資源簡介

浙教版八下1.3節電磁鐵的應用知識點與考點題目分析
知識梳理
電磁鐵的應用：電鈴、電磁選礦機、電磁起重機、電磁繼電器、磁懸浮列車、電話、磁卡等。
電磁繼電器是由
電磁鐵
控制的自動開關。使用它的最大優點是可以用
低
電壓來控制
高
電壓，
弱
電流來控制
強
電流。電磁繼電器主要由
電磁鐵
、
銜鐵
、
彈簧
、
觸電
組成
磁懸浮列車是通過
同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引
的原理制造的。
磁記錄
是信息記錄的重要方式之一。硬盤主要是由
磁記錄盤片
、
讀寫磁頭
等組成，讀寫磁頭實際上就是一塊
電磁鐵
，在硬盤上存入數據時，首先將需要記錄的信息轉變為
電信號
，電流通過讀寫磁頭轉變為
記錄磁場
，然后用這個磁場使盤片上磁性顆粒按照它的方向排列，信息就記錄在盤片中了。
5、電話裝置的工作原理是話筒利用電阻的變化引起電流的變化，聽筒是利用電流的變化引起磁場的變化。即話筒把聲音信號轉換為電流信號，聽筒（由電磁鐵和薄金屬片等組成）再把電流信號轉化成聲音信號。
考點分類
考點一、電磁繼電器的應用
1．[2018·濰坊改編]如圖是某同學設計的汽車啟動電路。旋轉鑰匙接通a、b間電路，電動機M啟動。下列說法正確的是(　C　)
A．F端為螺線管的N極
B．R的滑片左移時螺線管磁性減弱
C．電動機啟動說明螺線管產生磁性
D．螺線管兩端電壓大于電動機兩端電壓
【解析】根據安培定則可知，F端為螺線管的S極；R的滑片左移時，接入電路的電阻減小，電流變大，螺線管磁性增強；銜鐵向下移動，使電動機啟動，說明螺線管產生了磁性；螺線管的電路中電源只有一節干電池，電動機的電源是兩節干電池，故螺線管兩端電壓小于電動機兩端電壓。
2．(2019·紹興)如圖是小敏設計的汽車尾氣中CO排放量的檢測電路。當CO濃度高于某一設定值時，電鈴發聲報警。圖中氣敏電阻R1阻值隨CO濃度的增大而減小。下列說法正確的是(　C　)
A．電鈴應接在A和C之間
B．當CO濃度升高，電磁鐵磁性減弱
C．用久后，電源電壓U1會減小，報警時CO最小濃度比設定值高
D．為使該檢測電路在CO濃度更低時報警，可將R2控制電路的滑片向下移
3．[2018·杭州江干區三模]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，實現溫控。求：
(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定在50℃。
4．(2018·紹興、義烏)人們對自我保健越來越關注。圖甲為某品牌足浴盆及相關參數。其內部電路可分為工作電路和控制電路兩部分(如圖乙所示)。閉合總開關S，當足浴盆有水注入到一定量時壓控開關S1、S2就會自動閉合，此時R1、R2會同時工作，加熱至40℃時，控制電路中的電磁鐵會將銜塊吸合，自動進入保溫模式。
(1)圖乙的工作電路中，處于保溫狀態時，工作的電阻是________，壓控開關S1的作用是防止___________，達到保護電路的目的。
(2)控制電路中電磁鐵線圈的電阻為100歐，為電磁鐵供電的電池電壓為6伏，Rx為熱敏電阻，阻值隨溫度變化關系可由圖丙中的某條曲線表示。當線圈中的電流大于或等于20毫安時，控制電路中繼電器的銜鐵被吸合，則Rx阻值隨溫度變化的曲線為圖丙中的________。
(3)求R2的阻值。
