浙教版科学 八下1.3电磁铁的应用同步练习（能力提升）（含解析）

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1.3电磁铁的应用
一、选择题
1．下列设备，利用电磁继电器工作的是（　　）
A．水位自动报警器
B．动图式话筒
C．电磁起重机
D．直流电铃
2．在图中的自动控制电路中，当控制电路的开关S闭合时，工作电路的情况是（　　）
A．灯不亮，电铃响 B．灯不亮，电铃不响
C．灯亮，电铃不响 D．灯亮，电铃响
3．为解决开水烫口的问题，小敏设计了高温报警器，热敏电阻R的阻值随温度的升高而减小。要求报警器在超过55℃时报警并亮红灯；温度未超过55℃时不报警并亮绿灯。下列符合要求的高温报警器装置原理图为（　　）
A． B．
C． D．
4．为防止大棚内CO2浓度过高，兴趣小组设计了报警电路，当CO2浓度超过设定值时，红灯亮，反之不亮。其中气敏电阻Rx的阻值随CO2浓度的增大而减小。下列电路中符合要求的是（　　）
A． B．
C． D．
5．如图所示，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
6．如图所示，弹簧测力计下挂一条形磁铁，条形磁铁下面放置一通电螺线管。当条形磁铁从左向右水平拉过时，下列图像中能正确描述弹簧测力计示数变化情况的是（　　）
A． B．
C． D．
7．小滨利用“热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小”的性质，设计了判断水温变化的装置，其工作原理如图甲所示，电源、热敏电阻、电磁铁、定值电阻R0由导线连接成一个串联电路，在线圈的上方固定一个弹簧测力计，其下端挂一铁块。实验时把热敏电阻放入盛水的烧杯中，水温的变化会引起弹簧测力计示数发生变化：如图乙所示为某次实验中弹簧测力计读数随时间变化的图像。下列说法正确的是（　　）
A．t1到t2时间内热敏电阻的阻值变大
B．t1到t2时间内水温升高
C．t2到t3时间内电压表示数最小
D．t3到t4时间内电路中电流变大
8．小柯用一根导线和一枚铁钉制作了如图所示的电磁铁。线圈通电后，钉尖处可以吸引回形针。关于此实验，下列说法正确的是（　　）
A．铁钉吸引的回形针越多说明磁性越强
B．线圈通电后，钉帽一端为电磁铁的S极
C．改变线圈中的电流方向，则钉尖处不能吸引回形针
D．若电流大小不变，增大线圈匝数，钉尖处吸引回形针的数量不变
9．图中蹄形电磁铁上导线绕法正确的是（　　）
A． B．
C． D．
二、填空题
10．如图所示，盛水烧杯中漂浮着一个空心铁球，放置在电磁铁上，当闭合开关S后，电磁铁A端为　 　极(选填”N”或”S”)，将滑动变阻．器的滑片P向右滑动时，烧杯中的水面会　 　(选填“上升”、”下降”或”不变”)。根据水面的升降可以判断电磁铁的磁性强弱变化，这种方法就是科学上常用的　 　(选填”控制变量法”、”类比法”或”转换法”)
11．如图甲为某智能扫地机器人，可通过灰尘传感器自动寻找灰尘清扫。图乙为其部分工作原理图，R为光敏电阻，其阻值随光照强度增大而减小。
（1）接通电源，机器人工作，当清扫到一定程度，地面灰尘减少，使地面照射到光敏电阻上的光照强度增强，电磁铁的磁性　 　(选填“增强”、“不变”或“减弱”)，B触头将与　 　(选填“A”或“C”）接触。
（2）机器人工作时，它能通过电动机旋转、产生高速气流将灰尘等吸入集尘盒，此时，机器人集尘盒内部的气压　 　(选填“大于”、“等于”或“小于”)外界大气压。
12．某科学小组欲为学校实践基地蔬菜大棚设计“二氧化碳补充装置”，进行了项目化学习。该小组成员以大理石和稀盐酸作为原料制取二氧化碳，并且为了更加灵活地控制反应，利用大小相同的矿泉水瓶(部分底部切割)、多孔塑料板等来设计气体发生装置。
（1）设计气体发生装置．如图甲所示，小组成员们设计了不同的气体发生装置，其中可通过盖紧瓶盖使反应停止的是　 　。
（2）设计自动报警器。为防止大棚内CO2浓度过高，他们设计了报警电路。当CO2浓度超过设定值时，红灯一直亮，反之不亮。其中气敏电阻Rx的阻值随CO2浓度的增大而减小。则红灯应该接在图乙abcd中的　 　位置。
