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中考物理培优(含解析)之电磁铁与电磁继电器

1、电磁铁与电磁继电器一、电磁铁:(1) 定义电磁铁是一个带有铁芯的螺线管。(2) 构造电磁铁是由线圈和铁芯两部分组成的。(3) 工作原理:电流的磁效应,铁芯被磁化后的磁场与螺线管的磁场叠加,使电磁铁的磁性增强。(4) 特点电磁铁通电时有磁性,断电时磁性消失;通过电磁铁的电流越大,电磁铁的磁性越强;当电流一定时,电磁铁线圈的匝数越多,磁性越强。即电磁铁与永磁体相比的优点:电磁铁磁性的有无,可由通断电来控制。电磁铁磁性的强弱,可由电流大小和线圈匝数来控制。电磁铁的极性位置,可由电流方向来控制。应用:电磁继 电器、电话二、电磁继电器:结构:控制电路主要由:电磁铁、衔铁、弹簧和低压电源和开关组成;工作电

2、路主要由动触点、静触点、用电器和高压电源组成。工作原理:如图所示,是一个利用电磁继电器来操纵电动机的电路。其中电源 E1、电磁铁线圈、开关 S1 组成的控制电路;而电源 E2、电动机 M、开关 S2 和触点、开关 S组成工作电路。当 S1 闭合时,电磁铁线圈中有电流通过,电磁铁将衔铁吸下,触点开关接通,电动机便转动起来;当断开 S1 时,电磁铁中失去电流,电磁铁失去磁性,弹簧使衔铁上升,触点开关断开,电动机停止运转。实质: 由电磁铁控制的开关。特点:A、利用电磁继电器可以实现利用低压电、弱电流控制高压电、强电流的电路。B、利用电磁继电器可以实现远距离操控和自动控制。典型例题 下列四幅图对应的说

3、法正确的是( )A图甲:通电导线周围存在磁场,将小磁针移走,该磁场消失B图乙:电流一定时,线圈的匝数越多,电磁铁的磁性越强C图丙:改变电流方向并对调磁体的 N、S 极,导体摆动方向发生改变来源:D图丁:闭合开关后,只要导体在磁场中运动,电路中就一定会有感应电流甲 乙 丙 丁+-解析:A 选项,通电导体周围有磁场,磁场的有无与小磁针的有无没有关系,小磁针是用来显示磁场的存在,选项错误。B 选项,电流一定,线圈匝数越多,电磁铁的磁性越强,选项正确。C 选项,同时改变电流方向和磁场方向,通电导体在磁场中受到的作用力方向不改变,所以导体的摆动方向不改变 ,选项错误。D 选项,要产生感应电流,导体必须做

4、切割磁感线运动,如果导体平行于磁感线运动,不会有感应电流产生,选项错误。答案:B针对练习 1 在图中所示的自动控制电路中,当控制电路的开关 S 闭合时,工作电路的情况是( )A灯亮,电铃响 B灯亮,电铃不响C灯不亮,电铃不响 D灯不亮,电铃响针对练习 2 某课外兴趣小组学习了电磁继电器以后, 制作了如图所示的 “自动保温控制电路” 。(1)已知热得快的功率为 800W;水的质量为 4kg,水的初温为 20;若要使最高温度达到 80;水需要吸收的热量是多少?假设加热效率为 80%,则加热时间是多少?(水的比热容为 4.2103 J/(kg ) )( 2)该温控电路的原理是接通 220V 的电源,

5、电磁继电器常闭触点,使热得快通电,给水加热;当达到一定温度时,电磁铁磁性变强吸引衔铁;警报器响起。当温度降低时,电磁铁磁性变弱,热 得快又重新开始工作,起到保温的效果。双金属片在电路中的作用相当于 ;当警报响起时,发光二极管的状态是 (发光/不发光)发光二极管针对练习 3 如图所示的探究实验装置中不能完成探究内容的是( )1、如图所示,当开关 S 闭合后,滑动变阻器滑片向右移动,电磁铁磁性将 (选填“增强”或“减弱”),在图中标出电磁铁的 N、S 极。来源:ZXXK2、 如 下 图 是 一 种 温 度 自 动 报 警 器 原 理 示 意 图 , 制 作 水 银 温 度 计 时 , 插 入 一

