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（有解析）

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．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．如图所示，电源两端电压不变，当开关S闭合时，电磁铁能吸起许多大头针。下列关于电磁铁的说法中正确的是 （　　）
A．电磁铁的上端是N极
B．电磁铁磁性的强弱可以通过吸起大头针的数目来判断
C．若滑片P向左移动，电磁铁吸起的大头针数量会减少
D．若仅将电路中的电源正负极对调，电磁铁会吸起更多的大头针
3．如图是一种磁悬浮地球仪的示意图，底座里面有一个电磁铁，可使内部有磁体的地球仪悬浮在空中。下列有关地球仪的说法正确的是（　　）
A．如果想取下地球仪，应先切断电源
B．这种装置是根据同种电荷相互排斥的原理来工作的
C．换用一个质量较大的地球仪仍然要悬浮在空中，地球仪受到的磁力变大
D．换用一个质量较大的地球仪仍然要悬浮在空中且距离不变，改变电磁铁线圈中的电流方向就可以了
4．如图甲，2020年6月21日，我国时速600公里高速磁浮试验样车，在上海同济大学磁浮试验线上成功试跑，标志着我国磁悬浮技术已达到世界领先水平。列车上电磁体始终通有直流电，铁轨上线圈通电后，电磁体和线圈会变成一节节带有N极和S极的电磁铁，列车所受磁力如图乙所示。下列有关说法错误的是（　　）
A．磁悬浮列车是利用同名磁极相互排斥的原理悬浮在轨道上的
B．图中列车在磁力作用下正在向右行驶
C．要保证列车一直向前行驶轨道，线圈的N极和S极就要不断变换，则铁轨上线圈中应通直流电
D．为了节约能源，列车行驶时应对铁轨上线圈分区段供电
5．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
6．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
7．科学家已经发现了巨磁电阻（GMR）效应：微弱的磁场可以导致某种材料的电阻阻值急剧变化。如图所示的电路是研究巨磁电阻特性的原理示意图，实验发现：闭合开关S1、S2后，在向左轻轻地移动滑片P的过程中，指示灯明显变亮。则下列说法中正确的是 （　　）
A．电磁铁右端为 N极
B．该巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小
C．滑片P向左轻轻移动过程中电磁铁的磁性减弱
D．小磁针将顺时针旋转
8．小丽利用光敏电阻受到光照时电阻变小的特性，设计了一个如图所示的自动控制电路，要求光暗时灯亮，光亮时灯灭。在实际调试时，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
9．下列运用科学方法的实例中，属于“分类法”的是（　　）
A．通过吸起大头针的个数来判断磁体的磁性大小
B．将电流比作水流来研究
C．改变内能的方法分做功和热传递两类
D．根据电功率的定义写出其公式
10．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
二、填空题
11．如图所示是一种水位自动报警器的工作原理图，当水位上升至探头A的位置时，电磁铁______（选填“失去”或“有了”）磁性，灯泡_____（选填“”或“”）开始工作，发出报警信号。
12．如图，R为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，用此热敏电阻和电磁继电器组成的一个简单恒温箱控制电路，当线圈中的电流达到一设定值时，衔铁被吸合，加热器停止工作，实现温控。
(1)恒温箱内的加热器应该接在______（AB/CD）之间；
(2)如果将滑动变阻器R'向左移动少许，恒温箱内的恒定温度将_______（升高/降低）。
13．在遂宁农村地区，很多道路边都安装有太阳能路灯，能够实现白天自动充电，夜晚自动给LED灯供电照明。若其自动控制电路如下图所示，R0为保护电阻，R为光敏电阻。电磁铁的工作是利用了_____（奥斯特/法拉第）的发现，要实现自动控制，光敏电阻R的阻值应该随光照强度增大而_____（增大/减小）。
