【北师大版物理（2024）九年级上册同步练习】四电磁铁及其应用（含答案）

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【北师大版物理（2024）九年级上册同步练习】四电磁铁及其应用
一、单选题
1．电磁继电器的动触点和静触点在电路中的作用相当于（　　）
A．电磁铁 B．衔铁
C．工作电路的开关 D．控制电路的开关
2． 如图所示是汽车尾气中 CO 浓度的检测电路示意图。气敏电阻R1 的阻值随CO 浓度的增大而减小，R2 是滑动变阻器，闭合开关 S， 当 CO 浓度高于某一设定值时，电铃报警。下列说法正确的是
A．电磁铁的上端是S 极
B．电铃应接在A 和B 之间
C．当 CO浓度升高时，电磁铁的磁性减弱
D．若要在CO 浓度更低时报警，可将R2 的滑片向右调节
3．下列研究物理问题的方法不是转换法的是（　　）
A．用弹起来的乒乓球来说明音叉的振动
B．用磁感线来描述磁场的空间分布
C．用小桌陷入沙子的深度来反映压强的大小
D．用磁铁吸引大头钉的个数来知道磁性的强弱
4．下列用电器或设备中，没有电磁铁的是（　　）
A．日光灯 B． 电铃 C．电磁起重机 D．磁悬浮列车
5．巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧减小的现象，且磁场越强电阻越小，图中是说明巨磁电阻特性原理的示意图，图中GMR是巨磁电阻，如果闭合S1、S2，滑片P向左移动时，电表的变化情况是（　　）
A． 表和 表示数均变小
B． 表和 表示数均变大
C． 表示数变小， 表示数变大
D． 表示数变大， 表示数变小
6．如图是科技小组设计的一种温度自动控制报警装置电路图，以下说法中错误的是（　　）
A．温度计中的水银是导体
B．自动报警器的触点类似一种开关
C．自动报警器中的电磁铁运用了电磁感应现象
D．温度达到90℃，红灯亮
二、填空题
7．热敏传感器主要运用了热敏电阻来测量温度的变化。热敏电阻阻值随温度变化的曲线如图甲所示，图乙是由热敏电阻作为传感器制作的简单自动报警线路图，图中、为两个固定的金属片，为铁片。为了使温度过高时发送报警信息，开关应该接在　 　处选填“”或“”，因为温度升高时电磁体的磁性　 　选填“增强”“不变”或“变弱”。
8．小明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芯上制成电磁铁，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左移动一段距离后，铁钉才陆续被吸起，这说明电流越大，电磁铁的磁性越 　 　；断开开关S，电磁铁磁性 　 　（选填“会”或“不会”）消失。
9．在研究影响电磁铁磁性强弱因素的实验中，当电磁铁的线圈匝数一定时，改变并记录通入线圈中的电流，观察并记录电磁铁吸引大头针的个数，得出如下数据：
电流/A 0.2 0.4 0.6 0.8
电磁铁吸引大头针的个数/个 1 5 21 45
请根据表中数据，归纳出实验结论：　 　。
10．如图是小明同学在研究性学习活动中为某仓库设计的一种防盗报警器，其踏板放在仓库的门口，电铃和灯泡放在值班室内。观察电路可知，这个报警器的工作原理是：有人踩踏板时　 　；无人踩蹋板时　 　。（选填“灯亮”或“铃响”）
11．如图所示的磁悬浮地球仪，利用了同名磁极相互　 　的原理，从而能够悬浮于空中静止或旋转，生动地展现了地球在空间的状态，完美地诠释了科技的魔力。底座对球体的斥力与　 　是一对平衡力。
12．如图甲所示，是一种由压敏电阻控制电动机转速的“聪明扶梯”。有人乘坐时电梯运行速度快，无人乘坐时电梯运行速度慢，可以实现节约用电。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，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”）。
三、计算题
13．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R1的阻值随温度变化的曲线如图乙所示．电磁铁线圈可看成阻值为20Ω的纯电阻R0，“浴霸”共安装有2盏标有“220V，440W”的灯泡，当电磁铁线圈中电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，使“浴霸”电路断开；当线圈中的电流小于或等于40mA时，继电器的衔铁被释放，使“浴霸”电路闭合．
求：
（1）若浴室中的温度不得超过40℃，则控制电路的电源电压U1最小值是多少？　 　
（2）若电源U1电压恒定为12V，则将此装置放在浴室内，浴室内温度可控制在多大范围内　 　？
