資源簡介

八年級(jí)科學(xué)下冊(cè) 一講一練
第三講 電磁鐵的應(yīng)用
基礎(chǔ)知識(shí)講解
1、電磁鐵
（1）定義：帶鐵芯的通電螺線管。
（2）帶鐵芯的通電螺線管的磁性比不帶鐵芯的通電螺線管的磁性強(qiáng)得多。因?yàn)殍F芯被通電螺線管的磁場(chǎng)磁化后相當(dāng)于一個(gè)條形磁體，大大增強(qiáng)了磁場(chǎng)。
（3）電磁鐵優(yōu)點(diǎn)：電磁鐵與普通磁鐵相比，電磁鐵容易控制。
它的磁性有無可以由通斷電控制，它的磁性強(qiáng)弱可以由電流的大小控制，它的磁極的方向可以由變換通電方向來控制。
（4）電磁鐵的應(yīng)用：電鈴、電磁起重機(jī)、電磁繼電器、磁懸浮列車。
2、電磁繼電器：由電磁鐵控制的自動(dòng)開關(guān)，分為控制電路和工作電路。
●工作原理：電磁鐵通電時(shí)，把銜鐵吸下來，將工作電路的觸點(diǎn)接通，工作電路閉合；電磁鐵斷電時(shí)失去磁性，彈簧把銜鐵拉起來，切斷工作電路。
●應(yīng)用：可用低電壓和弱電流來控制高電壓和強(qiáng)電流。
3、磁懸浮列車
磁懸浮列車是利用列車軌道上的強(qiáng)電磁鐵與列車上的電磁鐵的磁極的相互吸引或排斥作用而使列車懸浮起來，使列車與軌道沒有接觸，消除了列車與軌道間的摩擦。磁懸浮列車運(yùn)行時(shí)的阻力很小，所以運(yùn)行速度很快。
4、信息的磁記錄
記錄聲音、文字、圖象等信息的磁帶的一面都涂有一層磁粉，每一個(gè)磁粉粒就是一個(gè)小磁體，通過磁頭把磁粉磁化，把信息記錄在磁帶上。
5、電話
（1）構(gòu)成：話筒和聽筒是電話的兩個(gè)基本組成部分。
（2）原理：話簡把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為變化的電流，電流沿著導(dǎo)線流入對(duì)方聽筒，聽簡把變化的電流轉(zhuǎn)化為聲音信號(hào)。
鞏固提升訓(xùn)練
1、圖甲是發(fā)電機(jī)原理的示意圖，圖乙中的“○”表示圖在磁場(chǎng)中分別轉(zhuǎn)動(dòng)到1-4位置時(shí)，運(yùn)動(dòng)方向已用箭頭標(biāo)出，圖甲中的導(dǎo)線ab，當(dāng)它下列說法正確的是（?? ）
A.?在位置1時(shí)，電路中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流????????????????B.?圖甲的電路中沒有電源
C.?在位置3時(shí)，電路中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流????????????????D.?發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流方向不變
2、如圖所示，將甲、乙兩燈串聯(lián)在電路中，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)甲燈發(fā)光，乙燈不發(fā)光，則乙燈不發(fā)光的原因可能是(??? )

A.?乙燈燈絲斷了
B.?乙燈的實(shí)際功率小
C.?相同時(shí)間內(nèi)，乙燈消耗的電能遠(yuǎn)大于甲燈消耗的電能
D.?通過乙燈的電流小于甲燈的電流
3、對(duì)下列各圖描述錯(cuò)誤的是（ ??）
A.?條形磁鐵周圍磁感線的分布
B.?奧斯特實(shí)驗(yàn)：通電時(shí)小磁針的S極轉(zhuǎn)向紙內(nèi)
C.?通電螺線管周圍的磁場(chǎng)
D.?地磁場(chǎng)N極與地理北極基本一致
4、陰雨天，空氣潮濕，能見度低，路面濕滑，為保證師生通行安全，小明設(shè)計(jì)了如圖甲警示燈的模擬電路。

（1）在電路中串聯(lián)一個(gè)濕敏電阻，當(dāng)濕度變大，電流高達(dá)一定程度時(shí)警示燈才發(fā)光，因此應(yīng)選擇圖乙中的________（填“R1”或“R2”）濕敏電阻。
（2）為了提高警示效果，要求警示燈能亮暗閃爍，濕敏電阻應(yīng)連接在圖甲的________（填“A”或“B”）位置。
5、小明利用電磁鐵、小磁鐵、指針和刻度盤制成多量程電流表，結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，其中A、B、C為接線柱，當(dāng)電流通過電磁鐵時(shí)，指針繞O點(diǎn)順時(shí)針偏轉(zhuǎn)；電路斷開時(shí)，指針指O刻度線。

