物理九年级全册第3节 电磁铁 电磁继电器优秀达标测试

人教版九年级物理 第二十章《电与磁》

第3节 电磁铁 电磁继电器

精选练习

一、夯实基础

1. 在通电螺线管内插入______，就构成了一个电磁铁。电磁铁通电时______，断电时_____磁性。

【答案】铁芯；有磁性；失去。

【解析】在通电螺线管内插入铁芯，就构成了一个电磁铁。电磁铁通电时有磁性，断电时失去磁性。

2. 电磁铁线圈的匝数一定时，流入的____越大，磁性越强；当电流一定时，线圈的____越多，磁性越强。

【答案】电流；匝数。

【解析】电磁铁线圈的匝数一定时，流入的电流越大，电磁铁的磁性越强；当电流一定时，线圈的匝数越多，磁性越强。

3. 电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制____电压、____电流电路通断的装置。

【答案】高；强。

【解析】电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路通断的装置。

4. 电磁继电器一般由_______、衔铁、弹簧片、触点等组成，其工作电路包括______电路和______电路两个部分。

【答案】电磁铁；低压控制；高压工作。

【解析】电磁继电器一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成，其工作电路包括低压控制电路和高压工作电路两个部分。

5. 电磁铁在生活中的应用很广泛，如电铃、电磁起重机等，它的磁性强弱可以通过改变        来实现。根据图1中小磁针的受力情况可知该电磁铁的右端是    极。

【答案】电流大小(或线圈匝数)；南(S)。

【解析】电铃、电磁起重机等，它的磁性强弱可以通过改变电流大小(或线圈匝数)来实现。根据异名磁极相互吸引可以判断图中电磁铁的右端是南(S)极。

6.在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，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       （选填“增加”或“减少”），说明电流越      ，电磁铁的磁性越强。

（2）根据图示的情景可知，    （选填“甲”或“乙”）的磁性强，说明电流一定时，   ____，电磁铁磁性越强。

（3）根据右手螺旋定则，可判断出乙铁钉的下端是电磁铁的    极。

（4）电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是       。

【答案】（1）增加，大。（2）甲，线圈匝数越多。（3）N。（4）大头针被磁化，同名磁极相互排斥。

【解析】（1）当滑动变阻器滑片向左移动时，电流变大，电磁铁甲、乙磁性变强，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）根据图示的情景可知，甲的磁性强，说明电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强。

（3）根据右手螺旋定则，可判断出乙铁钉的下端是电磁铁的N极。

（4）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。

7.如图3所示的“探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关”的实验中，想让电磁铁吸引更多的大头针，可行的做法是（     ）

A. 减少线圈的匝数            B. 用铜芯代替铁芯

C. 将滑片P向a端移动        D. 将滑片P向b端移动

【答案】C。

【解析】“探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关”的实验中，想让电磁铁吸引更多的大头针，应该磁性变强。

A. 减少线圈的匝数，磁性减弱；所以该选项不可行。       

B. 用铜芯代替铁芯，因为铜芯不能被磁化，磁性不变，所以该选项不可行。

C. 将滑片P向a端移动，电阻变小，电流变大，磁性变强；所以该选项可行。       

D. 将滑片P向b端移动，电阻变大，电流变小，磁性变弱，所以该选项不可行。

所以选C。

8. 如图4所示，当闭合开关，将滑动变阻器的滑片P向左移动时，下列判断正确的是（    ）  

A. b端是N极，磁性减弱         B. a端是S极，磁性增强

C. a端是N极，磁性增强         D. b端是S极，磁性减弱

【答案】D。

【解析】闭合开关，将滑动变阻器的滑片P向左移动时，变阻器连入电路的阻值变大，所以电路中电流变小，螺线管的磁性减弱；根据电流的方向，用安培定则可以判断出b端是N极。

所以A正确。

9．在图5中所示的自动控制电路中，当控制电路的开关S闭合时，工作电路的情况是(    )

A．灯不亮，电铃响                     B．灯不亮，电铃不响

C．灯亮，电铃不响                     D．灯亮，电铃响

【答案】A

【解析】当控制电路的开关S闭合时，控制电路中有电流，电磁铁具有磁性，吸引衔铁，动触头和下面电路接通，电铃工作，和上面的电路断开，所以电灯不亮。

所以选A。

10.如图6所示是某宾馆走廊照明灯的自动控制电路，走廊入口上方安装有反射式光电传感器，当人靠近到一定距离时，从光电传感器上发射的红外线经人体反射后被接收器接收，接收器中的光敏电阻R0阻值减小，定值电阻R两端的电压        ，同时电磁铁磁性       ，吸引衔铁工作电路接通，灯泡发光，图中电磁铁的上端是       极。

