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2023-2024人教版9年物理全冊同步學(xué)講練測學(xué)案（全國通用）
第二十章 磁現(xiàn)象 磁場 專題20.3 電磁鐵 電磁繼電器
1. 了解什么是電磁鐵，知道電磁鐵的特性和工作原理及其應(yīng)用；
2. 通過實(shí)驗(yàn)探究了解影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素；
3. 了解電磁繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理，了解電磁繼電器在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。
閱讀本節(jié)課教材，參考教材完成教師給出的知識點(diǎn)問題的填空：
知識點(diǎn)1. 電磁鐵
現(xiàn)象表明：螺線管通電時有磁性，斷電時無磁性。
1.我們把插入鐵芯的通電螺線管內(nèi)叫電磁鐵。
2. 電磁鐵的原理：鐵棒插入通電螺線管，鐵芯被磁化，形成_磁體也要產(chǎn)生磁場，于是通電螺線管的周圍既有螺線管產(chǎn)生的磁場，又有鐵芯產(chǎn)生的磁場，因而磁場大大增強(qiáng)了。
知識點(diǎn)2. 電磁鐵的磁性
1. 猜想與假設(shè)：影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素有：(1)電流的大小；(2)線圈匝數(shù)的多少。
2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：
(1)電磁鐵的磁性是看不見摸不著的,可通過吸引鐵釘?shù)膫€數(shù)來判斷,這種方法是轉(zhuǎn)換法。
(2)電磁鐵的磁性強(qiáng)弱可能與多個因素有關(guān),在探究時,需利用控制變量法。
①探究電磁鐵磁性與線圈中電流的關(guān)系
思路：需控制線圈匝數(shù)不變,改變電路中的電流。故電路中可連入滑動變阻器。
②探究電磁鐵磁性與線圈匝數(shù)的關(guān)系
思路：控制電流相同,改變線圈匝數(shù)。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析：
3.分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),你可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是
(1)與電流的關(guān)系：線圈匝數(shù)相同時,通過線圈的電流越大,磁性越強(qiáng);
(2)與線圈匝數(shù)的關(guān)系：通過線圈的電流相同時,線圈匝數(shù)越多,磁性越強(qiáng)。
4.電磁鐵的優(yōu)點(diǎn)：
（1）電磁鐵的磁性有無可以通過接通或斷開電流的通斷來控制；
（2）電磁鐵磁極的極性可以通過改變電流的方向來控制；
（3）電磁鐵的磁性強(qiáng)弱可以通過改變通入電磁鐵電流的大小或線圈匝數(shù)來控制。
5電磁鐵的應(yīng)用：電磁起重機(jī)、電鈴、電報(bào)機(jī)、磁懸浮列車、發(fā)電機(jī)、電動機(jī)和電磁繼電器。
知識點(diǎn)3. 電磁繼電器
1.安全用電知識告訴我們：不靠近高壓帶電體。所以用手直接控制強(qiáng)大的電流或操作高壓電路是很危險的，我們用電磁繼電器解決這個問題。
2.電磁繼電器的構(gòu)造：主要是電磁鐵 、銜鐵、彈簧、（動、靜）觸點(diǎn)等。它由低壓 控制 電路和高壓工作電路兩部分電路構(gòu)成。
3.電磁繼電器的實(shí)質(zhì)
電磁繼電器實(shí)質(zhì)上就是一種利用電磁鐵來控制工作電路的一種 開關(guān) 。可實(shí)現(xiàn)用低電壓、弱電流控制高電壓、強(qiáng)電流的工作電路或進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作。
4.電磁繼電器的工作原理：控制電路通電時，電磁鐵有磁性，將銜鐵吸下來，動觸點(diǎn)B與A 分開，與 C 接通，工作電路接通；控制電路斷電時，電磁鐵失去磁性 ，彈簧將電磁繼電器的銜鐵拉起來，動觸點(diǎn)B與C 分開，與A 接通，切斷工作電路。
考點(diǎn)1. 電磁鐵
【例題1】（2023甘肅金昌）小明用自制電磁小船放在水中判斷方向，如圖所示，開關(guān)S閉合前，小船船頭（右端）指向東邊。閉合開關(guān)S，電磁小船的船頭（右端）為電磁鐵的______極（選填“N”或“S”）；船頭在地磁場的作用下，將______偏轉(zhuǎn)（選填“順時針”或“逆時針”）。
【答案】 S 順時針
【解析】由圖中可知，閉合開關(guān)后，電流從螺線管的右端流入，左端流出，故由安培定則可知，通電螺線管的左端為N極，右端為S極。
由地磁場的特點(diǎn)可知，地磁場的N極在地理南極附近，地磁場的S極在地理北極附近，故由磁極間的相互作用規(guī)律可知，船頭在地磁場的作用下，將順時針偏轉(zhuǎn)。
