資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第3節(jié) 電磁鐵的應用
學習目標：
知識精講 有的放矢
核心考點一： 電磁鐵的優(yōu)點
知識歸納
1．電磁鐵的工作原理：電磁鐵是利用 電流 的磁效應，使其內部的鐵芯具有 磁性 的裝置，當電流切斷時，其磁性會隨之消失。2·1·c·n·j·y
2．電磁鐵的特點：磁性的有無由 通斷電流 來控制，磁極由 電流方向 來控制，磁性強弱由 電流大小 和 線圈匝數(shù) 等來控制。
電磁鐵的鐵芯要用軟鐵制成，不能用鋼，這是因為電磁鐵要求通電時立即有磁性，斷電時磁性立即消失。
典型例題 珠聯(lián)璧合
【例題1】（2021秋 黃石期末）如圖所示，為某科技小組設計的一種溫度自動控制報警裝置的電路圖，下列敘述正確的是（　　）www-2-1-cnjy-com
A．當溫度低于95℃時，電鈴響，綠燈亮
B．當溫度低于95℃時，電鈴響，紅燈亮
C．當溫度達到95℃時，電鈴響，紅燈亮
D．當溫度達到95℃時，電鈴不響，綠燈亮
【答案】C
【解答】解：AB、如圖，當溫度低于95℃時，左邊的控制電路沒有接通，電磁鐵沒有磁性，銜鐵被彈簧拉起，中間的動觸點和上面的靜觸點接通，綠燈和電源構成通路，綠燈亮，故AB錯誤。
CD、當溫度達到95℃時，左邊的控制電路接通，電磁鐵有磁性，電磁鐵吸引銜鐵，中間的動觸點和下面的靜觸點接通，紅燈和電鈴與電源構成通路，紅燈亮電鈴響，故C正確，D錯誤。
故選：C。
【變式1】（2021秋 金牛區(qū)期末）如圖所示是同學們設計的一種溫度自動控制報警的電路圖，水銀屬于導體，當溫度達到93℃時，電磁鐵　 　磁性（選填“有”或“無”），將銜鐵吸下，綠燈 　 　（選填“工作”或“不工作”）。
【答案】有；不工作。
【解答】解：當溫度計的水銀柱上升到93℃時（90℃以上），由于水銀是導體，控制電路接通，電磁鐵有磁性，將銜鐵吸引，綠燈不工作。報警電路接通，電鈴響，紅燈亮，起到報警作用。
故答案為：有；不工作。
知識精講 有的放矢
核心考點二：電磁鐵的應用
知識歸納
1．電磁繼電器是利用電磁鐵來控制工作電路的一種自動開關。借助它可以實現(xiàn)用 低電壓 、 弱電流 來控制高電壓、強電流電路的通斷，進行遠距離操作和自動控制。
2．如圖所示的繼電器主要由電磁鐵A 、銜鐵B 、彈簧C 、動觸點D 等組成。
(1)當?shù)蛪弘娫吹拈_關閉合時，控制電路中有電流通過，電磁鐵A產生磁性，吸引銜鐵B，使動觸點與紅燈觸點分離，而與綠燈觸點接通(如圖乙所示)，故紅燈熄滅，綠燈亮起，電動機開始工作。21cnjy.com
(2)當?shù)蛪弘娫吹拈_關斷開時，電磁鐵A失去磁性，銜鐵B在彈簧C的作用下被拉起，使動觸點與綠燈觸點分離，而與紅燈觸點接通(如圖甲所示)，故紅燈亮起，綠燈熄滅，電動機停止工作。【出處：21教育名師】
3．磁懸浮列車是利用列車軌道上的強電磁鐵與列車上的電磁鐵磁極間的排斥或吸引作用而懸浮起來，使列車與軌道分離，消除了列車與軌道的摩擦。磁懸浮列車運行時阻力很小，因此運行速度很快。
4．在硬盤上存入數(shù)據(jù)時，首先將聲音、圖像、數(shù)字等信息轉變?yōu)?電信號 ，電流通過讀寫磁頭轉變?yōu)?記錄磁場 ，使盤片上磁性顆粒按照它的方向排列，從而記錄信息。
5．電話：話筒把聲音信號轉化成 強弱變化 的電流，電流沿著導線流入對方聽筒，聽筒又把變化的電流通過電磁鐵轉化成 聲音 信號。
1．解釋電磁繼電器原理可分為三步進行：(1)低壓控制電路的動觸點“動作”(改變電路連接方式)之前，分析控制電路和工作電路的各個觸點是怎么連接的，電磁鐵線圈中有無電流，工作電路處于什么狀態(tài)。(2)找出是什么原因引起控制器電路“動作”。(3)控制電路“動作”以后，電磁鐵線圈所在的電路是接通還是斷開，控制電路和工作電路的各個觸點的連接方式發(fā)生了什么變化，工作電路處于什么狀態(tài)，導致了什么結果。
2．硬盤的記錄盤片是依靠磁性顆粒的有序排列來記錄信息的，所以硬盤等磁記錄器材不能靠近強磁場，以防止記錄的信息丟失。21·cn·jy·com
典型例題 珠聯(lián)璧合
【例題2】目前許多國家都在研制磁懸浮列車，我國擁有全部自主知識產權的第一條磁懸浮列車試驗線已建成，且實現(xiàn)了2000km無故障運行。一種磁懸浮列車的車廂和鐵軌上分別安放著磁體，車廂用的磁體大多是強大電流的電磁鐵，現(xiàn)有下列說法：
①磁懸浮列車利用了同名磁極互相排斥
②磁懸浮列車利用了異名磁極互相排斥
③磁懸浮列車消除了車體與軌道之間的摩擦
④磁懸浮列車增大了車體與軌道之間的摩擦
正確的組合是（　　）
A．①和③ B．①和④ C．②和③ D．②和④
