20.3 电磁铁 电磁继电器（专题训练）【六大题型】（原卷版）

203 电磁铁 电磁继电器（专题训练）【六大题型】 【题型1 电磁铁的构造和原理】.............................................................................................................................1 【题型2 影响电磁铁磁性强弱的因素】................................................................................................................. 2 【题型3 探究影响电磁铁磁性强弱的实验】.........................................................................................................5 【题型4 电磁继电器的组成、原理和应用】.........................................................................................................7 【题型5 磁悬浮列车的工作原理】.......................................................................................................................10 【题型6 电磁铁的其他应用】...............................................................................................................................12 【题型1 电磁铁的构造和原理】 1．（2022 秋•南关区校级期末）关于磁现象，下列说法正确的是（ ） ．磁体能吸引各种金属 B．同名磁极相互吸引 ．电磁铁的芯不能用钢 D．磁感线是真实存在的 2．（2022 秋•南关区校级期末）关于电和磁，以下说法错误的是（ ） ．通电导线周围存在磁场 B．磁感线不是磁场中真实存在的曲线 ．指南针之所以能指示南北方向，是因为地球就是个大磁体 D．电磁铁里的铁芯可以用铜芯来代替 3．（2023 春•抚松县期中）如图所示是小刚自制的电磁铁，它能吸引曲别针是因为电流具 有 效应。他想让电磁铁吸引更多的曲别针，可以采用 电流的方法来实现。 4．（2023•白碱滩区一模）酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封装置，为了方便操作，小明 设计了用一个杠杆和电磁铁组合系统来升降的密封罩，如图所示，电磁铁的工作原理是 ；装置通电后，电磁铁上端为 （选填“”或“S”）极。 5．（2023•同心县校级二模）如图所示，当开关闭合后，螺线管上方的小磁针静止在图示 位置，则小磁针的右侧为 极；如果在螺线管内插入铁芯就成了 ；关于通电 螺线管磁场的方向，小明通过实验得出的结论是：通电螺线管的极性跟导线的环绕方向 有关。请对此结论作出评价： 。 【题型2 影响电磁铁磁性强弱的因素】 6 ．（2023• 任丘市二模）如图所示，下列对所示实验分析不正确的是（ ） ．甲图：给电路中仅长度不同的电阻丝接通电源后，P 在最左端时灯泡最暗，说明电阻 大小与材料长度有关 B．乙图：电流一定时，增加匝数可以吸引更多大头针，说明匝数越多，磁性越强 ．丙图：推注射器的活塞，长颈漏斗下端冒气泡，说明该装置的气密性良好 D．丁图：某气体能用向上排空气法收集，说明该气体的密度比空气的大 7．（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 8．（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 9．（2023•硚口区模拟）如图所示，GMR 是巨磁电阻，开关S1和S2同时闭合，当滑片向 右移动时，指示灯变暗，下列判断正确的是（ ） ．