物理九年级全册第3节 电磁铁 电磁继电器课时作业

这是一份物理九年级全册第3节 电磁铁 电磁继电器课时作业，共12页。试卷主要包含了电磁铁，如图是研究巨磁电阻等内容，欢迎下载使用。
20.3 电磁铁 电磁继电器 基础巩固1．电磁铁（1）定义：内部插入 　　   的通电螺线管。（2）构造：电磁铁是由线圈和铁芯两部分组成的。（3）工作原理 　　         ，通电线圈插入铁芯后磁性大大增强。（4）优点：磁性有无由 　　     来控制，极性方向由 　　      来控制，磁性强弱与 　　    、　　           有关。【答案】（1）铁芯；（3）电流的磁效应；（4）电流的有无；电流的方向；电流大小；线圈匝数【解析】（1）定义：内部插入铁芯的通电螺线管叫做电磁铁。（2）构造：电磁铁是由线圈和铁芯两部分组成的。（3）根据奥斯特实验可知，通电导线的周围存磁场，即电流的磁效应，所以通电线圈的周围有磁场，通电线圈插入铁芯后磁性大大增强。（4）优点：电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性，所以磁性有无由电流来控制；电磁铁极性方向由电流的方向来控制；电磁铁磁性强弱与电流大小、线圈匝数的多少有关。2．电磁继电器是利用　 　电压、      电流的通断，来间接控制     电压、     电流的电路装置，电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种　   　；利用电磁继电器可进行远距离操纵和自动控制。【答案】低；弱；高；强；开关【解析】电磁继电器是一个利用电磁铁来控制电路工作的开关，其作用是用低电压、弱电流电路的通断来控制高电压、强电流电路的通断，以确保人的安全操作。利用电磁继电器可进行远距离操纵和自动控制。3．某同学用一个电磁铁和滑动变阻器串联接入电路中，如图所示，闭合开关S后，小磁针静止时左端应为 　 　极。当滑动变阻器的滑片P向上移动时，电磁铁的磁性将 　  　（选填“增强”“减弱”“不变”）。【答案】S；增强【解析】如图，电流从电磁铁的右端流入，用右手握住螺线管，使四指指向电流的方向，则大拇指指向右端，所以电磁铁的左端是S极，右端为N极，根据异名磁极相互吸引，可知小磁针的左端为S极。当滑动变阻器的滑片P向上移动时，连入电路的电阻变小，电流增大，在螺线管的匝数一定时，电流越大，电磁铁的磁性将增强。4．如图是研究巨磁电阻（GMR电阻在磁场中急剧减小）特性的原理示意图，闭合开关S1、S2后，电磁铁右端为 　 　极，滑片P向左滑动过程中，指示灯明显变 　 　（选填“亮”或“暗”）。【答案】S；亮【解析】利用安培定则可知，电磁铁的左端为N极、右端为S极；滑片P向左滑动过程中，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，则电路中的电流变大，通电螺线管的磁性增强；由右图可知，巨磁电阻和灯泡串联，因巨磁电阻在磁场中急剧减小，所以，此时巨磁电阻的阻值会变小，右侧电路中的总电阻变小，由I可知，右侧电路中的电流变大，通过灯泡的电流变大，因P＝I2R，且灯泡的亮暗取决于实际功率的大小，所以，灯泡的实际功率变大，灯泡变亮。5．如图所示是某同学设计的水位自动报警装置，当水位上升到与金属片A接触时，控制电路接通，此时，工作电路中的 　 　（选填“灯亮”或“铃响”），通电螺线管上方为　   （选填“N”或“S”）极。【答案】铃响；S【解析】当水位上升到与金属片A接触时，控制电路接通，此时，电磁铁有磁性，将衔铁吸引，工作电路中的铃响；电流从通电螺线管的上方流入，下方流出，根据安培定则可知通电螺线管上方为S极。6．关于电磁铁，几位同学有下面的一些说法，你认为其中错误的是（ ）A．电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性B．电磁铁中通过的电流越大，它的磁性就越强C．在电流一定的情况下，外形相同的螺线管线圈匝数越多，它的磁性越强D．往通电螺线管中插入金属棒就会使通电螺线管的磁性增强【答案】D【解析】A、电磁铁通电时产生磁性，断电时磁性消失，故A正确，不符合题意；B、在其它条件相同时，电流越大，通电螺线管的磁性越强，故B正确，不符合题意；C、电磁铁的磁性取决于线圈的匝数和电流的强弱，在电流一定时，外形相同的螺线管，线圈匝数越多，它的磁性越强，故C正确，不符合题意；D、通电螺线管的磁性与螺线管内有无铁芯有关。而往通电螺线管中插入金属棒，不一定是铁芯，若是铜棒，就不会使通电螺线管的磁性增强，故D错误，符合题意。7．