2024年初中物理讲义专题练习9全册（人教版）20.3 电磁铁 电磁继电器（专题训练）【六大题型】（解析版）

20.3电磁铁电磁继电器（专题训练）【六大题型】TOC\o"1-3"\h\u【题型1电磁铁的构造和原理】 1【题型2影响电磁铁磁性强弱的因素】 4【题型3探究影响电磁铁磁性强弱的实验】 9【题型4电磁继电器的组成、原理和应用】 14【题型5磁悬浮列车的工作原理】 22【题型6电磁铁的其他应用】 26【题型1电磁铁的构造和原理】 1．（2022秋•南关区校级期末）关于磁现象，下列说法正确的是（）A．磁体能吸引各种金属 B．同名磁极相互吸引 C．电磁铁的芯不能用钢 D．磁感线是真实存在的【答案】C【分析】（1）磁体具有吸引铁、钴、镍的性质；（2）磁体间的作用规律是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；（3）钢是硬磁性材料，磁化后磁性能长期保存；（4）磁感线是为了描述磁场而引入的一种假想的曲线，不是实际存在的。【解答】解：A．磁体具有吸引铁、钴、镍的性质，但不能吸引其他金属，故A错误；B．磁体间的作用规律是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故B错误；C．电磁铁的芯不能用钢，因为钢是硬磁性材料，磁化后磁性能长期保存，如果用钢芯，断电后，电磁铁仍然具有磁性，故C正确；D．磁感线是为了描述磁场而引入的一种假想的曲线，磁感线不是真实存在的，故D错误。故选：C。2．（2022秋•南关区校级期末）关于电和磁，以下说法错误的是（）A．通电导线周围存在磁场 B．磁感线不是磁场中真实存在的曲线 C．指南针之所以能指示南北方向，是因为地球就是个大磁体 D．电磁铁里的铁芯可以用铜芯来代替【答案】D【分析】（1）奥斯特实验说明：通电导线周围存在磁场；磁场方向和电流方向有关；（2）只有磁性物质才能被磁化，磁化后的磁性材料具有了磁性，磁性材料变为磁体，磁体周围存在着磁场，磁场看不见，摸不到，为了研究磁场，画了一些带箭头的曲线来描述磁场，这样的曲线就是磁感线，这些曲线根本不存在。磁体之间的相互作用，都是通过磁场来完成的。（3）地球是一个大磁体，地磁南极在地理北极附近；（4）铜不是磁性材料，电磁铁里的铁芯不可以用铜芯来代替。【解答】解：A、奥斯特实验说明：通电导线周围存在磁场；且磁场方向和电流方向有关。故A正确；B、磁感线是人们为了方便研究磁场，在磁体周围画的带箭头的曲线，这些曲线在磁场中根本不存在，故B正确；C、地球是一个大磁体，地磁南极在地理北极附近，地磁的N极在地理的南极附近，故C正确；D、铜不是磁性材料，电磁铁里的铁芯不可以用铜芯来代替，故D错误；故选：D。3．（2023春•抚松县期中）如图所示是小刚自制的电磁铁，它能吸引曲别针是因为电流具有磁效应。他想让电磁铁吸引更多的曲别针，可以采用增大电流的方法来实现。【答案】磁；增大【分析】（1）通电导体的周围存在磁场；（2）影响电磁铁磁性大小的因素有：电流的大小、线圈的匝数。【解答】解：（1）电磁铁能吸引曲别针，这说明电流具有磁效应；（2）因为电磁铁磁性的大小与电流的大小、线圈的匝数多少有关，且电流越大、线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强，所以若他想让电磁铁吸引更多的曲别针，小刚可以采用增大电流的方法来实现。故答案为：磁；增大。4．（2023•白碱滩区一模）酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封装置，为了方便操作，小明设计了用一个杠杆和电磁铁组合系统来升降的密封罩，如图所示，电磁铁的工作原理是电流的磁效应；装置通电后，电磁铁上端为N（选填“N”或“S”）极。【答案】电流的磁效应；N【分析】奥斯特发现了电流的磁效应，即通电导线周围都存在磁场；根据电流方向和电磁铁的绕线情况，根据安培定则判断出电磁铁的极性。【解答】解：电磁铁的工作原理是电流的磁效应；由图看出，电流从电磁铁上端流入，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。故答案为：电流的磁效应；N。5．（2023•同心县校级二模）如图所示，当开关闭合后，螺线管上方的小磁针静止在图示位置，则小磁针的右侧为S极；如果在螺线管内插入铁芯就成了电磁铁；关于通电螺线管磁场的方向，小明通过实验得出的结论是：通电螺线管的极性跟导线的环绕方向有关。请对此结论作出评价：正确，改变导线的环绕方向，观察小磁针的偏转方向即可验证。【答案】S；电磁铁；正确，改变导线的环绕方向，观察小磁针的偏转方向即可验证【分析】根据安培定则判断螺线管的磁极，根据磁极间的作用判断小磁针的磁极；注意转换法的应用，即由于磁场的方向是看不见摸不着的，所以我们一般通过观察小磁针的指向来判定磁场的方向。【解答】解：右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向螺线管的右端为N极，由磁极间的相互作用可知，小磁针右端为S极；如果在螺线管内插入铁芯就成了电磁铁；关于通电螺线管磁场的方向，小明通过实验得出的结论是：通电螺线管的极性跟导线的环绕方向有关。请对此结论作出评价：正确，改变导线的环绕方向，观察小磁针的偏转方向即可验证故答案为：S；电磁铁；正确，改变导线的环绕方向，观察小磁针的偏转方向即可验证。【题型2影响电磁铁磁性强弱的因素】 6．（2023•任丘市二模）如图所示，下列对所示实验分析不正确的是（）A．甲图：给电路中仅长度不同的电阻丝接通电源后，P在最左端时灯泡最暗，说明电阻大小与材料长度有关 B．乙图：电流一定时，增加匝数可以吸引更多大头针，说明匝数越多，磁性越强 C．