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16.3 电磁铁 分层练习（解析版）
基础过关练
一、电磁铁
1 ．电磁铁
（1）定义：在螺线管中插入_________ ，当有电流通过时，它会产生较强的磁场。这个带铁芯的螺线管叫作电磁铁；
（2）原理：当电流通过带铁芯的螺线管时，螺线管中的铁芯就被电流的磁场磁化成了磁铁，使通电螺线管的磁性大大增强；当断开电路时，它们的磁性就立即消失了；
（3）通过电磁铁的电流越_________ ，线圈的匝数越_________ ，它的磁性就越强；
（4）应用：从家里的全自动洗衣机到电动汽车，从磁悬浮列车到三峡水库的发电站，各种大小的电磁铁应有尽有。
2．如图螺线管的上方放置了一个小磁针，螺线管左方的水平地面上放置了一个铁块。闭合开关后，铁块静止不动，小磁针在磁场的作用下会发生转动，小磁针的周围 _________（选填“存在”或“不存在”）磁感线，当小磁针静止时它的右端为 _________（选填“S”或“N”）极，当滑片 P 向左滑动时，铁块受到的摩擦力大小将_________（选填“变大”“变小”或“不变”）。
3 ．关于电磁铁，下列说法中正确的是 ( )
A ．电磁铁是根据电流的热效应制成的 B ．电磁铁中的铁芯可以用铜棒代替
C ．电磁起重机中的磁体必须用电磁铁 D ．电磁铁磁力强弱与电流方向有关
4．小明利用铁钉与漆包铜线制成一个电磁铁，并将其接入电路，如图所示。当开关闭合后 ( )
A ．铁钉中有电流产生 B ．铁钉的温度急剧升高
C ．铁钉能吸引大头针 D ．铁钉能吸引小纸屑
5 ．如图是研究电磁铁磁性的电路，开关 S 拨到 1 时，滑动变阻器的滑片向右滑动时，电磁铁的磁性_________（填“增强”或“减弱”），将电源的正负极对调，电磁铁的磁极_________（选填“会”或“不会”）改变，开关 S 由 1 拨到 2，调节滑动变阻器，使电流表示数不变，则电磁铁的磁性_________ （填“增强”或“减弱”）。
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6．如图所示电路，当开关闭合，变阻器的滑片向右移动时，弹簧的长度会_________；保持滑片位置不变，把电源的正、负极对调，弹簧的长度会_________（以上两空均选填“变长” 、“不变”或“变短”），且铁芯对地面的压强会_________（选填“增大” 、“减小”或“不变”）。
二、电磁铁磁性的强弱跟哪些因素有关
7 ．如图所示，一个轻质弹簧下悬挂一个铁块，为使弹簧伸长量增大，可采取的措施是 ( )
A ．不改变滑片 P 的位置，S 由 1 改接到 2 B ．S 接 1 不变，将滑片 P 向右滑
C ．S 接 1 不变，将滑片 P 向左滑 D ．S 接 1 不变，滑片 P 的位置不变，将铁芯抽出
8 ．为了探究“影响电磁铁磁性强弱的因素” ，小新用铁钉制成简易磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。
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（1）此时电压表的示数为 3V，滑动变阻器接入电路的阻值是 15Ω , 闭合开关 S 后电流表的示数为_________A。
（2）把甲、乙两个电磁铁串联，目的是使通过它们的电流_________。实验中是观察通过吸引大头针的_________来比较电磁铁磁性的强弱，这种实验方法是_________。
（3）当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数_________（选填“增加”或“减少”），说明电流越_________ ，电磁铁磁性越强。
（4）根据图示的情景可知，电磁铁_________（选填“甲”或“乙”）的磁性较强，说明电流一定时，线圈匝数_________ ，电磁铁磁性越强。实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的，其原因是大头针被磁化后_________。
（5）小聪做完实验又提出了一个新的问题：电磁铁的磁性强弱是否与铁芯的有无有关呢？于是他将甲中的铁钉去掉，比较甲、乙吸引大头针的数目。请你对他的方案进行评价：___________________。
9．如图所示，开关由触点 a 换接到触点b 时，电磁铁的磁性强弱及 A 端的极性变化情况分别是（两个电源的电压相同） ( )
A ．增强，由 S 极变为 N 极 B ．增强，由 N 极变为 S 极
C ．减弱，由 N 极变为 S 极 D ．减弱，由 S 极变为 N 极
10 ．如图所示，闭合电磁铁开关 S ，条形磁铁静止在水平桌面上。下列判断正确的是 ( )
A ．通电螺线管的右端是 S 极
B ．条形磁铁受到电磁铁的斥力
C ．将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁所受摩擦力的方向改变
D ．若只改变电源的正、负极，条形磁铁所受摩擦力的方向不变
11 ．法国和德国两位科学家由于发现巨磁电阻（GMR）效应，获得了2007 年诺贝尔物理学奖。如图是说明巨磁电阻特性原理的示意图，图中GMR 是巨磁电阻。闭合 S1，图中电磁铁左端为________极（填“N”“S”），再闭合 S2 并使滑片 P 向左滑动，此时电磁铁的磁性_________（填“增强”“减弱”或“不变”），观察到指示灯亮度增大，说明巨磁电阻的阻值_________（填“增大”“减小”或“不变”）。
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12．在探究“电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关”的实验中，小聪连接了如图所示的电路，电磁铁 A端放有一小磁针，闭合开关，小磁针_________ （选填“顺”或“逆”）时针转动，向右移动滑动变阻器的滑片，电磁铁磁性_________ （选填“增强” 、“减弱”或“不变”）。电磁铁磁性的强弱还与线圈匝数有关，匝数越多，磁性越_________ （选填“强”或“弱”）。
三、电磁铁的应用
13．如图所示，小明自制了一个带有电磁铁的泡沫船模型。将它放入水中漂浮，船头指向西。闭合开关 S ，电磁铁由于受到_________ 的作用，船头会偏转最终指向_________方。电磁铁在生产生活中有着广泛的用途，请写出一个应用电磁铁的实例：__________________ 。（合理即可）
14 ．如图所示是直流电铃原理图，关于电铃工作时的说法不正确的是 ( )
A ．电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性且 A 端为 N 极
B ．电磁铁吸引衔铁，弹性片发生弹性形变
C ．小锤打击铃碗时，电磁铁仍具有磁性
D ．小锤打击铃碗发出声音，是由于铃碗发生了振动
15 ．在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中，小明制成简易电磁铁 A 、B ，并设计了如图甲所示的电路。
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（1）实验中通过电磁铁吸引大头针的多少来判定其磁性强弱，所使用的物理研究方法是_________；
（2）当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁 A、B 吸引大头针的个数_________ （选填“增加”或“减少”）；说明电流越_________（选填“大”或“小”），电磁铁磁性越强。
（3）电磁知识在生产与生活实践中被广泛应用，例如在医学中，医生对病人进行脑部手术时，需要用到心肺机，心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏搏动，推动血液循环。如图甲所示，将线圈 ab 缠绕并固定在活塞一端，利用其与固定磁铁之间的相对运动，带动电动泵中的活塞，使血液定向流动；阀门 K1 、K2 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，活塞将向_________（选填“左”或“右”）运动，“动力泵”处于_________ （选填“抽血”或“送血”）状态。
