1.3 电磁铁的应用 导学案（含答案）

电磁铁的应用
课前一练
1、如图是直流电铃的工作原理图。下列说法正确的是（　B　）
A．铃声可以在真空中传播
B．铃声是由铃碗的振动产生的
C．变阻器滑片向右移时，电磁铁的磁性增强
D．绕制电磁铁线圈时，线圈的匝数越少，磁性越强
2、小明在科学拓展课上制作了一个简易喇叭（原理如图）。接通信号源后，电流的方向不断改变，导致线圈的磁极不断变化，通过吸引或排斥磁铁，带动纸盆振动。为改变纸盆振动幅度以调节喇叭响度，下列方法不可行的是（　A　）
A．改变磁铁的磁极 B．改变电流的大小
C．改变磁铁磁性强弱 D．改变线圈的匝数
3、为保证湖滨桥以及过桥车辆的安全，工作人员在桥的入口处安装了“超载检测报警系统”。检测时，当车辆重量小于1×105N时，绿灯亮、红灯灭，表示可以通行；当车辆重量大于等于1×105N时，红灯亮、绿灯灭，表示禁止通行。系统中的电路元件如图甲所示，其中压敏电阻Rx在检测时承受车辆的全部重量，它的阻值随所受压力F变化的图像如图乙所示；Ro为定值电阻；电磁继电器线圈的阻值为10Ω，当流过线圈的电流大于等于30mA时，通电线圈的作用效果大于弹簧的作用效果，衔铁被吸下，动触点P和静触点M断开并和静触点N接通；电池组的电压为6V；绿灯、红灯的正常工作电压均为220V。
（1）请在图甲中用笔画线代替导线完成电路连接。
（2）定值电阻Ro的阻值为 ___ _Ω。
【答案】（1）如图：；（2）90
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一、电磁铁
1、电磁铁
（1）定义：电磁铁是一个内部插有铁芯的螺线管。
（2）结构：
2、判断电磁铁磁性的强弱（转换法）：根据电磁铁吸引大头针的数目的多少来判断电磁铁磁性的强弱。
3、影响电磁铁磁性强弱的因素（控制变量法）：①电流大小；②有无铁芯；③线圈匝数的多少
结论（1）：在电磁铁线圈匝数相同时，电流越大，电磁铁的磁性越强。
结论（2）：电磁铁的磁性强弱跟有无铁芯有关，有铁芯的磁性越强。
结论（3）：当通过电磁铁的电流相同时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强。
4、电磁铁的优点
（1）电磁铁磁性有无，可由电流的有无来控制。
（2）电磁铁磁性强弱，可由电流大小和线圈匝数的多少来控制。
（3）电磁铁的磁性可由电流方向来改变。
二、电磁铁的应用
1、电磁铁的应用：电磁起重机、磁悬浮列车、电磁选矿机、电铃、电磁自动门等。
2、电铃工作原理
（1）工作原理图：
（2）工作过程：电路闭合，电磁铁具有磁性，吸引弹性片，使铁锤向铁铃方向运动，铁锤打击铁铃而发出声音，同时电路断开，电磁铁失去磁性，铁锤又被弹回，电路闭合。上述过程不断重复，电铃发出了持续的铃声。
3、电磁选矿机工作原理
（1）工作原理图：
（2）工作过程：磁铁矿被吸引，其余杂质不被吸引，分开落入不同的收集装置。
4、磁悬浮列车：利用同名磁极相排斥托起列车，利用磁极间相互作用，使列车前进。
电磁继电器
1、电磁继电器：利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关。使用电磁继电器可以用低电压和弱电流电路的通断，来控制高电压和强电流电路的通断。分为控制电路和工作电路两个部分。
（2）工作原理：电磁继电器的结构如图所示，它由电磁铁A、衔铁B、弹簧C 和触点D 组成。当低压电源开关闭合时，控制电路中有电流通过，电磁铁 A产生磁性，吸引衔铁B，使动触点与红灯触点分离，而与绿灯触点接通，故红灯熄灭，绿灯亮起，电动机开始工作。当低压电源开关断开时，电磁铁失去了磁性，衔铁B在弹簧C的作用下拉起，使动触点与绿灯触点分离，而与红灯触点接通，故红灯亮起，绿灯熄灭，电动机停止工作。
2、应用
（1）水位自动报警装置：工作原理——水位没有到达金属块A时，电磁铁不通电无磁性，绿灯亮，显示水位正常；当水位到达金属块A时，电磁铁通电有磁性，将衔铁吸下来，红灯亮，表示水位不正常。

（2）温度自动报警装置：工作原理——温度升高时，水银面上升，当水银面上升到与金属丝接触时，电磁铁线圈中有电流通过，产生磁性吸引衔铁，工作电路就形成了一个回路，电铃就响起来了。
3、扬声器
（1）结构：线圈(电磁铁部分)、永久性磁体(原来的磁场)、锥形纸盆(振动从而产生声音)。
（2）工作原理：扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。线圈通过的电流是方向不断变化的交变电流，当线圈受磁铁的吸引向左运动；当线圈通过相反方向的电流时，线圈受磁铁的排斥向右运动，，由于通过线圈是交变电流，它的方向不断变化，线圈就不断地来回振动，带动纸盆也来回振动，扬声器就发出声音。