丙图：推注射器的活塞，长颈漏斗下端冒气泡，说明该装置的气密性良好 D．丁图：某气体能用向上排空气法收集，说明该气体的密度比空气的大【答案】C【分析】（1）电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关。（2）电磁铁的磁性强弱与电流的大小和线圈的匝数有关。（3）该装置漏斗的下端冒气泡，说明气密性不好。（4）某气体能用向上排空气法收集，说明该气体的密度比空气的大。【解答】解：A、给电路中仅长度不同的电阻丝接通电源后，P在最左端时灯泡最暗，说明在其它条件相同时，电阻大小与材料长度有关，故A正确；B、电流一定时，增加匝数可以吸引更多大头针，说明匝数越多，磁性越强，故B正确；C、推注射器的活塞，长颈漏斗下端冒气泡，说明该装置的气密性不好，漏气，故C错误；D、某气体能用向上排空气法收集，说明该气体的密度比空气的大，密度比空气小的用下排空气法，故D正确。故选：C。7．（2023•东营）小区内路灯能根据光线亮暗情况实现自动控制，其电路原理如图所示，R1是定值电阻，R2是光敏电阻，其阻值大小随光照强度的增大而减小。当开关S1闭合，光线变暗时，下列判断正确的是（）A．电流表示数减小，电磁铁的磁性减弱，开关S2闭合 B．电流表示数减小，电磁铁的磁性增强，开关S2断开 C．电流表示数增大，电磁铁的磁性增强，开关S2闭合 D．电流表示数增大，电磁铁的磁性减弱，开关S2断开【答案】A【分析】根据光敏电阻的特点和电磁继电器的原理进行分析。【解答】解：当开关S1闭合，光线变暗时，光敏电阻的电阻变大，控制电路中的总电阻变大，电路中的电流变小，电流表的示数变小，电磁铁的磁性减弱，对衔铁的吸引力减小，在右边弹簧的拉力作用下，动触点向下运动，开关S2闭合，故A正确，BCD错误。故选：A。8．（2023•湖北三模）物理课上老师展示了一款磁悬浮地球仪，如图（a）所示，闭合开关，地球仪悬浮在空中。经过研究发现地球仪底部有一块磁铁，底座内部有电磁铁。莉莉画出了如图（b）所示的电路原理图，下列判断不正确的是（）A．b图中用虚线代表的地球仪的A端是S极 B．底座通电后能产生磁场是利用了电流的磁效应 C．a图中地球仪能够悬浮利用了同名磁极相互排斥的原理 D．闭合开关后，向左移动P能增大地球仪的悬浮高度【答案】D【分析】（1）根据安培定则确定电磁铁的磁极。（2）底座通电后能产生磁场是利用了电流的磁效应。（3）同名磁极互相排斥、异名磁极相互吸引。（4）电磁铁的磁性强弱与电流的大小和线圈的匝数有关，根据欧姆定律分析电流的变化。【解答】解：A、根据安培定则，电磁铁的上端是S极，同名磁极互相排斥，地球仪的A端是S极，故A正确；B、底座通电后能产生磁场是利用了电流的磁效应，故B正确；C、a图中地球仪能够悬浮利用了同名磁极相互排斥的原理，故C正确；D、闭合开关后，向左移动P，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律，电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱，会减小地球仪的悬浮高度，故D错误。故选：D。9．（2023•硚口区模拟）如图所示，GMR是巨磁电阻，开关S1和S2同时闭合，当滑片向右移动时，指示灯变暗，下列判断正确的是（）A．开关S1闭合时，电磁铁右端为N极 B．巨磁电阻的阻值随电磁铁磁性的增强而减小 C．开关S1和S2同时闭合，滑片向右移动时，GMR的电阻变小 D．开关S1和S2同时闭合，滑片向左移动时，指示灯实际功率变小【答案】B【分析】（1）利用安培定则判断电磁铁的磁极；（2）由滑动变阻器滑片的移动得知电路中电流的变化情况，通过电路中电流的变化结合电磁铁磁性强弱的决定因素可以确定滑片移动时，其磁性强弱的变化；根据灯泡的亮度变化，能够确定电路中电流的变化，进而知道巨磁电阻的阻值与磁场强度的关系。【解答】解：A．开关S1闭合，根据电流的流向和安培定则可知，电磁铁的左端为N极、右端为S极，故A错误；BCD．开关S1和S2同时闭合，当滑片向右移动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变大，电路中总电阻变大，左侧电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱，灯泡亮度变暗，说明右侧电路中电流变小，可知GMR的电阻变大，开关S1和S2同时闭合，滑片向左移动，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，左侧电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，由题意可知GMR的电阻变小，右侧电路中的电流变大，指示灯变亮，实际功率变大，故B正确，CD错误。故选：B。10．（2023•东坡区校级二模）如图所示，条形磁铁置于水平桌面上，电磁铁在条形磁铁正左方水平放置，且左端固定在墙壁上。在开关S闭合、电路中滑动变阻器的滑片P逐渐向下移动的过程中，条形磁铁始终静止，下列判断正确的是（）A．电磁铁与条形磁铁间的排斥力逐渐减小 B．条形磁铁受到的摩擦力方向向右，且逐渐减小 C．电磁铁对墙壁的压力逐渐增大 D．条形磁铁受到的重力和桌面对它的支持力是一对相互作用力【答案】B【分析】（1）由安培定则可判断电磁铁的极性，由磁极间的相互作用可判断条形磁铁受力方向；由滑片的移动可知接入电阻的变化及电流的变化，则可知磁性强弱的变化，从而求得磁铁受力大小的变化。（2）电磁铁水平放置，且左端固定在墙壁上。