1.3
电磁铁的应用
一．选择题（共6小题）
1．（2019春?上城区期末）探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，按如图中的电路进行实验，通过观察电磁铁A、B吸引大头针的数目来判断影响因素的强弱。该装置可探究的因素有：①电流的大小，②线圈的匝数，③电流的方向，④电磁铁的极性，该实验能判定是影响铁磁性强弱的因素有（ ）
A．①②
B．③④
C．②③④
D．①②③④
【解答】解：
（1）对于同一电磁铁A或B，当移动滑动变阻器滑片时，前后两次通过同一电磁铁的电流大小不同，可以通过观察同一电磁铁前后两次吸引大头针的数目来判断电磁铁磁性的强弱，故①正确；
（2）图中电磁铁A和电磁铁B是串联的，则通过它们的电流相等，电磁铁A和电磁铁B的匝数不同，吸引大头针的数目不同，说明影响电磁铁磁性强弱的因素是线圈的匝数，故②正确。
（3）因电磁铁A和电磁铁B线圈缠绕的方式不同，所以，两者电流的方向不同，电磁铁的极性不同，与电磁铁磁性强弱无关，故③④不正确。
故选：A。
2．（2019春?长兴县期末）如图所示，电磁铁的左下方有一铁块，在大小不变的力F作用下向右作直线运动。当铁块从电磁铁的左下方运动到正下方过程中，同时滑片逐渐向上滑动，下列判断正确的是（ ）
A．电磁铁上端为N极
B．铁块运动过程中，电磁铁的磁性逐渐减弱
C．铁块作匀速运动
D．铁块对地面的压强逐渐减小
【解答】解：
A、图中电流从螺线管上端流入、下端流出，根据安培定则，用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向电磁铁的下端，即电磁铁下端为N极，上端为S极，故A错误；
B、由图可知，当滑动变阻器的滑片向上滑动时，变阻器接入电路的阻值会变小，电路中电流变大，电磁铁的磁性增强，故B错误；
C、最初铁块做匀速直线运动，拉力与摩擦力大小相等；
电磁铁的磁性增强，当铁块从电磁铁的左下方运动到正下方过程中，铁块受到的吸引力增大，使铁块对桌面的压力减小，根据影响滑动摩擦力的大小因素可知，铁块受到的摩擦力减小，而拉力F的大小不变，所以，此时铁块受力不平衡，不再保持匀速直线运动，故C错误。
D、由C可知，铁块对桌面的压力减小，而接触面积不变，由p可知，铁块对地面的压强也减小；故D正确。
故选：D。
3．（2020春?绍兴月考）如图所示，盛水的烧杯放在电磁铁上方，当电磁铁的开关断开时，空心小铁球自由地浮在水面上，小磁针指向如图所示，以下说法错误的是（ ）
A．开关闭合时，小磁针N极向下偏转，S极向上偏转
B．开关闭合、滑动变阻器的滑片向下移动时，电磁铁磁性增强
C．当电路中电流减小时，空心小铁球所受的浮力减小
D．无论开关断开还是闭合，浮在水面上的空心小铁球所受的浮力不变
【解答】解：
A、根据图片可知，电磁铁线圈上电流方向向右，用右手握住螺线管，四指指尖向右，那么大拇指指向上面，所以电磁铁的上端为N极，下端为S极。根据“异名磁极相互吸引”可知，小磁针的N极向下偏转，S极向上偏转，故A正确；
B、开关闭合、滑动变阻器的滑片向下移动时，变阻器的阻值变小，电流变大，因此电磁铁的磁性增强，故B正确；
C、当电路中电流减小时，电磁铁的磁性减弱，那么铁球受到的吸引力减小。根据F浮＝G+F吸引可知，这时小铁球受到的浮力减小，故C正确；
D、开关闭合时，铁球受到吸引力，那么它受到的浮力变大，故D错误。
故选：D。
4．（2020?宁波模拟）如图是一种江河水位自动报警的原理图。当水位低于A点时，工作电路绿灯工作。到达A点时，衔铁被吸下，工作电路红灯和电铃开始工作。某次水位超过A点时由于电磁铁磁性太弱而衔铁没有被吸引。下列做法中合理的是（ ）
A．更换弹性更好的弹簧
B．减少电磁铁线圈的匝数
C．增加工作电路的电源电压
D．增加控制电路的电源电压
【解答】解：A、更换弹性更好的弹簧，则需要更大的电磁铁磁性，故A做法不合理；
B、减少电磁铁线圈的匝数，电磁铁磁会减小，故B做法不合理；
C、增加工作电路的电源电压不影响控制电路，故C做法不合理；
D、增加控制电路的电源电压，能增大电磁铁的磁性，故D做法合理；
故选：D。
5．（2019春?温州期中）如图所示，将一条形磁体放在小车上，并靠近螺线管。开关闭合，电流表指针偏转，但小车仍保持静止。为使小车运动，下列措施可行的是（ ）
A．将条形磁体的磁极对调
B．用阻值较大的电阻来替换R2
C．向右移动滑动变阻器的滑片
D．将通电螺线管中的铁芯移出
【解答】解：开关闭合，电流表指针偏转，但小车仍保持静止，这说明小车受到了摩擦力的作用，要使小车运动，需要增大对磁体的排斥力或吸引力；
A、将条形磁体的磁极对调，只会改变力的方向，但不能增大力，故A错误；
B、用阻值较大的电阻来替换R2，根据欧姆定律可知，电路中的电流减小，则电磁铁磁性变弱，力会变小，故B错误；
C、向右移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器接入电路的电阻减小，根据欧姆定律可知，电路中的电流增大，则电磁铁磁性变强，力会变大，故C正确；
D、将通电螺线管中的铁芯移出，电磁铁磁性变弱，力会变小，故D错误。
故选：C。
6．（2019?鄞州区一模）巨磁电阻GMR，在受到外加磁场作用时会引起电阻值变化。如图是研究巨磁电阻特性的原理图。实验发现，当闭合S1、S2后使滑片P向右滑动过程中，指示灯明显变暗。对于该过程描述，正确的是（ ）
A．电磁铁右端为N极
B．电磁铁的磁性增强
C．甲图电流变大
