八下尖子生培優(yōu)13電磁鐵（解析）

電磁鐵的應用考點目錄：考點一、電磁鐵的畫圖考點二、電磁鐵在生活中的應用習題訓練：考點一、電磁鐵的畫圖1.請將圖中各器材和元件連成電路，要求開關S斷開時，綠燈亮，紅燈熄滅；開關S閉合時，紅燈亮，綠燈熄滅。

【答案】【解析】電磁繼電器由電磁鐵、銜鐵、簧片、觸點（靜觸點、動觸點）組成。其工作電路由低壓控制電路和高壓工作電路兩部分構成。低壓控制電路是由電磁鐵、低壓電源和開關組成；工作電路由機器（電動機等）、高壓電源、電磁繼電器的觸點部分組成。電磁繼電器是靠電磁鐵的原理來工作的，當控制電路接通時，電磁鐵有磁性，吸引銜鐵；當控制電路斷開時，電磁鐵無磁性，銜鐵在彈簧的作用下被拉起，其實質相當于工作電路中的開關?！窘獯稹慨旈_關S斷開時，控制電路中沒有電流，電磁鐵無磁性，動觸點與上面的靜觸點接觸，使綠燈亮，紅燈熄滅，當開關S閉合時，控制電路中形成閉合回路，即控制電路中有電流，電磁鐵有磁性，吸引銜鐵，動觸點與下面的靜觸點接觸，使紅燈亮，綠燈熄滅，據此即可連接電路圖。2.（2020八下·上虞期末）有一種電加熱恒溫箱，工作原理如圖甲所示?？刂齐娐酚呻妷簽閁1=9V的電源、電磁繼電器（線圈電阻不計）、滑動變阻器R2和熱敏電阻R1組成，圖乙是熱敏電阻R1阻值隨溫度變化的圖象；工作電路由電壓為U2=220V的電源和電阻為R0的電熱絲組成。通過實驗測得當電磁繼電器線圈的電流達到60mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸下來。求：（1）請用筆畫線代替導線，按照題意將圖中的工作電路連接完整。（2）在升溫的過程中，電阻R1兩端的電壓會________（填“變大”、“變小”或“不變”）；（3）要使恒溫箱設定的溫度值升高，應調節(jié)滑動變阻器R2的滑片，使其接入電路的阻值________（填“變大”或“變小”）。（4）當滑動變阻器R2接入電路中的電阻為50Ω時，恒溫箱內的溫度是多大？【答案】（1）

（2）變小

（3）變大

（4）電路的總電阻：R總此時R1=熱敏電阻的阻值：R1由圖像知，熱敏電阻的阻值為100Ω，恒溫箱內的溫度50℃【解析】（1）根據題意確定恒溫箱加熱時銜鐵所在的位置，然后將工作電路的兩個線頭與這時的兩個觸點連接即可；

（2）在串聯電路中，電壓的分配與電阻成正比，據此規(guī)律判斷R1的電壓變化即可；

（3）當銜鐵被下來時的電流是不變的，因此此時整個電路的總電阻保持不變。首先確定溫度升高時熱敏電阻的阻值變化，然后根據R總=R1+R2判斷變阻器的阻值變化即可。

（4）首先根據R總=U【解答】（1）根據題意可知，當電流沒有達到60mA時，銜鐵沒有被吸下來，即在上面接通上面的靜觸點。由于此時加熱器正在工作，所以工作電路的兩個線頭應該與銜鐵和上面的靜觸點相連即可，如下圖所示：

（2）根據乙圖可知，在升溫的過程中，電阻R1的阻值會變?。桓鶕撾娐返姆謮阂?guī)律可知，此時電阻R1兩端的電壓會變小；

（3）要使恒溫箱設定的溫度值升高，那么此時熱敏電阻R1的阻值變小，R總=R1+R2判斷可知，此時必須增大變阻器的阻值才行；

（4）電路的總電阻：R總=U總I=9V0.06A=150Ω；3.（2020八下·紹興月考）我區(qū)不少農村樓房頂上裝有如圖甲所示的水箱，圖乙是這種水箱的結構及工作示意圖。其中A、B是由密度為2x103千克/米3的材料制成的圓柱體，由于水箱頂部的壓力傳感開關是一種特殊的“拉線開關”，其電阻隨拉力變化及電路的工作狀態(tài)如下表。

