人教版九年级物理全一册通关讲义第3节电磁铁电磁继电器(双基过关+考点突破)(原卷版+解析)

第3节电磁铁电磁继电器双基过关知识点一、电磁铁1.定义:把一根导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流通过时，它会有较强的磁性，没有电流时就失去磁性，这种磁体叫做电磁铁。2.构成:内部插入铁芯的通电螺线管。3.工作原理:电磁铁是根据电流的磁效应和在通电螺线管中插入铁芯后磁场将大大增强的原理来工作的。(1)通电螺线管中插入铁芯磁性增强的原因:螺线管通电后具有磁性，这时内部的铁芯被磁化，两个磁场叠加，使磁性比原来螺线管的磁性强。(2)电磁铁的铁芯一般用铁来做，因为电磁铁在实际应用中，通常情况下要求得失磁性自由，铁是软磁体，正符合这样的要求。不能用钢，钢是硬磁性材料，被磁化后磁性能长期保持。4.应用:电磁起重机、磁浮列车、电铃、电磁继电器等。基础自测：1．电磁铁指的是：内部插有铁芯的通电螺线管。铜芯不行，只能铁芯且必须为__________。2．电磁铁的优点很多，它的磁性有无可以由___________来控制．电磁铁的磁性强弱可以由________来控制；电磁铁的南北极可以由___________来控制，使用起来很方便．在电流一定时，螺线管的匝数越多，它的磁性越_____________．3．如图所示，将绝缘导线绕在铁钉上并与电池相连接，铁钉将（）A．被熔化 B．有磁性 C．明显伸长 D．有电流通过它4．有一种磁控门锁，钥匙为镶有磁铁的塑料卡片．当卡片靠近门锁时，门锁内部的电路接通电磁铁吸动插销，门就可以打开．以下说法正确的是A．塑料能被磁化 B．门锁的插销是由纯铜制成的C．电磁铁断电前后磁性不变 D．电磁铁的磁场是由通电螺线管中的电流产生的5．竖直固定的薄板右侧放置电磁铁，通电后，左侧小磁针N极转至如图甲所示位置，左侧换成铁块A，则A会靠着薄板悬空静止如图乙所示（）A．甲图电磁铁左端为N极B．乙图增大电流，A所受的摩擦力不变C．乙图电流反向，电磁铁会排斥AD．乙图电源断开，A由于惯性会保持静止6．如图所示是直流电铃的原理图，衔铁与弹性片相连，自然情况下弹性片是和螺钉接触的。下列说法正确的是（）A．闭合开关，电磁铁的A端是N极B．小锤敲击铃碗时电磁铁仍具有磁性C．把衔铁换成铜块电铃也能正常工作D．电铃工作时与电动机工作原理相同7．如图所示，是我国自主研发制造时速可达620千米/小时的世界首台高温超导高速磁浮工程化样车，下列有关说法正确的是（）A．超导体是一种电阻很大的材料B．磁悬浮列车与轨道相分离，使得磁悬浮列车与轨道之间摩擦力几乎为零C．磁悬浮列车通过异名磁极相互排斥将磁悬浮列车托举起来D．利用超导材料可制成发热效率更高的电热器知识点二、电磁铁的磁性1.探究电磁铁磁性强弱的影响因素(1)实验方法①实验探究中通过电磁铁吸引大头针数目(或小铁钉等)的多少，来比较电磁铁磁性的强弱。这种方法为转换法。②影响电磁铁磁性强弱的因素有多个，在探究磁性强弱与其中一个因素的关系时，运用了控制变量法。(2)实验设计①在探究磁性强弱与线圈匝数的关系时，要保证电流相等，所采用的实用且容易操作的办法是将两个线圈串联;②在探究磁性强弱与电流大小的关系时，采用只观察一个线圈，用滑动变阻器改变电流的办法。实际操作也非常简单。(3)实验结论:线圈匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强；电流一定时，外形相同的螺线管，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。2.对实验结论的相关研究(1)分析电磁铁的特点，可参照通电螺线管的特点来分析。(2)实验结论的应用:增强电磁铁磁性强弱的常用方法:①增大线圈中的电流；②增加线圈的匝数。(3)拓展:电磁铁的磁性强弱实质上与多种因素有关。基础自测8．小明把表面涂有绝缘层的导线绕在一根大铁钉上，把导线和其他元件连接成如图所示的电路，用来探究电磁铁磁性强弱与什么因素有关。小明把开关闭合后，发现电流表有示数，但电磁铁不能吸起大头针。(1)电磁铁不能吸起大头针的可能原因是_______。(2)写出验证你的猜想是否正确的方法：______。9．探究影响电磁铁磁性强弱的因素：（1）如图将电磁铁a连入电路中，闭合开关，电磁铁的上端是_______极；（2）滑片P向_______移动电磁铁吸引大头针的数目会变少；（3）保持滑片位置不变，将铁钉抽离，用通电螺线管吸引大头针，发现吸引大头针数目_______，这就说明了铁芯具有_______作用；（4）为了探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数之间的关系，可以将线圈匝数不同的a、b两个电磁铁_______联在电路中；（5）实验中通过吸引大头针的数量显示磁性的强弱，应用了_______法。10．为了研究通电螺线管的磁性强弱与哪些因素有关，小科利用一个螺线管、几根完全相同的铁棒及其他器材进行实验。实验时，先把螺线管固定在连有弹簧的铁块下方，并将其接入电路，闭合开关，移动滑片，使通过螺线管的电流为某一数值，弹簧略有伸长，出现如图（a）的现象。接着他再分别在螺线管中插入数量不同的铁棒，重复上述实验，每次实验电流表示数均相同。请仔细观察图中的操作和现象，回答以下问题：（1）本实验通过___________显示电磁铁的磁性强弱；（2）比较图（b）与（c）与（d）三图可得：___________。知识点三、电磁继电器1.电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断,来间接控制高电压、强电流电路通断的装置;实质就是一个开关。