（1）若選擇A，C為該電流表的接線柱，則應(yīng)選擇________為“+”接線柱，才能使電流表正常工作。
（2）若將電磁鐵適當(dāng)靠近小磁鐵，則該電流表????? 。
A.零刻度將向右移動(dòng)
B.指針將發(fā)生反偏
C.精確度將提高
D.量程將增大
6、如圖是小金設(shè)計(jì)的甲醛污染的檢測(cè)電路。當(dāng)甲醛濃度高于0.1毫克／立方米時(shí)，電鈴發(fā)聲報(bào)警。圖中氣敏電阻R1的阻值隨甲醛濃度的增大而減小。

（1）電鈴應(yīng)該接在________(選填“AC”或“BD”)之間。
（2）學(xué)校對(duì)甲醛的要求更嚴(yán)格，不得高于0.08毫克／立方米，為了使該電路能滿足學(xué)校的要求，滑動(dòng)變阻器R2應(yīng)該________(選填“向上”或“向下”)調(diào)整。
7、圖甲為熱敏電阻的R—t圖像，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的恒溫箱的簡單溫控電路。繼電器線圈的電阻為150歐。當(dāng)線圈中電流大于或等于20毫安時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合。為繼電器線圈供電的電池的電壓為6伏，圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源。

（1）恒溫箱的加熱器應(yīng)接在________端。（填“AB”或“CD”）
（2）由圖知，t=100℃時(shí)，熱敏電阻的阻值為50歐。若恒溫箱內(nèi)的溫度達(dá)到100℃時(shí)，通過計(jì)算分析恒溫箱加熱器是否處于工作狀態(tài)？
（3）為了使恒溫箱內(nèi)的最高溫度控制在100℃，應(yīng)在原控制電路中串聯(lián)一個(gè)多大的電阻？
8、如圖所示是小星同學(xué)為自家的電熱水器設(shè)計(jì)的一個(gè)自動(dòng)控制裝置，R1是一個(gè)熱敏電阻（置于熱水器水中）。

（1）熱敏電阻其阻值隨溫度的升高而________（選填“升高”或“減小”），它才能有效地工作，請(qǐng)解釋其中的科學(xué)道理________
（2）圖中繼電器的供電電壓U0=3V，繼電器線圈用漆包線繞成，其電阻R2為40歐。當(dāng)線圈中的電流大于等于50mA時(shí)，繼電器的銜鐵將被吸合。計(jì)算電流等于50mA時(shí)熱敏電阻的阻值是多大？
9、國家規(guī)定燃?xì)庠铐毎惭b熄火自動(dòng)保護(hù)裝置，在意外熄火(如湯水溢出)時(shí)，裝置能自動(dòng)關(guān)閉氣路。圖甲為小晨設(shè)計(jì)的模擬裝置示意圖，電源電壓U=9伏，當(dāng)電磁鐵線圈中的電流I≤0.05安時(shí)，銜鐵K被釋放從而關(guān)閉氣路(未畫出)啟動(dòng)保護(hù)。不計(jì)線圈電阻，熱敏電阻Rt的阻值與溫度的關(guān)系如圖乙中圖線①所示。閉合開關(guān)S，問：

（1）電磁鐵下端的磁極為________極；
（2）若溫度降至80℃時(shí)就啟動(dòng)保護(hù)，電路中定值電阻R0為多大？
（3）現(xiàn)僅將R更換為圖線②所示的熱敏電阻，若燃?xì)庠钕ɑ鸷?，該電阻溫度下降的快慢與圖線①所示的電阻相同，裝置啟動(dòng)保護(hù)的靈敏度會(huì)________(選填“增強(qiáng)”或“降低)。要恢復(fù)與原來相同的靈敏度，電阻R0的取值要作如何的變化？并說明理由________。
10、小科利用電磁鐵、小磁鐵、指針和刻度盤制成多量程電流表，結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，其中A、B、C為接線柱，當(dāng)電流通過電磁鐵時(shí)，指針繞O點(diǎn)順時(shí)針偏轉(zhuǎn)；電路斷開時(shí)，指針指O刻度線。

