人教版物理九年级下册课课练：20.3　电磁铁　电磁继电器（含答案）

[第二十章　第3节　电磁铁　电磁继电器]
一、选择题
1.下列装置中没有应用电磁铁的是 (　　)
A.电铃 B.电磁继电器
C.电热器 D.高速磁浮列车
2.关于如图图图示的电路,下列说法正确的是 (　　)
A.开关S拨到a时,小磁针静止时B端为N极
B.开关S拨到a,滑动变阻器的滑片向右滑动时,电磁铁的磁性增强
C.开关S由a拨到b时,电磁铁的磁极发生改变
D.开关S由a拨到b,调节滑动变阻器,使电流表示数不变,则电磁铁的磁性增强
3.[2021·杭州] 如图图图示,闭合电磁铁开关S,条形磁铁静止在水平桌面上。下列判断正确的是(　　)
A.条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力
B.条形磁铁受到桌面对其向左的摩擦力
C.将滑动变阻器的滑片向右移动,条形磁铁受到的摩擦力不变
D.若只改变电源的正、负极,条形磁铁受到的摩擦力变大
4.[2021·泰安] 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。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S极
②电磁铁外部的磁感线从左端出发回到右端
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①③正确 B.只有①②正确
C.只有②④正确 D.只有②③正确
5.如图图图示为一款“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,R1为定值电阻,R2为光敏电阻,其阻值随光照强度的变化而变化,以下说法正确的是 (　　)
A.R2的阻值随光照强度的增大而增大
B.当光照强度减小时,电压表示数减小
C.当光照强度增大时,电磁铁的磁性变弱
D.若将R1换成阻值稍小的电阻,可使灯L的发光时间变短
6.小阳同学在研究性学习活动中,通过查阅资料,查到了一种由半导体材料做成的热敏电阻,其阻值随温度变化的曲线如图图图所示。他设计了如图图图图乙所示的温度自动控制装置,其中R为热敏电阻,已知电磁继电器的线圈电阻R0为50 Ω,左侧控制电路的电源电压为6 V。当继电器线圈中的电流大于或等于20 mA时,继电器的衔铁被吸下,右侧工作电路就断开。下列说法中正确的是 (　　)
A.当控制电路工作时,电磁铁的上端是N极
B.当温度为10 ℃时,通过控制电路中的电流为12 mA
C.该装置可将温度控制在50 ℃以下
D.用超导体制作电热丝可大大提高它的发热功率
二、填空题
7.某市科技馆有机器人和参观者下象棋的展台。机器人取放棋子时用一根“手指”接触棋子表面就可以实现(如图图图示),其奥秘是机器人“手指”内部有电磁铁。
(1)机器人取放棋子是利用了电磁铁　　　(选填“磁性有无”或“磁极方向”)可以控制的特点。
(2)制作象棋棋子的材料应该是下列常见金属材料中的　　　　(选填“铁”“铜”或“铝”)。
8.[2021·成都] 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,将其接入电路,如图图图示。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　　　　。
9.[2020·自贡改编] 如图图图所示的“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。如图图图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,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“变大”“变小”或“不变”)。
10.如图图图示是一款利用热传感器设计的高温报警电路,启动报警器,当环境温度过高时,电铃会被接通发出报警声,通过断开开关S可以关闭铃声。热传感器应接在电路中的　　　　位置,电铃应接在电路中的　　　　位置。(均选填“a”“b”或“c”)
三、实验探究题
11.如图图图所示是某学习小组的同学设计探究“电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关”的实验电路图。
　
(1)实验中,移动变阻器的滑片改变通过电磁铁线圈中的　　　　　大小;根据电磁铁吸引小铁钉的多少判断电磁铁的　　　　　　　　。
(2)下表是该组同学所做实验的记录:
实验次数 1 2 3 4 5 6
电磁铁线圈匝数/匝 50 100
电流/A 0.8 1.2 1.5 0.8 1.2 1.5
吸引铁钉的最多数目/枚 5 8 10 7 11 14
①比较实验中的1、2、3(或4、5、6)组数据,可得出结论:匝数一定时,通过线圈中的电流越大,电磁铁的磁性越　　　　。
②比较实验中的1和4(或2和5,或3和6)组数据,可得出结论: 　。
(3)实验后,同学们想继续探究“电磁铁的磁性强弱与线圈内的铁芯大小是否有关”,他们利用上述电路和两根大小不同的铁芯,设计实验:实验时应该保持　　　　　　不变,换用不同的铁芯,观察电磁铁吸引小铁钉的多少。若两次实验吸引小铁钉数量明显不同,说明　 。