2.结构:由衔铁、弹簧、电磁铁、触点组成,如图所示。3.工作原理电磁铁通电时,具有磁性,把衔铁吸引下来,使B、C两个接线柱所连的触点接触,闭合工作电电磁路;电磁铁断电时,失去磁性,弹簧把衔铁拉起来,切断工作电路。4.应用(1)利用低电压、弱电流电路的通断,来间接控制高电压、强电流电路。(2)利用电磁继电器可以实现远距离操作和自动控制。如图所示为水位自动报警器的装置图。基础自测11．如图所示为车库积水自动报警装置原理图。图中A、B位置可以安装电铃或者LED灯，要求车库没有积水时LED灯亮，有积水时，电铃响。下列说法正确的是（）A．电铃工作时的原理是由丹麦物理学家奥斯特发现的B．电铃工作时的原理是由英国物理学家法拉第发现的C．电铃工作时，电磁铁的上端是N极D．电铃应该安装在A的位置12．如图所示是为了规范共享单车定点停放而设计的模拟电路图。若共享单车停放在禁停区域、只有指示灯红灯亮；若共享单车停放在规范区域，只有指示灯绿灯亮。下列说法正确的是（）A．在禁停区，S1闭合，电磁铁有磁性B．在禁停区，S1闭合，衔铁被吸下C．在规范区，S2闭合，电磁铁上端是N极D．在规范区，S2闭合，衔铁被吸下13．为模拟校园路灯自动化管理小明利用电磁铁、光敏电阻R（阻值随光照强度增大而增大）等器材设计了下列电路图，以实现白天光照强时灯L熄灭，傍晚光照弱时灯L发光。忽略弹性衔铁和电磁铁线圈电阻，则符合设计要求的是（）A． B．C． D．14．某兴趣小组设计了一种路灯自动控制装置，路灯的通断由光控开关控制，两路灯的额定电压为220V，R为保护电阻，S为光控开关，白天光控并关断开两路灯不发光，晚上光控开关闭合，两路灯正常发光。下列电路设计符合要求的是（）A． B．C． D．考点突破考点1.电磁铁及应用方法：电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性；电流增强时，磁性增强；巨磁电阻就是利用电磁铁磁性的强弱随电流的变化从而改变工作电路的电流的。门锁插销的工作应用到电磁铁，要结合电磁铁的特点分析其工作过程，电磁铁的磁极运用安培定则判断。运用由一般到特殊的思维方法分析各用户开关的连接方式，即将基本电路知识运用到这个特殊实例之中。由电路基本知识可知，当用多个开关共同控制一个用电器时，若要求每个开关均能单独控制该用电器，则各开关为并联。例1.（2022·四川攀枝花·中考真题）法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔由于发现了巨磁电阻（GMR）效应，荣获了诺贝尔物理学奖。巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧变化的现象，这一发现大大提高了磁电之间信号转换的灵敏度，从而引发了现代硬盘生产的一场革命。实验小组设计了如图所示的电路，来探究某GMR的阻值与磁场的关系。（1）闭合开关S1，电磁铁的左边是______（选填“N”或“S”）极。滑动变阻器R1的滑片向右端滑动，电磁铁的磁性______（选填“增强”或“减弱”）；（2）断开开关S1，闭合开关S2，无论怎样移动滑动变阻器R2的滑片，电流表指针几乎不偏转，电压表有示数但不变。请分析电路故障______；（3）排除电路故障后，闭合开关S1、S2，保持R2滑片位置不变，将滑动变阻器R1的滑片向左端滑动，观察到电流表示数增大，电压表示数______（选填“增大”、“减小”或“不变”）；（4）分析上述实验现象可知：该GMR的阻值随其周围磁场的增强而______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。例2.（2022·江西·中考真题）如图所示，是某同学自制的简易电磁锁原理图。闭合开关S，滑片P向左移动，使静止在水平桌面的条形磁体滑动，打开门锁。下列说法正确的是（）A．通电后电磁铁a端为S极B．滑片向左移动的过程中电磁铁的磁性增强C．条形磁体在滑动过程中受到向左的摩擦力D．条形磁体在滑动过程中受到的摩擦力变小考点2.探究电磁铁的磁性强弱方法：解决这类习题时，关注实验的研究方法：（1）通过吸引铁钉的多少判断磁性的强弱——转换法；（2）研究磁性与电流的关系，控制线圈匝数不变；研究磁性与线圈匝数的关系，控制电流不变——控制变量法。例3.（2022·浙江丽水·中考真题）按如图电路进行实验，每次总观察到电磁铁A吸引大头针的数目比电磁铁B多。此现象说明影响电磁铁磁性强弱的一个因素是（）A．电流大小 B．线圈匝数 C．电流方向 D．电磁铁极性例4.（2022·海南·中考真题）某实验小组用自制电磁铁探究影响电磁铁磁性强弱的因素。他们用相同的漆包线和铁钉绕制成两个电磁铁A和B，B铁钉上绕有更多匝数的线圈，实验装置如图所示。（1）如图甲，闭合开关，电磁铁A的钉尖是______极（选填“N”或“S”）；将滑动变阻器的滑片P向右移动，能吸引______的大头针（选填“更多”“不变”或“更少”）；（2）如图乙，把电磁铁A和B串联，闭合开关，多次移动滑动变阻器的滑片P，发现电磁铁B总能吸引更多的大头针，通过比较，得出的结论是______；（3）电磁铁在生活中应用广泛，请举一例：______。考点3.电磁继电器的原理及应用方法：明确电磁继电器应用图中控制电路和工作电路，两电路依靠中间的电磁铁来发生相互作用，是搞清这类装置原理的关键点之一；同时,还应明确控制电路开关接通和断开的条件，以及控制电路接通和断开前后工作电路发生怎样的变化。例5.（2022·辽宁沈阳·中考真题）如图所示是电磁继电器的工作原理图，闭合开关后，下列说法正确的是（

