北师大版九年级全册物理 14.4电磁铁及其应用 同步练习题（含解析）

14.4电磁铁及其应用
同步练习题
一．选择题
1．通电螺线管中插入铁芯后，磁性大大增强，其原因是（　　）
A．插入铁芯相当于增加了线圈的匝数
B．铁芯原有的磁性使通电螺线管磁性增加
C．铁芯磁化后的磁场与电流的磁场叠加，磁性增加
D．铁芯磁化后的磁场与电流的磁场互相抵消
2．如图是由电磁铁P构成的自动空气开关的原理图，P为电磁铁，Q为衔铁且可绕O点转动，当家庭中电流达到一定值时，P吸引Q转动，闸刀在弹力的作用下自动开启，切断电路，起到保险作用。下列几种情况：①关掉一些用电器②短路③开一些用电器④超负荷运行，其中能使空气开关断开起保护作用的是（　　）
A．①③
B．②③
C．③④
D．②④
3．小明在使用电磁继电器时，看到说明书上写着“线圈额定直流电压6V，被控制电压220V、电流1A”，这表明（　　）
A．被控制电压为220V，线圈工作电压最高为6V，被控制额定电流1A
B．被控制电压为6V，线圈工作最高电压为220V，线圈额定电流超过1A
C．被控制电压为220V，线圈额定电压为6V．被控制电流不超过1A
D．被控制电压为6V，线圈额定电压为220V，线圈额定电流不超过1A
4．如图所示，若闭合电键S，则电磁铁的磁性将（　　）
A．增强
B．减弱
C．不变
D．无法判断
5．小明用自制的电磁铁来研究它的磁性与哪些因素有关。实验器材：两个相同大小的大铁钉、一些漆包线、开关、电源、滑动变阻器、一些回形针和电流表等。在实验中，用漆包线绕制横截面和紧密程度相同的三个线圈，其中两个线圈插入铁钉，另一个线圈内无铁钉。按如图电路进行实验，实验记录的数据如下表：由以上实验表明，电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关（　　）
线圈匝数
吸住回形针的个数
电流大小
有铁钉
无铁钉
50匝
100匝
100匝
0.2安
5个
9个
12个
0.4安
8个
17个
5个
A．只与电磁铁线圈匝数有关
B．只与电磁铁线圈匝数、是否有铁钉有关
C．只与电磁铁线圈匝数、通过线圈的电流有关
D．与电磁铁线圈匝数、是否有铁钉、通过线圈的电流都有关
6．长沙城市发展迅速，目前地铁部分线路已开通。小霖去乘坐地铁时发现“聪明的电梯”（如图甲），小霖根据网络搜索到如乙图所示的简易控制电路，电源电压保持不变，R是一个压敏电阻，其电阻阻值随压力的增大而减小。则（　　）
A．人走上电梯后，控制电路工作，此时电磁铁的A端为S极
B．人走上电梯后，电流表的示数与电压表的示数均增大
C．人走下电梯后，电磁铁磁性变强，电动机转速变慢
D．人走下电梯后，电压表示数增大，控制电路消耗的总功率变小
7．如图所示，是温度自动报警器的原理图，关于它以下说法中正确的是（　　）
A．温度计中的水银是绝缘体
B．温度计是根据液体热胀冷缩的性质工作的
C．报警器中的电磁铁运用了电流的热效应
D．报警时电磁铁的左端是
N
极
8．如图，电源电压保持不变，弹簧秤下挂着一块磁铁。现在盛有氢氧化钡溶液的烧杯中，逐渐滴入硫酸铜溶液至过量，弹簧测力计的示数（　　）
A．一直保持不变
B．先变大，后变小，最后趋于稳定
C．先变小，后变大，最后趋于稳定
D．逐渐变大，最后趋于稳定
9．如图为温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的是（　　）
A．温度升高至78℃时，L1亮灯报警
B．温度升高至78℃时，L2亮灯报警
C．温度升高至74℃时，L1亮灯报警