对墙壁的压力等于其重力；（3）平衡力的四个条件：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在同一个物体上，依据这四个条件去判断是否为平衡力。【解答】解：AB、由安培定则得，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向电磁铁右端为N极，则与条形磁铁的异名极相对，相互吸引，则条形磁铁受到电磁铁向左的吸引力，因条形磁铁始终保持静止，所以它受到的吸引力和桌面给它的摩擦力是一对平衡力，大小相等，方向相反，所以条形磁铁受到的摩擦力的方向是向右的；当滑片逐渐向下移动时，连入电路的电阻逐渐增大，由欧姆定律可得线圈中电流逐渐变小，则磁场逐渐变弱，条形磁铁受到电磁铁的吸引力逐渐变小，因条形磁铁受的是平衡力，故摩擦力的大小也会逐渐减小，故A错误，B正确。C、电磁铁固定在墙壁上，对墙壁的拉力应该受磁力变化影响，当滑片逐渐向下移动时，连入电路的电阻逐渐增大，由欧姆定律可得线圈中电流逐渐变小，则磁场逐渐变弱，则电磁铁对墙壁的拉力逐渐变小，没有压力，故C错误；D、静止在水平面上的条形磁铁受到的重力和桌面给它的支持力，大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在同一个物体上，所以这两个力是一对平衡力，故D错误。故选：B。11．（2023•泰山区校级二模）若使通电螺线管的磁性增强，滑动变阻器的滑片P应向右端移动。【答案】右。【分析】由磁性的变化可知电流的变化，从而判断滑片的移动情况。【解答】解：为使通电螺线管的磁性增强，需增大电路中电流，由欧姆定律可知要减小电路中电阻，故滑片向右移动。故答案为：右。12．（2023•甘南县开学）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，闭合开关后，则小磁针将逆（填“顺”、“逆”）时针旋转，左移滑片，灯将变亮（填“亮”、“暗”）。【答案】逆；亮。【分析】（1）根据安培定则分析判断确定通电螺线管的极性，再根据磁极间的作用规律判断小磁针的偏转方向；（2）根据滑片的移动判断电流变化，确定电磁铁磁场强弱的变化，从而判断巨磁电阻阻值变化，再结合巨磁电阻阻值变化分析灯的亮度变化，得出结论。【解答】解：（1）当开关闭合后，电磁铁中的电流是从右端流入，左端流出，根据安培定则可知，电磁铁的左端为N极，右端为S极，由磁极间的作用规律可知，小磁针将逆时针偏转；（2）由图可知，若滑片P向左移动，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，由I＝可知，电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强；则巨磁电阻阻值变小，根据I＝可知通过指示灯的电流变大。因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小，由P＝I2R可知，观察到指示灯将变亮。故答案为：逆；亮。13．（2023•高新区校级一模）小明用图示形状的探头“”设计了一个利用水流控制电磁铁磁性强弱的装置，要求水流速增大时电磁铁的磁性增强，请你将探头安装在连杆下端并标出通电螺线管下端的极性。【答案】【分析】（1）流体流速大的位置压强小；（2）根据安培定则判断通电螺线管下端的极性。【解答】解：（1）流体流速大的位置压强小，当水流速增大时，探头上侧，水流速度大，压强小，下侧的水流速度小，压强大，所以探头向上运动，滑片P随着向上滑动，接入电路的电阻变小，电路中电流变大，电磁铁的磁性增强，如下图；（2）由图可知，电流从螺线管的上端流入，下端流出，由安培定则可知，通电螺线管下端为N极，如下图：【题型3探究影响电磁铁磁性强弱的实验】 14．（2023•酒泉二模）为探究“电磁铁磁性强弱与哪些因素有关”，实验小组连接了如图所示的实验电路，开关S闭合。下列说法正确的是（）A．大头针的下端散开是因为异名磁极相互排斥 B．乙螺线管的下端是S极 C．比较甲、乙吸引大头针的数量可得出电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系 D．向左移动滑动变阻器的滑片P，甲、乙吸引大头针的个数均会增多【答案】D【分析】（1）利用磁化和磁极间的作用规律进行分析；（2）根据安培定则，可判断出两电磁铁的两端极性；（3）根据电磁铁吸引大头针个数的多少判断电磁铁磁性的强弱并分析甲、乙磁性不同的原因；（4）根据滑动变阻器滑片移动，判断电路中电阻变大从而知道电流变化，进而判断磁性强弱变化。【解答】解：A、大头针被磁化，大头针下端的磁极相同，互相排斥，所以下端分散，故A错误；B、根据安培定则，乙螺线管的下端是电磁铁的N极，故B错误；C、由图知，甲吸引大头针的个数较多，说明甲的磁性较强，甲、乙串联，电流相等，甲的线圈匝数大于乙的线圈匝数，说明电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强，故C错误；D、向左移动滑片P时，电路中电阻减小，电流变大，电磁铁的磁性增强，电磁铁甲、乙吸引大头针的数量会增多，故D正确。故选：D。15．（2022秋•和平区校级期末）用表面涂有绝缘漆的漆包线绕在铁钉上做成了线圈上有四个接线柱a、b、c、d的电磁铁，使用不同的接线柱，可改变电磁铁线圈的匝数（线圈的电阻忽略不计）。用该电路来研究“影响电磁铁磁性强弱的因素”。则，连接电磁铁线圈的接线柱a，闭合开关，调节滑动变阻器，可以探究电磁铁磁性强弱与电流大小是否有关；保持滑动变阻器滑片的位置不变，分别连接电磁铁线圈的接线柱a、b、c、d，则接d的时候电磁铁磁性最强。【答案】电流大小；d。