D．巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而增大
【解答】解：A、利用安培定则可知，电磁铁的左端为N极、右端为S极，故A错误。
B、当滑片P向右滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变大，电路中的电流变小，通电螺线管的磁性减弱，故B错误。
C、当滑片P向右滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变大，电路中的电流变小，故C错误；
D、通电螺线管的磁性减弱时，右边电路中的指示灯明显变暗，说明右边电路的电流变小了，巨磁电阻的电阻变大了，即巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而增大，故D正确。
故选：D。
二．填空题（共3小题）
7．（2019春?温州期中）如图所示，GMR是巨磁电阻（其电阻值在磁场中随磁性的增强而急剧减小），当开关S1、S2都闭合，滑片P向右滑动时，指示灯的亮度 变暗 （选填“变亮”“变暗”或“不变”）。
【解答】解：闭合开关S1和S2，使滑片P向右滑动，电阻变大，根据欧姆定律可知，电流变小，磁场的磁性减弱，巨磁电阻的阻值增大，
根据欧姆定律可知，电路电流变小，由P＝I2R可知灯泡的实际功率变小，所以指示灯的亮度会变暗。
故答案为：变暗。
8．（2019秋?西湖区校级月考）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 N 极；若要增加球体“漂浮”的高度，可将滑片P向 上 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 不变 （选填“变大”、“变小”或“不变”）
【解答】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。
9．（2018春?嘉兴月考）如图所示是电磁选矿机的示意图，其中M为矿石，D为电磁铁，落入B中的是 铁矿石 ，落入C中的是 非铁矿石 。（填“铁矿石”“非铁矿石”）
【解答】解：
电磁选矿机在工作过程中，从漏斗中落下的非铁矿石受重力作用落入C中，铁矿石在电磁铁的作用下，转过竖直位置落入B中。
故答案为：铁矿石；非铁矿石。
三．实验探究题（共10小题）
10．（2020春?温州期中）为了研究“电磁铁磁性的强弱跟哪些因素有关”，小明利用电源、电流表、开关、滑动变阻器、导线、细铁钉、指针（带刻度）、电磁铁（用漆包线制作的一个六抽头电磁铁，每20匝抽出一个接线端）等器材设计了如图甲、乙所示的装置进行探究。
（1）图甲实验中小明是根据 电磁铁吸引的小铁钉数量 来判断磁性的强弱。
（2）与甲图实验方案相比，乙图实验方案的优点是 当电流变化较小时也能反映电磁铁磁性强弱的变化 。
（3）小明利用图乙实验装置研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数关系的实验。当线圈匝数从10匝换成100匝后，接下来应该进行的操作是： 将变阻器的滑片向左移动直至电流表示数与线圈匝数为10匝时的电流相同 。
【解答】解：（1）通过电磁铁吸引的小铁钉数量来认识其磁性强弱，利用转换法；
（2）与甲图实验方案相比，乙图实验方案的优点是当电流变化较小时也能反映电磁铁磁性强弱的变化；
（3）小明利用图乙实验装置研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数关系的实验。当线圈匝数从10匝换成100匝后，根据控制变量法，保持电流大小不变，接下来应该进行的操作是：将变阻器的滑片向左移动直至电流表示数与线圈匝数为10匝时的电流相同
故答案为：（1）电磁铁吸引的小铁钉数量；
（2）当电流变化较小时也能反映电磁铁磁性强弱的变化；
（3）将变阻器的滑片向左移动直至电流表示数与线圈匝数为10匝时的电流相同。
11．（2019秋?西湖区校级月考）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 电磁铁能够吸起的大头针的数量 来判断电磁铁磁性的强弱；
（2）图一中甲、乙串联的目的是 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）图二研究的问题是电磁铁的磁性强弱与 电流大小 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 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 。
【解答】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。
12．（2018春?杭州期末）探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关，小曼同学作出以下猜想：
猜想1：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性
猜想2：通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强
猜想3：外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强
为检验上述猜想是否正确，小曼所在小组通过交流与合作设计了以下实验方案：
