1.3电磁铁的应用 同步练习（含解析）

1.3 电磁铁的应用
一、选择题
1．为了探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关，某同学使用两个相同的大铁钉和相同的导线绕制成电磁铁进行实验，如图所示。则下列说法中错误的是（　　）
A．若滑动变阻器的滑片向左移动，则能使电磁铁的磁性增强
B．实验中电磁铁的磁性强弱是用吸引大头针的数目多少来显示的
C．若要探究电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系，只要用一次实验就有明显的实验现象
D．若要探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，只要用一次实验就有明显的实验现象
2．如图所示某汽车起动电动机的电路M为电动机。当起动器开关闭合时，有细小电流通过器件X，接着有强大电流通过电动机，并将电动机启动。请你根据所学知识想一想，X可能是哪一种器件？（　　）
A．灵敏电流计 B．电磁继电器 C．电压表 D．发电机
3．如图所示，闭合电磁铁开关S，条形磁铁静止在水平桌面上。下列判断正确的是（ ）
A．条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力
B．条形磁铁受到桌面对其向左的摩擦力
C．将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁受到的摩擦力不变
D．若只改变电源的正负极，条形磁铁受到的摩擦力变大
4．如图所示，当闭合电键后，通电螺线管端附近的小磁针极转向端，则（　　）
A．通电螺线管的端为极，电源端为正极
B．通电螺线管的端为极，电源端为负极
C．通电螺线管的端为极，电源端为正极
D．通电螺线管的端为极，电源端为负极
5．如图所示，A是悬挂在弹簧测力计下的条形磁铁，B是螺线管，闭合开关，待弹簧测力计示数稳定后，将滑动变阻器滑片缓慢向左移动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．螺线管上端是N极，弹簧测力计示数变大 B．断开开关，弹簧测力计示数为零
C．电流表示数变大
D．电压表示数变化量与电流表示数变化量之比变大
6．图甲所示为上海的磁悬浮列车示意图，图乙的A是安装在铁轨上的轨道线圈的电磁铁（线圈绕法没标出）；B是安装在车身上（紧靠铁轨下方）的电阻非常小的螺线管。B中电流方向如图乙所示，下列正确的是（　　）
A．该列车是利用同名磁极相互排斥的原理 B．该列车只能用直流电提供电源
C．该列车的线圈可以用超导材料 D．依据B的电流方向可知A的下端为北极
7．如图所示，电磁铁的左下方有一铁块，在恒力F作用下沿水平面向右作直线运动，若铁块从电磁铁的左下方运动到正下方过程中，同时将滑动变阻器的滑片逐渐向上滑动，则下列说法正确的是(　　)
A．电磁铁上端为N极
B．铁块运动过程中，电磁铁的磁性逐渐减弱
C．铁块作匀速运动
D．铁块对地面的压强逐渐减小
8．小明学习了“热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小”的性质后，设计了判断水温变化的装置。其工作原理如图甲所示，电源、热敏电阻、电磁铁、定值电阻R由导线连接成一个串联电路，在线圈的上方固定一个弹簧测力计，其下端挂一铁块。实验时把热敏电阻放入水的烧杯中，水温的变化会引起弹簧测力计示数发生变化。如图乙所示为某次实验时弹簧测力计示数随时间变化图像。下列说法正确的是（　　）
A．电磁铁的上端是S极
B．到时间内水温升高
C．到时间内电压表示数变大
D．到时间内热敏电阻先增大后减小
9．如图的电路，开关S闭合后，下列说法正确的是（　　 ）
A．螺线管的右端为N极 B．小磁针N极向左转动
C．小磁针在如图所示的位置保持静止 D．向左移动滑片P，螺线管磁性减弱
10．如图所示是某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置电路图，以下说法中正确的（　　）
A．温度达到90℃，绿灯亮 B．自动报警器的触点类似一种开关
