考點(diǎn)精講：16.3、16.4 電磁鐵和電磁繼電器（解析版）

學(xué)而優(yōu)教有方.3、16.4電磁鐵和電磁繼電器思維導(dǎo)圖思維導(dǎo)圖知識精講知識精講知識點(diǎn)01電磁鐵的定義和應(yīng)用1．電磁鐵是怎樣制成的？工作原理是什么？答：插入鐵芯的通電螺線管稱為電磁鐵；其工作原理是：根據(jù)電流的磁效應(yīng)，鐵芯被磁化后，使通電螺線管的磁場大大增強(qiáng)。2．電磁鐵與普通的磁鐵有什么不同？答：電磁鐵通電時(shí)有磁性，斷電時(shí)磁性消失。3．電磁鐵在生產(chǎn)、生活中有哪些應(yīng)用？答：電磁鐵在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用十分廣泛，例如磁浮列車、電磁起重機(jī)、電鈴、電話等都應(yīng)用了電磁鐵?！炯磳W(xué)即練1】許多自動(dòng)控制的電路中都安裝有電磁鐵。關(guān)于電磁鐵，下列說法中正確的是()A．電磁鐵的鐵芯，可以用銅棒代替B．電磁繼電器中的磁體，可以使用永磁鐵C．電磁鐵磁性的強(qiáng)弱只與電流的大小有關(guān)D．電磁鐵是根據(jù)電流的磁效應(yīng)制成的【答案】D【解析】A.電磁鐵的鐵芯是用軟磁性材料制成，因?yàn)殂~不是磁性材料，故A錯(cuò)誤；B.電磁鐵的優(yōu)點(diǎn)一方面是磁性的有無可以控制，不是永磁鐵，故B錯(cuò)誤；C.電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與電流的大小和線圈的匝數(shù)有關(guān)，故C錯(cuò)誤；D.電磁鐵是利用電流的磁效應(yīng)制成的，故D正確。故選D。知識點(diǎn)02電磁鐵磁性的強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)1．電磁鐵的磁性與什么因素有關(guān)？答：①匝數(shù)一定時(shí)，通入的電流越大，電磁鐵的磁性越強(qiáng)。②電流一定時(shí)，外形相同的電磁鐵，線圈匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越強(qiáng)。2．電磁鐵是一個(gè)帶有鐵芯的螺線管，其有著廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際使用中，要增強(qiáng)電磁鐵的磁性，以下方法可行的是(B)A．減少線圈的匝數(shù)B．增大線圈中的電流C．改變線圈中電流的方向D．減小線圈兩端的電壓【即學(xué)即練2】張揚(yáng)同學(xué)在探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱的實(shí)驗(yàn)中，使用兩個(gè)相同的A、B大鐵釘繞制成電磁鐵進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是()A．滑片P向右滑動(dòng)，電磁鐵的磁性減弱B．電磁鐵能吸引的大頭針越多，表明它的磁性越強(qiáng)C．電磁鐵A、B的上端均為S極D．該實(shí)驗(yàn)可以探究電磁鐵磁性的強(qiáng)弱與匝數(shù)多少的關(guān)系【答案】C【解析】從圖中可以看出兩線圈是串聯(lián)的，通過的電流是相同的，線圈匝數(shù)越多，磁性越強(qiáng)，吸引鐵釘越多；滑片P向右滑動(dòng)，電阻增大，電流變小，電磁鐵的磁性減弱；從電路中可以看出通過AB的電流都向右，利用安培定則可以判斷電磁鐵A、B的上端均為N極。故選C。知識點(diǎn)03電磁繼電器1．什么是電磁繼電器？答：電磁繼電器就是利用電磁鐵來控制工作電路的一種開關(guān)。2．電磁繼電器的構(gòu)造及工作原理是什么？①構(gòu)造：電磁繼電器由電磁鐵、銜鐵、彈簧、觸點(diǎn)組成。其工作電路由低壓控制電路和高壓工作電路兩部分組成。②原理：當(dāng)較低的電壓加在接線柱D、E上，較小的電流流過線圈時(shí)，電磁鐵把銜鐵吸下，使B、C兩個(gè)接線柱所連的觸點(diǎn)接通，較大的電流就可以通過B、C帶動(dòng)機(jī)器工作了。工人師傅的按鈕只控制電磁鐵電流的通斷，而高電壓、強(qiáng)電流電路的通斷則由B、C兩個(gè)觸點(diǎn)控制，這樣人們就可以安全、方便地操縱大型機(jī)械了。