1.3电磁铁的应用 同步练习（含解析）

1.3电磁铁的应用
一、选择题
1．下列没有利用电磁铁工作的是（　　）
A．电铃 B．电磁选矿机 C．电磁起重机 D．电热水壶
2．图中电铃的工作原理说法正确的是（　　）
A．闭合开关后，A端的磁极为N极
B．电铃工作时，电磁铁一直具有磁性
C．若要铃声更响，可以向左移动滑动变阻器的滑片
D．电铃是根据电磁感应原理制成的
3．如图所示，R0是一个光敏电阻，光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小，R是电阻箱（已调至合适阻值），它们和继电器组成自动控制电路来控制路灯，白天路灯熄灭、夜晚路灯亮起。下列说法正确的是（　　）
A．电路工作时，电磁铁上端为N极
B．给路灯供电的电源应接在b、c两端
C．控制电路电源电压减小后，傍晚时路灯比原来早一些亮
D．白天，如果将电阻箱的电阻调小，则路灯也可能亮
4．如图是小敏设计的汽车尾气中CO排放量的检测电路当CO浓度高于某一设定值时，电铃发声报警。图中气敏电阻R1阻值随CO浓度的增大而减小。下列说法正确的是（ ）

A．电铃应接在A和B之间
B．CO浓度升高，电磁铁磁性减弱
C．用久后，电源电压U1会减小，报警时CO最小浓度比设定值高
D．CO排放量低于设定值时，动触点与触点N接触
5．如图是一种水位自动报警的原理图；当水位低于A点时，工作电路中绿灯亮；水位到达A点时，衔铁被吸下，工作电路中红灯亮。当某次水位超过A点时，由于电磁铁磁性太弱，衔铁没有被吸下，为了能正常报警，下列做法中合理的是（　　）
A．增加工作电路电压
B．减小控制电路电压
C．保持线圈中电流不变，增加电磁铁线圈的匝数
D．保持衔铁位置不变，增加控制电路中弹簧的拉力
6．如图是一种温度自动报警器的工作原理电路图，在水银温度计上部插入一段金属丝。下列有关报警器的叙述正确的是（　　）
A．电铃发出报警信号时，电磁铁的右端为S极
B．把电路图中的“+”﹑“-”对调，该报警器将不能正常工作
C．增大水银温度计上部金属丝的长度，则电铃发出报警信号的温度会升高
D．当环境温度升高，水银柱达到金属丝的下端所指示的温度时，电铃会发出报警信号
7．如图为一款“智能照明灯”的电路图，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，为定值电阻，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．电磁继电器利用电磁感应原理工作
B．的阻值随光照强度的增大而增大
C．当光照强度增大时，电压表示数也增大
D．若将换成阻值稍小的电阻，可缩短灯L的发光时间
8．2022年中国疫情形势依然很严峻，“金华415”疫情防控及时、到位，很快得到有效控制。如图是金华某商场的红外测温仪，该仪器的原理是热敏电阻的阻值随人体辐射的红外线而改变，当人体温度越高热敏电阻的阻值越小。小科同学据此设计了一个红外线体温安检电路：要求无人或体温低于37.3℃的人经过时仅绿灯亮，高于37.3℃的人经过时，红灯亮且电铃响起。下列设计符合要求的是（　　）
A． B．
C． D．
二、填空题
9．电磁铁特点：磁性的有无由 来控制，磁极由 来控制，磁性强弱由 和 等来改变。
10．如图所示为电磁选矿机的示意图，上端为矿石漏斗，则铁矿石落在 （填“左”或“右”）坑中，欲使所选铁矿石的含铁量增大，则电磁铁中的电流应该 （填“增大”或“减小”）一些。
11．电话的基本原理是通过话筒与听筒完成声音信号与 信号的相互转换，如图所示为电话机原理图。当人对着话筒说话时，滑动变阻器的滑片向左移动，则听筒电磁铁的磁性将 （选填“变强”“变弱”或“不变”）。
12．如图是汽车油箱内监测油量的装置模型，电流表显示油量，电磁继电器控制指示灯。当油量较低时，电流表示数 （选填“变大”“不变”或“变小”），此时指示灯会亮的 （选填“L1”或“L2”）。
