20.3 电磁铁 电磁继电器 同步练习
一、单选题
1.(2022秋·河北保定·九年级统考期末)如图所示是小李探究电磁铁磁性强弱与什么因素有关的实验装置.下列措施中能使电磁铁磁性增强的是
A.滑片P向右移动,其他条件不变
B.滑片P向左移动,其他条件不变
C.开关S由1扳到2,其他条件不变
D.电源的正负极对调,其他条件不变
2.(2022秋·河北石家庄·九年级统考期末)如图所示的电路中,将电磁铁与滑动变阻器串联接入电路,闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.电磁铁的上端为S极
B.电磁铁周围存在磁感线
C.将滑动变阻器的滑片P向右滑动,电磁铁的磁性减弱
D.将滑动变阻器的滑片P向左滑动,电磁铁的磁极会对调
3.(2022秋·河北廊坊·九年级统考期末)如图所示的电路,下列说法正确的是( )
A.开关S拨到a时,小磁针静止时A端为S极
B.开关S拨到a时,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
二、多选题
4.(2022秋·河北石家庄·九年级统考期末)如图是小明探究“通电螺线管外部磁场分布”的实验,开关断开时小磁针甲、乙的指向如图所示,当开关闭合时,下列说法正确的是( )
A.小磁针甲偏转,小磁针乙不偏转
B.小磁针乙偏转,小磁针甲不偏转
C.滑动变阻器滑片P从左向右滑动时,通电螺线管的磁性逐渐增强
D.滑动变阻器滑片P从右向左滑动时,通电螺线管的磁性逐渐增强
5.(2022秋·河北承德·九年级统考期末)如图是演示巨磁电阻效应原理的示意图,是巨磁电阻,它的阻值在磁场中随磁性增强而急剧减小。当滑动变阻器滑片P向左滑动时( )
A.电磁铁的磁性增强
B.巨磁电阻的阻值变大
C.电压表示数变大
D.指示灯的亮度变亮
6.(2022秋·河北保定·九年级统考期末)如图是一款给蔬菜大棚提供热和光的装置的电路示意图。当大棚内温度低于设定温度时,大功率灯泡L自动发光,温度达到设定温度后自动熄灭。控制电路中,R0是定值电阻,R1是热敏电阻,其阻值随温度的变化而变化。下列说法正确的是( )
A.闭合开关S,电磁铁的下端是N极
B.R1的阻值随温度的升高而减小
C.当温度升高时,电流表的示数减小
D.若将R0换成阻值稍大的电阻,设定温度将升高
7.(2022秋·河北石家庄·九年级统考期末)如图是一种水位自动报警器的原理图,它运用了许多物理知识。以下说法中正确的是( )
A.不纯净的水是导体
B.水位到达金属块B时,绿灯亮
C.报警器中的电磁铁运用了电流的磁效应
D.电磁继电器实质是一种电路开关
8.(2022秋·河北唐山·九年级统考期末)如图是拍摄机动车闯红灯的工作原理示意图。光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合,压力开关受到机动车的压力会闭合,摄像系统在电路接通时可自动拍摄违章车辆。下列有关说法中正确的是( )
A.绿灯时,光控开关断开,摄像系统不会拍摄
B.光控开关和压力开关都闭合时,摄像系统才会自动拍摄
C.机动车只要驶过埋有压力开关的路口,摄像系统就会自动拍摄
D.撤掉光控开关(直接用导线连接),可以实现不管是红灯还是绿灯时,只要有车辆通过埋有压力开关的路口,摄像系统都会自动拍摄
三、填空题
9.(2022秋·河北秦皇岛·九年级统考期末)如图所示,当开关闭合后,螺线管上方的小磁针静止在图示位置,则小磁针的右侧为 极;如果在螺线管内插入铁芯就成了 ;关于通电螺线管磁场的方向,小明通过实验得出的结论是:通电螺线管的极性跟导线的环绕方向有关。请对此结论作出评价: 。
