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专题16.2 电流的磁场
一、通电直导线周围的磁场
1．电流的磁效应（奥斯特实验）
（1）1820年，丹麦的科学家奥斯特第一个发现电与磁之间的联系。
（2）由甲、乙可知：通电导体周围存在磁场。
（3）由甲、丙可知：通电导体的磁场方向跟电流方向有关。
（4）导线沿南北方向放置时，现象最明显。
2．直导线周围的磁场
通电直导线周围的磁场分布如图所示，在垂直于通电直导线的平面内，它的磁感线是以电流为中心的一系列同心圆。可用右手定则判断，即大拇指代表电流方向，四指握向代表磁场方向。
二、通电螺线管周围的磁场
1．通电螺线管周围的磁场分布
（1）其外部磁场分布和条形磁铁的磁场很相似。
（2）通电螺线管的磁极、磁场的方向跟电流方向有关。
（3）电流方向与磁极间的关系可由安培定则来判断。
2．安培定则（右手螺旋定则）：用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与螺线管中的电流方向一致，则拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。
三、电磁铁
1．电磁铁：内部插有铁芯的螺线管。
2．判断电磁铁磁性的强弱（转换法）：根据电磁铁吸引大头针的数目的多少来判断电磁铁磁性的强弱。
图1 图2
3．影响电磁铁磁性强弱的因素（控制变量法）：①电流大小；②有无铁芯；③线圈匝数的多少。
结论（1）：如图1所示，在电磁铁线圈匝数相同时，电流越大，电磁铁的磁性越强。
结论（2）：如图2所示，当通过电磁铁的电流相同时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强。
结论（3）：电磁铁的磁性强弱跟有无铁芯有关，有铁芯的磁性越强。
4．电磁铁的优点
（1）电磁铁磁性有无，可由电流的有无来控制。
（2）电磁铁磁性强弱，可由电流大小和线圈匝数的多少来控制。
（3）电磁铁的磁性可由电流方向来改变。
5．电磁铁的应用：电磁起重机、磁悬浮列车、电磁选矿机、电铃、电磁自动门等
四、电磁继电器 电铃
1．电磁继电器
电磁继电器结构示意图
电磁继电器实物模型
（1）结构：电磁继电器是由电磁铁、衔铁、簧片、触点（静触点、动触点）组成。
（2）工作原理：当低压电路开关闭合时，电磁铁通电时产生磁性，把衔铁吸下，触点接通，电路中有电流通过，高压电路开始工作。
（3）结论：电磁继电器就是利用电磁铁控制工作电路通断的开关。
（4）用电磁继电器控制电路的好处：用低电压控制高电压；远距离控制；自动控制
（5）应用举例
①水位自动报警装置：水位没有到达金属块 A 时，电磁铁不通电无磁性，绿灯亮，显示水位正常；当水位到达金属块 A 时，电磁铁通电有磁性，将衔铁吸下来，红灯亮，表示水位不正常。
②温度自动报警装置：温度较低时，水银液面低，不与金属丝接触，控制电路不工作，电磁铁不吸引衔铁，指示灯工作；温度升高时，水银液面上升，当水银面上升到与金属丝接触时，控制电路工作，电磁铁产生磁性吸引衔铁，指示灯停止工作，电铃开始工作，发出警报。
2．电铃
如图，闭合开关，衔铁被向下吸引，碗锤击打铃碗，与此同时，电路被断开，衔铁在弹性片的作用下向上运动，电路复原，如此往复，电铃连续发声。
【典例】（2024 盐城二模）如图所示是奥斯特实验装置图，以下相关分析正确的是（　　）
A．小磁针发生偏转说明通电导线周围存在磁场
B．移去小磁针后，通电导线周围磁场立即消失
C．断开开关后，直导线周围磁场不会立即消失
D．通电导线周围磁场的方向由小磁针指向决定
【变式1】（2025 滨湖区校级二模）小强同学受奥斯特实验的启发，产生了探究通电直导线周围磁场的兴趣，探究过程如下：
（1）如图所示连接好电路，放上能自由转动的小磁针，调节 　 　 （填“直导线”或“小磁针”）的位置，使小磁针静止时与直导线平行。
（2）实验中，改变导线中电流方向，小磁针偏转方向会发生改变，该现象表明 　 　 。
（3）在其它实验条件不变的情况下，把小磁针从直导线下方移到了直导线上方，闭合开关后，小磁针的转动方向将 　 　 （填“不改变”或“改变”）。
【变式2】（2025春 姜堰区校级月考）如图所示，将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行。接通电路后，观察到小磁针发生偏转。
（1）该实验是丹麦物理学家　 　 在1820年首先发现的。
（2）实验中，改变导线中的电流方向，小磁针偏转方向　 　 （会/不会）发生改变，该现象表明　 　 。
（3）该实验中，如果没有小磁针，通电直导线周围　 　 （存在/不存在）磁场。
（4）要使实验效果更加明显，应使通电导线沿　 　 （选填“东西”或“南北”）方向放置。
【典例】（2025 建湖县校级三模）全自动洗衣机的进水阀门是由电磁铁控制的，其构造示意图如图所示。线圈通电后产生磁场，对衔铁施加力的作用，使衔铁移动，阀孔打开，水流进洗衣机。下列关于线圈通电后的分析正确的是（　　）
A．电磁铁的上端为N极
B．衔铁的材料可能为铜
C．电磁铁的工作原理为电流的磁效应
D．线圈周围不仅产生磁场，同时也产生磁感线
【变式1】（2025春 姜堰区校级月考）法国科学家阿尔贝 费尔和德国科学家彼得 格林贝格尔发现了巨磁电阻（GMR）效应，荣获2007年诺贝尔物理学奖。这一发现大大提高了磁、电之间信号转换的灵敏度，从而引发了现代硬盘生产的一场革命。如图所示是巨磁电阻特性原理的示意图，其中GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小。闭合开关S1、S2，下列说法正确的是（　　）
A．电磁铁的右端为N极
B．当滑片P向右滑动时，电磁铁的磁性增强
C．当滑片P向左滑动时，巨磁电阻的阻值增大
D．当滑片P向左滑动时，指示灯变亮
【变式2】（2025 宜兴市二模）如图所示，在电磁铁的正上方用弹簧挂着一根条形磁铁，闭合开关S，待条形磁铁静止后，再将滑片P从a端向b端移动的过程中，会出现的现象是（　　）
A．电流表示数变大，灯L变亮，弹簧的长度变长
B．电流表示数变大，灯L变亮，弹簧的长度变短
C．电流表示数变小，灯L变暗，弹簧的长度变长
D．电流表示数变小，灯L变暗，弹簧的长度变短
【变式3】（2025 扬州模拟）如图所示，是小陌在科技创新大赛设计的电磁锁原理图。开关S是指纹识别开关，指纹识别成功就可打开门锁。下列说法错误的是（　　）
A．通电后电磁铁a端为N极
B．若电磁铁对条形磁体的力过小，可以增加线圈匝数
C．打开门锁时，条形磁体在滑动过程中受到向左的摩擦力
D．滑片向左移动的过程中电磁铁的磁性增强
【变式4】（2025春 无锡月考）现在医学上使用的心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏，推动血液循环。如图所示，当线圈中的电流从a流向b时，电磁铁的左端为 　 　 （选填“N”或“S”）极，此时活塞将向 　 　 （选填“左”或“右”）运动，促使血液流动。若使通过电磁铁的电流增大，电磁铁的磁性将 　 　 （选填“增强”或“减弱”）。
【典例】同学们在课堂上探究了一些与磁相关的小实验。如图甲所示，小芳在做通电螺线管的外部磁场的探究，她把一个小磁针放在桌面上，小磁针静止时指向南北方向，将通电螺线管靠近该小磁针后，发现小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围存在磁场；探究完通电螺线管周围存在磁场的特性后，她想借助如图乙所示的装置来探究通电螺线管外部磁场方向与电流方向是否有关 先闭合开关，小磁针偏转方向如图所示，则她接下来应该进行的操作是 ，若出现 的现象，则说明通电螺线管外部磁场方向与电流方向有关。
【变式1】首先发现电流磁效应的物理学家是 。如图所示A、B、C三点中磁场最弱的是 点；根据通电螺线管周围磁感线方向，可判断电源的左端是 极。
【变式2】小明同学在做“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验时，在嵌入螺线管的纸板上均匀撒满细铁屑，并在螺线管的旁边放两个小磁针，如图所示。
(1)给螺线管通电并 纸板，观察铁屑的排列情况。
(2)根据图中两个小磁针静止时N极的指向可知，通电螺线管的左端是 极。
(3)小明还想探究通电螺线管的磁极与电流的方向是否有关，接下来的操作是 。
(4)实验时发现通电螺线管周围的磁场比较弱，实验现象不太明显，想要增强通电螺线管周围的磁场强度，在不更换螺线管的前提下，可行的方法是 。
【变式3】在探究“通电螺线管外部磁场分布”的实验中，开关断开时小磁针甲、乙的指向如图所示，当开关闭合时，通电螺线管有磁性，则下列说法正确的是（　　）
①通电螺线管左侧为N极
②小磁针甲偏转，小磁针乙不偏转
③小磁针乙偏转，小磁针甲不偏转
④滑动变阻器滑片P向左滑动时，通电螺线管磁性逐渐减弱
⑤为了使实验现象更明显，可以在螺线管中插入一根铝棒
⑥当断开开关后，螺线管磁性增强
A．①② B．③⑤ C．②⑥ D．③④
【典例】（2025 润州区二模）根据小磁针的位置，请在图中标出A点磁感线的方向和电源的正极。
【变式1】（2025 东海县二模）如图所示，请在两虚线框内分别标出电源和螺线管的极性。
【变式2】（2022 淮安模拟）如图所示，闭合开关S，桌面上的条形磁体保持静止不动，电磁铁右侧的小磁针会顺时针转动。请标出：（1）磁感线a的方向。（2）电源右端的极性（用“+”或“﹣”表示）。（3）条形磁体左端的极性（用“N”或“S”表示）。
【变式3】（2024秋 建邺区月考）图甲是磁悬浮陀螺仪，它由电磁底座和陀螺两部分组成，它的悬浮原理如图乙所示。请在“括号”内标出陀螺的磁极，并标出O点处的磁场方向。
【变式4】（2025 镇江二模）图中，可自由转动的通电螺线管静止时A端指向北方，在虚线框内标出电源和通电螺线管的极性。
【典例】（24-25九年级上·河北廊坊·阶段练习）如图所示的是某道路限载报警器的工作原理图。电源电压不变，是力敏电阻，其阻值随压力的变化而变化。闭合开关S，当车的质量超过限载质量时，电磁铁吸下衔铁，电铃响。根据不同的路面，可以改变滑动变阻器滑片P的位置，来设定不同的限载质量。由此可知：力敏电阻的阻值随压力的增大而 ，若要提高设定的限载质量，应将滑片P向 移动。
【变式1】（2024·江苏苏州·二模）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。湾湾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，电动机转动，遮阳棚上防紫外线的遮阳布展开。
(1)电磁铁的上端为 极，为满足要求光敏电阻阻值随光的增强而 （选填“增大”或“减小”）；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，需要把滑动变阻的滑片P向 （填“左”或“右”）移动；
(2)从安全用电的角度分析，进户线a应该是 线。
【变式2】（2024·海南海口·模拟预测）如图是某动物饮水机内监测水量的装置模型，水量表是由 ，（选填“电流表”或“电压表”）改装的。当水量较低时，指示灯会亮的是 。
【变式3】（24-25九年级上·江苏南京·阶段练习）如图所示，R为压强电阻，其电阻与压强成正比例，当压强为100Pa时，电阻为10Ω，R0为改版滑动变阻器，一共有三个挡位，有实际阻值的有2段，每段的阻值为20Ω，电磁铁阻值为10Ω，当电流不低于600mA时，电磁铁工作，下方电路断开，U1为12V，当压强过大时，红灯绿灯一起亮，当压强处于正常值时，只有绿灯亮，每个灯泡的额定电压是12V，额定电阻为12Ω。
(1)绿灯和红灯应分别接在 、 （填“AB”或“CD”）处。
(2)当压强等于600Pa，滑动变阻器位于最后触点时，电磁铁工作，则U为多少？
(3)若将滑动变阻器调至第一触点，则刚好红灯亮起时R受到的压强为多少？若接触面积为10cm2，则物重G为多少？
(4)若想要提高红灯刚好亮起时所需的压强，则可以 、 。
【典例】（2024·陕西渭南·一模）如图甲是物理创新小组设计的“闯红灯违规模拟记录器”，控制电路电源电压为6V，电磁继电器的电阻忽略不计，R0是阻值为10Ω的定值电阻。R为压敏电阻，其阻值大小随压力F的变化关系如图乙所示。当光控开关接收到绿光时断开，工作电路中指示灯亮，电控照相机不工作，当光控开关接收到红光时自动闭合，且当压敏电阻受到车的压力增大到一定数值，控制电路中电流等于或大于0.06A时，电控照相机开始拍照。下列说法中错误的是（　　）
A．a处是指示灯，b处是电控照相机
B．当控制电路中电流等于0.06A时，闯红灯的车对压敏电阻的压力为4×103N
C．当重为1.2×104N的车阁红灯时，控制电路消耗的总功率为0.9W
D．若使质量较小的车闯红灯也能被拍下，可以适当减小线圈的匝数
【变式1】（2024·江苏常州·二模）人人可能都遇到过这样的尴尬：超市购物时，购物袋很难搓开。这时我们经常看到会有人在手指上吐一些唾沫或在购物袋上哈一口气然后再搓开，这样做既不卫生又不雅观。小许同学利用电磁继电器（线圈电阻可忽略）设计了一款自动喷水器，只要手指头伸到喷头下面，喷头就会喷水，从而使顾客轻松打开购物袋。这款喷水器用到了红外开关S，当接收到人发出的红外线时，S自动闭合。下列设计合理的是（　　）
A． B．
C． D．
【变式2】（23-24九年级下·河南洛阳·阶段练习）请用下图设计一个温度自动报警器，要求正常情况下绿灯亮，当温控箱内温度升到一定温度时，红灯亮（绿灯灭）。
【变式3】（2024·河南安阳·一模）在如图所示的继电器上加一个开关并把电源连在电路里，使它成为一个电铃。这样的电铃没有铃碗，通常叫蜂鸣器。
【变式4】（22-23九年级上·江西赣州·阶段练习）小明同学利用如图所示的器材，为三防指挥部设计了一个水位自动报警器：当水位尚未达到金属块A所在的高度时，工作电路中绿灯L1亮，表示水位正常；当水位达到A高度时（河水含有杂质，属于导体），红灯L2亮（发出报警信号）。L1、L2的额定功率均为2W。
（1）请按照上述要求将图中的电路连接完整；
（2）若绿灯L1的灯丝断了，装置其它元件正常，当水位达到A高度时，红灯L2能不能亮？
（3）这个报警器正常工作2h，绿灯L1和红灯L2总共消耗的电能是多少kW h？
【典例】（2024·广东·中考真题）我国载人潜水器“奋斗者”号突破万米深潜，潜水器内氧气浓度过低会影响内部人员的生命安全。氧气可通过电解水的方式来制备。某科创小组设计了氧气浓度报警装置，其简化电路（未连接完整）如图甲所示。气敏箱可等效为一个电阻，其阻值R与氧气浓度c的关系如图乙所示。闭合开关，当氧气浓度时，绿灯正常发光；当时，红灯正常发光。已知电源电压及两灯的额定电压均为4.8V，电磁铁线圈的电阻忽略不计。
（1）“奋斗者”号下潜过程中，受到海水的压强变 ；
（2）电解水制备氧气的过程中，电能主要转化为 能；
（3）图甲中的A灯为 （选填“红”或“绿”）灯；
（4）闭合开关S，当时，通过电磁铁线圈的电流为 A；
（5）请根据文中信息，用笔画线代替导线，将图甲所示电路连接完整，要求导线不能相交（为接线柱）。
【变式1】（2024·四川成都·二模）成都地铁线路四通八达，地铁已成为成都市民出行的主要交通工具。小蒲同学每天乘坐地铁上学，他看到地铁站的扶梯没有人站在上面时扶梯运行缓慢，有人站上面扶梯会加速到正常运行。为了弄清其中的奥秘，小蒲尝试设计了图甲所示电路来研究扶梯的工作原理。
（1）为了实现电梯无人时低功率运行，有人上扶梯时扶梯自动调整为正常运行模式，则当有人靠近雷达传感器R0时，R0的阻值应该 ；
（2）若只将图甲中控制电路的雷达传感器安装在扶梯入口处，这种设计将 实现扶梯上有人时正常运行，无人时便缓慢运行（选填“能”或“不能”）；
（3）已知自动扶梯正常运行时的平均功率为11kW，扶梯缓慢运行时的功率为正常运行时平均功率的，扶梯每天凌晨6：00开机，晚上24:00停止运行，设扶梯每天载客正常运行时间为开机总时间的，则一部扶梯每天消耗电能为 ；
（4）通过观察，小蒲发现，上班高峰期扶梯上挤满了人，小蒲觉得电路中一定还有其他巧妙的设计，于是小蒲和他的小伙伴重新设计了如图乙所示的电路，你认为合理的是 。
A．R3可能是压力传感器，且压力越大，传感器电阻越大
B．R3可能是压力传感器，且压力越大，传感器电阻越小
C．因为扶梯的速度不变，所以电动机的功率与扶梯上站的人的多少无关
D．为了提高雷达探测人群的灵敏度，可以将R2的滑片向右滑动适当距离
