16.3 《探究电磁铁的磁性》（分层练习）解析版

16.3探究电磁铁的磁性一、单选题1．小明在科学拓展课上制作了一个简易喇叭（原理如图）。接通信号源后，电流的方向不断改变，导致线圈的磁极不断变化，通过吸引或排斥磁铁，带动纸盆振动。为改变纸盆振动幅度以调节喇叭响度，下列方法不可行的是（

）A．改变磁铁的磁极 B．改变电流的大小C．改变磁铁磁性强弱 D．改变线圈的匝数【答案】A【解析】由题知，接通信号源后，电流的方向不断改变，导致线圈的磁极不断变化，通过吸引或排斥磁铁，带动纸盆振动发声。A．改变磁铁的磁极，并不能改变起到改变磁性强弱的作用，不能改变纸盆振动幅度（即不能调节喇叭响度），所以A方法不可行。故A符合题意；BCD．为改变纸盆振动幅度以调节喇叭响度，可以改变电磁铁的磁性强弱，具体来说可以改变电流大小或改变线圈匝数；还可以改变永磁铁的磁性强弱（如更换永磁铁或充磁），所以BCD都可行。故BCD不符合题意。故选A。2．下列装置中，利用电磁铁制成的是（）A．指南针 B．白炽灯 C．电铃 D．发光二极管【答案】C【解析】指南针是磁铁制成的，白炽灯是钨丝制成的，电铃内部主要部件是电磁铁，发光二极管是用半导体材料制成的。故选C。3．如图甲，2020年6月21日，我国时速600公里高速磁浮试验样车，在上海同济大学磁浮试验线上成功试跑，标志着我国磁悬浮技术已达到世界领先水平。列车上电磁体始终通有直流电，铁轨上线圈通电后，电磁体和线圈会变成一节节带有N极和S极的电磁铁，列车所受磁力如图乙所示。下列有关说法错误的是（）A．磁悬浮列车是利用同名磁极相互排斥的原理悬浮在轨道上的B．图中列车在磁力作用下正在向右行驶C．要保证列车一直向前行驶轨道，线圈的N极和S极就要不断变换，则铁轨上线圈中应通直流电D．为了节约能源，列车行驶时应对铁轨上线圈分区段供电【答案】C【解析】A．磁场力使列车能够悬浮在轨道上，利用的是列车与轨道间同名磁极相互排斥的原理，故A正确，A不符合题意；B．根据力的示意图能够看出，不同磁极间受力方向是向右的，列车整体受力方向向右，故B正确，B不符合题意；C．要使列车一直向右运动，需要使列车与轨道间磁极始终如题中所示，列车上磁体通有直流电，磁极方向始终不变，轨道上磁极需要改变，因此铁轨上线圈应该通有交流电，故C错误，C符合题意；D．列车具有惯性，分区段供电，列车在无电区段可以利用惯性继续运动，从而节约能源，故D正确，D不符合题意。故选C。4．如图所示，将绝缘导线绕在铁钉上并与电池相连接，铁钉将（）A．被熔化 B．有磁性 C．明显伸长 D．有电流通过它【答案】B【解析】将绝缘导线绕在铁钉上并与电池相连接就构成了一个电磁铁，铁钉将有磁性。故选B。5．图﹣1是一种磁悬浮地球仪摆件，地球仪内部装有磁铁，底座内部装有如图﹣2所示的电磁铁。下列说法正确的是（）