13．黄勇家的小型养鸡场用电热孵化机自己孵化小鸡，但很担心半夜停电。为此他设计了一个停电提醒器（如图所示），需要时把它的插头插入电源插座并闭合开关S即可。如果停电，线圈 （填“得到”或“失去”）磁性，衔铁就会被 （填“吸合”或“释放”），电铃声响提醒主人。
14．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。当所有人走出电梯后，则图中电磁铁的磁性将 （填“增强”、“减弱”或“不变”），电动机的转速将 （填“变快”、“变慢”或“不变”）。
15．小强利用压力传感器、电磁继电器、阻值可调的电阻R等元件，设计了一个汽车超载自动报警电路，如图甲所示。他了解到这种压力传感器所受压力越大时，输出的电压就越大，闭合S，车辆通过压力传感器时电磁继电器的工作情况：
（1）车辆不超载时，工作电路中绿灯亮，电磁铁线圈 （选填“有”或“无”）电流；
（2）当传感器所受压力增大到一定程度时，红灯亮，说明汽车超载，请你判断灯 （选填"L1”或“L2”）是红灯；
（3）如果允许更大的汽车超载量通过此汽车超载自动报警电路，将可调的电阻R的阻值 （选填“增大”、减小“或”不变）
三、探究题
16．为了探究“通电螺线管的磁性强弱与哪些因素有关”，某同学做了以下几次实验，实验现象如图所示。根据图示现象，回答下列问题。
（1）通过观察图甲中A与B两个螺线管可知，当通过线圈的电流大小相同且都有相同的铁芯时，螺线管线圈的匝数越多，它的磁性就越 。
（2）通过观察图甲中B与C两个螺线管可知，当通过线圈的电流和线圈的匝数相同时， （选填“有”或“无”）铁芯的螺线管磁性更强。
（3）通过观察图乙与图丙可知，当线圈的匝数相同、都有相同的铁芯时，螺线管的电流越 ，它的磁性就越强。
（4）结论：影响通电螺线管磁性强弱的因素有 。
四、解答题
17．有一种电加热恒温箱，工作原理如图甲所示。控制电路由电压为的电源、电磁继电器（线圈电阻不计）、滑动变阻器和热敏电阻组成，图乙是热敏电阻阻值随温度变化的图像；工作电路由电压为的电源和电阻为的电热丝组成。通过实验测得当电磁继电器线圈的电流达到30mA时，电磁继电器的衔铁被吸下来。求：
(1)请用笔画线代替导线，按照题意将图中的工作电路连接完整 ；
(2)在升温的过程中，电阻两端的电压会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；
(3)当潜动变阻器接入电路中的电阻为100Ω时，恒温箱内的温度可保持在多少？
(4)要使恒温箱设定的温度值升高，下列调节方案可行的是（ ）
A．减少线圈匝数 B．增大控制电路的电源电压
C．使用更粗更有力的弹簧 D．应向左滑动变阻器的滑片
18．电梯为居民出入带来很大的便利，小明家住某小区某栋6楼，放学后乘电梯回家。小明查阅资料，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，当电梯没有超载时，动触点K与静触点A接触，电动机正常工作；当电梯超载时，电铃发出报警铃声，即使闭合开关S，已知电源电压U＝6V，保护电阻R1＝100Ω，电阻式压力传感器（压敏电阻）R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。
(1)在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，电磁铁的磁性 （选填“增强”、“减弱”或“不变”）；
(2)若电磁铁线圈电流达到20mA时，刚好接触静触点B，电铃发出警报声。当该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，是否超载 ；（g取10N/kg）
(3)若电铃发出警报声的条件如（2），需减少最大载客量，可采取什么措施 （写出两种措施）？