壓力傳感開關受到拉力/牛受到的最大拉力35受到的最小拉力25壓力傳感開關的電阻/歐205000電動水泵的工作狀態(tài)通電轉動斷電停轉（1）為了增加安全性，壓力傳感開關通常是通過一只電磁繼電器控制電動水泵。請用筆畫線代替導線，按照題意將圖乙中電動水泵電路連接完整。（2）當電動水泵斷電停轉時，圓柱體排開水的體積是多大？(壓力傳感開關下的細繩和A、B間的細繩質量與體積均忽略不計)（3）電磁鐵線圈的電阻約為2.5歐，當電動水泵處于通電轉動狀態(tài)時，電磁鐵所在電路的電流大約是多大？(結果保留兩位小數)【答案】（1）

（2）電動水泵停止向水箱中注水時水箱中的水位最高，此時F浮=G總F=35N25N=10N由F浮=ρ水gV排得：V排=F浮ρ水g=10N1.0×103kg/m3【解析】1）根據圖示的裝置分析整個裝置的工作過程，對電動水泵工作時兩個觸點的位置進行判斷即可；

（2）電動水泵停止向水箱中注水時水箱中的水位最高，即F浮=G總F，先根據A、B的總重力和拉力求出浮力的大小，再根據F浮=ρgV排求出排開液體的體積；

（3）由表格數據可知，當電動水泵處于通電轉動狀態(tài)時傳感開關的電阻，根據電阻的串聯和歐姆定律求出電磁鐵所在電路的電流。

【解答】（1）當水箱內缺水時，壓力傳感器的電阻變小，電流變大，電磁鐵的磁力變大，將銜鐵吸下來接通電動水泵所在的電路，水泵開始注水。由于這時銜鐵上的動觸頭與下面的靜觸頭接通，所以電動機所在的電路的兩個線頭應該與它們相接，如下圖所示：

（2）電動水泵停止向水箱中注水時水箱中的水位最高，

此時：F浮=G總F=35N25N=10N由F浮=ρ水gV排得：圓柱體排開水的體積V排（3）由表格數據可知，當電動水泵處于通電轉動狀態(tài)時，壓力傳感開關電阻R傳感=20Ω，

因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，

則：I=U4.（2019八下·天臺期末）超市的電動扶梯，有人乘時運行較快，無人乘時運行較慢。某同學想利用電磁繼電器設計這樣的電路。（1）力敏電阻R0的阻值與所受壓力的關系如圖甲所示，則由圖甲可得出的結論是：________（2）根據要求請將圖乙的工作電路連接完整。（3）控制電路電源電壓為24伏，當電流達到20mA時電磁鐵將銜鐵吸下。現在要求一個質量為40千克的小朋友站在電梯上，就能使電梯較快運行，則滑動變阻器R1接入電路的阻值為多大？（4）如果要求質量更小的人站上電梯就能使其較快運行，應該如何改動控制電路？（寫出兩種方法）【答案】（1）力敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減少

（2）

（3）解：由題可知：F=G=mg=40kg×10N/Kg=400N查圖可知：R=600ΩR總=U/I=24V/0.02A=1200ΩR1=R總R=1200Ω600Ω=600Ω答：R1接入電路的阻值為600Ω（4）將R1變小；電源電壓變大；電磁鐵線圈匝數增加；換一根強度較弱的彈簧【解析】（1）根據圖甲判斷力敏電阻阻值和壓力的關系；

（2）電梯的快慢與電動機的轉速有關系，而電動機的轉速與工作電流大小有關。當有人時，電梯速度慢，電流小，應該是電動機M與電阻串聯；當有人時，電梯速度加快，電流大，應該是短路電阻，只有電動機自己工作，據此判斷觸觸點的連接情況；

（3）首先根據F=G=mg計算出這時力敏電阻的阻值，然后根據R總=UI計算出電路的總電阻，最后根據R1=R總R計算出滑動變阻器的阻值；

（4）只要電磁鐵能夠吸合，電梯就能較快運行，可從改變電磁鐵的磁性大小或彈簧拉力大小的角度思考。

【解答】（1）力敏電阻R0的阻值與所受壓力的關系如圖甲所示，則由圖甲可得出的結論是：力敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減少；

