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20.3 电磁铁 电磁继电器
【练基础·过教材】
必备知识-1- 电磁铁
1.用一根导线绕螺线管，再在螺线管内插入　　　　　，当有电流通过时，螺线管的磁性会增强；没有电流通过时，螺线管的磁性就会　　　　　，这种磁体叫电磁铁。
2.关于电磁铁，下列说法正确的是 （　　）
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
3.下列用电器设备中，应用了电磁铁的是 （　　）
A.白炽灯 B.电磁起重机 C.电热毯 D.电热水壶
4. 如图所示，这是直流电铃的原理图。下列说法中不正确的是 （　　）
A.接通电源后电磁铁吸引衔铁，小锤敲击铃碗发声
B.电磁铁吸引衔铁时，弹性片发生弹性形变具有弹性势能
C.我们听到的铃声是通过空气传播的
D.小锤敲击铃碗时，衔铁与螺钉没有分离，电磁铁仍具有磁性
必备知识-2- 电磁继电器
5. 下水井盖的丢失给人们出行带来了安全隐患。为提示路人注意安全，小明设计了如图所示的电路，电路中利用一元硬币代替铁质井盖是因为两者都属于　　　　（选填“绝缘体”或“导体”）。当井盖丢失时，灯泡发光报警；当电磁铁的线圈中有电流通过时，继电器的动触点与　　　　（选填“上”或“下”）静触点接触，电磁铁的上端是　　　　极。
6.如图所示，这是某车间自动除尘装置的简化电路图。空气中尘埃量较少时，光源发出来的光被挡板挡住了。当空气中尘埃量达到一定值时，由于尘埃的反射，部分光越过挡板射到光敏电阻上，光敏电阻的阻值　　　　，电路中的电流增大，电磁铁的磁性　　　　，在衔铁的作用下，开启自动除尘模式。若图中a、b一个是除尘器，一个是指示灯，则　　　　是除尘器。
【练综合·提能力】
关键能力-1- 探究电磁铁磁性强弱的影响因素
7.如图所示，这是研究“电磁铁磁性强弱”的实验电路图，开关的　　　　　可控制磁性的有无；要改变通过电磁铁中的电流大小，可通过改变　　　　　　　　　　　　　实现；要判断电磁铁的磁性强弱，可通过观察电磁铁吸引大头针的　　　　来确定。
8.在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中，如图将导线绕在两个完全相同的铁钉上，制成简易的电磁铁甲和乙，通电后发现甲吸引大头针的个数多，说明电磁铁线圈匝数越　　　　（选填“多”或“少”），磁性越强；当滑片P向A端移动时，甲的磁性将　　　　（选填“增强”或“减弱”）。
关键能力-2- 电磁继电器的应用
9.如图，这是一种“闯红灯违规证据采集器”的工作原理图。光控开关接收到红光时会自动闭合，压敏电阻受到车辆的压力时其阻值变小，电磁铁的上端为　　　　　极，电磁铁中的电流　　　　　（选填“变大”“变小”或“不变”），电磁铁的磁性变　　　　（选填“强”或“弱”），电控照相机工作，拍摄违规车辆。
10.小阳同学在研究性学习活动中，通过查阅资料，查到了一种由半导体材料制成的热敏电阻，其阻值随温度变化而变化，如图甲所示。他设计了如图乙所示的温度自动控制装置，其中R为热敏电阻，已知电磁继电器的线圈电阻R0为50 Ω，左侧控制电路的电源电压为6 V。当继电器线圈中的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸下，右侧工作电路就断开。下列说法正确的是 （　　）
A.当控制电路工作时，电磁铁的上端是N极
B.当温度为10 ℃时，通过控制电路中的电流为12 mA
C.该装置可将温度控制在50 ℃以下
D.用超导体制作电热丝可大大提高它的发热功率
【练真题·育素养】
11. 电磁继电器的作用主要是利用　　　　　、　　　　　电路来控制高电压、　　　　　电路，以保证工作人员的安全。
12.（双选） 下图是小明为某仓库设计的温度报警电路。R1为热敏电阻，其阻值随温度的变化而变化；R2为可调电阻。温度正常时指示灯L发光，当温度升高到报警温度时，指示灯熄灭，蜂鸣器报警。下列判断正确的是 （　　）
A.R1的阻值随温度的升高而增大
B.温度升高过程中，电磁铁磁性增强
C.若要调低报警温度，可将R2的阻值调大
D.若控制电路电源电压降低，报警温度将升高
13.如图所示，用甲装置探究通电螺线管外部的磁场分布，用乙装置探究电磁铁磁性强弱跟哪些因素有关。下列说法正确的是 （　　）
A.通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似
B.改变通电螺线管中的电流方向，小磁针N极指向不变
C.匝数一定时，通入的电流越小，电磁铁的磁性越强
D.电流一定时，减少铁钉上线圈的匝数，电磁铁的磁性强弱不变
14. 为探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小丽同学做出以下猜想：
猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性。
猜想B：外形相同、匝数相等的电磁铁，通过的电流越大，它的磁性越强。
猜想C：外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强。
