1、更多资料添加微信号：DEM2008 淘宝搜索店铺：优尖升教育 网址：第二十章 电与磁20.3 电磁铁 电磁继电器一、学习目标一、知识与技能1.能描述电磁铁,说明电磁铁的特点和工作原理。2.能通过实验得出电磁铁磁性强弱与哪些因素有关。3.能说明电磁继电器的结构及工作原理，了解电磁继电器在生产、生活中的应用。二、过程与方法通过实验探究,培养学生敢于表达自己观点的科学态度。结合生活实例,通过探讨和理论分析来学习物理知识。三、情感、态度与价值观养成主动与他人交流合作的精神,树立勇于有根据地怀疑、大胆想象的科学态度。培养学生“从生活走向物理,从物理走向社会”的意识。教学重点电磁铁的磁性。电磁继电器的结构
2、及工作原理。教学难点实验探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关。电磁继电器的工作原理及其应用。二、学习过程一）、知识点梳理知识要点一 电磁铁插有铁芯的通电螺线管，在有电流通过时有磁性，没有电流时就失去磁性，我们把这种磁体叫作电磁铁。电磁起重机的主要部件之一是电磁铁（如图所示）。知识要点二 电磁铁的磁性典型探究探究影响电磁铁磁性强弱的因素。设计目的：探究影响电磁铁磁性强弱的因素探究装置：探究方法：（1）调整变阻器的滑片，改变电路中的电流大小。观察通入不同大小的电流时，电磁铁吸引小铁钉的数目有什么变化（如图实验装置乙、丙）；（2） 两螺线管中通过的电流相同时，比较不同匝数电磁铁的磁性强弱（如图实验装置丁
3、）探究方法：转换法、控制变量法探究结论：匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强；电流一定时，外形相同的螺线管，匝数越多，电磁铁的磁性越强【拓展】电磁铁的铁芯要用软铁不能用钢。因为电磁铁在使用时，不仅要求磁性随电流的大小变化而变化，而且要求能通过电流的通断来控制其磁性的有无。软铁容易被磁化，磁性也容易消失，而钢被磁化后磁性不会立即消失。知识要点 三 电磁继电器1.原理。继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路通断的装置。电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。2.电磁继电器的结构。电磁继电器由电磁铁（A）、衔铁（B）、弹簧（C）、触点（D）组成，其工作电
4、路由低压控制电路和高压工作电路组成（如图所示）。有了电磁继电器，人们就可以安全、方便地操纵大型机械了。3.电磁继电器的应用。用低压电路的通断间接地控制高压电路的通断，可实现远距离控制，与其他元件配合实现自动控制。二） 、例题 练习 例1在探究通电螺线管的磁场特点时，通电螺线管在某状态下的两个实验现象如图所示，其中小磁针（黑色一端为N极）静止时的指向情况如图甲所示。铁屑静止时的分布情况如图乙所示。图中能正确用磁感线描述这两个实验现象的是（）ABCD【答案】C【解析】通电螺线管的外部磁场和条形磁体的磁场相似，由甲图中小磁针的分布情况可以判断该通电螺线管的左侧为S极，右侧为N极。我们规定小磁针静止时
5、的N极指向为该点的磁场方向，所以在磁体外部，磁感线总是从N极出发回到S极。而在磁体内部，磁感线的分布和磁体的N、S极一致，由此判断，A、B、D不符合题意；C符合题意。故选C。练1.1如图所示，能正确表示小磁针指向的是（）A BCD【答案】C【解析】A电流从左端流入，右端流出，根据安培定则可知，通电螺线管的右端为N极，左端为S极，根据异名磁极相互吸引，可知小磁针N极指向错误，故A不符合题意；B电流从左端流入，右端流出，根据安培定则可知，通电螺线管的右端为N极，左端为S极，根据异名磁极相互吸引，可知小磁针N极指向错误，故B不符合题意；C电流从右端流入，左端流出，根据安培定则可知，通电螺线管的左端为
