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20.3《电磁铁 电磁继电器》同步测试  

2015-01-21 07:11:26|  分类: 同步测试 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一、选择题

1.下列装置中,没有用到电磁铁的是(    )

A.电磁起重机      B.电磁继电器       C.电铃            D.电热毯

答案:D

解析:电磁铁利用了电流的磁效应,电磁起重机、电磁继电器及电铃都利用了电磁铁。电热毯利用了电流的热效应。

2.下列方法中,不能增强螺线管磁性的是(   )

A.增加螺线管的匝数

B.在通电螺线管内插入铁棒

C.增大螺线管线圈中的电流

D.增大螺线管本身的直径

答案:D

解析:本题考查了影响螺线管磁性的强弱的因素。通电螺线管的磁性强弱与电流大小、线圈匝数等因素有关,在中间插入铁芯后就变成了电磁铁,它的磁性比螺线管的磁性强,增大螺线管本身的直径不能增强磁性。

3.小华同学在做“探究电磁铁”实验中,使用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁进行实验,如图所示,下列说法中正确的是(    )

20.3《电磁铁 电磁继电器》同步测试 - 物理 - 物理

A.要使电磁铁磁性增强,应将变阻器的滑动片向右滑动

B.电磁铁能吸引的大头针越多,表明它的磁性越强

C.电磁铁B磁性较强,所以通过它的电流较大

D.若将两电磁铁上部靠近,会相互吸引

答案:B

解析:电磁铁的磁性强弱与电流大小和线圈匝数的多少有关。电流越大,线圈匝数越多,则其磁性越强。磁性的强弱无法用肉眼直接看出来,可以通过它对外表现的性质来判断。本题中是通过铁钉吸引大头针的多少来比较的。在D选项中,要利用安培定则来判断出两电磁铁上部的磁极,A的上端为N极,B的上端也为N极,所以它们是相互排斥的。电磁铁B的磁性较强是因为B的线圈匝数多。由题图可以看出A和B两个电磁铁是串联的,所以电流大小是相同的,如果比较A和B磁性强弱,只能比较线圈匝数。

4.如图所示实验装置,弹簧测力计下面挂着条形磁铁,螺线管中插有铁芯,开关S拨在触点②位置。要使弹簧测力计的示数变大,下列操作方法能够实现的是(    )

20.3《电磁铁 电磁继电器》同步测试 - 物理 - 物理

A.滑片P向b端滑动            B.将S拨到①位置

C.将铁芯从螺线管中取出        D.将螺线管往上移动

答案:C

解析:本题考查的是影响电磁铁的磁性强弱的因素及安培定则。根据安培定则,可以判断出电磁铁的磁极,上端为N极,它与条形磁铁相互排斥,要使弹簧测力计的示数变大,则它们间的排斥力变小,磁性变弱。通电螺线管磁性的强弱与电流大小、线圈匝数和插入铁芯的长短有关。所以可以使用的方法是增大电阻,减小电流,P向a端移动;减少线圈匝数,S接③接线柱;减少插入铁芯的长度,把铁芯从螺线管中取出。

5.如图所示,桌面上放着一块磁铁,闭合开关S,磁铁仍静止在桌面上,把滑动变阻器滑片向左移动时。下列说法正确的是(    )

20.3《电磁铁 电磁继电器》同步测试 - 物理 - 物理

A.磁铁受到向右的摩擦力,并且逐渐变大

B.磁铁受到向左的摩擦力,并且逐渐变小

C.当滑片移到一定位置后,磁铁可能会向右滑动

D.电磁铁的磁性逐渐变弱

答案:C

解析:根据安培定则,可知电磁铁左端为S极,对磁铁有向右的吸引力。磁铁静止时,由二力平衡可知磁铁受到桌面的摩擦力水平向左,且大小与电磁铁对磁铁的吸引力相等。当滑动变阻器滑片左移时,电阻减小,电流增大,电磁铁磁性增强,对磁铁的吸引力增大。所以磁铁所受的摩擦力也增大。当滑片移到一定位置后,磁铁受到的吸引力很可能超过桌面对磁铁的最大静摩擦力,磁铁就会向右滑动。综上可知C正确。

6.如图所示是温度自动报警器的原理图,它运用了许多物理知识。以下说法中不正确的是(    )

