1、1.3 电磁铁的应用电磁铁的应用 一、单选题一、单选题 1如图所示，在电磁铁正上方用弹簧挂着一条形磁铁，开关闭合后，当滑片 P 从a端向b端滑动过程 中，会出现的现象是（ ） A电流表示数变小，弹簧长度变短 B电流表示数变小，弹簧长度变长 C电流表示数变大，弹簧长度变长 D电流表示数变大，弹簧长度变短 2要求设计一个电磁限流器，当电路中电流过大时，它能切断电路，并需手动闭合兴趣小组设计了两个 电磁限流器，示意图如下，其中的 C、D 为动触点下列说法中正确的是（ ） A甲能满足设计要求，乙不能满足设计要求 B乙能满足设计要求，甲不能满足设计要求 C甲和乙都能满足设计要求 D当电路中电流过大时，弹
2、簧 1 和弹簧 2 都变短 3如图所示，GMR 是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小。闭合开关 S1、S2，则（ ） A电磁铁外部的磁感线从B端出来回到A端 B当P向右移动时，灯的额定功率变小 C当P向右移动时，电压表示数变小 D当P向右移动时，灯的亮度变暗 4某宿舍楼一单元的几家住户为增强安全感在单元楼梯口安装了防盗门如图所示为单元防盗门门锁的 原理图各家住户都安有一个控制开关 S，用来控制门锁，图中只画出了其中一家住户的控制开关该门锁 的工作过程是：楼上的人闭合控制开关 S门锁上通电后的电磁铁吸引卡入右侧门上门扣中的衔铁，衔铁脱 离门扣，门可打开关于该门锁下列说法中正确的是（ ）
3、闭合开关后，电磁铁的右端为 S 极； 闭合开关后，电磁铁的右端为 N 极； 该单元的各住户控制门锁的开关是并联的； 该单元的各住户控制门锁的开关是串联的 A B C D 5如图所示四幅图中，利用电磁感应现象工作的是（ ） A自制电磁铁 B电动机 C电铃 D发电机 6如图是一种水位自动报警的原理图。当水位低于A点时，工作电路绿灯亮；到达A点时，衔铁被吸下， 工作电路红灯亮电铃响。某水位超过A点时由于电磁铁磁性太弱而衔铁没有被吸引。下列做法中合理的是 （ ） A增加工作电路的电源电压 B增加控制电路的电源电压 C减少电磁铁线圈的匝数 D更换弹性更强的弹簧 7在一次物理实验中，小于同学连接了如图所示
4、的电路，靠近电磁铁的B端有一个可自由转动的小磁针， 闭合开关后，下列说法错误的是（ ） A电磁铁的A端为 N 极，B端为 S 极 B小磁针静止时，N 极水平指向左侧 C去掉铁芯，螺线管的磁性更强 D当滑片 P 向右端移动，电磁铁磁性增强 8在机场、火车站、博物馆等一些需要进行安全检查的场所，安检人员利用手持式金属探测器对旅客或观 众进行检查（如图所示） 。当探测器靠近金属物品时，在金属物品中就会产生感应电流，由此导致探测器发 出警报，以提示要做进一步的检查。在我们学习过的下列装置中，与上述探测器能使金属物品中产生感应 电流的原理最为相似的是 A电动机 B动圈式扬声器 C发电机 D电磁铁 9如图
5、所示，GMR 是巨磁电阻，它的阻值随电磁铁磁性的增强而减少。下列判断正确的是（ ） A开关闭合，滑片移到某一位置，电磁铁右端为 N 极 B开关 S1闭合，滑片向左移动，电磁铁磁性增强 C开关 S1和 S2同时闭合，滑片向左移动，GMR 的电阻变大 D开关 S1和 S2同时闭合，滑片向左移动，指示灯变暗 10如图所示，下列选项中的每位科学家与某项重大发现或重大发现的应用相对应，其中对应关系错误的 是（ ） A奥斯特电磁起重机 B沈括地磁的两极和地理两极并不重合 C法拉第发电机 D焦耳电动机 二、填空题二、填空题 11小敏在参观水库时，看到水库的水位自动报警器（如图所示） 他分析了这个装置的工作原