6、N极，右端为S极，根据异名磁极相互吸引，可知小磁针N极指向正确，故C符合题意；D电流从右端流入，左端流出，根据安培定则可知，通电螺线管的左端为N极，右端为S极，小磁针在螺线管的内部，则小磁针的N极指向左端，故D不符合题意。故选C。练1.2如图甲所示，通电螺线管的极性跟电流的方向有关系，可以用右手螺旋定则来判断；环形电流可以们作是一匝线圈，如图乙所示：在丙图中，把两个线圈A和B挂在水平光滑的固定绝缘细杆MN上，平行靠近放置且保持静止状态，当两线圈通入如图丙所示方向相反的电流时，则两个线圈A和B将（）A彼此远离B彼此靠近C距离保持不变D无法判断【答案】A【解析】根据安培定则，A线圈左端为N极、右端
7、为S极，B线圈左端为S极、右端为N极，根据磁极间的相互作用规律可知，线圈A和B会相互排斥，彼此远离，故BCD不符合题意，A符合题意。故选A。练1.3如图所示为通电螺线管磁场强弱演示仪的示意图（导线电阻不计），由图可知以下说法中正确的是（）A当开关S接a点时，仪表指针向右偏转B若将电源正负极对调，仪表指针偏转方向不变C保持滑片P的位置不变，开关S由a点换到b点，仪表示数变小D当开关S接a点，滑片P向上移动时，仪表示数变小【答案】D【解析】A由安培定制可知，通电螺线管的右端为N极，小磁片的左端为N极，根据同名磁极相互排斥可知，仪表指针向左偏转，故A错误；B若将电源正负极对调，电流方向改变，磁场方向
8、改变，仪表指针偏转方向也会改变，故B错误；C保持滑片P的位置不变，开关S由a点换到b点，电源电压不变，电阻不变，因此电路中电流不变，线圈匝数增加，则磁性增强，排斥力变大，仪表指针偏转角度变大，仪表示数变大，故C错误；D当开关S接a点，滑片P向上移动时，电源电压不变，电阻增大，电流减小，则磁性减弱，排斥力变小，仪表指针偏转角度变小，仪表示数变小，故D正确。故选D。练1.4如图所示，闭合电磁铁开关S，条形磁铁静止在水平桌面上。下列判断正确的是（）A条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力B条形磁铁受到桌面对其向左的摩擦力C将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁受到的摩擦力不变D若只改变电源的正负极，条形磁
9、铁受到的摩擦力变大【答案】A【解析】A由安培定则得，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向电磁铁右端为N极，左侧为S极，同名磁极相互排斥，所以条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力，故A正确；B条形磁铁处于静止状态，水平方向上受到平衡力的作用，水平向左的排斥力和桌面对条形磁铁的水平向右的摩擦力为一对平衡力，故B错误；C将滑动变阻器的滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，电磁铁的磁性变弱，排斥力变小，摩擦力和排斥力是一对平衡力，大小相等，所以摩擦力变小，故C错误；D若只改变电源的正负极，电流的方向改变，大小不变，则电磁铁的磁性不变，条形磁体受到电磁铁
10、的吸引力大小等于原来的排斥力大小，此时吸引力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，则摩擦力不变，故D错误。故选A。练1.5如图所示，将某发光二极管的两极接入电路的a、b两点，闭合开关时，通电螺线管旁边小磁针S极向右偏转。下列判断正确的是（）A通电螺线管右端为N极B电源左端为正极，右端为负极C发光二极管极接点，极接点D图中P处磁感线的方向从螺线管右端到左端【答案】C【解析】A根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知，通电螺线管的左端为N极，右端为S极，故A错误；B根据安培定则可知，当通电螺线管的左端为N极时，螺线管上的电流方向向上，因为电流是从电源正极流出的，所以电源右端为正极，左端为负极，故B错误