考點(diǎn)2. 電磁繼電器
【例題2】（2023河南省）如圖所示，小明利用電磁繼電器設(shè)計(jì)了一個水位自動報(bào)警裝置，當(dāng)水位未達(dá)到金屬塊M時，燈泡不亮。水位達(dá)到金屬塊M時，燈泡亮，則接線柱C應(yīng)與________（選填“A”或“B”）相連。已知燈泡的規(guī)格為“12V 6W”，燈泡正常發(fā)光時的電流是_________A。通電1min，燈泡消耗的電能是________J。
【答案】 B 0.5 360
【解析】金屬塊是導(dǎo)體，水位達(dá)到金屬塊M時，通電螺線管所在電路接通，電路中的電流增大，銜鐵下移，與B接觸，燈泡所在電路接通，燈泡發(fā)光，故接線柱C與B連接。
燈泡的規(guī)格為“12V 6W”，燈泡正常發(fā)光時的電流
通電 1min ，燈泡消耗的電能
W=Pt=6W×1×60s=360J
【演練1】（2022湖北宜昌）關(guān)于如圖所示的實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是（　　）
A. 這是模擬法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)的場景
B. 移走小磁針，電流的磁場消失
C. 根據(jù)這一現(xiàn)象的原理，制成了電磁鐵
D. 將導(dǎo)線斷開，小磁針N極將指向地磁場的北極
【答案】C
【解析】A．這是探究通電導(dǎo)體周圍存在磁場，即奧斯特實(shí)驗(yàn)的場景，故A錯誤；
B．該磁場是電流的磁場，只有電路中有電流，導(dǎo)線周圍就存在磁場，小磁針的作用是證實(shí)通電導(dǎo)體周圍有磁場，故B錯誤；
C．該實(shí)驗(yàn)說明通電導(dǎo)體周圍存在磁場，這種現(xiàn)象是電流的磁效應(yīng)，根據(jù)這一現(xiàn)象人們發(fā)明了電磁鐵，故C正確；
D．將導(dǎo)線斷開，導(dǎo)線中沒有電流通過，電流的磁場消失。由于受地磁場的影響，小磁針N極將指向地磁場的南極，故D錯誤。故選C。
【演練2】如圖所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的水位自動報(bào)警裝置，當(dāng)水位上升到與金屬片A接觸時，控制電路接通，此時，工作電路中的 　　（選填“燈亮”或“鈴響”），通電螺線管上方為 　 　（選填“N”或“S”）極。
【答案】鈴響；S。
【解析】當(dāng)水位上升到與金屬片A接觸時，控制電路接通，此時，電磁鐵有磁性，將銜鐵吸引，據(jù)此分析；
由電源的正負(fù)極可知電流的方向，則由安培定則可知通電螺線管的極性。
當(dāng)水位上升到與金屬片A接觸時，控制電路接通，此時，電磁鐵有磁性，將銜鐵吸引，工作電路中的鈴響；
電流從通電螺線管的上方流入，下方流出，根據(jù)安培定則可知通電螺線管上方為S極。
課節(jié)記憶思維導(dǎo)圖
（滿分100分，答題時間45分鐘，根據(jù)下面給出的試題答案與解析自測自評）
一、選擇題（本大題4小題，每小題7分，共28分）
1. （2022甘肅蘭州）關(guān)于磁現(xiàn)象，下列說法正確的是（　　）
A. 圖甲：通電時小磁針發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)說明通電導(dǎo)體周圍存在地磁場
B. 圖乙：利用此裝置可說明電磁鐵磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)有關(guān)
C. 圖丙：利用此裝置可說明發(fā)電機(jī)的工作原理
D. 圖丁：利用此裝置可說明電動機(jī)的工作原理
【答案】B
【解析】A．該圖是奧斯特實(shí)驗(yàn)，說明電流的周圍存在磁場，不是地磁場，故A錯誤；
B．圖中兩個電磁鐵串聯(lián)，通過的電流相同，線圈匝數(shù)不同，吸起大頭針的數(shù)目不同，說明電磁鐵磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)有關(guān)，故B正確；
C．圖中實(shí)驗(yàn)研究的是通電導(dǎo)體在磁場中受力運(yùn)動，能說明電動機(jī)工作原理，故C錯誤；
D．圖中閉合電路中的部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線的運(yùn)動時，會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，該實(shí)驗(yàn)說明機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為電能，利用此裝置可說明發(fā)電機(jī)的工作原理，故D錯誤。
2．如圖為電磁鐵的線路圖．開關(guān)S閉合后，滑動變阻器的滑片P向右滑動過程中（　）
A．電磁鐵的右端為S極，磁性增強(qiáng)。
B．電磁鐵的右端為S極，磁性減弱。
C．電磁鐵的右端為N極，磁性增強(qiáng)。
D．電磁鐵的右端為N極，磁性減弱。
