12-13电生磁电磁铁的应用(原卷版)

电生磁电磁铁的应用1、电流的磁效应（奥斯特实验）（1）1820年，丹麦的科学家奥斯特第一个发现电与磁之间的联系。（2）由甲、乙可知：通电导体周围存在磁场。（3）由甲、丙可知：通电导体的磁场方向跟电流方向有关。2、直线电流的磁场直线电流的磁场的分布规律：以导线上各点为圆心的一个个同心圆，离直线电流越近，磁性越强，反之越弱。3、通电螺线管（1）磁场跟条形磁体的磁场是相似的。（2）通电螺线管的磁极方向跟电流方向有关。（3）电磁线圈的匝数越多，通过线圈的电流越大，线圈的磁性越强；插入铁芯，线圈的磁性大大增强。4、右手螺旋定则（安培定则）（1）通电直导线：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向。（2）通电螺线管：用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中的电流方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。5、电磁铁（1）定义：电磁铁是一个内部插有铁芯的螺线管。（2）结构：（3）判断电磁铁磁性的强弱（转换法）：根据电磁铁吸引大头针的数目的多少来判断电磁铁磁性的强弱。（4）影响电磁铁磁性强弱的因素（控制变量法）：①电流大小；②有无铁芯；③线圈匝数的多少结论①：在电磁铁线圈匝数相同时，电流越大，电磁铁的磁性越强。结论②：电磁铁的磁性强弱跟有无铁芯有关，有铁芯的磁性越强。结论③：当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。（5）电磁铁的优点①电磁铁磁性有无，可由电流的有无来控制。②电磁铁磁性强弱，可由电流大小和线圈匝数的多少来控制。③电磁铁的磁性可由电流方向来改变。6、电磁铁的应用：电磁起重机、磁悬浮列车、电磁选矿机、电铃、电磁自动门等。电铃工作原理：电路闭合，电磁铁具有磁性，吸引弹性片，使铁锤向铁铃方向运动，铁锤打击铁铃而发出声音，同时电路断开，电磁铁失去磁性，铁锤又被弹回，电路闭合。上述过程不断重复，电铃发出了持续的铃声。电磁选矿机工作原理：磁铁矿被吸引，其余杂质不被吸引，分开落入不同的收集装置；磁悬浮列车：利用同名磁极相排斥托起列车，利用磁极间相互作用，使列车前进。7、电磁继电器（1）概念及作用：电磁继电器是由电磁铁控制的自动开关。使用电磁继电器可用低电压和弱电流来控制高电压和强电流，还可以实现远距离操纵和自动控制。（2）工作原理：电磁继电器的结构如图所示，它由电磁铁A、衔铁B、弹簧C和触点D组成。当低压电源开关闭合时，控制电路中有电流通过，电磁铁A产生磁性，吸引衔铁B，使动触点与红灯触点分离，而与绿灯触点接通，故红灯熄灭，绿灯亮起，电动机开始工作。当低压电源开关断开时，电磁铁失去了磁性，衔铁B在弹簧C的作用下拉起，使动触点与绿灯触点分离，而与红灯触点接通，故红灯亮起，绿灯熄灭，电动机停止工作。（3）应用①水位自动报警装置：工作原理——水位没有到达金属块A时，电磁铁不通电无磁性，绿灯亮，显示水位正常；当水位到达金属块A时，电磁铁通电有磁性，将衔铁吸下来，红灯亮，表示水位不正常。②温度自动报警装置：工作原理——温度升高时，水银面上升，当水银面上升到与金属丝接触时，电磁铁线圈中有电流通过，产生磁性吸引衔铁，工作电路就形成了一个回路，电铃就响起来了。（2023•杭州）按如图所示电路进行实验，将滑动变阻器的滑片从右向左移动，电磁铁吸引的大头针枚数增多。此实验说明影响电磁铁磁性强弱的一个因素是（）A．电流的大小 B．电流的方向 C．线圈的匝数 D．铁芯的粗细（2023•衢州）科学发现往往闪耀着科学家们智慧的光芒。（1）1820年奥斯特发现通电导线能使其周围的小磁针发生偏转。如图，在小磁针的上方拉一根与小磁针平行的直导线，闭合开关时，小磁针N极向纸外偏转，则电源端为正极。（2）法拉第深入思考了奥斯特实验，认为：通电导线能使磁针转动，说明磁针受到力的作用，那么反过来，磁针也能使通电导线转动。他这样推测的依据是。（2022•丽水）按如图电路进行实验，每次总观察到电磁铁A吸引大头针的数目比电磁铁B多。此现象说明影响电磁铁磁性强弱的一个因素是（）A．电流大小 B．线圈匝数 C．电流方向 D．电磁铁极性（2022•台州）铝箔轻巧，导电性好，能做许多科学实验。实验1：“铝箔小火箭”将铝箔卷成筒状，上端封闭并装入一截火柴头，下端开口并装上尾翼，制成小火箭。