11、；C发光二极管具有单向导电性，只有电流从长针进短针出时，二极管才发光，所以发光二极管极接点，极接点，故C正确；D磁感线的方向是从N极到S极，所以图中P处磁感线的方向从螺线管左端到右端，故D错误。故选C。练1.6当开关 S 闭合，电路中滑动变阻器的滑片 P 逐渐向下移动时，条形磁铁始终保持静止，下列说法正确的是（）A此过程中，螺线管的右端为 S 极B条形磁铁受到桌面的摩擦力方向向右，且大小始终不变C若将条形磁体从中间截断，剩余部分对桌面的压强变大D该实验装置不能探究电磁铁磁性与电流大小的关系【答案】D【解析】A用右手握住螺线管，四只环绕的方向是电流方向，那么大拇指所指的方向就是螺线管的N极，即螺
12、线管右端为N极，故A错误 ；B螺线管的N极与条形磁铁的S极异名磁极相互吸引，则条形磁铁受到电磁铁向左的引力，因条形磁铁始终保持静止，所以它受到的引力和桌面给它的摩擦力是一对平衡力，大小相等，方向相反，所以条形磁铁受到的摩擦力的方向是向右的；当滑片逐渐向下移动时，连入电路的电阻逐渐增大，由欧姆定律可得线圈中电流逐渐变小，则磁场逐渐变弱，条形磁铁受到电磁铁的引力逐渐变小，因条形磁铁受的是平衡力，故摩擦力也会逐渐变小，故B错误；C若将条形磁体从中间截断，剩余部分的质量减小，受力面积减小，条形磁体对桌面的压强不变，故C错误；D当开关 S 闭合，电路中滑动变阻器的滑片 P 逐渐向下移动时，条形磁铁始终保
13、持静止，摩擦始终为静摩擦，我们无法知道摩擦力的大小，也就无法知道螺线管磁性的强弱，则不能探究电磁铁磁性与电流大小的关系，故D正确。故选D。练1.7通电螺线管和磁体A磁极附近磁感线分布如图所示，小磁针处于静止，下列说法正确的是（）A电源“+”极为c端B磁体A的右端为N极C小磁针的a端为S极D小磁针所在位置没有磁场，所以小磁针处于静止【答案】A【解析】ABC由于在磁体外部磁感线从磁体的北极出来，回到南极，所以左边磁体A为S极，右边通电螺线管的左端为S极，则右端N极；根据磁极之间的作用规律，小磁针的a端为N极、b端为S极；由安培定则可知，大拇指指向右端N极，四指环绕方向为电流方向，电流从螺线管的左边
14、流入、右边流出，则c为正极、d为负极，故A正确，B错误，C错误；D小磁针所在位置有磁场，所以小磁针受到磁场力的作用处于静止状态，故D错误；故选A。例2通电螺线管外部的磁感线是从N极出发，回到S极。而磁感线又是闭合的曲线。由此可以推知：通电螺线管内部的磁感线是（）A从N极出发，回到S极B从S极出发，回到N极C没有磁场，也没有磁感线D以上情况都有可能【答案】B【解析】磁感线是理想化的物理模型，且磁感线是闭合的曲线，磁体外部磁感线是从N极出发回到S极，则在磁体的内部其方向是相反的，从S极出发，回到N极。故选B。练2.1如图所示，在电磁铁正上方用弹篑挂着一条形磁铁，开关闭合后，当滑片P从a端向b端滑动
15、过程中，会出现的现象是（）A电流表示数变大，弹簧长度变短B电流表示数变小，弹簧长度变长C电流表示数变大，弹簧长度变长D电流表示数变小，弹簧长度变短【答案】A【解析】电流由下方流入，则由安培定则可知，螺线管上端为N极；因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以，两磁铁同名相对，相互排斥；当滑片P从a端向b端滑动过程中，滑动变阻器接入电阻减小，电路中的总电阻减小，由可知，电路中电流变大，即电流表的示数变大，此时条形磁铁受向上的力增强，弹簧长度变短。故选A。练2.3如图所示，小磁针N极的指向和通电螺线管的磁感线方向标注均正确的是（）ABCD【答案】C【解析】首先根据右手螺旋定则判断通电螺线管的NS极