16 ．下列装置中，利用了电磁铁制成的是 ( )
A ．电饭锅 B ．电铃 C ．白炽灯 D ．光盘
能力提升练
一、单选题
1 ．小明家新购入一盆盆栽，盆栽底部有永磁体，底座内装有电磁铁，底座通电后能使盆栽悬浮在空中。下列说法正确的是 ( )
A ．底座通电后能产生磁感线
B ．底座周围的磁场分布是均匀的
C ．盆栽悬浮的原理是同名磁极相互吸引
D ．增大底座内电磁铁的电流，盆栽的高度会上升
2 ．巨磁电阻（GMR ）效应是指某些材料的电阻在磁场中随磁场强度的增强而急剧减小的现象。如图所示是研究巨磁电阻特性原理的示意图，闭合开关S1 、S2 ，当滑片 P 向左滑动时，下列说法正
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确的是 ( )
A ．电磁铁的磁性减弱
C ．巨磁电阻两端的电压变大
B ．电磁铁的磁极位置会改变
D ．指示灯亮度变亮
3 ．如图所示，在探究电磁铁磁性强弱的实验中，使用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁 A 、B 进行实验。下列说法正确的是 ( )
A ．通过观察电磁铁吸引大头针的个数判断它的磁性强弱，这是运用了等效替代法
B ．滑片 P 向左滑动，电磁铁的磁性减弱
C ．电磁铁 A 、B 的上端均为 N 极
D ．该实验不能探究电磁铁磁性的强弱与电流强弱的关系
4 ．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
5 ．如图所示，一个空心小铁球放在盛水的烧杯中，将烧杯置于铁棒 AB 的上方，绕在铁棒上的线圈连接如图所示的电路，开关 S 闭合后，空心小铁球始终漂浮在水面上，下列说法正确的是 ( )
A ．此时 B 端为电磁铁的 S 极
B ．小铁球漂浮，受到的重力和浮力是一对平衡力
C ．滑片 P 向左滑动，小铁球所受浮力不变
D ．滑片 P 向右滑动，容器底部受到水的压强变小
二、填空题
6 ．磁悬浮地球仪是使用磁悬浮技术的地球仪，它无需转轴穿过球体便可悬浮于空中，给人以奇特新颖的感觉。
（1）磁悬浮地球仪的球体中有一个磁铁，环形底座内有一金属线圈，通电后相当于电磁铁。金属线圈与球体中的磁铁相互_________（填“吸引”或“排斥”），
从而悬浮于空中。磁悬浮地球仪是利用丹麦物理学家_________发现的电流的磁效应工作的。当磁悬浮地球仪停止工作时，在“拿开球体”和“切断电源”之间应先_________。
（2）将磁悬浮地球仪的球体用手轻轻向下按一下，球体就会从原来的悬浮位置向下运动，此时金属线圈中的电流_________（填“增大”或“减小”），磁性增强，金属线圈对球体的作用力_________
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（填“大于”或“小于”）球体重力，球体到达最低点后向上运动返回原悬浮位置。磁悬浮地球仪正常工作时，功率为1W ，则工作一个月（30 天）耗电_________ kW .h 。
7 ．如图所示，小磁针在纸面能自由转动。闭合开关后，小磁针将沿_________方向转动（选填“顺时针”或“逆时针”），当滑动变阻器的滑片向a 端移动时，通电螺线管的磁性将_________（选填“增强”或“不变”或“减弱”）。
8 ．科技小组制作了一个“听话”的小瓶子，通过调节滑片，就可以让小瓶子上浮、下沉或悬停在水中。它的原理如图所示（磁铁固定在活塞上），闭合开关 S 后，电磁铁右边为_________极。若向左移动滑片 P ，小瓶子下沉，则桌面所受压力_________（选填“变大” 、“变小”或“不变”）。
9 ．如图甲为汽车启动装置的电路简图。汽车启动时，需将钥匙插入钥匙孔并旋转，车钥匙相当于电路中的_________ ，电磁铁是利用电流的_________来工作的。在安全教育中，消防员通过如图乙所示的警示图片强调：当落水汽车车门处于水下 1m 深度时，车门受到水的压强为_________Pa，
导致难以从车内推开车门。由于水是_________ ，车内电路遇水容易发生短路，因此汽车落水后切勿尝试重新启动发动机。(g取10N / kg)
10．神舟飞船与空间站核心舱对接时，为预防撞击需配备对接缓冲装置。小海设计了模拟对接缓冲装置简图，如图所示。通电后，螺线管的 a 端为_________ （填“N”或“S”）极；为增大缓冲力，
滑片 P 应向_________ 侧滑动。
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三、作图题
11．某电磁门锁如图 a ，图 b 是该电磁门锁的原理简化图。当开关 S 闭合时条形磁体和电磁铁相互吸引，请在图 b 中标出条形磁体的 N 极。
12 ．给螺线管通电，其周围磁感线如图所示。请在括号内标出电源的正负极（用“+”“-”表示）和小磁针静止时的 N 、S 极。
四、实验题
13．如图所示是李强同学设计的一套探究电磁铁磁性强弱的装置，弹簧测力计下吊着铁质砝码，下面是一个带铁芯的螺线管，R 是滑动变阻器，S 是开关。他进行了以下实验，请你完成下列填空： （均选填“变大”“变小”或“不变”）
（1）当开关 S 从断开到闭合时，弹簧测力计示数_________；
（2）当开关 S 闭合达到稳定后，滑动变阻器的滑片 P 向右移动时，弹簧测力计示数_________。
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14 ．电与磁之间存在着相互联系，彰显物理现象的对称、统一之美。
（1）如图甲所示，小兰在做“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验时，将螺线管安装在一块有机玻璃板上，连入电路中。在板面上均匀地洒满铁屑，闭合开关并_________玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图乙所示。铁屑的分布情况与_________磁体周围铁屑的分布情况相似；
（2）把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时 N 极所指方向如图乙所示，对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时N 极所指方向，如图丙所示，说明通电螺线管的极性与_________的方向有关；
（3）小新设计了如图丁所示的电路图探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”：实验中通过观察电磁铁吸引大头针的多少来判断电磁铁磁性的强弱，这里使用到的探究方法是_________；
（4）由图丁可得出的结论是：当_________相同时，__________________ ，电磁铁的磁性越强。
五、计算题
15 ．国家规定燃气灶须安装熄火自动保护装置，在意外熄火（如汤水溢出）时，装置能自动关闭气路。图甲为小华设计的模拟装置示意图，电源电压U = 6 V ，定值电阻R0 = 200Ω 。当电磁铁线圈中的电流I ≤ 0.02 A 时，衔铁K 被释放从而关闭气路（未画出）启动保护，反之打开气路；线圈电阻不计，热敏电阻Rt 的阻值与温度的关系如图乙中图线①所示。闭合开关 S ，问：
（1）电磁铁上端为_________（选填“N”或“S”）极，停止加热（意外熄火）后，随着Rt 温度降低，线圈中电流将变_________（选填“大”或“小”）；
（2）当温度为20℃ 时，电路的总功率是多大？
（3）装置启动保护时，Rt 的最高温度是多少？
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（4）若仅将Rt 更换为图线②所示的热敏电阻（两只热敏电阻的吸、放热本领相同），小华发现装置启动保护的灵敏度会降低，你认为其中的原因是：____________________________________。
六、综合题
16 ．通电螺线管的外部磁场与条形磁体周围磁场相似，如图 1 所示。
（1）螺线管实际上就是由多个单匝圆形线圈组成，通电螺线管的磁场可以看成由每一个单匝圆形通电线圈的磁场叠加而成，现有一单匝圆形通电线圈中的电流方向如图 2 所示，则其B 端是_______极（选填“N”或“S”）。