6、根 金 属丝 , 当 温 度 (选填“升高”或“降低” )时 , 水 银 与 金 属 丝 相 接 触 时 , 电 磁 铁 所在 的 电 路 就 会 _。 电 铃 响 , 发 出 报 警 信 号 。3、如图所示,在电磁铁正上方用弹簧挂着一条形磁铁,当开关 S 闭合后,且滑片 P 从 a 端向 b 端滑动过程中,会出现的现 象是小灯泡亮度 (选填“增强”或“减弱” ) ,弹簧长度 ( 选填“变长”或“缩短” ) 。4、小红在码头附近游玩时看到正在工作的电磁起重机,他的主要部件是电磁铁,与永磁体相比,它的优点是: (写出一条) 你知道电磁铁还有那些应用,请举出一例: 5、如图所示,为电磁铁和永磁体相

7、互作用产生的磁场,请根据图中磁感线的方向标出永磁体 A 右端的磁极和电磁铁电源的“+ ”、 “一”极。6、在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”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 )当滑动变阻器滑片向左 移动时,电磁铁甲、 乙吸引大头针的个数 _ (填“增加”或“减少” ) ,说明电流越_,电磁铁磁性越强。(2 )根据图示的情境可知,_ (填“甲”或“乙” )的磁性强,说 明电流一定时,_,电磁铁磁性越强。(3 )根据安培定则,可判断出乙铁钉的上端是电磁 铁的 极。(4 )电磁铁吸引的 大头针 下端分散的原因是 _。 ( 2 分)1、小磁针静止时的指向如图所示,由此可知

8、( )A. a 端是通电螺线管的 N 极, c 端是电源正极B. a 端是通电螺线管的 N 极,c 端是电源负极C. b 端是通电螺线管的 N 极,d 端是电源正极来源:D. b 端是通电螺线管的 N 极,d 端是电源负极2. 如图所示,电磁铁上方附近有一点 A,小磁针置于电磁铁的右方附近。闭合开关 S,下列判断正确的是( )A. 电磁铁的左端为 N 极B. 电磁铁上方 A 点的磁场方向向右C. 小磁针静止后,其 N 极的指向向右D. 向左移动滑片 P,电磁铁的磁性减弱3. 【2017 自贡卷】许多自动控制的电路中都安装有电磁铁。有关电磁铁,下列说法中正确的是( )A、电磁铁的铁芯,可以用铜棒

9、代替 B、电磁继电器中的磁体,可以使用永磁铁C、电磁铁磁性的强弱只与电流 的大小有关 D、电磁铁是根据电流的磁效应制成的4. 【2017安徽卷】如图所示的装置中,当开关 S 闭合后,下列判断正确的是A.通电螺线管外 A 点的磁场方向向左B.通电螺线管的左 端为 N 极来源:Z_xx_k.ComC.向左移动滑片 P,通电螺线管的磁性减弱D.小磁针静止后,其 N 极 的指向沿水平向右5. 【2017 烟台卷】在探究通电螺线管的实验中,小明连接了如图所示的电路,通电螺线管 M 端放有一小磁针,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,下面说法正确的是( )A 通电螺线管 M 端为 S 极B小磁针 N 极指向水

10、平向右C若滑动变阻器的滑片 P 向 b 端移动,通电螺线管的磁性增强D若滑动变阻器的滑片 P 向 b 端移动 ,通电螺线管的磁性减弱6. 【2017武汉卷】如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7. 【2017德阳卷】请在图中标出通电螺线管和小磁针的 S 极来源:Z,xx,k.Com8、 【 2017菏泽卷 】电磁铁的磁性强弱与它的匝数和通过它的电流有关。为了证明“电磁铁的磁性强弱与匝数有关”,小美用两个匝数不同的电磁铁(电阻不同)设计了二种连接方式:A.将两个电磁铁直接串联在电路中 B.将两个电磁铁直接并联在电

