2023学年九年级物理全册第二十章电与磁20.3电磁铁电磁继电器精讲精练含解析新版（人教版）.docx

专题20.3 电磁铁 电磁继电器 课前预习 1．在通电螺线管和它里面的铁芯构成了一个电磁铁．影响电磁铁磁性强弱的因素：(1)电流的强弱；(2)线圈匝数的多少；(3)有无铁芯．工作原理是利用了电流的磁效应． 2．电磁继电器利用低压、弱电流电路的通断，间接控制高压、强电流电路．电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的开关。 3．扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置．扬声器的线圈中通过时刻变化的电流，产生不同方向的磁场，线圈就不断地来回振动，纸盆也振动起来，就发出了声音． 4.在探究“影响电磁铁磁性强弱”的实验中应用了控制变量法和转换法。 知识点解读与例题突破 知识点一：电磁铁 1.在通电螺线管里面加上一根铁芯，就成了一个电磁铁。 2.电磁铁磁场的强弱与电流的大小、线圈的匝数有关。 3.电磁铁的优点： ①磁场的强弱，可以通过电流的大小、线圈的匝数来控制； ②磁场的方向，可以通过电流的方向来控制； ③磁场的有无，可以通过开关的通断来控制。 【例题1】（2023年湖北宜昌）巨磁电阻（GMR）效应指某些材料的电阻在磁场中急剧减小的现象，如图是说明巨磁电阻特性原理的示意图，当闭合S1、S2且将滑片P向右滑动时，下列说法正确的是（　　） A．指示灯变暗，电压表示数变大 B．指示灯变暗，电压表示数变小 C．指示灯变亮，电压表示数变大 D．指示灯变亮，电压表示数变小 【答案】A 【解析】由左图可知，电磁铁与滑动变阻器串联，当闭合S1、S2且将滑片P向右滑动时，接入电路中的电 阻变大，电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知通过电磁铁电流的变化，然后判断电磁铁磁性的变化，根据巨磁电阻的阻值特点得出其阻值的变化，根据欧姆定律可知右图中电路电流的变化和灯泡两端的电压变化，根据P＝UI可知灯泡的变化，然后判断亮暗的变化，根据串联电路的电压特点可知巨磁电阻两端的电压变化。 由左图可知，电磁铁与滑动变阻器串联， 当闭合S1、S2且将滑片P向右滑动时，变阻器接入电路中的电阻变大，电路的总电阻变大， 由I可知，左侧电路中的电流变小，通过电磁铁的电流变小，电磁铁的磁性变弱， 因巨磁电阻的电阻在磁场中急剧减小， 所以，巨磁电阻（GMR）的阻值变大， 右图中指示灯和巨磁电阻串联的总电阻变大，电路中的电流变小，灯泡两端的电压变小， 因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小， 所以，由P＝UI可知，灯泡的实际功率变小，灯泡变暗，故CD错误； 因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，巨磁电阻两端的电压变大，即电压表的示数变大，故A正确、B错误。 知识点二：电磁继电器 1.继电器是利用低电压、 弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路的装置。实质上它就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。 2.电磁继电器由电磁铁、衔铁、簧片、触点组成。 【例题2】（2017•武汉）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】L1；导体； L2． 【解析】当水位下降没有达到金属块A时，使控制电路断开，电磁铁失去磁性，弹簧拉着衔铁使动触点与上面的静触点接触，工作电路接通，则L1 亮．当水位上涨时，水与金属A接触，由于水是导体，使控制电路接通，电磁铁吸引衔铁，使动触点与下面的静触点接触，工作电路接通，则 L2灯发光． 习题精练 一、选择题 1．（2023年云南模拟题）如图为电磁铁的线路图．开关S闭合后，滑动变阻器的滑片P向右滑动过程中（　） A．电磁铁的右端为S极，磁性增强。 B．电磁铁的右端为S极，磁性减弱。 C．电磁铁的右端为N极，磁性增强。 D．电磁铁的右端为N极，磁性减弱。 【答案】D． 【解析】由图可知，电流从螺旋管的左端流入、右端流出，用右手握住螺旋管，四指指向电流的方向，则大拇指指向右端，所以右端是N极，故AB错误； 滑动变阻器的滑片P向右滑动过程中，接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大， 由I=U/R可知，电路中的电流变小，通过电磁铁的电流变小， 则在螺旋管的匝数一定时，电磁铁的磁性减弱，故C错误、D正确． 2．（2023年海南）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（　　） A．S1断开，滑片P在图示位置。 B．S1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。 D．S1闭合，滑片P在滑动变阻器最左端。 【答案】D． 【解析】A．S1断开时，电磁铁无磁性，由题意可知GMR的电阻最大，由I=U/R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； B、C、D．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=U/R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． 3.（2017湖南岳阳）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 【答案】C 【解析】（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。 A.