同步培优学案：1.3 电磁铁的应用 （要点归纳+分层练习）

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第三节 电磁铁的应用
【要点整理】
1、电磁铁
A、定义：内部 的通电螺线管。
B、工作原理： 。
C、优点：磁性有无由 来控制，磁极由 来控制，磁性强弱由 来控制。
D、应用：电磁继电器、电话等
电磁继电器：实质 。应用： 。电路： 。
电铃：电磁铁通电时， ；同时电路断开， ，电路闭合重复上述过程 。
磁悬浮列车： 。
电话：组成： 。基本工作原理： 。
信息的磁记录：磁带、软盘上涂有许多磁粉，每一个磁粉都相当于一个小磁体。录音时，录音磁头将磁粉磁化后按一定规律排列；放音时， 。

【例题讲解】
1、某同学设计了如图所示的装置，为的是工作电路发生故障而断开时，红灯亮同时电铃报警。故障排除后，绿灯亮，则（? ）
A、A是绿灯??
B、B是绿灯
C、C是绿灯??
D、C是电铃

解析：工作电路发生故障而断开时，红灯亮同时电铃报警。所以A、B为红灯和电铃，C为绿灯，故，答案为C。
2、图所示为温度自动报警器的原理图，说明各部分的名称和原理．①_________ ②________ ③________ ④_________
工作原理： 。

解析：据该装置的构造可知：①是温度计；②是电磁铁；③是静触点；④动触点；
其工作原理是：温度升高，水银面上升，因水银是导体，当温度上升到金属丝下端所指温度时，控制电路被接通，电磁铁线圈就有电流通过，电磁铁产生磁性吸引衔铁，使触点开关闭合，工作电路形成回路，电铃就响起来，发出报警信号。
3、如图是小明研究“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的针式刻度板组成。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。
⑴用笔画线代替导线将实物图连接完整；
⑵指针下方的物体A应由（ ）材料制成； A、铜 B、铁 C、铝 D、塑料
⑶当开关闭合后，电磁铁左端应为磁极的 极；⑷实验发现：①当滑动变阻器的滑片P向 滑动时（填“左” 或“右”），指针B偏转的角度将会 （填“变大”或“变小”）；
②保持滑片P位置不变，当导线a由接线柱2改为与接线柱1相连，闭合开关后，可发现指针B偏转的角度将会 （填“变大”或“变小”）；
⑸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 ；当通过电磁铁的电流一定时，电磁铁线圈的匝数越 ，磁性越 。

解析（1）把滑动变阻器 (?https:?/??/?www.baidu.com?/?s?wd=%E6%BB%91%E5%8A%A8%E5%8F%98%E9%98%BB%E5%99%A8&tn=SE_PcZhidaonwhc_ngpagmjz&rsv_dl=gh_pc_zhidao" \t "https:?/??/?zhidao.baidu.com?/?question?/?_blank?)金属杆右端（或左端）与开关左端相连电路连成通路；
（2）指针下方的物体A应由铁材料制成。
（3）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N极；①当滑动变阻器 (?https:?/??/?www.baidu.com?/?s?wd=%E6%BB%91%E5%8A%A8%E5%8F%98%E9%98%BB%E5%99%A8&tn=SE_PcZhidaonwhc_ngpagmjz&rsv_dl=gh_pc_zhidao" \t "https:?/??/?zhidao.baidu.com?/?question?/?_blank?)的滑片P向右滑动时，滑动变阻器 (?https:?/??/?www.baidu.com?/?s?wd=%E6%BB%91%E5%8A%A8%E5%8F%98%E9%98%BB%E5%99%A8&tn=SE_PcZhidaonwhc_ngpagmjz&rsv_dl=gh_pc_zhidao" \t "https:?/??/?zhidao.baidu.com?/?question?/?_blank?)的阻值变大，电路中电流变大小，电磁铁的磁性减弱，电磁铁吸引物体A偏转角度减小，所以指针B偏转的角度将会变小．
②保持滑片P位置不变，电磁铁中电流大小不变，当导线a由接线柱2改为与接线柱1相连，电磁铁线圈的匝数增多，电磁铁磁性增强，闭合开关后，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 (?https:?/??/?www.baidu.com?/?s?wd=%E7%BA%BF%E5%9C%88%E5%8C%9D%E6%95%B0&tn=SE_PcZhidaonwhc_ngpagmjz&rsv_dl=gh_pc_zhidao" \t "https:?/??/?zhidao.baidu.com?/?question?/?_blank?)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．
故答案为：（1）略（2）B?（3）N；变小；??变大；?（4）电流大小；??线圈匝数 (?https:?/??/?www.baidu.com?/?s?wd=%E7%BA%BF%E5%9C%88%E5%8C%9D%E6%95%B0&tn=SE_PcZhidaonwhc_ngpagmjz&rsv_dl=gh_pc_zhidao" \t "https:?/??/?zhidao.baidu.com?/?question?/?_blank?)。

