初中物理第3节 电磁铁 电磁继电器优秀课时训练

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1、探究影响电磁铁磁性强弱的因素实验
（1）电磁铁磁性强弱的影响因素：线圈匝数多少、电流大小。
当电流大小一定时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强；当线圈匝数一定时，通过电磁铁的
电流越大，磁性越强。
（2）实验中用到的方法：①转换法：电磁铁的磁性无法直接观察，通过它吸引大头针的多
少来判断，这里用到的是转换法；②控制变量法：电磁铁的磁性和多个因素有关，在探究中
要采用控制变量法。
2、影响电磁铁磁性强弱的因素：电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关；与有无铁芯有关；与线圈中电流大小有关。
3、电磁继电器的组成、原理和特点
（1）电磁继电器的构成：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；
（2）工作原理和特性：电磁继电器一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成的，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成，电磁继电器还可以实现远距离控制和自动化控制；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；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）释放。
4、电磁铁的构造和原理及其应用
（1）电磁铁的构造：内部插有铁芯的通电螺线管叫做电磁铁；
（2）电磁铁的原理：电流的磁效应原理；
（3）电磁铁的应用：电磁铁可以分为直流电磁铁和交流电磁铁两大类型，按照用途来划分电磁铁，主要可分成以下五种：①牵引电磁铁--主要用来牵引机械装置、开启或关闭各种阀门，以执行自动控制任务；②起重电磁铁--用作起重装置来吊运钢锭、钢材、铁砂等铁磁性材料；③制动电磁铁--主要用于对电动机进行制动以达到准确停车的目的；④自动电器的电磁系统--如电磁继电器和接触器的电磁系统、自动开关的电磁脱扣器及操作电磁铁等；
⑥其他用途的电磁铁--如磨床的电磁吸盘以及电磁振动器等。
【考点1 探究影响电磁铁磁性强弱的因素实验】
【典例1-1】（2022秋•运河区校级期末）某同学在做“探究电磁铁的特点”的实验中，使用两个规格相同的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．要使电磁铁磁性增强，应将变阻器的滑片向右滑动
B．图中实验现象表明，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强
C．图中两电磁铁的线圈串联，是为了探究电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系
D．若将两电磁铁上部靠近它们会相互排斥
【答案】B
【分析】（1）（2）电磁铁磁性强弱影响因素：电流大小、线圈匝数多少、有无铁芯；在铁芯和电流一定时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强；在线圈和铁芯一定时，电流越大，电磁铁的磁性越强。
（3）掌握串联电路中电流的特点，并注意控制变量法在实验过程中的应用
（4）根据安培定则判断两个电磁铁的磁极，根据磁极间的相互作用，判断是相互吸引还是相互排斥。
【解答】解：A、线圈匝数一定时，电流越大电磁铁的磁性越强，所以滑动变阻器的阻值要变小，则应将滑动变阻器向左端滑动，故A错误；
B、从图中可以看出，线圈匝数多的线圈吸引的大头针数量多，所以图中实验现象表明，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强，故B正确；
C、将两个电磁铁串联起来，通过它们的电流是相同的，而线圈匝数不同，根据控制变量法，是为探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系，故C错误；
D、由安培定则可知，左边的电磁铁上端为S极，下端为N极，右边的电磁铁上端为N极，下端为S极，根据磁极间的作用规律可知，将两电磁铁上部靠近它们会相互吸引，故D错误。
故选：B。
【典例1-2】（2023•未央区校级模拟）用表面涂有绝缘漆的漆包线绕在铁钉上做成了线圈上有四个接线柱a、b、c、d的电磁铁，使用不同的接线柱，可改变电磁铁线圈的匝数。电磁铁和其他实验器材组成如图所示电路，用该电路来研究“影响电磁铁磁性强弱的因素”。请完成如下问题：
（1）实验中电磁铁磁性的强弱是用电磁铁吸引 大头针的数量 来反映的；按图中方式连接，铁钉的下端应是电磁铁的 S 极。
（2）连接电磁铁线圈的接线柱a，闭合开关，调节滑动变阻器，可以探究电磁铁磁性强弱与 电流的大小 是否有关。
（3）滑动变阻器滑片保持不动，导线夹子分别连接线圈的接线柱a、b、c、d，可以探究电磁铁磁性强弱与 线圈的匝数 是否有关。
【答案】（1）大头针的数量；S；（2）电流的大小；（3）线圈的匝数
【分析】（1）电磁铁磁性的强弱是用电磁铁吸引大头针的数量来反映；根据安培定则来判断电磁铁的磁极。
（2）在线圈的匝数一定时，电磁铁的磁性强弱与电流的大小有关。
（3）在电流一定时，电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数有关。
【解答】解：（1）实验中电磁铁磁性的强弱是用电磁铁吸引大头针的数量来反映的；根据安培定则，电流从铁钉的上端流入，从下端流出，按图中方式连接，铁钉的下端应是电磁铁的S极。
（2）连接电磁铁线圈的接线柱a，线圈的匝数不变，闭合开关，调节滑动变阻器，改变电路中的电流，可以探究电磁铁磁性强弱与电流的大小是否有关。
（3）滑动变阻器滑片保持不动，电路中的电流不变，导线夹子分别连接线圈的接线柱a、b、c、d，线圈的匝数改变，可以探究电磁铁磁性强弱与线圈的匝数是否有关。
故答案为：（1）大头针的数量；S；（2）电流的大小；（3）线圈的匝数。
【变式1-1】（2023•林州市模拟）探究影响电磁铁磁性强弱的因素：
用如图装置进行实验。通过实验 丙 可知：电磁铁磁性与匝数有关；比较甲、乙两次实验，可知：匝数相同时， 电流 越大，电磁铁的磁性越强；通过比较电磁铁 吸引大头针的多少 判断磁性强弱，运用了 转换 法。
【答案】丙；电流；吸引大头针的多少；转换。
【分析】（1）电磁铁磁性强弱跟电流的大小、线圈匝数的多少、是否有铁芯有关；
（2）研究电磁铁磁性强弱的关系采用控制变量法；
（3）电磁铁磁性的强弱无法用眼睛观看，我们可以通过电磁铁吸引大头针的多少来反映磁性强弱，这种方法是转换法。
【解答】解：要研究电磁铁磁性与线圈匝数关系，应控制电流相同，改变线圈的匝数；丙实验中将两线圈串联，保证电流相同，线圈匝数不同，所以应选择实验丙；
比较甲、乙两次实验，可知线圈匝数相同，调节滑动变阻器，改变了电流大小，且电流越大，电磁铁吸引大头针数目越多，表示电磁铁的磁性越强，所以得出的结论是：线圈匝数相同时，线圈中的电流越大，电磁铁磁性越强；