如图所示，在电磁铁正上方用弹簧挂着一条形磁铁，开关闭合后，当滑片P从a端向b端滑动过程中，会出现的现象是（　　）A．电流表示数变大，弹簧长度变长   B．电流表示数变大，弹簧长度变短 C．电流表示数变小，弹簧长度变短   D．电流表示数变小，弹簧长度变长【答案】B【解析】电流由下方流入，则由右手螺旋定则可知，螺线管上端为N极；因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，两磁铁同名相对，故相互排斥；当滑片P从a端向b端滑动过程中，滑动变阻器接入电阻减小，由欧姆定律可得，电路中电流变大，则条形磁铁受向上的力增强；条形磁铁受重力、拉力及向上的磁场力，向下的重力与向上的弹簧的弹力及磁场力之和相等，因重力不变，磁场力增强，故弹簧的弹力减小，故弹簧长度变短。8．如图所示是小李探究电磁铁磁性强弱与什么因素有关的实验装置。下列措施中能使电磁铁磁性增强的是（　　）A．滑片P向右移动，其他条件不变   B．滑片P向左移动，其他条件不变 C．开关S由1扳到2，其他条件不变  D．电源的正负极对调，其他条件不变【答案】B【解析】A、滑片右移，电路中的电阻增大，电流减小，电磁铁的磁性会减弱，故不合题意；B、滑片左移，电路中的电阻减小，电流增大，电磁铁的磁性会增强，故符合题意；C、开关S由1扳到2时，线圈的匝数减少，电磁铁的磁性会减弱，故不符合题意；D、电源的正负极对调只会改变电流的方向，对电磁铁的磁性不会有影响，故不合题意。9．如图是电磁继电器的构造和工作电路示意图。要使电磁铁对衔铁的吸引力变大，以下做法可行的是（　　）A．去掉电磁铁线圈中的铁芯   B．减少电磁铁线圈的匝数 C．增大电源A的电压     D．增大电源B的电压【答案】C【解析】A、若去掉电磁铁线圈中的铁芯，磁性将减弱，故A不可行；B、若减少电磁铁线圈的匝数，电磁铁的磁性减弱，故B不可行；C、增大电源A的电压，可以增大通过电磁铁的电流、增强电磁铁的磁性，故C可行；D、增大电源B的电压，不会影响通过电磁铁的电流，不会改变电磁铁的磁性，故D不可行。10．如图是一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计中封入一段金属丝，金属丝下端所指示的温度为90℃。下列说法错误的是（　　）A．报警器利用了水银导电和热胀冷缩的性质 B．报警器利用了电磁铁通电时有磁性、断电时磁性消失的特点 C．报警器中水银温度计和电磁铁串联在电路中 D．温度达到90℃时，报警器中的灯亮同时铃响【答案】D【解析】AB、当温度升高到90℃时，水银和金属丝接通，由于水银和金属丝都是导体，所以控制电路接通，电磁铁有磁性，电磁铁吸引衔铁，动触头和电铃的电路接通，电铃响，灯不亮，报警器是利用了水银导电、水银热胀冷缩的性质、电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性等特点，故A和B正确。C、报警器的电磁铁和水银温度计依次连接在控制电路中，两者是串联的，故C正确。D、温度达到90℃时，水银和金属丝接通，由于水银和金属丝都是导体，所以控制电路接通，电磁铁有磁性，电磁铁吸引衔铁，动触头和电铃的电路接通，电铃响，灯不亮，故D错误。11．（多选）硫化镉（CdS）晶体是一种光敏材料，其电阻随光照强度增大而减小。如图所示的是用它和继电器组成的控制电路，可以用来控制路灯，使路灯白天灯灭，夜晚灯亮，下列说法正确的是A．白天流过CdS的电流比夜晚大B．给路灯供电的电源应接在a、b两端C．为缩短路灯点亮的时间，可将电阻R的阻值调小D．若要延长路灯点亮的时间，可将电阻R的阻值调小【答案】ABC【解析】：A、因为白天时,光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小，由I=可知，白天流过CdS .的电流比夜晚大,故A正确; B、光敏电阻的电阻值随光照强度的增大而减小，所以白天时光敏电阻的电阻值小，电路中的电流值大，电磁铁将被吸住;静触点与c接通;晚上时的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以静触点与B接通;所以要达到晚上灯亮,白天灯灭，则电源应接在ab之间，故B正确; C、若要缩短路灯点亮的时间,应减小R的电阻;同理若想增加路灯点亮时间,则需增大R电阻。故C正确，D错误。12．如图是拍摄机动车闯红灯的工作原理示意图。光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合，压力开关受到机动车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违规车辆。