13电磁铁的应用

2020浙教版八年级下科学同步提高必刷题训练第1章电与磁1.3电磁铁的应用◆要点1正确理解电磁继电器的组成及特性1.组成：电磁继电器一般是由电磁铁、衔铁、触点、弹簧(或簧片)等组成的.2.特性：只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生磁性，衔铁就会在磁力吸引的作用下克服弹簧的拉力而被吸合到铁芯上，从而带动衔铁的动触点与下面的静触点接通.当线圈断电后，磁力也随之消失，衔铁就会在弹簧的作用力下返回原来的位置，使动触点与下面的静触点断开.从而达到了在电路中的导通、切断的目的.◆要点2解释电磁继电器工作原理的方法在说明电磁继电器控制电路的工作原理时，要分别抓住对控制电路和工作电路的分析.1.对控制电路的分析：①控制电路接通(可以是人为的，也可以是外界条件变化使之自动接通)或断开时，电磁铁磁性有无；②衔铁被吸引还是被拉起.2.对工作电路的分析：①与衔铁固定在一起的动触点如何动作(即与静触点是通还是断)；②工作电路的哪一部分接入电路中了，哪些用电器工作了.◆要点3磁悬浮列车的原理磁悬浮列车就是利用“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”的原理，通过轨道上的强电磁铁与列车上的电磁铁之间的排斥或吸引作用而悬浮起来的.Δ基础题系列1.如图所示的是某汽车起动电动机的电路。当起动器开关闭合时，有细小电流通过器件X，接着有强大电流通过电动机，并将电动机启动。X可能是哪一种器件（）。A.灵敏电流计B.发电机C.连通器D.电磁继电器【答案】D【解析】细小电流通过器件X，接有强电流通过的电动机；可以确定电动机的工作状态受X控制的，因此X的作用相当于开关。2.如图所示为汽车启动原理图，将钥匙插入钥匙孔并旋转，电路接通，汽车上的电动机启动。下列对启动时的分析正确的是（）。A.电磁铁此时没有磁性B.电磁铁吸引衔铁，触点A、B断开C.电磁铁是利用电流的磁效应制成的D.电磁铁的E端为电磁北极【答案】C【解析】当控制电路接通后，电路中有了电流，电磁铁有了磁性，从而吸引其上面的衔铁，衔铁的向下运动带动了杠杆逆时针转动，使工作电路的两个触点接通，电动机工作。3.如下图所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当水位达到金属块A时，出现的情况是()。A.红灯亮B.绿灯亮C.红、绿灯同时亮D.红、绿灯都不亮【答案】A【解析】当水位达到金属块A时，控制电路接通。电路中有了电流，电磁铁有磁性，向下吸引衔铁，使动触点与绿灯所在电路的静触点分开，绿灯灭。与红灯所在电路的静触点接通，导致了红灯所在的电路接通，红灯亮。故现象为：红灯亮，绿灯灭。4.小明利用光敏电阻受到光照时电阻变小的特性，设计了如图所示的自动控制电路，要求光暗时灯亮，光亮时灯灭。在实际调试时，发现灯始终亮着，而光敏电阻和其他电路元件都正常。下列调节能使控制电流达到要求的是（）。A.减少电磁铁线圈的匝数B.抽出电磁铁中的铁芯C.滑动变阻器滑片向左移D.减小控制电路电源电压【答案】C【解析】（1）在实际调试时，发现灯始终亮着，而光敏电阻和其他电路元件都正常，说明工作电路一直是闭合的，要想在光亮时灯灭，一定要增大电磁铁的磁性。（2）滑动变阻器的作用是改变连入电路电阻丝的长度，改变电阻的大小，改变电路中的电流。电磁继电器的主要部分是电磁铁，电磁铁的磁性强弱跟电流的大小、线圈的匝数的多少、是否有铁芯插入，要想在光亮时灯灭，一定要增大电磁铁的磁性。采取的方法是增大电流、增加线圈的匝数。A、减少线圈的匝数减弱电磁铁的磁性。不符合题意。B、抽出铁芯减弱电磁铁的磁性。不符合题意。C、滑动变阻器滑片向左滑动电阻连入电路中的长度减小，电流增大，磁性增大。符合题意。D、减小电源电压，电路中的电流减小，磁性减小。不符合题意。5.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。(1)若要把限流器接入家庭电路中，从安全用电角度考虑，应该把它接在进户线的(填“火”或“零”)线上。(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。【答案】(1)火(2)右【解析】(1)要把限流器接入家庭电路中，从安全用电角度考虑，应该把它接在进户线的火线上。(2)整个装置是一个限流装置，由电磁铁和滑动变阻器这两条支路组成。干路电流尚未达到设计的限制电流，电磁铁支路的电流已经达到了限制电流而使得衔铁被吸引，切断电路。