A．图﹣1中，电磁铁周围存在着真实的磁场和磁感线B．图﹣1中，地球仪利用异名磁极相互排斥的原理悬浮C．图﹣2中，电磁铁的上端是S极D．图﹣2中，将电源正负极对调后，电磁铁周围的磁场方向不变【答案】C【解析】A．磁体周围存在磁场，电磁铁周围也存在磁场，磁感线是为了描述磁场的分布，假想的曲线，不存在磁感线，故A错误；B．磁悬浮地球仪之所以能悬浮在空中，是利用了同名磁极相互排斥的原理，故B错误；C．图﹣2中，电流从螺线管的上端流入，由安培定则和图示可知，电磁铁上端为S极，故C正确；D．图﹣2中，将电源正负极对调后，电流的方向发生了改变，电磁铁磁极方向随之改变，电磁铁周围的磁场方向改变。故D错误。故选C。二、填空题6．如图所示，闭合开关，铁块、弹簧在图中位置静止，电磁铁的下端为极（选填“N”或“S”）；当滑动变阻器的滑片向左移动时，电流表示数将，弹簧的长度将。（选填“变大”、“变小”或“不变”）【答案】S变小变小【解析】[1]根据安培定则可得，螺线管的上端为N极，下端为S极。[2][3]若将变阻器的滑片P向左移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，所以电路中的电流变小，通电螺线管的磁性减弱，故对铁块的作用力减小，即弹簧长度应变小。7．通电螺线管的磁性：匝数一定时，通过越大，磁性越强；电流强度一定时，线圈越多，磁性越强；都一定时，有铁芯的比没铁芯的磁性强；通电螺线管的极性可用来改变。【答案】电流匝数匝数、电流电流方向【解析】[1][2][3][4]通电螺线管的磁性和电流大小有关，和匝数多少有关，和有无铁芯有关。匝数一定时，通过的电流越大，磁性越强；电流强度一定时，线圈匝数越多，磁性越强；匝数、电流都一定时，有铁芯的比没铁芯的磁性强。通电螺线管的极性可用电流方向来改变。8．丹麦物理学家奥斯特首先发现了电与磁之间存在本质联系，生产生活中的（选填“电磁起重机”“台灯”或“电热毯”）主要是利用电流磁效应工作的．飞机起飞时，利用了空气流速越大压强越（选填“大”或“小”）的原理．【答案】电磁起重机小【解析】通电导线周围有磁场，这就是的电流的磁效应，电磁起重机、电磁继电器等都是利用该原理制成的；台灯工作时把电能转化为光和热，不是利用电流磁效应工作的；电热毯是利用电流流过导体时发热而工作的，应用了电流的热效应．飞机的机翼通常都做成上面凸起，下面平直的形状．这样当飞机起飞时，流过机翼上方的空气流速大，压强小，流过机翼下方的空气流速小，压强大．机翼上下方所受到的压力差便形成向上的升力．故飞机起飞时，利用了空气流速越大压强越小的原理．9．在探究“电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关”的实验中，小聪连接了如图所示的电路，电磁铁A端放有一小磁针，闭合开关，小磁针（选填“顺”或“逆”）时针转动，向右移动滑动变阻器的滑片，电磁铁磁性（选填“增强”、“减弱”或“不变”）。电磁铁磁性的强弱还与有关。

【答案】顺减弱线圈的匝数【解析】[1]由图可知螺线管中电流由左侧流入，则由右手螺旋定则可知，螺线管A端为N极，B端为S极，因异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，则可知小磁针顺时针转动。[2]若滑动变阻器的滑片P向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，则由欧姆定律可得线圈中的电流变小，则电磁铁的磁性减弱。[3]电磁铁磁性的强弱除了与电流大小有关，还与线圈的匝数有关。10．科学家已经发现了巨磁电阻（GMR）效应：微弱的磁场可以导致某种材料的电阻阻值急剧变化。如图所示的电路是研究巨磁电阻特性的原理示意图，实验发现：闭合开关S1、S2后，在向左轻轻地移动滑片P的过程中，指示灯明显变亮。在此过程中，电磁铁的磁场（选填“增强”或“减弱”），巨磁电阻的阻值明显（选填“增大”或“减小”）。【答案】增强减小【解析】[1][2]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，右边电路中的指示灯明显变亮，则说明右边电路的电流变大了，巨磁电阻的电阻变小了，即巨磁电阻的阻值随磁场的增强而减小。三、作图题11．如图是“探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数关系”的实验电路，用笔画线代替导线，将电路连接完整（要求滑动变阻器可以改变电路中的电流）。

