第3节 电磁铁的应用（练习）

第eq
\a\vs4\al\co1()节　电磁铁的应用
知识点 　电磁铁的组成和特点
1．电磁铁的优点是(　　)
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改变
2．关于电磁铁，下列说法正确的是
(　　)
A．电磁铁的磁性强弱跟通过它的电流强弱无关
B．电磁铁中电流方向改变，其磁性强弱也改变
C．在相同通电螺线管中，加铜芯比加铁芯磁性弱
D．电磁铁的磁性强弱跟线圈匝数无关
知识点 　电磁铁的应用
3．2016·衢州如图A1－3－1所示是“追风者”磁悬浮列车悬浮原理的示意图。该列车通过磁体之间的相互作用，悬浮在轨道上方，以提高运行速度，这里的相互作用是指(　　)
图A1－3－1
A．异名磁极相互吸引
B．同名磁极相互吸引
C．异名磁极相互排斥
D．同名磁极相互排斥
4.在昼夜明灯的地下停车场，驾驶员根据车位入口上方的红绿灯入停。如图A1－3－2所示是小吴设计的自动控制电路图，将光控开关(遮光时开关闭合)装在每个车位地面中央，红绿灯装在车位入口上方。当车位未停车时绿灯亮，当车位已停车时红灯亮，则图中L1、L2(　　)
图A1－3－2
A．都是红灯
B．都是绿灯
C．分别是红灯、绿灯
D．分别是绿灯、红灯
5．城市下水道井盖丢失导致行人坠入下水道的悲剧时有发生，令人痛心。为此，某同学设计了一种警示电路：在井口安装一环形灯L，井盖相当于开关S，正常情况下(S闭合)，灯L不亮；一旦井盖丢失(S断开)，灯L立即亮起，以警示行人。图A1－3－3中的电路符合要求的是(　　)
图A1－3－3
6．如图A1－3－4所示为电铃的结构示意图，它的工作原理如下。
图A1－3－4
A．接通　
B．断开
C．吸引　
D．脱离
E．有磁性
F．失去磁性
(以下填空均用字母)
(1)闭合开关时，电路________，电磁铁________，__________衔铁，使小锤敲击铃碗发出声音。
(2)由于衔铁被吸引，衔铁与螺钉分开，电路________，电磁铁________，小锤在弹簧片的作用下回到如图所示的状态。
7．如图A1－3－5所示是一种“汽车闯红灯违规情景记录器”的原理图，其工作原理是：当光控开关接收到红灯时，开关自动闭合，继电器衔铁就会被吸下，工作电路中电控照相机工作，拍摄违规车辆；当光控开关未受到红光照射时自动断开，衔铁没有被吸引，工作电路中只有指示灯发光，请你根据工作原理将图中工作电路连接完整。
图A1－3－5
8．如图A1－3－6所示是一种“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，下列说法正确的是(　　)
图A1－3－6
A．电磁铁的磁性因线圈中电流的增大而减弱
B．当线圈电流增大到一定值时，电控照相机工作
C．当司机闯红灯时，指示灯和电控照相机同时工作
D．当线圈电流增大到一定值时，指示灯工作
9．2016·湖州近期，我国南方各地普降暴雨，城市内涝给人们生活带来很大影响。小明设计了一种利用电磁继电器来自动控制抽水机工作的电路：当水位在安全位置以下时绿灯亮，抽水机不工作；当水位到达安全位置上限时红灯亮，抽水机开始工作。如图A1－3－7所示是小明还未连接完成的电路，小明接下来的电路连接应该是(　　)
图A1－3－7
A．M接A，N接B
B．M接B，N接D
C．M接B，N接C
D．M接A，N接D
10.如图A1－3－8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下表所示。已知继电器的线圈电阻R0＝10
Ω，左边电源电压为6
V且恒定不变。当继电器线圈中的电流大于或等于15
mA时，继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路正常工作。
图A1－3－8
温度t/℃
0
5
10
15
20
25
30
35
40
电阻R/Ω
600
550
500
450
420
390
360
330
300
(1)请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？
有一种半导体材料的电阻值随着光照强度的变化而明显改变，用这种材料制作的电阻称为光敏电阻。物理学上用“光强”这个物理量来表示光强弱的程度，符号为E，国际单位为坎德拉(cd)，某光敏电阻的阻值R与光强E之间的一组实验数据如下表所示：
实验次数
1
2
3
4
5
6