3．電磁繼電器的作用是什么？答：(1)利用電磁繼電器可以實(shí)現(xiàn)利用低電壓、弱電流電路的通斷，來間接地控制高電壓、強(qiáng)電流電路。(2)利用電磁繼電器可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操縱和自動(dòng)控制?！炯磳W(xué)即練3】如圖為一種電磁繼電器的控制電路和工作電路，請分析其工作原理。如圖所示是一種自動(dòng)控制電路，當(dāng)控制電路的開關(guān)S1閉合時(shí)，電磁鐵有(選填“有”或“無”)磁性，吸引(選填“吸引”或“不吸引”)銜鐵，動(dòng)觸點(diǎn)B與靜觸點(diǎn)C接觸(選填“接觸”或“分離”)，紅燈亮。當(dāng)控制電路的開關(guān)S1斷開時(shí)，電磁鐵無(選填“有”或“無”)磁性，不吸引(選填“吸引”或“不吸引”)銜鐵，動(dòng)觸點(diǎn)B與靜觸點(diǎn)C分離(選填“接觸”或“分離”)，紅燈所在電路斷開，綠燈所在電路接通，綠燈亮。能力拓展能力拓展考法01電磁鐵【典例1】將如圖中的電磁鐵連入你設(shè)計(jì)的電路中(在虛線方框內(nèi)完成)．要求：電路能改變電磁鐵磁性的強(qiáng)弱；使小磁針靜止時(shí)N.S如圖(提示：可用器材有滑動(dòng)變阻器.干電池)．【答案】【解析】電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與電流的大小.線圈的匝數(shù)有關(guān)，本題中只要串聯(lián)一個(gè)變阻器，改變電路的電流可改變磁性，再根據(jù)安培定則可判斷出電源的正負(fù)極。故答案為：如下圖：。考法02電磁繼電器【典例2】下水井蓋的丟失給人們出行帶來了安全隱患．為提示路人注意安全，小明設(shè)計(jì)了如圖所示的電路，電路中利用一元硬幣代替鐵質(zhì)井蓋是因?yàn)閮烧叨紝儆冢ㄌ睢敖^緣體”或“導(dǎo)體”）。當(dāng)井蓋丟失時(shí)，燈泡發(fā)光報(bào)警，當(dāng)電磁鐵的線圈中有電流通過時(shí)，繼電器的動(dòng)觸點(diǎn)與（填“上”或“下”）靜觸點(diǎn)接觸，電磁鐵的上端是極?！敬鸢浮繉?dǎo)體；下；N【解析】當(dāng)井蓋丟失時(shí)，電磁鐵斷電，沒有磁性，接燈泡的電路工作，燈泡發(fā)光報(bào)警，當(dāng)電磁鐵的線圈中有電流通過時(shí)，繼電器的動(dòng)觸點(diǎn)與下觸電接觸，警鈴響；由安培定則可判斷出線圈的上端的極性是N極。故答案為：導(dǎo)體；下；N。分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1．（2022·黑龍江哈爾濱·中考真題）如圖所示，閉合開關(guān)后，下列說法不正確的是（）A．電鈴利用電流熱效應(yīng)工作B．電源用來提供電能C．導(dǎo)線用來連接電路元件D．開關(guān)用來控制電流通斷【答案】A【解析】A．電鈴的重要部件是電磁鐵，利用電流的磁效應(yīng)工作的，故A錯(cuò)誤，A符合題意。B．在電路中，電源是用來提供電能的，將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能，故B正確，B不符合題意。C．在電路中，導(dǎo)線具有良好的導(dǎo)電性，導(dǎo)線用來連接電路中的各個(gè)元件，使電路構(gòu)成回路，故C正確，C不符合題意。D．在電路中，用開關(guān)來控制電路的通斷，故D正確，D不符合題意。故選A。2．（2022·內(nèi)蒙古包頭·中考真題）圖甲是磁懸浮臺燈，燈泡內(nèi)部裝有磁體和半導(dǎo)體芯片，燈座內(nèi)有如圖乙所示電磁鐵。燈座通電后，燈泡會(huì)懸浮在燈座上方，半導(dǎo)體芯片發(fā)光。下列說法正確的是（）A．發(fā)光的半導(dǎo)體芯片電阻為零B．燈泡懸浮是利用同名磁極相互排斥的原理C．通電后電磁鐵具有磁性說明磁能生電D．通電后電磁鐵的下端為S極【答案】B【解析】A．半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，具有一定的電阻值，因此半導(dǎo)體芯片的電阻不為0，故A錯(cuò)誤；B．