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浙教版八下科学第一章 电与磁
1.3电磁铁的应用
知识点一 电磁铁
1、电磁铁的工作原理：电磁铁是利用 的磁效应，使其内部的铁芯具有 的装置，当电流切断时，其磁性会随之消失。
2、电磁铁的特点：磁性的有无由 来控制，磁极由 来控制，磁性强弱由 和 等来控制。
注意点：电磁铁的铁芯要用软铁制成，不能用钢，这是因为电磁铁要求通电时立即有磁性，断电时磁性立即消失。
3、电磁铁应用：发电机、电动机、电磁继电器、电磁起重机、电话、电铃、磁悬浮列车。
知识点二 电磁继电器
1、电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关。借助它可以实现用 、 来控制高电压、强电流电路的通断，进行远距离操作和自动控制。
2、如图所示的继电器主要由电磁铁A 、衔铁B 、弹簧C 、动触点D 等组成。
(1)当低压电源的开关闭合时，控制电路中有电流通过，电磁铁A产生磁性，吸引衔铁B，使动触点与红灯触点 ，而与绿灯触点 (如图乙所示)，故红灯 ，绿灯 ，电动机开始工作。
(2)当低压电源的开关断开时，电磁铁A 磁性，衔铁B在弹簧C的作用下被拉起，使动触点与绿灯触点 ，而与红灯触点 (如图甲所示)，故红灯 ，绿灯 ，电动机停止工作。
3、电铃工作原理：当闭合电铃的开关，电路接通，电流通过电磁铁。电磁铁有了电流后产生磁性，吸引衔铁。衔铁被吸引向电磁铁方向运动，此时衔铁连着的弹簧片也跟着运动，使得铃锤敲击铃铛，发出声音。同时，衔铁在向电磁铁运动的过程中，会使电路断开（这是因为衔铁的移动使得原本接触的电路部分分离）。电路断开后，电磁铁失去磁性，衔铁在弹簧片的弹力作用下恢复到原来的位置。衔铁复位后，电路又重新接通，电磁铁再次产生磁性，吸引衔铁，如此反复，铃锤就会不断地敲击铃铛，电铃就持续发声。
知识点三 磁悬浮列车
原理：“ ”，通过轨道上的强电磁铁与列车上的电磁铁之间的排斥或吸引作用而悬浮起来，使列车与轨道分离，消除了列车与轨道间的摩擦。
知识点四 信息的磁记录
原理：在硬盘上存入数据时，首先将声音、图像、数字等信息转变为 ，电流通过读写磁头转变为 ，使盘片上磁性颗粒按照它的方向排列，从而记录信息。需要读取磁盘信息时，只要使记录的磁信息通过磁头转变成电信号，再将电信号转变成声音、图像、数字等信息，从而再现被记录的信息。
应用：磁盘、银行卡、磁带。
知识点五 电话机的原理
原理：话筒把声音信号转化成 的电流，电流沿着导线流入对方听筒，听筒又把变化的电流通过电磁铁转化成 信号。
题型一 电磁铁
例1．小敏制作了一个简易喇叭（原理如图）．接通交流信号源后，电流的方向不断改变，导致线圈的磁极不断变化，通过吸引或排斥磁铁，带动纸盆振动．为改变纸盆振动幅度以调节喇叭响度，下列方法不可行的是（ ）
A．改变磁铁的磁极 B．改变电流的大小
C．改变磁铁磁性强弱 D．改变线圈的匝数
例2．电磁铁被广泛应用于生产、生活中．下列产品中没有用到电磁铁的是（ ）
A．磁悬浮列车 B．电话机
C．指南针 D．电磁起重机
例3．如图是一种“闯红灯违规证据模拟器”的工作原理图。光控开关接收到红光时会自动闭合，压敏电阻若同时受到车的压力，其阻值变小，导致控制电路中的电流变 (填“强”或“弱”)，电磁铁的磁性变 (填“强”或“弱”)，当电流变化到一定值时，衔铁与触点 （填“1”或“2")接触，电控照相机开始工作，拍摄违规车辆。
例4．电磁铁与条形磁铁相比，它的优点是( )
A．它的磁性非常强
B．它能长时间保持磁性
C．它不需要消耗电能
D．它的磁性有无、强弱和磁极的方向都可以控制
例5．下列设备或电器中，其主要工作原理与电磁铁无关的是( )
A．电铃 B．电磁选矿机
C．电熨斗 D．电磁起重机
题型二 电磁继电器
例1．如图甲所示是一家庭燃气报警器的部分电路示意图，其中控制电路中的R1是由气敏电阻制成的传感器，R1的阻值与燃气浓度的关系如图乙所示。出厂预设，当燃气浓度达到4%时报警，出厂测试时U1为3伏且保持恒定，闭合开关S1、S2，移动滑动变阻器R2滑片P的位置，当控制电路中的电流为0.03安，电磁铁A恰好能将衔铁B吸下（电磁铁线圈的阻值忽略不计）
（1）小科认为报警时只有灯亮还不能起到很好的报警作用，最好灯亮同时发出警报声，他建议加接蜂鸣器 并联（选填“L1”或“L2”）。
（2）该报警器要达到出厂预设值，滑动变阻器接入电路的阻值有多大？（写出计算过程）
（3）小科想让该报警器报警时的燃气浓度值调到比出厂预设值更低一些，下列操作理论上可行的是 。（选填字母）
A．将滑动变阻器滑片向下滑动 B．控制电路中串联一个电阻
C．增大控制电路的电源电压 D．减少电磁铁线圈匝数
例2．电梯为居民出入带来了很大的便利，出于安全考虑，电梯设置有超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，R1为保护电阻，R2为压敏电阻，R2阻值与它所受压力F的关系如图乙所示。闭合开关S，电梯没有超载时，电动机正常工作，电铃不响：当控制电路中的电流达到0.1安时，电铃报警，电动机不工作。已知控制电路电源电压为12伏，电磁铁线圈电阻不计，R1电阻值为80欧。
（1）图甲中的C点应与触点 （选填“A”、“B”或“K”）相连；
（2）当某次载重为牛时，请通过计算判断是否超载；
（3）若想降低该电梯最大载重，请写出一种可行的方法 。
例3．国家规定燃气灶须安装熄火自动保护装置，在意外熄火（如汤水洒出）时，装置能自动关闭气路，图甲为小江设计的模拟装置示意图，电源电压U＝6V，定值电阻，当电磁铁线圈中的电流达到一定值时，衔铁K被释放从而关闭气路（未画出）启动保护，反之打开气路，线圈电阻不计，热敏电阻的阻值与温度的关系如图乙中图线①所示，闭合开关S，则：
（1）加热后，随着温度升高，线圈中电流将变 。
（2）若装置启动保护时，的最高温度为80℃，求此时电磁铁线圈中的电流大小。
（3）根据第（2）题结果，若仅将更换为图线②所示的热敏电阻（两只热敏电阻的吸、放热本领相同），装置启动保护的温度将 ，并说明理由： 。
例4．在跨学科实践课上，某小组同学开展了“空气质量检测仪”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程，请帮助完成下列内容：
【项目任务】制作一个简易空气质量检测仪。
【项目导引】资料显示空气质量等级是按照空气质量指数K划分的，如表所示。
空气质量指数K 0~50 51~100 101~150 151~200 201~300 >300
空气质量等级 优 良 轻微污染 轻度污染 中度污染 重度污染
通过说明书获悉，气敏电阻R的阻值随空气质量指数K的关系如表所示：
空气质量指数K 50 100 150 200 250 300
电阻值R/Ω 100 50 30 20 15 10
【方案设计】小组同学经过一番讨论和研究，设计如图所示的空气质量检测仪的电路。控制电器中定值电阻电源电压U恒为6V不变，用电流表示数表示对应空气质量指数，电磁铁中线圈的电阻不计；闭合开关S，当电流表示数为0.15A时.电路报警.此时电磁铁把衔铁B吸下来，工作电路净化系统开始工作。
【项目实施】
（1）如图，闭合开关S，电磁继电器中电磁铁M的上端为 (选填“N”或“S”)极，当空气质量指数K值升高，电路中电流表的示数 选填“增大”、“减小”或“不变”)。
（2）计算：
①当空气质量指数K为50时，电阻R0两端的电压；
②当电路报警时对应的空气质量等级。
（3）若想让仪器检测更加灵敏，使空气质量指数K略低于“方案设计”中数值时电路就报警，请提出两条合理化建议：① ；② 。
例5．研习小组参观“智能温控蔬菜种植大棚”后，尝试设计了“自动温控电路”，如图甲所示。电路分控制电路和工作电路两部分，挖制电路电源电压恒为6V，R1为20Ω的定值电阻，R2为滑动变阻器，R3为工作电路的加热电阻。
（1）控制电路电磁铁线圈上端的磁极为 (植“N”或“S”)。
（2）若线圈中电流为0.2A时，电磁铁就会吸引衔铁，使工作电路中R3停止加热。此时R2接入电路的有效阻值是多少欧
（3）甲电路通过移动滑动变阻器滑片，改变电流，从而来实现对工作电路工作状态的控制。为实现“自动温控”，小东用热敏电阻R3替换R2．热敏电阻阻值与温度关系有两类，如图乙。为实现目的，需选择曲线 (填“①”或“②”）所示的热敏电阻。该改进，可实现一定温度下的自动控制。
（4）温度过高和过低都不利于植物生长，再次改进电路，如图丙所示(La和Lb是完全相同的电磁铁），让温度低于15℃时加热系统工作，温度高于30℃时制冷系统工作。若温度高于30℃时制冷系统工作，此时热敏电阻Ra和Rb要满足怎样的大小关系 说说你的理由： 。
例6．如图是火警自动报警原理图，发生火警时，会发生下列变化：a．温度升高使双金属片弯曲；b．电磁铁有磁性；c．红灯亮，电铃响，发出警报；d．接通触点使控制电路中有电流流过；e．衔铁被吸下；f．接通触点使工作电路中有电流流过。这些变化的合理顺序是( )
A．adbefc B．adbfce C．abdcef D．abedef
题型三 磁悬浮列车
例1．磁悬浮列车是现代高科技的应用，悬浮原理如图所示。下列说法中不正确的是（ ）
A．通过列车底部、下方轨道间的同名磁极相互排斥，使列车悬浮
B．使列车悬浮的不是电磁铁，而是磁性超强的磁石
C．由于列车在悬浮状态下行驶，因而车体与轨道间阻力小
D．列车悬浮行驶时，无震动，运行平稳
例2．磁悬浮列车的原理：利用“同名磁极相互 ，异名磁极相互 ”的原理。
题型四 信息的磁记录
例1． 硬盘：信息 记录的重要器件。
结构 磁记录盘片、读写磁头、其他配件
特点 磁记录盘片的表面均匀地涂有一层极薄的 性颗粒(小磁体) ，读写磁头实际上是一块
磁记录的过程 首先将声音、图像数字等需要记录的信息转变 信号，电流通过读写磁头转变为记录磁场，然后利用这个磁场使盘片上的 性颗粒按照它的磁场方向排列，信息就记录在盘片中了
例2．移动硬盘应用到了磁记录，移动硬盘的读写磁头实际上就是一块电磁铁，下列物品也用到了信息的磁记录的是（）
A．录音机 B．指南针 C．磁悬浮列车 D．电磁继电器
题型五 电话机的原理
例1．下列有关电话机叙述中正确的是（）
A．听筒是将声信号转变成电信号
B．话筒是将电信号转变成声信号
C．听筒内部是利用电磁铁来工作的
D．话筒是利用电磁铁的原理来工作的
一、单选题
1．如图为水位报警装置原理图，其中A、B为两个金属杆。当水位达到或超过警戒线时，绿灯、红灯和电铃的工作状态分别是（ ）
