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
1．一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
2．某兴趣小组设计了一种路灯自动控制装置，路灯的通断由光控开关控制，两路灯的额定电压为220V，R为保护电阻，S为光控开关，白天光控并关断开两路灯不发光，晚上光控开关闭合，两路灯正常发光。下列电路设计符合要求的是（　　）
A． B．
C． D．
3．如图是一种温度自动报警器的工作原理图，其中热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。当温度升高到某一设定值时，下列说法正确的是（　　）
A．仅电铃响 B．仅报示灯亮
C．指示灯亮同时电铃响 D．无法判断
4．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
5．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
6．大多数新冠肺炎患者会出现发热症状，已知热敏电阻的阻值随人体辐射的红外线而改变，人体温度越高热敏电阻的阻值越小。某同学据此设计了一个红外线体温安检电路。要求无人或体温低于37.3℃的人经过时仅绿灯亮，高于37.3℃的人经过时，红灯亮且电铃响起。下列设计符合要求的是（　　）
A． B． C． D．
7．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小华用电池（电压一定）、滑动变阻器、数量足够的大头针、铁钉及足够长的漆包线为主要器材，制作了简易电磁铁甲和乙，并将它们连成如图所示的电路（ ）
A．当滑片向右移动时，两电磁铁吸引的大头针的个数将增多
B．由安培定则可知，甲铁钉的下端为S极
C．电炉子也属于电磁铁的应用
D．实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的，其原因是同名磁极互相排斥
8．图是兴趣小组同学设计的运动音乐踏板装置，踩下或松开踏板，两音乐灯交替工作。下列描述正确的是（　　）
A．踏板与电磁铁是并联的 B．踩下踏板时绿灯亮、红灯灭
C．松开踏板时，动触点与b接触 D．增大R的阻值，可增大电磁铁对衔铁的吸引力
9．关于电磁铁，下列说法中正确的是（　　）
A．电磁铁是根据电流的磁效应制成的
B．电磁铁的铁芯可以用铜棒代替
C．电磁铁的磁性强弱与电流的方向有关
D．电磁铁的磁性强弱只与电流的大小有关
10．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，为定值电阻，为光敏电阻，其阻值随光强度而变化，以下说法错误的是（　　）
A．的阻值随光照强度的增大而减小
B．当光照强度增大时，电压表示数减小
C．当光照强度减小时，电磁铁的磁性减小
D．若将换成阻值稍大的电阻，可缩短灯L的发光时间
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．如图是一种温度自动报警器的原理图，自动报警温度为，当温度为时，电磁铁______（选填“有”或“无”）磁性；当温度为80时，报警信号为______（选填“灯亮”、“响铃”或“灯亮同时响铃”）。
13．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 ___。
14．酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封罩，为了方便操作，设计了一个杠杆和电磁铁组合系统来升降密封罩，如图所示。电磁铁的工作原理是电流的磁效应，该现象最早是由_______（选填“法拉第”“奥斯特”或“安培”）发现的。装置通电后，电磁铁上端为_______（填“N”或“S”）极。若密封罩被提起并悬挂于空中，不计衔铁、杠杆的质量，左侧电磁吸力应大于密封罩的重力；若提不起，说明电磁铁磁性过小，则应将滑动变阻器滑片向___________（选填“左”或“右”）滑动。
15．如图是研究电磁铁磁性强弱的实验装置，其中E是电磁铁。只利用此装置可以研究电磁铁磁性强弱与______是否有关。闭合开关S后，发现电磁铁吸引起少量大头针。为了让电磁铁能吸引起更多的大头针，只利用图中的器材，可以将滑动变阻器滑片向______移动。（选填“左”或“右”）
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．如图是某款空气开关工作原理简化图，电流过大时，电磁铁将衔铁向左吸，弹簧将金属闸刀拉起从而切断电源：
(1)正常工作时，电磁铁______（选填“有”或“无”）磁性；
(2)电流过大跳闸时，弹簧将闸刀拉起，断开电路，此时可将金属闸刀看成一个杠杆，请以O为支点，在图中画出弹簧作用在金属闸刀上的拉力F1的示意图，并画出对应的力臂l1；
( )
(3)若错将空气开关的输入端和输出端反接，空气开关能否正常工作？______，请你根据前面的原理图，写出判断的理由___________。
18．如图甲，是学校饮水间安装的某款温热饮水机。该饮水机既能提供温度为100℃的开水，也能提供温度可直接饮用的温开水，该饮水机的相关参数见表；
