人教版九年级全一册20.3电磁铁电磁继电器一课一练（有解析）

人教版九年级全一册 20.3 电磁铁 电磁继电器 一课一练
一、单选题
1．下列有关电和磁的说法中，正确的是（　　）
A．磁体周围的磁感线是直实存在的
B．地理S、N极与地磁S、N完全重合
C．电磁铁磁性强弱只与电流大小有关
D．可自由转动小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场方向
2．如下图所示，给电磁铁通电，铁块及弹簧在图中位置静止。当滑动变阻器的滑片P向a端滑动时，关于电流表示数和弹簧长度的变化情况，下列说法中正确的是（　　）
A．电流表的示数增大，弹簧的长度增加 B．电流表的示数增大，弹簧的长度减小
C．电流表的示数减小，弹簧的长度增加 D．电流表的示数减小，弹簧的长度减小
3．如图所示是小敏设计的汽车尾气中CO排放量的检测电路。当CO浓度高于某一设定值时，电铃发声报警。图中气敏电阻R1阻值随CO浓度的增大而减小。下列说法正确的是（　　）
A．电铃应接在A和C之间
B．当CO浓度升高，电磁铁磁性减弱
C．用久后，电源电压U1会减小，报警时CO最小浓度比设定值高
D．为使该检测电路在CO浓度更低时报警，可将R2的滑片向下移
4．如图是一种电磁继电器，下列说法中正确的是（　　）
A．其工作原理是电磁感应现象
B．其工作原理是电流的热效应
C．其作用是通过低压、弱电流电路控制高压、强电流电路
D．其作用是通过高压、强电流电路控制低压、弱电流电路
5．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
6．为探究“电磁铁磁性强弱与哪些因素有关”，实验小组连接了如图所示的实验电路，开关S闭合。下列说法正确的是（　　）
A．比较甲、乙铁钉吸引大头针的数量可得出电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系
B．乙铁钉的上端是N极
C．大头针的下端散开是因为异名磁极相互排斥
D．向左调节滑片P，甲、乙吸引大头针个数均会增多
7．如图所示，在电磁铁的上方用弹簧悬挂着一条形磁铁（上端是N极，下端是S极），开关S闭合后，当滑片P由a端向b端滑动过程中，会出现的现象是（　　）
A．电流表示数变大，弹簧长度变长 B．电流表示数变小，弹簧长度变长
C．电流表示数变大，弹簧长度变短 D．电流表示数变小，弹簧长度变短
8．如图所示是一种温度自动报警器的原理图。制作水银温度计时，在玻璃管的两端分别封入一段金属丝。电池的两极分别与金属丝相连，当温度达到与电池正极相连的金属丝下端所指的温度时，电铃就响起来，发出报警信号下列说法正确的是（ ）
A．温度计中的水银是绝缘体
B．电铃响时，电磁铁右端是S极
C．温度降低到74℃以下，电铃响
D．电铃响且滑片P向左移动时，电磁铁磁性增强
9．如图所示，这是小聪设计的照明灯自动控制电路，当光暗时灯亮，光亮时灯灭，其中光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小。在实际调试时，小聪发现灯始终亮着，而光敏电阻和其他电路元件都正常。下列调节能使控制电路达到要求的是（　　）
A．减少螺线管线圈的匝数
B．抽出螺线管中的铁芯
C．滑动变阻器滑片P向右移动
D．减小控制电路电源电压
10．如图所示是某单位使用的一种水位自动报警器的原理图，有关该报警器工作情况的下列叙述，不正确的是（　　）
A．该报警器红灯是报警灯，当水位到达A后，水在一般情况下是导电的，使下面的电路导通
B．为了使得警报器在更低的水位就能报警，可以下降B的高度
C．当水位没有达到A时，电磁铁没有磁性，只有绿灯亮
D．当该报警器报警时，电磁铁的上端是S极
二、填空题
11．小明去超市，走到电梯前发现电梯运动较慢，当他站在电梯上时电梯运动又快了起来。小明查找了控制电梯运动快慢的电路如图所示（R是一个压敏电阻），当人站在电梯上，压敏电阻的阻值减小，通过电磁铁线圈的电流______，电磁铁的磁性变强，衔铁与触点 ______（选填“1”或“2”）接触，电动机的转速变___________。
12．如图是某同学设计的红外线体温安检电路，闭合开关S1后，电磁铁的上端为 ___极，若要求S1、S2闭合后，无人经过或体温低于37.3℃的人经过时仅绿灯亮，体温高于37.3℃的人经过时，红灯亮且电铃响起，则采用的热敏电阻的阻值应随着温度升高而 ___。