A．绿灯亮、红灯不亮，电铃不响 B．绿灯亮、红灯亮，电铃响
C．绿灯不亮、红灯亮，电铃不响 D．绿灯不亮、红灯亮，电铃响
2．如图所示是一种温度自动报警器的原理图，在汞温度计中封入一段金属丝，金属丝下端所指示的温度为90℃。下列说法错误的是( )
A．报警器利用了汞能导电和热胀冷缩的性质
B．报警器利用了电磁铁通电时有磁性、断电时磁性消失的特点
C．报警器中汞温度计和电磁铁串联在电路中
D．温度达到90℃时，报警器中灯亮的同时铃响
3．小科走到电梯前，发现电梯上没有站人时运行较慢，当他站到电梯上时，电梯的运行速度变快了很多。他了解到电梯是由电动机带动运转的，电梯的控制电路中安装了压敏电阻(压敏电阻受到压力时，阻值会发生变化)，控制电梯运动快慢的模拟电路如图所示。下列分析合理的是（ ）
A．触点3与触点Ⅰ接触时，电梯运行较快
B．压敏电阻由半导体材料制成，受压时阻值变小
C．电梯没有站人时，电磁铁磁性较强
D．电梯没有站人时，电动机两端的电压较大
4．工作原理：以如图甲、乙所示的应用为例。
（1）如图甲所示，当低压电源开关断开时，控制电路断路，电磁铁A 磁性，衔铁B在弹簧C的作用下拉起，使动触点与绿灯触点分离，与红灯触点接通，故 灯亮起，绿灯熄灭，电动机停止工作。
（2）如图乙所示，当低压电源开关闭合时，控制电路中有电流通过，电磁铁A 磁性， 衔铁B，使动触点与红灯触点分离，而与绿灯触点接通，故红灯熄灭，绿灯亮起，开始工作。
5．如图所示，GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，当闭合开关S1、S2时，下列说法正确的是( )
A．电磁铁的右端为N极
B．小磁针将顺时针旋转
C．当P向左滑动时，电磁铁的磁性增强，指示灯变亮
D．当P向右滑动时，电磁铁的磁性减弱，电压表的示数增大
6． 图为某同学设计的汽车尾气中一氧化碳排放量的检测电路。当一氧化碳浓度高于某一设定值时，电铃发声报警。图中气敏电阻 R1的阻值随一氧化碳浓度的增大而减小。下列说法正确的是( )。
A．电铃应接在A和C之间
B．当一氧化碳浓度升高，电磁铁磁性减弱
C．用久后，电源电压 U1会减小，报警时一氧化碳最小浓度比设定值低
D．为使该检测电路在一氧化碳浓度更低时报警，可将R2控制电路的滑片向上移
7．雾天能见度低，骑车易发生交通事故，要减速慢行。小鹏要为自行车设计一种“雾灯”，以提示过往的行人和车辆。要求工作时灯泡能持续交替闪烁。忽略弹性衔铁和电磁铁线圈电阻，下列电路中符合设计要求的是（ ）
A．B．C． D．
8．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，荣获了2007年诺贝尔物理学奖。如图14-38所示是研究巨磁电阻特性的原理示意图。实验发现，当闭合S1、S2后，使滑片P向左滑动的过程中，指示灯（电阻不变）明显变亮，对上述过程的描述有如下说法：
①滑片P向左滑动过程中电磁铁的磁性增强；
②滑片P向左滑动过程中电磁铁的磁性减弱；
③巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显增大；
④巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小。
其中说法正确的是（ ）
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
9．如图所示是汽车启动装置原理图，对于这一装置及其工作特点，下列说法中不正确的是（ ）
A．旋转钥匙能使电磁铁所在电路工作
B．电磁铁的工作电压比电动机的工作电压低
C．电磁铁通电时，上端是S极下端是N极
D．电磁铁通电时，吸引上方的衔铁，使触点A向右与触点B接触
10．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
11．2019年5月起，我市已开始实行电动自行车新政策：只允许新国标电动自行车上路，要求车速不超过25km/h。下面是同学们设计的某品牌电动自行车的电路(图中R为旋钮型变阻器)，其中符合“旋钮OP绕O点顺时针转动时，电流增大，电动机转速变快，当转速超过一定值，电铃会自动报警”的电路是（ ）
A． B．
C． D．
二、填空题
12．如图甲所示为某款无接触式的热风干手器，当手位于出风口下方时，可吹出热风。其内部电路由控制电路和工作电路两部分组成，简化电路如图乙所示。
（1）由图乙可知，接线柱 （选填“A”或“B”）接的是火线，电磁铁的上端为 极。
（2）当手位于出风口下方时，光敏电阻R的阻值 （选填“增大”“不变”或“减小”），衔铁被吸下，工作电路开始工作。
（3）为了满足出风口吹出热风，则加热申阻丝、风扇和出风口三者的位置，从上往下依次是____。
A．加热电阻丝、风扇、出风口 B．风扇、加热电阻丝、出风口
13．如图甲所示的智能电梯在有、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，其阻值随压力的减小而增大。当有人走下电梯后，左侧电路中电流 （填“增大”“减小”或“不变”），则图中电磁铁的磁性将 （填“增强”“减弱”或“不变”），电动机的功率将
（填“变大”“变小”或“不变”）。
三、实验探究题
14．某科学小组展开了“电动车安全性”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程，请帮助他们完成下列内容；
【项目分解】（1）设计电动车骑行时的安全警示灯（2）设计转向指示灯
（1）【项目实施】
设计一种“警示灯”，要求骑行过程中灯泡会持续交替闪烁发光，以提示过往的行人和车辆。如图1所示是“警示灯”的电路图，为定值电阻，电磁铁线圈及弹性衔铁的电阻忽略不计。当电流通过电磁铁时，电磁铁的下端是 极。“警示灯”能自动进行交替发光的工作原理是：闭合开关，电磁铁与灯泡都有电流经过，灯泡发光且电磁铁产生磁性，之后电磁铁将动触点吸下，与静触点分离，电路被切断，灯灭且电磁铁磁性消失，弹性衔铁形变恢复，动触点与静触点接触，电路通路，灯泡发光且电磁铁又具有磁性，如此反复，灯泡闪烁发光。
（2）设计转向示灯，转向灯警示时要具备“一亮一暗”持续闪烁的功能；雾天湿度增加，能见度低，设计优化要求：雾天时仍能闪烁，需要“一亮”时灯发光比平时更亮，“一暗”时亮度无要求，从而提高警示功能。已知湿敏电阻R的阻值随湿度的增大而减小，线圈有电阻，衔铁电阻忽略不计，衔铁具有弹性。下列能实现设计功能的一项是 。
【项目拓展】
为了操作方便，于是想将转向指示灯和“警示灯”整合在同一个电路中，并设计了如图2所示的电路图，接通相应指示灯后，该指示灯会亮、暗（微弱发光）交替闪烁发光，为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁电阻忽略不计。
①若让左转、右转指示灯同时工作（即双跳灯开启），转向开关应与触点 接通（选填“1和2”“2和3”“3和4”或“4和5”）
②请根据电路图解释图2电路是如何实现指示灯会亮、暗（徹弱发光）交替闪烁发光的工作原理 。
四、计算题
15．某学习小组设计了一个孵化器的恒温装置，图甲为热敏电阻R、滑动变阻器R1和继电器等组成的恒温箱简单温控电路。为继电器线圈供电的电池的电压为6伏，图中的“电源”是恒温加热箱的电源，继电器线圈的电阻为100欧。当线圈中电流大于或等于20毫安时，继电器的衔铁被吸合，图乙为热敏电阻的R-t图像。
（1）恒温箱的加热器应接在 端（选填“AB”或“CD”）
（2）孵化小鸡时，恒温箱的温度设定为40℃，则滑动变阻器R1应取多大阻值
（3）因为不同孵化时期所需要的孵化温度略有不同，当滑动变阻器向左滑动时，其目的是将孵化温度 （选填“升高”或“降低”）
16．小明设计了如图所示的空调自动控制系统，R是热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图所示。已知电磁继电器的线圈电阻为10Ω，控制电路电压恒为9V，电流表0~0.3A接入电路。当温度达到28℃时，电磁继电器线圈内电流为0.2A，电磁继电器衔铁被吸合，工作电路接通，空调正常工作状态；当温度低于25℃时，衔铁弹回，空调停止运行状态；当未达到临界温度时，空调保持原来的工作状态。
（1）求电阻；
（2）为显示实时温度，小明将电流表改成了温度表，请通过计算说明，温度为25℃时，电流表指针位置；
（3）为促进节能减排，小明欲对方案进行改进，使空调运转的临界温度由28℃提高至30℃，请提出一个可行的方案 ．
17．老旧小区燃气管网改造步伐持续加快，为筑牢安全防线，安装燃气报警器成为常态。如图甲所示是家用燃气报警器的部分电路示意图，其中控制电路中的是气敏电阻，其阻值与燃气浓度的关系如图乙所示，出厂预设当燃气浓度达到6%时报警。出厂测试时，控制电路的电源电压为3V且保持恒定，闭合开关、，移动滑动变阻器滑片P的位置，当控制电路中的电流为0.03A时，电磁铁恰好能将衔铁吸下，工作电路中相应的灯亮起而报警（电磁铁线圈的阻值忽略不计）。
（1）家用燃气主要成分是甲烷，甲烷燃烧的化学方程式为，则X的化学式为 。
（2）小杭认为报警时只有灯亮还不能起到很好的报警作用，最好灯亮同时又有警报声，所以建议加接蜂鸣器，则蜂鸣器应与灯 （填“”或“”）并联。
（3）该报警器要达到出厂预设值，请计算滑动变阻器应接入电路的电阻值。
（4）某场地安装该报警器后，为了增加安全系数想在燃气浓度达到4%时就报警，该滑动变阻器滑片P应如何移动，并说明理由 。
18．小明参加“自动保温足浴盆”项目化学习，图甲是小明设计足浴盆的自动保温电路。
【电路简介】在工作电路中， 为外接电源， 为工作开关， 为工作指示灯，电热丝工作时能产生热量给足浴盆内的水加热。在控制电路中， 为电压6伏的电源， 为控制开关， 热敏电阻，其阻值随温度变化关系如图乙， 为滑动变阻器，使用中可调节电阻。
【功能调试】将 调至中间某一位置，加入冷水后，闭合开关： 和 红灯发光，同时水温逐渐上升。当水温到达 时，红灯熄灭，绿灯亮起，随后，水温开始下降，当水温下降至 时，绿灯熄灭，红灯亮起，水温又开始上升，如此反复。
【评价改进】学习小组设计了评价量规如下表。
评价指标 功能等级
A B C
水温调节 可以单独调节最高水温或最低水温 只能同时调节最高水温和最低水温 不能调节最高水温和最低水温
（1）工作电路中的 为 。 (选填“红灯”或“绿灯”)
（2）已知电磁铁中电流达到0.15安时就会吸引衔铁、在电流达到0.1 安时就会释放衔铁。求在【功能调试】环节中，滑动变阻器 接入电路的有效阻值。
