人教版九年级全册第3节 电磁铁 电磁继电器优秀复习练习题

课时20.3 电磁铁  电磁继电器（帮课堂）（原卷版）

【学习目标】

1.了解什么是电磁铁，知道电磁铁的特性和工作原理；

2.知道影响电磁铁磁性强弱的因素；

3.了解电磁铁在生活中的广泛应用；

4.了解电磁继电器的结构和工作原理；

5.初步认识电磁学知识的实际应用。

【知识导图】

【基础知识】

知识点一、电磁铁

1.概念

用一根导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流通过时由磁性，没有电流时就失去磁性。我们把这种磁体叫做电磁铁。

2.电磁铁的构造

如图所示，电磁铁主要由线圈和铁芯（由软铁制成，不能用钢，因钢磁化后磁性不易消失）构成。当线圈通过电流时产生磁场，而铁芯可以可以在线圈产生磁场时被磁化，产生与螺线管的磁场方向一致的磁场，大大增强了电磁铁的磁性。

3.电磁铁极性的判断

插入铁芯只是为了增强螺线管的磁性，不会影响通电螺线管的磁极磁性，仍然可以用安培定则来表述电流方向和磁极之间的关系。

【典例1】如图所示，用漆包线（导线表面涂有绝缘漆）绕在圆筒上做成了一个螺线管，用来研究通电螺线管磁性强弱与哪些因素有关。闭合开关后，发现该通电螺线管的磁性较弱，下列措施能够使它的磁性增强的是（　　）。

A．在圆筒中插入一根铁芯 B．减少线圈匝数

C．滑动变阻器的滑片P向右滑动 D．将电源正负极互换

知识点二、电磁铁的磁性

1.探究-电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关

2.电磁铁的特点和应用

（1）电磁铁的特点

①磁性的有无可通过通断电流来控制；

②磁极的极性可通过改变电流的方向来实现；

③磁性的强弱可通过改变电流大小、线圈的匝数来控制。

（2）电磁铁在实际生活中的应用

①对磁性材料有力的作用。主要应用在电铃、电磁起重机、电磁刹车装置和许多自动控制装置上；

②产生强磁场。现代技术上很多地方需要的强磁场都是由电磁铁提供的，如磁浮列车、磁疗设备、测量仪器以及研究微观粒子的加速器等。

【典例2】在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中，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_______来判断电磁铁磁性的强弱；

（2）根据图示的情景可知，_______（选填“甲”或“乙”）吸引的大头针个数较多，说明电流一定时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越_______（选填“强”或“弱”）；当滑动变阻器的滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数增加，说明电流越_______，电磁铁的磁性越强；

（3）根据右手螺旋定则，可判断出乙电磁铁的上端是_______（选填“N”或“S”）极；

（4）电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是_______。

知识点三、电磁继电器

1.定义

电磁继电器时利用低电压、弱电流的路的通断，来间接控制高电压、强电流电路的通断的装置，其实质就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。含电磁铁的电路称为低压控制电路，被控制的电路称为高压工作电路。

2.构造及工作原理

电磁继电器的电路包括低压控制电路、高压工作电路两部分，如图所示。

控制电路接通时，电磁铁产生磁性吸下衔铁，动、静触点接触，接通工作电路；控制电路断开时，电磁铁失去磁性，在弹簧作用下释放衔铁，动、静触点分离，工作电路断开。从而通过控制电路的通断来控制工作电路的通断。

3.电磁继电器的应用

【典例3】如图甲所示的智能电梯在有、无人乘坐时会以不同的速度运行，这样可以节约用电。图乙所示是其控制电路图，R是一个压敏电阻，其阻值随压力的减小而增大。当有人走下电梯后，左侧电路中电流______（选填“增大”、“减小”或“不变”），则图中电磁铁的磁性将______（选填“增强”、“减弱”或“不变”），电动机的功率将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

