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）

14.4 电磁铁及其应用
一、单选题
1．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
2．如图是直流电铃的原理图。关于电铃工作时的说法不正确的是（　　）
A．电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性且A端为N极
B．电磁铁吸引衔铁，使电路断开
C．小锤击打铃碗发出声音，是由于铃碗发生了振动
D．小锤击打铃碗时，电磁铁仍具有磁性
3．在一次物理实验中，墨墨同学连接了如图所示的电路，电磁铁的B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A端为S极
B．小磁针静止时，N极水平指向右
C．利用这一现象所揭示的原理可制成的设备是发电机
D．当滑动变阻器的滑片P向右端移动时，电磁铁磁性增强
4．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
5．电磁铁的磁性强弱与下列哪些因素无关（　　）
A．通入电流的大小 B．通入电流的方向
C．电磁铁线圈的匝数 D．有无插入铁芯
6．如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．通电螺线管的下端为S极
B．要增强通电螺线管的磁性可以对调电源的正负极
C．当变阻器的A接F，D接E时，电磁铁与磁铁相互吸引
D．当变阻器的A接E，D接F时，将滑动变阻器的滑片P向右移动，弹簧测力计的示数会变大
7．下列运用科学方法的实例中，属于“转换法”的是（　　）
A．研究光的传播引入光线
B．将电流比作水流
C．用弹簧连接两个小球来研究分子间作用力
D．通过吸起大头针的个数来判断磁体的磁性强弱
8．超市的电梯，在没有人时运动较慢，当有人站在电梯上时电梯运动就快了起来。控制电梯运动快慢的电路如图，R0的阻值随压力的变化而变化，当人站在电梯上，通过电磁铁线圈的电流变大，电磁铁的磁性变强，衔铁与触点“2”连接，电动机的转速变快。以下说法正确的是（　　）
A．R0的阻值随压力的增大而增大
B．当压力增大时，电压表示数减小
C．当压力为零时，R1与电动机并联在电路中
D．若将R1换成阻值小的电阻，电动机转速变慢
9．小明设计了一款“智能照明灯”，其电路的原理图如图所示，光线较暗时灯泡自动发光，光线较亮时灯泡自动熄灭，控制电路中，电源电压恒定，R0为定值电阻，R为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小。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，控制电路的电流变小
C．当光照强度减弱，电磁铁的磁性增强
D．灯泡应设计在A和B两接线柱之间
10．法国科学家阿尔贝和德国科学家彼得由于发现了巨磁电阻 （GMR）效应，荣获诺贝尔物理学奖。如图是研究巨磁电阻特性的原理示意图。实验发现，当闭合S1、S2后使滑片P向左滑动过程中，指示灯变亮，则下列说法错误的是（　　）
A．电磁铁左端为N极
B．巨磁电阻所在的电路电流增大
C．巨磁电阻两端的电压变大
D．巨磁电阻随磁场增强而变小
二、填空题
11．如图所示为一种温度自动报警器的原理图。在水银温度计里封入一段金属丝。既可以进行高温报警（即温度达到或超过设定的温度时报警），也可以进行低温报警（即温度低于设定的温度时报警），请你根据上面的介绍，并结合图分析回答下面的问题。
（1）水银温度计在电路中的作用相当于一个______；
（2）若设定报警灯为红色，正常状态指示灯为绿色，该装置设定为高温报警时，则灯L2应为______色。（选填：“红”或“绿”）
12．如图所示，A、B两个相同的铁钉上绕有不同匝数的线圈，把它们接入电路中。
(1)闭合开关，铁钉下端都吸引了大头针，这是因为线圈通电时，铁钉具有磁性。由安培定则可知：A的上端为它的______（填“N”或“S”）极；