（1）若選擇A、C為該電流表的接線柱，則應(yīng)選擇________為“+”接線柱，才能使電流表正常工作。
（2）若將電磁鐵適當(dāng)靠近小磁鐵，則該電流表 ????。
A.零刻度將向右移動(dòng)
B.指針將發(fā)生反偏
C.精確度將提高
D.量程將增大
（3）分析該電流表的結(jié)構(gòu)示意圖，判斷該電流表量程最大時(shí)所選的接線柱是________。
11、為了驗(yàn)證電磁鐵磁性強(qiáng)弱與電流大小、線圈匝數(shù)的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計(jì)制作了如圖實(shí)驗(yàn)裝置，底端固定有小磁鐵的指針能繞轉(zhuǎn)軸O轉(zhuǎn)動(dòng)，并進(jìn)行了如下操作：①將變阻器滑片P移至最上端，閉合開關(guān)S至a處，再將滑片P逐漸向下移動(dòng)，觀察指針示數(shù)的變化。②……
（1）操作①研究的問題是________。
（2）推測(cè)操作①指針的偏轉(zhuǎn)方向及示數(shù)變化情況。________。
（3）操作②是為了探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)的關(guān)系，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)具體操作步驟。
答案解析：
1、【解答】AC、小圓圈“○”表示垂直于紙面、繞垂直紙面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的一根導(dǎo)線，它是閉合電路的一部分。由圖磁感線方向水平向右，1的運(yùn)動(dòng)方向與磁感線方向平行，不切割磁感線，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流；2、3、4的運(yùn)動(dòng)方向切割磁感線，能產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A正確，C錯(cuò)誤；
B、發(fā)電機(jī)的原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)電機(jī)線圈就是電源，故B錯(cuò)誤；
D、發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小和方向都隨時(shí)間作周期性的變化，這種電流叫交流電，故D錯(cuò)誤。故選A
2、【解答】A.根據(jù)電路圖可知，甲和乙兩個(gè)燈泡串聯(lián)，甲燈發(fā)光，說明整個(gè)電路是通路，肯定沒有斷路發(fā)生，故A錯(cuò)誤；
B.如果乙燈的實(shí)際功率小，那么乙燈可能會(huì)發(fā)光很弱，以至于看不出來，故B正確；
C.P乙 D.甲和乙串聯(lián)，而串聯(lián)電路中各處電流都相等，故D錯(cuò)誤。
故選B。
3、【解答】A.條形磁鐵周圍的磁感線，在磁體外部，從N極出來回到S極，兩端稠密，中間稀疏，在兩端呈放射狀，故A正確不合題意；
B.用右手握住直導(dǎo)線，大拇指指向電流方向，此時(shí)完全的四指的指尖的朝向就是磁場(chǎng)的環(huán)繞方向，因此在導(dǎo)線下方，磁場(chǎng)是垂直紙面向外的，因此小磁針的N極向外旋轉(zhuǎn)，S極向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，故B正確不合題意；
C.螺線管上電流方向向下，右手握住螺線管，彎曲的四指指尖向下，此時(shí)大拇指指向右端，因此螺線管的右端為N極，磁感線從右端出來回到左端，故C正確不合題意；
D.地磁場(chǎng)的磁極方向與地理方向交錯(cuò)分布，因此地磁場(chǎng)的N極在地理南極負(fù)極，故D錯(cuò)誤符合題意。
故選D。
4、【解答】（1）根據(jù)圖乙可知，濕敏電阻R2的阻值隨濕度增大而變小，故選R2；
（2） 為了提高警示效果，要求警示燈能亮暗閃爍，濕敏電阻應(yīng)連接在圖甲的A位置。
5 、【解析】（1）通電螺線管的磁極和電流方向之間的關(guān)系可以用右手螺旋定則（也叫安培定則）來判定。用右手握螺線管，讓四指彎向螺線管中的電流方向，大拇指所指的那一端就是通電螺線管的北極。
