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第3节 电磁铁的应用
学习目标：
知识精讲 有的放矢
核心考点一： 电磁铁的优点
知识归纳
1．电磁铁的工作原理：电磁铁是利用 电流 的磁效应，使其内部的铁芯具有 磁性 的装置，当电流切断时，其磁性会随之消失。2·1·c·n·j·y
2．电磁铁的特点：磁性的有无由 通断电流 来控制，磁极由 电流方向 来控制，磁性强弱由 电流大小 和 线圈匝数 等来控制。
电磁铁的铁芯要用软铁制成，不能用钢，这是因为电磁铁要求通电时立即有磁性，断电时磁性立即消失。
典型例题 珠联璧合
【例题1】（2021秋 黄石期末）如图所示，为某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置的电路图，下列叙述正确的是（ ）www-2-1-cnjy-com
A．当温度低于95℃时，电铃响，绿灯亮
B．当温度低于95℃时，电铃响，红灯亮
C．当温度达到95℃时，电铃响，红灯亮
D．当温度达到95℃时，电铃不响，绿灯亮
【答案】C
【解答】解：AB、如图，当温度低于95℃时，左边的控制电路没有接通，电磁铁没有磁性，衔铁被弹簧拉起，中间的动触点和上面的静触点接通，绿灯和电源构成通路，绿灯亮，故AB错误。
CD、当温度达到95℃时，左边的控制电路接通，电磁铁有磁性，电磁铁吸引衔铁，中间的动触点和下面的静触点接通，红灯和电铃与电源构成通路，红灯亮电铃响，故C正确，D错误。
故选：C。
【变式1】（2021秋 金牛区期末）如图所示是同学们设计的一种温度自动控制报警的电路图，水银属于导体，当温度达到93℃时，电磁铁 磁性（选填“有”或“无”），将衔铁吸下，绿灯 （选填“工作”或“不工作”）。
【答案】有；不工作。
【解答】解：当温度计的水银柱上升到93℃时（90℃以上），由于水银是导体，控制电路接通，电磁铁有磁性，将衔铁吸引，绿灯不工作。报警电路接通，电铃响，红灯亮，起到报警作用。
故答案为：有；不工作。
知识精讲 有的放矢
核心考点二：电磁铁的应用
知识归纳
1．电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关。借助它可以实现用 低电压 、 弱电流 来控制高电压、强电流电路的通断，进行远距离操作和自动控制。
2．如图所示的继电器主要由电磁铁A 、衔铁B 、弹簧C 、动触点D 等组成。
(1)当低压电源的开关闭合时，控制电路中有电流通过，电磁铁A产生磁性，吸引衔铁B，使动触点与红灯触点分离，而与绿灯触点接通(如图乙所示)，故红灯熄灭，绿灯亮起，电动机开始工作。21cnjy.com
(2)当低压电源的开关断开时，电磁铁A失去磁性，衔铁B在弹簧C的作用下被拉起，使动触点与绿灯触点分离，而与红灯触点接通(如图甲所示)，故红灯亮起，绿灯熄灭，电动机停止工作。【出处：21教育名师】
3．磁悬浮列车是利用列车轨道上的强电磁铁与列车上的电磁铁磁极间的排斥或吸引作用而悬浮起来，使列车与轨道分离，消除了列车与轨道的摩擦。磁悬浮列车运行时阻力很小，因此运行速度很快。
4．在硬盘上存入数据时，首先将声音、图像、数字等信息转变为 电信号 ，电流通过读写磁头转变为 记录磁场 ，使盘片上磁性颗粒按照它的方向排列，从而记录信息。
5．电话：话筒把声音信号转化成 强弱变化 的电流，电流沿着导线流入对方听筒，听筒又把变化的电流通过电磁铁转化成 声音 信号。
1．解释电磁继电器原理可分为三步进行：(1)低压控制电路的动触点“动作”(改变电路连接方式)之前，分析控制电路和工作电路的各个触点是怎么连接的，电磁铁线圈中有无电流，工作电路处于什么状态。(2)找出是什么原因引起控制器电路“动作”。(3)控制电路“动作”以后，电磁铁线圈所在的电路是接通还是断开，控制电路和工作电路的各个触点的连接方式发生了什么变化，工作电路处于什么状态，导致了什么结果。
2．硬盘的记录盘片是依靠磁性颗粒的有序排列来记录信息的，所以硬盘等磁记录器材不能靠近强磁场，以防止记录的信息丢失。21·cn·jy·com
典型例题 珠联璧合
【例题2】目前许多国家都在研制磁悬浮列车，我国拥有全部自主知识产权的第一条磁悬浮列车试验线已建成，且实现了2000km无故障运行。一种磁悬浮列车的车厢和铁轨上分别安放着磁体，车厢用的磁体大多是强大电流的电磁铁，现有下列说法：
①磁悬浮列车利用了同名磁极互相排斥
②磁悬浮列车利用了异名磁极互相排斥
③磁悬浮列车消除了车体与轨道之间的摩擦
④磁悬浮列车增大了车体与轨道之间的摩擦
正确的组合是（ ）