(2)B铁钉能吸引更多的大头针，这是因为绕在它上面的线圈匝数较多，而线圈中的电流______（填“大于”或“等于”或“小于”）绕在A铁钉上的线圈中的电流；
(3)不改变线圈匝数，要想铁钉能吸引更多的大头针，可以将滑片P向______ （填“左”或“右”）移。
13．下图是一款给蔬菜大棚提供热和光的装置的电路示意图，R是阻值为55Ω大功率灯泡，Rt是热敏电阻，其阻值与大棚内温度的关系式为Rt=5+0.5t（式中Rt单位是Ω，t的单位是℃），R0是设定温度的变阻器。控制电路中，电源电压为3V。当电磁继电器线圈中的电流小于等于10mA时，衔铁片会弹起，触点分离，灯泡熄灭（电磁继电器线圈电阻忽略不计）。
（1）灯泡工作时，大棚内气体温度逐渐升高，分子热运动越来越______，电磁继电器线圈的磁性越来越____。
（2）如果大棚内温度刚达到30℃时灯泡熄灭，则滑动变阻器的接入电阻是______Ω。
14．如图所示为一款“智能照明灯”的电路，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，R1为定值电阻，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度而变化，电磁继电器利用___________原理工作，R2的阻值随光照强度的增大而___________（选填“变大”、“变小”或“不变”），为了节约能源，照明灯L要晚一些打开，需要___________（选填“增大”或“减小”）R1的阻值。
15．电磁铁在生活中的应用很广泛，如电铃、电磁起重机等，它的磁性强弱可以通过改变_____来实现。根据图中电磁铁旁边的小磁针静止时的指向，可知该小磁针所在位置的磁场方向是向_____（选填“左”或“右”）的。
三、综合题
16．小强利用压力传感器、电磁继电器、阻值可调的电阻R等元件，设计了一个汽车超载自动报警电路，如图甲所示．他了解到这种压力传感器所受压力越大时，输出的电压U就越大，二者的关系如图乙所示．闭合开关S，当继电器线圈中电流大于20毫安时，衔铁被吸合．已知传感器的输出电压U即为继电器控制电路的电源电压，线圈的电阻为20Ω．
（1）车辆不超载时，工作电路中绿灯亮；当传感器所受压力增大到一定程度时，红灯亮，说明汽车超载，请你判断灯_____（选填“L1”或“L2”）是绿灯．
（2）利用小强设计的装置为某水平公路桥报警，R的阻值为10Ω，则此桥允许通过车辆的最大质量为多少吨？________（g取10N/kg）
17．如图，是小宇设计的智能光伏供电系统。光敏电阻R的阻值跟光照有关，白天电磁铁磁性强，吸下衔铁，太阳能电池板、蓄电池与控制器所在电路工作。晚上电磁铁磁性弱，衔铁向上弹起，蓄电池给LED灯供电。相关设备技术参数与信息如表所示。
太阳能电池板 蓄电池 LED灯
光电转化效率15% 额定容量10A·h，额定电压12V 额定电压12V，额定功率20W
(1)白天，太阳能电池板将太阳能转化为______能，再通过蓄电池转化为______能储存起来。
(2)如图所示，电磁铁上端的极性是______极。晚上电磁铁磁性弱，衔铁向上弹起，蓄电池给LED灯供电。说明光敏电阻R在晚上的阻值比的白天阻值______（选填“大”或“小”）。
(3)太阳光照射到此太阳能电池板的功率为250W，太阳光照射4h，电池板能输出电能______kW·h。
(4)充满电的蓄电池储存了电能______J，一次可供LED灯正常工作______h（蓄电池放电至余留20%自动停止电能输出）。
18．下图所示是一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计里封入一段金属丝请你结合图回答下面的问题：
(1)该水银温度计在电路中的作用相当于一个______；
(2)当温度升高到设定温度时，报警器的灯______亮。（选填“L1”或“L2”）
19．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_____，品的阻值_____（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R0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）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．D
