北师大版九年级年级全一册14.4电磁铁及其应用练习（有解析）

北师大版九年级年级全一册 14.4 电磁铁及其应用
一、单选题
1．巨磁电阻（GMR）效应是指某些材料的电阻在磁场中随磁场的增强而急剧减小的现象。如图是说明巨磁电阻特性原理的示意图，图中的GMR是巨磁电阻。在电源电压U不超过指示灯额定电压的条件下，闭合开关S1、S2，则（　　）
A．电磁铁A端是S极
B．向左滑动滑片P，指示灯会变亮
C．向右滑动滑片P，GMR两端的电压减小
D．电磁铁产生的磁感线不管外部还是内部都是从N极出发回到S极
2．下列4个实验中能揭示电风扇工作原理的是
A． B． C． D．
3．如图是一种水位自动报警的原理图；当水位低于A点时，工作电路中绿灯亮；水位到达A点时，衔铁被吸下，工作电路中红灯亮。当某次水位超过A点时，由于电磁铁磁性太弱使衔铁没有被吸下，为了能正常报警，下列做法中合理的是（　　）
A．增加工作电路电压 B．减小控制电路电压
C．增加电磁铁线圈的匝数 D．减少电磁铁线圈的匝数
4．图甲是一款“智能照明灯”的电路原理图，光线较暗时灯泡自动发光，光照到一定强度时灯泡自动熄灭。控制电路中，电源电压恒定，R0为定值电阻，R为光敏电阻，其阻值R随光照强度E的变化图像如图乙所示。以下说法正确的是（　　）
A．电磁铁的上端为S极
B．当光照强度增强，R0两端的电压变小
C．灯泡应设计在C和D两接线柱之间
D．要想灯在更亮时发光，应增大R0的阻值
5．台阶式自动电梯的运动快慢能根据是否有人乘坐自动调节，其原理是电梯台阶下连接着一个压敏电阻R，电路可简化为如图所示，压敏电阻R起初阻值很大，但随压力的增大而迅速减小，从而改变电梯电动机M的转动快慢，已知电梯及压敏电阻的电源电压均恒定，则下列分析正确的是（　　）
A．当没有人在电梯上时，衔铁与触点2接触，电动机的转速较小
B．当没有人在电梯上时，衔铁与触点1接触，电动机的转速较大
C．当有人站在电梯上时，衔铁与触点2接触，电动机的转速较大
D．当有人站在电梯上时，衔铁与触点1接触，电动机的转速较小
6．如图所示，原来开关断开时，铁块、弹簧在图中位置保持静止状态。当闭合开关，并将滑动变阻器的滑片向右移动，下列说法正确的是（　　）
A．电流表示数变大，弹簧长度变短
B．电流表示数变小，小磁针的N极顺时针转动
C．电磁铁磁性增强，弹簧长度变长
D．电磁铁磁性减弱，小磁针的N极逆时针转动
7．小明同学设计了如图所示的电路探究“电磁铁的磁性强弱与什么因素有关”的实验。当S接触点1时，小磁针静止如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．电源的左侧为正极
B．将开关由接触点1改接到2时，小磁针的偏转发生改变
C．实验中通过观察电磁铁吸引大头针的多少来比较电磁铁磁性的强弱，这是运用了转换法
D．将开关由接触点1改接到2，并移动滑动变阻器的滑片P可探究电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系
8．如图是一种水位自动报警器的原理图。关于它的工作原理下列说法正确的是（　　）
A．水位达到金属块A时，绿灯亮
B．水位达到金属块A时，两灯同时亮
C．电磁铁中的电流越大，灯泡越亮
D．要增大电磁铁的磁性，可以增加电源1的电压
9．如图是一种水位自动报警器的原理图，有关该报警器工作情况的说法不正确的是（　　）
A．该报警器红灯是报警灯，工作时必须依靠水的导电性，且水位必须到达B
B．该报警器的红、绿灯不会同时亮
C．当水位没有达到B时，电磁铁没有磁性，只有绿灯亮
D．增大右侧电源电压可以增加电磁铁的磁性
10．下列关于电和磁的说法正确的是（　　）
A．铁和铝都能够被磁体吸引
B．磁感线是磁体周围真实存在的曲线
C．奥斯特实验说明电流的周围存在着磁场
D．电磁铁磁性的强弱只与电流的大小有关
二、填空题
11．如图所示，闭合开关S，小磁针静止时N极指向左，则电源的左端为________极。若滑动变阻器的滑片P向左端移动，通电螺线管的磁性________。
12．疫情期间只允许体温正常的师生进入校园。为此，小明设计了一款“智能门禁”能检测体温并进行人脸识别。工作原理为：
