北师大版九年级年级全一册14.4电磁铁及其应用 同步练习（含解析）

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．通电螺线管磁性的强弱与以下哪个因素无关（　　）
A．线圈中通过的电流方向和通电时间 B．线圈中是否插入铁芯
C．线圈的匝数 D．线圈中通过的电流大小
2．如图是一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计中封入一段金属丝，金属丝下端所指示的温度为90℃,下列说法错误的是（ ）
A．报警器利用了水银导电和热胀冷缩的性质
B．温度达到90℃时，报警器中的灯亮同时铃响
C．报警器中，水银温度计和电磁铁串联在电路中
D．报警器利用了电磁铁通电时有磁性断电时磁性消失的特点
3．如图是智能扶手电梯工作原理图，电梯上无乘客时运行慢，有乘客时运行快，两种情况下衔铁接触的触点不同，电路中压敏电阻的阻值随压力增大而减小，下列说法正确的是
A．R是压敏电阻，电梯无乘客时，衔铁与触点1接触
B．R1是压敏电阻，电梯无乘客时，衔铁与触点1接触
C．R是压敏电阻，电梯无乘客时，衔铁与触点2接触
D．R1是压敏电阻，电梯无乘客时，衔铁与触点2接触
4．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
5．一条形磁铁放在水平桌面上，处于静止状态，电磁铁置于条形磁铁附近并正对（如图所示）．下列叙述中，正确的是（　　）
A．闭合开关前，电磁铁与条形磁铁间没有力的作用
B．闭合开关后，条形磁铁受到桌面向左的摩擦力
C．闭合开关后，滑片P向a移动时电磁铁与条形磁铁间的作用力增大
D．闭合开关后，滑片P向a移动过程中，若条形磁铁始终处于静止状态，则它受到桌面的摩擦力大小保持不变
6．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
7．“探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关”实验时，实验装置如图所示，下列说法错误的是（　　）
A．当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数增加，电磁铁磁性增强
B．电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是同名磁极相互排斥
C．根据图示的情景可知，电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强
D．电磁铁在生活中的其中一个应用是电磁继电器，电磁继电器磁性强弱与电流方向有关
8．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
9．如图是一种水位自动报警的原理图。当水位低于A点时，工作电路绿灯亮；到达A点时，衔铁被吸下，工作电路红灯亮电铃响。某水位超过A点时由于电磁铁磁性太弱而衔铁没有被吸引。下列做法中合理的是（　　）
A．增加工作电路的电源电压
B．增加控制电路的电源电压
C．减少电磁铁线圈的匝数
D．更换弹性更强的弹簧
10．法国科学家阿尔贝 费尔和德国科学家彼得 格林贝格尔由于发现了巨磁电阻（GMR）效应而荣获2007年度诺贝尔物理学奖。图中GMR代表巨磁电阻，在磁场中，其阻值随磁场的逐渐变强而减小。闭合开关S1、S2，下列说法中（　　）
①电磁铁左端为N极
②电磁铁的正上方放一小磁针，静止后S极指向右方
③将滑片P向b端滑动，电磁铁磁性变强
④将滑片P向a端滑动，指示灯亮度变强
A．只有①④正确 B．只有②③正确
C．只有①③正确 D．只有②④正确
二、填空题
11．如图所示，共享单车位置定点电路中，S1、S2为智能开关。车辆位于红区域内，S1闭合、指示灯亮，电磁铁的线圈中______（选填“有”或“无”）电流通过，单车无法锁定；车辆位于绿区内，S2闭合，指示灯______（选填“发光”或“不发光”），电动机工作，单车锁定。
12．如图所示是电铃的工作原理图，当闭合开关后，电磁铁产生磁性，“a”端为_______极，电磁铁吸引______ （选填“螺钉A”或“衔铁B”），带动小球敲击铃碗发声，但同时A和B又会分离，电路断开，电磁铁失去磁性，B复位又将电路接通，如此反复，电铃持续发声；若要使得小球敲击铃碗的声音响度更大些，可将滑动变阻器的滑片P向_______ （选填“左”或“右”）滑动。
13．如图是研究巨磁电阻（GMR电阻在磁场中急剧减小）特性的原理示意图，闭合开关S1、S2后，电磁铁右端为 ______极，滑片P向左滑动过程中，指示灯明显变 ______（选填“亮”或“暗”）。