用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕制若干圈，制成简单的电磁铁甲。如图所示的a、b、c、d为实验中观察到的四种情况。根据小曼的猜想和实验，完成下面填空：
（1）通过观察电磁铁能否吸引大头针，可判断它磁性的 有无 。
（2）通过比较图中 b、c 两种情况，可以验证猜想2是正确的。
（3）为了验证猜想3，小曼同学将其他条件与电磁铁甲相同，线圈匝数更多的电磁铁乙代替c中的电磁铁甲，并保持滑动变阻器的阻值不变，结果发现电磁铁吸引大头针的数目并没有增加，请你分析可能的原因是 线圈的匝数增加，电阻变大，电流减小 ，怎样改进实验方案？小曼想到将电磁铁甲和乙 串联在同一个电路中进行比较 。
【解答】解：
（1）电磁铁能吸引大头针，说明电磁铁具有磁性，不能吸引大头针时，说明电磁铁没有磁性；故通过观察电磁铁能否吸引大头针，可判断它磁性的有无；
（2）探究磁性强弱与电流大小的关系时，应控制线圈的匝数不变，改变电流的大小（滑动变阻器通过改变电阻来改变电路中的电流），根据吸引大头针的多少来判定磁性强弱，故b、c符合题意；
（3）用线圈匝数更多的电磁铁乙代替c中的电磁铁甲，线圈匝数越多，导线的电阻越大，根据欧姆定律可知，电路中的电流越小，故会发现电磁铁吸引大头针的数目并没有增加；要使电流相同，应将这两个电磁铁串联在同一个电路中。
故答案为：（1）有无；（2）b、c；（3）线圈的匝数增加，电阻变大，电流减小；串联在同一个电路中进行比较。
13．（2018春?绍兴期中）在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。
（1）实验中通过观察电磁铁 吸引大头针的数量 的不同，可以判断电磁铁的磁性强弱不同。
（2）根据图示的情境可知， 甲 （填“甲”或“乙”）的磁性强，说明电流一定时， 线圈匝数越多 ，电磁铁磁性越强。
（3）电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是 大头针被磁化，同名磁极相互排斥 。
【解答】解：（1）磁性的强弱是直接看不出来的，可以通过电磁铁吸引大头针的多少来认识其磁性强弱，电磁铁吸引的大头针个数越多，说明其磁性越强。
（2）根据图示的情境可知，由串联电路电流的规律，电流相同，甲缠绕的线圈匝数多，甲电磁铁吸引大头针的个数多，说明甲的磁性强，所以得出的结论：电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强。
（3）大头针被磁化，同一端的磁极相同，同名磁极相互排斥，所以下端分散。
故答案为：（1）吸引大头针的数量；
（2）甲；线圈匝数越多；
（3）大头针被磁化，同名磁极相互排斥。
14．（2020春?温州期中）某小组在探究“通电螺线管的外部磁场的磁性强弱与哪些因素有关”实验中，设计了如图所示电路，并设计了实验结果记录表。
线圈接线点
接线柱1
接线柱2
实验次数
1
2
3
4
5
6
电流（安）
0.8
1.2
1.5
0.8
1.2
1.5
吸引小铁钉枚数
9
14
18
6
10
13
（1）根据他们的实验结果记录表可知，该小组是在探究通电螺线管的磁性强弱与 线圈匝数和电流大小 的关系。
（2）实验中，他们将开关S从l换到2上时，调节变阻器的滑片P，再次观察电流表示数及吸引的小铁钉数目，此时调节滑动变阻器是为了 保持电流不变 。
（3）比较1、2、3次实验记录，可得出的结论是： 在线圈圈数相同时，电流越大，通电螺线管的磁性越强 。
【解答】解：（1）实验1、2、3或4、5、6的线圈匝数相同，电流不同，观察吸引的大头针的多少，判断出通电螺线管的磁性强弱与电流的大小的关系；
实验1、4或2、5或3、6电流相同，线圈匝数不同，观察吸引的大头针的多少，判断出通电螺线管的磁性强弱与线圈匝数的关系；
（2）实验中，他将开关S从1换到2上时，连入电路的线圈匝数发生了变化，为了保证电流不变，应调节变阻器的滑片P，控制两次实验的电流大小不变，再次观察电流表示数及吸引的回形针数目，这样才能探究出通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系；
（3）比较1、2、3次实验记录，可得出的结论是在线圈圈数相同时，电流越大，通电螺线管的磁性越强。
故答案为：（1）线圈匝数和电流大小；（2）保持电流不变；（3）在线圈圈数相同时，电流越大，通电螺线管的磁性越强。
15．（2019春?温州期中）某学习小组同学设计的研究“影响电磁铁磁性强弱”的验证实验，如表是该组同学所做实验的记录：
电磁铁（线圈）
乙
甲
实验次数
1
2
3
1
2
3
电流/A
0.2
0.7
1.2
0.2
0.7
1.2
吸引大头针数目
0
4
8
0
6
11
（1）根据表格中信息，分析该小组同学想要验证哪些因素对电磁铁磁性的影响 电流大小、线圈的匝数的多少 。
（2）分析表中第一次实验时吸引大头针数目都为0的可能原因 电流较小，电磁铁的磁性较弱 。
【解答】解：
（1）由图可知，甲乙两个线圈的匝数是不同的，所以可以探究电流一定时，电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系；
根据表格中的数据可知，对于同一个电磁铁，当电流不同时，吸引大头针的个数是不同的，所以可以探究线圈匝数一定时，电磁铁磁性强弱与电流大小的关系；
（2）表中第一次实验时的电流为0.2A，电流较小，所以电磁铁的磁性较弱，吸引力较小，无法吸起大头针。