【变式2】（23-24九年级下·广东广州·阶段练习）校园清扫车大大提高了工作效率，如图甲所示，若该车重为6×104N，车轮与地面的总接触面积为1000cm2。在平直水平道路上匀速行驶了100s，通过了300m的路程。若汽车受到的阻力为重力的0.1倍。
（1）求清扫车对地面的压强；
（2）求清扫车在如上所述匀速行驶300m过程中，牵引力所做的功；
（3）如图乙是小明为该车设计的转向指示灯电路，L1表示左灯，L2表示右灯，R0为保护继电器的电阻，当单刀双掷开关S与“1”接通时，左转指示灯L1将会亮暗交替闪烁，请用笔画线完成电路的连接。
【变式3】（21-22九年级下·广东湛江·阶段练习）珠海的春季，天气潮湿，需要除湿，简化后的电路图如图2所示。控制电路中的电源电压U1＝12V，调控电阻R0的阻值范围为0~1000Ω，R为装在除湿器内的湿敏电阻，其阻值随相对湿度φ（空气中含有水蒸气的百分比，单位为：%RH），L为磁控开关，当湿敏电阻R的阻值发生变化时，当电流大于或等于20mA时，L的两个由磁性材料制成的弹片具有了磁性并相互吸合U2＝220V，Rg为保护电阻，磁控开关L的线电阻不计。问：
（1）当S接通时，可判断出图2中线圈上端P的磁极是 极；
（2）磁性弹片可能是下列哪些材料组成 ；
A．钴、锌 B．铁、铝 C．钴、镍 D．铁、钢
（3）开关S闭合后，磁控开关L的两个弹片在一定条件下相互吸合，涉及的知识有 ；
A．电流的磁效应
B．通电导体在磁场中受力的作用
C．磁化
D．磁极间相互作用
（4）由图3可知，湿敏电阻R的阻值随着相对湿度的增加而 ；在磁控开关L闭合条件不变的情况下，若要早点开始除湿，则应将控制电阻R0 （两空均选：变大/变小）；
（5）因实验室内有较敏感的器件，要求相对湿度控制在45%RH以内，则调控电阻R0的阻值不能超过 Ω；
（6）若除湿过程中工作电路的总功率为1100W，保护电阻Rg＝4Ω，压缩机功率是 W。
【变式4】（2022·广东佛山·三模）车辆超载是造成公路桥梁损坏的重要原因，因此限制车辆超载有着重要意义。
某物理兴趣小组设计了一个“汽车超载记录器”原理图，如图甲。图中使用了一个水平杠杆OAB，O为支点，OA：AB＝1：9。R为压敏电阻，其所受压力与电阻的关系如图乙所示。已知变阻器R1规格为“50Ω 2A”，电磁继电器线圈电阻忽略不计，当通过线圈的电流达到0.1A时，电磁继电器的衔铁被吸下。

（1）检测时，杠杆A点受到压力与压杆对压敏电阻压力之比为 ；
（2）将图甲连接完整。要求：未超载，绿灯亮：超载，红灯亮，拍照，记录违法行为，红灯与相机需独立工作 ；
（3）在某路段限重20t。当车辆刚好达20t时，压敏电阻阻值为 Ω，计算可知此时控制电路电压U的取值范围是 ；
（4）若给控制电路提供了恒为5V的电压，其他条件不变的情况下，则该报警器能设置的最低限载是 t；
（5）某些主干道抗压能力较好，允许通行质量更大车辆，需适当调高限载，下列措施可行的是 。（多选）
A．适当增大R1阻值
B．减小电磁铁线圈匝数
C．适当减小控制电路电源电压
D．B点左移
【变式5】（22-23九年级上·河南周口·期末）科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温箱温控电路，它包括控制电路和受控电路两部分，用于获得高于室温、且温度在一定范围内变化的“恒温”。其中控制电路电源电压U=36V，R为可变电阻，Rt为热敏电阻（置于恒温箱内），热敏电阻阻值随温度变化的关系如图乙所示，继电器线圈电阻R0=50Ω，已知当控制电路的电流达到0.04A时，继电器的衔铁被吸合；当控制电路的电流减小到0.036A时，衔铁会被释放。加热器的规格是“220V 1000W”，恒温箱内部空间大小是2m3，空气的密度ρ空=1.30kg/m3，空气的比热容c空=1×103J/（kg ℃）。
（1）若要使恒温箱内可获得上限为100℃的“恒温”，可变电阻R应调节为多大？
（2）加热器产生的热量有80%转化为恒温箱内空气的内能，若使恒温箱内空气温度从25℃升高到65℃，加热器需正常工作多长时间？

一．选择题（共13小题）
1．（2025春 亭湖区校级期中）图甲为简单箱温箱温控电路（U为恒压电源），电磁继电器线圈的电阻为30Ω，R为热敏电阻，其阻值R随温度t变化的图像如图乙所示，R′为滑动变阻器，当线圈中的电流大于或等于20mA时，衔铁被吸合，加热器停止工作，实现温度控制，关于该恒温箱的说法正确的是（　　）
A．继电器中电磁铁的上端为N极
B．恒温箱内的加热器应接在BD间
C．若在该恒温箱的设定温度高一些，滑动变阻器滑片应向上移
D．要实现对50℃～100℃之间任一温度的控制，该装置恒压电源U至少为2.4V
2．（2025 扬州二模）如图所示，R0是一个光敏电阻，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，R是电阻箱（已调至合适阻值），它们和继电器组成自动控制电路来控制路灯。白天灯熄，夜晚灯亮。下列说法正确的是（　　）
A．白天流过R0的电流较小
B．给路灯供电的电源应接在“b、c”两端
C．要让路灯在天更暗的时候才发光，应将电阻R调大些
D．电源电压减小后，傍晚时路灯比原来早一些亮
3．（2025 盐城）如图所示，给绕在铁钉上的线圈通电后，铁钉吸引大头针。下列操作能使铁钉吸引大头针数目变多的是（　　）
A．减少线圈匝数
B．减少电池节数
C．向右移动滑动变阻器的滑片
D．对调电源正、负接线柱上的接线
4．（2025 泰兴市一模）如图甲是科技小组设计的“智能温控小屋”简化电路，定值电阻R0为100Ω，Rt为热敏电阻，其阻值随温度变化图像如图乙，线圈电阻不计。若控制电路电源电压为3V，当室温上升至28℃时受控电路中冷却系统开始工作，当室温降至23℃时停止工作。当控制电路中的电流为0.15A时，衔铁刚好被吸下，关于此装置，下列说法中正确的有（　　）
①电磁铁通电时，上端为N极
②在此温度范围内工作时，Rt的最大电阻为25Ω
③控制电路电压不变，若设定室温降至21℃时停止工作，可适当减小R0的阻值
④若设定室温上升至30℃时冷却系统开始工作，可适当提高控制电路电源电压
A．①③ B．③④ C．②④ D．②③
5．（2025 鼓楼区三模）小明为了确定电池的正负极，他设计了以下四种方案，其中可行的是（　　）
A． B．
C． D．
6．（2025 天宁区校级一模）如图所示，利用光敏电阻为居民楼门口设计的一种智能照明电路，L为“220V，22W”的照明灯，天暗时自动发光，天亮时自动熄灭。控制电路中，电源由两节新干电池串联而成。R1为定值电阻，R2为光敏电阻，其阻值会随着光强的变化而变化。下列说法不正确的是（　　）
A．受控电路中，导线a端应连接照明电路的火线
B．光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小
C．如果提高控制电路电源电压照明灯白天也可能发光
D．若将R1换成阻值稍小的电阻，可缩短灯L的发光时间
7．（2025 姜堰区二模）心肺机用“电动泵”替代心脏，推动血液循环。“电动泵”的工作原理如图所示，将线圈ab固定在活塞一端，利用其与固定磁铁间的相互作用带动活塞运动，从而使血液定向流动，阀门K1、K2都只能单向开启。当线圈中的电流从a流向b时（　　）
A．该装置的工作原理是电磁感应
B．该电动泵可用干电池供电
C．活塞将向左运动
D．此时为“送血”状态
8．（2025 宿城区二模）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，电源电压一定。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．水位下降时，电磁铁磁性变强
B．水位下降时，通过R0电流变大
C．水位上升时，R0的电功率变小
D．水位上升时，RN的阻值会变小
9．（2025 宜兴市二模）如图所示，在电磁铁的正上方用弹簧挂着一根条形磁铁，闭合开关S，待条形磁铁静止后，再将滑片P从a端向b端移动的过程中，会出现的现象是（　　）
A．电流表示数变大，灯L变亮，弹簧的长度变长
B．电流表示数变大，灯L变亮，弹簧的长度变短
C．电流表示数变小，灯L变暗，弹簧的长度变长
D．电流表示数变小，灯L变暗，弹簧的长度变短
10．（2025 泗阳县二模）海鲜保存常要求温度低于﹣18℃。小明为海鲜市场的冷库设计了温度自动报警器，其原理如图甲所示。控制电路和工作电路的电源电压均为3V保持不变，电磁铁线圈电阻忽略不计，乙图为热敏电阻R随温度变化的图象。冷库温度等于或高于﹣18℃时，工作电路报警。下列说法不正确的是（　　）
A．冷库温度为﹣18℃时，控制电路消耗的电功率为0.09W
B．工作电路报警时，控制电路的衔铁被吸下，铃响灯不亮
C．若控制电路中电源电压降低，将导致冷库报警温度低于﹣18℃时
D．控制电路开关闭合时，电磁铁的上端为N极，且冷库温度越高
11．（2025 溧阳市校级模拟）酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封罩，为了方便操作，设计了一个杠杆衔铁和电磁铁组合系统来升降密封罩，如图所示。下列说法中错误的是（　　）
A．电磁铁的工作原理是电流的磁效应
B．装置通电后，电磁铁上端为N极
C．若密封罩被提起并悬挂于空中，不计衔铁、杠杆的质量，左侧电磁吸力应大于密封罩的重力
D．若密封罩不能被提起，则应将滑动变阻器滑片向右滑动
12．（2025 东台市模拟）如图所示的四个图中，磁感线方向标注错误的是（　　）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
13．（2025 泗洪县模拟）如图所示，R0是一个光敏电阻，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，R是电阻箱（已调至合适阻值），它们和继电器组成自动控制电路来控制路灯。白天灯熄，夜晚灯亮。下列说法正确的是（　　）
A．白天流过R0的电流较小
B．给路灯供电的电源应接在“b、c”两端
C．如果将R的阻值调大一些，傍晚时路灯比原来迟一些亮
D．电源电压减小后，傍晚时路灯比原来早一些亮
二．填空题（共7小题）
14．（2025 高邮市一模）如图所示，弹簧下端挂一条形磁铁，磁铁下端为N极，条形磁铁的正下方有一带铁芯的螺线管，闭合开关后，电磁铁的上端为 　 　 极，弹簧长度会 　 　 （选填“增大”“减小”“不变”）；若想要让弹簧的长度缩短，应将滑动变阻器的滑片往 　 　 （“左”或“右”）滑。
15．（2025 常州模拟）在一块有机玻璃板上，安装一个用导线绕成的螺线管，在板面上均匀撒满铁屑，通电后铁屑的分布如图所示。如果小磁针黑色端是N极，则通电螺线管的右端是 　 　 （N/S）极。实验中 　 　 （能/不能）用铜屑代替铁屑显示磁场分布。
16．（2025 工业园区模拟）如图所示，开关S闭合，根据通电螺线管周围的磁感线分布判断直流电源的左端为 　 　 （填“正极”或“负极”）。弹簧测力计吊着铜块在通电螺线管的上方从右端水平匀速运动到左端的过程中，弹簧测力计示数 　 　 ；若将铜块换成铁块，其他条件不变，则弹簧测力计示数 　 　 （后两个空填“先变小后变大”“一直不变”或“先变大后变小”）。
17．（2025 鼓楼区三模）图甲是某烟雾报警器的简化电路图，当烟雾达到一定浓度时衔铁被吸引，随即铃响灯亮，烟雾报警器控制电路的电压10V，R是光敏电阻，其阻值与烟雾浓度的关系如图乙。若定值电阻R0的阻值是10Ω，工作电路铃响灯亮时，控制电路中的电流是0.2A。电磁铁线圈电阻不计。
（1）光敏电阻属于 　 　 （选填“导体”、“半导体”或“绝缘体”）；
（2）当烟雾浓度达到 　 　 %时，工作电路响铃亮灯；
（3）烟雾浓度分别是10%和60%时，定值电阻R0消耗的功率之比为 　 　 ；
（4）为了降低报警器报警时的浓度标准，可以适当 　 　 （选填“增大”或“减小”）控制电路电源电压U。
18．（2025 苏州二模）甲图是某饮水机内部电路简化图，其具有加热和保温功能。控制电路中，电源电压U1＝6V，R为电阻箱，图乙为热敏电阻Rt一t的图像，其允许通过的最大电流Imax＝20mA，电磁继电器线圈电阻不计。工作电路中，电源电压U2＝220V，电阻R1＝44Ω，R2＝176Ω。当电磁继电器线圈的电流I≤8mA时，衔铁与触点a接通；当电流I≥10mA时，衔铁与触点b接通。则：
（1）保温时，衔铁与触点 　 　 接通。
（2）加热时，工作电路的电流为 　 　 A。
（3）为使控制电路能正常工作，R接入电路中的最小阻值为 　 　 Ω。
（4）R调为 　 　 Ω，饮水机工作稳定后，水温的变化范围是50～75℃。
19．（2025 苏州模拟）综合实践课上，小明制作了恒温箱系统，原理如图。控制电路由电磁继电器、滑动变阻器R1、热敏电阻R2（安装在恒温箱内，阻值随温度升高而显著减小）、低压电源等组成。加热电路由电源、电热丝R3和R4等组成。调好R1阻值，闭合开关S1、S2，箱内温度升高到设定值后即在小范围内波动，且降温阶段降温比较平缓。
（1）恒温箱的设计既利用了电流的磁效应又利用了电流的　 　 效应；
（2）温度升高时，电磁铁磁性　 　 ；
（3）将R1的阻值稍微调小一些，恒温箱控制的温度将　 　 。
20．（2025 启东市二模）某科技小组为交通管理部门设计的“超载报警器”原理图如图甲所示，OAB为轻质杠杆，O为支点，OA＝5cm，AB＝20cm。已知变阻器R0，规格为“30Ω 2A”，R为压敏电阻，其阻值随所受压力变化的关系如图乙所示。电磁继电器线圈电阻不计，当通过线圈的电流大于或等于0.1A时，电磁继电器的衔铁被吸下。试问：
（1）当开关S闭合时，电磁铁的下端为 　 　 极；车辆超载时，此时工作电路中的 　 　 灯亮、照相机拍照，报警并记录违法行为。
（2）在某路段限重20t。当车辆刚好达20t时，压敏电阻阻值为 　 　 Ω，计算可知此时控制电路电压U的取值范围是 　 　 。
（3）某些主干道抗压能力较好，允许通行质量更大的车辆，需适当调高限载，如采取移动A点的方法，可将A点向 　 　 （选填“左”或“右”）移。
三．作图题（共4小题）
21．（2025 天宁区模拟）如图所示是一个温度自动控制装置。当周围环境温度低于90℃时只有加热灯工作，当周围环境温度达到90℃时，电铃报警同时加热灯停止加热。请你用笔画线将电路补充完整。
22．（2025春 启东市月考）根据图所示，请在虚线上用箭头标出磁感线方向和静止小磁针的N极。
23．（2025 工业园区一模）图中电路连接正确，请标出图中A点处磁感线的方向，并在括号中标明小磁针静止时右端磁极的极性。
24．（2025 盱眙县一模）根据图中小磁针静止时的指向（黑色为N极），标出通电螺线管的磁感线的方向和电源的正负极。
一、单选题
1．（2024·山东淄博·中考真题）心肺机用“电动泵”替代心脏，推动血液循环，“电动泵”的工作原理如图所示，将线圈ab固定在活塞一端，利用其与固定磁铁间的相互作用带动活塞运动，从而使血液定向流动。阀门都只能单向开启，反向则封闭管路，当线圈中的电流从a流向b时，下列说法正确的是（ ）
A．线圈周围有磁场和磁感线 B．线圈左端是N极
C．活塞将向左运动 D．此时“电动泵”处于送血状态
2．（2024·河南新乡·三模）如图为家庭电路中空气开关的原理图，P为电磁铁，Q为衔铁，下列分析正确的是（　　）
A．空气开关跳闸，一定是电路的总功率过大
B．电流过大时，图中P的磁性增强，吸引Q向左偏转，弹簧拉起S切断电路
C．将电饭锅接入三孔插座，将电饭锅的金属外壳与零线相连
D．图中P的左端为N极
3．（23-24九年级上·山东东营·阶段练习）如图所示，是巨磁电阻特性原理的示意图，其中GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，闭合开关S1、S2，下列说法正确的是（　　）
A．电磁铁的右端为S极
B．当滑片P向右滑动时，电磁铁磁性增强
C．当滑片P向左滑动时，巨磁电阻的阻值增大
D．当滑片P向左滑动时，指示灯变暗
4．（2024·山东济宁·二模）下列实验与对应分析正确的是（ ）
A．甲图，用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近细小的水流，水流弯曲，说明异种电荷相互吸引
B．乙图，给电流表串联一个二极管，可以防止因接错正负接线柱而损坏电流表
C．丙图，闭合开关发现两只灯泡亮度不同，是由于电压不同导致的
D．丁图，闭合开关将滑片P向左移动，弹簧测力计的示数将变小
5．（2024·山东德州·二模）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（　　）
A．装置中的温度计主要起测量温度的作用
B．电铃响说明温度低于85℃