14．大桥被损坏的一个重要原因是过往车辆严重超载，为了能抓拍超载车辆，小明及其物理兴趣小组成员决定设计一个“汽车超载模拟记录器”。如图为该超载记录器原理图，已知电源电压U=6V，线圈电阻R0=50Ω，保护电阻R=150Ω， R为压敏电阻，当车辆驶入被检测路段时，其阻值随它受到的压力变化的情况如表格所示，当电压表示数达到或超过4V时，继电器的衔铁被吸下，工作电路中的照相机就开始工作，抓拍超载车辆。求：
（1）检测路段没有车辆经过时，控制电路中的电流。
（2）当控制电路消耗的总功率为0.18W 时，请通过计算判断照相机是否工作
（3）被检测路段有车辆经过时，电压表的示数为3V，则该车的质量。
四、综合题
15．寒冬，为给小鸡仔提供温暖的环境，小明制作了恒温箱系统，原理如图。控制电路由电磁继电器、滑动变阻器R1、热敏电阻R2（安装在恒温箱内，阻值随温度升高而显著减小）、低压电源等组成。加热电路由电源、电热丝R3和R4等组成。调好R1阻值，闭合开关S1、S2，箱内温度升高到设定值后即在小范围内波动，且降温阶段降温比较平缓。
（1）通电线圈上端是　 　极，温度升高时，电磁铁磁性　 　；
（2）R3阻值　 　（大于/小于）R4阻值；
（3）将R1的阻值稍微调小一些，恒温箱控制的温度将　 　。
16．小星同学为自家的洗浴电热水器设计了一个自动控制装置，如图所示．R1是一个热敏电阻（置于热水器水中），其阻值随温度的变化关系如表I．表Ⅱ是这个电热水器的铭牌．已知继电器线圈电阻R2为10Ω，左边电源的电压U0为6V不变．当继电器线圈R2中的电流增大到某一数值时，继电器的衔铁被吸下，电热水器电路断开；当继电器线圈中的电流减小到某一数值时，继电器的衔铁被释放，电热水器电路闭合，开始工作．请解答：
表I：
温度t/℃ 10 20 30 40 50 60 70 80 90
电阻R/Ω 60 42 30 20 15 10 8 6 5
表Ⅱ：
型号 FED﹣H50 额定电压 交流220V
最大水量 50kg 频率 50Hz
额定内压 0.75MPa 额定功率 2000W
（1）正常工作时，电热水器的电阻是多少？
（2）分析表I，热敏电阻的阻值随温度如何变化？
（3）若电热水器内的水温控制在30～60℃之间，求衔铁被吸下、电热水器电路被断开时，继电器线圈中的电流变化范围是多少？
17．为实现自动控制，小明同学利用电磁继电器（电磁铁线圈电阻不计）制作了具有延时加热、保温、消毒等功能的恒温调奶器，其电路图如图甲所示。控制电路中，电压U1=3V，定值电阻R0=50Ω，热敏电阻R的阻值随温度变化的图像如图乙所示；工作电路中，电压U2=220V，R1=836Ω，R2=44Ω。已知恒温调奶器的容量为2kg；水温达到80oC时衔铁会跳起。【水的比热容为4.2×103J/（kg oC）】
（1）求衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流；
（2）求工作电路在保温状态下的电功率；
（3）当调奶器加满温度为25oC的水，加热元件工作500s后衔铁跳起，求此过程中水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率；
（4）该恒温调奶器控制电路部分的电源是两节干电池，工作一段时间以后，电压会稍有降低，此时恒温调奶器开始保温的温度将　 　（选填“升高”或“降低”）。
五、科普阅读题
18．阅读短文，回答问题。
目前的动车设计中均安装了烟雾报警器，一旦有烟雾产生，烟雾报警系统就会报警，列车随即自动减速甚至停车。小明在查阅资料后，自行设计了一只“烟雾报警器”（电路如图所示）。该报警器由“控制电路”和“工作电路”所组成，其中“控制电路”由光敏电阻R、电磁铁（线圈阻值R0=12Ω）、电源U=6V、开关等组成；“工作电路”由蓄电池、电铃、导线等组成。小明的设计思路是：当光敏电阻接收到的光照强度减弱到一定程度时，工作电路接通，电铃报警。已知该光敏电阻的阻值R与光照强度E之间的关系如表所示。
光照强度E/cd 1 2 3 4 5 6
光敏电阻R/Ω 36 18 12 9 R′ 6
（1）当进入车厢的烟雾浓度增大，射向光敏电阻的光照强度 　 　（填“增大”或“减小”），光敏电阻阻值 　 　（填“增大”或“减小”）；
（2）根据光敏电阻的阻值R与光照强度E之间的关系，推测R′=　 　Ω；
（3）根据上述报警器的工作原理判断，电铃应接在 　 　（填“甲”或“乙”）处；
（4）闭合控制电路的开关，如果当线圈中的电流大于或等于250mA时，继电器的衔铁被吸合，则光敏电阻接收到的光照强度需要在 　 　cd以上。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】电磁继电器的组成、原理和特点