【答案】

【解析】探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数关系时，需要控制通过两个线圈的电流相同，线圈的匝数不同，所以两个线圈应该是串联的；滑动变阻器采用一上一下的接法，实物图如下所示

12．闭合开关，小磁针静止在螺线管左侧，在图中括号内标出电源“+”或“-”极，并用箭头标出图中磁感线方向。【答案】【解析】由图可知，小磁针右侧为N极，根据异名磁极相互吸引，则螺线管左侧对应为S极，根据安培定则可知，电流从右侧流入螺线管，则电源右侧为正极；在螺线管的外部，磁感线由N极出发回到S极，据此画出磁感线方向，如图所示：四、实验题13．在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，实验器材有：两节新干电池、滑动变阻器、大头针、铁钉、开关、导线等，实验过程如图所示。（1）实验中，通过观察来比较电磁铁磁性的强弱；（2）分析比较如图甲、乙所示两次实验现象，可以得出结论：电磁铁线圈的匝数一定时，通过电流越大，电磁铁的磁性越；（3）如图丙所示，将两个电磁铁串联在电路进行实验的目的是控制通过两个电磁铁的；分析实验现象可得出结论：。【答案】吸引大头针的数量强电流相同电流相同时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强【解析】（1）[1]电磁铁磁性强弱通过比较电磁铁吸引大头针的多少来反映，电磁铁吸引的大头针越多，电磁铁磁性越强。（2）[2]图乙中的滑动变阻器电阻小于甲的电阻，所以甲中通过线圈的电流小于乙中的电流；从图上可以看出，乙中电磁铁吸引的大头针较多，表明乙中电磁铁的磁性强，说明通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强。（3）[3][4]丙图中两电磁铁串联在电路中，通过的电流处处相等；右边的电磁铁的线圈匝数多，且它电磁铁吸引的大头针较多，表明左面的电磁铁的磁性强，说明通过电磁铁的电流相同时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强。14．小芳想探究“磁铁的磁性强弱是否与温度有关”。她设计甲电路：将一条形磁铁的一端固定在铁架台上，另一端吸着一些小铁钉，用酒精灯给磁铁加热。(1)经过一段时间后，当磁铁被烧红时，发现铁钉纷纷落下，从小芳的实验可得出的初步结论是；(2)根据这一结论，他大胆设计了一个温度报警器，装置如图乙所示，图中的弹簧开关材质应该选用（选填“铜”、“铁”或“铝”）。【答案】磁体的温度越高，磁性越弱铁【解析】(1)[1]磁体的磁性强弱不直观，转化为看的到的铁钉，磁性越强，吸引铁钉越多，开始铁钉较多，给磁铁加热温度升高后，铁钉减少，磁性减弱，说明磁铁的温度越高，磁性减弱。(2)[2]磁铁可以吸引铁、钴、镍等物质，所以弹簧开关材质应该选用铁。

一、单选题1．法国科学家阿尔贝•费尔和德国科学家彼得•格林贝格尔由于发现了巨磁电阻（GMR）效应而荣获2007年度诺贝尔物理学奖。图中GMR代表巨磁电阻，在磁场中，其阻值随磁场的逐渐变强而减小，闭合开关S1、S2，下列说法中正确的是（）

A．电磁铁左端为N极B．电磁铁外部的磁感线从右端出发回到左端C．将滑片P向b端滑动，电磁铁磁性变强D．将滑片P向a端滑动，指示灯变暗【答案】A【解析】AB．闭合开关，电流从右端流入电磁铁，根据安培定则可得，电磁铁左端为N极，磁感线从左端出发回到右端，故A正确、B错误；C．滑片向b端滑动，电路中电阻变大，电流减小，电磁铁磁性变弱，故C错误；D．滑片向a端滑动，电路中电阻变小，电流变大，电磁铁磁性变强，GMR的阻值变小，指示灯所在电路的电流变大，指示灯变亮，故D错误。故选A。2．如图所示，条形磁铁放在粗糙程度相同的水平桌面上静止后，闭合开关S，滑片P向下移动。下列说法正确的是（）