【答案】A
【解答】磁懸浮列車就是利用相同磁極相互排斥的磁力懸浮起來的。故而消除了車體與軌道之間的摩擦，運行高效平穩(wěn)。21·世紀*教育網
故選：A。
【變式2】有一種電加熱恒溫箱，工作原理如圖甲所示，控制電路由電壓U1＝9V的電源、電磁繼電器(線圈電阻不計)、滑動變阻器R2和熱敏電阻R1組成，圖乙是熱敏電阻R1阻值隨溫度變化的圖像；工作電路由電壓U2＝220V的電源和電阻R0＝44Ω的電熱絲組成。通過實驗測得當電磁繼電器線圈的電流達到60mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸下來停止加熱，實現(xiàn)溫控。求：21世紀教育網版權所有
(1)請用筆畫線代替導線，按照題意將圖中的工作電路連接完整。
(2)當滑動變阻器R2接入電路中的電阻為50Ω時，可使恒溫箱的溫度保持為多少攝氏度？
【答案】(1)如答圖所示。
(2)當電磁繼電器線圈的電流達到60mA時，設此時熱敏電阻的阻值為Rx，則：Rx＝－R2＝－50Ω＝100Ω，由圖乙可知，熱敏電阻為100Ω時對應的溫度為50℃，即恒溫箱的溫度將穩(wěn)定在50℃。
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【題1】（2020 寧波自主招生）如圖是汽車啟動裝置電路簡圖，當鑰匙插入鑰匙孔并轉動時，下列說法中正確的是（　　）【來源：21cnj*y.co*m】
A．電磁鐵上端為S極，觸點B與C斷開，汽車啟動
B．電磁鐵上端為S極，觸點B與C接通，汽車啟動
C．電磁鐵上端為N極，觸點B與C斷開，汽車啟動
D．電磁鐵上端為N極，觸點B與C接通，汽車啟動
【答案】D
【解答】解：（1）當鑰匙插入鑰匙孔并轉動時，電路接通，電磁鐵中的電流是從下邊導線流入的，根據(jù)安培定則可以判斷出電磁鐵的上端為N極；
（2）當電磁鐵電路接通時，電磁鐵具有磁性，將上邊的觸點A吸下，使BC觸點接通，電動機工作，進而汽車啟動。
故選：D。
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【題1】．許多自動控制的電路中都安裝有電磁鐵。關于電磁鐵，下列說法中正確的是（　　）
A．電磁鐵的鐵芯，可以用銅棒代替
B．電磁繼電器中的磁體，可以使用永磁鐵
C．電磁鐵磁性的強弱只與電流的大小有關
D．電磁鐵是根據(jù)電流的磁效應制成的
【解答】解：A、電磁鐵的鐵芯需用軟磁性材料制成，銅不是磁性材料，故不可以用銅棒代替，故A錯誤；
B、電磁鐵不是永久磁鐵，它的磁性的有無跟電流的通斷有關，所以電磁繼電器中的磁體，不能使用永磁鐵，故B錯誤；2-1-c-n-j-y
C、電磁鐵的磁性強弱與電流的大小和線圈的匝數(shù)有關，故C錯誤；
D、電磁鐵是利用電流的磁效應制成的，故D正確。
故選：D。
【題2】．（2021 龍巖模擬）在一次物理實驗中，小明同學連接了如圖所示的電路，電磁鐵的右端有一個可自由轉動的小磁針，閉合開關后，下列說法正確的是（　　）
A．電磁鐵的右端為N極
B．利用這一現(xiàn)象所揭示的原理可制成的設備是發(fā)電機
C．小磁針N極向右旋轉90°
D．當滑動變阻器滑片向上端移動時，電磁鐵磁性會變弱
【解答】解：A、圖中電流從電磁鐵的左端流入，右端流出，根據(jù)安培定則可知，電磁鐵的左端是N極，右端是S極，故A錯誤；
B、該實驗表明了電能生磁，此現(xiàn)象與發(fā)電機無關，發(fā)電機利用的是電磁感應現(xiàn)象，故B錯誤；
C、根據(jù)異名磁極相互吸引可知，小磁針靜止時，左端是N極，右端是S極，即小磁針N極向左旋轉90°，故C錯誤；21教育名師原創(chuàng)作品
D、滑動變阻器的滑動片P向上端移動，電阻變大，根據(jù)歐姆定律可知，電路中的電流變小，故電磁鐵的磁性變弱，故D正確。
故選：D。
【題3】．（2021秋 灤南縣期末）如圖是拍攝機動車闖紅燈的工作原理示意圖。光控開關接收到紅燈發(fā)出的光會自動閉合，壓力開關受到機動車的壓力會閉合，攝像系統(tǒng)在電路接通時可自動拍攝違章車輛。下列有關說法中不正確的是（　　）
A．綠燈時，光控開關斷開，攝像系統(tǒng)不會拍攝
B．光控開關和壓力開關都閉合時，攝像系統(tǒng)才會自動拍攝
C．機動車只要駛過埋有壓力開關的路口，攝像系統(tǒng)就會自動拍攝
D．撤掉光控開關（直接用導線聯(lián)接），可以實現(xiàn)不管是紅燈還是綠燈時，只要有車輛通過埋有壓力開關的路口，攝像系統(tǒng)都會自動拍攝【版權所有：21教育】