14．虽然纯净的水是不导电的，但一般的水都能导电。根据水的导电性可以设计一种水位自动报警器，其原理如图所示 图中的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。
15．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，连接成如图所示的电路。实验中通过观察电磁铁吸引大头针数目的多少来判断电磁铁磁性的强弱，当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数______（填“增加”或“减少”）；图中______（填“甲”或“乙”）的磁性强，说明电流一定时，______，电磁铁磁性越强。
三、综合题
16．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）
17．阅读短文，回答问题。
国家规定燃气灶须安装熄火自动保护装置，在意外熄火（如汤水激出）时，装置能自动关闭气路，图甲为海涛设计的模拟装置示意图，电源电压U＝6V，定值电阻R0＝200Ω，当电磁铁线圈中的电流I≤0.02A时，衔铁K被释放从而关闭气路（未画出）启动保护，反之打开气路，线圈电阻不计，热敏电阻Rt的阻值与温度的关系如图乙中图线①所示，闭合开关S，则：
（1）电磁铁上端为______（选填“N”或“S”）极，世界上第一个发现电能生磁的科学家是______。停止加热（意外熄火）后，随着Rt温度降低，线圈中电流将变______（选填“大”或“小”）；
（2）当温度为20℃时，电路的电流是______A，电路中的总功率是______W；
（3）装置启动保护时，Rt的最高温度是______℃；
（4）若仅将Rt更换为图线②所示的热敏电阻（两只热敏电阻的吸、放热本领相同），小华发现装置启动保护的灵敏度会______。
18．科技小组为灯暖型浴霸（一种取暖用的电器）设计了一个可自动控制温度的装置。如图甲所示，控制电路电压U1恒为6V，继电器线圈的电阻R0为10Ω，定值电阻R1为20Ω，热敏电阻R2的阻值随温度变化的图像如图乙所示；工作电路电压U2恒为220V，安装两只标有“220V 385W”的灯泡。闭合开关S，当继电器线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，工作电路断开。

（1）工作电路工作时，A端应与______（选填“B”或“C”）端相连接；
（2）工作电路工作时的总电流为多大？( )
（3）浴室里控制的温度t0为多高？( )
（4）为使利用R2控制的浴室温度t0高低可调，需要对控制电路进行改进，请在图丙的虚线框内画出改进后的部分电路添加的器材需说明规格要求。( )
19．阅读短文，问答问题：
2020年4月27日，“和谐号”动车第一次驶过通沪铁路张家港站，标志着我市正式跨入“高铁时代”，如图甲。通沪铁路全长约140km，设计时速200km/h。高铁运行时，每节车厢下的牵引电机同时驱动车轮工作，所以可以使列车达到很高的时速。牵引电动机主要由定子和转子组成，运行时是由定子接收电流，使定子内的定子绕组产生旋转磁场，然后令转子绕组在该磁场中产生感应电流，最后作用转子进行转动。为了列车速度，可以采用“霍尔式”传感器技术如乙所示，将一非磁性圆盘固定装在列车车轮转轴上，周围均匀安装磁性较强的块状磁钢60个，霍尔元件固定在磁块附近。当车轮转动，磁块与霍尔元件靠近时，磁场较强，霍尔元件输出低电流，反之输出高电流，因此随着车轮转动，霍尔元件连续输出脉冲信号。通过整形送单片机进行信号处理即可算出车轮转速。
（1）若“和谐号”按设计时速匀速跑完通沪铁路全程，需用时___________s。
（2）列车前进时，牵引电动机可以把___________能转化为动能，其中“定子”在工作时相当于___________（选填“电磁铁”、“发电机”）。
（3）利用“霍尔式”测速法，单片机信号输出得到了图丙所示的图像。已知列车车轮周长约240 cm，请结合图丙相关信息，计算列车的车轮转速为___________转/min，车速为___________km/h。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
通电螺线管磁性的强弱与以下因素有关：与电流的大小，磁场的大小，有无插入铁芯有关；故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
2．B
【详解】