通过电磁铁吸大头针的多少判断磁性强弱，运用了转换法。
故答案为：丙；电流；吸引大头针的多少；转换。
【变式1-2】（2023•铁东区一模）在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。
（1）当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数 增加 （选填“增加”或“减少”），说明电流越 大 ，电磁铁磁性越强；
（2）由图示可知， 甲 （选填“甲”或“乙”）的磁性强，说明电流一定时， 线圈匝数越多 ，电磁铁磁性越强；
（3）电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是 大头针被磁化，同名磁极相互排斥 ；
（4）本实验中多次实验的目的和下列实验多次实验的目的相同的是 B
A.伏安法测量定值电阻的阻值
B.探究并联电路电流规律
【答案】（1）增加；大；（2）甲；线圈匝数越多；（3）大头针被磁化，同名磁极相互排斥；（4）B。
【分析】（1）分析滑动变阻器的滑片向左移时变阻器连入电路的电阻变化，由欧姆定律确定电流变化；在线圈的匝数一定，铁芯一定时，电流越大，电磁铁磁性越强；
（2）探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验采用转换法，通过观察电磁铁吸引大头针数目的多少来判断电磁铁磁性的强弱；电磁铁磁性的强弱和线圈的匝数、电流大小有关；
（3）同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；
（4）在物理实验过程中，多次测量的目的有两个：将测量数据取平均值，减小误差；总结规律，避免结论的片面性、偶然性。
【解答】解：（1）闭合开关后，滑动变阻器滑片向左移动时，电路中电阻减小，电流增大，电磁铁的磁性增强，则电磁铁甲、乙吸引大头针的个数增加；说明电流越大，电磁铁的磁性越强；
（2）根据图示的情境可知，甲电磁铁吸引的大头针多，说明甲的磁性强；究其原因，甲、乙电流相同，甲缠绕的线圈的匝数多，吸引大头针越多，因此可得出结论：电流一定时，线圈的匝数越多，电磁铁磁性越强；
（3）大头针被磁化，同一端的磁性相同，互相排斥，所以下端分散；
（4）研究“探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关”，多次实验的目的是总结规律，避免因次数太少造成结论的偶然性或片面性；
A、伏安法测量定值电阻的阻值，采用多次测量的目的是：取平均值，减小测量误差；
B、探究并联电路电流规律，多次测量的目的是：总结规律，防止结论的偶然性；
故和探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中多次实验的目的相同的是B。
故答案为：（1）增加；大；（2）甲；线圈匝数越多；（3）大头针被磁化，同名磁极相互排斥；（4）B。
【变式1-3】（2022•兴庆区校级一模）如图所示是刘玉瑾同学研究电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关的实验的示意图，他把导线绕在大铁钉上做成电磁铁。实验中她是根据 吸引大头针的数量 来比较电磁铁磁性强弱的。在下图的实验中，她把两个电磁铁串联，这是为了 控制电磁铁中电流相等 。根据图示的实验现象，他得出的结论是：当 电流 一定时，电磁铁 线圈匝数越多 ，磁性越强。将滑动变阻器的滑片向右移动时，铁钉吸引的大头针将 变少 （填“变多”、“变少”或“没有变化”），这说明电磁铁的磁性强弱还与 电流大小 有关。
【答案】见试题解答内容
【分析】电磁铁吸引的大头针数码越多，电磁铁的磁性越强；分析图示情景，根据实验所控制的变量分析答题；
改变滑动变阻器接入电路的阻值或改变电源电压，都可以改变电路电流。
【解答】解：电磁铁磁性强弱无法直接比较，可以转化成吸引大头针的数量来比较。电磁铁磁性的强弱与线圈的匝数和电流的大小有关，在实验中要注意控制变量的方法。本题中的两个电磁铁，线圈匝数不同，明显是研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数间的关系，所以要控制电流相等，利用了串联电路电流相等的特点。
故答案为：吸引大头针的数量；控制电磁铁中电流相等；电流；线圈匝数越多；变少；电流大小。
【考点2 影响电磁铁磁性强弱的因素】
【典例2-1】（2023•娄底三模）如图，一个空心小铁球放在盛水的烧杯中，漂浮在水面上，将烧杯置于铁棒AB的上方，绕在铁棒上的线圈连接如图所示的电路，开关S闭合后，下列说法不正确的是（ ）
A．小铁球受到的重力和浮力是一对平衡力
B．滑片P向左滑动，小铁球所受浮力变大
C．此时A端为电磁铁的S极
D．滑片P向右滑动，容器底部受到水的压强变小
【答案】A
【分析】（1）根据小铁球的受力情况进行分析；
（2）已知电流方向则由右手螺旋定则可知螺线管A的磁极。
（3）当滑片向左滑动时，滑动变阻器接入电阻变小，则由欧姆定律可知螺线管中磁性的变化；则由力的合成可知小铁球所受的浮力和底部压强的变化。
【解答】解：A、开关S闭合后，螺线管具有磁性，小铁球仍静止在水面上时受到重力、浮力、电磁铁的吸引力的作用，其重力和浮力的大小不相等，所以这两个力不是一对平衡力，故A错误；
B、当滑片向左移动时，滑动变阻器接入电阻减小，由欧姆定律可知电路中电流增大，则螺线管的磁性增强，小铁球所受吸引力增大，浸入水中的体积增大，根据阿基米德原理可知，浮力变大，故B正确；
C、开关S闭合后，电流由A流向B，则由右手螺旋定则可知螺线管的A端为S极，故C正确；
D、滑片P向右滑动，滑动变阻器接入电阻增大，由欧姆定律可知电路中电流减小，则螺线管中的磁性减弱，小铁球所受吸引力减小；此过程中小铁球受到重力、浮力、电磁铁的吸引力的作用，当小球重新平衡后，向下的吸引力与重力之和应等于向上的浮力，因吸引力减小，所以铁球所受浮力也将减小，排开的水的体积减小，液面下降，根据p＝ρgh可知，容器底部受到的压强变小，故D正确。
故选：A。
【典例2-2】（2023•包河区三模）如图所示，弹簧测力计的挂钩上提着一个条形磁铁，闭合开关S后，将滑片P向左端移动的过程中，弹簧测力计的示数将 变小 。（选填“变大”“变小”或“不变”）
【答案】变小。
【分析】（1）运用安培定则判断通电螺线管的极性；
（2）当变阻器R的滑片缓慢向左移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律可知电流的变化，影响电磁铁磁性强弱的因素有：电流的大小、线圈的匝数、有无铁芯。线圈的匝数一定，电流越大磁性越强；
（3）磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
【解答】解：闭合开关S后，由安培定则得，螺线管的上端为S极。将滑片P向左端移动的过程中，滑动变阻器接入电路中电阻变大，电路中电流变小，通电螺线管的磁性变小，异名磁极相吸引，螺线管对条形磁铁的吸引力变小，弹簧测力计的示数等于条形磁体的重力与吸引力之和，条形磁体的重力不变，所以弹簧测力计的示数将变小。
