双减作业本20.3 电磁铁 电磁继电器（有解析）

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20.3 电磁铁 电磁继电器
知识梳理
1、电磁铁：
我们把插入 的 叫电磁铁。它 时有磁性， 无磁性。
2、电磁铁的磁性：
（1）研究电磁铁磁性强弱时，利用 改变电路中的电流，通过 反应电磁铁的磁性强弱。
（2）电磁铁的磁性强弱与 和 及有无 有关。
（3）电磁铁与磁铁相比有很多优点：它磁性的有无可以由 来控制，磁性的强弱可以由 来控制，磁极的方向可以由 来控制。
3、电磁继电器：
（1）电磁继电器就是利用 来控制工作电路的一种开关。
（2）电磁继电器由 电路和 电路组成，利用电磁继电器可以实现使用 电压 电流电路的通断间接地控制 电压 电流电路的通断。
思考讨论
1、电磁铁的铁芯能不能换成钢棒？
2、有一种新形列车叫磁悬浮列车，它是靠什么力“浮”在铁轨上方的？这种力又是通过哪种物质发生作用的？它的时速可以高达500km/h以上，你知道其中的原因吗？
难点剖析：
1、许多自动控制的电路中都安装有电磁铁。有关电磁铁，下列说法中正确的是（　　）
A．电磁铁的铁芯，可以用铜棒代替
B．电磁继电器中的磁体，可以使用永磁铁
C．电磁铁磁性的强弱只与电流的大小有关
D．电磁铁是根据电流的磁效应制成的
【解析】
A、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A错误；
B、电磁铁不是永久磁铁，它的磁性的有无跟电流的通断有关，所以电磁继电器中的磁体，不能使用永磁铁，故B错误；
C、电磁铁的磁性强弱与电流的大小和线圈的匝数有关，故C错误；
D、电磁铁是利用电流的磁效应制成的，故D正确。
故选：D。
2、“探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关”实验时，实验装置如图所示，下列说法错误的是（　　）
A．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增加，电磁铁磁性增强
B．电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是同名磁极相互排斥
C．根据图示的情景可知，电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强
D．电磁铁在生活中的其中一个应用是电磁继电器，电磁继电器磁性强弱与电流方向有关
【解析】
A、当滑动变阻器滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，总电阻变小，根据可知，电路中的电流变大，电磁铁磁性增强，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数增加，故A正确；
B、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同名磁极互相排斥，故B正确；
C、根据图示的情景可知，两个电磁铁串联接入电路中，通过的电流是相同的，线圈匝数越多，吸引的大头针的个数越多，电磁铁的磁性越强，故C正确；
D、电磁继电器磁性强弱与电流方向无关，与电流大小、线圈的匝数的多少有关，故D错误。
故选：D。
3、如图是兴趣小组同学设计的运动音乐踏板装置，踩下或松开踏板，两音乐灯交替工作。下列描述正确的是（　　）
A．踏板与电磁铁是并联的
B．踩下踏板时绿灯亮、红灯灭
C．松开踏板时，动触点与b接触
D．增大R的阻值，可增大电磁铁对衔铁的吸引力
【解析】
A、根据电路图可知，踏板与电磁铁是串联在电路中的，故A错误；
B、踩下踏板时，控制电路接通，通过电磁铁有电流，电磁铁具有磁性，会吸下衔铁，使得动触点与b接触，绿灯接入电路中，绿灯亮，红灯的电路是断开的，红灯灭，故B正确；
C、松开踏板时，控制电路是断开的，无电流，电磁铁不具有磁性，衔铁被拉起，动触点与a接触，红灯亮，故C错误；
D、增大R的阻值，根据串联电路的电阻关系可知，电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知，通过电磁铁的电流变小，可减小电磁铁对衔铁的吸引力，故D错误。
