人教版九年级物理同步练习20.3电磁铁 电磁继电器（培优卷）
一、选择题
1．（2024九上·龙文期末）如图所示，给电磁铁通电，条形磁铁及弹簧在图中位置静止，当滑动变阻器的滑片向b端滑动时，下列说法正确的是（ ）
A．电流表示数增大，弹簧伸长 B．电流表示数增大，弹簧缩短
C．电流表示数减小，弹簧伸长 D．电流表示数减小，弹簧缩短
2．（人教版物理九年级全册第20章第3节电磁铁电磁继电器同步练习）关于电磁铁，下面说法中正确的是（ ）
A．电磁铁磁性的强弱只与电流的大小有关
B．电磁继电器中的磁体，必须用电磁铁
C．电磁继电器中的磁体，可以用永磁体，也可以用电磁铁
D．电磁铁中的铁芯，可以用钢棒代替
3．（人教版物理九年级全册第20章第3节电磁铁电磁继电器同步练习）如图所示为一种温度自动报警器原理图，它的核心部件是一支顶端封有一段金属丝的水银温度计．关于此温度报警器的说法错误的是（ ）
A．温度升高至74℃时，电灯亮
B．温度升高至74℃时，电铃响
C．温度计是根据液体热胀冷缩的性质工作的
D．电磁继电器是一种电路开关
4．（2024九下·西安模拟）小明和小红分别为教室设计了一个制暖装置，小明的设计理念是“阶段性制暖”，采用温度低时室内工作，温度达到一定值时，衔铁被吸下，R1停止工作；小红的设计理念是“持续性制暖”，采用温度低时“大功率”工作，温度较高时，衔铁被吸下，仅R2工作。他们的电路设计分别如图甲和图乙所示，在图甲和图乙中U1=220V，R1=20Ω，R2=200Ω。假设在同等环境温度条件下工作，则下列说法正确的是（ ）
A．甲乙两图电路中热敏电阻Rx的阻值随温度的升高而增大
B．小红设计的电路中P2=220W
C．若制暖装置中开关S均闭合75分钟后，室内末温相同，从节能角度，小红同学设计的制暖装置更省电
D．若要适当提高室内的温度，可以调小变阻器的阻值
5．（2024九上·裕华开学考）下列实例，可用“流体压强与流速的关系”解释的是（ ）
A．拦河坝修成“上窄下宽”
B．“拔火罐”过程中，罐体紧紧吸在人体皮肤上
C．磁悬浮列车“悬浮”飞行
D．树叶“吸向”高速行驶的列车
6．（2024九下·宿迁模拟）如图所示，是模拟超市里电动扶梯电路，使用扶梯前先要闭合开关，是一个红外传感器，当人靠近到一定距离时，人体辐射的红外线被红外传感器接收，红外传感器阻值减小。下列说法正确的是（ ）
A．电路工作时，电磁铁上端为极
B．当人远离传感器时，传感器阻值减小
C．当人远离传感器时，电磁铁的磁性变弱
D．当人远离传感器时，电动机转速变快
二、多选题
7．（2024九下·咸阳模拟）如图是“探究影响电磁铁磁性强弱的影响因素”的电路图。S 是一个单刀双掷开关， A 是悬挂在固定弹簧下的铁块，B 是可以改变线圈匝数的电磁铁（线圈的电阻不计），已知电源电压恒为6 V， 定值电阻R 的阻值为30 Ω，滑动变阻器的阻值变化范围为0~20 Ω，下列说法正确的是（ ）
A．电磁铁的上端为N 极
B．保持滑动变阻器的滑片 P 位置不变，当S 由1改接2时，弹簧的长度变长
C．S接1不变，滑片 P 滑动时，定值电阻 R 的电功率变化范围是0.432~1.2 W
D．判断电磁铁的磁性强弱，所用探究方法是等效替代法
三、填空题
8．（2024九下·遂宁月考）如图，小聪给同学们表演了一个非常有趣的魔术，将装有水的玻璃杯放在木质暗盒上，杯中放入一空心铁球，如下图甲所示，小聪操作暗盒上的旋钮，就能看到铁球在水中上下运动。同学们很好奇，于是小聪进行了揭秘：玻璃杯和水总重，玻璃杯与暗盒接触面积为，铁球质量，体积，玻璃杯正下方是电磁铁。闭合开关前，铁球漂浮在水面受到的浮力是 N；闭合开关后，电磁铁的上端是 极，调节暗盒上的旋钮，减小变阻器接入阻值，电流增大，电磁铁磁性 （选填“增强”、“减弱”或“不变），小球向下运动。电磁铁中电流I与电磁铁对小球吸引力F的关系如下图乙所示（未考虑小球与电磁铁距离远近对吸引力F的影响），当电流为 A时，小球刚好浸没于水中，此时暗盒受到杯底的压强是 （，不考虑水的阻力）。
甲 乙
9．（粤沪版物理九年级下册第16章第4节电磁继电器与自动控制）如图所示是一种单元防盗门门锁的原理图，其工作过程是：当有人在楼下按门铃叫门时，楼上住户的人闭合开关，由于 ，门锁上的电磁铁具有了磁性， 衔铁，衔铁脱离门扣，来人打开门，进入楼内，门自动关闭．在关门时，开关是断开的．衔铁在 的作用下，插入门扣．
10．（粤沪版物理九年级下册第16章第4节电磁继电器与自动控制）如图所示为一种温度自动报警器的原理图，图中的水银温度计在制作时，玻璃管中封入一段金属丝，电源的两极分别与水银和金属丝相连，当温度达到金属丝下端所指的温度时，电流通过电磁铁的线圈产生 ，电铃响起，发出报警信号，电磁铁的a端为 极，若将温度计上端的金属丝向下调整，则报警温度将 （选填“升高”或“降低”）．
11．（2024九下·西安模拟）医院有一种如图甲所示的自动输液报警器，其工作原理如图乙所示。LED灯的主要材料是 （选填“导体”或“半导体”）。闭合开关后，当正常输液时，LED灯光通过充满药液的输液管可以使光敏电阻的受光强度增加，电磁铁吸引衔铁，绿灯亮；当无药液流过时电铃发声报警。则正常输液时，充满药液的输液管对LED灯光有 作用。与正常输液时相比较，当输液管中没有药液流经时，经过图乙中R0的电流 （选填“变大”“变小”或“不变”）。若图乙中，U1=12V，定值电阻R=60Ω，电铃的额定电压为9V，则电铃正常工作报警时的电功率为 W。
四、实验探究题
12．（2023·寻乌）电动平衡车，又称体感车，是一种时尚代步工具，它利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动左右两个电动机进行相应的调整，以保持系统的平衡。电动平衡车采用站立式驾驶方式，通过身体重心和操控杆来控制车体运行，采用锂电池组作为动力来源驱动左右两个电动机行驶。下表为某品牌电动平衡车的部分技术参数。
锂电池能量密度 0.25kW h/kg 自重 12kg
锂电池的总质量 2kg 最大载重 90kg
每个电动机的最大输出功率 350W 舒适速度 可达18km/h
电动机的能量转化效率 75% 陡坡 15°
如图甲所示，科技兴趣小组为平衡车设计的转向指示灯电路。电路中电源电压恒为6V，指示灯L1、L2的规格均为“6V 6W”，R0为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计，不考虑指示灯电阻随温度的变化，当单刀双掷开关S与“1”接通后，左转指示灯L1会亮暗交替闪烁。在上述过程中，左转指示灯L1两端实际电压UL随时间变化规律如图乙所示。
（1）当单刀双掷开关S与“2”接通时，电磁铁中有电流通过，右转指示灯L2发光 （填“较亮”或“较暗”）。接着，衔铁被吸下，触点A与B接通，电磁铁和电阻R0被短路，右转指示灯L2发光 （填“较亮”或“较暗”）。此时，由于电磁铁中没有电流通过，衔铁被弹簧拉上去，触点A与B分离，电磁铁中又有电流通过，随后电磁铁又将衔铁吸下，如此循环，右转指示灯L2会亮暗交替闪烁。
（2）单刀双掷开关S与“1”接通，触点A与B分离时，电磁铁上端是 极。
（3）电动平衡车的锂电池在满电的情况下能储存的电能 。
（4）若小明体重是88kg，当他驾驶电动平衡车时车对地面的压力为 N，他驾驶电动平衡车在水平路面上以18km/h的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.1倍，当耗能为锂电池总储存能量的50%时，则每个电动机的平均输出功率为 W，平衡车行驶的路程是 km。（g取10N/kg，锂电池的总储存能量=锂电池的能量密度×锂电池的总质量）
13．（沪科版物理九年级全册 第十七章 从指南针到磁浮列车 单元试卷）如图是小明探究“影响电磁铁磁性强弱因素”的装置图．它是由电源、滑动变阻器、开关、带铁芯的螺线管和自制针式刻度板组成．通过观察指针B偏转角度的大小来判断电磁铁磁性的强弱．在指针下方固定一物体A，当用导线a与接线柱2相连，闭合开关后，指针B发生偏转．
（1）指针下方的物体A应由_______材料制成；
A．铜 B．铝 C．塑料 D．铁
（2）当开关闭合后，电磁铁左端应为磁极的 极．
（3）实验发现：
①将滑动变阻器的滑片P向左移动过程中，指针B偏转的角度将会 ．
②将导线a由与接线柱2相连改为与接线柱1相连，闭合开关后，调整滑动变阻器的滑片P的位置，使电路中的 保持不变，可发现指针B偏转的角度将会 ．
（4）经过对电磁铁的研究，可得出结论是：当线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越 ；当通过电磁铁的电流一定时，电磁铁线圈匝数越多，磁性越 ．
五、计算题
14．（2024九下·西安模拟）实践小组设计了由厢体、承重板和动滑轮组成的提升重物的装置，示意图如图甲，厢体放置在水平承重板上，承重板的上表面装有压力传感器，装置由电动机提供动力。该装置设计有超载限制系统，如图乙，限制系统中的控制电路电源电压恒为12V，定值电阻R0阻值为200Ω，压力传感器中的力敏电阻RF阻值随压力F压变化的部分数据如下表所示。当控制电路的电流大于0.03A时，电磁铁将衔铁吸下，B、C两个触点断开，电动机停止工作。已知厢体重150N，承重板和滑轮共重100N，忽略绳重、摩擦和电磁铁线圈电阻。
F压/N … 400 600 800 900 1000 …
RF/Ω … 800 500 300 200 100 …
（1）空厢匀速竖直上升时，求绳拉力F的大小；
（2）在6s内将空厢匀速竖直提升3m，求拉力F做功的功率；
（3）重物放在厢体内，求该装置匀速竖直提升重物的最大机械效率；
（4）若要将该装置的最大载重量调小，提出对控制电路的一条调整措施。
六、简答题
15．（磁浮列车的工作原理和特点 ）有一种新形列车叫磁悬浮列车，它是靠什么力“浮”在铁轨上方的？这种力又是通过哪种物质发生作用的？它的时速可以高达500km/h以上，你知道其中的原因吗？
七、综合题
16．（粤沪版物理九年级下册第16章第3节探究电磁铁的磁性同步检测）在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明用相同的漆包线和铁钉绕制成电磁铁A和B，设计了如图所示的电路．
（1）图中A.B串联的目的是 ．
（2）闭合开关后，分析图中的现象，得出的结论是 ．
17．如图甲所示为一个电磁继电器的示意图，a、b是它的两个端点；B是衔铁，D是安在一块金属板上的触点，B和D都安在一个弹性片C上，C的左端固定，c和c'、d和d'分别是安在绝缘板上的金属触点，当线圈A不通电时，D上的触点与c及c'接触.把c和c'连接起来，因此c、c'称为常闭触点；而d及d'此时是断开的，称为常开触点，当线圈A通电时，衔铁B被吸下，c和c'断开而d和d'被连接起来
现在利用这个电磁继电器控制带动水泵的电动机工作，使水泵往水箱中抽水.在水箱中竖直立一根绝缘棒，在棒上分别安有P、Q、R三个电极，如图乙所示.现在希望控制水箱内的水位总在Q、R之间，即水位降到Q处，电动机启动，开始抽水，水位达到R处，电动机自动关机，停止抽水(水是导电的).图丙和图丁分别是控制电路和电动机的供电电路，图中R0是与电磁继电器线圈并联的一个电阻，它的阻值很小，当R0接人电路后，电磁继电器的线圈相当于被短路.丙、丁两图中标有1~6的6个接线柱是与电磁继电器的线圈或触点相连的.
