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第2节 电流的磁场
考点一、直线电流的磁场
（一）奥斯特实验
任何导线中有电流通过时，其周围空间都产生磁场，这种现象叫做电流的磁效应。奥斯特实验揭示了电现象与磁现象不是孤立的，而是密切联系的，奥斯特实验是第一个揭示电和磁联系的实验。
(1)在小磁针的上方放置一根与小磁针平行的直导线，当给直导线通电时，可观察到小磁针发生了偏转(如图所示)。
结论:小磁针受到了力的作用，通电导线的周围存在磁场。
(2)电路断电后，小磁针不发生偏转(如图乙所示)。
(3)改变电流的方向，观察到小磁针的偏转方向发生改变，即偏转方向与第一次偏转方向相反(如图丙所示)。
结论:通电导线周围的磁场方向与电流的方向有关。
（二）直线电流的磁场分布特点
在有机玻璃板上穿一个孔，一根直导线垂直穿过小孔，在玻璃板上均匀地撒上一些细铁屑。 给直导线通电后，轻敲玻璃板，观察到细铁屑在直导线周围形成一个个同心圆(如图所示)。
结论:直线电流周围的磁感线分布规律是以直导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆在与直导线垂直的平面上，越靠近通电直导线，磁场越强，反之越弱。
①由于地磁场的存在，小磁针静止时南北指向，为使实验结果更明显，通电导线应沿南北方向放置。
②将磁场的分布规律
转换为铁屑的分布情况，这是转换法的应用。
典例1：某项目化学习小组要自制一枚小磁针，并利用这枚小磁针完成如图所示的实验，下列说法中不正确的是 ( )
A．这是模拟奥斯特实验的一个场景
B．图示实验说明了通电导线周围存在磁场
C．不通电时，小磁针会转回原来的位置
D．只改变电流方向，小磁针偏转方向不变
变式1：如图所示，在竖直放置的矩形通电线框中悬挂一个能自由转动的小磁针。当通以图中所示方向的电流时，小磁针N极将 （ ）
A．转动90°，垂直指向纸里 B．转动90°，垂直指向纸外
C．转动180°，指向左边 D．静止不动，指向不变
变式2：小科设计了如图所示的实验来研究电磁现象，当他闭合开关S后，发现小磁针发生了偏转。
（1）小磁针发生偏转这一现象说明电流的周围存在着 ，这一现象最早是由 (选填“法拉第”、“奥斯特”或“安培”)发现的。
（2）实验前，小磁针静止时指向 (选填“东西"或“南北")方向。
变式3：（2025八下·钱塘期末）小塘同学受奥斯特实验的启发，产生了探究通电直导线周围磁场的兴趣，探究过程如下：
（1）如图所示连接好电路，放上能自由转动的小磁针，调节 (填“直导线”或“小磁针”)的位置，使小磁针静止时与直导线平行。
（2）闭合开关，使电路处于短路状态，这样做的目的是增大 ，从而增强电流的磁场。
（3）闭合开关时，图中的小磁针N极将 (填“指向纸面内”或“指向纸面外”)。
考点二、通电螺线管的磁场
（一）通电螺线管的有关实验
(1)实验一
①用导线绕成螺线管后通电，观察到能吸引大头针。说明通电螺线管周围存在磁场。
②在螺线管中插入一根铁棒或一枚铁钉，观察到通电螺线管能吸引更多大头针，说明插入铁芯后通电螺线管的磁性增强。产生此现象的原因是铁芯在磁场中被磁化后相当于一个磁体，通电螺线管产生的磁场与被磁化的铁芯的磁场叠加，产生了更强的磁场，吸引了更多的大头针。
(2)实验二
①在穿过螺线管的有机玻璃板上均匀地撒上铁屑，通电后轻敲玻璃板，观察铁屑的分布规律。
结论:通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场很相似。
②改变电流方向，用小磁针探测螺线管的磁极，观察发现螺线管的磁极发生变化。
结论:通电螺线管的磁极跟螺线管中的电流方向有关，改变电流方向，螺线管的磁极会发生变化。
（二）通电螺线管磁场的有关性质
(1)特点:通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似，螺线管的两端相当于条形磁体的两极。
(2)极性的判断:通电螺线管两端的极性与螺线管中的电流方向有关，它们的关系可以用右手螺旋定则(安培定则)来判定。
（三）右手螺旋定则(安培定则)
(1)通电螺线管的磁极与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。
(2)直线电流周围磁场方向与电流方向之间的关系(用右手螺旋定则判定):用右手握住导线，让大拇指指向电流的方向，四指弯曲的方向就是直线电流产生的磁场方向。
(3)右手螺旋定则的说明
①决定通电螺线管磁极极性的根本因素是通电螺线管上电流的环绕方向，而不是通电螺线管上导线的绕法和电源正负极的接法。当两个螺线管上电流的环绕方向一致时，它们两端的磁极极性相同。
②在判断通电螺线管磁极极性时，四指的环绕方向必须跟螺线管上电流的环绕方向一致。
③N极和S极一定在通电螺线管的两端。
（四）实验探究:影响电磁铁磁性强弱的因素
铁芯能使螺线管的磁性大大增强，那么电磁铁的磁性除了与是否带铁芯有关之外，还跟哪些因素有关 下面通过实验进行探究。
(1)提出问题:影响电磁铁磁性强弱的因素有哪些
(2)建立猜想:影响电磁铁的磁性强弱的因素有电流的大小、线圈匝数的多少、螺线管的长度、导线的粗细....
(3)设计实验
实验方法:
①控制变量法:研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系时，控制螺线管长度、导线的粗细、线圈的匝数不变，通过移动滑动变阻器的滑片改变线圈中的电流大小，研究当电流逐渐变大时，电磁铁的磁性如何变化。
研究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系时，控制电路中的电流不变，接入不同匝数的电磁铁。
②转换法:通过电磁铁吸引大头针的数目来体现电磁铁的磁性强弱。
(4)进行实验
①用一根导线在一枚铁钉上缠绕几匝制作一个电磁铁。
②将制作的电磁铁、滑动变阻器及电流表、开关电源连人电路中,如图所示
③闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的示数增大，观察电磁铁吸引大头针的数目有什么变化，将观察到的实验现象记录在表格中。
④将两个线圈匝数不同的电磁铁串联在电路中，如图所示，观察两个电磁铁吸引大头针的数目有什么不同，将观察到的实验现象记录在表格中。
⑤整理好实验器材。
⑥归纳分析:图左所示实验中，通过电磁铁的电流越大，吸引大头针的数目越多，说明电磁铁的磁性越强；图右所示实验中，线圈匝数多的B电磁铁吸引大头针的数目多，说明B电磁铁比A电磁铁的磁性强。
(5)实验结论:线圈匝数一定时，通过线圈的电流越大，电磁铁的磁性越强；在电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
典例1：利用如图所示装置探究影响电磁铁磁性强弱的因素，A是铁块，B是电磁铁，R是定值电阻，R'是滑动变阻器。
（1）开关接1时，电磁铁有磁性，将铁块A磁化，A 的下端为 (填“N”或“S”)极。
（2）开关接1时，向左移动滑动变阻器的滑片P，弹簧的长度变 ，说明：其他条件相同时， 越大，电磁铁的磁性越强。
（3）开关接1时，移动滑动变阻器的滑片P 到某位置，读出电流表示数I1。然后再将开关接2，向 移动滑动变阻器的滑片，使电流I2= ，就可以探究电磁铁磁性强弱与 的关系。
变式1：在探究通电螺线管的磁场特点时，通电螺线管在某状态下的实验现象如图所示，其中小磁针黑色一端为 N 极。关于该实验，下列说法不正确的是 ( )
A．实验表明通电螺线管内部存在磁场
B．如果移走图中的小磁针，通电螺线管周围磁场不会消失
C．小磁针A 所在位置的磁场方向与该小磁针静止时S极所指方向相同
D．只改变通电螺线管中的电流方向，各小磁针的指向也会改变
变式2：（2025八下·慈溪月考）如图所示，条形磁铁置于水平面上，电磁铁与其在同一水平面上，右端固定并保持水平。S 闭合，滑动变阻器滑片P 逐渐向左移动时，条形磁铁一直保持静止。则：
（1）电磁铁右端是 极；
（2）在此过程中条形磁铁受到的摩擦力的大小将 （填“不变”、“逐渐变大”或“逐渐变小”）， 方向 。
变式3：某兴趣小组为了探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，设计并开展了如图所示的实验。下表是他们实验中记录的具体数据，试分析并回答下列问题：
电磁铁线圈匝数 50匝 100匝
实验次序 1 2 3 4 5 6
电流/A 0.8 1.2 1.5 0.8 1.2 1.5
最多能吸引小铁钉的数目/枚 5 8 10 7 11 14
（1）首次通过实验发现通电导体周围存在磁场的科学家是 。
（2）根据同学们的实验，可知他们猜想影响电磁铁磁性强弱的因素有 。
（3）实验中，同学们是通过比较 来反映电磁铁磁性强弱的。
（4）比较他们的第1、2、3(或4、5、6)次实验，可得出的结论是 。
考点三、电磁继电器
（一）实质：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。
（二）主要结构
由电磁铁、衔铁、弹簀触点等组成。
控制电路:低压电源电磁铁、弹簧、开关等。
工作电路:用电器、高压电源、指示灯、触点等。
（三）工作原理
(1)闭合开关→控制电路接通→电磁铁有磁性→吸引衔铁→触点开关与下触点接通→电动机工作。
(2)断开开关→控制电路断开→电磁铁磁性消失→弹簧复位→触点开关与上触点接通→灯亮。
（四）作用
一是可以实现通过低电压和弱电流来控制高电压和强电流，二是可以实现自动控制和远距离控制。
典例1：（2025九上·萧山开学考） 小科同学利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的衔铁与上触点接触，与下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的衔铁与上触点分离，与下触点接触，警铃响。图乙是热敏电阻R的阻值随温度变化的图像。
（1）图甲中警铃的接线柱C应与接线柱 (选填“A”或 “B”)相连，指示灯的接线柱D应与余下的接线柱相连。
（2）图甲中已知控制电路中的电源电压为8伏特，当电磁铁线圈中电流达到200毫安时，衔铁刚好被吸住。R0电阻为10欧，请计算警铃报警时最低的环境温度是多少
（3）若要提高警铃报警的最低环境温度，请你提出一种电路改进方法： 。
变式1：（2025八下·温州月考）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．给路灯供电的电源应接在b、c两端
B．白天流过R0的电流比夜晚小
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
变式2：（2025八下·临海期末）图1为某品牌智能晾衣架，该装置具有“电动升降、智能风干”的功能。其内部由工作电路与控制电路组成(简化电路如图2)。控制电路电压为12 V，滑动变阻器R2的阻值范围为0~1000 Ω，线圈电阻忽略不计，R1 为湿敏电阻，其阻值与空气相对湿度φ的关系如图3所示，当控制电路中的电流达到20 mA 时，衔铁刚好被吸合。工作电路电源电压为220 V，压力感应开关S2可根据横杆是否悬挂衣物自动切换闭合或断开状态。S3可独立控制电动机，实现晾衣架电动升降的功能。
（1）将工作电路的A、B接线柱接入家庭电路时，A端应接 (填“火线”、“零线”或“地线”)；结合图2电路判断，晾衣架的升降功能 (填“受”或“不受”)湿度的影响。
（2）若R2接入电路的阻值为500 Ω，求空气湿度为多少时，恰能使风干机开始工作。
（3）要使风干机在湿度更低时才开始工作，可采取的措施有 。(写出一条)
变式3：（2025八下·钱塘期末）以下是某项目化学习小组设计的自动折叠伞控制系统的研究过程。
【项目名称】设计自动折叠伞控制系统
【项目背景】同学们很喜欢到户外的学习园地中(如图甲)讨论问题。遇到下雨时，巨大的折叠伞展开操作很困难，于是想进行改进。