16、，然后可知磁感线方向，利用磁极间的相互作用规律判断小磁针N极的指向。AB由图知，四幅图中电流方向和线圈的绕法都相同，且电流从左方流入、右方流出，根据安培定则，伸出右手，四指弯曲所指的方向为电流的方向，则大拇指指向通电螺线管的左端为S极，螺线管的右端为N极；在磁体外部，磁感线方向由N极指向S极，则磁感线方向向左，故AB错误；CD由磁极间的相互作用规律可知，小磁针左下端为S极，右上端为N极，故C正确，D错误。故选C。练2.4如图所示，小磁针静止在螺线管附近，闭合开关后，下列判断正确的是（）A通电螺线管的右端为NB通电螺线管外S点磁场的方向向左C小磁针顺时针旋转90D小磁针逆时针旋转90【答案】C【
17、解析】A由图可知，开关闭合后，电流从螺线管右端流入，根据安培定则可知，螺线管的左端为N极、右端为S极，故A错误；B在磁体外部，磁感线是从N极出发回到S极的，则通电螺线管外S点的磁感线方向向右，即该点磁场方向向右，故B错误；CD因通电螺线管右端为S极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针将顺时针转90，故C正确，D错误。故选C。练2.5如图所示，通电螺线管周围小磁针静止时，小磁针N极指向正确的是（）Aa、b、cBa、bCa、cDb、c【答案】D【解析】根据安培定则可以判断，通电螺线管的左端为N极，右端为S极，画出通电螺线管周围的经过各小磁针的磁感线，则小磁针N极的指向与该点磁感线方向一致，从而判断出
18、小磁针在b、c是正确的，故ABC错误，D正确。故选D。例3下列所示的各图中，不正确的是（）A光的反射B灯丝电阻的I-U图像C电灯的安装D电源的上端为负极【答案】D【解析】A由图可知，光发生反射时入射角等于反射角，故A正确，A不符合题意；B由图可知，图像的横坐标为电压U，纵坐标为电流I，灯丝电阻随两端电压增大而增大，是灯丝电阻的I-U图像，故B正确，B不符合题意；C电灯正确的接法是：零线进电灯，经由电灯通往开关，开关的另一端与火线连接，故C正确，C不符合题意；D由小磁针的指向可知螺线管的上部为N极，则由安培定则可以判断出电源的上端为正极，故D错误，D符合题意。故选D。练3.1绵阳市某初中学校的小
19、明同学在学校实验室模拟安培1820年在科学院的例会上做的小实验：把螺线管水平悬挂起来，闭合开关，发现螺线管缓慢转动后停了下来，改变螺线管B端的初始指向，重复操作，停止时B端的指向都相同。模拟实验装置如图所示，闭合开关，螺线管停下来后B端指向A东方B南方C西方D北方【答案】D【解析】根据图示的螺线管线圈的绕向和螺线管中电流的方向，利用安培定则可以确定螺线管的B端为N极，A端为S极；在地磁场的作用下，螺线管将会发生转动，螺线管的S极（A）指向南，螺线管的N极（B端）指向北。故选D。练3.2图所示是磁现象的四幅示意图，其中磁感线方向错误的是（）ABCD【答案】C【解析】AB磁体周围的磁感线是从N极出
20、发回到S极，故AB正确，不符合题意；C图中磁感线的方向都是从S极出发，故C错误，符合题意；D电流从螺线管的左端流入，由安培定则可知通电螺线管的右端是N极，磁感线从螺线管的右端出发回到左端，故D正确，不符合题意。故选C。练3.3如图所示为用细铁屑描述通电螺线管周围磁场的实验现象，此实验说明（ ）A磁感线是真实存在的B磁感线是可以相交的C通电螺线管的内部也有磁场D通电螺线管周围的磁场分布在同一平面内【答案】C【解析】A磁感线是科学家为了形象、直观的研究磁场，是通过想象而描绘出来的，所以不是真实存在的故A不符合题意；B由图可知：磁感线是不可以相交的，故B不符合题意；C通电螺线管的周围有磁场，内部也有