C．自动报警器中的电磁铁运用了电磁感应现象 D．把水银温度计换成煤油温度计同样可以工作
11．如图，弹簧测力计下端吊一块条形磁铁，磁铁的下端是S极，下面有一个带铁芯的螺铁管，R是滑动变阻器。下列说法错误的是（ ）
A．开关S接触点2，滑动变阻器的滑片向左移，螺线管磁性会增强
B．开关S由接触点2移到接触点1，弹簧测力计示数变小
C．开关S接触点1，条形磁体会受到吸引
D．开关S接触点2，条形磁体会受到排斥
12．磁悬浮地球仪由底座和球体两部分组成，底座通电后会产生磁场，球体能实现凌空悬浮如图所示，底座上的调节旋钮可使球体小翻升降，以下说法不合理的是（　　）
A．球体内可能暗藏磁体
B．底座工作原理与奥斯特实验相似
C．升降调节旋钮可能是变阻器
D．球体升高后所受磁力增大
二、填空题
13．如图所示，将条形磁铁固定在静止的小车上，电路连接完整后，闭合开关S时，小车不动。变阻器的滑片P向左移动到某位置时，小车开始向左运动，则变阻器接入电路的方式是e接________，f接________ 。
14．如图所示，A为螺线管，B为悬挂在弹簧测力计下的条形磁铁，当开关S断开时，弹簧测力计的示数将________，电流表的示数将________．
15．物理学中常用磁感应强度（用字母B表示）来描述磁场的强弱,它的国际单位是特斯拉（符号是T），为了研究“电磁铁产生的磁场强弱与什么因素有关”设计了如甲所示的电路， R2的阻值为10Ω，R为磁敏电阻。其阻值随磁感应强度B变化的图像如图乙。
（1）当S1断开,S2闭合时，电压表的示数为3V，则此时电流表的示数为多少A．_____
（2）再闭合S1，移动滑动变阻器R1的滑片,当电流表示数为0.2A时,求该磁敏电阻所在位置的磁感应强度？_____
（3） 保持R1的滑片位置不变，换线圈匝数更多的电磁铁，放在同一位置，电流表示数变小，就得到结论：线圈匝数越多，电磁铁磁性越强。对吗？为什么？_____
16．医生给心脏疾病的患者做手术时，往往要用一种称为“人工心脏泵”（血泵）的体外装置来代替心脏，以推动血液循环。如图是该装置的示意图，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用，从而带动活塞运动。活塞筒通过阀门与血管相通，阀门S1只能向外开启，S2只能向内开启。线圈中的电流从B流向A时，活塞柄向_______运动（选填“左”、“右”），血液从________流入________。（后二空选填①、②、③）。
17．如图甲，水平桌面上两块相同的条形磁铁在水平推力F1的作用下，作匀速直线运动
（1）如图乙取走其中一块后，磁铁在水平推力F2的作用下仍作匀速直线运动，则F1______F2（选填“”、“”或“”）
（2）如图丙，磁铁在F2作用下，匀速直线运动过程中，闭合开关，则磁铁速度将______（选填“变大”、“不变”或“变小”），若将滑动变阻器的滑片向左移动，欲保持磁铁匀速直线运动，F2应______（选填“变大”、“不变”或“变小”）
18．如图，螺线管的上方放置一个小磁针，螺线管左方的水平地面上放置一个铁块。闭合开关后，铁块静止不动，小磁针在磁场的作用下会发生转动，它的周围______（填“有”或“无”）磁感线，小磁针静止时左端为______（填“”或“”）极。当滑片P向左滑动时，铁块受到的摩擦力的大小将______（填“变大”、“变小”或“不变”）
三、探究题
19．小明设计了一种“自动限重器”，如图所示，该装置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、滑动变阻器R2、轻质货架和压力杠杆OAB等。当压敏电阻R1表面承受的压力达到限定值，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，用笔画线代替导线将图中的电路连接完整。____
20．如图所示是某学习小组同学设计的研究“通电螺旋管磁性强弱可能跟线圈匝数多少有关”的实验电路图，实验步骤如下：
步骤一：实验时，用铁钉和漆包线绕制匝数为20匝的电磁铁，并接入电路中的AB两端，其他如图正确连接；
步骤二：闭合开关，调节滑动变阻器使电流表示数为1A，用电磁铁去吸引大头针，记录数据；