【项目要求】当空气相对湿度达到一定程度时工作电路中的电动机 M转动，折叠伞展开。
【项目设计】根据要求设计如图乙的电路图。
【器材选择】电磁继电器(线圈电阻不计，当通过电磁继电器的电流达到0.03安时，衔铁被吸下)、控制电源U1(电压为6伏)、滑动变阻器 R1(规格为“1A 200Ω”)、灵敏电流表、电动机M、湿敏电阻R2、尹关、导线等。
（1）根据下表数据，分析可知，他们应该选择湿敏电阻 (选填“A”或“B”)。
空气相对湿度/% 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
湿敏电阻A/Ω 92 90 86 80 72 56 42 30 20 13
湿敏电阻B/Ω 13 20 30 42 56 72 80 86 90 92
【项目调试】利用上述选择的器材，组装好电路后开始测试。将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处时，闭合开关S1，折叠伞不展开。
（2）若要使折叠伞在空气相对湿度达到80%时展开，则需要将滑动变阻器滑片P移至阻值多大处 (请通过计算说明)
【项目评价及反思】
评价指标 合格 待改进
指标一 伞可以自动展开 伞不能自动展开
指标二 开伞时的湿度可多档调节 开伞时的湿度不可调节
（3）根据指标二，该装置被评为合格，请你结合上述信息和所学知识解释原因。 。
1．（新考法）如图，当导线通电后敲击塑料板，观察到铁粉分布情况是下列图中的(图中“·”为导线穿过塑料板的位置) ( )
A． B． C． D．
2．如图所示，电磁铁P和Q通电后（ ）
A．P的右端是N极，Q的左端是S极，它们相互吸引
B．P的右端是S极，Q的左端是N极，它们相互吸引
C．P的右端是N极，Q的左端是N极，它们相互排斥
D．P的右端是S极，Q的左端是S极，它们相互排斥
3．（2025八下·路桥期末）下图磁感线所表示的磁场方向与实际不相符的是 （ ）
A．同名磁极间的磁场 B．直线电流的磁场
C．通电螺线管的磁场 D．蹄形磁体的磁场
4．如图所示，一根弹簧下端连着一个条形磁铁，条形磁铁的下端为N极。条形磁铁下方有一电磁铁。闭合开关后（ ）
A．电磁铁左侧小磁针的N极向上偏转
B．若去掉螺线管中的铁芯，弹簧的长度会变短
C．当滑动变阻器的滑片向右滑动时，弹簧长度会变长
D．若调换电源的正负极，小磁针的指向会发生改变
5．（2025八下·宁海期末）如图为某同学自制指南针。铜片、锌片和食盐水溶液共同组成了“盐水电池”，铜片是盐水电池的正极，锌片是盐水电池的负极。下列说法正确的是( )
A．通电螺线管周围的磁场分布与蹄形磁铁类似
B．通电螺线管静止时B 端指向地理南方
C．电子从锌片经导线流到铜片
D．若在 C点处放上一枚小磁针，小磁针的N极指向右边
6．（2025九上·杭州开学考）如图，A是悬挂在弹簧测力计下的条形磁铁，B是螺线管，闭合开关，待弹簧测力计示数稳定后，将滑动变阻器的滑片缓慢向右移动的过程中，下列说法正确的是 （ ）
A．电压表示数变大，电流表示数也变大
B．电路中电流变小
C．螺线管上端是N极，弹簧测力计示数变小
D．电压表与电流表示数比值不变
7．（2025八下·路桥期末）如图为空气开关的原理图，P为电磁铁，S为开关，一侧与弹簧连接，可绕A 点转动。正常工作时衔铁Q的上端会卡住开关S避免跳闸。下列分析正确的是 （ ）
A．跳闸后，可先复原空气开关，再去排除电路故障
B．该空气开关会因电流方向的改变而不能正常工作
C．如图所示的电流流入时，电磁铁P的左端为N极
D．若空气开关常在电流较小时跳闸，可适当增加P与Q的距离
8．如图所示，在科学实验课上，方老师带领大家一起做奥斯特实验。方老师告诉同学们，为了让实验效果更加明显，建议大家将通电直导线沿 方向放置（选填“东西”或“南北”），此时直导线在小磁针处产生的磁场方向和放在该点小磁针的 极指向一致（选填“N”或“S”）。
9．（2025九上·义乌月考）环形导线（可看做通电螺线管的一匝）能产生磁场，其磁感线分布如图所示，则 点（选填“A”或“B”）的磁场较强。若将一小磁针放在环形导线的右侧，小磁针的 极将向导线靠近。
10．通电螺线管的极性跟电流的方向有关系，可以用安培定则来判断，如图甲。单匝线圈的极性与电流方向的关系也符合安培定则，如图乙，则小磁针右侧是 极 ( 填“N” 或 “S”) 。 把两个线圈A 和 B 挂在水平光滑的固定绝缘杆 MN上，如图丙，当两线圈通入方向相同的电流时， A、B 两线圈之间的距离将 (填“变大”“变小”或“不变”)。
11．某小区因暴雨引起车库积水，部分车辆被淹，小明看到新闻后，设计了如图所示的车库积水自动报警器。 如图是该报警器原理图，金属块A和B分别固定在车库地面附近适当高处，若车库积水水面到达 处(选填“A”或"B"时， (选填“绿”或“红”灯发光报警，此时电磁铁的上端是 极(选填"N"或"S")。
12.闭合开关，小磁针静止时的指向如图所示。此时A处磁感线与B处相比更 （选填“疏”或“密”），通电螺线管的左侧为 极，电源的左侧表示 极。
13．（2025八下·杭州月考）如图是“人工心脏泵” (血泵)的体外装置，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上(相当于电磁铁)，通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用，带动活塞运动和阀门的开关。当线圈中的电流从B流向A时，螺线管的右端是 (填“N”或“S”)极，活塞柄向 (填“左”或“右”)运动，“人工心脏泵”每分钟“跳动”的次数(即活塞来回移动的次数)由线圈中电流的 (填“大小”或“方向”)改变快慢决定。
14．体感平衡车是一种时尚代步工具，采用站立式驾驶方式，可通过操控杆控制车体运行，如图甲。乙图为平衡车的转向指示灯电路，电路中电源电压恒为U，L为指示灯，R0为定值电阻，当开关S接通后，指示灯L会亮暗交替闪烁。已知同-灯泡，其亮度与灯泡两端的电压大小有关。请你根据所学知识解释：“当开关S 接通后，指示灯L会亮暗交替闪烁”的原因。
15.水位自动报警器是利用电磁继电器工作的装置。（1）请按以下要求连接水位自动报警器的工作电路：当水位在安全位置以下时，绿灯亮；水位到达安全位置上限时，红灯亮。
（2）请用所学科学知识说明水位报警器的工作原理。
16．（2025八下·钱塘期末）如图是一种限流器原理图，当电流I超过限制电流时，衔铁N被电磁铁M吸引过去，匀质的金属杆OA在弹簧拉力作用下绕O点转动，电路断开。
（1）当限制电流I一定时，若增加线圈匝数，滑片P位置不变，电磁铁的磁性将 。
（2）某同学把该限流器串联接入某电路中，调试时发现：当实际电流已超过限制电流时，限流器仍未切断电路。为达成设计要求，可将滑动变阻器滑片P向 移动。
（3）当电路中电流超过设计的限制电流时，限流器电路会目动断电，此后____。
A．需人工合闸才能通电 B．会自动合闸通电
17．（2025八下·温州月考）某实验小组用铁屑和小磁针来探究“通电螺线管外部磁场的方向”。
（1）图甲中在玻璃板上均匀地撒上铁屑，闭合开关后，然后轻敲玻璃板。“轻敲”的目的是 。
（2）在闭合开关前，小磁针静止时，N极指向地理的 (选填“南极”或“北极”)，说明地球周围存在磁场。
（3）实验时发现通电螺线管的磁场较弱，为增强螺线管的磁场，可行的措施： (写出一种方法)。
（4）把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，闭合开关，小磁针静止时N极所指方向如图乙所示，现在要探究通电螺线管的极性与电流方向的关系，请简要写出接下来的实验操作： 。
18．（2025八下·钱塘期末）为探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小塘做了如下的实验：
步骤1：在水平桌面上放置一小车，小车上固定一块条形磁铁。
步骤2：当闭合开关时，小车会沿水平方向向右运动，记录小车在水平桌面上运动的距离。
步骤3：断开开关，把小车重新放在起始位置，依次向右移动变阻器滑片，闭合开关，记录电流表的读数以及小车在水平桌面上运动的距离。
实验数据如下：
实验次数 1 2 3 4 5 6
电流的大小(安) 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2
小车运动的距离(厘米) 15 19 24 30
（1）本实验中通过比较 来判断电磁铁磁性强弱。
（2）下列实验中与本实验的研究方法相同的是____。
A．用磁感线描述磁场
B．借助水压学习电压
C．用铁屑显示磁体周围磁场分布
D．把敲响的音叉接触水面来判断音叉有没有振动
（3）通过本实验可得出结论：在线圈匝数一定时，通过线圈的电流越大，电磁铁的磁性越 。
（4）小塘在第4次实验后结束了实验，小钱觉得实验数据还不够，又重新连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，电流表均有示数分别记为第5次和第6次数据，小车却出现向左运动的情况，你认为可能的原因是 (写出一点即可)。
19．（2025八下·杭州八县期末）在“探究电磁铁磁性强弱与电流大小关系”的实验中，小明用绝缘细线将电磁铁M悬挂在铁架台上，并保持它与软铁块P 的距离不变。以下是他的部分实验步骤：①断开开关S，按图组装实验电路，将滑动变阻器的滑片置于最右端。用已调零的电子测力计测出此时软铁块 P对测力计的压力F0为0.9N；②闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片到适当位置，读出电流表的示数 I和相应的电子测力计的示数 F，并将I、F的数据记录在表格中；③仿照步骤②再进行两次实验。
实验次数 1 2 3
I/A 0.34 0.40 0.44
F/N 0.84 0.82 0.81
（1）实验中小明是通过 来判定电磁铁磁性强弱的。
（2）闭合开关S后，电磁铁下端的磁极为 (选填“N”或“S”)极。
（3）由表中数据可以得出的实验结论是： 。
（4）本实验中，滑动变阻器除了保护电路的作用外，还起到 的作用。
20．小金利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图所示，将热敏电阻R1安装在需要探测温度的地方，闭合开关S后，当环境温度正常时，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，警铃响，图乙是热敏电阻R1的阻值随温度变化的图象。
（1）请完成电路图的连接。
（2）由图乙可知，当环境温度为20℃时，热敏电阻阻值为 欧。
（3）图甲继电器的供电电压U0＝4V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R2为10Ω，当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，试通过计算求出衔铁刚吸合时的环境温度。
21．电梯为了安全，都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示。已知控制电路电源电压U=6V，保护电阻R1=100Ω，压敏电阻R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。
（1）电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点 接触，电铃发出警报声，同时电动机 （选填“能”、“不能”）工作。
（2）（3分）当电磁铁线圈电流达到20mA时，衔铁刚好被吸住。若该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，此时电梯是否超载？（g取10N/kg）