A．①和③ B．①和④ C．②和③ D．②和④
【答案】A
【解答】磁悬浮列车就是利用相同磁极相互排斥的磁力悬浮起来的。故而消除了车体与轨道之间的摩擦，运行高效平稳。21·世纪*教育网
故选：A。
【变式2】有一种电加热恒温箱，工作原理如图甲所示，控制电路由电压U1＝9V的电源、电磁继电器(线圈电阻不计)、滑动变阻器R2和热敏电阻R1组成，图乙是热敏电阻R1阻值随温度变化的图像；工作电路由电压U2＝220V的电源和电阻R0＝44Ω的电热丝组成。通过实验测得当电磁继电器线圈的电流达到60mA时，电磁继电器的衔铁被吸下来停止加热，实现温控。求：21世纪教育网版权所有
(1)请用笔画线代替导线，按照题意将图中的工作电路连接完整。
(2)当滑动变阻器R2接入电路中的电阻为50Ω时，可使恒温箱的温度保持为多少摄氏度？
【答案】(1)如答图所示。
(2)当电磁继电器线圈的电流达到60mA时，设此时热敏电阻的阻值为Rx，则：Rx＝－R2＝－50Ω＝100Ω，由图乙可知，热敏电阻为100Ω时对应的温度为50℃，即恒温箱的温度将稳定在50℃。
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【题1】（2020 宁波自主招生）如图是汽车启动装置电路简图，当钥匙插入钥匙孔并转动时，下列说法中正确的是（ ）【来源：21cnj*y.co*m】
A．电磁铁上端为S极，触点B与C断开，汽车启动
B．电磁铁上端为S极，触点B与C接通，汽车启动
C．电磁铁上端为N极，触点B与C断开，汽车启动
D．电磁铁上端为N极，触点B与C接通，汽车启动
【答案】D
【解答】解：（1）当钥匙插入钥匙孔并转动时，电路接通，电磁铁中的电流是从下边导线流入的，根据安培定则可以判断出电磁铁的上端为N极；
（2）当电磁铁电路接通时，电磁铁具有磁性，将上边的触点A吸下，使BC触点接通，电动机工作，进而汽车启动。
故选：D。
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【题1】．许多自动控制的电路中都安装有电磁铁。关于电磁铁，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
【解答】解：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；2-1-c-n-j-y
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。
【题2】．（2021 龙岩模拟）在一次物理实验中，小明同学连接了如图所示的电路，电磁铁的右端有一个可自由转动的小磁针，闭合开关后，下列说法正确的是（ ）
A．电磁铁的右端为N极
B．利用这一现象所揭示的原理可制成的设备是发电机
C．小磁针N极向右旋转90°
D．当滑动变阻器滑片向上端移动时，电磁铁磁性会变弱
【解答】解：A、图中电流从电磁铁的左端流入，右端流出，根据安培定则可知，电磁铁的左端是N极，右端是S极，故A错误；
B、该实验表明了电能生磁，此现象与发电机无关，发电机利用的是电磁感应现象，故B错误；
C、根据异名磁极相互吸引可知，小磁针静止时，左端是N极，右端是S极，即小磁针N极向左旋转90°，故C错误；21教育名师原创作品
D、滑动变阻器的滑动片P向上端移动，电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，故电磁铁的磁性变弱，故D正确。
故选：D。
【题3】．（2021秋 滦南县期末）如图是拍摄机动车闯红灯的工作原理示意图。光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合，压力开关受到机动车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违章车辆。下列有关说法中不正确的是（ ）
A．绿灯时，光控开关断开，摄像系统不会拍摄
B．光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄
C．机动车只要驶过埋有压力开关的路口，摄像系统就会自动拍摄
D．撤掉光控开关（直接用导线联接），可以实现不管是红灯还是绿灯时，只要有车辆通过埋有压力开关的路口，摄像系统都会自动拍摄【版权所有：21教育】
【解答】解：A、绿灯时，光控开关断开，电磁铁中无电流通过，没有产生磁性，电磁铁不会将衔铁吸下，使摄像系统所在的电路没有接通，摄像系统不会拍摄，该装置不能正常工作，故A正确。
