20.3 电磁铁 电磁继电器（原卷版）

第二十章 电与磁 第3 节 电磁铁 电磁继电器 1 能描述电磁铁，说明电磁铁的特点和工作原理。 2 能通过实验，得出电磁铁磁性强弱与哪些因素有关。 3 能说明电磁继电器的结构及工作原理，了解电磁继电器在生产生活中的应用。 一、电磁铁 1、定义：内部插入铁芯的通电螺线管。电磁铁的铁芯是软磁性材料。 2、工作原理：电流的磁效应。 3、通电螺线管插入铁芯后磁性加强的原因：铁芯被磁化，使磁性加强。 4、影响电磁铁磁性强弱的因素： （1）电磁铁通电有磁性，断电无磁性； （2）匝数一定，电流越大，电磁铁的磁性越强； （3）电流一定，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强； （4）插入铁芯电磁铁的磁性会更强。 5、探究影响电磁铁磁性强弱因素的实验电路图：用吸引大头钉个数显示磁性强弱。（转换法） 5、电磁铁应用：电磁起重机、电磁继电器、电冰箱、吸尘器、电动机、发电机、洗衣机。 二、电磁继电器 1、概念：用低电压弱电流控制高电压强电流设备。 2、实质：一种由电磁铁控制的开关。 学习目标 1 预习导学 02 3、工作原理图： 知识点一：探究影响电磁铁的磁性强弱的因素试题解法技巧 【探究重点】 ①首先从已有知识写出影响电磁铁磁性的因素：电流的大小与线圈的匝数； ②根据影响因素选择合理的器材，明确显示电磁铁磁性强弱的方法，然后利用控制变量法设计实验方；③最后根 据实验现象得出结论。注意：实验结论要强调”在xxxx 相同时”前提条件 【例题精讲】（2023•赤峰）学习了电磁铁，小明想：“电磁铁两极磁性强弱是否相同呢？”图甲是他探究该猜想 的装置图。 （1）通电后，电磁铁端是 极。 （2）闭合开关后，弹簧测力计的示数太小，要使其示数变大，滑动变阻器滑片P 应向 端移动。 （3）将滑动变阻器调节完成后，根据图乙读出弹簧测力计的示数为 。 （4）在原位置将电磁铁两端对调，使B 端向上，保持电流不变，观察到弹簧测力计示数与（3）中相同。初步 可得出的结论是：电磁铁两极磁性强弱 。 【巩固训练】（2023•大连）如图是某道路限载报警器的工作原理图。电源电压不变，R1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 探究提升 03 以改变滑动变阻器滑片P 的位置，来设定不同的限载质量。下列说法正确的是（ ） ．电磁铁能吸下衔铁，是由于通电导体在磁场中受力 B．检测时，车的质量越大电磁铁的磁性越强 ．力敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小 D．若要提高设定的限载质量，应将滑片P 向左移动 1．（2023•邓州市一模）现在很多大型商场都安装一种“聪明”的电梯，载人和不载人时，电梯运行的速度会发 生变化。这种电梯的简易控制电路如图所示，图中压力传感器R 的阻值会随着压力的增大而减小。对此，下列 说法正确的是（ ） ．电磁继电器是利用电磁感应工作的 B．控制电路中，电磁铁的上端为极 ．当电流的方向发生变化时，电梯运行的速度会发生变化 D．当压力增大到一定值时，衔铁与触点2 接触，电梯的电梯的速度减慢 2．（2023•罗庄区二模）小明观察了小区入口的车辆出入自动控制闸，发现当车牌被识别系统识别后，绿灯亮， 栏杆抬起，车辆通行。于是他设计了如图所示的模拟电路，车牌识别成功相当于图中开关S 闭合。则（ ） ．闭合开关后，电磁铁的上端为极 B．滑动变阻器的滑片P 向下调整后，栏杆更容易抬起 ．若栏杆不能抬起，可通过增大电池的电压进行改进 强化训练 040 D．B 端挂的铁柱可以用上端是极、下端是S 极的条形磁体代替 3．（2023•海港区一模）如图所示是智能扶手电梯的原理图，其中R 是压敏电阻。电梯上无乘客时，电动机转动 变慢，使电梯运动变慢；电梯上有乘客时，电动机转动变快，使电梯运动变快。下列说法正确的是（ ） ．电磁铁上端是极 B．电磁继电器与电动机工作原理相同 ．电梯上有乘客时，压敏电阻R 的阻值增大 D．电梯上无乘客时，衔铁与触点1 接触，弹簧的弹性势能减小 4．