（2）地球周围存在磁场，则图 3 中地球上方为地磁_________极（选填“N”或“S”）。
（3）有学者认为，地磁场是由于地球带电自转形成环形电流引起的，结合图 1 和图 2 分析推断：地球的环形电流方向与地球自转方向_________（选填“相同”或“相反”）。物理学规定正电荷定向移动的方向为电流方向，那么地球带_________（选填“正”或“负”）电。
拓展培优练
一、单选题
1 ．如图，磁铁 S 极与弹簧连接，竖直悬挂于电磁铁的正上方，电源电压不变。闭合开关后，向右缓慢移动滑动变阻器滑片，下列判断正确的是 ( )
A ．电路中的电流变大 B ．电磁铁的磁性变强 C ．电磁铁上端为 S 极 D ．悬挂磁铁的弹簧变长
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二、填空题
2 ．工业生产中常用“吸”的方式来搬运物体。吸盘安装在吊车上，抽出空气后的吸盘“吸”起大块玻璃板，这是利用_________ 的作用；电磁铁安装在吊车上，通电后“吸”起大量钢铁，这是利用电流的_________效应。
3 ．如图，闭合开关，条形磁铁 S 极受到_________力。为增大条形磁铁和通电螺线管间的相互作用力，滑动变阻器的滑片 P 应向_________滑动。
三、作图题
4 ．如图，磁悬浮列车悬浮在铁轨上不与轨道接触，请画出列车的重力（O 点为重心）及左侧悬浮电磁铁所受轨道电磁铁作用力的示意图。
四、实验题
5 ．小华在实验室做电学实验的时候，看到一颗铁螺丝钉，他将导线绕在铁螺丝钉上设计了如图甲
所示的电路。根据所学知识回答下列问题。
实验次数 电压 U/V 电流 I/A
1 2.4
2 3.6 0.3
3 5.0 0.4
（1）闭合开关，根据安培定则，在图甲括号中标出铁螺丝钉右端的极性_________（N 或 S）。
（2）他将滑动变阻器滑片向左移动，发现绕线铁螺丝钉吸引铁屑的数量变多，说明绕线铁螺丝钉的磁性变_________。
（3）他取下铁螺丝钉，使导线伸直，用该电路测量定值电阻的阻值。他按照正确步骤进行了 3 次实验，记录数据如表格所示，第 1 次的实验中，电流表的示数如图乙为_________A。
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（4）根据表格数据，测得定值电阻的阻值为_________Ω（结果保留 1 位小数）。
6 ．小明用如图所示的装置探究“通电螺线管外部磁场的分布”。
（1）在螺线管的两端各放一个小磁针，并在硬纸板上均匀地撒满铁屑，通电后观察小磁针的指向，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况，如图甲所示；把小磁针放到螺线管四周不同的位置，闭合开关后，小磁针再次静止时的指向如图乙所示。
①通电后小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有_________；
②通电螺线管外部的磁场与_________磁体的磁场相似；
（2）将电源正负极对调，闭合开关，发现小磁针偏转方向与原来相反，说明通电螺线管的磁场方向与_________有关；
（3）如图乙所示，根据小磁针静止时的指向，a 端应接电源的_________极；小明将一铁芯插入螺线管中，其磁场会变_________ ；请写出一种能增强电磁铁外部磁场的方法：_________。
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基础过关练
一、电磁铁
1 ．电磁铁
（1）定义：在螺线管中插入_________ ，当有电流通过时，它会产生较强的磁场。这个带铁芯的螺线管叫作电磁铁；
（2）原理：当电流通过带铁芯的螺线管时，螺线管中的铁芯就被电流的磁场磁化成了磁铁，使通电螺线管的磁性大大增强；当断开电路时，它们的磁性就立即消失了；
（3）通过电磁铁的电流越_________ ，线圈的匝数越_________ ，它的磁性就越强；
（4）应用：从家里的全自动洗衣机到电动汽车，从磁悬浮列车到三峡水库的发电站，各种大小的电磁铁应有尽有。
【答案】 铁芯 大 多
[1]在螺线管中插入铁芯，通电时会产生较强磁场，这样的带铁芯螺线管就是电磁铁。
[2][3]通过电磁铁的电流越大、线圈匝数越多，它的磁性就越强。
2．如图螺线管的上方放置了一个小磁针，螺线管左方的水平地面上放置了一个铁块。闭合开关后，铁块静止不动，小磁针在磁场的作用下会发生转动，小磁针的周围 _________（选填“存在”或“不存在”）磁感线，当小磁针静止时它的右端为 _________（选填“S”或“N”）极，当滑片 P 向左滑动时，铁块受到的摩擦力大小将_________（选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】 不存在 N 变小
[1] 磁感线一种理想化的物理模型，实际上并不存在，磁场不是由磁感线组成的。
[2] 电流从螺线管的左侧流入，右侧流出，根据安培定则可知，螺线管的左端为 N 极，右端为 S极，当小磁针静止时，根据磁极间的作用规律可知，相互靠近的一定是异名磁极，因此可以确定小磁针的左端为 S 极，右端为 N 极。
[3] 当滑片 P 向左滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，电路中的电流变小，通电螺线管的磁性变弱，对铁块的吸引力变小，铁块静止，依据二力平衡条件，故铁块受到的摩擦力将变小。
3 ．关于电磁铁，下列说法中正确的是 ( )
A ．电磁铁是根据电流的热效应制成的 B ．电磁铁中的铁芯可以用铜棒代替
C ．电磁起重机中的磁体必须用电磁铁 D ．电磁铁磁力强弱与电流方向有关
【答案】C
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A ．电磁铁是利用电流的磁效应的原理制成的，故 A 错误；
B ．电磁铁的铁芯需用软磁性材料制成，铜不是磁性材料，故不可以用铜棒代替，故 B 错误；
C ．电磁起重机的主要部件是电磁铁，与永磁体相比，它的优点是：磁性的有无可以控制、磁性的强弱可以控制、极性可以控制，故 C 正确；
D ．电磁铁磁力强弱与电流方向无关，电磁铁的磁性强弱跟电流的大小以及线圈的匝数有关，故 D错误。
故选 C。
4．小明利用铁钉与漆包铜线制成一个电磁铁，并将其接入电路，如图所示。当开关闭合后 ( )
A ．铁钉中有电流产生 B ．铁钉的温度急剧升高
C ．铁钉能吸引大头针 D ．铁钉能吸引小纸屑
【答案】C
【分析】本题考查电磁铁的相关知识，知道磁体、带电体的性质以及电磁铁的原理和性质是解题的关键。
A ．铁钉与漆包铜线制成电磁铁，并将其接入电路时，由于电流的磁效应，铁钉会产生磁性，但不会在铁钉里产生电流，故 A 项不符合题意；
B ．铁钉中没有电流，不会因为电流的热效应而发热，漆包铜线的电阻较小，当导线中有电流时，电流产生的热量较少，铁钉的温度不会急剧升高，故 B 项不符合题意；
CD ．铁钉与漆包铜线制成电磁铁，电磁铁通电后铁钉有磁性，吸引大头针，不能吸引小纸屑，故C 项符合题意，D 项不符合题意。
故选 C。
5 ．如图是研究电磁铁磁性的电路，开关 S 拨到 1 时，滑动变阻器的滑片向右滑动时，电磁铁的磁性_________（填“增强”或“减弱”），将电源的正负极对调，电磁铁的磁极_________（选填“会”或“不会”）改变，开关 S 由 1 拨到 2，调节滑动变阻器，使电流表示数不变，则电磁铁的磁性_________ （填“增强”或“减弱”）。
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【答案】 减弱 会 增强
[1]电磁铁的磁性强弱与线圈匝数、电流大小以及有无铁芯有关，开关 S 拨到 1 时，滑动
变阻器的滑片向右滑动时，滑动变阻器接入电路中电阻变大，电路中电流变小，电磁铁的磁性减弱。
[2]电磁铁的磁极与电流方向有关，将电源的正负极对调，电路中电流方向发生改变，电磁铁的磁极会改变。
[3]电磁铁的磁性强弱与线圈匝数、电流大小以及有无铁芯有关，开关 S 由 1 拨到 2，调节滑动变阻器，使电流表示数不变，此时线圈匝数变多，电磁铁的磁性增强。
6．如图所示电路，当开关闭合，变阻器的滑片向右移动时，弹簧的长度会_________；保持滑片位置不变，把电源的正、负极对调，弹簧的长度会_________（以上两空均选填“变长” 、“不变”或“变短”），且铁芯对地面的压强会_________（选填“增大” 、“减小”或“不变”）。
