八下尖子生培优13电磁铁（解析）

电磁铁的应用考点目录：考点一、电磁铁的画图考点二、电磁铁在生活中的应用习题训练：考点一、电磁铁的画图1.请将图中各器材和元件连成电路，要求开关S断开时，绿灯亮，红灯熄灭；开关S闭合时，红灯亮，绿灯熄灭。

【答案】【解析】电磁继电器由电磁铁、衔铁、簧片、触点（静触点、动触点）组成。其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。低压控制电路是由电磁铁、低压电源和开关组成；工作电路由机器（电动机等）、高压电源、电磁继电器的触点部分组成。电磁继电器是靠电磁铁的原理来工作的，当控制电路接通时，电磁铁有磁性，吸引衔铁；当控制电路断开时，电磁铁无磁性，衔铁在弹簧的作用下被拉起，其实质相当于工作电路中的开关。【解答】当开关S断开时，控制电路中没有电流，电磁铁无磁性，动触点与上面的静触点接触，使绿灯亮，红灯熄灭，当开关S闭合时，控制电路中形成闭合回路，即控制电路中有电流，电磁铁有磁性，吸引衔铁，动触点与下面的静触点接触，使红灯亮，绿灯熄灭，据此即可连接电路图。2.（2020八下·上虞期末）有一种电加热恒温箱，工作原理如图甲所示。控制电路由电压为U1=9V的电源、电磁继电器（线圈电阻不计）、滑动变阻器R2和热敏电阻R1组成，图乙是热敏电阻R1阻值随温度变化的图象；工作电路由电压为U2=220V的电源和电阻为R0的电热丝组成。通过实验测得当电磁继电器线圈的电流达到60mA时，电磁继电器的衔铁被吸下来。求：（1）请用笔画线代替导线，按照题意将图中的工作电路连接完整。（2）在升温的过程中，电阻R1两端的电压会________（填“变大”、“变小”或“不变”）；（3）要使恒温箱设定的温度值升高，应调节滑动变阻器R2的滑片，使其接入电路的阻值________（填“变大”或“变小”）。（4）当滑动变阻器R2接入电路中的电阻为50Ω时，恒温箱内的温度是多大？【答案】（1）

（2）变小

（3）变大

（4）电路的总电阻：R总此时R1=热敏电阻的阻值：R1由图像知，热敏电阻的阻值为100Ω，恒温箱内的温度50℃【解析】（1）根据题意确定恒温箱加热时衔铁所在的位置，然后将工作电路的两个线头与这时的两个触点连接即可；

（2）在串联电路中，电压的分配与电阻成正比，据此规律判断R1的电压变化即可；

（3）当衔铁被下来时的电流是不变的，因此此时整个电路的总电阻保持不变。首先确定温度升高时热敏电阻的阻值变化，然后根据R总=R1+R2判断变阻器的阻值变化即可。

（4）首先根据R总=U【解答】（1）根据题意可知，当电流没有达到60mA时，衔铁没有被吸下来，即在上面接通上面的静触点。由于此时加热器正在工作，所以工作电路的两个线头应该与衔铁和上面的静触点相连即可，如下图所示：

（2）根据乙图可知，在升温的过程中，电阻R1的阻值会变小；根据串联电路的分压规律可知，此时电阻R1两端的电压会变小；

（3）要使恒温箱设定的温度值升高，那么此时热敏电阻R1的阻值变小，R总=R1+R2判断可知，此时必须增大变阻器的阻值才行；

（4）电路的总电阻：R总=U总I=9V0.06A=150Ω；3.（2020八下·绍兴月考）我区不少农村楼房顶上装有如图甲所示的水箱，图乙是这种水箱的结构及工作示意图。其中A、B是由密度为2x103千克/米3的材料制成的圆柱体，由于水箱顶部的压力传感开关是一种特殊的“拉线开关”，其电阻随拉力变化及电路的工作状态如下表。