B、光控开关和压力开关都闭合后，电磁铁中有电流通过，产生磁性，电磁铁会将衔铁吸下，使摄像系统所在的电路接通，摄像机会对违规车辆进行拍照，故B正确；
C、当光控开关断开时，压力闭合，摄像系统也不会自动拍摄，故C错误；
D、撤掉光控开关（直接用导线联接），相当于是红灯时光控开关闭合，这样不管是红灯还是绿灯时，只要有车辆通过埋有压力开关的路口，摄像系统都会自动拍摄，故D正确。
故选：C。
【题4】．（2021秋 磐石市期末）探究“电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关”，做了如图所示的几次实验。【来源：21·世纪·教育·网】
（1）通电导线周围有磁场是丹麦物理学家奥斯特发现的，我们把这种现象称为电流的磁效应，磁场的方向与 有关。
（2）三次实验中通过观察比较电磁铁 来判断磁性的大小。
（3）观察图甲中的AB可知：有相同的铁芯，当线圈中电流相等时，匝数越多，电磁铁磁性越 。
（4）通过观察图乙、丙两图可知：当线圈匝数相同、有相同的铁芯时，流经的电流越 ，电磁铁磁性越强。
【解答】解：（1）奥斯特实验时，发现和通电导线平行的小磁针，在导线通电时小磁针发生偏转，并且改变电流方向，小磁针偏转方向也随之改变。说明通电导线的周围存在磁场，磁场方向与电流的方向有关；
（2）根据转换法可知，实验中通过电磁铁吸引大头针的个数来判定电磁铁磁性的大小；
（3）图甲中A、B两电磁铁，通过线圈的电流相同时、有无铁芯相同时，甲电磁铁线圈的匝数多，吸引大头针数目越多，表明它的磁性就越强；
（4）通过观察图乙、丙两图可知，电磁铁线圈的匝数相同，有相同的铁芯，通过电磁铁的电流不同，滑动变阻器接入电路中的电阻越小，通过电磁铁的电流越大，吸引的大头针的个数越多，则电磁铁的磁性越强。
故答案为：（1）电流方向；（2）吸引大头针的个数；（3）强；（4）大。
【题5】．小明查阅资料，了解到出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由工作电路和控制电路组成：在工作电路中，当电梯没有超载时，触点K与触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作；当电梯超载时，触点K与触点B接触，电铃发出报警铃声，闭合开关S，电动机不工作。在控制电路中，已知电源电压U＝6V，保护电阻R1＝100Ω，电阻式压力传感器（压敏电阻）R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。
（1）在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，从而使电磁铁的磁性 （填“增强”、“减弱”或“不变”）。
（2）某次电梯正常运行时，测得通过的电磁铁线圈的电流为10mA，此时电梯载重为多少？
（3）若电磁铁线圈电流达到20mA时，衔铁刚好被吸住，电铃发出警报声。当该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载？（g取10N/kg）
【解答】解：（1）在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，根据R总＝R1+R2可知，总电阻变小，那么总电流变大，电磁铁的磁性增强；
（2）过的电磁铁线圈的电流为10mA时，
总电阻为：R总＝＝600Ω；
压敏电阻R2＝R总﹣R1＝600Ω﹣100Ω＝500Ω；
观察乙图可知，这时电梯的载重是6000N。
（3）电磁铁线圈电流达到20mA时，
总电阻为：R'总＝＝300Ω；
压敏电阻R'2＝R'总﹣R1＝300Ω﹣100Ω＝200Ω；
观察乙图可知，这时电梯的载重约为9000N。
乘客的体重为：G＝mg＝1000kg×10N/kg＝10000N；
因为9000N＜10000N；
所以电梯超载。
故答案为：（1）增强；
（2）某次电梯正常运行时，测得通过的电磁铁线圈的电流为10mA，此时电梯载重为6000N；
（3）若电磁铁线圈电流达到20mA时，衔铁刚好被吸住，电铃发出警报声。当该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，电梯超载。21教育网
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【题1】．要使电磁铁的两个磁极对调，可采取的方法是（ ）
A．改变电流方向 B．增加螺线管的匝数
C．减小电流 D．将铁芯从螺线管中拔出