（2）通電螺線管的線圈匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越強(qiáng)；通過線圈的電流越強(qiáng)，電磁鐵的磁性也越強(qiáng)?！窘獯稹恳?yàn)榇朋w的左端是N極，而當(dāng)電流通過電磁鐵時(shí)，指針繞O點(diǎn)順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，所以可得當(dāng)電流通過電磁鐵時(shí)N極應(yīng)該是被吸引的，所以電磁鐵的右端是S極，根據(jù)右手螺旋定則可以判斷出C極為“+”接線柱。
（2） 若將電磁鐵適當(dāng)靠近小磁鐵，此時(shí)磁體間的作用力會(huì)增大，指針偏轉(zhuǎn)會(huì)更加的明顯，即相同刻度之間的間隔越大，所以電流表的精確度會(huì)提高，C正確。
（3）指針偏轉(zhuǎn)相同意味著電磁鐵的磁性大小相同，而要使電流表的量程最大，就是要求在磁性相同時(shí)電流能夠最大，因?yàn)殡姶盆F的線圈匝數(shù)越多，電流越大，磁性越強(qiáng)，所以要使電流較大，需要減少線圈的匝數(shù)，所以應(yīng)該連接BC接線柱。
故答案為：（1）C；（2）C；（3）BC
6、【答案】 （1）BD
（2）向上
【解答】（1）當(dāng)甲醛的濃度增大時(shí)，氣敏電阻的阻值越小，控制電路的電流增大。當(dāng)電流達(dá)到一定程度時(shí)，電磁鐵將上面的銜鐵吸下來，接通BD所在的電路，電鈴發(fā)聲報(bào)警，因此電鈴應(yīng)該接在BD之間。
（2）學(xué)校對(duì)甲醛的要求更嚴(yán)格，不得高于0.08毫克／立方米，為了使該電路能滿足學(xué)校的要求，滑動(dòng)變阻器R2應(yīng)該向上調(diào)整。
7、【答案】 （1）AB
（2）解：由圖可知，100℃時(shí)，R=50Ω
控制電路電流 I=UR總=6V150Ω+50Ω=0.03A =30mA＞20mA
∴恒溫箱加熱器不是處于工作狀態(tài)。
（3）解：電流I1=20mA=0.02A
控制電路總電阻R1=U/I1=6V/0.02A=300Ω
串聯(lián)接入電阻 R2=300Ω-150Ω-50Ω=100Ω
答：應(yīng)串聯(lián)一個(gè)100Ω的電阻。
【解答】（1）當(dāng)電流沒有達(dá)到20mA時(shí)，電磁鐵的磁場(chǎng)偏弱，不能將銜鐵吸下來，因此銜鐵在上面接通AB所在的電路，那么恒溫箱的加熱器應(yīng)該接在AB端；
（2）由圖可知，100℃時(shí)，熱敏電阻R=50Ω；
控制電路電流 ? I=UR總=6V150Ω+50Ω=0.03A=30mA＞20mA；?
因此恒溫箱加熱器不是處于工作狀態(tài)。
（3）此時(shí)控制電路的電流I1=20mA=0.02A；
控制電路總電阻R1=UI1=6V0.02A=300Ω；
串聯(lián)接入電阻 R2=R總-R線-R=300Ω-150Ω-50Ω=100Ω。
8、【答案】 （1）減小；當(dāng)水溫較低時(shí)，熱敏電阻較大，控制電路電流較小，電磁鐵磁性較弱，不能把銜鐵吸下來，工作電路工作，給水加熱；當(dāng)水溫較高時(shí)，熱敏電阻阻值變小，控制電路電流較大，電磁鐵磁性增強(qiáng)，吸引銜鐵，工作電路斷開，工作電路停止加熱。
（2）熱敏電阻和電磁鐵串聯(lián)，
當(dāng)電流等于50mA時(shí)總電阻R總=U總I總=3V0.05A=60Ω；
那么此時(shí)熱敏電阻的阻值：R1=R總-R2=60Ω-40Ω=20Ω。
【解答】（1）熱敏電阻其阻值隨溫度的升高而減小，它才能有效地工作，其中的科學(xué)道理：當(dāng)水溫較低時(shí)，熱敏電阻較大，控制電路電流較小，電磁鐵磁性較弱，不能把銜鐵吸下來，工作電路工作，給水加熱；當(dāng)水溫較高時(shí)，熱敏電阻阻值變小，控制電路電流較大，電磁鐵磁性增強(qiáng)，吸引銜鐵，工作電路斷開，工作電路停止加熱。
（2）熱敏電阻和電磁鐵串聯(lián)，
當(dāng)電流等于50mA時(shí)總電阻R總=U總I總=3V0.05A=60Ω；
那么此時(shí)熱敏電阻的阻值：R1=R總-R2=60Ω-40Ω=20Ω。