①若体温正常开关S1闭合，人脸识别成功开关S2闭合，电动机M工作（门打开）警示灯不亮；
②若体温异常S1不闭合，人脸识别成功S2闭合，电动机M不工作且警示灯亮起；
③不管体温是否正常，若人脸识别失败S2不闭合，电动机M不工作且警示灯不亮。
（1）下列电路设计符合要求的是______；（可多选）
A．
B．
C．
D．
（2）若警示灯工作时，两端电压为3伏，电阻为10欧，其工作时的功率为______瓦。
13．下水井盖的丢失给人们出行带来了安全隐患。为提示路人注意安全，小明设计了如图所示的电路，电路中利用一元硬币代替铁质井盖；当井盖丢失时，继电器的动触点与_______（选填“上”或“下”）静触点接触 ，起到报警作用。
14．现在很多大型商场都安装了聪明的电梯，无人乘梯和有人乘梯时电梯运行的速度会发生变化；这种电梯的简易控制电路如图所示，R是一个压敏电阻，其阻值随压力的增大而减小，当人走上电梯后，电磁继电器控制电路中的电流______（填“增大”或“减小”），从而衔铁和触点2接通，电动机的转速变快，使电梯的运行速度加快；当人和电梯匀速向上运行时，人的机械能增______（填“增大”、“不变”或“减小”）。
15．如图所示是一种水位自动报警器的工作原理图，当水位上升至探头A的位置时，电磁铁______（选填“失去”或“有了”）磁性，灯泡_____（选填“”或“”）开始工作，发出报警信号。
三、综合题
16．根据古文《论衡 是应篇》中的记载：“司南之杓，投之于地，其柢（握柄）指南”，学术界于1947年想象出司南的模样并印刷在邮票上。
(1)如图甲所示，当磁勺在正确指南时，其A端为该磁体的___________（填“N”或“S”）极。
(2)1952年，中国科学院物理研究所尝试制作了一个司南。如图乙所示，制作人员根据天然磁石的磁感线分布，将磁石的___________（填“B”、“C”、“D”或“E”）处打磨成磁勺的A端。
(3)把天然磁石按照正确方法打磨成磁勺后，放在粗糙的木盘上，使磁勺水平自由转动直至最终静止，但磁勺A端总不能正确指南。将粗糙木盘换成较光滑的青铜盘才略有改善。这是因为磁勺和盘子之间的______力影响了实验效果。
(4)为了达到理想的指向效果，制作人员将磁勺靠近电磁铁，如图丙所示。闭合开关S，磁勺和电磁铁相互吸引，H为电源的___________填“正”或“负”）极。
(5)历史上真有这样的司南吗？仍是众说纷纭。一种观点认为或许古代的磁勺比中国科学院物理研究所制作的磁勺更_______（填“轻”或“重”），从而具有更好的指向效果；另一种观点认为除非今后出土了司南实物，才能真正下结论。
17．图甲所示是家用燃气报警器的部分电路示意图，其中控制电路中的R1是由气敏电阻制成的传感器，R1的阻值与燃气浓度的关系如图乙。出厂预设当燃气浓度达到4%时报警，出厂测试时，控制电路的电源电压为3V且保持恒定，闭合开关S1、S2，移动滑动变阻器R2滑片P的位置，当控制电路中的电流为0.03A时，电磁铁恰好能将衔铁吸下，工作电路中相应的灯亮起而报警（电磁铁线圈的阻值忽略不计）。
（1）使用燃气的场所都应安装燃气报警器，安装的具体位置应根据被检测气体相对于空气的密度来决定。如果家中使用的是天然气（主要成分是密度比空气小的甲烷），则报警器应安装在厨房（如图丙）的______（填“A”或“B”）区域；
（2）小科认为报警时只有灯亮还不能起到很好的报警作用，最好灯亮同时又有警报声，所以建议加接蜂鸣器，则蜂鸣器应与______灯并联；
（3）该报警器要达到出厂预设值，请计算滑动变阻器应接入电路的电阻值；( )
（4）当报警器报警时，下列处理方法正确的是______；
A．迅速打开排风扇
B．打开门窗通风换气
C．禁止切断报警器电源
D．熄灭一切火种，迅速关闭气源总阀
18．阅读下列材料，回答下列问题
电磁继电器与扫地机器人
某智能扫地机器人（如图甲）可通过灰尘传感器自动寻找灰尘清扫，通过电动机旋转、产生高速气流将灰尘等吸入集尘盒。因乙为其部分工作原理图，R为光敏电阻，其阻值随光照强度增大而减小。下表为其部分工作参数（注：电池总容量2.5Ah是指在额定电压下以2.5A的电流可工作1小时）