22.智能家居已经悄然走入我们的生活，智能扫地机器人（如图甲）可通过灰尘传感器自动寻找灰尘清扫，通过电动机旋转产生高速气流，将灰尘等吸入集尘盒。图乙为其自动扫地的工作原理图，当地面灰尘增多时，空气的透光程度减弱，使照射到光敏电阻上的光照强度减弱，改变电磁铁的磁性，从而实现自动控制。控制电路电源电压U为9伏，定值电阻R0=12欧，R为光敏电阻，其阻值随光照强度E（单位cd）的变化如图丙所示，其中电磁铁线圈的电阻不计。
（1）当控制电路开关闭合时，电磁铁上端的磁极为 极。当地面灰尘减少时，电磁铁的磁性将如何变化？ 。
（2）若电压表示数小于等于6V时，电动机开始工作。求电压表示数为6V时，光照强度为多少？
（3）若想在家里地面灰尘更多时扫地机器人才开始工作，请写出一种改进扫地机器人控制电路的方法 。
23．（2025八下·定海期末）2025年我市开展“清凉学习”中小学教室空调安装行动，将在全市所有中小学教室中共安装2244台空调，为师生创造更舒适的学习环境。
（1）空调属于大功率用电器，为保证用电安全，防止电路中 过大，电线过热，引发火灾，往往会给教室中空调单独铺设输电线。
（2）为落实节能降耗，某校科学小组同学开展项目学习活动，设计空调开机自动控制电路。活动过程如下：
【明确问题】小组同学经讨论后提出，控制电路需实现以下功能，并提出具体标准：
①电路能感知环境温度的变化；
②室温达到30℃时自动接通电路，空调开始工作。
【方案设计】根据标准，小组讨论后，设计了如图甲的自动控制模拟电路，实现当气温升至 时，衔铁才能被电磁铁吸下，接通空调线路。热敏电阻R1的阻值随温度变化情况如图乙(线圈电阻忽略不计)。请计算衔铁刚吸合时控制电路中的电流是多少
【方案迭代】实际使用中发现：当气温在 上下波动时，空调线路会频繁接通和断开，影响空调的正常使用。因此该同学在图甲的基础上增加了一个定值电阻 (如图丙)，实现了空调线路接通后，气温降低至 以下时才自动切断，回升至 后才重新接通。
（3）请计算 的阻值。并说出“气温从 降低至 时，空调线路不断开”的工作原理 。
24．（2025八下·湖州期末）湖州市正在高水平建设生态文明典范城市。针对空气质量问题，某科学小组开展了“制作空气质量检测净化仪”的项目化学习活动。小组经过讨论和研究，设计了图甲所示电路。电流表的示数可代表对应的空气质量指数。电路中的净化系统在空气质量等级达到轻度污染时可自动启动，调节空气质量。控制电路中的电源电压U=12V，调控电阻R0的阻值大小可调，R为气敏电阻，其阻值随空气质量指数K的变化图像如图乙所示。下表是依据空气质量指数K划分的空气质量等级。
空气质量指数K 0~50 50~100 100~150 150~200 200~300 >300
空气质量等级 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 严重污染
（1）下列不属于空气质量监测污染物的是____
A． B．SO2 C． D．
（2）现在当电流表示数为0.2A时，电磁铁把衔铁B吸下来，净化系统开始工作。电磁铁中线圈的电阻不计，求此时调控电阻R0的阻值是多少 (写出计算过程)
（3）在保持上题中调控电阻R0数值不变的情况下，请在电流表的示数面板上标出对应的空气质量指数K。(附上必要的计算结果，标注指数K时请画出对应的刻度)
25．（2025八下·宁海期末）某同学在乘坐手扶电梯时发现，当电梯上没有人时，电梯以较慢的速度运行；当电梯上有人时，电梯运行速度加快。查阅资料知道：电梯运行的简易电路如图甲所示，电动机的转速随电流的增大而增大，压敏电阻， 的阻值随压力而变化，如图乙所示。 (线圈电阻可忽略不计)
（1）由图乙可知，压敏电阻的阻值随压力增大而 。
（2）当触点与1接触时， 电梯以 (选填“较快”或“较慢”)的速度运行。
（3）若控制电路的电源电压为24V，当电流达到20mA时电磁铁将衔铁吸下。现要求一个质量为40kg的小朋友站在电梯上，就能使电梯以较快速度运行，则滑动变阻器 接入电路的阻值为多大 (g取 10N/ kg)
（4）如果要求质量更小的人站在电梯上就能使其较快运行，应该如何改动控制电路 (写出两种方法)
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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第2节 电流的磁场
考点一、直线电流的磁场
（一）奥斯特实验
任何导线中有电流通过时，其周围空间都产生磁场，这种现象叫做电流的磁效应。奥斯特实验揭示了电现象与磁现象不是孤立的，而是密切联系的，奥斯特实验是第一个揭示电和磁联系的实验。
(1)在小磁针的上方放置一根与小磁针平行的直导线，当给直导线通电时，可观察到小磁针发生了偏转(如图所示)。
结论:小磁针受到了力的作用，通电导线的周围存在磁场。
(2)电路断电后，小磁针不发生偏转(如图乙所示)。
(3)改变电流的方向，观察到小磁针的偏转方向发生改变，即偏转方向与第一次偏转方向相反(如图丙所示)。
结论:通电导线周围的磁场方向与电流的方向有关。
（二）直线电流的磁场分布特点
在有机玻璃板上穿一个孔，一根直导线垂直穿过小孔，在玻璃板上均匀地撒上一些细铁屑。 给直导线通电后，轻敲玻璃板，观察到细铁屑在直导线周围形成一个个同心圆(如图所示)。
结论:直线电流周围的磁感线分布规律是以直导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆在与直导线垂直的平面上，越靠近通电直导线，磁场越强，反之越弱。
①由于地磁场的存在，小磁针静止时南北指向，为使实验结果更明显，通电导线应沿南北方向放置。
②将磁场的分布规律
转换为铁屑的分布情况，这是转换法的应用。
典例1：某项目化学习小组要自制一枚小磁针，并利用这枚小磁针完成如图所示的实验，下列说法中不正确的是 ( )
A．这是模拟奥斯特实验的一个场景
B．图示实验说明了通电导线周围存在磁场
C．不通电时，小磁针会转回原来的位置
D．只改变电流方向，小磁针偏转方向不变
【答案】D
【解析】（1）奥斯特实验（电流的磁效应）
通电导线周围存在磁场，这一现象称为电流的磁效应。磁场的方向与电流的方向有关，当电流方向改变时，磁场的方向也会随之改变。小磁针在磁场中会受到磁力作用而发生偏转，以此可以证明磁场的存在。
（2）地球本身是一个巨大的磁体，周围存在地磁场。在没有其他强磁场干扰时，小磁针会在地磁场的作用下，静止时 N 极指向地理北极，S 极指向地理南极。
【解答】A、据图可知，该实验是用于模拟奥斯特实验的一个场景，故A正确；
B、该实验中，若给导线通电，下面的小磁针会转动，即说明通电导线周围存在着磁场，故B正确；
C、不通电时，在地磁场的作用下，小磁针会转回到原来的位置，故C正确；
D、由于磁场的方向与电流的方向有关，改变电流方向，小磁针偏转方向改变，故D错误。
故答案为：D。
变式1：如图所示，在竖直放置的矩形通电线框中悬挂一个能自由转动的小磁针。当通以图中所示方向的电流时，小磁针N极将 （ ）
A．转动90°，垂直指向纸里 B．转动90°，垂直指向纸外
C．转动180°，指向左边 D．静止不动，指向不变
【答案】A
【解析】①在磁场中某点放一个小磁针，当小磁针静止时N极所指的方向就是该点的磁场方向；
②右手握住导线，大拇指指向电流方向，此时弯曲的四指所指的方向就是磁场的环绕方向。
【解答】左边：右手握住直导线，大拇指指向上端，在导线的右侧四指的指尖向里，即该点的磁场方向与纸面垂直向里；
右边：右手握住直导线，大拇指指向下端，在导线的左侧侧四指的指尖向里，即该点的磁场方向与纸面垂直向里；综上所述，小磁针的N极应该向纸内转动90°。
变式2：小科设计了如图所示的实验来研究电磁现象，当他闭合开关S后，发现小磁针发生了偏转。
（1）小磁针发生偏转这一现象说明电流的周围存在着 ，这一现象最早是由 (选填“法拉第”、“奥斯特”或“安培”)发现的。
（2）实验前，小磁针静止时指向 (选填“东西"或“南北")方向。
【答案】（1）磁场；奥斯特（2）南北
【解析】（1）根据奥斯特实验的科学史实分析解答；
（2）所有的磁体在不受外力作用时都有指南北的性质，指南的一端为S极，指北的一端为N极，据此分析解答。
【解答】（1）小磁针发生偏转这一现象说明它受到了外在磁场的作用力，极电流的周围存在着磁场，这一现象最早是由奥斯特发现的。
（2）实验前，由于地磁场的作用，小磁针静止时指向南北方向。
变式3：（2025八下·钱塘期末）小塘同学受奥斯特实验的启发，产生了探究通电直导线周围磁场的兴趣，探究过程如下：
（1）如图所示连接好电路，放上能自由转动的小磁针，调节 (填“直导线”或“小磁针”)的位置，使小磁针静止时与直导线平行。
（2）闭合开关，使电路处于短路状态，这样做的目的是增大 ，从而增强电流的磁场。
（3）闭合开关时，图中的小磁针N极将 (填“指向纸面内”或“指向纸面外”)。
【答案】（1）直导线
（2）电流
（3）指向纸面外
【解析】（1）在奥斯特电流磁效应的实验中，通电直导线应该平行南北方向，在小磁针正上方。
（2）断开的电路，即为断路；闭合的电路即为通路；电流不经过用电器，而是直接从电源的正极流会负极，称为短路；电流越大，磁性越强；
（3）根据安培定则判断出通电导线周围的磁场，根据磁场的方向确定小磁针的转动方向。
【解答】（1）由于地磁场的作用，小磁针会位于南北方向，要能观察到小磁针由于通电导线产生的磁场而发生偏转，通电直导线不能放在东西方向，应将导线南北方向放置，并且平行放在小磁针的正上方。
（2）当开关闭合时，电流从正极出发，经过开关回到负极，电路中没有用电器，即此时发生电源短路，短路时，电路中的电流大，可增强电流的磁场；
（3）由安培定则可知，通电直导线下方的磁场方向是指向纸面外，所以；图中的小磁针N极将指向纸面外。
考点二、通电螺线管的磁场
（一）通电螺线管的有关实验
(1)实验一
①用导线绕成螺线管后通电，观察到能吸引大头针。说明通电螺线管周围存在磁场。
②在螺线管中插入一根铁棒或一枚铁钉，观察到通电螺线管能吸引更多大头针，说明插入铁芯后通电螺线管的磁性增强。产生此现象的原因是铁芯在磁场中被磁化后相当于一个磁体，通电螺线管产生的磁场与被磁化的铁芯的磁场叠加，产生了更强的磁场，吸引了更多的大头针。
(2)实验二
①在穿过螺线管的有机玻璃板上均匀地撒上铁屑，通电后轻敲玻璃板，观察铁屑的分布规律。
结论:通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场很相似。
②改变电流方向，用小磁针探测螺线管的磁极，观察发现螺线管的磁极发生变化。
结论:通电螺线管的磁极跟螺线管中的电流方向有关，改变电流方向，螺线管的磁极会发生变化。
（二）通电螺线管磁场的有关性质
(1)特点:通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似，螺线管的两端相当于条形磁体的两极。
(2)极性的判断:通电螺线管两端的极性与螺线管中的电流方向有关，它们的关系可以用右手螺旋定则(安培定则)来判定。
（三）右手螺旋定则(安培定则)
(1)通电螺线管的磁极与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。
(2)直线电流周围磁场方向与电流方向之间的关系(用右手螺旋定则判定):用右手握住导线，让大拇指指向电流的方向，四指弯曲的方向就是直线电流产生的磁场方向。
(3)右手螺旋定则的说明
①决定通电螺线管磁极极性的根本因素是通电螺线管上电流的环绕方向，而不是通电螺线管上导线的绕法和电源正负极的接法。当两个螺线管上电流的环绕方向一致时，它们两端的磁极极性相同。
②在判断通电螺线管磁极极性时，四指的环绕方向必须跟螺线管上电流的环绕方向一致。
③N极和S极一定在通电螺线管的两端。
（四）实验探究:影响电磁铁磁性强弱的因素
铁芯能使螺线管的磁性大大增强，那么电磁铁的磁性除了与是否带铁芯有关之外，还跟哪些因素有关 下面通过实验进行探究。
(1)提出问题:影响电磁铁磁性强弱的因素有哪些
(2)建立猜想:影响电磁铁的磁性强弱的因素有电流的大小、线圈匝数的多少、螺线管的长度、导线的粗细....