11、路中(1 )以上二种设计中,你认为正确的是( )(2 )简述你的理由_ _。9、 【 2017海南卷】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( )AS 1 断开,滑片 P 在图示位置BS 1 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DS 1 闭合,滑片 P 在滑动变阻器最左端10、如图所示是一个水位自动报警器的原理图。水位到达金属块 A 之后,_(选填“红”或“绿 ”)灯亮;当绿灯亮时电磁铁_(选填“有” 或“无” )磁性。电磁铁与电磁继电器一、电磁铁:(5)

12、 定义电磁铁是一个带有铁芯的螺线管。(6) 构造电磁铁是由线圈和铁芯两部分组成的。(7) 工作原理:电流的磁效应,铁芯被磁化后的磁场与螺线管的磁场叠加,使电磁铁的磁性增强。(8) 特点电磁铁通电时有磁性,断电时磁性消失;通过电磁铁的电流越大,电磁铁的磁性越强;当电流一定时,电磁铁线圈的匝数越多,磁性越强。即电磁铁与永磁体相比的优点:电磁铁磁性的有无,可由通断电来控制。电磁铁磁性的强弱,可由电流大小和线圈匝数来控制。电磁铁的极性位置,可由电流方向来控制。应用:电磁继电器、电话二、电磁继电器:结构:控制电路主要由:电磁铁、衔铁、弹簧和低压电源和开关组成;工作电路主要由动触点、静触点、用电器和高压电

13、源组成。工作原理:如图所示,是一个利用电磁继电器来操纵电动机的电路。其中电源 E1、电磁铁线圈、开关 S1 组成的控制电路;而电源 E2、电动机 M、开关 S2 和触点、开关 S组成工作电路。当 S1 闭合时,电磁铁线圈 中有电流通过,电磁铁将衔铁吸下,触点开关接通,电动机便转动起来;当断开 S1 时,电磁铁中失去电流,电磁铁失去磁性,弹簧使衔铁上升,触点开关断开,电动机停止运转。来源:Zxxk.Com实质: 由电磁铁控制的开关。特点:A、利用电磁继电器可以实现利用低压电、弱电流控制高压电、强电流的电路。B、利用电磁继电器可以实现远距离操控和自动控制。典型例题 下列四幅图对应的说法正确的是(

14、)A图甲:通电导线周围存在磁场,将小磁针移走,该磁场消失B图乙:电流一定时,线圈的匝数越多,电磁铁的磁性越强C图丙:改变电流方向并对调磁体的 N、S 极,导体摆动方向发生改变D图丁:闭合开关 后,只要导体在磁场中运动,电路中就一定会有感应电流甲 乙 丙 丁+-解析:A 选项,通电导体周围有磁场,磁场的有无与小磁针的有无没有关系,小磁针是用来显示磁场的存在,选项错误。B 选项,电流一定,线圈匝数越多,电磁铁的磁性越强,选项正确。C 选项,同时改变电流方向和磁场方向,通电导体在磁场中受到的作用力方向不改变,所以导体的摆动方向不改变,选项错误。D 选项,要产生感应电流,导体必须做切割磁感线运动,如果

15、导体平行于磁感线运动,不会有感应电流产生,选项错误。答案:B针对练习 1 在图中所示的自动控制电路中,当控制电路的开关 S 闭合时,工作电路的情况是( )A灯亮,电铃响 B灯亮,电铃不响C灯不亮,电铃不响 D灯不亮,电铃响针对练习 2 某课外兴趣小组学习了电磁继电器以后,制作了如图所示的“自动保温控制电路” 。(1)已知热得快的功率为 800W;水的质量为 4kg,水的初温为 20;若要使最高温度达到 80;水需要吸收的热量是多少?假设加热效率为 80%,则加热时间是多少?(水的比热容为 4.2103 J/(kg ) )( 2)该温控电路的原理是接通 220V 的电源,电磁继电器常闭触点,使热

