北师大版九年级年级全一册14.4电磁铁及其应用（含答案）

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．如图所示的电路，将电磁铁（线圈电阻不计）与滑动变阻器串联接入电路，下列说法正确的是（　　）
A．当开关S拨到时，电磁铁的左端为S极
B．当开关S拨到时，小磁针静止时端为N极
C．当开关S拨到时，将滑动变阻器的滑片向右滑动，电磁铁的磁性增强
D．保持滑动变阻器滑片位置不变，开关S由拨到，电磁铁的磁性增强
2．在地下停车场，驾驶员常常根据车位入口上方的红、绿灯判断是否有车位．小吴设计一种自动控制方案：将光控开关S(遮光时开关闭合)装在每个车位地面中央，红、绿灯装在车位入口上方，当车位上未停车时，绿灯亮；当车位已停车时，红灯亮．下图中的电路符合要求的是
A． B．
C． D．
3．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路．关于实验原理及现象的分析，正确的是
A．实验中甲、乙是形状大小不同的两个铁钉
B．实验中流经甲、乙上线圈的电流大小相同
C．根据右手螺旋定则，可判断出乙铁钉的上端是电磁铁的N极
D．铁钉下的大头针呈发散状是因为大头针带了电荷
4．磁悬浮列车将为交通运输事业开辟一方崭新的天地。下面有关它的说法中不正确的是（　　）
A．通过列车底部和下方轨道间的磁极互相作用，可使列车悬浮
B．为产生极强的磁场使列车悬浮，制作电磁铁的线圈宜选用超导材料
C．由于列车在悬浮状态下行驶，因而一定做匀速直线运动
D．列车悬浮行驶时，车体与轨道间无阻力、无震动、运动平稳
5．在地下停车场，驾驶员常常根据车位入口上方的红、绿灯判断是否有车位．小吴设计一种自动控制方案：将光控开关S(遮光时开关闭合)装在每个车位地面中央，红、绿灯装在车位入口上方，当车位上未停车时，绿灯亮；当车位已停车时，红灯亮．下图中的电路符合要求的是
A． B．
C． D．
6．如图所示，条形磁铁放在水平桌面上左端的S极正对着在同一水平线上的电磁铁，当电磁铁通电时，条形磁铁静止且受到向左的吸引力，则下列说法正确的是（　　）
A．条形磁铁受到向左的摩擦力
B．电磁铁中的电流方向是a流向b
C．电磁铁受到的吸引力和条形磁铁受到的摩擦力方向相同，均水平向右
D．电磁铁对条形磁铁的吸引力和条形磁铁受到的摩擦力是一对相互作用力
7．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路．关于实验原理及现象的分析，正确的是
A．实验中甲、乙是形状大小不同的两个铁钉
B．实验中流经甲、乙上线圈的电流大小相同
C．根据右手螺旋定则，可判断出乙铁钉的上端是电磁铁的N极
D．铁钉下的大头针呈发散状是因为大头针带了电荷
8．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
9．如图所示，新能源汽车电动机的永磁体，是将稀土加其它金属一起进行熔化、冷却、破碎、烧结，再用强大的电流进行磁化而制成的。由此可知永磁体（　　）
A．不耐高温 B．磁性很弱
C．没有经过电流磁场磁化 D．经历熔化和凝固的过程
10．如图所示是利用磁悬浮原理浮在空中的盆栽，盆栽底部有磁铁，底座内装有电磁铁。给盆栽浇水后与浇水前相比（　　）
A．盆栽受到的磁力大小不变
B．盆栽悬浮在空中只受磁力
C．要使盆栽与底座之间距离不变，可改变电磁铁线圈内的电流方向
D．要使盆栽与底座之间距离不变，可适当增大电磁铁线圈内的电流
二、填空题
11．全自动水位显示器是一个新颖的自动化显示、控制仪表，它是由一个温度显示和水位显示两部分组成。该显示器体积小、质量轻、可靠性好，抗震动和抗干扰性强。其中水位显示部分的原理如图所示，由图分析，当螺线管中插入了一根软铁棒，通电后磁性会更_______（选填“强”或“弱”）；当水位到达金属块A时，_________（选填“红”或“绿”）灯亮。