故答案为：变小。
【变式2-1】（2023•蒲城县一模）如图所示是简易电磁锁原理图，闭合开关S，滑片P向左移动，使静止在水平桌面的锁栓滑动，打开门锁，下列说法错误的是（ ）
A．锁栓可能是用钢铁制作的
B．通电后电磁铁a端为N极
C．滑片向左移动的过程中电磁铁的磁性增强
D．锁栓在滑动过程中受到的摩擦力始终向左
【答案】D
【分析】（1）根据锁栓会受到电磁铁的磁力作用分析；
（2）根据安培定则分析；
（3）由滑动变阻器的滑片移动可得出电路中电流的变化，则可得出螺线管中磁场的变化；
（4）物体受到摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势的方向相反。
【解答】解：A．由简易电磁锁原理图可知，锁栓会受到电磁铁的磁力作用，说明锁栓是磁体或易磁化的物质，所以锁栓可能是用钢铁制作的，故A正确；
B．电流从螺线管右端流入，左端流出，故据安培定则可知，此时电磁铁的a端是N极，故A正确；
C．滑动变阻器的滑片P向左端移动，电阻变小，电流变大，故电磁铁的磁性变强，故C正确；
D．由图可知，要使电磁锁打开，锁栓应该向左滑动，此时锁栓受到水平桌面的向右的摩擦力，故D错误。
故选：D。
【变式2-2】（2023•天元区三模）如图所示，A、B两个相同的铁钉上绕有不同匝数的线圈，把它们接入电路中。
（1）闭合开关，铁钉下端都吸引了大头针，这是因为通过线圈中的电流具有 磁 效应。由安培定则可知：A的上端为它的 N （填“N”或“S”）极；
（2）B铁钉吸引更多的大头针，是因为电磁铁的磁性强弱与线圈的 匝数 有关，而线圈中的电流 等于 （填“大于”、“等于”或“小于”）绕在A铁钉上的线圈中的电流；
（3）不改变线圈匝数，要想铁钉能吸引更多的大头针，可以将滑片P向 左 （填“左”或“右”）移。
【答案】（1）磁；N；（2）匝数；等于；（3）左
【分析】（1）通电导体的周围存在磁场，这种现象叫电流的磁效应；根据安培定则判断电磁铁的磁极。
（2）电磁铁的磁性强弱与电流的大小和线圈的匝数有关；串联电路的电流处处相等。
（3）线圈的匝数一定时，电流越大，电磁铁的磁性越强。
【解答】解：（1）闭合开关，铁钉下端都吸引了大头针，这是因为通过线圈中的电流具有磁效应。由安培定则可知：A的上端为它的N极；
（2）B铁钉吸引更多的大头针，是因为电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数有关，而线圈中的电流等于绕在A铁钉上的线圈中的电流；
（3）不改变线圈匝数，要想铁钉能吸引更多的大头针，可以将滑片P向左移，滑动变阻器接入电路的电阻变小，增大电路中的电流，电磁铁的磁性增强。
故答案为：（1）磁；N；（2）匝数；等于；（3）左。
【考点3 电磁继电器的组成、原理和特点】
【典例3-1】（2023•潍坊模拟）小明设计了一个道路限载报警器，原理如图甲所示。R0是滑动变阻器，R是压敏电阻，R的电阻随压力变化关系如图乙所示，限载报警器铃响报警。如果要适当调高报警的限载重量，下列操作可行的是（ ）
A．把变阻器R0的滑片适当向右移动
B．把电源1的电压适当增大
C．把弹簧AB水平向左适当移动一段距离
D．把电磁铁C水平向右适当移动一段距离
【答案】C
【分析】分析乙图中压敏电阻的特点，结合欧姆定律和杠杆的相关知识得到调高报警器的限载重量的方法。
【解答】解：AB、由乙图可知，压敏电阻的阻值随着压力的增大而减小，因此要想提高报警器的限载重量，必须增大电路中的电阻，减小电磁铁电路中的电流，所以可以将滑动变阻器R0的滑片适当向左移动，或者把电源1的电压适当降低，故AB错误；
CD、观察甲图发现，衔铁和弹簧的部分实际上是一个杠杆，电磁铁的吸引力为动力，弹簧的拉力为阻力；
要适当调高报警器的限载重量（即压敏电阻受到的压力增大），由图乙可知压敏电阻的阻值减小，在滑动变阻器R0接入阻值不变时，总电阻减小，根据欧姆定律可知，控制电路中电流增大，则电磁铁对衔铁的吸引力增大；
要让衔铁不那么容易被吸下来，由杠杆平衡条件可知，在阻力不变情况下，应增大左端的阻力臂，即把弹簧AB水平向左适当移动一段距离；或者减小动力臂，即把电磁铁C水平向左适当移动一段距离；故C正确，D错误。
故选：C。
【典例3-2】（2023•庆云县一模）如图是小蔡同学设计的短跑比赛“抢跑判断器”。电磁铁的上端为 N （选填“N”或“S”）极。当运动员蹲在起跑器上后，裁判员老师闭合开关S1、S2，发令指示灯亮，运动员抢跑后，R0所受压力变小，电阻变小，电磁铁将衔铁吸下，抢跑指示灯 L2 （选填“L1”或“L2”）亮，则判定该运动员抢跑。
【答案】N；L2
【分析】（1）根据安培定则判断电磁铁磁极；
（3）通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强；根据图示的控制电路与工作电路分析答题。
【解答】解：由图可知，电流从电磁铁的上端流入，下端流出，根据安培定则可知，电磁铁的上端为N极；
工作人员闭合开关S1、S2，发令指示灯L1亮，运动员抢跑后，R0所受压力变小，其电阻变小，根据欧姆定律可知控制电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，将衔铁吸下，灯L2所在电路接通，则抢跑指示灯L2亮。
故答案为：N；L2。
【变式3-1】（2023•昆都仑区二模）小丽设计了如图所示的“智能照明灯”电路，开关S闭合，当傍晚光照减弱，通过电磁铁的电流减小到一定程度时，衔铁弹起，照明灯L发光：天亮时衔铁被吸下来，灯自动熄灭。下列说法正确的是（ ）
A．导线B端连接家庭电路的火线符合安全用电要求
B．光敏电阻R1的阻值随光照强度的增强而变大
C．当周围环境变暗时，电压表示数变小
D．变阻器滑片P向b端移动可以减少照明时间
【答案】D
【分析】（1）电磁继电器实质就是一个开关，在家庭电路中，为了电路安全，开关应控制火线；
（2）根据电磁继电器工作原理结合欧姆定律分析光敏电阻R1的阻值变化；
（3）根据串联电路分压原理分析回答；
（4）由于控制电路的电源电压不变，要想增大电流，应减小总电阻。
【解答】解：A、电磁继电器实质就是一个开关，在家庭电路中，为了电路安全，开关应控制火线，所以导线A端连接家庭电路的火线符合安全用电要求，故A错误；
B、开关S闭合，当傍晚光照减弱，通过电磁铁的电流减小到一定程度时，衔铁弹起，说明控制电路的电流减小，根据欧姆定律可知，控制电路的总电阻变大，即光敏电阻R1的阻值变大，所以光敏电阻R1的阻值随光照强度的减弱而变大，故B错误；
C、由B可知，当周围环境变暗时，光敏电阻R1的阻值变大，根据串联电路分压原理可知，光敏电阻R1两端的电压变大，即电压表示数变大，故C错误；
D、要减少夜间的照明时间，电流需增大达到一定数值，灯L所在电路断开；因为控制电路中电源电压恒定，若将电流增大，应将总电阻减小，滑片应向b端移动，故D正确。
故选：D。
【变式3-2】（2023•安徽模拟）如图是某商场电梯的控制电路工作原理图，R是压敏电阻，R1是定值电阻。小明发现电梯无人站在上面时运动较慢，有人站在上面时运动较快，据此分析可知当人站在电梯上时，电阻R的阻值 变小 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。