【解答】解：电磁铁的磁极与通过电磁铁电流的方向和电磁铁中导线的绕线方向有关。要想改变电磁铁的磁极，可以不改变电流的方向来改变电磁铁导线的绕线方向；
或者在电磁铁的导线绕线方向不变来改变通过电磁铁的电流方向。与螺线管的匝数、电流的大小、是否有铁芯无关。所以B、C、D三项不符合题意。
故选：A。
【题2】．如图所示，是一种水位自动报警器的原理示意图，当水位达到金属块A时，出现的情况是（ ）
A．红灯亮 B．绿灯亮
C．红、绿灯同时亮 D．红、绿灯都不亮
【解答】解：当水位达到金属块A时，控制电路接通。电路中有了电流，电磁铁有磁性，向下吸引衔铁，使动触点与绿灯所在电路的静触点分开，绿灯灭。与红灯所在电路的静触点接通，导致了红灯所在的电路接通，红灯亮。故现象为：红灯亮，绿灯灭。则：
A、由上面分析的现象红灯亮，绿灯灭知：A正确。
B、由上面分析的现象红灯亮，绿灯灭知，绿灯亮与现象矛盾，故B错误。
C、由上面分析的现象红灯亮，绿灯灭知，绿灯亮与现象矛盾。故C错误。
D、由上面分析的现象红灯亮，绿灯灭知，红灯灭与现象矛盾。故D错误。
故选：A。
【题3】．（2021 咸宁一模）小红同学利用光敏电阻受到光照时电阻变小的特性，设计了一个如图所示的自动控制电路，要求光暗时灯亮，光亮时灯灭。在实际调试时，发现灯始终亮着，而光敏电阻和其他电路元件都正常。下列说法的正确的是（ ）
A．增加螺线管线圈的匝数能使控制电路达到要求
B．滑动变阻器滑片P向右移动能使控制电路达到要求
C．电磁铁的上端是N极
D．断开控制电路时灯不亮
【解答】解：
AB、电磁继电器的主要部分是电磁铁，电磁铁的磁性强弱跟电流的大小、线圈的匝数的多少、是否有铁芯插入有关，要想在光亮时灯灭，一定要增大电磁铁的磁性。采取的方法是增大电流、增加线圈的匝数；
而滑动变阻器滑片P向右移动时，滑动变阻器电阻变大，根据欧姆定律可知，通过电磁铁的电流减小，故A正确，B错误；
C、由图可知，电磁铁中电流的方向是向左的，根据安培定则可知，电磁铁的上端是S极，故C错误；
D、断开控制电路时，电磁铁没有磁性，衔铁向上移动，接通灯泡的电路，灯泡会发光，故D错误。
故选：A。
【题4】．断路器因方便安全被广泛使用。如图所示是断路器的工作原理，当电流过大时，它的工作顺序是（ ）www.21-cn-jy.com
①簧锁装置脱开
②触点断开
③电流过大，双层金属片发热过多
④双层金属片弯曲，触动簧锁装置
A．③①④② B．④②③① C．③④①② D．④①③②
【解答】解：当断路器中的电流过大时，双层金属片发热过多，双层金属片会向右弯曲，触动簧锁装置，簧锁装置会脱开，于是触点断开，对电路起到保护作用。故合理的顺序是③④①②。
故选：C。
【题5】．如图所示，GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，当闭合开关S1、S2时，下列说法正确的是（ ）
A．电磁铁的右端为N极
B．小磁针将顺时针旋转
C．当P向左滑动时，电磁铁的磁性增强，指示灯变暗
D．当P向右滑动时，电磁铁的磁性减小，电压表的示数减小
【解答】解：
AB、根据安培定则可知，电磁铁的左端为N极，右端为S极；根据磁极间的相互作用规律可知，通电后，小磁针将会逆时针旋转，故AB错误；
C、闭合开关S1和S2，使滑片P向左滑动，变阻器接入电路的电阻变小，左侧电路中电流变大，电磁铁的磁性增强，巨磁电阻的阻值减小，右侧电路中电流变大，所以指示灯的亮度会变亮，故C错误；
D、使滑片P向右滑动，变阻器接入电路的电阻变大，左侧电路中电流变小，电磁铁的磁性变弱，巨磁电阻的阻值变大，右侧电路中电流变小，根据U＝IR可知，灯泡两端的电压减小，即电压表示数变小，故D正确。
故选：D。
【题6】．如图为通电螺线管磁场强弱演示仪的示意图。
（1）当指针指示的数值增大时，表示通电螺线管的磁性增强，则螺线管A端为 极；
（2）为了验证通电螺线管的磁性与线圈匝数有关，应将开关S从a点换到b点，并调节变阻器的滑片向 滑动，使 不变。
【解答】解：（1）据图能看出，当指针指示的数值增大时，表示通电螺线管的磁性增强能看出，此时的指针应向左偏，据同名磁极相互排斥可知，该螺线管的左端是S极，右端是N极，故A端是S极；
（2）验证通电螺线管的磁性与线圈匝数有关，即需要在电流一定的情况下，改变线圈的匝数看电磁铁的磁性有何变化即可；故当将开关S从a点换到b点时，由于接入电路的螺线管变长，即电阻变大，所以电路中的电流变小；所以需向下移动滑片才能实现使电流表示数不变的目的。
故答案为：（1）S；（2）下； 电流表示数。
