第3节 电磁铁 电磁继电器
知能演练提升
能力提升
1.下列关于电磁铁和磁感线的说法正确的是( )
A.电磁铁的磁性有无和磁性强弱可以改变
B.电磁铁能永久性地保持磁性
C.磁感线是真实存在的
D.磁体外部的磁感线总是从S极出发,回到N极
2.下列功能中,电磁继电器不能完成的是( )
A.控制工作电路中电流的连续变化
B.控制工作电路中电流的有无
C.利用低电压、弱电流控制高电压、强电流
D.远距离自动控制与操作
3.(2017·浙江金华中考)在探究影响电磁铁磁性强弱的因素时,小科设计了如图所示的电路,下列相关说法不正确的是( )
A.电磁铁A、B上方都是S极
B.通过电磁铁A和B的电流相等
C.电磁铁A的磁性强于电磁铁B的磁性
D.向右移动滑片P,电磁铁A、B磁性都减弱
4.如图所示,闭合开关,将滑动变阻器的滑片P向右移动时,弹簧测力计的示数变小。则下列分析正确的是( )
A.电磁铁的上端为S极
B.电源左端为“+”极
C.断开开关,弹簧测力计示数为零
D.若滑动变阻器的滑片P不动,抽去电磁铁铁芯,弹簧测力计示数增大
5.下图可以说明巨磁电阻的特性。闭合开关S1、S2并使滑片P向左移动,观察到指示灯变亮,那么( )
A.电磁铁左端为S极
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B.巨磁电阻两端的电压变大
C.巨磁电阻阻值随磁场增强而变大
D.巨磁电阻阻值随磁场增强而变小
6.探究影响电磁铁磁性强弱的因素的实验中,小明用电池(电压一定)、滑动变阻器、数量较多的大头针、铁钉以及较长导线为主要器材,进行如图所示的简易实验。
(1)他将导线绕在铁钉上制成简易电磁铁,并巧妙地通过 来显示电磁铁磁性的强弱,下面的实验也用这种方法的是 。(填写字母)
A.认识电压时,我们可以用水压来类比
B.用光线来描述光通过的路径
C.把敲响的音叉接触水面,看有没有溅起水花,来判断音叉有没有振动
(2)连接好电路,使变阻器连入电路的阻值较大,闭合开关,观察到如图甲所示的情景。接着,移动变阻器滑片,使其连入电路的阻值变小,观察到图乙所示的情景,比较图甲和乙,可知 图中的电流较小,从而发现,通过电磁铁的电流越 (选填“大”或“小”),磁性越强。
7.
丹麦物理学家 首先发现了电流周围存在磁场,第一个揭示了电和磁之间的联系。小郭同学自制了一个用开关来控制电磁铁南北极的巧妙装置,如图所示。当开关S接 (选填“a”或“b”)点时,电磁铁的A端是N极。
8.(2017·湖北武汉中考)下图是一种水位自动报警器的原理图。水位没有达到金属块A时,灯 亮;水位达到金属块A时,由于一般的水是 ,灯 亮。
★9.下图是某种拍摄机动车闯红灯装置的工作原理示意图。当红灯亮时,控制电路中的自动开关才接通,此时当汽车(相当于一个大铁块)通过停止线附近区域的埋在地下的感应线圈时,感应线圈磁场就发生很大变化,使埋在地下的感应电源产生足够大的感应电压。摄像系统在电路接通时可自动拍摄违规车辆。
(1)当绿灯亮时,摄像系统能否工作? 。理由是 。
(2)埋在地下的感应电源正、负极变化是否影响摄像系统工作? 。
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探究创新
★10.为保证桥梁以及过桥车辆的安全,工作人员在某桥梁的入口处安装了“超载检测报警系统”。检测时,当车辆所受重力小于105 N时,绿灯亮、红灯灭,表示可以通行;当车辆重力大于等于105 N时,红灯亮、绿灯灭,表示禁止通行。系统中的电路元件如图甲所示,其中压力传感器Rx在检测时承受车辆的全部重力,它的阻值随所受压力F变化的图象如图乙所示;R0为定值电阻;电磁继电器线圈的阻值为 10 Ω。当流过线圈的电流大于等于30 mA时,通电线圈的作用效果大于弹簧的作用效果,衔铁被吸下,动触点P和静触点M断开并和静触点N接通;电池组的电压为 6 V;绿灯、红灯的正常工作电压均为220 V。
(1)请在图甲中用笔画线代替导线完成电路连接。
(2)定值电阻R0的阻值为 Ω。
