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．如图所示，是研究电磁铁实验，下列说法正确的是（　　）
A．比较图中甲、乙吸引大头针的数量可知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同名磁极相互排斥
D．该实验不能探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系
2．下列有关电和磁的四幅图，其中描述错误的是（ ）
A． 图是奥斯特实验，证实了磁能产生电
B． 图用细线将司南悬挂起来，司南静止时勺柄指南，勺柄是司南的南极
C．图所示通电螺线管周围的磁场和条形磁体的磁场相似
D．如是磁悬浮列车，其原理是同名磁极相互排斥
3．下列说法中正确的是 （　　）
A．空气开关自动断开，是因为用电器总功率过大引起的
B．只要改变电磁铁线圈的匝数，电磁铁的磁性强弱就会改变
C．导体中的电荷在做定向移动时可以产生磁场
D．电功率大的用电器比电功率小的用电器做的功多
4．物理研究中常常用到“控制变量法”、“等效替代法”、“理想化模型”、“类比法”等科学方法。在下列研究实例中，运用了“类比法”的是（　　）
A．研究电流时，从分析水流的形成来分析电流的形成
B．研究磁场时，用磁感应线描述空间磁场的分布情况
C．研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系时，保持线圈中的电流大小不变
D．研究杠杆的平衡条件时，将撬棒抽象为绕某一固定点转动的硬棒
5．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
6．下列改变通电螺线管磁性强弱的方法中不正确的是（　　）
A．改变通过螺线管电流的强弱 B．改变螺线管的匝数
C．调换螺线管两端的极性 D．调节铁芯在通电螺线管中的深浅
7．在安装直流电动机模型的实验中，小杰同学按照科学教材的要求安装了一台如图所示的直流电动机模型．安装完毕，闭合开关后，线圈顺时针方向转动，则能使线圈逆时针方向转动的做法是：
A．减小一节电池 B．把电源两极对调
C．增加一节电池 D．把电源和磁铁的两极同时对调
8．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
9．如图所示，GMR是巨磁电阻，它的阻值随电磁铁磁性的增强而减小。下列判断正确的是（　　）
A．开关S1闭合，滑片向右移动，电磁铁磁性增强
B．开关S1闭合，滑片移到某一位置，电磁铁左端为N极
C．开关S1和S2同时闭合，滑片向右移动，GMR的电阻变小
D．开关S1和S2同时闭合，滑片向左移动，指示灯变暗
10．物理学是培养同学们科学思想、科学方法和科学精神的一门自然科学。下列物理问题所用到的主要研究方法与其他三种不同的是（　　）
A．探究影响电阻大小的因素
B．伏安法测电阻
C．探究导体产生的热量与电阻大小的关系
D．探究影响电磁铁磁性强弱的因素
二、填空题
11．某校物理活动课上，小乐用金属铜线、一块强磁铁、一节一号干电池成功制作出了简易的电动机，如图甲所示．他展示过程中，将电池的正、负极交换了位置并将线圈改变了形状，如图乙所示，发现铜线圈的转动方向与原来相反．根据以上现象请你写出一个可探究的科学问题：_______________？
12．如图所示的电路中，当开关S拨到a后，电磁铁左端为______极，小磁针静止时，B端是______极；当开关S由a拨到b，调节滑动变阻器，使电流表的示数仍保持不变，则电磁铁的磁性______（选填 “增强”、“不变”或“减弱”）。
13．探究小组为了模拟电磁起重机的工作原理，用表面涂有绝缘漆的导线绕在大铁钉上制成电磁铁，接入电路，如图所示。闭合开关S，电磁铁有了磁性，A端是______极。将滑动变阻器的滑片向右移动一段距离后，硬币才被吸起，这说明电流越大，电磁铁的磁性______。
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。装置通电后，电磁铁上端为___________（选填“”或“”）极，若电磁铁吸力较小，则应将滑动变阻器滑片向___________（选填“左”或“右”）滑动。
