2022年初中物理同步 9年级全册 第29课电磁铁、电磁继电器（教师版含解析）.docx

1、第29课 电磁铁、电磁继电器目标导航课程标准课标解读1.知道电磁铁的组成；2. 知道电磁铁的磁性强弱影响因素；3. 知道电磁继电器工作原理并能简单问题分析。1.通过实验知道电磁铁强弱与电流大小、线圈匝数与是否有铁芯有关2.知道电磁继电器工作原理并能运用电磁继电器与实际生活中知识精讲知识点01 电磁铁1.在通电螺线管里面加上一根铁芯，就成了一个电磁铁。2.电磁铁磁场的强弱与电流的大小、线圈的匝数有关。3.电磁铁的优点：磁场的强弱，可以通过电流的大小、线圈的匝数来控制；磁场的方向，可以通过电流的方向来控制；磁场的有无，可以通过开关的通断来控制。【例题1】(2019湖北宜昌)如图所示，是某学习小组同

2、学设计的研究“电磁铁磁性强弱”的实验电路图。(1)要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过 来实现；要判断电磁铁的磁性强弱，可观察 来确定。(2)下表是该组同学所做实验的记录：电磁铁(线圈)50匝100匝实验次数123456电流 / A0.81.21.50.81.21.5吸引铁钉的最多数目 / (枚)81071114 比较实验中的1、2、3(或4、5、6)，可得出的结论是( )A.电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的电流越大电磁铁的磁性越强；B. 电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的电流越大电磁铁的磁性越弱；C. 电磁铁的电流一定时，电磁铁磁性越强；D. 电磁铁的电流一定时，电磁铁磁性越弱。比

3、较实验中的1和4(或2和5或3和6)，可得出的结论是( )A.电磁铁线圈中的电流一定时，线圈的匝数越多电磁铁的磁性越强；B. 电磁铁线圈中的电流一定时，线圈的匝数越多电磁铁的磁性越弱；C. 电磁铁线圈中的匝数一定时，线圈中电流越大电磁铁的磁性越强；D. 电磁铁线圈中的匝数一定时，线圈中电流越大电磁铁的磁性越弱。(3)在与同学们交流讨论时，另一组的一个同学提出一个问题：“当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱会不会还与线圈内的铁芯大小有关？”你对此猜想是： ；现有大小不同的两根铁芯，利用本题电路说出你验证猜想的方法。【答案】(1)移动滑动变阻器滑片；吸引铁钉的数目；(2)A.A.(3)有关

4、，在同一螺线管中分别插入细的和粗的铁芯 观察吸引铁钉的数目【解析】(1)要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过移动滑动变阻器滑片来实现；要判断电磁铁的磁性强弱，可观察吸引铁钉的数目来确定。(2)比较实验中的1、2、3(或4、5、6)，可得出的结论是：电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的电流越大电磁铁的磁性越强。A选项符合题意。比较实验中的1和4(或2和5或3和6)，可得出的结论是：电磁铁线圈中的电流一定时，线圈的匝数越多学科网电磁铁的磁性越强。A选项符合题意。(3)当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱与线圈内的铁芯大小有关，在同一螺线管中分别插入细的和粗的铁芯 观察吸引铁钉的数目。主要

5、方法是控制变量法。知识点02 通电螺线管的磁场1.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、强电流电路的装置。实质上它就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。2.电磁继电器由电磁铁、衔铁、簧片、触点组成。【知识拓展】1在通电螺线管和它里面的铁芯构成了一个电磁铁影响电磁铁磁性强弱的因素：(1)电流的强弱；(2)线圈匝数的多少；(3)有无铁芯工作原理是利用了电流的磁效应2电磁继电器利用低压、弱电流电路的通断，间接控制高压、强电流电路电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的开关。3扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置扬声器的线圈中通过时刻变化的电流，产生不同方向的磁场，线圈就不断

6、地来回振动，纸盆也振动起来，就发出了声音4.在探究“影响电磁铁磁性强弱”的实验中应用了控制变量法和转换法。【知识拓展】探究影响电磁铁的磁性强弱的因素试题解法技巧首先从已有知识写出影响电磁铁磁性的因素：电流的大小与线圈的匝数；根据影响因素选择合理的器材，明确显示电磁铁磁性强弱的方法，然后利用控制变量法设计实验方案；最后根据实验现象得出结论。注意：实验结论要强调”在xxxx相同时”前提条件.【知识拓展】电磁铁的应用电磁继电器首先要分清控制电路和工作电路；分析步骤：分析当电磁铁无磁性时，观察衔铁上的动触点与哪个静触点连接，进而明确工作电路的初始工作状态；然后再分析当电磁铁有磁性时，观察衔铁上的动触点