【答案】增大；增强；S。

【解析】当人靠近到一定距离时，从光电传感器上发射的红外线经人体反射后被接收器接收，接收器中的光敏电阻R0阻值减小，定值电阻R两端的电压增大，电流变大，同时电磁铁磁性增强，吸引衔铁工作电路接通，灯泡发光，图中电磁铁的上端是S极。

11.如图7所示是一种“闯红灯违规证据模拟器”的工作原理图，光控开关接收到红光时会自动闭合，压敏电阻若同时受到车的压力，其阻值变小，电磁铁的磁性因电路中电流的改变而变      （选填“强”或“弱”），当电流变化到一定值时，衔铁与触点     （选填“1”或“2”）接触，电控照相机工作，拍摄违规车辆。

【答案】强，2。

【解析】光控开关接收到红光时会自动闭合，压敏电阻若同时受到车的压力，其阻值变小，电流变大，电磁铁的磁性因电路中电流的改变而变强，当电流变大到一定值时，吸引衔铁与触点2接触，电控照相机工作，拍摄违规车辆。

二、巩固提高

12. 如图8所示是直流电铃的原理图。下列关于电铃工作时的说法，不正确的是（     ）

A. 电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性且A端为N极

B. 电磁铁吸引衔铁，使电路断开

C. 小锤击打铃碗发出声音，是由于铃碗发生了振动

D. 小锤击打铃碗时，电磁铁仍具有磁性

【答案】D。

【解析】A. 电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性，用安排电阻判断出A端为N极；所以该选项正确；

B. 因为电磁铁有磁性，所以电磁铁吸引衔铁，使电路断开；所以该选项正确；

C. 小锤击打铃碗发出声音，是由于铃碗发生了振动；声音是由物体的振动产生的，所以该选项正确；

D. 小锤击打铃碗时，弹簧片与触电断开，电路断路，电磁铁没有磁性；所以该选项错误。

所以选D。

13. 在如图9所示的电磁铁，开关S2闭合时，保持滑片P位置不变，要使电磁铁磁性最强，正确的方法是（    ）

A. 闭合开关S1，M接1         B. 闭合开关S1，M接2

C. 断开开关S1，M接1         D. 断开开关S1，M接2

【答案】A。

【解析】要使电磁铁磁性最强，则电流应该变大，电磁铁的匝数最多。所以应该闭合开关S1和S2时，两个电阻并联，同时接线柱M接1。

所以选A。

14. 如图10所示的是某保密室的防盗报警电路，当有人闯入保密室时会使开关S闭合。下列说法正确的是（      ）

A. 开关S断开，电磁铁有磁性            B. 电磁铁工作时，上端为S极

C. 当有人闯入保密室时，a灯亮           D. 当有人闯入保密室时，b灯亮

【答案】D。

【解析】A.开关S断开，电磁铁电路不通电，所以电磁铁无磁性；所以该说法错误。

B.电磁铁工作时，用安培定则可以判断，上端为N极；所以该说法错误。

C.当有人闯入保密室时，会使开关S闭合，电磁铁有磁性，向下吸引衔铁，所以b灯亮，a灯不亮，所以所以该说法错误，D正确。

所以选D。

15. 如图11是小敏设计的汽车尾气中一氧化碳CO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。图中气敏电阻R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. 用久后，电源电压U1会减小，报警时CO最小浓度比设定值高

D. 为使该检测电路在CO浓度更低时报警，可将R2控制电路的滑片向下移

【答案】 C  

【解析】A、当CO浓度增大，电阻减小，电流增大时，电磁铁才会吸引衔铁，这时衔铁与下面的触点接通，只有电铃在BD部分才能报警，故A错误；

 B、当CO浓度增大，电阻减小，电流增大时，电磁铁的磁性会增强，故B错误；

 C、电磁铁吸引衔铁需要的磁力是不变的，即线圈中需要达到的电流大小不变；当电源电压减小时，控制电路部分电流变小，此时电磁铁磁力较小不能将衔铁吸下来报警；只有CO的浓度继续增大，气敏电阻的阻值继续减小，电路电流增大才能再次报警，因此报警时CO的最小浓度设定值偏高，故C正确；

 D、报警时控制电路中电流保持不变，即总电阻不变；当CO的浓度降低时，气敏电阻的阻值变大，为了正常报警，变阻器的阻值必须变小，即滑片向上移动，故D错误。

16. 如图12所示是某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置电路图，关于该电路图，它的说法正确的是（   ）

