第三讲 电磁铁的应用 讲义—2020-2021学年浙教版八年级科学下册（含答案）

八年级科学下册 一讲一练
第三讲 电磁铁的应用
基础知识讲解
1、电磁铁
（1）定义：带铁芯的通电螺线管。
（2）带铁芯的通电螺线管的磁性比不带铁芯的通电螺线管的磁性强得多。因为铁芯被通电螺线管的磁场磁化后相当于一个条形磁体，大大增强了磁场。
（3）电磁铁优点：电磁铁与普通磁铁相比，电磁铁容易控制。
它的磁性有无可以由通断电控制，它的磁性强弱可以由电流的大小控制，它的磁极的方向可以由变换通电方向来控制。
（4）电磁铁的应用：电铃、电磁起重机、电磁继电器、磁悬浮列车。
2、电磁继电器：由电磁铁控制的自动开关，分为控制电路和工作电路。
●工作原理：电磁铁通电时，把衔铁吸下来，将工作电路的触点接通，工作电路闭合；电磁铁断电时失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，切断工作电路。
●应用：可用低电压和弱电流来控制高电压和强电流。
3、磁悬浮列车
磁悬浮列车是利用列车轨道上的强电磁铁与列车上的电磁铁的磁极的相互吸引或排斥作用而使列车悬浮起来，使列车与轨道没有接触，消除了列车与轨道间的摩擦。磁悬浮列车运行时的阻力很小，所以运行速度很快。
4、信息的磁记录
记录声音、文字、图象等信息的磁带的一面都涂有一层磁粉，每一个磁粉粒就是一个小磁体，通过磁头把磁粉磁化，把信息记录在磁带上。
5、电话
（1）构成：话筒和听筒是电话的两个基本组成部分。
（2）原理：话简把声音信号转化为变化的电流，电流沿着导线流入对方听筒，听简把变化的电流转化为声音信号。
巩固提升训练
1、图甲是发电机原理的示意图，图乙中的“○”表示图在磁场中分别转动到1-4位置时，运动方向已用箭头标出，图甲中的导线ab，当它下列说法正确的是（?? ）
A.?在位置1时，电路中不会产生感应电流????????????????B.?图甲的电路中没有电源
C.?在位置3时，电路中不会产生感应电流????????????????D.?发电机产生的电流方向不变
2、如图所示，将甲、乙两灯串联在电路中，闭合开关，发现甲灯发光，乙灯不发光，则乙灯不发光的原因可能是(??? )

A.?乙灯灯丝断了
B.?乙灯的实际功率小
C.?相同时间内，乙灯消耗的电能远大于甲灯消耗的电能
D.?通过乙灯的电流小于甲灯的电流
3、对下列各图描述错误的是（ ??）
A.?条形磁铁周围磁感线的分布
B.?奥斯特实验：通电时小磁针的S极转向纸内
C.?通电螺线管周围的磁场
D.?地磁场N极与地理北极基本一致
4、阴雨天，空气潮湿，能见度低，路面湿滑，为保证师生通行安全，小明设计了如图甲警示灯的模拟电路。

（1）在电路中串联一个湿敏电阻，当湿度变大，电流高达一定程度时警示灯才发光，因此应选择图乙中的________（填“R1”或“R2”）湿敏电阻。
（2）为了提高警示效果，要求警示灯能亮暗闪烁，湿敏电阻应连接在图甲的________（填“A”或“B”）位置。
5、小明利用电磁铁、小磁铁、指针和刻度盘制成多量程电流表，结构示意图如图所示，其中A、B、C为接线柱，当电流通过电磁铁时，指针绕O点顺时针偏转；电路断开时，指针指O刻度线。

（1）若选择A，C为该电流表的接线柱，则应选择________为“+”接线柱，才能使电流表正常工作。
（2）若将电磁铁适当靠近小磁铁，则该电流表????? 。
A.零刻度将向右移动
B.指针将发生反偏
C.精确度将提高
D.量程将增大
6、如图是小金设计的甲醛污染的检测电路。当甲醛浓度高于0.1毫克／立方米时，电铃发声报警。图中气敏电阻R1的阻值随甲醛浓度的增大而减小。