【分析】当连接电磁铁线圈的接线柱a，闭合开关，调节滑动变阻器，会引起电路中电流的变化，根据控制变量法可知，该实验探究的是电磁铁磁性强弱与电流大小是否有关；电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数有关，当电流一定时，外形相同的螺线圈，匝数越多，电磁铁的磁性越强。【解答】解：连接电磁铁线圈的接线柱a，闭合开关，调节滑动变阻器，电路中的电流发生变化，因此可以探究电磁铁磁性强弱与电流大小是否有关；电磁铁磁性强弱与线圈的匝数有关，当电流一定时，外形相同的螺线圈，匝数越多，电磁铁的磁性越强，因此当接d的时候，连入电路的线圈匝数最多，则电磁铁磁性最强。故答案为：电流大小；d。16．（2023•绥江县二模）利用如图所示装置探究电磁铁磁性强弱与通电导体线圈匝数是否有关，A是铁块，B是电磁铁，R是定值电阻，R'是滑动变阻器。开关接1触点时，记录弹簧的长度，接下来的操作是开关接2触点分析现象当开关接触1触点时，接入电路中的线圈匝数多，弹簧的长度较大，当开关接触2触点时，接入电路中的线圈匝数少，弹簧的长度较小，则可初步说明电磁铁磁性强弱与通电导体线圈匝数有关。【答案】开关接2触点；当开关接触1触点时，接入电路中的线圈匝数多，弹簧的长度较大，当开关接触2触点时，接入电路中的线圈匝数少，弹簧的长度较小。【分析】探究电磁铁磁性强弱与通电导体线圈匝数是否有关，实验中要控制其它物理量不变，改变线圈的匝数，观察铁块被电磁铁吸引后，弹簧长度的变化。【解答】解：探究电磁铁磁性强弱与通电导体线圈匝数是否有关的实验中，开关接1触点时，记录弹簧的长度，接下来的操作是开关接2触点，记录弹簧的长度；分析现象：当开关接触1触点时，接入电路中的线圈匝数多，弹簧的长度较大，当开关接触2触点时，接入电路中的线圈匝数少，弹簧的长度较小，说明电磁铁磁性强弱与通电导体线圈匝数有关。故答案为：开关接2触点；当开关接触1触点时，接入电路中的线圈匝数多，弹簧的长度较大，当开关接触2触点时，接入电路中的线圈匝数少，弹簧的长度较小。17．（2023•成华区模拟）为了研究“电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关”，小瑜设计了如图所示的装置进行探究。实验中小瑜是根据电磁铁吸引小铁钉的数量来判断磁性的强弱；当利用图中实验装置研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数关系的实验，当线圈匝数从10匝换成100匝后，接下来应该进行的操作是：调节滑动变阻器的滑片，保持电流表示数不变。【答案】电磁铁吸引小铁钉的数量；保持电流表示数不变。【分析】（1）电磁铁的磁性强弱用吸引小铁钉数量的多少来反映，此处应用了转换法；（2）电磁铁磁性强弱的影响因素：电流大小、线圈匝数多少；根据控制变量法分析解答。【解答】解：电磁铁的磁性强弱无法用眼睛直接观察，可通过电磁铁吸引小铁钉数量的多少来反映磁性的强弱；利用图中实验装置研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数关系的实验，当线圈匝数从10匝换成100匝后，根据控制变量法，要控制电流大小不变。故答案为：电磁铁吸引小铁钉的数量；保持电流表示数不变。18．（2023•鞍山）在探究“电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关”的实验中，小聪连接了如图所示的电路，电磁铁A端放有一小磁针，闭合开关，小磁针顺（选填“顺”或“逆”）时针转动，向右移动滑动变阻器的滑片，电磁铁磁性减弱（选填“增强”、“减弱”或“不变”）。电磁铁磁性的强弱还与线圈的匝数有关。【答案】顺；减弱；线圈的匝数【分析】开关闭合后，根据电流方向利用安培定则可判断螺线管的磁极，则由磁极间的相互作用可判出小磁针的指向；由滑动变阻器的滑片移动可得出电路中电流的变化，则可得出螺线管中磁场的变化；电磁铁的磁性强弱与电流的大小和线圈的匝数有关。【解答】解：由图可知螺线管中电流由左侧流入，则由右手螺旋定则可知，螺线管A端为N极，B端为S极，因异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，则可知小磁针顺时针转动；若滑动变阻器的滑片P向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，则由欧姆定律可得线圈中的电流变小，则电磁铁的磁性减弱；电磁铁磁性的强弱还与线圈的匝数有关。故答案为：顺；减弱；线圈的匝数。19．（2023•白银二模）为探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关，小明同学作出以下猜想：猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性猜想B：通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强猜想C：外形相同的螺线管，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，小明所在实验小组通过交流与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）在大铁钉上绕制若干圈，制成简单的电磁铁如图所示，从左到右a、b、c、d为实验中观察到的四种情况。根据小明的猜想和实验，完成下面填空：（1）通过观察电磁铁吸引大头针数目来判断磁场的强弱；（2）通过比较a、b两种情况，可以验证猜想A是正确的；（3）通过比较b、c两种情况，可以验证猜想B是正确的；（4）通过比较d中两电磁铁，发现猜想C不全面，应补充的条件是当电流相同时。