【解答】解：A、綠燈時，光控開關斷開，電磁鐵中無電流通過，沒有產生磁性，電磁鐵不會將銜鐵吸下，使攝像系統(tǒng)所在的電路沒有接通，攝像系統(tǒng)不會拍攝，該裝置不能正常工作，故A正確。
B、光控開關和壓力開關都閉合后，電磁鐵中有電流通過，產生磁性，電磁鐵會將銜鐵吸下，使攝像系統(tǒng)所在的電路接通，攝像機會對違規(guī)車輛進行拍照，故B正確；
C、當光控開關斷開時，壓力閉合，攝像系統(tǒng)也不會自動拍攝，故C錯誤；
D、撤掉光控開關（直接用導線聯(lián)接），相當于是紅燈時光控開關閉合，這樣不管是紅燈還是綠燈時，只要有車輛通過埋有壓力開關的路口，攝像系統(tǒng)都會自動拍攝，故D正確。
故選：C。
【題4】．（2021秋 磐石市期末）探究“電磁鐵磁性的強弱與哪些因素有關”，做了如圖所示的幾次實驗。【來源：21·世紀·教育·網】
（1）通電導線周圍有磁場是丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)的，我們把這種現(xiàn)象稱為電流的磁效應，磁場的方向與 　 　有關。
（2）三次實驗中通過觀察比較電磁鐵 　 　來判斷磁性的大小。
（3）觀察圖甲中的AB可知：有相同的鐵芯，當線圈中電流相等時，匝數(shù)越多，電磁鐵磁性越 　 　。
（4）通過觀察圖乙、丙兩圖可知：當線圈匝數(shù)相同、有相同的鐵芯時，流經的電流越　 　，電磁鐵磁性越強。
【解答】解：（1）奧斯特實驗時，發(fā)現(xiàn)和通電導線平行的小磁針，在導線通電時小磁針發(fā)生偏轉，并且改變電流方向，小磁針偏轉方向也隨之改變。說明通電導線的周圍存在磁場，磁場方向與電流的方向有關；
（2）根據(jù)轉換法可知，實驗中通過電磁鐵吸引大頭針的個數(shù)來判定電磁鐵磁性的大小；
（3）圖甲中A、B兩電磁鐵，通過線圈的電流相同時、有無鐵芯相同時，甲電磁鐵線圈的匝數(shù)多，吸引大頭針數(shù)目越多，表明它的磁性就越強；
（4）通過觀察圖乙、丙兩圖可知，電磁鐵線圈的匝數(shù)相同，有相同的鐵芯，通過電磁鐵的電流不同，滑動變阻器接入電路中的電阻越小，通過電磁鐵的電流越大，吸引的大頭針的個數(shù)越多，則電磁鐵的磁性越強。
故答案為：（1）電流方向；（2）吸引大頭針的個數(shù)；（3）強；（4）大。
【題5】．小明查閱資料，了解到出于安全考慮，電梯都設置超載自動報警系統(tǒng)，其工作原理如圖甲所示，電路由工作電路和控制電路組成：在工作電路中，當電梯沒有超載時，觸點K與觸點A接觸，閉合開關S，電動機正常工作；當電梯超載時，觸點K與觸點B接觸，電鈴發(fā)出報警鈴聲，閉合開關S，電動機不工作。在控制電路中，已知電源電壓U＝6V，保護電阻R1＝100Ω，電阻式壓力傳感器（壓敏電阻）R2的阻值隨壓力F大小變化如圖乙所示，電梯底架自重和電磁鐵線圈的阻值都忽略不計。
（1）在控制電路中，當壓敏電阻R2受到的壓力F增大時，其阻值減小，從而使電磁鐵的磁性　 　（填“增強”、“減弱”或“不變”）。
（2）某次電梯正常運行時，測得通過的電磁鐵線圈的電流為10mA，此時電梯載重為多少？
（3）若電磁鐵線圈電流達到20mA時，銜鐵剛好被吸住，電鈴發(fā)出警報聲。當該電梯廂內站立總質量為1000kg的乘客時，試通過計算說明電梯是否超載？（g取10N/kg）
【解答】解：（1）在控制電路中，當壓敏電阻R2受到的壓力F增大時，其阻值減小，根據(jù)R總＝R1+R2可知，總電阻變小，那么總電流變大，電磁鐵的磁性增強；
（2）過的電磁鐵線圈的電流為10mA時，
總電阻為：R總＝＝600Ω；
壓敏電阻R2＝R總﹣R1＝600Ω﹣100Ω＝500Ω；
觀察乙圖可知，這時電梯的載重是6000N。
（3）電磁鐵線圈電流達到20mA時，
總電阻為：R'總＝＝300Ω；
壓敏電阻R'2＝R'總﹣R1＝300Ω﹣100Ω＝200Ω；
觀察乙圖可知，這時電梯的載重約為9000N。
乘客的體重為：G＝mg＝1000kg×10N/kg＝10000N；
因為9000N＜10000N；
所以電梯超載。
故答案為：（1）增強；
（2）某次電梯正常運行時，測得通過的電磁鐵線圈的電流為10mA，此時電梯載重為6000N；
（3）若電磁鐵線圈電流達到20mA時，銜鐵剛好被吸住，電鈴發(fā)出警報聲。當該電梯廂內站立總質量為1000kg的乘客時，電梯超載。21教育網
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【題1】．要使電磁鐵的兩個磁極對調，可采取的方法是（　　）
A．改變電流方向 B．增加螺線管的匝數(shù)
C．減小電流 D．將鐵芯從螺線管中拔出