故答案为：（1）电流大小、线圈的匝数的多少；（2）电流较小，电磁铁的磁性较弱。
16．（2018春?瑞安市期中）如图所示，某学习小组同学设计的研究“电磁铁磁性强弱”的实验电路图。
（1）下表是该组同学所做实验的记录：
电磁铁（线圈）
50匝
100匝
实验次数
1
2
3
4
5
6
电流/A
0.8
1.2
1.5
0.7
1.1
1.3
吸引铁钉的数目/枚
5
8
10
7
11
14
比较实验中的1、2、3，可得出的结论是： 线圈匝数相同时，通过电磁铁线圈中的电流越大，电磁铁磁性越强 。
（2）同学们发现当电流较小时，实验中电磁铁没有吸引起铁钉，那么通电电磁铁到底有没有磁性呢？他们通过其他方法验证了这几次都是有磁性的。他们采用的方法可能是 把小磁针放到螺旋管的下端，断电时，小磁针一端指南一端指北，闭合开关，如果小磁针发生偏转，说明有磁性 。（写出一种即可）
（3）该小组同学比较实验中的1、4（或“2、5”或“3、6”），也能得出“线圈匝数越多，电磁铁磁性越强”的正确结论，请你说说理由： 实验4比实验1（或“5比2”或“6比3”）电流小，线圈匝数多，吸引到的铁钉变多，如果电流相同则吸到有铁钉将会更多，即电磁铁磁性越强 。
【解答】解：
（1）比较实验中的1、2、3可以看出，在线圈的匝数相同时，电流从0.8A增加到1.5A时，吸引铁钉的个数由5枚增大到10枚，说明在线圈的匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强；
（2）电流较小时，磁性比较弱，不能吸引铁钉，可以把小磁针放到螺旋管的下端，断电时，小磁针一端指南一端指北，闭合开关，如果小磁针发生偏转，说明有磁性；
（3）因为实验4比实验1（或“5比2”或“6比3”）电流小，线圈匝数多，吸引到的铁钉变多，如果电流相同则吸到有铁钉将会更多，即电磁铁磁性越强，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强。
故答案为：（1）线圈匝数相同时，通过电磁铁线圈中的电流越大，电磁铁磁性越强；
（2）把小磁针放到螺旋管的下端，断电时，小磁针一端指南一端指北，闭合开关，如果小磁针发生偏转，说明有磁性；
（3）实验4比实验1（或“5比2”或“6比3”）电流小，线圈匝数多，吸引到的铁钉变多，如果电流相同则吸到有铁钉将会更多，即电磁铁磁性越强。
17．（2018春?建德市期中）为了探究电磁铁的磁性强弱和哪些因素有关，小金利用漆包线、大铁钉、大头针及其它电学器材进行实验。他将漆包线（表面涂有绝缘漆导线）在大铁钉上绕若干匝，制成简单的电磁铁，如图2所示，甲、乙、丙、丁为实验中观察到的四种情况。
（1）实验中他们是通过 电磁铁吸引大头针的多少 来判定其磁性强弱的。
（2）比较图 乙、丙 可知：当匝数相同时，电流越大磁性越强；
（3）由图丁可知： 通过电磁铁的电流相等，匝数越多的电磁铁，磁性越强 ；
（4）小金同学的实验中用到了以下哪些重要的科学方法？ BC ；
A．类比法
B．转换法
C．控制变量法
D．等效替代法
（5）小金探究完又设计了如图1所示的电路。开关闭合后，当滑片P从b端到a端的滑动过程中，弹簧的长度会变 长 。
【解答】解：
（1）线圈的磁性越强，吸引的大头针越多，越少，磁性越弱。所以可以根据吸引大头针的多少判断电磁铁磁性的强弱，这是转换法；
（2）探究电磁铁磁性强弱与电流大小关系时，应控制线圈匝数相同，通过调节滑动变阻器滑片位置，改变电磁铁中电流大小，应选乙、丙两图；
（3）丁图中两个电磁铁串联，通过电磁铁的电流相等，匝数越多的电磁铁吸引大头针越多，磁性越强，说明电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关；
（4）电磁铁磁性的强弱由多个因素决定，因此研究时要用到控制变量法，同时也用到了转换法，故选BC；
（5）由图可知，电流从螺线管的上端流入，下端流出，右手握住螺线管，使四指指向电流方向，则螺线管的上端为S极、下端为N极；据同名磁极相互排斥可知，条形磁铁受到向上的排斥力；
当滑片P从b端到a端的滑动过程中，变阻器的阻值变大，电路中的电流变小，因此，电磁铁的磁性变弱，条形磁铁受到的排斥力变小，故弹簧会变长一些。
故答案为：（1）电磁铁吸引大头针的多少；（2）乙、丙；（3）通过电磁铁的电流相等，匝数越多的电磁铁，磁性越强；（4）BC；（5）长。
18．（2017春?江干区校级期中）某同学在做“研究电磁铁的磁性与哪些因素有关”实验时，连接了如图所示的电路。请你你结合该实验中的具体情况，完成下面的内容：
（1）通过观察电磁铁的 吸引大头针的数目 不同，可以判断电磁铁的习性强弱不同；下列研究方法与本实验相同的是 B 。（填编号）
A．通过测100张纸的厚度来测1张纸的厚度
B．人们通过研究墨水的扩散现象认识分子的运动情况
C．研究电流与电压、电阻关系时，控制电阻（电压）不变，研究电流与电压（电阻）关系
D．学习电压时，我们可以通过对比水压来认识它
（2）闭合S1和S2时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电磁铁磁性 减小 。
（3）该电路图中还缺什么元件？ 大头针、电流表 。
（4）S1闭合，S2由接a改为接b，接下去的操作是 移动滑动变阻器的滑片，保持电路中电流不变 。
【解答】解：（1）通过观察电磁铁吸引大头针的数目不同，来判断电磁铁的习性强弱不同，是转换法；
A．通过测100张纸的厚度来测1张纸的厚度，是累积法；
B．人们通过研究墨水的扩散现象认识分子的运动情况，是转换法；
