北师大版九年级物理全一册 14.4电磁铁及其应用 达标作业（解析版)

14.4电磁铁及其应用
达标作业（解析版)
1．如图所示电路连接中，当开关S闭合时，下列说法正确的是
A．螺线管上端为S极，滑片P向左移，弹簧伸长
B．螺线管上端为N极，滑片P向左移，弹簧缩短
C．螺线管上端为S极，滑片P向右移，弹簧伸长
D．螺线管上端为N极，滑片P向右移，弹簧缩短
2．如图是一个水位自动报警器的原理图。水位没有到达金属块A时，绿灯亮；水位到达金属块A时，红灯亮。下列关于它的工作原理的讨论中正确的是（　　）
A．此容器中的水不能导电
B．此装置中电磁铁有无磁性与水位有关
C．红、绿灯所在电路是控制电路
D．衔铁是永磁体
3．如图所示，静止于光滑水平面的小车上放有一条形磁铁，左侧有一电磁铁，闭合开关，下列判断正确的是（ ）
A．电磁铁右端为 N 极
B．小车向右运动
C．只将滑片 P 向右移动，电磁铁磁性减弱
D．只将电源正负极交换，电磁铁磁性增强
4．消防应急灯在没有停电时，灯是熄灭的；停电时，标有“36V”字样的两盏灯就会正常发光。如图所示的电路中符合要求的是（ ）
A． B． C． D．
5．为了探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关，某同学使用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁进行实验，如图所示，下列说法中正确的是
A．要使电磁铁的磁性增强，滑动变阻器的滑片应向右滑动
B．用电磁铁吸引大头针的数目显示它的磁性强弱
C．两电磁铁的线圈串联是为了探究磁性强弱与电流的关系
D．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
6．如图所示的探究电生磁的装置，则下列说法错误的是（ ）
A．根据图甲可知：电流的磁场方向与电流方向有关
B．根据图乙可知：通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似
C．根据图丙可知：电磁铁磁性的强弱跟线圈匝数有关
D．要使图丙中右边的电磁铁磁性增强，可以将滑动变阻器滑片右移
7．如图所示，在电磁铁正上方用弹簧挂着一条形磁铁，开关闭合后，当滑片P从a端向b端滑动过程中，会出现的现象是（ ）
A．电流表示数变小，弹簧长度变短
B．电流表示数变小，弹簧长度变长
C．电流表示数变大，弹簧长度变长
D．电流表示数变大，弹簧长度变短
8．如图所示，通电螺线管上方附近有一点M，小磁针置于螺线管的左侧附近。闭合并关K，下列判断正确的是
A．M点的磁场方向向左
B．螺线管的左端为S极
C．小磁针静止后，其N极的指向向左
D．向右移动滑片P，螺线管的磁场增强
9．在探究电磁铁的实验中，小明利用相同规格的大铁钉和漆包线自制了两个匝数不同的线圈，连接电路如图所示.闭合开关，调整变阻器滑片使电流大小保持不变，观察电磁铁吸引大头针数目的多少.这一实验的目的是研究电磁铁的磁性强弱与哪个因素有关（ ）
A．电磁铁的极性 B．线圈的匝数 C．电流的方向 D．电流的大小
10．下面是几位同学关于电磁继电器的几种说法，你认为其中不正确的是
A．使用电磁继电器可以直接控制工作电路的通断
B．我们操作时直接控制的是低电压、弱电流电路的通断
C．电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路的一种开关
D．电磁继电器是自动控制电路的重要部件
11．在物理综合实践活动中，创新小组的同学设计了如图所示的汽车启动电路，旋转钥匙接通、间电路，电动机启动汽车。由图可知F端为螺线管的__________（选填“N”或“S”）极，R的滑片向左移时螺线管磁性__________（选填“增强”或“减弱”）。
12．下水井盖的丢失给人们出行带来了安全隐患．为提示路人注意安全，小明设计了如图所示的电路，电路中利用一元硬币代替铁质井盖是因为两者都属于_________（填“绝缘体”或“导体”）．当井盖丢失时，灯泡发光报警，当电磁铁的线圈中有电流通过时，继电器的动触点与_______（填“上”或“下”）静触点接触，电磁铁的上端是_________极．