14．如图甲所示的“聪明电梯”在有、无人乘坐时会以不同的速度运行，这样可以节约用电。图乙所示是其控制电路图，R是一个压敏电阻，其阻值随压力的增大而减小。当所有人走出电梯后，则图中电磁铁的磁性将 ______ （选填“增强”、“减弱”或“不变"），电动机的转速将 ______ （选填“变快”、“变慢”或“不变”）。
15．电磁铁与普通磁铁相比有许多优点，请写出其中的两点。
（1）______；
（2）______。
三、综合题
16．小丽同学家的卫生间将要改造，她利用学过的物理知识边思考、边探究。
(1)为防止扳动开关造成触电事故，她为家用浴霸（两个既可照明又可取暖的灯，其额定电压均为220V）设计了一个温度自动控制装置，如图甲所示。请将两灯连入电路中。( )
(2)洗澡时，涉及很多物理知识，小丽总结了一些，其中正确的是________
A．房间内充满“白气”是汽化现象
B．房间的玻璃镜面变得模糊不清，是水蒸气液化造成的
C．搓背用的洗澡巾表面粗糙是为了增大弹性
D．浴室内的照明灯用玻璃罩密封，是避免液化的水膜导电，造成人体触电事故
(3)小丽准备购买一个草坪式浴室防滑垫，它是由柔软的PVC材料制成，其正面为仿草坪式设计，背面有许多小吸盘，如图乙所示，正面是通过增大接触面的粗糙程度增大脚与垫之间的摩擦力：背面则是利用_______产生的较大压力来增大垫与地之间的摩擦力，两者并举从而达到理想的防滑效果。
(4)小丽想自制一个简易淋浴器，如图丙所示，其“混合器”其实就是一个可以调节横截面积大小的“三通”，当凉水从水龙头流经混合器时，热水会自动从热水壶中上升与凉水混合流到喷头洒出。热水会自动从热水壶中上升的原理是________。在热水和凉水的温度均保持不变的情况下，如果要使喷头喷出的水温升高，应如何调节“混合器”________。
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．如图甲所示，是一种电加热恒温箱的简化工作原理电路图。工作电路由电压U0 220V的电源和阻值为R0 88 的电热丝组成。控制电路是由电压U1 8V的电源、开关、电磁继电器（线圈电阻不计）、电阻箱R1（可取值范围为0 140 ）和热敏电阻Rt组成的，热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示。当控制电路的电流达到50mA时，衔铁才吸合，从而切断右边工作电路，停止加热。
（1）由乙图可知热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而____（选填增大、不变、减小）；
（2）求工作电路中电热丝R0工作时的电流和工作6分钟产生的热量__________；
（3）如果恒温箱的温度设定为70℃，则电阻箱R的阻值应取_____________；
（4）该恒温箱可设定的最高温度是____________。
19．超载是严重的道路交通违法行为，危及人民群众的生命财产安全，被称为头号“公路杀手”和“事故元凶”，在中学生科技创新大赛中，小周设计了如图甲所示的“汽车超载记录器“原理图，已知电源电压U＝6V，R为压敏电阻，其所受压力与电阻的关系如图乙所示。已知电磁继电器线圈电阻R＝10Ω，当通过线圈的电流达到0.1A时，电磁继电器的衔铁被吸下，
（1）根据所学的物理知识可知，图中的载重汽车所用的燃料是_____（选填“汽油”或“柴油”），该燃料属于_____（选填“可再生”或“不可再生”）能源。
（2）若某路段要求压力大于或等于2.0×105N时，报警系统启动进行抓拍，则电阻箱R1的阻值应调为多少？( )
（3）乡村道路的抗压能力一般比交通主干道路弱得多，若把此限载报警器应用到乡村道路，就要适当调低报警器的限载重量，可以将R1调_____（选填“大”或“小”），该限载报警器能检测到车辆的最小质量为多少？（g取10N/kg）( )
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【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．B
【详解】
A．由图中可知，当开关S闭合后，由安培定则可知，电磁铁的下端是N极，故A错误；
B．电磁铁的磁性越强，吸起的大头针的数目越多，所以电磁铁的磁性强弱可以通过吸起大头针的数目来判断，故B正确；
C．由图中可知，若滑片P向左移动，则滑动变阻器接入电路中的阻值变小，故由欧姆定律可知，电路中的电流变大，即电磁铁的磁性变强，故电磁铁吸起的大头针数量会增加，故C错误；