10.(2022秋·河北邢台·九年级统考期末)如图所示,小明在研究“电磁铁”的过程中,使用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁进行实验,闭合开关后,若将两电磁铁上部靠近,会相互 (选填“吸引”或“排斥”);当滑动变阻器滑片P向 (选填“左”或“右”)端移动时,电磁铁磁性减弱。
11.(2022秋·河北邢台·九年级统考期末)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。
12.(2022秋·河北邯郸·九年级统考期末)如图所示,闭合开关后,电磁铁的左端为 极,对电磁铁来说,匝数越多,通过的 越大,它的磁性就越强。
13.(2022秋·河北唐山·九年级统考期末)如图所示是一种水位自动报警器的原理图。水位没有到达金属块A时,电磁铁 (选填“具有”或“没有”)磁性,此时灯 发光;水位到达金属块A时,灯 发光。
14.(2022秋·河北承德·九年级统考期末)小明去超市,走到电梯前发现电梯运动较慢,当他站在电梯上时又快了起来。小明根据所学的知识,画出如图所示的电路(R是一个压敏电阻)。小明分析:当人站在电梯上,压敏电阻的阻值减小,则电磁铁的磁性变 ,衔铁与触点 (填“1”或“2”)接触,电动机的转速变 。
四、作图题
15.(2022秋·河北唐山·九年级统考期末)如图所示,当闭合开关,滑动变阻器的滑片向A端滑动时,发现弹簧伸长,请将实物图补充完整,并标出通电螺线管的N、S极。
五、实验题
16.(2022秋·河北唐山·九年级统考期末)小宇同学参加了学校“研究性学习小组”,探究了“研究磁体的磁性强弱是否与温度有关”的课题。他做的实验如下:将一条形磁铁的一端固定在铁架台上,另一端吸着一些小铁钉,用酒精灯给磁铁加热,如图甲所示,经过一段时间后,当磁铁被烧红时,发现铁钉纷纷落下。
(1)从小宇的实验可得出的初步结论: ;
(2)根据这一结论,小宇大胆设计了一个温度报警器,如图乙所示,请简述它的工作原理:当温度逐渐升高时,磁铁的 减弱直至消失,无法 (填“排斥”或“吸引”)弹簧开关,弹簧开关向下恢复原状,这样下面的电路就被接通,从而使电铃报警;
(3)同组的小明同学却认为小宇设计的温度报警器有不足之处,他设计了如图丙所示的利用水银温度计的温度报警器,与图乙方案相比有什么优点: 。
17.(2022秋·河北邯郸·九年级统考期末)在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中,实验室准备的器材有:电源、开关、滑动变阻器、两根完全相同的铁钉、表面绝缘的铜线、大头针若干。小明利用上述器材,制成简易电磁铁甲、乙,并设计了如图所示的电路。
(1)根据图示的情况可知, (填“甲”或“乙”)的磁性强,依据是 ,说明电流一定时,电磁铁的 ,磁性越强;
(2)当滑片P向左移动时,电磁铁甲、乙吸引大头针的个数 (填“增加”或“减少”),说明 ,电磁铁的磁性越强;
(3)根据安培定则,可判断出甲图的下端是电磁铁的 极;
(4)实验中发现电磁铁吸引的大头针的下端是分散的,这是因为 。
18.(2022秋·河北秦皇岛·九年级统考期末)小明在“探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数是否有关”的实验中,连接了如图所示的电路。主要实验步骤如下:
①选用电磁铁接线柱a、c接入电路K、M之间,闭合开关S,调节滑动变阻器滑片P到某位置,观察电流表示数为I。用电磁铁下端吸引大头针,记录电磁铁接入电路的线圈匝数n和被吸引大头针的个数N,断开开关S;
②将电磁铁接线柱a、b接入电路K、M之间,闭合开关S,用电磁铁下端吸引大头针,记录电磁铁接入电路的线圈匝数n和被吸引大头针的个数N,断开开关S。
根据以上实验步骤,回答下列问题:
(1)实验中,用 判断电磁铁磁性的强弱。
(2)请写出实验步骤中存在的问题: 。
(3)请你针对(2)中存在的问题,写出改正的步骤:②将电磁铁接线柱a、b接入电路K、M之间,闭合开关S, ,用电磁铁下端吸引大头针,记录电磁铁接入电路的线圈匝数n和被吸引大头针的个数N,断开开关S。
(4)用该实装置还能探究电磁铁磁性强弱与 是否有关。
19.(2022秋·河北唐山·九年级统考期末)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,并设计了如图所示电路。
(1)实验中是通过观察 来比较电磁铁磁性强弱。这种研究方法称为 ;
(2)把甲、乙两个电磁铁串联,目的是 相同,以探究电磁铁磁性强弱与 的关系;
(3)由现象可得结论:电流一定时, ,电磁铁磁性越强;
(4)电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是 ;
(5)电磁铁在生产、生活中应用广泛,请写出其中的一个应用: 。
20.(2022秋·河北保定·九年级统考期末)某同学利用热敏电阻为家中灯暖型“浴霸”(用电灯取暖的用电器)设计了一个温度可自动控制的装置,如图甲所示。“控制电路”中的热敏电阻Rt的阻值随温度变化的曲线如图乙所示。“浴霸”共安装有2盏标有“220V 440W”的灯泡。
回答问题:
(1)当浴室中的温度上升时,由图乙可知热敏电阻的阻值 (选填“变大”,“变小”或“不变”);当升高到一定的温度值时,继电器的街铁会被 (选填“吸合”或“释放”)。
(2)此同学用一节干电池作为控制电路的电源,已知电磁铁线圈的阻值R0=10Ω。当电线圈中电流≥50mA时继电器的衔铁会被吸合、电流≤30mA时衔铁会被释放,此时热敏电阻Rt对应的阻值分别是 Ω和 Ω;将这位同学设计的装置放在浴室内,浴室内温度可控制在 °C °C范围内。
参考答案:
1.B
【详解】电磁体的磁性强弱与下列3种因素有关:(1)电流强弱(2)线圈扎数(3)有无铁芯.A中P向右滑动时电阻增大,电流变小,磁性变小.B中P向左移动时电阻减小,电流增大,磁性增大.C线圈扎数变少,磁性减弱.D电源正负极的对换不影响磁性大小.
2.C
【详解】A.根据安培定则知道,电磁铁的上端为N极,故A错误;
B.电磁铁周围存在磁场,但没有磁感线,磁感线是为了描述磁场的性质而引入的曲线,故B错误;
C.将滑动变阻器的滑片向右滑动,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据欧姆定律知道,电路中的电流变小,电磁铁的磁性减弱,故C正确;
D.电磁铁的磁极与电流的大小无关,所以移动滑片时,磁极不会对调,故D错误。
故选C。
3.A
【详解】A.从图可知,当开关S拨到a时,电流从电磁铁的右端流入,左端流出,根据安培定则可知,电磁铁左端是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,A端为S极,故A正确;
B.开关S拨到a,滑动变阻器的滑片向右滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据欧姆定律可知,电路中的电流减小,电磁铁的磁性减弱,故B错误;