C．研究电流与电压、电阻关系时，控制电阻（电压）不变，研究电流与电压（电阻）关系，是控制变量法；
D．学习电压时，我们可以通过对比水压来认识它，是类比法。
则以上研究方法与本实验相同的是B；
（2）闭合S1、S2接a时，电路中有电流，电磁铁有磁性；当滑动变阻器的滑片向右滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻丝变长，电路中电阻变大，电流变小，即：在匝数一定的情况下，电流减小，电磁铁磁性减小；
（3）通过观察电磁铁吸引大头针的数目的不同，可以判断电磁铁的磁性强弱不同用的是转换法，需要一些大头针；改变线圈匝数时，要保持电流不变，故还需要电流表；
（4）根据控制变量法，改变了线圈的匝数，要保持电流不变，S1闭合，S2由接a改为接b，接下去的操作是移动滑动变阻器的滑片，保持电路中电流不变。
故答案为：（1）吸引大头针的数目；B；（2）减小；（3）大头针、电流表；（4）移动滑动变阻器的滑片，保持电路中电流不变。
19．（2016春?嵊州市校级期中）如图所示的是某学习小组同学设计的研究“电磁铁磁性强弱”的实验电路图。
（1）要控制电磁铁中磁性的有无，可通过电流的通断来实现；要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过 滑动变阻器 来实现；要判断电磁铁的磁性强弱，可观察 吸引铁钉的数目 来确定。
（2）下表是该组同学所做实验的记录：
电磁铁（线圈）
50匝
100匝
实验次数
1
2
3
4
5
6
电流/A
0.8
1.2
1.5
0.8
1.2
1.5
吸引铁钉的最多数目/枚
5
8
10
7
11
14
①比较实验中的1，2，3（或4，5，6），可得出的结论是：电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的电流越大，电磁铁的磁性 越强 。
②比较第次实验 1、4（2、5或3、6） ，可得出的结论是：电磁铁线圈中的电流一定时。线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
（3）在与同学们交流讨论时，另一组的一个同学提出一个问题：“当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱会不会还与线圈内的铁芯大小有关？”
①请你写出对上面问题的猜想： 电磁铁的磁性强弱可能与线圈内的铁芯大小有关
②现有大小不同的两个铁芯，利用本题电路说出你验证猜想的方法： 保证两次电路中的线圈匝数和电流相同，让两次插入的铁芯的大小不一样，看吸引的铁钉数目的多少，如果两次吸引的数目不一样，则说明磁性的强弱与铁芯的大小有关 。
【解答】解：（1）实验时，移动滑动变阻器的滑片，可以改变电路中的电流大小；电磁铁吸附的铁钉越多，磁性越强，吸附的铁钉越少，磁性越弱，可以根据电磁铁吸附铁钉的多少判断磁性的强弱。
（2）①比较实验中的1、2、3（或4、5、6）可以看出，在线圈的匝数相同时，电流从0.8A增加到1.5A时，吸引铁钉的个数由5枚增大到10枚，说明在线圈的匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强；
②根据控制变量法，比较实验中的1和4（或2和5或3和6）可以得出通过电磁铁的电流都为0.8A时，线圈匝数50匝的吸引5枚铁钉，线圈匝数为100匝的吸引铁钉7枚，说明在通过电磁铁的电流相同时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强。
（3）①电磁铁的磁性强弱可能跟铁芯大小有关。探究电磁铁磁性强弱跟铁芯大小关系时，控制电流和线圈匝数不变，改变铁芯大小。
②验证方案：保证两次电路中的线圈匝数和电流相同，让两次插入的铁芯的大小不一样，看吸引的铁钉数目的多少，如果两次吸引的数目不一样，则说明磁性的强弱与铁芯的大小有关。
故答案为：（1）滑动变阻器滑片的滑动；电磁铁吸附铁钉的多少；（2）①越强；②1、4（2、5或3、6）；（3）①电磁铁的磁性强弱可能与线圈内的铁芯大小有关；②保证两次电路中的线圈匝数和电流相同，让两次插入的铁芯的大小不一样，看吸引的铁钉数目的多少，如果两次吸引的数目不一样，则说明磁性的强弱与铁芯的大小有关
四．解答题（共3小题）
20．（2019?潮阳区模拟）磁感应强度B用来描述磁场的强弱，国际单位是特斯拉，符号是“T”。为了探究电磁铁外轴线上磁感应强度的大小与哪些因素有关，小鹭设计了如图甲、图乙所示的电路，图甲中电源电压为9V，R为磁感应电阻，其阻值随磁感应强度变化的关系图线如图丙所示。
（1）当图乙中S2断开，图甲S1闭合时，电流表的示数为 90 mA．闭合S1和S2，图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动，图甲中电流表的示数逐渐减小，说明磁感电阻R处的磁感应强度B逐渐 增大 。
（2）闭合S1和S2，滑片P不动，沿电磁铁轴线向左移动磁感电阻R，测出R离电磁铁左端的距离x与对应的电流表示数I，算出R处磁感应强度B的数值如下表所示。请计算x＝5cm时，B＝ 0.5 T。
x/cm
1
2
3
4
5
6
I/mA
10
12
15
20
30
46
B/T
0.98
0.73
0.66
0.61
0.32
（3）综合实验数据可以得出：电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流的增大而 增大 ，离电磁铁越远，磁感应强度越 小 。