【答案】D．
【解析】由圖可知，電流從螺旋管的左端流入、右端流出，用右手握住螺旋管，四指指向電流的方向，則大拇指指向右端，所以右端是N極，故AB錯誤；
滑動變阻器的滑片P向右滑動過程中，接入電路中的電阻變大，電路中的總電阻變大，
由I=U/R可知，電路中的電流變小，通過電磁鐵的電流變小，
則在螺旋管的匝數(shù)一定時，電磁鐵的磁性減弱，故C錯誤、D正確．
3．如圖所示，GMR是一個巨磁電阻，其特性是電阻在磁場中會急劇減小，且磁場越強(qiáng)電阻越小，閉合開關(guān)S2后，下列四種情況相比較，指示燈最亮的是（　　）
A．S1斷開，滑片P在圖示位置。
B．S1閉合，滑片P在圖示位置。
C．S1閉合，滑片P在滑動變阻器最右端。
D．S1閉合，滑片P在滑動變阻器最左端。
【答案】D．
【解析】A．S1斷開時，電磁鐵無磁性，由題意可知GMR的電阻最大，由I=U/R可知，右側(cè)電路中電流最小，由P=I2R可知，指示燈的實(shí)際功率最小，指示燈最暗，故A錯誤；
B、C、D．閉合S1時，GMR所處的位置由無磁場變?yōu)橛写艌觯珿MR的阻值減小；
當(dāng)滑片P在滑動變阻器最左端時，左側(cè)電路的電阻最小，由I=U/R可知，左側(cè)電路中的電流最大，電磁鐵磁性最強(qiáng)，則GMR的電阻最小，右側(cè)電路中電流最大，由P=I2R可知，指示燈的實(shí)際功率最大，指示燈最亮，故BC錯誤，D正確．
4.如圖所示，電磁鐵上方附近有一點(diǎn)A，小磁針置于電磁鐵的右方附近。閉合開關(guān)S，下列判斷正確的是（　　）
A．電磁鐵的左端為N極 B．電磁鐵上方A點(diǎn)的磁場方向向右
C．小磁針靜止后，其N極的指向向右 D．向左移動滑片P，電磁鐵的磁性減弱
【答案】C
【解析】（1）根據(jù)線圈的繞法和電流的方向，可以確定螺線管的NS極；
（2）據(jù)磁感線的方向分析判斷即可解決；
（3）據(jù)磁體間的相互作用分析小磁針的運(yùn)動方向；
（4）電磁鐵磁性強(qiáng)弱的影響因素：電流大小、線圈匝數(shù)多少、有無鐵芯。電流越大，匝數(shù)越多，有鐵芯時電磁鐵的磁性越強(qiáng)。
A.由安培定則可知，右手握住螺線管，四指指向電流的方向，大拇指指向右端，則通電螺線管的右端為N極，故A錯誤；
B.在磁體的外部，磁感線從N極指向S極，所以通電螺線管外A點(diǎn)的磁場方向向左，故B錯誤；
C.通電螺線管的右端是N極，根據(jù)異名磁極相互吸引可知，小磁針的S極應(yīng)靠近螺線管的右端，則小磁計(jì)的S極向左轉(zhuǎn)動，小磁針會逆時針旋轉(zhuǎn)，故小磁針靜止時，其N極的指向向右，故C正確；
D.向左移動滑片P，連入電路的電阻減小，電流增大，電磁鐵的磁性增強(qiáng)，故D錯誤。
二、填空題（本大題3小題，8個空，每空4分，共32分）
1. （2022哈爾濱）如圖所示，在探究“影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱因素”的實(shí)驗(yàn)中，未閉合開關(guān)時，靜止在彈簧下端的鐵塊質(zhì)量為0.1kg，此時鐵塊受到彈簧的拉力是_____N；閉合開關(guān)后，彈簧的長度會 _____。（g=10N/kg）
【答案】 1 變長
【解析】鐵塊的重力
G=mg=0.1kg×10N/kg=1N
所以鐵塊受到彈簧的拉力是1N。
閉合開關(guān)后，電磁鐵產(chǎn)生磁性，吸引鐵塊，所以彈簧的長度會變長。
2. 某小區(qū)因暴雨引起車庫積水，部分車輛被淹，小明看到新聞后，設(shè)計(jì)了如圖所示的車庫積水自動報(bào)警器，如圖是該報(bào)警器原理圖，金屬塊A和B分別固定在車庫地面附近適當(dāng)高處，若車庫積水水面到達(dá) _____處（選填“A”或“B”）時，_____（選填“綠”或“紅”）燈發(fā)光報(bào)警，此時電磁鐵的上端是 _____極（選填“N”或“S”）。
【答案】 B 紅 N
【解析】由圖示知，車庫積水水面到達(dá)B處時，水是導(dǎo)體，將金屬塊A和B接通，電磁鐵中有電流通過，將銜鐵吸下，紅燈接通，發(fā)光報(bào)警。水面未達(dá)到B處時，電磁鐵中沒有電流通過，銜鐵彈起，綠燈亮。
由圖示知，電磁鐵有電流通過時，電流由下端流入，上端流出，據(jù)安培定則知，電磁鐵的N極在上端。
3. （2022貴州黔東南州）某款無接觸式熱風(fēng)干手器，手伸向出風(fēng)口時可吹出溫度為35℃～45℃的熱風(fēng)，內(nèi)部電路由控制電路和工作電路兩部分構(gòu)成，簡化電路如圖所示，控制電路中R為光敏電阻。閉合S，當(dāng)手伸向出風(fēng)口時，R的阻值會_______（選填“增大”“不變”或“減小”），銜鐵被吸下，工作電路開始工作。若干手器的加熱電阻絲的阻值為44Ω，在額定電壓下，烘干一次手用時10s，則烘干手的過程中加熱電阻產(chǎn)生的熱量為_______J，這些熱量能使_______kg（結(jié)果保留兩位小數(shù)）的水溫度升高5℃。[]
【答案】 減小 0.52kg