(3)设计实验
实验方法:
①控制变量法:研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系时，控制螺线管长度、导线的粗细、线圈的匝数不变，通过移动滑动变阻器的滑片改变线圈中的电流大小，研究当电流逐渐变大时，电磁铁的磁性如何变化。
研究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系时，控制电路中的电流不变，接入不同匝数的电磁铁。
②转换法:通过电磁铁吸引大头针的数目来体现电磁铁的磁性强弱。
(4)进行实验
①用一根导线在一枚铁钉上缠绕几匝制作一个电磁铁。
②将制作的电磁铁、滑动变阻器及电流表、开关电源连人电路中,如图所示
③闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的示数增大，观察电磁铁吸引大头针的数目有什么变化，将观察到的实验现象记录在表格中。
④将两个线圈匝数不同的电磁铁串联在电路中，如图所示，观察两个电磁铁吸引大头针的数目有什么不同，将观察到的实验现象记录在表格中。
⑤整理好实验器材。
⑥归纳分析:图左所示实验中，通过电磁铁的电流越大，吸引大头针的数目越多，说明电磁铁的磁性越强；图右所示实验中，线圈匝数多的B电磁铁吸引大头针的数目多，说明B电磁铁比A电磁铁的磁性强。
(5)实验结论:线圈匝数一定时，通过线圈的电流越大，电磁铁的磁性越强；在电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
典例1：利用如图所示装置探究影响电磁铁磁性强弱的因素，A是铁块，B是电磁铁，R是定值电阻，R'是滑动变阻器。
（1）开关接1时，电磁铁有磁性，将铁块A磁化，A 的下端为 (填“N”或“S”)极。
（2）开关接1时，向左移动滑动变阻器的滑片P，弹簧的长度变 ，说明：其他条件相同时， 越大，电磁铁的磁性越强。
（3）开关接1时，移动滑动变阻器的滑片P 到某位置，读出电流表示数I1。然后再将开关接2，向 移动滑动变阻器的滑片，使电流I2= ，就可以探究电磁铁磁性强弱与 的关系。
【答案】（1）N
（2）长；通过电磁铁的电流
（3）右；I1；线圈匝数
【解析】（1）根据安培定则判定电磁铁的极性。在电磁铁的磁场中被磁化后，铁块的极性是：靠近N的为S，靠近S的为N；
（2）根据滑片的移动可知滑动变阻器接入电阻的变化，由欧姆定律可得出电流的变化，进而可知电磁铁的磁性强弱的变化；
（3）影响电磁铁磁性强弱的因素有电流的大小和线圈匝数的多少，在实验中，应注意控制变量法的运用。
【解答】（1）由题图可知，电流从电磁铁的上端流入、下端流出，根据安培定则可知，电磁铁的上端为S 极，下端为 N 极，电磁铁有磁性，将铁块A 磁化，由磁极间的相互作用规律可知，A的下端为 N 极。
（2）开关接1 时，电磁铁有磁性，吸引铁块，滑片 P 向左滑动的过程中，变阻器连入电路的阻值变小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性变强，对铁块的吸引力变大，故弹簧会变长一些，这说明：其他条件相同时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强。
（3）实验中，将开关S从1改接到2，电磁铁连入电路中的线圈匝数减少，连入电路中线圈的电阻减小，由实验操作可知该实验是为了探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，则应控制两次实验中电流大小不变(即 ，由欧姆定律知，应控制两次实验中电路中的总电阻不变，因连入电路中线圈的电阻减小，由串联电路电阻的规律可知，变阻器接入电路的阻值应增大，所以应向右移动变阻器的滑片。
变式1：在探究通电螺线管的磁场特点时，通电螺线管在某状态下的实验现象如图所示，其中小磁针黑色一端为 N 极。关于该实验，下列说法不正确的是 ( )
A．实验表明通电螺线管内部存在磁场
B．如果移走图中的小磁针，通电螺线管周围磁场不会消失
C．小磁针A 所在位置的磁场方向与该小磁针静止时S极所指方向相同
D．只改变通电螺线管中的电流方向，各小磁针的指向也会改变
【答案】C
【解析】（1）通电螺线管周围存在磁场，其磁场分布与条形磁体相似，不仅外部有磁场，内部也有磁场，且内部磁场方向从 S 极指向 N 极。磁场的方向与电流方向有关，当电流方向改变时，磁场方向也会随之改变。
（2）物理学中规定，磁场中某一点的磁场方向，是小磁针静止时N 极所指的方向，而非 S 极所指的方向。磁场是由电流产生的，只要有电流存在，磁场就会存在，与小磁针是否存在无关。
【解答】A、由图可知，通电螺线管内部的小磁针指示一定的方向，这表明通电螺线管内部存在磁场，故A正确。
B、小磁针只是显示磁场的存在，如果移走图中小磁针，则通电螺线管周围磁场不会消失，故B正确。
C、根据课本知识可知，小磁针A所在位置的磁场方向与该小磁针的N极方向相同，故C错误。
D、改变螺线管中的电流方向，螺线管周围的磁场方向发生变化，则各小磁针的指向会改变，故D正确。故答案为：C。
变式2：（2025八下·慈溪月考）如图所示，条形磁铁置于水平面上，电磁铁与其在同一水平面上，右端固定并保持水平。S 闭合，滑动变阻器滑片P 逐渐向左移动时，条形磁铁一直保持静止。则：
（1）电磁铁右端是 极；
（2）在此过程中条形磁铁受到的摩擦力的大小将 （填“不变”、“逐渐变大”或“逐渐变小”）， 方向 。
【答案】（1）N （2）逐渐变大；水平向左
【解析】首先利用螺线管中电流方向和线圈绕向根据安培定则确定螺线管的左端的磁极。再利用磁极间的作用规律确定条形磁铁的右端与电磁铁左端的相互作用情况。
由于通电螺线管吸引力的作用，使得条形磁铁有了向右运动的趋势，所以桌面对它施加了一个向左的摩擦力，由此也可以确定摩擦力的方向。
【解答】根据螺线管的线圈绕向和电流从螺线管的左端流入，利用安培定则可以确定螺线管的左端为S极。右端是N极。所以条形磁铁受到通电螺线管对它向右的吸引力，则摩擦力水平向左，当滑动变阻器的滑片向左移动时，电阻减小，电路电流变大，通电螺线管的磁性变强，对条形磁铁的吸引力变大，则摩擦力也将变大。
故答案为：（1）N；（2）逐渐变大；水平向左。
变式3：某兴趣小组为了探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，设计并开展了如图所示的实验。下表是他们实验中记录的具体数据，试分析并回答下列问题：
电磁铁线圈匝数 50匝 100匝
实验次序 1 2 3 4 5 6
电流/A 0.8 1.2 1.5 0.8 1.2 1.5
最多能吸引小铁钉的数目/枚 5 8 10 7 11 14
（1）首次通过实验发现通电导体周围存在磁场的科学家是 。
（2）根据同学们的实验，可知他们猜想影响电磁铁磁性强弱的因素有 。
（3）实验中，同学们是通过比较 来反映电磁铁磁性强弱的。
（4）比较他们的第1、2、3(或4、5、6)次实验，可得出的结论是 。
【答案】（1）奥斯特
（2）电流大小、线圈匝数
（3）吸引小铁钉数目的多少
（4）线圈匝数相同时，电流越大，电磁铁磁性越强
【解析】（1）奥斯特最早发现了电流的磁效应，即电流能够产生磁场；
（2）电磁铁磁性强弱的影响因素：电流大小、线圈匝数多少、是否有铁芯。电流越大、匝数越多、有铁芯电磁铁的磁性越强；
（3）掌握转换法的应用：实验中通过电磁铁吸引大头针的多少来反映电磁铁磁性的强弱；
（4）用控制变量法和转换法研究分析电磁铁磁性强弱的影响因素。
【解答】（1）丹麦物理学家奥斯特首先发现了电流周围存在磁场，第一个揭示了电和磁之间的联系；
（2）同学们的实验中改变了电流后，电磁铁吸引铁钉数目在改变，因此猜想影响电磁铁磁性强弱的因素有电流大小、线圈匝数
（3）电磁铁的磁性强弱无法用眼睛直接观察，通过电磁铁吸引大头针的多少来反映磁性的强弱；
（4）在第1、2、3实验中，线圈匝数不变，通过线圈电流大小增大，电磁铁吸引大头针的数目增加，即电磁铁磁性增强，可得出的结论是线圈匝数相同时，通过线圈电流越大，电磁铁磁性越强。
考点三、电磁继电器
（一）实质：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。
（二）主要结构
由电磁铁、衔铁、弹簀触点等组成。
控制电路:低压电源电磁铁、弹簧、开关等。
工作电路:用电器、高压电源、指示灯、触点等。
（三）工作原理
(1)闭合开关→控制电路接通→电磁铁有磁性→吸引衔铁→触点开关与下触点接通→电动机工作。
(2)断开开关→控制电路断开→电磁铁磁性消失→弹簧复位→触点开关与上触点接通→灯亮。
（四）作用
一是可以实现通过低电压和弱电流来控制高电压和强电流，二是可以实现自动控制和远距离控制。
典例1：（2025九上·萧山开学考） 小科同学利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的衔铁与上触点接触，与下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的衔铁与上触点分离，与下触点接触，警铃响。图乙是热敏电阻R的阻值随温度变化的图像。
（1）图甲中警铃的接线柱C应与接线柱 (选填“A”或 “B”)相连，指示灯的接线柱D应与余下的接线柱相连。
（2）图甲中已知控制电路中的电源电压为8伏特，当电磁铁线圈中电流达到200毫安时，衔铁刚好被吸住。R0电阻为10欧，请计算警铃报警时最低的环境温度是多少
（3）若要提高警铃报警的最低环境温度，请你提出一种电路改进方法： 。
【答案】（1）B
（2）电流为200毫安即0.2安时，热敏电阻的阻值为
由图乙可知，此时温度为80℃。
（3）换阻值更大的定值电阻或减小电源电压
【解析】（1）电磁铁磁性强弱与电流、线圈匝数有关，匝数一定时，电流越大，磁性越强。
（2）根据欧姆定律计算热敏电阻的阻值，结合图乙读出温度。
（3）改进电磁继电器时，电流不变，热敏电阻阻值减小，可通过减小电源电压或换用阻值更大的定值电阻进行调节。
【解答】（1）由图乙可知，温度升高，热敏电阻的阻值减小，电路中电流增大，电磁铁的磁性变强，将衔铁吸下，此时铃要报警，可知铃应与B相连。
（3）提高报警的最低环境温度，可知热敏电阻的阻值将减小，电路中电流不变，由欧姆定律可知，总电阻不变，可以将换阻值更大的定值电阻或减小电源电压。
变式1：（2025八下·温州月考）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．给路灯供电的电源应接在b、c两端
B．白天流过R0的电流比夜晚小
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