【解答】解：
（1）当图乙S2断开，图甲S1闭合时，即磁场强度为零，据图丙可知，此时的磁感应电阻R＝100Ω，则此时图甲电路中的电流（电流表的示数）：I0.09A＝90mA；
闭合S1和S2，图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动，变阻器接入电路的电阻变小，电流变大、磁场变强，图甲中电流表的示数逐渐减小，说明磁感应电阻R的电阻变大，据此分析可知：磁感电阻R处的磁感应强度B逐渐增大；
（2）x＝5cm时，由表格数据可知此时电流表示数是30mA，
由欧姆定律可得，此时磁感应电阻的阻值：R300Ω，由图丙可知，对应的磁感应强度B＝0.5T；
（3）综合以上实验数据，分析表格数据可以得出：电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流的增大而增大，离电磁铁越远，磁感应强度越小。
故答案为：（1）90；增大；（2）0.5；（3）增大；小。
21．（2018秋?西湖区校级月考）下列甲、乙、丙三个实验装置图，是某科学兴趣小组同学设计的探究电磁铁的磁力大小与哪些因素有关的实验。请仔细阅读题目并结合你学过的知识解答下列问题：（说明：甲、乙、丙三个实验中所用的电池、导线、铁芯都相同）
（1）他们先研究电磁铁的磁力大小与缠绕在铁芯上的线圈的圈数的关系，你认为他们应选择图中的哪两个装置进行实验？ 甲、乙 。此实验能得出：在线圈中 电流 相同时，线圈的圈数绕得越多，电磁铁的磁力就越强。
（2）小明同学拿着一枚小磁针靠近甲装置铁芯下端，结果发现小磁针的S极被排斥，则可推测甲装置中铁芯的上端是 N 极。要改变甲图中电磁铁南北极方向最简单的方法是 交换电池的正负极 。
【解答】解：（1）要研究电磁铁的磁力大小与缠绕在铁芯上的线圈的圈数的关系，应控制电流一定，改变线圈的匝数，由图可知，甲、乙都是一节电池，电流相同，线圈的圈数不同，因此应选择图中甲乙两个装置进行实验；
（2）小明同学拿着一枚小磁针靠近甲装置铁芯下端，结果发现小磁针的S极被排斥，根据同名磁极相互排斥可知，甲装置铁芯下端为S极，上端为N极，
通过改变电磁铁的线圈中的电流方向可以改变电磁铁的南北极；最简单的方法是将电池的正负极交换。
故答案为：（1）甲、乙；电流；（2）N；交换电池的正负极。
22．（2016?杭州校级模拟）探究“通电线圈的磁性强弱与通过线圈的电流强弱的关系”，实验报告如下，按要求完成相关内容。
（1）实验目的：探究通电线圈磁性强弱与通过线圈的电流强弱的关系；
（2）实验原理：对于同一铁芯，保持 线圈匝数 不变，改变通过线圈的电流，观察线圈吸引大头针的数
量来判断其磁性强弱的变化。
（3）实验器材：除电池、开关、线圈、导线、大头针外，还需要 滑动变阻器和电流表 ；请在虚线框内画出实验电路图（线圈已画出）。
【解答】解：
（2）探究通电线圈磁性强弱与通过线圈的电流强弱的关系，对同一铁芯，需要保持线圈匝数不变，改变通过线圈的电流；
（3）在不改变电路的情况下，使用滑动变阻器改变连入电路的电阻来改变线圈中的电流，需要电流表测量通过电路的电流，所以需要的器材有：滑动变阻器和电流表；
要探究通电线圈的磁性强弱与通过通电线圈线圈中的电流是否有关，需要改变电流的大小，因此需要将电路元件串联；如图所示：
故答案为：（2）线圈匝数；（3）滑动变阻器和电流表；见上图。1.3
电磁铁的应用
一．选择题（共6小题）
1．（2019春?上城区期末）探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，按如图中的电路进行实验，通过观察电磁铁A、B吸引大头针的数目来判断影响因素的强弱。该装置可探究的因素有：①电流的大小，②线圈的匝数，③电流的方向，④电磁铁的极性，该实验能判定是影响铁磁性强弱的因素有（ ）
A．①②
B．③④
C．②③④
D．①②③④
2．（2019春?长兴县期末）如图所示，电磁铁的左下方有一铁块，在大小不变的力F作用下向右作直线运动。当铁块从电磁铁的左下方运动到正下方过程中，同时滑片逐渐向上滑动，下列判断正确的是（ ）
A．电磁铁上端为N极
B．铁块运动过程中，电磁铁的磁性逐渐减弱
C．铁块作匀速运动
D．铁块对地面的压强逐渐减小
3．（2020春?绍兴月考）如图所示，盛水的烧杯放在电磁铁上方，当电磁铁的开关断开时，空心小铁球自由地浮在水面上，小磁针指向如图所示，以下说法错误的是（ ）
A．开关闭合时，小磁针N极向下偏转，S极向上偏转
B．开关闭合、滑动变阻器的滑片向下移动时，电磁铁磁性增强
C．当电路中电流减小时，空心小铁球所受的浮力减小
D．无论开关断开还是闭合，浮在水面上的空心小铁球所受的浮力不变
4．（2020?宁波模拟）如图是一种江河水位自动报警的原理图。当水位低于A点时，工作电路绿灯工作。到达A点时，衔铁被吸下，工作电路红灯和电铃开始工作。某次水位超过A点时由于电磁铁磁性太弱而衔铁没有被吸引。下列做法中合理的是（ ）
A．更换弹性更好的弹簧
B．减少电磁铁线圈的匝数
C．增加工作电路的电源电压
D．增加控制电路的电源电压
5．（2019春?温州期中）如图所示，将一条形磁体放在小车上，并靠近螺线管。开关闭合，电流表指针偏转，但小车仍保持静止。为使小车运动，下列措施可行的是（ ）
A．将条形磁体的磁极对调
B．用阻值较大的电阻来替换R2
C．向右移动滑动变阻器的滑片
D．将通电螺线管中的铁芯移出