（2023•湖北三模）物理课上老师展示了一款磁悬浮地球仪，如图（）所示，闭合开关，地球仪悬浮在空中。 经过研究发现地球仪底部有一块磁铁，底座内部有电磁铁。莉莉画出了如图（b）所示的电路原理图，下列判断 不正确的是（ ） ．b 图中用虚线代表的地球仪的端是S 极 B．底座通电后能产生磁场是利用了电流的磁效应 ．图中地球仪能够悬浮利用了同名磁极相互排斥的原理 D．闭合开关后，向左移动P 能增大地球仪的悬浮高度 5．（2023•雁塔区校级三模）图﹣1 是一种磁悬浮地球仪摆件，地球仪内部装有磁铁，底座内部装有如图﹣2 所示 的电磁铁。下列说法正确的是（ ） ．图﹣1 中，电磁铁周围存在着真实的磁场和磁感线 B．图﹣1 中，地球仪利用异名磁极相互排斥的原理悬浮 ．图﹣2 中，电磁铁的上端是S 极 D．图﹣2 中，将电源正负极对调后，电磁铁周围的磁场方向不变 6．（2023•蒲城县一模）如图所示是简易电磁锁原理图，闭合开关S，滑片P 向左移动，使静止在水平桌面的锁栓 滑动，打开门锁，下列说法错误的是（ ） ．锁栓可能是用钢铁制作的 B．通电后电磁铁端为极 ．滑片向左移动的过程中电磁铁的磁性增强 D．锁栓在滑动过程中受到的摩擦力始终向左 7．（2023•福安市三模）小明为抽屉设计了一个简易防盗报警器，并将它安装在抽屉内。报警器原理图如图，光 敏电阻的阻值随光照射强度的增大而变小。下列说法正确的是（ ） ．控制电路为工作电路提供电源 B．拉开抽屉时，R0两端电压变大 ．合上抽屉时，电磁铁磁性增强 D．增大电阻R0，电铃更容易响起 8．（2023•盐城三模）车辆严重超载会损坏桥梁，为了能抓拍超载车辆，物理兴趣小组成员决定为桥梁管理者设 计一个“汽车超载记录器”来进行监控管理，如图甲为该超载记录器原理图，已知电源电压U＝10V，线圈电 阻R0＝5Ω，R1为最大阻值15Ω 的滑动变阻器，Rx为压敏电阻，当车辆驶入被检测路段时，其阻值随它受到的 压力变化的情况如图乙所示，当电流表示数达到或超过04 时，电磁继电器的衔铁被吸下，工作电路中的照相机 就开始工作，抓拍超载车辆，则下列说法正确的是（g 取10/kg）（ ） ．当压敏电阻Rx受到的压力增大时，电磁铁的磁性减弱 B．当桥梁限重为30t 时，滑动变阻器接入电路的阻值应为10Ω ．桥梁限重可调节范围为20t～55t D．桥梁老化后应适当增大R1阻值以减小桥梁限重标准 9．（2023•酒泉二模）为探究“电磁铁磁性强弱与哪些因素有关”，实验小组连接了如图所示的实验电路，开关S 闭合。下列说法正确的是（ ） ．大头针的下端散开是因为异名磁极相互排斥 B．乙螺线管的下端是S 极 ．比较甲、乙吸引大头针的数量可得出电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系 D．向左移动滑动变阻器的滑片P，甲、乙吸引大头针的个数均会增多 10．（2023•张店区校级二模）如图是说明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（ ） ．电磁铁的右端为极 B．当滑片P 向左滑动时，电磁铁磁性减弱 ．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 11．（2023•资兴市二模）法国科学家阿尔贝•费尔和德国科学家彼得•格林贝格尔由于发现了巨磁电阻（GMR）效 应而荣获2007 年度诺贝尔物理学奖。图中GMR 代表巨磁电阻，在磁场中，其阻值随磁场的逐渐变强而减小， 闭合开关S1、S2，下列说法中正确的是（ ） ．电磁铁左端为极 B．电磁铁外部的磁感线从右端出发回到左端 ．将滑片P 向b 端滑动，电磁铁磁性变强 D．将滑片P 向端滑动，指示灯变暗 12．（2023•吉安县校级二模）如图所示为车库积水自动报警器原理图，其核心是一电磁继电器。图中、B 位置可 以安装电铃或LDE 灯，要求车库没有积水时，LED 灯亮，车库有积水时，电铃响。电铃应该安装在图中的 （选填“”或“B”）位置；电磁继电器实质是一种 （选填“用电器”或“开关”）。 1．（2023•东营）小区内路灯能根据光线亮暗情况实现自动控制，其电路原理如图所示，R1是定值电阻，R2是光 敏电阻，其阻值大小随光照强度的增大而减小。