20.3《电磁铁 电磁继电器》同步测试 - 物理 - 物理

A.温度计中的水银是导体

B.温度计是根据液体热胀冷缩的性质工作的

C.报警器中的电磁铁运用了电流的热效应

D.电磁继电器是一种电路开关

答案:C

解析:温度自动报警器是由两部分电路组成的,包括左侧与温度计相连的控制电路和右侧与电铃相连的工作电路。控制电路中用温度计作为控制电路的开关,温度计是利用了测温液体的热胀冷缩的原理制成的,可以选用水银作为测温物质,因为水银是导体。当温度达到设定值时,控制电路接通,电磁铁中有电流通过,具有磁性,吸引衔铁,使电铃所在的工作电路接通,电铃响,电磁继电器就相当于电铃所在工作电路的开关。

7.如图所示为一种温度自动报警器原理图,它的核心部件是一支顶端封有一段金属丝的水银温度计。关于此温度报警器的说法正确的是(    )

20.3《电磁铁 电磁继电器》同步测试 - 物理 - 物理

A.温度升高至74℃时,电灯亮

B.温度升高至74℃时,电铃响

C.温度升高至66℃时,电铃响

D.温度升高至66℃时,电灯亮

答案:B

解析:本题中的温度自动报警器是由与温度计相连的控制电路和与电灯、电铃相连的工作电路组成的。温度计内的测温液体是水银,它是导体,当温度上升时,水银柱会上升,直到与温度计上方的金属丝相连,使控制电路接通。金属丝所在的位置是74℃,所以当温度升高至74℃时,控制电路接通,电磁铁有电流通过,具有磁性,吸引衔铁,与衔铁相连的动触点与下面的静触点接触,同时与上面的静触点分离,电铃接入电路,电灯断开电路,出现铃响灯不亮的现象。相反,如果温度没有达到设定值,电磁铁没有磁性,动触点与上面的静触点接触,灯亮铃不响。

8.如图是一种防汛报警器的原理图,K是触点开关,B是一个漏斗形的竹片圆筒,里面有个浮子A,关于此水位报警器下列说法不正确的是(    )

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A.当水位上升到警戒水位时,甲灯不亮,乙灯亮

B.当水位较低处于安全水位时,甲灯、乙灯均不亮

C.水位报警器中还应用到了杠杆的知识

D.此水位报警器也是电磁铁的应用

答案:B

解析:此水位报警器也是一个电磁继电器,核心元件就是电磁铁,衔铁与动触点相连的杆子就是一根杠杆。当水位较低时,浮子A的位置低,开关K无法接通,电磁铁中没有电流,没有磁性,动触点与上面的静触点接触,甲灯亮,乙灯不亮。当水位上升至警戒水位,浮子A使开关K接通,电磁铁中有电流通过,具有磁性,吸引衔铁,使动触点与下面的静触点接触,甲灯断开,乙灯接触,甲灯不亮,乙灯亮。

9.小明用自制的电磁铁来研究它的磁性与哪些因素有关。实验器材:两个相同大小的大铁钉、一些漆包线、开关、电源、滑动变阻器、一些回形针和电流表等。在实验中,用漆包线绕制横截面和紧密程度相同的三个线圈,其中两个线圈插入铁钉,另一个线圈内无铁钉。按如图电路进行实验,实验记录的数据如下表:

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由以上实验表明,电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关(   ) 

A.只与电磁铁线圈匝数有关

B.只与电磁铁线圈匝数、是否有铁钉有关

C.只与电磁铁线圈匝数、通过线圈的电流有关

D.与电磁铁线圈匝数、是否有铁钉、通过线圈的电流都有关

答案:D

解析:电磁铁磁性的强弱无法直接比较,我们可以转化成吸引回形针的数量来比较,吸引的回形针数量越多,说明电磁铁的磁性越强。通过实验可以发现,当电流为0.2A时,线圈匝数越多的吸引回形针的数量越多,说明磁性强弱与线圈匝数有关。在比较50匝线圈的电磁铁时,电流越大的,吸引回形针数量越多,磁性越强,说明电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关。如果线圈匝数是100匝,有铁钉的比没有铁钉吸引的回形针数量多,有铁钉的磁性强,说明是否有铁钉也会对磁性的强弱有影响。本题的实验设计中体现了控制变量的思想,在研究线圈匝数对磁性影响时,要控制电流相等;研究电流对磁性影响时要控制线圈匝数一定。

二、填空题

10.(2013雅安)如图所示,在电磁铁的正上方用弹簧挂一块条形磁铁。当开关闭合后,条形磁铁与电磁铁的相互作用为_____________(填“吸引”或“排斥”)。当滑片P从b端到a端的滑动过程中,弹簧的长度会变_________(填“长”或“短”)。

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答案:排斥   长

解析:根据安培定则可以判定出电磁铁的磁极,电磁铁的上端为S极,与条形磁铁下端属于同名磁极,相互排斥。电磁铁的磁性强弱与电流有关,电流越大,磁性越强。当滑动变阻器的滑片P从b向a移动时,接入电路中的电阻变大,电路中电流减小,磁性变弱,条形磁铁受到向上的排斥力变小,所以弹簧伸长的长度会变长。