）A．弹簧的弹性势能减小B．电磁铁的上端为极C．电动机工作，灯不发光D．电磁铁的工作原理是电磁感应例6.（2022·山西·中考真题）创新小组的同学们为学校食堂设计了一个可自动注水的储水池。如图是它的简化装置图，电源电压一定。控制电路中，RN为压敏电阻，其阻值随压力的变化而变化，R0为定值电阻。闭合开关S1、S2，当池中水位上升到一定高度时，触点分离，工作电路断开，注水装置自动停止注水，当池中水位下降到一定位置时，触点连接，工作电路接通，注水装置自动开始注水。下列分析正确的是（）A．水位上升时，电磁铁磁性变弱 B．水位上升时，通过R0电流变小C．水位下降时，R0的电功率变大 D．水位下降时，RN的阻值会变大例7.（2022·山东聊城·中考真题）（多选）如图所示，是智能扶手电梯的原理图，其中是压敏电阻。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，压敏电阻的阻值减小例8.（2022·贵州黔东南·中考真题）某款无接触式的热风干手器，手伸向出风口时可吹出温度为35℃～45℃的热风，内部电路由控制电路和工作电路两部分构成，简化电路如图所示，控制电路中R为光敏电阻。闭合S，当手伸向出风口时，R的阻值会___________（选填“增大”“不变”或“减小”），衔铁被吸下，工作电路开始工作。若干手器的加热电阻丝的阻值为44Ω，在额定电压下，烘干一次手用时10s，则烘干手的过程中加热电阻产生的热量为___________J，这些热量全部被水吸收能使___________kg（结果保留两位小数）的水温度升高5℃。[]例9.（2022·四川泸州·中考真题）小吴通过观察小区门口的车辆出入自动控制闸，发现当车牌被识别系统识别后，指示灯亮，栏杆抬起，车辆通行，于是他设计了如图所示的模拟装置，电源电压恒定，指示灯L标有“3V1.8W”字样，电磁铁的线圈阻值不计，当车牌识别成功，相当于将图中开关S闭合，当滑动变阻器接入电阻为10Ω时，指示灯L刚好正常发光，铁柱被电磁铁向下吸引抬起栏杆，此时电磁铁的上端为___________（选填“N”或“S”）极，电源电压为___________V，若电源电压降低，闭合开关，电磁铁磁性减弱，栏杆不能自动抬起，除了更换电源外，请你再写出一种能使栏杆自动抬起的方法：___________。例10.（2022·四川成都·中考真题）为实现节能和智能控制，空调内部用到了传感器和电磁继电器，下图是启动或停止空调压缩机的电路示意图，电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的___________（选填“用电器”、“电源”或“开关”），夏天，空调制冷，房间温度降低，热敏元件的电阻增大，控制电路的电流减小，电磁铁的磁性___________，低于设定温度时，工作电路就断开，停止制冷。第3节电磁铁电磁继电器双基过关知识点一、电磁铁1.定义:把一根导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流通过时，它会有较强的磁性，没有电流时就失去磁性，这种磁体叫做电磁铁。2.构成:内部插入铁芯的通电螺线管。3.工作原理:电磁铁是根据电流的磁效应和在通电螺线管中插入铁芯后磁场将大大增强的原理来工作的。(1)通电螺线管中插入铁芯磁性增强的原因:螺线管通电后具有磁性，这时内部的铁芯被磁化，两个磁场叠加，使磁性比原来螺线管的磁性强。(2)电磁铁的铁芯一般用铁来做，因为电磁铁在实际应用中，通常情况下要求得失磁性自由，铁是软磁体，正符合这样的要求。不能用钢，钢是硬磁性材料，被磁化后磁性能长期保持。4.应用:电磁起重机、磁浮列车、电铃、电磁继电器等。基础自测：1．电磁铁指的是：内部插有铁芯的通电螺线管。铜芯不行，只能铁芯且必须为__________。【答案】软铁【解析】内部插有铁芯的通电螺线管，就是电磁铁。其中内部只能插软铁的铁芯。铜芯不是磁性物质不能被磁化，钢芯被磁化后，磁性不消失，变为永磁体。2．电磁铁的优点很多，它的磁性有无可以由___________来控制．电磁铁的磁性强弱可以由________来控制；电磁铁的南北极可以由___________来控制，使用起来很方便．在电流一定时，螺线管的匝数越多，它的磁性越_____________．【答案】