开关S1闭合时，电磁铁右端为极 B．巨磁电阻的阻值随电磁铁磁性的增强而减小 ．开关S1和S2同时闭合，滑片向右移动时，GMR 的电阻变小 D．开关S1和S2同时闭合，滑片向左移动时，指示灯实际功率变小 10．（2023•东坡区校级二模）如图所示，条形磁铁置于水平桌面上，电磁铁在条形磁铁正 左方水平放置，且左端固定在墙壁上。在开关S 闭合、电路中滑动变阻器的滑片P 逐渐 向下移动的过程中，条形磁铁始终静止，下列判断正确的是（ ） ．电磁铁与条形磁铁间的排斥力逐渐减小 B．条形磁铁受到的摩擦力方向向右，且逐渐减小 ．电磁铁对墙壁的压力逐渐增大 D．条形磁铁受到的重力和桌面对它的支持力是一对相互作用力 11．（2023•泰山区校级二模）若使通电螺线管的磁性增强，滑动变阻器的滑片P 应向 端移动。 12．（2023•甘南县开学）如图所示，GMR 是一个巨磁电阻，其特性是电阻在磁场中会急 剧减小，且磁场越强电阻越小，闭合开关后，则小磁针将 （填“顺”、“逆”） 时针旋转，左移滑片，灯将变 （填“亮”、“暗”）。 13．（2023•高新区校级一模）小明用图示形状的探头“ ”设计了一个利用水流控制电 磁铁磁性强弱的装置，要求水流速增大时电磁铁的磁性增强，请你将探头安装在连杆下 端并标出通电螺线管下端的极性。 【题型3 探究影响电磁铁磁性强弱的实验】 14．（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 15．（2022 秋•和平区校级期末）用表面涂有绝缘漆的漆包线绕在铁钉上做成了线圈上有 四个接线柱、b、、d 的电磁铁，使用不同的接线柱，可改变电磁铁线圈的匝数（线圈的 电阻忽略不计）。用该电路来研究“影响电磁铁磁性强弱的因素”。则，连接电磁铁线 圈的接线柱，闭合开关，调节滑动变阻器，可以探究电磁铁磁性强弱与 是 否有关；保持滑动变阻器滑片的位置不变，分别连接电磁铁线圈的接线柱、b、、d，则 接 的时候电磁铁磁性最强。 16．（2023•绥江县二模）利用如图所示装置探究电磁铁磁性强弱与通电导体线圈匝数是否 有关，是铁块，B 是电磁铁，R 是定值电阻，R'是滑动变阻器。开关接1 触点时，记录 弹簧的长度，接下来的操作是 分析现象 ，则可初步说明电磁铁磁性强弱与通电导体线圈匝数有关。 17．（2023•成华区模拟）为了研究“电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关”，小瑜设计了如 图所示的装置进行探究。实验中小瑜是根据 来判断磁性的强弱； 当利用图中实验装置研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数关系的实验，当线圈匝数从10 匝 换成100 匝后，接下来应该进行的操作是：调节滑动变阻器的滑片， 。 18．（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。 19．（2023•白银二模）为探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关，小明同学作出以下猜想： 猜想：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性 猜想B：通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强 猜想：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，小明所在实验小组通过交流与合作设计了以下实验方：用 漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕制若干圈，制成简单的电磁铁如图所示， 从左到右、b、、d 为实验中观察到的四种情况。 根据小明的猜想和实验，完成下面填空： （1）通过观察 来判断磁场的强弱； （2）通过比较 两种情况，可以验证猜想是正确的； （3）通过比较 两种情况，可以验证猜想B 是正确的； （4）通过比较d 中两电磁铁，发现猜想不全面，应补充的条件是 。 【题型4 电磁继电器的组成、原理和应用】 20．