下列有关说法正确的是（　　）A．只要光控开关接收到红光，摄像系统就会自动拍摄 B．机动车只要驶过埋有压力开关的路口，摄像系统就会自动拍摄 C．只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄 D．若将光控开关和压力开关并联，也能起到相同的作用【答案】C【解析】分析题意可知，只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄，因此A和B两个选项的说法是错误的；分析可见，光控开关和压力开关是相互牵制，相互影响的，因此这两个开关只能串联，不能并联，所以D选项的说法也是错误的。13．在如图所示的电路中，磁敏电阻R的阻值随磁场的增强而明显减小。将螺线管一端靠近磁敏电阻R，闭合开关S1、S2，下列说法正确的是A．螺线管左端为S极，右端为N极    B．当R1的滑片向左滑动时，电压表示数增大C．当R1的滑片向右滑动时，电流表示数增大  D．在螺线管中插入铁芯，电压表示数减小【答案】D【解析】A、电流从电磁铁的右端流入，左端流出，利用安培定则判断电磁铁的左端为N极、右端为S极，故A错误；B、当滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，则电路中的电流变大，通电螺线管的磁性增强，因此磁敏电阻的阻值减小；因为串联电路起分压作用，因此磁敏电阻分得的电压变小，故电压表示数变小，故B错误；C、当滑片P向右滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变大，则电路中的电流变小，通电螺线管的磁性减弱，因此磁敏电阻的阻值变大；由欧姆定律可知电流表示数变小，故C错误；D、在螺线管中插入铁芯后，螺线管的磁性增强，则磁敏电阻的阻值减小；因为串联电路起分压作用，因此磁敏电阻分得的电压变小，故电压表示数变小，故D正确。14．同学们在“探究电磁铁磁性强弱”的实验中，使用两个相同的A、B大铁钉绕制成电磁铁进行实验如图所示，下列说法正确的是A．通过观察电磁铁能吸引的大头针个数判断它的磁性强弱，这是运用了控制变量法B．滑片P向左滑动，电磁铁的磁性减弱C．电磁铁A下端为S极、B的上端为N极D．该实验是探究电磁铁磁性的强弱与电流大小的关系【答案】C【解析】A、通过观察电磁铁吸引大头针的个数判断它的磁性强弱，这是运用了转换法。故A错误。B、变阻器的滑片向左滑动，电阻的阻值变小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强。故B错误。C、根据安培定则，A的上端为N极，下端为S极，B的上端为N极，下端为S极，所以电磁铁A、B的上端均为N极。故C正确。D、读图可知，两只电磁铁是串联在电路中的，所以流经它们的电流是相同时，同时还可以看到，它们线圈的匝数是不同的，因此，本实验可以研究的是电磁铁磁性强弱与匝数的关系。故D错误。故选C。 能力提升15．人工心脏泵可短时间代替心脏工作，如图是该装置的示意图，磁体固定在左侧，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），活塞筒通过阀门与血管相通。阀门S1只能向外开启，S2只能向内开启。线圈中的电流从A流向B时，电磁铁左端是 　 　极，血液会　　  （选填“流入”或“流出”）活塞筒，该装置工作时，线圈AB中的电流方向 　   　（选填“需要”或“不需要”）改变。【答案】S；流入；需要【解析】线圈中的电流从A流向B时，由安培定则可知，电磁铁的右端为N极，其左端为S极，电磁铁和左侧磁体的异名磁极相对，因异名磁极相互吸引，故活塞左移，活塞筒的气压减小，而血管内气压较大、外界大气压较大，使得阀门S1关闭，S2打开，则血液经过S2流入活塞筒；由题知，阀门S1只能向外开启，S2只能向内开启，说明活塞筒的气压应增大，则活塞应右移，所以电磁铁应受到左侧磁体的排斥力（即需要改变电磁铁的磁极），故该装置工作时，线圈AB中的电流方向需要改变。16．如图所示，张强同学在研究性学习活动中为某仓库设计的一种防盗报警器，其踏板放在仓库的门口，电铃和灯泡放在值班室内。观察电路可知，这个报警器的工作原理是：有人踩踏板时低压电路的触点开关　 　（选填“接通”或“断开”），继电器吸合，绿灯　 　（选填“亮”或“不亮”），电铃　 　（选填“响”或“不响”），该继电器中弹簧的作用是　 　                       。