通断电流

电流大小和线圈匝数

电流的方向

强【解析】电磁铁的优点很多，它的磁性有无可以由电流的通断来控制；电磁铁的磁性强弱可以由电流大小和线圈匝数来控制；电磁铁的南北极可以由电流方向来控制，使用起来很方便．在电流一定时，螺线管的匝数越多，它的磁性越强．3．如图所示，将绝缘导线绕在铁钉上并与电池相连接，铁钉将（）A．被熔化 B．有磁性 C．明显伸长 D．有电流通过它【答案】B【解析】将绝缘导线绕在铁钉上并与电池相连接就构成了一个电磁铁，铁钉将有磁性。故选B。4．有一种磁控门锁，钥匙为镶有磁铁的塑料卡片．当卡片靠近门锁时，门锁内部的电路接通电磁铁吸动插销，门就可以打开．以下说法正确的是A．塑料能被磁化 B．门锁的插销是由纯铜制成的C．电磁铁断电前后磁性不变 D．电磁铁的磁场是由通电螺线管中的电流产生的【答案】D【解析】A.塑料是非磁性物质，不能被磁化，故说法错误，不合题意；B.铜是非磁性物质，不能被磁铁吸引，故门锁的插销是不京戏由纯铜制成，故说法错误，不合题意；C.电磁铁在断电后无磁极，在通电后有磁性，故说法错误，不合题意；D.电磁铁的磁场是由通电螺线管中的电流产生的，故说法正确，符合题意．故选D.【点睛】带有铁芯的通电螺线管组成电磁铁，电磁铁的磁性有无是可以控制的．只有铁、钴、镍等物质才可以被磁铁吸引或磁化．5．竖直固定的薄板右侧放置电磁铁，通电后，左侧小磁针N极转至如图甲所示位置，左侧换成铁块A，则A会靠着薄板悬空静止如图乙所示（）A．甲图电磁铁左端为N极B．乙图增大电流，A所受的摩擦力不变C．乙图电流反向，电磁铁会排斥AD．乙图电源断开，A由于惯性会保持静止【答案】B【解析】A．根据磁极间的相互作用规律可知，与小磁针的N极相互吸引一端为电磁铁的S极，即甲图电磁铁左端为S极，故A不符合题意；B．由图乙可知，A会靠着薄板悬空静止，此时A受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力，根据二力平衡的知识可知，此时摩擦力与重力是一对平衡力，摩擦力大小始终与A重力相等，因此增大电流，增强磁性，A所受的摩擦力不变，故B符合题意；C．电磁铁吸引铁块A是利用了磁体的吸铁性，与磁场的方向无关，因此乙图电流反向，只会改变磁场的方向，不会影响磁体的吸铁性，故C不符合题意；D．乙图电源断开后，电磁铁失去磁性，铁块会下落，故D不符合题意。故选B。6．如图所示是直流电铃的原理图，衔铁与弹性片相连，自然情况下弹性片是和螺钉接触的。下列说法正确的是（）A．闭合开关，电磁铁的A端是N极B．小锤敲击铃碗时电磁铁仍具有磁性C．把衔铁换成铜块电铃也能正常工作D．电铃工作时与电动机工作原理相同【答案】A【解析】A．闭合开关后，根据电流的流向和安培定则可知，电磁铁的A端是N极，故A正确；B．通电时，电磁铁有电流通过，电磁铁具有了磁性，衔铁被吸引过来，使小锤打击铃碗发出声音，同时衔铁与螺钉分离，电路断开，电磁铁失去了磁性，故B错误；C．把衔铁换成铜块，由于铜块不能被电磁铁吸引，所以电铃不能正常工作，故C错误；D．电铃的主要部件是电磁铁，其工作原理是电流的磁效应，而电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的，工作原理不相同，故D错误。故选A。7．如图所示，是我国自主研发制造时速可达620千米/小时的世界首台高温超导高速磁浮工程化样车，下列有关说法正确的是（）A．超导体是一种电阻很大的材料B．磁悬浮列车与轨道相分离，使得磁悬浮列车与轨道之间摩擦力几乎为零C．磁悬浮列车通过异名磁极相互排斥将磁悬浮列车托举起来D．利用超导材料可制成发热效率更高的电热器【答案】B【解析】A．超导现象是指某些导体在低温时电阻几乎变为0的现象，所以超导体是一种电阻很小的材料，故A错误；B．磁悬浮列车与轨道分离，是通过使接触面分离的方法减少摩擦的，因为两个面之间不接触，所以其摩擦力几乎为0，故B正确；C．磁悬浮列车能悬浮起来，是利用磁极之间的相互作用来工作的，有的是利用同名磁极相互排斥，有的是利用异名磁极相互吸引，故C错误；D．电热器是利用电流热效应工作的，而超导材料的电阻为0，电流通过时不发热，故D错误。故选B。知识点二、电磁铁的磁性1.探究电磁铁磁性强弱的影响因素(1)实验方法①实验探究中通过电磁铁吸引大头针数目(或小铁钉等)的多少，来比较电磁铁磁性的强弱。这种方法为转换法。②影响电磁铁磁性强弱的因素有多个，在探究磁性强弱与其中一个因素的关系时，运用了控制变量法。(2)实验设计①在探究磁性强弱与线圈匝数的关系时，要保证电流相等，所采用的实用且容易操作的办法是将两个线圈串联;②在探究磁性强弱与电流大小的关系时，采用只观察一个线圈，用滑动变阻器改变电流的办法。实际操作也非常简单。(3)实验结论:线圈匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强；电流一定时，外形相同的螺线管，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。2.对实验结论的相关研究(1)分析电磁铁的特点，可参照通电螺线管的特点来分析。(2)实验结论的应用:增强电磁铁磁性强弱的常用方法:①增大线圈中的电流；②增加线圈的匝数。(3)拓展:电磁铁的磁性强弱实质上与多种因素有关。基础自测8．小明把表面涂有绝缘层的导线绕在一根大铁钉上，把导线和其他元件连接成如图所示的电路，用来探究电磁铁磁性强弱与什么因素有关。小明把开关闭合后，发现电流表有示数，但电磁铁不能吸起大头针。(1)电磁铁不能吸起大头针的可能原因是_______。(2)写出验证你的猜想是否正确的方法：______。【答案】