12．如图所示的是一种温度自动报警器的原理图。当温度达到金属丝下端所指的温度时，电流通过电磁铁的线圈产生______，电铃响起，发出报警信号。若将温度计的上端的金属丝向下调整，则报警的温度将______（填“升高”或“降低”）。
13．（1）下图为烟感报警装置，当没有烟雾时，烟感开关断开，电磁铁___________（有/无）磁性，绿灯亮，当有烟雾时，烟感开关闭合，电磁铁___________衔铁，绿灯灭，警铃与喷淋系统同时工作。
（2）请根据烟感报警装置的工作原理，将电路图补充完整，要求警铃与喷淋系统互不影响。( )
14．小刚去超市，走到电梯前发现电梯运动较慢，当他站在电梯上时又快了起来。该电梯的电路如图所示（R是一个压敏电阻），当人站在电梯上，压敏电阻阻值减小，则电磁铁磁性变___________（选填“强”或“弱”），衔铁与触点___________（选填“1”或“2”）接触，电动机的转速变快。
15．如图所示是探究电磁铁磁性特点的电路图，闭合开关后，其电磁铁的A端是______极，当滑动变阻器的滑片P向a端滑动时，电流表的示数______（选填“变大”“变小”或“不变”），电磁铁的磁性______（选填“变强”“变弱”或“不变”）。
三、综合题
16．物理学中常用磁感线来形象地描述磁场，用磁感应强度（用字母B表示）来描述磁场的强弱，它的国际单位是特斯拉（符号是T），磁感应强度B越大表明磁场越强；B=0表明没有磁场。有一种电阻，它的大小随磁场强弱的变化而变化，这种电阻叫做磁敏电阻，图1所示是某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象。为了研究某磁敏电阻R的性质，小刚设计了如图2所示的电路进行实验，请解答下列问题：
（1）当S1断开，S2闭合时，电压表的示数为3V，则此时电流表的示数为多少A？______
（2）闭合S1和S2，移动两个滑动变阻器的滑片，当电流表示数为0.04A时，电压表的示数为6V，由图象得，此时该磁敏电阻所在位置的磁感应强度为多少T？（第1和第2小题需要写过程）______
（3）实验中小刚将电路中电源的正负极对调，发现乙电路中电压表和电流表的示数不变，这表明：该磁敏电阻的阻值与磁场的______无关；
（4）实验中小刚通过改变滑动变阻器连入电路R1中的阻值来改变磁敏电阻所在位置的磁感应强度，从而影响电流表的示数。若让滑动变阻器R1的滑片向右移动，此时电流表示数将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。请你再提供一种改变磁感应强度的方法______。
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．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。______。
19．阅读短文，回答问题：
热敏电阻
导体容易导电，绝缘体不容易导电。有一些材料，导电能力介于导体和绝缘体之间，称做半导体，除了导电能力外，半导体有许多特殊的电学性能，使它获得了多方面的重要应用。
有的半导体，在受热后电阻迅速减小；反之，电阻随温度的降低而迅速地增大。利用这种半导体可以做成体积很小的热敏电阻。如图A所示是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。
热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精度高。热敏电阻常用作传感器，制成温度报警器，可以用来监控汽车元件温度的变化，也可用于火灾报警系统等。