【答案】 变短 变短 增大
[1] 电流从电源的正极流出，从螺线管上端流入，下端流出，经滑动变阻器后回到负极，
根据安培定则，可以判断出通电螺线管的下端为 N 极，上端为 S 极；异名磁极相互吸引，通电螺线管会对上方的条形磁铁产生向下的吸引力，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，电源电压不变，根据欧姆定律可得，电路中的电流变小，通电螺线管的磁性减弱，对上方磁铁的吸引力减小，弹簧长度变小。
[2]保持滑片位置不变，把电源的正、负极对调，电流方向改变，螺线管的磁极方向也随之对调，上方变为 N 级，与磁铁的 N 相互排斥，弹簧的长度再次变短。
[3] 当螺线管和磁铁相互排斥时，磁铁给螺线管一个向下的排斥力，铁芯对地面的压力增大，在受力面积不变的情况下，压强增大。
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二、电磁铁磁性的强弱跟哪些因素有关
7 ．如图所示，一个轻质弹簧下悬挂一个铁块，为使弹簧伸长量增大，可采取的措施是 ( )
A ．不改变滑片 P 的位置，S 由 1 改接到 2 B ．S 接 1 不变，将滑片 P 向右滑
C ．S 接 1 不变，将滑片 P 向左滑 D ．S 接 1 不变，滑片 P 的位置不变，将铁芯抽出
【答案】C
A ．不改变滑片 P 的位置，电路中电流大小不变，S 由 1 改接到 2 ，线圈匝数减少。电磁
铁磁性强弱与电流大小、线圈匝数有关，电流不变时，匝数越少磁性越弱，对铁块的吸引力越小，弹簧伸长量减小，故 A 不符合题意；
B ．S 接 1 不变，线圈匝数不变，将滑片 P 向右滑，滑动变阻器接入电阻变大，电路中电流变小。电流越小电磁铁磁性越弱，对铁块的吸引力越小，弹簧伸长量减小，故 B 不符合题意；
C ．S 接 1 不变，线圈匝数不变，将滑片 P 向左滑，滑动变阻器接入电阻变小，电路中电流变大。电流越大电磁铁磁性越强，对铁块的吸引力越大，弹簧伸长量增大，故 C 符合题意；
D ．S 接 1 不变，滑片 P 位置不变，电路中电流和线圈匝数均不变，将铁芯抽出，电磁铁磁性会减弱（铁芯可增强磁性），对铁块的吸引力减小，弹簧伸长量减小，故 D 不符合题意。
故选 C。
8 ．为了探究“影响电磁铁磁性强弱的因素” ，小新用铁钉制成简易磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。
（1）此时电压表的示数为 3V，滑动变阻器接入电路的阻值是 15Ω , 闭合开关 S 后电流表的示数为_________A。
16.3 电磁铁 分层练习（解析版）
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（2）把甲、乙两个电磁铁串联，目的是使通过它们的电流_________。实验中是观察通过吸引大头针的_________来比较电磁铁磁性的强弱，这种实验方法是_________。
（3）当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数_________（选填“增加”或“减少”），说明电流越_________ ，电磁铁磁性越强。
（4）根据图示的情景可知，电磁铁_________（选填“甲”或“乙”）的磁性较强，说明电流一定时，线圈匝数_________ ，电磁铁磁性越强。实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的，其原因是大头针被磁化后_________。
（5）小聪做完实验又提出了一个新的问题：电磁铁的磁性强弱是否与铁芯的有无有关呢？于是他将甲中的铁钉去掉，比较甲、乙吸引大头针的数目。请你对他的方案进行评价：_________。
【答案】（1）0.2；（2）相等 数量 转换法；（3）增加 大；（4）乙 越多 同名磁极相互
排斥；（5）见解析
( ) 如图所1示，电路为滑动变阻器与甲乙装置串联，电压表示数 = ，动3阻器接入R = 15Ω , 且电压表测滑动变阻器两端电压，则电路电流为I A
即电流表的示数为 0.2A。
（2）[1][2][3]甲乙两个电磁铁串联，目的是使通过它们的电流相等。比较磁性强弱是通过观察吸引大头针的个数来比较，这种方法叫转换法。
（3）[1][2]如图可知，滑片左移滑动变阻器接入电阻减小，电路总电阻减小，电流增大，电磁铁磁性增强，吸引大头针个数增加。说明电流越大，电磁铁磁性越强。
（4）[1][2][3]如图可知，甲线圈匝数比乙线圈匝数少，串联电流相同，乙吸引大头针更多，乙磁性较强。说明电流一定时，线圈匝数越多，磁性越强。大头针被磁化后，下端磁极相同，同名磁极相互排斥，所以下端分散。
（5）“将甲中的铁钉去掉” ， 甲乙串联，电流相同，但此时甲没有铁芯，乙有铁芯，它们的线圈匝数也不同，此时有两个变量：铁芯有无及线圈匝数不同，无法得出磁性强弱是否只与铁芯有关。应控制线圈匝数相同，只改变铁芯有无。
9．如图所示，开关由触点 a 换接到触点b 时，电磁铁的磁性强弱及 A 端的极性变化情况分别是（两个电源的电压相同） ( )
A ．增强，由 S 极变为 N 极 B ．增强，由 N 极变为 S 极
16.3 电磁铁 分层练习（解析版）
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C ．减弱，由 N 极变为 S 极 D ．减弱，由 S 极变为 N 极
【答案】D
开关接 a 时，只有螺线管接入电路；接 b 时，电阻 R 与螺线管串联，电路总电阻增大，
电流减小。根据 “电流越小，电磁铁磁性越弱” ，所以磁性减弱。开关接 a 时，用安培定则（右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向 N 极），可判断 A 端为 S 极；接 b 时，电流方向改变，再次用安培定则， A 端变为 N 极。故 ABC 不符合题意，D 符合题意。
故选 D。
10 ．如图所示，闭合电磁铁开关 S ，条形磁铁静止在水平桌面上。下列判断正确的是 ( )
A ．通电螺线管的右端是 S 极
B ．条形磁铁受到电磁铁的斥力
C ．将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁所受摩擦力的方向改变
D ．若只改变电源的正、负极，条形磁铁所受摩擦力的方向不变
【答案】B
A ．根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指的一端为 N 极。
观察可知，电流从螺线管左端流入，右端流出，所以电磁铁的左端为 S 极，右端为 N 极，故 A 错误；
B ．由前面判断电磁铁左端为 S 极，与条形磁铁的 S 极相对，同名磁极相互排斥，条形磁铁受到电磁铁对其向左的斥力，故 B 正确；
C ．滑动变阻器的滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律I = （电源电压不变），电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱。条形磁铁受到电磁铁向左的排斥力减小，因为条形磁铁静止，处于平衡状态，水平方向受到向左的排斥力和向右的摩擦力，排斥力减小，摩擦力也减小，但方向不变，故 C 错误；
D ．若只改变电源的正负极，根据安培定则，电磁铁的磁极会改变，此时电磁铁与条形磁铁由同名磁极相互排斥变为异名磁极相互吸引，条形磁铁所受磁力方向改变，那么条形磁铁受到的摩擦力方向也会改变，故 D 错误。
故选 B。
11 ．法国和德国两位科学家由于发现巨磁电阻（GMR）效应，获得了2007 年诺贝尔物理学奖。如图是说明巨磁电阻特性原理的示意图，图中GMR 是巨磁电阻。闭合 S1，图中电磁铁左端为________
16.3 电磁铁 分层练习（解析版）
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极（填“N”“S”），再闭合 S2 并使滑片 P 向左滑动，此时电磁铁的磁性_________（填“增强”“减弱”
或“不变”），观察到指示灯亮度增大，说明巨磁电阻的阻值_________（填“增大”“减小”或“不变”）。
【答案】 N 增强 减小