压力传感开关受到拉力/牛受到的最大拉力35受到的最小拉力25压力传感开关的电阻/欧205000电动水泵的工作状态通电转动断电停转（1）为了增加安全性，压力传感开关通常是通过一只电磁继电器控制电动水泵。请用笔画线代替导线，按照题意将图乙中电动水泵电路连接完整。（2）当电动水泵断电停转时，圆柱体排开水的体积是多大？(压力传感开关下的细绳和A、B间的细绳质量与体积均忽略不计)（3）电磁铁线圈的电阻约为2.5欧，当电动水泵处于通电转动状态时，电磁铁所在电路的电流大约是多大？(结果保留两位小数)【答案】（1）

（2）电动水泵停止向水箱中注水时水箱中的水位最高，此时F浮=G总F=35N25N=10N由F浮=ρ水gV排得：V排=F浮ρ水g=10N1.0×103kg/m3【解析】1）根据图示的装置分析整个装置的工作过程，对电动水泵工作时两个触点的位置进行判断即可；

（2）电动水泵停止向水箱中注水时水箱中的水位最高，即F浮=G总F，先根据A、B的总重力和拉力求出浮力的大小，再根据F浮=ρgV排求出排开液体的体积；

（3）由表格数据可知，当电动水泵处于通电转动状态时传感开关的电阻，根据电阻的串联和欧姆定律求出电磁铁所在电路的电流。

【解答】（1）当水箱内缺水时，压力传感器的电阻变小，电流变大，电磁铁的磁力变大，将衔铁吸下来接通电动水泵所在的电路，水泵开始注水。由于这时衔铁上的动触头与下面的静触头接通，所以电动机所在的电路的两个线头应该与它们相接，如下图所示：

（2）电动水泵停止向水箱中注水时水箱中的水位最高，

此时：F浮=G总F=35N25N=10N由F浮=ρ水gV排得：圆柱体排开水的体积V排（3）由表格数据可知，当电动水泵处于通电转动状态时，压力传感开关电阻R传感=20Ω，

因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，

则：I=U4.（2019八下·天台期末）超市的电动扶梯，有人乘时运行较快，无人乘时运行较慢。某同学想利用电磁继电器设计这样的电路。（1）力敏电阻R0的阻值与所受压力的关系如图甲所示，则由图甲可得出的结论是：________（2）根据要求请将图乙的工作电路连接完整。（3）控制电路电源电压为24伏，当电流达到20mA时电磁铁将衔铁吸下。现在要求一个质量为40千克的小朋友站在电梯上，就能使电梯较快运行，则滑动变阻器R1接入电路的阻值为多大？（4）如果要求质量更小的人站上电梯就能使其较快运行，应该如何改动控制电路？（写出两种方法）【答案】（1）力敏电阻的阻值随所受压力的增大而减少

（2）

（3）解：由题可知：F=G=mg=40kg×10N/Kg=400N查图可知：R=600ΩR总=U/I=24V/0.02A=1200ΩR1=R总R=1200Ω600Ω=600Ω答：R1接入电路的阻值为600Ω（4）将R1变小；电源电压变大；电磁铁线圈匝数增加；换一根强度较弱的弹簧【解析】（1）根据图甲判断力敏电阻阻值和压力的关系；

（2）电梯的快慢与电动机的转速有关系，而电动机的转速与工作电流大小有关。当有人时，电梯速度慢，电流小，应该是电动机M与电阻串联；当有人时，电梯速度加快，电流大，应该是短路电阻，只有电动机自己工作，据此判断触触点的连接情况；