16、得快通电,给水加热;当达到一定温度时,电磁铁磁性变强吸引衔铁;警报器响起。当温度降低时,电磁铁磁性变弱,热得快又重新开始工作,起到保温的效果。双金属片在电路中的作用相当于 ;当警报响起时,发光二极管的状态是 (发光/不发光)发光二极管针对练习 3 如图所示的探究实验装置中不能完成探究内容的是( )3、.B 解析:物理上进行探究实验经常用到的方法有“控制变量法”和“转换法” ,根据控制变 量法的思想对各个选项进行判断,从而解答本题. A.分别将同名或异名磁极相互靠近,根据两者之间的相互作用,从而得出磁极间相互作用的规律,因此 A 选项可以完成探究内容,不符合题意;B.要探究磁性强弱与电流大小的

17、关系要求控制线圈的匝数不变,改变电流的大小,通过观察吸引大头针数目的多少来判断磁性的强 弱,而图中,电流的大小无法改变,即 B 选项不能完成探究内容,符合题意; C.当导体中通过电流时,可以通过观察磁针是否转动来判断导体周围是否存在磁场,因此 C 选项可以完成探究内容,不符合题意;D.感应电流产生的条件是:( 1)导体是闭合电路的一部分导体;(2)导体在磁场中做切割磁感线运动;D 选项能完成探究内容,不符合题意;本题答案选 B. 1、如图所示,当开关 S 闭合后,滑动变阻器滑片向右移动,电磁铁磁性将 (选填“增强”或“减弱”),在图中标出电磁铁的 N、S 极。1、增强 2、 如 下 图 是 一

18、 种 温 度 自 动 报 警 器 原 理 示 意 图 , 制 作 水 银 温 度 计 时 , 插 入 一 根 金 属丝 , 当 温 度 (选填“升高”或“降低” )时 , 水 银 与 金 属 丝 相 接 触 时 , 电 磁 铁 所在 的 电 路 就 会 _。 电 铃 响 , 发 出 报 警 信 号 。2、升高;接通. 解析:温 度 自 动 报 警 器 是 由 于 温 度 计 所 在 的 环 境 温 度 的 变 化 , 从 而可 以 控 制 左 侧 控 制 电 路 的 接 通 , 实 现 自 动 控 制 温 度 自 动 报 警 器 的 工 作 过 程 是 : 当 温 度升 高 时 , 玻 璃 泡

19、 中 的 水 银 膨 胀 , 水 银 液 柱 上 升 , 当 升 高 到 警 戒 温 度 即 金 属 丝 下 端 对 应 的温 度 时 , 控 制 电 路 接 通 , 电 磁 铁 有 磁 性 , 吸 引 衔 铁 , 从 而 使 触 点 与 上 面 断 开 , 与 下 面 连通 , 此 时 电 铃 响 , 发 出 报 警 信 号 3、如图所示,在电磁铁正上方用弹簧挂着一条形磁铁,当开关 S 闭合后,且滑片 P 从 a 端向 b 端滑动过程中,会出现的现 象是小灯泡亮度 (选填“增强”或“减弱” ) ,弹簧长度 ( 选填“变长”或“缩短” ) 。4、小红在码头附近游玩时看到正在工作的电磁起重机,他

20、的主要部件是电磁铁,与永磁体相比,它的优点是: (写出一条) 你知道电磁铁还有那些应用,请举出一例: 4、 磁 性 的 有 无 可 以 控 制 、 磁 性 的 强 弱 可 以 控 制 、 极 性 可 以 控 制 ; 电 铃 、 空 气 开 关 、 电磁 继 电 器 解析:电 磁 铁 的 优 点 : 磁 性 有 无 可 以 通 过 通 断 电 来 控 制 ; 磁 性 强 弱 可 以 控 制 ; 电 磁 铁 的极 性 可 以 控 制 ; 电 磁 铁 的 应 用 十 分 广 泛 , 有 电 铃 、 电 磁 继 电 器 , 空 气 开 关 等 电 磁 起 重机 的 主 要 部 件 是 电 磁 铁 ,

