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2022-2023 物理新课标下九年级全册同步课节减负作业（人教版）
第二十章 电与磁
专题20.3 《电磁铁和电磁继电器》课节减负作业
一、选择题
1.如图所示是一种温度自动报警器的原理图。制作水银温度计时，在玻璃管的两端分别封入一段金属丝。
电池的两极分别与金属丝相连，当温度达到与电池正极相连的金属丝下端所指的温度时，电铃就响起来，
发出报警信号。下列说法正确的是（ ）
A．温度计中的水银是绝缘体
B．电铃响时，电磁铁右端是N 极
C．温度降低到74℃以下，电铃响
D．电铃响且滑片P 向左移动时，电磁铁磁性减弱
【答案】B
【解析】A、水银容易导电，是导体，故A 错误；
B、电铃响时，电流从螺线管的左端流入，根据安培定则可知，电磁铁右端是N 极，故B 正确；
C、当温度升高到74℃以上时，水银与金属丝接触，电磁铁的电路中有电流，电磁铁具有磁性，会吸引衔
铁，电铃中有电流通过，电铃响，故C 错误；
D、电铃响且滑片P 向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电流变大，电磁铁磁性变强，故D 错误。
2.如图所示，电磁铁上方附近有一点A，小磁针置于电磁铁的右方附近。闭合开关S，下列判断正确的是（
）
A．电磁铁的左端为N 极 B．电磁铁上方A 点的磁场方向向右
C．小磁针静止后，其N 极的指向向右 D．向左移动滑片P，电磁铁的磁性减弱
【答案】C
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【解析】（1）根据线圈的绕法和电流的方向，可以确定螺线管的NS 极；
（2）据磁感线的方向分析判断即可解决；
（3）据磁体间的相互作用分析小磁针的运动方向；
（4）电磁铁磁性强弱的影响因素：电流大小、线圈匝数多少、有无铁芯。电流越大，匝数越多，有铁芯
时电磁铁的磁性越强。
A.由安培定则可知，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向右端，则通电螺线管的右端为N
极，故A 错误；
B.在磁体的外部，磁感线从N 极指向S 极，所以通电螺线管外A 点的磁场方向向左，故B 错误；
C.通电螺线管的右端是N 极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的S 极应靠近螺线管的右端，则小磁计
的S 极向左转动，小磁针会逆时针旋转，故小磁针静止时，其N 极的指向向右，故C 正确；
D.向左移动滑片P，连入电路的电阻减小，电流增大，电磁铁的磁性增强，故D 错误。
3．如图所示，GMR 是一个巨磁电阻，其特性是电阻在磁场中会急剧减小，且磁场越强电阻越小，闭合开关
S2后，下列四种情况相比较，指示灯最亮的是（ ）
A．S1断开，滑片P 在图示位置。
B．S1闭合，滑片P 在图示位置。
C．S1闭合，滑片P 在滑动变阻器最右端。
D．S1闭合，滑片P 在滑动变阻器最左端。
【答案】D．
【解析】A．S1断开时，电磁铁无磁性，由题意可知GMR 的电阻最大，由I=U/R 可知，右侧电路中电流最
小，由P=I2R 可知，指示灯的实际功率最小，指示灯最暗，故A 错误；
B、C、D．闭合S1时，GMR 所处的位置由无磁场变为有磁场，GMR 的阻值减小；
当滑片P 在滑动变阻器最左端时，左侧电路的电阻最小，由I=U/R 可知，左侧电路中的电流最大，电磁铁
磁性最强，则GMR 的电阻最小，右侧电路中电流最大，由P=I2R 可知，指示灯的实际功率最大，指示灯最
亮，故BC 错误，D 正确．
二、填空题
1.巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧减小的现象，这一发现大大提高了磁、电之间信号转换
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的灵敏度，从而引发了现代硬盘生产的一场革命。图是说明巨磁电阻特性原理的示意图，图中GMR 是巨磁
电阻。如果闭合S1、S 2并使滑片P 向左滑动，指示灯亮度会有什么变化情况是______________。滑片P 向
右滑动，指示灯亮度会有什么变化情况是______________。
【答案】指示灯的亮度会明显变亮。指示灯的亮度会明显变暗。
【解析】如果闭合S1、S 2并使滑片P 向左滑动，左端的控制电路电流增大，电磁铁磁性增强，工作电路中
的巨磁电阻在磁场中急剧减小，电路电流增大，指示灯明显变亮。
如果闭合S1、S 2并使滑片P 向右滑动，左端的控制电路电流减小，电磁铁磁性减弱，工作电路中的巨磁电