（3）首先根据F=G=mg计算出这时力敏电阻的阻值，然后根据R总=UI计算出电路的总电阻，最后根据R1=R总R计算出滑动变阻器的阻值；

（4）只要电磁铁能够吸合，电梯就能较快运行，可从改变电磁铁的磁性大小或弹簧拉力大小的角度思考。

【解答】（1）力敏电阻R0的阻值与所受压力的关系如图甲所示，则由图甲可得出的结论是：力敏电阻的阻值随所受压力的增大而减少；

（2）分析可知，当电梯上无人时，力敏电阻阻值较大，电流较小，电磁铁不能吸引衔铁，这时与上面的触点接触；而工作电路中，电阻与电动机串联，电阻大电流小，因此电梯较慢；当有人时，力敏电阻阻值较小，电流较大，电磁铁吸引衔铁，这时与下面的触点接触；而工作电路中，电阻被短路，只有电动机自己工作，电阻小电流大，因此电梯较快，如下图：

查图可知：R=600Ω；R总R1=R总R=1200Ω600Ω=600Ω；（4）如果要求质量更小的人站上电梯就能使其较快运行，方法有；

①增大电磁铁的磁性，即增大电流，可以将变阻器阻值变小，或者增大电源电压；也可以增加线圈匝数；

②根据杠杆平衡原理，可换一根强度较弱的弹簧。考点二、电磁铁在生活中的应用1.（2020八下·鄞州期末）如图是小敏设计的汽车尾气中CO(一氧化碳)排放量的检测电路。当CO浓度高于某一设定值时，电铃发声报警。已知气敏电阻R1阻值随CO浓度的增大而减小，下列说法正确的是（

）A.电铃应接在A和C之间

B.当CO浓度升高，电磁铁磁性减弱

C.若U1减小，报警时CO最小浓度比原设定值高

D.为使该检测电路在CO浓度更低时报警，可将R2的滑片向下移【答案】C【解析】（1）当CO浓度增大时，分析电流的大小变化，确定衔铁的运动方向，它与哪个电路接通，电铃就在哪个部分；

（2）根据（1）中分析判断；

（3）在串联电路中，电压与电阻成正比，据此推断U1变小时它的电阻变化，根据电阻变化推测CO浓度的改变；

（4）在报警时需要的电磁力不变，即通过电流大小不变，根据欧姆定律可知，总电阻不变，据此分析变阻器的阻值变化即可。

【解答】A.当CO浓度增大时，它的电阻变小，那么总电阻变小，根据欧姆定律可知，总电流变大，此时电磁铁的磁场增强，衔铁被吸下来接通BD所在的电路，电铃报警发声，因此电铃应该接在BD之间，故A错误；

B.根据上面的分析可知，当CO浓度升高时，电磁铁磁性增强，故B错误；

C.根据串联电路的分压规律可知，当U1减小时，气敏电阻R1变小。根据气敏电阻的阻值随CO浓度的增大而减小可知，CO浓度变大，即比设定值高，故C正确；

D.在报警时需要的电磁力不变，即通过电流大小不变，根据欧姆定律可知，总电阻不变。当CO浓度减小时电阻会变大，根据R总=R1+R2可知，变阻器R2的阻值要减小，即向上移动滑片，故D错误。

2.如图示是某同学连接的电铃电路，开关闭合后，电路中始终有电流，但电铃只响一声就不再响了，原因是（

）A.电磁铁始终没有磁性

B.衔铁一直被电磁铁吸着不能回弹

C.衔铁没有向下运动

D.电池正、负极接反了【答案】B【解析】当开关闭合后，电路中有电流，电磁铁有磁性，吸引衔铁，衔铁被吸下的同时，打击铃碗，发出声音。此时电路始终接通，电磁铁始终吸引衔铁，衔铁不会回弹，所以钉锤不能再重复打击铃碗。故选B电铃发出声音是受到钉锤的敲击而产生的．不能连续发声，是钉锤不会连续敲击造成的，从此入手分析即可解决此题。3.（2019·鄞州模拟）小明设计了一个道路限载报警器（图甲），R0是变阻器，R是压敏电阻。R的电阻大小随压力大小变化关系如图乙。当超载车辆通过压敏电阻时，限载报警器就会报警。（1）调试好电路，闭合开关S1和S2，当超载车辆通过时，限载报警器会_______（填“灯亮”、“铃响”）（2）一般交通主干道的抗压能力比村道路要强得多。若把村道路限载报警器应用到主干道，就要适当调高报警的限载重量，下列操作可行的是

