1.3 电磁铁的应用 讲义 （学案 含答案）

第三节：电磁铁的应用
知识点回顾
电磁铁
A、定义：带铁芯的通电螺线管。
B、优点：磁性有无由 来控制，磁性强弱由 来调节，磁场方向由 来控制，
C、影响电磁铁磁性强弱的因素： 越大，磁性越强； 越多，磁性越强。
电磁继电器： 。 ，进行远距离操作和自动控制。分为
电话：话筒把声音信号转化成强弱变化的电流（发电机），电流沿着导线流入对方听筒，听筒又把变化的电流通过电磁铁转化成声音信号（电动机）。
基础巩固
1.如图，当闭合开关时，小车被向右推出。保持每次实验中条形磁铁和线圈的距离不变，则下列操作能使小车推出更远的是(??? )
?
A.?增加电磁铁线圈的匝数 ?B.?调换电源的正极和负极 C.?将滑片P向左端移动 D.?抽去螺线管内的铁芯
2.巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧减小的现象，且磁场越强电阻越小。如图是说明巨磁电阻特性原理的示意图，图中GMR是巨磁电阻，如果闭合S1、S2 ， 滑片P向左移动时，电表的变化情况是(?? )
A.?A表和V表示数均变小??????????????????????????????????????????B.?A表和V表示数均变大
C.?A表示数变小，V表示数变大???????????????????????????????D.?A表示数变大，V表示数变小
3.小张家所在的住宅区每栋单元的楼梯口都安装了防盗门，其门锁原理图如图所示，图中只画出了其中一家住户的控制开关S。该门锁的工作过程：楼上的人闭合控制开关S，门锁上的电磁铁通电后吸引卡入右侧门扣中的衔铁，门可打开。关于该门锁，下列说法中正确的是(?? )
A.?该门锁是利用电生磁的原理来工作的??????????????????B.?电流周围的磁场是假想的物理模型
C.?闭合开关S后，电磁铁的右端为N极?????????????????????D.?该单元的各住户控制门锁的开关是串联的
4.电梯为居民出入带来了很大的便利，出于安全考虑，电梯设置有超载自动报警系统，其工作原理如图所示。R1为保护电阻，R2为压敏电阻，其阻值随压力增大而减小。下列说法正确的是( ??)
A.?电磁铁是根据电磁感应原理制成的??????????????????????B.?工作时，电磁铁的上端为N极
C.?超载时，电磁铁的磁性减小????????????????????????????????D.?正常情况下(未超载时)，K与A接触
5.如图所示，A是悬挂在弹簧测力计下的条形磁铁，B是螺线管。闭合开关S，待弹簧测力计示数稳定后，将变阻器R的滑片缓慢向右滑动，在此过程中下列说法正确的是(?? )
A.?表示数变大， 表示数变大???????????????????????B.?表示数变大， 表示数变小
C.?弹簧测力计示数变小???????????????????????????????????????????D.?弹簧测力计示数变大
6.如图是演示巨磁电阻效应原理的示意图，GMR是巨磁电阻，它的电阻在磁场中随磁性增强而急剧减小．它所在电路的电源电压保持6V不变，L是标有“2V 0.1W”的指示灯，当它两端电压达到1.2V时开始发光，若指示灯电阻不受温度影响，则灯丝阻值为 ________Ω．闭合S1、S2时，图中电磁铁的 ________（选填“左”或“右”）端是S极，将滑动变阻器滑片P向左滑动，电磁铁周围的磁场 ________（选填“增强”、“减弱”或“不变”），P滑到某点，L刚好开始发光，此时GMR接入电路的阻值为 ________Ω，继续向左滑动滑片P，电压表示数 ________。（选填“变大”、“变小”或“不变”）