21、磁场，故C符合题意；D由图可知：通电螺线管周围的磁场分布不在同一平面内，故D不符合题意练3.4某同学学习磁现象后，画出了以下四幅图，其中正确的是ABCD【答案】C【解析】A在磁体外部，磁感线从N极出发指向S极，而图中是从S极指向N极，故A错误；B两磁铁都为N极，磁感线的方向都应从N极出发指向S极，故B错误；C电流由左端进，右端出，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向左端为N极，故C正确；D右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向右端，则右端为N极，故D错误练3.5如图所示，根据小磁针的指向，对电磁铁的N、S极和电源的正、负极判断正确的是（）Aa端是电磁铁的N极，c端是电源正极B
22、b端是电磁铁的N极，d端是电源正极Ca端是电磁铁的N极，c端是电源负极Db端是电磁铁的N极，d端是电源负极【答案】C【解析】图中小磁针N极向左，据磁体间的相互作用规律可知，电磁铁的b端是S极，a端是N极；由安培定则可知电流由电磁铁的右侧流入，即电源右侧d为正极，c端是负极，故C正确，ABD错误。练3.6下列说法错误的是A通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似B通电螺线管两端相当于条形磁体的两个磁极C通电螺线管中的电流方向改变时，其两端的极性不变D通电螺线管中的电流大小改变时，其两端的极性不变【答案】C【解析】通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似；通电螺线管两端的极性跟螺线管中的电流方向之
23、间的关系可以用安培定则来判断A、通电螺线管外部的磁场和条形磁体外部的磁场相似，故A正确，不符合题意；B、螺线管的两端的磁性最强，相当于条形磁铁的两极，故B正确，不符合题意；C、通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关，因此通电螺线管中的电流方向改变时，其两端的极性改变，故C错误，符合题意；D、通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关，与电流大小无关，因此通电螺线管中的电流大小改变时，其两端的极性不改变，故D正确，不符合题意故选C练3.7如图中通电螺线管的极性标注正确的是（）ABCD【答案】C【解析】A电流左端流入右端流出，由安培定则可知，螺线管的左端为N极，故A错误；B电流右端流入左端
24、流出，由安培定则可知，螺线管的左端为S极，故B错误；C电流右端流入左端流出，由安培定则可知，螺线管的左端为N极，故C正确；D电流右端流入左端流出，由安培定则可知，螺线管的左端为N极，故D错误。故选C。练3.8如图所示，当螺线管中有电流通过，小磁针静止时指向图中所示位置，由此可以判断（）A a端是通电螺线管的N极，c端是电源正极Ba端是通电螺线管的N极，c端是电源负极Cb端是通电螺线管的N极，d端是电源正极Db端是通电螺线管的N极，d端是电源负极【答案】D【解析】由图可知，小磁针左端是N极，右端是S极，所以电磁铁的左端，即a端为S极，右端为N极，跟据安培定则可知，电流从c端流出后进入电磁铁，故c
25、端是电源的正极，d端是负极，故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。例4如下图所示，弹簧下吊一块条形磁铁，磁铁的下端是N极，下面有一个螺线管，P是滑动变阻器的滑片，通电后如果将滑片P向右移动。此时弹簧将（）A伸长B缩短C不变D上下振动【答案】A【解析】滑片P向右滑动，滑动变阻器接入的阻值减小，在电源电压一定的情况下，根据欧姆定律可知电路中的电流增大；根据电源的正负极，可以确定电流从螺线管的上端流入，下端流出，结合螺线管线圈的绕向，利用安培定则可以确定螺线管的上端为S极，下端为N极，所以其与条形磁体的下端相互吸引，由于电流的增大，导致了螺线管的磁性增强，使两者之间的吸引力增大，条形磁体对弹簧的拉