额定电压 12V 额定功率 30W
电池总容量 2.5Ah 工作噪音 ＜50dB
(1)图乙中电磁铁是根据电流的________效应做成的；
(2)接通电源，机器人工作，当清扫到一定程度，地面灰尘减少，使照射到光敏电阻上的光照强度增强，通过电磁铁的电流将________（选填“增强”、“不变”或“减弱”），则电磁铁磁性________（选填“增强”、“不变”或“减弱”），B触头将与________（选填“A”或“C”）触头接触；
(3)充满电后电池储存的电能为__________J。
19．小明观察了小区入口的车辆出入自动控制闸，发现当车牌被识别系统识别后，绿灯亮，栏杆抬起，车辆通行。于是他设计了如图所示的模拟电路，车牌识别成功相当于图中开关S闭合。
(1)已知该电路电源电压为6伏，指示灯L工作时的阻值为5欧，滑动变阻器接入电路的阻值为10欧，线圈阻值不计。闭合开关后，线圈吸住铁柱时，指示灯的功率为______瓦。
(2)若电源电压下降，栏杆不能抬起。除了更换电池外，请你再写出一种能使栏杆正常抬起的方法。______。
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图示知，闭合开关S1，则电流由电磁铁的B端流入，A端流出，据安培定则知，电磁铁的A端为N极，故A不符合题意；
B．同时闭合开关S1、S2，滑片P向左滑动时，变阻器接入电路的阻值变小，通过电磁铁的电流变大，磁性变强，而巨磁电阻的阻值在磁场中随磁场的增强而急剧减小，那么巨磁电阻所在电路的电流变大，指示灯变亮，故B符合题意；
C．两开关都闭合，滑片向右滑动时，变阻器接入电路的阻值变大，通过电磁铁的电流变小，磁性变弱，则巨磁电阻的阻值增大，而指示灯的电阻不变，据串联电路的分压特点知，巨磁电阻两端的电压会变大，故C不符合题意；
D．磁感线在电磁铁外部是由N极出来，回到S极，而在电磁铁的内部，是由S极出发回到N极，故D不符合题意。
故选B。
2．C
【解析】
【详解】
电风扇工作核心元件是电动机，电动机是利用通电导线在磁场中受力而运动的原理制成的。
A．此图是奥斯特实验，小磁针发针偏转说明通电导体周围有磁场，故A不符合题意；
B．该实验说明闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流是电磁感应原理，故B不符合题意；
C．电路中有电源，通电导体受到磁场力的作用发生运动，是电动机的原理，故C符合题意；
D．电磁铁是利用了通电螺线管周围存在磁场制成的，故D不符合题意。
故选C。
3．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．增加工作电路电压只能使灯更亮，对改变电磁铁磁性无影响，故A不符合题意；
B．减小控制电路电压，通过电磁铁的电流变小，磁性会更弱，故B不符合题意；
CD．增加或减小电磁铁线圈的匝数，通过的电流不变，可以提高或降低磁性，故C符合题意、D不符合题意。
故选C。
4．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图结合安培定则知道，电磁铁的上端为N极，故A错误；
B．当光照强度增强，由图乙知道，光敏电阻的阻值减小，则电路总电阻减小，由欧姆定律知道，控制电路的电流变大，R0两端的电压变大，故B错误；
C．光线较暗时，光敏电阻的阻值大，则控制电路中的电流小，电磁铁的磁性弱，衔铁在弹簧的作用下被拉起，灯泡自动发光，说明灯泡在A和B两接线柱之间，故C错误；
D．要想灯在更亮时发光，则需要减小控制电路的电流，由欧姆定律知道，应增大电路的阻值，即通过增大R0的阻值，使控制电路中的电流小，电磁铁的磁性弱，使衔铁在弹簧的作用下被拉起，灯泡自动发光，故D正确。
故选D。
5．C
【解析】
【详解】
当人站在电梯上时，压敏电阻R的阻值减小，控制电路中电流增大，电磁铁磁性变强，则衔铁被吸下，与触点2接触，此时电阻R1没有接入电路，电动机两端电压为电源电压，电动机的功率变大，则电动机转速变快；当人走下电梯后，压敏电阻的阻值增大，则控制电路中电流变小，电磁铁的磁性变弱，衔铁被拉起与触点1接触，此时R1与电动机串联，电动机两端电压变小，电动机的功率变小，则电动机转速变小；综上所述C正确。故选C。