【答案】C
【解析】A.分析电磁铁的电路，判定利用照明电源为路灯供电的接入点；
B.根据白天时光敏电阻的阻值变化，结合欧姆定律分析判断；
C.根据影响电磁铁磁性大小的因素分析电磁铁磁性的变化，从而得到亮灯时间的变化；
D.白天时，有光照，光敏电阻阻值较小，根据串联分压的特点分析。
【解答】A.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A错误；
B.白天时光照强度更大而光敏电阻更小，则白天时通过 R0的电流比夜晚大，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的阻值变大时，根据串联分压的特点可知，光敏电阻的电阻值小，电路中的电流值大，路灯亮，因此白天如果将电阻箱R的阻值调大，路灯也可能变成亮，故D错误。
故选C。
变式2：（2025八下·临海期末）图1为某品牌智能晾衣架，该装置具有“电动升降、智能风干”的功能。其内部由工作电路与控制电路组成(简化电路如图2)。控制电路电压为12 V，滑动变阻器R2的阻值范围为0~1000 Ω，线圈电阻忽略不计，R1 为湿敏电阻，其阻值与空气相对湿度φ的关系如图3所示，当控制电路中的电流达到20 mA 时，衔铁刚好被吸合。工作电路电源电压为220 V，压力感应开关S2可根据横杆是否悬挂衣物自动切换闭合或断开状态。S3可独立控制电动机，实现晾衣架电动升降的功能。
（1）将工作电路的A、B接线柱接入家庭电路时，A端应接 (填“火线”、“零线”或“地线”)；结合图2电路判断，晾衣架的升降功能 (填“受”或“不受”)湿度的影响。
（2）若R2接入电路的阻值为500 Ω，求空气湿度为多少时，恰能使风干机开始工作。
（3）要使风干机在湿度更低时才开始工作，可采取的措施有 。(写出一条)
【答案】（1）火线；不受
（2）控制电路的电压U=12V，
当电流I=20mA=0.02A时，控制电路的总电阻。
已知R 2=500Ω，
则湿敏电阻100Ω。由图 3 可知，
当R1 =100Ω时，空气湿度为 45% RH。
（3）滑动变阻器滑片向上移动/适当增大控制电路电源电压/增加线圈匝数
【解析】（1）家庭电路的连接，开关应接在火线上，以保证用电安全。
（2）电磁继电器的工作原理，电磁继电器的工作状态受控制电路的影响，而控制电路的电流与湿度有关。
（3）欧姆定律的应用，根据控制电路的电压、电流和滑动变阻器的阻值，计算湿敏电阻的阻值，再根据湿敏电阻与湿度的关系确定湿度值。
（4）电路的改进方法，通过改变滑动变阻器的阻值、控制电路的电压或线圈匝数，改变控制电路的电流，从而改变风干机开始工作的湿度。
【解答】（1）将工作电路的 A、B 接线柱接入家庭电路时，A 端应接火线，因为开关应接在火线上，这样在断开开关时，能切断火线，保证用电安全。结合图 2 电路，晾衣架的升降功能由开关S2独立控制，不受控制电路（与湿度有关）的影响，所以晾衣架的升降功能不受湿度的影响。
（3）要使风干机在湿度更低时才开始工作，即需要在湿度更低（R1更大）时，控制电路的电流才能达到 20mA。可采取的措施有滑动变阻器滑片向上移动（增大R2的阻值）、适当增大控制电路电源电压、增加线圈匝数。
变式3：（2025八下·钱塘期末）以下是某项目化学习小组设计的自动折叠伞控制系统的研究过程。
【项目名称】设计自动折叠伞控制系统
【项目背景】同学们很喜欢到户外的学习园地中(如图甲)讨论问题。遇到下雨时，巨大的折叠伞展开操作很困难，于是想进行改进。
【项目要求】当空气相对湿度达到一定程度时工作电路中的电动机 M转动，折叠伞展开。
【项目设计】根据要求设计如图乙的电路图。
【器材选择】电磁继电器(线圈电阻不计，当通过电磁继电器的电流达到0.03安时，衔铁被吸下)、控制电源U1(电压为6伏)、滑动变阻器 R1(规格为“1A 200Ω”)、灵敏电流表、电动机M、湿敏电阻R2、尹关、导线等。
（1）根据下表数据，分析可知，他们应该选择湿敏电阻 (选填“A”或“B”)。
空气相对湿度/% 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
湿敏电阻A/Ω 92 90 86 80 72 56 42 30 20 13
湿敏电阻B/Ω 13 20 30 42 56 72 80 86 90 92
【项目调试】利用上述选择的器材，组装好电路后开始测试。将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处时，闭合开关S1，折叠伞不展开。
（2）若要使折叠伞在空气相对湿度达到80%时展开，则需要将滑动变阻器滑片P移至阻值多大处 (请通过计算说明)
【项目评价及反思】
评价指标 合格 待改进
指标一 伞可以自动展开 伞不能自动展开
指标二 开伞时的湿度可多档调节 开伞时的湿度不可调节
（3）根据指标二，该装置被评为合格，请你结合上述信息和所学知识解释原因。 。
【答案】（1）A
（2）解：控制电路电压U1=6V，工作电流I=0.03A，
由欧姆定律，此时电路的总电阻：，
此时湿度为80%，则湿敏电阻R2=30Ω；
根据串联电路的特点知，此时滑动变阻器接入的阻值R1=R-R2=200Ω-30Ω=170Ω。
（3）在空气相对湿度在80%左右时，电流满足吸合的条件，自动闭合电动机的开关，自动打开伞，调节滑动变阻器的大小可以改变自动闭合时的湿敏电阻的阻值，因而开伞时的湿度可多挡调节。
【解析】【器材选择】根据湿度增大到一定程度时，电磁继电器中电流增大到启动电流，电动机开始工作，据此判断电阻的变化；
【项目调试】根据欧姆定律计算启动时的总电阻，减去滑动变阻器的电阻，得出湿敏电阻的阻值，对照表格查出相对湿度；
【项目改进】在空气相对湿度在80%左右时，对应的湿敏电阻约为30Ω，电动机工作时，控制电路的电阻为120Ω不变，据此分析。
【解答】（1）【器材选择】当空气相对湿度达到一定程度时，使工作电路中的电动机M转动，折叠伞展开，湿度增大使得电流变大，磁性增强，将衔铁吸引，使得S2闭合，说明湿敏电阻随着湿度增大，电阻变小，电流变大，故A符合要求；故选A。
（3）【项目评价及反思】在空气相对湿度在80%左右时，电流满足吸合的条件，自动闭合电动机的开关，自动打开伞，调节滑动变阻器的大小可以改变自动闭合时的湿敏电阻的阻值，因而开伞时的湿度可多挡调节。
1．（新考法）如图，当导线通电后敲击塑料板，观察到铁粉分布情况是下列图中的(图中“·”为导线穿过塑料板的位置) ( )
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】通电导线的周围存在磁场，通电导线相当于是一个磁体；根据安培定则判断通电直导线周围的磁感线分布，即铁屑的分布情况。
【解答】当导线通电后，导线的周围存在磁场，敲击塑料板，磁化后的铁粉会显示磁场的分布，根据安培定则可知，磁感线是绕着导线成圆形分布的，所以铁粉会绕着导线成圆形分布，故D正确，ABC错误。故答案为：D。
2．如图所示，电磁铁P和Q通电后（ ）
A．P的右端是N极，Q的左端是S极，它们相互吸引
B．P的右端是S极，Q的左端是N极，它们相互吸引
C．P的右端是N极，Q的左端是N极，它们相互排斥
D．P的右端是S极，Q的左端是S极，它们相互排斥
【答案】C
【解析】根据安培定则分别确定两个电磁铁的磁极方向，然后根据磁极之间的相互作用规律分析二者之间的作用力即可。
【解答】左：线圈上电流方向向下。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向下，此时大拇指指向右端，则右端为电磁铁的N极；
右：线圈上电流方向向上。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向上，此时大拇指指向左端，则左端为电磁铁的N极；根据同名磁极相互排斥可知，此时它们之间相互排斥。
3．（2025八下·路桥期末）下图磁感线所表示的磁场方向与实际不相符的是 （ ）
A．同名磁极间的磁场 B．直线电流的磁场
C．通电螺线管的磁场 D．蹄形磁体的磁场
【答案】C
【解析】在磁体外部，磁感线总是从N极出来，回到S极，据此分析判断。
【解答】A.两个同名磁极N极，磁感线从N极向外，故A正确不合题意；
B.右手握住直导线，大拇指指向左边，此时弯曲的四指指尖向内，则导线上方磁场方向垂直纸面向内，故B正确不合题意；
C.线圈上电流方向向左，右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向左，此时大拇指指向下方，则下方为N极，上方为S极，此时磁感线方向错误，故C错误符合题意；
D.磁感线从N极出来，回到S极，故D正确不合题意。
故选C。
4．如图所示，一根弹簧下端连着一个条形磁铁，条形磁铁的下端为N极。条形磁铁下方有一电磁铁。闭合开关后（ ）
A．电磁铁左侧小磁针的N极向上偏转
B．若去掉螺线管中的铁芯，弹簧的长度会变短
C．当滑动变阻器的滑片向右滑动时，弹簧长度会变长
D．若调换电源的正负极，小磁针的指向会发生改变
【答案】D
【解析】A.根据安培定则判断电磁铁的磁极方向，再根据磁极之间的相互作用规律确定小磁针的指向；
B.首先分析去掉铁芯后电磁铁的磁场强弱变化，再确定条形磁体受到磁力的变化，最后确定弹簧长度的变化；
C.根据滑片移动确定电流大小变化，再确定电磁铁的磁场强弱变化，最后分析弹簧的长度变化；
D.电磁铁的磁极方向与电流方向有关，据此分析判断。
【解答】A.根据图片可知，线圈上电流方向向右。根据安培定则可知，电磁铁的上端为N极。根据“异名磁极相互排斥”可知，小磁针的N极向下偏转，故A错误；
B.若去掉螺线管中的铁芯，电磁铁的磁场减弱，则条形磁铁受到的排斥力减小，则弹簧受到的拉力变大，即弹簧的长度变大，故B错误；
C.当滑动变阻器的滑片向右滑动时，变阻器的阻值减小，则通过电磁铁的电流变大，那么电磁铁的磁场变强，那么条形磁铁受到的排斥力变大，则弹簧受到的拉力减小，即长度变小，故C错误；
D.若调换电源的正负极，则通过电磁铁的电流方向改变，那么电磁铁的磁场方向发生改变，则小磁针的指向会发生改变，故D正确。
故选D。
5．（2025八下·宁海期末）如图为某同学自制指南针。铜片、锌片和食盐水溶液共同组成了“盐水电池”，铜片是盐水电池的正极，锌片是盐水电池的负极。下列说法正确的是( )
A．通电螺线管周围的磁场分布与蹄形磁铁类似
B．通电螺线管静止时B 端指向地理南方
C．电子从锌片经导线流到铜片
D．若在 C点处放上一枚小磁针，小磁针的N极指向右边
【答案】C
【解析】根据右手螺旋定则判断螺线管的磁极，再根据同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引判断小磁针的指向。