【题7】．如图是一个温度自动报警器的工作原理电路图。当控制电路中有电流通过时，电磁铁左端为 极。在使用中发现，当温度达到设定值时，电铃没有报警。经检查，各元件完好、电路连接无误，则可能是因为 （任写一种）导致工作电路没有接通。
【解答】解：由安培定则可知，电磁铁左端为S极；
当温度升高到设定值时，水银柱与上方金属丝连通，使左侧形成通路，电磁铁中有电流通过，电磁铁吸引衔铁，由于电磁铁磁性的大小与电流大小和匝数多少有关，如果电源电压，使得电流较小，磁性较小，则电磁铁吸引不动衔铁，工作电路不会工作。
故答案为：S；控制电路电源电压太小。
【题8】．（2022春 丘北县校级期末）如图所示是具有报警功能的文物展示台，该展示台由木板、弹簧、金属片A，B，C和报警电路组成，其中，弹簧上的金属片B相当于 ，当把物品搬离展示台时，金属片B在弹力作用下与金属片A，C分开，这时灯 （选填“亮”或“不亮”），电铃 （选填“响”或“不响”）。
【解答】解：当小偷把物品搬离展示台时，弹簧上的金属片B相当于开关，当金属片B在弹力作用下与金属片AC分开时，灯泡和电铃串联，此时灯亮铃响。
故答案为：开关；亮；响。
【题9】．（2021 安徽模拟）有一种电加热恒温箱。工作原理如图甲所示。控制电路由电压为U1＝9V的电源电磁继电器（线圈电阻不计）、滑动变阻器R2和热敏电阻R1组成，图乙是热敏电阻R1阻值随温度变化的图像；工作电路由电压为U2＝220V的电源和电阻为R0的电热丝组成。通过实验测得当电磁继电器线圈的电流达到60mA时，电磁继电器的衔铁被吸下来，工作电路断开。21*cnjy*com
（1）如果恒温设置为50℃，当电磁继电器的衔铁刚被吸下来时，求控制电路中R2接入电路的阻值。
（2）已知R0＝44Ω，则R0通电工作10min产生的热量是多少？
【解答】解：（1）由图乙可知，恒温箱内的温度是50℃时，热敏电阻的阻值R1＝100Ω，
由I＝得，控制电路的总电阻：
R＝＝＝150Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以滑动变阻器R2接入电路中的电阻：
R2＝R﹣R1＝150Ω﹣100Ω＝50Ω；
（2）R0通电工作10min产生的热量：
Q0＝W0＝t＝×10×60s＝6.6×105J。
答：（1）如果恒温设置为50℃，当电磁继电器的衔铁刚被吸下来时，控制电路中R2接入电路的阻值为50Ω。21*cnjy*com
（2）已知R0＝44Ω，则R0通电工作10min产生的热量是6.6×105J。
【题10】．小明乘电梯时，发现电梯超载会自动报警。于是喜好钻研的他对电梯的电路图进行了研究，并设计了以下探究实验，如图甲所示。电源电压恒定不变，R0为定值电阻。用杯中水量调节压敏电阻受到压力的大小，压敏电阻Rx的电流与受到压力大小的关系如图乙所示：
（1）分析图乙I﹣F图象可知：压敏电阻Rx受到的压力增大时，通过它的电流 ，Rx的阻值 （选填“变大”“变小”或“不变”）；当压力增大到一定程度时，触点K与 接触，电铃响，实现自动报警，图片中Ro的作用是 。
（2）某电梯超载报警的Rx﹣F图象如图丙所示，空载时电梯厢对Rx的压力F1等于电梯厢的重力，当压力F2＝1×104N时，电梯报警，则此电梯限载 人。（设每人质量约为55kg）
【解答】解：
（1）在控制电路中，当压敏电阻Rx受到的压力F增大时，其阻值减小，电路中的总电阻减小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，电流增大时电磁铁的磁性增强；
当压力增大到一定程度时，即电梯超载时，压敏电阻Rx受到的压力F增大时，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强，磁性达到一定程度时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃报警，电梯不工作；
由图乙知压敏电阻的电流随受到压力大小的增大而增大，给电路串联电阻R0起到分压作用，保护电路；
（2）由图丙知：空载时电梯厢对Rx的压力F1等于电梯厢的重力，大小为F1＝4×103N时，当压力F2＝1×104N时超载，电梯报警，
故电梯中人的重力为：G总＝F2﹣F1＝1×104N﹣4×103N＝6×103N，
一个人的重力：G＝mg＝55kg×10N/kg＝550N，
电梯限载的人数：n＝＝≈10。
故答案为：（1）变大；变小；B；保护电路；（2）10。
【知识与技能】
1.知道电磁铁的组成和特点
2.理解电磁继电器的结构和工作原理
3.了解电铃、电磁选矿机和电磁起重机、磁悬浮列车的工作原理
4.了解信息的磁记录