13．如图是研究人员设计的车库积水自动报警器电路，A、B位置安装电铃和LED灯，车库没有积水时，LED灯亮；车库积水到一定深度时，控制电路接通，电磁铁通电具有______性，把衔铁吸下，电铃发出声音。电铃应该安装在图中的______（选填“A”或“B”）位置。
14．如图所示，弹簧下端挂一条形磁铁，磁铁下端为S极，条形磁铁的正下方有一电磁铁，闭合开关后，电磁铁上端是______极，弹簧长度会______（选填“伸长”“缩短”或“不变”）；再将变阻器滑片向右移动，弹簧长度会______（选填“伸长”“缩短”或“不变”）。
15．学校安装的应急照明灯，内部结构如图所示，分电器的作用是把 220V的交流电转化为12V 的直流低电压，并且分两路输出，220V的供电线路有电时，蓄电池相当于______（选填“电源”或“用电器”）：供电线路停电时，灯泡______（选填“亮”或“不亮”）
三、综合题
16．如图所示是实验室用某款恒温水浴锅的电路原理图。其中“控制电路”由热敏电阻R1（阻值随温度的变化如表所示）、电磁铁（线圈阻值不计）、电源U1、开关等组成，当线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器的衔铁被吸合，右边工作电路断开；“工作电路”由电源U2=30V、发热电阻R2=5Ω、导线等组成。（水的比热容c水=4.2×103J/（kg·℃）
温度/℃ … 30 40 50 60 …
热敏电阻值/Ω … 350 300 250 200 …
（1）电磁铁和永久磁铁相比的优点是：电磁铁的磁性有无可以由___________来控制，电磁铁磁性的强弱可以由___________来控制；
（2）工作电路工作时的电流为多大_____？电阻R2的发热功率是多大____？
（3）若发热电阻R2，连续工作5min，放出的热量全部用来加热水浴锅中的水，可使质量为2kg的水温度升高多少____？
（4）若水浴锅的温度最高不得超过40℃，则控制电路的电源电压U1的最小值应为多少___？
17．疫情期间，医院里常用的人脸识别测温一体机（健康码通行立柱款），如图所示，可以实现扫健康码查验、口罩检测、体温检测自动报警功能：当出示的健康码为黄色或者红色时，开关S1闭合，报警器响；未配戴口罩时开关S2闭合，报警器响；体温超过正常体温时开关S3闭合，报警器响。
（1）下列电路设计中符合要求的是______；
（2）受此启发，某中学物理实践小组设计了一款“智能门禁”，能检测体温并进行人脸识别，允许体温正常的本学校的师生进入校园。设计想要达到的效果是：
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（开关S1不闭合），人脸识别成功（开关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（开关S2不闭合），电动机M不工作且警示灯不亮。
如图甲所示是物理实践小组一组的同学们设计的电路图，该电路______（选填“能”或“不能”）达到设计要求。理由是______。
（3）物理实践小组二组的同学们根据设计要求设计了如图乙所示的电路图，结果发现开关S1和S2闭合后，电动机M不工作，门打不开。造成这一现象的原因，下列判断不合理的是______。
A．电源电压太低了
B．电磁铁的磁性太弱了
C．触点间接触不良
D．灯泡内部断路
18．光敏电阻是阻值随光的照度发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为Lx）。某光敏电阻R的阻值随照度变化的曲线如图甲所示。
（1）如图乙所示是街道路灯自动控制模拟电路所需元件。利用蓄电池给电磁铁供电，路灯接入电压为220V的照明电路，为达到天亮灯熄天暗灯亮的效果，请用笔画线代替导线，将路灯连入照明电路中；( )
（2）已知当线圈中的电流大于或等于2mA时，继电器的衔铁将被吸合。图中蓄电池可提供的电压为U=6V，内部电阻忽略不计，有三个不同规格的滑动变阻器可供选择：R1（0～100Ω），R2（0～500Ω）、R3（0～1800Ω）。要求当凌晨天色渐亮照度增大至1.0Lx时路灯才停止工作，滑动变阻器应选择______（选填“R1”、“R2”或“R3”）。请计算说明原因( )；
（3）选定滑动变阻器后，如果为了节约用电，要求在天色更暗一些时路灯就停止工作，滑动变阻器触片P应该______（选填“向右滑动”、“向左滑动”或“不滑动”）。