（2）分析可知，當電梯上無人時，力敏電阻阻值較大，電流較小，電磁鐵不能吸引銜鐵，這時與上面的觸點接觸；而工作電路中，電阻與電動機串聯，電阻大電流小，因此電梯較慢；當有人時，力敏電阻阻值較小，電流較大，電磁鐵吸引銜鐵，這時與下面的觸點接觸；而工作電路中，電阻被短路，只有電動機自己工作，電阻小電流大，因此電梯較快，如下圖：

查圖可知：R=600Ω；R總R1=R總R=1200Ω600Ω=600Ω；（4）如果要求質量更小的人站上電梯就能使其較快運行，方法有；

①增大電磁鐵的磁性，即增大電流，可以將變阻器阻值變小，或者增大電源電壓；也可以增加線圈匝數；

②根據杠桿平衡原理，可換一根強度較弱的彈簧。考點二、電磁鐵在生活中的應用1.（2020八下·鄞州期末）如圖是小敏設計的汽車尾氣中CO(一氧化碳)排放量的檢測電路。當CO濃度高于某一設定值時，電鈴發(fā)聲報警。已知氣敏電阻R1阻值隨CO濃度的增大而減小，下列說法正確的是（

）A.電鈴應接在A和C之間

B.當CO濃度升高，電磁鐵磁性減弱

C.若U1減小，報警時CO最小濃度比原設定值高

D.為使該檢測電路在CO濃度更低時報警，可將R2的滑片向下移【答案】C【解析】（1）當CO濃度增大時，分析電流的大小變化，確定銜鐵的運動方向，它與哪個電路接通，電鈴就在哪個部分；

（2）根據（1）中分析判斷；

（3）在串聯電路中，電壓與電阻成正比，據此推斷U1變小時它的電阻變化，根據電阻變化推測CO濃度的改變；

（4）在報警時需要的電磁力不變，即通過電流大小不變，根據歐姆定律可知，總電阻不變，據此分析變阻器的阻值變化即可。

【解答】A.當CO濃度增大時，它的電阻變小，那么總電阻變小，根據歐姆定律可知，總電流變大，此時電磁鐵的磁場增強，銜鐵被吸下來接通BD所在的電路，電鈴報警發(fā)聲，因此電鈴應該接在BD之間，故A錯誤；

B.根據上面的分析可知，當CO濃度升高時，電磁鐵磁性增強，故B錯誤；

C.根據串聯電路的分壓規(guī)律可知，當U1減小時，氣敏電阻R1變小。根據氣敏電阻的阻值隨CO濃度的增大而減小可知，CO濃度變大，即比設定值高，故C正確；

D.在報警時需要的電磁力不變，即通過電流大小不變，根據歐姆定律可知，總電阻不變。當CO濃度減小時電阻會變大，根據R總=R1+R2可知，變阻器R2的阻值要減小，即向上移動滑片，故D錯誤。

2.如圖示是某同學連接的電鈴電路，開關閉合后，電路中始終有電流，但電鈴只響一聲就不再響了，原因是（

）A.電磁鐵始終沒有磁性

B.銜鐵一直被電磁鐵吸著不能回彈

C.銜鐵沒有向下運動

D.電池正、負極接反了【答案】B【解析】當開關閉合后，電路中有電流，電磁鐵有磁性，吸引銜鐵，銜鐵被吸下的同時，打擊鈴碗，發(fā)出聲音。此時電路始終接通，電磁鐵始終吸引銜鐵，銜鐵不會回彈，所以釘錘不能再重復打擊鈴碗。故選B電鈴發(fā)出聲音是受到釘錘的敲擊而產生的．不能連續(xù)發(fā)聲，是釘錘不會連續(xù)敲擊造成的，從此入手分析即可解決此題。3.（2019·鄞州模擬）小明設計了一個道路限載報警器（圖甲），R0是變阻器，R是壓敏電阻。R的電阻大小隨壓力大小變化關系如圖乙。當超載車輛通過壓敏電阻時，限載報警器就會報警。（1）調試好電路，閉合開關S1和S2，當超載車輛通過時，限載報警器會_______（填“燈亮”、“鈴響”）（2）一般交通主干道的抗壓能力比村道路要強得多。若把村道路限載報警器應用到主干道，就要適當調高報警的限載重量，下列操作可行的是