D．若仅将电路中的电源正负极对调，则电磁铁的正负极对调而磁性强弱不变，故电磁铁吸引的大头针的数量不变，故D错误。
故选B。
3．C
【详解】
A．当磁悬浮地球仪停止工作时，应先“拿开球体”再“切断电源”，防止地球仪在重力作用下会落下来而摔坏，故A错误；
B．因为球体与底座是相互分离的，所以球体与底座之间是相互排斥的，即该悬浮地球仪是利用的同名磁极相互排斥的原理制成的，故B错误；
C．因为球体在空中静止，处于平衡状态，所以球体受力平衡，即重力和磁力大小相等，故换用一个质量较大的地球仪时，重力增大，磁力也增大，故C正确；
D．磁悬浮地球仪中的电磁铁是利用电流的电磁效应工作的，改变电磁铁线圈中的电流方向，磁力方向改变，变为相互吸引，无论地球仪的质量怎么变化，底座与地球仪之间距离减小，都不能悬停，故D错误。
故选C。
4．C
【详解】
A．磁场力使列车能够悬浮在轨道上，利用的是列车与轨道间同名磁极相互排斥的原理，故A正确，A不符合题意；
B．根据力的示意图能够看出，不同磁极间受力方向是向右的，列车整体受力方向向右，故B正确，B不符合题意；
C．要使列车一直向右运动，需要使列车与轨道间磁极始终如题中所示，列车上磁体通有直流电，磁极方向始终不变，轨道上磁极需要改变，因此铁轨上线圈应该通有交流电，故C错误，C符合题意；
D．列车具有惯性，分区段供电，列车在无电区段可以利用惯性继续运动，从而节约能源，故D正确，D不符合题意。
故选C。
5．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。
6．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。
7．B
【详解】
AD．电流从电磁铁的右端流入，左端流出，利用安培定则判断电磁铁的左端为N极、右端为S极，由磁极间的相互作用可知，小磁针将逆时针旋转，故A、D错误；
BC．当滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，则电路中的电流变大，通电螺线管的磁性增强，右边电路中的指示灯明显变亮，则说明右边电路的电流变大了，巨磁电阻的电阻变小了，即巨磁电阻的阻值随磁场的增强而减小，故B正确，C错误；
故选B。
8．C
【详解】
电磁继电器的主要部分是电磁铁，电磁铁的磁性强弱跟电流的大小、线圈的匝数的多少、是否有铁芯插入有关，要想在光亮时灯灭，一定要增大电磁铁的磁性；
A．减少线圈的匝数减弱电磁铁的磁性，故A不符合题意；
B．抽出铁芯减弱电磁铁的磁性，故B不符合题意；
C．滑动变阻器滑片向右滑动电阻长度减小，电流增大，磁性增大，故C符合题意；
D．减小电源电压，电路中的电流减小，磁性减小，故D不符合题意。
故选C。
9．C
【详解】
A．通过吸起大头针的个数来判断磁体的磁性大小属于转换法，故A不符合题意；
B．将电流比作水流来研究，是类比法，故B不符合题意；
C．改变内能的方法分做功和热传递两类，是分类法，故C符合题意；
D．根据电功率的定义写出其的公式，采用的是比值定义法，故D不符合题意。
故选C。
10．C
【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。
11． 有了
【详解】
[1][2]由图可知，当水位到达A位置时，电磁铁所在电路闭合，电磁铁有了磁性，衔铁被吸下，则L2被接入电路中，L2发光，发出报警信号。
12． AB 降低
(1)当温度低的时候，电路与AB相连，此时加热器要工作，所以加热器的电路要与AB相连。
(2)热敏电阻R的阻值随温度降低而增大，据此分析。
【详解】
(1)[1]当温度较低的时候，热敏电阻的电阻较大，电路中的电流较小，此时继电器的衔铁与AB部分连接，此时是需要加热的，恒温箱内的加热器要工作，所以该把恒温箱内的加热器接在A、B 端。
(2)[2]如果将滑动变阻器向左移动少许，变阻器接入电路的电阻增小，而电磁铁吸合衔铁时的电流I0不变，根据欧姆定律可知，电磁铁吸合衔铁时控制电路的总电阻不变，则热敏电阻R的阻值应增大；因热敏电阻R的阻值随温度降低而增大，因此恒温箱内的温度将降低。
13． 奥斯特 增大
【详解】
[1]电磁铁的工作原理是电流的磁效应，而电流的磁效应是奥斯特发现的。
[2]由图知能够实现白天自动充电，夜晚自动给LED灯供电照明，说明夜晚衔铁被吸下，夜晚电磁铁的磁性比白天强。电磁铁的磁性随电流的增大而增大，所以夜晚电流大，电磁铁所在串联电路夜晚电阻小，即R的电阻白天大夜晚小，故光敏电阻R的阻值应该随光照强度增大而增大/。