(4)在一次使用過程中，加熱時間為5分鐘，保溫時間為20分鐘，則整個過程中消耗了多少電能？
【答案】(1)R1　足浴盆中沒水時電路處于工作狀態
(2)D
(3)P2＝P加熱－P保溫＝2100W－100W＝2000W　R2＝＝＝24.2Ω
(4)W加熱＝P加熱×t加熱＝2100W×5×60s＝6.3×105J　W保溫＝P保溫×t保溫＝100W×20×60s＝1.2×105J
W總＝W加熱＋W保溫＝6.3×105J＋1.2×105J＝7.5×105J
[2018·寧波]為響應寧波市政府提出的“創建海綿型城市”的號召，小科設計了如圖所示的市政自動排水裝置模型，控制電路由電壓為12V、最大容量為100Ah的蓄電池供電，蓄電池用“發電玻璃”制成的太陽能電板充電。R0為定值電阻，R為壓敏電阻，壓敏電阻通過杠桿ABO與圓柱形浮體相連，AB∶BO＝4∶1，壓敏電阻的阻值隨壓力變化的關系如下表。(壓板、杠桿和硬質連桿的質量及電磁鐵線圈電阻忽略不計，所用綠燈、紅燈及排水泵的額定電壓均為220V)
(1)當水位在安全位置以下時綠燈亮，排水泵不工作；當水位達到安全位置上限時紅燈亮，同時排水泵正常工作。請按要求完成圖中工作電路的連接。
(2)“發電玻璃”光電轉化率接近18%。要求在5h內對控制電路的蓄電池充滿電，則選用的“發電玻璃”面積至少為__1.3____m2。(太陽能輻射到每平方米地面上的平均功率按1000W計算，計算結果精確到0.1m2)
(3)按照設計要求，當水位上升到浮體剛好全部浸入水中時，壓敏電阻受到的壓力為360N，通過電磁鐵線圈的電流為100mA，排水泵啟動；當水位回落到浮體只有體積浸入水中時，杠桿ABO仍處于水平位置，線圈中電流為30mA，排水泵停止工作，則小科應選擇重力為多大的浮體？
【答案】(1)如答圖所示。
(3)當浮體剛好全部浸入水中時，壓敏電阻受到的壓力FB為360N，查表可知R＝80Ω，
R總＝＝＝120Ω，R0＝R總－R＝120Ω－80Ω＝40Ω，
根據杠桿平衡條件有：FALOA＝FBLOB，FA＝＝360N×＝72N，
F浮
＝G＋FA′，即F浮＝G＋72N…①；
當浮體只有體積浸入水中時，F浮′＝F浮，R總′＝＝＝400Ω，
R′＝
R總′－R0＝400Ω－40Ω＝360Ω，查表可知，FB′＝120N，
根據杠桿平衡條件有：FA′LOA
＝FB′LOB，FA′＝＝120N×＝24N，
F浮′＝G＋FA′′，即F浮＝G＋24N…②，由①、②得出：F浮
＝80N，G＝8N。所以小科應選擇的浮體重力為8N。
【解析】(1)當水位在安全位置以下時，浮體受到的浮力較小，作用在硬質連桿向上的力較小，杠桿上A點受到向上的力較小，則B點受到壓板向下的力較小，根據相互作用力的特點，壓敏電阻受到的壓力較小，由表格可知控制電路電阻較大，電流較小，電磁繼電器不能將銜鐵吸下，此時綠燈亮。由于紅燈和排水泵的額定電壓均為220V，因此兩者并聯，當銜鐵被吸下時，兩者同時工作。(2)1000W×S×18%×5h＝12V×100Ah，解得S≈1.3m2。
考點二、探究電磁鐵磁場強弱的影響因素實驗
1．進一步探究：科學家安培發現，兩根平行導線通電后有如圖中甲所示的現象(圖中實線、虛線分別表示通電前、后的情況)。
(1)可見，平行通電導線之間有力的作用。而且，當通入的電流方向相同時，導線相互
吸引
。
(2)平行通電導線之間相互作用力的大小可以用安培定律F＝來描述。其中，I1、I2分別為兩根導線中通入的電流，l為導線的長度，r為導線之間的距離，k為比例系數。某次實驗數據如下：