【答案】（1）电磁铁吸引大头针数目；（2）a、b；（3）b、c；（4）当电流相同时。【分析】（1）体现电磁铁磁性大小的方法：用吸引大头针数目的多少，这是我们物理学中常用的转换法；（2）要验证猜想A，必须选择通电和断电的两个图进行比较；（3）要验证猜想B，必须保持线圈的匝数相同，使电路中的电流大小不同；（4）在研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系时，根据控制变量法的要求，应保持电流的大小不变。【解答】解：（1）实验中观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同，来判断它磁性的强弱，吸引的大头针越多，电磁铁的磁性越强；（2）A猜想中，电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性，读图可知，图a、b中两电磁铁相同，一个通电能吸引大头针，一个不通电，不能吸引大头针，a、b符合要求；（3）猜想B中，通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强，通过观察图中滑动变阻器的位置可以判断，同样的电磁铁，b中的电流小、吸引大头针少，c中的电流大，吸引大头针多，b、c符合要求；（4）图d中的两电磁铁是串联在一起的，因此，通过它们的电流是相同的，这是影响电磁铁磁性强弱的重要求因素，在得出结论时必须加以说明，故结论应补充为：电磁铁通电，当电流相同时，线圈的匝数越多，它的磁性越强。故答案为：（1）电磁铁吸引大头针数目；（2）a、b；（3）b、c；（4）当电流相同时。【题型4电磁继电器的组成、原理和应用】 20．（2023•永定区一模）如图所示，是智能扶手电梯的原理图，其中R是压敏电阻。电梯上无乘客时，电动机转动变慢，使电梯运动变慢；电梯上有乘客时，电动机转动变快，使电梯运动变快。下列说法正确的是（）A．电磁铁上端是N极 B．电磁继电器与发电机工作原理相同 C．电梯上无乘客时，衔铁与触点2接触 D．电梯上有乘客时，压敏电阻R的阻值减小【答案】D【分析】（1）知道电流方向根据安培定则判断电磁铁的磁极。（2）发电机的原理是电磁感应，电磁铁的原理是电流磁效应。（3）（4）首先明确是否有人乘坐电梯，工作电路谁在工作，动触头和哪个静触头连接，分析电磁铁磁性的变化，分析压敏电阻的变化。【解答】解：A、如图，当闭合开关时，电流从电磁铁的上端进入，根据安培定则可以判断电磁铁的下端是N极，上端是S极，故A错误。B、电磁铁是通电流之后具有磁性，断电流时没有磁性，是根据电流的磁效应工作的，发电机是根据电磁感应原理工作的，原理不同，故B错误。CD、当没有人乘梯时，电动机转速减慢减少耗电，说明电动机两端的电压减小，电动机和定值电阻R1串联在电路中，说明衔铁被弹簧拉起，衔铁和上面的静触头1接通，此时控制电路中的磁性较弱，电路中电阻较大，所以压敏电阻的阻值较大；当有人乘坐电梯时，电动机转速较快，电动机两端的电压较大，只有电动机接入电路，衔铁被电磁铁吸引，衔铁和下面的静触头2接通，说明电磁铁的磁性较大，控制电路的电流较大，压敏电阻的阻值较小，可以判断压敏电阻的阻值R随着压力的增大而减小，故C错误，D正确。故选：D。21．（2023•商南县三模）在用冷库储存水果时，冷库内温度不能太高；当温度高于某个值时，制冷设备（原理如图）就自动开启电动机进行制冷，关于制冷设备的描述，错误的是（）A．温度计相当于控制电路的开关 B．温度计内的液体是绝缘体 C．当温度高于8℃时，制冷设备开始工作 D．在装置中，存在杠杆这种简单机械【答案】C【分析】电磁继电器中最主要的部分就是电磁铁，它是靠电磁铁的原理来工作的。电磁继电器的电路可分为控制电路和工作电路两部分，当控制电路接通时，电磁铁有磁性，吸引衔铁；当电磁铁无磁性时，衔铁在弹簧片的作用下被拉起，据此分析各个选项。【解答】解：此装置中的温度计中的液体是导体，整个温度计相当于电路的开关；当温度升高到0℃时，液体与金属丝接触，使得控制电路接通，电路中有电流，电磁铁通电后具有磁性，吸下衔铁，使得电动机工作，开始制冷；此时的衔铁相当于是一个杠杆；故ABD正确、C错误。故选：C。22．（2023春•南通期中）某电热水器的工作原理如图甲所示，用电磁继电器控制加热和保温状态的转换。R1、R2为电热丝，且R2＝2R1，R0为热敏电阻（置于电热水器内），其阻值随温度的变化规律如图乙所示。电源E的电压为6V，当R0中的电流I≥20mA时，衔铁被吸下，继电器线圈电阻不计，下列说法正确的是（）A．S1闭合，热水器一定处于加热状态 B．当水温设置45℃时，R3＝200Ω C．若要提高设置温度，应左移R3滑片 D．P加热＝3P保温【答案】D【分析】（1）根据电磁继电器的原理进行分析。（2）根据欧姆定律和热敏电阻的特性进行分析和计算。（3）根据热敏电阻的特性进行分析。（4）根据电路的组成和电功率的公式进行计算。【解答】解：A、S1闭合时，只有动触点与上面的静触点连通时，热水器才能处于加热状态，当动触点与下面的静触点连通时，热水器处于保温状态，故A错误；B、当水温设置45℃时，根据图乙可知：此时热敏电阻的阻值为200Ω，此时控制电路的总电阻为：，此时R3＝R﹣R0＝300Ω﹣200Ω＝100Ω，故B错误；C、若要提高设置温度，此时热敏电阻的阻值会变小，电磁铁的工作电流不变，应该增大滑动变阻器的电阻，将R3向右移动，故C错误；D、根据电磁继电器的工作原理，热水器加热时，只有电阻R1接入电路，此时的加热功率为：；保温时，两个电阻串联，此时的保温功率为：，所以P加热＝3P保温，故D正确。故选：D。23．