2．【答案】D
【知识点】安培定则；电磁继电器的组成、原理和特点
3．【答案】B
【知识点】探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验；声音的产生；电磁铁的构造和原理
4．【答案】A
【知识点】电磁铁的其他应用
5．【答案】D
【知识点】电路的动态分析；影响电磁铁磁性强弱的因素及其探究
6．【答案】C
【知识点】导体与绝缘体；通电直导线周围的磁场；电磁继电器的组成、原理和特点
7．【答案】a；增强
【知识点】电磁继电器的组成、原理和特点；影响电磁铁磁性强弱的因素及其探究
8．【答案】N；强；会
【知识点】安培定则；影响电磁铁磁性强弱的因素及其探究
9．【答案】当电磁铁的线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁的磁性越强
【知识点】影响电磁铁磁性强弱的因素及其探究
10．【答案】铃响；灯亮
【知识点】电磁继电器的组成、原理和特点
11．【答案】排斥；球体的重力
【知识点】二力平衡的条件及其应用；电磁铁的其他应用
12．【答案】增强；变快
【知识点】电功率的计算；影响电磁铁磁性强弱的因素及其探究
13．【答案】（1）10
（2）22-30
【知识点】电功率的计算；电磁继电器的组成、原理和特点
14．【答案】（1）解：由图甲可知，控制电路中保护电阻R1、压敏电阻Rx和线圈R0串联，电压表测保护电阻R1两端的电压。
检测路段没有车辆经过时，压力为零，由表可知，此时压敏电阻Rx=300Ω，由串联电路的电阻特点可知，控制电路中的总电阻为： ，此时控制电路中的电流
（2）解：当控制电路消耗的总功率为0.18W时，根据 P＝UI求出此时电路中的电流为，此时电压表的示数为：， 由题意可知，当电压表示数达到或超过4V时，继电器的衔铁被吸下，工作电路中的照相机就开始工作，抓拍超载车辆，所以此时照相机工作
（3）解：当电压表的示数为3时，控制电路中的电流， 由欧姆定律可知，此时控制电路中的总电阻为， 由串联电路的电阻特点可知，压敏电阻Rx的阻值为，由表中数据可知，当压敏电阻为100Ω时，压敏电阻所受的压力为 则车的重力： 由G＝mg可知，车的质量：
【知识点】重力及其大小的计算；电阻的串联；欧姆定律及其应用；电磁继电器的组成、原理和特点
15．【答案】（1）N；增强
（2）小于
（3）降低
【知识点】安培定则；电磁继电器的组成、原理和特点
16．【答案】（1）解：从电热水器的铭牌可知，电热水器的功率P=2000W，电热水器的电阻

答：电热水器的电阻为24.2Ω
（2）答：分析图表可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小
（3）解：由表I可知，温度为30℃时，热敏电阻的阻值R1=30Ω，此时串联电路总电阻R总=R1+R2=30Ω+10Ω=40Ω，继电器线圈中的电流
由表I可知，温度为60℃时，热敏电阻的阻值R1=10Ω，此时串联电路总电阻R总=R1+R2=10Ω+10Ω=20Ω，继电器线圈中的电流
答：继电器线圈中的电流的变化范围是0.15A～0.3A．
【知识点】电磁继电器的组成、原理和特点
17．【答案】（1）由图甲可知，控制电路中，R与R0串联，由图乙可知当温度为80℃时，热敏电阻的阻值为100Ω，串联电路总电阻等于各分电阻之和，所以控制电路的总电阻R控=R+R0=100Ω+50Ω=150Ω
衔铁刚弹起时，通过电磁铁线圈的电流
（2）当衔铁被吸下时，动触点与静触点b接触，工作电路为R2的简单电路，此时工作电路的电阻最小，由可知，此时工作电路的电功率最大，处于加热状态；当衔铁跳起时，动触点与静触点a接触，R1和R2串联接入工作电路时，此时工作电路的总阻值最大，由可知，此时工作电路的电功率最小，处于保温状态；保温功率为
（3）水吸收的热量为Q=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg ℃)×2kg×(80℃-25℃)=4.62×105J
恒温调奶器加热状态下的电功率
500s内消耗的电能W=P加t=1100W×500s=5.5×105J
恒温调奶器的加热效率
（4）降低
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算；电功与热量的综合计算；电磁继电器的组成、原理和特点
18．【答案】（1）减小；增大
（2）7.2
（3）甲
（4）3
【知识点】欧姆定律及其应用；电路的动态分析；电磁继电器的组成、原理和特点
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