D．温度升高至74℃时，L2亮灯报警
10．如图是一种水位自动报警器的原理图，有关该报警器工作情况的下列叙述，不正确的是（　　）
A．该报警器绿灯是报警灯
B．该报警器的红、绿灯不会同时亮
C．当水位没有达到A时，电磁铁没有磁性
D．报警器工作时，必须依靠一般水的导电性，且水位必须到达A处
二．填空题
11．电磁铁有无磁性，可由　
　控制；改变电流的大小可以控制电磁铁的　
　；改变电流的方向，可以变换电磁铁的　
　。
12．如图是小华设计的一种节能电梯工作原理图，R是一个力敏电阻，当电梯上无人时，电动机的转速变小，电梯变慢，从而达到节能目的。由此可知当力敏电阻受到的压力变小，其阻值应　
　。当电梯上人变多时，电磁铁的磁性变　
　，触点3与触点　
　（选填“1”或“2”）接触。
13．2002年12月31日举世瞩目的上海磁悬浮列车线首次试运行，它是世界上第一条投入商业运营的磁悬浮列车线，它采用的是先进的超导磁悬浮技术，使列车稳稳地悬浮在轨道上方约10毫米处高速运行，请你根据所学过的物理知识并观测图后判断：要使列车悬浮起来，车身线圈的上方应该是　
　极（选填“N”或“S”），当列车悬浮在轨道上方后，车身线圈与轨道线圈之间的相互作用力和　
　是一对平衡力，使列车高速运行。
14．小金同学看到了一个悬浮地球仪摆件，于是利用手头材料制作了一个仿制品（如图），成功地将他的“地球仪”稳定地“漂浮”起来，实现“漂浮”的磁铁A端是　
　极；若要增加球体“漂浮”的高度，可将滑片P向　
　移动加以调节（填“上”或“下”）；增加到一定高度后，电磁铁对球体的斥力　
　（选填“变大”、“变小”或“不变”）
15．大棚栽种蔬菜需要严格的控制温度，为了帮助菜农蔬菜育苗播种工作，小陈咨询了相关农业技术专家。设计了大棚栽种番茄的温度自动报警器的电路，如图所示。当控制电路中有电流通过时，电磁铁右端为　
　极，电源正负极调换对工作电路　
　（选“有”或“无”）影响，在使用中发现，当温度达到设定的最高值28℃时，电铃没有报警、风扇没有工作，经检查，各元件完好，电路连接无误，则可能是因为　
　（任写一种）导致工作电路没有接通，小陈想修改控制电路来提高大棚内的种温度，方法是　
　。
三．实验探究题
16．如图所示为“探究电磁铁磁性强弱的因素”的电路。实验中使用了若干个相同的大铁钉和一些大头针。
（1）实验中通过观察　
　来判断电磁铁磁性的强弱；
（2）图一中甲、乙串联的目的是　
　；
（3）图二研究的问题是电磁铁的磁性强弱与　
　有关：
（4）图二实验中，小金想验证大铁钉的尖端为N极，请帮他设计一个验证方案　
　。
17．小明设计了一种“自动限重器”，如图（甲）所示。该装置由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机（实质是电动机）、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图（乙）所示。当货架承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。已知控制电路的电源电压U＝6V，电磁继电器线圈的阻值R＝10Ω．请你解答下列问题：
（1）由图（乙）中的图象可知，随着压力F的增大，压敏电阻R1的阻值将　
　。
（2）用笔画线代替导线将图（甲）的电路连接完整。
（3）电磁继电器中的电磁铁上端为　
　极（选填N、S）
（4）随着控制电路电流的增大，电磁铁的磁性将　