故选：B。
对应训练：
1、关于电磁铁，下列说法中正确的是（　　）
A．电磁铁是利用通电导体在磁场中受到力的作用制作的
B．电磁铁中的铁芯，可以用钢棒代替
C．电磁继电器中的磁体，可以用永磁体，也可以用电磁铁
D．电磁继电器中的磁体，必须用电磁铁
2、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（　　）
A．比较甲、乙铁钉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
B．乙铁钉的上端是N极
C．大头针的下端散开是因为异名磁极相互排斥
D．向左调节滑片P，甲、乙吸引大头针个数均会增多
3、小丽利用电磁继电器设计了一个自动恒温加热鱼缸，如图所示，A为一段软导线，B为一个小型电热器。下列说法正确的是（　　）
A．该装置使用的是煤油温度计
B．该装置能使鱼缸中的水温大致保持在18℃
C．电磁铁上端的磁极是N极
D．当温度未达到设定温度时，小型电热器B一直工作
练习题：
1、一、选择题（共4题）
1. 如图是一种温度自动报警器原理示意图，制作水银温度计时，插入一根金属丝，当温度升高到水银与金属丝相接触时
A．电铃响，绿灯亮 B．电铃响，绿灯灭
C．电铃不响，绿灯亮 D．电铃不响，绿灯灭
2. 如图所示，利用电磁继电器控制电动机工作，下列说法正确的是 　　
A．开关 断开时，电动机 、 都不工作
B．开关 闭合时，电动机 、 都工作
C．开关 闭合时，只有电动机 工作
D．开关 闭合时，只有电动机 工作
3. 如图所示是小明探究电磁铁磁性强弱与什么因素有关的实验装置。下列措施中能使电磁铁磁性增强的是
A．滑片 向右移动，其他条件不变
B．滑片 向左移动，其他条件不变
C．开关 由 扳到 ，其他条件不变
D．电源的正负极对调，其他条件不变
4. 如图所示，电磁铁左侧的 为条形磁铁，右侧的 为软铁棒， 、 是电源的两极，下列判断中正确的是
A．若 为电源正极，则 、 都被吸引
B．若 为电源正极，则 被吸引， 被排斥
C．若 为电源正极，则 、 都被排斥
D．若 为电源正极，则 被排斥， 被吸引
二、填空题（共4题）
5. 对一个已制好的电磁铁，我们可以通过改变 来控制电磁铁的磁 性强弱，通过 来控制电磁铁磁性的有无。
6. 如图所示是王强同学在研究性学习活动中为某仓库设计的一种防盗报警器，其踏板放在仓库的门口，电铃和灯泡放在值班室内。观察电路可知，有人踩踏板时，低压控制电路 (选填“接通”或“断开”)；此时，工作电路的 (选填“灯泡”或“电铃”)支路接通，电铃 (选填“响”或“不响”)。
7. 小明去超市，走到电梯前发现电梯运动较慢，当他站在电梯上时电梯运动又快了起来。小明根据网络搜索到的如图所示电路（ 是一个压敏电阻）分析：当人站在电梯上，压敏电阻的阻值 （选填“增大”或“减小”），电磁铁的磁性变强，衔铁与触点 （选填“”或“”）接触。
8. 如图所示的电路，开关 接到 后，电磁铁左端为 极，小磁针静止时， 端是 极；将开关 由 拨到 ，调节滑动变阻器，使电流表示数不变，则电磁铁的磁性 （选填“增强”、“不变”或“减弱”）。
三、实验题（共1题）
9. 在探究“电磁铁磁性强弱跟哪些因素有关”的实验中，某班同学提出了以下猜想：
猜想一：电磁铁磁性的强弱可能与电流的大小有关；
猜想二：电磁铁磁性的强弱可能与线圈的匝数有关。
为了验证上述猜想是否准确，同学们用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕若干匝，制成简易电磁铁，另外准备小铁钉若干，请你解答下列问题。
(1) 如图1所示为验证某猜想时的情形。
i 此次探究中，电磁铁磁性的强弱可通过 来显示；
ii 通过比较 、 两次实验结果，可得出的结论是 ；
(2) 为了验证猜想二，同学们将乙、丙两个电磁铁按图2所示连入电路，其目的是 。
选做题：
一、实验题（共3题）
10. 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 、 、 、 的电磁铁，使用不同的接线柱，可改变电磁铁线圈的匝数。电磁铁和其他实验器材组成如图所示电路，用该电路来研究“影响电磁铁磁性强弱的因素”。请完成如下问题：
