20.3 电磁铁 电磁继电器（专题训练）【六大题型】（解析版）

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】................................................................................................................. 4 【题型3 探究影响电磁铁磁性强弱的实验】.........................................................................................................9 【题型4 电磁继电器的组成、原理和应用】.......................................................................................................14 【题型5 磁悬浮列车的工作原理】.......................................................................................................................22 【题型6 电磁铁的其他应用】...............................................................................................................................26 【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 【答】 【分析】（1）磁体具有吸引铁、钴、镍的性质； （2）磁体间的作用规律是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引； （3）钢是硬磁性材料，磁化后磁性能长期保存； （4）磁感线是为了描述磁场而引入的一种假想的曲线，不是实际存在的。 【解答】解：．磁体具有吸引铁、钴、镍的性质，但不能吸引其他金属，故错误； B．磁体间的作用规律是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故B 错误； ．电磁铁的芯不能用钢，因为钢是硬磁性材料，磁化后磁性能长期保存，如果用钢芯， 断电后，电磁铁仍然具有磁性，故正确； D．磁感线是为了描述磁场而引入的一种假想的曲线，磁感线不是真实存在的，故D 错 误。 故选：。 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 【答】D 【分析】（1）奥斯特实验说明：通电导线周围存在磁场；磁场方向和电流方向有关； （2）只有磁性物质才能被磁化，磁化后的磁性材料具有了磁性，磁性材料变为磁体， 磁体周围存在着磁场，磁场看不见，摸不到，为了研究磁场，画了一些带箭头的曲线来 描述磁场，这样的曲线就是磁感线，这些曲线根本不存在。磁体之间的相互作用，都是 通过磁场来完成的。 （3）地球是一个大磁体，地磁南极在地理北极附近； （4）铜不是磁性材料，电磁铁里的铁芯不可以用铜芯来代替。 【解答】解：、奥斯特实验说明：通电导线周围存在磁场；且磁场方向和电流方向有关。 故正确； B、磁感线是人们为了方便研究磁场，在磁体周围画的带箭头的曲线，这些曲线在磁场 中根本不存在，故B 正确； 、地球是一个大磁体，地磁南极在地理北极附近，地磁的极在地理的南极附近，故正确； D、铜不是磁性材料，电磁铁里的铁芯不可以用铜芯来代替，故D 错误； 故选：D。 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 磁 效应。他想让电磁铁吸引更多的曲别针，可以采用 增大 电流的方法来实 现。 【答】磁；增大 【分析】（1）通电导体的周围存在磁场； （2）影响电磁铁磁性大小的因素有：电流的大小、线圈的匝数。 【解答】解：（1）电磁铁能吸引曲别针，这说明电流具有磁效应； （2）因为电磁铁磁性的大小与电流的大小、线圈的匝数多少有关，且电流越大、线圈 匝数越多，电磁铁的磁性越强，所以若他想让电磁铁吸引更多的曲别针，小刚可以采用 增大电流的方法来实现。 故答为：磁；增大。 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 电流的磁效应 ；装置通电后，电磁铁上端为 （选填“”或“S”）极。 【答】电流的磁效应； 【分析】奥斯特发现了电流的磁效应，即通电导线周围都存在磁场；根据电流方向和电 磁铁的绕线情况，根据安培定则判断出电磁铁的极性。 【解答】解：电磁铁的工作原理是电流的磁效应； 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，所以上端为极。 故答为：电流的磁效应；。 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 S 极；如果在螺线管内插入铁芯就成了 电磁铁 ；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： 正确，改变导线的环绕方向，观察小磁针的偏转方 向即可验证 。 