6、理：由于 A、 B 都是碳棒，当水位到达乙位置时， “控制电路”接通，电磁铁 C 产生 ，吸下衔铁 D，此时“工作电路” 中 灯发光，发出报警信号 12 如图所示虚线框中是电磁继电器的结构示意图， 其中衔铁与动触点之间的硬棒应该用_(选填 “导 体”或“绝缘体”)制成，它与衔铁、动触点一起组成一个杠杆，弹簧始终处于_(选填“拉伸”或 “压缩”)状态。它的工作原理为当控制电路开关闭合时，电磁铁有_，把衔铁吸下来，使动触点与 静触点接触，工作电路闭合；当控制电路开关断开时，电磁铁失去_，_把衔铁拉起来，工 作电路_。 13如图所示是小利设计的一种限流器原理图，当电流超过限制电流时，会自动切断电路
7、（1）当电流超过限制电流时，衔铁 N 被电磁铁 M 吸引过去，匀质的金属杆 OA 在弹簧拉力作用下绕 O 点转 动，电路断开刚转动时，杠杆 OA 属于_杠杆 （2）调试时，电流尚未达到设计的限制电流，限流器已经切断电路为达到设计要求，应把滑动变阻器滑 片 P 向_移动 14如图所示，闭合开关后，电磁铁_，吸引衔铁，带动小球敲击铃碗发声，同时_分离，电路 断开，电磁铁失去磁性，衔铁 B 复位又将电路接通。 15图是研究电磁铁磁性强弱的实验装置，其中 E 是电磁铁。闭合开关 S 后，发现电磁铁吸引起少量大头 针。 为了让电磁铁能吸引起更多的大头针， 只利用图中的器材， 可以采取的操作方法是_。 （
8、写出一种方法即可）。 三、作图题三、作图题 16请在如图中的虚线框内画出适当的电器元件，与框外的电磁铁和开关组成一个闭合电路，使此电路在 开关 S1闭合后能够满足：改变电流的强弱；使小磁针静止时的指向如图所示。然后在图中标出电磁铁 的 N、S 极。 四、实验题四、实验题 17(1)如图所示是电磁学中一个很重要的实验，从实验现象可知通电导体周围存在磁场，这种现象是 1820 年丹麦物理学家_发现的。 (2)把直导线弯曲成螺旋线，当螺旋线圈中插入铁芯后磁性增强，此装置称为电磁铁，为探究电磁铁的磁 性强弱与哪些因素有关，小丽同学作出以下猜想： 猜想 A：通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强； 猜想 B
9、：外形相同的电磁铁，线圈的匝数越多，它的磁性越强。 为了检验上述猜想是否正确，小丽所在实验小组通过交流合作设计了以下实验方案： 用漆包线(表面涂有绝缘漆的导线)在大铁钉上绕若干圈，制成简单的电磁铁，进行如图所示实验。 通过观察电磁铁吸引大头针数目的多少，来判断其磁性强弱的不同。 通过比较图_两种情况，可以验证猜想 A 是正确的。 通过比较图 C 中甲、乙两电磁铁，发现猜想 B 不全面，应补充：_。 (3)随着科学技术的发展，电磁铁在生产、生活中的应用十分广泛，如水位自动报警器，其工作原理如图所 示，当水位未达到金属块A时，工作电路的状态是_。 A红、绿灯同时亮 B红、绿灯都不亮 C绿灯亮 D红
10、灯亮 五、综合题五、综合题 18下图是某兴趣小组设计的一恒温箱的原理图 “控制电路”由热敏电阻R1、滑动变阻器 R0、电磁铁（线 圈电阻不计） 、电源U1（U1=8V） 、开关、导线等组成热敏电阻的阻值随温度变化的规律如下表当线圈中 的电流大于或等于 20mA 时，电磁铁的衔铁被吸下 “工作电路”由电源U2（U2=220V） 、发热电阻R2（R2=110 ） 、导线等组成问： （1）为使恒温箱温度升高到一定值时， “工作电路”自动断开，导线端点 C 应接哪个接线柱？ （2）若设定恒温箱的温度最高为 45，则“控制电路”中的滑动变阻器的阻值为多大？ （3） “工作电路”工作时的电流为多大？ （4
11、）若要发热电阻R2产生 1.3210 5J 的热量，则工作电路需工作多长时间？ （5） “控制电路”中用到了哪些物理知识？请说出一点 19图甲是一种自动蓄水装置示意图：力敏电阻固定不动，下方悬挂一圆柱体（其位置不随水面变化） 。闭 合开关 S，水泵工作，向空水箱里缓慢注水，当水位达到设定高度h0时，水泵自动停止注水，此时柱体浸入 水中的深度恰好为其高度的一半。已知：控制电路电源电压为 3V，电阻箱R2阻值为 5，力敏电阻R1阻值 与拉力F的关系如图乙所示，柱形物体的质量为 1.6kg，底面积为 10cm 2，当线圈中电流 I0.15A 时，衔铁 被释放，忽略线圈电阻，g取 10N/kg。 (1