15．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。当有人走上电梯后，则图中电磁铁的磁性将________（选填“增强”“减弱”或“不变”），工作电路中动融点与静融点________（选填“1”或“2”）接触，电梯速度加快。
三、综合题
16．参照《车辆驾驶人员呼气酒精含量阀值与检验标准GB19522》，呼气中酒精浓度大于等于0.09mg/L就属于酒后驾驶。小明想借助相关器材，设计一个酒驾报警模拟电路。
器材：6V电源U1、12V电源U2、开关S、氧化锡检测电阻RX（其阻值与周围气体中酒精浓度的关系图象如图所示）、定值电阻R0、电磁继电器（线圈电阻忽略不计，当电流大于等于200mA时，衔铁被吸下，当电流小于200mA时，衔铁被弹回）、电压表、导线，以及额定电压均为12V的红灯、绿灯、蜂鸣器。
功能：闭合开关S，检测者呼出气体流经RX，若呼气中酒精浓度小于0.09mg/L，则只有绿灯亮：若呼气中酒精浓度大于等于0.09mg/L，则红灯亮且蜂鸣器正常工作，提示酒驾；呼出酒精浓度变大时，电压表示数增大。
(1)请按照电路的功能，以笔画线代替导线完成电路连接；______
(2)定值电阻R0的阻值应为______Ω；
(3)当电压表示数超过______V时，可以认定为酒驾；
(4)按照规定，呼气中的酒精浓度大于等于0.4mg/L，可以认定为“醉驾”，小明想将已经设计好的“酒驾报警模拟电路”改装成“醉驾报警模拟电路”，即呼气中酒精浓度小于0.4mg/L，绿灯亮；呼气中酒精浓度大于等于0.4mg/L，则红灯亮且蜂鸣器正常工作，提示醉驾。则他应将R0换成阻值______（更大更小）的电阻，或将U1换成电压______（更大更小）的电源。
17．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。
18．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______。
19．图甲所示是家用燃气报警器的部分电路示意图，其中控制电路中的R1是由气敏电阻制成的传感器，R1的阻值与燃气浓度的关系如图乙。出厂预设当燃气浓度达到4%时报警，出厂测试时，控制电路的电源电压为3V且保持恒定，闭合开关S1、S2，移动滑动变阻器R2滑片P的位置，当控制电路中的电流为0.03A时，电磁铁恰好能将衔铁吸下，工作电路中相应的灯亮起而报警（电磁铁线圈的阻值忽略不计）。
（1）使用燃气的场所都应安装燃气报警器，安装的具体位置应根据被检测气体相对于空气的密度来决定。如果家中使用的是天然气（主要成分是密度比空气小的甲烷），则报警器应安装在厨房（如图丙）的______（填“A”或“B”）区域；
（2）小科认为报警时只有灯亮还不能起到很好的报警作用，最好灯亮同时又有警报声，所以建议加接蜂鸣器，则蜂鸣器应与______灯并联；
（3）该报警器要达到出厂预设值，请计算滑动变阻器应接入电路的电阻值；( )
（4）当报警器报警时，下列处理方法正确的是______；
A．迅速打开排风扇
B．打开门窗通风换气
C．禁止切断报警器电源
D．熄灭一切火种，迅速关闭气源总阀
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
开关闭合后，根据电流方向利用安培定则可判断螺线管的磁极；物体能够吸引铁、钴、镍等物质，说明该物体具有磁性，有磁性的物体叫做磁体；影响电磁铁磁性强弱的因素主要有电流的大小、线圈的匝数、铁芯的有无，在研究过程中和分析实验结论时，都要注意控制变量法的运用，这样才能得出具有普遍意义的规律。
【详解】
A．图中甲乙两个电磁铁串联，所以通过的电流相等；甲吸引的大头针多，说明它的磁性强，进一步观察发现，甲的线圈匝数比乙的线圈匝数多，由此可知：当通过的电流相同时，电磁铁的线圈匝数越多，其磁性越强，故A错误；
B．根据右手螺旋定则可知，乙铁钉的下端是N极，其上端是S极，故B错误；
C．大头针被磁化，同一端的磁性相同，互相排斥，所以大头针的下端散开，故C正确；