7.（1）如图甲是奥斯特实验装置，接通电路后，观察到小磁针偏转，此现象说明了________。断开开关，小磁针在________的作用下又恢复到原来的位置。改变直导线中电流方向，小磁针的偏转方向发生了改变，说明了________。
（2）探究通电螺线管外部磁场分布的实验中，在嵌入螺线管的玻璃板上均匀撒些细铁屑，通电后________(填写操作方法)玻璃板，细铁屑的排列如图乙所示。由此可以判断，通电螺线管外部的磁场分布与________周围的磁场分布是相似的。将小磁针放在通电螺线管外部，小磁针静止时________(选填“N”或“S”)极的指向就是该点处磁场的方向。
思维拓展提高
8.在治疗心脏疾病患者时，通常用一种被称为“血泵”的体外装置来代替心脏，以维持血液循环，其简化示意图如图所示。线圈固定在软铁杆上，两者组成一个电磁铁，活塞筒在阀门S1、S2处与血管相连，则下列说法正确的是(?? )
A.?在该装置工作中的某时刻，若电流从a端流进线圈，从b端流出线圈，则电磁铁受到左侧永磁体向左的作用力
B.?要使该装置能维持人体血液循环，线圈a、b间所接电源应为直流电源
C.?要使该装置能维持人体血液循环，线圈a、b间所接电源应为交流、直流电源均可
D.?要使该装置能维持人体血液循环，线圈a、b间所接电源应为交流电源
9.如图所示，GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，当闭合开关S1、S2时，下列说法正确的是(?? )
A.?电磁铁的右端为N极
B.?小磁针将顺时针旋转
C.?当P向左滑动时，电磁铁的磁性增强，指示灯变暗
D.?当P向右滑动时，电磁铁的磁性减小，电压表的示数减小
10.通电螺线管和磁体A磁极附近磁感线分布如图所示，小磁针处于静止。则(?? )
A.?小磁针的b端为N极?????????????????????????????????????????????B.?通电螺线管左端为N极
C.?电源“＋”极为c端?????????????????????????????????????????????D.?电源“＋”极为d端
11.小科预习了磁的知识后，标出了下列四种情况下磁体的磁极(小磁针的黑端为N极)，其中正确的是(?? )
A.??????????????????????????????????????B.???
C.?????????????????????????????????????????????D.???
12.关于如图所示的电路装置，下列说法正确的是(??? )
A.?当开关S闭合时，通电螺线管上端为S极
B.?当开关S闭合时，弹簧测力计示数会变大
C.?电流表示数变大时，弹簧测力计示数变小
D.?若仅仅调换电源的正负极的接线，则弹簧测力计示数将保持不变
13.随着科技进步，我们的生活变得越来越便利，现在很多小区用自动控制闸取代了传统门卫。小科观察了小区入口的车辆出入自动控制闸，发现当车牌被识别系统识别后，绿灯亮，栏杆抬起，车辆通行。于是他设计了如图所示的模拟电路，车牌识别成功相当于图中开关S 闭合。

（1）已知该电路电源电压为 9 伏，指示灯 L 工作时的阻值为 10 欧，滑动变阻器接入电路的阻值为 20 欧，线圈阻值不计。闭合开关后，线圈吸住铁柱时，指示灯的功率为 ?________瓦。
（2）若栏杆 AB 长度不变，使固定点O 向右移动，若车牌识别成功后仍要使栏杆正常抬起， 可以将滑动变阻器的滑片向________移动。
14.如图所示，有一根铁棒悬挂在一根轻质弹簧下，下端位于螺线管的上方，闭合开关后铁棒向下运动，稳定后静止。铁棒下端被磁化成________极，保持弹簧悬挂位置不变，要使铁棒进一步向下运动，采用的方法可行的是________。

A.滑片P向右缓慢移动
B.在螺线管中插入铁芯
C.增大电源电压
D.将a、b间电源的正负极对换位置
拉分新题
15.下列对电磁实验现象相应的解释正确的是（ ???）