C．电磁继电器中电磁铁是利用电流的热效应来工作
D．灯亮说明温度低于：85℃
6．（2024·湖北武汉·模拟预测）实践活动小组的同学，在商场看到了一种智能电梯，如图甲所示。当无乘客乘坐电梯时，电动机功率较小，以低速运转，电梯以较小的速度上升；当有乘客乘坐电梯时，电动机功率较大，以高速度运转，电梯以较大的速度上升。他们利用所学过的知识设计了一个能实现智能电梯上述功能的模拟电路，如图乙所示。其中M为带动电梯运转的电动机，为定值电阻，R为阻值随所受乘客对其压力大小发生改变的压敏电阻，线圈可看作定值电阻，两个电源两端的电压均保持不变。关于这个电路，下列说法中正确的是（ ）
A．当有乘客站在电梯上时，R的阻值变大
B．当有乘客站在电梯上时，衔铁上的动触点与触点1接触
C．若适当减小的阻值，可减小无乘客时电动机消耗的电功率
D．当有乘客站在电梯上时，电磁铁线圈的耗电功率变大
7．（2024·陕西宝鸡·二模）纯电动汽车是一种采用蓄电池作为唯一动力源的汽车。电池的安全性主要体现在对其温度的控制上，当某组电池温度过高时，立即启动制冷系统进行降温。图甲是小明设计的模拟控温装置示意图，电磁继电器与热敏电阻、滑动变阻器串联接在电压为6V的电源两端。当电磁铁线圈（电阻不计）中的电流大于或等于25mA时，衔铁被吸合。热敏电阻置于温度监测区域，其阻值与温度t的关系如图乙所示，滑动变阻器的最大阻值为200Ω。下列说法正确的是（　　）
A．当开关S闭合时，电磁铁上端为S极
B．图甲中应将b端与a端相连
C．若设置电池温度为60℃时启动制冷系统，则滑动变阻器接入电路的阻值应为170Ω
D．该电路可设置启动制冷系统的最高温度是70℃
8．（2024·陕西商洛·二模）科创小组为仓库的制冷系统设计的自动启动装置的简化电路图如图-1所示，其中R1为热敏电阻，其阻值随温度的变化如表所示，滑动变阻器的最大阻值为20Ω，电磁铁的线圈电阻不计，控制电路的电源电压调为U0=6V。闭合开关S，滑动变阻器处于最大阻值，当温度达到28℃时，电磁铁把衔铁吸下，接通工作电路，制冷系统单独工作40min，如图-2所示的家用电能表指示灯闪烁了5000次，下列说法正确的是（ ）
温度/℃ 阻值/Ω
22 620
25 600
28 580
31 560
34 540
37 520
40 500
A．控制开关S闭合时，接线柱b应与a相连
B．制冷系统启动时，控制电路中的电流为0.1A
C．制冷系统单独工作时的实际功率为2500W
D．若想将制冷系统的启动温度升高到31℃，则控制电路中电源电压最小为5.4V
二、填空题
9．（24-25九年级上·云南曲靖·阶段练习）小军同学坐客车去我区某景区旅游，在旅途中，他发现安装了“海燕系统”，该系统具有追踪、抓拍及人脸识别功能，如图甲所示，系统摄像机的镜头是 透镜；小军又做了如图乙所示的实验，当开关闭合时，在滑片P向左移动的过程中，条形磁铁上方弹簧测力计的示数将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
10．（23-24九年级上·山东淄博·阶段练习）如图所示为电磁继电器，闭合开关S，电磁铁的上端为 极， （填“灯”或“电动机”）开始工作。
11．（24-25九年级上·全国·课后作业）螺线管是汽车启动器的一个重要部件，驾驶员转动钥匙发动汽车时，相当于给螺线管通电。如图所示，螺线管的左端为 极，小磁针的左端为 极，A为电源的 极。若调换电源的正负极，小磁针的指向 （选填“会”或“不会”）发生改变。
12．（24-25九年级上·全国·课后作业）科学家发现两根平行导线通电后有如图所示的现象（图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况）。
(1)由图可知，两平行通电导线之间有力的作用．当通入的电流方向相同时，导线相互 ；当通入电流方向相反时，导线相互 ；
(2)判断通电直导线周围磁场方向的方法是：用右手握导线，大拇指指向电流方向，则四指环绕的方向就是通电直导线周围的磁场方向．根据这个方法，请你判定甲图中导线a在靠近导线b一侧产生的磁场方向为垂直于纸面 （选填“向里”或“向外”）；
(3)由此可知：与磁体之间的相互作用一样，电流之间的相互作用也是通过 来实现的。
13．（23-24九年级上·海南省直辖县级单位·期末）如图所示是某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置电路图，当温度达到90℃时，报警装置就 （选填“会”或“不会”）响铃，同时 灯亮。
14．（2024·广东东莞·二模）某些商场里的自动扶梯在无人和有人乘坐时运行速度不同，从而节约电能。小明根据所学的知识，画出如图所示的电路（R是一个压敏电阻）。小明分析：电磁铁上端为 极，当人站在电梯上，压敏电阻的阻值减小，电磁铁磁性变强，衔铁与触点2接触，电梯运行速度变 （选填“快”或“慢”），人站在电梯上匀速上升时重力势能 （选填“变大”、“变小”或者“不变”）。
15．（2024·黑龙江牡丹江·一模）人工心脏泵可短时间代替心脏工作，如图是该装置的示意图。磁体固定在左侧，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），活塞筒通过阀门与血管相通。阀门S1只能向外开启，S2只能向内开启。线圈中的电流从A流向B时，电磁铁左端是 极，血液会 （选填“流入”或“流出”）活塞筒。当线圈AB中的电流方向 （选填“改变”或“不改变”）时，该装置能正常工作。
16．（2024·四川绵阳·模拟预测）妈妈买了个带调温的养生壶，如图所示，R1、R2为加热电阻，电磁铁控制电路中的R3为热敏电阻，R4为定值电阻。若电水壶高温挡功率为1000W，低温挡功率为80W。当设置温度为50℃煲汤时，养生壶先使用加热挡工作，此时动触点D与 （上/下）方两个触点相接触。将水加热至100℃后切换成保温挡，水温逐渐降低到50℃时再次切换到加热挡将水温提高，如此往复，若控制电路的电源电压为8V，R3的阻值与温度成反比，继电器线圈电阻忽略不计。当电磁铁线圈电流大于等于0.02A时继电器吸合，则电阻R4的阻值为 Ω。
三、实验题
17．（24-25九年级上·广东中山·期中）节假日，五颜六色的小彩灯给广场增添了热闹的气氛。在很多的城市中，许多的大型商场超市等等都会有这些彩灯来进行装饰，如图所示：
(1)一串小彩灯的灯泡有22只，这么多的小彩灯是如何连接的呢 小杜同学在市场上买了串小彩灯，按下列步骤进行实验探究：把所买的这串小彩灯接入电路，闭合开关后发现所有的小彩灯均发光。取下任意一盏小彩灯，闭合开关后发现全部小彩灯均不发光。根据上述实验现象可知每盏小彩灯间是以 方式连接的。当这串小彩灯正常工作时，用电流表测出电源插头处的电流为220mA，则经过第10盏小灯的电流为 A；则经过前面20盏小灯的总电流为 A。
(2)双金属片也称热双金属片，已知铜的热膨胀程度大于铁的热膨胀程度，当温度升高时，双金属片向膨胀程度小的一侧弯曲，则温度降低时，金属片将向 （选填“铜”或“铁”）片方向弯曲；
(3)小杜想设计如图乙所示的双金属片自动温度报警电路，当室温过高时红灯亮，室温过低时绿灯亮，请你帮小杜连接电路 。
18．（24-25九年级上·全国·课后作业）如图甲所示，将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行．接通电路后，观察到小磁针顺时针偏转。
(1)实验中小磁针的作用是 ，这里用到的研究方法是 ；
(2)该实验说明通电导线周围存在 ，这种现象称为电流的 效应；此现象最早是由物理学家 发现的；
(3)断开电路，小磁针 （选填“会”或“不会”）回到原来位置。小明在其他实验条件不变的情况下，改变通电直导线的电流方向，闭合开关后，小磁针将 （选填“顺时针转动”“逆时针转动”或“静止不转动”）；
(4)图甲中的直导线AB是 （选填“南北”或“东西”）方向放置在小磁针上方的；
(5)通电直导线周围磁场分布如图乙所示，它的磁感线是以电流为中心的一系列同心圆，越靠近圆心位置，磁场越 （选填“强”或“弱”）；若将小磁针由通电直导线下方移至直导线上方，小磁针偏转的方向 （选填“会”或“不会”）改变。
19．（24-25九年级上·全国·课后作业）小红和小刚在做探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关的实验时，作出了如下猜想：
猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性
猜想B：通电的电磁铁的磁性与线圈的匝数有关
猜想C：通电的电磁铁的磁性与电流大小有关
为了验证上述猜想是否正确，小红和小刚共同设计了以下实验方案：用漆包线在大铁钉上绕制若干圈，制成简单的电磁铁。实验中观察到的现象如图a、b、c所示，请你完成如下填空：
(1)通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同，来判断它的 ；请写出一个运用此实验研究方法的实验名称： （合理即可）；
(2)通过比较 两种情况，可以验证猜想A是正确的；
(3)图c中甲、乙串联的目的是 ；通过比较c中甲、乙两电磁铁，可得实验结论： ；
(4)实验中，大头针的下端都是分开的，原因是 ；
(5)小红在做如图b实验时，拿一根铜钉代替大铁钉，会发现铜钉不能吸引大头针，这是因为 ；
拓展设问
(6)用实验器材组成了如图所示的实验电路，分别连接电磁铁线圈的接线柱a、c，并调节滑动变阻器控制电流不变，可以发现接 （选填“a”或“c”）柱时，大铁钉下方吸引大头针较多。
20．（2024·江苏无锡·模拟预测）为了检测传送带上的物体是否超长，某小组设计了如图所示的装置．接a，控制电路启动，电路中电源电压恒为3V．激光发射器发出的激光不被物体遮挡时能够照射到光控开关．线圈中电流时，吸下衔铁，触点D接通，线圈中无电流时，衔铁释放，触点C接通，工作电路中电源1电压恒为6V．光控开关被绿灯、红灯发出的光照射时闭合，热敏材料受热弯曲后断开电路，红灯、绿灯（两灯电阻都恒定）均不亮时，光控开关断开，传送带停下，方便取下超长物体，根据以上文字及图表中信息，回答问题：
热敏材料信息
电阻 5Ω（恒定不变）
质量 1g
比热容
特性 短时间内温度上升10℃（或更高）时，会发生弯曲（通电时不考虑热损失）：假设传送带上放上相邻两个物体的时间间隔内，热敏材料恢复形变，降至室温。
(1)热敏开关由热敏电阻组装而成，热敏电阻由 材料制成（选填“导体”“半导体”或“绝缘体”）．
(2)光控开关被激光照射时，处于 （选填“闭合”或“断开”）状态．
(3)调试时，电源2电压恒为3V，断开，拨至b处，调节直至电流表示数为
(4)将阻值调整为2Ω，红灯亮时，至少通电 秒，热敏材料自身发热导致会发生弯曲，若传送带的速度调为0.5m/s，则设定物体长度不超过 m．
(5)为减小设定长度，正确方法有______．（可能有多个选项）
A．减小 B．增大 C．减小 D．减小传送带速度
21．（2024·陕西渭南·一模）电饭锅的发热板中间安装有磁钢限温器可防止干烧，这个限温器里面有感温磁钢和永久磁铁。当水煮干后，温度升到103℃时，限温磁钢磁铁磁性下降，永久磁铁被里面的弹簧下压而分开，切断电路，停止加热。它充分利用了磁铁的磁性随温度发生变化的原理制成的，那么磁体的磁性强弱与温度有怎样的关系呢？
探究小组的同学设计了如图甲所示的装置进行探究。
(1)实验过程中通过观察 反应磁体磁性的强弱。
(2)探究小组的同学进行了实验，并记录了加热时间和掉落的铁钉数如下表：
加热时间/min 1 2 3 4 5 6 7 8
铁钉掉落的个数/个 2 5 8 14 20 30 50 78
他们对数据进行分析，得出结论为： 。
(3)根据这一结论，同学们大胆设计了两个温度报警器。
①如图乙所示，请简述它的工作原理：当温度逐渐升高时，磁铁的磁性 ，无法 （选填“排斥”或“吸引”）铁制弹簧开关，弹簧开关向下恢复原状，这样下面的电路就被接通，从而使电铃报警。
②如图丙所示，电磁铁 （选填“乙”或“丙”）图设计较好，说明原因： 。
四、作图题
22．（23-24九年级上·辽宁沈阳·阶段练习）某同学设计的冬季家庭温度自动控制器的工作原理如图所示。当室内温度低于25℃时温控开关闭合，绿灯不亮，加热电阻工作，温控开关断开，绿灯亮，表示温度已经达到25℃。请根据以上要求，用笔画线代替导线。
23．（2024·河南南阳·一模）根据图中永磁体与通电螺线管左端磁场的磁感线，请在永磁体上标出其N极并在括号内标出电源的“＋”、“-”极。
24．（2024·四川资阳·一模）如图所示，请按要求完成图像。
（1）闭合开关S后，向右移动滑动变阻器的滑片，电磁铁的磁性增强；
（2）在图中括号内标出电磁铁的“S”或“N”极；
（3）标出小磁针N极的偏转方向；
（4）画出电磁铁对硬币的作用力。
五、科普阅读题
25．（23-24九年级上·辽宁沈阳·阶段练习）阅读短文，回答问题：
为延长蔬果保鲜时间，某同学帮助菜农设计了蔬果保鲜仓库的自动制冷装置，装置如图甲所示。控制电路中电源电压恒定，R1为热敏电阻，R1阻值随温度的变化关系如图乙所示，R2为定值电阻，阻值为5Ω，电磁铁线圈阻值忽略不计。当温度升高到5℃时，衔铁吸下，制冷器启动工作，衔铁弹回，工作电路断开制冷器停止工作。
(1)图甲电路中电磁继电器相当于一个 （选填“开关”或“电源”）；通电后，电磁铁上端是 极；
(2)温度升高时，热敏电阻R1的阻值将 （选填“增大”或“减小”）；
(3)若在控制电路中加一个电压表，使得温度升高时，电压表示数变大 （选填“R1”或“R2”）两端；
(4)如果要提高该装置所控制的最低温度，应更换R2，将R2的阻值 （选填“增大”或“减小”），但此时最高温和最低温的温度差可能将增大，理由是 。
26．（2024·广东中山·三模）阅读下列短文，回答问题。
电热服
电热服是将电源、控温装置、安全保护装置、发热元件等通过导线连接组成电路，利用电器控制服装内部的电热元件产生热量的一类服装的总称，如图甲所示。
电热服通过移动电源提供能量，发热元件（柔软发热片）为身体提供热量，保暖身体，抵御严寒。移动电源在家庭电路中直接充电，非常方便。电热服的温度可以通过控温装置调控，用户可以根据环境温度和自身情况调整为自己最适宜最舒服的温度。电热服中有过热保护装置，温度较高时自动跳转至低挡位，进行恒温保暖。
电热服的工作电压一般采用12V以下人体安全直流电压，工作时就算出现了漏电，也不会对身体造成伤害。某品牌电热服采用型号为CN7440B电池包（内置8只额定电压3.7V，容量2200mA·h规格的锂电池片），持续正常工作4h后该电池包的电能耗尽。
(1)电热服通过移动电源提供能量，移动电源在充电时，在电路中的“身份”是 （选填“电源”或“用电器”）；
(2)电热服工作时就算出现了漏电，也不会对身体造成伤害，其原因是 ；
(3)CN7440B电池包中一只锂电池片最多释放的电能为 J，配备该电池包的电热服正常工作时的功率为 W；
(4)小明根据电热服的功能，设计了一个过热保护电路，如图乙所示，R为热敏电阻，R1、R2模拟电阻丝，已知电路刚工作时R2接入电路，则他所选的热敏电阻R的阻值应随温度的升高而 （选填“增大”或“减小”），且R1 R2（选填“>”“＜”或“=”）。专题16.2 电流的磁场
一、通电直导线周围的磁场
1．电流的磁效应（奥斯特实验）
（1）1820年，丹麦的科学家奥斯特第一个发现电与磁之间的联系。
（2）由甲、乙可知：通电导体周围存在磁场。
（3）由甲、丙可知：通电导体的磁场方向跟电流方向有关。
（4）导线沿南北方向放置时，现象最明显。
2．直导线周围的磁场
通电直导线周围的磁场分布如图所示，在垂直于通电直导线的平面内，它的磁感线是以电流为中心的一系列同心圆。可用右手定则判断，即大拇指代表电流方向，四指握向代表磁场方向。
二、通电螺线管周围的磁场
1．通电螺线管周围的磁场分布
（1）其外部磁场分布和条形磁铁的磁场很相似。
（2）通电螺线管的磁极、磁场的方向跟电流方向有关。
（3）电流方向与磁极间的关系可由安培定则来判断。
2．安培定则（右手螺旋定则）：用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与螺线管中的电流方向一致，则拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。
三、电磁铁
1．电磁铁：内部插有铁芯的螺线管。
2．判断电磁铁磁性的强弱（转换法）：根据电磁铁吸引大头针的数目的多少来判断电磁铁磁性的强弱。
图1 图2
3．影响电磁铁磁性强弱的因素（控制变量法）：①电流大小；②有无铁芯；③线圈匝数的多少。
结论（1）：如图1所示，在电磁铁线圈匝数相同时，电流越大，电磁铁的磁性越强。