【答案】变小。
【分析】本题中有两个电路，左侧的控制电路为压敏电阻与电磁铁串联，右侧工作电路为电动机和定值电阻R1组成；当衔铁与触点1接触时，R1与电机串联，电动机转动慢，电梯运动的慢；当衔铁与触点2接触时，电阻R1断路，电动机两端电压增大，电动机转动快，电梯运动的快，再结合两种情况下电磁铁的磁性强弱，进而分析出有人站在电梯上时，电磁铁线圈中电流较大，从而确定压敏电阻R的阻值变化情况。
【解答】解：由图知，当衔铁与触点1接触时，R1与电动机串联，电动机转动慢，电梯运动的慢；当衔铁与触点2接触时，电阻R1断路，电动机两端电压增大，电动机转动快，电梯运动的快；由题意可知，当人站在电梯上时，电梯运动的快，说明衔铁与触点2接触，衔铁被吸下，此时电磁铁的磁性较强，电磁铁线圈中电流较大，说明压敏电阻R的阻值变小。
故答案为：变小。
【考点4 电磁铁的构造和原理及其应用】
【典例4-1】（2022春•西湖区校级期中）下列生活中常见的器械或工具，没有用到电磁铁的是（ ）
A．电磁起重机B．电话C．电炉D．磁悬浮列车
【答案】C
【分析】有铁芯的通电螺线管就是电磁铁，磁悬浮列车、电话机、电磁起重机中都用到了电磁铁；电炉是利用将电能转化为内能工作的。
【解答】解：A．通电时，电磁铁有电流通过，电磁起重机产生了磁性，当电路断开时，电磁铁失去了磁性，应用了电磁铁，故A不符合题意；
B．电话机的听筒应用了电磁铁的原理，故B不符合题意；
C．电炉是利用电流的热效应，将电能转化为内能，没用到电磁铁，故C符合题意；
D．磁悬浮列车应用同名磁极相互排斥的原理，应用了电磁铁，故D不符合题意。
故选：C。
【典例4-2】（2022秋•郸城县期末）热敏传感器主要运用了热敏电阻来测量温度的变化。热敏电阻阻值随温度变化的曲线如图甲所示，图乙是由热敏电阻R1作为传感器制作的简单自动报警线路图，图中a、b为两个固定的金属片，d为铁片。为了使温度过高时发送报警信息，开关c应该接在 a 处（选填“a”或“b”），因为温度升高时电磁体的磁性 增强 （选填“增强”“不变”或“变弱”）。
【答案】a；增强
【分析】电磁铁磁性的大小与电流大小、线圈的匝数的多少有关；当电磁铁向左吸引铁片d时，接通右边的工作电路发送信息，这时d与谁接触，开关c应该接在那个金属片上。
【解答】解：温度升高时，根据图甲可知，热敏电阻的阻值变小，控制电路的总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强；当电磁铁向左吸引铁片d时，接通右边的工作电路发送信息，这时d与左边的金属片a接触，只有开关c与a接触，右边的工作电路才能工作。
故答案为：a；增强。
【变式4-1】（2022春•绍兴月考）如图是一种温度自动报警器的工作原理电路图，在水银温度计上部插入一段金属丝。下列有关报警器的叙述正确的是（ ）
A．电铃发出报警信号时，电磁铁的右端为S极
B．把电路图中的“+”、“﹣”对调，该报警器将不能正常工作
C．增大水银温度计上部金属丝的长度，则电铃发出报警信号的温度会升高
D．当环境温度升高，水银柱达到金属丝的下端所指示的温度时，电铃报警
【答案】D
【分析】（1）明确这一装置由两部分电路组成，左端电路的控制要点在于液体柱的变化，而右端的控制要点则在电磁铁对衔铁的吸引，再由此分析电路中温度变化时的工作情况。
（2）用安培定则判断通电螺线管的极性，右手握住螺线管，四指弯向线圈中电流的方向，大拇指所指的就是通电螺线管的N极。
【解答】解：
A、电铃发出报警信号时，电流从电磁铁的左端流入，右端流出，根据安培定则可知，电磁铁的右端为N极，故A错误；
B、电磁铁磁性的大小与电流的方向无关，所以把电路图中的“+”、“﹣”对调，该报警器将仍能正常工作，故B错误；
C、增大水银温度计上部金属丝的长度，在较低的温度下电磁铁就能工作，所以电铃发出报警信号的温度会降低，故C错误；
D、温度升高时，水银柱上升，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，使触点接触，右侧电路接通，电铃发出报警信号，故D正确。
故选D。
【变式4-2】（2022秋•禅城区期末）某拆除工地上，一机车举着大铁砣在废墟上捡拾废钢筋，如图所示。根据所学知识可判断：“大铁砣”应是一块 电磁铁 ，当“大铁砣” 通电 时在废墟上捡拾吸住废钢筋，然后举至运输车车厢上方 断电 放下废钢筋。
【答案】电磁铁；通电；断电。
【分析】（1）电磁铁是根据电流的磁效应来工作的设备。
（2）利用电磁铁可以制成电磁起重机，通电时有磁性，断电时磁性消失。
【解答】解：某拆除工地上，一机车举着大铁砣在废墟上捡拾废钢筋，如图所示。根据所学知识可判断：“大铁砣”应是一块电磁铁，当“大铁砣”通电时在废墟上捡拾吸住废钢筋，然后举至运输车车厢上方断电放下废钢筋。
故答案为：电磁铁；通电；断电。
一、选择题。
1．（2023•赫山区校级一模）如图所示的电路，下列说法正确的是（ ）
A．开关S拨到a时，小磁针静止时A端为S极
B．开关S拨到a时，滑动变阻器的滑片向右滑动时，电磁铁的磁性增强
C．开关S由a拨到b时，电磁铁的磁极发生改变
D．开关S由a拨到b，调节滑动变阻器，使电流表示数不变，则电磁铁的磁性增强
【答案】A
【分析】首先由安培定则可以判断出螺线管的磁极，则由磁极间的相互作用可得出小磁针静止时的N、S极；由滑片的移动可知滑动变阻器接入电阻的变化，则由欧姆定律可得出线圈中电流的变化，最后判断出螺线管磁性强弱的变化。
【解答】解：A．从图可知，当开关S拨到a时，电流从螺线管的右端流入，左端流出，由安培定则可知，电磁铁左端是N极，右端是S极，由磁极间的相互作用可知，小磁针静止时A端为S极，故A正确；
B．开关S拨到a，滑动变阻器的滑片向右滑动时，接入电路的电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流减小，电磁铁的磁性减弱，故B错误；
C．开关S由a拨到b时，电磁铁中的绕线方法、电流方向不变，则磁极不变，故C错误；
D．将开关S由a换到b时，调节变阻器的滑片P，保持电流表的示数不变，即电流不变，将开关S由a换到b时，线圈匝数减少，则电磁铁的磁性减弱，故D错误。
故选：A。
2．（2023•吴江区三模）如图所示，闭合开关S，条形磁体静止在水平桌面上。下列判断正确的是（ ）
A．条形磁体受到电磁铁对其水平向右的作用力
B．条形磁体受到桌面对其水平向右的摩擦力
C．将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁体受到的摩擦力不变
D．若只改变电源的正负极，条形磁体受到的摩擦力变大
【答案】B
【分析】（1）（2）由安培定则可判断电磁铁的极性，由磁极间的相互作用规律可知电磁铁对条形磁体的作用力方向，根据二力平衡条件可判断条形磁铁受到摩擦力的方向；
（3）（4）电磁铁的磁性强弱与电流大小、线圈的匝数有关，结合二力平衡条件进行分析。
【解答】解：
A、闭合开关S，电磁铁线圈正面的电流方向向下，根据安培定则可知电磁铁的右端为N极，其左端为S极，因同名磁极相互排斥，所以条形磁铁受到电磁铁对其水平向左的作用力，故A错误；