同步练习
1、连接如图所示电路，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（　B　）
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
2、如图所示为一台非铁质物质制成的天平．A是一铁块，B是电磁铁．未通电时天平平衡，给B通以图示方向的电流（a端接电源正极，b端接电源负极），调节线圈中电流的大小，使铁块A向上匀速运动，在此过程中（　A　）

A． 电磁铁B的上端为S极，天平仍保持平衡
B． 电磁铁B的上端为S极，天平右盘下降
C． 电磁铁B的上端为N极，天平右盘下降
D． 电磁铁B的上端为N极，天平仍保持平衡
3、在地下停车场，驾驶员常常根据车位入口上方的红、绿灯判断是否有车位．小吴设计一种自动控制方案：将光控开关S（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．如图中的电路符合要求的是（　C　）
A． B． C．D．
4、小明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，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，警铃响．图甲中继电器的供电电压U1=3V，继电器线圈的电阻R0为30Ω，当线圈中的电流大于等于50mA时，警铃响．图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图象．以下说法正确的是（　D　）
A．图中接线柱A应与C连接，B与D连接
B．当环境温度升高时，电磁铁的磁性减弱
C．图甲中电磁铁的下端P的磁极应为N极
D．环境温度达到80℃时，警铃响
5、如图所示，条形磁铁置于水平桌面上，电磁铁与条形磁铁处于同一水平线放置，且左端固定，当开关S闭合，电路中滑动变阻器的滑片P逐渐向下移动时，条形磁铁始终保持静止，则在此过程中，条形磁铁受到的摩擦力（　A　）
A．方向向右，逐渐减小 B．方向向右，逐渐增大
C．方向向左，逐渐减小 D．方向向左，逐渐增大
6、小磁针静止后指向正确的是（　C　）
A． B． C． D．
7、关于如图所示的螺线管，通电螺线管，说法正确的是（　D　）
A．ac端都是N极 B．bd端都是S极
C．bc两端互相吸引 D．bc两端互相排斥
8、如图所示是一种水位自动报警器的原理图，当水位到达金属块A时（一般的水能导电），电路中（　D　）
A．红灯和绿灯都亮 B．红灯和绿灯都不亮
C．绿灯亮，红灯不亮 D．红灯亮，绿灯不亮
9、在探究“影响电螺线管磁性强弱的因素”实验中，小华用电池（电压一定）、滑动变阻器、数量足够的大头针、铁钉及足够长的漆包线为主要器材，制作了简易电磁铁甲和乙，并将它们连成如图所示的电路（　D　）
A．当滑片向右移动时，两电磁铁吸引的大头针的个数将增多
B．由安培定则可知，甲铁钉的下端为S极
C．电炉子也属于电磁铁的应用
D．实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的，其原因是同名磁极互相排斥
10、如图是利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的原理示意图。其中，R是光敏电阻，光敏电阻的阻值R随光照度的增强而减小。白天，通过太阳能电池板与蓄电池回路将太阳能转化为化学能储存在大容量蓄电池内。傍晚，当光照度小于一定值时，通过蓄电池与LED回路，路灯开始工作。请用笔画线将电路原理图连接完整，使工作电路能正常工作(与触点的接线只能接在静触点上，图中已给出静触点D、E、F、G的四根引线；连线不能交叉)
【答案】
11、下图是一种防汛报警器的原理图。K是触点开关,B是一个漏斗形的竹片圆筒,里面有个浮子A，试说明这种报警器的工作原理。
【答案】水位升高时,浮子A会推动B一起上升,当水位达到或超过警戒线时,使控制电路接通。遮时,电流通过电磁铁,使它吸引衔铁,并使工作电路接通，电灯发光报警。当水位降低时，浮子A带动B一起下降。当水位低于警戒线时，控制电路被断开，电磁铁园无电漉通过而停止工作，不再吸 引衔铁，使工作电路被断开，电灯不再发光报警。
12、小强利用压力传感器、电磁继电器、阻值可调的电阻R等元件，设计了一个汽车超载自动报警电路，如图甲所示．他了解到这种压力传感器所受压力越大时，输出的电压U就越大，二者的关系如图乙所示．闭合开关S，当继电器线圈中电流大于或等于20mA时，衔铁被吸合．已知传感器的输出电压U即为继电器控制电路的电源电压，线圈的电阻为20Ω．
（1）车辆不超载时，工作电路中绿灯亮；当传感器所受压力增大到一定程度时，红灯亮，说明汽车超载．请你判断灯　　　　　　 （选填“L1”或“L2”）是红灯．
（2）某水平公路桥禁止质量大于或等于20t的车辆通行，要用小强设计的装置为此桥报警，R的阻值应调节为多少？g取ION/kg．
（3）在水平路面上，要使该装置报警，通过车辆的最小重力为多少？
（4）请你运用所学物理知识，说明超载的一项危害．
【答案】（1）L2；
（2）R的阻值应调节为30Ω；
（3）在水平路面上，要使该装置报警，通过车辆的最小重力为8×104N；
（4）超载的汽车质量大，惯性大，急刹车后滑行距离大，容易出交通事故．