当开关S1闭合，光线变暗时，下列判断正确的是（ ） ．电流表示数减小，电磁铁的磁性减弱，开关S2闭合 B．电流表示数减小，电磁铁的磁性增强，开关S2断开 ．电流表示数增大，电磁铁的磁性增强，开关S2闭合 D．电流表示数增大，电磁铁的磁性减弱，开关S2断开 2．（2023•天津）党的二十大报告指出“科技是第一生产力”。某学校为了培养学生的科学素养，组织科技创新 大赛，小明在比赛中制作了水位自动报警器，原理图如图所示。当水位达到金属块时（一般的水都能导电）， 则（ ） ．两灯都亮 B．两灯都不亮 ．只有绿灯亮 D．只有红灯亮 3．（2023•扬州）如图所示，下列做法中电磁铁不能吸引更多大头针的是（ ） ．只提高电源电压 B．只将滑片P 向左移动 ．只增加螺线管线圈的匝数 D．只将铁芯换成同规格的铜芯 4．（2023•自贡）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加而减小。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，白天路灯熄灭，夜晚路灯亮起。下列说法正确的 是（ ） ．电路工作时，电磁铁上端为极 B．给路灯供电的电源应接在b、两端 ．路灯发光时把电能全部转化为光能 D．控制电路电源电压减小后，傍晚时路灯比原来早一些亮 5．（2023•宿迁）在科技晚会上，小明给大家展示了一个“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，移动滑片P，使小瓶子悬 停在图示位置。对此，以下分析正确的是（ ） ．电磁铁的右端为S 极 B．若将滑片P 向右移，小瓶子将会上浮 ．小瓶子下沉时，小瓶子中的气体密度变小 D．小瓶子上浮时，小瓶子的瓶口处受到水的压强保持不变 （多选）6．（2023•湘潭）如图是汽车尾气中浓度的检测电路示意图。气敏电阻R1的阻值随浓度增大而减小，R2 是滑动变阻器，开关S 闭合，当浓度高于某一设定值时，电铃报警。下列说法正确的是（ ） ．电磁铁的上端是极 B．电铃应接在和B 之间 ．当浓度升高时电磁铁的磁性减弱 D．电源用久后，U1减小，的报警浓度会变高 7．（2023•鞍山）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 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 有关。 8．（2023•牡丹江）如图是中国科技馆内的超导磁悬浮列车模型和一个环形轨道。模型列车行驶过程中，车内超 导体通过液氮降温，从正常态转为超导态，从而减小了导体的 。列车行进时不接触轨道，处于悬浮状态， 减小列车行驶时的 。 9．（2023•苏州）寒冬，为给小鸡仔提供温暖的环境，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）通电线圈上端是 极，温度升高时，电磁铁磁性 ； （2）R3阻值 （大于/小于）R4阻值； （3）将R1的阻值稍微调小一些，恒温箱控制的温度将 。 10．（2023•娄底）如图所示是一种温度自动控制报警装置电路图。当温度达到90℃时，就会启动报警装置，发出 光信号提醒用户。温度计中的水银属于 （选填“导体”或“绝缘体”）；报警时，工作电路中的 灯 亮。 11．（2023•宜宾）如图所示，请用笔画线代替导线将电路连接完整，并在括号中标出小磁针静止时右端的磁极名 称（要求闭合开关，移动滑片P 能改变螺线管磁性强弱）。 12．（2022•海南）某实验小组用自制电磁铁探究影响电磁铁磁性强弱的因素。他们用相同的漆包线和铁钉绕制成 两个电磁铁和B，B 铁钉上绕有更多匝数的线圈，实验装置如图所示。 （1）如图甲，闭合开关，电磁铁的钉尖是 极（选填“”或“S”）；将滑动变阻器的滑片P 向右移动，能 吸引 的大头针（选填“更多”“不变”或“更少”）。 （2）如图乙，把电磁铁和B 串联，闭合开关，多次移动滑动变阻器的滑片P，发现电磁铁B 总能吸引更多的大 头针，通过比较，得出的结论是 。 （3）电磁铁在生活中应用广泛，请举一例： 。