13．如图所示，电路中Rx为压敏电阻，阻值随所受压力增大而减小，开关S闭合后，螺线管的上端相当于电磁铁的_________极；当压力增大时，电磁铁的磁性会________．
14．在图中标出小磁针静止时C端的的极性（N、S）
（_______）
当滑动变阻器的滑片向下滑动时，通电螺线管的磁性会_______。
15．应急照明灯是在正常照明电源发生故障时，能持续照明而不间断工作的一类灯具，如图1所示。应急照明灯主要由灯泡（或LED灯珠）、蓄电池、充电器、自动控制电路及相关部件组成。在照明电源正常情况下，应急照明灯通过充电器给蓄电池充电，此时，自动控制电路及相关部件自动将灯泡（或LED灯珠）与蓄电池断开不发光。当照明电源突然停电时，应急照明灯通过自动控制电路及相关部件自动把灯泡（或LED灯珠）跟蓄电池接通，从而实现自动应急照明。下表为某型号应急照明灯的主要技术数据：
输入电压
充电时间
应急照明时间
应急照明功率
AC200V
＜24h
＞90min
0.96W×2
应急照明光源
蓄电池
种类
数量
灯泡额定电压
类别
额定电压
容量
灯泡
2只
2.4V
Ni﹣Cd
2.4V
1.8Ah
（注：蓄电池的容量Q的计算公式：Q＝It）
（一）在该型号应急照明灯刚投入使用阶段，待蓄电池充满电后，可以实现的最长连续应急照明时间为多少？
（二）小兰跟老师提出自己要设计并组装一只简易的应急照明灯。老师告诉她实验室现有以下器材：双孔插座及与之配套的插头1套、小灯泡（额定电压：DC3.0～3.4V，额定电流：350mA）4只、电磁继电器（额定电压：DC6V；额定电流：0.15A）1套及与之配套的低压直流电源（输入电压：AC220V，输出电压：DC6V）1台，蓄电池（两端电压：6V）1只及与之配套的充电器（输入电压：AC220V，输出电压：DC6V）1只，导线（足量），如图2所示。
（1）请你帮助小兰在图上完成简易应急照明的接线。要求如下：
①家庭电路正常工作时，充电器自动给蓄电池充电，各灯泡不发光；
②当家庭电路停电时，蓄电池自动给各灯泡供电，使各灯泡均正常发光，且在一盏小灯泡灯丝烧断后还应该有部分小灯泡能正常工作；
（2）小明看到小兰连接的电路后，认为可以去掉低压直流电源，而将电磁铁的两个接线柱直接接在充电器的输出端。请你分析这样做不可行的原因。
16．阅读材料，回答问题：
磁悬浮列车
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。
磁悬浮列车头部的电磁体N极被安装在靠前一点的轨道上的电磁体S极所吸引，同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体N极所排斥。列车前进时，线圈里流动的电流方向就反过来，即原来的S极变成N极，N极变成S极。循环交替，列车就向前奔驰。 稳定性由导向系统来控制。
磁悬浮列车底部及两侧转向架的顶部安装电磁铁，在"工"字轨的上方和上臂部分的下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流使电磁铁和轨道间保持1厘米的间隙，让转向架和列车间的吸引力与列车重力相互平衡，利用磁铁吸引力将列车浮起1厘米左右，使列车悬浮在轨道上运行。这必须精确控制电磁铁的电流。
磁悬浮列车是利用磁极间__________________的原理工作的。
参考答案
1．A
【解析】
闭合开关后，电流从通电螺线管的上端流向下端，利用安培定则可知通电螺线管的上端为S极，下端为N极，已知弹簧连接的磁体下端为N极，则异名磁极相互吸引，当滑片向左移动时，变阻器连入电路的电阻变小，由I=可知通过电路的电流增大，则磁性增强，弹簧伸长；当滑片向右移动时，变阻器连入电路的电阻变大，由I=可知通过电路的电流减小，则磁性减弱，弹簧缩短，故选A。
2．B
【解析】
A．水位到达金属块A时，红灯亮，说明电路接通，此时A与B未直接接触，通过容器中的水间接接触，则说明容器中的水可以导电，故A错误；
B．当水位未达到A时，电路不通，电路中无电流，则电磁铁无磁性；当水位达到A时，电路接通，电磁铁产生磁性，则说明装置中电磁铁有无磁性与水位有关，故B正确；
C．通过控制容器中水位高低，从而控制红、绿灯的通断，说明左侧电磁铁所在电路为控制电路，故C错误；
D．衔铁为铁制品，可以被磁铁吸引，自身不是磁体，故D错误。