（1）写出这6个接线柱分别与电磁继电器的何处连接.
（2）开始水箱内没有水，试说明闭合开关S后，水箱内的水位为什么能保持在Q、R之间.
18．小明利用实验室的电磁继电器、热敏电阻R1、可变电阻器R2等器件设计了一个恒温箱控制电路，如图1所示.其中“交流电源”是恒温箱加热器的电源(加热器在恒温箱内，图中未画出)；R1处于恒温箱内，图2是小明通过实验测得的R1的阻值随温度变化的关系曲线；电磁继电器的电源两端电压U=6V，电磁继电器线圈的电阻可不计，通过实验测得当电流为30mA时，电磁继电器的衔铁被吸合.
（1）请简述此恒温箱的工作过程.
（2）为什么恒温箱的加热器应该接在A、B端，而不能接在C、D端？
（3）如果要使恒温箱内预设的温度可调节范围是90℃~150℃，可供选择的可变电阻器R2的电阻值有如下的几种：
A.0~100Ω
B.0~200Ω
C.0~1000Ω
D.0~1500Ω
请问应选择哪一个可变电阻器？ 为什么？
（4）小明设计的这个控制电路，使用起来有何不足之处？请你提出一种解决的方案.
19．（2024九下·龙华模拟）如图1所示是我国具有完全自主知识产权的“复兴号”动车组，它采用了全新低阻力流线型头型，全车部署了2500余项监测点，能够对冷却系统、制动系统、运行系统全方位实时监测。列车内还设有高清监控摄像、无线WIFI、USB充电插口等，动车部分参数见下表。（设乘客人均质量为50kg，取）
车身质量m（t） 360
每节车厢长L（m） 25
车厢数（节） 8
每节载客（人） 100
最高时速（km/h） 400
（1）“复兴号”动车的通信设备是利用 （选填“电磁波”或“超声波”）来传递信息的；
（2）复兴号动车在水平轨道上匀速直线运动时，受到的牵引力和阻力是一对 力；
（3）推重比是衡量动车牵引能力的重要指标，其含义是动车匀速运行时的牵引力与车总重的比值。经检测，“复兴号”动车运行时的总阻力f与列车速度v满足关系，其中，则“复兴号”动车以100m/s的速度在水平轨道上满载运行时的推重比是 ，牵引力每秒做功 J；
（4）阴雨天，空气潮湿，能见度低，路面湿滑，为保证旅客上下动车时的安全，需在车门旁开启警示灯。如图2乙所示是某同学为动车设计的模拟电路：
①选择图2甲中的 （选择“”或“”）湿敏电阻，将它串联在图2乙电路中的 （选择“a”或“b”）位置，闭合开关，警示灯能随湿度变化而自动调整亮度，达到一定湿度时出现明暗闪烁发光；
②已知电源电压恒为6V，警示灯的规格是“6V 3W”，当空气湿度为80%时，警示灯明暗闪烁发光，灯较暗时的实际功率是 W（电磁铁电阻忽略不计，灯泡电阻不随温度变化）。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】磁现象；磁感线及其特点；安培定则；电磁铁的构造和原理
【解析】【解答】由图可知，滑动变阻器和灯泡串联， 当滑动变阻器的滑片向b端滑动时电阻越来越小，总电阻也越来越小，电路中电流越来越大。图中线圈电流从下端流入，上端流出，根据右手螺旋定则，线圈上端为N极。 条形磁铁下端为N极，根据同名磁极相互排斥，条形磁铁会收到向上的排斥力。电路中电流越来越大，线圈磁性增加，故电流表示数增大，弹簧缩短。则A、C、D错误，B正确。
故该题选B
【分析】右手螺旋定则也叫安培定则，是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向之间关系的定则。具体来说，就是用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中的电流方向，那么大拇指所指的那端就是螺线管的 N 极。
2．【答案】B
【知识点】电磁铁的构造和原理
【解析】【解答】A、电磁铁的磁性强弱与电流的大小和线圈的匝数有关，故A错误；BC、电磁继电器中的磁体，必须用电磁铁，通过电流的通断控制磁性的有无，不能用永磁体，故B正确,C错误；D、钢棒是永磁体，磁化后不容易退磁，故不能用钢棒代替铁芯，故选项D错误；故选B．
【分析】电磁铁是利用电流的磁效应制成的，电流的通断可以控制磁性的有无．电磁铁有电流有磁性，无电流时无磁性．铁芯需用软磁性材料制成，因为软磁性材料的磁性不能保留下来．
3．【答案】A
【知识点】电磁铁的其他应用
【解析】【解答】AB、温度计内的测温液体是水银，它是导体，当温度升高时，水银柱会上升，直到与温度计上方的金属丝相连，使控制电路接通。当温度升高至74℃时，控制电路接通，电磁铁有磁性，吸引衔铁，电铃接入电路，电灯所在的电路断开，出现铃响灯不亮的现象，故A错误，符合题意，B正确，不符合题意；C、液体温度计是根据液体热胀冷缩的性质制成的，故C正确，不符合题意；D、温度上升水银与金属丝接触，控制电路接通，温度下降，水银面与金属丝分离时，控制电路断开，所以水银温度计在电路中的作用相当于一个开关，故D正确，不符合题意。故选A
【分析】要解答本题需掌握：题干中该温度计的最小刻度值为2℃，直接根据液柱（或所指示）的位置即可读出该处的温度值，读数时要从绝对值小的示数向绝对值大的示数读起；
电磁继电器由两部分构成：①低压控制电路，②工作电路；其实质是一个自动控制开关
4．【答案】C
【知识点】电路的动态分析；电功率的计算；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】A．由题意知，小明的设计采用温度低时室内工作，温度达到一定值时，衔铁被吸下，R1停止工作，由图甲分析，应温度越高，控制电路的电流越大，电磁铁磁性越强，从而温度达到一定值时，衔铁被吸下，因此热敏电阻Rx的阻值随温度的升高而减小；小红的设计理念是“持续性制暖”，采用温度低时“大功率”工作，温度较高时，衔铁被吸下，仅R2工作，由图乙分析，应温度越高，控制电路的电流越大，电磁铁磁性越强，从而温度达到一定值时，衔铁被吸下，因此热敏电阻Rx的阻值随温度的升高而减小；故A错误；
B．由题意可知，小红设计的电路中功率为P2时，仅R2工作，此时电功率为
故B错误；
C．由电路图可知，小明的设计的电路工作时的功率为
小红的设计的电路工作时的P1功率为
因此制暖装置中开关S均闭合75分钟后，小明的设计的电路工作了45min，消耗的电能
W1=P1t=2420W×45×60s=6.534×106J
小红的设计的电路消耗的电能
W2=2420W×15×60s+242W×60×60s=3.04624×106J
因此小红同学设计的制暖装置更省电，故C正确；
D．若要适当提高室内的温度，则需要衔铁在温度更高时被吸下，即温度更高时才达到原来的电流，因热敏电阻Rx的阻值随温度的升高而减小，因此可以调大变阻器的阻值，故D错误。
故选C。
【分析】根据电功率的计算、电功的计算判识选项
1、电功率的计算：公式为P=U2/R，据题可知小明的设计的电路工作时的功率为，红的设计的电路工作时的P1功率为
2、电功的计算：公式为W=Pt，小明的设计的电路工作了45min，W1=P1t小红的设计的电路消耗的电能
W2=2420W×15×60s+242W×60×60s，据此分析比较
5．【答案】D
【知识点】液体压强的特点；大气压的综合应用；流体压强与流速的关系；磁悬浮列车的工作原理和特点
【解析】【解答】A、拦河坝修成“上窄下宽”是利用液体压强随深度增加而增大的原理，与流体压强与流速的关系无关。故A不符合题意；
B、“拔火罐”过程中，罐体紧紧吸在人体皮肤上，是利用了大气压强，与流体压强与流速的关系无关。故B不符合题意；
C、磁悬浮列车“悬浮”飞行，是利用磁力使列车悬浮，与流体压强与流速的关系无关。故C不符合题意；
D、树叶“吸向”高速行驶的列车，是因为列车高速行驶时，其周围的空气流速快，压强小，而远处的空气流速慢，压强大，树叶在压强差的作用下被“吸向”列车，符合流体压强与流速的关系。故D符合题意。
故选D。
【分析】本题考查流体压强与流速的关系，需要理解流体在流速大的地方压强小，流速小的地方压强大的原理，并能将其应用到具体实例中。
6．【答案】C
【知识点】电路的动态分析；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
【解析】【解答】A．根据安培定则可以判断电磁铁的上端是极，下端是极，故A错误；
BCD．当人靠近时，阻值减小，总电阻减小，电路电流变大，电磁铁的磁性增强，动触头和静触头接通，工作电路的定值电阻短路，只有电动机接在电路中，电动机电压变大，电动机转动速度变快。当人远离传感器时，阻值变大，电磁铁的磁性变弱，电动机转速变慢。故C正确，BD错误。
故选C。
【分析】(1)知道电流方向，根据安培定则判断电磁铁的磁极；
(2)当扶梯有人靠近时，红外传感器电阻的变化，电磁铁磁性的变化，动触点和哪个静触点接通，哪个工作电路工作，申动机的电压变化，电动机运动快慢的变化。
7．【答案】C,D
【知识点】电功率的计算；通电螺线管的极性和电流方向的判断；影响电磁铁磁性强弱的因素及其探究；物理学方法
【解析】【解答】A．根据图片可知，电流从电磁铁的上端流入，则线圈上电流方向向左。由右手定则得，电磁铁的下端为N极，故A错误；