19．小明设计了一种“自动限重器”，如图（甲）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和滑动变阻器R2等。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图（乙）所示。当货架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。已知控制电路的电源电压U=6V，电磁继电器线圈的阻值R=10Ω.请你解答下列问题：
（1）由图（乙）中的图象可知，随着压力F的增大，压敏电阻R1的阻值将______；
（2）用笔画线代替导线将图（甲）的电路连接完整；______
（3）电磁继电器中的电磁铁上端为______极（选填N、S）；
（4）随着控制电路电流的增大，电磁铁的磁性将______，当电磁继电器线圈中的电流大小为30mA时，衔铁被吸下。若货架能承受的最大压力为800N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为______Ω.；
（5）若要提高货架能承受的最大压力，滑动变阻器R2接入电路的阻值应______。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A．磁感线是科学家为了形象的表示磁场，通过想象而描绘出来的线，所以不是真实存在的，故A错误；
B．地磁场的北极在地理南极附近，地磁场南极在地理北极附近，地磁场的两极与地理的两极相反，且与地球的两极并不完全重合，故B错误；
C．电磁铁产生磁场强弱的因素与电流大小和螺线管的线圈匝数多少有关，故C错误；
D.．物理学规定：放在磁场中的小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场方向，因此可自由转动小磁针静止时N极所指的方向也为该点的磁场方向，故D正确。
故选D。
2．D
【解析】
【详解】
由图示知，滑片向a端移动时，变阻器接入电路的阻值变大，则电路中的电流变小，即电流表的示数变小，那么电磁铁的磁性减弱，铁块被向下吸引的力变小。铁块受到竖直向下的重力、向下的吸引力和向上的弹簧的拉力处于静止状态，而向下的吸引力变小，重力不变，那么向上的拉力也变小，所以弹簧向上收缩，长度减小。故ABC错误，D正确。
故选D。
3．C
【解析】
【详解】
AB．由题意可知，气敏电阻R1阻值随CO浓度的增大而减小，当CO浓度高于某一设定值时，气敏电阻变小，电磁铁通过的电流变大，电磁铁磁性增强吸引衔铁向下运动，BD接入电路，则电铃应接在B和D之间，故AB错误；
C．用久后，电源电压U1会减小，保证电磁铁电流一定的情况下，气敏电阻的阻值需要更低，则报警时CO最小浓度比设定值高，故C正确；
D．为使该检测电路在CO浓度更低时报警，应增大电路中的电流，可将R2的滑片向上移使变阻器接入的电阻变小，故D错误。
故选C。
4．C
【解析】
【详解】
AB．电磁继电器的原理是电流的磁效应，故AB错误；
CD．实际应用中电磁继电器相当于用控制电路部分控制工作电路的部分的开关，实现了低压、弱电流电路控制高压、强电流电路或自动控制或远距离操纵等，故C正确，D错误。
故选C。
5．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。
6．D
【解析】
【详解】
A．由图可知甲乙两个电磁铁串联，电流相等，所以不能得出电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系，故A错误；
B．由图可知乙电磁铁电流方向向左，根据安培定则可得乙的上端为S极，故B错误；
C．异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，大头针的下端散开是因为同名磁极相互排斥，故C错误；
D．向左调节滑片P，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电流变大，甲、乙吸引大头针个数均会增多，故D正确。
故选D。
7．B
【解析】
【分析】
【详解】