【解答】A、通电螺线管周围的磁场分布与条形磁铁类似，故A错误；
B、电流从正极即铜片流出，由右手螺旋定则可知，螺线管B端为N极，指向地理北极，故B错误；
C、电子移动方向与电流方向相反，电流从正极流向负极，电子由负极即锌片流向正极即铜片，故C正确；
D、由B可知，B端为N极，由异名磁极相互吸引可知，C点小磁针S极指向右边，故D错误。
故答案为：C。
6．（2025九上·杭州开学考）如图，A是悬挂在弹簧测力计下的条形磁铁，B是螺线管，闭合开关，待弹簧测力计示数稳定后，将滑动变阻器的滑片缓慢向右移动的过程中，下列说法正确的是 （ ）
A．电压表示数变大，电流表示数也变大
B．电路中电流变小
C．螺线管上端是N极，弹簧测力计示数变小
D．电压表与电流表示数比值不变
【答案】C
【解析】根据右手螺旋定则判断电磁铁的磁极，由同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引判断磁力的方向，从而判断测力计的示数变化。
【解答】ABD、电路为串联电路，电压表测量滑动变阻器两端电压，滑片向右移，滑动变阻器连入电路的阻值减小，由欧姆定律可知，电路中电流变大，即电流表示数将变大，串联电路电阻越大，分压越大，可知滑动变阻器两端电压将变小，即电压表示数将变小。电压表示数与电流表示数的比值等于滑动变阻器连入电路的阻值，滑动变阻器阻值减小，则比值减小，故ABD错误；
C、由右手螺旋定则可知，电磁铁上端为N极，与条形磁铁相互排斥，电路中电流变大，电磁铁的磁性增强，斥力增大，滑动变阻器的示数将减小，故C正确。
故答案为：C。
7．（2025八下·路桥期末）如图为空气开关的原理图，P为电磁铁，S为开关，一侧与弹簧连接，可绕A 点转动。正常工作时衔铁Q的上端会卡住开关S避免跳闸。下列分析正确的是 （ ）
A．跳闸后，可先复原空气开关，再去排除电路故障
B．该空气开关会因电流方向的改变而不能正常工作
C．如图所示的电流流入时，电磁铁P的左端为N极
D．若空气开关常在电流较小时跳闸，可适当增加P与Q的距离
【答案】D
【解析】A.根据对家庭电路安全用电的常识判断；
B.电磁铁的磁场方向与电流方向有关；
C.根据安培定则判断电磁铁的极性；
D.电磁力随距离的增大而减小，随距离的减小而增大。
【解答】A.跳闸后，需要先排除电路故障，然后再复原空气开关，故A错误；
B.衔铁为软磁性材料，不会保持磁性，只要电磁铁有磁性就可以吸引衔铁，与电磁铁的磁场方向无关，因此电流方向改变时正常工作，故B错误；
C.根据图片可知，线圈上电流方向向下，右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向下，此时大拇指指向右端，则电磁铁P的左端为S极，右端为N极，故C错误；
D.若空气开关常在电流较小时跳闸，说明此时电磁铁的磁场太强，可适当增加P与Q的距离减小电磁铁对衔铁的吸引力，故D正确。
故选D。
8．如图所示，在科学实验课上，方老师带领大家一起做奥斯特实验。方老师告诉同学们，为了让实验效果更加明显，建议大家将通电直导线沿 方向放置（选填“东西”或“南北”），此时直导线在小磁针处产生的磁场方向和放在该点小磁针的 极指向一致（选填“N”或“S”）。
【答案】南北；N
【解析】由于小磁针受到地磁场的作用，要指南北方向，为了观察到明显的偏转现象，应使电流产生磁场方向为东西方向，故应使把直导线南北放置。在磁场中，小磁针北极的指向即为该点的磁场方向。①磁场有方向，科学上把小磁针静止时北极所指的方向规定为其所处点的磁场方向。
②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。
9．（2025九上·义乌月考）环形导线（可看做通电螺线管的一匝）能产生磁场，其磁感线分布如图所示，则 点（选填“A”或“B”）的磁场较强。若将一小磁针放在环形导线的右侧，小磁针的 极将向导线靠近。
【答案】B；N
【解析】磁感线的疏密表示磁场的强弱；同名磁极相排斥，异名磁极相吸引。此题先判断通电螺线管南北极，再判断小磁针的磁极偏转情况。
【解答】磁感线的疏密表示磁场的强弱，由图可知B点的磁感线比A点密，所以B点的磁场较强；环形导线看做通电螺线管，由图根据安培定则可判断出环形导线的左侧为N极，右端为S极，根据异名磁极相吸引，所以小磁针的N极将向导线靠近。
故答案为：B；N
10．通电螺线管的极性跟电流的方向有关系，可以用安培定则来判断，如图甲。单匝线圈的极性与电流方向的关系也符合安培定则，如图乙，则小磁针右侧是 极 ( 填“N” 或 “S”) 。 把两个线圈A 和 B 挂在水平光滑的固定绝缘杆 MN上，如图丙，当两线圈通入方向相同的电流时， A、B 两线圈之间的距离将 (填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】N；变小
【解析】（1）根据安培定则判断线圈的极性，根据磁极之间的相互作用规律确定小磁针的指向；
（2）根据安培定则判断两个线圈的磁极方向，再根据磁极之间的相互作用规律分析解答。
【解答】（1）根据乙图可知，大拇指指向右端，则右端为线圈的N极。根据“异名磁极相互吸引”可知，小磁针的左端为S极，右端为N极；
（2）根据右手定则可知，两个线圈的左端都是S极，右端都是N极。二者的中间互为异名磁极，因此相互吸引而距离变小。
11．某小区因暴雨引起车库积水，部分车辆被淹，小明看到新闻后，设计了如图所示的车库积水自动报警器。 如图是该报警器原理图，金属块A和B分别固定在车库地面附近适当高处，若车库积水水面到达 处(选填“A”或"B"时， (选填“绿”或“红”灯发光报警，此时电磁铁的上端是 极(选填"N"或"S")。
【答案】B；红；N
【解析】（1）根据图片分析整个装置的工作过程；
（2）根据安培定则判断电磁铁的极性。
【解答】（1）根据图片可知，当车库积水水面到达B处时，A、B通过水接通，此时电磁铁产生磁性，将衔铁吸下来接通红灯所在的电路而报警。
（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，则上端为电磁铁的N级。
12.闭合开关，小磁针静止时的指向如图所示。此时A处磁感线与B处相比更 （选填“疏”或“密”），通电螺线管的左侧为 极，电源的左侧表示 极。
【答案】密；S；负
【解析】①磁感线上的箭头表示的方向，即是磁场方向。磁体周围的磁感线总是从磁体的北极出来，回到磁体的南极。磁感线密的地方磁场强，疏的地方磁场弱。
②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】①A点比B点更靠近磁极，A点磁场更强，磁感线更密；
②在磁体外部，磁感线从磁体的北极发出，从磁体的南极进入，小磁针的北极指向即为磁场方向，所以左侧为S极，右侧为N极；
③根据右手螺旋定则可知，线圈正面的电流方向向下，即从电源右侧流出，从电源左侧进入，所以电源左侧是负极。
13．（2025八下·杭州月考）如图是“人工心脏泵” (血泵)的体外装置，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上(相当于电磁铁)，通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用，带动活塞运动和阀门的开关。当线圈中的电流从B流向A时，螺线管的右端是 (填“N”或“S”)极，活塞柄向 (填“左”或“右”)运动，“人工心脏泵”每分钟“跳动”的次数(即活塞来回移动的次数)由线圈中电流的 (填“大小”或“方向”)改变快慢决定。
【答案】S；右；方向
【解析】电磁铁的磁极方向与电流方向和绕线方向有关，绕线方向一定时，改变电流方向，磁极方向发生改变。
【解答】由右手螺旋定则可知，右端为S极。
A端为N极，与左侧磁铁相互排斥，所以活塞向右移动。
活塞移动方向与电流方向有关的，电流从B流向A时，活塞向右运动；从A流向B时，由右手螺旋定则可知，A端为S极，与左侧磁铁相互吸引，活塞向左运动，可知电流方向改变快慢决定“人工心脏泵”每分钟“跳动”的次数。
14．体感平衡车是一种时尚代步工具，采用站立式驾驶方式，可通过操控杆控制车体运行，如图甲。乙图为平衡车的转向指示灯电路，电路中电源电压恒为U，L为指示灯，R0为定值电阻，当开关S接通后，指示灯L会亮暗交替闪烁。已知同-灯泡，其亮度与灯泡两端的电压大小有关。请你根据所学知识解释：“当开关S 接通后，指示灯L会亮暗交替闪烁”的原因。
【答案】根据乙图可知，闭合开关后，指示灯L与电磁铁和定值电阻R0串联，此时灯泡两端的电压小于电源电压，灯较暗，同时电磁铁有电流通过产生磁场，将衔铁吸下来；AB两个触点的接通导致电磁铁和定值电阻R0被短路，此时灯泡电压等于电源电压，灯较亮；同时电磁铁失去磁性，衔铁在弹簧的拉力作用下向上移动，AB触点分开，恢复到开始时的状态，如此循环往复。由于灯泡电压出现变大→变小→变大的变化，所以它的亮度不断改变，出现亮暗交替闪烁的情形。
【解析】当电磁铁有电流通过时，电磁铁产生磁性，将衔铁吸下来，动触头A与静触头B接触；当电磁铁没有电流通过时，电磁铁没有磁性，弹簧会将衔铁往上拉，动触头A与静触头B分离。
【解答】闭合开关后，电磁铁有电流通过时，电磁铁产生磁性，将衔铁吸下来，动触头A与静触头B接触，电流的流经如图所示
电路中的电阻较小，通过灯泡的电流大，指示灯较亮，此时电磁铁中没有电流通过，电磁铁失去磁性，弹簧会将衔铁往上拉，动触头A与静触头B分离，此时的电流流经 如下图所示
此时电路中的电阻较大，通过灯泡的电流较小，指示灯较暗，电磁铁中有电流通过，电磁铁有磁性，又会将衔铁吸下来，如此循环往复，出现了亮暗闪烁的情形。
15.水位自动报警器是利用电磁继电器工作的装置。（1）请按以下要求连接水位自动报警器的工作电路：当水位在安全位置以下时，绿灯亮；水位到达安全位置上限时，红灯亮。
（2）请用所学科学知识说明水位报警器的工作原理。
【答案】（1）
（2）当水位在安全位置以下时，控制电路断开，电磁铁无磁性，衔铁被弹开，与上静触点接触，此时工作电路中绿灯接入电路，绿灯亮。当水位到达安全位置上限时，控制电路接通，电磁铁有磁性，衔铁被吸引，与下静触点接触，此时工作电路中红灯接入电路，红灯亮。
【解析】（1）根据题目要求分析衔铁的位置与两个灯泡的连接情况即可；
（2）根据图片，结合题目要求，分析整个装置的工作原理即可。
【解答】（1）当水位在安全位置以下时，为断路，电磁铁没有磁场，衔铁在上面接通绿灯所在的电路，那么上面的静触点与绿灯相连。当水位在安全位置以上时，电路接通，则电磁铁有磁性，将衔铁吸下来接通红灯而发光，那么下面的静触点应该与红灯相连，而电源的另一端与衔铁上的动触点相连，如下图所示：