C.开关S由a拨到b时,电磁铁中的绕线方法,电流方向不变,则磁极不变,故C错误;
D.将开关S由a换到b时,调节变阻器的滑片P,保持电流表的示数不变,即电流不变,将开关S由a换到b时,线圈匝数减少,则电磁铁的磁性减弱,故D错误。
故选A。
4.AC
【详解】AB.由图可知,开关闭合后,则螺线管正面导线中的电流方向是向上的,通过安培定则可以判断出:通电螺线管左端是N极,右端是S极。同名磁极相斥,甲要偏转;磁感线从螺线管N极出发,回到其S极,乙处的磁感线方向是向右的,乙不偏转;故A正确,B错误;
CD.滑动变阻器滑片P从左向右滑动时,滑动变阻器接入电阻减小,由欧姆定律可知电路中电流变大,则通电螺线管的磁性将增强;滑片P从右向左滑动时,通电螺线管的磁性要减弱。故C正确,D错误。
故选AC。
5.AD
【详解】A.当滑动变阻器滑片P向左滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,则左侧电路的总电阻变小,由欧姆定律可知,左侧电路电流变大,因此电磁铁磁性增强,周围磁场增强,故A符合题意;
BCD.因为巨磁电阻的阻值在磁场增强时急剧减小,所以此时巨磁电阻的阻值会变小,右侧电路中的总电阻变小,根据串联电路分压的规律可知,电压表的示数变小;由欧姆定律可知,右侧电路中的电流变大,通过指示灯的电流变大;由P=I2R可知,灯的实际功率变大,所以指示灯变亮,故BC不符合题意,D符合题意。
故选AD。
6.AC
【详解】A.由图可知,电流下端流出,根据安培定则可知,电磁铁的上端为S极,下端为N极,故A正确;
B.当大棚内温度低于设定温度时,此时衔铁被吸下,通过电磁铁的电流变大,电路的总电阻变小,R1的阻值变小,所以R1的阻值随温度的降低而减小,故B错误;
C.当温度升高时,R1的阻值随温度的升高而增大,总电阻变大,电路中的电流减小,电流表的示数减小,故C正确;
D.若将R0换成阻值稍大的电阻,由于吸合电流不变,此时电路的总电阻不变,R1的阻值随温度的降低而减小,所以设定温度将降低,故D错误。
故选AC。
7.ACD
【详解】A.纯净的水是绝缘体,不纯净的水一般是导体,故A正确;
B.读图可知,当水位到达B时电路接通,电磁继电器有磁性,衔铁就会在电磁力吸引的作用下与红灯接通,红灯亮;故B错误;
C.报警器中的电磁铁有电流通过时,有磁性,将衔铁吸下,无电流通过时,无磁性,衔被弹起,所以运用了电流的磁效应,故C正确;
D.电磁继电器实质是一种电路开关,通过磁性的有无来控制电路的通断,故D正确。
故选ACD。
8.ABD
【详解】A.绿灯时,光控开关断开,电磁铁中无电流通过,没有产生磁性,电磁铁不会将衔铁吸下,使摄像系统所在的电路没有接通,摄像系统不会拍摄,该装置不能正常工作,故A正确。
B.光控开关和压力开关都闭合后,电磁铁中有电流通过,产生磁性,电磁铁会将衔铁吸下,使摄像系统所在的电路接通,摄像机会对违规车辆进行拍照,故B正确;
C.当光控开关断开时,压力开关闭合,摄像系统也不会自动拍摄,故C错误;
D.撤掉光控开关(直接用导线连接),相当于是红灯时光控开关闭合,这样不管是红灯还是绿灯时,只要有车辆通过埋有压力开关的路口,摄像系统都会自动拍摄,故D正确。
故选ABD。
9. S 电磁铁 见解析
【详解】[1]由安培定则可知,螺线管的右端为N极,由磁极间的相互作用规律可知,小磁针右端为S极。
[2]电磁铁是利用电流的磁效应使铁芯产生磁性的装置,在螺线管内插入铁芯就成了电磁铁。