A. 当温度低于90℃时，报警装置就会响铃，同时绿灯亮

B. 当温度低于90℃时，报警装置就会响铃，同时红灯亮

C. 当温度达到90℃时，报警装置就会响铃，同时红灯亮

D. 当温度达到90℃时，报警装置就会响铃，同时绿灯亮

【答案】C。

【解析】当温度达到90℃时，水银乙金属丝接通，电磁铁有电流通过，会有磁性，吸引衔铁向下运动，使红灯与电铃串联的电路接通，所以报警装置就会响铃，同时红灯亮。

所以选C。

17．如图13所示，GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，当闭合开关S1、S2时，下列说法正确的是（   ）

A．电磁铁的右端为N极

B．小磁针将顺时针旋转

C．当P向左滑动时，电磁铁的磁性增强，指示灯变暗

D．当P向右滑动时，电磁铁的磁性减小，电压表的示数减小

【答案】D

【解析】（1）根据安培定则可知，电磁铁的左端为N极，右端为S极，根据磁极间的相互作用可知，右侧的小磁针将会逆时针旋转，故AB错误；

（2）闭合开关S1和S2，使滑片P向左滑动，电阻变小，电流变大，磁场的磁性增强，巨磁电阻的阻值减小，电路电流变大，所以指示灯的亮度会变亮，故C错误。使滑片P向右滑动，电阻变大，电流变小，磁场的磁性变弱，巨磁电阻的阻值变大，电路电流变小，根据U=IR可知，灯泡两端的电压减小，电压表示数变小，故D正确。

18.如图14所示是汽车启动装置原理图，对于这一装置及其工作特点，下列说法中不正确的是（  ）

A. 旋转钥匙能使电磁铁所在电路工作

B. 电磁铁的工作电压比电动机的工作电压低

C. 电磁铁通电时，上端是S极，下端是N极

D. 电磁铁通电时，吸引上方的衔铁，使触点B向右与C接触

【答案】C。

【解析】A.旋转钥匙，电路接通，能使电磁铁所在电路工作，所以该选项正确；

B.一般情况下，控制电路的电压比工作电路的电压要低，所以电磁铁的工作电压比电动机的工作电压低，该选项正确；

C.电磁铁通电时，用安培定则可以判断电磁铁上端是N极，下端是S极；该选项不正确；

D.电磁铁通电时，吸引上方的衔铁，使触点B向右与C接触，该选项正确。

所以选C。

19. 图15甲为一款“智能照明灯”的电路，灯L天暗时自动发光，天亮时自动熄灭。控制电路中，电源电压恒定，R1为定值电阻，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度变化的曲线如图乙所示（照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx）。以下说法正确的（   ）

A．电磁继电器利用电磁感应原理工作

B．R2的阻值随光照强度的增大而增大

C．当光照强度增大时，电压表示数减小

D．若将R1换成阻值稍小的电阻，可增加灯L的发光时间

【答案】C

【解析】A、电磁继电器是利用电流的磁效应原理工作的，故A错误；

B、由图乙可知，光敏电阻R2的阻值随光照强度的增大而减小，故B错误；

C、由于R2的阻值随光照强度的增大而减小，当光照强度增大时，R2的阻值减小，根据串联分压的规律可知，R2两端的电压减小，即电压表示数减小，故C正确；

D、由于控制电路的电源电压不变，电磁继电器工作时，衔铁被吸合的电流不变，根据R=可知，衔铁被吸合时控制电路的总电阻不变。若R1换成阻值较小的电阻，则R2的阻值变大，此时需要的光照强度减弱，即灯L在天不太亮时已经熄灭，在天很暗时才自动发光。由此可见，将R1换成阻值较小的电阻，可缩短灯L的发光时间，故D错误。

所以选C。

20．为了研究通电螺线管的磁性强弱与哪些因素有关，某小组同学利用一个螺线管、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，闭合电键，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17(a)的现象。接着他们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，现象分别如图17(b)、(c)、(d)所示。请仔细观察图中的操作和现象，然后归纳得出结论。

①比较图17(a)与(b)[或(a)与(c)，或(a)与(d)]两图可得：                        。

②比较图17(b)与(c)与(d)三图可得：                                        。

【答案】①在电流相等的情况下，同一通电螺线管插入铁棒后，通电螺线管的磁性增强；②在电流相等的情况下，插入同一通电螺线管的铁棒越多，通电螺线管的磁性越强。

【解析】①比较图7(a)与(b)[或(a)与(c)，或(a)与(d)]两图，同一通电螺线管的电流相等，（a）没有铁棒，（b）没有铁棒，有铁棒时，弹簧伸长大，表明通电螺线管的磁性强，故可得：在电流相等的情况下，同一通电螺线管插入铁棒后，通电螺线管的磁性增强。