步骤三：断开开关，用匝数为50匝的电磁铁替换20匝的电磁铁。闭合开关，再用电磁铁去吸引大头针，记录数据；
（1）实验时通过观察________来判断电磁铁磁性的强弱；
（2）该学习小组同学分析后，发现步骤三中存在错误，请指出其中的错误之处________；
（3）以下是该实验的记录表：
线圈的匝数（匝） 电流（安） 吸引大头针数量
20 1 5
50 1 11
分析实验记录表中的数据，可得出的结论是：________；
（4）若要使实验结论更具有普遍性，该学习小组同学应该________。
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参考答案
1．C
【详解】
A．变阻器的滑片向左滑动，变阻器接入电路的阻值减小，电路中的电流增大，所以电磁铁的磁性增强，故A不符合题意；
B．在实验中电磁铁的磁性强弱无法直接看出，通过吸引大头针的多少来进行判断。吸引的大头针越多，说明电磁铁的磁性越强，否则越弱正确，故B不符合题意；
C．若要探究磁性强弱与电流大小的关系，需要控制线圈匝数不变，改变电流大小，至少要用两次实验才有明显的实验现象，故C符合题意；
D．若要探究磁性强弱与线圈匝数的关系，需要控制电流大小不变，改变线圈的匝数，可以把匝数不同的线圈组成串联电路，只要用一次实验就有明显的实验现象，故D不符合题意。
故选C。
2．B
【详解】
电磁继电器的实质是一个电磁铁来控制的开关，可以实现自动控制、远距离控制；还可以利用低电压、小电流来控制高电压、强电流的电路。汽车启动电动机的电路，是通过细小电流控制有强大电流通过电动机，由此可推断，X可能是电磁继电器，故B正确为答案。
故选B。
3．A
【详解】
A．由安培定则知道，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N极，左侧为S极，同名磁极相互排斥，所以条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力，故A正确；
B．条形磁铁处于静止状态，水平方向上受到平衡力的作用，水平向左的排斥力和桌面对条形磁铁的水平向右的摩擦力为一对平衡力，故B错误；
C．将滑动变阻器的滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律知道，电路中的电流变小，电磁铁的磁性变弱，排斥力变小，摩擦力和排斥力是一对平衡力，大小相等，所以摩擦力变小，故C错误；
D．若只改变电源的正负极，电流的方向改变，大小不变，则电磁铁的磁性不变，条形磁体受到电磁铁的吸引力大小等于原来的排斥力大小，此时吸引力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，则摩擦力不变，故D错误。
故选A。
4．C
【详解】
通电后小磁针N极指向螺线管的Q端，因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故螺线管的Q端为S极，P端为N极；由右手螺旋定则知道，电流应由左侧流入，即电源的a端为正极，b端为负极，故C正确。
故选C。
5．A
【详解】
AC.电流由下方流入，由右手螺旋定则可知，螺线管上端为N极，螺线管下端为S极，
将滑动变阻器的滑片缓慢向左移动的过程中，接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，可知，电路中的电流变小，即电流表的示数变小，因同名磁极相互排斥，且通过螺线管的电流变小，磁性减弱。所以，电磁铁和条形磁铁相互排斥的斥力减小，弹簧要伸长，即弹簧测力计示数变大，故A正确，C错误。
B.断开开关，则电路中没有电流通过，电磁铁没有磁性，但是挂在弹簧测力计上的条形磁铁具有吸铁性，示数不可能为零，故B错误。
D.由电路图可知，定值电阻R0与滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流，电压表测R两端的电压，
将滑动变阻器的滑片缓慢向左移动的过程中，R接入电路中的电阻变大，电压表示数变化量与电流表示数变化量之比是定值电阻的大小，故不变，故D错误。