（3）请结合评价量规表，判断该自动保温足浴盆水温调节的功能等级并写出判断依据。
19．如图所示为某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如表所示。已知继电器的线圈电阻R0＝15Ω，左边电源电压为6V恒定不变。当继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路正常工作。
温度t(℃) 0 5 10 15 20 25 30 35 40
电阻R(Ω) 550 500 445 415 385 355 325 295 265
（1）请简要说明该自动控制装置的工作原理。
（2）计算说明该空调的启动温度是多少？
（3）为了节省电能，将空调启动温度设定为25℃，控制电路中需要再串联多大的电阻？
（4）改变控制电路的电阻可以给空调设定不同的启动温度，除此之外，请你再提出一种方便可行的调节方案。
20．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U1=9 V的电源、电磁继电器(线圈电阻不计)、滑动变阻器R2和热敏电阻R1组成，图乙是热敏电阻R1的阻值随温度变化的图象。工作电路由电压U2=220V的电源和电阻为R0的电热丝组成。通过实验测得，当电磁继电器线圈中的电流达到90mA时，电磁继电器的衔铁被吸下来，工作电路停止工作。
（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，电磁继电器的磁性将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
（3）当滑动变阻器R2接入电路的电阻为40Ω时，恒温箱内的温度是多少？
21． 新农村中很多楼房顶上装有如图甲所示的水箱，图乙是这种水箱的结构示意图。其中A、B是由密度为2. 5×103 kg/m3的材料制成的体积均为500 cm3的圆柱体。由于水箱顶部的压力传感开关是一种特殊的“拉线开关”，其作用：当它受到竖直向下的拉力等于25N时闭合，电动水泵就开始通过进水口向水箱中注`水；当拉力等于15N时断开，电动水泵就停止向水箱中注水。
（1）通过计算求正常情况下水箱中的最高水位，并在图乙中用水平虚线标出。(压力传感开关下的细绳和A、B间的细绳质量与体积均忽略不计)
（2）为了增加安全性，压力传感开关通常是通过一只电磁继电器控制电动水泵。请用笔画线代替导线，按照题意将图中的电路连接完整。
01 思维导图
02 基础知识
03 经典例题
04 强化提升
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浙教版八下科学第一章 电与磁
1.3电磁铁的应用
知识点一 电磁铁
1、电磁铁的工作原理：电磁铁是利用 电流 的磁效应，使其内部的铁芯具有 磁性 的装置，当电流切断时，其磁性会随之消失。
2、电磁铁的特点：磁性的有无由 通断电流 来控制，磁极由 电流方向 来控制，磁性强弱由 电流大小 和 线圈匝数 等来控制。
注意点：电磁铁的铁芯要用软铁制成，不能用钢，这是因为电磁铁要求通电时立即有磁性，断电时磁性立即消失。
3、电磁铁应用：发电机、电动机、电磁继电器、电磁起重机、电话、电铃、磁悬浮列车。
知识点二 电磁继电器
1、电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关。借助它可以实现用 低电压 、 弱电流 来控制高电压、强电流电路的通断，进行远距离操作和自动控制。
2、如图所示的继电器主要由电磁铁A 、衔铁B 、弹簧C 、动触点D 等组成。
(1)当低压电源的开关闭合时，控制电路中有电流通过，电磁铁A产生磁性，吸引衔铁B，使动触点与红灯触点分离，而与绿灯触点接通(如图乙所示)，故红灯熄灭，绿灯亮起，电动机开始工作。
(2)当低压电源的开关断开时，电磁铁A失去磁性，衔铁B在弹簧C的作用下被拉起，使动触点与绿灯触点分离，而与红灯触点接通(如图甲所示)，故红灯亮起，绿灯熄灭，电动机停止工作。
3、电铃工作原理：当闭合电铃的开关，电路接通，电流通过电磁铁。电磁铁有了电流后产生磁性，吸引衔铁。衔铁被吸引向电磁铁方向运动，此时衔铁连着的弹簧片也跟着运动，使得铃锤敲击铃铛，发出声音。同时，衔铁在向电磁铁运动的过程中，会使电路断开（这是因为衔铁的移动使得原本接触的电路部分分离）。电路断开后，电磁铁失去磁性，衔铁在弹簧片的弹力作用下恢复到原来的位置。衔铁复位后，电路又重新接通，电磁铁再次产生磁性，吸引衔铁，如此反复，铃锤就会不断地敲击铃铛，电铃就持续发声。
知识点三 磁悬浮列车
原理：“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”，通过轨道上的强电磁铁与列车上的电磁铁之间的排斥或吸引作用而悬浮起来，使列车与轨道分离，消除了列车与轨道间的摩擦。
知识点四 信息的磁记录
原理：在硬盘上存入数据时，首先将声音、图像、数字等信息转变为 电信号 ，电流通过读写磁头转变为 记录磁场 ，使盘片上磁性颗粒按照它的方向排列，从而记录信息。需要读取磁盘信息时，只要使记录的磁信息通过磁头转变成电信号，再将电信号转变成声音、图像、数字等信息，从而再现被记录的信息。
应用：磁盘、银行卡、磁带。
知识点五 电话机的原理
原理：话筒把声音信号转化成 强弱变化 的电流，电流沿着导线流入对方听筒，听筒又把变化的电流通过电磁铁转化成 声音 信号。
题型一 电磁铁
例1．小敏制作了一个简易喇叭（原理如图）．接通交流信号源后，电流的方向不断改变，导致线圈的磁极不断变化，通过吸引或排斥磁铁，带动纸盆振动．为改变纸盆振动幅度以调节喇叭响度，下列方法不可行的是（ ）
A．改变磁铁的磁极 B．改变电流的大小
C．改变磁铁磁性强弱 D．改变线圈的匝数
【答案】A
【解析】【分析】(1)通过吸引或排斥磁铁，带动纸盆振动。为改变纸盆振动幅度以调节喇叭响度，可以改变条形磁铁的磁性，或改变电磁铁的磁性。
（2）改变电磁铁磁性强弱影响因素：电流大小、线圈匝数多少、有无铁芯。
【解答】A、改变磁铁的磁极只能改变磁铁的受力方向，不能改变线圈对磁铁的吸引和排斥力大小，因此不能改变纸盆振动幅度，调节喇叭响度，故A符合题意；
B、改变电流的大小能够改变线圈的磁性强弱进而改变线圈对磁铁的吸引和排斥力大小，因此能够改变纸盆振动幅度，从而调节喇叭响度，故B不符合题意；
C、改变磁铁磁性强弱能够改变线圈对磁铁的吸引和排斥力大小，从而改变纸盆振动幅度，调节喇叭响度，故C不符合题意；
D、改变线圈的匝数能够改变线圈的磁性强弱，进而改变线圈对磁铁的吸引和排斥力大小，因此能够改变纸盆振动幅度，从而调节喇叭响度故，D不符合题意。
例2．电磁铁被广泛应用于生产、生活中．下列产品中没有用到电磁铁的是（ ）
A．磁悬浮列车 B．电话机
C．指南针 D．电磁起重机
【答案】C
【解析】【分析】分析各个选项中的机械的结构分析判断。
【解答】A.磁悬浮列车的车厢底部和铁轨上都有电磁铁，利用磁极之间的相互作用使列车悬浮在空中，故A不合题意；
B.电话机内的听筒，当电流经过听筒线圈时，线圈变成电磁铁，与永磁体之间相互作用将电流转化为声音，故B不合题意；
C.指南针没有利用电磁铁，而是利用所有磁体指南北的性质，故C符合题意；
D.电磁起重机的主要结构为电磁铁，实现铁和钢的分拣，故D不合题意。
故选C。
例3．如图是一种“闯红灯违规证据模拟器”的工作原理图。光控开关接收到红光时会自动闭合，压敏电阻若同时受到车的压力，其阻值变小，导致控制电路中的电流变 (填“强”或“弱”)，电磁铁的磁性变 (填“强”或“弱”)，当电流变化到一定值时，衔铁与触点 （填“1”或“2")接触，电控照相机开始工作，拍摄违规车辆。
【答案】强；强；2
【解析】【分析】通过违规车辆对压敏电阻压力的增大，引起了压敏电阻阻值的变化，导致了电路中电流的变化；电流的变化引起了电磁铁的磁性强弱发生了变化，进而导致了工作电路的接通。
【解答】只有在红灯亮的期间，光控开关才闭合，若此时车辆违规闯红灯行驶时，会压上压敏电阻，从而使压敏电阻的阻值减小，在电源电压一定的情况下，电阻越小，电流就越大。
电磁铁的磁性与电流有关，并且电流越大磁性越强，所以电磁铁的磁性会增强。当电流增大到一定程度时，电磁铁会将衔铁吸下，使其与触点2接触，导致了电控照相机所在的电路接通，照相机会对违规车辆进行拍照。
故答案为：强；强；2。
例4．电磁铁与条形磁铁相比，它的优点是( )
A．它的磁性非常强
B．它能长时间保持磁性
C．它不需要消耗电能
D．它的磁性有无、强弱和磁极的方向都可以控制
【答案】D
【解析】【分析】根据电磁铁的优点分析判断。
【解答】A.电磁铁的磁性强弱可以通过改变电流大小的方式改变，故A错误；
B.电磁铁通电有磁性，断电无磁性，故B错误；
C.电磁铁将电能转化为磁能，需要消耗电能，故C错误；
D.它的磁性有无、强弱和磁极的方向都可以控制，故D正确。
故选D。
例5．下列设备或电器中，其主要工作原理与电磁铁无关的是( )
A．电铃 B．电磁选矿机
C．电熨斗 D．电磁起重机
【答案】C
【解析】【分析】根据图片分析各个选项中包含的物理原理，再分析是否与电磁铁有关即可。
【解答】A.电铃中通过电磁铁控制衔铁上的小锤不断敲击铃铛盖发出声音，故A不合题意；
B.电磁选矿机利用电磁铁产生的磁场吸引铁矿石，故B不合题意；
C.电熨斗的主要结构为电热丝，利用电流的热效应工作，故C符合题意；
D.电磁起重机的主要结构为电磁铁，故D不合题意。
故选C。
题型二 电磁继电器
例1．如图甲所示是一家庭燃气报警器的部分电路示意图，其中控制电路中的R1是由气敏电阻制成的传感器，R1的阻值与燃气浓度的关系如图乙所示。出厂预设，当燃气浓度达到4%时报警，出厂测试时U1为3伏且保持恒定，闭合开关S1、S2，移动滑动变阻器R2滑片P的位置，当控制电路中的电流为0.03安，电磁铁A恰好能将衔铁B吸下（电磁铁线圈的阻值忽略不计）
（1）小科认为报警时只有灯亮还不能起到很好的报警作用，最好灯亮同时发出警报声，他建议加接蜂鸣器 并联（选填“L1”或“L2”）。
（2）该报警器要达到出厂预设值，滑动变阻器接入电路的阻值有多大？（写出计算过程）
（3）小科想让该报警器报警时的燃气浓度值调到比出厂预设值更低一些，下列操作理论上可行的是 。（选填字母）
A．将滑动变阻器滑片向下滑动 B．控制电路中串联一个电阻
C．增大控制电路的电源电压 D．减少电磁铁线圈匝数
【答案】（1）L2
（2）见解析
（3）A；C