【解析】控制電路的電磁繼電器主要是利用了電流的磁效應(yīng)，手伸向出風(fēng)口時，銜鐵要被吸下，工作電路開始工作，說明電路中的電流增大導(dǎo)致電磁鐵的磁性增強(qiáng)，電源電壓一定，由可知，R的阻值會減小。
工作電路中的加熱電阻絲與電動機(jī)并聯(lián)，加熱電阻兩端電壓為電源電壓，則加熱電阻產(chǎn)生的熱量為
水的質(zhì)量為
三、實(shí)驗(yàn)題（本大題2小題，共24分）
1.（12分）如圖所示，在“探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱與電流大小關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用絕緣細(xì)線將電磁鐵M懸掛在鐵架臺上，并保持它與軟鐵塊P的距離不變。
（1）以下是他的部分實(shí)驗(yàn)步驟：
①斷開開關(guān)S，按圖組裝實(shí)驗(yàn)電路，將滑動變阻器的滑片置于最 （選填“左”或“右”）端。用已調(diào)零的電子測力計(jì)測出軟鐵塊P對測力計(jì)的壓力F0并記錄在表格中；
②閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片到適當(dāng)位置，讀出電流表的示數(shù)I和電子測力計(jì)的示數(shù)F，并將1、F的數(shù)據(jù)記錄在表格中；
③仿照步驟②再進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3
I/A 0.34 0.40 0.44
F0/N 0.9 0.9 0.9
F/N 0.84 0.82 0.81
（2）由表中數(shù)據(jù)可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：對于同一電磁鐵， .
（3）閉合開關(guān)S后，電磁鐵下端的磁極為 （選填“N”或“S”）極。
（4）本實(shí)驗(yàn)中，滑動變阻器除了保護(hù)電路的作用外，還起到 的作用。
【答案】（1）①右；（2）通過線圈的電流越大，電磁鐵的磁性越強(qiáng)；（3）S；（4）改變電路中電流大小。
【解析】（1）①連接電路時，開關(guān)要斷開，閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片置于阻值最大的位置，由圖右可知，滑動變阻器連入電路的下面接線柱在左側(cè)，因此，閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片置于最右端；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，電磁鐵的線圈匝數(shù)不變，只改變了電路中電流大小，且電流增大時，電子測力計(jì)示數(shù)的變化量F增大（即電磁鐵對軟鐵塊的吸引力增大），所以可得出結(jié)論：通過電磁鐵線圈的電流越大，電磁鐵的磁性越強(qiáng)；
（3）導(dǎo)線繞成線圈即可組成電磁鐵；根據(jù)電源的正負(fù)極，判斷出電磁鐵中電流的方向是從左向右的，由安培定則可判出電磁鐵的上端為N極，下端為S極；
（4）本實(shí)驗(yàn)中，滑動變阻器除了保護(hù)電路的作用外，還起到改變電路中電流大小的作用。
2. （12分）某實(shí)驗(yàn)小組用自制電磁鐵探究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素。他們用相同的漆包線和鐵釘繞制成兩個電磁鐵A和B，B鐵釘上繞有更多匝數(shù)的線圈，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。
（1）如圖甲，閉合開關(guān)，電磁鐵A的釘尖是 極（選填“N”或“S”）；將滑動變阻器的滑片P向右移動，能吸引 的大頭針（選填“更多”“不變”或“更少”）；
（2）如圖乙，把電磁鐵A和B串聯(lián)，閉合開關(guān)，多次移動滑動變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)電磁鐵B總能吸引更多的大頭針，通過比較，得出的結(jié)論是 ；
（3）電磁鐵在生活中應(yīng)用廣泛，請舉一例： 。
【答案】（1）S 更少 （2）電流相同時，匝數(shù)越多，電磁鐵磁性越強(qiáng)（3） 電鈴
【解析】（1）由圖甲可知，鐵釘表面的電流方向向右，根據(jù)安培定則可知，釘尾為N極，頂尖為S極。
當(dāng)滑動變阻器的滑片向右端滑動時，電路中的電阻變大，則電流變小，即由鐵釘組成的電磁鐵磁性減弱，則吸引的大頭針數(shù)量會更少。
（2）由圖乙可知，電磁鐵A和B串聯(lián)，則電路中的電流相等，因?yàn)殡姶盆FB的線圈匝數(shù)多，所以吸引的大頭針多，則說明電流相同時，匝數(shù)越多，電磁鐵磁性越強(qiáng)。
（3）電磁鐵在生活中應(yīng)用廣泛，如電鈴，電磁起重機(jī)等等。
四、計(jì)算題（本大題1小題，共16分）