13．小宁设计了一个道路限载报警器（图甲），R0是变阻器，R是压敏电阻。R的电阻大小随压力大小变化关系如图乙。当超载车辆通过压敏电阻时，限载报警器电铃发声报警。一般交通主干道的抗压能力比村道路要强得多。若把村道路限载报警器应用到主干道，就要适当调高报警的限载重量，下列操作不可行的是____（填字母）。
A．把变阻器R0的滑片适当左移 B．把电源1的电压适当增大
C．把弹簧AB的A端适当左移 D．把电磁铁线圈匝数适当增多
14．雾天开车需开启雾灯，避免发生危险，下图是小科设计的雾灯模拟电路。(衔铁、线圈电阻不计)
（1）雾天，空气中的水蒸气会形成雾，该过程发生的物态变化是　 　。
（2）要实现闭合开关后警示灯能持续亮暗闪烁，可在电路中串联一个定值电阻，该电阻可连接在　 　 (选填“A"或“B")位置。
（3）实际操作过程中，闭合开关后发现衔铁不能被吸下，小科可以做哪些调整？　 　。(写出一种即可)
三、实验探究题
15．小明研究电磁铁磁性强弱的影响因系，设计电路如图所示。
（1）在AB间接入一个电磁铁，将滑片向左调节，电磁铁磁性将　 　(选填“变大”、“变小”或“不变”)
（2）为了研究线圈匝数对电磁铁磁性强弱的影响，小明准备利用以下器材进行实验。请补充完整实验步骤①之后的其它步骤。
实验器材：电源、滑动变阳器、开关、电流表、导线若干、电磁铁若干个(线圈匝数0~100间任选)、小铁钉若干。
实验步骤：①用导线将电源、滑动变阻器、开关、电流表按如图电路连接好。
老师建议：建议本实验做3组或3组以上，每组线圈匝数差值在20匝以上。
四、解答题
16．电动车电池的安全性主要体现在对其温度的控制上，当某组电池温度过高时，立即启动制冷系统进行降温。图甲是模拟控温装置示意图，电磁继电器与热敏电阻R1、滑动变阻器Rp串联接在电压为6伏的电源两端。当电磁铁线圈(电阻不计)中的电流I大于或等于20毫安时，衔铁被吸合。热敏电阻置于温度监测区域，其阻值Rt与温度t的关系如图乙所示，滑动变阻器的最大阻值为250欧。
（1）从图乙中可得热敏电阻Rt的阻值随温度升高而　 　。
（2）根据设计要求，制冷系统a端应与　 　(选填”b”或”c”)连接。
（3）根据题中给出的数据，请通过计算分析电池设定最高温度为多少度？
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】电磁继电器其实就是用电磁铁控制的开关，据此分析判断。
【解答】A.当水面与上面的金属块A接触时，整个控制电路接通，电磁铁产生磁性，将衔铁吸下来，接通工作电路里的红灯，从而达到报警的目的，这里的电磁铁相当于一个开关，故A符合题意；
B.声音振动引起线圈振动，线圈在磁场中切割磁感线，从而将声音转化为强弱变化的电流，这就是动圈式话筒的工作过程，没有利用电磁铁，故B不合题意；
C.在电磁起重机中，闭合开关，电磁铁通过电流而产生强大的磁力，将钢铁分拣并运走；断开开关，电磁铁没有电流从而磁性消失，钢铁可以被放下来，故C不合题意；
D.闭合开关后，电磁铁产生磁性，将衔铁吸下来，衔铁上的小锤敲击铃铛盖发出声音；此时，衔铁与上面的触点分开，电流消失，那么电磁铁也就没有磁性，衔铁在自身弹力的作用下恢复原装再次接通电路，如此循环往复，实现小锤反复敲击铃铛盖，故D不合题意。
故选A。
2．【答案】A
【知识点】电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】本题主要考查了电磁继电器的工作原理。
【解答】当控制开关S闭合时，控制电路接通，电磁铁有磁性，吸引磁铁，磁铁被吸下，则电铃所在电路接通，灯所在支路断开，所以此时电铃响，而灯不亮，A符合题意。
故答案为：A
3．【答案】C
【知识点】电磁铁的其他应用
【解析】【分析】分析各个选项中的电路，哪个符合题目描述的功能，哪个就是正确选项。
【解答】当温度升高时热敏电阻阻值减小，电流增大，电磁铁的磁场变强，衔铁被下来。
A.此时接通绿灯所在的电路，即绿灯发光，故A不合题意；
B.无论衔铁在什么位置，红灯都会发光，与题意不符，故B不合题意；
C.此时红灯发光，电铃报警，与题意相符，故C符合题意；
D.无论衔铁在什么位置，电铃都会发声，与题意不符，故D不合题意。
故选C。
4．【答案】A
【知识点】电磁铁的其他应用
【解析】【分析】分析各个选项中电路的工作状态，哪个与题目描述相同，哪个就是正确选项。
【解答】A.当气敏电阻Rx随CO2的浓度增大而减小时，通过电磁铁的电流增大，而电磁铁的磁场增强，将衔铁吸下来，接通红灯所在的电路，从而红灯亮而报警，故A正确；
