16.3 探究电磁铁的磁性
一、选择题
1．[2017·自贡改编] 许多自动控制的电路中都安装有电磁铁。有关电磁铁，下列说法中正确的是( )
A．电磁铁的铁芯，可以用铜棒代替
B．电磁铁的磁极与电流大小有关
C．电磁铁磁性的强弱只与电流的大小有关
D．电磁铁是根据电流的磁效应制成的
2．某同学用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁进行实验，如图16－3－5所示。在“研究电磁铁”的实验过程中，当S闭合后，下列说法不正确的是( )
图16－3－5
A．电磁铁能吸引的大头针越多，表明它的磁性越强
B．要使电磁铁磁性增强，应将滑动变阻器的滑片P向左移动
C．B线圈的匝数多，说明通过B线圈的电流大于通过A线圈的电流
D．电流相同，匝数多的磁性大
3．如图16－3－6所示是小李探究“电磁铁磁性强弱与什么因素有关”的实验装置。下列措施中能使电磁铁磁性增强的是( )
图16－3－6
A．滑片P向右移动，其他条件不变
B．滑片P向左移动，其他条件不变
C．开关S由1扳到2，其他条件不变
D．电源的正、负极对调，其他条件不变
4．如图16－3－7所示，闭合开关，将滑动变阻器的滑片P向右移动时，弹簧测力计的示数变小。则下列分析正确的是( )
图16－3－7
A．电磁铁的上端为S极
B．电源左端为“＋”极
C．抽去铁芯，弹簧测力计示数增大
D．断开开关，弹簧测力计示数为零
5．如图16－3－8所示是利用磁悬浮原理浮在空中的盆栽，盆栽底部有磁铁，底座内装有电磁铁。给盆栽浇水后，下面说法正确的是( )
图16－3－8
A．盆栽受到的磁力大小不变
B．盆栽一定落在底座上
C．要使盆栽与底座之间距离不变，可改变电磁铁线圈内的电流方向
D．要使盆栽与底座之间距离不变，可适当增大电磁铁线圈内的电流
二、填空题
6．废品站里几吨重的废钢铁被电磁起重机吸起并放在大型汽车上，电磁起重机对钢铁的吸引力大小可以通过改变内部线圈中的________大小来改变。要将钢铁放下应________。
7．在“做”中“学”，是学习科学、体验科学很重要的途径。小亮利用课余时间制作了一个玩偶(如图16－3－9所示)。将一个磁浮玩具稳定地“漂浮”起来，磁浮玩具的工作原理是________________。要实现“漂浮”，电路中的a点必须连接电源的________；若要增加玩偶“漂浮”的高度，可将滑片P向________(选填“上”或“下”)移动加以调节。
图16－3－9
8．如图16－3－10所示为电话机原理图，当人对着话筒说话时，将滑动变阻器的滑片向右移动，则听筒内的电磁铁磁性将________(选填“变强”“变弱”或“不变”)，通过导体AB的电流方向为________(选填“A到B”或“B到A”)。
图16－3－10
9．如图16－3－11所示是直流电铃的工作原理示意图，铃锤与衔铁一端固定，衔铁与弹簧片相连，在自然情况下弹簧片是和螺钉接触的。闭合开关，电磁铁具有__________从而吸引衔铁，铃锤敲击铃碗发声，同时弹簧片与螺钉________导致断电，此时电磁铁释放衔铁，弹簧片又和螺钉__________，使电路接通，铃碗发声，如此往复循环。
图16－3－11
三、实验探究题
10．在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中，小明制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图16－3－12所示的电路。
图16－3－12
(1)在实验时，通过______反映电磁铁的磁性强弱。
(2)当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数________(选填“增加”或“减少”)，说明电流越________，电磁铁磁性越强。
(3)根据图示的情境可知，________(选填“甲”或“乙”)的磁性强，说明电流一定时，____________，电磁铁磁性越强。
(4)根据右手螺旋定则，可判断出电磁铁乙的上端为________极。
(5)电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是________________________________________。
(6)电磁铁在生产、生活中应用广泛，请写出其中的一个应用：____________。
11．如图16－3－13所示，将开关S拨到a点，电路中电流方向如电源右端箭头所示，向下调节变阻器的滑片时，图中指针上端向________(选填“左”或“右”)偏转。再将开关S从a拨到b点，调节滑动变阻器滑片的位置，使电流大小保持不变，指针指示的数值将________(选填“变大”“变小”或“不变”)，这说明电磁铁磁性的强弱与____________有关。