21、与 永 磁 体 相 比 , 它 的 优 点 是 : 磁 性 的 有 无 可 以 通 过 电 流 的 通 断来 控 制 ; 磁 性 的 强 弱 可 以 通 过 改 变 电 流 的 强 弱 来 控 制 ; 极 性 可 以 通 过 改 变 电 流 的 方 向来 控 制 ; 电 磁 铁 的 应 用 十 分 广 泛 , 有 电 铃 、 电 磁 继 电 器 , 空 气 开 关 等 5、如图所示,为电磁铁和永磁体相互作用产生的磁场,请根据图中磁感线的方向标出永磁体 A 右端的磁极和电磁铁电源的“+ ”、 “一”极。5、如图所示:6、在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中,小明制成简易电磁铁甲、乙,并设计了

22、如图所示的电路。(1 )当滑动变阻器滑片向左 移动时,电磁铁甲、乙吸引大头针的个数 _ (填“增加”或“减少” ) ,说明电流越_,电磁铁磁性越强。 来源: 来源:Zxxk.Com(2 )根据图示的情境可知,_ (填“甲”或“乙” )的磁性强,说 明电流一定时,_,电磁铁磁性越强。(3 )根据安培定则,可判断出乙铁钉的上端是电磁 铁的 极。(4 )电磁铁吸引的 大头针下端分散的原因是 _ _。 (2 分)1、小磁针静止时的指向如图所示,由此可知( )A. a 端是通电螺线管的 N 极, c 端是电源正极B. a 端是通电螺线管的 N 极,c 端是电源负极C. b 端是通电螺线管的 N 极,d

23、端是电源正极D. b 端是通电螺线管的 N 极,d 端是电源负极【来源】山东省临沂市 2018 年中考物理试题【答案】B【解析】分析:据小磁针的 NS 极,据磁极间的作用规律可以判断出电磁铁的 NS 极,而后据安排定则判断出电流的方向,进而得出正确的选项即可。解答:据题目可知,小磁针左端是 N 极,右 端是 S 极,所以电磁铁的左端,即 a 端为 N 即,右端为 S 极,据安培定则可知,电流从 d 端流出后进入电磁铁,故 d 端是电源的正极,c端是负极,故 B 正确。故选:B。【点睛】该题考查了安培定则的应用、磁极间的作用规律的应用等知识点,是一道综合题。2. 如图所示,电磁铁上方附近有一点

24、A,小磁针置于电磁铁的右方附近。闭合开关 S,下列判断正确的是( )A. 电磁铁的左端为 N 极B. 电磁铁上方 A 点的磁场方向向右来源:Z。xx。k.ComC. 小磁针静止后,其 N 极的指向向右D. 向左移动滑片 P,电磁铁的磁性减弱【来源】 【全国市级联考】四川省泸州市 2018 年中考物理试题【答案】C点睛:(1)根据线圈的绕法和电 流的方向,可以确定螺线管的 NS 极;(2)据磁感线的方向分析判断即可解决;(3)据磁体间的相互作用分析小磁针的运动方向;( 4)电磁铁磁性强弱的影响因素:电流大小、线圈匝数多少、有无铁芯。电流越大,匝数越多,有铁芯时电磁铁的磁性越强。3. 【2017

25、自贡卷】许多自动控制的电路中都安装有电磁铁。有关电磁铁,下列说法中正确的是( )A、电磁铁的铁芯,可以用铜棒代替 B、电磁继电器中的磁体,可以使用永磁铁C、电磁铁磁性的强弱只与电流 的大小有关 D、电磁铁是根据电流的磁效应制成的【答案】D【解析】A、电磁铁的铁芯需用软磁性材料制成,铜不是磁性材料,故不可以用铜棒代替,故 A 错误;B、电磁铁不是永久磁铁,它的磁性的有无跟电流的通断有关,所以电磁继电器中的磁体,不能使用永磁铁,故 B 错误;C、电磁铁的磁性强弱与电流的大小和线圈的匝数有关,故 C 错误;D、电磁铁是利用电流的磁效应制成的,故 D 正确故选 D考点:电磁铁的构造和原理4. 【201

