第十二章 磁现象
四、电磁铁及其应用
基础过关全练
知识点1 探究影响电磁铁磁性强弱的因素
1.【新独家原创】通电螺线管之所以变成了电磁铁，是因为在通电螺线管中插入了 ( )
A.钢棒 B.铝棒 C.铜棒 D.软铁棒
2.(2023北京西城一模)如图所示，在电磁铁的正上方用弹簧挂着一根条形磁铁，闭合开关S，待条形磁铁静止后，在将滑片P从a端向b端移动的过程中，会出现的现象是 ( )
A.电流表示数变大，灯L变亮，弹簧的长度变长
B.电流表示数变大，灯L变亮，弹簧的长度变短
C.电流表示数变小，灯L变暗，弹簧的长度变长
D.电流表示数变小，灯L变暗，弹簧的长度变短
3.【新独家原创】(多选)在探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，用到的研究方法是 ( )
A.控制变量法 B.理想实验法
C.等效替代法 D.转换法
4.【实验探究·分析论证】(2023北京海淀期末)小海为了探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关，用铁钉作为铁芯，将表面涂有绝缘漆的细铜线绕在铁钉上，制成了一个电磁铁。如图所示，小海将该电磁铁与滑动变阻器串联在电路中，利用该电路进行了两次实验，图乙中电流表的示数更大。
(1)实验中是通过观察 来比较电磁铁磁性强弱的；
(2)通过观察如图所示的两次实验现象，可得出的实验结论是电磁铁的磁性强弱与
有关。
知识点2 电磁铁的应用
5.【教材P127图片变式】如图所示是一个防汛报警器的原理图，当灯泡发光时，下列说法正确的是 ( )
A.水位下降，电磁铁有磁性
B.水位上升，电磁铁无磁性
C.水位下降，电磁铁无磁性
D.水位上升，电磁铁有磁性
6.【教材P128T2变式】(多选)如图所示是电磁铁控制的电动机工作的电路图，当开关S闭合时，下列说法正确的是 ( )
A.电动机M1工作，电动机M2不工作
B.电动机M1不工作，电动机M2工作
C.电磁铁的A端为N极，B端为S极
D.电磁铁的A端为S极，B端为N极
能力提升全练
7.(2022浙江丽水中考，4，★★☆)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
8.(2022湖南常德中考，9改编，★★☆)如图所示是一种水位自动报警器的原理图，当水位到达金属块A时(一般的水能导电)，电路中 ( )
A.绿灯亮，红灯不亮 B.红灯亮，绿灯不亮
C.红灯和绿灯都亮 D.红灯和绿灯都不亮
9.(2023北京五十七中月考，19，★★☆)(多选)实践活动小组的同学在商场看到了一种智能电梯，如图甲所示。当无乘客乘电梯时，电动机低速运转，电梯上升速度较小；当有乘客乘电梯时，电动机以较高的速度运转，电梯以较大的速度上升。他们利用所学过的知识设计了一个能实现上述功能的智能电梯模拟电路，如图乙所示。其中M为带动电梯运转的电动机，R1为定值电阻，R为阻值随乘客对其压力大小发生改变的压敏电阻，两个电源两端的电压均保持不变。关于这个电路，下列说法中正确的是 ( )
A.R的阻值随压力的增大而减小
B.当有乘客站在电梯上时，衔铁上的动触点与触点1接触
C.当有乘客站在电梯上时，电磁铁线圈消耗的电功率变大
D.若适当减小R1的阻值，可减小无乘客时电动机消耗的电功率
10.(2022四川成都中考，A18，★★☆)为实现节能和智能控制，空调内部用到了传感器和电磁继电器，如图是启动或停止空调压缩机的电路示意图，电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的 (选填“用电器”“电源”或“开关”)。夏天，空调制冷，房间温度降低，热敏元件的电阻增大，控制电路的电流减小，电磁铁的磁性 ，低于设定温度时，工作电路就断开，停止制冷。
11.【实验探究·分析论证】(2022海南中考，20，★★☆)某实验小组用自制电磁铁探究影响电磁铁磁性强弱的因素。他们用相同的漆包线和铁钉绕制成两个电磁铁A和B，B铁钉上绕有更多匝数的线圈，实验装置如图所示。
(1)如图甲，闭合开关，电磁铁A的钉尖是 (选填“N”或“S”)极；将滑动变阻器的滑片P向右移动，能吸引 (选填“更多”“不变”或“更少”)的大头针；
(2)如图乙，把电磁铁A和B串联，闭合开关，多次移动滑动变阻器的滑片P，发现电磁铁B总能吸引更多的大头针，通过比较，得出的结论是 ；
(3)电磁铁在生活中应用广泛，请举一例: 。
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12.【科学思维】小明在“探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数是否有关”的实验中，连接了如图所示的电路。主要实验步骤如下:
①选用电磁铁接线柱a、c接入电路K、M之间，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P到某位置，电流表示数为I。用电磁铁下端吸引大头针，记录电磁铁接入电路的线圈匝数n和被吸引大头针的个数N，断开开关S；
②将电磁铁接线柱a、b接入电路K、M之间，闭合开关S，用电磁铁下端吸引大头针，记录电磁铁接入电路的线圈匝数n和被吸引大头针的个数N，断开开关S。
根据以上实验步骤，回答下列问题:
(1)在实验中，用 判断电磁铁磁性的强弱。
(2)请写出实验步骤中存在的问题:
。
(3)请你针对(2)中存在的问题，写出改正的步骤:
。
13.【科学探究】1820年，丹麦物理学家奥斯特通过实验首次证实电和磁之间的联系。小舟用图甲所示装置来模仿该实验。
(1)实验中得到通电直导线周围存在磁场的结论，那么他观察到的现象是 。