（2）水位报警器的工作原理：当水位在安全位置以下时，控制电路断开，电磁铁无磁性，衔铁被弹开，与上静触点接触，此时工作电路中绿灯接入电路，绿灯亮。当水位到达安全位置上限时，控制电路接通，电磁铁有磁性，衔铁被吸引，与下静触点接触，此时工作电路中红灯接入电路，红灯亮。
16．（2025八下·钱塘期末）如图是一种限流器原理图，当电流I超过限制电流时，衔铁N被电磁铁M吸引过去，匀质的金属杆OA在弹簧拉力作用下绕O点转动，电路断开。
（1）当限制电流I一定时，若增加线圈匝数，滑片P位置不变，电磁铁的磁性将 。
（2）某同学把该限流器串联接入某电路中，调试时发现：当实际电流已超过限制电流时，限流器仍未切断电路。为达成设计要求，可将滑动变阻器滑片P向 移动。
（3）当电路中电流超过设计的限制电流时，限流器电路会目动断电，此后____。
A．需人工合闸才能通电 B．会自动合闸通电
【答案】（1）增强
（2）左
（3）A
【解析】（1）根据电磁铁的磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关分析；
（2）根据描述分析磁场强弱变化，进而确定通过电磁铁的电流大小变化，进而确定通过变阻器的电流大小，最后根据欧姆定律确定变阻器的阻值变化即可；
（3）根据限流器的工作过程分析。
【解答】（1）限制电流I一定时，若增加线圈匝数，滑片P位置不变，电磁铁的电流不变，匝数越多，电磁铁的磁性将增强。
（2）若整个装置是一个限流装置，由电磁铁和滑动变阻器这两条支路组成；电流超过了还不切断电路，说明是电磁铁磁性太弱，分得的电流太小，滑动变阻器分得的电流太多，如果滑片p向左移，电阻增大，整个干路上的电流会变小，同时电磁铁分得的电流会变大，增大吸引力。故应向左移；
（3）当电路中电流超过设计的限制电流时，由于磁性增大，吸引N，使得开关断开，因而限流器电路会自动断电，但须人工合闸才能通电，故选A。
17．（2025八下·温州月考）某实验小组用铁屑和小磁针来探究“通电螺线管外部磁场的方向”。
（1）图甲中在玻璃板上均匀地撒上铁屑，闭合开关后，然后轻敲玻璃板。“轻敲”的目的是 。
（2）在闭合开关前，小磁针静止时，N极指向地理的 (选填“南极”或“北极”)，说明地球周围存在磁场。
（3）实验时发现通电螺线管的磁场较弱，为增强螺线管的磁场，可行的措施： (写出一种方法)。
（4）把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，闭合开关，小磁针静止时N极所指方向如图乙所示，现在要探究通电螺线管的极性与电流方向的关系，请简要写出接下来的实验操作： 。
【答案】（1）减小铁屑受到的摩擦力，从而使其规则排列
（2）北极
（3）向右调节滑动变阻器，从而减小电阻增大电流
（4）调换电源的正负极的方向
【解析】（1）铁屑会受到玻璃板的摩擦力，很难自由转动。轻轻敲击后，当铁屑在空中时不受摩擦力，此时可以在磁场的作用下规则排列，从而呈现磁场的分布情况；
（2）在正常情况下，所有的磁体都有指南北的性质，指南的一端为南极，指北的一端为北极；
（3）通电螺线管的磁场强弱与线圈匝数和电流大小有关；
（4）根据控制变量法的要求可知，要探究通电螺线管的极性与电流方向的关系时，需要改变电流方向，据此分析解答。
【解答】（1）图甲中在玻璃板上均匀地撒上铁屑，闭合开关后，然后轻敲玻璃板。“轻敲”的目的是：减小铁屑受到的摩擦力，从而使其规则排列。
（2）在闭合开关前，小磁针静止时，N极指向地理的北极，说明地球周围存在磁场。
（3）实验时发现通电螺线管的磁场较弱，为增强螺线管的磁场，可行的措施：向右调节滑动变阻器，从而减小电阻增大电流。
（4）现在要探究通电螺线管的极性与电流方向的关系，则接下来的实验操作：调换电源的正负极的方向。
18．（2025八下·钱塘期末）为探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小塘做了如下的实验：
步骤1：在水平桌面上放置一小车，小车上固定一块条形磁铁。
步骤2：当闭合开关时，小车会沿水平方向向右运动，记录小车在水平桌面上运动的距离。
步骤3：断开开关，把小车重新放在起始位置，依次向右移动变阻器滑片，闭合开关，记录电流表的读数以及小车在水平桌面上运动的距离。
实验数据如下：
实验次数 1 2 3 4 5 6
电流的大小(安) 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2
小车运动的距离(厘米) 15 19 24 30
（1）本实验中通过比较 来判断电磁铁磁性强弱。
（2）下列实验中与本实验的研究方法相同的是____。
A．用磁感线描述磁场
B．借助水压学习电压
C．用铁屑显示磁体周围磁场分布
D．把敲响的音叉接触水面来判断音叉有没有振动
（3）通过本实验可得出结论：在线圈匝数一定时，通过线圈的电流越大，电磁铁的磁性越 。
（4）小塘在第4次实验后结束了实验，小钱觉得实验数据还不够，又重新连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，电流表均有示数分别记为第5次和第6次数据，小车却出现向左运动的情况，你认为可能的原因是 (写出一点即可)。
【答案】（1）小车运动的距离
（2）D
（3）强
（4）对调了磁极或改变了电流的方向
【解析】（1）根据题意可知，小车运动的距离越大，则电磁铁的磁性越强；
（2）物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。
（3）根据表格数据分析解答；
（4）电磁铁的磁场方向与电流方向有关，结合磁极之间的相互作用规律解答。
【解答】（1）根据转换法思想，本实验中通过实验现象小车运动的距离来判断电磁铁磁性强弱。
（2）下面的实验也用了与本实验相同的科学研究方法的是用铁屑显示磁体周围磁场分布，把敲响的音叉接触水面，看有没有溅起水花，来判断音叉有没有振动，即都运用了转换法，故选CD。
（3）通过本实验可得出的结论是：在线圈匝数一定时，电流越大，磁性越强，排斥力越大，小车移动距离越远。
（4）小科在第4次实验后结束了实验，小明觉得实验数据还不够。重新连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，电流表均有示数分别记为第5次和第6次数据，小车始终不能向右前进，可能的原因是对调了磁极，改变了电流的方向，使电磁铁与磁铁相互吸引而不能向右移动。
19．（2025八下·杭州八县期末）在“探究电磁铁磁性强弱与电流大小关系”的实验中，小明用绝缘细线将电磁铁M悬挂在铁架台上，并保持它与软铁块P 的距离不变。以下是他的部分实验步骤：①断开开关S，按图组装实验电路，将滑动变阻器的滑片置于最右端。用已调零的电子测力计测出此时软铁块 P对测力计的压力F0为0.9N；②闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片到适当位置，读出电流表的示数 I和相应的电子测力计的示数 F，并将I、F的数据记录在表格中；③仿照步骤②再进行两次实验。
实验次数 1 2 3
I/A 0.34 0.40 0.44
F/N 0.84 0.82 0.81
（1）实验中小明是通过 来判定电磁铁磁性强弱的。
（2）闭合开关S后，电磁铁下端的磁极为 (选填“N”或“S”)极。
（3）由表中数据可以得出的实验结论是： 。
（4）本实验中，滑动变阻器除了保护电路的作用外，还起到 的作用。
【答案】（1）观察电子测力计示数
（2）S
（3）对于同一电磁铁，通过线圈的电流越大，电磁铁的磁性越强
（4）改变电路中电流大小
【解析】（1）电磁铁的磁性越强，对软铁块的吸引力越大，则软铁块对电子测力计的压力越小，即它的示数越小；
（2）（3）根据表格中数据可分析得出解答；解答本题应掌握：电磁铁的结构、安培定则及根据滑动变阻器滑片的移动可知螺线管中电流的变化，由电流变化可知磁性的变化。
（4）滑动变阻器的作用：①保护电路；②改变电路中电流大小。
【解答】（1）实验中小明是通过观察电子测力计示数来判定电磁铁磁性强弱的，这是转换法的应用；
（2）导线绕成线圈即可组成电磁铁；根据电源的正负极，判断出电磁铁中电流的方向是从左向右的，由安培定则可判出电磁铁的上端为N极，下端为S极；
（3）由表中数据可知，电磁铁的线圈匝数不变，只改变了电路中电流大小，且电流增大时，电子测力计示数的变化量ΔF增大（即电磁铁对软铁块的吸引力增大），所以可得出结论：对于同一电磁铁，通过线圈的电流越大，电磁铁的磁性越强；
（4）本实验中，滑动变阻器除了保护电路的作用外，还起到改变电路中电流大小的作用。
20．小金利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图所示，将热敏电阻R1安装在需要探测温度的地方，闭合开关S后，当环境温度正常时，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，警铃响，图乙是热敏电阻R1的阻值随温度变化的图象。
（1）请完成电路图的连接。
（2）由图乙可知，当环境温度为20℃时，热敏电阻阻值为 欧。
（3）图甲继电器的供电电压U0＝4V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R2为10Ω，当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，试通过计算求出衔铁刚吸合时的环境温度。
【答案】（1）B-C，A-D
（2）120
（3）R=U0/I=4V/0.05A=80Ω， R1=R－R2＝80Ω－10Ω＝70Ω，再查图乙可得对应的温度为40℃
即衔铁刚吸合时的环境温度为40℃；
【解析】（1）由题意可知，闭合开关后，当环境温度超过某一值时，衔铁被吸下，警铃响，则接线柱B应与C连接；当环境温度正常时，衔铁弹起，指示灯亮，则接线柱D应与A连接。
（2）查图乙可知 （3）控制电路中电阻R1与R2串联，当电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响，电流=50mA=0.05A时，控制电路的最大总电阻最大，由I=U/R可得，最大电阻R=U0/I【解答】（1）由题意可知，闭合开关后，当环境温度超过某一值时，衔铁被吸下，警铃响，则接线柱B应与C连接；当环境温度正常时，衔铁弹起，指示灯亮，则接线柱D应与A连接。故答案为： B-C，A-D
（2）查图乙可得，当环境温度为20℃时，热敏电阻阻值为120欧
21．电梯为了安全，都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示。已知控制电路电源电压U=6V，保护电阻R1=100Ω，压敏电阻R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。
