1.3电磁铁的应用 同步训练（含解析）

1.3电磁铁的应用
一、选择题
1．小明在商场发现，电梯上没乘客时运行较慢，当有乘客站在电梯上时电梯运行又快了起来。小明根据所学的知识，画了如图所示电磁控制电路（R是一个压敏电阻）来解释。以下关于这个电路分析，正确的是（ ）
A．压敏电阻R的阻值在受压时阻值变大
B．根据此控制电路，电梯上没乘客时电梯停止运行
C．电梯上没有站乘客时，继电器的电磁铁磁性较弱
D．电梯上有乘客时，电动机的额定功率较大
2．在一次实验中，小宇连接了如图所示的电路，电磁铁的B端有一个小磁针，闭合开关后，下列说法正确的是（ ）
A．当滑动变阻器的滑动片P向左端移动，电磁铁磁性增强
B．小磁针静止时，S极水平指向左
C．电磁铁的A端为N极
D．利用这一现象所揭示的原理可制成的设备是发电机
3．为了探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关，小敏用大铁钉做铁芯制作电磁铁，如图所示，还找来一些大头针进行实验，下列说法正确的是（　　）
A．通过吸引大头针个数来反映磁性强弱，这是利用控制变量法
B．为了探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系，需将电源正、负极对调
C．为了探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系，需改变滑动变阻器滑片的位置
D．为了探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，需改变滑动变阻器滑片的位置
4．小科预习了磁的知识后，标出了下列四种情况下磁体的磁极（小磁针的黑端为N极），其中正确的是（　　）
A． B． C． D．
5．在下图中，能正确表示螺线管及静止小磁针的N极指向的是(　　)
A．
B．
C．
D．
6．如图所示，条形磁铁置于水平面上，电磁铁与其在同一水平面上，右端固定并保持水平，当电路中滑动变阻器滑片P逐渐向左移动时，条形磁铁仍保持静止。下列说法不正确的是（　　）
A．开关闭合后，电磁铁左端是N极，右端是S极
B．条形磁铁受到的摩擦力方向水平向右
C．条形磁铁仍保持静止，说明条形磁铁受力平衡
D．滑动变阻器滑片P逐渐向右，条形磁铁受到的摩擦力逐渐减大
7．如图所示实验装置，弹簧测力计下面挂着条形磁铁，螺线管中插有铁芯。现开关S拨在触点②位置时电流表示数为I，要使弹簧测力计的示数变大，下列操作方法能够实现的是（ ）
A．开关S位置不动，将铁芯从螺线管中取出
B．开关S位置不动，将滑片P向a端滑动
C．只将螺线管往上移动一段距离
D．将开关S拨到③位置，并移动滑片P使电流表示数仍为I
8．在如图所示的电路中，磁敏电阻R的阻值随磁场的增强而明显减小，将螺线管一端靠近磁敏电阻R，闭合开关S1、S2，下列说法不正确的是（ ）
A．螺线管左端为N极，右端为S极
B．当R1的滑片向左滑动时，电压表示数减小
C．当R断路，则电流表和电压表示数都为零
D．在螺线管中插入铁芯，电压表示数减小
9．如图所示，小磁针静止在螺线管附近，闭合开关后，下列判断正确的是（　　）
A．通电螺线管的左端为极 B．小磁针极指向左
C．点磁场的方向水平向右 D．小磁针继续静止不动
10．如图所示，下列关于物理实验表述正确的是（　　）
A．图甲实验揭示了电流的周围存在磁场，应用电磁铁
B．图乙实验揭示了通电导体在磁场中受力运动，应用发电机
C．图丙实验是电磁感应现象，应用电动机
D．图丁实验电源的左端是正极，小磁针A 端是 S 极
11．如果要研究电磁铁的磁力大小与电流强度是否有关，可以选择装置（ ）开展实验。
A．乙和丙 B．甲和丙 C．甲和乙 D．甲和丁
12．如图所示，条形磁铁置于水平桌面上，电磁铁水平放置且左端固定，当电路中滑动变阻器的滑片逐渐向左移动，条形磁铁仍静止，下列说法中正确的是（　　）
A．电磁铁左端是极
B．条形磁铁受到的摩擦力方向向右，逐渐减小
C．条形磁铁受到的摩擦力方向向左，逐渐增大
D．条形磁铁受到一对平衡力的作用
13．在学习了电生磁知识后，小明制作了一个简易的电磁笔（如图所示）。他制作完成后发现可以吸引大头针，他想使电磁笔的吸引能力更强些，下列方法可行的是（ ）
A．电池正负极对调
B．串联一节干电池
C．减小线圈的匝数
D．滑动变阻器滑片向左移
14．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S，待弹簧测力计示数稳定后，将变阻器R的滑片缓慢向右滑动，在此过程中下列说法错误的是（ ）