同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引，燈泡懸浮利用了同名磁極相互排斥的原理，故B正確；C．電磁鐵是利用電流的磁效應(yīng)工作的，當(dāng)電流流過電磁鐵線圈時(shí)，電磁鐵就具有磁性，說明電能生磁，故C錯(cuò)誤；D．電流從電磁鐵線圈的上端流入，由安培定則可判斷電磁鐵的下端為N極，故D錯(cuò)誤。故選B。3.．（多選題）（2022·山東濰坊·中考真題）我市裝有多座過街天橋，極大方便了行人的出行。陰雨天時(shí)，空氣潮濕，能見度低，路面濕滑，為保證行人上下天橋時(shí)的安全，需在天橋入口處設(shè)置警示燈。圖甲是某同學(xué)為此設(shè)計(jì)的部分模擬電路，電磁鐵及觸點(diǎn)1固定不動(dòng)，銜鐵可在電磁鐵作用下上下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)銅棒繞點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。該電路中需用到阻值隨空氣濕度變化的濕敏電阻，將濕敏電阻接在電路中（圖中未畫出），閉合開關(guān)，當(dāng)空氣濕度小于設(shè)定值時(shí)，警示燈隨濕度變化而自動(dòng)調(diào)整亮度；當(dāng)空氣濕度增大到設(shè)定值時(shí)，警示燈能不斷閃爍。圖乙是可供選擇的兩種濕敏電阻的阻值隨濕度變化關(guān)系的圖像。忽略電磁鐵線圈電阻，燈泡阻值不變，以下說法正確的是（）A．應(yīng)選R1作為該電路的濕敏電阻B．在、、三處位置中，濕敏電阻應(yīng)安裝在處C．小于設(shè)定值時(shí)，濕度越小警示燈越亮D．向左移動(dòng)滑片P，可使警示燈在較小濕度下實(shí)現(xiàn)閃爍【答案】BD【解析】A．由圖乙知，R1的電阻隨濕度的增加而增加，R2的電阻隨濕度的增加而減小。根據(jù)實(shí)際情況，當(dāng)空氣潮濕，能見度變低時(shí)，警示燈變亮，電路中電流變大，電阻變小，即濕敏電阻隨濕度的增加而減小，所以應(yīng)選R2作為該電路的濕敏電阻，故A錯(cuò)誤；B．由圖甲知，當(dāng)濕度增大，能見度低，濕敏電阻變小，根據(jù)歐姆定律得，電路的電流增大，電磁鐵的磁性變強(qiáng)，將銜鐵吸引下來，若濕敏電阻應(yīng)安裝在處時(shí)，會(huì)被短路，電路的電流突然增大，警示燈一下變得很亮起到閃爍的作用，故B正確；C．由圖乙知，當(dāng)濕度減小，濕敏電阻變大，根據(jù)歐姆定律得，電路的電流變小，所以小于設(shè)定值時(shí)，濕度越小警示燈越暗，故C錯(cuò)誤；D．向左移動(dòng)滑片P，電路中電阻變小，根據(jù)歐姆定律得，電路的電流增大，電磁鐵的磁性變強(qiáng)，將銜鐵吸引下來可使警示燈在較小濕度下實(shí)現(xiàn)閃爍，故D正確。故選BD。題組B能力提升練1．（2022·全國·九年級課時(shí)練習(xí)）用一根導(dǎo)線和一枚鐵釘可以制作一個(gè)電磁鐵，如圖中所示。怎樣可以使這個(gè)電磁鐵的磁性較強(qiáng)？【答案】見解析【解析】由于電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與線圈中電流大小和線圈匝數(shù)有關(guān)，所以增大線圈中電流大小和增多線圈的匝數(shù)，可以使電磁鐵的磁性增強(qiáng)。2．（2022·湖南湘潭·中考真題）圖1是某恒溫箱的電路原理圖。工作電路電壓為220V，電熱絲R0的阻值為88Ω；控制電路電源電壓為8V，線圈的電阻R1為10Ω，調(diào)溫電阻R2最大阻值為120Ω；熱敏電阻R3的阻值隨溫度t變化的關(guān)系如圖2所示。R0和R3均置于恒溫箱中，當(dāng)繼電器線圈中的電流達(dá)到50mA時(shí)，繼電器的銜鐵會(huì)被吸下。求：（1）S閉合時(shí)，電磁鐵上端是_______極（用字母表示），當(dāng)恒溫箱中溫度升高時(shí)，線圈中的電流將變_______；（2）恒溫箱中溫度保持為40℃，R3的阻值為_______Ω，此時(shí)R2的阻值為_______Ω；（3）R0工作時(shí)，功率為_______W，5min消耗的電能為_______J；（4）該恒溫箱能設(shè)定的最高溫度為多少_______？【答案】