导线中的电流过小

见解析【解析】(1)[1]闭合开关后，电路中有电流通过，通电螺线管有磁场，但电磁铁不能吸起大头针，可能原因是导线中的电流过小，造成磁场过弱，磁场力小于大头针的重力。(2)[2]断开开关，向左移动滑动变阻器的滑片以增大电路中的电流，闭合开关后将电磁铁靠近铁钉，观察电磁铁能否将铁钉吸起。9．探究影响电磁铁磁性强弱的因素：（1）如图将电磁铁a连入电路中，闭合开关，电磁铁的上端是_______极；（2）滑片P向_______移动电磁铁吸引大头针的数目会变少；（3）保持滑片位置不变，将铁钉抽离，用通电螺线管吸引大头针，发现吸引大头针数目_______，这就说明了铁芯具有_______作用；（4）为了探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数之间的关系，可以将线圈匝数不同的a、b两个电磁铁_______联在电路中；（5）实验中通过吸引大头针的数量显示磁性的强弱，应用了_______法。【答案】

S

右

变少

增强磁性

串

转换【解析】（1）[1]电流从螺线管的下端流入，上端流出，根据安培定则可得，螺线管的上端为S极，下端为N极。（2）[2]在线圈匝数和铁芯一定时，电流越小，磁性越弱，吸引大头针的数目越少，所以要使通过电路的电流变小，变阻器连入电路的电阻变大，滑片P应向右移。（3）[3][4]将铁钉抽离，用通电螺线管吸引大头针，发现吸引大头针数目减小，磁性减弱，这就说明了铁芯具有增强磁性的作用。（4）[5]为了探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数之间的关系，应该控制电流大小相同且都有铁芯，所以可以将线圈匝数不同的a、b两个电磁铁串联在电路中。（5）[6]电磁铁的磁性强弱无法直接测量或观察，把电磁铁吸引大头针个数的多少来反映电磁铁磁性的强弱，应用了转换法。10．为了研究通电螺线管的磁性强弱与哪些因素有关，小科利用一个螺线管、几根完全相同的铁棒及其他器材进行实验。实验时，先把螺线管固定在连有弹簧的铁块下方，并将其接入电路，闭合开关，移动滑片，使通过螺线管的电流为某一数值，弹簧略有伸长，出现如图（a）的现象。接着他再分别在螺线管中插入数量不同的铁棒，重复上述实验，每次实验电流表示数均相同。请仔细观察图中的操作和现象，回答以下问题：（1）本实验通过___________显示电磁铁的磁性强弱；（2）比较图（b）与（c）与（d）三图可得：___________。【答案】