B.当气敏电阻Rx随CO2的浓度增大而减小时，通过电磁铁的电流增大，而电磁铁的磁场增强，将衔铁吸下来，断开红灯所在的电路，从而无法报警，故B错误；
C.当气敏电阻Rx随CO2的浓度增大而减小时，通过电磁铁的电流增大，而电磁铁的磁场增强，将衔铁吸下来，此时将电磁铁和红灯短路，无法实现报警，故C错误；
D.无论二氧化碳的浓度怎样变化，始终有电流经过红灯，即始终处于报警状态，故D错误。
故须按A。
5．【答案】A
【知识点】磁极间的相互作用；电磁铁的构造和原理
【解析】【分析】（1）由安培定则可判断电磁铁的极性，由磁极间的相互作用和二力平衡知识可判断条形磁铁受到的摩擦力的方向；
（2）根据二力平衡的条件分析桌面对条形磁铁的摩擦力的方向；
（3）电磁铁磁性的大小与电流大小、线圈的匝数有关。
【解答】
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为N极，左侧为S极，同名磁极相互排斥，所以条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力，故A正确；
B.条形磁铁处于静止状态，水平方向上受到平衡力的作用，水平向左的排斥力和桌面对条形磁铁的水平向右的摩擦力为一对平衡力，故B错误；
C.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，排斥力变小，摩擦力和排斥力是一对平衡力，大小相等，所以摩擦力变小，故C错误；
D.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，则摩擦力不变，故D错误。
故答案为：A。
6．【答案】A
【知识点】磁极间的相互作用；电磁铁的构造和原理
【解析】【分析】同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；安培定则也叫右手螺旋定则，是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。(1)通电直导线中的安培定则（安培定则一）：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向 。(2)通电螺线管中的安培定则（安培定则二）：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。（磁感线由N极流向S极）
【解答】开关闭合，电磁铁中磁极方向，采用右手定则，四指代表电流方向，大拇指代表N极，所以a端是N，b端是S，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引， 当条形磁铁从左向右水平拉过时 ，受到的磁力越来越小，划过条形磁铁的一般位置时，吸引力不断增大，所以弹簧测力计的读数不断的变大，A正确；
故答案为：A
7．【答案】B
【知识点】欧姆定律及其应用；电路的动态分析；电磁铁的构造和原理
【解析】【分析】电磁铁通电有磁性，断电无磁性；电磁铁的磁极与电流方向有关，电流方向改变，磁极方向也会发生改变；电磁铁的强度与电流大小有关，电流越大，电磁铁的磁性越强；
【解答】 在线圈的上方固定一个弹簧测力计，其下端挂一铁块，闭合开关，电磁铁有磁性，铁块会被吸引，随着热敏阻值的变化，电流大小会发生相应的变化， 电磁铁的磁性强弱也会发生相应的变化，在t1-t2的范围内，弹簧测力计的读数变大，说明电磁铁的磁性增强，电流变大， 热敏电阻的阻值变小，温度升高，所以A错误，B正确；
t2-t3，弹簧测力计的示数不变，此时弹簧测力计读数最大，说明磁性最强，电流最大，热敏电阻最小，分得的电压最小，所以电压表所测的定值电阻R0的电压最大，C错误；
t3-t4，弹簧测力计的示数变小，说明电磁铁磁性减弱，电流变小，热敏电阻增大，温度降低，D错误；
故答案为：B
8．【答案】A
【知识点】电磁铁的构造和原理；影响电磁铁磁性强弱的因素
【解析】【分析】
（1）由安培定则可判断电磁铁的极性；
（2）电磁铁是通电产生电磁的一种装置；
（3）电磁铁的磁性强弱与电流的大小、线圈匝数和有无铁芯有关。
【解答】
A.磁性强弱可以通过铁钉吸引的回形针多少体现的，磁性越强，铁钉吸引的回形针越多，磁性越弱，铁钉吸引的回形针越少，故A正确；