12.如图图图所示是某小区利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的原理示意图,其中,光敏电阻R的阻值随光照强度的增强而变小,该装置能实现白天为蓄电池充电,晚上照明,试将电路连接完整。
答案
1.C　 电热器是利用电流的热效应工作的。
2.A
3.A　 由安培定则得,右手握住螺线管,四指指向电流的方向,大拇指指向电磁铁右端,则电磁铁右端为N极,左侧为S极。根据同名磁极相互排斥可知,条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力,故A正确。
条形磁铁处于静止状态,水平方向上受到平衡力的作用,条形磁体受到的水平向左的排斥力和桌面对其水平向右的摩擦力为一对平衡力,故B错误;
将滑动变阻器的滑片向右移动,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据欧姆定律可知,电路中的电流变小,电磁铁的磁性变弱,则排斥力变小,又因摩擦力和排斥力是一对平衡力,二者大小相等,所以摩擦力变小,故C错误。
若只改变电源的正、负极,电流的方向改变,大小不变,则电磁铁的磁性强弱不变,条形磁体受到电磁铁的吸引力大小等于原来的排斥力大小,此时吸引力与摩擦力是一对平衡力,大小相等,则摩擦力大小不变,故D错误。
4.C　 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错误;
②在磁体的外部,磁感线是从N极出发回到S极的,所以电磁铁外部的磁感线从左端出发回到右端,故②正确;
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,灯泡所在电路中的电流变大,通过灯泡的电流变大,则灯泡变亮,故④正确。
5.D　 要使灯L在天亮时自动熄灭,控制电路中的电流需增大到一定数值,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R2的阻值减小,所以,R2的阻值随光照强度的增大而减小,故A错误;
由于R2的阻值随光照强度的增大而减小,当光照强度减小时,R2的阻值增大,根据串联分压的规律可知,R2两端的电压增大,即电压表示数增大,故B错误;
当光照强度增大时,R2的阻值变小,根据欧姆定律可知,控制电路中的电流变大,则电磁铁的磁性增强,故C错误;
由于控制电路的电源电压不变,衔铁被吸合的电流不变,根据欧姆定律可知,衔铁被吸合时控制电路的总电阻不变,若R1换成阻值较小的电阻,则R2的阻值变大,此时光照强度减弱,即在天较暗时灯就熄灭了。由此可见,将R1换成阻值较小的电阻,可缩短灯L的发光时间,故D正确。
6.C　 由电路图可以看出电磁铁的电流由下进、由上出,根据安培定则可以判定电磁铁的下端是N极,故A错误。
如图图图图甲可知,当温度为10 ℃时,热敏电阻的阻值为500 Ω,电路中的总电阻:
R=R0+R1=50 Ω+500 Ω=550 Ω,
控制电路中的电流:I==≈0.0109 A=10.9 mA≠12 mA,故B错误。
当工作电路断开时,控制电路中的电流:
I=20 mA=0.02 A,
则控制电路中的总电阻:R总===300 Ω,
热敏电阻R与R0串联,所以:R=R总-R0=300 Ω-50 Ω=250 Ω;
查曲线图可知:当R=250 Ω时,t=50 ℃,故此温控装置可将温度控制在50 ℃以下,故C正确。
根据焦耳定律,超导体没有电阻就不能产生热量,故D错误。
7.(1)磁性有无　
(2)铁　
(1)根据机器人取放棋子的特点可以推断,它是靠电磁铁磁性有无来控制“手指”的,当通电时有磁性,将棋子拿起,当断电时无磁性,将棋子放下。(2)因为象棋棋子能被电磁铁吸引,因此它一定是用磁性材料制成的,铁是磁性材料,而铜、铝不是磁性材料。
8.N(北)　越强
由图可知,开关闭合后,电流由螺线管的上端流入、下端流出,由安培定则可知,螺线管的A端为N极,B端为S极,滑片向右移动,滑动变阻器接入电路的电阻变小,由欧姆定律可知线圈中的电流增大,而此时电磁铁能吸起硬币,说明磁性增强,故可知电流越大,电磁铁的磁性越强。
9.减弱　变小　 当所有人走出电梯后,压力减小,则压敏电阻R的阻值增大,图乙中,左侧控制电路的电流减小,电磁铁的磁性变弱,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,电动机的转速变小。
10.c　b　 当环境温度升高到一定程度时,热传感器电阻变小,控制电路电流变大,电磁铁磁性增强,电磁继电器的衔铁被吸合,动触点和下面的静触点接触,电铃接在b位置时就会被接通发出报警声。断开开关S,电路中没有电
流,电磁铁失去磁性,弹簧将衔铁拉起,接在b处的电铃不再工作,可关闭铃声;当温度低时,热传感器电阻大,低压控制电路中电流变小,电磁铁磁性减弱,弹簧将衔铁拉起,接在b处的电铃不再工作,所以热传感器接在电路中的c位置。
11.(1)电流　磁性强弱
(2)①强
②电流一定时,外形相同的螺线管,线圈匝数越多,电磁铁的磁性越强
(3)电磁铁线圈的匝数和通过的电流
电磁铁的磁性强弱与线圈内的铁芯大小有关
12.如图图图图所示