B、条形磁铁处于静止状态，水平方向上受到平衡力的作用，水平向左的排斥力和桌面对条形磁铁的摩擦力为一对平衡力，所以条形磁体受到摩擦力的方向是水平向右的，故B正确；
C、将滑动变阻器的滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律可知电路中的电流变小，则电磁铁的磁性变弱，排斥力变小，因条形磁体受到的摩擦力和排斥力是一对平衡力，大小相等，所以摩擦力也变小，故C错误；
D、若只改变电源的正负极，电流的方向改变、大小不变，则电磁铁的磁性强弱不变，此时条形磁体受到电磁铁的吸引力大小等于原来的排斥力大小，此时条形磁体受到的吸引力与摩擦力仍然是一对平衡力，大小相等，则摩擦力大小不变，故D错误。
故选：B。
3．（2023•南开区三模）如图是汽车油箱内监测油量的装置模型，电流表显示油量，电磁继电器控制指示灯L1、L2。当油量较低时（ ）
A．电流表示数变小，L1灯亮
B．电流表示数变小，L2灯亮
C．电流表示数变大，L1灯亮
D．电流表示数变大，L2灯亮
【答案】B
【分析】当油量较低时，根据浮标位置的变化和杠杆的作用分析滑动变阻器接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律分析控制电路中电流的变化和电磁铁磁性的变化，从而判定电路的工作状态。
【解答】解：当油量较低时，浮标受到的浮力减小，浮标下降，连入电路的电阻变大，根据欧姆定律知，电路中的电流变小；
根据杠杆的知识，与浮标连接的触点向上运动，当触点与静触点相接触后，电磁继电器电路接通，电磁铁具有磁性，吸引上方的衔铁，衔铁向下运动，使L2接入电路，指示灯L2会亮，故B正确。
故选：B。
4．（2023•姑苏区校级二模）如图所示是温度自动报警器的原理图，它运用了许多物理知识。以下说法中不正确的是（ ）
A．温度计中的水银是导体
B．温度计是根据液体的热胀冷缩性质工作
C．电磁继电器是一种电路开关
D．报警器的电磁铁运用了电流的热效应
【答案】D
【分析】（1）温度计中的液体是电路的一部分，据此分析温度计中的液体；
（2）实验室常用温度计是根据液体热胀冷缩的性质制成的；
（3）电磁继电器的实质是一个利用电磁铁来工作的开关；
（4）电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性，运用的是电流的磁效应。
【解答】解：
A、温度计中的液体是水银，当温度达到一定值时，温度计内水银上升，因为水银是导体，控制电路会接通，电磁铁产生磁性，将衔铁吸引，将报警电路接通，电铃响，起到报警作用，故A正确；
B、温度计是根据液体热胀冷缩的性质制成的，故B正确；
C、电磁继电器的实质就是一个由电磁铁控制电路通断的开关，故C正确；
D、电磁铁是运用电流的磁效应，而不是电流的热效应，故D错误。
故选：D。
5．（2022•江汉区校级模拟）如图甲所示是我国自行开发的磁悬浮列车，图乙是其工作原理示意图，关于磁悬浮列车下列说法错误的是（ ）
A．磁悬浮列车是通过分离接触面的方法减小摩擦的
B．磁悬浮列车是运用磁极间相互作用而使车厢与轨道分离的
C．磁悬浮列车满载运行时车厢底部线圈中的电流比空载运行时要大
D．车厢线圈通电时电源上端是负极
【答案】D
【分析】（1）减小摩擦力的方式有：滑动变滚动、减小压力、减小接触面粗糙程度、使物体与接触面分离；
（2）同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；
（3）影响电磁铁磁性的因素是电流大小和线圈的匝数；
（4）根据安培定则分析。
【解答】解：A．使物体与接触面分离，可以明显降低摩擦力，磁悬浮列车是通过分离接触面的方法减小摩擦的，故A正确；
B．悬浮是通过列车底部的电磁铁与永磁体相互作用来实现的，利用了磁极间的相互作用，故B正确；
C．高速运行时，磁体间的磁力和列车重力相等，故满载时磁力要更大一些，所以磁悬浮列车满载运行时车厢底部线圈中的电流比空载运行时要大，故C正确；
D．磁悬浮列车的工作原理是：同名磁极相互排斥或异名磁极相互吸引，本题中是T形轨道，利用的是异名磁极相互吸引的原理，条形磁铁的下端是N极，由此确定车厢线圈的上端为S极，根据安培定则可知，电源上端为正极，故D错误。
故选：D。
6．（2023•绥江县一模）（多选）如图所示，关于电与磁的知识，下列说法正确的是（ ）
A．图甲：司南静止时勺柄指向地理的正北方向
B．图乙：磁感线是磁场中真实存在的一些曲线
C．图丙：该实验中电流方向发生改变时，小磁针的偏转方向会发生改变
D．图丁：该实验说明电磁铁的磁性大小与线圈匝数有关
【答案】CD
【分析】（1）司南实际上就是一个磁铁；磁体静止时，指南的叫南极用字母S表示；指北的叫北极，用字母N表示；
（2）磁感线是人们假想出来的；
（3）认识奥斯特实验，知道奥斯特实验证实了通电直导线周围存在磁场，即电流的磁效应；
（4）从图中控制了电流相同和匝数不同分析。
【解答】解：A．司南利用地磁场对磁体有力的作用来指示南北，司南静止时勺柄指向南方，故A错误；
B．磁感线是人们假想出来的，故B错误；
C．奥斯特实验，说明了通电导线周围存在磁场，磁场的方向与电流的方向有关，故C正确；
D．图中两电磁铁串联，则通过的电流相同，它们线圈的匝数不同，两个电磁铁吸引小铁钉的数量不同，说明电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关，故D正确。
故选：CD。
7．（2023•长沙一模）（多选）用如图所示的电磁继电器组成一个恒温箱温控电路。控制电路中电源电压U不变，R为热敏电阻，阻值随温度升高而减小，R'为滑动变阻器。当工作电路加热恒温箱使温度升高到设定值时，工作电路自动断开。以下说法正确的是（ ）
A．工作电路中的加热器应装在AB之间
B．温度升高时，控制电路的总功率变小
C．调节R'的阻值，可以改变工作电路自动断开时的设定温度
D．随着温度升高，电磁铁磁性减弱
【答案】AC
【分析】（1）根据温度变化，分析R的阻值变化，确定控制电路中电流的变化；若电流增大时，电磁铁磁性增强，衔铁被吸下，工作电路自动断开，加热器停止加热；
（2）温度升高时，热敏电阻R的阻值随温度升高而减小，控制电路电流增大，根据P＝UI分析控制电路的总功率变化；
（3）电磁继电器的衔铁被吸合时的电流不变，且控制电路的电源电压不变，根据欧姆定律可知此时电路中的总电阻不变，根据电阻的串联可知滑动变阻器阻值变化时，热敏电阻R的阻值随着变化，据此分析。
【解答】解：AD、当工作电路加热恒温箱使温度升高到设定值时，热敏电阻R的阻值随温度升高而减小，控制电路电流增大，电磁铁磁性增强，衔铁被吸下，工作电路自动断开，加热器停止加热，说明加热器装在AB之间，故A正确，D错误；
B、温度升高时，热敏电阻R的阻值随温度升高而减小，控制电路电流增大，根据P＝UI可知，控制电路的总功率变大，故B错误；
C、由题可知，电磁继电器的衔铁被吸合时的电流不变，且控制电路的电源电压不变，
由I＝可知，控制电路中的总电阻不变，调节R'的阻值，根据电阻的串联，热敏电阻R的阻值随着变化，即工作电路自动断开时的设定温度不同，故C正确。
故选：AC。
二、填空题。