阻在磁场中急剧增大，电路电流减小，指示灯明显变暗。
2.如图所示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．
【答案】L1；导体； L2．
【解析】当水位下降没有达到金属块A 时，使控制电路断开，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．当水位上涨时，水与金属A 接触，由于水是
导体，使控制电路接通，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．
三、作图题
1．如图所示，在电磁铁上方用弹簧挂着一个条形磁体，闭合开关S，条形磁体静止后，滑片P 向右滑动时
弹簧伸长。请用箭头标出磁感线的方向，并用“+”“﹣”在括号内标出电源正负极。
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【答案】如图所示：
【解析】（1）首先要明确电磁铁磁性强弱的影响因素：有无铁芯、电流大小、线圈匝数的多少。
根据滑动变阻器的滑片P 向右移动时弹簧缩短，确定电磁铁磁性强弱的变化，根据磁体间的相互作用规律，
从而可以判断出电磁铁的磁极极性。
由安培定则可判断出图中电源的正负极。
（2）根据磁体周围的磁感线都是从N 极出来，回到S 极，进行判断。
滑动变阻器的滑片P 向右移动时，电路中的电阻变小，则电路中的电流变大，磁铁的磁性变强，此时弹簧
伸长，根据同名磁极相互排斥可知，通电螺线管上端为N 极，下端为S 极；
右手握住螺线管，大拇指指向N 极，四指指向电流的方向，则电流从螺线管的上后端流出，下前端流入，
则电源右端为负极，左端为正极。磁体周围的磁感线都是从N 极出来，回到S 极。
四、实验探究题
1.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。
（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：
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①比较实验中的1、2、3（或4、5、6），可得出的结论是（ ）
A.电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的电流越大电磁铁的磁性越强；
B. 电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的电流越大电磁铁的磁性越弱；
C. 电磁铁的电流一定时，电磁铁磁性越强；
D. 电磁铁的电流一定时，电磁铁磁性越弱。
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（ ）
A.电磁铁线圈中的电流一定时，线圈的匝数越多电磁铁的磁性越强；
B. 电磁铁线圈中的电流一定时，线圈的匝数越多电磁铁的磁性越弱；
C. 电磁铁线圈中的匝数一定时，线圈中电流越大电磁铁的磁性越强；
D. 电磁铁线圈中的匝数一定时，线圈中电流越大电磁铁的磁性越弱。
（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）移动滑动变阻器滑片；吸引铁钉的数目；（2）①A.②A.（3）有关，在同一螺线管中分别
插入细的和粗的铁芯 观察吸引铁钉的数目。
【解析】（1）要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过移动滑动变阻器滑片来实现；要判断电磁铁的磁
性强弱，可观察吸引铁钉的数目来确定。
（2）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
中的电流越大电磁铁的磁性越强。A 选项符合题意。
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，线圈的匝数
越多学科网电磁铁的磁性越强。A 选项符合题意。
（3）当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱与线圈内的铁芯大小有关，在同一螺线管中分别
插入细的和粗的铁芯 观察吸引铁钉的数目。
五、计算题
1．如图所示是某温控装置的简化电路图，工作电路由电压为220V 的电源和阻值R＝88Ω 的电热丝组成；
控制电路由电源、电磁铁（线圈电阻R0＝20Ω）、开关、滑动变阻器R2（取值范围0～80Ω）和热敏电阻
电磁铁(线圈)
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
吸引铁钉的最多数目 / （枚）
8
10