故选A。
6．C
【详解】
A．因为列车悬浮，与铁轨是相互分离的，所以列车车身线圈的上方与铁轨线圈下方的极性应该是异名的，所以车身线圈的上方应该是S极，是利用异名磁极互相吸引的原理将车身托起的；故A错误；
B．列车前进时，线圈里流动的电流方向就反过来，则轨道电磁铁线圈内应通入交流电；故B错误；
C．磁悬浮列车通常采用超导材料做成线圈，由于线圈电阻为零，因此可通过强大电流而获得极强的磁场；故C正确；
D．在乙中，根据右手螺旋定则知，通电螺线管的上端是N极，下端是S极，要使车悬浮起来，相对的两个磁极应相互吸引，故A的上端是N极，下端为S极，故 D错误。
故选C。
7．D
【详解】
A．电磁铁线圈上电流向左，右手握住螺线管，四指指尖向左，大拇指指向下面，因此电磁铁的下端是N极，故A错误；
BC．变阻器的滑片向上滑动时，电阻变小，电流变大，磁性变强，那么铁块受到向上的吸引力变大。根据F压=G-F吸引可知，铁块对地面的压力减小，那么地面对它的摩擦力变小。因为F>f，所以合力向右，那么铁块应该向右做加速运动，故B、C错误；
D．铁块对地面的压力减小，而与地面的接触面积不变，根据公式可知，它对地面的压强逐渐变小，故D正确。
故选D。
8．B
【详解】
A．根据图示线圈绕线方式，由安培定则可知电磁铁上端为N极，A错误，不符合题意；
B．到时间内弹簧测力计示数变大，说明磁力变强，电路中电流增大，此时电路中的电阻减小，热敏电阻减小，温度是升高的，B正确，符合题意；
C．到时间内弹簧测力计示数减小，则此时水温降低，热敏电阻阻值变大，定值电阻分压变小，电压表示数减小，C错误，不符合题意；
D．到时间内弹簧测力计示数先增大后减小，则电路中电流也先增大后减小，则热敏电阻阻值是先减小后增大，D错误，不符合题意。
9．B
【详解】
A．从图可知，电流从螺线管的左端流入，右端流出，根据安培定则可知，螺线管左端是N极，右端是S极。故A错误；
BC．由于同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以小磁针N极向左转动，故B正确，C错误；
D．当滑动变阻器的滑片向左端移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则由欧姆定律可得电路中电流增强，则通电螺线管的磁性将增强。故D错误。
故选B。
10．B
【详解】
A．温度达到90℃，控制电路接通，线圈有磁性，吸下衔铁，此时红灯亮，电铃响，故A错误。
B．自动报警器的触点类似一种开关，可以控制电路的通断，故B正确。
C．自动报警器中的电磁铁运用了电流的磁效应，故C错误。
D．煤油属于绝缘体，所以把水银温度计换成煤油温度计不能工作，故D错误。
故选B。
11．B
【详解】
AD．开关S在接触点2时，根据安培定则知，通电螺线管的上端为S极，根据磁极间的相互作用规律，通电螺线管和条形磁铁是同名磁极相互排斥，弹簧测力计示数较小，滑动变阻器的滑片向左移，电阻减小，根据欧姆定律知电流增大，螺线管磁性会增强，故AD正确，不符合题意；
BC．开关S在接触点1时，根据安培定则可知，通电螺线管的上端为N极，根据磁极间的相互作用规律，通电螺线管和条形磁铁是异名磁极会相互吸引，所以弹簧测力计示数较大，开关S由接触点2移到接触点1，弹簧测力计示数变大，故B错误，符合题意；C正确，不符合题意。
故选B。
12．D
【详解】
A．球体内装有用闭合线圈连接的LED灯和永磁铁，故A正确，不符合题意；
B．底座内部的线圈通电后会产生磁场，利用电流的磁效应，与奥斯特实验相似，故B正确，不符合题意；
C．升降调节旋钮可以改变电路中的电流，从而改变电磁铁的磁性大小，可能是变阻器，故C正确，不符合题意；
D．增大电磁铁线圈中的电流，地球仪受到的磁力增大，地球仪与底座之间距离变大，地球仪最后还是会处于静止状态，地球仪静止时受到重力和磁力的共同作用，这两个力是一对平衡力，大小相等，因地球仪的重力不变，所以地球仪静止时受到的磁力不变，故D错误，符合题意。
故选D。
13．a d
【详解】