19．我国天问一号着陆器和巡视器组合体成功着陆火星，创造了中国航天史上的新里程碑，中国航天从此真正走向深空，开始探索更为广阔的宇宙，火星车在进行火星探索时，会受火星沙尘暴影响损坏太阳能电池。为此，某科研小组设计了在沙尘暴来临时能“自主休眠”的电路。如图甲，装有挡风板和滑片P的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆上，弹簧左端固定，右端与滑块连接。挡风板的挡风面积为0.2平方米，U电压为3伏，电磁铁La线圈电阻Ra为18欧，R是一段均匀电阻丝，总长度AB为10厘米，阻值为10欧。无风时，滑片P在B处，有风时，滑片移动，滑片移动距离PB与风力F的关系如图乙。风速与风力的关系如下表。当风速达到32米/秒时，La吸引弹性衔铁使Sa断开，探索车进入自主休眠模式。
风速（米/秒） 8 16 24 32 40 48
风力（N） 5 10 15 20 25 30
(1)由题意推断，当风速变大时，控制电路电流大小变 ；
(2)为满足自主休眠要求，线圈中电流多大时，La会吸引弹性衔铁？
(3)项目组同学想在自动休眠的功能上，加入电压表反映风速大小，小明设计了图丙电路。请对小明的方案进行可行性评价。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 D C C C C D D C
1．D
【详解】ABC．电铃、电磁选矿机、电磁起重机的核心都是电磁铁，因而是利用电磁铁工作的，故ABC不符合题意；
D．电热水壶利用电流的热效应，没有利用电磁铁，故D符合题意。
故选D。
2．C
【详解】A.闭合开关后，根据电流的流向和安培定则可知，电磁铁的A端是S极，故A错误。
B.通电时，电磁铁有电流通过，电磁铁具有了磁性，衔铁被吸引过来，使小锤打击铃碗发出声音，同时衔铁与螺钉分离，电路断开，电磁铁失去了磁性，故B错误。
C.若要使铃声更响，可以采取增大电路中的电流来增大电磁铁的磁性，向左移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器阻值变小，电路中的电流变大，故C正确。
D.电铃的主要部件是电磁铁，其工作原理是电流的磁效应，故D错误。
故选C。
3．C
【详解】A．根据图示可知，电流从电磁铁的上端流入，根据安培定则可知，电磁铁的上端为S极，故A错误；
B．晚上时的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以静触点与a接通，所以要达到晚上灯亮，白天灯灭，则路灯供电的电源应接在a、b之间，故B错误；
C．电源电压减小后，在其它条件不变时，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，电磁铁中的磁性变弱，傍晚时路灯比原来早一些亮，故C正确；
D．由电路结构可知，当电阻箱R的阻值变小时，电路中的电流变大，电磁铁吸引衔铁，路灯不亮，故D错误。
故选C。
4．C
【详解】AB．图中气敏电阻R1阻值随CO浓度的增大而减小，由欧姆定律，控制电路的电流增大，电磁铁磁性增强，衔铁被吸下，因CO浓度高于某一设定值时，电铃发声报警，故电铃应接在C、D之间，故AB错误；
C．用久后，电源电压U1会减小，由欧姆定律，只有当R1阻值变小时，控制电路才能达到衔铁被吸下的最小电流，即报警时CO最小浓度比设定值高，故C正确；
D．CO排放量低于设定值时，电磁铁磁性较弱，不能把衔铁吸下，动触点与上端的触点接触，故D错误。
故选C。
5．C
【详解】AB．衔铁没有被吸下来，则说明电磁铁的磁场太弱。要增大电磁铁的磁场强度，可以增大通过的电流，根据U=IR可知，即增加控制电路的电压，故AB不符合题意；
C．如果电流不变，那么可以增加线圈匝数，故C符合题意；
D．根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可知，电磁铁的吸引力较小，即它和力臂的乘积较小，也就是弹簧拉力和力臂的乘积较大，因此可以减小弹簧的拉力，故D不符合题意。
故选C。
6．D
【详解】A.电铃响时，电流从螺线管的左端流入，根据安培定则可知，电磁铁右端是N极，故A错误。