【答】S；电磁铁；正确，改变导线的环绕方向，观察小磁针的偏转方向即可验证 【分析】根据安培定则判断螺线管的磁极，根据磁极间的作用判断小磁针的磁极；注意 转换法的应用，即由于磁场的方向是看不见摸不着的，所以我们一般通过观察小磁针的 指向来判定磁场的方向。 【解答】解：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极， 由磁极间的相互作用可知，小磁针右端为S 极； 如果在螺线管内插入铁芯就成了电磁铁； 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：正确，改变导线的环绕方向，观察小磁针的偏转 方向即可验证 故答为：S；电磁铁；正确，改变导线的环绕方向，观察小磁针的偏转方向即可验证。 【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 【答】 【分析】（1）电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关。 （2）电磁铁的磁性强弱与电流的大小和线圈的匝数有关。 （3）该装置漏斗的下端冒气泡，说明气密性不好。 （4）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。 【解答】解：、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 明在其它条件相同时，电阻大小与材料长度有关，故正确； B、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，故B 正确； 、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不好，漏气，故错误； D、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，密度比空气小的用 下排空气法，故D 正确。 故选：。 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 【答】 【分析】根据光敏电阻的特点和电磁继电器的原理进行分析。 【解答】解：当开关S1闭合，光线变暗时，光敏电阻的电阻变大，控制电路中的总电阻 变大，电路中的电流变小，电流表的示数变小，电磁铁的磁性减弱，对衔铁的吸引力减 小，在右边弹簧的拉力作用下，动触点向下运动，开关S2闭合，故正确，BD 错误。 故选：。 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 【答】D 【分析】（1）根据安培定则确定电磁铁的磁极。 （2）底座通电后能产生磁场是利用了电流的磁效应。 （3）同名磁极互相排斥、异名磁极相互吸引。 （4）电磁铁的磁性强弱与电流的大小和线圈的匝数有关，根据欧姆定律分析电流的变 化。 【解答】解：、根据安培定则，电磁铁的上端是S 极，同名磁极互相排斥，地球仪的端 是S 极，故正确； B、底座通电后能产生磁场是利用了电流的磁效应，故B 正确； 、图中地球仪能够悬浮利用了同名磁极相互排斥的原理，故正确； D、闭合开关后，向左移动P，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律，电路 中的电流变小，电磁铁的磁性减弱，会减小地球仪的悬浮高度，故D 错误。 故选：D。 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 【答】B 【分析】（1）利用安培定则判断电磁铁的磁极； （2）由滑动变阻器滑片的移动得知电路中电流的变化情况，通过电路中电流的变化结 合电磁铁磁性强弱的决定因素可以确定滑片移动时，其磁性强弱的变化； 根据灯泡的亮度变化，能够确定电路中电流的变化，进而知道巨磁电阻的阻值与磁场强 度的关系。 【解答】解：．开关S1闭合，根据电流的流向和安培定则可知，电磁铁的左端为极、右 端为S 极，故错误； BD．开关S1和S2同时闭合，当滑片向右移动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变大， 电路中总电阻变大，左侧电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱，灯泡亮度变暗，说明 右侧电路中电流变小，可知GMR 的电阻变大， 开关S1和S2同时闭合，滑片向左移动，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，左侧电路 中的电流变大，电磁铁的磁性增强，由题意可知GMR 的电阻变小，右侧电路中的电流 变大，指示灯变亮，实际功率变大，故B 正确，D 错误。 故选：B。 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 【答】B 【分析】（1）由安培定则可判断电磁铁的极性，由磁极间的相互作用可判断条形磁铁 受力方向；由滑片的移动可知接入电阻的变化及电流的变化，则可知磁性强弱的变化， 从而求得磁铁受力大小的变化。 （2）电磁铁水平放置，且左端固定在墙壁上。对墙壁的压力等于其重力； （3）平衡力的四个条件：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在同一个 物体上，依据这四个条件去判断是否为平衡力。 