3．C
【解析】
AB．电流从电源的正极流出，根据安培定则可知，通电螺线管的左端是N极，右端为S极，小车上的磁铁左端为N极，异名磁极相互吸引，小车受到了一个向左的吸引力，小车就会向左运动，故A、B错误；
C．滑片P向右移动，连入电路的电阻增大，电源电压不变，电流减小；在线圈匝数和铁芯不变时，电流减小，电磁铁的磁性减弱，故C正确；
D．把电源的正负极对调，将电源的正负极对调，可以改变电磁铁的极性，但不能改变磁性强弱，故D错误；
4．C
【解析】
A、由图知，没有停电即220V的电路接通时，电磁铁有磁性，吸引衔铁，使下面的一只灯泡发光，故A不合题意；
B、由图知，右侧电路的电源电压为36V，而两盏灯的额定电压均为36V，要使外部电路停电时，两盏灯都能正常发光，则两盏灯应并联，而图中两盏灯串联，不能正常发光，故B不合题意；
C、由图知，没有停电时，电磁铁有磁性，吸引衔铁，上面的两只灯泡都不发光；停电时，衔铁被弹簧拉起，上面两只并联的灯泡可以在36V的电压下正常发光，故C符合题意；
D、由图知，没有停电时，电磁铁有磁性，吸引衔铁，下面的两只灯泡都发光，而停电时，衔铁被弹簧拉起，则两只灯泡都不发光，故D不合题意。
5．B
【解析】
A. 影响电磁铁磁性强弱的因素是电流的大小和线圈的匝数, 在电压、线圈的匝数不变的情况下，要使电磁铁的磁性增强，可以使电路中的电流增大，所以，应向左移动滑片，使电路总电阻减小，故A不符合题意；
B. 电磁铁的磁性强弱无法直接用肉眼看出，可以通过观察它吸引大头针的数目来比较两者磁性强弱，故B符合题意；
C. 两电磁铁的线圈串联，则通过两线圈的电流大小相同，可以研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数之间的关系，故C不符合题意；
D. A线圈和B线圈串联在电路中，通过两个线圈的电流大小是相同的，故D不符合题意。
6．D
【解析】
A．根据图甲可知：电流方向改变，小磁针偏转方向发生改变，这说明电流的磁场方向与电流方向有关，故A正确，不符合题意；
B．据图乙中小磁针的分布可知：通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似，故B正确，不符合题意；
C．根据图丙可知：在电流相同时，线圈匝数越多的，吸引的大头针个数越多，这说电磁铁磁性的强弱跟线圈匝数有关，故C正确，不符合题意；
D．通过增大电流可以增大电磁铁的磁性，故可以将滑动变阻器的滑片向左移动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路中的电流变大，故D错误，符合题意。
7．D
【解析】
AC．电流由下方流入，则由右手螺旋定则可知，螺线管上端为N极；因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以，两磁铁同名相对，相互排斥；当滑片P从a端向b端滑动过程中，滑动变阻器接入电阻减小，电路中的总电阻减小，由 可知，电路中电流变大，即电流表的示数变大，故AC错误；
BD．此时条形磁铁受向上的力增强，弹簧长度变短，故B错误、D正确．
8．C
【解析】
A．由于在磁体的外部，磁感线从N极指向S极，所以， M点的磁场方向向右，故A错误；
B．由安培定则知道，用右手握住螺线管，四指指向电流的方向时，大拇指指向左端，即通电螺线管的左端为N极，故B错误；
C．由于通电螺线管的左端是N极，根据异名磁极相互吸引知道，小磁针的S极应靠近螺线管的左端，则小磁计的N极向左转动，小磁针会逆时针旋转，故小磁针静止时，其N极的指向向左，故C正确；
D．由图知道，当向右移动滑片P时，接入电路的电阻增大，则电流减小，所以，电磁铁的磁性会减弱，故D错误。
9．B
【解析】
由图可知，两根铁钉规格相同，将两电磁铁串联，保证了两电磁铁线圈中的电流大小相等， 改变了线圈匝数。根据控制变量法可知，这一实验是探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系。故B符合题意。
10．A
【解析】
A．使用电磁继电器可以间接控制电路的通断，故A错误，符合题意；