(1) 实验中电磁铁磁性的强弱用电磁铁吸引 来反映的；
(2) 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；
(3) 分别连接电磁铁线圈的接线柱 、 ，并调节滑动变阻器使 不变，可以探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数是否有关。
11. 为了探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小明同学用漆包线（表面涂有绝缘漆铜导线）在大铁钉上绕若干匝，制成简单的电磁铁，通电后吸引大头针，图甲、乙、丙、丁为实验中观察到的四种情况：
(1) 实验是通过观察电磁铁 来知道电磁铁磁性强弱的。
(2) 当开关闭合后，甲图中 极在磁体端 （选填 或 ）；图乙中若让铁钉再多吸一些大头针，滑动变阻器的滑片应向 端移动（填“左”或“右”）。表明电磁铁磁性强弱与 有关。
(3) 比较 两图可知：匝数相同时，电流越大，磁性越强。
(4) 由图丁可得出的结论是： 。
(5) 举出一个应用电磁铁的实例 。
12. 小明利用实验室的电磁继电器、热敏电阻 、可变电阻器 等器件设计了一个恒温箱控制电路，如图甲所示。如图乙是小明通过实验测得的 的阻值随温度变化的关系曲线。
(1) 电磁继电器中电磁铁上端是 极（）。
(2) 当温度较低时，电磁铁的磁性较 ，触点开关 （接通/断开）。
(3) 电磁继电器的电源两端电压 ，电磁继电器线圈的电阻可不计，通过实验测得当电流为 时，电磁继电器的衔铁被吸合。若可变电阻器 的电阻值设定为 时，恒温箱温度可达到 。当可变电阻器 的电阻变大时，恒温箱设定的温度将变 （高/低）。
(4) 如果要使恒温箱内预设的温度可调节范围是 ，可供选择的可变电阻器 的电阻值有如下的几种，你选择 。
A．
B．
C．
D．
答案部分
知识梳理
1、铁芯；螺线管；通电时；断电时。
2、（1）滑动变阻器；吸引大头针的多少；（2）电流的大小；线圈的匝数；铁芯；（3）电流的通断；电流的大小；电流的方向。
3、（1）电磁铁；（2）控制；工作；低；弱；高；强。
思考讨论
1、电磁铁的铁芯应该使用软铁棒，不能使用钢棒，因为钢棒被磁化后会保留磁性，电磁铁断电后，仍然有磁性。
2、磁悬浮是利用磁极间的相互作用来获得磁悬浮力，从而使列车悬浮于轨道上，行驶时不接触地面，因此只受空气阻力的影响，所以速度可以高达500km/h以上。
对应训练：
1、D；2、D；3、D。
练习题
1、一、选择题（共4题）
1. 【答案】B
【解析】温度自动报警器的工作过程是这样的，当温度升高时，玻璃泡中的水银膨胀，水银液柱上升，当升高到警戒温度即金属丝下端对应的温度时，控制电路接通，电磁铁有磁性，吸引衔铁，从而使触点与上面断开，与下面连通，此时电铃响，绿灯灭，发出报警信号。
2. 【答案】C
【解析】【分析】掌握电磁继电器的工作原理，当控制电路接通时，电磁铁有磁性，衔铁被吸下；
当控制电路断开时，电磁铁无磁性，衔铁在弹簧的作用下被拉起，结合实际情况进行分析。
【解析】解：开关 断开时，控制电路断开，电磁铁无磁性，此时衔铁被弹簧拉起，电动机 所在电路接通， 工作， 不工作， 错误；
当开关 闭合时，电磁铁有磁性，吸引衔铁， 所在电路接通，电动机 所在电路断开，电动机 工作， 不工作，所以 错误， 正确。
故选：。
3. 【答案】B
【解析】A、滑片右移，电路中的电阻增大，电流减小，电磁铁的磁性会减弱，故不合题意；
B、滑片左移，电路中的电阻减小，电流增大，电磁铁的磁性会增强，故符合题意；
C、开关 由 扳到 时，线圈的匝数减少，电磁铁的磁性会减弱，故不合题意；
D、电源的正负极对调只会改变电流的方向，对电磁铁的磁性不会有影响，故不合题意。
4. 【答案】A
【解析】（）当电磁铁中有电流通过时，电磁铁有磁性，软铁棒 始终被吸引，不会被排斥，由此可以确定选择项BC错误。
（）若 端为正极，则电流从螺线管的左端流入，右端流出，结合线圈绕向，利用安培定则可以确定螺线管的左端为 极，右端为 极。电磁铁的 极与条形磁体 的 极靠近，所以两者相互吸引。故A正确，D错误。
二、填空题（共4题）
5. 【答案】电流的大小；开关的开闭