4、如图所示，小明自制了一个带有电磁铁的木船模型。将它放入水中漂浮，船头B指向东。闭合开关S，则小船将会在水平面内自由转动，当小船再次处于静止状态时，船头B指向（　　）

A．东 B．北 C．西 D．南
解析：闭合开关S，由右手螺旋定则可知通电螺线管右侧为N极，左侧为S极；因地磁场沿南北方向，地球南极处为地磁场的N极，地球北极处为地磁场的S极；因同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引，故船头B指向北方。

故选：B。

5、图甲是周小平同学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格所示。已知继电器的线圈电阻R0为10Ω，左边电源电压为6V恒定不变。电流表O～30mA量程接入电路，图乙是电流表表盘。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，右边空调电路正常工作。
(1)该同学将电流表改成了温度表，通过计算并标出表盘上25℃的位置。
(2)为了节省电能，使温度达到30℃时空调才能启动制冷，电路中要串联多大电阻?
(3)为了给空调设定不同的启动温度，请你提出一种可行的、调节方便的措施。(改变电阻除外)
温度t / ℃ O 5 10 l5 20 25 3O 35 4O
电阻R / Ω 600 550 500 450 420 390 360 330 300










解析：⑴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,右侧空调电路电阻增大,电流减小,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.
⑵30Ω
⑶可以将左边电源改为可调压电源

【同步练习】
基础篇
1、请在图中中用笔线代替导线将各器材和元件连成电路，要求开关S断开时绿灯亮，红灯熄灭；开关S闭合时红灯亮，绿灯熄灭；红灯和绿灯用高压电源供电，电磁继电器线圈用低压电源供电，注意连线不要交叉。再说明工作原理。














2、如图是简单的火警自动报警装置所需的电路元件。其中，温控开关在温度升高到某值时自动闭合，常温时自动断开。要求：当发生火灾时红灯亮、电铃响，发出报警信号；正常情况下绿灯亮。请按上述要求，将图中元件连成一个火警报警器电路（a、b、c为三个接线柱）。









3、如图是电磁继电器的构造和工作电路示意图，要使它的电磁铁对衔铁的吸引力大些，以下做法可行的是（　　）
A．增加电磁铁线圈的匝数
B．增加电源B的电压
C．减小电源A的电压
D．去掉电磁铁线圈中的铁芯

4、如图所示，在电磁铁的正上方用弹簧挂一条形磁铁。下面说法正确的是（　　）

A．开关闭合，电磁铁上端是N极
B．开关闭合，条形磁铁与电磁铁相互吸引
C．当滑片P?从b?端到a?端的滑动过程中，灯泡变暗，电磁铁磁性弱
D．当滑片P?从b?端到a?端的滑动过程中，弹簧的长度会变短