弹簧伸长的长度

电流和线圈的匝数相同，铁芯越多，电磁铁的磁性越强【解析】（1）[1]通电螺线管吸引上方的铁块，电磁铁磁性越强将上方的弹簧的伸长量越长，所以实验中通过弹簧伸长的长度来反映电磁铁磁性的强弱。（2）[2]图（b）（c）（d）在螺线管中插入数量不同的铁棒，每次实验电流表示数均相同，插入的铁棒数量越多，弹簧伸的越长，即电流和线圈的匝数相同，铁芯越多，电磁铁的磁性越强。知识点三、电磁继电器1.电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断,来间接控制高电压、强电流电路通断的装置;实质就是一个开关。2.结构:由衔铁、弹簧、电磁铁、触点组成,如图所示。3.工作原理电磁铁通电时,具有磁性,把衔铁吸引下来,使B、C两个接线柱所连的触点接触,闭合工作电电磁路;电磁铁断电时,失去磁性,弹簧把衔铁拉起来,切断工作电路。4.应用(1)利用低电压、弱电流电路的通断,来间接控制高电压、强电流电路。(2)利用电磁继电器可以实现远距离操作和自动控制。如图所示为水位自动报警器的装置图。基础自测11．如图所示为车库积水自动报警装置原理图。图中A、B位置可以安装电铃或者LED灯，要求车库没有积水时LED灯亮，有积水时，电铃响。下列说法正确的是（）A．电铃工作时的原理是由丹麦物理学家奥斯特发现的B．电铃工作时的原理是由英国物理学家法拉第发现的C．电铃工作时，电磁铁的上端是N极D．电铃应该安装在A的位置【答案】A【解析】AB．电铃的主要部件是电磁铁，电磁铁通电后具有磁性，这是电流的磁效应，是丹麦物理学家奥斯特发现的，故A正确，B错误；C．车库有积水时，左侧控制电路接通，电磁铁通电，电磁铁会具有磁性，能吸引衔铁，电铃工作，但电源的正负极未知，无法判断电磁铁的磁极，故C错误；D．车库没有积水时，电磁铁不具有磁性，不会吸引衔铁，LED灯亮，说明A为LED灯；车库有积水时，左侧控制电路接通，电磁铁通电，电磁铁会具有磁性，能吸引衔铁，使得B的电路接通，电铃发出声音，所以电铃应安装在图中的B位置，故D错误。故选A。12．如图所示是为了规范共享单车定点停放而设计的模拟电路图。若共享单车停放在禁停区域、只有指示灯红灯亮；若共享单车停放在规范区域，只有指示灯绿灯亮。下列说法正确的是（）A．在禁停区，S1闭合，电磁铁有磁性B．在禁停区，S1闭合，衔铁被吸下C．在规范区，S2闭合，电磁铁上端是N极D．在规范区，S2闭合，衔铁被吸下【答案】D【解析】AB．在禁停区，红灯亮，说明S1闭合，电磁铁中没有电流，没有磁性，衔铁未被吸下，故AB错误；CD．在规范区，S2闭合，电磁铁有磁性，衔铁被吸下，根据右手螺旋定则可以判断电磁铁上端是S极，故C错误，D正确。故选D。13．为模拟校园路灯自动化管理小明利用电磁铁、光敏电阻R（阻值随光照强度增大而增大）等器材设计了下列电路图，以实现白天光照强时灯L熄灭，傍晚光照弱时灯L发光。忽略弹性衔铁和电磁铁线圈电阻，则符合设计要求的是（）A． B．C． D．【答案】D【解析】光敏电阻R的阻值随光照强度增大而增大，要实现白天光照强时灯L熄灭，傍晚光照弱时灯L发光，则光敏电阻R与电磁铁应串联以控制通过电磁铁的电流，从而改变电磁铁磁性的强弱；为使灯L正常发光，电磁铁、光敏电阻R串联后应与灯泡并联；白天光照强，光敏电阻R的阻值增大，通过电磁铁的电流变小，磁性减弱，弹性衔铁作用下，两触点分离，灯泡L支点断开；傍晚光照弱时，光敏电阻的阻值减小，通过电磁铁电流变大，磁性增强，弹性衔铁被吸下，两触点接触，灯L支路连通。由各选项图知，故ABC不符合题意，故D符合题意。故选D。14．某兴趣小组设计了一种路灯自动控制装置，路灯的通断由光控开关控制，两路灯的额定电压为220V，R为保护电阻，S为光控开关，白天光控并关断开两路灯不发光，晚上光控开关闭合，两路灯正常发光。下列电路设计符合要求的是（）A． B．C． D．【答案】C【解析】A．当开关S闭合时，将衔铁吸引下来，下面的灯亮，当开关断开，上面的灯亮，即每一次只能亮一个灯，故A不符合题意；B．工作电压只有220V，而此选项中两个灯泡串联，两个灯泡都不能正常发光，故B不符合题意；C．两灯泡并联，都能正常发光，且当开关闭合时，衔铁被吸下，灯泡正常发光，当开关断开时，两灯泡都不发光，故C符合题意；D．不论开关是否闭合，两个灯泡都能同时正常发光，不能同时熄灭，故D不符合题意。故选C。考点突破考点1.电磁铁及应用方法：电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性；电流增强时，磁性增强；巨磁电阻就是利用电磁铁磁性的强弱随电流的变化从而改变工作电路的电流的。门锁插销的工作应用到电磁铁，要结合电磁铁的特点分析其工作过程，电磁铁的磁极运用安培定则判断。运用由一般到特殊的思维方法分析各用户开关的连接方式，即将基本电路知识运用到这个特殊实例之中。由电路基本知识可知，当用多个开关共同控制一个用电器时，若要求每个开关均能单独控制该用电器，则各开关为并联。例1.（2022·四川攀枝花·中考真题）法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔由于发现了巨磁电阻（GMR）效应，荣获了诺贝尔物理学奖。巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧变化的现象，这一发现大大提高了磁电之间信号转换的灵敏度，从而引发了现代硬盘生产的一场革命。实验小组设计了如图所示的电路，来探究某GMR的阻值与磁场的关系。（1）闭合开关S1，电磁铁的左边是______（选填“N”或“S”）极。滑动变阻器R1的滑片向右端滑动，电磁铁的磁性______（选填“增强”或“减弱”）；（2）断开开关S1，闭合开关S2，无论怎样移动滑动变阻器R2的滑片，电流表指针几乎不偏转，电压表有示数但不变。请分析电路故障______；（3）排除电路故障后，闭合开关S1、S2，保持R2滑片位置不变，将滑动变阻器R1的滑片向左端滑动，观察到电流表示数增大，电压表示数______（选填“增大”、“减小”或“不变”）；（4）分析上述实验现象可知：该GMR的阻值随其周围磁场的增强而______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。【答案】