B．当S 由1改接2时，保持滑动变阻器的滑片 P 位置不变，则通过电磁铁的电流不变，电磁铁的线圈匝数变小，电磁铁磁性变小，对A的吸引力变小，弹簧的长度变短，故B错误；
C．S接1不变，滑片 P 滑动时，当变阻器接入电路电阻为0时，定值电阻 R 的电压最大，电功率最大为
；
当变阻器接入电路电阻最大，为20Ω时，电路电流最小，为
；
此时定值电阻 R电功率最小为
；
故定值电阻 R 的电功率变化范围是0.432~1.2 W，故C正确；
D．通过弹簧长度变化量，判断电磁铁的磁性强弱，所用探究方法是等效替代法，故D正确。
故选CD。
【分析】A.根据安培定则分析；
B.电磁铁的磁场强弱与线圈匝数有关；
C.S接1不变，滑片 P 滑动时，当变阻器接入电路电阻为0时，定值电阻 R 的电压最大，根据计算电阻的最大电功率。变阻器接入电路电阻最大，为20Ω时，电路电流最小，根据计算此时的电流，根据计算R的最小功率。
D.等效替代法是在保证某种效果(特性和关系)相同的前提下，将实际的、陌生的、复杂的物理问题和物理过程用等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程代替来研究和处理的方法。
8．【答案】0.6；S；增强；0.8；2100
【知识点】压强的大小及其计算；浮力大小的计算；欧姆定律及其应用；安培定则；电磁铁的其他应用
【解析】【解答】闭合开关前，铁球漂浮，受到的浮力等于重力，F浮=G=mg=0.06kg×10N/kg=0.6N；闭合开关后，根据图像，利用安培定则，判断电磁铁的上端是S极；当减小变阻器接入阻值，电流增大，电磁铁磁性增强，小球受到磁铁的吸引力，向下运动；根据铁球的体积，计算完全浸没受到的浮力F浮'=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×100×10-6m3=1N，此时受到电磁铁的吸引力为F吸=1N-0.6N=0.4N，根据图乙，电流为0.8A；此时暗盒受到杯底的压强是。
【分析】漂浮的物体受到的浮力等于物体的重力，利用F浮=G=mg计算浮力；根据安培定则，判断电磁铁的磁极位置；电流越大， 电磁铁磁性越强；根据F浮'=ρ液gV排，计算浮力大小；利用，计算压强。
9．【答案】通电；吸引；弹簧
【知识点】电磁铁的其他应用
【解析】【解答】由图可知，有人在楼下按门铃时，楼上的人闭合开关，门锁上的电磁铁通电就具有磁性，衔铁就被吸引，从而脱离门扣，来人就可以拉开门．
关门时，开关是断开的，电磁铁没有磁性，此时衔铁在弹簧的作用下，插入门扣．
所以答案为：通电；吸引；弹簧．
【分析】电磁铁的原理：通电时具有磁性，断电时失去磁性．
10．【答案】磁性，吸引衔铁；S；降低．
【知识点】电磁铁的其他应用
【解析】【解答】温度自动报警器的原理：当温度升高时，玻璃泡中的水银膨胀，水银柱上升，当升高到警戒温度即金属丝下端对应的温度时，控制电路接通，电磁铁有磁性，吸引衔铁，从而使工作电路接通报警．要使金属丝的下端向下调整，则报警温度会降低；
由电路可知电磁铁中的电流是从左端流入，右端流出，利用安培定则可以确定，电磁铁的a端为S极．
故答案为：磁性，吸引衔铁；S；降低．
【分析】温度自动报警器是由于温度计所在的环境温度的变化导致了控制电路的接通，从而实现了自动控制．
电磁铁的N、S极可以利用安培定则来确定；将金属丝向下调整，报警温度降低．
11．【答案】半导体；会聚；变小；0.45
【知识点】半导体特点及作用；欧姆定律及其应用；电功率的计算；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】LED灯的主要材料是硅等物质制成的，属于半导体材料。输液管有药业相当于凸透镜，正常输液时，充满药液的输液管对LED灯光有会聚作用。闭合开关后，当正常输液时绿灯亮，由图乙可知，此时衔铁被吸下，说明此时电磁铁的磁性增强，则电路中的电流变大。当无药液流过时电铃发声报警，由图乙可知，此时衔铁被释放，说明电磁铁的磁性减弱，则电路中的电流变小。
由图乙知道，定值电阻R与电铃串联，根据串联电路的电压特点知道，定值电阻两端的电压
通过定值电阻的电流
根据串联电路的电流特点知道，通过电铃的电铃
电铃报警时的电功率：
。
【分析】LED灯是半导体；凸透镜对光有会聚作用；电压一定时，电阻变大，电流减小；根据，计算电流，利用P=UI，计算电功率。
12．【答案】（1）较暗；较亮
（2）N
（3）0.5kW·h
（4）1000N；250W；6.75km
【知识点】电功率与电能、时间的关系；额定功率；电磁铁的构造和原理
【解析】【解答】（1） 第1空、当单刀双掷开关S与“2”接通时，电磁铁中有电流通过，R0、电磁铁与L2串联，电路中电源电压恒为6V ， 右转指示灯L2 未达额定电压，所以发光“较暗”，故该空填“较暗”；
第2空、衔铁被吸下，触点A与B 接通，电磁铁和电阻R0被短路指示灯L2 达额定电压，所以发光“较亮”，故该空填“较亮”；
（2）单刀双掷开关S与“1”接通，触点A与B分离时，图甲中电流从R0朝电磁铁方向流，根据安培定则可知，电磁铁上端是N极，故该空填“N”；
（3）电动平衡车的锂电池在满电的情况下能储存的电能 ，根据 （锂电池的总储存能量=锂电池的能量密度×锂电池的总质量）锂电池能量密度0.25kW·h/kg ， 锂电池的总质量2kg ，二者相乘即可得出电动平衡车的锂电池在满电的情况下能储存的电能为0.5kW·h 。故该空填“ 0.5kW·h ”；
（4）第1空、 若小明体重是88kg，当他驾驶电动平衡车时车对地面的压力 ，根据二力平衡，压力=重力=平衡车重力+小明=1000N，故该空填“1000”；
第2空、 精确地驱动左右两个电动机进行相应的调整，以保持系统的平衡。他驾驶电动平衡车在水平路面上以18km/h的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.1倍。阻力=100N，V=18km/h=5m/s，电动机2个，根据P=FV=100N×5m/s=500W，电动机2个，则每个电动机的平均输出功率为 500W/2=250W，故该空填“250”；
第3空、当耗能为锂电池总储存能量的50%时，即耗电0.5kW·h×50%=0.25kW·h ，电动机的能量转化效率75% ，即用来做过的能量W=0.25kW·h×75%=0.1875kW·h=6.75×105J ，F=100N，由W=Fs，得s=6.75km。故该空填“6.75”。
【分析】（1）判断电路连接方式，看指示灯L2 是否达到额定电压；
（2）根据电流方向和安培定则；
（3）新概念，题目有公式提示；
（4）根据二力平衡算出压力，阻力是人车总重的0.1倍算出阻力，根据P=FV即可算出总功率，题目说了两个电机，根据有用功为W=Fs计算路程。
13．【答案】（1）D
（2）S
（3）增大；电流；增大
（4）强；强
【知识点】影响电磁铁磁性强弱的因素及其探究
【解析】【解答】（1）电磁铁具有吸引铁质材料的特性，电磁铁吸引物体A使指针改变偏转角度，所以物体A应由铁质材料制成，故应选D．（2）伸出右手，用右手握住螺旋管，四指指向电流的方向，大拇指指向螺旋管的N极．判断螺旋管的左端是S极；（3）①当滑动变阻器的滑片P向左滑动时，滑动变阻器的阻值变小，电路中电流变大，电磁铁的磁性增强，电磁铁吸引物体A偏转角度增大，所以指针B偏转的角度将会变大．②当导线a由接线柱2改为与接线柱1相连，根据控制变量的思想，调整滑动变阻器的滑片P的位置，使电路中的电流保持不变，因为电磁铁线圈的匝数增多，所以电磁铁磁性增强，可发现指针B偏转的角度将会变大．（4）经过对电磁铁的研究，可得出结论是：当线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁磁性增强；当通过电磁铁的电流一定时，电磁铁线圈的匝数越多，磁性越强．故电磁铁磁性强弱与电流的大小和线圈的匝数有关．
【分析】探究影响电磁铁磁性强弱的因素实验，实验中应用了转换法（利用电磁铁吸引大头针的多少来判断电磁铁磁性的强弱）；同时应用了控制变量法（要知道电磁铁的磁性强弱与电流的大小和线圈匝数有关，要研究电磁铁磁性与其中一个量的关系，需要控制另一个量）．
14．【答案】解：（1）忽略绳重、摩擦，空厢匀速竖直上升时，绳拉力F的大小
（2）绳端移动距离：
，
绳拉力F做的功：
，
绳拉力F的功率：
，
（3）控制电路的最大电流时，载重量最大，控制电路最小总电阻：
力敏电阻的阻值：
由表中数据可知，当，压力，即最大载重
装置的最大机械效率
（4）要将该装置的最大载重量调小，力敏电阻RF阻值会变大，控制电路的电流不变，由可知，电源电压不变，电路的总电阻不变，可以减小R0的阻值。
答：（1）空厢匀速竖直上升时，绳拉力F的大小是125N；
（2）在6s内将空厢匀速竖直提升3m，拉力F做功的功率是125W；
（3）重物放在厢体内，该装置匀速竖直提升重物的最大机械效率是75%；
（4）若要将该装置的最大载重量调小，减小R0。