12、)蓄水时，水位升高，当柱体缓慢浸入水中，柱体对力敏电阻拉力_，线圈中电流_； （选填“变 大” 、 “变小”或“不变” ） (2)当水位达到设定高度时，求柱形物体浸入水中的深度h；_ (3)求柱形物体的密度；_ (4)若要提高水位设定高度h0，下列方法不可行的是_（多选） A将电阻箱R2的阻值调大一些 B适当增大电源电压 C保持柱状体形状和体积不变，换用密度更大的柱形物体 D保持柱体的高度和密度不变，减小柱体的横截面积 参考答案参考答案 1D AC电流由下方流入，则由右手螺旋定则可知，螺线管上端为 N 极；因同名磁极相互排斥，异名磁 极相互吸引，所以，两磁铁同名相对，相互排斥；当滑片 P 从a
13、端向b端滑动过程中，滑动变阻器 接入电阻减小，电路中的总电阻减小，由 U I R 可知，电路中电流变大，即电流表的示数变大，故 AC 错误； BD此时条形磁铁受向上的力增强，弹簧长度变短，故 B 错误、D 正确 2A 如图甲，不超过设定电流值时，CD 接通，电路正常工作，当电流过大时，电磁铁将 B 吸向左侧，闸 刀在弹簧的作用下断开，电路切断，弹簧变短，且需手动闭合才会再次接通，故甲符合要求； 如图乙，不超过设定电流值时，要弹簧的作用下 CD 接通，电路正常工作，当电流过大时，电磁铁将 B 吸下，CD 断开，电路切断，弹簧变长，且电流恢复到一定值时，在弹簧的作用下，能够自行闭合， CD 接通，
14、即不需手动闭合会再次接通，故乙不符合要求； 故 A 正确，BCD 错误。 3D A根据右手螺旋定则可知，电磁铁A端为 N 极，故其外部的磁感线从A端出来回到B端，故 A 不符 合题意； B额定功率是指用电器正常工作时的功率，故灯的额定功率不变，故 B 不符合题意； C当P向右移动时，电磁铁通过的电流变小，巨磁电阻增大，根据串联分压特点可知，电压表示数 变大，故 C 不符合题意； D当P向右移动时，巨磁电阻增大，灯通过的电流变小，故灯的亮度变暗，故 D 符合题意。 故选 D。 4A 由图可知电流由右侧流入，则由右手螺旋定则可知电磁铁的左端为 N 极，右侧为 S 极；故正确； 因各用户要独立控制门
15、锁，即有一个开关闭合即能打开门锁，故只有并联电路才能完成该功能；若 为串联应让各开关均闭合才能控制门锁；故正确； 故选 A 5D A电磁铁是利用电流的磁效应工作的，故 A 不符合题意； B电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用而制成的，故 B 不符合题意； C电铃是利用电流的磁效应工作的，故 C 不符合题意； D发电机将机械能转化为电能，是利用电磁感应原理工作的，故 D 符合题意。 故选 D 6B A增加工作电路电压，不会影响到电磁铁的电流，不会改变电磁铁的磁性，故 A 不符合题意； B增加控制电路的电源电压，可以增大控制电路的电流，在线圈匝数一定时，可以增强电磁铁的磁 性，能把衔铁吸引，故
16、B 符合题意； C在电流一定时，减少电磁铁线圈的匝数，电磁铁的磁性减弱，电磁铁对衔铁的吸引会更弱，故 C 不符合题意； D更换弹性更强的弹簧，弹簧对衔铁的拉力更大，电磁铁不能把衔铁吸引下来，故 D 不符合题意。 故选 B。 7C A由图知，电流从螺线管的右端流入、左端流出，根据安培定则可知，电磁铁的A端是 N 极，B端 是 S 极，故 A 正确，不符合题意； B电磁铁的B端是 S 极，由磁极间的作用规律可知，小磁针静止时，左端是 N 极，即 N 极水平指向 左，故 B 正确，不符合题意； C螺线管中间加入铁芯后，通电螺线管的磁性增强，故 C 错误，符合题意； D当滑动变阻器滑动片 P 向右端移