(1)实验室中现有两只外形完全相同的电阻和，其中一只为热敏电阻，另一只为定值电阻（阻值不随温度的变化而变化）。为了辨别他们，小明设计了如图B所示的电路。
①接下来小明应如何操作？答： ______ ；
②根据观察到的什么现象辨别出热敏电阻？答： ______ ；
(2)现有一只热敏电阻阻值随温度变化的图像如图C，将它与阻值为50Ω的电阻组成如图D所示电路，电源电压为12V，当电流表的示数为0.2A时，热敏电阻的温度为 ______ ；
(3)上述图D电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度、如果刻度盘正中的温度刻度值为20℃（如图E所示），则25℃的刻度应在20℃的 ______ 边（选填“左”或“右”）；
(4)如图F是一火灾报警系统的原理图，其中为用半导体热敏材料制成的传感器，其阻值随温度变化的图像如图A，为定值电阻，电源电压恒定不变。当所在处出现火灾时，下列判断正确的是 ______ ；
A．电流表示数减小 B．电压表示数减小
C．电路总功率减小 D．电阻的功率减小
(5)图G是由热敏电阻作为传感器制作的简单自动报警线路图，图中a、b为两个固定的金属片，d为铁片、接通开关时，为了使温度过高时发送报警信息，开关 c应与触电 ______ （a/b）相接通。当滑动变阻器的滑片适当向左移动，报警温度应比原来设定的温度 ______ （高/低）。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
A．由图可知，当开关S拨到时，电流从螺线管的右端流入，左端流出，根据安培定则可知，螺线管左端是N极，右端是S极，故A错误；
B．由磁极间的相互作用可知小磁针静止时，B端为N极，故B正确；
C． 当开关S拨到，滑动变阻器的滑片向右滑动时，连入电路中的电阻变大，电流变小，电磁铁的磁性减弱，故C错误；
D．开关S由拨到，通电螺线管线圈匝数减少，则电磁铁的磁性减弱，故D错误。
故选B。
2．D
【详解】
当车位未停车时，光控开关有光照而断开，电磁铁中无磁性，弹簧将衔铁拉起，绿灯电路接通而发光，所以上面为绿灯；当车位已停车时，光控开关被遮光而闭合，由图可知，此时左侧控制电路连通，电磁继电器中的电磁铁产生磁性，吸下衔铁，红灯泡电路被接通，所以下面为红灯；A图中红灯位置错误，B图红灯、绿灯位置错误，C图下面是定值电阻，错误，应为灯泡，故只有D正确．
3．B
【详解】
A. 实验中应该是甲、乙是形状大小相同的两个铁钉，在电流相等时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性增强，吸引大头针的个数增加，故A错误；B. 由图知，甲吸引大头针的个数较多，说明甲的磁性较强，甲乙串联，电流相等，甲的线圈匝数大于乙的线圈匝数，说明电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强，故B正确；C. 根据右手螺旋定则，乙铁钉的下端是电磁铁的N极，上端是电磁铁的S极，故C错误；D. 大头针被磁化，同一端的磁性相同，互相排斥，所以下端分散，而不是因为大头针带了相同的电荷，故D错误．
4．C
【详解】
A．列车悬浮行驶，是因为列车底部与下方轨道间的磁极有相互作用力，而这个作用力与列车的重力相等时，便可悬浮了，故A正确，不符合题意；
B．磁悬浮列车是利用电流的磁效应工作的，而利用超导材料作为电磁铁的线圈，可避免电流的热效应，可减少电能的不必要的损耗，故B正确，不符合题意；
C．列车处于悬浮状态，是因为在竖直方向所受的重力和磁力是平衡力，但水平方向上受力不一定平衡，则列车不一定做匀速直线运动，故C错误，符合题意；
D．列车行驶时，悬浮在空中，与轨道不接触，所以与轨道间无阻力，且可无震动、平稳的行驶，故D正确，不符合题意。
故选C。
5．D
【详解】