（填編號）。A.把變阻器R0的滑片適當左移

B.把電源1的電壓適當增大

C.把彈簧AB的A端適當左移

D.把電磁鐵C適當右移【答案】（1）鈴響（2）A,C【解析】（1）根據乙圖可知，當車輛超載時，壓敏電阻受到的壓力增大，電阻會變小，判斷電磁鐵磁性的變化，從而確定銜鐵的運動方向，接通哪個電路，哪個用電器就工作；

（2）電磁鐵將銜鐵吸下來是需要一個最小的電磁力的，可以根據杠桿平衡原理調整彈簧拉力的作用位置，也可以通過改變電阻保證電流不變，據此解答?！窘獯稹浚?）觀察圖乙可知，壓敏電阻R0的阻值隨著壓力的增大而減小。閉合開關S1和S2，當超載車輛通過時，壓敏電阻的阻值減小，通過電磁鐵線圈電流增大，磁性增強，銜鐵被吸下來，燈熄滅，電鈴電路接通會響；

（2）當限載質量增大時，壓敏電阻受到的壓力增大，電阻變小，電流變大；要保證電流大小不變，可以將滑動變阻器的滑片向左移動，適當增大總電阻，故A正確，D錯誤；

把電源1的電壓適當增大，電路中電流增大，電磁鐵磁性增強，會更早的將銜鐵吸下來報警，相當于降低了限載質量，故B錯誤；

觀察甲圖可見，銜鐵部分實際上是一個杠桿，當限載質量增大導致電路電流增大電磁鐵的磁性增強時，可以將彈簧向左移動，增大力臂，防止銜鐵過早的被吸下來報警，故C正確。故選AC。

4.（2020九上·海曙開學考）小科利用壓力傳感器、電磁繼電器、阻值可調的電阻R等元件設計了一個汽車超載自動報警器,如圖甲所示。他了解到這種壓力傳感器所受壓力越大時，輸出的電壓U就越大，二者的關系如圖乙所示。閉合開關S，當繼電器線圈中的電流大于或等于20mA時,銜鐵被吸合。已知傳感器的輸出電壓U即為繼電器控制電路的電源電壓，繼電器線圈的電阻為20Ω,求：(g取10N/kg)（1）車輛不超載時，工作電路中綠燈亮；當傳感器所受壓力增大到一定程度時，紅燈亮，汽車超載。請你判斷燈________（選填“L1”或“L2”）是紅燈。（2）某水平公路橋禁止質量大于或等于20t的車輛通行，用該裝置監(jiān)管通行車輛時，R的阻值應調為多大?（3）在水平路面上，要使該裝置報警，傳感器所受的最小壓力為多大?【答案】（1）L2

（2）車對水平地面的壓力：F=G=mg=20×103kg×10N/kg=2×105N，由圖象可知，此時的輸出電壓U=1V，∵I=UR∴電路總電阻：R總=UI=電阻R的阻值：R=R總R線圈=50Ω20Ω=30Ω答：R的阻值應調節(jié)為30Ω；

（3）當R=0Ω要使報警器報警，輸出電壓最小，∵I=UR，∴輸出最小電壓：U0=IR線圈由圖象可知，此時壓力傳感器受到的壓力：F′=0.8×105N=8×104N答：在水平路面上，要使該裝置報警，通過車輛的最小重力為8×104N.【解析】（1）根據圖乙可知，當壓力增大時，壓力傳感器的輸出電壓增大，那么通過電磁鐵的電流增大，磁場增強，將銜鐵吸下來，接通燈泡L2所在的電路，此時燈泡L2發(fā)光，據此確定紅燈所指的燈泡。

（2）首先根據F=G=mg計算出汽車對水平地面的壓力，然后根據圖乙確定此時壓力傳感器的輸出電壓，接下來根據R總=UI計算出總電阻，根據串聯電路R=R總R線圈計算出此時電阻R的阻值。