（1）电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点 接触，电铃发出警报声，同时电动机 （选填“能”、“不能”）工作。
（2）（3分）当电磁铁线圈电流达到20mA时，衔铁刚好被吸住。若该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，此时电梯是否超载？（g取10N/kg）
【答案】（1）B；不能
（2）超载。
当电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，压敏电阻受到的压力等于重力，
即F=G=mg=1000kg×10N/kg=10000N
由图乙可知，当压力为10000N时，对应的压敏电阻R2=100
控制电路中的电流I=R1+R2= =0.03A=30mA
因为30mA>20mA，衔铁被电磁铁吸住，所以电梯超载。
【解析】（1）根据图甲分析这个装置的工作过程；
（2）根据F=G=mg计算出电梯受到的压力，再根据图乙确定此时压敏电阻的阻值，接下来根据 计算出控制电路中的电流，最后与20mA进行比较即可。
【解答】（1）根据图甲可知，梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃发出警报声，同时电动机的电路断开，此时它不能工作。
22.智能家居已经悄然走入我们的生活，智能扫地机器人（如图甲）可通过灰尘传感器自动寻找灰尘清扫，通过电动机旋转产生高速气流，将灰尘等吸入集尘盒。图乙为其自动扫地的工作原理图，当地面灰尘增多时，空气的透光程度减弱，使照射到光敏电阻上的光照强度减弱，改变电磁铁的磁性，从而实现自动控制。控制电路电源电压U为9伏，定值电阻R0=12欧，R为光敏电阻，其阻值随光照强度E（单位cd）的变化如图丙所示，其中电磁铁线圈的电阻不计。
（1）当控制电路开关闭合时，电磁铁上端的磁极为 极。当地面灰尘减少时，电磁铁的磁性将如何变化？ 。
（2）若电压表示数小于等于6V时，电动机开始工作。求电压表示数为6V时，光照强度为多少？
（3）若想在家里地面灰尘更多时扫地机器人才开始工作，请写出一种改进扫地机器人控制电路的方法 。
【答案】（1）N；变强
（2）3 cd
（3）减小定值电阻R0的阻值
【解析】光照强度小，电阻阻值大，电路电流小，无法将衔铁吸引，电动机工作，反之不工作。
【解答】（1）根据安培定则可知， 电磁铁上端的磁极为N极，当地面灰尘增多，使空气的透光程度减弱，使照射到光敏电阻上的光照强度减弱，光敏电阻增大，通过电路的电流变小，电磁铁的磁性变弱。反之当地面灰尘减少时，电磁铁的磁性将变强。
（2） 控制电路电源电压U为9伏， 电压表示数为6V ，光敏电阻电压为3v，定值电阻R0=12欧， 根据欧姆定律定值电阻电流等于0.5A， 光敏电阻阻值为6欧，由丙图可得光照强度为3cd。
（3）由题意可知，控制电路的电压不变，机器人开始工作时控制电路的电流不变，由欧姆定律可知，机器人开始工作时控制电路的总电阻不变，若想让家里的地面灰尘更多才工作，则空气的透光程度减弱，照射到光敏电阻上的光照强度减弱，由图可知，R的阻值增大，要使机器人开始工作时控制电路的总电阻不变，应减小定值电阻R0的阻值。
23．（2025八下·定海期末）2025年我市开展“清凉学习”中小学教室空调安装行动，将在全市所有中小学教室中共安装2244台空调，为师生创造更舒适的学习环境。
（1）空调属于大功率用电器，为保证用电安全，防止电路中 过大，电线过热，引发火灾，往往会给教室中空调单独铺设输电线。
（2）为落实节能降耗，某校科学小组同学开展项目学习活动，设计空调开机自动控制电路。活动过程如下：
【明确问题】小组同学经讨论后提出，控制电路需实现以下功能，并提出具体标准：
①电路能感知环境温度的变化；
②室温达到30℃时自动接通电路，空调开始工作。
【方案设计】根据标准，小组讨论后，设计了如图甲的自动控制模拟电路，实现当气温升至 时，衔铁才能被电磁铁吸下，接通空调线路。热敏电阻R1的阻值随温度变化情况如图乙(线圈电阻忽略不计)。请计算衔铁刚吸合时控制电路中的电流是多少
【方案迭代】实际使用中发现：当气温在 上下波动时，空调线路会频繁接通和断开，影响空调的正常使用。因此该同学在图甲的基础上增加了一个定值电阻 (如图丙)，实现了空调线路接通后，气温降低至 以下时才自动切断，回升至 后才重新接通。
（3）请计算 的阻值。并说出“气温从 降低至 时，空调线路不断开”的工作原理 。
【答案】（1）电流
（2）0.15A
（3）60Ω，原理为：气温升至30℃时，衔铁被吸下，Rt和R0并联工作，气温从30℃下降到26℃，由于R0的作用，线圈的电流一直大于等于0.15A，衔铁一直被吸引，空调线路不断开。
【解析】（1）当电流经过导体时都会发热，这就是电流的热效应；
（2）根据乙图确定温度达到30℃时热敏电阻的阻值，然后根据计算通过控制电路的电流；
（3）根据图乙可知温度为26℃时热敏电阻Rt的阻值，根据图丙可知，衔铁被吸下时，Rt与R0并联，根据欧姆定律此时通过Rt的电流，根据并联电路的电流特点求出通过R0的电流，根据欧姆定律求出R0的阻值，结合图丙说明工作原理。
【解答】（1）空调属于大功率用电器，为保证用电安全，防止电路中电流过大，电线过热，引发火灾，往往会给教室中空调单独铺设输电线。
（2）根据乙图可知，30℃时热敏电阻的阻值为20Ω，则此时通过控制电路的电流：；
（3）由图乙可知，当温度降为26℃时，热敏电阻Rt的阻值：Rt2=30Ω，
由并联电路的电压特点可知，此时热敏电阻Rt两端的电压不变，
通过Rt的电流：，
电路改进前后，衔铁刚被吸下时，电磁铁线圈中的电流大小不变，
由并联电路的电流特点可知，通过R0的电流：I0=I-It=0.15A-0.1A=0.05A，
由欧姆定律可知，R0的阻值：，
工作原理：气温升至30℃时，衔铁被吸下，Rt和R0并联工作，气温从30℃下降到26℃，由于R0的作用，线圈的电流一直大于等于0.15A，衔铁一直被吸引，空调线路不断开。
24．（2025八下·湖州期末）湖州市正在高水平建设生态文明典范城市。针对空气质量问题，某科学小组开展了“制作空气质量检测净化仪”的项目化学习活动。小组经过讨论和研究，设计了图甲所示电路。电流表的示数可代表对应的空气质量指数。电路中的净化系统在空气质量等级达到轻度污染时可自动启动，调节空气质量。控制电路中的电源电压U=12V，调控电阻R0的阻值大小可调，R为气敏电阻，其阻值随空气质量指数K的变化图像如图乙所示。下表是依据空气质量指数K划分的空气质量等级。
空气质量指数K 0~50 50~100 100~150 150~200 200~300 >300
空气质量等级 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 严重污染
（1）下列不属于空气质量监测污染物的是____
A． B．SO2 C． D．
（2）现在当电流表示数为0.2A时，电磁铁把衔铁B吸下来，净化系统开始工作。电磁铁中线圈的电阻不计，求此时调控电阻R0的阻值是多少 (写出计算过程)
（3）在保持上题中调控电阻R0数值不变的情况下，请在电流表的示数面板上标出对应的空气质量指数K。(附上必要的计算结果，标注指数K时请画出对应的刻度)
【答案】（1）A
（2）10Ω
（3）K=50 I=0.11A
K=100 I=0.2A
K=150 I=0.3A
K=200 I=0.4A
K=300 I=0.6A
【解析】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）下列不属于空气质量监测污染物的是A；因为二氧化碳是温室气体，但是他不是空气污染物；
（2）当电流表示数为0.2A；U=12V，R总===60Ω； 电路中的净化系统在空气质量等级达到轻度污染时可自动启动，看图可知R=50欧姆，所以R0=60欧姆-50欧姆=10欧姆；
（3）K=50 R=100欧姆 I===0.11A；
K=100 R=50欧姆 I==0.2A ；
K=150 R=30Ω I==0.3A ；
K=200 R=20Ω I==0.4A ；
K=300 R=10Ω I===0.6A ；
故答案为：（1）A（2）10Ω （3）
K=50 I=0.11A
K=100 I=0.2A
K=150 I=0.3A
K=200 I=0.4A
K=300 I=0.6A
25．（2025八下·宁海期末）某同学在乘坐手扶电梯时发现，当电梯上没有人时，电梯以较慢的速度运行；当电梯上有人时，电梯运行速度加快。查阅资料知道：电梯运行的简易电路如图甲所示，电动机的转速随电流的增大而增大，压敏电阻， 的阻值随压力而变化，如图乙所示。 (线圈电阻可忽略不计)
（1）由图乙可知，压敏电阻的阻值随压力增大而 。
（2）当触点与1接触时， 电梯以 (选填“较快”或“较慢”)的速度运行。
（3）若控制电路的电源电压为24V，当电流达到20mA时电磁铁将衔铁吸下。现要求一个质量为40kg的小朋友站在电梯上，就能使电梯以较快速度运行，则滑动变阻器 接入电路的阻值为多大 (g取 10N/ kg)
（4）如果要求质量更小的人站在电梯上就能使其较快运行，应该如何改动控制电路 (写出两种方法)
【答案】（1）减小
（2）较慢
（3）F=G=mg=40kg×10N/kg=400N 由图乙知，R2=800Ω
R2+R3=U 控制电源/I=24V÷0.02A=1200Ω
R3=1200Ω-800Ω=400Ω
答：滑动变阻器 R3 接入电路的阻值为 400Ω。
（4）减小 R3；增大电源电压；增加电磁铁的线圈匝数
【解析】（1）根据图乙进行分析，找到压敏电阻阻值与压力大小的关系。
（2）电路中电阻大、电流小，电动机运行慢，电梯速度慢。
（3）串联电路总电阻等于各用电器电阻之和。
（4）可以通过改变电路中滑动变阻器的阻值和电源电压保持电流不变，也可通过改变匝数控制磁性不变。
【解答】（1）由图乙可知，压力增大，压敏电阻的阻值将减小。
（2）由图甲可知，触点与1接触时，电路中电阻较大，由欧姆定律可知，电路中电流较小，电梯以较慢的速度运行。
（4）要求质量更小的人站在电梯上就能使其较快运行，即在压力更小时吸引衔铁，为使电路中电流不变，压力减小，压敏电阻的阻值增大，可增大电源电压或减小滑动变阻器的R3阻值。也可以增加线圈匝数，在电流减小时，保持磁性不变。
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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