【解析】【分析】（1）判断哪儿灯为报警灯，应把蜂鸣器应与报警灯L并联；
（2）由图乙可知报警时对应的电阻R1，测试时的控制电流已知，控制电路的电压已知，可求出电路总电阻，总电阻减去R1就是滑动变阻器接入的电阻；
（3）该报警器报警时的燃气浓度值调到比出厂预设值更低一些，气敏电阻的阻值变大，控制电路的磁性强度不变，根据影响磁性因素进行确定；
【解答】（1）当衔铁被吸下时，报警灯亮，由此可知L2为报警灯，故应把蜂鸣器应与L2并联
（2）控制电路的总电阻
由图乙可知燃气浓度达到4%时的报警值时
R气敏=40Ω
所以
R滑=R总-R气敏=100Ω-40Ω=60Ω
（3）A、该报警器报警时的燃气浓度值调到比出厂预设值更低一些，R气敏增大，如果线圈匝数不变，不变，根据R滑=R总-R气敏可知，滑动变阻器接入的阻值变小，故A可行；
B、在控制电路中串联一个电阻，总电阻更大，电路中电路变小，电磁铁线圈的磁性变小，达到报警浓度时，不能闭合报警回路，故B不可行；
C、R气敏增大时，若滑动变阻器不动，控制电路中的总电阻R总变大，要保证电流不变，可以适当增大电源电压，故C可行；
D、R气敏增大时，若滑动变阻器不动，电源电压不变的情况下，电路中的电流变小，磁性减弱，若再减小电磁铁线圈匝数，磁性更弱，到达报警浓度时，不能吸下衔铁报警，故D不可行。
故选AC。
（1）当衔铁被吸下时，报警灯亮，由此可知L2为报警灯，故应把蜂鸣器应与L2并联
（2）控制电路的总电阻
由图乙可知燃气浓度达到4%时的报警值时
R气敏=40Ω
所以
R滑=R总-R气敏=100Ω-40Ω=60Ω
（3）A．该报警器报警时的燃气浓度值调到比出厂预设值更低一些，R气敏增大，如果线圈匝数不变，不变，根据R滑=R总-R气敏可知，滑动变阻器接入的阻值变小，故A可行；
B．在控制电路中串联一个电阻，总电阻更大，电路中电路变小，电磁铁线圈的磁性变小，达到报警浓度时，不能闭合报警回路，故B不可行；
C．R气敏增大时，若滑动变阻器不动，控制电路中的总电阻R总变大，要保证电流不变，可以适当增大电源电压，故C可行；
D．R气敏增大时，若滑动变阻器不动，电源电压不变的情况下，电路中的电流变小，磁性减弱，若再减小电磁铁线圈匝数，磁性更弱，到达报警浓度时，不能吸下衔铁报警，故D不可行。
故选AC。
例2．电梯为居民出入带来了很大的便利，出于安全考虑，电梯设置有超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，R1为保护电阻，R2为压敏电阻，R2阻值与它所受压力F的关系如图乙所示。闭合开关S，电梯没有超载时，电动机正常工作，电铃不响：当控制电路中的电流达到0.1安时，电铃报警，电动机不工作。已知控制电路电源电压为12伏，电磁铁线圈电阻不计，R1电阻值为80欧。
（1）图甲中的C点应与触点 （选填“A”、“B”或“K”）相连；
（2）当某次载重为牛时，请通过计算判断是否超载；
（3）若想降低该电梯最大载重，请写出一种可行的方法 。
【答案】（1）B
（2）没有超载
（3）适当减小控制电路的电源（或适当增加电磁铁的线圈匝数）
【解析】【分析】 载重量越大，对轿厢的压力越大，由图丙知R1的阻值越小，控制电路的总电阻就越小，根据欧姆定律知电路中的电流越大，当电流为I=0.1A时即为不超载时的最大电流，也就是载重量最大。
【解答】电磁继电器的构成：由电磁铁、衔铁、簧片、触点（静触点、动触点）组成．其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成．低压控制电路是由电磁铁、低压电源和开关组成；工作电路由机器（电动机等）、高压电源、电磁继电器的触点部分组成。
（1）由题意知道，电梯没有超载时，触点与A接触，电动机正常工作，说明电动机与A触点相连；超载时，触点与B接触，电铃发出报警铃声，说明电铃与B触点相连。
（2）
由图乙知道，当某次载重为牛时，R2阻值是80Ω，由欧姆定律知道，电路的电流
即此时没有超载。
（3）
若想降低该电梯最大载重，即在压敏电阻的阻值较大时，使通过电路的电流达到0.1A，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律知道，需减小定值电阻接入电路的阻值或增大电源电压；影响电磁铁磁性大小的因素有电流的大小和线圈匝数是多少，若在电流较小时使电磁铁吸引衔铁，可增加线圈匝数。
（1）由题意知道，电梯没有超载时，触点与A接触，电动机正常工作，说明电动机与A触点相连；超载时，触点与B接触，电铃发出报警铃声，说明电铃与B触点相连。
（2）由图乙知道，当某次载重为牛时，R2阻值是80Ω，由欧姆定律知道，电路的电流
即此时没有超载。
（3）若想降低该电梯最大载重，即在压敏电阻的阻值较大时，使通过电路的电流达到0.1A，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律知道，需减小定值电阻接入电路的阻值或增大电源电压；影响电磁铁磁性大小的因素有电流的大小和线圈匝数是多少，若在电流较小时使电磁铁吸引衔铁，可增加线圈匝数。
例3．国家规定燃气灶须安装熄火自动保护装置，在意外熄火（如汤水洒出）时，装置能自动关闭气路，图甲为小江设计的模拟装置示意图，电源电压U＝6V，定值电阻，当电磁铁线圈中的电流达到一定值时，衔铁K被释放从而关闭气路（未画出）启动保护，反之打开气路，线圈电阻不计，热敏电阻的阻值与温度的关系如图乙中图线①所示，闭合开关S，则：
（1）加热后，随着温度升高，线圈中电流将变 。
（2）若装置启动保护时，的最高温度为80℃，求此时电磁铁线圈中的电流大小。
（3）根据第（2）题结果，若仅将更换为图线②所示的热敏电阻（两只热敏电阻的吸、放热本领相同），装置启动保护的温度将 ，并说明理由： 。
【答案】（1）大
（2）由图乙知，的温度为80℃时，
（3）降低；启动保护功能时，热敏电阻阻值为100Ω，图线②的热敏电阻阻值达到100Ω时对应的温度为60℃，低于80℃，所以装置启动保护的温度将降低。
【解析】【分析】①电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关。使用电磁继电器可以用低电压和弱电流电路的通断，来控制高电压和强电流电路的通断。
②电磁继电器的结构如题图所示，它由电源、开关、热敏电阻Rt、定值电阻R0、电磁铁、衔铁K等组成。加热过程中温度升高，电流增大，电磁铁磁性增强，衔铁K被吸引，气路打开。若发生意外熄火，温度则会降低，电阻增大，电流减小，电磁铁磁性减弱，衔铁K被释放，气路关闭。
【解答】（1）根据图甲可知，该电路为串联电路，根据图乙可知，随着温度的升高，热敏电阻阻值减小，电路中的总电阻减小，总电流增大。
（2）分析图像得到对应的电阻大小，利用欧姆定律计算对应的电流。
（3）电磁铁将衔铁K被释放时的电流值不变，所以此时的总电阻（和热敏电阻）大小不变，①改为②后，相同的电阻值对应的温度变低。
例4．在跨学科实践课上，某小组同学开展了“空气质量检测仪”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程，请帮助完成下列内容：
【项目任务】制作一个简易空气质量检测仪。
【项目导引】资料显示空气质量等级是按照空气质量指数K划分的，如表所示。
空气质量指数K 0~50 51~100 101~150 151~200 201~300 >300
空气质量等级 优 良 轻微污染 轻度污染 中度污染 重度污染
通过说明书获悉，气敏电阻R的阻值随空气质量指数K的关系如表所示：
空气质量指数K 50 100 150 200 250 300
电阻值R/Ω 100 50 30 20 15 10
【方案设计】小组同学经过一番讨论和研究，设计如图所示的空气质量检测仪的电路。控制电器中定值电阻电源电压U恒为6V不变，用电流表示数表示对应空气质量指数，电磁铁中线圈的电阻不计；闭合开关S，当电流表示数为0.15A时.电路报警.此时电磁铁把衔铁B吸下来，工作电路净化系统开始工作。
【项目实施】
（1）如图，闭合开关S，电磁继电器中电磁铁M的上端为 (选填“N”或“S”)极，当空气质量指数K值升高，电路中电流表的示数 选填“增大”、“减小”或“不变”)。
（2）计算：
①当空气质量指数K为50时，电阻R0两端的电压；
②当电路报警时对应的空气质量等级。
（3）若想让仪器检测更加灵敏，使空气质量指数K略低于“方案设计”中数值时电路就报警，请提出两条合理化建议：① ；② 。
【答案】（1）S；增大
（2）①闭合开关S，当空气质量指数值升高，气敏电阻的阻值变小，控制电路中的电流增大，即电流表的示数增大，由表可知，当空气质量指数K为50时，R=100Ω，则电路电流
则R0两端的电压U0=IR0=0.05A x20Ω=1V
②当电流表示数为0.15A时，电路报警，此时，控制电路总电阻
R=40Ω-20Ω=20Ω，从表中可知当电阻是20Ω时，空气质量指数K为200，空气质量等级属于轻度污染。
（3）减小R0；增大控制电路电压U
【解析】【分析】(1)安培定则：右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指所指的方向就是螺线管的N极。
(2)电磁体的磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关；利用欧姆定律和串联电路的特点分别计算电压和电阻。
(3)若想让仪器检测更加灵敏，使空气质量指数略低，可以增强电磁铁的磁性。增强磁性的方法可以增大电流和增加线圈的匝数。
【解答】(1)空气污染是空气中颗粒物含量较大，不是分子运动；根据安培定则，电磁继电器中电磁铁M的上端为N极；由表格可知，当空气质量指数区值升高时电阻值变小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强。
（2）①闭合开关S，当空气质量指数值升高，气敏电阻的阻值变小，控制电路中的电流增大，即电流表的示数增大，由表可知，当空气质量指数K为50时，R=100Ω，则电路电流
则R0两端的电压U0=IR0=0.05A x20Ω=1V
②当电流表示数为0.15A时，电路报警，此时，控制电路总电阻
R=40Ω-20Ω=20Ω，从表中可知当电阻是20Ω时，空气质量指数K为200，空气质量等级属于轻度污染。
（3）若想让仪器检测更加灵敏，使空气质量指数K略低于“方案设计”中数值时电路就报警，可以增强电磁铁的磁性，增强磁性的方法可以增大电流和增加线圈的匝数；也可以减小定值电阻的阻值或增大控制电路电压U。