A．通电螺旋管的上端是 N 极
B．弹簧测力计示数变小
C．电压表和电流表的示数都变大
D．实验中应用了电流的磁效应和磁极间的相互作用原理
15．一条形磁铁放在水平桌面上，电磁铁置于条形磁铁附近并正对（如图所示）。假如电磁铁开关闭合前后条形磁铁都处于静止状态，下列叙述正确的是（　　）
A．闭合开关后，滑片P向b移动时电磁铁与条形磁铁间的作用力变大
B．闭合开关后，条形磁铁受到桌面向左的摩擦力
C．闭合开关前，电磁铁与条形磁铁间没有力的作用
D．闭合开关后，滑片P向a移动过程中，条形磁铁受到桌面的摩擦力方向改变
16．如图所示，当开关S闭合时电磁铁和物体ab相互吸引，则正确的说法是（　　）
A．ab一定是磁铁，且a端一定是N极
B．ab一定是磁铁，且a端一定是S极
C．ab可能是磁铁，且a端是S极
D．ab仅是一块铁，而不是磁铁
17．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
18．如图为一款“智能照明灯”的电路图，灯L天暗时自动发光，天亮时自动熄灭。控制电路中，电源电压恒定，为定值电阻，为光敏电阻，其阻值随光照强度的变化而变化。以下说法正确的是（　　）
A．电磁继电器利用电磁感应原理工作
B．的阻值随光照强度的增大而增大
C．当光照强度增大时，电压表示数也增大
D．若将换成阻值稍小的电阻，可缩短灯L的发光时间
二、简答题
19．夏天空调房内空气过于干燥，发病率会明显增加。专家提示：室内最佳空气湿度值范围45%至50%。如图所示是某家用空气加湿装置的自动控制电路，R1是一个湿敏电阻（置于加湿器表面，和空气接触，用于探测空气的湿度），其阻值随湿度的变化关系如表所示。己知定值电阻R0为75Ω，控制电路电源的电压U0为6V不变。当控制电路中的电流增大到某一数值时，继电器的衔铁被吸下，加湿装置电路断开；当控制电路中的电流减小到某一数值时，继电器的衔铁被断开，加湿装置电路闭合，开始工作。（线圈电阻不计）请回答：
空气湿度（%） 10 20 30 40 50 60 70 80 90
湿敏电阻R1阻值（欧） 300 210 150 100 75 50 40 30 25
（1）湿敏电阻凿的阻值与空气湿度的关系如表所示，则由表可得出湿敏电阻R1的阻值随空气湿度的增大而_____。
（2）若室内湿度在50%时，衔铁被吸下，加湿装置电路被断开，求这时控制电路中的电流为多少？_____
（3）若要室内湿度在60%时，才能使衔铁被吸下，加湿装置电路被断开，对控制电路可采取的措施有( )（可多选〕
A．串联一个电阻
B．减小R0的电阻值
C．减小控制电路电压U0
D．增大线圈匝数
三、探究题
20．为探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关，小丽同学做出以下猜想：
猜想A：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C：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，小丽所在实验小组通过交流与合作设计了以下实验方案：用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕若干圈，制成简单的电磁铁。如图所示，甲、乙、丙、丁为实验中观察到的四种情况。
根据小丽的猜想和实验，完成下面填空：
（1）通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同，来判断它___________的不同；
（2）通过比较___________两种情况，可以验证猜想A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）通过丁组实验检验猜想C，则应补充的条件是___________。
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参考答案：
1．C
【解析】
【分析】
【详解】
根据题意知道，电梯上有乘客时，压敏电阻R的阻值在受压时阻值变小，电路中电流变大，电磁铁磁性增强，吸引衔铁，使触点与1断开，与2连接，通过电动机电流增大，即电动机的实际功率增大，额定功率不变；由于电梯上没乘客时运行较慢，说明此时阻值增大，电路中电流变小，电磁铁磁性较弱，触点与1接触，电动机与R1串联，通过的电流小，运行慢，但不会停止。
故选C。
2．C