【知识点】功率计算公式的应用；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算；电路的动态分析；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）动滑轮可以省一半力；
（2）根据W=Fs，计算做功多少，利用，计算功率；
（3）根据，计算电阻，结合串联电路电阻规律，计算部分电阻，根据数据，判断压力；根据，计算机械效率；
（4）当总电压和电流不变时，总电阻不变。
15．【答案】解：磁悬浮是利用磁极间的相互作用来获得磁悬浮力，从而使列车悬浮于轨道上，行驶时不接触地面，因此只受空气阻力的影响，所以速度可以高达500km/h以上；
故答案为：靠磁力的作用“浮”在铁轨上方；这种力是通过磁场发生的；它的时速很高，是由于磁悬浮减小了摩擦．
【知识点】磁悬浮列车的工作原理和特点
【解析】【分析】根据磁悬浮列车的工作原理即可解答磁体．
16．【答案】（1）电流相同
（2）电流相同，铁芯相同时，线圈的匝数越多电磁铁的磁性越强．
【知识点】电磁铁的构造和原理
【解析】【解答】（1）根据串联电路的特点：串联电路中电流处处相等，A.B串联控制电流相同．（2）电流相同，铁芯相同时，线圈的匝数越多电磁铁的磁性越强．
故答案为：（1）电流相同；（2）电流相同，铁芯相同时，线圈的匝数越多电磁铁的磁性越强．
【分析】串联电路中电流处处相等；电磁铁磁性强弱是通过吸引大头针的多少来反映；
电磁铁的磁性强弱跟电流大小.线圈匝数多少.有无铁芯有关．在电流大小和铁芯一定时，匝数越多，磁性越强；在电流大小和匝数一定时，有铁芯，磁性强；在匝数和铁芯一定时，电流越大，磁性越强．
17．【答案】（1）1~c，2~c'，3~a，4~b，5~d，6~d'.(1与2，3与4，5与6都可以互换)
（2）闭合S后，衔铁B被吸下，d和d被接通，电动机工作，水泵开始抽水，水位达到R处时，R0支路被接通，电磁继电器线圈被短路，B被释放，电动机停止工作，同时c及c'被接通，电磁继电器的线圈仍处于短路状态.待水位降至Q以下，R0支路被切断，电磁继电器线圈通电，衔铁B被吸下，水泵又开始抽水，直到水位达到R处停止
【知识点】电磁铁的其他应用
【解析】【分析】 （1）根据图乙和图丙中所示的信息可知：Q、R这两个电极是与电阻R0连接在一起的，也就是说当水位位于Q、R 两点之间时，触点1、2接通，电磁继电器被短路，所以电磁铁的触点a、b应该与触点3、4相连接； 当水位位于Q、R两个电极以外时，触点1、2断开，电磁铁此时不被短路，电磁铁有磁性，吸引衔铁使金属板D向下移动将 触点d、d'接通，此时电动机工作，由此可知电动机的触点5、6应该与电磁继电器的触点d、d'连接； 剩下的电磁继电器的触点c、c'与触点1、2相连。
（2）根据图片说明水位到达R时自动切断电路，水泵停止工作，以及水位到达Q处时自动接通电路，水泵开始工作的原因即可。
18．【答案】（1）恒温箱温控系统是由交流电加热电路和直流控制电路组成，适当调节变阻器R2的阻值，利用热敏电阻R1的性能和阻值等使该系统能保证恒温箱的温度保持在预设的温度范围内.工作过程如下：
当恒温箱内的温度达到或者超过预设之最高温度时，热敏电阻R1的阻值下降，直流控制电路中电流增大，电磁继电器吸合衔铁，切断交流加热电路，恒温箱开始降温.
当恒温箱内的温度低于预设之最低温度时，热敏电阻R1的阻值增大，直流控制电路中电流减小，电磁继电器释放衔铁，交流加热电路接通，恒温箱又开始升温.
如此反复接通和断开交流加热电路，使恒温箱的温度保持在预设温度范围内
（2）恒温箱的加热器应接在A、B端.
这样温度高于预设最高温度时，电磁继电器的衔铁吸合，停止加热；而温度低于预设温度时，电磁继电器的衔铁断开，进行加热.这样才能实现温度控制.
如果加热器在C、D两端，当温度高于预设温度时，R1的阻值减小，电磁继电器的衔铁吸合，加热器继续工作，温度将更高，这样就无法实现恒温控制
（3）电磁继电器吸合时的电流为30mA，则控制电路的总电阻为R总=R 1+R2=200Ω
控制温度为90℃时，由曲线图可知，R1=50Ω，可变电阻值应为R2=200Ω-50Ω=150Ω
控制温度为150℃时，由曲线图可知，R1=30Ω，可变电阻值应为R2=200Ω-30Ω=170Ω
所以，要选一个能提供150Ω~170Ω阻值的可变电阻器，选择B即可满足上述阻值要求，又能便于调节，故选用B即可.
（4）小明设计的这个电路，从理论上讲控制的只是一个固定的温度值，这样使用时，就会出现恒温箱内温度在某一固定值附近时，电磁继电器频繁通断的现象，这对电磁继电器和加热器电路的使用寿命是十分不利的.为了解决这个问题，可以设想制造一种延时继电器，当已经达到了预设的温度时，继电器达到吸合电流值(如此题中的30mA)，这种继电器可以延长一段时间或限时到规定时间才吸合，从而断开被控制电路.当低于预设的温度时，通过继电器的电流小于吸合电流值，这种继电器同样可以延长一段时间或限时到规定时间才释放衔铁.从而实现继电器和加热电路有一个较长的稳定工作状态，达到既能实现恒温控制又能延长使用寿命的目的。
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁铁的其他应用
【解析】【分析】（1）当温度升高达到预设最高温度或低于预设的最低温度时，根据图2确定热敏电阻的阻值变化，进而判断通过电磁继电器的电流变化，确定磁场强弱变化，判断衔铁的位置变化，弄清此时加热电路的工作状态，进而说明保持恒温的工作原理。
（2）假设恒温箱的加热器分别接在AB端和CD端，根据温度变化确定电磁铁的磁场强弱变化，确定衔铁的位置改变，明确加热电路的工作情况，分析是否符合题目要求即可；
（3）电磁继电器吸合时的电流为30mA，根据欧姆定律计算出此时控制电路的总电阻。根据图像分别确定温度为90℃和150℃时R1的阻值，然后根据为R总=R1+R2 分别计算出对应变阻器的阻值，进而选择合适的变阻器即可。
（4）对于恒温箱来说，最好有一个温度的启动区间，即低于这个温度时再启动，高于这个区间时停止工作，而不要在某一温度附近时频繁启动，据此分析解答。
19．【答案】电磁波；平衡；0.1；；；b；0.75
【知识点】功率计算公式的应用；二力平衡的条件及其应用；电路的动态分析；电功率的计算；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】（1）“复兴号”动车的通信设备，利用的是电磁波传递信息；
（2）动车在水平轨道上匀速直线运动，是平衡状态，受平衡力，受到的牵引力和阻力是一对平衡力；
（3）根据阻力和速度关系，根据动的速度，计算牵引力为
，
动车满载时的重力为：
；
则满载运行时的推重比为：；
牵引力功率为：，则牵引力每秒做功。
（4）图甲中，随湿度的增加而增加，随湿度的增加而减小；根据需要，当空气潮湿、能见度低时，警示灯变亮，即警示灯随湿度增加而变亮，灯亮时，电流增大，电阻减小，即湿敏电阻随着湿度的增加而减小，符合要求；图乙中，当空气潮湿，能见度低时，湿敏电阻的阻值变小，根据，电路的电流增大，电磁铁的磁性变强，吸下衔铁；若湿敏电阻在b位置，会被短路，电路的电流突然增大，警示灯变得很亮，起到闪烁的作用，将湿敏电阻放在b位置。
计算警示灯的电阻为：，
图甲中，当空气湿度为80%时，，在闪烁时，电路的最小电流为
；
计算灯较暗时的实际功率为：。
【分析】（1）动车通过电磁波进行信息传递；
（2）物体匀速直线运动时，受到平衡力；二力平衡时，牵引力和阻力是平衡力；
（3）结合阻力和速度关系f=kv2，利用速度，计算系数大小；再根据G=mg，计算重力；利用P=Fv，计算功率，表示每秒做功多少；
（4）根据图像，判断电阻和湿度关系；结合灯泡发光情况和湿度关系，选择合适的电阻；根据电磁继电器工作时需要吸合衔铁，判断磁性变化和电流变化，分析电阻变化。
1 / 1人教版九年级物理同步练习20.3电磁铁 电磁继电器（培优卷）
一、选择题
1．（2024九上·龙文期末）如图所示，给电磁铁通电，条形磁铁及弹簧在图中位置静止，当滑动变阻器的滑片向b端滑动时，下列说法正确的是（ ）
A．电流表示数增大，弹簧伸长 B．电流表示数增大，弹簧缩短
C．电流表示数减小，弹簧伸长 D．电流表示数减小，弹簧缩短
【答案】B
【知识点】磁现象；磁感线及其特点；安培定则；电磁铁的构造和原理
【解析】【解答】由图可知，滑动变阻器和灯泡串联， 当滑动变阻器的滑片向b端滑动时电阻越来越小，总电阻也越来越小，电路中电流越来越大。图中线圈电流从下端流入，上端流出，根据右手螺旋定则，线圈上端为N极。 条形磁铁下端为N极，根据同名磁极相互排斥，条形磁铁会收到向上的排斥力。电路中电流越来越大，线圈磁性增加，故电流表示数增大，弹簧缩短。则A、C、D错误，B正确。
故该题选B
【分析】右手螺旋定则也叫安培定则，是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向之间关系的定则。具体来说，就是用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中的电流方向，那么大拇指所指的那端就是螺线管的 N 极。