结论（2）：如图2所示，当通过电磁铁的电流相同时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强。
结论（3）：电磁铁的磁性强弱跟有无铁芯有关，有铁芯的磁性越强。
4．电磁铁的优点
（1）电磁铁磁性有无，可由电流的有无来控制。
（2）电磁铁磁性强弱，可由电流大小和线圈匝数的多少来控制。
（3）电磁铁的磁性可由电流方向来改变。
5．电磁铁的应用：电磁起重机、磁悬浮列车、电磁选矿机、电铃、电磁自动门等
四、电磁继电器 电铃
1．电磁继电器
电磁继电器结构示意图
电磁继电器实物模型
（1）结构：电磁继电器是由电磁铁、衔铁、簧片、触点（静触点、动触点）组成。
（2）工作原理：当低压电路开关闭合时，电磁铁通电时产生磁性，把衔铁吸下，触点接通，电路中有电流通过，高压电路开始工作。
（3）结论：电磁继电器就是利用电磁铁控制工作电路通断的开关。
（4）用电磁继电器控制电路的好处：用低电压控制高电压；远距离控制；自动控制
（5）应用举例
①水位自动报警装置：水位没有到达金属块 A 时，电磁铁不通电无磁性，绿灯亮，显示水位正常；当水位到达金属块 A 时，电磁铁通电有磁性，将衔铁吸下来，红灯亮，表示水位不正常。
②温度自动报警装置：温度较低时，水银液面低，不与金属丝接触，控制电路不工作，电磁铁不吸引衔铁，指示灯工作；温度升高时，水银液面上升，当水银面上升到与金属丝接触时，控制电路工作，电磁铁产生磁性吸引衔铁，指示灯停止工作，电铃开始工作，发出警报。
2．电铃
如图，闭合开关，衔铁被向下吸引，碗锤击打铃碗，与此同时，电路被断开，衔铁在弹性片的作用下向上运动，电路复原，如此往复，电铃连续发声。
【典例】（2024 盐城二模）如图所示是奥斯特实验装置图，以下相关分析正确的是（　　）
A．小磁针发生偏转说明通电导线周围存在磁场
B．移去小磁针后，通电导线周围磁场立即消失
C．断开开关后，直导线周围磁场不会立即消失
D．通电导线周围磁场的方向由小磁针指向决定
【解答】解：A、通电导线周围有磁场，使小磁针偏转，故A正确；
B、通电导线周围的磁场的有无与小磁针无关，故B错误；
C、断开开关，导线中无电流通过，直导线周围磁场会立即消失，故C错误；
D、通电导线周围的磁场方向与电流方向有关，不是由小磁针决定，小磁针指向被电流的磁场方向决定，故D错误；
故选：A。
【变式1】（2025 滨湖区校级二模）小强同学受奥斯特实验的启发，产生了探究通电直导线周围磁场的兴趣，探究过程如下：
（1）如图所示连接好电路，放上能自由转动的小磁针，调节 　直导线　 （填“直导线”或“小磁针”）的位置，使小磁针静止时与直导线平行。
（2）实验中，改变导线中电流方向，小磁针偏转方向会发生改变，该现象表明 　磁场方向与电流方向有关　 。
（3）在其它实验条件不变的情况下，把小磁针从直导线下方移到了直导线上方，闭合开关后，小磁针的转动方向将 　改变　 （填“不改变”或“改变”）。
【解答】解：（1）由于地磁场的作用，小磁针会位于南北方向，要能观察到小磁针由于通电导线产生的磁场而发生偏转，通电直导线不能放在东西方向，应将导线南北方向放置，并且平行放在小磁针的正上方。
（2）实验中，改变导线中电流方向，小磁针偏转方向会发生改变，该现象表明磁场方向与电流方向有关；
（3）在其它实验条件不变的情况下，把小磁针从直导线下方移到了直导线上方，闭合开关后，因为磁场方向发生了改变，所以小磁针的转动方向将改变。
故答案为：（1）直导线；（2）磁场方向与电流方向有关；（3）改变。
【变式2】（2025春 姜堰区校级月考）如图所示，将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行。接通电路后，观察到小磁针发生偏转。
（1）该实验是丹麦物理学家　奥斯特　 在1820年首先发现的。
（2）实验中，改变导线中的电流方向，小磁针偏转方向　会　 （会/不会）发生改变，该现象表明　电流周围的磁场方向与电流方向有关　 。
（3）该实验中，如果没有小磁针，通电直导线周围　存在　 （存在/不存在）磁场。
（4）要使实验效果更加明显，应使通电导线沿　南北　 （选填“东西”或“南北”）方向放置。
【解答】解：（1）实验中，开关闭合时，小磁针发生偏转，说明通电导体周围存在着磁场，这是著名的奥斯特实验；
（2）电流周围的磁场方向与电流方向有关，所以，实验中，改变导线中的电流方向，小磁针偏转方向会发生改变；
（3）电流周围的磁场与小磁针的存在与否无关，因此移走小磁针后，通电直导线周围仍然存在磁场。
（4）由于小磁针静止时要指南北方向，为使实验效果更加明显应使通电导体沿南北方向放置，可以防止地磁场的影响，也就是说磁针偏转不是由地磁场引起的。
故答案为：（1）奥斯特；（2）会；电流周围的磁场方向与电流方向有关；（3）存在；（4）南北。
【典例】（2025 建湖县校级三模）全自动洗衣机的进水阀门是由电磁铁控制的，其构造示意图如图所示。线圈通电后产生磁场，对衔铁施加力的作用，使衔铁移动，阀孔打开，水流进洗衣机。下列关于线圈通电后的分析正确的是（　　）
A．电磁铁的上端为N极
B．衔铁的材料可能为铜
C．电磁铁的工作原理为电流的磁效应
D．线圈周围不仅产生磁场，同时也产生磁感线
【解答】解：A.根据安培定则判定螺线管的上端为S极，故A错误；
B.衔铁的材料不可能为铜，磁铁不会吸引铜，故B错误；
C.电磁铁的工作原理为电流的磁效应，故C正确；
D.线圈周围会产生磁场，磁感线是不存在的，故D错误；
故选：C。
【变式1】（2025春 姜堰区校级月考）法国科学家阿尔贝 费尔和德国科学家彼得 格林贝格尔发现了巨磁电阻（GMR）效应，荣获2007年诺贝尔物理学奖。这一发现大大提高了磁、电之间信号转换的灵敏度，从而引发了现代硬盘生产的一场革命。如图所示是巨磁电阻特性原理的示意图，其中GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小。闭合开关S1、S2，下列说法正确的是（　　）
A．电磁铁的右端为N极
B．当滑片P向右滑动时，电磁铁的磁性增强
C．当滑片P向左滑动时，巨磁电阻的阻值增大
D．当滑片P向左滑动时，指示灯变亮
【解答】解：
A．闭合开关S1、S2，由图知电磁铁线圈正面的电流方向向上，根据安培定则可知电磁铁的左端为N极，其右端为S极，故A错误；
B．当滑片P向右滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变大，根据欧姆定律可知，左侧电路中的电流变小，则电磁铁的磁性减弱，故B错误；
CD．当滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，根据欧姆定律可知，左侧电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，因巨磁电阻的阻值随磁场的增强而急剧减小，所以此时巨磁电阻的阻值减小，指示灯所在电路的总电阻变小，根据欧姆定律可知，通过指示灯的电流变大，则指示灯变亮，故C错误、D正确。
故选：D。
【变式2】（2025 宜兴市二模）如图所示，在电磁铁的正上方用弹簧挂着一根条形磁铁，闭合开关S，待条形磁铁静止后，再将滑片P从a端向b端移动的过程中，会出现的现象是（　　）
A．电流表示数变大，灯L变亮，弹簧的长度变长
B．电流表示数变大，灯L变亮，弹簧的长度变短
C．电流表示数变小，灯L变暗，弹簧的长度变长
D．电流表示数变小，灯L变暗，弹簧的长度变短
【解答】解：电流由上方流入，则由右手螺旋定则可知，螺线管上端为S极。因同名磁极相互排斥，两磁铁相互排斥。当滑片P从a端向b端滑动过程中，滑动变阻器接入电阻减小，电路中的总电阻减小，由I可知，电路中电流变大，即电流表的示数变大，小灯泡亮度增强，电磁铁的磁性增强，则条形磁铁受到的向上的力增强，弹簧长度将变短。
分析可知，选项B正确。
故选：B。
【变式3】（2025 扬州模拟）如图所示，是小陌在科技创新大赛设计的电磁锁原理图。开关S是指纹识别开关，指纹识别成功就可打开门锁。下列说法错误的是（　　）
A．通电后电磁铁a端为N极
B．若电磁铁对条形磁体的力过小，可以增加线圈匝数
C．打开门锁时，条形磁体在滑动过程中受到向左的摩擦力
D．滑片向左移动的过程中电磁铁的磁性增强
【解答】解：A．根据安培定则通电后电磁铁a端为N极，故A正确；
BD．电磁铁磁性强弱跟电流大小、线圈匝数、有无铁芯有关，则增加线圈匝数可使电磁铁对条形磁体的力变大，若滑片向左移动，滑动变阻器电阻变小，电流变大，电磁铁的磁性增强，故BD正确；
C．打开门锁时，由异名磁极相互吸引可知，条形磁铁会受到向左的磁力作用而向左滑动，所以条形磁铁在滑动过程中受到向右的摩擦力，故C错误。
故选：C。
【变式4】（2025春 无锡月考）现在医学上使用的心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏，推动血液循环。如图所示，当线圈中的电流从a流向b时，电磁铁的左端为 　N　 （选填“N”或“S”）极，此时活塞将向 　右　 （选填“左”或“右”）运动，促使血液流动。若使通过电磁铁的电流增大，电磁铁的磁性将 　增强　 （选填“增强”或“减弱”）。
【解答】解：当线圈中的电流从a流向b时，由安培定则可知，螺线管左端为N极。
根据磁极间的相互作用规律，同名磁极相互排斥，由图可知，此时同名磁极相对，故活塞右移。
当电磁铁线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电池铁的磁性越强。
故答案为：N；右；增强。
【典例】同学们在课堂上探究了一些与磁相关的小实验。如图甲所示，小芳在做通电螺线管的外部磁场的探究，她把一个小磁针放在桌面上，小磁针静止时指向南北方向，将通电螺线管靠近该小磁针后，发现小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围存在磁场；探究完通电螺线管周围存在磁场的特性后，她想借助如图乙所示的装置来探究通电螺线管外部磁场方向与电流方向是否有关 先闭合开关，小磁针偏转方向如图所示，则她接下来应该进行的操作是 ，若出现 的现象，则说明通电螺线管外部磁场方向与电流方向有关。
【答案】 将电源正负极对调 小磁针的偏转方向发生改变
【知识点】判断螺线管极性、电流方向、绕线方式的关系、探究通电螺线管的磁场特点
【详解】[1][2]要探究通电螺线管外部磁场方向与电流方向是否有关，需要改变螺线管上电流的方向，因此可以将电源正负极对调，观察到小磁针的偏转方向发生改变，则说明通电螺线管外部磁场方向与电流方向有关。
【变式1】首先发现电流磁效应的物理学家是 。如图所示A、B、C三点中磁场最弱的是 点；根据通电螺线管周围磁感线方向，可判断电源的左端是 极。
【答案】 奥斯特 C 正
【知识点】探究通电螺线管的磁场特点、奥斯特实验
【详解】[1]首先发现电流磁效应的物理学家是丹麦物理学家奥斯特。
[2]在磁场中用磁感线的疏密来描述磁场的强弱，磁场强的地方磁感线密集，磁场弱的地方磁感线稀疏，所以A点磁场最强，C点磁场最弱。
[3]根据安培定则，伸出右手，使右手大拇指指示通电螺线管的N极（右端），则四指弯曲所指的方向为电流的方向，即电流是从螺线管的左端流入的，右端流出，所以电源的左端为正极，右端为负极。
【变式2】小明同学在做“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验时，在嵌入螺线管的纸板上均匀撒满细铁屑，并在螺线管的旁边放两个小磁针，如图所示。
(1)给螺线管通电并 纸板，观察铁屑的排列情况。
(2)根据图中两个小磁针静止时N极的指向可知，通电螺线管的左端是 极。
(3)小明还想探究通电螺线管的磁极与电流的方向是否有关，接下来的操作是 。
(4)实验时发现通电螺线管周围的磁场比较弱，实验现象不太明显，想要增强通电螺线管周围的磁场强度，在不更换螺线管的前提下，可行的方法是 。
【答案】(1)敲击
(2)N
(3)调换电源的正负极，改变电流方向，观察小磁针的偏转情况
(4)增大电流
【知识点】影响电磁铁磁性强弱的因素、改变电磁铁磁的磁极的方法、判断螺线管极性、电流方向、绕线方式的关系、探究通电螺线管的磁场特点
【详解】（1）实验时，给螺线管通电并敲击纸板，铁屑弹起重新落下时受磁场力的作用，通过观察铁屑的排列情况，探究通电螺线管外部的磁场分布。
（2）同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，根据图中两个小磁针静止时N极的指向可知，通电螺线管的左端是N极。
（3）若探究通电螺线管的磁极与电流的方向是否有关，应改变电流方向，接下来的操作是调换电源的正负极，改变电流方向，观察小磁针的偏转情况。
（4）通电螺线管周围的磁场强度与电流大小和线圈匝数有关，电流越大，磁场越强，在不更换螺线管的前提下，可行的方法是增大电流。
【变式3】在探究“通电螺线管外部磁场分布”的实验中，开关断开时小磁针甲、乙的指向如图所示，当开关闭合时，通电螺线管有磁性，则下列说法正确的是（　　）
①通电螺线管左侧为N极
②小磁针甲偏转，小磁针乙不偏转
③小磁针乙偏转，小磁针甲不偏转
④滑动变阻器滑片P向左滑动时，通电螺线管磁性逐渐减弱
⑤为了使实验现象更明显，可以在螺线管中插入一根铝棒
⑥当断开开关后，螺线管磁性增强
A．①② B．③⑤ C．②⑥ D．③④
【答案】D
【知识点】通电螺线管之间或与磁体的相互作用、判断螺线管极性、电流方向、绕线方式的关系、探究通电螺线管的磁场特点
【详解】①由图可知，螺线管中电流从左前方流入，右后方流出，由安培定则可知，螺线管右端应为N极，左端为S极，故①错误；
②③因同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引，则小磁针甲的S极将向螺线管靠近，其N极远离螺线管，故小磁针甲不转动；小磁针乙沿逆时针方向偏转，故③正确，②错误；
④滑动变阻器滑片P向左滑动时，滑动变阻器接入电阻变大，由欧姆定律可知电路中电流变小，则通电螺线管的磁性将减弱，故④正确；
⑤可以充当“芯”的材料是铁，通电螺线管中插入铁棒后，铁棒被通电螺线管的磁场磁化，磁化后的铁棒也变成了一个磁体，这样由于两个磁场互相叠加，从而使螺线管的磁性大大增强，故⑤错误；
⑥当断开开关后，螺线管磁性消失，故⑥错误。综合上述分析，故D正确，ABC错误。
故选D。
【典例】（2025 润州区二模）根据小磁针的位置，请在图中标出A点磁感线的方向和电源的正极。
【解答】解：根据异名磁极相互吸引可知，通电螺线管的左端是N极，因螺线管外部的磁感线是N极出S极入，故A点的磁感线方向是向右，利用安培定则可知螺线管外侧的电流向上，则电源的右端是正极，如下图所示：
。
【变式1】（2025 东海县二模）如图所示，请在两虚线框内分别标出电源和螺线管的极性。
【解答】解：根据磁极间的相互作用可知，螺线管左端是S极，右端是N极，由安培定则可知，螺线管上电流的方向向下，结合电源外电流的方向可知电源左端是正极，右端为负极。
【变式2】（2022 淮安模拟）如图所示，闭合开关S，桌面上的条形磁体保持静止不动，电磁铁右侧的小磁针会顺时针转动。请标出：（1）磁感线a的方向。（2）电源右端的极性（用“+”或“﹣”表示）。（3）条形磁体左端的极性（用“N”或“S”表示）。
【解答】解：（1）闭合开关S，电磁铁右侧的小磁针会顺时针转动，说明通电螺线管周围的磁感线从右端出发，回到左端，可以判断通电螺线管的左端是S极，右端是N极，a磁感线方向如图。
（2）通电螺线管的左端是S极，右端是N极，根据安培定则可以判断电流从通电螺线管的左端进入，从右端流出，可以判断电源的左端是正极，右端是负极，如图。
（3）a磁感线从左端进入螺线管，可以判断条形磁体的右端是N极，左端是S极，如图。
【变式3】（2024秋 建邺区月考）图甲是磁悬浮陀螺仪，它由电磁底座和陀螺两部分组成，它的悬浮原理如图乙所示。请在“括号”内标出陀螺的磁极，并标出O点处的磁场方向。
【解答】解：由图可知，电源的上端为正极、下端为负极，则电流从上方后面流入电磁铁，根据安培定则可知电磁铁的上端为N极。陀螺悬浮，根据同名磁极相互排斥可知，条形磁体下端为N极；电磁铁外部磁感线由N极出发，回到S极，所以该点的磁场的方向是向下的，如下图所示：
【变式4】（2025 镇江二模）图中，可自由转动的通电螺线管静止时A端指向北方，在虚线框内标出电源和通电螺线管的极性。
【解答】解：地球是个大磁体，其N极在地球的南极附近，其S极在地球的北极附近；因螺线管静止时A端指向北方，则A端为N极，螺线管的左端为N极，右端为S极；