（1）电铃应该接在________(选填“AC”或“BD”)之间。
（2）学校对甲醛的要求更严格，不得高于0.08毫克／立方米，为了使该电路能满足学校的要求，滑动变阻器R2应该________(选填“向上”或“向下”)调整。
7、图甲为热敏电阻的R—t图像，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的恒温箱的简单温控电路。继电器线圈的电阻为150欧。当线圈中电流大于或等于20毫安时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电压为6伏，图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。

（1）恒温箱的加热器应接在________端。（填“AB”或“CD”）
（2）由图知，t=100℃时，热敏电阻的阻值为50欧。若恒温箱内的温度达到100℃时，通过计算分析恒温箱加热器是否处于工作状态？
（3）为了使恒温箱内的最高温度控制在100℃，应在原控制电路中串联一个多大的电阻？
8、如图所示是小星同学为自家的电热水器设计的一个自动控制装置，R1是一个热敏电阻（置于热水器水中）。

（1）热敏电阻其阻值随温度的升高而________（选填“升高”或“减小”），它才能有效地工作，请解释其中的科学道理________
（2）图中继电器的供电电压U0=3V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R2为40欧。当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合。计算电流等于50mA时热敏电阻的阻值是多大？
9、国家规定燃气灶须安装熄火自动保护装置，在意外熄火(如汤水溢出)时，装置能自动关闭气路。图甲为小晨设计的模拟装置示意图，电源电压U=9伏，当电磁铁线圈中的电流I≤0.05安时，衔铁K被释放从而关闭气路(未画出)启动保护。不计线圈电阻，热敏电阻Rt的阻值与温度的关系如图乙中图线①所示。闭合开关S，问：

（1）电磁铁下端的磁极为________极；
（2）若温度降至80℃时就启动保护，电路中定值电阻R0为多大？
（3）现仅将R更换为图线②所示的热敏电阻，若燃气灶熄火后，该电阻温度下降的快慢与图线①所示的电阻相同，装置启动保护的灵敏度会________(选填“增强”或“降低)。要恢复与原来相同的灵敏度，电阻R0的取值要作如何的变化？并说明理由________。
10、小科利用电磁铁、小磁铁、指针和刻度盘制成多量程电流表，结构示意图如图所示，其中A、B、C为接线柱，当电流通过电磁铁时，指针绕O点顺时针偏转；电路断开时，指针指O刻度线。