2．（人教版物理九年级全册第20章第3节电磁铁电磁继电器同步练习）关于电磁铁，下面说法中正确的是（ ）
A．电磁铁磁性的强弱只与电流的大小有关
B．电磁继电器中的磁体，必须用电磁铁
C．电磁继电器中的磁体，可以用永磁体，也可以用电磁铁
D．电磁铁中的铁芯，可以用钢棒代替
【答案】B
【知识点】电磁铁的构造和原理
【解析】【解答】A、电磁铁的磁性强弱与电流的大小和线圈的匝数有关，故A错误；BC、电磁继电器中的磁体，必须用电磁铁，通过电流的通断控制磁性的有无，不能用永磁体，故B正确,C错误；D、钢棒是永磁体，磁化后不容易退磁，故不能用钢棒代替铁芯，故选项D错误；故选B．
【分析】电磁铁是利用电流的磁效应制成的，电流的通断可以控制磁性的有无．电磁铁有电流有磁性，无电流时无磁性．铁芯需用软磁性材料制成，因为软磁性材料的磁性不能保留下来．
3．（人教版物理九年级全册第20章第3节电磁铁电磁继电器同步练习）如图所示为一种温度自动报警器原理图，它的核心部件是一支顶端封有一段金属丝的水银温度计．关于此温度报警器的说法错误的是（ ）
A．温度升高至74℃时，电灯亮
B．温度升高至74℃时，电铃响
C．温度计是根据液体热胀冷缩的性质工作的
D．电磁继电器是一种电路开关
【答案】A
【知识点】电磁铁的其他应用
【解析】【解答】AB、温度计内的测温液体是水银，它是导体，当温度升高时，水银柱会上升，直到与温度计上方的金属丝相连，使控制电路接通。当温度升高至74℃时，控制电路接通，电磁铁有磁性，吸引衔铁，电铃接入电路，电灯所在的电路断开，出现铃响灯不亮的现象，故A错误，符合题意，B正确，不符合题意；C、液体温度计是根据液体热胀冷缩的性质制成的，故C正确，不符合题意；D、温度上升水银与金属丝接触，控制电路接通，温度下降，水银面与金属丝分离时，控制电路断开，所以水银温度计在电路中的作用相当于一个开关，故D正确，不符合题意。故选A
【分析】要解答本题需掌握：题干中该温度计的最小刻度值为2℃，直接根据液柱（或所指示）的位置即可读出该处的温度值，读数时要从绝对值小的示数向绝对值大的示数读起；
电磁继电器由两部分构成：①低压控制电路，②工作电路；其实质是一个自动控制开关
4．（2024九下·西安模拟）小明和小红分别为教室设计了一个制暖装置，小明的设计理念是“阶段性制暖”，采用温度低时室内工作，温度达到一定值时，衔铁被吸下，R1停止工作；小红的设计理念是“持续性制暖”，采用温度低时“大功率”工作，温度较高时，衔铁被吸下，仅R2工作。他们的电路设计分别如图甲和图乙所示，在图甲和图乙中U1=220V，R1=20Ω，R2=200Ω。假设在同等环境温度条件下工作，则下列说法正确的是（ ）
A．甲乙两图电路中热敏电阻Rx的阻值随温度的升高而增大
B．小红设计的电路中P2=220W
C．若制暖装置中开关S均闭合75分钟后，室内末温相同，从节能角度，小红同学设计的制暖装置更省电
D．若要适当提高室内的温度，可以调小变阻器的阻值
【答案】C
【知识点】电路的动态分析；电功率的计算；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】A．由题意知，小明的设计采用温度低时室内工作，温度达到一定值时，衔铁被吸下，R1停止工作，由图甲分析，应温度越高，控制电路的电流越大，电磁铁磁性越强，从而温度达到一定值时，衔铁被吸下，因此热敏电阻Rx的阻值随温度的升高而减小；小红的设计理念是“持续性制暖”，采用温度低时“大功率”工作，温度较高时，衔铁被吸下，仅R2工作，由图乙分析，应温度越高，控制电路的电流越大，电磁铁磁性越强，从而温度达到一定值时，衔铁被吸下，因此热敏电阻Rx的阻值随温度的升高而减小；故A错误；
B．由题意可知，小红设计的电路中功率为P2时，仅R2工作，此时电功率为
故B错误；
C．由电路图可知，小明的设计的电路工作时的功率为
小红的设计的电路工作时的P1功率为
因此制暖装置中开关S均闭合75分钟后，小明的设计的电路工作了45min，消耗的电能
W1=P1t=2420W×45×60s=6.534×106J
小红的设计的电路消耗的电能
W2=2420W×15×60s+242W×60×60s=3.04624×106J
因此小红同学设计的制暖装置更省电，故C正确；
D．若要适当提高室内的温度，则需要衔铁在温度更高时被吸下，即温度更高时才达到原来的电流，因热敏电阻Rx的阻值随温度的升高而减小，因此可以调大变阻器的阻值，故D错误。
故选C。
【分析】根据电功率的计算、电功的计算判识选项
1、电功率的计算：公式为P=U2/R，据题可知小明的设计的电路工作时的功率为，红的设计的电路工作时的P1功率为
2、电功的计算：公式为W=Pt，小明的设计的电路工作了45min，W1=P1t小红的设计的电路消耗的电能
W2=2420W×15×60s+242W×60×60s，据此分析比较
5．（2024九上·裕华开学考）下列实例，可用“流体压强与流速的关系”解释的是（ ）
A．拦河坝修成“上窄下宽”
B．“拔火罐”过程中，罐体紧紧吸在人体皮肤上
C．磁悬浮列车“悬浮”飞行
D．树叶“吸向”高速行驶的列车
【答案】D
【知识点】液体压强的特点；大气压的综合应用；流体压强与流速的关系；磁悬浮列车的工作原理和特点
【解析】【解答】A、拦河坝修成“上窄下宽”是利用液体压强随深度增加而增大的原理，与流体压强与流速的关系无关。故A不符合题意；
B、“拔火罐”过程中，罐体紧紧吸在人体皮肤上，是利用了大气压强，与流体压强与流速的关系无关。故B不符合题意；
C、磁悬浮列车“悬浮”飞行，是利用磁力使列车悬浮，与流体压强与流速的关系无关。故C不符合题意；
D、树叶“吸向”高速行驶的列车，是因为列车高速行驶时，其周围的空气流速快，压强小，而远处的空气流速慢，压强大，树叶在压强差的作用下被“吸向”列车，符合流体压强与流速的关系。故D符合题意。
故选D。
【分析】本题考查流体压强与流速的关系，需要理解流体在流速大的地方压强小，流速小的地方压强大的原理，并能将其应用到具体实例中。
6．（2024九下·宿迁模拟）如图所示，是模拟超市里电动扶梯电路，使用扶梯前先要闭合开关，是一个红外传感器，当人靠近到一定距离时，人体辐射的红外线被红外传感器接收，红外传感器阻值减小。下列说法正确的是（ ）
A．电路工作时，电磁铁上端为极
B．当人远离传感器时，传感器阻值减小
C．当人远离传感器时，电磁铁的磁性变弱
D．当人远离传感器时，电动机转速变快
【答案】C
【知识点】电路的动态分析；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
【解析】【解答】A．根据安培定则可以判断电磁铁的上端是极，下端是极，故A错误；
BCD．当人靠近时，阻值减小，总电阻减小，电路电流变大，电磁铁的磁性增强，动触头和静触头接通，工作电路的定值电阻短路，只有电动机接在电路中，电动机电压变大，电动机转动速度变快。当人远离传感器时，阻值变大，电磁铁的磁性变弱，电动机转速变慢。故C正确，BD错误。
故选C。
【分析】(1)知道电流方向，根据安培定则判断电磁铁的磁极；
(2)当扶梯有人靠近时，红外传感器电阻的变化，电磁铁磁性的变化，动触点和哪个静触点接通，哪个工作电路工作，申动机的电压变化，电动机运动快慢的变化。
二、多选题
7．（2024九下·咸阳模拟）如图是“探究影响电磁铁磁性强弱的影响因素”的电路图。S 是一个单刀双掷开关， A 是悬挂在固定弹簧下的铁块，B 是可以改变线圈匝数的电磁铁（线圈的电阻不计），已知电源电压恒为6 V， 定值电阻R 的阻值为30 Ω，滑动变阻器的阻值变化范围为0~20 Ω，下列说法正确的是（ ）
A．电磁铁的上端为N 极
B．保持滑动变阻器的滑片 P 位置不变，当S 由1改接2时，弹簧的长度变长
C．S接1不变，滑片 P 滑动时，定值电阻 R 的电功率变化范围是0.432~1.2 W
D．判断电磁铁的磁性强弱，所用探究方法是等效替代法
【答案】C,D
【知识点】电功率的计算；通电螺线管的极性和电流方向的判断；影响电磁铁磁性强弱的因素及其探究；物理学方法
【解析】【解答】A．根据图片可知，电流从电磁铁的上端流入，则线圈上电流方向向左。由右手定则得，电磁铁的下端为N极，故A错误；
B．当S 由1改接2时，保持滑动变阻器的滑片 P 位置不变，则通过电磁铁的电流不变，电磁铁的线圈匝数变小，电磁铁磁性变小，对A的吸引力变小，弹簧的长度变短，故B错误；
C．S接1不变，滑片 P 滑动时，当变阻器接入电路电阻为0时，定值电阻 R 的电压最大，电功率最大为
；
当变阻器接入电路电阻最大，为20Ω时，电路电流最小，为
；
此时定值电阻 R电功率最小为
；
故定值电阻 R 的电功率变化范围是0.432~1.2 W，故C正确；
D．通过弹簧长度变化量，判断电磁铁的磁性强弱，所用探究方法是等效替代法，故D正确。
故选CD。
【分析】A.根据安培定则分析；
B.电磁铁的磁场强弱与线圈匝数有关；