由安培定则可知，右手握住螺线管，大拇指指向N极，四指指向电流的方向，则电流由螺线管的右侧流入，左侧流出，如下图所示：
【典例】（24-25九年级上·河北廊坊·阶段练习）如图所示的是某道路限载报警器的工作原理图。电源电压不变，是力敏电阻，其阻值随压力的变化而变化。闭合开关S，当车的质量超过限载质量时，电磁铁吸下衔铁，电铃响。根据不同的路面，可以改变滑动变阻器滑片P的位置，来设定不同的限载质量。由此可知：力敏电阻的阻值随压力的增大而 ，若要提高设定的限载质量，应将滑片P向 移动。
【答案】 减小 左
【知识点】含有敏感电阻的动态分析、影响电磁铁磁性强弱的因素、电磁继电器的结构、原理与工作示意图
【详解】[1]当车的质量超过限载质量时，力敏电阻受到的压力变大，只有电阻变小，才能使电路中电流变大，电磁铁磁性增强，使电磁铁吸下衔铁，电铃响，故力敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小。
[2]若要提高设定的限载质量，此时力敏电阻的阻值减小，电磁铁吸下衔铁时的电流不变，根据欧姆定律，应该增大滑动变阻器的电阻，应将滑片P向左移动。
【变式1】（2024·江苏苏州·二模）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。湾湾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，电动机转动，遮阳棚上防紫外线的遮阳布展开。
(1)电磁铁的上端为 极，为满足要求光敏电阻阻值随光的增强而 （选填“增大”或“减小”）；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，需要把滑动变阻的滑片P向 （填“左”或“右”）移动；
(2)从安全用电的角度分析，进户线a应该是 线。
【答案】(1) S 减弱 右
(2)火
【知识点】电磁继电器的结构、原理与工作示意图、影响电磁铁磁性强弱的因素、判断螺线管极性、电流方向、绕线方式的关系、火线和零线
【详解】（1）[1]根据电路图可知，光敏电阻和滑动变阻器串联接入电路中，电流表测量电路中的电流，利用安培定则可知电磁铁的下端为N极，上端为S极。
[2]根据题意，当户外紫外线增强到设定值时，S2闭合电动机转动，说明电磁铁的磁性增强，控制电路中的电流变大，电路中的电阻变小，即光敏电阻阻值随光的增强而减弱。
[3]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，即控制电路的电流过小了，这是由于控制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。
（2）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a，因此进户线a应该是火线。
【变式2】（2024·海南海口·模拟预测）如图是某动物饮水机内监测水量的装置模型，水量表是由 ，（选填“电流表”或“电压表”）改装的。当水量较低时，指示灯会亮的是 。
【答案】 电流表 红灯
【知识点】电磁继电器的结构、原理与工作示意图、含有变阻器电路的动态计算、电流表的结构与使用方法
【详解】[1]根据图示可知，油量表串联接入电路中，因此是由电流表改装的。
[2]当油量较低时，浮标受到的浮力减小，连入电路的电阻变大，电路中的电流变小，与浮标连接的触点向上运动，电磁继电器电路接通，吸引上方的衔铁，使红灯接入电路。
【变式3】（24-25九年级上·江苏南京·阶段练习）如图所示，R为压强电阻，其电阻与压强成正比例，当压强为100Pa时，电阻为10Ω，R0为改版滑动变阻器，一共有三个挡位，有实际阻值的有2段，每段的阻值为20Ω，电磁铁阻值为10Ω，当电流不低于600mA时，电磁铁工作，下方电路断开，U1为12V，当压强过大时，红灯绿灯一起亮，当压强处于正常值时，只有绿灯亮，每个灯泡的额定电压是12V，额定电阻为12Ω。
(1)绿灯和红灯应分别接在 、 （填“AB”或“CD”）处。
(2)当压强等于600Pa，滑动变阻器位于最后触点时，电磁铁工作，则U为多少？
(3)若将滑动变阻器调至第一触点，则刚好红灯亮起时R受到的压强为多少？若接触面积为10cm2，则物重G为多少？
(4)若想要提高红灯刚好亮起时所需的压强，则可以 、 。
【答案】(1) CD AB
(2)42V
(3)200Pa；0.2N
(4) 增大电源电压 减小滑动变阻器阻值
【知识点】电磁继电器的结构、原理与工作示意图、含有敏感电阻的动态分析、欧姆定律的简单计算、压强公式的简单应用
【详解】（1）根据题意，当电路中电流不低于600mA时，电磁铁工作，下方电路断开，则AB处的灯熄灭；当压强过大时，电路中电阻增大，电流减小，电磁铁不工作，下方电路接通，红灯绿灯一起亮，当压强处于正常值时，电磁铁工作，下方电路断开，只有绿灯亮，所以绿灯应该接在CD出，红灯应接在AB处。
（2）R为压强电阻，其电阻与压强成正比例，当压强为100Pa时，电阻为10Ω，则当压强等于600Pa，R为60Ω；R0为改版滑动变阻器，一共有三个挡位，有实际阻值的有2段，每段的阻值为20Ω，滑动变阻器位于最后触点，则R0为0Ω；电磁铁阻值为10Ω，电路中电流为600mA时，电磁铁工作，则电源电压U为
（3）若将滑动变阻器调至第一触点，则R0为40Ω；刚好红灯亮起，则电路中电流为0.6A，电路中总电阻为
则压强电阻的阻值为
R为压强电阻，其电阻与压强成正比例，由于压强为100Pa时，电阻为10Ω，则电阻为20Ω，压强为200Pa。若接触面积为10cm2，则压力为
水平面上重力与压力大小相等，则重力G为0.2N。
（4）[1][2]若想要提高红灯刚好亮起时所需的压强，则需要增大电路中的电流，根据欧姆定律可知可以增大电源电压U或者减小滑动变阻器阻值。
【典例】（2024·陕西渭南·一模）如图甲是物理创新小组设计的“闯红灯违规模拟记录器”，控制电路电源电压为6V，电磁继电器的电阻忽略不计，R0是阻值为10Ω的定值电阻。R为压敏电阻，其阻值大小随压力F的变化关系如图乙所示。当光控开关接收到绿光时断开，工作电路中指示灯亮，电控照相机不工作，当光控开关接收到红光时自动闭合，且当压敏电阻受到车的压力增大到一定数值，控制电路中电流等于或大于0.06A时，电控照相机开始拍照。下列说法中错误的是（　　）
A．a处是指示灯，b处是电控照相机
B．当控制电路中电流等于0.06A时，闯红灯的车对压敏电阻的压力为4×103N
C．当重为1.2×104N的车阁红灯时，控制电路消耗的总功率为0.9W
D．若使质量较小的车闯红灯也能被拍下，可以适当减小线圈的匝数
【答案】D
【知识点】设计含有电磁继电器的电路图、影响电磁铁磁性强弱的因素、电功率P=UI及推导式的简单计算、欧姆定律的简单计算
【详解】A．当力敏电阻受到车的压力增大到一定数值，控制电路中电流等于或大于0.06A时，衔铁吸下来，b处接通，电控照相机开始拍照，b处是电控照相机，则a处是指示灯，故A正确，不符合题意；
B．当控制电路中电流等于0.06A时，总电阻为
压敏电阻的阻值为
由图可知，此时闯红灯的车对压敏压阻的压力为4000N，故B正确，不符合题意；
C．当质量为1200kg的车闯红灯时，力敏电阻所受的压力为
由图可知，此时压敏电阻为30Ω，总电阻为
控制电路的电流为
控制电路消耗的总功率为
故C正确，不符合题意；
D．质量较小的车闯红灯也能被拍下，即为控制电路中压敏电阻较大，电流较小时，衔铁也能被吸下来，则需要增强螺线管的磁性，可以适当增加线圈的匝数，磁铁的吸引力变强，控制电路的更小的电流就能够把衔铁吸引下来，故D错误，符合题意。
故选D。
【变式1】（2024·江苏常州·二模）人人可能都遇到过这样的尴尬：超市购物时，购物袋很难搓开。这时我们经常看到会有人在手指上吐一些唾沫或在购物袋上哈一口气然后再搓开，这样做既不卫生又不雅观。小许同学利用电磁继电器（线圈电阻可忽略）设计了一款自动喷水器，只要手指头伸到喷头下面，喷头就会喷水，从而使顾客轻松打开购物袋。这款喷水器用到了红外开关S，当接收到人发出的红外线时，S自动闭合。下列设计合理的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】设计含有电磁继电器的电路图
【详解】A．当接收到人发出的红外线时，S自动闭合，电路中有电流通过，电磁铁产生磁性，吸引衔铁，水箱所在电路处于断路状态，不会有水喷出，故A不符合题意；
B．当接收到人发出的红外线时，S自动闭合，电路中有电流通过，电磁铁产生磁性，吸引衔铁，水箱所在电路被接通，处于通路状态，有水喷出，故B符合题意；
CD．当接收到人发出的红外线时，S自动闭合，开关与保护电阻并联，此时保护电阻被短路，因线圈电阻可忽略，会引起电源短路，故CD不符合题意。
故选B。
【变式2】（23-24九年级下·河南洛阳·阶段练习）请用下图设计一个温度自动报警器，要求正常情况下绿灯亮，当温控箱内温度升到一定温度时，红灯亮（绿灯灭）。
【答案】
【知识点】设计含有电磁继电器的电路图、电磁继电器的结构、原理与工作示意图、并联电路的设计
【详解】根据题意，将温控箱内温度计与电磁铁、控制电源组成控制电路，将工作电源与两盏灯组成工作电路，其中红灯接下触点，绿灯接上端触点。当温度升到一定温度时，控制电路接通，电磁铁将衔铁吸下，红灯亮。如图所示
【变式3】（2024·河南安阳·一模）在如图所示的继电器上加一个开关并把电源连在电路里，使它成为一个电铃。这样的电铃没有铃碗，通常叫蜂鸣器。
【答案】
【知识点】设计含有电磁继电器的电路图
【详解】闭合开关，电磁铁中有电流，电磁铁有磁性，吸引衔铁，弹簧伸长，螺钉与弹簧片断路，电磁铁中没有磁性，弹簧片在弹力的作用下恢复原状，使电路再次接通，弹簧不断的振动，这便是蜂鸣器，电路的连接如下所示：
【变式4】（22-23九年级上·江西赣州·阶段练习）小明同学利用如图所示的器材，为三防指挥部设计了一个水位自动报警器：当水位尚未达到金属块A所在的高度时，工作电路中绿灯L1亮，表示水位正常；当水位达到A高度时（河水含有杂质，属于导体），红灯L2亮（发出报警信号）。L1、L2的额定功率均为2W。
（1）请按照上述要求将图中的电路连接完整；
（2）若绿灯L1的灯丝断了，装置其它元件正常，当水位达到A高度时，红灯L2能不能亮？
（3）这个报警器正常工作2h，绿灯L1和红灯L2总共消耗的电能是多少kW h？
【答案】（1）；（2）能；（3）
【知识点】设计含有电磁继电器的电路图、电功率P=W/t的简单计算
【详解】解：（1）根据题意，当水位未到达A时，此时电磁铁无磁性，应该上方的绿灯接通；当水位到达A时，控制电路接通，电磁铁有磁性，衔铁被吸下来，应该是红灯所在的电路接通，如图所示
（2）若绿灯L1的灯丝断了，装置其它元件正常，当水位达到A高度时，控制电路接通，电磁铁产生磁性，将衔铁吸下来，红灯L2能亮。、
（3）红、绿指示灯的功率约为2W，即0.002kW，工作2h，耗电
答：（1）见详解；
（2）若绿灯L1的灯丝断了，装置其它元件正常，当水位达到A高度时，红灯L2能亮；
（3）这个报警器正常工作2h，绿灯L1和红灯L2总共消耗的电能是。
【典例】（2024·广东·中考真题）我国载人潜水器“奋斗者”号突破万米深潜，潜水器内氧气浓度过低会影响内部人员的生命安全。氧气可通过电解水的方式来制备。某科创小组设计了氧气浓度报警装置，其简化电路（未连接完整）如图甲所示。气敏箱可等效为一个电阻，其阻值R与氧气浓度c的关系如图乙所示。闭合开关，当氧气浓度时，绿灯正常发光；当时，红灯正常发光。已知电源电压及两灯的额定电压均为4.8V，电磁铁线圈的电阻忽略不计。
（1）“奋斗者”号下潜过程中，受到海水的压强变 ；
（2）电解水制备氧气的过程中，电能主要转化为 能；
（3）图甲中的A灯为 （选填“红”或“绿”）灯；
（4）闭合开关S，当时，通过电磁铁线圈的电流为 A；
（5）请根据文中信息，用笔画线代替导线，将图甲所示电路连接完整，要求导线不能相交（为接线柱）。
【答案】 大 化学 绿 0.1
【知识点】压强公式的简单应用、电磁继电器的结构、原理与工作示意图、设计含有电磁继电器的电路图
【详解】（1）[1]根据可知，“奋斗者”号下潜过程中，深度变大，受到海水的压强变大。
（2）[2]电解水制备氧气的过程中，消耗电能，产生化学能，电能主要转化为化学能。
（3）[3]如图乙所示，可知，当氧气的浓度升高时，气敏电阻的阻值变大，电磁铁线圈的电阻忽略不计，控制电路的电源电压不变，故电路中的电流变小，磁性变弱，衔铁弹上去，则A灯接通，此时绿灯发光，故A灯为绿灯。
（4）[4]分析图乙可知，气敏电阻的阻值与氧气的浓度的比值是一个定值，该定值为
闭合开关S，当时，浓度变化为
则电阻的变化量为
气敏电阻的阻值为
已知电源电压及两灯的额定电压均为4.8V，电磁铁线圈的电阻忽略不计，则通过电磁铁线圈的电流为
（5）[5]电磁继电器需要两个电路，一个是控制电路，一个工作电路，根据题意可知，两个电路共用一个电源，控制电路的重要组成部件为电源、电磁铁、气敏电阻，据此可以画出控制电路，工作电路需要分为两个简单电路，衔铁弹上去时，绿灯亮，衔铁吸下来时，红灯亮，故如图所示：
【变式1】（2024·四川成都·二模）成都地铁线路四通八达，地铁已成为成都市民出行的主要交通工具。小蒲同学每天乘坐地铁上学，他看到地铁站的扶梯没有人站在上面时扶梯运行缓慢，有人站上面扶梯会加速到正常运行。为了弄清其中的奥秘，小蒲尝试设计了图甲所示电路来研究扶梯的工作原理。
（1）为了实现电梯无人时低功率运行，有人上扶梯时扶梯自动调整为正常运行模式，则当有人靠近雷达传感器R0时，R0的阻值应该 ；
（2）若只将图甲中控制电路的雷达传感器安装在扶梯入口处，这种设计将 实现扶梯上有人时正常运行，无人时便缓慢运行（选填“能”或“不能”）；
（3）已知自动扶梯正常运行时的平均功率为11kW，扶梯缓慢运行时的功率为正常运行时平均功率的，扶梯每天凌晨6：00开机，晚上24:00停止运行，设扶梯每天载客正常运行时间为开机总时间的，则一部扶梯每天消耗电能为 ；
（4）通过观察，小蒲发现，上班高峰期扶梯上挤满了人，小蒲觉得电路中一定还有其他巧妙的设计，于是小蒲和他的小伙伴重新设计了如图乙所示的电路，你认为合理的是 。
A．R3可能是压力传感器，且压力越大，传感器电阻越大
B．R3可能是压力传感器，且压力越大，传感器电阻越小
C．因为扶梯的速度不变，所以电动机的功率与扶梯上站的人的多少无关
D．为了提高雷达探测人群的灵敏度，可以将R2的滑片向右滑动适当距离
【答案】 减小 不能 72.6 BD
【知识点】设计含有电磁继电器的电路图、电磁继电器的结构、原理与工作示意图、电功及其计算、含有敏感电阻的动态分析
【详解】
（1）[1]为了实现电梯无人时低功率运行，有人上扶梯时扶梯自动调整为正常运行模式，由 ，电压一定时，则电阻变小，R0的阻值应该减小。
（2）[2]传感器的安装位置要根据传感器需要检测的信号来决定所在的位置，为防止扶梯加速使乘客站立不稳，这样才能保证扶梯正常运转，这种设计将不能实现扶梯上有人时正常运行。
（3）[3]由题可知扶梯每天开机共，正常运行时间为 ，缓慢运行的时间为
扶梯正常运行时消耗的功为
扶梯缓慢运行时的功率为
扶梯缓慢运行时消耗的功为
则一部扶梯每天消耗电能为
（4）[4]上班高峰期扶梯上挤满了人，但扶梯的运行速度并未出现明显降低
A．人越多相同时间做功越多，则需要的功率越大，R3与电动机串联，若R3是压力传感器，且压力越大，传感器电阻越大，则电路中电流小，电源电压一定，电动机两端电压减小，转速减慢，故A错误；
B．人越多需要的功率越大，R3与电动机串联，若R3是压力传感器，且压力越大，传感器电阻越小，则电路中电流大，电源电压一定，电动机两端电压变大，故B正确；
C．因为扶梯的速度不变，人越多相同时间做功越多，需要的功率越大，故C错误；
D．为了提高雷达探测人群的灵敏度，人靠近时即R0变化较大，即减小的较多，电源电压一定时，电流一定，则电路中总电阻不变，所以变阻器阻值要变大，即向右移动，故D正确。
故选BD。
【变式2】（23-24九年级下·广东广州·阶段练习）校园清扫车大大提高了工作效率，如图甲所示，若该车重为6×104N，车轮与地面的总接触面积为1000cm2。在平直水平道路上匀速行驶了100s，通过了300m的路程。若汽车受到的阻力为重力的0.1倍。
（1）求清扫车对地面的压强；
（2）求清扫车在如上所述匀速行驶300m过程中，牵引力所做的功；
（3）如图乙是小明为该车设计的转向指示灯电路，L1表示左灯，L2表示右灯，R0为保护继电器的电阻，当单刀双掷开关S与“1”接通时，左转指示灯L1将会亮暗交替闪烁，请用笔画线完成电路的连接。
【答案】（1）；（2）；（3）