9、【答案】 （1）N
（2）裝置啟動(dòng)保護(hù)功能時(shí)，由題知此時(shí)電路中的電流I＝0.05安，Rt的溫度為80℃
由圖乙中圖線①可知，熱敏電阻的阻值Rt＝100歐，Rt兩端電壓Ut為：
Ut=IRt＝0.05安×100歐＝5伏
R0兩端電壓U0為：U0=U - Ut＝9伏 - 5伏=4伏
R0的阻值為：R0=U0/I=4伏÷0.05安=80歐
（3）降低；要使裝置仍具有相同的靈敏度，即仍是溫度降至80℃時(shí)電磁鐵線圈中的電流達(dá)到電流0.05安，裝置啟動(dòng)保護(hù)。80℃時(shí)圖線②的Rt阻值更小，為了使電路有相同的電流，R0的阻值應(yīng)更大。
【解答】（1）電磁鐵線圈上電流方向向左，右手握住螺線管，彎曲的四指指尖向左，此時(shí)大拇指向下，因此電磁鐵的下端為N極；
（2） 裝置啟動(dòng)保護(hù)功能時(shí)，由題知此時(shí)電路中的電流I＝0.05A，Rt的溫度為80℃；
由圖乙中圖線①可知，熱敏電阻的阻值Rt＝100Ω，
Rt兩端電壓Ut為：Ut=IRt＝0.05A×100Ω＝5V；
R0兩端電壓U0為：U0=U - Ut＝9V - 5V=4V；
R0的阻值為：R0=U0/I=4V÷0.05A=80Ω；
（3）根據(jù)乙圖可知，當(dāng)溫度相同時(shí)，R更換后阻值變小了，那么總電阻變小，總電流變大，這會(huì)導(dǎo)致電磁鐵的磁力增強(qiáng)，即原來銜鐵會(huì)掉落，而現(xiàn)在銜鐵不會(huì)掉落，那么裝置啟動(dòng)保護(hù)的靈敏度會(huì)降低。
? ? ??恢復(fù)原來的靈敏度，其實(shí)就是保持相同溫度時(shí)電流大小不變，即總電阻不變，根據(jù)R總=Rt+R0可知，既然Rt變小了，那么定值電阻R0就要變大。
10、【答案】 （1）C
（2）C
（3）BC
【解答】（1）根據(jù)“異名磁極相互吸引”可知，條形磁鐵的左端為N極，那么電磁鐵的右端為S極，左端為N極。用右手握住螺線管，大拇指指向左端，此時(shí)四指指尖向上，因此電流方向向上，即選擇C接線柱與電源正極相連；
（2） 若將電磁鐵適當(dāng)靠近小磁鐵， 那么在相同的電流條件下，會(huì)增大條形磁鐵受到的吸引力，那么原來指針不擺動(dòng)，現(xiàn)在可能指針擺動(dòng)，即增大了電流表的測(cè)量精度，故選C。
（3）電流表的量程最大時(shí)，應(yīng)該選擇匝數(shù)較小的線圈，即接線柱選擇BC。
11、【答案】 （1）電磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)弱與電流大小的關(guān)系
（2）指針向右偏轉(zhuǎn)，示數(shù)變大
（3）將開關(guān)S閉合至b處，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，讓電流表的示數(shù)與上次相同，觀察指針的偏轉(zhuǎn)幅度即可
【解答】（1）在操作①中，變阻器滑片向下移動(dòng)，變阻器的阻值變小，通過電磁鐵的電流變大，因此研究的問題是：電磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)弱與電流大小的關(guān)系；
（2）電磁鐵線圈上電流向下，右手握住螺線管，彎曲的四指指尖向下，此時(shí)大拇指指向右端，所以電磁鐵的右端為N極。根據(jù)“異名磁極相互吸引”可知，小磁鐵受到向左的吸引力，因此指針向右偏轉(zhuǎn)。當(dāng)滑片向下滑動(dòng)時(shí)，電磁鐵的磁場(chǎng)變強(qiáng)，小磁鐵受到的磁力變大，因此示數(shù)變大。
（3）探究電磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)的關(guān)系時(shí)，必須控制電流相等而改變線圈匝數(shù)，那么操作為：將開關(guān)S閉合至b處，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，讓電流表的示數(shù)與上次相同，觀察指針的偏轉(zhuǎn)幅度即可。

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