6．C
【解析】
【详解】
若将变阻器的滑片P向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变小，由欧姆定律可知电路中的电流变大，通电螺线管的磁性增强，故对铁块的吸引力增大，所以弹簧长度应变长；根据右手螺旋定则可知，通电螺线管上端为N极，螺线管外部磁感线从N极出发回到S极，所以小磁针的N极将顺时针转动，故ABD错误，C正确。
故选C。
7．C
【解析】
【详解】
A．由图知，螺线管的下端为N极，上端为S极，由安培定则可知，电流由下端注入，上端流出，则电源的右侧为正极，故A错误；
B．将开关由接触点1改接到2时，螺线管接入电路的线圈匝数减小，磁性减弱，但磁场方向不变，故小磁针不发生偏转，故B错误；
C．此实验无法直接测出螺线管磁性的强弱，通过吸引大头针的数目来比较磁性的强弱，运用了转换法的思想，故C正确；
D．将开关由接触点1改接到2，改变了接入电路的线圈匝数，移动滑动变阻器的滑片P可改变电路中电流的大小，此实验同时改变了两个量，故D错误。
故选C。
8．D
【解析】
【详解】
AB．由图示知，当水位达到金属块A时，电磁继电器处于通路，电路中电流通过，电磁铁将衔铁吸下，则红灯接通，红灯亮，绿灯灭，故AB错误；
C．电磁铁中的电流越大，其磁性越强，对衔铁的吸引力越大，但不会影响通过灯泡的电流，所以灯泡的亮度不变，故C错误；
D．要增大电磁铁的磁性可以通过增大通过电磁铁的电流或增多线圈的匝数来实现，而增加电源1的电压，可以增大电路的电流，故D正确。
故选D。
9．D
【解析】
【详解】
A．由图可知，当水位达到B时，控制电路形成通路，电磁铁产生磁性，将衔铁吸下，动触点与下方静触点闭合，红灯亮，所以报警器红灯是报警灯，工作时必须依靠水的导电性，且水位必须到达B，故A正确，不符合题意；
B．由图可知，动触点不可能和上下方两个静触点同时接触，所以，该报警器的红、绿灯不会同时亮，故B正确，不符合题意；
C．当水位没有达到B时，控制电路断路，电磁铁没有磁性，动触点与上方静触点闭合，只有绿灯亮，故C正确，不符合题意；
D．本装置中有两个电路，控制电路和工作电路，电磁铁在控制电路中，增大右侧电源电压无法改变控制电路中的电流，电磁铁磁性不变，故D错误，符合题意。
故选D。
10．C
【解析】
【详解】
A．磁体能够吸引铁钴镍，但不能吸引铝，故A错误；
B．磁感线是人们为了描述磁体周围空间磁场的情况，假想出来的一些闭合曲线，并不是真实存在的，故B错误；
C．奥斯特实验说明电流的周围存在着磁场，故C正确；
D．电磁铁磁性的强弱既与电流的大小有关，还与线圈匝数有关，故D错误。
故选C。
11． 正 减弱（变弱）
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由图知道,小磁针静止时N极水平向左，根据磁极间的相互作用知道，通电螺线管的右端为N极，左端为S极；根据安培定则，伸出右手握住螺线管，大拇指所指的方向为通电螺线管的N极，四指弯曲指示电流的方向，则电源左端为正极，右端为负极。
[2]滑动变阻器滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，电流变小，所以，通电螺线管的磁性减弱。
12． BC 0.9
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]由题意分析可知，仅当S1和S2同时闭合时，电动机M才工作，仅当S1断开，S2闭合时，警示灯才亮，只要S2不闭合，电动机和警示灯均不工作；
A．如图可知，当S1、S2均断开时，警示灯亮，与分析冲突，故A不符合题意；
B．如图可知，当S1和S2同时闭合时，电动机M工作，警示灯不亮，当S1断开，S2闭合时，警示灯亮，电动机M不工作，只要S2不闭合，电动机和警示灯均不工作，与分析吻合，故B符合题意；
C．如图可知，当S1和S2同时闭合时，电动机M工作，警示灯不亮，当S1断开，S2闭合时，警示灯亮，电动机M不工作，只要S2不闭合，电动机和警示灯均不工作，与分析吻合，故C符合题意；