　，当电磁继电器线圈中的电流大小为30mA时，衔铁被吸下。若货架能承受的最大压力为800N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为　
　Ω。
（5）若要提高货架能承受的最大压力，滑动变阻器R2接入电路的阻值应　
　。
18．为了节约资源，现在的电动扶梯在无人时会停止运动，有人时又会自动运动起来，有小孩时一般也不自动启动。小陈很想弄明白其中的道理，走访了专业人士得知：控制电动扶梯的电路如图甲所示，压敏电阻的阻值R与压力F间的关系如表。
压力（N）
20
40
60
80
100
120
160
压敏电阻的阻值R（Ω）
45
35
27
23
20
18
15
（1）在乙图坐标系中画出压敏电阻的阻值R与压力F变化的图象；
（2）根据图甲、乙及表格数据分析可知，当人走在电动扶梯上，电动扶梯能自动运动的原理是　
　。
（3）已知电磁铁的电阻R线为10欧姆，电磁铁吸引磁铁的最小电流是0.2A，当体重为60牛顿的小孩站在电动扶梯上面，电动扶梯　
　（选填“能”或“不能”）自动运动。
参考答案
一．选择题
1．解：通电螺线管中插入铁芯后，之所以磁性会大大增强，原因是因为铁芯被通电螺线管的磁场磁化，磁化后的铁芯也变成了一个磁体，这样由于两个磁场互相叠加，从而使螺线管的磁性大大增强。
故选：C。
2．解：当电路中的电流过大时，即电磁铁中的电流过大时，磁性增强，故使得空气开关断开；
据所学的知识可知，关掉一些用电器，不会导致电流过大；短路会导致电流过大；开一些用电器，不一定总功率过大，所以电流也不一定过大；超负荷运行时，即总功率过大，故电流会过大，故符合题意的是②④。
故选：D。
3．解：电磁继电器是一种由低压电路控制高压电路的仪器，可以有效地保护人体安全。
低压电路提供的是直流电，电压为6V．高压电路提供的是交流电，被低压电路控制，电压为220V，电流最大不能超过1A。
故选：C。
4．解：闭合电键S1后，电路由单个的R1变为R1与R2并联，并联后的总电阻小于R1的阻值，由欧姆定律I＝可知，使得通过电磁铁线圈中的电流增大。根据影响电磁铁磁性大小的因素可知，通过线圈电流增大，电磁铁的磁性增强。
故选：A。
5．解：当电流都为0.2A，都有铁芯时，100匝的电磁铁比50匝的电磁铁吸引的回形针多，说明电流相同，有铁芯时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强。
当线圈都为50匝，都有铁芯时，线圈中的电流为0.4A比0.2A时，电磁铁吸引的回形针多，说明线圈的匝数相同，有铁芯时，电流越大，电磁铁的磁性越强。
当电流都为0.2A，当线圈都为50匝，有铁芯比无铁芯吸引的回形针多，说明电流相同，匝数相同时，有铁芯电磁铁的磁性强。
由实验现象知，电磁铁的磁性强弱跟电流大小、线圈匝数多少、有无铁芯都有关系。
故选：D。
6．解：A、根据安培定则电磁铁的上端为N极，即相当于条形磁铁的N极，故A错误；
B、R是一个压敏电阻，其阻值随压力的增大而减小，当人走上电梯后，压力增大，R的阻值变小，由I＝知，电路中电流变大，电流表示数增大，根据U＝IR知，电阻R1的电压增大，根据串联电路电压的规律知，电阻R两端的电压减小，电压表示数减小，故B错误；
C、人走下电梯后，压力减小，R的阻值变大，电路中电流变小，电磁铁磁性弱，则衔铁不会被拉下，与触点1接触，则电机与R1串联，电阻大，电流小，电动机转速变慢，故C错误。
D、人走下电梯后，压力减小，R的阻值变大，电路中电流变小，根据U＝IR知，电阻R1的电压减小，根据串联电路电压的规律知，电阻R两端的电压增大，电压表示数增大，根据P＝UI知控制电路消耗的总功率变小，故D正确。