温热饮水机型号 ×××
贮水箱容量
功率
电源
该饮水机内部结构如图乙所示。首次使用时，经紫外线灯照射的20℃冷水，从冷水进口A处流入，经热交换器进入贮水箱。水箱加满水开始加热，将水加热到100℃；
（1）若不考虑热损失，首次加热多长时间可以喝到开水？______
（2）首次加热后，热水器就能正常使用了。热水器正常使用时，通过加压使贮水箱中的开水进入热交换器内，20℃冷水则由进口阀门进入热交换器，通过热交换器热交换后，热水进入贮水箱会被继续加热至100℃，温水出口流出的就是40℃的温水了、如此正常工作，就可不断得到开水和温水了。若某学校学生1h所需的开水和温水的质量之比是，且饮水机的热效率为91%，则饮水机正常工作1h最多供应开水多少升？______
（3）如图丙所示为饮水机温控装置原理图，该装置控制水箱中电热丝工作，其中R为热敏电阻，为可调电阻。当线圈的电流大于或等于某一值时，继电器的衔铁被吸下，图丁为热敏电阻R-t图象；
①应该把贮水箱内的电热丝接在______（选填“A、B间”或“C、D间”）；
②该饮水机从海拔高的区域移动到海拔低的区域使用，为了确保水能沸腾，可调电阻的阻值应______（选填“调大”、“不变”或“调小”）。
19．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12V，继电器线圈的电阻R0为20Ω，定值电阻R1为40Ω，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 275W”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( )。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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．
2．C
【详解】
A．当开关S闭合时，将衔铁吸引下来，下面的灯亮，当开关断开，上面的灯亮，即每一次只能亮一个灯，故A不符合题意；
B．工作电压只有220V，而此选项中两个灯泡串联，两个灯泡都不能正常发光，故B不符合题意；
C．两灯泡并联，都能正常发光，且当开关闭合时，衔铁被吸下，灯泡正常发光，当开关断开时，两灯泡都不发光，故C符合题意；
D．不论开关是否闭合，两个灯泡都能同时正常发光，不能同时熄灭，故D不符合题意。
故选C。
3．A
【详解】
热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。当温度升高到某一设定值时，热敏电阻的阻值变小，控制电路电源电压一定，根据欧姆定律，控制电路中电流变大，电磁铁磁性增强，吸引衔铁向下运动，接通电铃所在的支路，断开指示灯所在的支路，指示灯熄灭，电铃响，故A正确，BCD错误。
故选A。
4．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。
5．D
【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。
6．C
【详解】
无人或体温低于37.3℃的人经过时仅绿灯亮，高于37.3℃的人经过时，电阻的阻值越小，则电路中的电流越大，红灯亮且电铃响起，说明红灯与电铃要串联，且它们要与绿灯并联。
A．A图红灯装在干路，不论啥情况红灯均亮，A不符合题意；
B．B图绿灯与电铃串联，绿灯发光时电铃响，B不符合题意；
C．C图红灯与电铃串联，且它们与绿灯并联，故C符合题意；
D．D图在任何情况下红灯均发光，D不符合题意。
故选C。
7．D
【详解】
A．当滑片向右移动时，滑动变阻器的阻值增大，电路中的电流变小，两电磁铁的磁性减弱，吸引大头针的个数减少；故A不符合题意；
B．根据安培定则，用右手握住甲电磁铁，四指指向电流的方向，大拇指指向甲电磁铁的下端为N极，故B不符合题意；
C．电炉子工作时，电流通过电热丝做功，消耗的电能转化为内能，没有应用电磁铁，故C不符合题意；
D．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D符合题意。
故选D。
8．B
【详解】
A．由上图知，踏板与电磁铁是串联的，故A错误；
B．踩下踏板时，左边的控制电路接通，电磁铁有磁性，将衔铁吸下，动触点与b接触，绿灯连入工作电路中，而红灯所在电路断路，故踩下踏板时绿灯亮、红灯灭，故B正确；
C．松开踏板时，控制电路断路，电磁铁失去磁性，在弹簧弹力的作用，动触点与a接触，与b分离，故C错误；
D．增大R的阻值，由欧姆定律可知电路的电流变小，电磁铁的磁性变小，减小了电磁铁对衔铁的吸引力，故D错误。
故选B。
9．A
【详解】
A．电磁铁通电时具有磁性，断电时没有磁性，是根据电流的磁效应制成的，故A正确；
B．电磁铁的铁芯需要用软磁性材料制成，铜不是磁性材料，所以电磁铁的铁芯不可以用铜棒代替，故B错误；
CD．电磁铁的磁性强弱与电流的大小，线圈匝数有关，与电流方向无关，故CD错误。
故选A。
10．D
【详解】
A．要使灯L在天亮时自动熄灭，电流需增大达到一定数值，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，光敏电阻的阻值减小，所以，的阻值随光照强度的增大而减小，故A正确，A选项不符合题意；