A.?甲图中，闭合开关，小磁针的N极不会发生偏转
B.?乙图中，线圈匝数多的电磁铁，磁性强
C.?丙图中，该装置用来研究电磁感应现象
D.?丁图中，磁铁放在水平面上，导体ab竖直向上运动，电流表指针一定会偏转
16.小柯同学在医院看到一个自动输液报警器，如图1所示。闭合开关，当输液报警器处输液管中有药液流过，绿灯亮，无药液流过，喇叭报警。小柯运用自己所学知识和查找的资料设计了一个类似的自动输液报警器，如图2所示。如图3是光敏电阻阻值随光照强度变化的关系图。以下说法正确的选项是（??? ）
A.?电磁铁的上端是S 极
B.?输液管中没有药液流过时，控制电路线圈中的电流变大
C.?当输液管内有药水时，LED 灯发出的光将被会聚到光敏电阻上，衔铁吸下
D.?调试时，输液管中有无药液流过都会报警，可换用电阻更小的R0或减小线圈匝数改进
17.网络上有一个国外“牛人”制作的“电池磁力小火车”的视频。视频中，“牛人”把由铁铷合金制作的超强磁铁分别吸附在电池的正负极两端制成“小火车”，并将其整个放入自制的铜质螺线管中，发现电池与磁铁竟然沿着螺线管向右运动起来，直到从螺线管的另一端穿出（如图1）。小明对“小火车”为什么会运动非常感兴趣，便动手进行了实验。
（1）图1中，两侧磁铁之间的线圈中会有电流通过，他由此推测：只有当线圈中有电流通过时，火车才会受力运动。为验证这一假设，他需要进一步的操作是________；
（2）预测图2中的小火车将向________运动（选填“左”或“右”）；
（3）要让小火车快地过螺线管，可以采取的措施是________（写出一种方法）；
（4）欲使小火车由静止开始顺利通过螺线管，下列摆放方式可行的是________。

18.某小组在探究“通电螺线管磁性强弱与哪些因素有关”的实验中，设计了如图所示电路，并进行了实验，当螺线管通电时会对磁铁产生力的作用，使指针绕0点转动，记录指针A所指的刻度值大小，实验结果如下表。