（2023•杏花岭区校级模拟）项目学习小组利用光敏电阻设计了一种自动照明灯，天暗时灯自动发光，天亮时灯自动熄灭，其工作原理如图所示。控制电路中电源电压恒为6V，定值电阻R0为200Ω。电磁铁的线圈电阻忽略不计，当天色渐暗，通过线圈的电流为0.02A时，恰好启动工作电路中的节能灯开始照明。在一定范围内，光敏电阻R的阻值随光照强度E变化的部分数据如表所示。下列说法正确的是（）光照强度E/lx光敏电阻R/Ω1.01202.0603.0404.0305.024A．光照强度增大时，电磁铁磁性变弱 B．光照强度增大时，通过R0电流变小 C．工作电路启动时，R的电阻为100Ω D．工作电路启动时，R0的电功率为0.04W【答案】C【分析】（1）在控制电路中，光敏电阻R、定值电阻R0和电磁铁线圈串联，根据光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化的特点可知随着光照强度的增大，其阻值的变化，根据欧姆定律可知电路中的电流变化，从而可知电磁铁的磁性变化；（2）通过线圈的电流为0.02A时，照明系统恰好启动，根据欧姆定律计算控制电路中的总电阻，根据电阻的串联求出光敏电阻的阻值；（3）根据P＝I2R求出R0的电功率。【解答】解：AB、在控制电路中，光敏电阻R、定值电阻R0和电磁铁线圈串联，根据光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小可知，随着光照强度的增大，其阻值减小，控制电路中的总电阻减小，根据欧姆定律可知电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，故AB错误；C、通过线圈的电流为0.02A时，照明系统恰好启动，此时控制电路中的总电阻为：R总＝＝＝300Ω，电磁铁的线圈电阻忽略不计，则光敏电阻的阻值为：R＝R总﹣R0＝300Ω﹣200Ω＝100Ω，故C正确；D、工作电路启动时，通过线圈的电流为0.02A，则R0的电功率为：P0＝I2R0＝（0.02A）2×200Ω＝0.08W，故D错误。故选：C。24．（2023•海港区一模）如图所示是智能扶手电梯的原理图，其中R是压敏电阻。电梯上无乘客时，电动机转动变慢，使电梯运动变慢；电梯上有乘客时，电动机转动变快，使电梯运动变快。下列说法正确的是（）A．电磁铁上端是N极 B．电磁继电器与电动机工作原理相同 C．电梯上有乘客时，压敏电阻R的阻值增大 D．电梯上无乘客时，衔铁与触点1接触，弹簧的弹性势能减小【答案】D【分析】（1）知道电流方向根据安培定则判断电磁铁的磁极。（2）电动机的原理是通电导体在磁场中受力而运动，电磁铁的原理是电流磁效应。（3）首先明确是否有人乘坐电梯，工作电路谁在工作，动触头和哪个静触头连接，分析电磁铁磁性的变化，分析压敏电阻的变化；（4）影响弹性势能大小的因素：弹性形变程度．同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大。【解答】解：A．根据安培定则可以判断电磁铁的下端是N极，上端是S极，故A不符合题意；B．电磁继电器的主要结构是电磁铁，电磁铁是通电流之后具有磁性，断电流时没有磁性，是根据电流的磁效应工作的，电动机的原理是通电导体在磁场中受力而运动，两者原理不同，故B不符合题意；CD．当没有人乘梯时，电动机转速减慢减少耗电，说明电动机两端的电压减小，电动机和定值电阻R1串联在电路中，说明衔铁被弹簧拉起，衔铁和上面的静触头1接通，弹簧的弹性形变变小，弹性势能变小，此时控制电路中的磁性较弱，电路中电阻较大，所以压敏电阻的阻值较大；当有人乘坐电梯时，电动机转速较快，电动机两端的电压较大，只有电动机接入电路，衔铁被电磁铁吸引，衔铁和下面的静触头2接通，说明电磁铁的磁性较大，控制电路的电流较大，压敏电阻的阻值较小，可以判断压敏电阻的阻值R随着压力的增大而减小，故C不符合题意，D符合题意。故选：D。25．（2023•武进区校级模拟）如图所示，是模拟超市里电动扶梯电路，使用扶梯前先要闭合开关S，R0是一个红外传感器，当人靠近到一定距离时，人体辐射的红外线被红外传感器R0接收，红外传感器R0阻值减小。下列符合要求的是（）A．电路工作时，电磁铁上端为S极 B．当人远离传感器时，传感器R0阻值减小 C．当人远离传感器时，电磁铁的磁性变弱 D．当人远离传感器时，电动机转速变快【答案】C【分析】（1）知道电流方向，根据安培定则判断电磁铁的磁极；（2）当扶梯有人靠近时，红外传感器电阻的变化，电磁铁磁性的变化，动触点和哪个静触点接通，哪个工作电路工作，电动机的电压变化，电动机运动快慢的变化。【解答】解：（1）如图，电流从电磁铁的下端进入，根据安培定则可以判断电磁铁的上端是N极，下端是S极，故A错误；（2）闭合开关，控制电路中两电阻串联接入电路，当人靠近到一定距离时，人体辐射的红外线被红外传感器R0接收，红外传感器R0阻值减小，电源电压不变，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可知电路电流变大，电磁铁的磁性增强，吸引衔铁，动触头和静触头接通，工作电路的定值电阻短路，只有电动机接在电路中，电动机电压变大，电动机转动速度变快，反之，当人远离传感器时，红外传感器R0阻值增大，电源电压不变，电路电流变小，电磁铁的磁性减弱，弹簧拉起衔铁，动触头和静触头断开，定值电阻和电动机串联在电路中，电动机电压变小，电动机转动速度变慢，故C正确，BD错误。故选：C。26．（2023•凤凰县三模）电磁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、强电流电路通断的装置。电磁继电器在工作过程中相当于一个开关控制工作电路的。