C.S接1不变，滑片 P 滑动时，当变阻器接入电路电阻为0时，定值电阻 R 的电压最大，根据计算电阻的最大电功率。变阻器接入电路电阻最大，为20Ω时，电路电流最小，根据计算此时的电流，根据计算R的最小功率。
D.等效替代法是在保证某种效果(特性和关系)相同的前提下，将实际的、陌生的、复杂的物理问题和物理过程用等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程代替来研究和处理的方法。
三、填空题
8．（2024九下·遂宁月考）如图，小聪给同学们表演了一个非常有趣的魔术，将装有水的玻璃杯放在木质暗盒上，杯中放入一空心铁球，如下图甲所示，小聪操作暗盒上的旋钮，就能看到铁球在水中上下运动。同学们很好奇，于是小聪进行了揭秘：玻璃杯和水总重，玻璃杯与暗盒接触面积为，铁球质量，体积，玻璃杯正下方是电磁铁。闭合开关前，铁球漂浮在水面受到的浮力是 N；闭合开关后，电磁铁的上端是 极，调节暗盒上的旋钮，减小变阻器接入阻值，电流增大，电磁铁磁性 （选填“增强”、“减弱”或“不变），小球向下运动。电磁铁中电流I与电磁铁对小球吸引力F的关系如下图乙所示（未考虑小球与电磁铁距离远近对吸引力F的影响），当电流为 A时，小球刚好浸没于水中，此时暗盒受到杯底的压强是 （，不考虑水的阻力）。
甲 乙
【答案】0.6；S；增强；0.8；2100
【知识点】压强的大小及其计算；浮力大小的计算；欧姆定律及其应用；安培定则；电磁铁的其他应用
【解析】【解答】闭合开关前，铁球漂浮，受到的浮力等于重力，F浮=G=mg=0.06kg×10N/kg=0.6N；闭合开关后，根据图像，利用安培定则，判断电磁铁的上端是S极；当减小变阻器接入阻值，电流增大，电磁铁磁性增强，小球受到磁铁的吸引力，向下运动；根据铁球的体积，计算完全浸没受到的浮力F浮'=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×100×10-6m3=1N，此时受到电磁铁的吸引力为F吸=1N-0.6N=0.4N，根据图乙，电流为0.8A；此时暗盒受到杯底的压强是。
【分析】漂浮的物体受到的浮力等于物体的重力，利用F浮=G=mg计算浮力；根据安培定则，判断电磁铁的磁极位置；电流越大， 电磁铁磁性越强；根据F浮'=ρ液gV排，计算浮力大小；利用，计算压强。
9．（粤沪版物理九年级下册第16章第4节电磁继电器与自动控制）如图所示是一种单元防盗门门锁的原理图，其工作过程是：当有人在楼下按门铃叫门时，楼上住户的人闭合开关，由于 ，门锁上的电磁铁具有了磁性， 衔铁，衔铁脱离门扣，来人打开门，进入楼内，门自动关闭．在关门时，开关是断开的．衔铁在 的作用下，插入门扣．
【答案】通电；吸引；弹簧
【知识点】电磁铁的其他应用
【解析】【解答】由图可知，有人在楼下按门铃时，楼上的人闭合开关，门锁上的电磁铁通电就具有磁性，衔铁就被吸引，从而脱离门扣，来人就可以拉开门．
关门时，开关是断开的，电磁铁没有磁性，此时衔铁在弹簧的作用下，插入门扣．
所以答案为：通电；吸引；弹簧．
【分析】电磁铁的原理：通电时具有磁性，断电时失去磁性．
10．（粤沪版物理九年级下册第16章第4节电磁继电器与自动控制）如图所示为一种温度自动报警器的原理图，图中的水银温度计在制作时，玻璃管中封入一段金属丝，电源的两极分别与水银和金属丝相连，当温度达到金属丝下端所指的温度时，电流通过电磁铁的线圈产生 ，电铃响起，发出报警信号，电磁铁的a端为 极，若将温度计上端的金属丝向下调整，则报警温度将 （选填“升高”或“降低”）．
【答案】磁性，吸引衔铁；S；降低．
【知识点】电磁铁的其他应用
【解析】【解答】温度自动报警器的原理：当温度升高时，玻璃泡中的水银膨胀，水银柱上升，当升高到警戒温度即金属丝下端对应的温度时，控制电路接通，电磁铁有磁性，吸引衔铁，从而使工作电路接通报警．要使金属丝的下端向下调整，则报警温度会降低；
由电路可知电磁铁中的电流是从左端流入，右端流出，利用安培定则可以确定，电磁铁的a端为S极．
故答案为：磁性，吸引衔铁；S；降低．
【分析】温度自动报警器是由于温度计所在的环境温度的变化导致了控制电路的接通，从而实现了自动控制．
电磁铁的N、S极可以利用安培定则来确定；将金属丝向下调整，报警温度降低．
11．（2024九下·西安模拟）医院有一种如图甲所示的自动输液报警器，其工作原理如图乙所示。LED灯的主要材料是 （选填“导体”或“半导体”）。闭合开关后，当正常输液时，LED灯光通过充满药液的输液管可以使光敏电阻的受光强度增加，电磁铁吸引衔铁，绿灯亮；当无药液流过时电铃发声报警。则正常输液时，充满药液的输液管对LED灯光有 作用。与正常输液时相比较，当输液管中没有药液流经时，经过图乙中R0的电流 （选填“变大”“变小”或“不变”）。若图乙中，U1=12V，定值电阻R=60Ω，电铃的额定电压为9V，则电铃正常工作报警时的电功率为 W。
【答案】半导体；会聚；变小；0.45
【知识点】半导体特点及作用；欧姆定律及其应用；电功率的计算；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】LED灯的主要材料是硅等物质制成的，属于半导体材料。输液管有药业相当于凸透镜，正常输液时，充满药液的输液管对LED灯光有会聚作用。闭合开关后，当正常输液时绿灯亮，由图乙可知，此时衔铁被吸下，说明此时电磁铁的磁性增强，则电路中的电流变大。当无药液流过时电铃发声报警，由图乙可知，此时衔铁被释放，说明电磁铁的磁性减弱，则电路中的电流变小。
由图乙知道，定值电阻R与电铃串联，根据串联电路的电压特点知道，定值电阻两端的电压
通过定值电阻的电流
根据串联电路的电流特点知道，通过电铃的电铃
电铃报警时的电功率：
。
【分析】LED灯是半导体；凸透镜对光有会聚作用；电压一定时，电阻变大，电流减小；根据，计算电流，利用P=UI，计算电功率。
四、实验探究题
12．（2023·寻乌）电动平衡车，又称体感车，是一种时尚代步工具，它利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动左右两个电动机进行相应的调整，以保持系统的平衡。电动平衡车采用站立式驾驶方式，通过身体重心和操控杆来控制车体运行，采用锂电池组作为动力来源驱动左右两个电动机行驶。下表为某品牌电动平衡车的部分技术参数。
锂电池能量密度 0.25kW h/kg 自重 12kg
锂电池的总质量 2kg 最大载重 90kg
每个电动机的最大输出功率 350W 舒适速度 可达18km/h
电动机的能量转化效率 75% 陡坡 15°
如图甲所示，科技兴趣小组为平衡车设计的转向指示灯电路。电路中电源电压恒为6V，指示灯L1、L2的规格均为“6V 6W”，R0为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计，不考虑指示灯电阻随温度的变化，当单刀双掷开关S与“1”接通后，左转指示灯L1会亮暗交替闪烁。在上述过程中，左转指示灯L1两端实际电压UL随时间变化规律如图乙所示。
（1）当单刀双掷开关S与“2”接通时，电磁铁中有电流通过，右转指示灯L2发光 （填“较亮”或“较暗”）。接着，衔铁被吸下，触点A与B接通，电磁铁和电阻R0被短路，右转指示灯L2发光 （填“较亮”或“较暗”）。此时，由于电磁铁中没有电流通过，衔铁被弹簧拉上去，触点A与B分离，电磁铁中又有电流通过，随后电磁铁又将衔铁吸下，如此循环，右转指示灯L2会亮暗交替闪烁。
（2）单刀双掷开关S与“1”接通，触点A与B分离时，电磁铁上端是 极。
（3）电动平衡车的锂电池在满电的情况下能储存的电能 。
（4）若小明体重是88kg，当他驾驶电动平衡车时车对地面的压力为 N，他驾驶电动平衡车在水平路面上以18km/h的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.1倍，当耗能为锂电池总储存能量的50%时，则每个电动机的平均输出功率为 W，平衡车行驶的路程是 km。（g取10N/kg，锂电池的总储存能量=锂电池的能量密度×锂电池的总质量）
【答案】（1）较暗；较亮
（2）N
（3）0.5kW·h
（4）1000N；250W；6.75km
【知识点】电功率与电能、时间的关系；额定功率；电磁铁的构造和原理
【解析】【解答】（1） 第1空、当单刀双掷开关S与“2”接通时，电磁铁中有电流通过，R0、电磁铁与L2串联，电路中电源电压恒为6V ， 右转指示灯L2 未达额定电压，所以发光“较暗”，故该空填“较暗”；
第2空、衔铁被吸下，触点A与B 接通，电磁铁和电阻R0被短路指示灯L2 达额定电压，所以发光“较亮”，故该空填“较亮”；
（2）单刀双掷开关S与“1”接通，触点A与B分离时，图甲中电流从R0朝电磁铁方向流，根据安培定则可知，电磁铁上端是N极，故该空填“N”；
（3）电动平衡车的锂电池在满电的情况下能储存的电能 ，根据 （锂电池的总储存能量=锂电池的能量密度×锂电池的总质量）锂电池能量密度0.25kW·h/kg ， 锂电池的总质量2kg ，二者相乘即可得出电动平衡车的锂电池在满电的情况下能储存的电能为0.5kW·h 。故该空填“ 0.5kW·h ”；