【解析】
【详解】
A．滑动变阻器的滑动片P向左端移动，电阻变大，电流变小，故电磁铁的磁性变弱，故A错误；
BC．电流从右端流入，左端流出，故据安培定则可知，此时电磁铁的A端是N极，B端是S极，据磁极间的作用规律可知，小磁针静止时，左端是N极，右端是S极，S极水平指向右，故B错误，C正确；
D．该实验表明了电能生磁，此现象与发电机无关，故D错误。
故选C。
3．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．通过吸引大头钉个数来反映磁性强弱，这是转换法，故A错误；
BC．为了探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系，要通过移动变阻器的滑片改变电流的大小，与电源正负极对调无关，故B错误、C正确；
D．为了探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，要控制电流大小不变，改变线圈匝数的多少，故D错误。
故选C。
4．B
【解析】
【详解】
A．图中小磁针的N极与磁体的N极靠近是错误的，故A错误；
B．图中电流从螺线管的上端流入、下端流出，由安培定则可以判定螺线管的下端是N极、上端为S极，S极吸引小磁针的N极，故B正确；
C．图中小磁针的S极与磁体的S极靠近是错误的，故C错误；
D．图中电流从螺线管的左端流入、右端流出，由安培定则可以判定螺线管的右端是N极、左端为S极，故D错误。
故选B。
5．C
【解析】
【详解】
根据安培定则可知，能正确表示通电螺线管及静止小磁针N极指向的是AB．
6．D
【解析】
【分析】
利用螺线管中电流方向和线圈绕向根据安培定则确定螺线管的左端的磁极；利用磁极间的作用规律确定条形磁铁的右端与电磁铁左端的相互作用情况；条形磁铁在水平面上处于静止状态，受到平衡力的作用：桌面对它的摩擦力和电磁铁的磁力，根据二力平衡的条件可以确定条形磁铁受到的摩擦力方向；根据条形磁铁始终处于平衡状态，可以确定其摩擦力始终等于电磁铁对它的磁力，根据磁力的变化可以确定摩擦力的变化。
【详解】
A．根据螺线管的线圈绕向和电流从螺线管的左端流入，利用安培定则可以确定螺线管的左端为N极，右端是S极，故A正确，不符合题意；
BC．因为条形磁铁与螺线管相邻的一端为同名磁极而相互排斥，则条形磁铁受到螺线管对它向左的斥力，条形磁铁处于静止状态，受到平衡力的作用，桌面对它施加了一个摩擦力，即磁铁受到的螺线管斥力与桌面对它的摩擦力平衡，则摩擦力方向向右，故B错误，符合题意、C正确，不符合题意；
D．滑片P向左滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，对条形磁铁的斥力增大，由于条形磁铁始终处于平衡状态，所以摩擦力始终等于斥力，则摩擦力会随着斥力的增大而增大，故D正确，不符合题意。
故选B。
7．C
【解析】
【分析】
【详解】
A.根据安培定则可知，螺线管的上端为N极，下端为S极；开关S位置不动，将铁芯从螺线管里面拔出，螺线管的磁性减弱；因螺线管和磁铁所对的磁极为异名磁极，异名磁极相互吸引，会造成螺线管对磁铁的吸引力减小，所以测力计的示数减小，故A错误。
B.开关S位置不动，滑片P向a端滑动，滑动变阻器接入电路的阻值增大，电路中的电流减小，从而导致了螺线管的磁性减弱，造成螺线管对磁铁的吸引力减小，所以测力计的示数减小，故B错误。
C.只将螺线管往上移动一段距离，螺线管的磁极靠近条形磁体，则吸引力变大，所以弹簧测力计示数变大，故C正确。
D.开关拨到③位置，并通过移动滑片P使电流表示数仍为I，此时电流不变，螺线管的线圈匝数减小，螺线管的磁性减弱，造成螺线管对磁铁的吸引力减小，所以测力计的示数减小，故D错误。
故选C。
8．C
【解析】
【详解】
A．电流从电磁铁的右端流入，左端流出，利用安培定则判断电磁铁的左端为N极、右端为S极，故A正确，不符合题意；
B．当滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，则电路中的电流变大，通电螺线管的磁性增强，因此磁敏电阻的阻值减小；因为串联电路起分压作用，因此磁敏电阻分得的电压变小，故电压表示数变小，故B正确，不符合题意；
C．当R断路，电路中没有电流，电流表示数为零，电压表测电源的电压，故C错误，符合题意；
D．在螺线管中插入铁芯后，螺线管的磁性增强，则磁敏电阻的阻值减小；因为串联电路起分压作用，因此磁敏电阻分得的电压变小，故电压表示数变小，故D正确，不符合题意。