故答案为：（1）S；增大；（2）1V；轻度污染；（3）减小R0 ；增大控制电路电压U。
例5．研习小组参观“智能温控蔬菜种植大棚”后，尝试设计了“自动温控电路”，如图甲所示。电路分控制电路和工作电路两部分，挖制电路电源电压恒为6V，R1为20Ω的定值电阻，R2为滑动变阻器，R3为工作电路的加热电阻。
（1）控制电路电磁铁线圈上端的磁极为 (植“N”或“S”)。
（2）若线圈中电流为0.2A时，电磁铁就会吸引衔铁，使工作电路中R3停止加热。此时R2接入电路的有效阻值是多少欧
（3）甲电路通过移动滑动变阻器滑片，改变电流，从而来实现对工作电路工作状态的控制。为实现“自动温控”，小东用热敏电阻R3替换R2．热敏电阻阻值与温度关系有两类，如图乙。为实现目的，需选择曲线 (填“①”或“②”）所示的热敏电阻。该改进，可实现一定温度下的自动控制。
（4）温度过高和过低都不利于植物生长，再次改进电路，如图丙所示(La和Lb是完全相同的电磁铁），让温度低于15℃时加热系统工作，温度高于30℃时制冷系统工作。若温度高于30℃时制冷系统工作，此时热敏电阻Ra和Rb要满足怎样的大小关系 说说你的理由： 。
【答案】（1）N
（2）10
（3）②
（4）当温度低于15℃时加热系统工作，即此时电磁铁b的磁场大于a的磁场，那么通过b的电流大于通过a的电流。根据欧姆定律可知，此时Ra>Rb；同理，当温度高于30℃时制冷系统工作，即a的磁场大于b的磁场，因此通过a的电流大于通过b的电流，即Ra【解析】【分析】（1）根据安培定则判断电磁铁的磁极方向；
（2）首先根据计算此时控制电路的总电阻，然后根据R2=R总-R1计算R2的阻值；
（3）根据温度升高到一定程度时电磁铁吸合分析温度升高时R3的温度变化规律即可；
（4）热敏电阻的阻值越大，则通过电磁铁的电流越小，电磁铁的磁场越弱，根据温度变化时衔铁的位置变化确定电磁铁的磁场强弱变化，进而比较两个电阻的阻值大小即可。
【解答】（1）根据甲图可知，线圈上电流方向向右。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向右，此时大拇指指向上端，则上端为电磁铁的N极；
（2） 若线圈中电流为0.2A时， 此时总电阻为：；
那么此时R2的阻值为：R2=R总-R1=30Ω-20Ω=10Ω。
（3）根据题意可知，当温度升高到一定程度后，电磁铁将衔铁吸下来切断工作电路，那么此时电流变大而控制电路的电阻变小，也就是热敏电阻的阻值减小，故选②。
（4）根据题意可知，当温度低于15℃时加热系统工作，即此时电磁铁b的磁场大于a的磁场，那么通过b的电流大于通过a的电流。根据欧姆定律可知，此时Ra>Rb；
同理，当温度高于30℃时制冷系统工作，即a的磁场大于b的磁场，因此通过a的电流大于通过b的电流，即Ra例6．如图是火警自动报警原理图，发生火警时，会发生下列变化：a．温度升高使双金属片弯曲；b．电磁铁有磁性；c．红灯亮，电铃响，发出警报；d．接通触点使控制电路中有电流流过；e．衔铁被吸下；f．接通触点使工作电路中有电流流过。这些变化的合理顺序是( )
A．adbefc B．adbfce C．abdcef D．abedef
【答案】A
【解析】【分析】根据电磁继电器的工作原理进行分析：电磁继电器控制电路开关闭合，电磁铁通电有磁性，衔铁被吸下，使动触点与下端的静触点接触，工作电路接通。
【解答】根据电磁继电器的工作原理进行分析如下：
发生火警时，a、温度升高使双层金属处向外膨胀；d、接通触点使控制电路中有电流通过；b、电磁铁有磁性；e、衔铁被吸下；f、接通触点使工作电路中有电流通过；c、电灯亮、电铃响、发出警，故A正确。
故答案为：A。
题型三 磁悬浮列车
例1．磁悬浮列车是现代高科技的应用，悬浮原理如图所示。下列说法中不正确的是（ ）
A．通过列车底部、下方轨道间的同名磁极相互排斥，使列车悬浮
B．使列车悬浮的不是电磁铁，而是磁性超强的磁石
C．由于列车在悬浮状态下行驶，因而车体与轨道间阻力小
D．列车悬浮行驶时，无震动，运行平稳
【答案】B
【解析】【分析】磁悬浮列车利用同名磁极相互排斥和异名磁极相互吸引的原理。
【解答】A、图中轨道磁体在下方，与下方的列车电磁铁属于同名磁极相互排斥，使列车与轨道分离悬浮，A正确。
B、图中列车上使用的事电磁铁，B错误，符合题意
C、列车悬浮后，与轨道接触面脱离，摩擦力阻力消失，阻力仅为空气阻力，B正确
D、列车悬浮行驶时，与轨道触面脱离，摩擦力阻力消失，所以无震动，运行平稳，D正确
故答：B
例2．磁悬浮列车的原理：利用“同名磁极相互 ，异名磁极相互 ”的原理。
【答案】排斥；吸引
【解析】【分析】要解答本题需掌握：磁悬浮列车的原理是利用同名磁极相互排斥的原理工作的。
【解答】磁悬浮列车的目的是：减小车和轨道之间的摩擦，提高车速，所以利用同名磁极相互排斥，使列车与轨道彼此分离，减小了摩擦。
故答案为：排斥;吸引
题型四 信息的磁记录
例1． 硬盘：信息 记录的重要器件。
结构 磁记录盘片、读写磁头、其他配件
特点 磁记录盘片的表面均匀地涂有一层极薄的 性颗粒(小磁体) ，读写磁头实际上是一块
磁记录的过程 首先将声音、图像数字等需要记录的信息转变 信号，电流通过读写磁头转变为记录磁场，然后利用这个磁场使盘片上的 性颗粒按照它的磁场方向排列，信息就记录在盘片中了
【答案】磁；磁；电磁铁；电；磁
【解析】【分析】根据对硬盘的结构、特点和工作过程分析解答。
【解答】 硬盘：信息磁记录的重要器件。
特点：磁记录盘片的表面均匀地涂有一层极薄的磁性颗粒(小磁体) ，读写磁头实际上是一块电磁铁；
磁记录的过程：首先将声音、图像数字等需要记录的信息转变电信号，电流通过读写磁头转变为记录磁场，然后利用这个磁场使盘片上的磁性颗粒按照它的磁场方向排列，信息就记录在盘片中了。
例2．移动硬盘应用到了磁记录，移动硬盘的读写磁头实际上就是一块电磁铁，下列物品也用到了信息的磁记录的是（）
A．录音机 B．指南针 C．磁悬浮列车 D．电磁继电器
【答案】A
【解析】【分析】根据自己的认识分析各个选项中设备或仪器的工作原理即可。
【解答】录音机将需要记录的声音转变成电信号，通过磁头记录在磁带上，应用到了信息的磁记录，指南针、磁悬浮列车、电磁继电器没有应用到磁记录。
故选A。
题型五 电话机的原理
例1．下列有关电话机叙述中正确的是（）
A．听筒是将声信号转变成电信号
B．话筒是将电信号转变成声信号
C．听筒内部是利用电磁铁来工作的
D．话筒是利用电磁铁的原理来工作的
【答案】C
【解析】【解答】 听筒用来接听声音，所以它是将电信号转化成声信号的装置；话筒是将声信号转化为电信号的装置，故AB错误；听筒内饰利用电磁铁可以产生随电流信号变化的磁场，从而产生相应变化的声音，故C正确；D错误
故选C
【分析】根据听筒和话筒特点判断是将何种信号转化为何种信号；了解话筒和听筒工作原理。
一、单选题
1．如图为水位报警装置原理图，其中A、B为两个金属杆。当水位达到或超过警戒线时，绿灯、红灯和电铃的工作状态分别是（ ）
A．绿灯亮、红灯不亮，电铃不响 B．绿灯亮、红灯亮，电铃响
C．绿灯不亮、红灯亮，电铃不响 D．绿灯不亮、红灯亮，电铃响
【答案】D
【解析】【分析】根据电磁铁的知识分析判断。
【解答】根据图片可知，当水位达到警戒线时，A、B通过水接通，此时电流通过电磁铁，电磁铁产生磁场将衔铁K向左吸，从而与触点C接触，与触点D分开。此时红灯和电铃都被接通，而绿灯断开，那么绿灯不亮，而红灯亮，电铃响。
故选D。
2．如图所示是一种温度自动报警器的原理图，在汞温度计中封入一段金属丝，金属丝下端所指示的温度为90℃。下列说法错误的是( )
A．报警器利用了汞能导电和热胀冷缩的性质
B．报警器利用了电磁铁通电时有磁性、断电时磁性消失的特点
C．报警器中汞温度计和电磁铁串联在电路中
D．温度达到90℃时，报警器中灯亮的同时铃响
【答案】D
【解析】【分析】A.根据自动报警器的工作过程判断；
B.根据电磁铁的特点判断；
C.用电器首尾相连为串联，用电器并排连接为并联；
D.根据衔铁的位置变化判断。
【解答】A.报警器利用了汞能导电和热胀冷缩的性质，故A正确不合题意；
B.电磁铁通电时有磁性，吸引衔铁，电铃所在回路构成通路，电铃发出声音，断电时电磁铁无磁性， 衔铁恢复原状，灯泡所在电路接通，灯泡中有电流通过，灯泡发光，故B正确不合题意；
C.由图可知，报警器中汞温度计和电磁铁首尾相连，那么儿子串联在电路中，故C正确不合题意；
D.当温度达到90℃时 ，控制电路闭合，电磁铁有磁性，吸引衔铁，电铃所在电路接通，电铃发出声音，此时灯泡中没有电流通过，灯泡不发光，故D错误符合题意。
故选D。
3．小科走到电梯前，发现电梯上没有站人时运行较慢，当他站到电梯上时，电梯的运行速度变快了很多。他了解到电梯是由电动机带动运转的，电梯的控制电路中安装了压敏电阻(压敏电阻受到压力时，阻值会发生变化)，控制电梯运动快慢的模拟电路如图所示。下列分析合理的是（ ）
A．触点3与触点Ⅰ接触时，电梯运行较快
B．压敏电阻由半导体材料制成，受压时阻值变小
C．电梯没有站人时，电磁铁磁性较强
D．电梯没有站人时，电动机两端的电压较大
【答案】B
【解析】【分析】 当电梯上站的人增多时，对力敏电阻的压力变大，力敏电阻的阻值变小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性变强，达到一 定程度将衔铁吸下，使3与2接触，电动机电路的电流变大，转速加快； 当电梯上站的人减少时，对力敏电阻的压力变小，力敏电阻的阻值变大，电路中的电流变小，电磁铁的磁性变弱，达到一 定程度，衔铁在左边弹簧的拉力作用下提起，使3与1接触，电动机和电阻R串联，使得电路的电流变小，转速变慢，据此分析判断。
【解答】 ACD.当电梯上没有站人时，对力敏电阻的压力变小，力敏电阻的阻值变大，电路中的电流变小，电动机两端的电压较小，电磁铁的磁性变弱，达到一定程度，衔铁在左边弹簧的拉力作用下提起，使3与1接触，电动机和电阻R串联，使得电路的电流变小，转速变慢，电动机的功率变小，但额定功率不变，故A、C、D错误；
B.力敏电阻受到压力时，阻值会发生变化，是由半导体材料制成，受压时其阻值变小，故B正确。
故选B。
4．工作原理：以如图甲、乙所示的应用为例。
（1）如图甲所示，当低压电源开关断开时，控制电路断路，电磁铁A 磁性，衔铁B在弹簧C的作用下拉起，使动触点与绿灯触点分离，与红灯触点接通，故 灯亮起，绿灯熄灭，电动机停止工作。