（4）第1空、 若小明体重是88kg，当他驾驶电动平衡车时车对地面的压力 ，根据二力平衡，压力=重力=平衡车重力+小明=1000N，故该空填“1000”；
第2空、 精确地驱动左右两个电动机进行相应的调整，以保持系统的平衡。他驾驶电动平衡车在水平路面上以18km/h的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.1倍。阻力=100N，V=18km/h=5m/s，电动机2个，根据P=FV=100N×5m/s=500W，电动机2个，则每个电动机的平均输出功率为 500W/2=250W，故该空填“250”；
第3空、当耗能为锂电池总储存能量的50%时，即耗电0.5kW·h×50%=0.25kW·h ，电动机的能量转化效率75% ，即用来做过的能量W=0.25kW·h×75%=0.1875kW·h=6.75×105J ，F=100N，由W=Fs，得s=6.75km。故该空填“6.75”。
【分析】（1）判断电路连接方式，看指示灯L2 是否达到额定电压；
（2）根据电流方向和安培定则；
（3）新概念，题目有公式提示；
（4）根据二力平衡算出压力，阻力是人车总重的0.1倍算出阻力，根据P=FV即可算出总功率，题目说了两个电机，根据有用功为W=Fs计算路程。
13．（沪科版物理九年级全册 第十七章 从指南针到磁浮列车 单元试卷）如图是小明探究“影响电磁铁磁性强弱因素”的装置图．它是由电源、滑动变阻器、开关、带铁芯的螺线管和自制针式刻度板组成．通过观察指针B偏转角度的大小来判断电磁铁磁性的强弱．在指针下方固定一物体A，当用导线a与接线柱2相连，闭合开关后，指针B发生偏转．
（1）指针下方的物体A应由_______材料制成；
A．铜 B．铝 C．塑料 D．铁
（2）当开关闭合后，电磁铁左端应为磁极的 极．
（3）实验发现：
①将滑动变阻器的滑片P向左移动过程中，指针B偏转的角度将会 ．
②将导线a由与接线柱2相连改为与接线柱1相连，闭合开关后，调整滑动变阻器的滑片P的位置，使电路中的 保持不变，可发现指针B偏转的角度将会 ．
（4）经过对电磁铁的研究，可得出结论是：当线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越 ；当通过电磁铁的电流一定时，电磁铁线圈匝数越多，磁性越 ．
【答案】（1）D
（2）S
（3）增大；电流；增大
（4）强；强
【知识点】影响电磁铁磁性强弱的因素及其探究
【解析】【解答】（1）电磁铁具有吸引铁质材料的特性，电磁铁吸引物体A使指针改变偏转角度，所以物体A应由铁质材料制成，故应选D．（2）伸出右手，用右手握住螺旋管，四指指向电流的方向，大拇指指向螺旋管的N极．判断螺旋管的左端是S极；（3）①当滑动变阻器的滑片P向左滑动时，滑动变阻器的阻值变小，电路中电流变大，电磁铁的磁性增强，电磁铁吸引物体A偏转角度增大，所以指针B偏转的角度将会变大．②当导线a由接线柱2改为与接线柱1相连，根据控制变量的思想，调整滑动变阻器的滑片P的位置，使电路中的电流保持不变，因为电磁铁线圈的匝数增多，所以电磁铁磁性增强，可发现指针B偏转的角度将会变大．（4）经过对电磁铁的研究，可得出结论是：当线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁磁性增强；当通过电磁铁的电流一定时，电磁铁线圈的匝数越多，磁性越强．故电磁铁磁性强弱与电流的大小和线圈的匝数有关．
【分析】探究影响电磁铁磁性强弱的因素实验，实验中应用了转换法（利用电磁铁吸引大头针的多少来判断电磁铁磁性的强弱）；同时应用了控制变量法（要知道电磁铁的磁性强弱与电流的大小和线圈匝数有关，要研究电磁铁磁性与其中一个量的关系，需要控制另一个量）．
五、计算题
14．（2024九下·西安模拟）实践小组设计了由厢体、承重板和动滑轮组成的提升重物的装置，示意图如图甲，厢体放置在水平承重板上，承重板的上表面装有压力传感器，装置由电动机提供动力。该装置设计有超载限制系统，如图乙，限制系统中的控制电路电源电压恒为12V，定值电阻R0阻值为200Ω，压力传感器中的力敏电阻RF阻值随压力F压变化的部分数据如下表所示。当控制电路的电流大于0.03A时，电磁铁将衔铁吸下，B、C两个触点断开，电动机停止工作。已知厢体重150N，承重板和滑轮共重100N，忽略绳重、摩擦和电磁铁线圈电阻。
F压/N … 400 600 800 900 1000 …
RF/Ω … 800 500 300 200 100 …
（1）空厢匀速竖直上升时，求绳拉力F的大小；
（2）在6s内将空厢匀速竖直提升3m，求拉力F做功的功率；
（3）重物放在厢体内，求该装置匀速竖直提升重物的最大机械效率；
（4）若要将该装置的最大载重量调小，提出对控制电路的一条调整措施。
【答案】解：（1）忽略绳重、摩擦，空厢匀速竖直上升时，绳拉力F的大小
（2）绳端移动距离：
，
绳拉力F做的功：
，
绳拉力F的功率：
，
（3）控制电路的最大电流时，载重量最大，控制电路最小总电阻：
力敏电阻的阻值：
由表中数据可知，当，压力，即最大载重
装置的最大机械效率
（4）要将该装置的最大载重量调小，力敏电阻RF阻值会变大，控制电路的电流不变，由可知，电源电压不变，电路的总电阻不变，可以减小R0的阻值。
答：（1）空厢匀速竖直上升时，绳拉力F的大小是125N；
（2）在6s内将空厢匀速竖直提升3m，拉力F做功的功率是125W；
（3）重物放在厢体内，该装置匀速竖直提升重物的最大机械效率是75%；
（4）若要将该装置的最大载重量调小，减小R0。
【知识点】功率计算公式的应用；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算；电路的动态分析；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）动滑轮可以省一半力；
（2）根据W=Fs，计算做功多少，利用，计算功率；
（3）根据，计算电阻，结合串联电路电阻规律，计算部分电阻，根据数据，判断压力；根据，计算机械效率；
（4）当总电压和电流不变时，总电阻不变。
六、简答题
15．（磁浮列车的工作原理和特点 ）有一种新形列车叫磁悬浮列车，它是靠什么力“浮”在铁轨上方的？这种力又是通过哪种物质发生作用的？它的时速可以高达500km/h以上，你知道其中的原因吗？
【答案】解：磁悬浮是利用磁极间的相互作用来获得磁悬浮力，从而使列车悬浮于轨道上，行驶时不接触地面，因此只受空气阻力的影响，所以速度可以高达500km/h以上；
故答案为：靠磁力的作用“浮”在铁轨上方；这种力是通过磁场发生的；它的时速很高，是由于磁悬浮减小了摩擦．
【知识点】磁悬浮列车的工作原理和特点
【解析】【分析】根据磁悬浮列车的工作原理即可解答磁体．
七、综合题
16．（粤沪版物理九年级下册第16章第3节探究电磁铁的磁性同步检测）在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明用相同的漆包线和铁钉绕制成电磁铁A和B，设计了如图所示的电路．
（1）图中A.B串联的目的是 ．
（2）闭合开关后，分析图中的现象，得出的结论是 ．
【答案】（1）电流相同
（2）电流相同，铁芯相同时，线圈的匝数越多电磁铁的磁性越强．
【知识点】电磁铁的构造和原理
【解析】【解答】（1）根据串联电路的特点：串联电路中电流处处相等，A.B串联控制电流相同．（2）电流相同，铁芯相同时，线圈的匝数越多电磁铁的磁性越强．
故答案为：（1）电流相同；（2）电流相同，铁芯相同时，线圈的匝数越多电磁铁的磁性越强．
【分析】串联电路中电流处处相等；电磁铁磁性强弱是通过吸引大头针的多少来反映；
电磁铁的磁性强弱跟电流大小.线圈匝数多少.有无铁芯有关．在电流大小和铁芯一定时，匝数越多，磁性越强；在电流大小和匝数一定时，有铁芯，磁性强；在匝数和铁芯一定时，电流越大，磁性越强．
17．如图甲所示为一个电磁继电器的示意图，a、b是它的两个端点；B是衔铁，D是安在一块金属板上的触点，B和D都安在一个弹性片C上，C的左端固定，c和c'、d和d'分别是安在绝缘板上的金属触点，当线圈A不通电时，D上的触点与c及c'接触.把c和c'连接起来，因此c、c'称为常闭触点；而d及d'此时是断开的，称为常开触点，当线圈A通电时，衔铁B被吸下，c和c'断开而d和d'被连接起来
现在利用这个电磁继电器控制带动水泵的电动机工作，使水泵往水箱中抽水.在水箱中竖直立一根绝缘棒，在棒上分别安有P、Q、R三个电极，如图乙所示.现在希望控制水箱内的水位总在Q、R之间，即水位降到Q处，电动机启动，开始抽水，水位达到R处，电动机自动关机，停止抽水(水是导电的).图丙和图丁分别是控制电路和电动机的供电电路，图中R0是与电磁继电器线圈并联的一个电阻，它的阻值很小，当R0接人电路后，电磁继电器的线圈相当于被短路.丙、丁两图中标有1~6的6个接线柱是与电磁继电器的线圈或触点相连的.