D．该实验也能探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系，移动滑动变阻器的滑片可以改变电流大小，比较甲或乙前后吸引大头针的多少可得出结论，故D错误。
故选C。
2．A
【详解】
A．图a是奥斯特实验，证实了电能产生磁，故A错误，A符合题意；
B．图b用细线将司南悬挂起来，司南静止时勺柄指南，指南为磁体的磁南极，勺柄是司南的南极，故B正确，B不符合题意；
C．图c所示通电螺线管周围的磁场和条形磁体的磁场相似，故C正确，C不符合题意；
D．如d是磁悬浮列车，其原理是同名磁极相互排斥，故D正确，D不符合题意。
故选A。
3．C
【详解】
A．电路中发生短路故障时，空气开关也自动断开，故A错误；
B．影响电磁铁磁性强弱的因素和电流的强弱、线圈的匝数和铁芯的有无有关，所以改变电磁铁线圈的匝数，电磁铁的磁性强弱不一定会改变，故B错误；
C．电荷定向移动可以产生电流，电流的周围存在磁场，故C正确；
D．功率是描述做功快慢的物理量，用电器的功率越大，只能说明用电器做功越快，故D错误。
故选C。
4．A
【详解】
A．研究电流时，从分析水流的形成来分析电流的形成，即用水流来类比电流，运用了“类比法”，故A符合题意；
B．研究磁场时，用磁感应线描述空间磁场的分布情况，磁感应线是实际不存在的，运用了“模型法”，故B不符合题意；
C．研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系时，保持线圈中的电流大小不变，运用了“控制变量法”，故C不符合题意；
D．研究杠杆的平衡条件时，将撬棒抽象为绕某一固定点转动的硬棒，运用了“理想模型法”，故D不符合题意。
故选A。
5．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。
6．C
【详解】
通电螺线管磁性的强弱与电流的大小，线圈的匝数及是否有铁芯插入有关；螺线管中的电流越大，螺线管的匝数越多，有铁芯插入都可以使通电螺线管的磁性增强，因此调换螺线管两端的极性，只是改变电流的方向，因此只能改变通电螺线管磁场的方向，不能改变通电螺线管磁性强弱；故C项错误；C项符合题意。
故选C。
7．B
根据题中“直流电动机”可知，本题考查电动机的知识，根据电动机的原理，运用磁场对通电导体的作用力的方向的影响因素进行解答．
【详解】
BD、直流电动机的转动方向与线圈中的电流方向和磁场方向有关，若使通入直流电动机的电流方向改变或磁场的方向改变，它的转动方向将改变．但是如果同时改变电流的方向和磁场的方向，线圈的转动方向将不变，故B正确，D错误；
AC、只改变电流大小或增加电池的节数只能改变电动机的转动速度，不能改变转动方向，故AC错误．
故选B．
8．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。
9．B
【详解】
AB．由图示知，电磁铁与滑动变阻器串联在电路中，开关S1闭合，电流由电磁铁的右端流入，左端流出，据安培定则知，电磁铁的左端为N极。当滑片向右滑动时，变阻器接入电路的阻值变大，据欧姆定律知，通过电路的电流变小，那么电磁铁的磁性会减弱。故A错误，B正确；
C．开关S1和S2同时闭合，滑片向右移动时，电磁铁的磁性减弱，则GMR的电阻会变大。故C错误；
D．开关S1和S2同时闭合，当滑片向左滑动时，通过电磁铁的电流变大，它的磁性增强，GMR的电阻减小，而GMR与指示灯串联，则此电路中的总电阻变小，那么通过指示灯的电流变大，指示灯变亮。故D错误。
故选B。
10．B
【详解】
电阻的大小与材料、横截面积、长度有关，在探究电阻大小与什么因素有关时，要使用控制变量法；伏安法测电阻时，要多次测量，取平均值减小误差；探究导体产生的热量与电阻大小的关系，要控制通电时间、通过两电阻的电流相同，使用的是控制变量法；磁铁磁性的强弱与电流大小、线圈匝数有关，探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，要使用控制变量法；故只有伏安法测电阻时使用的实验方法与 其他三种实验不同，故B符合题意；ACD不符合题意。
故选B。
11．通电线圈受力的方向是否与电流方向或线圈形状有关
【详解】