说明了滑动变阻器没有起到足够的分流作用，当减小滑动变阻器所在支路的电阻.时，就能增大干路电流，同时不增大电磁铁支路的电流，因而可以满足要求。所以应该是减小滑动变阻器的电阻，向右移动滑片。6.如图所示是学校电铃的工作电路示意图，磁铁A应选用(填“硬”或“软”)磁性材料。通过电流的通断，可以控制电磁铁的有无。【答案】软磁性【解析】软磁性材料是磁化后外磁场撤去就去磁的物质，电铃上的电磁铁铁芯是利用软磁性材料制成的。电磁铁通电时具有磁性，吸引小锤，断电时没有磁性，放开小锤；由于小锤击打铃碗，铃碗发生了振动，发出声音。因此通过电流的通断，可以控制电磁铁磁性的有无。7.如图所示是一种温度自动报警器的原理图。制作时，在(填“煤油”或“水银”)温度计的玻璃管中插入一段金属，使温度计两端分别与电源的两极相连。当温度达倒金属丝下端所指的温度时，电磁铁具有，将衔铁吸引过来，使电铃发出报警信号。【答案】水银；磁性。【解析】温度自动报警器的原理是利用了温度计中的水银来作为电路导体的一部分，在达到一定温度后使电路接通，从而达到报警的目的。因为水银是导体读图可知，当温度升高到达某一温度时，水银柱升高到与上端的金属丝相连，从而使左侧电路连通，电磁铁获得磁性，吸引簧片使右侧电路连通，电铃就响起来了。8.某同学想利用电磁继电器制成一个温度自动报警器，实现对温控箱内的温度监控。用如图所示带金属触丝的水银温度计和电磁继电器组装成自动报警器，正常情况下绿灯亮，当温控箱内温度升高到一定温度时，红灯亮(绿灯熄灭)。请按此要求连接电路。(红、绿灯的额定电压相同)【答案】如图【分析】（1）电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的，只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合；（2）当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合，这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。【解答】（1）当在正常工作的温度范围内时，水银与金属丝断开，电磁铁断电没有磁性，绿灯所在电路接通，绿灯亮；（2）当温度升高，水银达到金属丝下端时，水银是导体，电磁铁通电有磁性，把衔铁吸引下来，红灯所在电路接通，红灯亮，发出报警信号。Δ强化题系列14.(2016·浙江湖州)近期，我国南方各地普降暴雨，城市内涝给人们生活带来很大影响。小明设计一种利用电磁继电器来自动控制抽水机工作的电路。当水位在安全位置以下时绿灯亮，抽水机不工作。当水位到达安全位置上限时红灯亮，抽水机开始工作。下图是小明还未连接完成的电路，电路连接应该是（）。【答案】B【解析】根据题意可知两灯并联连接，要使得电路工作必须电路为闭合电路，故连接如图所示：由此可知M接B，N接D符合要求，故B正确。15.下图是某同学在研究性学习的活动中为某仓库设计的一种防盗报警器的示意图，其踏板放在仓库的门口，电铃和灯泡放在值班室内。请观察电路并分析这个报警器的工作原理。【答案】有人踩踏板时，电磁铁通电，将电铃的电路接通，灯泡的电路断开，电铃响，灯泡熄灭。无人踩踏板时，电磁铁断路，不能工作，灯泡的电路连通，灯泡亮电铃不响。【解析】该防盗报警器实质是一个电磁继电器。“踏板”相当于一个开关，无人踩踏板时，左边的控制电路处于开路，电磁铁中无磁性，与衔铁相连的动触点与上面的静触点相连，右边工作电路中灯接通，可以发光，但电铃没有接入电路，不会响；当有人踩踏地，控制电路接通，电磁铁产生磁性，把衔铁吸下来，动触点与下面的静触点相连，此时，灯灭、铃响。16.如图所示为电磁选矿机的示意图。其中A为可以转动的圆筒，B为电磁铁。铁矿石从漏斗落下时滚筒转动，可以把铁和非铁物质分开，试说明理由。【答案】在矿石落下时，其中的铁矿石被电磁铁吸引，并在圆筒转动的过程中落入右边的位置，而非铁磁性的物质会直接落下，进入左边位置。【解析】图所示是电磁选矿机的示意图，其中上端落下的为矿石，B为电磁铁，A为可以转动的圆筒，在矿石落下时，其中的铁矿石被电磁铁吸引，并在圆筒转动的过程中落入右边的位置，而非铁磁性物质会直接落下，进入左边。17.为判断短跑比赛是否抢跑，某兴趣小组设计了如图所示的“抢跑自动指示”电路。其工作原理是：当运动员蹲在起跑器上后，先闭合S，发令时闭合S1，发令指示灯亮。运动员起跑后，装在起跑器上的压敏电阻R0因受到压力减小，其电阻改变，电磁铁线圈中的电流明显变大，S2被吸引而闭合，起跑器指示灯亮。若起跑器指示灯比发令指示灯先亮，表示运动员抢跑。