图16－3－13
1．D 2.C 3.B 4.C
5．D [解析] 该盆栽能够悬浮利用的是同名磁极相互排斥，当盆栽悬浮在空中静止不动时，受平衡力作用，即盆栽的总重力和磁力大小相等，浇水后重力变大，磁力也变大，故A错误；浇水后，盆栽会向下靠近底座一些，但盆栽在向上的磁力作用下可能仍悬浮在空中，不会落在底座上，故B错误；要使盆栽与底座之间距离不变，需增大磁力，磁力的大小与电流的方向无关，故C错误；要使盆栽与底座之间距离不变，需增大磁力，电磁铁磁性强弱与电流的大小有关，其他条件相同，电流越大，磁性越强，即要增大磁力可适当增大电流，故D正确。
6．电流 断开开关
7．同名磁极相互排斥 正极 上
8．变强 A到B
9．磁性 分离 接触
[解析] 通电时，电磁铁中有电流通过，电磁铁具有磁性，衔铁被吸引过来，使铃锤击打铃碗发出声音，同时弹簧片与螺钉分离，电路断开，电磁铁失去了磁性，此时电磁铁释放衔铁，弹簧片又和螺钉接触使电路通电，铃碗发声，如此往复循环。
10．(1)吸引大头针数目的多少 (2)增加 大
(3)甲 线圈匝数越多
(4)S(南)
(5)大头针被磁化，同名磁极相互排斥
(6)电磁起重机(或扬声器、磁悬浮列车等)
11．左 变大 线圈匝数
16．3 探究电磁铁的磁性
知识点 1 电磁铁
1．将铁芯插入通电螺线管中，这样就构成了一个________。铁芯被________，产生了磁场，于是通电螺线管周围既有电流产生的磁场，又有磁体产生的磁场，两个磁场共同作用，使电磁铁的磁性大大增强。
2. 小陈同学用电池作为电源，把漆包铜线缠绕在铁棒上制成了一个电磁钉耙。通电后铁棒和铜线组成__________，可把地上的铁钉吸上来；断电时钉耙的________消失，所吸附的铁钉脱落。
3．如图16－3－1所示，把一根包有绝缘层的导线绕在铁钉上，把导线两端的绝缘层刮去，接上干电池后，铁钉( )
图16－3－1
A．有磁性
B．会熔化
C．有电流流过
D．两端对小磁针北极都有吸引力
知识点 2 影响电磁铁磁性强弱的因素
4．为了探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小琴同学用漆包线(表面涂有绝缘漆的导线)在大铁钉上绕若干匝，制成简单的电磁铁，图16－3－2中甲、乙、丙、丁为实验中观察到的四种情况。
图16－3－2
(1)可通过观察__________________________来判断通电螺线管磁性的强弱。
(2)比较图________和________可知：有电有磁，没电没磁。
(3)比较图________和________可知：匝数相同时，电流越大，磁性越强。
(4)由图________可知：当电流一定时，匝数越多，磁性越强。
5．如图16－3－3所示，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P由a端滑向b端，弹簧将________(选填“伸长”或“缩短”)。
图16－3－3
6．如图16－3－4所示是小李探究“电磁铁的磁性强弱与什么因素有关”的实验装置。下列措施中能使电磁铁磁性增强的是( )
A．滑片P向右移动，其他条件不变
B．滑片P向左移动，其他条件不变
C．开关S由1扳到2，其他条件不变
D．电源的正、负极对调，其他条件不变
图16－3－4
7．连接如图16－3－5所示电路，提供足够数量的大头针，只通过控制开关和调节滑动变阻器滑片的位置，无法探究( )
图16－3－5
A．电流的有无对电磁铁磁场有无的影响
B．电流方向对电磁铁磁场方向的影响
C．电流大小对电磁铁磁场强弱的影响
D．线圈匝数对电磁铁磁场强弱的影响
知识点 3 电磁铁的应用
8．下列设备或电器中，其主要工作原理与电磁铁无关的是( )
图16－3－6
9．如图16－3－7所示，弹簧L、F下方分别吊着软铁棒和条形磁体，闭合开关，将滑动变阻器的滑片逐渐向右移动时，弹簧L、F将分别( )
A．伸长，缩短 B．伸长，伸长
C．缩短，缩短 D．缩短，伸长
图16－3－7
10．法国科学家阿尔贝·费尔由于发现了巨磁电阻(GMR)效应，荣获了诺贝尔物理学奖。如图16－3－8所示是研究巨磁电阻特性的原理示意图。实验发现，当闭合开关S1、S2后，使滑片P向右滑动的过程中，指示灯明显变暗，则下列说法正确的是( )
图16－3－8
A．电磁铁的右端为N极
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减弱而明显增大
D．巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而明显减小