【解答】解：電磁鐵的磁極與通過電磁鐵電流的方向和電磁鐵中導線的繞線方向有關。要想改變電磁鐵的磁極，可以不改變電流的方向來改變電磁鐵導線的繞線方向；
或者在電磁鐵的導線繞線方向不變來改變通過電磁鐵的電流方向。與螺線管的匝數(shù)、電流的大小、是否有鐵芯無關。所以B、C、D三項不符合題意。
故選：A。
【題2】．如圖所示，是一種水位自動報警器的原理示意圖，當水位達到金屬塊A時，出現(xiàn)的情況是（　　）
A．紅燈亮 B．綠燈亮
C．紅、綠燈同時亮 D．紅、綠燈都不亮
【解答】解：當水位達到金屬塊A時，控制電路接通。電路中有了電流，電磁鐵有磁性，向下吸引銜鐵，使動觸點與綠燈所在電路的靜觸點分開，綠燈滅。與紅燈所在電路的靜觸點接通，導致了紅燈所在的電路接通，紅燈亮。故現(xiàn)象為：紅燈亮，綠燈滅。則：
A、由上面分析的現(xiàn)象紅燈亮，綠燈滅知：A正確。
B、由上面分析的現(xiàn)象紅燈亮，綠燈滅知，綠燈亮與現(xiàn)象矛盾，故B錯誤。
C、由上面分析的現(xiàn)象紅燈亮，綠燈滅知，綠燈亮與現(xiàn)象矛盾。故C錯誤。
D、由上面分析的現(xiàn)象紅燈亮，綠燈滅知，紅燈滅與現(xiàn)象矛盾。故D錯誤。
故選：A。
【題3】．（2021 咸寧一模）小紅同學利用光敏電阻受到光照時電阻變小的特性，設計了一個如圖所示的自動控制電路，要求光暗時燈亮，光亮時燈滅。在實際調試時，發(fā)現(xiàn)燈始終亮著，而光敏電阻和其他電路元件都正常。下列說法的正確的是（　　）
A．增加螺線管線圈的匝數(shù)能使控制電路達到要求
B．滑動變阻器滑片P向右移動能使控制電路達到要求
C．電磁鐵的上端是N極
D．斷開控制電路時燈不亮
【解答】解：
AB、電磁繼電器的主要部分是電磁鐵，電磁鐵的磁性強弱跟電流的大小、線圈的匝數(shù)的多少、是否有鐵芯插入有關，要想在光亮時燈滅，一定要增大電磁鐵的磁性。采取的方法是增大電流、增加線圈的匝數(shù)；
而滑動變阻器滑片P向右移動時，滑動變阻器電阻變大，根據(jù)歐姆定律可知，通過電磁鐵的電流減小，故A正確，B錯誤；
C、由圖可知，電磁鐵中電流的方向是向左的，根據(jù)安培定則可知，電磁鐵的上端是S極，故C錯誤；
D、斷開控制電路時，電磁鐵沒有磁性，銜鐵向上移動，接通燈泡的電路，燈泡會發(fā)光，故D錯誤。
故選：A。
【題4】．斷路器因方便安全被廣泛使用。如圖所示是斷路器的工作原理，當電流過大時，它的工作順序是（　　）www.21-cn-jy.com
①簧鎖裝置脫開
②觸點斷開
③電流過大，雙層金屬片發(fā)熱過多
④雙層金屬片彎曲，觸動簧鎖裝置
A．③①④② B．④②③① C．③④①② D．④①③②
【解答】解：當斷路器中的電流過大時，雙層金屬片發(fā)熱過多，雙層金屬片會向右彎曲，觸動簧鎖裝置，簧鎖裝置會脫開，于是觸點斷開，對電路起到保護作用。故合理的順序是③④①②。
故選：C。
【題5】．如圖所示，GMR是一個巨磁電阻，其阻值隨磁場的增強而急劇減小，當閉合開關S1、S2時，下列說法正確的是（　　）
A．電磁鐵的右端為N極
B．小磁針將順時針旋轉
C．當P向左滑動時，電磁鐵的磁性增強，指示燈變暗
D．當P向右滑動時，電磁鐵的磁性減小，電壓表的示數(shù)減小
【解答】解：
AB、根據(jù)安培定則可知，電磁鐵的左端為N極，右端為S極；根據(jù)磁極間的相互作用規(guī)律可知，通電后，小磁針將會逆時針旋轉，故AB錯誤；
C、閉合開關S1和S2，使滑片P向左滑動，變阻器接入電路的電阻變小，左側電路中電流變大，電磁鐵的磁性增強，巨磁電阻的阻值減小，右側電路中電流變大，所以指示燈的亮度會變亮，故C錯誤；
D、使滑片P向右滑動，變阻器接入電路的電阻變大，左側電路中電流變小，電磁鐵的磁性變弱，巨磁電阻的阻值變大，右側電路中電流變小，根據(jù)U＝IR可知，燈泡兩端的電壓減小，即電壓表示數(shù)變小，故D正確。
故選：D。
【題6】．如圖為通電螺線管磁場強弱演示儀的示意圖。
（1）當指針指示的數(shù)值增大時，表示通電螺線管的磁性增強，則螺線管A端為　 　極；
（2）為了驗證通電螺線管的磁性與線圈匝數(shù)有關，應將開關S從a點換到b點，并調節(jié)變阻器的滑片向　 　滑動，使　 　不變。
【解答】解：（1）據(jù)圖能看出，當指針指示的數(shù)值增大時，表示通電螺線管的磁性增強能看出，此時的指針應向左偏，據(jù)同名磁極相互排斥可知，該螺線管的左端是S極，右端是N極，故A端是S極；
（2）驗證通電螺線管的磁性與線圈匝數(shù)有關，即需要在電流一定的情況下，改變線圈的匝數(shù)看電磁鐵的磁性有何變化即可；故當將開關S從a點換到b點時，由于接入電路的螺線管變長，即電阻變大，所以電路中的電流變小；所以需向下移動滑片才能實現(xiàn)使電流表示數(shù)不變的目的。