B.把电路图中的“+”﹑“-”对调，则电磁铁南北极对调，但是仍然能吸引金属，可以正常工作，故B错误。
C.增大水银温度计上部金属丝的长度，则水银上升高度较低时，就能接通电路报警，所以电铃发出报警信号的温度会降低，故C错误。
D.温度升高时，水银柱上升，与上方金属丝连通，使左侧形成通路，电磁铁中有电流通过，电磁铁吸引衔铁，使触点接触，右侧电路接通，电铃发出报警信号，故D正确。
故选D。
7．D
【详解】A．电磁继电器利用的是电流的磁效应，故A错误。
B．要使灯L在天亮时自动熄灭，电流需增大达到一定数值，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B错误。
C．由于R2的阻值随光照强度的增大而减小，当光照强度增大时，R2的阻值减小，根据串联分压的规律可知，R2两端的电压减小，即电压表示数减小，故C错误。
D．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。
故选D。
8．C
【详解】A．图中红灯装在干路，不论什么情况红灯均亮，A不符合题意。
B．无人或体温低于37.3℃的人经过热敏电阻的阻值变大，由欧姆定律可知，控制电路中的电流越小，电磁铁磁性变弱，衔铁在弹簧弹力的作用下使静触点动触点分开，仅红灯亮，B不符合题意。
C．体温高于37.3℃的人经过热敏电阻的阻值变小，由欧姆定律可知，控制电路中的电流越大，电磁铁磁性变强，衔铁被吸下，工作电路中电铃与红灯并联连入电路中，电铃响，红灯亮，C符合题意。
D．图中，红灯接在干路中，在任何情况下红灯均发光，D不符合题意。
故选C。
9． 电流通断 电流方向 电流大小 线圈匝数
【详解】[1]电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性，所以电磁铁的磁性有无由通断电流来控制。
[2]改变电磁铁线圈中的电流方向，其极性会改变，所以电磁铁的磁极由电流方向来控制。
[3][4]电磁铁的磁性强弱与线圈中的电流大小和线圈的匝数有关，电流越大、线圈匝数越多，磁性越强。除此以外，电磁铁中插入铁芯，会大大增强电磁铁的磁性。
10． 右 减小
【详解】[1]由于转筒内有电磁铁，即由于电磁铁能吸引铁磁性物质，所以，落入右中的是铁矿石，而非铁矿石在重力的作用下，在左侧下落。
[2]欲使所选铁矿石的含铁量增大，则应减小电磁铁中的电流，使其磁性减弱，使含铁量大的矿石可以落入右侧。
11． 电 变强
【详解】[1]最简单的电话由话筒和听筒组成。话筒把声音变成变化的电流，电流使听筒的膜片振动，所以电话的基本原理是通过话筒与听筒完成声信号与电信号的相互转换。
[2]滑动变阻器的左半段连入电路，滑片向左移动时，电阻变小，电流增大，电磁铁的磁性将增强。
12． 变小 L2
【详解】[1]当油量较低时，浮标受到的浮力减小，浮标下降，连入电路的电阻变大，根据欧姆定律知，电路中的电流变小。
[2]根据杠杆的知识，与浮标连接的触点向上运动，当触点与静触点相接触后，电磁继电器电路接通，电磁铁具有磁性，吸引上方的衔铁，衔铁向下运动，使L2接入电路，指示灯L2会亮。
13． 失去 释放
【详解】[1][2]由图可知，当通电时，电磁铁吸引衔铁，动触点O与静触点B接触，使得绿灯工作，若断电后，因为线圈失去磁性，衔铁在弹簧的作用下就会被释放，动触点O和静触点A接通，电铃就发声提醒主人。
14． 减弱 变慢
【详解】[1][2]当所有人走出电梯后，压力减小，则压敏电阻R的阻值增大，左侧控制电路中的电流减小，电磁铁磁性变弱，则衔铁被拉起，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，电动机的转速变慢。
15． 有 L2 增大
【详解】(1)[1]车辆不超载时，压力小，压力传感器输出的电压越小，控制电路中电流较小，电磁铁磁性较弱，衔铁接上端，绿灯亮，电磁铁线圈电路有微弱电流。