5、如图所示的装置中，当开关S闭合后，下列判断正确的是（　　）

A．通电螺线管外 A 点的磁场方向向左
B．通电螺线管的左端为 N 极
C．向左移动滑片 P，通电螺线管的磁性减弱
D．小磁针静止后，其 N 极的指向沿水平向右

6、在探究“通电螺线管外部磁场分布”的实验中，开关断开时小磁针甲、乙的指向如图所示，当开关闭合时，通电螺线管有磁性，则下列说法正确的是（　　）

A．小磁针甲偏转，小磁针乙不偏转
B．小磁针乙偏转，小磁针甲不偏转
C．小磁针甲、乙均偏转
D．滑动变阻器滑片P从右向左滑动时，通电螺线管的磁性逐渐增强

7、在如图所示中，有条形磁铁和电磁铁，虚线表示磁感线，磁极甲、乙、丙、丁的极性依次是（　　）

S、N、S、S B．N、N、S、N C．S、S、N、N D．N、S、N、N

8、在光滑的玻璃棒上套有两个可自由移动的螺线管A和B，如图所示，当开关S闭合时，A、B两螺线管将（　　）

A．向左右分开 B．向中间靠拢
C．静止不动 D．先向左右分开，后向中间靠拢
9、如图所示，先闭合开关S2，再闭合开关S1，则电磁铁的磁性将（　　）

不变 B．减弱 C．增强 D．无法判断

10、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，如图是研究巨磁电阻特性的电路示意图，当闭合S1，S2后使滑片P向左滑动过程中，指示灯明显变亮，则下列说法正确的是（　　）

A．滑片P向左滑动过程中电磁铁的磁性减弱
B．滑片P向右滑动过程中电磁铁的磁性增强
C．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小
D．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显增大


提高篇
11、如图所示，条形磁铁置于水平桌面上，电磁铁水平放置且左端固定，当电路中滑动变阻器的滑片P逐渐向右移动，条形磁铁仍静止，在此过程中，条形磁铁受到的摩擦力（　D　）
A．逐渐增大，方向向右B．逐渐减小，方向向右
C．逐渐增大，方向向左D．逐渐减小，方向向左

12、弹簧下端挂一磁体（下面的电磁铁电路没有连接好），如图所示，若把电路连接好，发现弹簧长度会变短，若要使滑动变阻器的滑片P向右移动时，弹簧的长度变得更短，则变阻器接入电路的方式可以是（　A　）
A．C接E，B接F B．C接E，D接F
C．A接E，D接F D．A接E，B接F

13、如图可以说明巨磁电阻GMR的特性。闭合开关S1、S2并使滑片P向左移动，观察到指示灯变亮，那么（　D　）
A．电磁铁左端为S极
B．电磁铁的磁性减弱
C．巨磁电阻两端的电压变大
D．巨磁电阻随磁场增强而变小

14、如图所示实验装置，弹簧测力计下面挂着条形铁块，螺线管中插有铁芯。已知开关S与触点②接触且电流表的示数为I．下列操作方法中，能够使弹簧测力计示数变大的是（　C　）
A．开关S与触点②接触，将铁芯从螺线管中取出
B．开关S与触点②接触，将滑片P向a端滑动
C．开关S与触点①接触，调节滑片P使电流表示数仍为I
D．开关S与触点③接触，调节滑片P使电流表示数仍为I


15、磁悬浮列车是由无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统组成的新型交通工具，是高新技术的产物．上海磁悬浮列车示范运营线项目于2006年4月26日正式通过国家竣工验收．正线全长约30km，设计最高运行时速430km／h，单向运行时间7min20s．
(1)上海磁悬浮列车的结构如图甲所示．要使列车悬浮起来，车身线圈的上端是_________极．若列车总质量是20t，磁悬浮列车行驶时，强大的磁力使列车上升10mm，那么上升过程中磁力是_________牛．(g取10N／kg)

(2)如果列车在单向运行过程中，只停靠一站，那么，停靠时间约为_________s(设磁悬浮列车全程均以360km／h的速度行驶)．
(3)图乙是另一种磁悬浮列车的设计原理图，A是磁性稳定的电磁铁，安装在铁轨上，B是安装在车身上(紧靠铁轨上方)的电阻非常小的螺线管．B中电流方向如图乙所示，请在图中标出通电螺线管的N极，螺线管B与电磁铁A之间相互_________ (选填“排斥”或“吸引”)，从而使列车悬浮在铁轨上方。