（1）若选择A、C为该电流表的接线柱，则应选择________为“+”接线柱，才能使电流表正常工作。
（2）若将电磁铁适当靠近小磁铁，则该电流表 ????。
A.零刻度将向右移动
B.指针将发生反偏
C.精确度将提高
D.量程将增大
（3）分析该电流表的结构示意图，判断该电流表量程最大时所选的接线柱是________。
11、为了验证电磁铁磁性强弱与电流大小、线圈匝数的关系，某同学设计制作了如图实验装置，底端固定有小磁铁的指针能绕转轴O转动，并进行了如下操作：①将变阻器滑片P移至最上端，闭合开关S至a处，再将滑片P逐渐向下移动，观察指针示数的变化。②……
（1）操作①研究的问题是________。
（2）推测操作①指针的偏转方向及示数变化情况。________。
（3）操作②是为了探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，请设计具体操作步骤。
答案解析：
1、【解答】AC、小圆圈“○”表示垂直于纸面、绕垂直纸面的轴转动的一根导线，它是闭合电路的一部分。由图磁感线方向水平向右，1的运动方向与磁感线方向平行，不切割磁感线，不能产生感应电流；2、3、4的运动方向切割磁感线，能产生感应电流，故A正确，C错误；
B、发电机的原理是电磁感应现象，将机械能转化为电能，发电机线圈就是电源，故B错误；
D、发电机线圈中产生的感应电流的大小和方向都随时间作周期性的变化，这种电流叫交流电，故D错误。故选A
2、【解答】A.根据电路图可知，甲和乙两个灯泡串联，甲灯发光，说明整个电路是通路，肯定没有断路发生，故A错误；
B.如果乙灯的实际功率小，那么乙灯可能会发光很弱，以至于看不出来，故B正确；
C.P乙 D.甲和乙串联，而串联电路中各处电流都相等，故D错误。
故选B。
3、【解答】A.条形磁铁周围的磁感线，在磁体外部，从N极出来回到S极，两端稠密，中间稀疏，在两端呈放射状，故A正确不合题意；
B.用右手握住直导线，大拇指指向电流方向，此时完全的四指的指尖的朝向就是磁场的环绕方向，因此在导线下方，磁场是垂直纸面向外的，因此小磁针的N极向外旋转，S极向内转动，故B正确不合题意；
C.螺线管上电流方向向下，右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向下，此时大拇指指向右端，因此螺线管的右端为N极，磁感线从右端出来回到左端，故C正确不合题意；
D.地磁场的磁极方向与地理方向交错分布，因此地磁场的N极在地理南极负极，故D错误符合题意。
故选D。
4、【解答】（1）根据图乙可知，湿敏电阻R2的阻值随湿度增大而变小，故选R2；
（2） 为了提高警示效果，要求警示灯能亮暗闪烁，湿敏电阻应连接在图甲的A位置。
5 、【解析】（1）通电螺线管的磁极和电流方向之间的关系可以用右手螺旋定则（也叫安培定则）来判定。用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中的电流方向，大拇指所指的那一端就是通电螺线管的北极。
（2）通电螺线管的线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强；通过线圈的电流越强，电磁铁的磁性也越强。【解答】因为磁体的左端是N极，而当电流通过电磁铁时，指针绕O点顺时针偏转，所以可得当电流通过电磁铁时N极应该是被吸引的，所以电磁铁的右端是S极，根据右手螺旋定则可以判断出C极为“+”接线柱。
（2） 若将电磁铁适当靠近小磁铁，此时磁体间的作用力会增大，指针偏转会更加的明显，即相同刻度之间的间隔越大，所以电流表的精确度会提高，C正确。
（3）指针偏转相同意味着电磁铁的磁性大小相同，而要使电流表的量程最大，就是要求在磁性相同时电流能够最大，因为电磁铁的线圈匝数越多，电流越大，磁性越强，所以要使电流较大，需要减少线圈的匝数，所以应该连接BC接线柱。
故答案为：（1）C；（2）C；（3）BC
6、【答案】 （1）BD
（2）向上
【解答】（1）当甲醛的浓度增大时，气敏电阻的阻值越小，控制电路的电流增大。当电流达到一定程度时，电磁铁将上面的衔铁吸下来，接通BD所在的电路，电铃发声报警，因此电铃应该接在BD之间。
（2）学校对甲醛的要求更严格，不得高于0.08毫克／立方米，为了使该电路能满足学校的要求，滑动变阻器R2应该向上调整。
7、【答案】 （1）AB
（2）解：由图可知，100℃时，R=50Ω
控制电路电流 I=UR总=6V150Ω+50Ω=0.03A =30mA＞20mA
∴恒温箱加热器不是处于工作状态。
（3）解：电流I1=20mA=0.02A
控制电路总电阻R1=U/I1=6V/0.02A=300Ω
串联接入电阻 R2=300Ω-150Ω-50Ω=100Ω
答：应串联一个100Ω的电阻。