【答案】接通；不亮；响；当触点断开时，使衔铁与上面的触点接触，绿灯亮【解析】当有人踩踏板时，低压电路的触点开关接通，电磁铁通电，把衔铁吸引下来，绿灯断开，不亮，电铃电路闭合，电铃响；当无人踩踏板时，电磁铁不工作，弹簧将衔铁拉起，使衔铁与上面的触点接触，绿灯所在电路闭合，绿灯亮。17．如图是一款给蔬菜大棚提供热和光的装置的电路示意图，R是阻值为55Ω大功率灯泡，Rt是热敏电阻，其阻值与大棚内温度的关系式为Rt＝5+0.5t（式中Rt单位是Ω，t的单位是℃），R0是设定温度的变阻器。控制电路中，电源电压为3V。当电磁继电器线圈中的电流小于等于10mA时，衔铁片会弹起，触点分离，灯泡熄灭（电磁继电器线圈电阻忽略不计）。（1）灯泡工作时，大棚内气体温度逐渐升高，分子热运动越来越　  　 ，电磁继电器线圈的磁性越来越　 　  。（2）如果大棚内温度刚达到30℃时灯泡熄灭，则滑动变阻器的接入电阻是　  　Ω。【答案】（1）剧烈；弱；（2）280【解析】（1）分子的热运动与温度有关，当灯泡工作时，大棚内气体温度逐渐升高，分子热运动越来越剧烈；由热敏电阻的阻值与大棚内温度的关系式Rt＝5+0.5t可知，温度越高时Rt的阻值越大，电路的总电阻越大，由I可知，控制电路的电流越小，电磁继电器线圈的磁性越来越弱；（2）如果大棚内温度刚达到30℃时灯泡熄灭，由Rt＝5+0.5t可得，此时热敏电阻的阻值为20Ω，控制电路的电流I＝10mA＝0.01A，此时电路的总电阻：R总300Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，且电磁继电器线圈电阻忽略不计，所以，滑动变阻器的接入电阻：R0＝R总﹣Rt＝300Ω﹣20Ω＝280Ω。18．小明想设计一款温控自动报警器，在水银温度计里封入一段金属丝，当温度在正常范围内时，绿灯亮表示正常；当温度升高达到金属丝下端所指示的温度时，红灯亮表示警报。请你按照小明的设想，帮他连接好电路。【答案】如图所示：【解析】当温度在正常范围内时，液体没有达到金属丝下端时，绿灯发光，绿灯和工作电源构成通路，把绿灯和工作电源接通。当温度升高，液体升高到金属丝下端时，左端的控制电路接通，把温度计、控制电源、电磁铁连接起来，此时电磁铁有磁性，吸引衔铁，衔铁和下面的动触头连通，红灯发光，此时红灯、工作电源构成通路，如图答案所示。19．如图是一种磁悬浮地球仪的示意图，底座里面有一个电磁铁，可使内部有磁体的地球仪悬浮在空中。下列有关地球仪的说法正确的是（　　）A．如果想取下地球仪。应先切断电源 B．这种装置是根据同种电荷相互排斥的原理来工作的 C．换用一个质量较大的地球仪仍然要悬浮在空中，地球仪受到的磁力变大 D．换用一个质量较大的地球仪仍然要悬浮在空中且距离不变，改变电磁铁线圈中的电流方向就可以了【答案】C【解析】A、当磁悬浮地球仪停止工作时，应先“拿开球体”再“切断电源”，防止地球仪在重力作用下会落下来而摔坏，故A错误；B、因为球体与底座是相互分离的，所以球体与底座之间是相互排斥的，即该悬浮地球仪是利用的同名磁极相互排斥的原理制成的，故B错误；C、因为球体在空中静止，处于平衡状态，所以球体受力平衡，即重力和磁力大小相等，故换用一个质量较大的地球仪时，重力增大，磁力也增大，故C正确；D、磁悬浮地球仪中的电磁铁是利用电流的电磁效应工作的，改变电磁铁线圈中的电流方向，磁力方向改变，变为相互吸引，无论地球仪的质量怎么变化，底座与地球仪之间距离减小，故D错误。20．问题解决——设计“超重报警器”。小雨想利用电磁继电器自制一种“超重报警器”。要求：当物重达到150 N时，电铃响报警，反之绿灯亮显示正常。他找来以下器材：电磁继电器（部分电路已接好），轻质硬刻度尺、电铃、绿灯、滑轮各一个，线绳和导线若干，一根轻质硬弹簧，一端已经固定，另一端连接触点P，弹簧的最大伸长量与触点P、M之间的距离相等，弹簧能承受的最大拉力为50 N。请利用上述器材帮小雨制作“超重报警器”，在虚线框中完成装置设计，并简述工作过程。_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________【答案】设计的装置如图所示： 工作过程：A端加物体，当GA=150 N时，PM接触，衔铁吸下，铃响；当GA＜150 N时，PM不接触，衔铁没有吸下，绿灯亮。【解析】由题可知，弹簧能承受的最大拉力小于物重；要测物重，应借助于轻质硬刻度尺和滑轮，杠杆一端挂物体，另一端通过滑轮与弹簧测力计相连，由GL物=F弹簧L弹簧可得：；当物重达到150 N时，PM接触，电磁铁有磁性，街铁被吸引后与B接通，电铃所在支路被接通而报警;反之，物重小于150 N时，PM不接触，电磁铁无磁性，衔铁始终与A接通，绿灯亮，如答案图所示。