故答案為：（1）S；（2）下； 電流表示數(shù)。
【題7】．如圖是一個溫度自動報警器的工作原理電路圖。當控制電路中有電流通過時，電磁鐵左端為　 　極。在使用中發(fā)現(xiàn)，當溫度達到設定值時，電鈴沒有報警。經檢查，各元件完好、電路連接無誤，則可能是因為　 　（任寫一種）導致工作電路沒有接通。
【解答】解：由安培定則可知，電磁鐵左端為S極；
當溫度升高到設定值時，水銀柱與上方金屬絲連通，使左側形成通路，電磁鐵中有電流通過，電磁鐵吸引銜鐵，由于電磁鐵磁性的大小與電流大小和匝數(shù)多少有關，如果電源電壓，使得電流較小，磁性較小，則電磁鐵吸引不動銜鐵，工作電路不會工作。
故答案為：S；控制電路電源電壓太小。
【題8】．（2022春 丘北縣校級期末）如圖所示是具有報警功能的文物展示臺，該展示臺由木板、彈簧、金屬片A，B，C和報警電路組成，其中，彈簧上的金屬片B相當于　 　，當把物品搬離展示臺時，金屬片B在彈力作用下與金屬片A，C分開，這時燈　 　（選填“亮”或“不亮”），電鈴　 　（選填“響”或“不響”）。
【解答】解：當小偷把物品搬離展示臺時，彈簧上的金屬片B相當于開關，當金屬片B在彈力作用下與金屬片AC分開時，燈泡和電鈴串聯(lián)，此時燈亮鈴響。
故答案為：開關；亮；響。
【題9】．（2021 安徽模擬）有一種電加熱恒溫箱。工作原理如圖甲所示。控制電路由電壓為U1＝9V的電源電磁繼電器（線圈電阻不計）、滑動變阻器R2和熱敏電阻R1組成，圖乙是熱敏電阻R1阻值隨溫度變化的圖像；工作電路由電壓為U2＝220V的電源和電阻為R0的電熱絲組成。通過實驗測得當電磁繼電器線圈的電流達到60mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸下來，工作電路斷開。21*cnjy*com
（1）如果恒溫設置為50℃，當電磁繼電器的銜鐵剛被吸下來時，求控制電路中R2接入電路的阻值。
（2）已知R0＝44Ω，則R0通電工作10min產生的熱量是多少？
【解答】解：（1）由圖乙可知，恒溫箱內的溫度是50℃時，熱敏電阻的阻值R1＝100Ω，
由I＝得，控制電路的總電阻：
R＝＝＝150Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以滑動變阻器R2接入電路中的電阻：
R2＝R﹣R1＝150Ω﹣100Ω＝50Ω；
（2）R0通電工作10min產生的熱量：
Q0＝W0＝t＝×10×60s＝6.6×105J。
答：（1）如果恒溫設置為50℃，當電磁繼電器的銜鐵剛被吸下來時，控制電路中R2接入電路的阻值為50Ω。21*cnjy*com
（2）已知R0＝44Ω，則R0通電工作10min產生的熱量是6.6×105J。
【題10】．小明乘電梯時，發(fā)現(xiàn)電梯超載會自動報警。于是喜好鉆研的他對電梯的電路圖進行了研究，并設計了以下探究實驗，如圖甲所示。電源電壓恒定不變，R0為定值電阻。用杯中水量調節(jié)壓敏電阻受到壓力的大小，壓敏電阻Rx的電流與受到壓力大小的關系如圖乙所示：
（1）分析圖乙I﹣F圖象可知：壓敏電阻Rx受到的壓力增大時，通過它的電流　 　，Rx的阻值　 　（選填“變大”“變小”或“不變”）；當壓力增大到一定程度時，觸點K與　 　接觸，電鈴響，實現(xiàn)自動報警，圖片中Ro的作用是　 　。
（2）某電梯超載報警的Rx﹣F圖象如圖丙所示，空載時電梯廂對Rx的壓力F1等于電梯廂的重力，當壓力F2＝1×104N時，電梯報警，則此電梯限載　 　人。（設每人質量約為55kg）
【解答】解：
（1）在控制電路中，當壓敏電阻Rx受到的壓力F增大時，其阻值減小，電路中的總電阻減小，根據(jù)歐姆定律可知，電路中的電流變大，電流增大時電磁鐵的磁性增強；
當壓力增大到一定程度時，即電梯超載時，壓敏電阻Rx受到的壓力F增大時，其阻值減小，控制電路中的電流增大，從而使電磁鐵的磁性增強，磁性達到一定程度時，銜鐵被電磁鐵吸住，觸點K與觸點B接觸，電鈴報警，電梯不工作；
由圖乙知壓敏電阻的電流隨受到壓力大小的增大而增大，給電路串聯(lián)電阻R0起到分壓作用，保護電路；
（2）由圖丙知：空載時電梯廂對Rx的壓力F1等于電梯廂的重力，大小為F1＝4×103N時，當壓力F2＝1×104N時超載，電梯報警，
故電梯中人的重力為：G總＝F2﹣F1＝1×104N﹣4×103N＝6×103N，
一個人的重力：G＝mg＝55kg×10N/kg＝550N，
電梯限載的人數(shù)：n＝＝≈10。
故答案為：（1）變大；變小；B；保護電路；（2）10。
【知識與技能】