将小火箭套在发射架上，加热其上端，如图甲所示。稍后小火箭就会射到空中。（1）小火箭与发射架不能套得太紧，否则会因力太大，难以起飞；（2）火柴头燃尽后，空中的小火箭还能继续上升，这是因为小火箭具有；实验2：“铝箔秋千”折一个U形铝箔框，其两端通过回形针与干电池两端相连，置于磁铁上方，如图乙所示。通电时，铝箔框就会朝一个方向摆动；（3）通电摆动时，电能转化为能和内能；（4）若要改变铝箔框通电时的摆动方向，请写出一种方法：。（2021•杭州）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（2023春•鹿城区校级期中）“高颜值”的磁悬浮音箱（图甲）深受年轻人喜爱。音箱底部有一块磁铁，圆柱状底座内部有电磁铁，原理如图乙。为了适应不同需求，音箱的悬浮高度是可调的，下列能使音箱的高度上升的做法是（）A．减少线圈的匝数 B．减小电源电压 C．滑片P向右移动 D．抽掉电磁铁铁芯（2023春•上城区校级期中）如图某科学兴趣小组在实验室模拟奥斯特实验，该实验说明了（）A．小磁针在没有磁场时也会转动 B．通电导体周围存在磁场 C．磁场的转动会产生电流 D．磁场方向与电流大小有关（2023春•苍南县校级期末）如图是汽车尾气中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R1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．为使该检测电路在CO浓度更低时报警，可将R2的滑片向下移 D．用久后，电源电压U1会减小，报警时CO最小浓度比设定值高（2023春•萧山区期末）如图是直流电铃的原理图。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，弹性片发生形变 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（2023春•富阳区期末）小金同学参加了学校“研究性学习小组”，探究了“研究磁体的磁性强弱是否与温度有关”的课题。他做的实验如下：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，如图甲所示，经过一段时间后，当磁铁被烧红时，发现铁钉纷纷落下。（1）从小金的实验可得出的初步结论是。（2）根据这一结论，小金大胆设计了一个温度报警器，如图乙所示，请简述它的工作原理：。（3）比较小金设计的温度报警器和如图丙所示的温度报警器，你认为哪种设计更好？请说明理由：。（2023春•富阳区期末）如图a是某同学为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表格所示。已知继电器的线圈电阻R0为10Ω，左边电源电压为6V恒定不变。电流表0～30mA量程接入电路，图b是电流表表盘。当继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器的衔铁被吸合，右边空调电路正常工作。温度t/℃0510152025303540电阻R/Ω600550500450420390360330300（1）该同学将电流表改成了温度表，请通过计算说明电流表上25℃的位置，并在图b中标出表盘上此位置。（2）为了节省电能，使温度达到30℃时空调才能启动制冷，电路中要串联多大电阻？（3）为了给空调设定不同的启动温度，请你提出一种可行的、调节方便的措施（改变电阻除外）。一．选择题（共9小题）1．（2023春•杭州期末）如图所示，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过小磁针的上方，磁针的S极向纸内偏转，这一带电粒子束可能是（）A．向右飞行的正离子束 B．向左飞行的正离子束 C．向左飞行的负离子束 D．无法确定2．（2023春•奉化区期末）如图所示为通电螺线管磁感线分布图，根据图分析，可得出（）A．电流从a流入，从b流出 B．A处放入小磁针，静止时N极向左 C．C处磁场比B处强 D．通电螺线管的磁感线是真实存在的3．（2023春•上城区期末）如图所示是项目学习小组的同学设计的漂浮式指南针，铜片、锌片和饱和食盐水溶液共同组成了“盐水电池”，铜片是“盐水电池”的正极，锌片是负极。下列说法正确的是（）A．放置在C点的小磁针N极指向右 B．漂浮式指南针能够指示方向是因为存在地磁场 C．