当车位未停车时，光控开关有光照而断开，电磁铁中无磁性，弹簧将衔铁拉起，绿灯电路接通而发光，所以上面为绿灯；当车位已停车时，光控开关被遮光而闭合，由图可知，此时左侧控制电路连通，电磁继电器中的电磁铁产生磁性，吸下衔铁，红灯泡电路被接通，所以下面为红灯；A图中红灯位置错误，B图红灯、绿灯位置错误，C图下面是定值电阻，错误，应为灯泡，故只有D正确．
6．C
【详解】
A．条形磁铁静止，处于平衡状态，且受到向左的吸引力，因此受到一个水平向右的静摩擦力与之平衡，故A错误；
B．条形磁铁左端是S极，与电磁铁相吸，电磁铁右端为N极，利用安培定则判定电流从b端流入，a端流出，故B错误；
C．电磁铁受到磁铁水平向右的吸引力与条形磁铁受到的水平向右的摩擦力方向相同，故C正确；
D．电磁铁对条形磁铁的吸引力和条形磁铁受到的摩擦力受力物体均为条形磁铁，它们是一对平衡力，故D错误。
故选C。
7．B
【详解】
A. 实验中应该是甲、乙是形状大小相同的两个铁钉，在电流相等时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性增强，吸引大头针的个数增加，故A错误；B. 由图知，甲吸引大头针的个数较多，说明甲的磁性较强，甲乙串联，电流相等，甲的线圈匝数大于乙的线圈匝数，说明电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强，故B正确；C. 根据右手螺旋定则，乙铁钉的下端是电磁铁的N极，上端是电磁铁的S极，故C错误；D. 大头针被磁化，同一端的磁性相同，互相排斥，所以下端分散，而不是因为大头针带了相同的电荷，故D错误．
8．B
【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。
9．D
【详解】
A．永磁体经过熔化、烧结等过程而制成，所以它耐高温，故A不符合题意；
BC．永磁体用强大的电流磁化而成，而电流越大，产生的电磁场越强，所以磁化后的永磁体的磁性很强，故BC不符合题意；
D．由题知，永磁体是由稀土原材料与其他金属一起经过熔化、冷却、破碎、烧结等复杂工艺形成毛坯，说明制作过程中经历了熔化和凝固过程，故D符合题意。
故选D。
10．D
【详解】
A．该盆栽悬浮的原理利用了同名磁极相互排斥，当盆栽悬浮在空中静止不动时，受的力是平衡力，即盆栽的总重力和磁力大小相等，当浇水后重力变大，故磁力也变大，故A不符合题意；
B．盆栽悬浮在空中受磁力和重力，故B不符合题意；
CD．要使盆栽与底座之间距离不变，需增大磁力，磁力的大小与电流的方向无关，电磁铁磁性强弱与电流的大小有关，其他条件相同，电流越大，磁性越强，所以应适当增大电磁铁线圈内的电流，故C不符合题意，D符合题意。
故选D。
11． 强 红
【详解】
[1]螺线管插入软铁棒之前，只有螺线管的磁场作用，当螺线管中插入软铁棒，软铁棒被磁化，此时软铁棒磁场和螺线管的磁场共同作用，使磁场大大增强。
[2]当水位到达金属块A时，左端的控制电路接通，电磁铁有磁性，吸引衔铁，动触点与下方静触点接触，使红灯电路接通，红灯亮。
12． 磁场 降低
【详解】
[1]当温度达到金属丝下端所指的温度时，左侧的电路接通，线圈有电流流过，因此线圈产生磁场，右侧电路的铁片被吸住，右侧电路接通，电铃响起。
[2]将温度计的上端的金属丝向下调整，温度计内的水银不需要上升很高就可以使左侧电路接通，继而引发右侧电路的电铃报警，所以报警的温度将降低。
13． 无 吸下
【详解】
（1）[1]当没有烟雾时，烟感开关断开，没有电流通过，电磁铁就没有磁性。
（2）[2][3]当有烟雾时，烟感开关闭合，有电流通过，电磁铁有磁性，就将衔铁吸下来；绿灯灭，说明1接绿灯，衔铁吸下来后，警铃与喷淋系统同时工作，说明2、3接通，而警铃与喷淋系统互不影响，故为并联，如下图所示
14． 强 2