14． 减弱 变慢
【详解】
当所有人走出电梯后，压力减小，则压敏电阻R的阻值增大，左侧控制电路中的电流减小，电磁铁磁性变弱，则衔铁被拉起，与触点1接触，此时电动机与电阻R1串联，通过电动机的电流减小，电动机的转速变慢。
15． 电磁铁磁性的有无可以控制 电磁铁磁性的强弱可以调节等
【详解】
（1）[1]电磁铁只有在通电时才能获得磁性，因此，可通过控制电流的有无来控制电磁铁磁性的有无。
（2）[2]控制电流的大小、线圈的匝数等还可以控制电磁铁的磁性强弱。
16． BD 大气压 流体流速大的地方压强小 减小混合器的横截面积
【详解】
(1)[1]两浴霸可独立工作，则为并联，接入由温度自动控制装置如下
(2)[2]A．房间内的“白气”是水蒸气液化产生的小水珠，故A错误；
B．玻璃变得模糊不清，是室内水蒸气在玻璃表面液化形成的小水珠附着导致的，故B正确；
C．搓澡巾表面粗糙是通过增大接触面粗糙程度，从而增大摩擦，故C错误；
D．房间内的水蒸气会液化形成小水珠，则照明灯用玻璃罩密封，是避免液化的水膜导电，造成人体触电事故，故D正确。
故选BD。
(3)[3]由于挤压，背面小吸盘内的空气被排除，则在大气压的作用下会产生较大压力来增大垫与地之间的摩擦力。
(4)[4]当凉水从水龙头流经混合器时，由于流速大压强小，产生压强差，从而产生压力差，热水就会自动从热水壶中上升。
[5]若使得喷出的水温升高，即需要让热水出来的更多，所以只需要减小混合器的横截面积，使得混合器处的流速更大，压强更小，让更多的热水喷出。
17． 电 化学 S 大 0.15 4.32×105 4.8
【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． 减小 2.5A ，1.98×105J 90Ω 170℃
【详解】
(1)[1]由乙图可知，当温度升高时，热敏电阻Rt的阻值减小，即热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而减小。
(2)[2]工作电路中电热丝R0工作时的电流
I0==2.5A
电热丝R0产生的热量
Q=I2Rt=(2.5A)2×88Ω×6×60s=1.98×105J
(3)[3]由图象可知，当恒温箱的温度设定为70℃时，热敏电阻Rt的阻值是70Ω，此时控制电路的电流
I=50mA=0.05A
时，衔铁才吸合，从而切断右边工作电路，停止加热，控制电路总电阻
R总==160Ω
根据串联电路电阻的特点可知，电阻箱R应取的阻值
R=R总-Rt=160Ω-70Ω=90Ω
(4)[4]由图乙可知，当恒温箱可设定的温度最高时，热敏电阻Rt的阻值最小，由于控制电路的电源电压和衔铁的吸合电流不变，根据R=可知，电路总电阻不变，要使热敏电阻Rt的阻值最小，电阻箱R1接入的阻值应最大，即
R1=140Ω
由第(3)问可知，控制电路总电阻
R总=160Ω
根据串联电路电阻的特点可知，热敏电阻Rt的阻值
Rt=R总-R1=160Ω-140Ω=20Ω
由图乙可知，当热敏电阻Rt的阻值为20Ω，恒温箱可设定的最高温度是170℃。
19． 柴油 不可再生 30Ω 小 5t
【详解】
(1)[1][2]由于柴油机的压缩比大，能产生更大的动力，故载重汽车所用的燃料是柴油；柴油在使用后短时间内不能源源不断的获得，属于不可再生能源。
(2)[3]当通过线圈的电流达到0.1A时，电路总电阻
R总＝＝60Ω
由图乙可知当压力等于2.0×105N时，压敏电阻R＝20Ω，根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和可得电阻箱
R1＝R总﹣R﹣R0＝60Ω﹣20Ω﹣10Ω＝30Ω
(3)[4][5]原题要求调低报警的限载质量，由图乙可知，压敏电阻R增大，由于控制电路的电源电压、通过线圈的电流和线圈的电阻不变，所以应减小电阻箱的电阻。当R1＝0Ω要使报警器报警，报警器能检测到车辆的最小质量，根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和可得压敏电阻
R′＝R总﹣R0＝60Ω﹣10Ω＝50Ω
由图乙可知
G＝F′＝0.5×105N＝5×104N
所以
m＝＝5×103kg＝5t
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