26、力等于自身的重力加上螺线管与条形磁体的吸引力，重力不变，吸引力增大，从而导致了条形磁体对弹簧拉力的增大，所以弹簧伸长的长度将增大；故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。练4.1如图所示，开关闭合后，位于螺线管右侧的小磁针的指向将（）AN极向右偏转BS极向右偏转CN极向左偏转D保持静止状态【答案】A【解析】电源外部电流从正极出发，根据右手螺旋定则可知螺线管的右端为N极，根据同名磁极相互吸引可知，小磁针的N极向右偏转、S极向左偏转。故选A。练4.2如图所示在“通电螺线管外部磁场”的实验中，螺线管右侧有一个小磁针，开关闭合后，下列说法正确的是（）A螺线管的右侧为 N极B小磁针 N 极向左偏转C滑片
27、 P 向右滑动时螺线管磁性强 D螺线管中间加入铁芯后螺线管磁性强弱不变【答案】A【解析】A电流从螺线管的左端流入，由安培定则可知，通电螺线管的右端是N极，故A正确；B因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以小磁针的N极向右偏转，故B错误；C滑片P向右滑动时，滑动变阻器的电阻变大，电路中的电流变小，通电螺线管的磁性减弱，故C错误；D螺线管中间加入铁芯后，通电螺线管的磁性增强，故D错误。故选A。练4.3如图所示的电路，将电磁铁与滑动变阻器串联接入电路，闭合开关S，下列说法正确的是（）A电磁铁的上端为N极B电磁铁周围存在磁感线C将滑动变阻器的滑片向右滑动，电磁铁的磁性增强D将滑动变阻器的滑片向左滑
28、动，电磁铁的磁极会对调【答案】A【解析】A由图知道，电流从电磁铁的上端流入，由安培定则知道，电磁铁的下端是S极，上端是N极，故A正确；B电磁铁通电后周围存在磁场，不存在磁感线，磁感线是为了描述磁场的性质而引入的假想曲线，故B错误；C由电路图知道，滑动变阻器与电磁铁串联，将滑动变阻器的滑片向右滑动的过程中，接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，由知道，电路中的电流变小，所以，电磁铁的磁性减小，故C错误；D将滑动变阻器的滑片向左滑动，电流方向不变，由安培定则知道，电磁铁的磁极不变，故D错误。故选A。练4.4如图所示是利用磁悬浮原理浮在空中的盆栽，盆栽底部有磁铁，底座内装有电磁铁。给盆栽浇水后与
29、浇水前相比（）A盆栽受到的磁力大小不变B盆栽悬浮在空中只受磁力C要使盆栽与底座之间距离不变，可改变电磁铁线圈内的电流方向D要使盆栽与底座之间距离不变，可适当增大电磁铁线圈内的电流【答案】D【解析】A该盆栽悬浮的原理利用了同名磁极相互排斥，当盆栽悬浮在空中静止不动时，受的力是平衡力，即盆栽的总重力和磁力大小相等，当浇水后重力变大，故磁力也变大，故A不符合题意；B盆栽悬浮在空中受磁力和重力，故B不符合题意；CD要使盆栽与底座之间距离不变，需增大磁力，磁力的大小与电流的方向无关，电磁铁磁性强弱与电流的大小有关，其他条件相同，电流越大，磁性越强，所以应适当增大电磁铁线圈内的电流，故C不符合题意，D符合
30、题意。故选D。练4.5弹簧下端挂一磁体（下面的电磁铁电路没有连接好），如图所示，若把电路连接好，发现弹簧长度会变短，若要使滑动变阻器的滑片P向右移动时，弹簧的长度变得更短，则变阻器接入电路的方式可以是（ ）AC接E，B接FBC接E，D接FCA接E，D接FDA接E，B接F【答案】A【解析】根据右手螺旋定则可知，通电螺线管上端为S极，电路接通后，由于同名磁极相互排斥，弹簧长度会变短；若要使滑动变阻器的滑片P向右移动时，弹簧的长度变得更短，则应使电路中电流变大，使通电螺线管磁性增强，所以滑动变阻器接入电路的电阻应该减小，所以滑动变阻器要接B接线柱，又因为滑动变阻器要采用“一上一下”的接法，所以另一接线柱应该接入C或者D，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。练4.6如图所示的电路中，电磁铁的B端有一个可自由转动的小磁针，闭合开关后，下列说法正确的是（）A电磁铁的A端为S极B小磁针静止时