[1]由图可知，电流从电磁铁的右侧流入，左端流出，根据安培定则可知，电磁铁的左端为 N 极，右端为 S 极。
[2]闭合 S2 并使滑片 P 向左滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻变小，电路中的电流变大，所以电磁铁的磁性增强。
[3]指示灯的亮度明显变亮，表明右边电路中的电流增大，由欧姆定律可知，电路中 GMR 的阻值减小。
12．在探究“电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关”的实验中，小聪连接了如图所示的电路，电磁铁 A端放有一小磁针，闭合开关，小磁针_________ （选填“顺”或“逆”）时针转动，向右移动滑动变阻器的滑片，电磁铁磁性_________ （选填“增强” 、“减弱”或“不变”）。电磁铁磁性的强弱还与线圈匝数有关，匝数越多，磁性越_________ （选填“强”或“弱”）。
【答案】 顺 减弱 强
[1]由图可知螺线管中电流由左侧流入，则由安培定则可知，螺线管 A 端为 N 极，B 端为S 极，因异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，则可知小磁针顺时针转动。
[2]若滑动变阻器的滑片 P 向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，则由欧姆定律可得线圈中的电流变小，则电磁铁的磁性减弱。
[3]电磁铁磁性的强弱除了和电流的大小有关，还与线圈的匝数有关，且匝数越多，磁性越强。
三、电磁铁的应用
13．如图所示，小明自制了一个带有电磁铁的泡沫船模型。将它放入水中漂浮，船头指向西。闭合开关 S ，电磁铁由于受到_________ 的作用，船头会偏转最终指向_________方。电磁铁在生产生活中有着广泛的用途，请写出一个应用电磁铁的实例：_________ 。（合理即可）
16.3 电磁铁 分层练习（解析版）
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【答案】 地磁场 南 电磁起重机
[1][2]闭合开关 S 后，电磁铁通电产生磁性，相当于一个小磁针。地球本身是一个大磁体，
存在地磁场，小磁针（即电磁铁）在地磁场的作用下会发生偏转，最终静止时会指向南北方向，其中 N 极指向北方，S 极指向南方。已知船头原来指向西，根据安培定则可判断出电磁铁的 N 极在船尾方向，地磁场和地理南北极相反，北极为地磁的南极，由于同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，船尾指向北方，船头指向南方，所以船头会在地磁场作用下偏转最终指向南方。
[3]电磁起重机是电磁铁的典型应用之一。它通过电磁铁的磁性吸引，可以轻松吊起大量钢铁等铁磁性材料，广泛应用于各种需要大量吊运铁磁性材料的场合。
14 ．如图所示是直流电铃原理图，关于电铃工作时的说法不正确的是 ( )
A ．电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性且 A 端为 N 极
B ．电磁铁吸引衔铁，弹性片发生弹性形变
C ．小锤打击铃碗时，电磁铁仍具有磁性
D ．小锤打击铃碗发出声音，是由于铃碗发生了振动
【答案】C
A ．电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性，根据安培定则判断出A 端为 N 极，故 A 正确， A 不符合题意；
B ．电磁铁向下吸引衔铁时，弹性片弯曲发生形变具有弹性势能，故 B 正确，B 不符合题意；
C ．小锤击打铃碗时，弹性片和衔铁分离，电路断开，电磁铁没有磁性，故 C 错误，C 符合题意；
D ．声音是由物体的振动产生的，小锤击打铃碗发出声音，是由于铃碗发生了振动，故 D 正确，D不符合题意。
故选 C。
15 ．在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中，小明制成简易电磁铁 A 、B ，并设计了如图甲所示的电路。
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（1）实验中通过电磁铁吸引大头针的多少来判定其磁性强弱，所使用的物理研究方法是________ ；
（2）当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁 A、B 吸引大头针的个数_________ （选填“增加”或“减少”）；说明电流越_________（选填“大”或“小”），电磁铁磁性越强。
（3）电磁知识在生产与生活实践中被广泛应用，例如在医学中，医生对病人进行脑部手术时，需要用到心肺机，心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏搏动，推动血液循环。如图甲所示，将线圈 ab 缠绕并固定在活塞一端，利用其与固定磁铁之间的相对运动，带动电动泵中的活塞，使血液定向流动；阀门 K1 、K2 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，活塞将向_________（选填“左”或“右”）运动，“动力泵”处于_________ （选填“抽血”或“送血”）状态。
【答案】（1）转换法；（2）增加 大；（3）右 送血
（1）电磁铁磁性强弱无法直接观察，根据转换法，实验中通过比较电磁铁吸引大头针的多少来判定其磁性强弱，吸引的大头针越多，说明电磁铁磁性越强。
（2）[1][2]由图乙可知，当滑动变阻器滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，吸引大头针的个数增加。说明电流越大，电磁铁磁性越强。
（3）[1][2]由安培定则可知，螺线管左端为 N 极，此时同名磁极相对，同名磁极相互排斥，故活塞右移，“动力泵”内部气压增大，则K2 关闭，K1 打开，故处于送血状态。
16 ．下列装置中，利用了电磁铁制成的是 ( )
A ．电饭锅 B ．电铃 C ．白炽灯 D ．光盘
【答案】B
A ．电饭煲工作时利用了电流的热效应，与电磁铁无关，故 A 不符合题意；
B ．电铃是利用电磁铁来工作的，通过对电磁铁磁性的控制来使电铃发声，故 B 符合题意；
C ．白炽灯工作时利用了电流的热效应，与电磁铁无关，故 C 不符合题意；
D．光盘是用激光在反光铝膜上刻出凸凹的音槽来记录音像信息，与电磁铁无关，故 D 不符合题意。故选 B。
能力提升练
一、单选题
1 ．小明家新购入一盆盆栽，盆栽底部有永磁体，底座内装有电磁铁，底座通电后能使盆栽悬浮在空中。下列说法正确的是 ( )
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A ．底座通电后能产生磁感线 B ．底座周围的磁场分布是均匀的
C ．盆栽悬浮的原理是同名磁极相互吸引 D ．增大底座内电磁铁的电流，盆栽的高度会上升
【答案】D
A ．根据电流的磁效应，底座通电后能产生磁场，但磁感线是用来描述磁场分布和方向的工具，磁感线不是真实存在的，故 A 错误；
B ．电磁铁和永磁体一样，磁场分布是不均匀的，存在磁性最强的两个磁极，故 B 错误；
C ．磁极间存在相互作用，同名磁极相互排斥，盆栽悬浮说明受到排斥力，故 C 错误；
D ．电磁铁磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关，增大底座内电磁铁的电流，电磁铁磁性增大，盆栽的高度会上升，故 D 正确。
故选 D。
2 ．巨磁电阻（GMR ）效应是指某些材料的电阻在磁场中随磁场强度的增强而急剧减小的现象。如图所示是研究巨磁电阻特性原理的示意图，闭合开关S1 、S2 ，当滑片 P 向左滑动时，下列说法正确的是 ( )
A ．电磁铁的磁性减弱 B ．电磁铁的磁极位置会改变
C ．巨磁电阻两端的电压变大 D ．指示灯亮度变亮
【答案】D
A ．由图可知，闭合开关 1 、 2 后，S 滑动S变阻器的滑片 P 向左滑动过程中接入电路中电阻变小，由I 可知，左边电路中的电流变大，此时电磁铁的磁性变强，故 A 错误；
B ．电磁铁的磁极与电流的方向有关，与电流的大小无关，电流的方向不变，电磁铁的磁极方向不变，故 B 错误；
C ．因巨磁电阻在磁场中随磁场的增强而急剧减小，所以，此时巨磁电阻的阻值会变小，由串联分压可知，巨磁电阻两端的电压变小，故 C 错误；