当S闭合后，当滑片P由a端向b端滑动过程中，滑动变阻器的阻值变大，由欧姆定律可知，此时通过电流表的电流和螺线管的电流都会变小，所以电流表示数变小，通电螺线管的磁性减弱，根据安培定则可知，电磁铁的上端是S极，因为条形磁铁的下端是S极，同名磁极相互排斥，所以当电流变小后，通电螺线管的磁性变弱，排斥力会变小，则弹簧的长度变长，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
8．D
【解析】
【详解】
A．容易导电的物体叫导体，不容易导体的物体叫绝缘体。水银容易导电，是导体，故A错误；
B．电铃响时，电流从螺线管的左端流入，根据安培定则可知，电磁铁右端是N极，故B错误；
C．温度降低到74℃以下，水银与金属丝分离，电磁铁的电路中无电流，电磁铁无磁性，衔铁恢复原状，切断电铃电路，电铃不响，故C错误；
D．电铃响且滑片P向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电流变大，电磁铁磁性增强，故D正确。
故选D。
9．C
【解析】
【分析】
【详解】
由图示知，当螺线管中产生的磁性足够强，便会把衔铁吸下来，照明灯会断开，不发光，而实际上，光敏电阻和电路其他元件都正常时，照明灯始终发光，原因是衔铁不能被吸下，即螺线管的磁性不够强，而螺线管磁性的强弱受线圈匝数和电流强弱及铁芯有无的影响，而减少线圈匝数及抽出螺线管中的铁芯都会减弱磁性；控制电路是串联连接，向右移动滑动变阻器的滑片P时，变阻器接入电路的阻值变小，则电路中的电流变大，螺线管的磁性增强；减小控制电路电源的电压，电路中的电流会减小，那么螺线管的磁性会减弱，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
10．B
【解析】
【分析】
电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的；只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合；当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点(常闭触点)吸合；这样吸合、释放,从而达到了在电路中的导通、切断的目的。
【详解】
A．当水位到达A时电路接通,电磁继电器有磁性，A正确；
B．为了使得警报器在更低的水位就能报警，应该下降A的高度，下降B的高度没用，B错误；
C．当水位没有达到A时，电磁铁没有磁性，只有绿灯亮，C正确；
D．根据安培定则知上端为S极，D正确。
故选B。
【点评】
本题考查学生对电磁继电器的使用和右手安培定则，属于基础题。
11． 变大 2 快
【解析】
【详解】
[1][2][3]压敏电阻与电磁铁线圈串联，当人站在电梯上时，压力增大，压敏电阻阻值减小，则根据欧姆定律可知，电路电流变大，电磁铁磁性变强，衔铁被吸下，与触点2接触，右侧电路由电阻与电动机串联变为仅有电动机，则电动机两端电压变大，功率变大，转速变快。
12． S 变小
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由图知，电磁铁中电流是从下端流入、上端流出，用右手握住螺线管，四指指向电流方向，则大拇指所指的电磁铁的下端为N极、上端为S极。
[2]体温高于37.3℃的人经过时，则热敏电阻的温度高，此时红灯亮且电铃响起，说明电磁铁的磁性强，吸引衔铁，使得动触点与下面的静触点接触，原因是电路中的电流大、电阻小。可见，热敏电阻的阻值随着温度升高而变小。
13． 磁 B
【解析】
【详解】
[1]电磁铁通电后和条形磁铁相似，具有磁性，能吸引铁、钴、镍等物质。
[2]电铃安装在B处，电磁铁通电后，衔铁被吸下，B处电铃接入电路，电铃发出声音报警。
14． S 缩短 增大
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]开关闭合，根据安培定则判断电螺线管的上端为S极，同名磁极相互排斥，弹簧长度会缩短。
[3]滑动变阻器滑片向右移动时，电路中的电流变小，电磁铁磁性减弱，条形磁铁的排斥力减小，所以弹簧长度会增大。
15． 用电器 亮
【解析】
【分析】
【详解】
[1]220V 的供电线路有电时，电磁铁铁将衔铁吸下来，将分电器的一路电压和蓄电池连接起来，给蓄电池充电，故此时的蓄电池消耗电能，故是用电器。
[2]当停电时，电磁铁无磁性，衔铁被弹开，蓄电池与灯泡连通，当断电时，蓄电池相当于电源放电，故灯泡亮。