故选C。
9．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．闭合开关后，电流由螺线管的左侧流入、右侧流出，根据安培定则，用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，则大拇指指向右端，则通电螺线管的右端为N极、左端为S极，故A错误；
C．在磁体的外部，磁感线从N极指向S极，所以通电螺线管外A点的磁场方向向左，故C错误；
BD．通电螺线管的右端是N极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的S极应靠近螺线管的右端，即小磁针的S极指向左，故D错误、B正确。
故选B。
10．A
【解析】
【详解】
A．该装置是奥斯特实验，是用来研究通电导线周围是否有磁场的实验装置，揭示了电流的周围存在磁场，应用为电磁铁；
B．图乙实验揭示了通电导体在磁场中受力运动，应用是电动机；
C．图丙实验是电磁感应现象，应用是发电机；
D．由右手定则可知图丁实验电源的右端是正极，由同名磁极相互吸引，异名磁极相互排斥可知，小磁针A端是S极．
11．B
【解析】
【详解】
根据控制变量法可知，为探究电磁铁的磁力大小与电流强度是否有关，应保证线圈匝数、绕线方式、铁芯等条件均相同，改变电压大小，以此改变电流大小，最后比较磁力强弱，如图甲、丙符合条件。
故选B。
12．C
【解析】
【详解】
A．由图可知，螺线管中的电流方向是从右端流入左端流出，结合螺线管的绕向，由安培定则可知，螺线管左端为N极，右端为S极；故A错误；
BC．根据磁极间作用规律可知，条形磁铁左端要受到电磁铁对它一个向右的磁力；条形磁铁在向右排斥力的作用下仍处于平衡状态，说明其在水平方向上受到平衡力的作用，由此可知，桌面对条形磁铁有一个向左的摩擦力来平衡排斥力；当滑片P向左滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电源电压不变，根据欧姆定律可知，电路中的电流增大，所以电磁铁的磁性增强，电磁铁对条形磁铁的排斥力增大；由于条形磁铁仍然静止，摩擦力始终等于电磁铁的排斥力，所以摩擦力也随之增大，故B错误，C正确；
D．条形磁铁在水平方向上受到一对摩擦力的作用，这两个力是一对平衡力；在竖直方向上受到重力和支持力的作用，这两个力是一对平衡力，故受到2对平衡力的作用，故D错误。
故选C。
13．B
【解析】
【详解】
A．电池正负极对调，改变了电流方向，电磁铁的极性也会改变，但不能改变电磁铁的磁性强弱，不符合题意；
B．串联一节干电池，电源电压增大，电流变大，该电磁铁的磁性增强，符合题意；
C．钢钉上减小线圈匝数，该电磁铁的磁性减弱，不符合题意；
D．当滑动变阻器的滑片向左移动时，变阻器连入电路中的电阻变大，由欧姆定律可知电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱，不符合题意。
故选B。
14．C
【解析】
【详解】
A．由图可知，电流由螺线管的下方流入，则由安培定则可知螺线管上端为N极，下端为S极，故A正确，不符合题意；
B．因螺线管上端与磁铁下端为同名磁极，相互排斥，闭合开关S后，由于螺线管与磁铁之间相互排斥，所以弹簧测力计示数变小，故B正确，不符合题意；
C．由电路图可知，R0与R以及螺线管B串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，将滑动变阻器R的滑片缓慢向右移动，接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，由可知，电路中的电流变大，即电流表的示数变大；由可知，R0两端的电压变大，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以R两端的电压变小，即电压表的示数变小，故C错误，符合题意；
D．螺线管通电产生磁性，与磁体间由于为同名磁极产生排斥的作用，故实验中应用了电流的磁效应和磁极间的相互作用原理，故D正确，不符合题意。
故选C。
15．B
【解析】
【分析】
(1)影响电磁铁磁场强弱的因素：①线圈匝数；②电流大小；
(2)(3)首先根据安培定则判断电磁铁的极性，然后根据磁极之间的相互作用判断条形磁铁受到磁力的方向，最后根据二力平衡确定摩擦力的方向；
(4)根据磁极之间的相互作用判断。
【详解】
A．闭合开关后，滑片P向b移动，变阻器的阻值增大，电流减小，那么电磁铁的磁场变弱，对条形磁铁的作用力变小，故A错误；