【知识点】设计含有电磁继电器的电路图、功的计算和估算、压强公式的简单应用
【详解】（1）清扫车在平直水平道路上匀速行驶时，清扫车对地面的压力为
车轮与地面的总接触面积为
根据可得，清扫车对地面的压强为
（2）因为清扫车在平直水平道路上匀速行驶，受到平衡力作用，所以清扫车受到的牵引力等于阻力，即
牵引力所做的功为
（3）当单刀双掷开关S与“1”接通时，左转指示灯L1将会亮暗交替闪烁，即左转指示灯的两端电压处于周期性变化的状态，因此电路设计思路是：开关与“1”接通后，灯泡L1与电磁铁和定值电阻R0串联，此时灯泡两端的电压小于电源电压，灯泡发光较暗。电磁铁此时产生磁场，将衔铁吸下来，AB两个触点的接通导致电磁铁和定值电阻R0被短路，灯泡电压等于电源电压，灯泡正常发光。此时电磁铁失去磁性，衔铁在弹簧的拉力作用下向上运动，AB触点分开，恢复到开始时的状态，如此循环往复。它的亮度不断改变，出现亮暗交替闪烁的情形。电路图如图所示：
【变式3】（21-22九年级下·广东湛江·阶段练习）珠海的春季，天气潮湿，需要除湿，简化后的电路图如图2所示。控制电路中的电源电压U1＝12V，调控电阻R0的阻值范围为0~1000Ω，R为装在除湿器内的湿敏电阻，其阻值随相对湿度φ（空气中含有水蒸气的百分比，单位为：%RH），L为磁控开关，当湿敏电阻R的阻值发生变化时，当电流大于或等于20mA时，L的两个由磁性材料制成的弹片具有了磁性并相互吸合U2＝220V，Rg为保护电阻，磁控开关L的线电阻不计。问：
（1）当S接通时，可判断出图2中线圈上端P的磁极是 极；
（2）磁性弹片可能是下列哪些材料组成 ；
A．钴、锌 B．铁、铝 C．钴、镍 D．铁、钢
（3）开关S闭合后，磁控开关L的两个弹片在一定条件下相互吸合，涉及的知识有 ；
A．电流的磁效应
B．通电导体在磁场中受力的作用
C．磁化
D．磁极间相互作用
（4）由图3可知，湿敏电阻R的阻值随着相对湿度的增加而 ；在磁控开关L闭合条件不变的情况下，若要早点开始除湿，则应将控制电阻R0 （两空均选：变大/变小）；
（5）因实验室内有较敏感的器件，要求相对湿度控制在45%RH以内，则调控电阻R0的阻值不能超过 Ω；
（6）若除湿过程中工作电路的总功率为1100W，保护电阻Rg＝4Ω，压缩机功率是 W。
【答案】 N C ACD 变小 变小 500 1000
【知识点】设计含有电磁继电器的电路图、判断螺线管极性、电流方向、绕线方式的关系、电功率P=UI及推导式的简单计算
【详解】（1）[1]当S接通时，由安培定则可判断出图2中线圈的上端P的磁极是N极。
（2）[2]磁性材料是指铁钴镍等物质，磁性弹片需要用磁性材料。
A．钴、锌中锌不是磁性材料，故A不符合题意；
B．铁、铝中铝不是磁性材料，故B不符合题意；
C．钴、镍都是磁性材料，故C符合题意；
D．铁、钢都是磁性材料，但钢是硬磁性材料，通电时有磁性，断电时磁性不会消失，不合适做磁性弹片，故D不符合题意。
故选C。
（3）[3]开关S闭合后，磁控开关L的两个弹片在电流的作用下被磁化成异名磁极，异名磁极相互吸引，同时说明了通电导体周围存在着磁场，故用到了电流的磁效应、磁化、磁极间相互作用，故ACD符合题意，B不符合题意。
故选ACD。
（4）[4][5]根据图3可知湿敏电阻R的阻值随着相对湿度的增加而变小；若要早点开始除湿，即相对湿度减小，湿敏电阻阻值变大，由于衔铁被吸下的电流不变，根据知总电阻不变，所以需要减小控制电阻的阻值。
（5）[6]由图3可知，当相对湿度控制在时湿敏电阻R的阻值，已知当电流时，L的两个磁性弹片相互吸合，工作电路的压缩机开始带动系统进行除湿。由可得，电路中的总电阻
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，调控电阻的阻值
则调控电阻的阻值为500Ω。
（6）[7]已知自动除湿器是在家庭电路中工作的，则电源电压；则根据可得
则保护电阻的功率
压缩机功率为
【变式4】（2022·广东佛山·三模）车辆超载是造成公路桥梁损坏的重要原因，因此限制车辆超载有着重要意义。
某物理兴趣小组设计了一个“汽车超载记录器”原理图，如图甲。图中使用了一个水平杠杆OAB，O为支点，OA：AB＝1：9。R为压敏电阻，其所受压力与电阻的关系如图乙所示。已知变阻器R1规格为“50Ω 2A”，电磁继电器线圈电阻忽略不计，当通过线圈的电流达到0.1A时，电磁继电器的衔铁被吸下。

（1）检测时，杠杆A点受到压力与压杆对压敏电阻压力之比为 ；
（2）将图甲连接完整。要求：未超载，绿灯亮：超载，红灯亮，拍照，记录违法行为，红灯与相机需独立工作 ；
（3）在某路段限重20t。当车辆刚好达20t时，压敏电阻阻值为 Ω，计算可知此时控制电路电压U的取值范围是 ；
（4）若给控制电路提供了恒为5V的电压，其他条件不变的情况下，则该报警器能设置的最低限载是 t；
（5）某些主干道抗压能力较好，允许通行质量更大车辆，需适当调高限载，下列措施可行的是 。（多选）
A．适当增大R1阻值
B．减小电磁铁线圈匝数
C．适当减小控制电路电源电压
D．B点左移
【答案】 10:1 30 3V～8V 5 ABC
【知识点】设计含有电磁继电器的电路图、含有敏感电阻的动态分析、欧姆定律的简单计算、运用杠杆平衡原理进行计算、重力的计算与估算
【详解】（1）[1]车对杠杆的压力为，压敏电阻对杠杆的向上的支持力为，根据杠杆平衡条件有
力的作用是相互的，杠杆对电阻的压力等于电阻对杠杆的支持力，故汽车对杠杆的压力与杠杆对电阻的压力之比为10：1。
（2）[2]根据要求可知：未超载时，衔铁未被吸引下来时，绿灯所在电路是连通的；当超载时，衔铁被吸引下来，红灯亮，同时相机也在拍照，即此时红灯与相机所有的电路是接通的；要求红灯与相机独立工作，即二者并联。电路图如下：

（3）[3]车对杠杆的压力等于车的重力，则压敏电阻受到的压力为
查乙表可得，此时压敏电阻阻值为30Ω。
[4]若变阻器连入电路阻值最大，此时电源电压为
若变阻器连入电路的阻值为0，此时电源电压为
即电源电压可控制在3V~8V间。
（4）[5]最低限载，即较小的压力作用在压敏电阻上，电流就会达到0.1A，此时变阻器连入电路电阻为0。若电源电压为5V，报警时压敏电阻阻值为
查阅乙图知，此时压敏电阻受到的压力为，则此时车的重力为
车的质量为
（5）[6]A．提高限载，即车超载时电流不报警。车超载时，如增大变阻器的阻值，就增大了控制电路的阻值，此时电流就不会达到报警电流。故A符合题意；
B．车超载时，如减小电磁铁的线圈匝数，就减小了电磁铁的磁性，不会将衔铁吸引下来报警。故B符合题意；
C．车超载时，如减小控制电路电源电压，就会使电路中的电流减小，不会达到报警电流。故C符合题意；
D．若将B点左移，减小了电阻对杠杆支持力的力臂。在车质量相同时，会使杠杆对电阻的压力增大，压敏电阻的阻值减小，控制电路中的电流增大，会提前报警。故D不符合题意。
故选ABC。
【变式5】（22-23九年级上·河南周口·期末）科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温箱温控电路，它包括控制电路和受控电路两部分，用于获得高于室温、且温度在一定范围内变化的“恒温”。其中控制电路电源电压U=36V，R为可变电阻，Rt为热敏电阻（置于恒温箱内），热敏电阻阻值随温度变化的关系如图乙所示，继电器线圈电阻R0=50Ω，已知当控制电路的电流达到0.04A时，继电器的衔铁被吸合；当控制电路的电流减小到0.036A时，衔铁会被释放。加热器的规格是“220V 1000W”，恒温箱内部空间大小是2m3，空气的密度ρ空=1.30kg/m3，空气的比热容c空=1×103J/（kg ℃）。
（1）若要使恒温箱内可获得上限为100℃的“恒温”，可变电阻R应调节为多大？
（2）加热器产生的热量有80%转化为恒温箱内空气的内能，若使恒温箱内空气温度从25℃升高到65℃，加热器需正常工作多长时间？

【答案】（1）450Ω；（2）130s
【知识点】设计含有电磁继电器的电路图、焦耳定律的公式及简单应用、欧姆定律的简单计算
【详解】（1）由图甲知，控制电路中热敏电阻、可变电阻与线圈串联；由图乙知t1=100℃，Rt1=400Ω，此时通过线圈电流，根据欧姆定律可得，控制电路的总电阻
可变电阻R的阻值
（2）由得空气质量
空气吸收的热量
加热器消耗的电能
由W=Pt得，加热时间
答：（1）若要使恒温箱内可获得上限为100℃的“恒温”，可变电阻R应调节为450Ω；
（2）加热器产生的热量有80%转化为恒温箱内空气的内能，若使恒温箱内空气温度从25℃升高到65℃，加热器需正常工作130s。
一．选择题（共13小题）
1．（2025春 亭湖区校级期中）图甲为简单箱温箱温控电路（U为恒压电源），电磁继电器线圈的电阻为30Ω，R为热敏电阻，其阻值R随温度t变化的图像如图乙所示，R′为滑动变阻器，当线圈中的电流大于或等于20mA时，衔铁被吸合，加热器停止工作，实现温度控制，关于该恒温箱的说法正确的是（　　）
A．继电器中电磁铁的上端为N极
B．恒温箱内的加热器应接在BD间
C．若在该恒温箱的设定温度高一些，滑动变阻器滑片应向上移
D．要实现对50℃～100℃之间任一温度的控制，该装置恒压电源U至少为2.4V
【解答】解：A．由图可知，电流从电磁铁的下端流入，根据安培定则可判断电磁铁的下端为N极，故A错误；
B．衔铁被吸合，加热器停止工作，则衔铁松开时，加热器工作。所以恒温箱的加热器应接在AC间，故B错误，不符合题意；
C．控制电路中，线圈、热敏电阻R、滑动变阻器串联。衔铁被吸合，加热器停止工作时的电流不变，根据，则控制电路总电阻不变，若提高设定温度，则对应热敏电阻R阻值变小，则滑动变阻器阻值应调大，所以滑动变阻器滑片应向下移，故C错误，不符合题意；
D．衔铁被吸合时，控制电路的电流至少为20mA，线圈两端的电压U1＝IR线圈＝0.02A×30Ω＝0.6V，
由图甲知，热敏电阻的阻值随温度升高而降低。据串联电路的分压特点知，热敏电阻阻值越大，分得的电压越大，所以当温度为50摄氏度，热敏电阻阻值为90Ω时，电源电压最小，此时热敏电阻两端电压U2＝IR＝0.02A×90Ω＝1.8V，
则最小电源电压U＝U1+U2＝0.6V+1.8V＝2.4V，
则要实现对50℃ 100℃之间任一温度的控制，该装置恒压电源U至少为2.4V，故D正确，符合题意。
故选：D。
2．（2025 扬州二模）如图所示，R0是一个光敏电阻，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，R是电阻箱（已调至合适阻值），它们和继电器组成自动控制电路来控制路灯。白天灯熄，夜晚灯亮。下列说法正确的是（　　）
A．白天流过R0的电流较小
B．给路灯供电的电源应接在“b、c”两端
C．要让路灯在天更暗的时候才发光，应将电阻R调大些
D．电源电压减小后，傍晚时路灯比原来早一些亮
【解答】A．因为白天时，光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小，由I可知，白天流过R0的电流比夜晚大，故A错误；
B．白天灯熄，夜晚灯亮；白天通过电磁铁的电流较大，电磁铁的磁性较大，衔铁被吸下，路灯断路；夜晚通过电磁铁的电流较小，电磁铁的磁性较小，衔铁被放开，路灯通路，则给路灯供电的电源应接在“a、b”两端，故B错误；
C．要让路灯在天更暗的时候才发光，此时光敏电阻的阻值更大，此时衔铁才被吸下，此时控制电路的电阻达到衔铁被吸下时的电阻，由串联电路中电路的电阻特点得，此时应将电阻R调小些，故C错误；
D．电源电压减小后，当衔铁被吸下时，控制电路的电流不变，由欧姆定律得，此时电路的电阻变小，变阻箱的电阻不变时，光敏电阻的阻值变小，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，则此时光照强度较强，即傍晚时路灯比原来早一些亮，故D正确。
故选：D。
3．（2025 盐城）如图所示，给绕在铁钉上的线圈通电后，铁钉吸引大头针。下列操作能使铁钉吸引大头针数目变多的是（　　）
A．减少线圈匝数
B．减少电池节数
C．向右移动滑动变阻器的滑片
D．对调电源正、负接线柱上的接线
【解答】解：A、根据电磁铁磁性强弱的影响因素，在电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。减少线圈匝数，会使电磁铁磁性减弱，吸引大头针的数目减少，故A错误。
B、减少电池节数，电源电压减小，由欧姆定律\（I＝\frac{U}{R}\）可知，电路中的电流减小。因为在线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁的磁性越强，所以电流减小会使电磁铁磁性减弱，吸引大头针的数目减少，故B错误。
C、由图可知，滑动变阻器接入电路的有效部分是滑片以右的电阻丝，向右移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据欧姆定律I，电源电压不变，电阻变小，电路中电流变大。又因为线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁磁性越强，所以电磁铁吸引大头针的数目会变多，故C正确。
D、对调电源正、负接线柱上的接线，会改变电路中电流的方向，电磁铁的磁极会发生改变，但不会影响电流大小和线圈匝数，根据电磁铁磁性强弱的影响因素可知，其磁性强弱不变，吸引大头针的数目不变，故D错误。
故选：C。
4．（2025 泰兴市一模）如图甲是科技小组设计的“智能温控小屋”简化电路，定值电阻R0为100Ω，Rt为热敏电阻，其阻值随温度变化图像如图乙，线圈电阻不计。若控制电路电源电压为3V，当室温上升至28℃时受控电路中冷却系统开始工作，当室温降至23℃时停止工作。当控制电路中的电流为0.15A时，衔铁刚好被吸下，关于此装置，下列说法中正确的有（　　）
①电磁铁通电时，上端为N极
②在此温度范围内工作时，Rt的最大电阻为25Ω
③控制电路电压不变，若设定室温降至21℃时停止工作，可适当减小R0的阻值
④若设定室温上升至30℃时冷却系统开始工作，可适当提高控制电路电源电压
A．①③ B．③④ C．②④ D．②③
【解答】解：①控制电路通电，由安培定则，电磁铁的下端是N极，故①错误；
②由题意和图示可知，冷却系统工作后，控制电路中热敏电阻Rt和定值电阻R0并联，
R0两端电压为U0＝U＝3V，此时通过R0的电流：I00.03A，
由图乙可知，在降温过程中热敏电阻Rt的阻值会增大，则通过热敏电阻Rt的电流会减小，但此过程中衔铁一直被吸下，说明此过程中控制电路的总电流为0.15A，
当室温降至23℃时，热敏电阻Rt的阻值最大，控制电路的总电流仍为0.15A，则此时通过热敏电阻的电流为I't＝I﹣I0＝0.15A﹣0.03A＝0.12A，
热敏电阻两端电压为Ut＝U＝3V，
所以热敏电阻的最大阻值：Rt大25Ω，故②正确；
③由图乙可知，当设定室温降至21℃时热敏电阻的阻值增大，由欧姆定律可知，通过热敏电阻的电流减小，而衔铁刚好被吸下时控制电路的电流一定，由并联电路的电流特点可知，此时应增大通过R0的电流，由欧姆定律可知，应适当减小R0的阻值，故③正确；
④由图乙可知，当设定室温上升至30℃时热敏电阻的阻值减小，由欧姆定律可知，通过热敏电阻的电流增大，为了保持衔铁刚好被吸下时控制电路的电流一定，此时应减小电源电压，故④错误。
综上所述②③正确，故D正确。
故选：D。
5．（2025 鼓楼区三模）小明为了确定电池的正负极，他设计了以下四种方案，其中可行的是（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：A．测电笔是来辨别家庭电路中的火线和零线的，由于测电笔内部高阻的特点，无法辨别电池正负极，故A错误；
B．灯泡的亮或灭，可以判断电路中是否有电流，而不能判断电路中电流的方向，也就不能判断电源的正负极，故B错误；
C．通电螺线管的极性与电流方向有关，结合小磁针的指向，利用安培定则，可判断出电流流向，由此也可判断出电源的正负极，故C正确；
D．通电线圈周围存在磁场，该实验探究的是电磁铁磁性强弱与电流大小的关系，通过吸引铁屑的多少只可以证明磁性的强弱，无法判断电源的正负极，故D错误。
故选：C。
6．（2025 天宁区校级一模）如图所示，利用光敏电阻为居民楼门口设计的一种智能照明电路，L为“220V，22W”的照明灯，天暗时自动发光，天亮时自动熄灭。控制电路中，电源由两节新干电池串联而成。R1为定值电阻，R2为光敏电阻，其阻值会随着光强的变化而变化。下列说法不正确的是（　　）
A．受控电路中，导线a端应连接照明电路的火线
B．光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小