【答案】开关【分析】电磁继电器控制电路的主要元件是电磁铁，电磁铁相当于一个控制电路的开关，根据电磁继电器的工作原理分析解答。【解答】解：电磁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、强电流电路的通断，即高电压、强电流的工作电路中电源的接通和断开是由电磁继电器控制的，因此电磁继电器在工作过程中相当于一个开关控制工作电路的。27．（2023•青羊区校级模拟）如图是小佳同学设计的短跑比赛“抢跑判断器”。电磁铁是利用电流的磁效应工作的。当运动员蹲在起跑器上后，裁判员老师闭合开关S1、S2，发令指示灯亮，运动员抢跑后，R0所受压力变小，电阻变小，电磁铁将衔铁吸下，抢跑指示灯2（选填“1”或“2”）亮，则判定该运动员抢跑。【答案】磁；2。【分析】（1）带有铁芯的通电螺线管叫电磁铁，通电有磁性，是利用电流的磁效应工作的；（2）根据安培定则判断电磁铁磁极；通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强；根据图示的控制电路与工作电路分析答题。【解答】解：电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性，是利用电流磁效应工作的；由图可知，电流从电磁铁的上端流入，下端流出，根据安培定则可知，电磁铁的上端为N极；工作人员闭合开关S1、S2，发令指示灯L1亮，运动员抢跑后，R0所受压力变小，其电阻变小，根据欧姆定律可知控制电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，将衔铁吸下，灯L2所在电路接通，则抢跑指示灯L2亮。故答案为：磁；2。28．（2023•淮阳区三模）如图甲所示是用压敏电阻R1设计的一种“自动限重器”的简化电路，由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机（实质是电动机）、压敏电阻R1和定值电阻R2等。当货架承受的压力达到限定值时，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。控制电路的电源电压为5V，电阻R2的阻值为60Ω，电磁铁线圈的电阻忽略不计，为了安全，当货架所受压力达到一定值时，工作电路断开，此时控制电路的电流为0.05A。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系图像如图乙所示。（不计货架自重）（1）当压力增大时，压敏电阻的阻值减小（选填“增大”或“减小”）；当压力增大到一定值时，衔铁会被吸下（选填“吸下”或“释放”）。（2）当电磁继电器自动控制货物装载机刚好停止向货架上摆放物品时，压敏电阻的阻值为多少？此时压力为多少？（3）若工作电路中有30min的时间货架上一直没有货物，则在这30min内电阻R2消耗的电能是多少？（4）若要调节货架承受的最大压力为1100N，请你说出应如何对控制电路进行改造，并说明理由。（写出一种方法即可）【答案】（1）减小；吸下；（2）压敏电阻的阻值为40Ω，此时压力为1000N；（3）在这30min内电阻R2消耗的电能是30J；（4）可以将定值电阻R2的阻值增大到80Ω，理由见解答。【分析】（1）根据图甲分析压敏电阻的电阻与压力的关系；根据欧姆定律判断控制电路中的电流，由电磁铁的特性可知磁性大小，据此作答；（2）当货架所受压力达到一定值时，工作电路断开，此时控制电路的电流为0.05A，根据欧姆定律计算控制电路的总电阻，由串联电路的电阻规律计算压敏电阻的阻值，根据图乙查得压力大小；（3）货架上没有货物时，由图可知压敏电阻的阻值，根据串联电路规律和欧姆定律计算电路中的电流，由W＝UIt＝I2Rt计算电阻R2消耗的电能；（4）由图乙求得R1与F的函数关系式，计算当F＝1100N时压敏电阻的阻值，根据串联电路的规律和欧姆定律求得电源电压不变且控制电流为0.05A时R2的值，据此分析作答。【解答】解：（1）根据图甲可知：当压力增大时，压敏电阻R1的阻值将减小；控制电路的其他条件不变，当压力增大到一定值时，电路中的总电阻减小，由欧姆定律可知，电路中的电流增大，电磁铁的磁性增大，衔铁会被吸下；（2）当货架所受压力达到一定值时，工作电路断开，此时控制电路的电流为I＝0.05A，根据欧姆定律可得控制电路的总电阻：R总＝＝＝100Ω，由串联电路的电阻规律可得压敏电阻的阻值：R1＝R总﹣R2＝100Ω﹣60Ω＝40Ω，根据图乙可以查得当R1为40Ω时压力大小为1000N；（3）货架上没有货物时，由图可知压敏电阻的阻值：R′1＝240Ω，根据串联电路规律可得，电路中的总电阻：R′总＝R′1+R2＝240Ω+60Ω＝300Ω，由欧姆定律可得，电路中的电流：I小＝＝＝A，由W＝UIt＝I2Rt可得t＝30min＝1800s，电阻R2消耗的电能：W2＝R2t＝（A）2×60Ω×1800s＝30J。（4）由图乙可知R1与F的函数关系为一次函数，设为：R1＝kF+b，取图像中的两点可得：240Ω＝k×0+b…………①，40＝k×1000N+b…………②，联立①②，解得：b＝240Ω，k＝﹣0.2Ω/N，所以R1与F的函数关系为：R1＝﹣0.2Ω/N•F+240N，当F＝1100N时敏电阻的阻值，R′1＝﹣0.2Ω/N×1100N+240N＝20Ω，当货架所受压力达到一定值时，工作电路断开，此时控制电路的电流为I＝0.05A，根据欧姆定律可得控制电路的总电阻：R总＝100Ω，根据串联电路的规律可得电源电压不变且控制电流为0.05A时R2的值电路，R′2＝R总﹣R′1＝100Ω﹣20Ω＝80Ω，因为R′2＞R2，所以若要调节货架承受的最大压力为1100N，可以将定值电阻R2的阻值增大到80Ω。