ABD．当温度升高到90℃时，水银和金属丝接通，由于水银和金属丝都是导体，所以控制电路接通，电磁铁有磁性，电磁铁吸引衔铁，动触头和电铃的电路接通，电铃响，灯不亮，报警器是利用了水银导电、水银热胀冷缩的性质 电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性的特点，故AD正确，不符合题意，B错误，符合题意；
C．报警器的电磁铁和水银温度计依次连接在控制电路中，两者是串联的，故C正确，不符合题意
故选B
3．A
【详解】
由图可知，R在控制电路上，因此R是压敏电阻
电梯无乘客时，压力减小，压敏电阻的阻值增大，控制电路中电流减小，电磁铁磁性变弱，则衔铁被松开，与触点1接触，则电阻R1与电动机串联，电动机两端电压减小，通过电动机的电流变小，电动机转速变慢，使电梯运动变慢．
故A正确．
4．C
【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。
5．C
【详解】
A．闭合开关前，虽然电磁铁没有磁性，但是电磁铁中间是有铁芯的，条形磁铁对铁芯是有吸引力作用的，故A错误．
B．闭合开关后，电磁铁有磁性，根据图中的电流方向结合安培定则可知，电磁铁的左端是N极、右端是S极，因异名磁极相互吸引，则电磁铁对条形磁铁有向左的吸引力作用，条形磁铁有向左运动趋势，所以条形磁铁受到向右的静摩擦力作用．故B错误．
C．D．闭合开关后，滑片P向a移动时，变阻器接入电路的阻值变小，通过电磁铁的电流增大，磁性增强，对条形磁铁的吸引力增大，条形磁铁始终处于静止状态，受到向左的吸引力和向右的静摩擦力是平衡力，吸引力增大，则摩擦力也增大，故C正确，D错误．
6．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。
7．D
【详解】
A．当滑动变阻器滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，总电阻变小，由知道，电路中的电流变大，电磁铁磁性增强，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数增加，故A正确；
B．实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的，其原因是大头针被磁化后同名磁极互相排斥，故B正确；
C．由图示的情景知道，两个电磁铁串联接入电路中，通过的电流是相同的，线圈匝数越多，吸引的大头针的个数越多，电磁铁的磁性越强，故C正确；
D．电磁继电器磁性强弱与电流方向无关，与电流大小、线圈的匝数的多少有关，故D错误。
8．D
【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。
9．B
【详解】
A．增加工作电路电压，不会影响到电磁铁的电流，不会改变电磁铁的磁性，故A不符合题意；
B．增加控制电路的电源电压，可以增大控制电路的电流，在线圈匝数一定时，可以增强电磁铁的磁性，能把衔铁吸引，故B符合题意；
C．在电流一定时，减少电磁铁线圈的匝数，电磁铁的磁性减弱，电磁铁对衔铁的吸引会更弱，故C不符合题意；
D．更换弹性更强的弹簧，弹簧对衔铁的拉力更大，电磁铁不能把衔铁吸引下来，故D不符合题意。
故选B。
10．A
【详解】
①根据安培定则判断电磁铁的左端为N极、右端为S极，故①正确；②在磁体的外部，磁感线是从N极出来回到S极的，所以电磁铁外部的磁感线从左端出发回到右端，电磁铁的正上方放一小磁针，静止后S极指向左方，故②错误；③将滑片P向b端滑动，滑动变阻器连入电路中的电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱，故③错误；④将滑片P向a端滑动，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，则巨磁电阻的阻值变小，灯泡所在电路的总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，通过灯泡的电流变大，则灯泡变亮，故④正确，则①④正确，②③错误，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
11． 无 不发光
【详解】
[1][2]由图可知，开关S2控制含有电磁铁的控制电路，S1控制含有灯泡的工作电路。只闭合开关S1时，工作电路通电，指示灯发光；闭合开关S2时，由于电磁铁通电有磁性，将衔铁吸下，无论S1闭合与否，工作电路都是断路，指示灯不发光。
12． N##北 衔铁B 右
【详解】
[1]当闭合开关后，电流从电磁铁的右端流入，左端流出，由安培定则可知a端为N极。