（1）进行1、4、7实验基于的假设是________
（2）实验中，他们将开关S从1换到2上时，调节变阻器的滑片P，再次观察电流表示数及指针A所指的刻度值大小，此时调节滑动变阻器是为了________。
（3）写出能使指针反向偏转的具体措施________。（写出一条即可）
第三节：电磁铁的应用
知识点回顾
电磁铁
A、定义：带铁芯的通电螺线管。
B、优点：磁性有无由通断电来控制，磁性强弱由电流大小来调节，磁场方向由电流方向来控制，
C、影响电磁铁磁性强弱的因素： 通过线圈的电流越大，磁性越强； 线圈匝数越多，磁性越强。
电磁继电器：由电磁铁控制的开关。用低电压弱电流控制高电压强电流，进行远距离操作和自动控制。分为控制电路和工作电路。
电话：话筒把声音信号转化成强弱变化的电流（发电机），电流沿着导线流入对方听筒，听筒又把变化的电流通过电磁铁转化成声音信号（电动机）。
基础巩固
1.如图，当闭合开关时，小车被向右推出。保持每次实验中条形磁铁和线圈的距离不变，则下列操作能使小车推出更远的是(??? )
?
A.?增加电磁铁线圈的匝数 ?B.?调换电源的正极和负极 C.?将滑片P向左端移动 D.?抽去螺线管内的铁芯
【答案】 A
【考点】影响电磁铁磁性强弱的因素
2.巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧减小的现象，且磁场越强电阻越小。如图是说明巨磁电阻特性原理的示意图，图中GMR是巨磁电阻，如果闭合S1、S2 ， 滑片P向左移动时，电表的变化情况是(?? )
A.?A表和V表示数均变小??????????????????????????????????????????B.?A表和V表示数均变大
C.?A表示数变小，V表示数变大???????????????????????????????D.?A表示数变大，V表示数变小
【答案】 D
【考点】电路的动态分析，影响电磁铁磁性强弱的因素
3.小张家所在的住宅区每栋单元的楼梯口都安装了防盗门，其门锁原理图如图所示，图中只画出了其中一家住户的控制开关S。该门锁的工作过程：楼上的人闭合控制开关S，门锁上的电磁铁通电后吸引卡入右侧门扣中的衔铁，门可打开。关于该门锁，下列说法中正确的是(?? )
A.?该门锁是利用电生磁的原理来工作的??????????????????B.?电流周围的磁场是假想的物理模型
C.?闭合开关S后，电磁铁的右端为N极?????????????????????D.?该单元的各住户控制门锁的开关是串联的
【答案】 A
【考点】串联电路和并联电路的辨别，磁场和磁感线，通电螺线管的极性和电流方向的判断
4.电梯为居民出入带来了很大的便利，出于安全考虑，电梯设置有超载自动报警系统，其工作原理如图所示。R1为保护电阻，R2为压敏电阻，其阻值随压力增大而减小。下列说法正确的是( ??)
A.?电磁铁是根据电磁感应原理制成的??????????????????????B.?工作时，电磁铁的上端为N极
C.?超载时，电磁铁的磁性减小????????????????????????????????D.?正常情况下(未超载时)，K与A接触
【答案】 D
【考点】电磁铁的构造和原理，影响电磁铁磁性强弱的因素，通电螺线管的极性和电流方向的判断
5.如图所示，A是悬挂在弹簧测力计下的条形磁铁，B是螺线管。闭合开关S，待弹簧测力计示数稳定后，将变阻器R的滑片缓慢向右滑动，在此过程中下列说法正确的是(?? )
A.?表示数变大， 表示数变大???????????????????????B.?表示数变大， 表示数变小
C.?弹簧测力计示数变小???????????????????????????????????????????D.?弹簧测力计示数变大
【答案】 C
【考点】电路的动态分析，影响电磁铁磁性强弱的因素
6.如图是演示巨磁电阻效应原理的示意图，GMR是巨磁电阻，它的电阻在磁场中随磁性增强而急剧减小．它所在电路的电源电压保持6V不变，L是标有“2V 0.1W”的指示灯，当它两端电压达到1.2V时开始发光，若指示灯电阻不受温度影响，则灯丝阻值为 ________Ω．闭合S1、S2时，图中电磁铁的 ________（选填“左”或“右”）端是S极，将滑动变阻器滑片P向左滑动，电磁铁周围的磁场 ________（选填“增强”、“减弱”或“不变”），P滑到某点，L刚好开始发光，此时GMR接入电路的阻值为 ________Ω，继续向左滑动滑片P，电压表示数 ________。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
