九年级物理下册《电磁铁及其应用》单元检测卷(含有答案)

九年级物理下册《电磁铁及其应用》单元检测卷（含有答案）
一、单选题
1．如图所示，原来开关断开时，铁块、弹簧在图中位置保持静止状态。

当闭合开关，并将滑动变阻器的滑片向右移动，下列说法正确的是（）
A．电流表示数变大，弹簧长度变短
B．电流表示数变小，小磁针的N极顺时针转动
C．电磁铁磁性增强，弹簧长度变长
D．电磁铁磁性减弱，小磁针的N极逆时针转动
2．小华同学观察学校楼道里的消防应急灯，平时灯是熄灭的，一旦停电，灯泡就会发光。

如图所示是消防应急灯的电路图，图中少连了一根导线，工作原理是：当外部电路为220V的交流电正常供电时，两盏电压为6V的应急灯均不发光；外部电路停电时，两盏应急灯均发光，对于这一装置及其工作特点，下列说法中正确的是（）
A．当外部电路停电时，电磁铁有磁性，装置开始工作
B．如果要增强电磁铁的磁性，只能增大电磁铁中的电流
C．外部电路正常时，电磁铁的上端始终为S极
D．电路中C点应该和A点相连
3．下列装置中，利用电磁铁制成的是（）
A．指南针B．白炽灯C．电铃D．发光二极管
4．图所示的是一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计中封入一段金属丝，金属丝下端所指示的温度为90℃，当温度达到90℃时，自动报警器报警。

下列说法中正确的是（）
A．灯亮时表示报警器报警
B．温度达到85℃时，报警器中的灯亮同时铃响
C．报警器中水银温度计和电磁铁并联在电路中
D．报警器是利用电磁铁通电时有磁性、断电时磁性消失的特点工作的
5．如图甲所示为一保温箱温控电路，包括控制电路和加热电路两部分，控制电路电源电压为U，电磁铁线圈电阻忽不计，电热丝和热敏电阻R均置于保温箱内，热敏电阻R的阻值随温度变化关系如图乙所示。

保温箱温控电路工作原理是：当控制电路的电流小于0.012A时，电热丝通电加热；当电流大于0.02A时，电热丝停止加热。

下列说法正确的是（）
A．电热丝应接在B、D两端
B．将滑动变阻器R'适当调小一些，可以提高保温箱内的温度
C．若保温箱内的温度范围是5565℃，则需将R'调节为100Ω
D．若保温箱内的温度范围是5565℃，则控制电路电源电压U为11.3V
6．如图所示是某科技小组设计的一种温度自动控制警装置电路图，以下说法正确的是（）
A．温度达到90℃，绿灯亮
B．自动报警器的触点类似一种开关
C．自动报警器中的电磁铁运用了电磁感应现象
D．把导体水银换成绝缘体煤油同样可以工作
7．如图所示，电磁铁的右下方有一铁块，在弹簧测力计作用下向左做匀速直线运动，在铁块从电磁铁的右下方运动到正下方的过程中，滑片P逐渐向a端滑动，下列判断正确的是（）
A．电磁铁的磁性逐渐减弱
B．电磁铁的上端为S极
C．铁块对地面的压强逐渐变大
D．弹簧测力计的示数逐渐变大
8．如图是火警自动报警原理图。

发生火警时，将会发生下列变化，其变化顺序是（）
℃温度升高使铜铁双层金属片向下弯曲，从而接通电磁铁电路
℃接通触点使报警电路中有电流通过
℃电磁铁具有磁性
℃衔铁被吸下
℃红灯亮、电铃响，发出警报
A．℃℃℃℃℃B．℃℃℃℃℃C．℃℃℃℃℃D．℃℃℃℃℃
9．图是电子警察抓拍系统原理图，若行人违规闯红灯，就会接通摄像系统电源，“电子警察”就会自动抓拍人脸。

下列说法正确的是（）
A．只要光控开关接收到红光，摄像系统就会自动拍摄
B．若将光控开关和压力开关并联，也能起到相同的作用
C．只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄
D．行人只要经过埋有压力开关的路口，摄像系统就会自动拍摄
10．科学家已经发现了巨磁电阻（GMR）效应：微弱的磁场可以导致某种材料的电阻阻值急剧变化。