S

减弱

与电压表并联的支路断路

减小

减小【解析】（1）[1]由电路图知，电源的左侧为正极，闭合开关S1，电流从螺线管的左端流入，根据右手螺旋定则知电磁铁的左边是S极。[2]由电路图知，滑动变阻器R1的左下端接入电路，滑片向右端滑动，接入电路中电阻变大，根据得，电路中电流变小，所以电磁铁的磁性减弱。（2）[3]断开开关S1，闭合开关S2，巨磁电阻和滑动变阻器串联，电压表并联在巨磁电阻两端，无论怎样移动滑动变阻器R2的滑片，电流表指针几乎不偏转，电压表有示数但不变，说明巨磁电阻断路。（3）[4]排除电路故障后，闭合开关S1、S2，保持R2滑片位置不变，将滑动变阻器R1的滑片向左端滑动，滑动变阻器R1接入电路中电阻变大，根据欧姆定律知，左侧电路中电流变大，电磁铁的磁性增强。观察到右侧电路中，电流表示数增大，保持R2滑片位置不变，即R2的阻值不变，根据得，R2的两端电压变大，再根据串联电路分压原理，所以电压表示数减小。（4）[5]分析上述实验现象可知：该GMR的阻值随其周围磁场的增强时，电流表示数增大，电源电压不变，根据得，电路中电阻变小，而R2的阻值不变，根据串联电路中电阻关系知，该GMR的阻值减小。例2.（2022·江西·中考真题）如图所示，是某同学自制的简易电磁锁原理图。闭合开关S，滑片P向左移动，使静止在水平桌面的条形磁体滑动，打开门锁。下列说法正确的是（）A．通电后电磁铁a端为S极B．滑片向左移动的过程中电磁铁的磁性增强C．条形磁体在滑动过程中受到向左的摩擦力D．条形磁体在滑动过程中受到的摩擦力变小【答案】B【解析】A．由图中可知，通电后电流从电磁铁的b端流入，由安培定则可知，电磁铁的a端为N极，故A错误；B．滑片向左移动的过程中，滑动变阻器接入电路中的阻值变小，故电路中电流变大，则电磁铁的磁性增强，故B正确；C．因条形磁铁的b端为S极，故由异名磁极相互吸引可知，条形磁体会受到向左的磁力作用而向左滑动，故条形在滑动过程中受到桌面向右的摩擦力，故C错误；D．条形磁体在滑动过程中，在竖直方向上处于受力平衡状态，条形磁铁与桌面之间的压力和粗糙程度不变，故条形磁体在滑动过程中受到的摩擦力不变，故D错误。故选B。考点2.探究电磁铁的磁性强弱方法：解决这类习题时，关注实验的研究方法：（1）通过吸引铁钉的多少判断磁性的强弱——转换法；（2）研究磁性与电流的关系，控制线圈匝数不变；研究磁性与线圈匝数的关系，控制电流不变——控制变量法。例3.（2022·浙江丽水·中考真题）按如图电路进行实验，每次总观察到电磁铁A吸引大头针的数目比电磁铁B多。此现象说明影响电磁铁磁性强弱的一个因素是（）A．电流大小 B．线圈匝数 C．电流方向 D．电磁铁极性【答案】B【解析】由图可知，电磁铁A和电磁铁B串联在同一电路中，所以通过它们的电流大小相等、方向相同。根据安培定则及电磁铁电流方向，两个电磁铁极性也相同，而电磁铁A的线圈匝数大于电磁铁B的线圈匝数，因此每次电磁铁A吸引大头针的数目比电磁铁B多，说明匝数越多，磁性越强，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。例4.（2022·海南·中考真题）某实验小组用自制电磁铁探究影响电磁铁磁性强弱的因素。他们用相同的漆包线和铁钉绕制成两个电磁铁A和B，B铁钉上绕有更多匝数的线圈，实验装置如图所示。（1）如图甲，闭合开关，电磁铁A的钉尖是______极（选填“N”或“S”）；将滑动变阻器的滑片P向右移动，能吸引______的大头针（选填“更多”“不变”或“更少”）；（2）如图乙，把电磁铁A和B串联，闭合开关，多次移动滑动变阻器的滑片P，发现电磁铁B总能吸引更多的大头针，通过比较，得出的结论是______；（3）电磁铁在生活中应用广泛，请举一例：______。【答案】