[1][2]根据安培定则，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左端为N极，与固定在静止的小车上的条形磁铁相互排斥；当变阻器的滑片P向左移动到某位置时，小车开始向左运动，说明斥力增大，则此时电路中的电流变大，磁性增强，则电阻变小，根据变阻器的接法，一上一下连接可知，a接e、d接f。
14．变大 变小
【解析】
【详解】
开关的闭合时，两个电阻并联，开关S断开时，电路中只有R1的简单电路。干路电流等于各支路电流之和，一支断开干路电流变小，即电流表示数变小，电磁铁磁性减弱。根据安培定则判断电螺线管的上端为N极，对条形磁铁的排斥力减小，所以弹簧测力计的示数将变大。
15．(1) 0.3A；(2) 0.4T；(3)不对，没有控制通过电磁铁的电流相等。
【详解】
(1)由图象可知，当R没有磁性时，R=10Ω，根据欧姆定律得，电流表的示数为
I==0.3A；
(2)电源电压为：
U=I（R+R2）=0.3A×（10Ω+10Ω）=6V；
当电流表示数为0.2A时，此时电路的总电阻为：
R'==30Ω；
则R的阻值为：
R=R'-R2=30Ω-10Ω=20Ω，
对照图象可知，此时的磁感应强度为0.4T；
(3)保持R1的滑片位置不变，换线圈匝数更多的电磁铁，由于电磁铁的阻值发生了变化，导致电流变化，没有控制电流相同，故无法完成实验。
答：(1)此时电流表的示数是0.3A；
(2)此时的磁感应强度为0.4T；
(3)不对，没有控制通过电磁铁的电流相等。
【点睛】
此题是一道电与磁知识综合应用的创新题，需要知道欧姆定律的公式，通电螺线管的磁场与电流的大小和线圈的匝数有关。
16．右， ② ①
【解析】
当线圈中的电流从B流向A时，由安培定则可知，螺线管的左端为N极，根据同名磁极相排斥，活塞柄向右运动，使得阀门S2关闭，阀门S1打开，所以血液由②流向①。
点睛：根据安培定则确立通电螺线管的磁极极性，再根据磁极间的相互作用判断活塞的移动方向。
17．＞ 变小 变大
【详解】
（1）[1]磁铁做匀速直线运动，所以推力等于摩擦力，当取走其中一块后，压力减小，所以摩擦力减小，则推力
F2＜F1
（2）[2]图丙中，闭合开关S，用右手握住螺线管，使四指的方向与电流的方向相同，则大拇指所指的螺线管的右端为N极，左端为S极；根据同名磁极相互排斥可知，磁铁受到螺线管的排斥力的作用，因此磁铁的速度将变小。
[3]将滑动变阻器的滑片向左移动，电阻减小，电路中电流变大，螺线管磁性增强，排斥力增大，因此欲保持磁铁匀速直线运动，F2应变大。
18．无 S 变小
【详解】
[1]磁感线一种理想化的物理模型，实际上并不存在，磁场不是由磁感线组成的。
[2]根据螺线管中电流的方向和线圈的绕向，利用安培定则用右手握住导线，让四指指向电流方向，则大拇指指向左端，即螺旋管的左端为N极，右端为S极，当小磁针静止时，根据磁极间的作用规律可知，相互靠近的一定是异名磁极，因此可以确定小磁针的左端为S极，右端为N极。
[3]当滑片P向左滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，电路中的电流变小，通电螺线管的磁性变弱，对铁块的吸引力变小，铁块静止不动，铁块受到的摩擦力与螺线管对铁块的吸引力是一对平衡力，故铁块受到的摩擦力将变小。
19．
【详解】
将货物装载机和上触点串联组成工作电路,将R1、滑动变阻器R2、电磁铁串联接入控制电路；电路如图所示；
20．电磁铁吸引大头针的数量 未调节滑动变阻器，使电路中的电流与步骤二中相同 在电流一定时，通电螺旋管的线圈匝数越多，磁性越强 继续改变通电螺旋管的线圈匝数，多次实验
【详解】
(1)[1]实验时通过观察电磁铁吸引大头针的数量来判断电磁铁磁性的强弱。
(2)[2]探究线圈匝数对电磁铁磁性大小的影响时，必须控制电流相同；当换了线圈后，电路的电阻肯定变化，电路肯定变化，因此错误的步骤为：未调节滑动变阻器，使电路中的电流与步骤二中相同。
(3)[3]当电流都为1A时，线圈匝数50圈时吸引的大头针数量比20圈时多，因此得到结论：在电流一定时，通电螺旋管的线圈匝数越多，磁性越强。
(4)[4]要使实验结论更具有普遍性，该学习小组同学应该：继续改变通电螺旋管的线圈匝数，多次实验。答案第1页，共2页
答案第1页，共2页