11.下面是某同学对电磁继电器的认识,请帮他补充完整。

(1)如图所示是电磁继电器结构示意图。其中有两个电路:一是控制电路,由低压电源U1、______________和开关S组成;二是工作电路,由高压电源U2、__________和电磁继电器的__________部分组成。

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(2)工作原理:闭合低压开关,线圈中通过电流后产生_____________,对衔铁产生____________,使工作电路___________(选填“闭合”或“断开”),电动机__________(选填“正常”或“停止”)工作;断开低压开关,线圈中_________(选填“有”或“无”)电流,工作电路_____________(选填“闭合”或“断开”),电动机就___________(选填“正常”或“停止”)工作。

(3)利用电磁继电器可以用_____________________的控制电路来控制____________________的工作电路。

答案:(1)电磁铁A   电动机   动触点和静触点  (2)磁场  吸引力  闭合  正常  无  断开  停止  (3)低电压、弱电流  高电压、强电流

解析:电磁继电器是电磁铁的应用,它主要由低压的控制电路和高压工作电路组成。本题中低压控制电路主要是由低压电源、电磁铁、开关等组成,其它辅助元件有衔铁、弹簧等;高压的工作电路是由电源、用电器及触点组成。当低压开关闭合时,电磁铁中有电流,吸引衔铁,与衔铁相连的动触点D向下运动,与静触电E接通,使高压工作电路接通,实现了利用低电压、弱电流对高电压、强电流的控制。

12.如图所示是小华同学在研究性学习的活动中为计算机房设计的一种防盗报警器,其踏板放在机房的门口,电铃和电灯放在值班室内。观察电路可知,这个报警器的工作原理是:有人踩踏板时_________________________________________________________________;无人踩踏板时____________________________________________。

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答案:红灯亮、电铃响表示有人进入,进行报警  绿灯亮,表示无人进入

解析:这个防盗报警器实际是一个电磁继电器的应用。踏板相当于一个低压开关。当人踩在踏板上时,两触点接触,低压电路接通,电磁铁上有电流通过,具有磁性吸引衔铁使动触点与下面的静触点接触,使红灯亮,电铃响,进行报警;当无人踩踏板时,两触点分开,电磁铁上没有电流通过,没有磁性,衔铁在弹簧的作用下被拉起,动触点与上面的静触点接触,绿灯亮。在解释时,一般从两个方面入手:当低压电路接通时,哪些用电器能工作;当低压电路断开时,哪些用电器能工作。

13.如图所示是刘玉瑾同学研究电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关的实验的示意图,他把导线绕在大铁钉上做成电磁铁。实验中她是根据______________________来比较电磁铁磁性强弱的。在下图的实验中,她把两个电磁铁串联,这是为了___________________。根据图示的实验现象,他得出的结论是:当__________________一定时,电磁铁________________,磁性越强。将滑动变阻器的滑片向右移动时,铁钉吸引的大头针将_______________(填“变多”、“变少”或“没有变化”),这说明电磁铁的磁性强弱还与__________有关。

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答案:吸引大头针的数量  控制电磁铁中电流相等  电流  线圈匝数越多  变少  电流大小

解析:电磁铁磁性强弱无法直接比较,可以转化成吸引大头针的数量来比较。电磁铁磁性的强弱与线圈的匝数和电流的大小有关,在实验中要注意控制变量的方法。本题中的两个电磁铁,线圈匝数不同,明显是研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数间的关系,所以要控制电流相等,利用了串联电路电流相等的特点。

三、解答题

14.如图所示是小明设计的温度自动报警器原理图。在水银温度计里封入一段金属丝,当在正常工作的温度范围内时,绿灯亮;当温度升高到金属丝下端所指示的温度时,红灯亮,发出报警信号。请按照题意要求,在图中连接好电路。

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答案:如图所示

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解析:温度自动报警器,当温度达到设定值时,低压电路接通,有电流通过,电磁铁有磁性,吸引衔铁,使红灯接通,同时绿灯不亮,起到报警的作用。温度自动报警器中动触点和静触点相当于指示灯的开关,动触点与上、下静触点分别接触时,相当于分别把绿灯和红灯接入电路。温度计的水银相当于控制电路的开关。

15.如图是由电磁铁P构成的自动空气开关的原理图,当电路由于短路或___________等原因导致电流过大时,_____________的磁性变强,吸引衔铁Q的力变大,使衔铁转动,闸刀在弹力的作用下自动开启,切断电路,起到保险作用。