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知能演练·提升
1.A 电磁铁通电时有磁性,断电时无磁性。它的磁性强弱,可以通过电流强弱、线圈匝数、有无铁芯或铁芯大小来改变。磁感线是描述磁场的物理模型,是假想出来的线,磁体外部的磁感线总是从N极出发,回到S极。
2.A 电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的开关,通过它可以实现弱电流控制强电流、低电压控制高电压、远距离控制和自动控制。故选A。
3.A 由安培定则可知,电磁铁A的上方为N极,B的上方为S极,故A错误;由图可知,电磁铁A和B串联接入电路中,所以电流相等,故B正确;电磁铁A和B的电流相同,由图可知A的线圈匝数多于B的线圈匝数,故A的磁性强于B的磁性,故C正确;向右移动滑片P,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据欧姆定律可知,电流减小,电磁铁A、B磁性都减弱,故D正确。
4.D 滑片P向右移动时,电阻变小,电流变大,电磁铁磁性变强;而条形磁体下端为N极,且测力计示数变小,由磁极间作用规律,同名相斥异名相吸判定电磁铁上端为N极,故A选项错误;电磁铁上端为N极,由安培定则可知,电流由电磁铁下端流入,电源右端为“+”极,B选项错误;断开开关,电路中无电流,电磁铁无磁性,磁体本身有重力,此时测力计示数等于磁体重力,C选项错误;抽去铁芯,磁性变弱,对磁体的排斥力变小,测力计示数变大,D选项正确。
5.D 由安培定则知,电磁铁左端为N极。指示灯变亮说明巨磁电阻的阻值变小,其两端电压也变小。滑动变阻器的滑片向左移动时,变阻器的阻值减小,由欧姆定律可知,线圈中的电流增大,则电磁铁的磁场增强。故选D。
6.解析 (1)电磁铁磁性强弱通过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,此实验运用的是转换法。把敲响的音叉接触水面,看有没有溅起水花,来判断音叉有没有振动,把音叉的振动通过水花来体现,运用了转换法,所以选C。选项A中实验运用的是类比法,选项B中实验运用的是理想模型法。(2)乙的滑动变阻器电阻小于甲的电阻,所以乙中通过线圈的电流大于甲中的电流,从题图上可以看出,乙吸引的大头针较多,说明乙的磁性较强。
答案 (1)吸起大头针的多少 C (2)甲 大
7.解析 奥斯特是第一个发现电流周围存在磁场的科学家。根据安培定则可知,若A端是N极,应将大拇指指向A端去握螺线管,此时螺线管的正面线圈中电流方向向上,所以开关S应接a点。
答案 奥斯特 a
8.解析 当水位没有达到金属块A时,控制电路断开,电磁铁失去磁性,弹簧拉着衔铁使动触点与上面的静触点接触,工作电路接通,则L1亮。当水位上涨、水与金属A接触时,由于一般的水是导体,控制电路接通,电磁铁吸引衔铁,使动触点与下面的静触点接触,工作电路接通,则L2灯发光。
答案 L1 导体 L2
9.解析 (1)该系统是用于拍摄闯红灯的装置,只有当红灯亮时,控制电路中的自动开关才接通,而当绿灯亮时,控制电路由于自动断开,使得摄像系统不能工作;(2)如果埋在地下的感应电源正、负极发生了变化,并不会影响摄像系统的工作,因为电流的方向并不影响电磁铁是否具有磁性,而电磁继电器只要有磁性就能够吸引衔铁,故感应电源正、负极的变化不会影响摄像系统的工作。
答案 (1)不能 因为绿灯亮时,自动开关不会闭合,电磁继电器不通电,导致摄像系统不工作 (2)否(或不会)
10.解析 (1)6 V电源、压力传感器Rx、R0和电磁铁串联组成控制电路,红灯和绿灯各自通过触点接在220 V电源上。(2)由题图乙知,当压力为105 N时,压力传感器的阻值为100 Ω,控制电路总电阻R总==200 Ω。定值电阻R0=R总-100 Ω-10 Ω=200 Ω-110 Ω=90 Ω。
答案 (1)如图所示 (2)90
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