D ．右侧电路中的总电阻变小，由I 可知电路中的电流变大，指示灯亮度变亮，故 D 正确。
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故选 D。
3 ．如图所示，在探究电磁铁磁性强弱的实验中，使用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁 A 、B 进行实验。下列说法正确的是 ( )
A ．通过观察电磁铁吸引大头针的个数判断它的磁性强弱，这是运用了等效替代法
B ．滑片 P 向左滑动，电磁铁的磁性减弱
C ．电磁铁 A 、B 的上端均为 N 极
D ．该实验不能探究电磁铁磁性的强弱与电流强弱的关系
【答案】C
A ．实验中可以通过观察电磁铁能吸引大头针的个数判断它的磁性强弱，这是运用了转换法，故 A 错误；
B．滑片 P 向左滑动，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，故 B 错误；
C．右手握住螺线管，四指指向电流环绕方向，大拇指指向 N 极。根据 A、B 绕线方向及电流流向，大拇指均指向螺线管上端，因此 A 、B 上端均为 N 极，故 C 正确；
D ．移动滑动变阻器的滑片，针对一个电磁铁可以改变电流的大小，该实验可以探究电磁铁磁性的强弱与电流的关系，故 D 错误。
故选 C。
4 ．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
16.3 电磁铁 分层练习（解析版）
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变多的是 ( )
A ．减少线圈匝数
C ．向右移动滑动变阻器的滑片
B ．减少电池节数
D ．对调电源正、负接线柱上的接线
【答案】C
要使铁钉吸引大头针数目变多，则电磁铁磁性需要变强，电磁铁磁性的强弱与电流的大小、线圈的匝数、有无铁芯有关。
A．在其他条件不变情况下，减少线圈匝数，电磁铁磁性减弱，铁钉吸引大头针数目变少，故 A 不符合题意；
B ．减少电池节数，则电源电压减少，其他条件不变，则电路中电流变小，电磁铁磁性减弱，铁钉吸引大头针数目变少，故 B 不符合题意；
C．向右移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器接入电路电阻变小，电路总电阻变小，电源电压不变，电路中总电流变大，电磁铁磁性增强，铁钉吸引大头针数目变多，故 C 符合题意；
D ．对调电源正、负接线柱上的接线，改变了电流的方向，电磁铁的磁极位置对调，而磁性强弱不变，铁钉吸引大头针数目不会变多，故 D 不符合题意。
故选 C。
5 ．如图所示，一个空心小铁球放在盛水的烧杯中，将烧杯置于铁棒 AB 的上方，绕在铁棒上的线圈连接如图所示的电路，开关 S 闭合后，空心小铁球始终漂浮在水面上，下列说法正确的是 ( )
A ．此时 B 端为电磁铁的 S 极 B ．小铁球漂浮，受到的重力和浮力是一对平衡力
C ．滑片 P 向左滑动，小铁球所受浮力不变 D ．滑片 P 向右滑动，容器底部受到水的压强变小
【答案】D
A ．开关 S 闭合后，电流由 A 流向 B ，则由安培定则可知螺线管的 A 端为 S 极，B 端为 N极，故 A 错误；
B ．开关 S 闭合后，螺线管具有磁性，小铁球仍静止在水面上时受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力、电磁铁竖直向下的吸引力的作用，则重力和浮力的大小不相等，所以这两个力不是一对平衡力，故 B 错误；
C ．当滑片 P 向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，由I 可知，电路中电流增大，则螺线管的磁性增强，小铁球所受吸引力增大，浸入水中的体积增大，根据F浮 = P液gV排 可知，浮力变
大，故 C 错误；
D ．滑片 P 向右滑动，滑动变阻器接入电阻增大，由I 可知，电路中电流减小，则螺线管中的磁性减弱，小铁球所受吸引力减小；此过程中小铁球受到重力、浮力、电磁铁的吸引力的作用，当小球重新平衡后，向下的吸引力与重力之和应等于向上的浮力，因吸引力减小，所以铁球所受浮力也将减小，排开的水的体积减小，液面下降，根据p = Pgh 可知，容器底部受到的压强变小，故 D正确。
16.3 电磁铁 分层练习（解析版）
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故选 D。
二、填空题
6 ．磁悬浮地球仪是使用磁悬浮技术的地球仪，它无需转轴穿过球体便可悬浮于空中，给人以奇特新颖的感觉。
（1）磁悬浮地球仪的球体中有一个磁铁，环形底座内有一金属线圈，通电后相当于电磁铁。金属线圈与球体中的磁铁相互_________（填“吸引”或“排斥”），从而悬浮于空中。磁悬浮地球仪是利用丹麦物理学家_________发现的电流的磁效应工作的。当磁悬浮地球仪停止工作时，在“拿开球体”和“切断电源”之间应先_________。
（2）将磁悬浮地球仪的球体用手轻轻向下按一下，球体就会从原来的悬浮位置向下运动，此时金属线圈中的电流_________（填“增大”或“减小”），磁性增强，金属线圈对球体的作用力_________ （填“大于”或“小于”）球体重力，球体到达最低点后向上运动返回原悬浮位置。磁悬浮地球仪正常工作时，功率为1W ，则工作一个月（30 天）耗电_________ kW .h 。
【答案】（1） 排斥 奥斯特 拿开球体
（2） 增大 大于 0.72
（1）[1]磁悬浮地球仪悬浮，说明底座电磁铁与球体磁铁相互排斥，同名磁极排斥，实现悬浮。
[2]电流的磁效应，电生磁是丹麦物理学家奥斯特发现的。
[3]若先切断电源，电磁铁磁性消失，球体会下落摔坏，因此应先拿开球体。
（2）[1]将磁悬浮地球仪的球体用手轻轻向下按一下时，由于通电线圈的磁性增强，所以可判断此时金属线圈中的电流增大。
[2]磁性增强后，排斥力增大，此时金属线圈对球体的作用力大于球体重力，使球体向上运动。
[3]已知功率P = 1W = 0.001kW ，时间 t=30 天=30×24h=720h，则耗电量为W = Pt = 0.001kW× 720h = 0.72kW . h 7 ．如图所示，小磁针在纸面能自由转动。闭合开关后，小磁针将沿_________方向转动（选填“顺时针”或“逆时针”），当滑动变阻器的滑片向a 端移动时，通电螺线管的磁性将_________（选填“增强”或“不变”或“减弱”）。
16.3 电磁铁 分层练习（解析版）
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16.3 电磁铁 分层练习（解析版）
【答案】 顺时针 减弱
[1]由图可知电流由螺线管下方流入，则用右手握住螺线管，四指沿电流方向，则大拇指
向上，故螺线管上方为 N 极；因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，则小磁针 S 极将向螺线管靠近，N 极远离螺线管，故小磁针将顺时针转动。
[2]当滑动变阻器的滑片向a 端移动时，滑动变阻器接入电阻变大，则由欧姆定律I 可得，电压一定时，电路中电流变小，则通电螺线管的磁性减弱。
8 ．科技小组制作了一个“听话”的小瓶子，通过调节滑片，就可以让小瓶子上浮、下沉或悬停在水中。它的原理如图所示（磁铁固定在活塞上），闭合开关 S 后，电磁铁右边为_________极。若向左移动滑片 P ，小瓶子下沉，则桌面所受压力_________（选填“变大” 、“变小”或“不变”）。
【答案】 N 不变
[1]由图可知，该电路为串联电路，电流从电磁铁的右侧流入，根据安培定则可知，电磁铁的右端是 N 极。
[2]若将滑动变阻器滑片 P 向左移，滑动变阻器接入电路的阻值变小，电路的电流变大，电磁铁的磁性变强，电磁铁与磁铁排斥作用变大，活塞向右运动，大瓶内空气气压变大，但是大瓶整体重力不变，故大瓶对桌面的压力大小不变。
9 ．如图甲为汽车启动装置的电路简图。汽车启动时，需将钥匙插入钥匙孔并旋转，车钥匙相当于电路中的_________ ，电磁铁是利用电流的_________来工作的。在安全教育中，消防员通过如图乙所示的警示图片强调：当落水汽车车门处于水下 1m 深度时，车门受到水的压强为_________Pa，