B.由图可知，电流从钉尖一端流入，根据由安培定则可知，大拇指指向铁钉的另一端，则钉帽一端为电磁铁的N极，故B错误；
C.电磁铁通电时有磁性，切断电流后磁性消失，若改变线圈中的电流方向，则钉尖处仍然能吸引曲别针，故C错误；
C.若线圈匝数不变，增大电流，钉尖处吸引曲别针的数量会增加，故D错误。
故选A。
9．【答案】B
【知识点】电磁铁的构造和原理
【解析】【分析】根据电磁铁的缠绕方法分析判断。
【解答】在缠绕电磁铁时，一圈在正面，一圈在反面，如此循环往复。根据图片可知，导线从上面拉到下面时应该放在反面，故A错误；
根据图片可知，蹄形电磁铁的缠绕没有问题，故B正确；
缠绕蹄形电磁铁时，应该按照从上到下，从左到右的顺序缠绕导线。图片中先缠绕上边部分，当导线到达左边时应该竖直向下，而不是倾斜，故C错误；
当导线到达最左边后缠绕下面的部分时，第一圈应该在正面，故D错误。
故选B。
10．【答案】S；下降；转换法
【知识点】阿基米德原理；浮力的变化；电磁铁的构造和原理
【解析】【分析】
通电螺线管的磁极和电流方向之间的关系可以用右手螺旋定则（也叫安培定则）来判定。用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中的电流方向，大拇指所指的那一端就是通电螺线管的北极。右手螺旋定则也可以用来判断直线电流的磁场方向，只是需让大拇指指向电流方向，四指弯曲的方向就是直线电流产生的磁场方向。
【解答】
第一空：根据右手螺旋定则可知，电磁铁A端为S极。
第二空：滑动变阻器划片向右移，电阻增大，电流减小，电磁铁磁性减弱，铁球上浮，排开液体体积减少，液面下降。
第三空：根据水面的升降可以判断电磁铁的磁性强弱变化属于转换法。
11．【答案】（1）增强；C
（2）小于
【知识点】电磁铁的构造和原理；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）电磁铁的磁性强弱与线圈匝数，电流大小等均有关；
（2）流体压强大小与流速大小有关。
【解答】（1）光照增强，光敏电阻变小，电流变大，磁性变强，衔铁被向下吸合，故与触点C接触；
（2）流速越大，流体压强越小，故内部气压小于外界大气压。
12．【答案】（1）D
（2）a
【知识点】导体和绝缘体；电路的动态分析；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】 电磁铁是通电产生电磁的一种装置。在铁芯的外部缠绕与其功率相匹配的导电绕组，这种通有电流的 线圈 像磁铁一样具有磁性，它也叫做电磁铁；电磁铁的磁性强弱与电流的大小，线圈匝数，以及有无铁芯有关；电流越大，磁性越强；线圈匝数越多，磁性越强；有铁芯，磁性越强；
【解答】（1）只有D是可以通过盖紧瓶盖使反应停止，因为D中反应产生的二氧化碳微溶于水，所以瓶内的其他压强会增大，会将液面向下压，从而使得液面低于多孔塑料板，使得大理石与稀盐酸不接触，从而导致反应停止；
（2）气敏电阻Rx的阻值随CO2浓度的增大而减小，所以当二氧化碳溶度升高时，Rx阻值变小，电流变大，电磁铁的磁性变强，将衔铁吸下，此时应该是红灯一直亮，所以红灯接在a处位置；
故答案为：（1）D （2）a
13．【答案】B、D
【知识点】滑动变阻器的原理及其使用；电路的动态分析；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】由图甲可知：电磁铁磁性增强时，衔铁被吸下，电铃响起。由乙图可知，压敏电阻的阻值随着压力的增大而减小。
【解答】A.变阻器Ro的滑片适当左移，电阻变大，电路中的电流变小，电磁铁磁性变弱，此时R可以变小，F增大，故A正确；
B.把电源的电压适当增大，电路中电流变大，电磁铁磁性变强，此时R需要减大，F减小，会降低报警器的限载量，故B错误；
C、观察甲图发现，衔铁和弹簧的部分实际上是一个杠杆，如果不改变电磁铁电路的电流，可以让衔铁不那么容易被吸下来，因此弹簧向左移会达到目的，故C正确，
D.增加电磁铁线圈匝数，电磁铁磁性变强，此时需要减小电流，R变大，F变小，故D错误。
故选BD。
14．【答案】（1）液化
（2）A
（3）增大电源电压或增加线圈匝数等(合理即可)
【知识点】液化及液化现象；影响电磁铁磁性强弱的因素；电磁铁的其他应用
【解析】【分析】（1）根据物质的初始态和终末态确定物态变化的名称；