17、动时，变阻器接入电路的电阻变小，电路中电流变大，则电磁铁 的磁性变强，故 D 正确，不符合题意。 故选 C。 8C A、电动机是利用通电导体在磁场中受力的作用而制成的，故 A 不符合题意； B、动圈式扬声器是利用通电导体在磁场中受力的作用而制成的，故 B 不符合题意； C、发电机是利用线圈在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流制成的，故 C 符合题意； D、电磁铁是利用电流的磁效应制成的，故 D 不符合题意。 9B A利用安培定则可知，电磁铁的左端为 N 极、右端为 S 极，故 A 错误； B开关 S1闭合，当滑片 P 向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，电路中的电流变大，通 电螺线管
18、的磁性增强，故 B 正确； C开关 S1和 S2同时闭合，滑片向左移动，左侧电路中的电流变大，通电螺线管的磁性增强，GMR 的 电阻变小，故 C 错误； D开关 S1和 S2同时闭合，滑片向左移动，左侧电路中的电流变大，通电螺线管的磁性增强，GMR 的 电阻变小，右边电路的总电阻变小，由欧姆定律I= U R 可知，电流变大，由P=I 2R 可知指示灯功率变 大，指示灯变亮，故 D 错误。 10D A奥斯特发现了电流的磁效应，电磁起重机利用了电流的磁效应，故 A 正确，不符合题意； B沈括发现了磁偏角，即地磁的两极和地理的两极并不重合，故 B 正确，不符合题意； C法拉第发现了电磁感应现象，发电
19、机是利用电磁感应现象工作的，故 C 正确，不符合题意； D电动机是利用电流在磁场中受力而工作的，与焦耳无关，故 D 错误，符合题意。 故选 D。 11磁性 红 试题分析：利用电磁继电器的工作原理来解答本题.当水位到达乙位置时， “控制电路”接通，电磁 铁产生磁性，吸下衔铁 D，触点向下，红灯所在电路接通， “工作电路”中红灯发光，发出报警信号. 考点：电磁铁的工作原理；电磁继电器的结构和工作原理. 12绝缘体 拉伸 磁性 磁性 弹簧 断开 如果衔铁与动触点之间的硬棒用导体，高压电路会影响到低压电路，考虑用电安全，衔铁与动触点 之间的硬棒用绝缘体；电磁铁对衔铁的吸引力向下，让杠杆顺时针转动，那么
20、弹簧应该阻碍杠杆顺 时针转动，所以弹簧拉力向下，弹簧处于拉伸状态；开关闭合后产生电流，根据电流的磁效应所以 电磁铁有磁性，把衔铁吸下来，使动触点与静触点接触，工作电路闭合；当控制电路开关断开时， 控制电路中没有电流，电磁铁没有磁性，弹簧通过杠杆把衔铁拉起来，工作电路断开。 13省力 右 （1）动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆； （2）电流未达到限制电流，应减小电路中电阻，增大电路中电流，所以滑动变阻器应向右移动 14有磁性 A 和 B 12闭合开关后，电磁铁有磁性，吸引衔铁，带动小球敲击铃碗发声，同时 A 和 B 分离，电路断 开，电磁铁失去磁性，衔铁 B 复位又将电路接通，小球重复敲打铃碗。
21、 15将变阻器的滑片向左移动 影响电磁铁磁性强弱的因素有：通过电磁铁电流的强弱及线圈匝数的多少。由图示可知，变阻器与 电磁铁串联在电路中，可通过移动变阻器滑片来调节通过电磁铁的电流，所以为了让电磁铁能吸引 更多的大头针，应增强电磁铁的磁性，那么应让通过的电流变大，即应将滑片向左调节，让变阻器 接入电路的电阻变小。 16 根据题意判断，螺线管要有磁性，且磁性强弱能够改变，必须连入电源和滑动变阻器； 根据磁极间的相互作用可知，电磁铁的左端为 N 极，右端为 S 极； 再根据安培定则可知， 电流由螺线管的左端流入， 右端流出， 据此可确定电源的正负极， 如图所示： 17奥斯特 A、B 电流相同时 D