8．（2022秋•高新区期末）在探究影响电磁铁磁性强弱因素的实验中，小何同学做了如图甲所示的探究，对比此时A、B吸引铁钉的情况，可探究电磁铁磁性强弱与 线圈匝数 的关系。随后小何同学利用电磁铁的相关知识，做了小区入口的车辆出入自动控制闸门的模拟装置，如图乙所示，若电源电压下降，栏杆不能抬起。除了更换元件外，请你再写出一种能使栏杆正常抬起的方法： 向上移动滑动变阻器 。
【答案】线圈匝数；向上移动滑动变阻器。
【分析】两电磁铁的电流相同，线圈匝数不同，利用控制变量法分析；
影响电磁场磁性强弱的因素有电流的大小和线圈的匝数。
【解答】解：由图甲A、B可知，两电磁铁的电流相同，线圈匝数不同，吸引大头针的数目不同，故可研究电磁铁磁性与线圈匝数的关系；
影响电磁场磁性强弱的因素有电流的大小和线圈的匝数，乙图中可以向上移动滑动变阻器，接入电路中的总电阻会减小，电路中的电流变大，电磁铁磁性增强，能使栏杆正常抬起。
故答案为：线圈匝数；向上移动滑动变阻器。
9．（2023•锦州二模）如图是空气开关的简化原理图。当电流方向如图所示时，电磁铁的右端为 N （填“N”或“S”）极。该电路中再接入一个大功率用电器时，电磁铁的磁性会 增强 （填“增强”或“减弱”）。当电流过大时开关S会在弹簧拉力的作用下被拉起，在弹簧拉起开关S的过程中，拉力的力臂 变大 （填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】N；增强；变大
【分析】（1）安培定则内容为：用右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指的方向为螺线管N极方向；故由电流的方向结合右手螺旋定则可判出通电螺线管的磁极；
（2）电磁铁的磁性跟电流大小、线圈的匝数有关；
（3）根据力臂的定义分析力臂的大小变化。
【解答】解：（1）根据图示可知，电流由电磁铁的左侧流入，故四指从电流流入的方向去握住电磁铁，此时会发现大拇指指向该电磁铁的右边，故该电磁铁的右边是N极，左边是S极；
（2）该电路中再接入一个大功率用电器时，干路中的电流变大，通过电磁铁的电流变大，磁性增强；
（3）在弹簧拉起开关S的过程中，O点到拉力的作用线的距离变大，所以拉力的力臂变大。
故答案为：N；增强；变大。
10．（2023•泗洪县一模）闯红灯拍照的原理是：在红灯周期内，电子眼会采用感应线来感应路面上的汽车传来的压力，如果同时产生两个连续脉冲信号（前后轮都过线）就会拍照，其原理如图所示。当光控开关接收到指示灯发出的红光时自动闭合，控制电路中的电磁铁上端为 S （选填“N”或“S”）极，此时若压敏电阻同时受到车轮的压力，电阻变小，电磁铁的磁性 增强 （选填“增强”或“减弱”），衔铁与触点 2 （选填“1”或“2”）接触，电控照相机工作，拍摄违规车辆。
【答案】S；增强；2
【分析】根据安培定则判断电磁铁的极性；
根据图示可知，当电磁铁的磁性增强时，衔铁被吸下；当电磁铁的磁性减弱时，电磁铁与衔铁分离；据此判断动触点的位置。
【解答】解：由图可知，用右手握住螺线管，使四指指向电流方向，则大拇指所指的下端为电磁铁的N，上端为S极；
光控开关接收到红绿灯发出的红光时会自动闭合，压敏电阻若同时受到车的压力，电阻变小，电流变大，电磁铁的磁性变大，衔铁与触点2接触，电控照相机工作，拍摄违规车辆。
故答案为：S；增强；2。
11．（2023•迎泽区校级一模）如图所示，将两枚相同的磁铁分别放在粗糙程度相同的斜置木板和铜板顶端，释放后同时下滑，发现铜板上的磁铁总是后滑至底端。某小组对此现象的原因进行了探讨。
①有同学首先猜想：因为磁铁有磁性，它和铜板之间有吸引作用。
该猜想 错误 （选填“正确”或“错误”），依据是 铜既不能被磁化，也不能被磁铁吸引 。
②有同学百度后获知：金属内的自由电荷与磁极之间发生相对运动时，金属内部会产生涡电流，并继而产生阻碍相对运动的力，这种现象叫电磁阻尼现象。
由上述信息可知：产生涡电流的条件是自由电荷处在变化的 磁场 中。电磁阻尼现象，实质是 磁场和电流 之间相互作用的外部宏观表现。
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）磁铁可以吸引铁、钴、镍等物质，而不能吸引其他金属；
（2）产生涡电流的现象其实是电磁感应现象；电磁阻尼的原理是通电导体在磁场中运动，磁场会对通电导体产生力的作用。
【解答】解：
①磁铁可以吸引铁、钴、镍等物质，铜既不能被磁化，也不能被磁铁吸引，故该同学的猜想错误；
②由题知，金属内的自由电荷与磁极之间发生相对运动时，金属内部会产生涡电流，并继而产生阻碍相对运动的力，这种现象叫电磁阻尼现象；
磁铁沿铜板向下运动时，磁铁周围的磁场是变化的，且铜板中有大量的自由电荷（或自由电子），所以产生涡电流的条件是自由电荷处在变化的磁场中；
金属内部会产生涡电流，磁铁周围存在磁场，因磁场对电流有力的作用，所以会产生阻碍磁铁运动的力；由此可知，电磁阻尼现象，实质是磁场和电流之间相互作用的外部宏观表现。
故答案为：①错误；铜既不能被磁化，也不能被磁铁吸引；②磁场；磁场和电流。
12．（2023•娄星区二模）目前城市里的不少商场采用了智能电梯，当有人乘坐时它正常工作，而没有人乘坐时它会减速慢行（如图甲）。小红同学通过上网搜索得到其原理示意图如图乙所示，R是一个压敏电阻，其电阻阻值随压力的增大而减小。分析：当人走上电梯后，电磁铁的磁性变 强 （选填“强”或“弱”），衔铁与触点“2”接触，电动机的转速变 大 （选填“大”或“小”）。
【答案】见试题解答内容
【分析】本题中有两个电路，左侧为压敏电压与电磁铁串联，右侧为电机控制电路，当衔铁与触点1接触时，R1与电机串联，当衔铁与触点2接触时，电阻断路，电机中电流增大。
【解答】解：当人走上电梯后，R的阻值变小，电路中电流变大，电磁铁磁性增强，则衔铁被拉下，与触点2接触，则电机上的电流增大，电动机转速变大。
故答案为：强；大。
13．（2022•柯桥区一模）我国的磁悬浮列车和高铁技术都处于世界领先水平
（1）5月23日，时速可达600公里的高速磁悬浮列车试验样车在青岛下线，工作原理如图所示，车厢线圈通电后周围存在 磁场 ，该列车运行时依据磁极间相互作用的原理是 异名磁极相互吸引 。
（2）高铁采用了“再生制动”技术，即车到站前关闭电源，此时电机线圈随车轮在磁场中转动，车轮带动发电机发电，利用 电磁感应 的原理将车辆的机械能转化为电能。
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）电流的周围存在磁场，磁体间的相互作用规律是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；
（2）闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流，这种现象叫做电磁感应。
【解答】解：（1）磁悬浮列车也是一种高速列车，它的核心部分是电磁铁，电磁铁是利用电流的磁效应制成的，即通电线圈周围存在磁场；
由图知根据安培定则知车厢线圈通电后上端为S极，与轨道的磁铁的磁极相反，由于异名磁极相互吸引，从而使得接触面彼此分离，达到了减小车轮与轨道之间摩擦力的目的；
（2）电机线圈转动中由于切割磁感线而在线圈中产生了感应电流，这种原理叫电磁感应，将列车的机械能（动能）转化为了电能。