16、在绵阳很多商场安装了如图甲所示的“聪明的电梯”，没人和有人时，电梯运行的速度会发生变化。爱探索的小刚在网络上搜索到了这种电梯的简易控制电路如乙图所示，R是一个压敏电阻，其电阻阻值随压力的增大而减小。当人走下电梯后，电磁铁的磁性变　 　（选填“强”或“弱”）．电动机的转速变　 　（选填“快”、“慢”或“不变”）

17、磁场的强弱用磁感应强度（用字母“B”表示）的大小来表示，磁感应强度的单位是特斯拉（用字母“T”表示），某种材料的电阻随磁场的增强而增大的现象称为磁阻效应，利用这种效应可以测量磁感应强度，若RB、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值，如图为某磁敏电阻的电阻比值跟磁感应强度B关系的图象，现在要测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值RB．提供的实验器材如下：一节旧干电池，磁敏电阻RB（无磁场时阻值R0＝100Ω），两个开关S1、S2，导线若干，另外，还有可供再选择的以下器材：
A．电流表A（量程：0﹣0.6A，0﹣3V）
B．电压表V（量程：0﹣3V，0﹣15V）
C．定值电阻R1（阻值：1.5kΩ）
D．定值电阻R2（阻值：80Ω）
E．定值电阻R3（阻值：5Ω）

（1）设计一个可以准确测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路，磁敏电阻所处磁场磁感应强度B大小约为1.0﹣1.2T．请你从A、B、C、D、E五种实验器材中再选择两种器材，并根据要求完成下列问题。
①选择的两种器材是　 　（填写器材前面字母序号）
②选择电表的量程是　 　。
③在答题卡方框中现有电路的基础上画出实验电路图（实验测量过程中不拆接电路）。
（2）若要准确测出该磁敏电阻所处磁场磁感应强度大小约为0.1﹣0.3T的阻值，在你设计测量的电路中，从A、B、C、D、E五种实验器材中再选择两种器材是　 　（填写器材前面字母序号）。
18、某同学为了探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关。取用电磁铁、磁敏电阻R（阻值随磁场强度变化而变化）、可调电源E1、E2、灵敏电流表、定值电阻R0（起保护电路的作用）、滑动变阻器、开关等。设计了如下电路，通过调节磁敏电阻的位置或磁场强度的大小来改变电阻。试结合自己所学的知识分析：
（1）闭合开关S2，当单刀双掷开关S1连接a时，灵敏电流计有示数；当将单刀双掷开关S1连接b时，灵敏电流计示数变小。则磁敏电阻的阻值随磁场强度的变化关系曲线可能是如图3的　 　（选填“A”、“B”或“C”）。
（2）在实验中闭合开关S2后，下列的哪些操作能够使灵敏电流计的示数增大　 　。
①将滑动变阻器的滑片向左移动 ②抽出电磁铁的铁芯
③将电磁铁向右移动，靠近磁敏电阻 ④减小可调电源E1的电压
（3）如果将可调电源E2拆除，仍保持电路闭合，将开关S1连接b，移动滑动变阻器的滑片逐渐向左。在此过程中，你认为灵敏电流计的指针会偏转吗？　 　。
（4）结合实际生活，说说电磁铁在生活中的应用　 　（说出一例）。

19、1998年阿尔贝费尔和彼得?格林贝格尔发现，用铁、钴、镍这三种容易被磁化的金属中一种，另一种是不易被磁化的其他金属，组成的三层复合膜电阻中，微弱的磁场可以导致电阻大小的急剧变化，这种现象被命名为“巨磁电阻效应”。 进一步研究表明，“巨磁电阻效应”只发生在膜层的厚度为特定值时。用R0表示未加磁场时的电阻，R表示加入磁场后的电阻，科学家测得铁、铬组成的复合膜R与R0之比与膜层厚度d（三层膜厚度均相同）的关系如乙图所示。1994年IBM公司根据“巨磁电阻效应”原理，研制出“新型读出磁头”，将磁场对复合膜阻值的影响转换成电流的变化来读取信息。
（1）以下两种金属组成的三层复合膜可能发生“巨磁电阻效应”的是　 　。
A．铜、银 B．铁、镍 C．铜、铝 D．铁、铜
（2）对铁、铬组成的复合膜，当膜层厚度是1.7nm时，这种复合膜电阻　 　 （选填“具有”或“不具有”）“巨磁电阻效应”。
（3）“新型读出磁头”可将微弱的　 　信息转化为电信息。
（4）铁、铬组成的复合膜，发生“巨磁电阻效应”时，其电阻R比未加磁场时的电阻R0　 　（选填“大”或“小”）得多。