[3]关于通电螺线管磁场的方向,小明通过实验得出的结论是:通电螺线管的极性跟导线的环绕方向有关。请对此结论作出评价:此结论正确,电流方向不变时,改变螺线管中导线的环绕方向,观察到小磁针的偏转方向发生改变,说明通电螺线管的磁场方向发生改变。
10. 排斥 右
【详解】(1)[1]由图知,闭合开关后,电流从A电磁铁的上端流入、下端流出,根据安培定则可知A电磁铁的上端为N极;电流从B电磁铁的下端流入、上端流出,根据安培定则可知B电磁铁的上端也为N极,因同名磁极相互排斥,所以将两电磁铁上部靠近时,它们会相互排斥。
(2)[2]影响电磁铁磁性强弱的因素:电流的大小和外形相同的螺线管线圈的匝数。在电磁铁线圈的匝数不变的情况下,要使电磁铁磁性减弱,应使通过电磁铁的电流变小,即电路中的电流变小,根据欧姆定律可知电路中总电阻变大,则滑动变阻器接入电路的电阻变大,所以滑片应该向右移动。
11. 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。
12. N 电流
【详解】[1]由图可知,电磁铁中电流是从右端流入、从左端流出,根据安培定则可知,电磁铁的左端为N极,右端为S极。
[2]电磁铁磁性强弱影响因素有两个:电流大小、线圈匝数多少;匝数越多,通过的电流越大,它的磁性就越强。
13. 没有 L1 L2
【详解】[1][2]由图知道,当水位低于金属块A时,控制电路断路,电路中没有电流,电磁铁无磁性,继电器在弹簧的拉力作用下与上端的静触点接通,灯L1接入电路,故灯L1发光。
[3]当水位达到金属块A时,控制电路接通,电磁铁获得磁性,此时电磁铁吸引衔铁,使触点开关与下端静触点接通,则灯L2发光。
14. 强 2 快
【详解】[1][2][3]由图可知,当人站在电梯上时,R的阻值减小,电路中电流增大,电磁铁变强,则衔铁被吸下,与触点2接触,则电机上的电压增大,电动机转速变快。
15.
【详解】由图知,电流从螺线管的上端流入,根据安培定则,用右手握住螺线管,使四指指向电流的方向,则大拇指所指的一端(下端)为螺线管的N极,上端为S极。通电螺线管的上端S极与上面磁体的S极排斥,当闭合开关,滑动变阻器的滑片向A端滑动时,发现弹簧伸长,说明通电螺线管的磁性减弱,通过螺线管中的电流需要减小;当滑动变阻器的滑片向A端移动时,电阻增大,电流减小,故应将B接线柱与开关相连,如图
16. 高温可消磁 磁性 吸引 丙方案可以设定报警的具体温度
【详解】(1)[1]如图甲所示,开始磁体的右端吸引了很多的铁钉,说明磁体的磁性很强,加热一段时间后,当磁铁被烧红时,发现铁钉纷纷落下,说明没有了磁性。实验表明温度影响磁体的磁性,温度越高,磁性越弱,得出的初步结论是高温下可以消磁。
(2)[2][3]如图乙所示,开始时磁体吸引弹簧开关,当温度逐渐升高时,磁铁的磁性减弱直至消失,无法吸引弹簧开关,弹簧开关向下恢复原状,这样下面的电路就被接通,从而使电铃报警。
(3)[4]通过对比乙丙实验设计,丙图温度升高到一定程度时,磁体的磁性减弱,不能吸引右侧电路开关,右侧电路的断开的,电铃不响。温度降低时,磁体的磁性增强,吸引右侧电路开关,右侧电路闭合,电铃响。丙方案可以设定报警的具体温度,而乙图设计难以设定具体的报警温度。
17. 乙 电流相同,乙缠绕的线圈的匝数多,吸引大头针越多 线圈匝数越多 增加 线圈匝数一定时,电流越大 N 大头针被磁化,同名磁极相互排斥
【详解】(1)[1][2][3]由图可知,乙电磁铁吸引的大头针多,说明乙的磁性强,这是因为在电流相同时,乙缠绕的线圈的匝数多,吸引大头针越多,同时比较甲、乙可得出结论:电流一定时,线圈的匝数越多,电磁铁磁性越强。