如图所示的电路是研究巨磁电阻特性的原理示意图，实验发现：闭合开关S1、S2后，在向左轻轻地移动滑片P 的过程中，指示灯明显变亮。

则下列说法中正确的是（）
A．电磁铁右端为N极
B．该巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小
C．滑片P向左轻轻移动过程中电磁铁的磁性减弱
D．小磁针将顺时针旋转
二、填空题
11．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、开关S1断开，滑片P在图示的位置
B、开关S1闭合，滑片P在图的示位置
C、开关S1闭合，滑片P在滑动变阻器最右端
D、开关S1闭合，滑片P在滑动变阻器最左端
选择理由______。

12．通电导线周围存在磁场最早是丹麦物理学家______发现的，地磁场的N极在地理的______极（选填“南”或“北”）附近。

如图所示，闭合开关使螺线管通电，A螺线管的上端相当于磁体的______极，可以观察到左边弹簧______，右边弹簧______（后两空选填“伸长”“不变”或“缩短”）。

电磁铁的磁性与电流方向______（选填“有关”或“无关”）。

13．法国科学家阿尔贝•费尔和德国科学家彼得•格林贝尔由于发现巨磁电阻（GMR）效应，荣获了2007 年诺贝尔物理学奖。

这一发现大大提高了磁、电之间信号转换的灵敏度。

如图是说明巨磁电阻特性原理的示意图：
（1）闭合开关S2，指示灯不亮，再闭合开关S1，指示灯发光，由此可知：巨磁电阻的大小与___________有关；
（2）若滑片P向左移动，电磁铁的磁场___________（填“增强”、“减弱”）。

（3）若滑片P向左移动，观察到指示灯变得更亮，由此实验可得出结论：___________ 。

14．如图甲所示的智能电梯在有、无人乘坐时会以不同的速度运行，这样可以节约用电。

图乙所示是其控制电路图，R是一个压敏电阻，其阻值随压力的减小而增大。

当有人走下电梯后，左侧电路中电流______（选填“增大”、“减小”或“不变”），则图中电磁铁的磁性将______（选填“增强”、“减弱”或“不变”），电动机的功率将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

15．如图所示，闭合开关，通电螺线管右侧的小磁针静止时，小磁针的N极指向右，则电源的左端为______（填“正”或“负”）极。

若使通电螺线管的磁性增强，滑动变阻器的滑片P应向______（填“左”或“右”）端移动。

三、综合题
16．为了在光照较弱时，某太阳能热水器能利用电能加热以保证正常用水，其内部电路如图甲所示。

控制电路电源电压U0为12V，定值电阻R0阻值为10Ω，电磁继电器线圈电阻不计，光敏电阻R1阻值随光强的减小而增大，如图乙所示（“光强”表示光强弱的程度，照射光越强，光强越大，单位为cd）。

当控制电路中线圈的电流小于或等于0.3A时，弹簧将衔铁拉起，工作电路接通，电热丝工作。

（1）根据安培定则判断，电磁继电器螺线管的下端为_____极。

（2）当光强在什么范围时，工作电路工作？( )
（3）工作电路中的电热丝上标有“220V 2000W”字样，若电热丝正常工作10min，其消耗的电能能使如图丙所示电能表表盘转多少圈？( )
（4）为了满足家庭不同成员随时要用热水的需求，需要在不同光照强度根据个人需求控制工作电路的通断。

请你提出一种方便可行的改进方案。

( )
17．如图AB为一个通电螺线管，小磁针静止时指向如图所示。

（1 ）闭合开关，当滑片向右滑动时，螺线管AB的磁性将___________（选填“增强”、“减弱”或“不变”）；（2）请在电源两端括号中，用“+”、“-”标出电源的两极___________。

18．小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示，将热敏电阻R安装在需要探测温度
的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，
U V，当线圈中的电流大于等继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响。