（填编号）。A.把变阻器R0的滑片适当左移

B.把电源1的电压适当增大

C.把弹簧AB的A端适当左移

D.把电磁铁C适当右移【答案】（1）铃响（2）A,C【解析】（1）根据乙图可知，当车辆超载时，压敏电阻受到的压力增大，电阻会变小，判断电磁铁磁性的变化，从而确定衔铁的运动方向，接通哪个电路，哪个用电器就工作；

（2）电磁铁将衔铁吸下来是需要一个最小的电磁力的，可以根据杠杆平衡原理调整弹簧拉力的作用位置，也可以通过改变电阻保证电流不变，据此解答。【解答】（1）观察图乙可知，压敏电阻R0的阻值随着压力的增大而减小。闭合开关S1和S2，当超载车辆通过时，压敏电阻的阻值减小，通过电磁铁线圈电流增大，磁性增强，衔铁被吸下来，灯熄灭，电铃电路接通会响；

（2）当限载质量增大时，压敏电阻受到的压力增大，电阻变小，电流变大；要保证电流大小不变，可以将滑动变阻器的滑片向左移动，适当增大总电阻，故A正确，D错误；

把电源1的电压适当增大，电路中电流增大，电磁铁磁性增强，会更早的将衔铁吸下来报警，相当于降低了限载质量，故B错误；

观察甲图可见，衔铁部分实际上是一个杠杆，当限载质量增大导致电路电流增大电磁铁的磁性增强时，可以将弹簧向左移动，增大力臂，防止衔铁过早的被吸下来报警，故C正确。故选AC。

4.（2020九上·海曙开学考）小科利用压力传感器、电磁继电器、阻值可调的电阻R等元件设计了一个汽车超载自动报警器,如图甲所示。他了解到这种压力传感器所受压力越大时，输出的电压U就越大，二者的关系如图乙所示。闭合开关S，当继电器线圈中的电流大于或等于20mA时,衔铁被吸合。已知传感器的输出电压U即为继电器控制电路的电源电压，继电器线圈的电阻为20Ω,求：(g取10N/kg)（1）车辆不超载时，工作电路中绿灯亮；当传感器所受压力增大到一定程度时，红灯亮，汽车超载。请你判断灯________（选填“L1”或“L2”）是红灯。（2）某水平公路桥禁止质量大于或等于20t的车辆通行，用该装置监管通行车辆时，R的阻值应调为多大?（3）在水平路面上，要使该装置报警，传感器所受的最小压力为多大?【答案】（1）L2

（2）车对水平地面的压力：F=G=mg=20×103kg×10N/kg=2×105N，由图象可知，此时的输出电压U=1V，∵I=UR∴电路总电阻：R总=UI=电阻R的阻值：R=R总R线圈=50Ω20Ω=30Ω答：R的阻值应调节为30Ω；

（3）当R=0Ω要使报警器报警，输出电压最小，∵I=UR，∴输出最小电压：U0=IR线圈由图象可知，此时压力传感器受到的压力：F′=0.8×105N=8×104N答：在水平路面上，要使该装置报警，通过车辆的最小重力为8×104N.【解析】（1）根据图乙可知，当压力增大时，压力传感器的输出电压增大，那么通过电磁铁的电流增大，磁场增强，将衔铁吸下来，接通灯泡L2所在的电路，此时灯泡L2发光，据此确定红灯所指的灯泡。

（2）首先根据F=G=mg计算出汽车对水平地面的压力，然后根据图乙确定此时压力传感器的输出电压，接下来根据R总=UI计算出总电阻，根据串联电路R=R总R线圈计算出此时电阻R的阻值。