实验中将电池的正负极交换了位置并将线框改变了形状，通过铜线框的赚动方向相反，可以猜想铜线框受力的方向可能与电流方向与形状有关．所以可探究的问题是：通电线圈受力的方向是否与电流方向或线圈形状有关．
【点睛】
通电导线在磁场中受力的作用，所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关；据此分析即可判断．
12． N S 减弱
【详解】
[1][2]从图可知，当开关S拨到a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。由磁极间的相互作用可知，小磁针静止时B端为N极。
[3]在此实验装置中，保持电流不变，将开关S由a换到b，则减少了线圈的匝数，因此通电螺线管的磁性减弱。
13． N（北） 越强
【详解】
[1]图示电路是串联连接，闭合开关S，电流由B端流入电路，由A端流出，据安培定则知，A端为N极。
[2]滑动变阻器的滑片向右移动时，接入电路的阻值变小，电路中的电流变大，硬币被吸起，说明此过程电磁铁的磁性增强，即通过的电流越大，电磁铁的磁性越强。
14． 左
【详解】
[1]由图示知，闭合开关后，电流从通电螺线管的上端流入，下端流出，据安培定则知，电磁铁的上端为N极。
[2]电磁铁的吸力较小，是因为它的磁性太弱，而图示中的电磁铁线圈匝数不可改变，但可改变通过的电流的大小，为了让磁性增强，应增大电流，那么应向左移动滑片，让变阻器接入电路的阻值变小，来增大电流。
15． 增强 2
【详解】
[1][2]当人走上电梯后，压力增大，则压敏电阻R的阻值减小，根据欧姆定律可知，左侧控制电路中的电流增大，则电磁铁的磁性增强，衔铁被拉下，与静融点点2接触，电机接通。
16． 24 4.8 更小 更大
【详解】
(1)[1]控制电路：若呼气中酒精浓度等于，从图象知检测者呼出气体流经的电阻是，控制电路的电压是，若只有接入控制电路，根据可知电路时电流是，衔铁会被电磁继电器吸引，红灯亮蜂鸣器响，与功能矛盾，要使只有绿灯亮，需要控制电路电流变小，定值电阻起分担电压作用，所以定值电阻要串联在控制电路中，所以电源、开关S、氧化锡检测电阻、定值电阻、电磁继电器组成一个串联的控制电路。呼出酒精浓度变大时，的电阻变小，分担电压变小，分担电压变大，电压表示数增大，所以电压表测量定值电阻两端的电压；工作电路：若呼气中酒精浓度大于等于，当电流大于等于时，衔铁被吸下，则红灯亮且蜂鸣器正常工作，并且工作电源电压、额定电压均为的红灯、蜂鸣器，所以红灯和蜂鸣器并联在工作电源上。若呼气中酒精浓度小于，当电流小于时，衔铁被弹回，则只有绿灯亮，并且工作电源电压、额定电压均为的绿灯，所以绿灯和工作电源构成通路；连接电路如图所示：
。
(2)[2]由图象知，呼气中酒精浓度等于时，的阻值是，和串联在电源上，控制电路电流是，所以控制电路电阻为
所以电阻为
(3)[3]若呼气中酒精浓度大于等于，则红灯亮且蜂鸣器正常工作，此时视为酒驾，此时两端的电压为
当电压表示数超过时，可以认定为酒驾。
(4)[4][5]呼气中的酒精浓度大于等于是醉驾，的电阻变大，控制电路的电阻变大，电流变小，衔铁无法被吸引，所以要减小定值电阻的阻值或增大控制电路电源电压。
17． 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
18． 减小 N 增强 110 变大
【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。
19． A L2 60Ω BD
【详解】
（1）[1]因为甲烷密度小于空气，所以会浮在上方，所以放在A处。
（2）[2]电磁铁将衔铁吸下，工作电路中L2亮起，则蜂鸣器应与L2并联。
（3）[3]当燃气浓度达到4%时，R1=40Ω，当控制电路中的电流为0.03A时，滑动变阻器应接入电路的电阻值
（4）[4]A．打开排风扇会产生电火花，可能会引燃煤气，引起爆炸，故A错误；
B．打开门窗通风换气，把燃气散出去，故B正确；
C．切断报警器电源，停止了报警，危险，也可能产生电火花，故C错误；
D．当发现泄漏时，立即关闭煤气闸阀，阻止了泄露，熄灭一切火种，防止爆炸，故D正确。
故选BD。
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