C．如果提高控制电路电源电压照明灯白天也可能发光
D．若将R1换成阻值稍小的电阻，可缩短灯L的发光时间
【解答】解：
A、开关控制灯泡时，开关接在火线上，所以受控电路中导线a端应连接照明电路的火线，故A正确；
B、由题知，照明灯在天暗时发光，说明此时照明电路闭合，即衔铁上动触点与静触点接触，由图可知此时衔铁应被释放，则电磁铁的磁性减弱，说明控制电路中的电流变小，根据I可知控制电路中的电阻变大，即此时光敏电阻的阻值变大，反之，天亮时光敏电阻的阻值变小，所以，该光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，故B正确；
C、如果提高控制电路的电压，由欧姆定律可知，控制电路中的电流增大，在白天时，控制电路的电流很大，衔铁会被吸下，照明灯L不发光，且到晚上时，由于控制电路的电压高、电流大，也可能导致衔铁被吸下，照明灯L也可能不发光，故C错误；
D、若将R1换成阻值稍小的电阻，根据I可知，电流变大，则在吸下衔铁时，可缩短灯L的发光时间，故D正确。
故选：C。
7．（2025 姜堰区二模）心肺机用“电动泵”替代心脏，推动血液循环。“电动泵”的工作原理如图所示，将线圈ab固定在活塞一端，利用其与固定磁铁间的相互作用带动活塞运动，从而使血液定向流动，阀门K1、K2都只能单向开启。当线圈中的电流从a流向b时（　　）
A．该装置的工作原理是电磁感应
B．该电动泵可用干电池供电
C．活塞将向左运动
D．此时为“送血”状态
【解答】解：A、该装置的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，故A错误；
B、该电动泵需要外接电源，不可用干电池供电，应该用交流电源，故B错误；
CD、根据安培定则可知：螺线管的左端是S极，此时固定磁铁和电磁铁相互吸引，活塞向左运动，K1关闭，K2打开，为“抽血”状态，故C正确，D错误。
故选：C。
8．（2025 宿城区二模）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，电源电压一定。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．水位下降时，电磁铁磁性变强
B．水位下降时，通过R0电流变大
C．水位上升时，R0的电功率变小
D．水位上升时，RN的阻值会变小
【解答】解：由图可知，控制电路中定值电阻R0与压敏电阻RN和电磁铁串联；
AB、由“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”可知，此时衔铁被释放，动触点与静触点接触，电磁铁的磁性减弱，控制电路中的电流变小，故AB错误；
CD、由“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”可知，此时衔铁被吸引，动触点与静触点分离，电磁铁的磁性增强，控制电路中的电流变大，由串联电路的电流特点可知，通过R0的电流变大，由P＝UI＝I2R可知R0的电功率变大，由欧姆定律可知，此时电路中的总电阻变小，由串联电路的电阻特点可知，RN的阻值变小，故D正确、C错误。
故选：D。
9．（2025 宜兴市二模）如图所示，在电磁铁的正上方用弹簧挂着一根条形磁铁，闭合开关S，待条形磁铁静止后，再将滑片P从a端向b端移动的过程中，会出现的现象是（　　）
A．电流表示数变大，灯L变亮，弹簧的长度变长
B．电流表示数变大，灯L变亮，弹簧的长度变短
C．电流表示数变小，灯L变暗，弹簧的长度变长
D．电流表示数变小，灯L变暗，弹簧的长度变短
【解答】解：电流由上方流入，则由右手螺旋定则可知，螺线管上端为S极。因同名磁极相互排斥，两磁铁相互排斥。当滑片P从a端向b端滑动过程中，滑动变阻器接入电阻减小，电路中的总电阻减小，由I可知，电路中电流变大，即电流表的示数变大，小灯泡亮度增强，电磁铁的磁性增强，则条形磁铁受到的向上的力增强，弹簧长度将变短。
分析可知，选项B正确。
故选：B。
10．（2025 泗阳县二模）海鲜保存常要求温度低于﹣18℃。小明为海鲜市场的冷库设计了温度自动报警器，其原理如图甲所示。控制电路和工作电路的电源电压均为3V保持不变，电磁铁线圈电阻忽略不计，乙图为热敏电阻R随温度变化的图象。冷库温度等于或高于﹣18℃时，工作电路报警。下列说法不正确的是（　　）
A．冷库温度为﹣18℃时，控制电路消耗的电功率为0.09W
B．工作电路报警时，控制电路的衔铁被吸下，铃响灯不亮
C．若控制电路中电源电压降低，将导致冷库报警温度低于﹣18℃时
D．控制电路开关闭合时，电磁铁的上端为N极，且冷库温度越高
【解答】解：A、根据图像乙，冷库温度上升后，热敏电阻阻值变小，冷库温度为﹣18℃时，R＝100Ω，控制电路消耗的电功率为P0.09W，故A正确；
B、温度过高，热敏电阻阻值变小，控制电路电流变大，衔铁被吸下，工作电路中电铃响，灯不亮，故B中正确；
C、冷库温度﹣18℃时，热敏电阻阻值为100Ω，利用欧姆定律得到：I0.03A，若控制电路中电源电压降低，吸引衔铁时的电流大小不变，故电阻R的阻值将变小，将导致冷库报警温度高于﹣18℃，故C错误；
D、控制电路开关闭合时，根据安培定则可知，电磁铁的上端为N极，且冷库温度越高，R阻值越小，控制电路电流变大，电磁铁的磁性越强，故D正确。
故选：C。
11．（2025 溧阳市校级模拟）酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封罩，为了方便操作，设计了一个杠杆衔铁和电磁铁组合系统来升降密封罩，如图所示。下列说法中错误的是（　　）
A．电磁铁的工作原理是电流的磁效应
B．装置通电后，电磁铁上端为N极
C．若密封罩被提起并悬挂于空中，不计衔铁、杠杆的质量，左侧电磁吸力应大于密封罩的重力
D．若密封罩不能被提起，则应将滑动变阻器滑片向右滑动
【解答】解：A、电磁铁是利用电流的磁效应和通电螺线管插入铁芯后磁性大大增强的原理来工作的，故A正确；
B、由图看出，电流从电磁铁上端流入，依据安培定则，四指顺着电流方向，大拇指应向上握住电磁铁，所以上端为N极，故B正确；
C、若密封罩被提起并悬挂于空中，不计衔铁、杠杆的质量，由图可知，衔铁这段电磁吸力的力臂小于密封罩的重力的力臂，根据杠杆的平衡条件，左侧电磁吸力应大于密封罩的重力，故C正确；
D、若密封罩不能被提起需要，增大电磁铁的磁性，应增大电路中的电流，根据欧姆定律可知，需要减小滑动变阻器接入电路中的电阻，所以滑片应该向左移动，故D错误。
故选：D。
12．（2025 东台市模拟）如图所示的四个图中，磁感线方向标注错误的是（　　）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
【解答】解：A．根据安培定则可知，图中的左端为N极，右端为S极，磁感线在磁体内部由S极出发回到N极，故A错误；
B．图中的左端为N极，右端为S极，磁感线由N极出发回到S极，故B正确；
C．在磁体外部，磁感线都是从N极发出，故C正确；
D．地磁场的北极在地理的南极附近，地磁场的南极在地理的北极，磁感线该从N极出发，回到磁体的S极，故D正确。
故选：A。
13．（2025 泗洪县模拟）如图所示，R0是一个光敏电阻，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，R是电阻箱（已调至合适阻值），它们和继电器组成自动控制电路来控制路灯。白天灯熄，夜晚灯亮。下列说法正确的是（　　）
A．白天流过R0的电流较小
B．给路灯供电的电源应接在“b、c”两端
C．如果将R的阻值调大一些，傍晚时路灯比原来迟一些亮
D．电源电压减小后，傍晚时路灯比原来早一些亮
【解答】解：A、因为白天时，光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小，由I可知，白天流过R0的电流比夜晚大，故A错误；
B、光敏电阻的电阻值随光照强度的增大而减小，所以白天时光敏电阻的电阻值小，电路中的电流值大，电磁铁将被吸住；静触点与C接通；晚上时的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以静触点与B接通。所以要达到晚上灯亮，白天灯灭，则电源应接在ab之间。故B错误；
C、如果将电阻箱R的阻值调大，电流变小，继电器的电流变小，磁性变弱，吸引力变小，路灯提前被点亮，故C错误；
D、控制电路中的电压变小，而电路中的吸合电流不变，由I可知，电路总电阻变小，光敏电阻的阻值变小，光照强度增强，路灯比原来早一些亮，故D正确。
故选：D。
二．填空题（共7小题）
14．（2025 高邮市一模）如图所示，弹簧下端挂一条形磁铁，磁铁下端为N极，条形磁铁的正下方有一带铁芯的螺线管，闭合开关后，电磁铁的上端为 　N　 极，弹簧长度会 　减小　 （选填“增大”“减小”“不变”）；若想要让弹簧的长度缩短，应将滑动变阻器的滑片往 　左　 （“左”或“右”）滑。
【解答】解：闭合开关后，电流从下端流入，根据安培定则，右手四指顺着电流方向握住螺线管，大拇指所示的方向为N极，即电磁铁的上端为N极，由于磁铁下端为N极，根据同名磁极相互排斥，弹簧受到拉力变小，弹簧长度会减小。
因为磁铁与电磁铁相互排斥，若想要让弹簧的长度缩短，则电磁铁磁性应增强，电路中电流应变大，滑动变阻器接入阻值变小，故应将滑动变阻器的滑片往左滑。
故答案为：N；减小；左。
15．（2025 常州模拟）在一块有机玻璃板上，安装一个用导线绕成的螺线管，在板面上均匀撒满铁屑，通电后铁屑的分布如图所示。如果小磁针黑色端是N极，则通电螺线管的右端是 　S　 （N/S）极。实验中 　不能　 （能/不能）用铜屑代替铁屑显示磁场分布。
【解答】解：小磁针黑色端是N极，小磁针静止时N极所指的方向为磁场的方向，所以由图可知，其静止时N极指向左侧，则右端为S极，根据磁极间的相互作用，可得通电螺线管的右端是S极；
磁体具有吸铁性，所以不能用铜屑代替铁屑。
故答案为：S；不能。
16．（2025 工业园区模拟）如图所示，开关S闭合，根据通电螺线管周围的磁感线分布判断直流电源的左端为 　负极　 （填“正极”或“负极”）。弹簧测力计吊着铜块在通电螺线管的上方从右端水平匀速运动到左端的过程中，弹簧测力计示数 　一直不变　 ；若将铜块换成铁块，其他条件不变，则弹簧测力计示数 　先变小后变大　 （后两个空填“先变小后变大”“一直不变”或“先变大后变小”）。
【解答】解：（1）根据安培定则，伸出右手，使右手大拇指指示通电螺线管的N极（左端），则四指弯曲所指的方向为电流的方向，即电流是从螺线管的右端流入的，左端流出，所以电源的左端为负极，右端为正极；
（2）磁性材料是指铁、钴、镍等物质，铜不是磁性材料，不能与通电螺线管周围的磁场发生力的作用，故弹簧测力计吊着铜块在通电螺线管的上方从右端水平匀速运动到左端的过程中，弹簧测力计示数一直不变；
（3）通电螺线管能吸引铁块，弹簧测力计吊着铁块在通电螺线管的上方从右端水平匀速运动到左端的过程中，铁块受到的吸引力先变小后变大，所以弹簧测力计示数先变小后变大。
故答案为：负极；一直不变；先变小后变大。
17．（2025 鼓楼区三模）图甲是某烟雾报警器的简化电路图，当烟雾达到一定浓度时衔铁被吸引，随即铃响灯亮，烟雾报警器控制电路的电压10V，R是光敏电阻，其阻值与烟雾浓度的关系如图乙。若定值电阻R0的阻值是10Ω，工作电路铃响灯亮时，控制电路中的电流是0.2A。电磁铁线圈电阻不计。
（1）光敏电阻属于 　半导体　 （选填“导体”、“半导体”或“绝缘体”）；
（2）当烟雾浓度达到 　40　 %时，工作电路响铃亮灯；
（3）烟雾浓度分别是10%和60%时，定值电阻R0消耗的功率之比为 　1：9　 ；
（4）为了降低报警器报警时的浓度标准，可以适当 　增大　 （选填“增大”或“减小”）控制电路电源电压U。
【解答】解：（1）半导体的电阻随着热、光等条件改变，故光敏电阻属于半导体材料；
（2）工作电路响铃亮灯时，控制电路中的最小电流是0.2A，此时控制电路中的总电阻，此时光敏电阻的阻值为R＝R总﹣R0＝50Ω﹣10Ω＝40Ω，由题图乙可知，此时烟雾的浓度为40%，故浓度40%时灯亮；
（3）由图乙知，当烟雾浓度分别是10%和60%时，光敏电阻的阻值分别为80Ω和20Ω，此时控制电路中的电流分别为，
根据P＝I2R0可知，定值电阻R0消耗的功率之比为；
（4）为了降低报警器报警时的浓度标准，由图乙知，此时光敏电阻的阻值增大，根据可知：适当增大控制电路电源电压，可以保证控制电流不变。
故答案为：（1）半导体；（2）40；（3）1：9；（4）增大。
18．（2025 苏州二模）甲图是某饮水机内部电路简化图，其具有加热和保温功能。控制电路中，电源电压U1＝6V，R为电阻箱，图乙为热敏电阻Rt一t的图像，其允许通过的最大电流Imax＝20mA，电磁继电器线圈电阻不计。工作电路中，电源电压U2＝220V，电阻R1＝44Ω，R2＝176Ω。当电磁继电器线圈的电流I≤8mA时，衔铁与触点a接通；当电流I≥10mA时，衔铁与触点b接通。则：
（1）保温时，衔铁与触点 　a　 接通。
（2）加热时，工作电路的电流为 　5　 A。
（3）为使控制电路能正常工作，R接入电路中的最小阻值为 　100　 Ω。
（4）R调为 　300　 Ω，饮水机工作稳定后，水温的变化范围是50～75℃。
【解答】解：（1）由图甲可知，当工作电路中的开关S闭合、衔铁与触点a接触时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时工作电路中的总电阻最大，由P可知，工作电路的总功率最小，电热水器处于保温状态；
（2）当衔铁与触点b接触时，只有R1工作，工作电路中的总电阻最小，总功率最大，电热水器处于加热状态；
电热水器加热时的电流：
I加热5A
（3）由题意可知，控制电路能正常工作时控制电路的最大电流
I最大＝20mA＝0.02A
由欧姆定律可知，当电路中的总电阻最小时，电路中的电流最大，根据图乙可知，热敏电阻的最小阻值Rt最小＝200Ω，由欧姆定律可知，电路中最小总电阻：
R总最小300Ω
由串联电路的电阻特点可知，可调电阻R的最小阻值：
R最小＝R总最小﹣Rt最小＝300Ω﹣200Ω＝100Ω
（4）水温的是50℃时，Rt1的电阻是300Ω
当电磁继电器通过的电流为I2≥10mA＝0.01A，衔铁被吸下与触点b接通，电热水器处于加热状态，
由欧姆定律可知，此时控制电路的总电阻：
R总600Ω
根据串联电路的特点可知，Rt的阻值：
R＝R总﹣Rt1＝600Ω﹣300Ω＝300Ω，
水温的是75℃时，Rt2的电阻是450Ω
由题意可知，衔铁上弹与触点a接通时，控制电路中的电流
I′＝8mA＝0.008A，
此时控制电路中的总电阻：
R总′750Ω，
R的阻值：R′＝R总′﹣Rt1＝750Ω﹣450Ω＝300Ω
可调电阻调为300Ω，电热水器工作稳定后，水温的变化范围 50﹣70℃
故答案为：（1）a；
（2）5；
（3）100；
（4）300。
19．（2025 苏州模拟）综合实践课上，小明制作了恒温箱系统，原理如图。控制电路由电磁继电器、滑动变阻器R1、热敏电阻R2（安装在恒温箱内，阻值随温度升高而显著减小）、低压电源等组成。加热电路由电源、电热丝R3和R4等组成。调好R1阻值，闭合开关S1、S2，箱内温度升高到设定值后即在小范围内波动，且降温阶段降温比较平缓。
（1）恒温箱的设计既利用了电流的磁效应又利用了电流的　热　 效应；
（2）温度升高时，电磁铁磁性　增加　 ；
（3）将R1的阻值稍微调小一些，恒温箱控制的温度将　降低　 。
【解答】解：（1）恒温箱的设计既利用了电流的磁效应又利用了电流的热效应；
（2）温度升高时，热敏电阻R2的阻值随温度升高而显著减小，根据欧姆定律，电路中电流变大，电磁铁的磁性增强；
（3）电磁铁吸引衔铁时的电流不变，控制电路电源电压不变，根据欧姆定律可知，控制电路的总电阻不变，将R1的阻值稍微调小一些，根据电阻的串联可知，热敏电阻R2的阻值变大，因热敏电阻R2的阻值随温度升高而显著减小，故恒温箱控制的温度将降低。
故答案为：（1）热；（2）增强；（3）降低。
20．（2025 启东市二模）某科技小组为交通管理部门设计的“超载报警器”原理图如图甲所示，OAB为轻质杠杆，O为支点，OA＝5cm，AB＝20cm。已知变阻器R0，规格为“30Ω 2A”，R为压敏电阻，其阻值随所受压力变化的关系如图乙所示。电磁继电器线圈电阻不计，当通过线圈的电流大于或等于0.1A时，电磁继电器的衔铁被吸下。试问：
（1）当开关S闭合时，电磁铁的下端为 　S　 极；车辆超载时，此时工作电路中的 　红　 灯亮、照相机拍照，报警并记录违法行为。