故选：D。
7．解：AC、此原理是当温度达到一定值时，温度计内水银上升，因为水银是导体，控制电路会接通，电磁铁产生磁性，将衔铁吸引，将报警电路接通，电铃响，起到报警作用。电磁铁是运用电流的磁效应，而不是电流的热效应，故AC错误。
B、温度计是根据液体热胀冷缩的性质制成的，故B正确；
D、根据安培定则知左端为S极，故D错误。
故选：B。
8．解：
（1）由图可知，电磁铁的电流从下方流入，上方流出，根据安培定则可知其下方为N极，上方为S极，与悬挂磁铁相互排斥；
（2）电磁铁的磁性强弱跟电流的大小有关，电流越大，电磁铁的磁性越强；
当向氢氧化钡溶液逐渐滴入硫酸铜中溶液时，由于硫酸铜与氢氧化钡反应生成硫酸钡沉淀和氢氧化铜沉淀，使溶液的导电能力减弱，则电流越来越小，从而电磁铁的磁性变弱，电磁铁对悬挂磁铁的排斥力变小，则弹簧秤示数变大；
当氢氧化钡与硫酸铜完全反应后，硫酸铜溶液至过量，则会使溶液的导电性能增强，电流变大，电磁铁的磁性变强，电磁铁对悬挂磁铁的排斥力变大，则弹簧秤的示数变小，最后电路中的电流趋于稳定，故弹簧秤的示数趋于稳定。
综上所述，弹簧测力计的示数的变化情况为：先变大，后变小，最后趋于稳定，故B正确。
故选：B。
9．解：由题干中图可知：金属丝下端所指的示数为：70℃+2×4℃＝78℃；当温度升高到78℃，水银温度计顶端封入的一段金属丝就和水银相接，接通电路，电磁铁有了磁性，把衔铁吸引下来，L2亮，报警。
故选：B。
10．解：由图知，当水位到达A时，由于水的导电作用，控制电路接通，电磁铁获得磁性，吸引衔铁，使触点与上方绿灯断开，与下端红灯连通，故红灯亮。
A、由分析知，该报警器红灯是报警灯，故A错误；
B、红灯和绿灯不能同时亮，故B正确；
C、当水位没有达到A时，电磁铁没有磁性，衔铁在弹簧的作用下被拉起，只有绿灯亮，故C正确。
D、由分析知，报警器工作时，依靠水的导电性，且水位必须到达A，故D正确。
故选：A。
二．填空题
11．解：
将导线绕成螺线管形状，在其中插入铁芯就变成了电磁铁；电磁铁磁性有无可由通断电来控制；
电磁铁的磁性强弱可由电流大小和线圈匝数来控制，改变电流大小和改变线圈匝数都可以改变电磁铁的磁性强弱；
改变线圈中的电流方向可以改变电磁铁的极性。
故答案为：通断电；磁性强弱；极性。
12．解：当电梯上无人时，电动机的转速变小，电梯变慢，表明电路中的电流变大，电路的总电阻变大，力敏电阻的阻值变大，即力敏电阻受到的压力变小，其阻值增大；当电梯上人变多时，压力变大，力敏电阻的阻值减小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性变强，衔铁被吸下，触点3与触点2接触。
故答案为：增大；强；2。
13．解：因为列车悬浮，与铁轨是相互分离的，所以列车车身线圈的上方与铁轨线圈下方的极性应该是异名的，所以车身线圈的上方应该是S极，是利用异名磁极互相吸引的原理将车身托起的；
当列车悬浮在轨道上方后，车身线圈与轨道线圈之间的相互作用力和列车受到的重力大小相等，是一对平衡力；
故答案为：S；列车受到的重力。
14．解：小金同学看到了一个悬浮地球仪摆件，于是利用手头材料制作了一个仿制品（如图），成功地将他的“地球仪”稳定地“漂浮”起来，电磁铁的上端是S极，磁铁的下端是S极，根据磁极间的相互作用，实现“漂浮”的磁铁A端是N极；
若要增加玩偶“漂浮”的高度，可将滑片P向上移动加以调节，使电路中的电阻变小，电流变大，电磁铁磁性增强。增加到一定高度后，球体会静止在空中，电磁铁对球体的斥力仍然等于球体的重力，故斥力不变。