6．（2019?鄞州区一模）巨磁电阻GMR，在受到外加磁场作用时会引起电阻值变化。如图是研究巨磁电阻特性的原理图。实验发现，当闭合S1、S2后使滑片P向右滑动过程中，指示灯明显变暗。对于该过程描述，正确的是（ ）
A．电磁铁右端为N极
B．电磁铁的磁性增强
C．甲图电流变大
D．巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而增大
二．填空题（共3小题）
7．（2019春?温州期中）如图所示，GMR是巨磁电阻（其电阻值在磁场中随磁性的增强而急剧减小），当开关S1、S2都闭合，滑片P向右滑动时，指示灯的亮度
（选填“变亮”“变暗”或“不变”）。
8．（2019秋?西湖区校级月考）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”）
9．（2018春?嘉兴月考）如图所示是电磁选矿机的示意图，其中M为矿石，D为电磁铁，落入B中的是
，落入C中的是
。（填“铁矿石”“非铁矿石”）
三．实验探究题（共10小题）
10．（2020春?温州期中）为了研究“电磁铁磁性的强弱跟哪些因素有关”，小明利用电源、电流表、开关、滑动变阻器、导线、细铁钉、指针（带刻度）、电磁铁（用漆包线制作的一个六抽头电磁铁，每20匝抽出一个接线端）等器材设计了如图甲、乙所示的装置进行探究。
（1）图甲实验中小明是根据
来判断磁性的强弱。
（2）与甲图实验方案相比，乙图实验方案的优点是
。
（3）小明利用图乙实验装置研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数关系的实验。当线圈匝数从10匝换成100匝后，接下来应该进行的操作是：
。
11．（2019秋?西湖区校级月考）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
。
12．（2018春?杭州期末）探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关，小曼同学作出以下猜想：
猜想1：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性
猜想2：通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强
猜想3：外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强
为检验上述猜想是否正确，小曼所在小组通过交流与合作设计了以下实验方案：
用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕制若干圈，制成简单的电磁铁甲。如图所示的a、b、c、d为实验中观察到的四种情况。根据小曼的猜想和实验，完成下面填空：
（1）通过观察电磁铁能否吸引大头针，可判断它磁性的
。
（2）通过比较图中
两种情况，可以验证猜想2是正确的。
（3）为了验证猜想3，小曼同学将其他条件与电磁铁甲相同，线圈匝数更多的电磁铁乙代替c中的电磁铁甲，并保持滑动变阻器的阻值不变，结果发现电磁铁吸引大头针的数目并没有增加，请你分析可能的原因是
，怎样改进实验方案？小曼想到将电磁铁甲和乙
。
13．（2018春?绍兴期中）在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。
（1）实验中通过观察电磁铁
的不同，可以判断电磁铁的磁性强弱不同。
（2）根据图示的情境可知，
（填“甲”或“乙”）的磁性强，说明电流一定时，
，电磁铁磁性越强。
（3）电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是
。
14．（2020春?温州期中）某小组在探究“通电螺线管的外部磁场的磁性强弱与哪些因素有关”实验中，设计了如图所示电路，并设计了实验结果记录表。
线圈接线点
接线柱1
接线柱2
实验次数
1
2
3
4
5
6
电流（安）
0.8
1.2
1.5
0.8
1.2
1.5
吸引小铁钉枚数
9
14
18
6
10
13
（1）根据他们的实验结果记录表可知，该小组是在探究通电螺线管的磁性强弱与
的关系。
（2）实验中，他们将开关S从l换到2上时，调节变阻器的滑片P，再次观察电流表示数及吸引的小铁钉数目，此时调节滑动变阻器是为了
。
（3）比较1、2、3次实验记录，可得出的结论是：
。
15．（2019春?温州期中）某学习小组同学设计的研究“影响电磁铁磁性强弱”的验证实验，如表是该组同学所做实验的记录：
电磁铁（线圈）
乙
甲
实验次数
1
2
3
1
2
3
电流/A
0.2
0.7
1.2
0.2
0.7
1.2
吸引大头针数目
0
4
8
0
6
11
（1）根据表格中信息，分析该小组同学想要验证哪些因素对电磁铁磁性的影响
。
（2）分析表中第一次实验时吸引大头针数目都为0的可能原因
。
16．（2018春?瑞安市期中）如图所示，某学习小组同学设计的研究“电磁铁磁性强弱”的实验电路图。
（1）下表是该组同学所做实验的记录：
电磁铁（线圈）
50匝
100匝
实验次数
1
2
3
4
5
6
电流/A
0.8
1.2
1.5
0.7
1.1
1.3
吸引铁钉的数目/枚
5
8
10
7
11
14
比较实验中的1、2、3，可得出的结论是：
。
（2）同学们发现当电流较小时，实验中电磁铁没有吸引起铁钉，那么通电电磁铁到底有没有磁性呢？他们通过其他方法验证了这几次都是有磁性的。他们采用的方法可能是