【答案】 40；右；增强；160；变小
【考点】欧姆定律及其应用，影响电磁铁磁性强弱的因素，通电螺线管的极性和电流方向的判断，电功率计算公式的应用 ??????
7.（1）如图甲是奥斯特实验装置，接通电路后，观察到小磁针偏转，此现象说明了________。断开开关，小磁针在________的作用下又恢复到原来的位置。改变直导线中电流方向，小磁针的偏转方向发生了改变，说明了________。
（2）探究通电螺线管外部磁场分布的实验中，在嵌入螺线管的玻璃板上均匀撒些细铁屑，通电后________(填写操作方法)玻璃板，细铁屑的排列如图乙所示。由此可以判断，通电螺线管外部的磁场分布与________周围的磁场分布是相似的。将小磁针放在通电螺线管外部，小磁针静止时________(选填“N”或“S”)极的指向就是该点处磁场的方向。
【答案】 （1）通电导体周围存在磁场；地磁场；电流磁场方向与电流方向有关
（2）轻敲；条形磁铁；N
【考点】通电直导线周围的磁场，通电螺线管的磁场
思维拓展提高
8.在治疗心脏疾病患者时，通常用一种被称为“血泵”的体外装置来代替心脏，以维持血液循环，其简化示意图如图所示。线圈固定在软铁杆上，两者组成一个电磁铁，活塞筒在阀门S1、S2处与血管相连，则下列说法正确的是(?? )
A.?在该装置工作中的某时刻，若电流从a端流进线圈，从b端流出线圈，则电磁铁受到左侧永磁体向左的作用力
B.?要使该装置能维持人体血液循环，线圈a、b间所接电源应为直流电源
C.?要使该装置能维持人体血液循环，线圈a、b间所接电源应为交流、直流电源均可
D.?要使该装置能维持人体血液循环，线圈a、b间所接电源应为交流电源
【答案】 D
【考点】磁极间的相互作用，通电螺线管的极性和电流方向的判断
9.如图所示，GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，当闭合开关S1、S2时，下列说法正确的是(?? )
A.?电磁铁的右端为N极
B.?小磁针将顺时针旋转
C.?当P向左滑动时，电磁铁的磁性增强，指示灯变暗
D.?当P向右滑动时，电磁铁的磁性减小，电压表的示数减小
【答案】 D
【考点】磁极间的相互作用，影响电磁铁磁性强弱的因素，通电螺线管的极性和电流方向的判断
10.通电螺线管和磁体A磁极附近磁感线分布如图所示，小磁针处于静止。则(?? )
A.?小磁针的b端为N极?????????????????????????????????????????????B.?通电螺线管左端为N极
C.?电源“＋”极为c端?????????????????????????????????????????????D.?电源“＋”极为d端
【答案】 C
【考点】磁极间的相互作用，磁场和磁感线，通电螺线管的极性和电流方向的判断
11.小科预习了磁的知识后，标出了下列四种情况下磁体的磁极(小磁针的黑端为N极)，其中正确的是(?? )
A.??????????????????????????????????????B.???
C.?????????????????????????????????????????????D.???
【答案】 B
【考点】磁极间的相互作用，通电螺线管的极性和电流方向的判断
12.关于如图所示的电路装置，下列说法正确的是(??? )
A.?当开关S闭合时，通电螺线管上端为S极
B.?当开关S闭合时，弹簧测力计示数会变大
C.?电流表示数变大时，弹簧测力计示数变小
D.?若仅仅调换电源的正负极的接线，则弹簧测力计示数将保持不变
【答案】 C
【考点】二力平衡的条件及其应用，磁极间的相互作用，通电螺线管的极性和电流方向的判断
13.随着科技进步，我们的生活变得越来越便利，现在很多小区用自动控制闸取代了传统门卫。小科观察了小区入口的车辆出入自动控制闸，发现当车牌被识别系统识别后，绿灯亮，栏杆抬起，车辆通行。于是他设计了如图所示的模拟电路，车牌识别成功相当于图中开关S 闭合。