1.知道電磁鐵的組成和特點
2.理解電磁繼電器的結構和工作原理
3.了解電鈴、電磁選礦機和電磁起重機、磁懸浮列車的工作原理
4.了解信息的磁記錄
【過程與方法】
通過小組合作學習,得出電鈴、電磁繼電器的原理。
【情感態(tài)度與價值觀】
通過了解科學知識的實際應用，提高學習科學知識的興趣，領悟科學技術的發(fā)展對人類生活的影響和改變:體驗合作探究的樂趣。
【重點難點】
【重點】
電鈴、電磁繼電器的結構和工作原理。
【難點】
電磁繼電器的結構和工作原理。
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第3節(jié) 電磁鐵的應用
學習目標：
知識精講 有的放矢
核心考點一： 電磁鐵的優(yōu)點
知識歸納
1．電磁鐵的工作原理：電磁鐵是利用________的磁效應，使其內部的鐵芯具有______的裝置，當電流切斷時，其磁性會隨之消失。2·1·c·n·j·y
2．電磁鐵的特點：磁性的有無由____________來控制，磁極由____________來控制，磁性強弱由____________和____________等來控制。
電磁鐵的鐵芯要用軟鐵制成，不能用鋼，這是因為電磁鐵要求通電時立即有磁性，斷電時磁性立即消失。
典型例題 珠聯(lián)璧合
【例題1】（2021秋 黃石期末）如圖所示，為某科技小組設計的一種溫度自動控制報警裝置的電路圖，下列敘述正確的是（　　）www-2-1-cnjy-com
A．當溫度低于95℃時，電鈴響，綠燈亮
B．當溫度低于95℃時，電鈴響，紅燈亮
C．當溫度達到95℃時，電鈴響，紅燈亮
D．當溫度達到95℃時，電鈴不響，綠燈亮
【變式1】（2021秋 金牛區(qū)期末）如圖所示是同學們設計的一種溫度自動控制報警的電路圖，水銀屬于導體，當溫度達到93℃時，電磁鐵　 　磁性（選填“有”或“無”），將銜鐵吸下，綠燈 　 　（選填“工作”或“不工作”）。
知識精講 有的放矢
核心考點二：電磁鐵的應用
知識歸納
1．電磁繼電器是利用電磁鐵來控制工作電路的一種自動開關。借助它可以實現(xiàn)用______、____________來控制高電壓、強電流電路的通斷，進行遠距離操作和自動控制。
2．如圖所示的繼電器主要由____________、____________、____________、____________ 等組成。
(1)當?shù)蛪弘娫吹拈_關閉合時，控制電路中有電流通過，電磁鐵A產生磁性，吸引銜鐵B，使動觸點與紅燈觸點______，而與綠燈觸點______(如圖乙所示)，故紅燈______，綠燈______，電動機開始工作。21cnjy.com
(2)當?shù)蛪弘娫吹拈_關斷開時，電磁鐵A______磁性，銜鐵B在彈簧C的作用下被拉起，使動觸點與綠燈觸點______，而與紅燈觸點______(如圖甲所示)，故紅燈______，綠燈______，電動機停止工作。【出處：21教育名師】
3．磁懸浮列車是利用列車軌道上的強電磁鐵與列車上的電磁鐵磁極間的____________作用而懸浮起來，使列車與軌道分離，消除了列車與軌道的摩擦。磁懸浮列車運行時阻力很小，因此運行速度很快。
4．在硬盤上存入數(shù)據(jù)時，首先將聲音、圖像、數(shù)字等信息轉變?yōu)開___________，電流通過讀寫磁頭轉變?yōu)開___________，使盤片上磁性顆粒按照它的方向排列，從而記錄信息。
5．電話：話筒把聲音信號轉化成____________的電流，電流沿著導線流入對方聽筒，聽筒又把變化的電流通過電磁鐵轉化成______信號。
1．解釋電磁繼電器原理可分為三步進行：(1)低壓控制電路的動觸點“動作”(改變電路連接方式)之前，分析控制電路和工作電路的各個觸點是怎么連接的，電磁鐵線圈中有無電流，工作電路處于什么狀態(tài)。(2)找出是什么原因引起控制器電路“動作”。(3)控制電路“動作”以后，電磁鐵線圈所在的電路是接通還是斷開，控制電路和工作電路的各個觸點的連接方式發(fā)生了什么變化，工作電路處于什么狀態(tài)，導致了什么結果。
2．硬盤的記錄盤片是依靠磁性顆粒的有序排列來記錄信息的，所以硬盤等磁記錄器材不能靠近強磁場，以防止記錄的信息丟失。21·cn·jy·com
典型例題 珠聯(lián)璧合
【例題2】目前許多國家都在研制磁懸浮列車，我國擁有全部自主知識產權的第一條磁懸浮列車試驗線已建成，且實現(xiàn)了2000km無故障運行。一種磁懸浮列車的車廂和鐵軌上分別安放著磁體，車廂用的磁體大多是強大電流的電磁鐵，現(xiàn)有下列說法：
①磁懸浮列車利用了同名磁極互相排斥
②磁懸浮列車利用了異名磁極互相排斥