为了检验上述猜想是否正确，小丽所在实验小组通过交流与合作设计了以下实验方案。用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕若干圈，制成简单的电磁铁。如图所示的a、b、c、d为实验中观察到的四种情况。根据小丽的猜想和实验，完成下面的填空：
（1）实验中是通过电磁铁　　　　　　　　　　判定其磁性强弱的。
（2）通过比较　　　　　　两种情况，可以验证猜想A是正确的。
（3）通过比较　　　　　　两种情况，可以验证猜想B是正确的。
15.小聪利用光敏电阻为社区设计了一种自动草坪灯，其工作原理如图所示。工作电路中有两盏规格均为“220 V　44 W”的灯泡L，天暗时灯自动发光，天亮时灯自动熄灭。控制电路中电源电压U恒为6 V，定值电阻R0为200 Ω。在一定范围内，光敏电阻R的阻值与光照强度E（光照强度E的单位为lx，光越强光照强度越大）之间存在一定关系，部分数据如表所示。电磁铁的线圈电阻忽略不计，当天色渐暗，通过线圈的电流为0.02 A时，恰好启动工作电路的照明系统。则：
光照强度E/lx 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
光敏电阻R/Ω 120 60 40 30 24
（1）随着光照强度减小，光敏电阻R的阻值　　　　（选填“增大”或“减小”），电磁铁的磁性　　　　　（选填“增强”或“减弱”），当光照强度减小到一定值时，衔铁会被　　　　　（选填“吸下”或“释放”），照明系统启动。
（2）两盏灯均正常发光时，工作电路中的总电流是多少
（3）照明系统恰好启动时，光敏电阻R的阻值为多少 此时光照强度为多少
参考答案
1.铁芯　消失
2.C　3.B
4.D　【解析】接通电源后，电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性，电磁铁吸引衔铁，小锤敲击铃碗发声，A说法正确，不符合题意；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，B说法正确，不符合题意；我们听到的铃声是通过空气传播的，C说法正确，不符合题意；小锤击打铃碗时，衔铁与螺钉分离，电路断开，电磁铁没有磁性，D说法错误，符合题意。
5.导体　下　N
【解析】电路中利用一元硬币代替铁质井盖是因为两者都是用来导电的，都属于导体；当井盖丢失时，灯泡发光报警，说明动触点与上静触点接触，所以当电磁铁的线圈中有电流通过时，继电器的动触点与下静触点接触，灯泡不发光，表明没有危险；由安培定则可判断出线圈的上端的极性是N极。
6.减小　增强　b
【解析】当空气中尘埃量达到一定值时，由于尘埃的反射，部分光越过挡板射到光敏电阻上时，电路中的电流增大，根据欧姆定律可知光敏电阻的阻值减小；当电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，吸引衔铁，使动触点和下面的静触点接触，开启自动除尘模式，所以下面的b是除尘器，上面的a是指示灯。
7.通断　滑动变阻器的滑片P的位置　数目多少
【解析】电磁铁磁性的有无可通过电流的通断来控制：通电有磁性，断电无磁性。移动滑动变阻器的滑片P的位置，可以改变电磁铁中电流的大小。电磁铁磁性的强弱可以用吸引大头针数目的多少来体现。
8.多　增强
【解析】通电后，电磁铁甲吸引的大头针更多，磁性更强，说明线圈匝数越多，磁性越强。当滑片P向A端移动时，连入电路的电阻丝的长度变小，接入电路的电阻变小，电流变大，电磁铁的磁性增强。
9.S　变大　强
10.C
11.低电压　弱电流　强电流
12.BD
13.A　【解析】通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似，磁场的方向与电流的方向有关，改变通电螺线管中电流方向，小磁针N极指向会发生改变，故A正确、B错误。匝数一定时，通入的电流越小，电磁铁的磁性越弱；电流一定时，减少铁钉上线圈的匝数，电磁铁的磁性变弱，故C、D错误。
14.（1）吸引大头针的数量
（2）a、b
（3）b、c
15.（1）增大　减弱　释放
【解】（1）由表可知，随着光照强度减小，光敏电阻R的阻值增大，则控制电路的电流减小，电磁铁的磁性减弱，当光照强度减小到一定值时，衔铁会被释放，照明系统启动；
（2）由P=UI可得，每盏灯泡正常发光时通过的电流：IL===0.2 A
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，两盏灯均正常发光时，工作电路中的总电流：
I总=2IL=2×0.2 A=0.4 A
（3）由表格数据可知，光照强度E和光敏电阻R的阻值的关系为RE=120 Ω·lx不变，照明系统恰好启动时，控制电路的电流为I=0.02 A，
由I=可得，此时控制电路的总电阻：
R总===300 Ω
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，光敏电阻R的阻值：
R=R总-R0=300 Ω-200 Ω=100 Ω
此时光照强度：
E===1.2 lx

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