答：（1）减小；吸下；（2）压敏电阻的阻值为40Ω，此时压力为1000N；（3）在这30min内电阻R2消耗的电能是30J；（4）可以将定值电阻R2的阻值增大到80Ω，理由见解答。【题型5磁悬浮列车的工作原理】 29．（2023•项城市三模）将玻璃罩内的空气逐渐抽出，在此过程中，同学们听到的声音不断减小，看到发声体上方的轻质小球一直在跳动，烧杯内的热水变“沸腾”了。下列有关说法错误的是（）A．人眼从各个角度看到这些不发光的物体是由于光在其表面发生了漫反射 B．由该装置可知，真空下物体是无法振动产生声音的 C．水的沸点随气压的减小而降低 D．磁悬浮装置的B磁体上端为S极【答案】B【分析】（1）从各个角度看到这些不发光的物体是由于光在其表面发生了漫反射；（2）声音是由物体振动产生的，声音不能在真空中传播；（3）液体的沸点跟气压有关，气压增大，沸点升高；气压减小，沸点降低；（4）磁悬浮时，两个磁体靠近的磁极为同名磁极，利用了同名磁极相斥的原理。【解答】解：A、光可以在真空中传播，人眼从各个角度看到这些不发光的物体是由于光在其表面发生了漫反射，故A正确；B、声音是由物体振动产生的，振动产生了声音，但声音不能在真空中传播；故B错误；C、水的沸点随气压的减小而降低，故C正确；D、磁悬浮时，两个磁体靠近的磁极为同名磁极，利用了同名磁极相斥的原理；磁体A的上端为N极，所以磁体B的下端也为N极，磁悬浮装置中B磁体的上端为S极，故D正确；故选：B。30．（2023•肥城市模拟）2023年3月31日，由我国自主研制的高温超导磁浮全要素试验系统，首次悬浮运行成功，这标志着我国在高温超导电动悬浮领域实现重要技术突破。下列有关说法中（）①碰悬浮列车的电磁铁是利用电流的磁效应工作的②行驶的磁悬浮列车是通过使接触面彼此分离减小摩擦的③磁悬浮列车高速行驶时，列车周围的空气压强增大④以行驶的磁悬浮列车为参照物，站台是静止的A．只有①②正确 B．只有①③正确 C．只有②④正确 D．只有③④正确【答案】A【分析】（1）通电导体的周围存在磁场；（2）减小摩擦力的方法：减小压力，减小接触面粗糙程度，用滚动代替滑动，使接触面脱离；（3）在流体中，流动速度越大的位置，压强越小；（4）判断物体的运动还是静止，首先选定一个参照物；被研究的物体和选定为参照物的物体之间发生位置变化，被研究的物体是运动的，否则是静止的。【解答】解：①碰悬浮列车的电磁铁通电后具有磁性，是利用电流的磁效应工作的，故①正确；②磁悬浮列车根据磁极间的相互作用，使列车和铁轨之间相互脱离来减小摩擦，故②正确；③列车高速行驶时，列车周围空气流速增大，使列车周围的压强减小，故③错误；④以行驶的磁悬浮列车为参照物，站台与列车之间发生了位置的变化，是运动的，故④错误。故选：A。31．（2023•曲靖模拟）如图所示，物理知识在生产生活中有许多应用，下列描述正确的是（）A．书包带做得宽是通过减小受力面积来增大压强 B．排水管的U形“反水弯”是一个连通器 C．吸盘能吸在墙上且下面能挂重物是因为分子间存在相互作用的引力 D．磁悬浮列车能悬浮在铁轨上行驶是根据同名磁极相互吸引的原理制成的【答案】B【分析】（1）减小压强的方法：在压力一定时，增大受力面积来减小压强；在受力面积一定时，减小压力来减小压强。（2）上端开口底部相连通的容器叫做连通器，连通器的特点是容器中的同种液体不流动时，各个容器中液面总是相平的。（3）吸盘能吸在墙上是利用了大气压。（4）同名磁极相互排斥。【解答】解：A、书包带做得宽，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强，故A错误；B、排水管的U形“反水弯”是一个连通器，故B正确；C、挤压吸盘时，由于吸盘内的空气减少，内部气压小于外界大气压，外界大气压将吸盘紧压在玻璃上，下面能够挂重物，故C错误；D、磁悬浮列车能悬浮在铁轨上行驶是根据同名磁极相互排斥的原理制成的，故D错误。故选：B。32．（2023•牡丹江）如图是中国科技馆内的超导磁悬浮列车模型和一个环形轨道。模型列车行驶过程中，车内超导体通过液氮降温，从正常态转为超导态，从而减小了导体的电阻。列车行进时不接触轨道，处于悬浮状态，减小列车行驶时的摩擦力。【答案】电阻；摩擦力。【分析】（1）超导体材料的电阻为零；（2）减小摩擦力的方法：在接触面粗糙程度一定时，减小压力；在压力一定时，减小接触面的粗糙程度；使接触面脱离；用滚动摩擦代替滑动摩擦。【解答】解：（1）超导磁悬浮列车中的超导体在低温液氮中转为超导状态时电阻变为0Ω；（2）磁悬浮列车行驶时不接触轨道，是通过使接触面脱离的方法来减小摩擦力。故答案为：电阻；摩擦力。33．（2023•杨浦区二模）图（a）所示是磁悬浮列车的结构示意图，图（b）所示是电磁铁A、B的简易原理图。根据学过的知识判断电磁铁A下端为N极，电磁铁B的上端为S极。当磁悬浮列车加速驶出车站时，列车的动能增大（选填“增大”“不变”或“减小”）。【答案】N；S；增大。【分析】根据安培定则判定电磁铁的极性；同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。动能大小与物体的质量及运动速度有关。【解答】解：由图（a）可知，使车身悬浮于轨道上，车身必须受到一个向上的力。故电磁铁B的上端与电磁铁A的下端之间要相互吸引；根据安培定则可判断图（b）中A的下端为N极，根据异名磁极相互吸引，则B的上端为S极。当磁悬浮列车加速驶出车站时，质量不变，速度增加，则列车的动能增大。故答案为：N；S；增大。【题型6电磁铁的其他应用】 34．（2023•长春模拟）下列电器没有用到电磁铁的是（）A．电磁起重机 B．发电机 C．电动机 D．