（2）在某路段限重20t。当车辆刚好达20t时，压敏电阻阻值为 　30　 Ω，计算可知此时控制电路电压U的取值范围是 　3﹣6V　 。
（3）某些主干道抗压能力较好，允许通行质量更大的车辆，需适当调高限载，如采取移动A点的方法，可将A点向 　左　 （选填“左”或“右”）移。
【解答】解：（1）利用右手螺旋定则，根据电流流向判断电磁铁上端为N极。车辆超载时，由于作用在压敏电阻R上的压力增大，由图乙可知R的值减小，由欧姆定律，控制电路中电流增大，电磁铁磁性增强，吸引衔铁，红灯亮；
（2）已知路段限重20吨，则 FA＝G＝mg＝20×103kg×10N/kg＝2×105N，
由杠杆的平衡条件，所以B点支持力
FB4×104N
由力的相互性，故所受压力为4×104N，由图乙知，此时RF＝30Ω，
闭合开关，压敏电阻和变阻器R1串联接入电路，当R1＝30Ω时，电源电压
U＝IR总＝0.1A×（30Ω+30Ω）＝6V，
当R1＝0Ω时，电源电压U＝IRF＝0.1A×30Ω＝3V，
所以U的取值范围是3V～6V。
（3）由杠杆平衡条件FA×OA＝FB×OB可知，当FA一定时，OA越小，FB越小，即压敏电阻受到的压力越小，由图乙可知，压敏电阻的阻值越小，电磁继电器所在电路中的电流越大，电磁继电器吸引衔铁，此时红灯亮，表示车辆通过的质量大，故可将A点向左移。
三．作图题（共4小题）
21．（2025 天宁区模拟）如图所示是一个温度自动控制装置。当周围环境温度低于90℃时只有加热灯工作，当周围环境温度达到90℃时，电铃报警同时加热灯停止加热。请你用笔画线将电路补充完整。
【解答】解：当周围环境温度未达到90℃时只有电灯亮，当周围环境温度达到90℃时电磁铁工作，电磁铁通电，电磁铁具有磁性，把衔铁吸引下来，电铃响报警，这说明此时电铃接入电路中，开关接在火线上，电路图如下所示：
22．（2025春 启东市月考）根据图所示，请在虚线上用箭头标出磁感线方向和静止小磁针的N极。
【解答】解：电流从螺线管左侧流入，右侧流出；右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向螺线管的右端为N极，左侧为S极；当小磁针静止时，根据磁极间的作用规律可知，同名磁极互相排斥，异名磁极相互吸引，故小磁针的左端为N极，右端为S极；在磁体外部，磁感线从磁体的N极出发回到S极，所以图中磁感线的方向是指向左边的。如图所示：
23．（2025 工业园区一模）图中电路连接正确，请标出图中A点处磁感线的方向，并在括号中标明小磁针静止时右端磁极的极性。
【解答】解：根据图中电流表的正、负接线柱可以确定，螺线管中的电流是从右侧流入，根据安培定则可知，螺线管右端为N极，左端为S极；
根据磁极间的相互作用规律可知，小磁针的右端为N极，左端为S极，
在磁体的外部磁感线从N极出来，回到S极，所以A点磁感线方向是向左的，如图所示：
24．（2025 盱眙县一模）根据图中小磁针静止时的指向（黑色为N极），标出通电螺线管的磁感线的方向和电源的正负极。
【解答】解：最左侧的小磁针的右端为N极，自由静止时靠近螺线管的左端，所以螺线管的左端为S极，右端为N极，在磁体的周围，磁感线从磁体的N极流出回到S极，所以磁感线的方向是向左的。
利用螺线管的右端为N极和线圈的绕向，根据安培定则可以确定电流从螺线管的左端流入右端流出，从而可以确定电源的左端为正极，右端为负极，如图所示：
一、单选题
1．（2024·山东淄博·中考真题）心肺机用“电动泵”替代心脏，推动血液循环，“电动泵”的工作原理如图所示，将线圈ab固定在活塞一端，利用其与固定磁铁间的相互作用带动活塞运动，从而使血液定向流动。阀门都只能单向开启，反向则封闭管路，当线圈中的电流从a流向b时，下列说法正确的是（ ）
A．线圈周围有磁场和磁感线 B．线圈左端是N极
C．活塞将向左运动 D．此时“电动泵”处于送血状态
【答案】C
【详解】A．通电导线周围存在磁场，磁感线是为了描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在，故A错误；
B．电流从a流向b时，根据安培定则可知，线圈右端是N极、左端是S极，故B错误；
C．根据“异名磁极相互吸引”可知，活塞将向左运动，故C正确；
D．由图可知，活塞向左运动时，泵内容积变大，则阀门关闭、打开，此时“电动泵”处于抽血状态，故D错误。
故选C。
2．（2024·河南新乡·三模）如图为家庭电路中空气开关的原理图，P为电磁铁，Q为衔铁，下列分析正确的是（　　）
A．空气开关跳闸，一定是电路的总功率过大
B．电流过大时，图中P的磁性增强，吸引Q向左偏转，弹簧拉起S切断电路
C．将电饭锅接入三孔插座，将电饭锅的金属外壳与零线相连
D．图中P的左端为N极
【答案】B
【详解】A．空气开关跳闸，可能是电路的总功率过大，也可能是发生了短路，故A错误；
B．电磁铁的磁性强弱与电流的大小有关，电流过大时，图中P的磁性增强，吸引Q向左偏转，弹簧拉起S切断电路，故B正确；
C．三孔插座的上孔接地线，将电饭锅接入三孔插座，电饭锅的金属外壳通过上孔接地线，故C错误；
D．由图可知，电流从P的左端流入，右端流出，由安培定则可知，图乙中P的右端为N极，其左端为S极，故D错误。
故选B。
3．（23-24九年级上·山东东营·阶段练习）如图所示，是巨磁电阻特性原理的示意图，其中GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，闭合开关S1、S2，下列说法正确的是（　　）
A．电磁铁的右端为S极
B．当滑片P向右滑动时，电磁铁磁性增强
C．当滑片P向左滑动时，巨磁电阻的阻值增大
D．当滑片P向左滑动时，指示灯变暗
【答案】A
【详解】A．利用安培定则判断电磁铁的左端为N极，右端为S极，故A正确；
B．当滑片P向右滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中电流变小，则电磁铁的磁性减弱，故B错误；
CD．当滑片P向左滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中电流变大，电磁铁的磁性增强，指示灯所在电路的总电阻变小，通过指示灯的电流变大，指示灯变亮，故CD错误。
故选A。
4．（2024·山东济宁·二模）下列实验与对应分析正确的是（ ）
A．甲图，用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近细小的水流，水流弯曲，说明异种电荷相互吸引
B．乙图，给电流表串联一个二极管，可以防止因接错正负接线柱而损坏电流表
C．丙图，闭合开关发现两只灯泡亮度不同，是由于电压不同导致的
D．丁图，闭合开关将滑片P向左移动，弹簧测力计的示数将变小
【答案】B
【详解】A．用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近细小的水流，水流弯曲，说明带电体会吸引轻小物体，故A错误；
B．发光二极管具有单向导电性，将其与电流表串联，可以防止因接错正负接线柱而损坏电流表，故B正确；
C．如图丙，两灯泡并联，所以电压相等，两只灯泡亮度不同，不是由于电压导致的。故C错误；
D．如图丁，由安培定则可知，电磁铁上端为S极，所以与条形磁铁相互吸引；当滑片P向左移动时，电阻变小，电流变大，电磁铁磁性增强，吸引力增大，所以弹簧测力计示数变大，故D错误。
故选B。
5．（2024·山东德州·二模）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（　　）
A．装置中的温度计主要起测量温度的作用
B．电铃响说明温度低于85℃
C．电磁继电器中电磁铁是利用电流的热效应来工作
D．灯亮说明温度低于：85℃
【答案】D
【详解】A．由图可知，当温度升高至设定温度时，水银柱上升与金属丝接通，控制电路通电，因此装置中的温度计主要起开关的作用，故A错误；
BD．当温度低于85℃时，水银与金属丝断开，控制电路不通电，电磁铁没有磁性，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B错误、D正确；
C．电磁继电器中电磁铁是利用电流的磁效应工作的，故C错误。
故选D。
6．（2024·湖北武汉·模拟预测）实践活动小组的同学，在商场看到了一种智能电梯，如图甲所示。当无乘客乘坐电梯时，电动机功率较小，以低速运转，电梯以较小的速度上升；当有乘客乘坐电梯时，电动机功率较大，以高速度运转，电梯以较大的速度上升。他们利用所学过的知识设计了一个能实现智能电梯上述功能的模拟电路，如图乙所示。其中M为带动电梯运转的电动机，为定值电阻，R为阻值随所受乘客对其压力大小发生改变的压敏电阻，线圈可看作定值电阻，两个电源两端的电压均保持不变。关于这个电路，下列说法中正确的是（ ）
A．当有乘客站在电梯上时，R的阻值变大
B．当有乘客站在电梯上时，衔铁上的动触点与触点1接触
C．若适当减小的阻值，可减小无乘客时电动机消耗的电功率
D．当有乘客站在电梯上时，电磁铁线圈的耗电功率变大
【答案】D
【详解】A．由题意可知，当无人站立在电梯上时，R的阻值较大，通过线圈的电流较小，线圈的功率与磁性较小，动触点与触点1接触，电梯电动机与电阻R1串联，电动机所在电路电流较小；当有人站立在电梯上时，R的阻值变小，此时电源电压不变，通过线圈的电流变大，线圈的功率与磁性变大，线圈将衔铁吸引下来，此时动触点与触点2接触，电梯电动机不与R1串联而是独自接在电源上，通过电动机的电流变大，电梯功率变大。故AB错误，D正确；
C．电梯上无人时，电阻R1与电梯的电动机串联，若减小R1的阻值，而电源电压不变，则电路中的电流变大，电动机的功率会变大。故C错误。
故选D。
7．（2024·陕西宝鸡·二模）纯电动汽车是一种采用蓄电池作为唯一动力源的汽车。电池的安全性主要体现在对其温度的控制上，当某组电池温度过高时，立即启动制冷系统进行降温。图甲是小明设计的模拟控温装置示意图，电磁继电器与热敏电阻、滑动变阻器串联接在电压为6V的电源两端。当电磁铁线圈（电阻不计）中的电流大于或等于25mA时，衔铁被吸合。热敏电阻置于温度监测区域，其阻值与温度t的关系如图乙所示，滑动变阻器的最大阻值为200Ω。下列说法正确的是（　　）
A．当开关S闭合时，电磁铁上端为S极
B．图甲中应将b端与a端相连
C．若设置电池温度为60℃时启动制冷系统，则滑动变阻器接入电路的阻值应为170Ω
D．该电路可设置启动制冷系统的最高温度是70℃
【答案】C
【详解】A．当开关S闭合时，根据安培定则可知电磁铁上端为N极，故A错误；
B．由图乙可知热敏阻值随温度的升高而减小，当温度过高时，控制电路电流将变大，电磁铁磁性增强，衔铁被吸合，此时b端与c端相连，工作电路中的制冷系统开始工作，故B错误；
C．由图乙，当温度为60℃时，热敏电阻阻值R=70Ω，当衔铁刚好被吸合时，控制电路中总电阻
故滑动变阻器接入电路中的阻值
故C正确；
D．滑动变阻器的最大阻值为200Ω，故热敏电阻的最小阻值为
此时的温度为启动制冷系统的最高温度，由图乙可知该最高温度为80℃，故D错误。
故选C 。
8．（2024·陕西商洛·二模）科创小组为仓库的制冷系统设计的自动启动装置的简化电路图如图-1所示，其中R1为热敏电阻，其阻值随温度的变化如表所示，滑动变阻器的最大阻值为20Ω，电磁铁的线圈电阻不计，控制电路的电源电压调为U0=6V。闭合开关S，滑动变阻器处于最大阻值，当温度达到28℃时，电磁铁把衔铁吸下，接通工作电路，制冷系统单独工作40min，如图-2所示的家用电能表指示灯闪烁了5000次，下列说法正确的是（ ）
温度/℃ 阻值/Ω
22 620
25 600
28 580
31 560
34 540
37 520
40 500
A．控制开关S闭合时，接线柱b应与a相连
B．制冷系统启动时，控制电路中的电流为0.1A
C．制冷系统单独工作时的实际功率为2500W
D．若想将制冷系统的启动温度升高到31℃，则控制电路中电源电压最小为5.4V
【答案】C
【详解】A．控制开关S闭合时，随着温度升高，热敏电阻的阻值减小，电路电流增大，电磁铁磁性增强，把衔铁吸下来，制冷系统工作，所以接线柱b应与c相连，故A错误；
B．当温度达到28℃时，热敏电阻的阻值为：R1=580Ω，此时热敏电阻和滑动变阻器串联，电路中的总电阻为
根据欧姆定律，电路中的电流为
故B错误；
C．制冷系统单独工作40min，如图-2所示的家用电能表指示灯闪烁了5000次，消耗的电能
此时实际功率为
故C正确；
D．若想将制冷系统的启动温度升高到31℃，此时热敏电阻的电阻为；启动电流不变，此时控制电路的电源电压应该为
故D错误。
故选C。
二、填空题
9．（24-25九年级上·云南曲靖·阶段练习）小军同学坐客车去我区某景区旅游，在旅途中，他发现安装了“海燕系统”，该系统具有追踪、抓拍及人脸识别功能，如图甲所示，系统摄像机的镜头是 透镜；小军又做了如图乙所示的实验，当开关闭合时，在滑片P向左移动的过程中，条形磁铁上方弹簧测力计的示数将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】 凸 变大
【详解】[1]摄像机的镜头相当于凸透镜，拍摄时，物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像。
[2]如图乙，电流从电磁铁的上部流入，根据安培定则，上端为S极，则电磁铁上端和条形磁铁下端因异名磁极相互吸引。在滑片P向左移动的过程中，变阻器阻值变小，电流变大，则电磁铁磁性增强，所以对条形磁铁吸引力增强，所以弹簧测力计的示数将变大。
10．（23-24九年级上·山东淄博·阶段练习）如图所示为电磁继电器，闭合开关S，电磁铁的上端为 极， （填“灯”或“电动机”）开始工作。
【答案】 S 电动机
【详解】[1]根据图示可知，电流从电磁铁的上端流入，下端流出，根据安培定则可知，电磁铁的下端为N极，上端为S极。
[2]闭合开关S，电磁铁具有磁性，衔铁被吸下，使得电动机的电路接通，电动机开始工作。
11．（24-25九年级上·全国·课后作业）螺线管是汽车启动器的一个重要部件，驾驶员转动钥匙发动汽车时，相当于给螺线管通电。如图所示，螺线管的左端为 极，小磁针的左端为 极，A为电源的 极。若调换电源的正负极，小磁针的指向 （选填“会”或“不会”）发生改变。
【答案】 N N 负 会
【详解】[1][2][3]由图可知，磁感线从磁体的N极流出，回到S极，所以，螺线管的左端为N极，右边为S极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的左端为N极，根据安培定则可知，螺线管上电流方向朝上，所以A为电源的负极。
[4]若调换电源的正负极，螺线管上电流方向改变，螺线管磁场方向改变，则小磁针的指向会发生改变。
12．（24-25九年级上·全国·课后作业）科学家发现两根平行导线通电后有如图所示的现象（图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况）。
(1)由图可知，两平行通电导线之间有力的作用．当通入的电流方向相同时，导线相互 ；当通入电流方向相反时，导线相互 ；
(2)判断通电直导线周围磁场方向的方法是：用右手握导线，大拇指指向电流方向，则四指环绕的方向就是通电直导线周围的磁场方向．根据这个方法，请你判定甲图中导线a在靠近导线b一侧产生的磁场方向为垂直于纸面 （选填“向里”或“向外”）；
(3)由此可知：与磁体之间的相互作用一样，电流之间的相互作用也是通过 来实现的。
【答案】(1) 吸引 排斥
(2)向里
(3)磁场
【详解】（1）[1][2]由图可知，当通入的电流方向相同时，导线靠拢，说明两导线相互吸引；当通入电流方向相反时，导线相互排斥。
（2）由题可知，用右手握导线，大拇指指向电流方向（向上），则四指环绕的方向就是通电直导线周围的磁场方向（如解图所示），即：导线a左侧的磁场方向垂直于纸面向外，b处（a的右侧）的磁场方向垂直于纸面向里。
（3）与磁体之间的相互作用一样，电流之间的相互作用也是通过磁场来实现的。
13．（23-24九年级上·海南省直辖县级单位·期末）如图所示是某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置电路图，当温度达到90℃时，报警装置就 （选填“会”或“不会”）响铃，同时 灯亮。
【答案】 会 红
【详解】[1][2]据图可知，该温度自动报警器的原理是：当温度达到90℃时，由于温度计

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