故答案为：N；上；不变。
15．解：由安培定则可知，电磁铁左端为S极，右端为N极；
电磁铁的磁性的有无与电流的方向无关，故电源正负极调换对工作电路无影响；
当温度升高到设定值时，水银柱与上方金属丝连通，使左侧形成通路，电磁铁中有电流通过，电磁铁吸引衔铁，由于电磁铁磁性的大小与电流大小和匝数多少有关，如果电源电压，使得电流较小，磁性较小，则电磁铁吸引不动衔铁，工作电路不会工作；
把金属丝向上移动，这样可以控制温度。
故答案为：N；无；控制电路电源电压太小；金属丝向上移动。
三．实验探究题
16．解：（1）磁性的强弱无法用肉眼直接观察，因此，可借助观察电磁铁能够吸起的大头针的数量来判断其磁性的强弱，这属于转换法的应用。
（2）读图可知，两只电磁铁是串联在电路中的，而串联电路中电流相同，并且两线圈的匝数不同，因此串联的目的是为了保证电流相等，探究电磁铁磁性的强弱与线圈匝数的关系；
（3）根据图二可知，滑动变阻器与线圈串联，改变滑动变阻器接入电路的阻值可改变电路电流的大小，因此该实验是探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系；
（4）拿一个已知极性的磁体，让磁体的N极靠近铁钉的尖端，如果相互排斥，则铁钉的尖端为N极。
故答案为：（1）电磁铁能够吸起的大头针的数量；（2）保证电流相等，探究电磁铁磁性的强弱与线圈匝数的关系；（3）电流大小；（4）拿一个已知极性的磁体，让磁体的N极靠近铁钉的尖端，如果相互排斥，则铁钉的尖端为N极。
17．解：（1）由图乙中的图象可知，压敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小；
（2）将货物装载机和上触点串联组成工作电路，将R1、滑动变阻器R2、电磁铁串联接入控制电路；
电路如图所示：
（3）已知电源正负极，根据电流流向，由安培定则可知，电磁继电器中电磁铁上端为N极，下端是S极，
（4）因为R1和线圈电阻及变阻器R2串联，
所以I1＝I2＝Imax＝30mA＝0.03A，
由图乙可知：F＝800N时，R1＝80Ω，
由I＝得：
U1＝I1R1＝0.03A×80Ω＝2.4V，
U′＝U﹣U1＝6V﹣2.4V＝3.6V，
R′＝＝＝120Ω。
即：滑动变阻器R2的最大阻值至少为120Ω﹣10Ω＝110Ω。
（5）想“提高货架能承受的最大压力”，同时还应防止“装载机停止向货架上摆放物品”，故应在增大压力的同时，不能增大电流，故从欧姆定律的角度能分析出，此时滑动变阻器R2接入电路的阻值应变大。
故答案为：（1）减小；（2）见上图；（3）N；（4）增强；110；（4）变大。
18．解：（1）根据表中数据，在坐标系中找出对应的点，用平滑的曲线连接，得出压敏电阻的阻值R与压力F变化的图象：
（2）因压敏电阻的阻值随压力的变大而减小，当一定体重的人走上电梯时，压力变大，电路的总电阻变小，根据欧姆定律，电路的电流变大，电磁铁磁性变强，将衔铁吸下，电动机工作；
（3）已知电磁铁的电阻为10Ω，当体重为60N的小孩站在电动扶梯上面，对压敏电阻的电压为60N，由表中数据知，压敏电阻的阻值R＝27Ω，
由电阻的串联和欧姆定律，电路的电流：
I＝＝≈0.16A＜0.2A，故衔铁不能被吸下，电动扶梯不能自动运动。
故答案为：
（1）如上图所示；（2）压敏电阻的阻值随压力的变大而减小，当一定体重的人走上电梯时，压力变大，电路的总电阻变小，根据欧姆定律，电路的电流变大，电磁铁磁性变强，将衔铁吸下，电动机工作；（3）不能。