【解析】
【详解】
A．根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指所指的方向为螺线管的N极，由此可判断出A端为N极，故A正确，不符合题意；
B．电磁铁向下吸引衔铁时，弹簧片与螺钉分开，电路断开，故B正确，不符合题意；
C．声音是由物体的振动产生的，小锤击打铃碗时发出声音，是由于铃碗发生了振动，故C正确，不符合题意；
D．衔铁被吸引时，小锤击打铃碗，电路断路，电路中没有电流，电磁铁失去磁性，故D错误，符合题意。
故选D。
3．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图知，电流从螺线管的右端流入、左端流出，根据安培定则可知，电磁铁的A端是N极，B端是S极，故A错误；
B．电磁铁的B端是S极，由磁极间的作用规律可知，小磁针静止时，左端是N极，即N极水平指向左，故B错误；
C．该实验表明了电能生磁，利用这一现象所揭示的原理可制成电磁铁，故C错误；
D．当滑动变阻器滑动片P向右端移动时，变阻器接入电路的电阻变小，电路中电流变大，则电磁铁的磁性变强，故D正确。
故选D。
4．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。
5．B
【解析】
【详解】
A．通入电流的大小越大，电磁铁的磁性越大，故A不符合题意；
B．通入电流的方向改变，电磁铁的磁场发生变化，磁性强弱不变，故B符合题意；
C．电磁铁线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强，故C不符合题意；
D．电磁铁插入铁芯时，磁性变强，故D不符合题意。
故选B。
6．D
【解析】
【详解】
A．从图可知，电流从螺线管的下端流入，上端流出，根据安培定则可知，螺线管下端是N极，上端是S极，故A错误。
B．电磁铁磁性强弱影响因素：电流大小、线圈匝数多少、有无铁芯，对调电源的正负极不能增强通电螺线管的磁性，故B错误；
CD．当变阻器的A接F，D接E时，螺线管下端是N极，上端是S极，电磁铁与磁铁相互排斥；当变阻器的A接E，D接F时，将滑动变阻器的滑片向右端移动时，滑动变阻器接入电阻增大，则由欧姆定律可得电路中电流变小，则通电螺线管的磁性将减弱，电磁铁与磁铁相互排斥力减小，弹簧测力计的示数会变大，故C错误，D正确。
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．研究光的传播引入光线为模型法，故A不符合题意；
B．将电流比作水流为类比法，故B不符合题意；
C．用弹簧连接两个小球来研究分子间作用力为模型法，故C不符合题意；
D．通过吸起大头针的个数来判断磁体的磁性强弱，将磁性的强弱转换为大头针个数的多少，为转换法，故D符合题意。
故选D。
8．B
【解析】
【详解】
A．由图知，定值电阻R与R0串联接入电路，根据得，电源电压不变，电流变大时，R0电阻变小。所以当人站在电梯上，通过电磁铁线圈的电流变大，R0的阻值随压力的增大而减小，故A错误；
B．当压力增大时，R0电阻变小，电流变大，根据得，定值电阻R两端电压增大，电源电压不变，由串联电路电压特点知，R0两端电压减小，电压表并联在R0电阻两端，所以电压表示数减小，故B正确；
C．当压力为零时，衔铁与触点1连接，R1与电动机串联接在电路中，故C错误；
D．根据得，电源电压不变，若将R1换成阻值小的电阻，电流变大，电动机转速变快，故C错误。
故选B。
9．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图可知，根据安培定则可知，电磁铁的上端为N极，故A错误；
B．当光照强度增强，光敏电阻的阻值减小，总电阻减小，根据欧姆定律可知，控制电路的电流变大，故B错误；
C．当光照强度减弱时，光敏电阻的阻值变大，总电阻变大，根据欧姆定律可知，控制电路的电流变小，电磁铁磁性大小与电流大小、线圈匝数有关，电流减小，则磁性变弱，故C错误；