【方法帮】

题型一：电磁铁

【角度1】电磁铁的构造及工作原理

解答此类题目要明确：

（1）电磁铁内部插入的铁芯是能够被磁化，且磁性在断电时就消失的软磁体；

（2）电磁铁，有电流时由磁性，无电流时无磁性；

（3）电磁铁磁性的强弱与电流大小和线圈的匝数的多少有关。

【典例1】如图是研究电磁铁磁性强弱的实验装置，其中E是电磁铁。只利用此装置可以研究电磁铁磁性强弱与______是否有关。闭合开关S后，发现电磁铁吸引起少量大头针。为了让电磁铁能吸引起更多的大头针，只利用图中的器材，可以将滑动变阻器滑片向______移动。（选填“左”或“右”）

【角度2】实验探究电磁铁磁性强弱的影响因素

【典例2】为探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，小南用电池（电压一定）、滑动变阻器、数量较多的大头针、铁钉以及较长导线为主要器材，进行如图所示的简易实验。

（1）他将导线绕在铁钉上制成简易电磁铁，并巧妙地通过______来显示电磁铁磁性的强弱；

（2）连接好电路，使变阻器连入电路的阻值较大，闭合开关，观察到如图甲所示的情景。接着，移动变阻器滑片，使其连入电路的阻值变小，观察到图乙所示的情景，比较图甲和乙，可知______图中的电流较小，从而发现，通过电磁铁的电流越______（选填“大”或“小”）磁性越强；

（3）实验中还可以改变______来改变电磁铁的磁性强弱。

【角度3】按要求连接电磁铁电路

（1）根据滑动变阻器对电磁铁强弱的影响正确选择滑动变阻器的接线柱；

（2）由小磁针静止时的指向和磁极间的相互作用规律标出电磁铁的N极；

（3）根据安培定则标出电磁铁上线圈中电流方向，找出电磁铁上电流的流入端和流出端；

（4）把标出电流流入端的电磁铁当作一个已知正、负接线柱的用电器，依次连接各元件即可。

【典例3】将图中的电磁铁连入你设计的电路中（在方框内完成），要求：

（1）电路能改变电磁铁磁性的强弱；

（2）使小磁针静止时如图。

【角度4】含电磁铁电路的动态分析

（1）电路变化：分析电路中电学量（电流）的变化；

（2）电流的变化引起电磁铁磁性如何变化；

（3）电磁铁的吸引力如何变化；

（4）其他物理量的变化。

【典例4】如图所示，GMR是一个巨磁电阻，其特性是电阻在磁场中会急剧减小，且磁场越强电阻越小，闭合开关S2后，下列四种情况相比较，指示灯最亮的是（　　）。

A．S1断开，滑片P在图示位置；

B．S1闭合，滑片P在图示位置；

C．S1闭合，滑片P在滑动变阻器最右端；

D．S1闭合，滑片P在滑动变阻器最左端

题型二：电磁继电器

【角度1】电磁继电器的电路连接

解题通法

（1）区分控制电路和工作电路；

（2）分析外部条件的变化引起控制电路中电阻和电流的变化；

（3）分析控制电路中电流的变化引起电磁继电器衔铁的动作；

（4）分析衔铁动作对工作电路的影响，根据设计要求连接电路。

【典例5】自动报警器的工作原理如图所示，在水银温度计的上方封入一段金属丝，当温度达 到金属丝下端所指示的温度时，红色报警灯亮，平时绿灯亮．请根据以上要求，用笔画线代替导线，完成工作电路部分的连接。

【角度2】电和磁的综合计算

【典例6】为实现自动控制，小明同学利用电磁继电器（电磁铁线圈电阻不计）制作了具有延时加热、保温、消毒等功能的恒温调奶器，其电路图如图甲所示。控制电路中，电压U1=3V，定值电阻R0=50Ω，热敏电阻R阻值随温度变化的图象如图乙所示；工作电路中，电压U2=220V，R1=836Ω，R2=44Ω。已知恒温调奶器容量为2kg，水温达到80℃时衔铁会跳起。[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）]