（1）写出这6个接线柱分别与电磁继电器的何处连接.
（2）开始水箱内没有水，试说明闭合开关S后，水箱内的水位为什么能保持在Q、R之间.
【答案】（1）1~c，2~c'，3~a，4~b，5~d，6~d'.(1与2，3与4，5与6都可以互换)
（2）闭合S后，衔铁B被吸下，d和d被接通，电动机工作，水泵开始抽水，水位达到R处时，R0支路被接通，电磁继电器线圈被短路，B被释放，电动机停止工作，同时c及c'被接通，电磁继电器的线圈仍处于短路状态.待水位降至Q以下，R0支路被切断，电磁继电器线圈通电，衔铁B被吸下，水泵又开始抽水，直到水位达到R处停止
【知识点】电磁铁的其他应用
【解析】【分析】 （1）根据图乙和图丙中所示的信息可知：Q、R这两个电极是与电阻R0连接在一起的，也就是说当水位位于Q、R 两点之间时，触点1、2接通，电磁继电器被短路，所以电磁铁的触点a、b应该与触点3、4相连接； 当水位位于Q、R两个电极以外时，触点1、2断开，电磁铁此时不被短路，电磁铁有磁性，吸引衔铁使金属板D向下移动将 触点d、d'接通，此时电动机工作，由此可知电动机的触点5、6应该与电磁继电器的触点d、d'连接； 剩下的电磁继电器的触点c、c'与触点1、2相连。
（2）根据图片说明水位到达R时自动切断电路，水泵停止工作，以及水位到达Q处时自动接通电路，水泵开始工作的原因即可。
18．小明利用实验室的电磁继电器、热敏电阻R1、可变电阻器R2等器件设计了一个恒温箱控制电路，如图1所示.其中“交流电源”是恒温箱加热器的电源(加热器在恒温箱内，图中未画出)；R1处于恒温箱内，图2是小明通过实验测得的R1的阻值随温度变化的关系曲线；电磁继电器的电源两端电压U=6V，电磁继电器线圈的电阻可不计，通过实验测得当电流为30mA时，电磁继电器的衔铁被吸合.
（1）请简述此恒温箱的工作过程.
（2）为什么恒温箱的加热器应该接在A、B端，而不能接在C、D端？
（3）如果要使恒温箱内预设的温度可调节范围是90℃~150℃，可供选择的可变电阻器R2的电阻值有如下的几种：
A.0~100Ω
B.0~200Ω
C.0~1000Ω
D.0~1500Ω
请问应选择哪一个可变电阻器？ 为什么？
（4）小明设计的这个控制电路，使用起来有何不足之处？请你提出一种解决的方案.
【答案】（1）恒温箱温控系统是由交流电加热电路和直流控制电路组成，适当调节变阻器R2的阻值，利用热敏电阻R1的性能和阻值等使该系统能保证恒温箱的温度保持在预设的温度范围内.工作过程如下：
当恒温箱内的温度达到或者超过预设之最高温度时，热敏电阻R1的阻值下降，直流控制电路中电流增大，电磁继电器吸合衔铁，切断交流加热电路，恒温箱开始降温.
当恒温箱内的温度低于预设之最低温度时，热敏电阻R1的阻值增大，直流控制电路中电流减小，电磁继电器释放衔铁，交流加热电路接通，恒温箱又开始升温.
如此反复接通和断开交流加热电路，使恒温箱的温度保持在预设温度范围内
（2）恒温箱的加热器应接在A、B端.
这样温度高于预设最高温度时，电磁继电器的衔铁吸合，停止加热；而温度低于预设温度时，电磁继电器的衔铁断开，进行加热.这样才能实现温度控制.
如果加热器在C、D两端，当温度高于预设温度时，R1的阻值减小，电磁继电器的衔铁吸合，加热器继续工作，温度将更高，这样就无法实现恒温控制
（3）电磁继电器吸合时的电流为30mA，则控制电路的总电阻为R总=R 1+R2=200Ω
控制温度为90℃时，由曲线图可知，R1=50Ω，可变电阻值应为R2=200Ω-50Ω=150Ω
控制温度为150℃时，由曲线图可知，R1=30Ω，可变电阻值应为R2=200Ω-30Ω=170Ω
所以，要选一个能提供150Ω~170Ω阻值的可变电阻器，选择B即可满足上述阻值要求，又能便于调节，故选用B即可.
（4）小明设计的这个电路，从理论上讲控制的只是一个固定的温度值，这样使用时，就会出现恒温箱内温度在某一固定值附近时，电磁继电器频繁通断的现象，这对电磁继电器和加热器电路的使用寿命是十分不利的.为了解决这个问题，可以设想制造一种延时继电器，当已经达到了预设的温度时，继电器达到吸合电流值(如此题中的30mA)，这种继电器可以延长一段时间或限时到规定时间才吸合，从而断开被控制电路.当低于预设的温度时，通过继电器的电流小于吸合电流值，这种继电器同样可以延长一段时间或限时到规定时间才释放衔铁.从而实现继电器和加热电路有一个较长的稳定工作状态，达到既能实现恒温控制又能延长使用寿命的目的。
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁铁的其他应用
【解析】【分析】（1）当温度升高达到预设最高温度或低于预设的最低温度时，根据图2确定热敏电阻的阻值变化，进而判断通过电磁继电器的电流变化，确定磁场强弱变化，判断衔铁的位置变化，弄清此时加热电路的工作状态，进而说明保持恒温的工作原理。
（2）假设恒温箱的加热器分别接在AB端和CD端，根据温度变化确定电磁铁的磁场强弱变化，确定衔铁的位置改变，明确加热电路的工作情况，分析是否符合题目要求即可；
（3）电磁继电器吸合时的电流为30mA，根据欧姆定律计算出此时控制电路的总电阻。根据图像分别确定温度为90℃和150℃时R1的阻值，然后根据为R总=R1+R2 分别计算出对应变阻器的阻值，进而选择合适的变阻器即可。
（4）对于恒温箱来说，最好有一个温度的启动区间，即低于这个温度时再启动，高于这个区间时停止工作，而不要在某一温度附近时频繁启动，据此分析解答。
19．（2024九下·龙华模拟）如图1所示是我国具有完全自主知识产权的“复兴号”动车组，它采用了全新低阻力流线型头型，全车部署了2500余项监测点，能够对冷却系统、制动系统、运行系统全方位实时监测。列车内还设有高清监控摄像、无线WIFI、USB充电插口等，动车部分参数见下表。（设乘客人均质量为50kg，取）
车身质量m（t） 360
每节车厢长L（m） 25
车厢数（节） 8
每节载客（人） 100
最高时速（km/h） 400
（1）“复兴号”动车的通信设备是利用 （选填“电磁波”或“超声波”）来传递信息的；
（2）复兴号动车在水平轨道上匀速直线运动时，受到的牵引力和阻力是一对 力；
（3）推重比是衡量动车牵引能力的重要指标，其含义是动车匀速运行时的牵引力与车总重的比值。经检测，“复兴号”动车运行时的总阻力f与列车速度v满足关系，其中，则“复兴号”动车以100m/s的速度在水平轨道上满载运行时的推重比是 ，牵引力每秒做功 J；
（4）阴雨天，空气潮湿，能见度低，路面湿滑，为保证旅客上下动车时的安全，需在车门旁开启警示灯。如图2乙所示是某同学为动车设计的模拟电路：
①选择图2甲中的 （选择“”或“”）湿敏电阻，将它串联在图2乙电路中的 （选择“a”或“b”）位置，闭合开关，警示灯能随湿度变化而自动调整亮度，达到一定湿度时出现明暗闪烁发光；
②已知电源电压恒为6V，警示灯的规格是“6V 3W”，当空气湿度为80%时，警示灯明暗闪烁发光，灯较暗时的实际功率是 W（电磁铁电阻忽略不计，灯泡电阻不随温度变化）。
【答案】电磁波；平衡；0.1；；；b；0.75
【知识点】功率计算公式的应用；二力平衡的条件及其应用；电路的动态分析；电功率的计算；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】（1）“复兴号”动车的通信设备，利用的是电磁波传递信息；
（2）动车在水平轨道上匀速直线运动，是平衡状态，受平衡力，受到的牵引力和阻力是一对平衡力；
（3）根据阻力和速度关系，根据动的速度，计算牵引力为
，
动车满载时的重力为：
；
则满载运行时的推重比为：；
牵引力功率为：，则牵引力每秒做功。
（4）图甲中，随湿度的增加而增加，随湿度的增加而减小；根据需要，当空气潮湿、能见度低时，警示灯变亮，即警示灯随湿度增加而变亮，灯亮时，电流增大，电阻减小，即湿敏电阻随着湿度的增加而减小，符合要求；图乙中，当空气潮湿，能见度低时，湿敏电阻的阻值变小，根据，电路的电流增大，电磁铁的磁性变强，吸下衔铁；若湿敏电阻在b位置，会被短路，电路的电流突然增大，警示灯变得很亮，起到闪烁的作用，将湿敏电阻放在b位置。
计算警示灯的电阻为：，
图甲中，当空气湿度为80%时，，在闪烁时，电路的最小电流为
；
计算灯较暗时的实际功率为：。
【分析】（1）动车通过电磁波进行信息传递；
（2）物体匀速直线运动时，受到平衡力；二力平衡时，牵引力和阻力是平衡力；
（3）结合阻力和速度关系f=kv2，利用速度，计算系数大小；再根据G=mg，计算重力；利用P=Fv，计算功率，表示每秒做功多少；
（4）根据图像，判断电阻和湿度关系；结合灯泡发光情况和湿度关系，选择合适的电阻；根据电磁继电器工作时需要吸合衔铁，判断磁性变化和电流变化，分析电阻变化。
1 / 1