[2]闭合开关，电磁铁有电流通过，电磁铁具有了磁性，衔铁B被吸引过来，使小球打击铃碗发出声音，同时衔铁与螺钉分离，电路断开，电磁铁失去了磁性，小球又被弹簧片弹回，B与螺钉A再次接触，电路闭合，不断重复，电铃便发出连续击打声了。
[3]要使得小球敲击铃碗的声音响度更大些，电磁铁的磁性强一些，通过电磁铁的电流变大，可将滑动变阻器的滑片P向右移动。
13． S 亮
【详解】
[1]根据右手螺旋定则，四指的方向为电流的方向，大拇指为N极，故电磁铁的右端为S极。
[2]滑片P向左滑动过程中，电阻变小，电流变大，磁性变强，GMR电阻变小，总电阻变小，电流变大，故灯泡变亮。
14． 强 红
【详解】
[1]螺线管中插入了一根软铁棒，通电后磁性会更强，原因是因为铁芯被通电螺线管的磁场磁化，磁化后的铁芯也变成了一个磁体，这样由于两个磁场互相叠加，从而使螺线管的磁性大大增强。
[2]当水位到达金属块A时，电磁铁所在电路被接通，电磁铁向下吸引衔铁，从而接通红灯所在电路，此时红灯亮，而绿灯不亮。
15． 增加 甲 匝数越多
【详解】
[1]当滑动变阻器滑片向左移动时，滑动变阻器的阻值减小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，吸引大头针的个数增加。
[2][3]由图知，甲乙串联，电流相等，甲吸引大头针的个数较多，说明甲的磁性较强，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。
16． 变大 变小 B 分压限流、保护电路 10
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
17． S 奥斯特 小 0.013 0.08 80 降低
【详解】
（1）[1][2][3]已知电源正负极，根据电流流向，由安培定则可知，电磁继电器中电磁铁下端为N极，上端是S极，电流的周围存在磁场，世界上第一个发现电能生磁的科学家是奥斯特；停止加热（意外熄火）后，随着Rt温度降低，由图2中图线①知，Rt的阻值增大，根据知，线圈中电流将变小。
（2）[4][5]当温度为20℃时，热敏电阻Rt＝250Ω，电路的总电阻为
R＝Rt+R0＝250Ω+200Ω＝450Ω
根据欧姆定律可知，电流的大小为
电路的总功率为
（3）[6]装置启动保护时，当电路中电流为I＝0.02A时，Rt的温度最高，此时电路的总电阻为
Rt电阻为
Rt1＝R总-R0＝300Ω-200Ω＝100Ω
由图乙知，此时Rt的温度为80℃。
（3）[7]由图乙可知，随着熄火后Rt温度降低，图线②若仅将Rt更换为图线②所对应的热敏电阻要比图线①所对应的热敏电阻需降温至更低的温度才能启动保护，因此灵敏度降低。
18． B 3.5A 38℃ ，见解析
【详解】
（1）[1]由电路图可知，工作电路工作时，A端应与B端相连接。
（2）[2]工作时，两灯并联，则
P=2PL=2×385W=770W
工作电路工作时的总电流为
（3）[3]当继电器线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，电路断开I0=50mA，由欧姆定律
根据串联电阻的规律得
R2=R总-R1-R0=120Ω-20Ω-10Ω=90Ω
由图乙知控制的温度t0=38℃。
（4）[4]因当继电器线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，工作电路断开，定值电阻R1为20Ω，由欧姆定律可知，利用滑动变阻器改变连入电路的电阻，根据串联电阻的规律，从而改变电流的大小，达到控制浴室温度t0高低，可用一个滑动变阻器替换R1，如图所示：
选用的变阻器规格为：最大电阻应大于20Ω，允许通过的最大电流不小于50mA。
19． 2520 电能 电磁铁 1250 180
【详解】
（1）[1]通沪铁路全长约140km，设计时速200km/h，若“和谐号”按设计时速匀速跑完通沪铁路全程，需用时
（2）[2]列车前进时，牵引电动机是通过通电导体在磁场中受力的原理使列车前进的，说明是电能转化为动能。
[3]牵引电动机主要由定子和转子组成，运行时是由定子接收电流，使定子内的定子绕组产生旋转磁场，因此定子相当于电磁铁。
（3）[4][5]由题，一非磁性圆盘固定装在列车车轮转轴上，周围均匀安装磁性较强的块状磁钢60个，霍尔元件固定在磁块附近，结合图丙，车轮转一周所用时间为
列车车轮周长约240cm=2.4m，则车速为
那么1分钟车轮走过的路程为
则车轮转速为
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