7
11
14
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R1组成；R1阻值随温度变化的关系如下表所示，当控制电路电流I≥50mA 时，衔铁被吸合切断工作电路；
当控制电路电流I≤40mA 时，衔铁被释放接通工作电路。
温度/℃
90
80
66
60
50
46
40
36
35
34
R1/Ω
10
20
40
50
70
80
100
120
130
150
（1）工作电路正常工作时，R 在1min 内产生的热量是多少？
（2）当温度为60℃，滑动变阻器R2＝50Ω 时，衔铁恰好被吸合，控制电路的电源电压是多少？
（3）若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是多少？
（4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，请分析说明如何改变R2的阻值。
【答案】（1）工作电路正常工作时，R 在1min 内产生的热量是3.3×104J；
（2）当温度为60℃，滑动变阻器R2＝50Ω 时，衔铁恰好被吸合，控制电路的电源电压是6V；
（3）若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是35℃～80℃；
（4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，应减小R2的最大阻值。
【解析】（1）工作电路由电压为220V 的电源和阻值R＝88Ω 的电热丝组成，
则R 在1min 内产生的热量：
Q＝
t＝
×1×60s＝3.3×104J；
（2）当温度为60℃时，由表格数据可知R1＝50Ω，
已知此时滑动变阻器R2＝50Ω，则控制电路的总电阻为：
R＝R1+R2+R0＝50Ω+50Ω+20Ω＝120Ω，
此时衔铁恰好被吸合，则控制电路的电流I＝50mA＝0.05A，
由欧姆定律可得，控制电路的电源电压：
U＝IR＝0.05A×120Ω＝6V；
（3）当控制电路电流I≥50mA 时，衔铁被吸合切断工作电路，由欧姆定律可得，控制电路的总电阻最大为：
R 大＝
＝
＝120Ω，
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滑动变阻器R2（取值范围0～80Ω）的最大电阻为80Ω，根据串联电阻的规律，热敏电阻R1的阻值最小
（此时温度最高）：
R1＝R 大﹣R2﹣R0＝120Ω﹣80Ω﹣20Ω＝20Ω，由表中数据知可控制的最高温度为80℃；
当控制电路电流I≤40mA 时，衔铁被释放接通工作电路，由欧姆定律，控制电路的总电阻最小为：
R 小＝
＝
＝150Ω，
滑动变阻器R2的最小电阻为0 时，根据串联电阻的规律，热敏电阻R1的阻值最大（此时温度最低）：
R′1＝150Ω﹣20Ω＝130Ω，由表中数据知可控制的最低温度为35℃；
所以，若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是35℃～80℃；
（4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，即热敏电阻R1的阻值增大，因吸合时的电流不变，由欧
姆定律可知，控制电路的总电阻不变，故应减小R2的最大阻值。
六、简答题
1. 图是一种水位自动报警器的原理图。水位没有到达金属块 A 时，绿灯亮；水位到达金属块 A 时，红灯
亮。请说明它的工作原理。注意：虽然纯净的水是不导电的，但一般的水都能导电。
【答案】见解析。
【解析】水位没有到达金属A 时，电磁继电器左边的控制电路无法构成闭合回路，线圈中没有电流通过，
此时衔铁与上面的触点接触，工作电路中绿灯和电源构成闭合回路，故绿灯亮；当水位到达金属块A 时，
电磁继电器左边的控制电路中金属块A 和B、电磁铁以及电源构成闭合回路，线圈中有电流通过，电磁铁
具有磁性，吸引衔铁，此时衔铁就与下面的触点接触，红灯和电源就构成闭合回路，故红灯亮。
2．如图所示，是一种安全门锁的工作原理示意图．保安室里的工作人员通过开关即可控制安全门锁的开、
闭．请你根据示意图，分析安全门锁的工作原理．
【答案】见解析。
【解析】闭合开关后，电磁铁中有电流通过，电磁铁具有磁性，能吸引铁质插销使门锁打开，并且弹簧被
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拉长；断开开关后，电磁铁中无电流通过，电磁铁会失去磁性，铁质插销会在弹簧弹力的作用下插入插槽，
门锁关闭．
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