N

大

120

30

550

1.65×105

160℃【解析】（1）[1]S閉合時(shí)，電流從電磁鐵的上端流入、下端流出，根據(jù)安培定則可知，電磁鐵上端是N極。[2]由圖2可知，當(dāng)恒溫箱中溫度升高時(shí)，熱敏電阻R3的阻值變小，控制電路的總電阻變小，由可知，控制電路的電流變大，則線圈中的電流將變大。（2）[3]由圖2可知，恒溫箱中溫度保持為40℃，熱敏電阻R3的阻值R3=120Ω。[4]由題意可知，當(dāng)繼電器線圈中的電流達(dá)到I=50mA=0.05A繼電器的銜鐵會(huì)被吸下，此時(shí)恒溫箱中溫度最高，此時(shí)控制電路的總電阻為因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，此時(shí)R2的阻值為R2=R總-R3-R1=160Ω-120Ω-10Ω=30Ω（3）[5]R0工作時(shí)的功率為[6]由可得，5min消耗的電能為W=Pt=550W×5×60s=1.65×105J（4）[7]當(dāng)恒溫箱能設(shè)定的溫度最高時(shí)，熱敏電阻R3的阻值最小，而此時(shí)控制電路的總電阻為160Ω不變，則熱敏電阻R3的最小阻值為R3小=R總-R2大-R1=160Ω-120Ω-10Ω=30Ω由圖2可知，該恒溫箱能設(shè)定的最高溫度為160℃。3．（2022·全國·九年級課時(shí)練習(xí)）小紅同學(xué)留意到乘坐小區(qū)電梯時(shí)電梯超載會(huì)自動(dòng)報(bào)警，通過研究相關(guān)知識她發(fā)現(xiàn)電梯的自動(dòng)報(bào)警裝置是由壓敏電阻和電磁鐵共同工作完成。于是她利用盛有水的燒杯設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路來模擬電梯自動(dòng)報(bào)警裝置。其中電源電壓恒定不變，定值電阻阻值為，壓敏電阻的阻值與所受壓力大小的關(guān)系如圖乙所示。（1）當(dāng)壓敏電阻所受壓力“超載”時(shí)，觸點(diǎn)會(huì)與___________點(diǎn)（選填“”或“B”）相連，工作電路電鈴報(bào)警。（2）若燒杯的質(zhì)量忽略不計(jì)，底面積為，當(dāng)控制電路中電流達(dá)到時(shí)工作電路報(bào)警，則壓敏電阻能承受的最大壓力是多少？燒杯中水深為多少？（）()（3）為保障安全，避免電梯達(dá)到最大承重發(fā)生危險(xiǎn)，工作人員通常會(huì)設(shè)置電梯在臨近超載時(shí)就報(bào)警，請你提出一條合理建議來幫助小紅在圖甲中實(shí)現(xiàn)相同目的。()【答案】