D．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D正确。
故选D。
10．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图示知，电流是由电磁铁的右侧流入，左侧流出，据安培定则知，电磁铁的左端为N极，故A正确，不符合题意；
BC．由图示知，变阻器的滑片向左滑动时，提示灯变亮，说明巨磁电阻所在电路的电流变大，而此电路是串联连接，当电路中的电流变大时，指示灯的电阻保持不变，据欧姆定律知，指示灯两端的电压变大，而电源电压保持不变，那么巨磁电阻两端的电压变小，故B正确，不符合题意，C错误，符合题意；
D．由图示知，变阻器的滑片向左移动时，它接入电路的阻值变小，电路中的电流变大，那么电磁铁的磁性增强。而此时巨磁电阻所在电路的电流变大，此电路中的电源电压保持不变，据欧姆定律知，电路中的总电阻变小，而指示灯的电阻不变，那么此过程中巨磁电阻的阻值变小，即电磁铁磁性增强时，巨磁电阻的阻值变小，故D正确，不符合题意。
故选C。
11． 开关 红
【解析】
【分析】
【详解】
【分析】当水银柱到达金属丝的下端时，电磁铁所在的控制电路接通，电路中有了电流，电磁铁有了磁性，向下吸引衔铁，使衔铁向下运动，从而带动动触点向下运动，使得对应电路工作。
（1）当水银柱到达金属丝的下端时，电磁铁所在的控制电路接通，电路中有了电流，电磁铁有了磁性，向下吸引衔铁，使衔铁向下运动，从而带动动触点向下运动，使得对应电路工作。故此装置中的水银温度计在电路中的作用相当于一个开关；
（2）据图能看出，且该装置设定为高温报警时，若是设定报警灯为红色，正常状态指示灯为绿色，故在电磁铁没有磁性时，L1工作，故该灯是绿灯；若电磁铁有磁性时，则灯L2工作，故该灯是红色；
故答案为：（1）开关；（2）红；
【点评】本题考查了电磁铁在电磁继电器上的应用，电磁继电器实质上是一个由电磁铁来控制的自动开关，解题时结合电磁继电器的原理进行分析。
12． N 等于 左
【解析】
【详解】
(1)[1]闭合开关，铁钉下端都吸引了大头针，这是因为线圈通电时，铁钉具有磁性；由安培定则：用右手握住通电直导线，让大拇指指向直导线中电流方向，那么四指指向就是通电导线周围磁场的方向；可知A的上端为它的N极。
(2)[2]B铁钉能吸引更多的大头针，这是因为绕在它上面的线圈匝数较多，线圈与绕在A铁钉上的线圈串联，故线圈中的电流等于绕在A铁钉上的线圈中的电流。
(3)[3]不改变线圈匝数，要想铁钉能吸引更多的大头针，可以将滑片P向左移，增大电路电流。
13． 剧烈（或快、激烈） 弱（或小） 280
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1][2]分子的热运动与温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈，灯泡工作时，大棚内气体温度逐渐升高，分子热运动剧烈，由
Rt=5+0.5t
可知热敏电阻的阻值变大，通过电磁铁的线圈的电流变小，电磁铁的磁性变弱。
（2）[3]当电磁继电器线圈中的电流小于等于10mA时，衔铁片会弹起，触点分离，灯泡熄灭，此时电路的总电阻
大棚内温度刚达到30℃时灯泡熄灭，此时Rt的阻值
Rt=(5+0.5t)Ω=(5+0.5×30)Ω=20Ω
滑动变阻器的接入电阻
R滑=R-Rt=300Ω-20Ω=280Ω
14． 电流的磁效应 变小 减小
【解析】
【分析】
【详解】
[1]电磁继电器是利用低压电路去控制高压电路，其原理是电流的磁效应。
[2]要使灯L在天亮时自动熄灭，电流需要增大到一定数值，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变小。
[3]为了节约能源，照明灯L要晚一些打开，即灯L在光比较暗时才亮，所以此时光敏电阻R2的阻值变大，而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，因为控制电路串联，所以R1的阻值需要减小。