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答案:用电器总功率过大  电磁铁

解析:自动空气开关也是电磁铁的应用,当电路中电流增大时,电磁铁的磁性增强,对衔铁的吸引力也增大,当电流大到一定程度,对衔铁的吸引力也达到一定程度时,衔铁被拉动,闸刀开关在弹簧的作用下向上拉开,切断电路,对电路起保护作用。电路断开后,电磁铁没有电流,没有磁性,衔铁被松开。当故障排队后,把闸刀开关闭合,衔铁再扣住开关,接通电路。空气开关与保险丝不同,保险丝是利用了电流的热效应,而空气开关是利用了电流的磁效应。

16.(2013山西)图是汽车启动装置电路简图,当钥匙插入钥匙孔并转动时,电磁铁得到磁性,此时电磁铁上端为________极,触点B与C________(填“接通”或“断开”),汽车启动。

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答案:N  接通

解析:汽车电启动装置也是利用了电磁继电器,当利用钥匙接通低压的工作电路时,电磁铁有电流通过,具有磁性,吸引衔铁,动触点B与静触点C接通,启动电机转动,发动车辆。低压控制电路的电源是高压工作电路电源的一部分。

17.如图所示,是某学习小组同学设计的“研究电磁铁磁性强弱”的实验电路图。

20.3《电磁铁 电磁继电器》同步测试 - 物理 - 物理20.3《电磁铁 电磁继电器》同步测试 - 物理 - 物理

(1)要改变电磁铁线圈中的电流大小,可通过________________________来实现;要判断电磁铁的磁性强弱,可观察________________________来确定。

(2)下表是该组同学所做实验的记录:


电磁铁(线圈匝数)

50匝

100匝

实验次数

1

2

3

4

5

6

电流/A

0.8

1.2

1.5

0.8

1.2

1.5

吸引大头针的最大数量/枚

5

8

10

7

11

14


①比较实验中的1、2、3(或4、5、6),可得出的结论是:电磁铁的匝数一定时,通过电磁铁线圈中的电流________________,磁性越强。

②比较实验中的1和4(或2和5或3和6),可得出的结论是:电磁铁线圈中的电流一定时,线圈匝数________________,磁性越强;

(3)在与同学们交流讨论时,另一组的一个同学提出一个问题:“当线圈中的电流和匝数一定时,电磁铁的磁性强弱会不会还与线圈内的铁芯大小有关?”

①你对此猜想是:________________________________________;

②现有大小不同的两根铁芯,利用本题电路说出你验证猜想的方法:________________________________________________________________________________________________。

答案:(1)改变接入电路中电阻的大小  电磁铁吸引大头针的数量

(2)①越大  ②越多

(3)①电磁铁的铁芯越大,磁性越强  ②可以利用同一螺线管,在其中插入大小不同的铁芯,观察吸引大头针的数量。

解析:电路中电流的大小可以通过改变滑动变阻器接入电路中电阻的大小,电磁铁电流大小改变,磁性强弱也会改变,我们可以通过观察电磁铁吸引大头针的多少来判断磁性的强弱。因为影响电磁铁磁性强弱的因素有多个,所以在研究时要用到控制变量的方法。在验证电磁铁磁性强弱与铁芯大小关系时,必须要保证电磁铁的线圈匝数,电流的大小都相同时,改变铁芯的大小。

18.如图所示,从一个不能打开的盒子(内有电池组等电路元件)上的两个小孔中伸出一段细软的长导线,试在不断开该导线的情况下,设计两种不同的方法判断该导线中是否有电流,并根据你的设计填写下表:

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所用器材

主要实验步骤及判断导线中是否有电流的方法

方法1

 

 

方法2

 

 


答案:方法1,利用的器材是小磁针。把盒子外的导线与自由静止的小磁针平行放置,观察小磁针是否会发生偏转,如果偏转,则导线中有电流通过,如果不偏转,则导线中没有电流通过。

方法2,利用的器材是铁钉和铁屑。把导线绕在铁钉上,做成一个电磁铁,把铁钉靠近铁屑,观察是否能吸引铁屑,如果能吸引,则导线中有电流通过,如果不偏转,则导线中没有电流通过。

解析:电流通过导体,是看不见摸不着的,在研究电流时,我们一般是采用了转化法,如电路中电流大小可以通过接入电路中灯泡的亮暗来比较。但本题中导线不能断开,无法接入用电器。电流还具有磁效应,奥斯特实验说明电可以生磁,方法1就是模拟了奥斯特实验。电磁铁是电流磁效应的应用,电磁铁磁性的有无可以通过电流的通断来控制,如果有电流通过电磁铁,电磁铁就具有磁性。

 

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