故答案为：（1）磁场；异名磁极相互吸引；（2）电磁感应。
三、实验探究题。
14．（2023•长沙模拟）在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明用若干数量的小铁钉和电磁铁甲、乙设计了如图所示的电路。
（1）实验中是通过吸引铁钉的多少来判断电磁铁磁性强弱的，当滑动变阻器滑片处于某一位置时，观察实验现象可得出的结论是：电流一定时， 线圈匝数越多 ，磁性越强；
（2）根据图示发现被电磁铁吸引的小铁钉下端是分散的，其原因是 被吸引的小铁钉会被电磁铁磁化，小铁钉下端是同名磁极，同名磁极相互排斥 。
【答案】（1）线圈匝数越多；（2）被吸引的小铁钉会被电磁铁磁化，小铁钉下端是同名磁极，同名磁极相互排斥。
【分析】（1）电磁铁磁性的变化可改变吸引小铁钉个数的多少；影响电磁铁磁性强弱的因素有电流大小和匝数多少；
（2）利用磁化和磁极间的作用规律进行分析。
【解答】解：（1）实验时可以通过吸引铁小钉的多少来判断电磁铁磁性的强弱；由图知，乙吸引小铁钉的个数较多，说明乙的磁性较强；甲、乙串联，电流相等，乙的线圈匝数多于甲的线圈匝数，说明电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强；
（2）被吸引的小铁钉会被电磁铁磁化，小铁钉下端是同名磁极，同名磁极相互排斥，故小铁钉下端是分散的。
故答案为：（1）线圈匝数越多；（2）被吸引的小铁钉会被电磁铁磁化，小铁钉下端是同名磁极，同名磁极相互排斥。
15．（2023•天门二模）在探究影响电磁铁磁性强弱的因素的实验中，实验室准备的器材有，电源、开关、滑动变阻器、两根完全相同的铁钉、表面绝缘的铜线、大头针若干。小明利用上述器材，制成简易电磁铁甲、乙，并设计了电路，如图所示。
（1）实验中通过观察电磁铁 吸引大头针数量 的不同，可以判断电磁铁的磁性强弱不同，这种研究问题的方法物理上称之为 转换 法。
（2）当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数 增加 （选填“增加”或“减少”），说明电流越 大 ，电磁铁磁性越强；
（3）根据图中的情境可知， 甲 （选填“甲”或“乙”）的磁性强，说明电流一定时， 线圈匝数越多 电磁铁磁性越强；
（4）实验结束，断开开关，大头针全部掉落，说明电磁铁磁性的有无可以通过 电流通断 来控制。
【答案】（1）吸引大头针数量；转换；（2）增加；大；（3）甲；线圈匝数越多；（4）电流通断。
【分析】（1）知道电流方向，根据安培定则判断电磁铁的磁极；电磁铁磁性强弱通过电磁铁吸引大头针多少来判断。
（2）滑动变阻器向左移动，接入电路的电阻变小，电流变大，电磁铁吸引大头针越多，说明电磁铁的磁性越强。
（3）在电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
（4）电磁铁磁性有无可以通过电流的通断来控制。
【解答】解：（1）如图，电流从甲电磁铁的下端进入，上端流出，根据安培定则可以判断甲电磁铁的下端是N极，上端是S极。
电磁铁吸引的大头针数量不同，说明电磁铁的磁性强弱不同。
（2）当滑动变阻器滑片向左移动时，接入电路的电阻变小，电流变大，电磁铁吸引大头针个数增加，说明电流越大，电磁铁的磁性越强。
（3）甲乙串联在电路中，电流相等，甲的线圈匝数多，吸引的大头针数量多，说明电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强。
（4）实验结束，断开开关，大头针全部掉落，说明电磁铁没有磁性，说明电磁铁的磁性有无可以通过电流的通断来控制。
故答案为：（1）吸引大头针数量；转换；（2）增加；大；（3）甲；线圈匝数越多；（4）电流通断。
16．（2023春•金溪县校级月考）小明在探究“通电直导线周围的磁场”实验中，实验装置如图1甲所示：
（1）其中小磁针的作用是 检测通电导体周围是否存在磁场并显示磁场方向 ；
（2）接通电路后，观察到小磁针偏转，说明电流周围存在着磁场，此现象最早是由物理学家 奥斯特 发现的；
（3）改变直导线中电流方向，小磁针的偏转方向发生了改变，说明电流周围的磁场方向与 电流方向 有关；
（4）研究表明，通电直导线周围的磁场分布如图所示，则图1甲实验中，若将小磁针由通电直导线下方移至直导线上方，小磁针偏转的方向 会 （填“会”或“不会”）改变；
（5）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2所示：
①如图2甲，闭合开关，将滑动变阻器的滑片P向右移动，能吸引 更少 的大头针（填“更多”“不变”或“更少”）；
②如图2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 电流和铁芯相同时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强 ；
③电磁铁在生活中应用广泛，请举一例： 电铃 。
【答案】（1）检测通电导体周围是否存在磁场并显示磁场方向；（2）奥斯特；（3）电流方向；（4）会；（5）更少；电流和铁芯相同时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强；电铃。
【分析】（1）磁场对放入其中的磁体有力的作用。
（2）物理学家奥斯特首先发现通电导线周围有磁场。
（3）通电导线周围有磁场，电流的方向发生变化，磁场的方向也发生改变。
（4）通电导线周围的磁感线是围绕导线的圆。
（5）根据吸引大头针多少判断磁性强弱；电磁铁的磁性强弱跟电流大小、线圈匝数多少、有无铁芯有关。
电磁铁磁性强弱不能直接看出，而是通过转换法，根据吸引大头针的多少来反映电磁铁磁性强弱。
电磁铁的应用十分广泛，有电铃、电磁继电器、空气开关等。
【解答】解：（1）若小磁针受到磁场力的作用能够发生偏转，故小磁针的作用检测通电导体周围是否存在磁场并显示磁场方向。
（2）因为磁场对放入其中的磁体有力的作用，所以接通电路后，观察到小磁针偏转，说明电流周围存在磁场；物理学家奥斯特首先发现通电导线周围有磁场。
（3）根据控制变量法可知，只将直导线电流方向改变，小磁针的偏转方向发生了改变，磁场的方向也跟着发生改变，说明电流周围的磁场方向与电流方向有关。
（4）由乙图可知通电导线周围的磁感线是围绕导线的同心圆，导线上下方的磁场方向相反，故将小磁针由通电直导线下方移至直导线上方，小磁针偏转的方向会改变。
（5）①将滑动变阻器的滑片P向右移动，电阻变大，根据欧姆定律知，电流变小，电磁铁的磁性变弱，能吸引更少的大头针。
②图中电流大小相同，铁芯相同，线圈的匝数越多，电磁铁吸引的大头针越多，电磁铁的磁性越强。所以可以得出的结论是：电流和铁芯相同时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强。
③电磁铁的应用十分广泛，有电铃、电磁继电器、空气开关等。
故答案为：（1）检测通电导体周围是否存在磁场并显示磁场方向；（2）奥斯特；（3）电流方向；（4）会；（5）更少；电流和铁芯相同时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强；电铃。