③磁懸浮列車消除了車體與軌道之間的摩擦
④磁懸浮列車增大了車體與軌道之間的摩擦
正確的組合是（　　）
A．①和③ B．①和④ C．②和③ D．②和④
【變式2】有一種電加熱恒溫箱，工作原理如圖甲所示，控制電路由電壓U1＝9V的電源、電磁繼電器(線圈電阻不計)、滑動變阻器R2和熱敏電阻R1組成，圖乙是熱敏電阻R1阻值隨溫度變化的圖像；工作電路由電壓U2＝220V的電源和電阻R0＝44Ω的電熱絲組成。通過實驗測得當電磁繼電器線圈的電流達到60mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸下來停止加熱，實現(xiàn)溫控。求：21世紀教育網版權所有
(1)請用筆畫線代替導線，按照題意將圖中的工作電路連接完整。
(2)當滑動變阻器R2接入電路中的電阻為50Ω時，可使恒溫箱的溫度保持為多少攝氏度？
走進重高 拓展視野
【題1】（2020 寧波自主招生）如圖是汽車啟動裝置電路簡圖，當鑰匙插入鑰匙孔并轉動時，下列說法中正確的是（　　）【來源：21cnj*y.co*m】
A．電磁鐵上端為S極，觸點B與C斷開，汽車啟動
B．電磁鐵上端為S極，觸點B與C接通，汽車啟動
C．電磁鐵上端為N極，觸點B與C斷開，汽車啟動
D．電磁鐵上端為N極，觸點B與C接通，汽車啟動
鞏固訓練 初露鋒芒
【題1】．許多自動控制的電路中都安裝有電磁鐵。關于電磁鐵，下列說法中正確的是（　　）
A．電磁鐵的鐵芯，可以用銅棒代替
B．電磁繼電器中的磁體，可以使用永磁鐵
C．電磁鐵磁性的強弱只與電流的大小有關
D．電磁鐵是根據(jù)電流的磁效應制成的
【題2】．（2021 龍巖模擬）在一次物理實驗中，小明同學連接了如圖所示的電路，電磁鐵的右端有一個可自由轉動的小磁針，閉合開關后，下列說法正確的是（　　）
A．電磁鐵的右端為N極
B．利用這一現(xiàn)象所揭示的原理可制成的設備是發(fā)電機
C．小磁針N極向右旋轉90°
D．當滑動變阻器滑片向上端移動時，電磁鐵磁性會變弱
【題3】．（2021秋 灤南縣期末）如圖是拍攝機動車闖紅燈的工作原理示意圖。光控開關接收到紅燈發(fā)出的光會自動閉合，壓力開關受到機動車的壓力會閉合，攝像系統(tǒng)在電路接通時可自動拍攝違章車輛。下列有關說法中不正確的是（　　）
A．綠燈時，光控開關斷開，攝像系統(tǒng)不會拍攝
B．光控開關和壓力開關都閉合時，攝像系統(tǒng)才會自動拍攝
C．機動車只要駛過埋有壓力開關的路口，攝像系統(tǒng)就會自動拍攝
D．撤掉光控開關（直接用導線聯(lián)接），可以實現(xiàn)不管是紅燈還是綠燈時，只要有車輛通過埋有壓力開關的路口，攝像系統(tǒng)都會自動拍攝【版權所有：21教育】
【題4】．（2021秋 磐石市期末）探究“電磁鐵磁性的強弱與哪些因素有關”，做了如圖所示的幾次實驗。【來源：21·世紀·教育·網】
（1）通電導線周圍有磁場是丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)的，我們把這種現(xiàn)象稱為電流的磁效應，磁場的方向與 　 　有關。
（2）三次實驗中通過觀察比較電磁鐵 　 　來判斷磁性的大小。
（3）觀察圖甲中的AB可知：有相同的鐵芯，當線圈中電流相等時，匝數(shù)越多，電磁鐵磁性越 　 　。
（4）通過觀察圖乙、丙兩圖可知：當線圈匝數(shù)相同、有相同的鐵芯時，流經的電流越　 　，電磁鐵磁性越強。
【題5】．小明查閱資料，了解到出于安全考慮，電梯都設置超載自動報警系統(tǒng)，其工作原理如圖甲所示，電路由工作電路和控制電路組成：在工作電路中，當電梯沒有超載時，觸點K與觸點A接觸，閉合開關S，電動機正常工作；當電梯超載時，觸點K與觸點B接觸，電鈴發(fā)出報警鈴聲，閉合開關S，電動機不工作。在控制電路中，已知電源電壓U＝6V，保護電阻R1＝100Ω，電阻式壓力傳感器（壓敏電阻）R2的阻值隨壓力F大小變化如圖乙所示，電梯底架自重和電磁鐵線圈的阻值都忽略不計。
（1）在控制電路中，當壓敏電阻R2受到的壓力F增大時，其阻值減小，從而使電磁鐵的磁性　 　（填“增強”、“減弱”或“不變”）。
（2）某次電梯正常運行時，測得通過的電磁鐵線圈的電流為10mA，此時電梯載重為多少？
（3）若電磁鐵線圈電流達到20mA時，銜鐵剛好被吸住，電鈴發(fā)出警報聲。當該電梯廂內站立總質量為1000kg的乘客時，試通過計算說明電梯是否超載？（g取10N/kg）
課后訓練 鯤鵬展翅
【題1】．要使電磁鐵的兩個磁極對調，可采取的方法是（　　）
A．改變電流方向 B．增加螺線管的匝數(shù)
C．減小電流 D．將鐵芯從螺線管中拔出