（1）已知该电路电源电压为 9 伏，指示灯 L 工作时的阻值为 10 欧，滑动变阻器接入电路的阻值为 20 欧，线圈阻值不计。闭合开关后，线圈吸住铁柱时，指示灯的功率为 ?________瓦。
（2）若栏杆 AB 长度不变，使固定点O 向右移动，若车牌识别成功后仍要使栏杆正常抬起， 可以将滑动变阻器的滑片向________移动。
【答案】 （1）0.9
（2）上
【考点】欧姆定律及其应用，影响电磁铁磁性强弱的因素，电功率计算公式的应用
14.如图所示，有一根铁棒悬挂在一根轻质弹簧下，下端位于螺线管的上方，闭合开关后铁棒向下运动，稳定后静止。铁棒下端被磁化成________极，保持弹簧悬挂位置不变，要使铁棒进一步向下运动，采用的方法可行的是________。

A.滑片P向右缓慢移动
B.在螺线管中插入铁芯
C.增大电源电压
D.将a、b间电源的正负极对换位置
【答案】 N；BC
【考点】磁极间的相互作用，通电螺线管的磁场，影响电磁铁磁性强弱的因素
拉分新题
15.下列对电磁实验现象相应的解释正确的是（ ???）

A.?甲图中，闭合开关，小磁针的N极不会发生偏转
B.?乙图中，线圈匝数多的电磁铁，磁性强
C.?丙图中，该装置用来研究电磁感应现象
D.?丁图中，磁铁放在水平面上，导体ab竖直向上运动，电流表指针一定会偏转
【答案】 B
【考点】影响电磁铁磁性强弱的因素，产生电磁感应现象的条件和规律，通电螺线管的极性和电流方向的判断
16.小柯同学在医院看到一个自动输液报警器，如图1所示。闭合开关，当输液报警器处输液管中有药液流过，绿灯亮，无药液流过，喇叭报警。小柯运用自己所学知识和查找的资料设计了一个类似的自动输液报警器，如图2所示。如图3是光敏电阻阻值随光照强度变化的关系图。以下说法正确的选项是（??? ）
A.?电磁铁的上端是S 极
B.?输液管中没有药液流过时，控制电路线圈中的电流变大
C.?当输液管内有药水时，LED 灯发出的光将被会聚到光敏电阻上，衔铁吸下
D.?调试时，输液管中有无药液流过都会报警，可换用电阻更小的R0或减小线圈匝数改进
【答案】 C
【考点】欧姆定律及其应用，影响电磁铁磁性强弱的因素，通电螺线管的极性和电流方向的判断
17.网络上有一个国外“牛人”制作的“电池磁力小火车”的视频。视频中，“牛人”把由铁铷合金制作的超强磁铁分别吸附在电池的正负极两端制成“小火车”，并将其整个放入自制的铜质螺线管中，发现电池与磁铁竟然沿着螺线管向右运动起来，直到从螺线管的另一端穿出（如图1）。小明对“小火车”为什么会运动非常感兴趣，便动手进行了实验。
（1）图1中，两侧磁铁之间的线圈中会有电流通过，他由此推测：只有当线圈中有电流通过时，火车才会受力运动。为验证这一假设，他需要进一步的操作是________；
（2）预测图2中的小火车将向________运动（选填“左”或“右”）；
（3）要让小火车快地过螺线管，可以采取的措施是________（写出一种方法）；
（4）欲使小火车由静止开始顺利通过螺线管，下列摆放方式可行的是________。
【答案】 （1）将电池的一端与磁铁断开
（2）左
（3）增强磁铁的磁性（或者使螺线管的绕线更密集以增加与磁铁接触的那一段螺线管匝数、或增加电池电压以增大螺线管中电流从而增强其磁场）
（4）A
【考点】影响电磁铁磁性强弱的因素，磁场对通电导线的作用
18.某小组在探究“通电螺线管磁性强弱与哪些因素有关”的实验中，设计了如图所示电路，并进行了实验，当螺线管通电时会对磁铁产生力的作用，使指针绕0点转动，记录指针A所指的刻度值大小，实验结果如下表。

（1）进行1、4、7实验基于的假设是________
（2）实验中，他们将开关S从1换到2上时，调节变阻器的滑片P，再次观察电流表示数及指针A所指的刻度值大小，此时调节滑动变阻器是为了________。
（3）写出能使指针反向偏转的具体措施________。（写出一条即可）
【答案】 （1）通电螺线管的外部磁场磁性强弱可能与线圈匝数多少有关
（2）控制电流大小相等
（3）对换磁铁的磁极或对换电源的正负极或改变线圈的缠绕方向
【考点】探究影响通电螺线管磁性强弱的因素的实验