（2）如图乙所示，当低压电源开关闭合时，控制电路中有电流通过，电磁铁A 磁性， 衔铁B，使动触点与红灯触点分离，而与绿灯触点接通，故红灯熄灭，绿灯亮起，开始工作。
【答案】（1）无；红
（2）有；吸引
【解析】【分析】电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性。根据衔铁的位置确定被接通的灯泡即可。
【解答】（1）如图甲所示，当低压电源开关断开时，控制电路断路，电磁铁A无磁性，衔铁B在弹簧C的作用下拉起，使动触点与绿灯触点分离，与红灯触点接通，故红灯亮起，绿灯熄灭，电动机停止工作；
（2）如图乙所示，当低压电源开关闭合时，控制电路中有电流通过，电磁铁A有磁性，吸引衔铁B，使动触点与红灯触点分离，而与绿灯触点接通，故红灯熄灭，绿灯亮起，开始工作。
5．如图所示，GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，当闭合开关S1、S2时，下列说法正确的是( )
A．电磁铁的右端为N极
B．小磁针将顺时针旋转
C．当P向左滑动时，电磁铁的磁性增强，指示灯变亮
D．当P向右滑动时，电磁铁的磁性减弱，电压表的示数增大
【答案】C
【解析】【分析】（1）根据安培定则得出电磁铁的两极，根据磁极间的相互作用判断小磁针旋转方向；
（2）先分析滑片向左或向右移动时，变阻器的阻值是变大了还是变小了，然后根据欧姆定律得出电流大小变化情况，从而判断出电磁铁的磁场强弱变化情况，进一步得出灯泡亮度的变化和电压表示数的变化。
【解答】AB、根据安培定则可知，电磁铁的左端为N极，右端为S极；根据磁极间的相互作用规律可知，通电后，小磁针将会逆时针旋转，故AB错误；
C、闭合开关S1和S2，使滑片P向左滑动，变阻器接入电路的电阻变小，左侧电路中电流变大，电磁铁的磁性增强，巨磁电阻的阻值减小，右侧电路中电流变大，所以指示灯的亮度会变亮，故C正确。
D、使滑片P向右滑动，变阻器接入电路的电阻变大，左侧电路中电流变小，电磁铁的磁性变弱，巨磁电阻的阻值变大，右侧电路中电流变小，根据U=IR可知，灯泡两端的电压减小，即电压表示数变小，故D错误。
故答案为：C。
6． 图为某同学设计的汽车尾气中一氧化碳排放量的检测电路。当一氧化碳浓度高于某一设定值时，电铃发声报警。图中气敏电阻 R1的阻值随一氧化碳浓度的增大而减小。下列说法正确的是( )。
A．电铃应接在A和C之间
B．当一氧化碳浓度升高，电磁铁磁性减弱
C．用久后，电源电压 U1会减小，报警时一氧化碳最小浓度比设定值低
D．为使该检测电路在一氧化碳浓度更低时报警，可将R2控制电路的滑片向上移
【答案】D
【解析】【分析】AB.根据气敏电阻R1阻值随一氧化碳浓度的增大而减小可知，当一氧化碳浓度升高时R1阻值的变化，根据欧姆定律可知控制电路的电流变化，从而得出电磁铁的磁性变化；当一氧化碳浓度高于某一设定值时，衔铁被吸下，电铃发声报警，据此得出电铃应接的位置；
C.用久后，电源电压U1会减小，而电铃开始发声报警时，控制电路的电流一定，根据欧姆定律可知此时控制电路的总电阻变化，根据电阻的串联可知R2的阻值不变时气敏电阻R1阻值的变化，从而得出报警时一氧化碳最小浓度与设定值高的关系；
D.电源的电压一定，电铃开始发声报警时控制电路的电流一定，根据欧姆定律可知控制电路的总电阻一定，据此可知要使该检测电路在一氧化碳浓度更低（气敏电阻R1阻值变大）时报警R2接入电路中的阻值变化，从而得出R2的滑片移动方向。
【解答】 AB.因气敏电阻R1阻值随一氧化碳浓度的增大而减小，所以当一氧化碳浓度升高时，R1阻值减小，控制电路的总电阻减小，
由可知，控制电路的电流增大，电磁铁的磁性增强，故B错误；
当一氧化碳浓度高于某一设定值时，衔铁被吸下，电铃发声报警，则电铃应接在B和D之间，故A错误；
C.用久后，电源电压U1会减小，
因电铃开始发声报警时，控制电路的电流一定，所以由可知，控制电路的总电阻减小，
当R2的阻值不变时，气敏电阻R1阻值应更小，则报警时一氧化碳最小浓度比设定值高，故C错误；
D.电源的电压一定，电铃开始发声报警时控制电路的电流一定，由可知，控制电路的总电阻一定，
要使该检测电路在一氧化碳浓度更低（气敏电阻R1阻值变大）时报警，应减小R2接入电路中的电阻，可将R2的滑片向上移，故D正确。
故选D。
7．雾天能见度低，骑车易发生交通事故，要减速慢行。小鹏要为自行车设计一种“雾灯”，以提示过往的行人和车辆。要求工作时灯泡能持续交替闪烁。忽略弹性衔铁和电磁铁线圈电阻，下列电路中符合设计要求的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】【分析】电磁铁有电流通过时有磁性、没有电流通过时无磁性，据此分析开关闭合时电路的工作状态，然后找出符合要求的电路图。
【解答】A、由电路图可知，闭合开关后，电磁铁有磁性，吸下衔铁，灯泡发光，而电磁铁一直有电流，磁性不变，动触点无法与下面的静触点分开，灯泡会一直发光，故A不符合要求。
B、由电路图可知，闭合开关后，电磁铁与灯泡中都有电流经过，灯泡发光且电磁铁有磁性，电磁铁将动触点吸下，与静触点分离，电路被切断，灯熄灭且电磁铁无磁性，弹性衔铁弹性形变恢复，动触点与静触点接触，电路通路，灯泡发光且电磁铁又具有磁性，如此反复，灯泡持续闪烁，故B符合要求。
C、由电路图可知，闭合开关后，电磁铁有磁性，吸下衔铁，衔接与上面的触点分开，灯泡不发光，而电磁铁一直有电流，磁性不变，动触点无法与上面的静触点接触，灯泡会一直不发光，故C不符合要求。
D、由电路图可知，闭合开关后，电磁铁有磁性，吸下衔铁，电磁铁一直有电流，磁性不变，动触点无法与下面的静触点分开，而灯泡被断路，会一直不发光，故D不符合要求。
故答案为：B。
8．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，荣获了2007年诺贝尔物理学奖。如图14-38所示是研究巨磁电阻特性的原理示意图。实验发现，当闭合S1、S2后，使滑片P向左滑动的过程中，指示灯（电阻不变）明显变亮，对上述过程的描述有如下说法：
①滑片P向左滑动过程中电磁铁的磁性增强；
②滑片P向左滑动过程中电磁铁的磁性减弱；
③巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显增大；
④巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小。
其中说法正确的是（ ）
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
【答案】D
【解析】【分析】根据滑片的移动方向分析的滑动变阻器接入电路中电阻的变化和总电阻的变化，根据欧姆定律分析电路中电流的变化，结合电磁铁磁性强弱的决定因素可以确定滑片移动时，其磁性的变化。
根据灯泡的亮度变化，能够确定右侧电路中电流的变化，进而知道巨磁电阻的阻值与磁场强度的关系。
【解答】 ①②滑片P向左滑动过程中，变阻器接入电路的电阻变小，左侧电路中电流变大，电磁铁的磁性增强，故①正确，②错误。
③④由题可知，滑片向左滑动的过程中，指示灯明显变亮，说明右侧电路的电流增大，巨磁电阻GMR的电阻减小，
滑片向左滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值减小，左侧电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强；
所以，当电磁铁的磁性增强时，巨磁电阻的阻值减小，即巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小，故③错误，④正确。
综上所述：①④ 正确。
故答案为：D。
9．如图所示是汽车启动装置原理图，对于这一装置及其工作特点，下列说法中不正确的是（ ）
A．旋转钥匙能使电磁铁所在电路工作
B．电磁铁的工作电压比电动机的工作电压低
C．电磁铁通电时，上端是S极下端是N极
D．电磁铁通电时，吸引上方的衔铁，使触点A向右与触点B接触
【答案】C
【解析】【分析】分析汽车启动装置的工作原理，结合其构造特点，对各个选项进行分析判断。
【解答】AD、将汽车钥匙插入钥匙孔，转动钥匙相当于闭合电磁铁的开关，使电磁铁工作，吸引衔铁向下，使触点B向右与C接触，把电动机所在电路接通，汽车启动。故AD正确。
B、由图知，电磁铁的工作电压只是电动机的工作电压的一部分，电磁铁的工作电压比电动机的工作电压低，故B正确。
C、由右手螺旋定则可知，电磁铁通电时，上端是N极下端是S极，故C错。
故答案为：C。
10．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
【答案】B
【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
11．2019年5月起，我市已开始实行电动自行车新政策：只允许新国标电动自行车上路，要求车速不超过25km/h。下面是同学们设计的某品牌电动自行车的电路(图中R为旋钮型变阻器)，其中符合“旋钮OP绕O点顺时针转动时，电流增大，电动机转速变快，当转速超过一定值，电铃会自动报警”的电路是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】【分析】 旋钮OP绕O点顺时针转动时，电流增大，说明R接入电路的有效电阻减小；当转速超过一定值，电铃会自动报警，说明工作电路的电流增大到一定值时，电磁铁能向左吸引报警电路中的衔铁，使报警电路闭合，电铃报警。
【解答】旋钮绕O点顺时针转动时，有效电阻变大，电流变小，电动机转速变慢，电磁铁不能吸引衔铁，报警电路闭合，电铃报警，A不符合；
B、旋钮绕O点顺时针转动时，有效电阻变大，电流变小，电动机转速变慢，电磁铁不能吸引衔铁，报警电路断开，电铃不报警，B不符合；
C、旋钮绕O点顺时针转动时，有效电阻变小，电流变大，电动机转速变快，电磁铁向左吸引衔铁，报警电路闭合，电铃报警，C符合；
D、旋钮绕O点顺时针转动时，有效电阻变小，电流变大，电动机转速变快，电磁铁向左吸引衔铁，报警电路断开，电铃不报警，D不符合；
故答案为：C
二、填空题
12．如图甲所示为某款无接触式的热风干手器，当手位于出风口下方时，可吹出热风。其内部电路由控制电路和工作电路两部分组成，简化电路如图乙所示。
（1）由图乙可知，接线柱 （选填“A”或“B”）接的是火线，电磁铁的上端为 极。
（2）当手位于出风口下方时，光敏电阻R的阻值 （选填“增大”“不变”或“减小”），衔铁被吸下，工作电路开始工作。