26、7安徽卷】如图所示的装置中,当开关 S 闭合后,下列判断正确的是A.通电螺线管外 A 点的磁场方向向左B.通电螺线管的左端为 N 极C.向左移动滑片 P,通电螺线管的磁性减弱D.小磁针静止后,其 N 极的指向沿水平向右【答案】B 来源:学【解析】考点:安培定则 影响螺线管磁性强弱的因素5. 【2017 烟台卷】在探究通电螺线管的实验中,小明连接了如图所示的电路,通电螺线管 M 端放有一小磁针,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,下面说法正确的是( )A通电螺线管 M 端为 S 极B小磁针 N 极指向水平向右C若滑动变阻器的滑片 P 向 b 端移动,通电螺线管的磁性增强D若滑动变阻器的滑片 P 向

27、b 端移动,通电螺线管的磁性减弱【答案】D【解析】电 流从螺线管左端流入,右端流出,据安培定则可知,此时电磁铁的 M 端是 N 极,N 端是 S 极,故 A 错误;据磁极间的作用规律可知,小磁针静止时,左端是 N 极,右端是 S 极,即小磁针 N 极指向水平向左故 B 错误;滑动变阻器的滑动片 P 向 b 端移动,电阻变大,电流变小,故电磁铁的磁性变弱故 C 错误、D 正确; 故应选 D。【考点定位】通电直导线周围的磁场;影响电磁铁磁性强弱的因素6. 【2017武汉卷】如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【答案

28、】L 1;导体; L2【解析】【考点定位】电磁继电器的组成、原理和 特点7. 【2017德阳卷】请在图中标出通电螺线管和小磁针的 S 极【答案】如下图所示【解析】电流从螺线管的右端流入,左端流出,结合线圈的绕向,利用安培定则可以确定螺线管的右端为 N 极,左端为 S 极;小磁针静止时,由于受到通电螺线管的作用,小磁针的 N 极一定靠近螺线管的 S 极,即小磁针的左端为 N 极,右端为 S 极;如上图所示。【考点定位】安培定则8、 【 2017菏泽卷 】电磁铁的磁性强弱与它的匝数和通过它的电流有关。为了证明“电磁铁的磁性强弱与匝数有关”,小美用两个匝数不同的电磁铁(电阻不同)设计了二种连接方式:

29、A.将两个电磁铁直接串联在电路中 B.将两个电磁铁直接并联在电路中(1 )以上二种设计中,你认为正确的是( )(2 )简述你的理由_。【答案】A 探究电磁铁的磁性强弱与匝数有关,需控制电流大小相同【解析】考点:控制变量法 影响电磁铁磁性强弱的因素9、 【 2017海南卷】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( )AS 1 断开,滑片 P 在图示位置BS 1 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DS 1 闭合,滑片 P 在滑动变阻器最左端【答案】D【解析】S

30、1 断开时,电磁铁无磁性,由题意可知 GMR 的电阻最大,由 I= 可知,右侧电路中电流最小,由 P=I2R 可知,指示灯的实际功率最小,指示灯最暗,故 A 错误;闭合 S1 时,GMR所处的位置由无磁场变为有磁场,GMR 的阻值减小;当滑片 P 在滑动变阻器最左端时,左侧电路的电阻最小,由 I= 可知,左 侧电路中 的电流最大,电磁铁磁性最强,则 GMR 的电阻最小,右侧电路中电流最大,由 P=I2R 可知,指示灯的实际功率最大,指示 灯最亮,故 BC 错误, D 正确;故应选 D。【考点定位】影响电磁铁磁性强弱的因素;欧姆定律 的应用10、如图所示是一个水位自动报警器的原理图。水位到达金属块 A 之后,_(选填“红”或“绿 ”)灯亮;当绿灯亮时电磁铁_(选填“有” 或“无” )磁性。【来源】2018 年甘肃省白银市、凉州市、张掖市中考物理试题【答案】 红 无点睛:由题意可知,这一水位自动报警器的基本结构是一个电磁继电器,根据电磁继电器的基本工作原理,结合在此处的运用可描述其原理。