7、又与哪个静触点连接，进而明确工作电路的末工作状态；注意：对于“报警器”类工作电路，务必明确控制电路通电或断电的控制方法，从而明确电磁铁磁性的有无。【例题2】(2021山东烟台中考真题)某兴趣小组设计了一种路灯自动控制装置，路灯的通断由光控开关控制，两路灯的额定电压为220V，R为保护电阻，S为光控开关，白天光控并关断开两路灯不发光，晚上光控开关闭合，两路灯正常发光。下列电路设计符合要求的是()ABCD【答案】C【详解】A当开关S闭合时，将衔铁吸引下来，下面的灯亮，当开关断开，上面的灯亮，即每一次只能亮一个灯，故A不符合题意；B工作电压只有220V，而此选项中两个灯泡串联，两个灯泡都不能正常发光

8、，故B不符合题意；C两灯泡并联，都能正常发光，且当开关闭合时，衔铁被吸下，灯泡正常发光，当开关断开时，两灯泡都不发光，故C符合题意；D不论开关是否闭合，两个灯泡都能同时正常发光，不能同时熄灭，故D不符合题意。故选C。故选B。分层提分题组A 基础过关练1如图为电磁铁的线路图开关S闭合后，滑动变阻器的滑片P向右滑动过程中()A电磁铁的右端为S极，磁性增强。B电磁铁的右端为S极，磁性减弱。C电磁铁的右端为N极，磁性增强。D电磁铁的右端为N极，磁性减弱。【答案】D【解析】由图可知，电流从螺旋管的左端流入、右端流出，用右手握住螺旋管，四指指向电流的方向，则大拇指指向右端，所以右端是N极，故AB错误；滑动

9、变阻器的滑片P向右滑动过程中，接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，由I=U/R可知，电路中的电流变小，通过电磁铁的电流变小，则在螺旋管的匝数一定时，电磁铁的磁性减弱，故C错误、D正确2.电磁继电器是利用控制电路通断的开关，它的工作原理是：通过直接控制“控制电路”的通断，间接控制“电路”的通断。【答案】电磁铁；高压。解析：电磁继电器主要是利用电磁铁控制工作电路通断的开关，通过开关控制电磁铁电流的通断，使电磁铁有无磁性，从而控制被控电路的通断，实现远距离操作和自动控制等功能，它可以用低压电源控制高压电源，弱电流控制强电流等。3.如图所示，是一种安全门锁的工作原理示意图保安室里的工作人员通过开

10、关即可控制安全门锁的开、闭请你根据示意图，分析安全门锁的工作原理【答案】见解析。【解析】闭合开关后，电磁铁中有电流通过，电磁铁具有磁性，能吸引铁质插销使门锁打开，并且弹簧被拉长；断开开关后，电磁铁中无电流通过，电磁铁会失去磁性，铁质插销会在弹簧弹力的作用下插入插槽，门锁关闭题组B 能力提升练1(2019海南)如图所示，GMR是一个巨磁电阻，其特性是电阻在磁场中会急剧减小，且磁场越强电阻越小，闭合开关S2后，下列四种情况相比较，指示灯最亮的是()AS1断开，滑片P在图示位置。BS1闭合，滑片P在图示位置。CS1闭合，滑片P在滑动变阻器最右端。DS1闭合，滑片P在滑动变阻器最左端。【答案】D【解析

11、】AS1断开时，电磁铁无磁性，由题意可知GMR的电阻最大，由I=U/R可知，右侧电路中电流最小，由P=I2R可知，指示灯的实际功率最小，指示灯最暗，故A错误；B、C、D闭合S1时，GMR所处的位置由无磁场变为有磁场，GMR的阻值减小；当滑片P在滑动变阻器最左端时，左侧电路的电阻最小，由I=U/R可知，左侧电路中的电流最大，电磁铁磁性最强，则GMR的电阻最小，右侧电路中电流最大，由P=I2R可知，指示灯的实际功率最大，指示灯最亮，故BC错误，D正确2.(2020湖南娄底模拟)如图所示，电磁铁上方附近有一点A，小磁针置于电磁铁的右方附近。闭合开关S，下列判断正确的是()A电磁铁的左端为N极 B电磁

12、铁上方A点的磁场方向向右C小磁针静止后，其N极的指向向右 D向左移动滑片P，电磁铁的磁性减弱【答案】C【解析】(1)根据线圈的绕法和电流的方向，可以确定螺线管的NS极；(2)据磁感线的方向分析判断即可解决；(3)据磁体间的相互作用分析小磁针的运动方向；(4)电磁铁磁性强弱的影响因素：电流大小、线圈匝数多少、有无铁芯。电流越大，匝数越多，有铁芯时电磁铁的磁性越强。A.由安培定则可知，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向右端，则通电螺线管的右端为N极，故A错误；B.在磁体的外部，磁感线从N极指向S极，所以通电螺线管外A点的磁场方向向左，故B错误；C.通电螺线管的右端是N极，根据异名磁极相