导致难以从车内推开车门。由于水是_________ ，车内电路遇水容易发生短路，因此汽车落水后切勿尝试重新启动发动机。(g取10N / kg)
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16.3 电磁铁 分层练习（解析版）
【答案】 开关 磁效应 1× 104 导体
[1]如图甲为汽车启动装置的电路简图，钥匙孔串联在电路中，汽车启动时，需将钥匙插入钥匙孔并旋转，车钥匙相当于电路中开关。
[2]电磁铁通电时有磁性，断电时磁性消失，电磁铁是利用电流的磁效应工作的。
[3]当落水汽车车门处于水下 1m深度时，车门受到水的压强p = pgh = 1× 103 kg/m3 × 10N/kg× 1m = 1× 104 Pa
[4]因为水是导体，车内电路遇水容易发生短路，有较大的电流通过，会有触电风险，因此汽车落水后切勿尝试重新启动发动机。
10．神舟飞船与空间站核心舱对接时，为预防撞击需配备对接缓冲装置。小海设计了模拟对接缓冲装置简图，如图所示。通电后，螺线管的 a 端为_________ （填“N”或“S”）极；为增大缓冲力，
滑片 P 应向_________ 侧滑动。
【答案】 S 右
[1]根据右手螺旋定则，用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指
所指的那端就是螺线管的 N 极。从图中可以看出，电流从螺线管的 b 端流入，a 端流出，那么右手四指沿电流方向握住螺线管时，大拇指指向b 端，所以通电后螺线管的 b 端为 N 极，a 端为 S 极。
[2]要增强缓冲效果，就需要增强螺线管的磁性，从而使斥力更大，则应增大通过它的电流，根据欧姆定律I 可知，应减小电路中的电阻，故滑动变阻器的滑片应向右移动。
三、作图题
11．某电磁门锁如图 a ，图 b 是该电磁门锁的原理简化图。当开关 S 闭合时条形磁体和电磁铁相互吸引，请在图 b 中标出条形磁体的 N 极。
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【答案】
根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指方向是螺线管的 N 极，
因此通电螺线管的右端为 N 极，左端为 S 极，由题意可知，当开关 S 闭合时条形磁体和电磁铁相互吸引，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知，条形磁体的右端为 N 极，如图所示：
12 ．给螺线管通电，其周围磁感线如图所示。请在括号内标出电源的正负极（用“+”“-”表示）和小磁针静止时的 N 、S 极。
【答案】
在磁体的周围，磁感线从磁体的 N 极发出回到 S 极，所以根据螺线管周围磁感线的方向
可知，螺线管的左端为 N 极，右端为 S 极，根据异名磁极相互吸引、同名磁极相互排斥可知，小磁针的左端为 N 极，右端为 S 极；由安培定则可知，电流由螺线管的右端流入，左端流出，所以电源的右端是正极，左端是负极，如图所示：
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四、实验题
13．如图所示是李强同学设计的一套探究电磁铁磁性强弱的装置，弹簧测力计下吊着铁质砝码，下面是一个带铁芯的螺线管，R 是滑动变阻器，S 是开关。他进行了以下实验，请你完成下列填空： （均选填“变大”“变小”或“不变”）
（1）当开关 S 从断开到闭合时，弹簧测力计示数_________；
（2）当开关 S 闭合达到稳定后，滑动变阻器的滑片 P 向右移动时，弹簧测力计示数_________。
【答案】（1）变大；（2）变小
（1）当开关闭合时，电磁铁中有电流，电磁铁具有了磁性，吸引铁质的砝码，使弹簧测力计的示数变大。
（2）滑动变阻器的滑片向右移动时，连入电路的电阻变大，电流变小，线圈匝数和铁芯不变时，电流减小，电磁铁的磁性减小，弹簧测力计示数变小。
14 ．电与磁之间存在着相互联系，彰显物理现象的对称、统一之美。
（1）如图甲所示，小兰在做“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验时，将螺线管安装在一块有机玻璃板上，连入电路中。在板面上均匀地洒满铁屑，闭合开关并_________玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图乙所示。铁屑的分布情况与_________磁体周围铁屑的分布情况相似；
（2）把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时 N 极所指方向如图乙所示，对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时N 极所指方向，如图丙所示，说明通电螺线管的极性与_________的方向有关；
（3）小新设计了如图丁所示的电路图探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”：实验中通过观察电磁铁吸引大头针的多少来判断电磁铁磁性的强弱，这里使用到的探究方法是_________；
（4）由图丁可得出的结论是：当_________相同时，_________ ，电磁铁的磁性越强。
16.3 电磁铁 分层练习（解析版）
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【答案】（1）轻敲 条形；（2）电流；（3）转换法；（4）电流 线圈的匝数越多
（1）[1]在“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验中，为了让铁屑能在磁场作用下自由转动并显示磁场分布，需要轻敲有机玻璃板，使铁屑克服摩擦力，更好地排列。
[2]通电螺线管的磁场有两个磁极，分布形态与条形磁体周围铁屑的分布情况相似，二者都具有类似的磁场轮廓。
（2）对调电源正负极，闭合开关，电路中的电流方向发生改变，小磁针静止时 N 极所指方向，说明通电螺线管的极性与电流的方向有关。
（3）电磁铁磁性的强弱无法直接观察，通过观察它吸引大头针的多少来间接判断，这种将不易直接测量的物理量转换为易观察现象的方法，叫做转换法。
（4）[1]图丁中两个电磁铁串联，根据串联电路电流处处相等的特点，可知通过它们的电流相同。
[2]甲电磁铁的线圈匝数比乙多，且甲吸引的大头针更多，说明当电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
五、计算题
15 ．国家规定燃气灶须安装熄火自动保护装置，在意外熄火（如汤水溢出）时，装置能自动关闭气路。图甲为小华设计的模拟装置示意图，电源电压U = 6 V ，定值电阻R0 = 200Ω 。当电磁铁线圈中的电流I ≤ 0.02 A 时，衔铁K 被释放从而关闭气路（未画出）启动保护，反之打开气路；线圈电阻不计，热敏电阻Rt 的阻值与温度的关系如图乙中图线①所示。闭合开关 S ，问：
（1）电磁铁上端为_________（选填“N”或“S”）极，停止加热（意外熄火）后，随着Rt 温度降低，线圈中电流将变_________（选填“大”或“小”）；
（2）当温度为20℃ 时，电路的总功率是多大？
（3）装置启动保护时，Rt 的最高温度是多少？
（4）若仅将Rt 更换为图线②所示的热敏电阻（两只热敏电阻的吸、放热本领相同），小华发现装
置启动保护的灵敏度会降低，你认为其中的原因是：_________。 【答案】（1）S 小；（2）0.08W；（3）80℃；（4）见解析
16.3 电磁铁 分层练习（解析版）
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（1）[1]由图甲知，闭合开关，电流由电磁铁的上端流入，下端流出，据安培定则知，电磁铁的上端为 S 极，下端为 N 极。
[2]由图乙知，随着温度的降低，热敏电阻的阻值增大，图甲中，热敏电阻、电磁铁及定值电阻串联接入电路，则随着 Rt温度降低，电路中的总电阻增大，电路的电流减小，线圈中电流将变小。
（2）由图乙知，当温度为20℃ 时，热敏电阻：Rt = 250Ω所以电路中的总电阻R = Rt + R0 = 250Ω+ 200Ω = 450Ω
电路的总功率：P W
（3）装置启动保护功能时，当电路中的电流I = 0.02 A 时，此时Rt 的温度最高。此时电路的总电阻
为R总