（3）当变阻器的阻值为零时，输出电压最小，根据U5.（2020八下·长兴期末）某同学为学校设计了可以自动控制最高水位的智能水箱，其电路图如图甲。控制电路电源电压U1=20伏，R0为定值电阻，RF为压敏电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计；压敏电阻RF放置于水箱底部(如图乙)，其阻值与压力有关，阻值随水位变化关系如表。工作电路为注水系统，其电源电压U2=220伏；圆柱体水箱底面积S=0.4米2。当水箱内的水位上升到1米时，通过电磁铁线圈的电流I1=0.2安，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作。水位(米)0.500.751.001.251.501.752.00压敏电阻RF阻值(欧)2001259070656260（1）甲图中的E点应与________(选填“C”或者“D”)连接。（2）求R0的阻值。（3）如果保持其他条件不变，只是适当增大R0的阻值，请分析水箱的最高水位会________

(选填“变大”、“不变”或“变小”)，原因是________。【答案】（1）C

（2）当水箱中水位为1米时，控制电路的电流I1=0.2A，

此时控制电路中的总电阻R总由表格数据可知，当水箱中水位为1米时，压敏电阻的阻值为90Ω，

此时定值电阻R0的阻值：R0=R总RF=100Ω90Ω=10Ω；

（3）变大；当衔铁被吸下来时电磁铁磁性不变，控制电路电流大小不变，则控制电路总电阻不变。如果R0变大，根据R总=R0+RF可知，则RF变小，由表格数据可知最高水位变大【解析】（1）由于智能水箱实质就是电磁继电器的应用，根据注水系统的工作原理即可判断；

（2）当水箱中水位为1米时，已知通过电磁铁线圈的电流，根据欧姆定律求出控制电路的总电阻，根据串联电路的特点即可求出R0的阻值。

（3）根据电磁铁磁力的要求确定电路总电阻是否发生改变，然后根据R总=R0+RF确定压敏电阻的阻值变化，根据表格确定水位变化。

【解答】（1）根据表格可知，当水位增加时，压敏电阻减小，电流变大，由此推测，当水位达到一定程度时，电流大到一定程度，电磁铁的磁力增大，衔铁被吸下来接通D点，断开C点，此时注水系统停止工作，因此E点应该与C点接触；

（2）当水箱中水位为1米时，控制电路的电流I1=0.2A，

此时控制电路中的总电阻R总由表格数据可知，当水箱中水位为1米时，压敏电阻的阻值为90Ω，

此时定值电阻R0的阻值：R0=R总RF=100Ω90Ω=10Ω；

（3）当衔铁被吸下来时电磁铁磁性不变，控制电路电流大小不变，则控制电路总电阻不变。如果R0变大，根据R总=R0+RF可知，则RF变小，由表格数据可知最高水位变大。

6.（2020·温州模拟）干簧管是一种利用磁场的有无来控制线路的开关，也叫磁控开关。图甲为双触点干簧管，其外壳是一根密封的玻璃管，内充满惰性气体保护簧片。当外界没有磁场时，簧片1与簧片2接通；当外界有磁场时，簧片1与簧片2的分开，簧片1与簧片3触点部位接通。图乙为利用双触点干簧管的电路，导线在干簧管表面绕成线圈ab。当开关S闭合后，请判断红灯、绿灯的工作情况并说明理由。学法指导：复杂的电磁综合电路需要进行动态电路分析，通常采用“状态→变化→新状态→新变化”的模型进行判断和解释。解题过程示例如下：解题过程状态→变化(或现象)→新状态→新变化(或现象)答题示例当开关S闭合后，簧片1与2触点接通，则红灯和线圈ab串联，红灯亮，线圈有磁性；解答：（1）红灯、绿灯的工作情况：________。（2）说明理由：当开关S闭合后，簧片1与2触点接通，则红灯和线圈ab串联，红灯亮，线圈有磁性；________。【答案】（1）红灯、绿灯交替发光

（2）簧片1与2的分开，簧片1与3触点接通，红灯灭，绿灯亮，线圈ab磁性消失；簧片1重新与簧片2接通，绿灯灭，红灯又亮，线圈ab(电磁铁)又产生磁性。如此交