【解答】解：B、由安培定则得，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向 电磁铁右端为极，则与条形磁铁的异名极相对，相互吸引，则条形磁铁受到电磁铁向左 的吸引力，因条形磁铁始终保持静止，所以它受到的吸引力和桌面给它的摩擦力是一对 平衡力，大小相等，方向相反，所以条形磁铁受到的摩擦力的方向是向右的； 当滑片逐渐向下移动时，连入电路的电阻逐渐增大，由欧姆定律可得线圈中电流逐渐变 小，则磁场逐渐变弱，条形磁铁受到电磁铁的吸引力逐渐变小，因条形磁铁受的是平衡 力，故摩擦力的大小也会逐渐减小，故错误，B 正确。 、电磁铁固定在墙壁上，对墙壁的拉力应该受磁力变化影响，当滑片逐渐向下移动时， 连入电路的电阻逐渐增大，由欧姆定律可得线圈中电流逐渐变小，则磁场逐渐变弱，则 电磁铁对墙壁的拉力逐渐变小，没有压力，故错误； D、静止在水平面上的条形磁铁受到的重力和桌面给它的支持力，大小相等、方向相反、 作用在同一条直线上、作用在同一个物体上，所以这两个力是一对平衡力，故D 错误。 故选：B。 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 右 端移动。 【答】右。 【分析】由磁性的变化可知电流的变化，从而判断滑片的移动情况。 【解答】解：为使通电螺线管的磁性增强，需增大电路中电流，由欧姆定律可知要减小 电路中电阻，故滑片向右移动。 故答为：右。 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 逆 （填“顺”、 “逆”）时针旋转，左移滑片，灯将变 亮 （填“亮”、“暗”）。 【答】逆；亮。 【分析】（1）根据安培定则分析判断确定通电螺线管的极性，再根据磁极间的作用规 律判断小磁针的偏转方向； （2）根据滑片的移动判断电流变化，确定电磁铁磁场强弱的变化，从而判断巨磁电阻 阻值变化，再结合巨磁电阻阻值变化分析灯的亮度变化，得出结论。 【解答】解：（1）当开关闭合后，电磁铁中的电流是从右端流入，左端流出，根据安 培定则可知，电磁铁的左端为极，右端为S 极，由磁极间的作用规律可知，小磁针将逆 时针偏转； （2）由图可知，若滑片P 向左移动，滑动变阻器接入电路中的电阻减小， 由＝ 可知，电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强； 则巨磁电阻阻值变小，根据＝ 可知通过指示灯的电流变大。因灯泡的亮暗取决于实际 功率的大小，由P＝2R 可知，观察到指示灯将变亮。 故答为：逆；亮。 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。 【答】 【分析】（1）流体流速大的位置压强小； （2）根据安培定则判断通电螺线管下端的极性。 【解答】解：（1）流体流速大的位置压强小，当水流速增大时，探头上侧，水流速度 大，压强小，下侧的水流速度小，压强大，所以探头向上运动，滑片P 随着向上滑动， 接入电路的电阻变小，电路中电流变大，电磁铁的磁性增强，如下图； （2）由图可知，电流从螺线管的上端流入，下端流出，由安培定则可知，通电螺线管 下端为极，如下图： 【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 【答】D 【分析】（1）利用磁化和磁极间的作用规律进行分析； （2）根据安培定则，可判断出两电磁铁的两端极性； （3）根据电磁铁吸引大头针个数的多少判断电磁铁磁性的强弱并分析甲、乙磁性不同 的原因； （4）根据滑动变阻器滑片移动，判断电路中电阻变大从而知道电流变化，进而判断磁 性强弱变化。 【解答】解：、大头针被磁化，大头针下端的磁极相同，互相排斥，所以下端分散，故 错误； B、根据安培定则，乙螺线管的下端是电磁铁的极，故B 错误； 、由图知，甲吸引大头针的个数较多，说明甲的磁性较强，甲、乙串联，电流相等，甲 的线圈匝数大于乙的线圈匝数，说明电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强，故 错误； D、向左移动滑片P 时，电路中电阻减小，电流变大，电磁铁的磁性增强，电磁铁甲、 乙吸引大头针的数量会增多，故D 正确。 故选：D。 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 电流大小 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 d 的时候电磁铁磁性最强。 【答】电流大小；d。 【分析】当连接电磁铁线圈的接线柱，闭合开关，调节滑动变阻器，会引起电路中电流 的变化，根据控制变量法可知，该实验探究的是电磁铁磁性强弱与电流大小是否有关； 电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数有关，当电流一定时，外形相同的螺线圈，匝数越多， 电磁铁的磁性越强。 【解答】解：连接电磁铁线圈的接线柱，闭合开关，调节滑动变阻器，电路中的电流发 生变化，因此可以探究电磁铁磁性强弱与电流大小是否有关；电磁铁磁性强弱与线圈的 匝数有关，当电流一定时，外形相同的螺线圈，匝数越多，电磁铁的磁性越强，因此当 接d 的时候，连入电路的线圈匝数最多，则电磁铁磁性最强。 故答为：电流大小；d。 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 开关接 2 触点 分析现象 当开关接触 1 触点时，接 入电路中的线圈匝数多，弹簧的长度较大，当开关接触 2 触点时，接入电路中的线圈匝 数少，弹簧的长度较小 ，则可初步说明电磁铁磁性强弱与通电导体线圈匝数有关。 【答】开关接2 触点；当开关接触1