A．电路中电流逐渐变小 B．条形磁铁所受摩擦力向左C．通电螺线管的右端为S极 D．滑片P向下移动过程中，条形磁铁可能向左运动【答案】D【解析】BC．由图知，闭合开关S，电流从螺线管右侧流入；根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，则大拇指指向螺线管的右端，即为N极；由于异名磁极相互吸引相互吸引，所以条形磁铁受到水平向左的吸引力的作用，条形磁铁处于静止状态，水平方向上受力平衡，所以受到的吸引力和摩擦力是一对平衡力，摩擦力的方向是水平向右的，故BC错误；AD．当滑片P逐渐向下移动时，滑动变阻器连入电路的电阻逐渐变小，电路的总电阻变小，由欧姆定律可知线圈中电流逐渐变大，则通电螺线管的磁性变强，对条形磁铁的吸引力变大，当大于摩擦力时，条形磁铁可能会向左移动，故A错误，D正确。故选D。3．如图是说明巨磁电阻特性原理的示意图，其中GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小。闭合开关S1、S2，下列说法正确的是（）

A．电磁铁的右端为N极B．当滑片P向左滑动时，电磁铁磁性减弱C．当滑片P向左滑动时，巨磁电阻的阻值增大D．当滑片P向左滑动时，指示灯变亮【答案】D【解析】A．如左图所示，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，根据欧姆定律可知，左图电路中的电流变大，电磁铁的磁性会增强，故B错误；CD．当滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，GMR的阻值变小，指示灯所在电路的总电阻变小，根据欧姆定律可知，通过指示灯的电流变大，灯泡变亮，故C错误，D正确。故选D。4．如图是利用磁悬浮原理浮在空中的盆栽，盆栽底部有永磁体，底座内装有电磁铁。给盆栽慢慢浇水且水没有渗出，盆栽始终处于悬浮状态，下列说法正确的是（）

A．盆栽受到的磁场力保持不变B．底座对水平桌面的压强逐渐增大C．若底座上端为N极，盆栽下端可能为S极D．只改变底座内电流方向，盆栽还会处于悬浮状态【答案】B【解析】A．该盆栽悬浮的原理利用了同名磁极相互排斥，当盆栽悬浮在空中静止不动时，受的力是平衡力，即盆栽的总重力和磁力大小相等，当浇水后重力变大，故磁力也变大，故A错误；B．影响压强的因素是压力和受力面积，当浇水后重力变大，磁力也变大，对桌面的压力也变大，根据在压力变大，受力面积不变时，压强变大，故B正确；C．盆栽悬浮利用的同名磁极相互排斥，所以若底座上端为N极，盆栽下端应为N极，故C错误；D．改变底座内电流的方向，底座的磁极方向就会改变，底座与盆栽之间就会由同名磁极相互排斥改变为异名磁极相互吸引，盆栽不会处于悬浮状态，故D错误。故选B。【点睛】本题结合科技产品考查相关的物理知识，注重了物理知识的运用，体现了物理和科技的联系。5．巨磁电阻（GMR）效应是指某些材料的电阻在磁场中随磁场的增强而急剧减小的现象，如图是说明巨磁电阻特性原理图（电磁铁磁性随电流增大而增强），图中的GMR是巨磁电阻，在电源电压U不超过指示灯额定电压的条件下，闭合开关S1、S2，下列说法正确的是（）A．当滑片向右滑动时，灯泡变亮B．当滑片向右滑动时，灯泡变暗C．当滑片向左滑动时，电磁铁磁性减弱D．当滑片向左滑动时，GMR两端电压增大【答案】B【解析】AB．当滑片向右滑动时，左边电路中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，电磁铁的磁性减弱，GMR的电阻变大。在右边电路中根据串联电路的分压规律可知，GMR两端的的电压变大，灯泡两端的电压变小。由于电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小。根据P＝UI可知灯泡的实际功率变小，灯泡变暗，故A错误，B正确；CD．当滑片向左滑动时，左边电路中滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，GMR的电阻变小。在右边电路中根据串联电路的分压规律可知，GMR两端的的电压变小，灯泡两端的电压变大。由于电路的总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大。根据P＝UI可知灯泡的实际功率变大，灯泡变亮，故CD错误。故选B。二、填空题6．探究通电螺线管外部磁场的方向：