Rt 的电阻Rt = R总 - R0 = 300Ω - 200Ω = 100Ω由图乙可知，此时Rt 的温度为80℃。
（4）由图乙可知，随着熄火后Rt 温度降低，若仅将Rt 更换为图线②所对应的热敏电阻要比图线①所对应的热敏电阻需降温至更低的温度才能启动保护，因此灵敏度降低。
六、综合题
16 ．通电螺线管的外部磁场与条形磁体周围磁场相似，如图 1 所示。
（1）螺线管实际上就是由多个单匝圆形线圈组成，通电螺线管的磁场可以看成由每一个单匝圆形通电线圈的磁场叠加而成，现有一单匝圆形通电线圈中的电流方向如图 2 所示，则其B 端是_______极（选填“N”或“S”）。
（2）地球周围存在磁场，则图 3 中地球上方为地磁_________极（选填“N”或“S”）。
（3）有学者认为，地磁场是由于地球带电自转形成环形电流引起的，结合图 1 和图 2 分析推断：地球的环形电流方向与地球自转方向_________（选填“相同”或“相反”）。物理学规定正电荷定向移动的方向为电流方向，那么地球带_________（选填“正”或“负”）电。
【答案】（1）S ；（2）S；（3）相反 负
（1）根据安培定则，用右手握住单匝线圈，四指弯向电流的方向，大拇指指向单匝线圈的上端，所以上端为 N 极，B 端是 S 极。
16.3 电磁铁 分层练习（解析版）
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（2）由于地磁 N 极在地理南极附近，地磁 S 极在地理北极附近，所以图 3 中地球上方为地磁 S 极。
（3）[1]由于地磁北极在地理南极附近，根据安培定则，拇指指向 N 极，四指的方向为电流的方向，所以电流自东向西，与地球自转的方向相反。
[2]物理学规定正电荷定向移动方向为电流方向，电流自东向西，与地球自转的方向相反，所以地球带负电。
拓展培优练
一、单选题
1 ．如图，磁铁 S 极与弹簧连接，竖直悬挂于电磁铁的正上方，电源电压不变。闭合开关后，向右缓慢移动滑动变阻器滑片，下列判断正确的是 ( )
A ．电路中的电流变大 B ．电磁铁的磁性变强 C ．电磁铁上端为 S 极 D ．悬挂磁铁的弹簧变长
【答案】D
A ．当滑片向右移动时，滑动变阻器接入电阻变大，则由欧姆定律可知电路中电流增小，故 A 错误；
C ．由图可知电流由电磁铁的下方流入，则由右手螺旋定则可知电磁铁上端为 N 极，故 C 错误；
BD ．由于通过电路的电流变小，则电磁铁的磁性减弱；弹簧下悬挂的磁铁下端为 N 极，电磁铁上端也为 N 极，所以上方磁铁与电磁铁之间相互排斥，电磁铁的磁性减弱，电磁铁与上方磁铁之间的斥力减小，因此弹簧弹力变大，弹簧变长，故 B 错误，D 正确。
故选 B。
二、填空题
2 ．工业生产中常用“吸”的方式来搬运物体。吸盘安装在吊车上，抽出空气后的吸盘“吸”起大块玻璃板，这是利用_________ 的作用；电磁铁安装在吊车上，通电后“吸”起大量钢铁，这是利用电流的_________效应。
【答案】 大气压 磁
[1]当吸盘内部空气被抽走后，内部气压低于外部大气压，形成一个压力差，这个压力差
使得大气压将吸盘紧紧地压在大块玻璃上，从而实现吸附，所以这是利用了大气压的作用。
16.3 电磁铁 分层练习（解析版）
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[2]电磁铁是一种将电能转化为磁能的装置，它利用电流的磁效应产生磁场，从而实现对铁磁性物质的吸引和控制。
3 ．如图，闭合开关，条形磁铁 S 极受到_________力。为增大条形磁铁和通电螺线管间的相互作用力，滑动变阻器的滑片 P 应向_________滑动。
【答案】 斥 左
[1][2]如图，闭合开关，电流从螺线管右端流入，根据安培定则，通电螺线管右端为 N 极，
左端为 S 极，根据磁极间相互作用规律可知条形磁铁 S 极受到斥力；为增大条形磁铁和通电螺线管间的相互作用力，滑动变阻器的滑片 P 应向左滑动，减小变阻器的阻值，增大通过螺线管的电流，从而增强通电螺线管的磁性。
三、作图题
4 ．如图，磁悬浮列车悬浮在铁轨上不与轨道接触，请画出列车的重力（O 点为重心）及左侧悬浮电磁铁所受轨道电磁铁作用力的示意图。
【答案】
由图可知，列车受到竖直向下的重力及两侧轨道的电磁铁对列车下方电磁铁竖直向上的吸
引力，因两侧受力大小相等，所以，左侧悬浮电磁铁所受轨道电磁铁作用力大小等于列车重力的一半，力的作用点都画在列车的重心，作图如下：
16.3 电磁铁 分层练习（解析版）
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16.3 电磁铁 分层练习（解析版）
四、实验题
5 ．小华在实验室做电学实验的时候，看到一颗铁螺丝钉，他将导线绕在铁螺丝钉上设计了如图甲所示的电路。根据所学知识回答下列问题。
实验次数 电压 U/V 电流 I/A
1 2.4
2 3.6 0.3
3 5.0 0.4
（1）闭合开关，根据安培定则，在图甲括号中标出铁螺丝钉右端的极性_________（N 或 S）。
（2）他将滑动变阻器滑片向左移动，发现绕线铁螺丝钉吸引铁屑的数量变多，说明绕线铁螺丝钉的磁性变_________。
（3）他取下铁螺丝钉，使导线伸直，用该电路测量定值电阻的阻值。他按照正确步骤进行了 3 次实验，记录数据如表格所示，第 1 次的实验中，电流表的示数如图乙为_________A。
（4）根据表格数据，测得定值电阻的阻值为_________Ω（结果保留 1 位小数）。
【答案】（1） ；（2）强；（3）0.2；（4）12.2
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（1）由图甲可知电流从铁螺丝钉的右端流入，左端流出，根据安培定则可知铁螺丝钉的右端为 N 极，如下图所示：
（2）滑动变阻器滑片向左移动，电路中电流变大，铁螺丝钉吸引铁屑的数量变多，说明铁螺丝钉的磁性变强。
（3）由图乙可知电流表接小量程，分度值为 0.02A ，示数为 0.2A。
（4）根据表格数据可知第一次定值电阻的阻值为R 第二次定值电阻的阻值为R
第三次定值电阻的阻值为R
则测得定值电阻的阻值为R
6 ．小明用如图所示的装置探究“通电螺线管外部磁场的分布”。
（1）在螺线管的两端各放一个小磁针，并在硬纸板上均匀地撒满铁屑，通电后观察小磁针的指向，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况，如图甲所示；把小磁针放到螺线管四周不同的位置，闭合开关后，小磁针再次静止时的指向如图乙所示。
①通电后小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有_________；
②通电螺线管外部的磁场与_________磁体的磁场相似；
（2）将电源正负极对调，闭合开关，发现小磁针偏转方向与原来相反，说明通电螺线管的磁场方向与_________有关；
（3）如图乙所示，根据小磁针静止时的指向，a 端应接电源的_________极；小明将一铁芯插入螺线管中，其磁场会变_________ ；请写出一种能增强电磁铁外部磁场的方法：_________。
【答案】（1）磁场 条形；（2）电流方向；（3）正 强 用更多匝数的线圈或增大电流
16.3 电磁铁 分层练习（解析版）
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（1）[1]小磁针原指示地磁场的南北，通电后小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有磁场，对小磁针有磁力的作用。
[2]由图甲所示的铁屑分布情况可知，通电螺线管周围铁屑的分布情况与条形磁体周围磁场的分布情况相似。
（2）对调电源正负极，电路中电流方向改变，小磁针静止时 N 极所指方向也改变，说明通电螺线管的极性与电流的方向有关。
（3）[1]如图乙所示，根据小磁针静止时的 N 极指向，可判断通电螺线管左端为 N 极，根据安培定则，可判断电流从 a 出，b 回，因此 a 端应接电源的正极。
[2]在螺线管中插入一根铁芯，铁芯会被磁化，与通电螺线管的磁场叠加，其磁场会变强。
[3]电磁铁的磁性与线圈匝数有关，与电流大小有关，因此要增强电磁铁的外部磁场，还可以增加线圈匝数、增大电流等。
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