由安培定则可知，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向右端，则通电螺线管的右端为N极，故A错误； B.在磁体的外部，磁感线从N极指向S极，所以通电螺线管外A点的磁场方向向左，故B错误； C.通电螺线管的右端是N极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的S极应靠近螺线管的右端，则小磁计的S极向左转动，小磁针会逆时针旋转，故小磁针静止时，其N极的指向向右，故C正确； D.向左移动滑片P，连入电路的电阻减小，电流增大，电磁铁的磁性增强，故D错误。 二、填空题 4.（2023年四川绵阳）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。 【答案】红；无。 解析：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。 图中所示的水位自动报警器工作原理：当水位到达A时，由于一般水具有导电性，那么电磁铁所在电路被接通，电磁铁具有磁性，向下吸引衔铁，从而接通红灯所在电路，此时红灯亮，而绿灯不亮； 当绿灯亮时，衔铁与绿灯的触点接触，说明电磁铁无磁性。 5.（2023年湖北武汉）电磁继电器是利用　　控制电路通断的开关，它的工作原理是：通过直接控制“控制电路”的通断，间接控制“　　电路”的通断。 【答案】电磁铁；高压。 解析：电磁继电器主要是利用电磁铁控制工作电路通断的开关，通过开关控制电磁铁电流的通断，使电磁铁有无磁性，从而控制被控电路的通断，实现远距离操作和自动控制等功能，它可以用低压电源控制高压电源，弱电流控制强电流等。 6.（2023年四川达州）如图是研究电磁铁磁性的电路图，则电磁铁的S极为　 　（选填“A”或“B”） 端。当滑动变阻器的滑片P向右移动时，电磁铁的磁性变　 　（选填“强”或“弱”）。 【答案】B；弱。 【解析】（1）由图看出，电流从电磁铁下端流入，依据安培定则，四指顺着电流方向，大拇指应向上握住电磁铁，所以上端为N极，B端的磁极为S极。 （2）滑动变阻器的滑片P向右移动时，连入电路的电阻变大，电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱。 三、作图与简答题 7．（2023年•德州）如图所示，在电磁铁上方用弹簧挂着一个条形磁体，闭合开关S，条形磁体静止后，滑片P向右滑动时弹簧伸长。请用箭头标出磁感线的方向，并用“+”“﹣”在括号内标出电源正负极。 【答案】如图所示： 【解析】（1）首先要明确电磁铁磁性强弱的影响因素：有无铁芯、电流大小、线圈匝数的多少。 根据滑动变阻器的滑片P向右移动时弹簧缩短，确定电磁铁磁性强弱的变化，根据磁体间的相互作用规律，从而可以判断出电磁铁的磁极极性。 由安培定则可判断出图中电源的正负极。 （2）根据磁体周围的磁感线都是从N极出来，回到S极，进行判断。 滑动变阻器的滑片P向右移动时，电路中的电阻变小，则电路中的电流变大，磁铁的磁性变强，此时弹簧伸长，根据同名磁极相互排斥可知，通电螺线管上端为N极，下端为S极； 右手握住螺线管，大拇指指向N极，四指指向电流的方向，则电流从螺线管的上后端流出，下前端流入，则电源右端为负极，左端为正极。磁体周围的磁感线都是从N极出来，回到S极。 8.（2017•福建）如图所示，是一种安全门锁的工作原理示意图．保安室里的工作人员通过开关即可控制安全门锁的开、闭．请你根据示意图，分析安全门锁的工作原理． 【答案】见解析。 【解析】闭合开关后，电磁铁中有电流通过，电磁铁具有磁性，能吸引铁质插销使门锁打开，并且弹簧被拉长；断开开关后，电磁铁中无电流通过，电磁铁会失去磁性，铁质插销会在弹簧弹力的作用下插入插槽，门锁关闭． 四、实验探究题 9．（2023年•青岛）探究电生磁。 ①根据图1可知：电流的磁场方向与　　 方向有关 ②据图2可知：通电螺线管外部的磁场与　 　磁体的磁场相似。 ③根据图2中小磁针的指向，标出电源的正、负极 ④根据图3可知：电磁铁磁性的强弱跟　 　有关。 ⑤要使图3中乙电磁铁的磁性增强，可以　 　。 【答案】①电流；②条形；③如图；④线圈匝数；⑤将滑动变阻器的滑片向左移动。 【解析】①根据图1可知：电流方向改变，小磁针偏转方向发生改变，这说明电流的磁场方向与电流方向有关； ②据图2可知：通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似的； ③小磁针静止时N极的指向与磁感线的方向是相同的，磁感线是从N极出来，然后回到S极的，故通过螺线管的右端为N极，根据安培定则可知，螺线管中电流方向是向下的，即电源右端为正极；如图： ； ④根据图3可知：在电流相同时，线圈匝数越多的，吸引的大头针个数越多，这说电磁铁磁性的强弱跟线圈匝数有关。 ⑤通过增大电流可以增大电磁铁的磁性，故可以将滑动变阻器的滑片向左移动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路中的电流变大。 10.（2023年福建模拟题）为了探究“电磁铁的磁性强弱与哪些因素”有关，做了以下几次实验，实验现象如图所示。根据图示现象回答下列问题： （1）通过观察图甲中A与B两个电磁铁，当通过线圈的电流相同时、有无铁芯相同时，电磁铁线圈的匝数越多，它的磁性就越_____。 （2）通过观察图甲中B与C两个电磁铁，当通过线圈的电流相同时、线圈的匝数相同时，_____铁芯的电磁铁，它的磁性就越强。（选填“有”或“无”） （3）通过观察图乙与丙，当线圈的匝数相同、有无铁芯相同时，电磁铁的电流越_____，它的磁性就越强。 （4）结论：影响电磁铁磁性强弱的因素有_____． 【答案】（1）强 （2）有（3）大（4）通过电磁铁的电流大小、线圈的匝数、有无铁芯 【解析】（1）图甲中A、B两电磁铁，通过线圈的电流相同时、有无铁芯相同时，线圈的匝数越多，吸引大头针数目越多，表明它的磁性就越强． （2）图甲中B、C两电磁铁，通过线圈的