13、互吸引可知，小磁针的S极应靠近螺线管的右端，则小磁计的S极向左转动，小磁针会逆时针旋转，故小磁针静止时，其N极的指向向右，故C正确；D.向左移动滑片P，连入电路的电阻减小，电流增大，电磁铁的磁性增强，故D错误。3.(2019四川绵阳)如图所示是一个水位自动报警器的原理图。水位到达金属块A之后，(选填“红”或“绿”)灯亮；当绿灯亮时电磁铁(选填“有”或“无”)磁性。【答案】红；无。解析：由题意可知，这一水位自动报警器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。图中所示的水位自动报警器工作原理：当水位到达A时，由于一般水具有导电性，那么电磁铁所在电路被接

14、通，电磁铁具有磁性，向下吸引衔铁，从而接通红灯所在电路，此时红灯亮，而绿灯不亮；当绿灯亮时，衔铁与绿灯的触点接触，说明电磁铁无磁性。4.(2019四川达州)如图是研究电磁铁磁性的电路图，则电磁铁的S极为 (选填“A”或“B”)端。当滑动变阻器的滑片P向右移动时，电磁铁的磁性变 (选填“强”或“弱”)。【答案】B；弱。【解析】(1)由图看出，电流从电磁铁下端流入，依据安培定则，四指顺着电流方向，大拇指应向上握住电磁铁，所以上端为N极，B端的磁极为S极。(2)滑动变阻器的滑片P向右移动时，连入电路的电阻变大，电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱。5(2021宁夏中考真题)如图是某兴趣小组设计的自动干

15、手器电路图，其中光敏装置相当于开关，用光表示。当环境光线暗时，开关闭合。(1)请说明干手的工作过程。(2)请你对此设计提出一条改进措施。【答案】(1)见解析；(2)在加热电阻加一个光控开关，即晚上时，停止工作【详解】(1)当手伸入自动干手器时，光线变弱，开关闭合，电磁铁将衔铁吸下，与触点C结合，电动机和加热电阻开始工作，吹热风；当开关闭合时，衔铁与a接触，指示灯亮，加热，但是电动机不工作。(2)在加热电阻加一个光控开关，即晚上时，停止工作，晚上时无人时，停止工作，节约用电。6(2020青岛模拟)探究电生磁。 根据图1可知：电流的磁场方向与 方向有关据图2可知：通电螺线管外部的磁场与 磁体的磁场

16、相似。根据图2中小磁针的指向，标出电源的正、负极根据图3可知：电磁铁磁性的强弱跟 有关。要使图3中乙电磁铁的磁性增强，可以 。【答案】电流；条形；如图；线圈匝数；将滑动变阻器的滑片向左移动。【解析】根据图1可知：电流方向改变，小磁针偏转方向发生改变，这说明电流的磁场方向与电流方向有关；据图2可知：通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似的；小磁针静止时N极的指向与磁感线的方向是相同的，磁感线是从N极出来，然后回到S极的，故通过螺线管的右端为N极，根据安培定则可知，螺线管中电流方向是向下的，即电源右端为正极；如图：；根据图3可知：在电流相同时，线圈匝数越多的，吸引的大头针个数越多，这说电磁铁磁性

17、的强弱跟线圈匝数有关。通过增大电流可以增大电磁铁的磁性，故可以将滑动变阻器的滑片向左移动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路中的电流变大。7.(2019福建模拟题)为了探究“电磁铁的磁性强弱与哪些因素”有关，做了以下几次实验，实验现象如图所示。根据图示现象回答下列问题：(1)通过观察图甲中A与B两个电磁铁，当通过线圈的电流相同时、有无铁芯相同时，电磁铁线圈的匝数越多，它的磁性就越_。(2)通过观察图甲中B与C两个电磁铁，当通过线圈的电流相同时、线圈的匝数相同时，_铁芯的电磁铁，它的磁性就越强。(选填“有”或“无”)(3)通过观察图乙与丙，当线圈的匝数相同、有无铁芯相同时，电磁铁的电流越_，它的