15． 电流大小（或线圈匝数） 左
【解析】
【详解】
[1]电磁铁磁性强弱与电流大小及线圈匝数有关，所以改变电流大小或线圈匝数可以改变它的磁性强弱。
[2]放在磁场中某点的小磁针，静止时北极所指的方向就是该点的磁场方向，由图可知小磁针静止时N极的指向向左，则该小磁针所在位置的磁场方向是向左的。
16． L1 12吨
【解析】
【分析】
（1）分析清楚电路结构，根据电路结构分析答题；（2）由串联电路特点与欧姆定律求出电压的数值，根据图象求出压力，从而求出质量．
【详解】
(1) 这种压力传感器所受压力越大时，输出的电压U就越大，由图示可知，车辆不超载时，输出的电压U就越小，电路中的电流最小，通电螺线管的磁性最弱，衔铁不下来，衔铁接上端，L1亮，车辆超载时，输出的电压U就变大，电路中的电流变大，通电螺线管的磁性增强，衔铁接下端，L2亮，由题意知，L2是红灯，L1是绿灯；
(2)R的阻值为10Ω，线圈的电阻为20Ω，则由串联电路特点可知总电阻为R′=10Ω+20Ω=30Ω，当继电器线圈中电流大于20毫安即I=0.02A时，衔铁被吸合，由欧姆定律可知，此时电源的电压为：U=IR′=0.02A×30Ω=0.6V，由图象可知，此时对应的压力为F=1.2×105N，汽车在水平面上，压力等于重力：G=F=1.2×105N；则桥允许通过车辆的最大质量为m===12000kg=12t；
17． 电 化学 S 大 0.15 4.32×105 4.8
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]太阳能电池板将太阳能转化电能，蓄电池充电时将电能转化为化学能。
(2)[3]由电源可知，通过电磁铁的电流从上方流入、下方流出，右手握住电磁铁，四肢指向电流的方向，大拇指指向螺线管的下端，则下端为N极，上端为S极。
[4]由题意可知，白天电磁铁磁性强，吸下衔铁，说明电磁铁的磁性强，通过电磁铁的电流大，由，电路中的总电阻减小，即R的阻值较小，同理可知，晚上R的阻值较大，所以R在晚上的阻值比白天大。
(3)[5]由表格可知，光电转化效率15%，太阳光照射4h，电池板能输出电能
W=Ptη=250W×4h×15%=150W·h=0.15kW·h
(4)[6][7]充满电的蓄电池储存电能
W′=UIt1=12V×10A×3600s=4.32×105J
因蓄电池放电至余留20%自动停止电能输出，所以，蓄电池能提供的最多电能
W″=W′×80%=4.32×105J×80%=3.456×105J
一次可供LED灯正常工作
18． 开关 L2
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]当温度升高到设定温度时，水银与金属丝接触，电路接通，当温度在设定温度一下时，水银接触不到金属丝，电路断路，由此可知，该水银温度计在电路中的作用相当于一个开关。
(2)[2]当温度升高到设定温度时，左边的电路接通，电磁铁有磁性，将衔铁吸下来，L2电路形成通路，L2亮。
19． 变大 变小 B 分压限流、保护电路 10
【解析】
【分析】
本题考查动态电路，电磁继电器的工作原理，主要应用欧姆定律、串联电路的特点
【详解】
（1）[1][2]从I-F图象可得，随着压力F的增大，电流亦增大，而电源电压不变，根据欧姆定律得，电路总电阻减小。而在电磁铁的控制电路中，电阻Rx与R0串联，R0的电阻不变，则压敏电阻的阻值变小
[3]在电磁铁的控制电路中，电磁铁的磁性较弱时，触点K与A接触，灯泡接通、发光；当电路中的电流增大时，电磁铁的磁性也增大。磁性大到一定程度就会将衔铁吸下来，触点K会与B接触，接通电铃，发出报警声，电梯不工作。
[4] 由图乙知压敏电阻的电流随受到压力的增大而增大，但电阻亦会随之减小，若压敏电阻过小，电流过大会给电路带来损坏，所以给电路串联电阻R0，可以起到分压限流作用，从而保护电路
（2）[5]空载时，电梯的重力等于压力F1，即
当压力F2=1×104N时，同理电梯的总重力等于压力F2，即
那么电梯中人的重力
每个人的重力
限载的人数
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页