(1)当S1处于断开状态时，闭合S，若压敏电阻阻值变小，电磁铁的磁性强弱变化是。(2)已知发令控制电路电源电压U=6V，电磁铁线圈的电阻不计。若运动员起跑后，压敏电阻R0的阻值为30Ω，S和S1仍处于闭合状态，电磁铁线圈中的电流为0.25A，计算此时发令指示灯中的电流。(3)压敏电阻通常有两种类型：A.阻值随压力变大而变大B.阻值随压力变大而变小则该模型的压敏电阻应选择哪种类型，结合电路简要说明理由。。【答案】(1)变强(2)0.05A(3)A类型因为压敏电阻阻值随压力减小而减小，运动员起跑后，压力减少，电路中电流变大，电磁铁磁性变强【解析】(1)当S1处于断开状态时，闭合S，若压敏电阻阻值变小，通过压敏电阻的电流变大，干路电流变大，通过电磁铁的电流变大，电磁铁磁性变强。(2)通过压敏电阻的电流：I0=U/R0=6V/30Ω=0.2A，通过灯泡的电流：IL=II0=0.25A0.2A=0.05A。(3)S处于闭合状态时，当运动员起跑后对压敏电阻的压力减小，起跑指示灯亮，S2要被吸引，电磁铁磁性要增强，通过线圈的电流应变大，因此通过压敏电阻的电流应变大，压敏电阻阻值要变小，所以压敏电阻受到的压力变小时其阻值也变小，应选A类型的压敏电阻。18.如图所示是某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表所示。已知继电器的线圈电阻R0=10Q，左边电源电压为6V恒定不变。当继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路正常工作。(1)请说明该自动控制装置的工作原理。(2)计算说明该空调的启动温度是多少?(3)为了节省电能，将空调启动温度设定为30℃，控制电路中需要再串联多大的电阻?(4)改变控制电路的电阻可以给空调设定不同的启动温度，除此之外，请你再设计出一种方便可行的调节方案。【答案】(l)随室内温度的升高，热敏电阻的阻值减小，控制电路中电流增大，当电流达到15mA时，衔铁被吸合，右侧空调电路连通，空调开始工作。当温度下降时，控制电路电阻增大，电流减小，减小到一定值，使空调电路断开，这样就实现了自动控制。(2)电路启动时的总电阻：R总=U/I=6V/0.015A=400Ω，此时热敏电阻的阻值：R热=R总R0=400Ω10Ω=390Ω，对照表格数据可知，启动温度是25℃。(3)因为电路启动时的总电阻为400Ω，由表中数据可知，空调启动温度设定为30℃时，热敏电阻的阻值为360Ω，则电路中还应串联的电阻阻值：R'=R热=R总R热'R0=400Ω360Ω10Ω=30Ω。(4)可以将控制电路中的电源改为可调压电源。【解析】（1）由题意可知，这一自动控制装置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；（2）根据左边电源电压为6V，继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器启动，可计算出此时，继电器的总电阻，再减去线圈电阻，可得到热敏电阻的阻值，最后从表中找出对应温度；（3）当温度设定为30℃时，从表中找出对应的电阻值，用同样的方法求出总电阻，减去表中对应的阻值，即可得出应串联的电阻大小；（4）本装置通过调节电阻来改变设定温度，我们也可以考虑通过改变电源电压，实现对其调节的作用。【点评】本装置的实质是一个电磁继电器，对电磁继电器工作原理的了解是解题的基础。通过这一装置，重点考查了对电路中电流、电阻变化的分析，既要理解装置的工作过程，同时还要会从表格的数据中获取有用的信息，具有一定的综合性，难度较大。尤其是对新的改进方案的提出，更是需要深入理解本装置的工作实质。19.(2018·浙江舟山、嘉兴)如图所示是一个温度自动报警器的工作原理电路图，当控制电路中有电流通过时，电磁铁左端为极。使用中发现，当温度达到设定值时，电铃没有报器。经检查，各元件完好、电路连接无误。则可能是为。(任写一种)，导致工作电路没有接通。【答案】S(或南)控制电路电源电压大小(合理即可)【解析】由安培定则可知，电磁铁左端为S极；当温度升高到设定值时，水银柱与上方金属丝连通，使左侧形成通路，电磁铁中有电流通过，电磁铁吸引衔铁，由于电磁铁磁性的大小与电流大小和匝数多少有关，如果电源电压，使得电流较小，磁性较小，则电磁铁吸引不动衔铁，工作电路不会工作。20.(2017·浙江杭州)图甲为热敏电阻的Rt图像，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的恒温箱的简单温控电路。继电器