18、磁性就越强。(4)结论：影响电磁铁磁性强弱的因素有_【答案】(1)强 (2)有(3)大(4)通过电磁铁的电流大小、线圈的匝数、有无铁芯【解析】(1)图甲中A、B两电磁铁，通过线圈的电流相同时、有无铁芯相同时，线圈的匝数越多，吸引大头针数目越多，表明它的磁性就越强(2)图甲中B、C两电磁铁，通过线圈的电流相同时、线圈匝数相同时，有铁芯的电磁铁吸引大头针数目越多，表明它的磁性就越强(3)线圈的匝数相同、有无铁芯相同，图丙中滑动变阻器连入电路的电阻变短，电阻变小，电路中电流增大，电磁铁吸引大头针增多，电磁铁的磁性增强说明通过电磁铁的电流越大，它的磁性就越强(4)结论：影响电磁铁磁性强弱的因素有通过电

19、磁铁的电流大小、线圈的匝数、有无铁芯点评：(1)掌握电磁铁磁性强弱的影响因素能用控制变量法和转换法探究电磁铁磁性强弱的影响因素题组C 培优拔尖练1.(2021浙江杭州市中考真题)如图所示，闭合电磁铁开关S，条形磁铁静止在水平桌面上。下列判断正确的是()A条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力B条形磁铁受到桌面对其向左的摩擦力C将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁受到的摩擦力不变D若只改变电源的正负极，条形磁铁受到的摩擦力变大【答案】A【详解】A由安培定则得，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向电磁铁右端为N极，左侧为S极，同名磁极相互排斥，所以条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力，故A正确

20、；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水平向右的摩擦力为一对平衡力，故B错误；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，电磁铁的磁性变弱，排斥力变小，摩擦力和排斥力是一对平衡力，大小相等，所以摩擦力变小，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，则电磁铁的磁性不变，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，此时吸引力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，则摩擦力不变，故D错误。故选A。2(2019河南模拟题)如图所示为一恒温箱温控电路，包括工作电路和控制电路两部分。R为

21、热敏电阻(置于恒温箱内)，阻值随温度变化的关系如图所示。恒温箱温控电路工作原理是：加热过程中，恒温箱温度升高到一定值时，控制电路中电流会达到一定值，继电器的衔铁被吸合，工作电路停止加热。(1)图中所示状态，电路处于加热还是未加热?(2)恒温箱的温度为100时，继电器线圈中的电流达到20mA，衔铁被吸合，此时热敏电阻R消耗的功率是多少?(3)电阻R有什么作用?【答案】(1)加热。(2)热敏电阻R消耗的功率是0.02W。(3)一是保护电路，二是调节温控箱的控制温度。【解析】(1)图示中的状态，电热丝被接在了220V的电路两端，故电路处于加热状态中；(2)由热敏电阻与温度的关系可得出，温度为100时

22、的温度值，再由电流的大小即可计算它消耗的电功率；(3)由于R是滑动变阻器，故它在电路中的作用是保护电路和调节温控箱的控制温度。3. (2021河南中考真题)小聪利用光敏电阻为社区设计了一种自动草坪灯，其工作原理如图所示。工作电路中有两盏规格均为“220V 44W”的灯泡L，天暗时灯自动发光，天亮时灯自动熄灭。控制电路中电源电压U恒为6V，定值电阻R为200。在一定范围内，光敏电阻R的阻值与光照强度E(光照强度E的单位为lx，光越强光照强度越大)之间存在一定关系，部分数据如下表所示。电磁铁的线圈电阻忽略不计，当天色渐暗，通过线圈的电流为0.02A时，恰好启动工作电路的照明系统。试问：光照强度E/

23、lx1.02.03.04.05.0光敏电阻R/12060403024(1)随着光照强度减小，光敏电阻R的阻值_(选填“增大”或“减小”)，电磁铁的磁性_(选填“增强”或“减弱”)，当光照强度减小到一定值时，衔铁会被_(选填“吸下”或“释放”)，照明系统启动。(2)两盏灯均正常发光时，工作电路中的总电流是多少？(_)(3)照明系统恰好启动时，光敏电阻R的阻值为多少？(_)此时光照强度为多少？(_)【答案】增大 减弱 释放 0.4A 100 1.2lx 【详解】(1)1由表格信息可知，关照强度由5.0lx减小到1.0lx时，光敏电阻的阻值从24增大到120，说明随着光照强度的减小，光敏电阻的阻值增大。23影响电磁铁磁性的因素有：电流大小和线圈匝数。由题意可知，光敏电阻阻值变大时，电路中的电流变小，在线圈匝数不变时，磁性减弱。当光照强度减小到一定值时，衔铁会被释放，此时工作电路接通，照明系统启动。(2)4由工作电路电路图可知，俩个同规格的灯泡并联在220V电压上，则电路中的总电流为(3)56照明系统恰好启动时，通过线圈的电流为0.02A，则此时控制电路的总电阻为则由表格信息可知，光敏电阻的阻值和光照强度的乘积是一个定值，即120lx。所以光敏电阻的阻值和光照强度成反比，则当光敏电阻阻值为100时，光照强度为