（3）为了满足出风口吹出热风，则加热申阻丝、风扇和出风口三者的位置，从上往下依次是____。
A．加热电阻丝、风扇、出风口 B．风扇、加热电阻丝、出风口
【答案】（1）A；N
（2）减小
（3）B
【解析】【分析】 （1）①为了用电安全，用电器的开关应该与火线相连；
②根据安培定则可知电磁继电器中电磁铁的上端为哪极；
（2）手伸入舱内，衔铁被吸下，工作电路开始工作，说明电路中的电流增大，导致电磁铁的磁性增强，根据欧姆定律和电阻的串联可知电阻R的阻值变化；
（3）根据出风口向下吹热风分析解答。
【解答】（1） ①家庭电路中，开关必须在火线与用电器之间，工作电路的两个静触点相当于开关，所以接线柱A应该接的火线，接线柱B接的是零线；
②线圈上电流方向向右。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向右，此时大拇指指向上端，则上端为为N极；
（2）手伸入舱内，衔铁被吸下，工作电路开始工作，说明电路中的电流增大，导致电磁铁的磁性增强，由欧姆定律可知控制电路的总电阻减小，根据串联电路电阻规律可知光敏电阻R的阻值减小；
（3）根据甲图可知，出风口在最下方，则向下吹热风，则从上到下依次为风扇、加热电阻丝和出风口，故选B。
13．如图甲所示的智能电梯在有、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，其阻值随压力的减小而增大。当有人走下电梯后，左侧电路中电流 （填“增大”“减小”或“不变”），则图中电磁铁的磁性将 （填“增强”“减弱”或“不变”），电动机的功率将
（填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】减小；减弱；变小
【解析】【分析】 当有人走下电梯后， 对压敏电阻的压力减小，根据图片确定压敏电阻的阻值变化，根据欧姆定律确定电流的大小变化，进而确定电磁铁的磁场强弱变化，弄清衔铁的位置和此时电路的连接情况，结合串联电路的电压规律和P=UI分析电动机的功率变化即可。
【解答】根据题意可知，当有人走下电梯后，对压敏电阻的压力减小，压敏电阻阻值增大，故左侧电路中电流减小，电磁铁磁性减弱，衔铁右侧的动触点与触点1接通，电动机与R1串联，R1分担一部分电压，则电动机两端的电压变小，功率变小。
三、实验探究题
14．某科学小组展开了“电动车安全性”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程，请帮助他们完成下列内容；
【项目分解】（1）设计电动车骑行时的安全警示灯（2）设计转向指示灯
（1）【项目实施】
设计一种“警示灯”，要求骑行过程中灯泡会持续交替闪烁发光，以提示过往的行人和车辆。如图1所示是“警示灯”的电路图，为定值电阻，电磁铁线圈及弹性衔铁的电阻忽略不计。当电流通过电磁铁时，电磁铁的下端是 极。“警示灯”能自动进行交替发光的工作原理是：闭合开关，电磁铁与灯泡都有电流经过，灯泡发光且电磁铁产生磁性，之后电磁铁将动触点吸下，与静触点分离，电路被切断，灯灭且电磁铁磁性消失，弹性衔铁形变恢复，动触点与静触点接触，电路通路，灯泡发光且电磁铁又具有磁性，如此反复，灯泡闪烁发光。
（2）设计转向示灯，转向灯警示时要具备“一亮一暗”持续闪烁的功能；雾天湿度增加，能见度低，设计优化要求：雾天时仍能闪烁，需要“一亮”时灯发光比平时更亮，“一暗”时亮度无要求，从而提高警示功能。已知湿敏电阻R的阻值随湿度的增大而减小，线圈有电阻，衔铁电阻忽略不计，衔铁具有弹性。下列能实现设计功能的一项是 。
【项目拓展】
为了操作方便，于是想将转向指示灯和“警示灯”整合在同一个电路中，并设计了如图2所示的电路图，接通相应指示灯后，该指示灯会亮、暗（微弱发光）交替闪烁发光，为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁电阻忽略不计。
①若让左转、右转指示灯同时工作（即双跳灯开启），转向开关应与触点 接通（选填“1和2”“2和3”“3和4”或“4和5”）
②请根据电路图解释图2电路是如何实现指示灯会亮、暗（徹弱发光）交替闪烁发光的工作原理 。
【答案】（1）S
（2）C；3和4；当转向开关接触3、4或3和4的瞬间，灯泡较暗，电磁铁中有电流经过，产生磁性，之后将动触点A吸下，电路电流会经过衔铁、动触点A和指示灯回到负极，即电磁铁和定值电阻被R0短路，电路电阻变小，灯泡变亮；但此时电磁铁失去磁性，在弹簧的作用下，衔铁被拉起，使得动触点A与静触点B分离，即上面的电路会断开，电磁铁和定值电阻R0接入电路，电灯又变暗，且此时电磁铁会再具有磁性，从而使得动触点再次被吸下，灯泡再变亮，如此更替循环。
【解析】【分析】 【项目实施】
（1）根据安培定则判断电磁铁的磁极方向；
（2） 分析每个选项中电路的工作特点，找出符合题意的选项；
【项目拓展】
①根据图2确定哪个位置能够同时接通两个灯泡即可；
②注意分析短路在电路中的作用，从而确定衔铁的位置变化对电路通断的影响即可。
【解答】【项目实施】
（1） 由图1可知，电流从螺线管的下端流入，上端流出，根据安培定则知电磁铁的下端是S极；
（2） A.闭合开关，电磁铁具有磁性，能把衔铁吸下，通过湿敏电阻有电流，由于电磁铁始终具有磁性，灯泡的发光亮度不变，不能闪烁，故A错误；
BC.这两幅图中，闭合开关，灯泡、电磁铁线圈与湿敏电阻串联，雾天湿度增加，湿敏电阻Rs的阻值减小，根据欧姆定律可知电路中的电流变大（即通过电磁铁的电流变大），能把衔铁吸下，此时电磁铁被短路，灯泡两端电压增大，则灯泡变亮；衔铁被吸下后电磁铁不具有磁性（没有电流通过电磁铁），则衔铁会恢复原状（向上弹起）；然后循环往复，所以灯泡能闪烁；
BC两图的不同之处是湿敏电阻Rs的位置不同，B图中，不论是否是雾天，较大的电流流经电磁铁时，Rs都被短路，则平时和雾天灯在“亮”的状态时一样亮，不符合设计要求；而C图中灯在“亮”的状态时，灯和Rs串联，雾天时Rs的阻值减小，通过灯泡的电流增大，则灯发光比平时更亮；故C正确，B错误；
故选C。
【项目拓展】
①根据图2可知，若让左转、右转指示灯同时工作（即双跳灯开启），转向开关应与触点3和4接通。
② 图2电路是如何实现指示灯会亮、暗（徹弱发光）交替闪烁发光的工作原理： 当转向开关接触3、4或3和4的瞬间，灯泡较暗，电磁铁中有电流经过，产生磁性，之后将动触点A吸下，电路电流会经过衔铁、动触点A和指示灯回到负极，即电磁铁和定值电阻被R0短路，电路电阻变小，灯泡变亮；但此时电磁铁失去磁性，在弹簧的作用下，衔铁被拉起，使得动触点A与静触点B分离，即上面的电路会断开，电磁铁和定值电阻R0接入电路，电灯又变暗，且此时电磁铁会再具有磁性，从而使得动触点再次被吸下，灯泡再变亮，如此更替循环。
四、计算题
15．某学习小组设计了一个孵化器的恒温装置，图甲为热敏电阻R、滑动变阻器R1和继电器等组成的恒温箱简单温控电路。为继电器线圈供电的电池的电压为6伏，图中的“电源”是恒温加热箱的电源，继电器线圈的电阻为100欧。当线圈中电流大于或等于20毫安时，继电器的衔铁被吸合，图乙为热敏电阻的R-t图像。
（1）恒温箱的加热器应接在 端（选填“AB”或“CD”）
（2）孵化小鸡时，恒温箱的温度设定为40℃，则滑动变阻器R1应取多大阻值
（3）因为不同孵化时期所需要的孵化温度略有不同，当滑动变阻器向左滑动时，其目的是将孵化温度 （选填“升高”或“降低”）
【答案】（1）AB
（2）110Ω
（3）升高
【解析】【分析】 （1）根据图乙可知，热敏电阻R的阻值随温度的升高而减小，则控制电路中的电流随之增大，当控制电路中的电流大于等于设置电流时，衔铁被吸引闭合，电键K接通CD所在的电路，反之，接通AB所在的电路，再结合题意进行分析；
（2）由图乙可知，恒温箱的温度设定为40℃时，热敏电阻R的阻值，在控制电路中，根据欧姆定律和串联电路的电阻关系，计算出滑动变阻器R1对应的阻值；
（3）电磁铁吸合时电流大小不变，而总电阻不变，则总电阻不变。根据变阻器的阻值变化确定热敏电阻的阻值变化，最后根据乙图确定温度变化即可。
【解答】 （1）根据图乙可知，热敏电阻R的阻值随温度的升高而减小，则控制电路中的电流随之增大，当控制电路中的电流大于等于设定的电流时，衔铁被吸引闭合，电键K接通CD所在的电路，反之，接通AB所在的电路。则当温度较低时，电键K接通AB所在的电路，当温度较高时，电键K接通CD所在的电路，所以恒温箱的加热器应接在AB端；
（2）由图乙可知，恒温箱的温度设定为40℃时，热敏电阻R的阻值为90Ω，
由欧姆定律得，控制电路的总电阻为：，
此时滑动变阻器R1的阻值为：R1=R总-R-R线圈=300Ω-90Ω-100Ω=110Ω。
（3）电磁铁吸合时电流大小不变，而总电阻不变，则总电阻不变。当变阻器的滑片向左移动时，变阻器的阻值减小，根据R总=R1+R可知，此时热敏电阻阻值变大。根据乙图可知，此时温度升高。
16．小明设计了如图所示的空调自动控制系统，R是热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图所示。已知电磁继电器的线圈电阻为10Ω，控制电路电压恒为9V，电流表0~0.3A接入电路。当温度达到28℃时，电磁继电器线圈内电流为0.2A，电磁继电器衔铁被吸合，工作电路接通，空调正常工作状态；当温度低于25℃时，衔铁弹回，空调停止运行状态；当未达到临界温度时，空调保持原来的工作状态。
（1）求电阻；
（2）为显示实时温度，小明将电流表改成了温度表，请通过计算说明，温度为25℃时，电流表指针位置；
（3）为促进节能减排，小明欲对方案进行改进，使空调运转的临界温度由28℃提高至30℃，请提出一个可行的方案 ．
【答案】（1）15Ω
（2）0.1A
（3）使空调运转的临界温度由28℃提高至30℃，电流就会减小，需要增大R1即可。
【解析】【分析】（1）当温度为28℃，根据欧姆定律求出电路总电阻，用总电阻减去R和电磁铁线圈的电阻，就是R1的电阻。
（2）由图乙可算出电路总电流，即为电流表对应的刻度。
（3）使空调运转的临界温度由28℃提高至30℃，电流就会减小，需要增大R1即可。
【解答】（1）当温度为28℃时，电路的总电阻为，则电阻R1=R总-R-R0=45Ω-20Ω-10Ω=15Ω。
（2）由乙图可知，当温度为25℃时，电阻R的大小为R=65Ω，电路总电阻为R总=R1+R0+R=15Ω+10Ω+65Ω=90Ω，电路电流为，故电流表的指针应该在0.1A的位置。
（3）使空调运转的临界温度由28℃提高至30℃，电流就会减小，需要增大R1即可。
