并制作了一个电子加热垫（图甲），用于冬天时给杯子加热，它的内部电路如图乙。其中，R1是热敏电阻，它的阻值会随温度的升高而减小；R2是定值电阻，当有电流通过时会产生热量；L是指示灯，S为定时开关，连续工作8小时后会自动断开，1为动触点，2、3、4是静触点。若水温低于70℃，只有R2工作，加热垫处于加热状态；温度超过70℃时，指示灯L发光，提示液体温度较高注意烫手，但仍持续加热。已知R2=8Ω，指示灯L的电阻为30Ω。工作电路电压为12伏，线圈电阻忽略不计。
（1）当液体温度低于70℃时，动触点1与静触点 ___________相连。
（2）当液体温度超过70℃时，工作电路中的总电流是多大？___________
（3）同学们发现温度超过60℃时，加热垫上的杯子就已经很烫手，出于安全考虑，同学们希望温度达到60℃时就能使指示灯发光，以下方案可行的是 ___________。
A．增大控制电路的电电压
B．增大工作电路的电电压
C．增大电磁铁的线圈匝数
D．减小R2的阻值
E.增大衔铁与电磁铁间的距离
【答案】 2 1.9A AC
【详解】（1）[1]水温低于70℃，只有R2工作，说明工作电路R2为的简单电路，此时动触点1与静触点2相连。
（2）[2]温度超过70℃时，指示灯L发光，提示液体温度较高注意烫手，但仍持续加热，说明工作电路中灯泡和定值电阻R2并联接入电路，并联电路各支路两端的电压相等，根据欧姆定律可得通过灯泡的电流
通过定值电阻的电流
并联电路干路电流等于各支路电流之和，则工作电路中的总电流
I=IL+I2=0.4A+1.5A=1.9A
（3）[3]AC．电磁铁的吸合电流不变，若希望温度达到60℃时就能使指示灯发光，需要增大控制电路中的电流，根据欧姆定律可知，可以增大电电压来增大电流；在电流不变的情况下，可以通过增加线圈的匝数来增大电磁铁的磁性，故AC符合题意；
BCD．BD选项中的措施不会改变电磁铁的磁性；E选项中增大衔铁与电磁铁间的距离，使得电磁铁吸引衔铁的力减小了，故BDE不符合题意。
故选AC。

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