11．如图16－3－9所示，郑小楚将条形磁体放在水平桌面上，并使电磁铁的铁芯与条形磁体处于同一水平面上，闭合开关。下列说法中正确的是( )
A．滑片P向右移动，电磁铁的磁性减弱
B．滑片P向左移动，条形磁体受到的摩擦力方向向左
C．增加线圈的匝数，条形磁体向右移动
D．将电磁铁中的铁芯抽掉后，闭合开关，条形磁体向右移动
图16－3－9
12．请在图16－3－10中的虚线框内画出适当的电器元件，与框外的电磁铁和开关组成一个闭合电路，使此电路在开关S1闭合后能够满足：①改变电流的强弱；②使小磁针静止时的指向如图所示。然后在图中标出电磁铁的N、S极。
图16－3－10
13．如图16－3－11所示是小明探究“影响电磁铁磁性强弱因素”的装置图，它是由电源、电流表、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。
图16－3－11
(1)指针下方的物体A应由________质材料制成。
A．铜 B．铝 C．塑料 D．铁
(2)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，调整滑动变阻器滑片P的位置，使电路中的电流保持不变，可发现指针B偏转的角度将会________。
(3)经过对电磁铁的研究，可得出电磁铁的磁性强弱与____________及____________有关。
14．2018·泸州 如图16－3－12所示，电磁铁上方附近有一点A，小磁针置于电磁铁的右方附近。闭合开关S，下列判断正确的是( )
A．电磁铁的左端为N极
B．电磁铁上方A点的磁场方向向右
C．小磁针静止后，其N极的指向向右
D．向左移动滑片P，电磁铁的磁性减弱
图16－3－12
15．2018·遂宁如图16－3－13所示，弹簧测力计下悬挂一条形磁体，当开关闭合后，弹簧测力计示数变小。请标出电磁铁的S极和用“＋”标出电源的正极。
图16－3－13
1．电磁铁 磁化 2.电磁铁 磁性 3.A
4．(1)大铁钉吸引大头针数目的多少 (2)甲 乙
(3)乙 丙 (4)丁
5．伸长 6.B 7.B 8.B
9．A [解析] 闭合开关，电磁铁具有磁性，软铁棒被吸引，将滑动变阻器的滑片逐渐向右移动时，电路中的电流变大，电磁铁磁性增强，故弹簧L将伸长；闭合开关，根据右手螺旋定则可知电磁铁的上端为S极，同名磁极相互排斥，滑动变阻器的滑片向右移动时，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，对条形磁体的排斥力增大，所以弹簧F会缩短。
10．C
11．A [解析] 滑动变阻器的滑片P向右移动，电阻变大，电流变小，电磁铁的磁性减弱，故A正确；由右手螺旋定则可知，电磁铁右端为N极，左端为S极，则与条形磁体相互吸引，条形磁体有水平向左运动的趋势或向左运动，则摩擦力的方向水平向右，故B错误；增加线圈的匝数，电磁铁的磁性增强，由B知条形磁体有水平向左运动的趋势或向左运动，故C错误；将电磁铁中的铁芯抽掉后，闭合开关，磁性减弱，由B知条形磁体有水平向左运动的趋势或向左运动，故D错误。
12．如图所示
[解析] 分析题意可知，电路中必须连入电源和滑动变阻器。根据磁极间的相互作用可知，电磁铁的左端为N极，右端为S极，再根据右手螺旋定则可知，电流从电磁铁左端流入，据此可确定电源的正、负极。
13．(1)D (2)变大 变大
(3)电流大小 线圈的匝数
[解析] (1)磁体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质，所以物体A应由铁质材料制成。
(2)滑片左移时，接入电路的电阻变小，电流变大，电磁铁的磁性增强，使指针偏转的角度更大；在电流不变，铁芯不变时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强，使指针偏转的角度更大，故将导线a由与接线柱2相连改为与接线柱1相连，线圈的匝数增多，电磁铁的磁性增强，指针偏转的角度更大。
(3)实验得出：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。
14．C [解析] 根据右手螺旋定则判断，螺线管的右端是N极，左端是S极，故A错误；A点磁场的方向向左，故B错误；根据同名磁极相斥，异名磁极相吸的原理，小磁针静止后N极指向右，故C正确；向左移动滑片P，电阻变小，电流变大，电磁铁的磁性变强，故D错误。
15．如图所示
[解析] 当开关闭合后，弹簧测力计示数变小，说明电磁铁的上端是N极，下端是S极，根据右手螺旋定则判断出电源的左端是正极，如图所示。