S

更少

电流相同时，匝数越多，电磁铁磁性越强

电铃【解析】（1）[1]由图甲可知，铁钉表面的电流方向向右，根据安培定则可知，钉尾为N极，顶尖为S极。[2]当滑动变阻器的滑片向右端滑动时，电路中的电阻变大，则电流变小，即由铁钉组成的电磁铁磁性减弱，则吸引的大头针数量会更少。（2）[3]由图乙可知，电磁铁A和B串联，则电路中的电流相等，因为电磁铁B的线圈匝数多，所以吸引的大头针多，则说明电流相同时，匝数越多，电磁铁磁性越强。（3）[4]电磁铁在生活中应用广泛，如电铃，电磁起重机等等。考点3.电磁继电器的原理及应用方法：明确电磁继电器应用图中控制电路和工作电路，两电路依靠中间的电磁铁来发生相互作用，是搞清这类装置原理的关键点之一；同时,还应明确控制电路开关接通和断开的条件，以及控制电路接通和断开前后工作电路发生怎样的变化。例5.（2022·辽宁沈阳·中考真题）如图所示是电磁继电器的工作原理图，闭合开关后，下列说法正确的是（

）A．弹簧的弹性势能减小B．电磁铁的上端为极C．电动机工作，灯不发光D．电磁铁的工作原理是电磁感应【答案】C【解析】A．当闭合开关后，电磁铁产生磁性吸引衔铁，右半部分下落，弹簧被拉长，弹性势能增大，故A错误；B．当闭合开关后，线圈相当于通电螺线管，根据右手螺旋定则判断电磁铁上端为N极，故B错误；C．当闭合开关后，电磁铁产生磁性吸引衔铁，右半部分往下落，开关与下面电动机所在的电路结合，电动机所在电路闭合，电动机正常工作，开关与上面灯泡所在的电路分离，灯泡所在电路断路，灯泡不发光，故C正确；D．电磁继电器的工作原理是电流的磁效应，与电磁感应无关，故D错误。故选C。例6.（2022·山西·中考真题）创新小组的同学们为学校食堂设计了一个可自动注水的储水池。如图是它的简化装置图，电源电压一定。控制电路中，RN为压敏电阻，其阻值随压力的变化而变化，R0为定值电阻。闭合开关S1、S2，当池中水位上升到一定高度时，触点分离，工作电路断开，注水装置自动停止注水，当池中水位下降到一定位置时，触点连接，工作电路接通，注水装置自动开始注水。下列分析正确的是（）A．水位上升时，电磁铁磁性变弱 B．水位上升时，通过R0电流变小C．水位下降时，R0的电功率变大 D．水位下降时，RN的阻值会变大【答案】D【解析】AB．水位上升时，向池中注水，触点接触，当注满水时，触点分离，说明RN电阻逐渐减小，电流变大，磁性变强，将衔铁吸引到下面，故AB错误；CD．水位下降时，需要注水，触点接触，电磁铁磁性减弱，故RN的阻值会变大，电流变小，根据P=I2R可知，R0的电功率变小，故C错误，D正确。故选D。例7.（2022·山东聊城·中考真题）（多选）如图所示，是智能扶手电梯的原理图，其中是压敏电阻。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，压敏电阻的阻值减小【答案】AD【解析】A．根据安培定则，伸出右手，四指的方向为电流的方向，大拇指的方向为N极的方向，故电磁铁的下端为N极，上端为S极，故A正确；B．电磁继电器工