(2)[2]由图示可知，车辆不超载时，衔铁接上端，L1亮，车辆超载时，衔铁接下端，L2亮，由题意知，L2是红灯。
(3)[3]要使该装置报警，允许更大的汽车超载，则电源电压越大，根据欧姆定律可知，在电流不变的情况下，电阻要变大，根据串联电路的电阻规律可知，可调的电阻R的阻值增大。
16． 强 有 大 线圈匝数的多少、电流的大小、有无铁芯
【详解】（1）[1] 甲中A与B两个螺线管串联，通过线圈的电流大小相同且都有相同的铁芯时，螺线管线圈的匝数越多吸引大头针的数目多，说明磁性就越强。
（2）[2] 甲中B与C两个螺线管可知，线圈的匝数相同，C螺线管中没有铁芯，B螺线管中有铁芯，吸引的大头针的数目多，说明磁性强弱，与有无铁芯有关，有铁芯磁性强，无铁芯磁性弱。
（3）[3] 观察图乙与图丙可知，当线圈的匝数相同、都有相同的铁芯时，滑动变阻器连入电路中的电阻大小不同，电阻越大，电路中的电流越小，吸引大头针的数目越少，说明螺线管的电流越越大，磁性越强。
（4）[4]综上所述，通电螺线管磁性强弱的因素有线圈匝数的多少、电流的大小、有无铁芯有关。
17．(1)
(2)变小
(3)50℃
(4)C
【详解】（1）由题意知道，要在恒温箱内的温度升高到一定温度时，热敏电阻的阻值减小到一定程度，电磁继电器线圈的电流达到60mA，衔铁被吸下来时，工作电路断开，由此可以确定工作电路的连接方式如下图
（2）控制电路中是滑动变阻器和热敏电阻串联，滑动变阻器的阻值不变，当温度升高时，R1的阻值减小，导致总电阻减小。电源电压不变，所以电路中的电流增大，由变形知道，R2两端的电压U2增大，热敏电阻两端的电压
所以U1在变小。
（3）根据题意知道，U源=12V、I=60mA=0.06A，电路的总电阻
此时热敏电阻的阻值
由图像知道，热敏电阻的阻值为100Ω时，对应的温度为50℃。
（4）要使恒温箱设定的温度值升高，应使用更粗更有力的弹簧，使衔铁不易被拉下，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
18．(1)增强
(2)此时电梯超载
(3)减小R1或增大电源电压
【详解】（1）在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，根据欧姆定律可知，电流增大时电磁铁的磁性增强。
（2）电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，电梯受到的压力等于乘客的重力，即
由图乙，当压力为10000N时，压敏电阻为100Ω，因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以控制电路中的电流
因为30mA＞20mA，所以此时电梯超载。
（3）由于电磁铁线圈电流达到20mA时，电铃发出警报声，为了使电路中的电流提前达到20mA，由可知，应减小R1或增大电源电压。
19．(1)大
(2)0.15A
(3)小明的方案不可行，加装一个电压表后无法实现自主休眠（合理即可）
【详解】（1）控制电路，滑动变阻器R和电磁铁线圈电阻Ra串联，滑动变阻器PA端接入电路，当风速变大时，滑片P向左移动，PA减小，电阻减小，电路中电流变大。
（2）当风速达到32米/秒时，La吸引弹性衔铁使Sa 断开，探索车进入自主休眠模式，根据表格得出此时的风力为20N，根据图像得出PB的长度为8cm， 已知R是一段均匀电阻丝，总长度AB为10厘米，阻值为10欧，故每厘米电阻为1欧，当PB长度为8cm 时，PA长为2cm，电阻为2欧，已知U1电压为3伏， 电磁铁La线圈电阻Ra为18欧，控制电路的总电阻
电路中的电流
故当线圈中电流为0.15A时，La会吸引弹性衔铁。
（3）图丙所示，加装一个电压表后，滑动变阻器 变为定值电阻，滑动滑片，电路中电流不发生改变 ，无法实现自主休眠，故小明的方案不可行。
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