B

9N；0.09m

減小定值電阻的阻值【解析】（1）[1]由圖乙可知，壓敏電阻隨壓力的增大而減小，當(dāng)壓敏電阻所受壓力“超載”時(shí)，其阻值變小，根據(jù)歐姆定律可知，通過電磁鐵的電流變大，電磁鐵磁性增強(qiáng)，觸點(diǎn)與點(diǎn)相連，電路報(bào)警。（2）[2]根據(jù)歐姆定律可知，當(dāng)電路中電流為時(shí)，電路的總電阻為根據(jù)串聯(lián)電路的電阻關(guān)系可知，此時(shí)壓敏電阻接入電路的阻值為根據(jù)圖乙可知，此時(shí)所受的壓力為，所以此時(shí)所受的壓強(qiáng)為根據(jù)可知，燒杯中水的深度為（3）[3]為了實(shí)現(xiàn)壓敏電阻受壓力未達(dá)到最大值時(shí)電鈴報(bào)警，在同等條件下需要增大電路中的電流，根據(jù)歐姆定律可知，可以實(shí)行的方法：增大電源電壓或減小定值電阻的阻值，任選其一即可。題組C培優(yōu)拔尖練1．（2022·全國·九年級課時(shí)練習(xí)）如圖是一款利用熱傳感器（溫度越高，熱傳感器電阻越?。┰O(shè)計(jì)的高溫報(bào)警器電路。閉合開關(guān)S，當(dāng)環(huán)境溫度過高時(shí)，電鈴響，燈泡不亮；當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，電鈴不響，燈亮。請你將電鈴、燈泡和熱傳感器（）畫到合適的虛線框內(nèi)?！敬鸢浮俊窘馕觥咳鐖D所示的是高溫報(bào)警器，當(dāng)環(huán)境溫度升高到一定程度時(shí)，熱傳感器電阻越小，通過電磁鐵的電流越大，電磁鐵的磁性越強(qiáng)，電磁繼電器的銜鐵被吸合，動(dòng)觸點(diǎn)和下面的靜觸點(diǎn)接觸，使得電鈴接通發(fā)出報(bào)警聲；當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，熱傳感器電阻越大，通過電磁鐵的電流越小，電磁鐵磁性越小，彈簧將銜鐵拉起，使得燈泡工作，所以最上面的虛線框內(nèi)接燈泡，中間虛線框接電鈴，下方虛線框接熱傳感器，如圖所示2．（2022·浙江湖州·中考真題）學(xué)習(xí)了“電生磁”的知識后，小柯在家里進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。實(shí)驗(yàn)器材主要有：全新干電池若干節(jié)、鐵釘3枚、大頭針若干、長導(dǎo)線1根。實(shí)驗(yàn)過程：①用細(xì)線把3枚鐵釘捆綁在一起，再用長導(dǎo)線纏繞鐵釘6圈，連接在1節(jié)全新干電池兩端（如圖所示），制成簡易的電磁鐵。用電磁鐵尖端去靠近大頭針，觀察吸引大頭針的數(shù)目（通電時(shí)間不超過10秒