②比较图7(b)与(c)与(d)三图，同一通电螺线管的电流相等，但是铁棒的数量越来越多，弹簧伸长的越大，表明通电螺线管的磁性越强，可得：在电流相等的情况下，插入同一通电螺线管的铁棒越多，通电螺线管的磁性越强。

21．如图所示，将研究电磁铁的电路连接完整，要求闭合开关后，滑动变阻器滑片向右滑动时，永磁体对桌面的压力增大。

【解析】将滑片P向右移动，永磁体对桌面的压力增大，说明永磁体受到的斥力增大，则电路中电流增大，由欧姆定律可知，滑动变阻器接入电路的阻值变小，则应该将变阻器下面的接线柱与电磁铁串联接入电路中；

永磁体对桌面的压力增大，说明永磁体受到向下的斥力，根据同名磁极相互排斥可知，电磁铁下端应为N极，利用安培定则可知电流从电磁铁下方流入、上方流出；如图所示。

22. 如图所示，在“探究电磁铁磁性强弱与电流大小关系”的实验中，某同学用绝缘细线将电磁铁M悬挂在铁架台上，并保持它与软铁块P的距离不变。

（1）以下是他的部分实验步骤：

①断开开关S，按图组装实验电路，将滑动变阻器的滑片置于最       （选填“左”或“右”）端。用已调零的电子测力计测出软铁块P对测力计的压力F0并记录在表格中；

②闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片到适当位置，读出电流表的示数I和电子测力计的示数F，并将I、F的数据记录在表格中；

③仿照步骤②再进行两次实验。

（2）由表中数据可以得出的实验结论是：对于同一电磁铁，              .

（3）闭合开关S后，电磁铁下端的磁极为        （选填“N”或“S”）极。

（4）本实验中，滑动变阻器除了保护电路的作用外，还起到               的作用。

【答案】（1）①右；（2）通过线圈的电流越大，电磁铁的磁性越强；（3）S；（4）改变电路中电流大小。

【解析】（1）①连接电路时，开关要断开，闭合开关前，滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置，由图右可知，滑动变阻器连入电路的下面接线柱在左侧，因此，闭合开关前，滑动变阻器的滑片置于最右端；

（2）由表中数据可知，电磁铁的线圈匝数不变，只改变了电路中电流大小，且电流增大时，电子测力计示数的变化量F增大（即电磁铁对软铁块的吸引力增大），所以可得出结论：通过电磁铁线圈的电流越大，电磁铁的磁性越强；

（3）导线绕成线圈即可组成电磁铁；根据电源的正负极，判断出电磁铁中电流的方向是从左向右的，由安培定则可判出电磁铁的上端为N极，下端为S极；

（4）本实验中，滑动变阻器除了保护电路的作用外，还起到改变电路中电流大小的作用。

23．光敏电阻是阻值随光的照度发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx）。某光敏电阻R的阻值随照度变化的曲线如图甲所示。

（1）如图乙所示是街道路灯自动控制模拟电路所需元件。利用蓄电池给电磁铁供电，路灯接入电压为220V的照明电路，为达到天亮灯熄天暗灯亮的效果，请用笔画线代替导线，将路灯连入照明电路中。

（2）已知当线圈中的电流大于或等于2mA时，继电器的衔铁将被吸合。图中蓄电池可提供的电压为U=6V，内部电阻忽略不计，有三个不同规格的滑动变阻器可供选择：R1(0~100Ω)，R2(0~500Ω)、R3(0~1800Ω)。要求当凌晨天色渐亮照度增大至1.0lx时路灯才停止工作，滑动变阻器应选择       (选填“R1”、“R2”或“R3”)。选定滑动变阻器后，如果为了节约用电，要求在天色更暗一些时路灯就停止工作，滑动电阻器触片P应该              (选填“向右滑动”、“向左滑动”或“不滑动)。

【答案】（1）如图所示；（2）R3；向左滑动。

【解析】（1）白天光照强，光敏电阻阻值减小，控制电路电流增大，电磁铁磁性增强，继电器的衔铁将被吸合，路灯不亮；当夜晚光照减弱，光敏电阻阻值增大，控制电路电流减小，电磁铁磁性减弱，释放衔铁，路灯工作，因此电路连接如图所示；

（2）当线圈中的电流大于或等于2mA时，继电器的衔铁将被吸合，路灯停止工作。

当I=2 mA时，控制电路总电阻R== =3000Ω，由甲图可知照度为1.0lx时，光敏电阻阻值为2kΩ，则此时滑动变阻器连入电阻R2=R－R1=3000Ω－2000Ω=1000Ω，因此滑动变阻器应选择R3；路灯开始工作时，控制电路电流、电压一定，因此电阻一定，天色更暗时，光照减弱，光敏电阻阻值增大，所以滑动变阻器连入电阻应减小，即向左滑动。