B．闭合开关后，电磁铁线圈上电流的方向向上，用右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向上，此时大拇指指向左端，那么电磁铁的左端为N极，右端为S极，根据“同名磁极相互排斥”可知，条形磁铁受到向右的排斥力；根据二力平衡的知识可知，条形磁铁受到向左的摩擦力，故B正确；
C．根据上面的分析可知，电磁铁和条形磁铁之间有排斥力的作用，故C错误；
D．闭合开关后，滑片P向a移动过程中，电阻变小，电流变大，电磁铁的磁场变强，条形磁铁受到的磁力变大，但是不会影响二者之间排斥力的方向，因此不会改变条形磁铁受到摩擦力的方向，故D错误。
故选B。
16．C
【解析】
【详解】
由磁体的性质可知，磁体能吸引容易被磁化的物质；同时，异名磁极间也可以相互吸引，故ab可以是磁铁，也可以是由易被磁化的材料组成的；故A、B、D只判出一种情况，故均错误；
若ab为磁铁，则由右手螺旋定则可知电磁铁的右端为N极，a端应为磁铁的S极，故C正确；
故选C．
点睛：磁体可以吸引容易被磁化的物质，如铁、钴、镍等；而磁极间的相互作用为同名磁性相互排斥，异名磁极相互吸引；因此相互吸引的不一定是异名磁极．
17．A
【解析】
【分析】
【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。
18．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．电磁继电器利用的是电流的磁效应，故A错误。
B．要使灯L在天亮时自动熄灭，电流需增大达到一定数值，衔铁被吸合，灯L所在电路断开，灯L自动熄灭，则可知天亮时光照强度增大，控制电路中电流增大，光敏电阻R2的阻值减小，所以，R2的阻值随光照强度的增大而减小，故B错误。
C．由于R2的阻值随光照强度的增大而减小，当光照强度增大时，R2的阻值减小，根据串联分压的规律可知，R2两端的电压减小，即电压表示数减小，故C错误。
D．由于控制电路的电源电压不变，衔铁被吸合的电流不变，根据可知，衔铁被吸合时控制电路的总电阻不变，若R1换成阻值较小的电阻，则R2的阻值变大，此时光照强度减弱，即在天较暗时灯就熄灭了。由此可见，将R1换成阻值较小的电阻，可缩短灯L的发光时间，故D正确。
故选D。
19． 减小 0.04A AC
【解析】
【分析】
（1）根据题中给出的表格分析作答；
（2）当室内湿度在50%时，查表得，湿敏电阻R1=75 ，再根据欧姆定律作答；
（3）若要室内湿度在60%时，才能使衔铁被吸下，根据表格中数据，则湿敏电阻的阻值变小，根据选项中分析即可。
【详解】
（1）由表可得出湿敏电阻R1的阻值随空气湿度的增大而减小；
（2）当室内湿度在50%时，查表得，湿敏电阻R1=75 ，
（3）控制电路的电压和吸合电流不变，故控制电路的总电阻不变，若要室内湿度在60%时，才能使衔铁被吸下，由表可知，R1分得的电阻要变小。
A、控制电路总电阻不变，串联一个电阻，可使R1电阻变小，故符合题意；
B、减小R0的电阻值会使R1电阻变大，故不符合题意；
C、减小控制电路电压U0，可使电阻总电阻变小，R1电阻变小，故符合题意；
D、线圈电阻不计，增大线圈匝数会使通电螺线管磁性变强，要保证衔铁吸合电流不变，故电路中的总电阻要变大，会使R1电阻变大，故不符合题意。
故选AC。
20． 磁场强弱 甲、乙 乙、丙 电流相等时
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]电磁铁磁性的强弱可用吸引大头针数目的多少来体现，所以通过观察电磁铁吸引大头针的多少的不同，来判断它磁性的不同。
（2）[2]电磁铁磁性的有无可以通过电磁铁是否吸引大头针来判断。由甲乙两图可知，甲图的开关断开，电路中没有电流，电磁铁也不吸引大头针闭合，说明电磁铁没有磁性。乙图的开关闭合，电路中有电流，电磁铁吸引大头针闭合，说明电磁铁有磁性。
（3）[3]猜想B是验证磁性的强弱是否与电流大小有关，因此要控制匝数相同，电流大小不同。比较几个图，只有乙丙符合条件。
（4）[4]猜想C是验证磁性的强弱是否与电流大小有关，因此要控制电流的大小相同，线圈匝数不同。在丁图中，由于两电磁铁串联，控制了电流相等，而匝数不同，符合条件。故选丁图。电流大小不仅与线圈匝数有关，还与电流大小有关，因此描述时，要增加电流相同这个条件。
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