（2）虽然灯泡亮度改变，但是始终在发光，即始终接入电路，据此确定灯位置，进而确定电阻的位置；
（3）根据影响电磁铁磁场强弱的因素分析解答。
【解答】（1）空气中的水蒸气放热，从气态变成液态发生液化现象，从而形成雾。
（2）根据图片可知，无论衔铁十分被吸下来，B点是电流的必经支路，因此灯泡应该在B点，那么串联的电阻应该在A点。
（3）实际操作过程中，闭合开关后发现衔铁不能被吸下，说明电磁体的磁场太弱，
①增大电流，即增大电源电压；
②增加线圈匝数。
15．【答案】（1）变大
（2）①将线圈匝数为20的电磁铁接入AB间，闭合开关，适当调节滑片，读出电流表示数为I。
②将电磁铁的一端与足量的小铁钉接触，统计被吸引的小铁钉的数量，多次实验，计算被吸引的小铁钉数量的平均值，记为n1。
③保持电流I不变，用40匝、60匝的电磁铁重复步骤①②，获得n2、n3。
④换不同电流重复上述实验。
⑤比较线圈匝数与被吸引的小铁钉数量的关系，得出结论。
【知识点】电磁铁的构造和原理；影响电磁铁磁性强弱的因素
【解析】【分析】
（1）根据电流对电磁铁磁性强弱的影响进行解答；
（2）根据研究线圈匝数对电磁铁磁性强弱的影响的实验操作进行解答。
【解答】
（1）从电路图可以看出，电磁铁和滑动变阻器串联在电路中，当滑动变阻器的滑片向左调节时，电路中的电阻减小，则电流增大，电流越大，电磁铁的磁性越强，因此电磁铁的磁性会变大；
（2）探究线圈的匝数对电磁铁磁性强弱的影响，使用控制变量法进行探究，在实验中控制电路中的电流不变，分别用匝数为20、40和60的电磁铁进行实验 ，根据吸引小铁钉数量的多少来得出实验的结论。
16．【答案】（1）减小
（2）C
（3）解：R= =300Ω
Rt=R-Rp=300Ω-250Ω=50Ω．
由图乙可知此时对应的温度为70℃，所以电池设定最高温度是70℃
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁铁的构造和原理
【解析】【分析】
（1）根据图乙确定热敏电阻随温度的变化规律；
（2）根据图甲，结合热敏电阻的阻值随温度的变化规律确定制冷系统工作时衔铁的位置即可；
（3）首先根据计算出总电阻，再根据 Rt=R-Rp计算出此时热敏电阻的阻值，最后根据图乙确定电池设定的最高温度；
【解答】
（1）根据图乙可知，热敏电阻Rt的阻值随温度升高而减小。
（2）当温度升高到一定程度时，热敏电阻的阻值减小而电流增大，此时电磁铁的磁场增强将衔铁吸下来接通触点c，此时制冷系统开始工作，因此a端应该与c连接；
（3）根据题意，先计算衔铁吸合制冷系统工作时电路的总电阻，再根据串联电路电阻特点及滑动变阻器的电阻，计算热敏电阻Rt的阻值，最后根据图乙找到对应的温度值。
试题分析部分
1、试卷总体分布分析
总分：50分
分值分布 客观题（占比） 24.0(48.0%)
主观题（占比） 26.0(52.0%)
题量分布 客观题（占比） 10(62.5%)
主观题（占比） 6(37.5%)
2、试卷题量分布分析
大题题型 题目量（占比） 分值（占比）
选择题 9(56.3%) 18.0(36.0%)
填空题 5(31.3%) 19.0(38.0%)
解答题 1(6.3%) 7.0(14.0%)
实验探究题 1(6.3%) 6.0(12.0%)
3、试卷难度结构分析
序号 难易度 占比
1 普通 (100.0%)
4、试卷知识点分析
序号 知识点（认知水平） 分值（占比） 对应题号
1 浮力的变化 6.0(12.0%) 10
2 导体和绝缘体 2.0(4.0%) 12
3 电磁铁的其他应用 7.0(14.0%) 3,4,14
4 电磁继电器的组成、原理和特点 14.0(28.0%) 1,2,11,12,13
5 滑动变阻器的原理及其使用 5.0(10.0%) 13
6 阿基米德原理 6.0(12.0%) 10
7 欧姆定律及其应用 9.0(18.0%) 7,16
8 影响电磁铁磁性强弱的因素 11.0(22.0%) 8,14,15
9 电磁铁的构造和原理 32.0(64.0%) 5,6,7,8,9,10,11,15,16
10 液化及液化现象 3.0(6.0%) 14
11 磁极间的相互作用 4.0(8.0%) 5,6
12 电路的动态分析 9.0(18.0%) 7,12,13
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