【详解】
[1][2]压敏电阻的阻值随压力的增大而减小。当人站在电梯上时，压敏电阻受到的压力变大，电阻变小，使得左边控制电路中的电阻变小，电流变大，因此电磁铁的磁性增强，就会把衔铁吸引下来，于是就和触电2接触，此时工作电路中没有串联定值电阻R1，所以工作电路中电阻小，电流大，电动机转速就快。
15． S 变小 变小
【详解】
[1]根据安培定则可知，四指的方向为电流的方向，大拇指的方向即为N极的方向，故B为N极，A为S极。
[2]当滑动变阻器的滑片P向a端滑动时，滑动变阻器接入的电阻变大，总电阻变大，电源电压不变，故电流表的示数变小。
[3]电流变小，通电螺线管的磁性变弱。
16． 0.03A 0.3T 方向 变大 线圈匝数
【详解】
（1）[1]由图2可知，当S1断开，S2闭合时，螺线管没有磁性，由图1可知，当磁敏电阻R周围没有磁场时（B=0），其阻值R=100Ω，根据欧姆定律得，电流表的示数为
（2）[2]闭合S1和S2，移动两个滑动变阻器的滑片，当电流表示数为0.04A时，电压表的示数为6V，由可得，此时磁敏电阻的阻值为
由图1知，此时的磁感应强度为0.3T。
（3）[3]小刚将电源的正负极对调，螺线管的磁极发生变化（磁场的方向发生变化）；发现乙电路中电压表和电流表的示数不变，也就是磁敏电阻的阻值不变。这表明：该磁敏电阻的阻值与磁场的方向无关。
（4）[4][5]闭合S1和S2，将R1的滑片向右滑动，滑动变阻器的电阻变大，故通过电磁铁的电流会减小，磁性变弱，由图象可知磁敏电阻R的阻值会减小，根据欧姆定律可知，右侧电路中的电流变大，即电流表示数变大；已知磁敏电阻的大小随磁场强弱的变化而变化，所以可以通过改变通电螺线管中线圈匝数改变螺线管的磁性强弱，即改变磁感应强度。
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
【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． 0.8 将滑动变阻器接入电路的阻值调小些
【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。
19． 闭合开关，对其中一只电阻加热 见解析 60° 右 B a 高
【详解】
(1)①[1]闭合开关，对其中一只电阻加热，然后通过观察电流表的示数变化。
②[2]如果电流示数变化说明加热的电阻为热敏电阻，若电流表示数不变说明加热的电阻为定值电阻。
(2)[3]由欧姆定律知道
又因为
R=R总-R0=60Ω-50Ω=10Ω
由图象知道热敏电阻阻值为10Ω时，即温度是60°。
(3)[4]由于从左往右，电流表刻度值是逐渐增大的，而温度高，热敏电阻值越小，电流越大，所以应将其标在右侧。
(4)[5] A．由电路图知道，两电阻串联，电流表测电路中电流，电压表R2测两端电压，根据题意知道，R2电阻会随温度升高而减小。当出现火灾时，温度升高，电阻R2减小，电路总电阻减小，电源电压不变，由欧姆定律知道，电路中电流变大，即电流表示数增大，故A错误；
B．由串联电路的分压原理知道，R2两端电压减小，即电压表示数减小，故B正确；
C．电路中电流变大，电源电压不变，根据P=UI知道，电路总功率变大，故C错误；
D．由知道，电阻R1的功率变大，故D错误。
故选B。
(5)[6]当温度过高时，热敏电阻的阻值变小，电路中的电流变大，通电螺线管的磁性变强，吸引铁片d，使开关与金属片a接触，为了及时报警，开关应与触点a接触。
[7]当滑动变阻器的滑片适当向左移动，连入电路的电阻变大，电路中的电流变小，电磁铁的磁性变弱，为了达到原来的磁性，热敏电阻的阻值必须变小，报警温度将高于原来设定的温度。
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