1. （16分）如圖甲是某自動控溫電熱水器的電路圖，其中控制電路電壓恒為6V，R1為熱敏電阻，置于水箱中產(chǎn)生的熱量對水箱中水溫的影響忽略不計(jì)，R1阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖乙所示，R2為可調(diào)電阻，用來設(shè)定電熱水器的水溫。R3、R4為純電熱絲，均置于水箱中，R3=22Ω；電磁鐵線圈電阻忽略不計(jì)，當(dāng)電磁鐵電流達(dá)到0.2A時，繼電器銜鐵被吸下來。（工作過程中，電源電壓均保持不變），請完成下列問題：
（1）圖甲中電磁鐵的上端為 ______（選填“N極”或“S極”）；
（2）加熱時電熱絲R3的功率為_______；
（3）如果電熱水器儲有60kg的水，電路處于加熱狀態(tài)，正常工作1小時，產(chǎn)生的熱量80%被水吸收，則水溫升高了_______℃；[c水=4.2×103J/（kg ℃），結(jié)果保留1位小數(shù)]
（4）如果將電熱水器水溫設(shè)為60℃，R2的阻值應(yīng)該調(diào)至_______Ω。
【答案】 （1）S極 （2） 2200W （3） 25.1 （4）20
【解析】（1）電磁鐵是根據(jù)電流的磁效應(yīng)制成的，圖甲中電流從電磁鐵的上端外側(cè)流入，由安培定則可知，線圈的下端為N極，其上端的磁極為S極。
（2）分析甲圖可知，當(dāng)銜鐵與上方觸點(diǎn)接通時，電路中只有R3工作，為加熱狀態(tài)，
當(dāng)銜鐵與下方觸點(diǎn)接通時，電路中R3與R4串聯(lián)，一起工作，為保溫狀態(tài)，加熱時電熱絲R3的功率為
（3）電路處于加熱狀態(tài)，正常工作1小時，產(chǎn)生熱量
Q=Pt=2200W×3600s=7.92×106J
產(chǎn)生的熱量80%被水吸收，則水吸收熱量
Q吸=80%×Q=80%×7.92×106J=6.336×106J
由Q吸=cmΔt變形得，水升高的溫度
（4）如果將熱水器中的水溫設(shè)置為60℃，此時控制電路中的電流剛好為0.2A，由可知此時控制電路的總電阻
由圖像可知，60℃時R1的阻值為10Ω，則R2的阻值為
R2=R總-R1=30Ω-10Ω=20Ω
電磁繼電器 ( http: / / www.yuanzerelay.com / html / pc / chanpinzhongxin / zhuanhuanjidianqi / 377.html )
電磁繼電器 ( http: / / www.yuanzerelay.com / html / pc / chanpinzhongxin / zhuanhuanjidianqi / 377.html )普通由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只需在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸收的作用下克制返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)(常開觸點(diǎn))吸合。此外，電磁繼電器還分為以下幾品種型的繼電器，下面一同來理解一下吧：
（1）直流電磁繼電器：輸入電路中的控制電流為直流的電磁繼電器。
（2）交流電磁繼電器：輸入電路中的控制電流為交流的電磁繼電器。
（3）磁保持繼電器：將磁鋼引入磁回路，繼電器線圈斷電后，繼電器的銜鐵仍能堅(jiān)持在線圈通電時的狀態(tài)，具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)。
（4）極化繼電器：狀態(tài)改動取決于輸入鼓勵量極性的一種直流繼電器。
(5)舌簧繼電器：應(yīng)用密封在管內(nèi)，具有觸點(diǎn)簧片和銜鐵磁路雙重作用的舌簧的動作來開、閉或轉(zhuǎn)換線路的繼電器。 (6)節(jié)能功率繼電器：輸入電路中的控制電流為交流的電磁繼電器,但它的電流大(普通30-100A),體積小, 節(jié)電功用。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
自學(xué)知識點(diǎn)梳理
考點(diǎn)例題精講
對點(diǎn)演練
解題方法歸納
課時減負(fù)課外小測驗(yàn)
科學(xué)精神與擔(dān)當(dāng)
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2023-2024人教版9年物理全冊同步學(xué)講練測學(xué)案（全國通用）
第二十章 磁現(xiàn)象 磁場 專題20.3 電磁鐵 電磁繼電器
1. 了解什么是電磁鐵，知道電磁鐵的特性和工作原理及其應(yīng)用；
2. 通過實(shí)驗(yàn)探究了解影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素；
3. 了解電磁繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理，了解電磁繼電器在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。