条形磁铁周围的小磁针的指向如图甲所示，现把小磁针放在螺线管四周不同的位置，通电后发现小磁针的指向如图乙所示，说明通电螺线管周围的磁场跟磁体的磁场相似；图乙中端是螺线管的N极。【答案】条形右【解析】[1][2]由图可看出，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似；图乙中电流从通电螺线管的左后侧流入，右前侧流出，根据安培定则可知，螺线管的右端是N极。7．如图电磁起重机可以处理废弃钢铁材料。电磁起重机的主要部件是一个巨型电磁铁，它是根据的原理制成，电磁起重机若要吸起更多的钢铁，可采取的方法是（写出一种方法即可）。

【答案】电流的磁效应增大通过电磁铁的电流【解析】[1]内部带有铁芯的通电螺线管叫电磁铁。当有电流时，电磁铁有磁性；当无电流时，电磁铁无磁性；所以电磁铁是根据电流的磁效应的原理制成的。[2]电磁起重机若要吸起更多的钢铁，需要增大电磁铁的磁性，可采取的方法是增大电路中的电流或增加电磁铁线圈的匝数。8．如图所示，由通电螺线管的磁感线方向可知，电流表的上端为（选填“正”或“负”）接线柱；静止的小磁针的左端为（选填“N”或“S”）极。【答案】正N【解析】[1][2]磁体外部磁感线从磁体N极出来，回到S极。故通电螺线管的左端为N极，右端为S极。通电螺线管的左端为N极，根据安培定则可以判定螺线管正面的导线中的电流方向是向上的，电流由上向下流过电流表，故电流表上端为正接线柱。通电螺线管右端为S极，磁极相互吸引，故静止的小磁针的左端为N极。9．如图所示，在电磁铁的正上方用弹簧挂一条形磁体。当开关S闭合后，滑片P从b端到a端的滑动过程中，弹簧的长度会变。【答案】长【解析】电流由上方流入，则由右手螺旋定则可知，螺线管下端为N极，上端为S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b端向a端滑动过程中，滑动变阻器接入电阻增大，由欧姆定律可得，电路中电流变小，则条形磁铁受向上的磁场力减弱；条形磁铁受重力、弹簧的拉力及向上的磁场力，向下的重力等于向上的弹簧的弹力与磁场力之和，因重力不变，磁场力减弱，故弹簧的弹力变大，故弹簧长度变长。三、作图题10．如图所示，根据小磁针的指向，用物理符号标出螺线管左端和电源左端极性。

【答案】

【解析】小磁针静止时，根据磁极间的相互作用规律可知，相互靠近的一定是异名磁极，因此螺线管的右端是S极，左端是N极；根据右手定则，右手握住螺线管，使拇指指向N极，则四指环绕的方向就是电流的方向，可以判断出，电流的整体走向是从螺线管的右端流进，因此电源右端是正极，左端是负极，如图

四、实验题11．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明用相同的漆包线和铁钉绕制成电磁铁A和B，设计了如图所示的电路。（1）实验中是通过来判定电磁铁磁性强弱的；（2）如图中A、B串联的目的是，探究电磁铁磁性强弱与的关系；（3）试验中，大头针的下端都是分开的原因是。

【答案】吸引大头针的数量见解析线圈匝数同名磁极相互排斥【解析】（1）[1]实验时是通过观察吸引大头针的数量来判断电磁铁的磁性