。（写出一种即可）
（3）该小组同学比较实验中的1、4（或“2、5”或“3、6”），也能得出“线圈匝数越多，电磁铁磁性越强”的正确结论，请你说说理由：
。
17．（2018春?建德市期中）为了探究电磁铁的磁性强弱和哪些因素有关，小金利用漆包线、大铁钉、大头针及其它电学器材进行实验。他将漆包线（表面涂有绝缘漆导线）在大铁钉上绕若干匝，制成简单的电磁铁，如图2所示，甲、乙、丙、丁为实验中观察到的四种情况。
（1）实验中他们是通过
来判定其磁性强弱的。
（2）比较图
可知：当匝数相同时，电流越大磁性越强；
（3）由图丁可知：
；
（4）小金同学的实验中用到了以下哪些重要的科学方法？
；
A．类比法
B．转换法
C．控制变量法
D．等效替代法
（5）小金探究完又设计了如图1所示的电路。开关闭合后，当滑片P从b端到a端的滑动过程中，弹簧的长度会变
。
18．（2017春?江干区校级期中）某同学在做“研究电磁铁的磁性与哪些因素有关”实验时，连接了如图所示的电路。请你你结合该实验中的具体情况，完成下面的内容：
（1）通过观察电磁铁的
不同，可以判断电磁铁的习性强弱不同；下列研究方法与本实验相同的是
。（填编号）
A．通过测100张纸的厚度来测1张纸的厚度
B．人们通过研究墨水的扩散现象认识分子的运动情况
C．研究电流与电压、电阻关系时，控制电阻（电压）不变，研究电流与电压（电阻）关系
D．学习电压时，我们可以通过对比水压来认识它
（2）闭合S1和S2时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电磁铁磁性
。
（3）该电路图中还缺什么元件？
。
（4）S1闭合，S2由接a改为接b，接下去的操作是
。
19．（2016春?嵊州市校级期中）如图所示的是某学习小组同学设计的研究“电磁铁磁性强弱”的实验电路图。
（1）要控制电磁铁中磁性的有无，可通过电流的通断来实现；要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过
来实现；要判断电磁铁的磁性强弱，可观察
来确定。
（2）下表是该组同学所做实验的记录：
电磁铁（线圈）
50匝
100匝
实验次数
1
2
3
4
5
6
电流/A
0.8
1.2
1.5
0.8
1.2
1.5
吸引铁钉的最多数目/枚
5
8
10
7
11
14
①比较实验中的1，2，3（或4，5，6），可得出的结论是：电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的电流越大，电磁铁的磁性
。
②比较第次实验
，可得出的结论是：电磁铁线圈中的电流一定时。线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
（3）在与同学们交流讨论时，另一组的一个同学提出一个问题：“当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱会不会还与线圈内的铁芯大小有关？”
①请你写出对上面问题的猜想：
②现有大小不同的两个铁芯，利用本题电路说出你验证猜想的方法：
。
四．解答题（共3小题）
20．（2019?潮阳区模拟）磁感应强度B用来描述磁场的强弱，国际单位是特斯拉，符号是“T”。为了探究电磁铁外轴线上磁感应强度的大小与哪些因素有关，小鹭设计了如图甲、图乙所示的电路，图甲中电源电压为9V，R为磁感应电阻，其阻值随磁感应强度变化的关系图线如图丙所示。
（1）当图乙中S2断开，图甲S1闭合时，电流表的示数为
mA．闭合S1和S2，图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动，图甲中电流表的示数逐渐减小，说明磁感电阻R处的磁感应强度B逐渐
。
（2）闭合S1和S2，滑片P不动，沿电磁铁轴线向左移动磁感电阻R，测出R离电磁铁左端的距离x与对应的电流表示数I，算出R处磁感应强度B的数值如下表所示。请计算x＝5cm时，B＝
T。
x/cm
1
2
3
4
5
6
I/mA
10
12
15
20
30
46
B/T
0.98
0.73
0.66
0.61
0.32
（3）综合实验数据可以得出：电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流的增大而
，离电磁铁越远，磁感应强度越
。
21．（2018秋?西湖区校级月考）下列甲、乙、丙三个实验装置图，是某科学兴趣小组同学设计的探究电磁铁的磁力大小与哪些因素有关的实验。请仔细阅读题目并结合你学过的知识解答下列问题：（说明：甲、乙、丙三个实验中所用的电池、导线、铁芯都相同）
（1）他们先研究电磁铁的磁力大小与缠绕在铁芯上的线圈的圈数的关系，你认为他们应选择图中的哪两个装置进行实验？
。此实验能得出：在线圈中
相同时，线圈的圈数绕得越多，电磁铁的磁力就越强。
（2）小明同学拿着一枚小磁针靠近甲装置铁芯下端，结果发现小磁针的S极被排斥，则可推测甲装置中铁芯的上端是
极。要改变甲图中电磁铁南北极方向最简单的方法是
。
22．（2016?杭州校级模拟）探究“通电线圈的磁性强弱与通过线圈的电流强弱的关系”，实验报告如下，按要求完成相关内容。
（1）实验目的：探究通电线圈磁性强弱与通过线圈的电流强弱的关系；
（2）实验原理：对于同一铁芯，保持
不变，改变通过线圈的电流，观察线圈吸引大头针的数
量来判断其磁性强弱的变化。
（3）实验器材：除电池、开关、线圈、导线、大头针外，还需要
；请在虚线框内画出实验电路图（线圈已画出）。