【过程与方法】
通过小组合作学习,得出电铃、电磁继电器的原理。
【情感态度与价值观】
通过了解科学知识的实际应用，提高学习科学知识的兴趣，领悟科学技术的发展对人类生活的影响和改变:体验合作探究的乐趣。
【重点难点】
【重点】
电铃、电磁继电器的结构和工作原理。
【难点】
电磁继电器的结构和工作原理。
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第3节 电磁铁的应用
学习目标：
知识精讲 有的放矢
核心考点一： 电磁铁的优点
知识归纳
1．电磁铁的工作原理：电磁铁是利用________的磁效应，使其内部的铁芯具有______的装置，当电流切断时，其磁性会随之消失。2·1·c·n·j·y
2．电磁铁的特点：磁性的有无由____________来控制，磁极由____________来控制，磁性强弱由____________和____________等来控制。
电磁铁的铁芯要用软铁制成，不能用钢，这是因为电磁铁要求通电时立即有磁性，断电时磁性立即消失。
典型例题 珠联璧合
【例题1】（2021秋 黄石期末）如图所示，为某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置的电路图，下列叙述正确的是（ ）www-2-1-cnjy-com
A．当温度低于95℃时，电铃响，绿灯亮
B．当温度低于95℃时，电铃响，红灯亮
C．当温度达到95℃时，电铃响，红灯亮
D．当温度达到95℃时，电铃不响，绿灯亮
【变式1】（2021秋 金牛区期末）如图所示是同学们设计的一种温度自动控制报警的电路图，水银属于导体，当温度达到93℃时，电磁铁 磁性（选填“有”或“无”），将衔铁吸下，绿灯 （选填“工作”或“不工作”）。
知识精讲 有的放矢
核心考点二：电磁铁的应用
知识归纳
1．电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关。借助它可以实现用______、____________来控制高电压、强电流电路的通断，进行远距离操作和自动控制。
2．如图所示的继电器主要由____________、____________、____________、____________ 等组成。
(1)当低压电源的开关闭合时，控制电路中有电流通过，电磁铁A产生磁性，吸引衔铁B，使动触点与红灯触点______，而与绿灯触点______(如图乙所示)，故红灯______，绿灯______，电动机开始工作。21cnjy.com
(2)当低压电源的开关断开时，电磁铁A______磁性，衔铁B在弹簧C的作用下被拉起，使动触点与绿灯触点______，而与红灯触点______(如图甲所示)，故红灯______，绿灯______，电动机停止工作。【出处：21教育名师】
3．磁悬浮列车是利用列车轨道上的强电磁铁与列车上的电磁铁磁极间的____________作用而悬浮起来，使列车与轨道分离，消除了列车与轨道的摩擦。磁悬浮列车运行时阻力很小，因此运行速度很快。
4．在硬盘上存入数据时，首先将声音、图像、数字等信息转变为____________，电流通过读写磁头转变为____________，使盘片上磁性颗粒按照它的方向排列，从而记录信息。
5．电话：话筒把声音信号转化成____________的电流，电流沿着导线流入对方听筒，听筒又把变化的电流通过电磁铁转化成______信号。
1．解释电磁继电器原理可分为三步进行：(1)低压控制电路的动触点“动作”(改变电路连接方式)之前，分析控制电路和工作电路的各个触点是怎么连接的，电磁铁线圈中有无电流，工作电路处于什么状态。(2)找出是什么原因引起控制器电路“动作”。(3)控制电路“动作”以后，电磁铁线圈所在的电路是接通还是断开，控制电路和工作电路的各个触点的连接方式发生了什么变化，工作电路处于什么状态，导致了什么结果。
2．硬盘的记录盘片是依靠磁性颗粒的有序排列来记录信息的，所以硬盘等磁记录器材不能靠近强磁场，以防止记录的信息丢失。21·cn·jy·com
典型例题 珠联璧合
【例题2】目前许多国家都在研制磁悬浮列车，我国拥有全部自主知识产权的第一条磁悬浮列车试验线已建成，且实现了2000km无故障运行。一种磁悬浮列车的车厢和铁轨上分别安放着磁体，车厢用的磁体大多是强大电流的电磁铁，现有下列说法：
①磁悬浮列车利用了同名磁极互相排斥
②磁悬浮列车利用了异名磁极互相排斥
③磁悬浮列车消除了车体与轨道之间的摩擦
④磁悬浮列车增大了车体与轨道之间的摩擦
正确的组合是（ ）