16． 电流的通断 电流的大小 6A 180W 6.4℃ 4.5V
【解析】
【详解】
(1)[1][2]电磁铁与永久磁铁相比具有以下两个优点：电磁铁磁性的有无，可以由电流的通断来控制；电磁铁磁性的强弱可以由通过电磁铁的电流大小来控制。
(2)[3]工作电路中，电源电压U2=30V，发热电阻R2=5Ω，工作电路工作时的电流
I2== =6A
工作电路工作时的电流为6A。
[4]电阻R2的发热功率
P2=U2I2=30V×6A=180W
电阻R2的发热功率为180W。
(3)[5]发热电阻工作时产生的热量
Q=W=Pt=180W560s=54000J
水吸热升高的温度
t==6.4℃
可使质量为2kg的水温度升高6.4℃。
(4)[6]当R1温度为40℃时，其阻值R1=300Ω，电路的最小工作电流
I1=15mA=0.15A
因此，控制电路的最小电压为
U1=I1R1=0.15A×300Ω=4.5V
控制电路的最小电压为4.5V。
17． B 不能 只要体温正常，不管人脸识别是否成功，电动机都会工作 D
【解析】
【详解】
（1）[1]A．如图，当三个开关为串联，只有都闭合时，报警器才会报警，故A不符合题意；
B．如图三个开关是并联的，任意一个开关闭合报警器都会报警，故B符合题意；
C．S1、S2是串联的，只有两个开关同时闭合才会报警，故C不符合题意；
D．S1处在干路上，S2、S3在支路上，只有在S1闭合的情况，S2、S3任意一开关闭合才能报警，故D不符合题意。
故选B。
（2）[2][3]如图所示，只要体温正常，则S1就会闭合，电磁铁产生磁性吸引衔铁向下运动，接通电动机，不管人脸识别是否成功，电动机都会工作，所以不能达到设计要求。
（3）[4]A．如果电源电压太低了，达不到电动机工作所需的电压，电动机无法正常工作，故A不符合题意；
B．如果电磁铁的磁性太弱了，则电磁铁无法将衔铁吸引到下面，电动机没有接通，无法工作，故B不符合题意；
C．如果触点间接触不良，电动机没有接通，无法工作，故C不符合题意；
D．如果灯泡内部断路，只会导致灯泡不亮，不会导致电动机无法正常工作，故D符合题意。
故选D。
18． R3 见解析 向左滑动
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]光敏电阻的电阻值随光照强度的增大而减小，所以白天时光敏电阻的电阻值小，电路中的电流值大，电磁铁将被吸住；静触点与C接通；晚上时的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以静触点与B接通。所以要达到晚上灯亮，白天灯灭，则路灯应接在 AB之间。电路图如图：
（2）[2][3]天色渐暗照度降低至1.0Lx时点亮路灯，此时光敏电阻的电阻值是2kΩ，电路中的电流是2mA，总电阻
根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和可得
R=R总-R光=3000Ω-2000Ω=1000Ω
所以要选择滑动变阻器R3。
（3）[4]由于光变暗时，光敏电阻变大，分的电压变大，所以当凌晨天色更暗一些时路灯就停止工作，应适当地减小滑动变阻器的电阻，即滑动变阻器触片P应该向左滑动。
19． 减小 N 增强 110 变大
【解析】
【详解】
（1）[1]由图乙中的图象知道，压敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小。
（2）[2]根据题意知道，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，电路如下图
（3）[3]结合图中电源正负极，根据电流流向及安培定则知道，电磁继电器中电磁铁上端为N极，下端是S极。
（4）[4]电磁铁的磁性强弱与电流大小有关，随着控制电路电流的增大，电磁铁的磁性将增强。
[5]因为和线圈电阻及变阻器串联，所以，电路中的电流
由图乙知道时，，由知道，R1两端的电压
故
则
即滑动变阻器的最大阻值至少为
120Ω-10Ω=110Ω
（5）[6]想“提高货架能承受的最大压力”，同时还应防止“装载机停止向货架上摆放物品”，故应在增大压力的同时，不能增大电流，故从欧姆定律的角度能分析出，此时滑动变阻器接入电路的阻值应变大。
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