B．由于的阻值随光照强度的增大而减小，当光照强度增大时，的阻值减小，根据串联分压的规律可知，两端的电压减小，即电压表示数减小，故B正确，B选项不符合题意；
C．当光照强度减小时，的阻值变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，则电磁铁的磁性减小，故C正确，C选项不符合题意；
D．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，若换成阻值较大的电阻，则的阻值变小，此时光照强度增强，即在天很亮时才自动关闭。由此可见，将换成阻值较大的电阻，可延长灯L的发光时间，故D错误，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． 无 响铃
【详解】
[1][2]根据电路图，由于自动报警温度为，当温度为时，不会自动报警，说明此时电铃不被接通，则接触器不会被磁力向下吸引，即电磁铁无磁性；当温度为80时，报警信号为，接触器被磁力向下吸引，电铃接通报警，但灯泡断开不亮，即报警信号为响铃。
13． S 变小
【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。
14． 奥斯特 N 左
【详解】
[1]奥斯特是世界上第一个发现了电与磁之间的联系，电磁铁的工作原理是电流的磁效应，该现象最早是由奥斯特发现的。
[2]图中，装置通电后，根据安培定测，电磁铁上端为N极。
[3]在通电螺线管线圈的匝数一定的条件下，线圈的电流越大，通电螺线管的磁性越强。若密封罩被提起并悬挂于空中，不计衔铁、杠杆的质量，左侧电磁吸力应大于密封罩的重力；若提不起，说明电磁铁磁性过小，应增大电磁铁的磁性，故要增大线圈的电流大小，由欧姆定律，应减小变阻器连入电路的电阻大小，则应将滑动变阻器滑片向左滑动。
15． 电流强度 左
【详解】
[1]由图中可知，移动滑动变阻器滑片的位置，可以改变滑动变阻器接入电路中阻值的大小，从而改变电路中电流的大小，故利用此装置可以用来探究电磁铁磁性强弱与电流强度是否有关。
[2]为了让电磁铁能吸引更多的大头针，应增大电磁铁的磁性，即要增大电路中的电流，应减小滑动变阻器接入电路中的阻值，故应将滑动变阻器的滑片向左移动。
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． 有 能 输入端和输出端反接，改变了电流方向，磁极变化，磁性强弱相同，但是对衔铁的吸引是相同的，所以空气开关可以正常工作
(1)空气开关正常工作时，电路是通路，电磁铁有电流，电磁铁有磁性，因为电流较小，磁性较弱，对衔铁的吸引比较小。
(2)金属闸刀是一个杠杆，O是支点，弹簧对杠杆的拉力是动力F1，由支点向动力作用线做垂线即为力臂。
(3)电磁铁的磁极受电流方向的影响，电流方向改变，磁极就改变，当输入端和输出端反接，电磁铁的磁极变化，对衔铁的吸引作用是相同的，所以空气开关能正常工作。
【详解】
(1)[1]空气开关正常工作时，电磁铁中有磁性。
(2)[2]金属闸刀是杠杆，弹簧对杠杆的吸引力是F1，支点是O，由支点O向动力F1作垂线OA，OA即为力臂l1，如图所示：
(3)[3][4]当输入端和输出端反接，电磁铁的磁极变化，对衔铁的吸引作用是相同的，所以空气开关能正常工作。
18． 44.8min 13 A、B间 调大
【详解】
（1）[1]水质量为
m=ρV=1.0×103kg/m3×0.024m3=24kg
水吸热为
不计热损失时，需要的加热时间
（2）[2]设开水的质量为m′，则温水的质量为5m′，由热平衡可得
即
解得m′=13kg，开水的体积为
（3）[3]温度升高时，热敏电阻R的阻值减小，控制电路的电流增大，电磁铁的磁性增强，衔铁被吸下，此时饮水机应停止加热，所以应该把贮水箱内的电热丝接在A、B间。
[4]该饮水机从海拔高的区域移动到海拔低的区域使用，大气压增大，水沸点升高，需要多加热一会，而衔铁刚好吸下时控制电路中的电流不变，即要晚达到衔铁吸下电流，根据欧姆定律，需要增大可变电阻。
19． B 2.5A 38℃ 最大电阻大于40Ω，允许通过的最大电流不小于50mA
【详解】
(1)[1]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，说明工作电路工作时，A端应与B端相连接。
(2)[2]工作电路工作时，两个灯泡并联，工作电路的电压是220V，灯泡的额定电压是220V，两个灯泡正常发光，工作电路工作时的总电流为
I总=I+I=
(3)[3]由题意可知，当继电器中的电流最大为
50mA=0.05A
时，浴室内温度最高，此时电路的总电阻
R==240Ω
则此时热敏电阻的阻值
R2=R-R0-R1==240Ω-20Ω-40Ω=180Ω
由图乙可知，浴室内最高温度为38℃。
(4)[4]利用R2控制的浴室温度t0高低可调，将定值电阻R1替换为滑动变阻器，如图所示：
继电器中的电流最大为50mA，所以通过变阻器的最大电流不得小于50mA，定值电阻R1为40Ω，变阻器替换R1，变阻器的最大电阻大于40Ω。
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