請將表格填寫完整。比例系數k＝
2×10－7
N/A2。對于位置固定、長度一定的兩根平行導線，如果保持F大小不變，兩根導線中的電流大小關系可以用如圖乙所示的圖像中的圖線
b
來表示。
2．為驗證奧斯特實驗，小明從實驗室借了一枚小磁針。
(1)回家后，他把小磁針放在桌上，發現小磁針靜止時總是指向南北方向，這是因為
小磁針受到地磁場的作用
，小磁針指南的一端是
S極
(選填“S”或“N”)。
(2)接著他把通電的臺燈(220
V　60
W)上的導線移到小磁針的正上方，沿南北方向靠近小磁針放置(如圖甲所示)，結果發現小磁針并未發生偏轉。
帶著疑問，小明與同學討論小磁針不偏轉的原因，共有兩種猜想。
猜想一：可能是臺燈有兩根導線，其中的電流方向相反，產生的磁場相互抵消。
猜想二：可能是臺燈導線中的電流小，產生的磁場太弱，不足以使小磁針偏轉。
接著，它們又設計了如下實驗進行探究，如圖乙所示，用兩節干電池(3
V)和一段電阻絲(12
Ω)串聯，閉合開關后發現小磁針發生了偏轉。
①電阻絲中的電流
小于
(選填“大于”“等于”或“小于”)臺燈中的電流，據此可以斷定猜想
二
是錯誤的。
②該實驗中用小磁針的偏轉來說明通電導線周圍存在磁場，這是采用了哪種物理思想方法？
轉換法。
③為了能夠做出與①中同樣的判斷，除了用圖乙的探究方法外，我們還可以采用怎樣的實驗方法？請簡述你的做法。
把臺燈換成電功率大的電爐進行實驗，觀察小磁針是否發生偏轉。
3．電磁感應現象是指：“閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中就會產生感應電流。”小明和芳芳根據課本中的描述做了進一步的探究。請回答：
(1)小明同學提出了“感應電流的大小可能與導體做切割磁感線運動的速度有關”的猜想。實驗的主要步驟(已作簡化)如下：
連接電路，使導體慢速和快速做切割磁感線運動，觀察電流大小。
實驗結果：快速切割時電流表讀數大，慢速切割時電流表讀數小。
實驗結論：
感應電流的大小與導體做切割磁感線運動的速度有關
。
(2)芳芳同學思考：線圈的一邊在磁場中做切割磁感線運動與單根導線在磁場中做切割磁感線運動，產生的感應電流的大小可能不一樣。于是她做了如下實驗來驗證：
a．先用大約25圈的漆包線圈的一條邊框較快地做切割磁感線運動；
b．然后用單根導線以相同的速度做切割磁感線運動。
你認為兩次靈敏電流計指針的偏轉程度(
A
)
A.
a較大　
B.
b較大
C.
一樣大　
D.
無法確定
(3)實驗過程中小明與芳芳又用線圈和條形磁鐵來做實驗(如圖所示)，發現靈敏電流針指針發生偏轉。你認為在此實驗中產生的感應電流的大小跟什么因素有關？請你總結一下：
①
磁性強弱
；
②
線圈匝數
。
(4)請用學過的知識分析：當把條形磁鐵往上拔出時，靈敏電流針的指針(
C
)
A.
不會偏轉
B.
偏轉且方向與插入時相同
C.
偏轉且方向與插入時相反
【解析】影響感應電流大小的因素有：①導體切割磁感線的速度；②切割磁感線的線圈匝數；③磁場的強弱；④導體切割磁感線的有效長度。線圈與磁體的運動是相對的，如圖所示，線圈不動而磁體運動時，磁感線也被切割從而產生感應電流。磁場方向不變時，感應電流方向隨相對運動方向反向而反向。

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