D．如图可知，当S1断开，S2闭合时，警示灯亮，与分析冲突，故D不符合题意。
故选BC。
（2）[2]由可求工作时功率为
13．上
【解析】
【详解】
由图知道，当井盖丢失时，则电磁铁的线圈中没有电流通过，继电器的动触点抬起，与上触点接触，灯泡发光报警。
14． 增大 增大
【解析】
【分析】
【详解】
[1] R是一个压敏电阻，其阻值随压力的增大而减小，当人走上电梯后，由于压力增大，压敏电阻的阻值会减小，总电阻减小，总电压不变，所以控制电路的电流会增大。
[2]当人和电梯匀速向上运行时，质量和速度不变，所以动能不变，高度变高，所以重力势能变大，所以机械能增大。
15． 有了
【解析】
【详解】
[1][2]由图可知，当水位到达A位置时，电磁铁所在电路闭合，电磁铁有了磁性，衔铁被吸下，则L2被接入电路中，L2发光，发出报警信号。
16． S D 摩擦 正 轻
【解析】
【详解】
(1)[1]如图甲所示，当磁勺在正确指南时，地理的南极为地磁的北极，根据异名磁极相互吸引可知，其A端为该磁体的S极。
(2)[2]磁体外部磁感线总是从N极出发再回到S极，如图乙所示，制作人员根据天然磁石的磁感线分布，将磁石的D处打磨成磁勺的A端。
(3)[3]将粗糙木盘换成较光滑的青铜盘才略有改善，由于力可以改变物体的运动状态，通过降低外力可以改善实验效果，可知这是因为磁勺和盘子之间的摩擦力影响了实验效果。
(4)[4]为了达到理想的指向效果，制作人员将磁勺靠近电磁铁，如图丙所示，闭合开关，磁勺和电磁铁相互吸引，说明电磁铁下端为N极，根据安倍定则可以判断出电流的流向，再根据电源外部电流由电源正极出发再回到负极可知H为电源的正极。
(5)[5]由于摩擦力与压力、接触面粗糙度有关，则一种观点认为或许古代的磁勺比中国科学院物理研究所制作的磁勺更轻，即摩擦力更小，从而具有更好的指向效果；另一种观点认为除非今后出土了司南实物，才能真正下结论。
17． A L2 60Ω BD
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]因为甲烷密度小于空气，所以会浮在上方，所以放在A处。
（2）[2]电磁铁将衔铁吸下，工作电路中L2亮起，则蜂鸣器应与L2并联。
（3）[3]当燃气浓度达到4%时，R1=40Ω，当控制电路中的电流为0.03A时，滑动变阻器应接入电路的电阻值
（4）[4]A．打开排风扇会产生电火花，可能会引燃煤气，引起爆炸，故A错误；
B．打开门窗通风换气，把燃气散出去，故B正确；
C．切断报警器电源，停止了报警，危险，也可能产生电火花，故C错误；
D．当发现泄漏时，立即关闭煤气闸阀，阻止了泄露，熄灭一切火种，防止爆炸，故D正确。
故选BD。
18． 磁 增强 增强 C 1.08×105
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]通电导体周围存在磁场，故电磁铁是根据电流的磁效应做成的。
(2)[2][3][4]由电路图知，当光敏电阻上的光照强度增强时，光敏电阻的阻值减小，根据欧姆定律知，控制电路中的电流增强，因电磁铁中线圈匝数不变，故电磁铁的磁性增强，B触头将与将C触头接触，电动机停止工作。
(3)[5]由表格数据知，电池容量为2.5Ah，额定工作电压为12V，则充满电后电池储存的电能为
19． 0.8 将滑动变阻器接入电路的阻值调小些
【解析】
【详解】
(1)[1]由图知，指示灯L与滑动变阻器串联，当滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω时，电路的电流为
小灯泡的电功率为
P＝I2RL＝(0.4A)2×5Ω＝0.8W
(2)[2]若电源电压下降，根据知在电阻不变时电路的电流较小，电磁铁的磁性较弱，吸引力较小，不能将铁柱吸下来，栏杆不能抬起，此时可以将滑动变阻器的阻值调小些，增大了电路的电流，电磁铁的磁性增强，将铁柱吸下来，可以使栏杆正常抬起来。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页