（2023•永定区一模）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．电磁继电器与发电机工作原理相同 ．电梯上无乘客时，衔铁与触点2 接触 D．电梯上有乘客时，压敏电阻R 的阻值减 小 21．（2023•商南县三模）在用冷库储存水果时，冷库内温度不能太高；当温度高于某个值 时，制冷设备（原理如图）就自动开启电动机进行制冷，关于制冷设备的描述，错误的 是（ ） ．温度计相当于控制电路的开关 B．温度计内的液体是绝缘体 ．当温度高于8℃时，制冷设备开始工作 D．在装置中，存在杠杆这种简单机械 22．（2023 春•南通期中）某电热水器的工作原理如图甲所示，用电磁继电器控制加热和 保温状态的转换。R1、R2为电热丝，且R2＝2R1，R0为热敏电阻（置于电热水器内）， 其阻值随温度的变化规律如图乙所示。电源E 的电压为6V，当R0中的电流≥20m 时， 衔铁被吸下，继电器线圈电阻不计，下列说法正确的是（ ） ．S1闭合，热水器一定处于加热状态 B．当水温设置45℃时，R3＝200Ω ．若要提高设置温度，应左移R3滑片 D．P 加热＝3P 保温 23．（2023•杏花岭区校级模拟）项目学习小组利用光敏电阻设计了一种自动照明灯，天暗 时灯自动发光，天亮时灯自动熄灭，其工作原理如图所示。控制电路中电源电压恒为 6V，定值电阻R0为200Ω。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002 时，恰好启动工作电路中的节能灯开始照明。在一定范围内，光敏电阻R 的阻值 随光照强度E 变化的部分数据如表所示。下列说法正确的是（ ） 光照强度E/lx 光敏电阻R/Ω 10 120 20 60 30 40 40 30 50 24 ．光照强度增大时，电磁铁磁性变弱 B．光照强度增大时，通过R0电流变小 ．工作电路启动时，R 的电阻为100Ω D．工作电路启动时，R0的电功率为004 24．（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 25．（2023•武进区校级模拟）如图所示，是模拟超市里电动扶梯电路，使用扶梯前先要闭 合开关S，R0是一个红外传感器，当人靠近到一定距离时，人体辐射的红外线被 红外传感器R0接收，红外传感器R0阻值减小。下列符合要求的是（ ） ．电路工作时，电磁铁上端为 S 极 B．当人远离传感器时，传感器 R0 阻值减小 ．当人远离传感器时，电磁铁的磁性变弱 D．当人远离传感器时，电动机转速变快 26．（2023•凤凰县三模）电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高 电压、强电流电路通断的装置。电磁继电器在工作过程中相当于一个 控制工作电 路的。 27．（2023•青羊区校级模拟）如图是小佳同学设计的短跑比赛“抢跑判断器”。电磁铁是 利用电流的 效应工作的。当运动员蹲在起跑器上后，裁判员老师闭合开关S1、 S2，发令指示灯亮，运动员抢跑后，R0所受压力变小，电阻变小，电磁铁将衔铁吸下， 抢跑指示灯 （选填“1”或“2”）亮，则判定该运动员抢跑。 28．（2023•淮阳区三模）如图甲所示是用压敏电阻R1 设计的一种“自动限重器”的简化 电路，由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机（实质是电 动机）、压敏电阻R1和定值电阻R2等。当货架承受的压力达到限定值时，电磁继电器 会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。控制电路的电源电压为5V，电阻R2的 阻值为60Ω，电磁铁线圈的电阻忽略不计，为了安全，当货架所受压力达到一定值时， 工作电路断开，此时控制电路的电流为005。压敏电阻R1的阻值随压力F 变化的关系图 像如图乙所示。（不计货架自重） （1）当压力增大时，压敏电阻的阻值 （选填“增大”或“减小”）；当压力增 大到一定值时，衔铁会被 （选填“吸下”或“释放”）。 （2）当电磁继电器自动控制货物装载机刚好停止向货架上摆放物品时，压敏电阻的阻 值为多少？此时压力为多少？ （3）若工作电路中有30m 的时间货架上一直没有货物，则在这30m 内电阻R2消耗的电 能是多少？ （4）若要调节货架承受的最大压力为1100，请你说出应如何对控制电路进行改造，并 说明理由。（写出一种方法即可） 【题型5 磁悬浮列车的工作原理】 29．（2023•项城市三模）将玻璃罩内的空气逐渐抽出，在此过程中，同学们听到的声音不 断减小，看到发声体上方的轻质小球一直在跳动，烧杯内的热水变“沸腾”了。下列有 关说法错误的是（ ） ．人眼从各个角度看到这些不发光的物体是由于光在其表面发生了漫反射 B．由该装置可知，真空下物体是无法振动产生声音的 ．水的沸点随气压的减小而降低 D．磁悬浮装置的B 磁体上端为S 极 30．（2023•肥城市模拟）2023 年3 月31 日，由我国自主研制的高温超导磁浮全要素试验 系统，首次悬浮运行成功，这标志着我国在高温超导电动悬浮领域实现重要技术突破。 下列有关说法中（ ） ①碰悬浮列车的电磁铁是利用电流的磁效应工作的 ②行驶的磁悬浮列车是通过使接触面彼此分离减小摩擦的 ③磁悬浮列车高速行驶时，列车周围的空气压强增大 ④以行驶的磁悬浮列车为参照物，站台是静止的 ．只有①②正确 B．只有①③正确 ．只有②④正确 D．只有③④正确 31．（2023•曲靖模拟）如图所示，物理知识在生产生活中有许多应用，下列描述正确的是 （ ） ． 书包带做得宽是通过减小受力面积来增大压强 B． 排水管的U 形“反水弯”是一个连通器 ． 吸盘能吸在墙上且下面能挂重物是因为分子间存在相互作用的引力 D． 磁悬浮列车能悬浮在铁轨上行驶是根据同名磁极相互吸引的原理 制成的 32．（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 。 33．（2023•杨浦区二模）图（）所示是磁悬浮列车的结构示意图，图（b）所示是电磁铁、 B 的简易原理图。根据学过的知识判断电磁铁下端为 极，电磁铁B 的上端为 极。 当磁悬浮列车加速驶出车站时，列车的动能 （选填“增大”“不变”或“减 小”）。 【题型6 电磁铁的其他应用】 34．（2023•长春模拟）下列电器没有用到电磁铁的是（ ） ．电磁起重机 B．发电机 ．电动机 D．电热毯 35．（2023•龙马潭区一模）泸州市继续整合涉农资金，加大支持农村燃气热水器普及到户 力度，如图所示是其结构原理图，微动开关K 与活塞相连，活塞与水管相通，热水器进 水来自楼顶自制雨水收集器。下列说法不正确的是（ ） ．淋浴时，打开淋浴阀，根据连通器的原理，喷头有水喷出 B．打开淋浴阀后，根据流体压强与流速的关系，活塞应向左移动 ．开关K 闭合，电磁铁的磁力把燃气阀打开，同时电子点火，燃气进入灶头燃烧，有热 水流出 D．若热水器各部件完好，水压正常，打开淋浴阀后，电子点火器能点火却无火焰，原 因可能是电磁铁没有磁性 36．（2023•黄埔区校级模拟）（1）图1 为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图。由 图可知，该磁极为 （选填“”或“S”）极，若在1 处放置一个小磁针，当小磁针 静止时，其指向应是图2 中的 。 （2）如图3 所示的电铃电路，闭合开关，电磁铁产生磁场，吸引 （选填“螺 钉”或“衔铁B”），鼓槌向下敲击铃碗发声。但同时和B 分离，电路断开，电磁铁失 去磁性，鼓槌又被弹簧片弹回，B 与 （选填“螺钉”或“电磁铁”）接触，又 将电路接通，如此反复，电铃持续发声。 37．（2023•铁西区一模）2021 年7 月20 日，由中国中车承担研制、具有完全自主知识产 权的世界首套设计时速600 公里高速磁浮交通系统在山东青岛成功下线（如图）。高速 磁浮交通系统采用的是成熟可靠的常导技术，高速磁浮运行时，通过精确控制电磁铁中 的电流，车体与轨道之间始终保持约10 毫米的悬浮间隙。车辆底部的悬浮架装有电磁 铁，利用电流的 效应产生强磁场，且通过精确控制电流的 控制电磁铁磁性 强弱，与铺设在轨道下方的铁芯由于 磁极相互吸引，产生向上的吸力，从而克服 地心引力，使车辆“悬浮”起来。 38．（2023•大庆）如图，用笔画线代替导线将图中实物连接起来。要求：闭合开关后，通 电螺线管的上端为极，当滑动变阻器的滑片P 向左移动时，通电螺线管的磁性增强。