继续往溶液中添加食盐能增加导电性 D．将线圈中间的铁棒换成铜棒磁性会增强4．（2023春•萧山区期末）如图是直流电铃的原理图。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，弹性片发生形变 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5．（2022春•萧山区期末）如图所示，在电路中滑动变阻器滑片P逐渐向左适当移动的过程中，条形磁铁仍保持静止，在此过程中下列说法正确的是（）A．电磁铁磁性逐渐增强 B．电磁铁左端为S极 C．条形磁铁受到的摩擦力向左 D．条形磁铁与电磁铁相互吸引6．（2023春•越城区期中）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，白天光控开关断开，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（）A． B． C． D．7．（2023春•诸暨市期中）如图所示为车库积水自动报警装置原理图，A、B位置可以安装电铃或者LED灯。当车库没有积水时LED灯亮，有积水时电铃响。下列说法正确的是（）A．电铃应该安装在A的位置 B．电铃工作时，电磁铁的上端是N极 C．自动报警控制电路的工作原理是电磁感应 D．自动报警控制电路的工作原理是电流磁效应8．（2023春•平湖市期中）如图所示为条形磁铁和电磁铁，虚线表示磁感线，则甲、乙、丙、丁的极性依次是（）A．S，N，S，S B．N，N，S，N C．S，S，N，N D．N，S，N，N9．（2023春•绍兴期中）如图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．电磁铁的工作电压与电动机的工作电压相等 C．电磁铁通电时，上端是N极，下端是S极 D．电磁铁通电时，吸引上方的衔铁，使触点A向右与B接触二．填空题（共3小题）10．（2023春•鄞州区期末）学习了磁现象的知识后，小宁怀着极大的兴趣对如图甲、乙、丙所示的实验进行了探究，得到如下结论：（1）通电导线周围存在磁场，且磁场方向与有关。（2）如图丁所示，高速电子束飞过小磁针上方时，小磁针将发生如图（填“甲”“乙”或“丙”）所示方向的偏转。11．（2023春•临海市期末）某个LED发光的颜色与通过其电流方向的关系如图1。（1）该LED在两次实验中发光情况如图2所示，两次实验线圈均在转动，线圈1顺时针转动，由此可知线圈2转动（选填“顺时针”“逆时针”）。（2）如图3，导体棒a与该LED相连；在某磁场中，使a垂直于纸面左右往复运动（虚线为运动轨迹），LED交替发出红、黄光，则该过程a中电流方向（选填“不变”、“变化”），该磁场可能的分布包括图4中哪些选项？。12．（2023春•拱墅区期末）如图甲所示是某恒温箱的加热电路，其电路通断由控制电路控制，控制电路由电磁继电器、热敏电阻R1（安装在恒温箱内）、可变电阻器R2、低压电源U、开关等组成，低压电源电压恒为6V，R1的阻值随温度变化关系如图乙所示，当通过电磁继电器线圈的电流I≥50mA时，衔铁被吸合。不计热敏电阻R1产生的热量，忽略电磁继电器线圈的电阻。回答问题。（1）热敏电阻R1的阻值随着温度的升高而（选填“增大”或“减小”）。（2）若使恒温箱中的最高温度为100℃，应调节可变电阻器R2的阻值是Ω。（3）若想降低恒温箱中的最高温度，提供一种方案。三．作图题（共1小题）13．（2023春•杭州期末）请在图中标出通电螺线管碰感线的方向和小磁针的N、S极。四．实验探究题（共1小题）14．（2023春•富阳区期末）如图所示，将一根直导线放在静止小磁针的上方，接入电路后，闭合开关，观察到小磁针偏转。（1）本实验探究的是。（2）下列关于此实验的说法正确的是（填字母）。A．该实验必须放在地球赤道上进行B．通电直导线必须竖直放置C．通电直导线应该水平东西方向放置D．通电直导线应该水平南北方向放置（3）小金根据所学的知识分析得出闭合开关后，小磁针和它上方的直导线应该成垂直关系，但是实验中并不垂直（忽略小磁针与支架之间的摩擦）。为了尽可能使二者垂直，应该采取的措施是。五．解答题（共3小题）15．（2023春•杭州期末）超市的电动扶梯，有人乘时运行较快，无人乘时运行较慢。某同学想利用电磁继电器设计这样的电路。（1）力敏电阻R0的阻值与所受压力的关系如图2所示，则由图2可得出的结论是：