閱讀本節(jié)課教材，參考教材完成教師給出的知識點(diǎn)問題的填空：
知識點(diǎn)1. 電磁鐵
現(xiàn)象表明：螺線管通電時______，斷電時______。
1.我們把插入______的通電螺線管內(nèi)叫電磁鐵。
2. 電磁鐵的原理：鐵棒插入通電螺線管，鐵芯被______，形成______也要產(chǎn)生磁場，于是通電螺線管的周圍既有______產(chǎn)生的磁場，又有______產(chǎn)生的磁場，因而磁場大大增強(qiáng)了。
知識點(diǎn)2. 電磁鐵的磁性
1. 猜想與假設(shè)：影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素有：(1)電流的大小；(2)線圈匝數(shù)的多少。
2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：
(1)電磁鐵的磁性是看不見摸不著的,可通過吸引鐵釘?shù)膫€數(shù)來判斷,這種方法是______。
(2)電磁鐵的磁性強(qiáng)弱可能與多個因素有關(guān),在探究時,需利用______法。
①探究電磁鐵磁性與線圈中電流的關(guān)系
思路：需控制線圈匝數(shù)不變,改變電路中的電流。故電路中可連入______。
②探究電磁鐵磁性與線圈匝數(shù)的關(guān)系
思路：控制______相同,改變線圈匝數(shù)。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析：
3.分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),你可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是
(1)與電流的關(guān)系：______;
(2)與線圈匝數(shù)的關(guān)系：______。
4.電磁鐵的優(yōu)點(diǎn)：
（1）電磁鐵的磁性有無可以通過接通或斷開______來控制；
（2）電磁鐵磁極的極性可以通過改變______方向來控制；
（3）電磁鐵的磁性強(qiáng)弱可以通過改變通入電磁鐵______或______來控制。
5電磁鐵的應(yīng)用：電磁起重機(jī)、電鈴、電報(bào)機(jī)、______列車、發(fā)電機(jī)、電動機(jī)和電磁______。
知識點(diǎn)3. 電磁繼電器
1.安全用電知識告訴我們：不靠近高壓帶電體。所以用手直接控制強(qiáng)大的電流或操作高壓電路是很危險的，我們用______解決這個問題。
2.電磁繼電器的構(gòu)造：主要是______、銜鐵、彈簧、（動、靜）觸點(diǎn)等。它由低壓______電路和高壓______電路兩部分電路構(gòu)成。
3.電磁繼電器的實(shí)質(zhì)
電磁繼電器實(shí)質(zhì)上就是一種利用______來控制工作電路的一種______。可實(shí)現(xiàn)用低______、弱______控制高電壓、強(qiáng)電流的工作電路或進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作。
4.電磁繼電器的工作原理：控制電路通電時，電磁鐵______，將銜鐵______，動觸點(diǎn)B與A 分開，與 C 接通，工作電路接通；控制電路斷電時，電磁鐵失去磁性 ，彈簧將電磁繼電器的銜鐵拉起來，動觸點(diǎn)B與C 分開，與A 接通，切斷工作電路。
考點(diǎn)1. 電磁鐵
【例題1】（2023甘肅金昌）小明用自制電磁小船放在水中判斷方向，如圖所示，開關(guān)S閉合前，小船船頭（右端）指向東邊。閉合開關(guān)S，電磁小船的船頭（右端）為電磁鐵的______極（選填“N”或“S”）；船頭在地磁場的作用下，將______偏轉(zhuǎn)（選填“順時針”或“逆時針”）。
考點(diǎn)2. 電磁繼電器
【例題2】（2023河南省）如圖所示，小明利用電磁繼電器設(shè)計(jì)了一個水位自動報(bào)警裝置，當(dāng)水位未達(dá)到金屬塊M時，燈泡不亮。水位達(dá)到金屬塊M時，燈泡亮，則接線柱C應(yīng)與________（選填“A”或“B”）相連。已知燈泡的規(guī)格為“12V 6W”，燈泡正常發(fā)光時的電流是_________A。通電1min，燈泡消耗的電能是________J。
【演練1】（2022湖北宜昌）關(guān)于如圖所示的實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是（　　）
A. 這是模擬法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)的場景
B. 移走小磁針，電流的磁場消失
C. 根據(jù)這一現(xiàn)象的原理，制成了電磁鐵
D. 將導(dǎo)線斷開，小磁針N極將指向地磁場的北極