A．①和③ B．①和④ C．②和③ D．②和④
【变式2】有一种电加热恒温箱，工作原理如图甲所示，控制电路由电压U1＝9V的电源、电磁继电器(线圈电阻不计)、滑动变阻器R2和热敏电阻R1组成，图乙是热敏电阻R1阻值随温度变化的图像；工作电路由电压U2＝220V的电源和电阻R0＝44Ω的电热丝组成。通过实验测得当电磁继电器线圈的电流达到60mA时，电磁继电器的衔铁被吸下来停止加热，实现温控。求：21世纪教育网版权所有
(1)请用笔画线代替导线，按照题意将图中的工作电路连接完整。
(2)当滑动变阻器R2接入电路中的电阻为50Ω时，可使恒温箱的温度保持为多少摄氏度？
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【题1】（2020 宁波自主招生）如图是汽车启动装置电路简图，当钥匙插入钥匙孔并转动时，下列说法中正确的是（ ）【来源：21cnj*y.co*m】
A．电磁铁上端为S极，触点B与C断开，汽车启动
B．电磁铁上端为S极，触点B与C接通，汽车启动
C．电磁铁上端为N极，触点B与C断开，汽车启动
D．电磁铁上端为N极，触点B与C接通，汽车启动
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【题1】．许多自动控制的电路中都安装有电磁铁。关于电磁铁，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
【题2】．（2021 龙岩模拟）在一次物理实验中，小明同学连接了如图所示的电路，电磁铁的右端有一个可自由转动的小磁针，闭合开关后，下列说法正确的是（ ）
A．电磁铁的右端为N极
B．利用这一现象所揭示的原理可制成的设备是发电机
C．小磁针N极向右旋转90°
D．当滑动变阻器滑片向上端移动时，电磁铁磁性会变弱
【题3】．（2021秋 滦南县期末）如图是拍摄机动车闯红灯的工作原理示意图。光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合，压力开关受到机动车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违章车辆。下列有关说法中不正确的是（ ）
A．绿灯时，光控开关断开，摄像系统不会拍摄
B．光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄
C．机动车只要驶过埋有压力开关的路口，摄像系统就会自动拍摄
D．撤掉光控开关（直接用导线联接），可以实现不管是红灯还是绿灯时，只要有车辆通过埋有压力开关的路口，摄像系统都会自动拍摄【版权所有：21教育】
【题4】．（2021秋 磐石市期末）探究“电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关”，做了如图所示的几次实验。【来源：21·世纪·教育·网】
（1）通电导线周围有磁场是丹麦物理学家奥斯特发现的，我们把这种现象称为电流的磁效应，磁场的方向与 有关。
（2）三次实验中通过观察比较电磁铁 来判断磁性的大小。
（3）观察图甲中的AB可知：有相同的铁芯，当线圈中电流相等时，匝数越多，电磁铁磁性越 。
（4）通过观察图乙、丙两图可知：当线圈匝数相同、有相同的铁芯时，流经的电流越 ，电磁铁磁性越强。
【题5】．小明查阅资料，了解到出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由工作电路和控制电路组成：在工作电路中，当电梯没有超载时，触点K与触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作；当电梯超载时，触点K与触点B接触，电铃发出报警铃声，闭合开关S，电动机不工作。在控制电路中，已知电源电压U＝6V，保护电阻R1＝100Ω，电阻式压力传感器（压敏电阻）R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。
（1）在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，从而使电磁铁的磁性 （填“增强”、“减弱”或“不变”）。
（2）某次电梯正常运行时，测得通过的电磁铁线圈的电流为10mA，此时电梯载重为多少？
（3）若电磁铁线圈电流达到20mA时，衔铁刚好被吸住，电铃发出警报声。当该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载？（g取10N/kg）