（1）随着温度的升高，热敏电阻的阻值______（选填“增大”或“减小”），电磁铁的磁性______（选填“增强”或“减弱”），当温度增大到一定值时，衔铁会跳起；

（2）求衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流______；

（3）求工作电路在保温状态下的电功率______；

（4）当调奶器加满温度为25℃的水，加热元件工作500s后衔铁跳起，求此过程中水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率______。

【中考帮】

考点一：电磁铁

【典例】（2022·包头） 图甲是磁悬浮台灯，灯泡内部装有磁体和半导体芯片，灯座内有如图乙所示电磁铁。灯座通电后，灯泡会悬浮在灯座上方，半导体芯片发光。下列说法正确的是（　　）。

A. 发光的半导体芯片电阻为零；

B. 灯泡悬浮是利用同名磁极相互排斥的原理；

C. 通电后电磁铁具有磁性说明磁能生电；

D. 通电后电磁铁的下端为S极

考点二：电磁继电器

【典例】（2022·山西）创新小组的同学们为学校食堂设计了一个可自动注水的储水池。如图是它的简化装置图，电源电压一定。控制电路中，RN为压敏电阻，其阻值随压力的变化而变化，R0为定值电阻。闭合开关S1、S2，当池中水位上升到一定高度时，触点分离，工作电路断开，注水装置自动停止注水，当池中水位下降到一定位置时，触点连接，工作电路接通，注水装置自动开始注水。下列分析正确的是（   ）。

A水位上升时，电磁铁磁性变弱 B水位上升时，通过R0电流变小

C水位下降时，R0的电功率变大 D水位下降时，RN的阻值会变大

【作业帮】

一、基础练（知识巩固）

1.如图所示，闭合开关S，滑片P向左移动，则螺线管（　　）。

A．左端为S极，磁性增强 B．左端为S极，磁性减弱

C．左端为N极，磁性减弱 D．左端为N极，磁性增强

2.下列有关电和磁的叙述正确的是（   ）。

A．英国的法拉第发现了电流的磁效应；

B．通电螺线管的磁场强弱只与电流大小有关；

C．通电螺线管外部磁场的形状与条形磁铁的相似；

D．电磁铁中用钢芯代替铁芯效果更好

3.如图是一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计中封入一段金属丝下端所指示的温度为90℃，下列说法错误的是（　　）。

A．报警器利用了水银导电和热胀冷缩的性质；

B．报警器利用了电磁铁通电时有磁性断电时磁性消失的特点；

C．报警器中，水银温度计和电磁铁串联在电路中；

D．温度达到90℃时，报警器中的灯亮同时铃响

4.如图所示是燃油汽车启动装置的电路简图。汽车启动时，需将钥匙插入仪表盘上的钥匙孔并旋转，则下列分析正确的是（　　）。

A．旋转钥匙相当于闭合开关；

B．电磁铁是利用电流的热效应来工作的；

C．电磁铁通电后电磁铁的上端为N极；

D．电动机工作时将电能全部转化为机械能

5.下图所示是一种水位自动报警器的原理图。水位没有达到金属块A时，灯_________亮；水位达到金属块A时，由于一般的水是_________，灯______亮。

6.如图所示电路，开关S接到a后，电磁铁左端为______极，小磁针静止时，A端是______极。将开关S由a换到b，调节变阻器的滑片P，保持电流表的示数不变，电磁铁的磁性______（选填“增强”、“减弱”或“不变”）。

7.在“研究电磁铁”实验的一组示意图中，其中 A、B、C三图线圈的匝数相同，而D图中线圈的匝数是前面图的2倍，已知I2＞I1，则比较图 A、C可知：外形相同的电磁铁，______一定时，电流越 ______，电磁铁磁性越强。

二、综合练（能力提升）

8.如图所示，R0是一个光敏电阻，光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小，R是电阻箱（已调至合适阻值），它们和继电器组成自动控制电路来控制路灯，白天灯熄，夜晚灯亮。下列说法正确的是（　　）。