【解答】（1）当电流没有达到20mA时，电磁铁的磁场偏弱，不能将衔铁吸下来，因此衔铁在上面接通AB所在的电路，那么恒温箱的加热器应该接在AB端；
（2）由图可知，100℃时，热敏电阻R=50Ω；
控制电路电流 ? I=UR总=6V150Ω+50Ω=0.03A=30mA＞20mA；?
因此恒温箱加热器不是处于工作状态。
（3）此时控制电路的电流I1=20mA=0.02A；
控制电路总电阻R1=UI1=6V0.02A=300Ω；
串联接入电阻 R2=R总-R线-R=300Ω-150Ω-50Ω=100Ω。
8、【答案】 （1）减小；当水温较低时，热敏电阻较大，控制电路电流较小，电磁铁磁性较弱，不能把衔铁吸下来，工作电路工作，给水加热；当水温较高时，热敏电阻阻值变小，控制电路电流较大，电磁铁磁性增强，吸引衔铁，工作电路断开，工作电路停止加热。
（2）热敏电阻和电磁铁串联，
当电流等于50mA时总电阻R总=U总I总=3V0.05A=60Ω；
那么此时热敏电阻的阻值：R1=R总-R2=60Ω-40Ω=20Ω。
【解答】（1）热敏电阻其阻值随温度的升高而减小，它才能有效地工作，其中的科学道理：当水温较低时，热敏电阻较大，控制电路电流较小，电磁铁磁性较弱，不能把衔铁吸下来，工作电路工作，给水加热；当水温较高时，热敏电阻阻值变小，控制电路电流较大，电磁铁磁性增强，吸引衔铁，工作电路断开，工作电路停止加热。
（2）热敏电阻和电磁铁串联，
当电流等于50mA时总电阻R总=U总I总=3V0.05A=60Ω；
那么此时热敏电阻的阻值：R1=R总-R2=60Ω-40Ω=20Ω。
9、【答案】 （1）N
（2）装置启动保护功能时，由题知此时电路中的电流I＝0.05安，Rt的温度为80℃
由图乙中图线①可知，热敏电阻的阻值Rt＝100欧，Rt两端电压Ut为：
Ut=IRt＝0.05安×100欧＝5伏
R0两端电压U0为：U0=U - Ut＝9伏 - 5伏=4伏
R0的阻值为：R0=U0/I=4伏÷0.05安=80欧
（3）降低；要使装置仍具有相同的灵敏度，即仍是温度降至80℃时电磁铁线圈中的电流达到电流0.05安，装置启动保护。80℃时图线②的Rt阻值更小，为了使电路有相同的电流，R0的阻值应更大。
【解答】（1）电磁铁线圈上电流方向向左，右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向左，此时大拇指向下，因此电磁铁的下端为N极；
（2） 装置启动保护功能时，由题知此时电路中的电流I＝0.05A，Rt的温度为80℃；
由图乙中图线①可知，热敏电阻的阻值Rt＝100Ω，
Rt两端电压Ut为：Ut=IRt＝0.05A×100Ω＝5V；
R0两端电压U0为：U0=U - Ut＝9V - 5V=4V；
R0的阻值为：R0=U0/I=4V÷0.05A=80Ω；
（3）根据乙图可知，当温度相同时，R更换后阻值变小了，那么总电阻变小，总电流变大，这会导致电磁铁的磁力增强，即原来衔铁会掉落，而现在衔铁不会掉落，那么装置启动保护的灵敏度会降低。
? ? ??恢复原来的灵敏度，其实就是保持相同温度时电流大小不变，即总电阻不变，根据R总=Rt+R0可知，既然Rt变小了，那么定值电阻R0就要变大。
10、【答案】 （1）C
（2）C
（3）BC
【解答】（1）根据“异名磁极相互吸引”可知，条形磁铁的左端为N极，那么电磁铁的右端为S极，左端为N极。用右手握住螺线管，大拇指指向左端，此时四指指尖向上，因此电流方向向上，即选择C接线柱与电源正极相连；
（2） 若将电磁铁适当靠近小磁铁， 那么在相同的电流条件下，会增大条形磁铁受到的吸引力，那么原来指针不摆动，现在可能指针摆动，即增大了电流表的测量精度，故选C。
（3）电流表的量程最大时，应该选择匝数较小的线圈，即接线柱选择BC。
11、【答案】 （1）电磁铁的磁场强弱与电流大小的关系
（2）指针向右偏转，示数变大
（3）将开关S闭合至b处，调节滑动变阻器，让电流表的示数与上次相同，观察指针的偏转幅度即可
【解答】（1）在操作①中，变阻器滑片向下移动，变阻器的阻值变小，通过电磁铁的电流变大，因此研究的问题是：电磁铁的磁场强弱与电流大小的关系；
（2）电磁铁线圈上电流向下，右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向下，此时大拇指指向右端，所以电磁铁的右端为N极。根据“异名磁极相互吸引”可知，小磁铁受到向左的吸引力，因此指针向右偏转。当滑片向下滑动时，电磁铁的磁场变强，小磁铁受到的磁力变大，因此示数变大。
（3）探究电磁铁磁场强弱与线圈匝数的关系时，必须控制电流相等而改变线圈匝数，那么操作为：将开关S闭合至b处，调节滑动变阻器，让电流表的示数与上次相同，观察指针的偏转幅度即可。