(2)[4][5]当滑动变阻器滑片向左移动时,线圈匝数不变,变阻器接入电路的电阻变小,电流变大,所以电磁铁甲、乙吸引大头针的个数都会增加,这说明:线圈匝数一定时,电流越大,电磁铁的磁性越强。
(3)[6]由图可知,乙螺线管中的电流是从上边导线流入的,根据右手螺旋定则,用右手握住螺线管,四指的方向和电流方向相同,那么,大拇指所指的下端为N极。
(4)[7]电磁铁吸引大头针后,大头针被磁化,同一端的磁极相同,同名磁极相互排斥,所以大头针的下端分散。
18. 吸引大头针的个数 没有控制使两次电磁铁中的电流相同(意思对就行) 调整滑动变阻器滑片的位置使电流表示数为I 电流
【详解】(1)[1] 电磁铁磁性的强弱是看不见,摸不着的,转化成看得见的电磁铁吸引大头针数目,所以用吸引大头针的个数来判断电磁铁磁性的强弱。
(2)[2]电磁铁磁性的强弱与电流大小、线圈的匝数有关。①②两步骤中,将a、c和a、b分别接入电路K、M之间,线圈匝数不同,目的是探究匝数与电磁铁磁性的关系,而没有控制两次电流大小相同,所以实验步骤中存在的问题是:没有控制使两次电磁铁中的电流相同。
(3)[3]根据(2)的分析,将电磁铁接线柱a、b接入电路K、M之间,闭合开关S,调节滑动变阻器使电路中的电流仍为I,观察电磁铁下端吸引大头针数目的多少。
(4)[4]保持a、c(或a、b)接入电路K、M之间,保持匝数不变,移动滑动变阻器的滑片,改变电流大小,观察不同电流时电磁铁吸引大头针数目的多少来判断磁性强弱。所以用该实装置还能探究电磁铁磁性强弱与电流大小是否有关。
19. 电磁铁吸引大头针的数量 转换法 控制电流 线圈匝数 线圈匝数越多 大头针被磁化,同名磁极相互排斥 电磁起重机(或电铃、磁悬浮列车等)
【详解】(1)[1][2]磁性的强弱是无法直接观察的.题中就是利用电磁铁吸引大头针数目的不同来反映磁性强弱的不同的;这是转换法。
(2)[3][4]把甲、乙两个线圈匝数不同的电磁铁串联,根据串联电路电流特点可知,通过两个电磁铁的电流相等。这样操作控制了电磁铁中通过的电流相等、改变了线圈匝数,根据控制变量法可知,这是探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系。
(3)[5]通过两个电磁铁的电流相等,甲的线圈匝数多,吸引的大头针多,则甲的磁性强,故可得结论:电流一定时,线圈匝数越多,磁性越强。
(4)[6]电磁铁吸引的大头针下端分散是因为大头针被磁化成同名磁极,相互排斥,所以才会下端分散开。
(5)[7]电磁铁的应用非常广泛,比如电磁起重机(或电铃、磁悬浮列车、电动机、发电机等)。
20. 变小 吸合 20 40 34 22
【详解】(1)[1]由图乙可知,当浴室温度上升时,热敏电阻的阻值变小。
[2]当升高到一定的温度值时,随着热敏电阻的阻值减小,通过继电器的电流变大,继电器的街铁会被吸合。
(2)[3]由图甲可知,热敏电阻和继电器串联,电源电压为1.5V,当通过电路的电流为50mA时,继电器两端的电压为
U继=I1R继=0.05A×10Ω=0.5V
根据串联电路的分压规律,热敏电阻两端的电压为
U热敏=U-U继=1.5V-0.5V=1V
热敏电阻的阻值为
[4]当通过电路的电流为30mA时,继电器两端的电压为
U继=I2R继=0.03A×10Ω=0.3V
根据串联电路的分压规律,热敏电阻两端的电压为
U热敏'=U-U继'=1.5V-0.3V=1.2V
热敏电阻的阻值为
[5]当热敏电阻的阻值为20Ω时,由图乙可知对应的温度为34℃。
[6]当热敏电阻的阻值为40Ω时,由图乙可知对应的温度为22℃。