A．白天流过R0的电流比夜晚大；

B．给路灯供电的电源应接在b、c两端；

C．白天R0两端的电压比夜晚大；

D．白天，如果将电阻箱R的阻值调大则路灯也可能变成亮

9.如图是一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计中封入一段金属丝下端所指示的温度为90℃，下列说法正确的是（　　）。

A．报警器利用了水银导电和热胀冷缩的性质；

B．报警器利用了电磁铁通电时有磁性断电时磁性消失的特点；

C．报警器中，水银温度计和电磁铁串联在电路中；

D．温度达到90℃时，报警器中的灯亮同时铃响

10.琳琳同学用如图所示的装置探究影响电磁铁磁性强弱的因素：

（1）由图可知，电流一定时，电磁铁的________，磁性越强；

（2）当滑片P向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数________（选填“增加”或“减少”），说明通过电磁铁的________，磁性越强；

（3）电磁铁甲的上端是电磁铁的________极（选填“N”或“S”）；

（4）电磁铁在实际中有着广泛的应用，以下利用电磁铁工作的是________。

A．电炉　　B．电铃　　C．白炽灯

三、培优练（挑战自我）

11.为了探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，王同学用漆包线（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，图甲、乙、丙、丁为实验中观察到的四种情况。

（1）实验是通过观察电磁铁上______来知道电磁铁磁性的强弱；

（2）当开关闭合后，若让铁钉再多吸一些大头针，滑动变阻器的滑片应向______（选填“左”或“右”）端移动；

（3）比较______两图可知：匝数相同时，电流越大，磁性越强；

（4）由图______可知：当电流一定时，______，磁性越强。

12.如图所示是老师设计的一个实验装置，用来探究“影响电磁铁磁性强弱因素”，它是由电源、滑动变阻器、开关、带铁芯的螺线管（线圈电阻忽略不计）和自制的针式刻度板组成，通过观察指针偏转角度的大小，来判断电磁铁磁性的强弱。用竹片削制的指针下方加装固定一物体E，导线a与接线柱2相连。

（1）为了使指针在受磁场力的作用时能够绕O点转动，需要在E处加装 _____（选填“铜块”、“铝块”或“铁块”），加装物体后，为了确保指针能正确指示且具有一定的灵敏度，老师在O点转轴处涂抹润滑油，目的是 _____，使指针转动更灵活。

（2）按如图所示连接好电路，闭合开关，调节变阻器滑片P到某一位置，记下此时指针偏转的角度，保持滑片P位置不变，导线a改为与接线柱1相连，可以探究电磁铁磁性强弱与 _____的关系；保持接线方式不变，移动变阻器滑片P，可以探究电磁铁磁性强弱与_____的关系。

（3）保持滑片P位置不变，导线a改为与接线柱1相连时，闭合开关后，指针偏转的角度将会 _____，当滑动变阻器的滑片P向左滑动时，指针偏转的角度将会 _____（填“增大”或“减小”）。

（4）你认为该装置中指针的偏转角度大小可能还与哪些因素有关？（只写出一个即可）。______

13.2021年12月9日，三位航天员在我国自己的空间站为我们上了一堂生动的太空课，叶光富老师让我们亲眼目睹了心肌细胞跳动有力，心肌细胞需要在恒温箱中培养，如图甲所示为一恒温箱温控电路，控制电路电源电压为24V，电热丝和热敏电阻R均置于恒温箱内，热敏电阻R的阻值随温度变化关系如图乙所示。恒温箱温控电路工作原理是：当电流小于0.6A时，电热丝通电加热；当电流大于0.8A时，电热丝停止加热。

（1）则加热电路电源应接在______（选填“a、b”“c、d”或“e、f”）两端；

（2）当滑动变阻器R' =20Ω时，通过计算说明恒温箱内的温控范围；(       )

（3）当温度为30℃，R' =25Ω时，滑动变阻器工作1min产生的热量。(       )