(2)早先电话听筒的结构如图乙所示，当变化的电流通过线圈时，电磁铁的 强弱发生变化，对薄铁片产生变化的吸引力，从而使薄铁片振动不同而发出不同的声音，这样就可以听到对方的讲话了。
答案全解全析
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1.D 因电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性，所以通电螺线管中插入的物体，容易被磁化，且磁性容易消失，钢棒被磁化后磁性可以长期保存，故A不符合要求，铝棒、铜棒不能被磁化，故B、C不符合要求；软铁棒容易被磁化，且磁性不能长期保存，故D符合要求。
2.B 电流由上方流入，则由右手螺旋定则可知，通电螺线管上端为S极。因同名磁极相互排斥，两磁铁相互排斥。在滑片P从a端向b端滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路中的总电阻减小，电路中的电流变大，即电流表的示数变大，小灯泡亮度增强，电磁铁的磁性增强，则条形磁铁受到的向上的排斥力增强，弹簧长度将变短，故B正确。
3.AD 在探究影响电磁铁磁性强弱与电流大小、线圈匝数的关系时，用到了控制变量法，用电磁铁吸引铁钉数目的多少来显示电磁铁磁性的强弱，这里用到的是转换法，故选A、D。
4.答案 (1)电磁铁吸引大头针的数目多少 (2)电流大小
解析 (1)本实验利用了转换法，实验中是通过观察电磁铁吸引大头针的数目多少来比较电磁铁磁性强弱的，电磁铁吸引大头针的数目越多，磁性越强。
(2)由甲、乙两图可知，电源电压相同，线圈的匝数相同，甲图中滑动变阻器接入电路中的阻值较大，甲电路中的电流小于乙电路中的电流，且乙图中的电磁铁磁性更强，故可得出结论:电磁铁的磁性强弱与电流大小有关。
5.D 工作电路中的灯泡发光，则说明电磁铁具有磁性，水中的浮子上升，故选D。
6.BD 开关S闭合时，电磁铁有磁性，吸引衔铁下移，电动机M1不工作，电动机M2工作，由右手螺旋定则，可以判断出电磁铁的B端为N极，A端为S极，故选B、D。
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7.B 由图知，A、B两电磁铁串联，所以通过A、B两电磁铁的电流相等；A的线圈匝数比B的多，实验观察到电磁铁A吸引大头针的数目比B多；所以此实验说明电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关，故选B。
8.B 当水位到达A时，控制电路接通，电磁铁有磁性，吸引衔铁下移，此时红灯所在电路接通，此时绿灯不亮，红灯亮，故选B。
9.AC 当有人乘坐电梯时，对电阻R的压力增大，电阻R的阻值减小，则控制电路中的电流增大，电磁铁线圈两端的电压增大，由P=UI可知，电磁铁线圈消耗的电功率变大，此时因电磁铁磁性增强，吸引衔铁，衔铁上的动触点与触点2接触，工作电路中只有电动机M接入电路，则电动机M转速加快，故A、C正确，B不正确；无乘客时，若适当减小R1的阻值，电路中的电流增大，R1两端的电压减小，电动机M两端的电压增大，则由P=UI可知，电动机消耗的电功率增大，故D不正确。故选A、C。
10.答案 开关 减弱
解析 电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路的通断，相当于开关。电磁铁的磁性强弱与通过电磁铁的电流大小有关，当控制电路的电流减小时，电磁铁的磁性将会减弱。
11.答案 (1)S 更少 (2)电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强 (3)电铃
解析 (1)由图甲可知，电流从电磁铁的上端流入，根据安培定则可知，电磁体A的钉帽为N极，钉尖为S极。当滑动变阻器的滑片向右端移动时，接入电路中的电阻变大，电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱，吸引的大头针数量会更少。(2)由图乙可知，电磁铁A和B串联，则电路中的电流相等，因为电磁铁B的线圈匝数多，吸引的大头针多，则说明电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强。(3)电磁铁在生活中应用广泛，如电铃、电磁起重机等等。
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12.答案 (1)电磁铁吸引大头针数目的多少 (2)见解析 (3)见解析
解析 (1)用电磁铁吸引大头针数目的多少来显示电磁铁磁性的强弱；(2)要研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，要保持电流的大小相同，只改变线圈的匝数，步骤②中，在改变线圈匝数的同时，没有保持电路中的电流和步骤①中电路中的电流相同；(3)将电磁铁接线柱a、b接入电路K、M之间，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P到某位置，使电流表的示数为I，用电磁铁下端吸引大头针，记录电磁铁接入电路的线圈匝数n和被吸引大头针的个数N。
13.答案 (1)小磁针会发生偏转 (2)磁性
解析 (1)当开关闭合时，通电直导线的周围产生了磁场，则直导线旁边的小磁针在磁场的作用下会发生偏转；(2)电磁铁磁性的强弱与电流的大小有关，当变化的电流通过线圈时，电磁铁的磁性强弱发生变化，对薄铁片产生变化的吸引力，从而使薄铁片振动不同而发出不同的声音，这样就可以听到对方的讲话了。