【演練2】如圖所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的水位自動報(bào)警裝置，當(dāng)水位上升到與金屬片A接觸時，控制電路接通，此時，工作電路中的 　　（選填“燈亮”或“鈴響”），通電螺線管上方為 　 　（選填“N”或“S”）極。
課節(jié)記憶思維導(dǎo)圖
（滿分100分，答題時間45分鐘，根據(jù)下面給出的試題答案與解析自測自評）
一、選擇題（本大題4小題，每小題7分，共28分）
1. （2022甘肅蘭州）關(guān)于磁現(xiàn)象，下列說法正確的是（　　）
A. 圖甲：通電時小磁針發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)說明通電導(dǎo)體周圍存在地磁場
B. 圖乙：利用此裝置可說明電磁鐵磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)有關(guān)
C. 圖丙：利用此裝置可說明發(fā)電機(jī)的工作原理
D. 圖丁：利用此裝置可說明電動機(jī)的工作原理
2．如圖為電磁鐵的線路圖．開關(guān)S閉合后，滑動變阻器的滑片P向右滑動過程中（　）
A．電磁鐵的右端為S極，磁性增強(qiáng)。
B．電磁鐵的右端為S極，磁性減弱。
C．電磁鐵的右端為N極，磁性增強(qiáng)。
D．電磁鐵的右端為N極，磁性減弱。
3．如圖所示，GMR是一個巨磁電阻，其特性是電阻在磁場中會急劇減小，且磁場越強(qiáng)電阻越小，閉合開關(guān)S2后，下列四種情況相比較，指示燈最亮的是（　　）
A．S1斷開，滑片P在圖示位置。
B．S1閉合，滑片P在圖示位置。
C．S1閉合，滑片P在滑動變阻器最右端。
D．S1閉合，滑片P在滑動變阻器最左端。
4.如圖所示，電磁鐵上方附近有一點(diǎn)A，小磁針置于電磁鐵的右方附近。閉合開關(guān)S，下列判斷正確的是（　　）
A．電磁鐵的左端為N極 B．電磁鐵上方A點(diǎn)的磁場方向向右
C．小磁針靜止后，其N極的指向向右 D．向左移動滑片P，電磁鐵的磁性減弱
二、填空題（本大題3小題，8個空，每空4分，共32分）
1. （2022哈爾濱）如圖所示，在探究“影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱因素”的實(shí)驗(yàn)中，未閉合開關(guān)時，靜止在彈簧下端的鐵塊質(zhì)量為0.1kg，此時鐵塊受到彈簧的拉力是_____N；閉合開關(guān)后，彈簧的長度會 _____。（g=10N/kg）
2. 某小區(qū)因暴雨引起車庫積水，部分車輛被淹，小明看到新聞后，設(shè)計(jì)了如圖所示的車庫積水自動報(bào)警器，如圖是該報(bào)警器原理圖，金屬塊A和B分別固定在車庫地面附近適當(dāng)高處，若車庫積水水面到達(dá) _____處（選填“A”或“B”）時，_____（選填“綠”或“紅”）燈發(fā)光報(bào)警，此時電磁鐵的上端是 _____極（選填“N”或“S”）。
3. （2022貴州黔東南州）某款無接觸式熱風(fēng)干手器，手伸向出風(fēng)口時可吹出溫度為35℃～45℃的熱風(fēng)，內(nèi)部電路由控制電路和工作電路兩部分構(gòu)成，簡化電路如圖所示，控制電路中R為光敏電阻。閉合S，當(dāng)手伸向出風(fēng)口時，R的阻值會_______（選填“增大”“不變”或“減小”），銜鐵被吸下，工作電路開始工作。若干手器的加熱電阻絲的阻值為44Ω，在額定電壓下，烘干一次手用時10s，則烘干手的過程中加熱電阻產(chǎn)生的熱量為_______J，這些熱量能使_______kg（結(jié)果保留兩位小數(shù)）的水溫度升高5℃。[]
三、實(shí)驗(yàn)題（本大題2小題，共24分）
1.（12分）如圖所示，在“探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱與電流大小關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用絕緣細(xì)線將電磁鐵M懸掛在鐵架臺上，并保持它與軟鐵塊P的距離不變。
（1）以下是他的部分實(shí)驗(yàn)步驟：
①斷開開關(guān)S，按圖組裝實(shí)驗(yàn)電路，將滑動變阻器的滑片置于最 （選填“左”或“右”）端。用已調(diào)零的電子測力計(jì)測出軟鐵塊P對測力計(jì)的壓力F0并記錄在表格中；
②閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片到適當(dāng)位置，讀出電流表的示數(shù)I和電子測力計(jì)的示數(shù)F，并將1、F的數(shù)據(jù)記錄在表格中；
③仿照步驟②再進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3
I/A 0.34 0.40 0.44
F0/N 0.9 0.9 0.9
F/N 0.84 0.82 0.81
（2）由表中數(shù)據(jù)可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：對于同一電磁鐵， .