【題2】．如圖所示，是一種水位自動報警器的原理示意圖，當水位達到金屬塊A時，出現(xiàn)的情況是（　　）
A．紅燈亮 B．綠燈亮
C．紅、綠燈同時亮 D．紅、綠燈都不亮
【題3】．（2021 咸寧一模）小紅同學利用光敏電阻受到光照時電阻變小的特性，設計了一個如圖所示的自動控制電路，要求光暗時燈亮，光亮時燈滅。在實際調試時，發(fā)現(xiàn)燈始終亮著，而光敏電阻和其他電路元件都正常。下列說法的正確的是（　　）
A．增加螺線管線圈的匝數(shù)能使控制電路達到要求
B．滑動變阻器滑片P向右移動能使控制電路達到要求
C．電磁鐵的上端是N極
D．斷開控制電路時燈不亮
【題4】．斷路器因方便安全被廣泛使用。如圖所示是斷路器的工作原理，當電流過大時，它的工作順序是（　　）www.21-cn-jy.com
①簧鎖裝置脫開
②觸點斷開
③電流過大，雙層金屬片發(fā)熱過多
④雙層金屬片彎曲，觸動簧鎖裝置
A．③①④② B．④②③① C．③④①② D．④①③②
【題5】．如圖所示，GMR是一個巨磁電阻，其阻值隨磁場的增強而急劇減小，當閉合開關S1、S2時，下列說法正確的是（　　）
A．電磁鐵的右端為N極
B．小磁針將順時針旋轉
C．當P向左滑動時，電磁鐵的磁性增強，指示燈變暗
D．當P向右滑動時，電磁鐵的磁性減小，電壓表的示數(shù)減小
【題6】．如圖為通電螺線管磁場強弱演示儀的示意圖。
（1）當指針指示的數(shù)值增大時，表示通電螺線管的磁性增強，則螺線管A端為　 　極；
（2）為了驗證通電螺線管的磁性與線圈匝數(shù)有關，應將開關S從a點換到b點，并調節(jié)變阻器的滑片向　 　滑動，使　 　不變。
【題7】．如圖是一個溫度自動報警器的工作原理電路圖。當控制電路中有電流通過時，電磁鐵左端為　 　極。在使用中發(fā)現(xiàn)，當溫度達到設定值時，電鈴沒有報警。經檢查，各元件完好、電路連接無誤，則可能是因為　 　（任寫一種）導致工作電路沒有接通。
【題8】．（2022春 丘北縣校級期末）如圖所示是具有報警功能的文物展示臺，該展示臺由木板、彈簧、金屬片A，B，C和報警電路組成，其中，彈簧上的金屬片B相當于　 　，當把物品搬離展示臺時，金屬片B在彈力作用下與金屬片A，C分開，這時燈　 　（選填“亮”或“不亮”），電鈴　 　（選填“響”或“不響”）。
【題9】．（2021 安徽模擬）有一種電加熱恒溫箱。工作原理如圖甲所示。控制電路由電壓為U1＝9V的電源電磁繼電器（線圈電阻不計）、滑動變阻器R2和熱敏電阻R1組成，圖乙是熱敏電阻R1阻值隨溫度變化的圖像；工作電路由電壓為U2＝220V的電源和電阻為R0的電熱絲組成。通過實驗測得當電磁繼電器線圈的電流達到60mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸下來，工作電路斷開。21*cnjy*com
（1）如果恒溫設置為50℃，當電磁繼電器的銜鐵剛被吸下來時，求控制電路中R2接入電路的阻值。
（2）已知R0＝44Ω，則R0通電工作10min產生的熱量是多少？
【題10】．小明乘電梯時，發(fā)現(xiàn)電梯超載會自動報警。于是喜好鉆研的他對電梯的電路圖進行了研究，并設計了以下探究實驗，如圖甲所示。電源電壓恒定不變，R0為定值電阻。用杯中水量調節(jié)壓敏電阻受到壓力的大小，壓敏電阻Rx的電流與受到壓力大小的關系如圖乙所示：
（1）分析圖乙I﹣F圖象可知：壓敏電阻Rx受到的壓力增大時，通過它的電流　 　，Rx的阻值　 　（選填“變大”“變小”或“不變”）；當壓力增大到一定程度時，觸點K與　 　接觸，電鈴響，實現(xiàn)自動報警，圖片中Ro的作用是　 　。
（2）某電梯超載報警的Rx﹣F圖象如圖丙所示，空載時電梯廂對Rx的壓力F1等于電梯廂的重力，當壓力F2＝1×104N時，電梯報警，則此電梯限載　 　人。（設每人質量約為55kg）
【知識與技能】
1.知道電磁鐵的組成和特點
2.理解電磁繼電器的結構和工作原理
3.了解電鈴、電磁選礦機和電磁起重機、磁懸浮列車的工作原理
4.了解信息的磁記錄
【過程與方法】
通過小組合作學習,得出電鈴、電磁繼電器的原理。
【情感態(tài)度與價值觀】
通過了解科學知識的實際應用，提高學習科學知識的興趣，領悟科學技術的發(fā)展對人類生活的影響和改變:體驗合作探究的樂趣。
【重點難點】
【重點】
電鈴、電磁繼電器的結構和工作原理。
【難點】
電磁繼電器的結構和工作原理。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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