【解析】电磁铁的磁性强弱线圈匝数和电流大小有关，一个制好的电磁铁，线圈匝数一定，所以可以通过改变电流的大小来改变电磁铁的磁性强弱。电磁铁的主要组成部分是电磁铁，它是通过开关的开闭，来控制电磁铁磁性的有无。
6. 【答案】接通；电铃；响
【解析】当有人踩踏板时，低压电路的触点开关接通，电磁铁通电，把衔铁吸引下来，灯断开，不亮，电铃电路闭合，电铃响；
当无人踩踏板时，电磁铁不工作，弹簧将衔铁拉起，使衔铁与上面的触点接触，灯所在电路闭合，灯亮。
7. 【答案】减小；
【解析】由题意可知，人站在电梯上面时，电磁铁的磁性变强；说明当人站在电梯上时， 的阻值减小，电路中电流增大，从而使电磁铁变强，则衔铁被吸下，与触点 接触，则电机上的电压增大，电动机转速变快。
8. 【答案】；；
【解析】如图所示的电路，开关 接到 后，根据安培定则判断，右手握住螺线管，四指弯曲指向电流的方向，则大拇指的指向即为螺线管的磁场方向，即大母指所指的右端为 极，则电磁铁左端为 极；
小磁针静止时，根据同名磁极排斥、异名磁极吸引的规律可知， 端应是 极；将开关 由 拨到 ，调节滑动变阻器，使电流表示数不变，即电流不变，而线圈的匝数减少了，所以电磁铁的磁性会减弱。
三、实验题（共1题）
9. 【答案】
(1) i 吸引铁钉多少
ii 匝数一定时，电流越大磁性越强
(2) 控制电流相等
【解析】
(1) i 磁性的强弱是直接看不出来的，由于电磁铁的磁性强弱不同，吸引的铁钉的数目不同。通过电磁铁吸引铁钉的多少来认识其磁性强弱，这就是一种转换法。
ii 通过比较 、 两次实验结果可知， 中的电流要小于 中的电流，线圈匝数相同，电流越大，吸引的铁钉越多，磁性越强；
(2) 验证电磁铁磁性的强弱可能与线圈的匝数有关时应控制电流相同；将乙、丙两个电磁铁按图2所示连入电路，该电路为串联电路，电流是相同的。
选做题：
一、实验题（共3题）
10. 【答案】
(1) 大头针的数量
(2) 电流大小
(3) 电流
【解析】
(1) 电磁铁的磁性强弱是无法直接观察的，此实验中利用电磁铁吸引大头针数量的不同来反映磁性强弱的不同，采用了转换法。
(2) 连接电磁铁线圈的接线柱 ，调节滑动变阻器，电路中电流不同，可以探究电磁铁的磁性强弱与电流大小是否有关。
(3) 分别连接电磁铁线圈的接线柱 、 ，并调节滑动变阻器控制电流不变，改变了线圈匝数，可以探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数是否有关。
11. 【答案】
(1) 吸引大头针多少
(2) ；左；电流的大小
(3) 乙、丙
(4) 电流相同时，通电螺线管的匝数越多，磁性越强
(5) 略
12. 【答案】
(1)
(2) 弱；接通
(3) ；高
(4) B
【解析】
(1) 电流从电磁铁的下端流入上端流出，结合图示的线圈绕向利用安培定则可以确定电磁铁的上端为 极，下端为 极。
(2) 温度较低时，由 的阻值随温度变化的关系曲线可知，热敏电阻的阻值较大，控制电路中的电流较小，电磁铁的磁性较弱，此时的衔铁不会被吸下来，根据图示的工作电路可知，加热丝所在的电路接通。
(3) ，，电路的总电阻：，此时 热敏电阻的阻值：，由图象知，热敏电阻的阻值为 时，对应的温度为 。当可变电阻器 的电阻变大时，在热敏电阻阻值不变的情况下，电路中的电流会减小，此时电磁铁的磁性会减弱，所以衔铁不会被吸下来，工作电路继续工作，恒温箱内的温度持续升高，热敏电阻的阻值会继续降低，控制电路中的电流会增大，直到电流到达临界值时，电磁铁切断工作电路。
(4) 由第三问的分析可知：当设定温度最低为 ，根据热敏电阻 的阻值随温度变化的关系曲线可知，此时热敏电阻的阻值最大为 ，因为控制电路的 不变， 不变，极控制电路的总电阻 保持不变，所以此时要求 的阻值为 ，且此时为最小值；当设定温度为 时，根据热敏电阻 的阻值随温度变化的关系曲线可知，此时热敏电阻的阻值最小为 ，因为控制电路的总电阻为 不变，所以此时要求 的阻值为 ，且为最大值。
综上分析，当恒温箱内预设的温度可调节范围是 时，滑动变阻器的阻值变化范围为 ，故选B。
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课堂学习单
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