B．电磁继电器是用低电压、弱电流的控制电路来控制高电压、强电流的工作电路，我们操作时控制的是低电压、弱电流的通断，故B正确，不符合题意；
C．电磁继电器的实质是一个利用电磁铁间接控制工作电路的开关，故C正确，不符合题意；
D．电磁继电器是一个间接控制工作电路的开关，而电磁继电器是自动控制电路的重要部件，故D正确，不符合题意。
11．S 增强
【解析】
[1]当接通电路时，通电螺线管电流从下端流入，上端流出，根据安培定则可知，F端为螺线管的S极。
[2]R的滑片左移时，电阻减小，根据欧姆定律可知，电流变大，螺线管磁性大小与电流大小有关，电流变大，螺线管磁性增强。
12．导体 下 N
【解析】
一元硬币是金属属于导体，由图看出当井盖丢失时，控制电路断开，电路中无电流，电磁铁无磁性，衔铁被弹簧拉起，灯泡发光报警；当电磁铁的线圈中有电流通过时，电磁铁中有电流有磁性，衔铁被吸下，继电器的动触点与下静触点接触，根据右手螺旋法则，电磁铁的上端是N极。
13．S 增强
【解析】
根据安培定则知道开关S闭合后，螺线管的上端相当于电磁铁的S极；当压力增大时，Rx的阻值随所受压力增大而减小，电路的电流会增加，电磁铁的磁性会增强．
14． 增强
【解析】
第一空．如图，开关闭合，电流由线圈上部流入，下部流出，由安培定则判断，螺线管的下端为N极，上端为S极，再根据同名磁极排斥，异名磁极吸引的规律知，小磁针的上端为N极，如图：
；
第二空．当滑动变阻器的滑片向下滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，则电流变大，所以通电螺线管的磁性会增强。
15．（1）①2.25h②（2）见解析
【解析】
（一）由该型号应急照明灯的主要技术数据可知，其所用灯泡的额定电压为2.4V，其蓄电池两端的电压也是2.4V；
由此可知，两只灯泡应并联；
单只灯泡正常发光时的电流：
IL＝＝0.4A，
∵并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
∴干路中的总电流：
I＝2×IL＝2×0.4A＝0.8A，
即蓄电池对外供电电流为I＝0.8A，
蓄电池充满电后，可以实现的最长应急照明时间：
t＝＝2.25h；
（二）（1）①家庭电路正常工作时，充电器自动给蓄电池充电，各灯泡不发光，说明衔铁与下触点接触，充电器给蓄电池充电，要注意电磁继电器的电磁铁应接于低压直流电源的输出端；
②当家庭电路停电时，蓄电池自动给各灯泡供电，说明衔铁与下触点接触，蓄电池要提供电能；小灯泡的额定电压为3.0～3.4V，且在一盏小灯泡灯丝烧断后还应该有部分小灯泡能正常工作说明四只灯泡两两串联后再并联；气压直流电源与电磁继电器相连，如下图所示：
（2）若将电磁铁的两个接线柱直接接在充电器两端，当家庭电路正常工作时，电磁铁有磁性，吸引衔铁下移，接通蓄电池充电电路，充电器给蓄电池充电；当家庭电路停电时，蓄电池与电磁铁构成通路，电磁铁依然保持磁性，蓄电池无法为小灯泡供电，小灯泡不能发光。
答：（一）在该型号应急照明灯刚投入使用阶段，待蓄电池充满电后，可以实现的最长连续应急照明时间为2.25h；
（二）（1）如上图所示；
（2）若将电磁铁的两个接线柱直接接在充电器两端，当家庭电路正常工作时，电磁铁有磁性，吸引衔铁下移，接通蓄电池充电电路，充电器给蓄电池充电；当家庭电路停电时，蓄电池与电磁铁构成通路，电磁铁依然保持磁性，蓄电池无法为小灯泡供电，小灯泡不能发光。
16．同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引
【解析】
磁悬浮列车底部及两侧转向架的顶部安装电磁铁，在"工"字轨的上方和上臂部分的下方分别设反作用板和感应钢板，让转向架和列车间的吸引力与列车重力相互平衡，利用异名磁极相互吸引将列车浮起；
磁悬浮列车头部的电磁体N极被安装在靠前一点的轨道上的电磁体S极所吸引，同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体N极所排斥，利用同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，列车就向前奔驰。
答案：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。