四、解答题。
17．（2022秋•市北区校级期末）如图甲所示是一个磁悬浮地球仪，球体内有一个条形磁体，下方环形底座内有一个电磁铁，通过磁极间的相互作用使地球仪悬浮在空中，如图乙是其内部结构示意图。请在图中标出：
（1）开关闭合后，电磁铁的磁感线方向；
（2）电源的“+”、“﹣”极。
（3）地球仪工作时，球体悬浮于空中，此时球体的重力与 磁力 （浮力/磁力）平衡；停止工作时，应先 拿开球体 （拿开球体/切断电源）；
（4）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，可以 增大 电磁铁线圈中的电流。
【答案】（1）（2）见解答；（3）磁力；拿开球体；（4）增大。
【分析】（1）（2）根据同名磁极相互排斥确定螺线管上面的极性，磁体周围的磁感线从N极出发，回到S极，最后根据安培定则确定电流的方向；从而确定电源的正负极。
（3）静止状态是一种平衡状态，受到的力平衡；如果先切断电源，电磁铁失去磁性，地球仪在重力作用下会落下来，没有保护措施会把地球仪摔坏；
（4）换用一个质量较大的地球仪，重力增大，相应的磁力也应该增大，据此分析。
【解答】解：（1）（2）已知条形磁体上端为S极，则下端为N极，根据同名磁极相互排斥，可知，电磁铁的上端为N极，下端为S极；磁感线从N极出发，回到S极；
根据安培定则可知，电流从螺线管的上端流入，所以电源的上端为正极，下端为负极，如图所示：
（3）通电后，电磁铁具有磁性，由于同名磁极排斥，所以球体在空中静止，因此球体受力平衡，即球体的重力与磁力是一对平衡力；
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；
（4）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，所以可以增大电磁铁线圈中的电流。
故答案为：（1）（2）见解答；（3）磁力；拿开球体；（4）增大。
18．（2023•茶陵县模拟）为实现自动控制，小明同学利用电磁继电器（电磁铁线圈电阻不计）制作了具有延时加热、保温等功能的恒温调奶器，电压U1＝3V，定值电阻R0＝50Ω，热敏电阻R阻值随温度变化的图象如图乙所示，水温达到80℃时衔铁会跳起；已知工作电路中U2＝220V，R1＝836Ω，R2＝44Ω。
（1）通电后电磁铁的上端是 N （填“N”或“S”）极，当衔铁被电磁铁吸下时，电路处于 加热 状态（填“加热”或“保温”）。
（2）求衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流。
（3）求工作电路在保温状态下的电功率。（请写出计算过程）
【答案】（1）N；加热；
（2）衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流为0.02A；
（3）工作电路在保温状态下的电功率为55W
【分析】（1）根据安培定则判定电磁铁的磁性；水温达到80℃前，电磁铁把衔铁吸下，使衔铁与b触点接通，R2接入工作电路，处于加热状态；水温达到80℃时，衔铁被弹簧拉起，使衔铁与a触点接通，R1和R2串联接入工作电路，处于保温状态；
（2）由图可知当温度为80℃时，热敏电阻的阻值为100Ω，根据串联电路电阻规律计算控制电路的总电阻，根据欧姆定律计算衔铁刚弹起时通过电磁铁线圈的电流；
（3）R1和R2串联接入工作电路，处于保温状态，根据P＝计算保温功率。
【解答】解：（1）根据安培定则可知，电磁铁的上端为N极；水温达到80℃前，电磁铁把衔铁吸下，使衔铁与b触点接通，R2接入工作电路，处于加热状态；
（2）由图可知当温度为80℃时，热敏电阻的阻值为100Ω，串联电路总电阻等于各分电阻之和，所以控制电路的总电阻为：R控＝R+R0＝100Ω+50Ω＝150Ω，
衔铁刚弹起时，通过电磁铁线圈的电流：I＝＝＝0.02A；
（3）由P＝可知，当只有R2接入工作电路，工作电路中总电阻最小，功率最大，处于加热状态；当R1和R2串联接入工作电路，工作电路中总电阻最大，功率最小，处于保温状态；
则保温功率为：P＝＝＝55W。
故答案为：（1）N；加热；
（2）衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流为0.02A；
（3）工作电路在保温状态下的电功率为55W。
19．（2023•新乡三模）某物理兴趣小组设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”，其工作原理如图甲所示。光控开关接收到红灯发出的红光时会自动闭合，压敏电阻R受到车的压力时电阻发生变化，变化规律如图乙所示。当控制电路中的电流大于0.1A时，电磁继电器的衔铁就被吸下，电控照相机工作，拍摄违规车辆。已知控制电路的电源电压恒为10V，定值电阻R0的阻值为10Ω，电磁继电器线圈的电阻忽略不计。（g取10N/kg）
（1）由图乙可知，压敏电阻R的阻值随所受压力的增大而 减小 。
（2）在违规时不会被拍照记录的车辆最大质量为多少千克？
（3）若无人违反交通规则，每天红灯亮5h，则控制电路每天消耗多少电能？
（4）若要使该拍照装置在质量较小的车辆闯红灯时也能拍下，请你提出一条改进措施。
【答案】（1）减小；
（2）在违规时不会被拍照记录的车辆最大质量为400kg；
（3）若无人违反交通规则，每天红灯亮5h，则控制电路每天消耗的电能为7200J；
（4）若要使该拍照装置在质量较小的车辆闯红灯时也能拍下，可以减小R0的阻值。
【分析】（1）根据图乙分析回答；
（2）根据题意求出压敏电阻的阻值，再由乙图找出对应的压力，由G＝mg求出车辆的质量；
（3）压敏电阻受到的压力为零时，压敏电阻为240Ω，此时控制电路中的总电阻为压敏电阻与定值电阻之和，根据P＝求出控制电路的电功率，从而利用W＝Pt求出每天消耗的电能；
（4）控制电路中，压敏电阻、电磁继电器串联；据乙图可知，质量越小的车辆经过时压敏电阻的阻值越大，最后根据串联电路电阻的特点进行改进。
【解答】解：（1）由图乙可知，当压力的增大时，压敏电阻R的阻值随之减小；
（2）照相机工作时控制电路的电流为0.1A，则控制电路中总电阻为：
R总＝＝＝100Ω，
压敏电阻的阻值R＝R总﹣R0＝100Ω﹣10Ω＝90Ω，
由乙图可知，当压敏电阻为90Ω时，压力为4000N；此时车辆的质量为：
m＝＝＝＝400kg；
（3）由题意可知压敏电阻受到的压力为零时，压敏电阻为240Ω，此时控制电路中的总电阻R总'＝R'+R0＝240Ω+10Ω＝250Ω，
则控制电路的电功率为：
P＝＝＝0.4W，
控制电路每天消耗的电能：W＝Pt＝0.4W×5×3600s＝7200J；
（4）由图乙可知，当压力F越小时，电阻R越大，根据串联电路中的总电阻等于各串联电阻之和，则控制电路中的总电阻变大，电流会变小，达不到0.1A，电磁铁不能有效控制衔铁，则不能达到给违规车辆拍照的目的，所以需要减小控制电路的总电阻，即减小R0的阻值。
答：（1）减小；
（2）在违规时不会被拍照记录的车辆最大质量为400kg；
（3）若无人违反交通规则，每天红灯亮5h，则控制电路每天消耗的电能为7200J；
（4）若要使该拍照装置在质量较小的车辆闯红灯时也能拍下，可以减小R0的阻值。