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

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