光强E/cd
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
光敏电阻R/Ω
36.0
18.0
12.0
____
7.2
6.0
　　
(1)分析上表数据，根据光敏电阻的阻值R随光强E变化的规律，填写表格空格处的电阻，并归纳出光敏电阻的阻值R随光强E变化的关系式为R＝________。
(2)小明将该光敏电阻R、电流表(量程为0～0.6
A)、电压表(量程为0～3
V)、开关、滑动变阻器R0(最大阻值为50
Ω)和电压恒为6
V的电源组成如图A1－3－9甲所示的电路，闭合开关，调节滑动变阻器使电流表的示数为0.4
A时，电压表的示数为2.4
V，此时，光敏电阻所在处的光强为________。
图A1－3－9
(3)在上述电路中，随着电阻的变化，电流可能会超过电流表的量程，滑动变阻器两端的电压可能会超过电压表的量程。若光敏电阻处的光强在2.0～4.5
cd
范围内，为保证不超过电表的量程，则滑动变阻器允许连入电路的阻值范围为________。
(4)若用该光敏电阻制作成如图乙所示的电磁继电器来控制路灯L，要求当光照减弱到一定光强时，电磁继电器能接通路灯L，则路灯L所在电路的M、N触点应安装在衔铁的________(填“上方”或“下方”)。
教师详答
第3节　电磁铁的应用
1．D　2.C　
3．A　[解析]
同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；据图可知，“追风者”磁悬浮列车悬浮是靠异名磁极相吸的原理工作的。
4．D　[解析]
由题知当车位已停车时，光控开关被遮光而闭合，由图可知，此时左侧控制电路连通，电磁继电器中的电磁铁产生磁性，吸下衔铁，L2灯泡所在支路被接通，所以L2为红灯；当车位未停车时，光控开关有光照而断开，电磁铁无磁性，弹簧将衔铁拉起，L1所在支路接通而发光，所以L1为绿灯。
5．B
6．(1)A　E　C　(2)B　F
7．如图所示
[解析]
根据题意，当光控开关接收到红灯照射时，开关自动闭合，继电器衔铁就会被吸下，工作电路中电控照相机工作，拍摄违规车辆，所以电控照相机所在的电路应接通；当光控开关没有受到红光照射时，光控开关断开，此时电磁铁无磁性，衔铁没有被吸引，工作电路中的指示灯发光，此时指示灯所在的支路应该接通。
8．B　[解析]
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。
9．B　[解析]
根据题意可知两灯并联连接，要使得电路工作必须使电路为闭合电路，故电路连接如图所示：
由此可知M接B，N接D符合要求，故B正确。
10．(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15
mA时，衔铁被吸合，右侧空调电路接通，空调开始工作。当温度下降时，热敏电阻阻值增大，控制电路中电阻增大，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：R总＝＝＝400
Ω，此时热敏电阻的阻值：R热＝R总－R0＝400
Ω－10
Ω＝390
Ω，对照表格数据可知，此时的空调启动温度是25
℃。
[拓展培优]
(1)9.0　　(2)4.0
cd　(3)2～8
Ω　
(4)上方
[解析]
分析表中的6组数据，发现每一组的光强与电阻的乘积都是36，所以电阻阻值R与光强E的关系式为R＝。第4次实验中光强是4.0
cd，那么光敏电阻的阻值是9.0
Ω。
(2)光敏电阻两端的电压：UR＝U－U0＝6
V－2.4
V＝3.6
V，
光敏电阻的阻值：R＝＝＝9
Ω，
查表可知，光强为E＝4.0
cd。
(3)①当E＝2.0
cd时，查表得R＝18
Ω。
当R0＝0
Ω时，电路中的最大电流：I＝＝≈0.33
A，电流表不会超过量程。
为保护电压表，R0两端的最大电压为3
V，由串联电路电压规律得：
UR＝U－U0＝6
V－3
V＝3
V；
故滑动变阻器的最大阻值：R0＝18
Ω，
则R0≤18
Ω。
②当E＝4.5
cd时，R＝8
Ω，
为了保护电流表，电路中的最大电流为0.6
A，
最小总电阻：R总＝＝＝10
Ω，则R0的最小阻值是R0＝10
Ω－8
Ω＝2
Ω；
为了保护电压表，R0两端的最大电压为3
V，由串联电路电压规律得：UR＝U－U0＝6
V－3
V＝3
V，
故滑动变阻器的最大阻值R0＝8
Ω。
综合可得：滑动变阻器允许接入的阻值范围为2～8
Ω。