（3）閉合開關(guān)S后，電磁鐵下端的磁極為 （選填“N”或“S”）極。
（4）本實(shí)驗(yàn)中，滑動變阻器除了保護(hù)電路的作用外，還起到 的作用。
2. （12分）某實(shí)驗(yàn)小組用自制電磁鐵探究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素。他們用相同的漆包線和鐵釘繞制成兩個電磁鐵A和B，B鐵釘上繞有更多匝數(shù)的線圈，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。
（1）如圖甲，閉合開關(guān)，電磁鐵A的釘尖是 極（選填“N”或“S”）；將滑動變阻器的滑片P向右移動，能吸引 的大頭針（選填“更多”“不變”或“更少”）；
（2）如圖乙，把電磁鐵A和B串聯(lián)，閉合開關(guān)，多次移動滑動變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)電磁鐵B總能吸引更多的大頭針，通過比較，得出的結(jié)論是 ；
（3）電磁鐵在生活中應(yīng)用廣泛，請舉一例： 。
四、計(jì)算題（本大題1小題，共16分）
1. （16分）如圖甲是某自動控溫電熱水器的電路圖，其中控制電路電壓恒為6V，R1為熱敏電阻，置于水箱中產(chǎn)生的熱量對水箱中水溫的影響忽略不計(jì)，R1阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖乙所示，R2為可調(diào)電阻，用來設(shè)定電熱水器的水溫。R3、R4為純電熱絲，均置于水箱中，R3=22Ω；電磁鐵線圈電阻忽略不計(jì)，當(dāng)電磁鐵電流達(dá)到0.2A時，繼電器銜鐵被吸下來。（工作過程中，電源電壓均保持不變），請完成下列問題：
（1）圖甲中電磁鐵的上端為 ______（選填“N極”或“S極”）；
（2）加熱時電熱絲R3的功率為_______；
（3）如果電熱水器儲有60kg的水，電路處于加熱狀態(tài)，正常工作1小時，產(chǎn)生的熱量80%被水吸收，則水溫升高了_______℃；[c水=4.2×103J/（kg ℃），結(jié)果保留1位小數(shù)]
（4）如果將電熱水器水溫設(shè)為60℃，R2的阻值應(yīng)該調(diào)至_______Ω。
電磁繼電器 ( http: / / www.yuanzerelay.com / html / pc / chanpinzhongxin / zhuanhuanjidianqi / 377.html )
電磁繼電器 ( http: / / www.yuanzerelay.com / html / pc / chanpinzhongxin / zhuanhuanjidianqi / 377.html )普通由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只需在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸收的作用下克制返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)(常開觸點(diǎn))吸合。此外，電磁繼電器還分為以下幾品種型的繼電器，下面一同來理解一下吧：
（1）直流電磁繼電器：輸入電路中的控制電流為直流的電磁繼電器。
（2）交流電磁繼電器：輸入電路中的控制電流為交流的電磁繼電器。
（3）磁保持繼電器：將磁鋼引入磁回路，繼電器線圈斷電后，繼電器的銜鐵仍能堅(jiān)持在線圈通電時的狀態(tài)，具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)。
（4）極化繼電器：狀態(tài)改動取決于輸入鼓勵量極性的一種直流繼電器。
(5)舌簧繼電器：應(yīng)用密封在管內(nèi)，具有觸點(diǎn)簧片和銜鐵磁路雙重作用的舌簧的動作來開、閉或轉(zhuǎn)換線路的繼電器。 (6)節(jié)能功率繼電器：輸入電路中的控制電流為交流的電磁繼電器,但它的電流大(普通30-100A),體積小, 節(jié)電功用。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
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