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【题1】．要使电磁铁的两个磁极对调，可采取的方法是（ ）
A．改变电流方向 B．增加螺线管的匝数
C．减小电流 D．将铁芯从螺线管中拔出
【题2】．如图所示，是一种水位自动报警器的原理示意图，当水位达到金属块A时，出现的情况是（ ）
A．红灯亮 B．绿灯亮
C．红、绿灯同时亮 D．红、绿灯都不亮
【题3】．（2021 咸宁一模）小红同学利用光敏电阻受到光照时电阻变小的特性，设计了一个如图所示的自动控制电路，要求光暗时灯亮，光亮时灯灭。在实际调试时，发现灯始终亮着，而光敏电阻和其他电路元件都正常。下列说法的正确的是（ ）
A．增加螺线管线圈的匝数能使控制电路达到要求
B．滑动变阻器滑片P向右移动能使控制电路达到要求
C．电磁铁的上端是N极
D．断开控制电路时灯不亮
【题4】．断路器因方便安全被广泛使用。如图所示是断路器的工作原理，当电流过大时，它的工作顺序是（ ）www.21-cn-jy.com
①簧锁装置脱开
②触点断开
③电流过大，双层金属片发热过多
④双层金属片弯曲，触动簧锁装置
A．③①④② B．④②③① C．③④①② D．④①③②
【题5】．如图所示，GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，当闭合开关S1、S2时，下列说法正确的是（ ）
A．电磁铁的右端为N极
B．小磁针将顺时针旋转
C．当P向左滑动时，电磁铁的磁性增强，指示灯变暗
D．当P向右滑动时，电磁铁的磁性减小，电压表的示数减小
【题6】．如图为通电螺线管磁场强弱演示仪的示意图。
（1）当指针指示的数值增大时，表示通电螺线管的磁性增强，则螺线管A端为 极；
（2）为了验证通电螺线管的磁性与线圈匝数有关，应将开关S从a点换到b点，并调节变阻器的滑片向 滑动，使 不变。
【题7】．如图是一个温度自动报警器的工作原理电路图。当控制电路中有电流通过时，电磁铁左端为 极。在使用中发现，当温度达到设定值时，电铃没有报警。经检查，各元件完好、电路连接无误，则可能是因为 （任写一种）导致工作电路没有接通。
【题8】．（2022春 丘北县校级期末）如图所示是具有报警功能的文物展示台，该展示台由木板、弹簧、金属片A，B，C和报警电路组成，其中，弹簧上的金属片B相当于 ，当把物品搬离展示台时，金属片B在弹力作用下与金属片A，C分开，这时灯 （选填“亮”或“不亮”），电铃 （选填“响”或“不响”）。
【题9】．（2021 安徽模拟）有一种电加热恒温箱。工作原理如图甲所示。控制电路由电压为U1＝9V的电源电磁继电器（线圈电阻不计）、滑动变阻器R2和热敏电阻R1组成，图乙是热敏电阻R1阻值随温度变化的图像；工作电路由电压为U2＝220V的电源和电阻为R0的电热丝组成。通过实验测得当电磁继电器线圈的电流达到60mA时，电磁继电器的衔铁被吸下来，工作电路断开。21*cnjy*com
（1）如果恒温设置为50℃，当电磁继电器的衔铁刚被吸下来时，求控制电路中R2接入电路的阻值。
（2）已知R0＝44Ω，则R0通电工作10min产生的热量是多少？
【题10】．小明乘电梯时，发现电梯超载会自动报警。于是喜好钻研的他对电梯的电路图进行了研究，并设计了以下探究实验，如图甲所示。电源电压恒定不变，R0为定值电阻。用杯中水量调节压敏电阻受到压力的大小，压敏电阻Rx的电流与受到压力大小的关系如图乙所示：
（1）分析图乙I﹣F图象可知：压敏电阻Rx受到的压力增大时，通过它的电流 ，Rx的阻值 （选填“变大”“变小”或“不变”）；当压力增大到一定程度时，触点K与 接触，电铃响，实现自动报警，图片中Ro的作用是 。
（2）某电梯超载报警的Rx﹣F图象如图丙所示，空载时电梯厢对Rx的压力F1等于电梯厢的重力，当压力F2＝1×104N时，电梯报警，则此电梯限载 人。（设每人质量约为55kg）
【知识与技能】
1.知道电磁铁的组成和特点
2.理解电磁继电器的结构和工作原理
3.了解电铃、电磁选矿机和电磁起重机、磁悬浮列车的工作原理
4.了解信息的磁记录
【过程与方法】
通过小组合作学习,得出电铃、电磁继电器的原理。
【情感态度与价值观】
通过了解科学知识的实际应用，提高学习科学知识的兴趣，领悟科学技术的发展对人类生活的影响和改变:体验合作探究的乐趣。
【重点难点】
【重点】
电铃、电磁继电器的结构和工作原理。
【难点】
电磁继电器的结构和工作原理。
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