（3）當變阻器的阻值為零時，輸出電壓最小，根據U5.（2020八下·長興期末）某同學為學校設計了可以自動控制最高水位的智能水箱，其電路圖如圖甲。控制電路電源電壓U1=20伏，R0為定值電阻，RF為壓敏電阻，電磁鐵線圈電阻忽略不計；壓敏電阻RF放置于水箱底部(如圖乙)，其阻值與壓力有關，阻值隨水位變化關系如表。工作電路為注水系統，其電源電壓U2=220伏；圓柱體水箱底面積S=0.4米2。當水箱內的水位上升到1米時，通過電磁鐵線圈的電流I1=0.2安，銜鐵恰好被吸下，注水系統停止工作。水位(米)0.500.751.001.251.501.752.00壓敏電阻RF阻值(歐)2001259070656260（1）甲圖中的E點應與________(選填“C”或者“D”)連接。（2）求R0的阻值。（3）如果保持其他條件不變，只是適當增大R0的阻值，請分析水箱的最高水位會________

(選填“變大”、“不變”或“變小”)，原因是________。【答案】（1）C

（2）當水箱中水位為1米時，控制電路的電流I1=0.2A，

此時控制電路中的總電阻R總由表格數據可知，當水箱中水位為1米時，壓敏電阻的阻值為90Ω，

此時定值電阻R0的阻值：R0=R總RF=100Ω90Ω=10Ω；

（3）變大；當銜鐵被吸下來時電磁鐵磁性不變，控制電路電流大小不變，則控制電路總電阻不變。如果R0變大，根據R總=R0+RF可知，則RF變小，由表格數據可知最高水位變大【解析】（1）由于智能水箱實質就是電磁繼電器的應用，根據注水系統的工作原理即可判斷；

（2）當水箱中水位為1米時，已知通過電磁鐵線圈的電流，根據歐姆定律求出控制電路的總電阻，根據串聯電路的特點即可求出R0的阻值。

（3）根據電磁鐵磁力的要求確定電路總電阻是否發(fā)生改變，然后根據R總=R0+RF確定壓敏電阻的阻值變化，根據表格確定水位變化。

【解答】（1）根據表格可知，當水位增加時，壓敏電阻減小，電流變大，由此推測，當水位達到一定程度時，電流大到一定程度，電磁鐵的磁力增大，銜鐵被吸下來接通D點，斷開C點，此時注水系統停止工作，因此E點應該與C點接觸；

（2）當水箱中水位為1米時，控制電路的電流I1=0.2A，

此時控制電路中的總電阻R總由表格數據可知，當水箱中水位為1米時，壓敏電阻的阻值為90Ω，

此時定值電阻R0的阻值：R0=R總RF=100Ω90Ω=10Ω；

（3）當銜鐵被吸下來時電磁鐵磁性不變，控制電路電流大小不變，則控制電路總電阻不變。如果R0變大，根據R總=R0+RF可知，則RF變小，由表格數據可知最高水位變大。

6.（2020·溫州模擬）干簧管是一種利用磁場的有無來控制線路的開關，也叫磁控開關。圖甲為雙觸點干簧管，其外殼是一根密封的玻璃管，內充滿惰性氣體保護簧片。當外界沒有磁場時，簧片1與簧片2接通；當外界有磁場時，簧片1與簧片2的分開，簧片1與簧片3觸點部位接通。圖乙為利用雙觸點干簧管的電路，導線在干簧管表面繞成線圈ab。當開關S閉合后，請判斷紅燈、綠燈的工作情況并說明理由。學法指導：復雜的電磁綜合電路需要進行動態(tài)電路分析，通常采用“狀態(tài)→變化→新狀態(tài)→新變化”的模型進行判斷和解釋。解題過程示例如下：解題過程狀態(tài)→變化(或現象)→新狀態(tài)→新變化(或現象)答題示例當開關S閉合后，簧片1與2觸點接通，則紅燈和線圈ab串聯，紅燈亮，線圈有磁性；解答：（1）紅燈、綠燈的工作情況：________。（2）說明理由：當開關S閉合后，簧片1與2觸點接通，則紅燈和線圈ab串聯，紅燈亮，線圈有磁性；________。【答案】（1）紅燈、綠燈交替發(fā)光

（2）簧片1與2的分開，簧片1與3觸點接通，紅燈滅，綠燈亮，線圈ab磁性消失；簧片1重新與簧片2接通，綠燈滅，紅燈又亮，線圈ab(電磁鐵)又產生磁性。如此交