（5）丙图是硬盘某区域磁记录的分布情况，其中1 表示有磁区域，0表示无磁区域。将“新型读出磁头”组成如图所示电路，当磁头从左向右匀速经过该区域过程中，电流表读数变化情况应是图中的　 　。

20、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，如图甲所示。如图乙是小明通过实验测得的R1的阻值随温度变化的关系曲线。

（1）电磁继电器中电磁铁上端是　 　极（N/S）。
（2）当温度较低时，电磁铁的磁性较　 　，触点开关　 　（接通/断开）。
（3）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。若可变电阻器R2的电阻值设定为150Ω时，恒温箱温度可达到　 　℃．当可变电阻器R2的电阻变大时，恒温箱设定的温度将变　 　（高/低）。
（4）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，你选择　 　。
A．0～100Ω B． 0～200Ω C．0～1000Ω D． 0～1500Ω
（5）小明设计的这个控制电路，使用起来有不足之处，请你指出：　 　。

21、小明利用实验室的电磁继电器、阻值随温度变化的电阻R1、滑动变阻器R2、发热电阻丝R0设计了一个恒温箱控制电路。如图甲所示，恒温箱加热器的电源电压为220V，加热电热丝R0和电阻R1处于恒温箱内，图乙是电阻R1的阻值随温度变化的关系曲线。电磁继电器所在的控制电路的电源电压U＝9V，电磁继电器线圈的电阻可不计，通过实验测得当电磁继电器线圈的电流达到30mA时，电磁继电器的衔铁被吸下来。

（1）请用笔画线代替导线，按照题意将图中的电路连接完整；
（2）在升温的过程中，电阻R1两端的电压会　 　（填“变大”、“变小”或“不变”）；
（3）如果要使恒温箱内保持的温度升高，合理的操作方法是　 　；
（4）当滑动变阻器R2接入电路中的电阻为250Ω时，接通电路，加热电热丝加热使恒温箱的温度升高到多少℃并保持不变。








答案：
【要点整理】
1、电磁铁
A、定义：内部插入铁芯的通电螺线管。
B、工作原理：电流的磁效应，通电螺线管插入铁芯后磁场大大增强。
C、优点：磁性有无由通断电来控制，磁极由电流方向来控制，磁性强弱由电流大小、线圈匝数、线圈形状来控制。
D、应用：电磁继电器、电话等
电磁继电器：实质由电磁铁控制的开关。应用：用低电压弱电流控制高电压强电流，进行远距离操作和自动控制。电路：控制电路和工作电路。
电铃：电磁铁通电时，吸引衔铁使铁锤击打铁铃而发出声音；同时电路断开，电磁铁失去磁性，铁锤又被弹回，电路闭合重复上述过程。
磁悬浮列车：利用列车轨道上的强电磁铁对列车上的电磁铁的磁极相互作用而把列车悬浮起来。
电话：组成：话筒、听筒。基本工作原理：振动、变化的电流、振动。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。
信息的磁记录：磁带、软盘上涂有许多磁粉，每一个磁粉都相当于一个小磁体。录音时，录音磁头将磁粉磁化后按一定规律排列；放音时，当磁带通过放音磁头时，磁带上各磁粉的磁场使通过磁头的电流随之变化，电流通过喇叭将声音还原。

【同步练习】
基础篇：
图略
图略
A
C
B
B
A
B
C
C
D
A
D
C
N；200000；140；排斥；
弱；慢；
BC；0～3V；BD；
A；①②④；会；电铃；
D；具有；电流；小；B；
S；弱；接通；90；高；B；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；
变大；R2的滑片向左移动；







































A

1

2

左

B

P

a











绿

红



低压电源

+

_

高压电源

+

_

S

（第2题图）

温控开关

a

b

c

红

绿






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