22、 （1）奥斯特实验就是以奥斯特的名字命名的，这个实验证明了电流周围存在磁场，揭示了电和磁之 间的联系，因此奥斯特也被尊称为“揭示电和磁联系的第一人” ； （2）实验中电磁铁的磁性是以电磁铁吸引大头针数目多少的不同体现的，用到了转换法的思想； 要验证猜想 A 是正确的，根据控制变量法的思想，必须控制线圈的匝数相同，改变电流的大小， 观察电磁铁吸引大头针数目的多少，符合此要求的只有 A、B 两图； C 图中甲、乙两磁铁串联，通过的电流相同，线圈的匝数不同，吸引的大头针数目不同，匝数多 的吸引的大头针多，磁性强，因此 B 的猜想应该补充“电流相同”这一前提条件 （3）水位自动报警器利用了电磁铁“通电
23、有磁性，断电无磁性”的特点，当水位达到金属块 A 时， 由于水是导体，电磁铁电路接通，电磁铁产生磁性把衔铁吸下来，使触电与红灯电路接通，红灯发 光 故答案为： （1）奥斯特； （2）A、B；电流相同； （3）D 18（1）A （2）150 （3）2A （4）300S （5）杠杆 (1) 为使恒温箱温度升高到一定值时，热敏电阻减小，电磁铁的电流增大，吸引衔铁向下，使“工 作电路”断开，因此导线端点 C 应接 A 接线柱； (2)当温度为 45时，R1200 ， “控制电路”中的电流 I120 mAR1和 R0串联，由串联电路电 流关系、电压关系及欧姆定律得：U1I1R1I1R0 滑动变阻器的阻值
24、： 1 01 3 1 8 200200 20 10 UV RR IA ； (3)工作电路工作时的电流 2 2 2 220 2 110 UV IA R ； (4)由焦耳定律： 2 QI Rt， 得工作电路需工作时间 5 22 2 1.32 10 300 (2 )110 QJ ts I RA ； (5)控制电路中用到力电流的磁效应； 欧姆定律； 通过电磁铁线圈的电流越大， 电磁铁的磁性越强； 电路两端电压一定时，电阻越小，电流越大；杠杆原理等 19变小 变小 0.2m 410 3kg/m3 AD (1)1随着水位的升高，力敏电阻受到的浮力增大，因此力敏电阻受到的拉力减小。 2由图乙可知，拉力减小时
25、，力敏电阻R1的阻值增大，电路中的总电阻变大，由欧姆定律可知，电 路中的电流变小。 (2)3当水位达到设定高度时，线圈中电流减小为 0.15A，衔铁被释放，则根据欧姆定律和电阻的 串联规律可得，此时力敏电阻R1的阻值 12 3V 515 0.15A U RR I 根据图乙可知，当R1=15时，力敏电阻受到的拉力为 14N，柱形物体的重力为 1.6kg 10N/kg16NGmg 由力的平衡条件可得柱形物体的浮力为 16N 14N2NFGF 浮拉 根据F gV 浮液排可得柱形物体排开水的体积 43 33 2N 2 10 m 1.0 10 kg/m10N/kg F V g 浮 排 水 则柱形物体浸入
26、水中的深度 43 43 2 10 m 0.2m 10 10 m V h S 排 (3)4当水位达到设定设定高度h0时，水泵自动停止注水，此时柱体浸入水中的深度恰好为其高度 的一半，故物体的高度为 22 0.2m0.4mHh 物体的体积为 4243 10 10 m0.4m4 10 mVSH 则物体的密度为 33 43 1.6kg 4 10 kg/m 4 10 m m V (4)5 A若要使该自动蓄水装置最高警戒水位适当提高，柱体浸入水中的体积增大，根据 FgV 浮液排知，浮力增大，根据F GF 浮拉 可知拉力减小，由图乙知R1的阻值增大，要保持衔 铁被释放时的电流不变，若电源电压不变，根据 U I R 知，电路的总电阻不变，故应该减小R2的阻 值，故 A 错误，符合题意； B由于R1的阻值增大，要保持衔铁被释放时的电流不变，在R2的阻值不变时，根据 U I R 知，应 适当增大电源电压，故 B 正确，不符合题意； CD在电源电压和R2的阻值均不变时，且衔铁被释放时的电流不变，说明力敏电阻的阻值不变，则 力敏电阻受到的拉力不变，根据F GF 浮拉 称重法可知，要使拉力不变，当保持柱体形状和体积 不变，换用密度更大的柱形物体可以增大重力，或者保持柱体的高度和密度不变，增大柱体的横截 面积也可以增大柱形物体的重力，故 C 正确，不符合题意，D 错误，符合题意。 故选 AD。