故答案为：15Ω；0.1A；使空调运转的临界温度由28℃提高至30℃，电流就会减小，需要增大R1即可。
17．老旧小区燃气管网改造步伐持续加快，为筑牢安全防线，安装燃气报警器成为常态。如图甲所示是家用燃气报警器的部分电路示意图，其中控制电路中的是气敏电阻，其阻值与燃气浓度的关系如图乙所示，出厂预设当燃气浓度达到6%时报警。出厂测试时，控制电路的电源电压为3V且保持恒定，闭合开关、，移动滑动变阻器滑片P的位置，当控制电路中的电流为0.03A时，电磁铁恰好能将衔铁吸下，工作电路中相应的灯亮起而报警（电磁铁线圈的阻值忽略不计）。
（1）家用燃气主要成分是甲烷，甲烷燃烧的化学方程式为，则X的化学式为 。
（2）小杭认为报警时只有灯亮还不能起到很好的报警作用，最好灯亮同时又有警报声，所以建议加接蜂鸣器，则蜂鸣器应与灯 （填“”或“”）并联。
（3）该报警器要达到出厂预设值，请计算滑动变阻器应接入电路的电阻值。
（4）某场地安装该报警器后，为了增加安全系数想在燃气浓度达到4%时就报警，该滑动变阻器滑片P应如何移动，并说明理由 。
【答案】（1）H2O
（2）
（3）由图乙可知，当燃气浓度达到6%时，气敏电阻R1的阻值为30Ω
控制电路的总电阻为：R总＝U/I＝3V/0.03A＝100Ω
∵电路串联，∴R2＝R总－R1＝100Ω－30Ω＝70Ω
（4）将滑动变阻器的滑片向下移，因为当电磁继电器吸引衔铁闭合时，控制电路对应一个确定的总电阻，当降低报警浓度时，气敏电阻R1的阻值增大，总电阻要保持不变，所以滑动变阻器接入电路的阻值R2应该减小，即滑片向下移
【解析】【分析】有机物燃烧的产物一般含有二氧化碳以及水。
【解答】（1）根据质量守恒定律可知X的化学式为H2O；
（2）电磁铁将衔铁吸下，工作电路中L2亮起，则蜂鸣器应与L2并联。
（3）根据乙图结合欧姆定律进行分析；
（4）开始报警电流不变，电路阻值不变， 当降低报警浓度时，气敏电阻R1的阻值增大 ，滑动变阻器电阻要减小。
18．小明参加“自动保温足浴盆”项目化学习，图甲是小明设计足浴盆的自动保温电路。
【电路简介】在工作电路中， 为外接电源， 为工作开关， 为工作指示灯，电热丝工作时能产生热量给足浴盆内的水加热。在控制电路中， 为电压6伏的电源， 为控制开关， 热敏电阻，其阻值随温度变化关系如图乙， 为滑动变阻器，使用中可调节电阻。
【功能调试】将 调至中间某一位置，加入冷水后，闭合开关： 和 红灯发光，同时水温逐渐上升。当水温到达 时，红灯熄灭，绿灯亮起，随后，水温开始下降，当水温下降至 时，绿灯熄灭，红灯亮起，水温又开始上升，如此反复。
【评价改进】学习小组设计了评价量规如下表。
评价指标 功能等级
A B C
水温调节 可以单独调节最高水温或最低水温 只能同时调节最高水温和最低水温 不能调节最高水温和最低水温
（1）工作电路中的 为 。 (选填“红灯”或“绿灯”)
（2）已知电磁铁中电流达到0.15安时就会吸引衔铁、在电流达到0.1 安时就会释放衔铁。求在【功能调试】环节中，滑动变阻器 接入电路的有效阻值。
（3）请结合评价量规表，判断该自动保温足浴盆水温调节的功能等级并写出判断依据。
【答案】（1）红灯
（2）当控制电路中的电流为0.15A时，电路的总电阻
；
此时对应的温度为50℃，热敏电阻R1=15Ω；
则滑动变阻器的电阻为R2=R总-R1=40Ω-15Ω=25Ω；
（3）滑动变阻器的电阻变化时，由于吸合和释放的电流不变，吸合与释放时的总电阻不变，则热敏电阻最大和最小值同时发生改变，因而只能同时调节最高水温和最低水温，功能等级为B。
【解析】【分析】（1）根据水温下降至40℃时，热敏电阻变大，电流变小，电磁铁的磁性变弱，得出哪个电路接通，从而分析工作电路中的L1为红灯还是绿灯；
（2）根据欧姆定律计算0.15A时的总电阻，根据对应的温度确定热敏电阻，根据串联电路中的电阻规律分析滑动变阻器R2接入电路的有效阻值；
（3）根据滑动变阻器的电阻变化分析总电阻变化，判读是否可以单独调节高温和低温。
【解答】 （1）水温下降至40℃时，热敏电阻变大，电流变小，电磁铁的磁性变弱，衔铁在弹簧的作用向上弹起，L1接通，红灯亮起，水温又开始上升，则作电路中的L1为红灯；
（2）当控制电路中的电流为0.15A时，电路的总电阻
；
此时对应的温度为50℃，热敏电阻R1=15Ω；
则滑动变阻器的电阻为R2=R总-R1=40Ω-15Ω=25Ω；
（3）当滑动变阻器的电阻变化时，由于吸合和释放的电流不变，吸合与释放时的总电阻不变，则热敏电阻最大和最小值同时发生改变，因而只能同时调节最高水温和最低水温，功能等级为B。
19．如图所示为某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如表所示。已知继电器的线圈电阻R0＝15Ω，左边电源电压为6V恒定不变。当继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路正常工作。
温度t(℃) 0 5 10 15 20 25 30 35 40
电阻R(Ω) 550 500 445 415 385 355 325 295 265
（1）请简要说明该自动控制装置的工作原理。
（2）计算说明该空调的启动温度是多少？
（3）为了节省电能，将空调启动温度设定为25℃，控制电路中需要再串联多大的电阻？
（4）改变控制电路的电阻可以给空调设定不同的启动温度，除此之外，请你再提出一种方便可行的调节方案。
【答案】（1）随室内温度的升高，热敏电阻的阻值减小，控制电路中电流增大，当电流达到15mA时，衔铁被吸合，右侧空调电路连通，空调开始工作。当温度下降时，控制电路电阻增大，电流减小，减小到一定值，使空调电路断开，这样就实现自动控制；
（2）该空调的启动温度是20℃
（3）将空调启动温度设定为25℃时，控制电路中需要再串联30Ω的电阻；
（4）可以将左边电源改为可调压电源。
【解析】【分析】理解装置的工作过程，同时还要会从表格的数据中获取有用的信息，尤其是对新的改进方案的提出，更是需要深入理解本装置的工作原理。
【解答】（1）随室内温度的升高，热敏电阻的阻值减小，控制电路中电流增大，当电流达到15mA时，衔铁被吸合，右侧空调电路连通，空调开始工作。当温度下降时，控制电路电阻增大，电流减小，减小到一定值，使空调电路断开，这样就实现了自动控制。
（2）电路启动时的总电阻
此时热敏电阻的阻值
对照表格数据知道，此时的启动温度是20℃。
（3）因为电路启动时的总电阻为400Ω，由表中数据知道，空调启动温度设定为25℃时，热敏电阻的阻值为355Ω，则电路中还应串联的电阻
（4）因为本装置启动的电流是一定的，因此，既可通过改变电阻来改变电流，可以通过将左边电源改为可调压电源来实现对其控制。
20．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U1=9 V的电源、电磁继电器(线圈电阻不计)、滑动变阻器R2和热敏电阻R1组成，图乙是热敏电阻R1的阻值随温度变化的图象。工作电路由电压U2=220V的电源和电阻为R0的电热丝组成。通过实验测得，当电磁继电器线圈中的电流达到90mA时，电磁继电器的衔铁被吸下来，工作电路停止工作。
（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，电磁继电器的磁性将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
（3）当滑动变阻器R2接入电路的电阻为40Ω时，恒温箱内的温度是多少？
【答案】（1）
（2）增大
（3）U电源=9 V，I=90 mA=0.09 A
电路的总电阻：
此时热敏电阻R1的阻值：
由图象知，热敏电阻的阻值为60Ω时，对应的温度为90℃
【解析】【分析】电磁继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流、较低的电压去控制较大电流、较高的电压的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。电磁继电器广泛应用于航空、航天、船舶、家电等领域，主要完成信号传递、执行控制、系统配电等功能，是各系统中关键电子元器件之一。
【解答】（1）
（2）恒温箱，在温度升高的过程中，热敏电阻R1的阻值变小，所以控制电路的电流增大，磁性变大，衔铁被吸下，所以停止加热；
（3）U电源=9 V，I=90 mA=0.09 A
电路的总电阻：
此时热敏电阻R1的阻值：
由图象知，热敏电阻的阻值为60Ω时，对应的温度为90℃
故答案为：（1）（2）增大
（3） U电源=9 V，I=90 mA=0.09 A
电路的总电阻：
此时热敏电阻R1的阻值：
由图象知，热敏电阻的阻值为60Ω时，对应的温度为90℃
21． 新农村中很多楼房顶上装有如图甲所示的水箱，图乙是这种水箱的结构示意图。其中A、B是由密度为2. 5×103 kg/m3的材料制成的体积均为500 cm3的圆柱体。由于水箱顶部的压力传感开关是一种特殊的“拉线开关”，其作用：当它受到竖直向下的拉力等于25N时闭合，电动水泵就开始通过进水口向水箱中注`水；当拉力等于15N时断开，电动水泵就停止向水箱中注水。
（1）通过计算求正常情况下水箱中的最高水位，并在图乙中用水平虚线标出。(压力传感开关下的细绳和A、B间的细绳质量与体积均忽略不计)
（2）为了增加安全性，压力传感开关通常是通过一只电磁继电器控制电动水泵。请用笔画线代替导线，按照题意将图中的电路连接完整。
【答案】（1）解： 的重力： ，
水位最高时 所受浮力： ，(2 分)
由阿基米德原理 ， 可知排开液体的体积：
即两个圆柱体刚好浸没时， 拉力等于 ， 电动水泉停止向水箱中注水。
最高水位正好与 上表面相平，如图所示。
（2）
【解析】【分析】（1）电动水泵停止向水箱中注水时水箱中的水位最高，首先根据 计算A、B的重力，再根据平衡力的知识求出浮力的大小，接下来根据求出排开液体的体积，并在图中标出；
（2）根据题意分析电动水泵工作时衔铁的位置，进而确定电路的连接方式即可。
【解答】（2）根据题意可知，当水位达到一定高度时，压力传感器断开，此时电磁铁失去磁性，衔铁在弹簧的拉力作用下弹回，动触点与下面的静触点分开，此时电动水泵停止工作。那么使动触点和下面的静触点、电动机以及电源依次连接即可，如下图所示：
01 思维导图
02 基础知识
03 经典例题
04 强化提升
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