图甲中继电器的供电电压1 4.5
于50mA时，继电器的衔铁将被电磁铁向下吸合，警铃响。

图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图象。

（1）电磁继电器的电磁铁是利用电流的___________效应原理工作的。

（2）当环境温度升高时，热敏电阻阻值将___________，继电器的磁性将___________（两空都选填“增大”、“减小”或“不变”）。

（3）图甲中警铃的接线柱C应与接线柱___________（选填“A”或“B”）相连。

（4）图甲中线圈上端P的磁极是___________（选填“N”或“S”）极。

（5）由图乙可知，当环境温度超过___________℃时，警铃响。

19．小明利用热敏电阻设计了一个温度可控的保温箱，如图甲。

“控制电路”中电源电压U1不变，热敏电阻R1的阻值随温度变化的曲线，如图乙。

控制电路能实现保温箱内加热电路周期性通断，从而控制保温箱内的温度稳定在一定的范围内，其中U2＝6V，加热电阻R0为6Ω。

(1)若R2保持一定，保温箱内温度升高时，热敏电阻R1的电压会______。

（填“变大”、“变小”或“不变”）
(2)加热电路闭合时，R0的功率为多少______？
(3)丙图表示保温箱内温度达到预设温度后，加热电路断开30秒，保温箱向外散热，温度降低到一定值时，加热电路重新闭合，加热电阻R0产热，t时间内温度重新升高到预设值。

假设保温箱每秒散热2焦，而且持续散热，散热快慢不随温度变化，求图丙中时间t为多少______？0~130秒内加热电阻R0消耗的电能为多少______？
参考答案
1．C
【详解】
若将变阻器的滑片P向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变小，由欧姆定律可知电路中的电流变大，通电螺线管的磁性增强，故对铁块的吸引力增大，所以弹簧长度应变长；根据右手螺旋定则可知，通电螺线管上端为N极，螺线管外部磁感线从N极出发回到S极，所以小磁针的N极将顺时针转动，故ABD错误，C正确。

故选C。

2．D
【详解】
A．当外部电路停电时，没有电流经过电磁特，故电磁铁没有磁性，故A错误；
B．如果要增强电磁铁的磁性，可以增大电磁铁中的电流，也可以增大电磁铁的线圈，故B错误；
C．外部电路正常时，外部电路是交流电，电流的方向在变化，故电磁铁的磁极发生了变化，故C错误；D．外部断电时，电磁铁没有磁性，弹簧将衔铁弹开，与A触点接触，此时应急灯正常工作，故需要电路中C点应该和A点相连，故D正确。

故选D。

3．C
【详解】
指南针是磁铁制成的，白炽灯是钨丝制成的，电铃内部主要部件是电磁铁，发光二极管是用半导体材料制成的。

故选C。

4．D
【详解】
A．如图，当温度达到90℃时，电磁继电器电路接通，电磁铁产生磁性，吸引衔铁向下运动，接通电铃，自动报警器报警，灯不亮，故A错误；
B．如图，当温度达到85℃时，电磁继电器电路断开，电磁铁失去磁性，衔铁在弹簧的拉力下向上运动，接通灯，灯亮，故B错误；
C．温度计在这里相当于一个开关，报警器中水银温度计和电磁铁串联在电路中，故C错误；
D．达到90℃或以上时，连通继电器电路，电磁铁有磁性，吸引衔铁向下运动；低于90℃时，断开继电器电路，电磁铁失去磁性，衔铁在弹簧的拉力下向上运动，故D正确。

故选D。

5．C
【详解】
A．当控制电路电流大时，电磁铁磁性增强，衔铁被吸下来，B、D接电路，A、C断开，由题可知，当电流大于0.02A时，电热丝停止加热，电热丝应接在A、C两端，故A错误；
B．滑动变阻器R'调小些，要达到0.02A的电流时需要的热敏电阻的值更大，由乙图可知，热敏电阻的值越大，对应的温度越低，因此降低了保温箱内的温度，故B错误；
CD．若保温箱内温度为5565℃，当55℃时，应开始加热，由乙图可知，此时热敏电阻的值为900Ω，此时电路中的电流为0.012A，根据串联电路电压规律得
=⨯Ω+
U R'
0.012A(900)
当65℃时，应停止加热，由乙图可知，此时热敏电阻的值为500Ω，此时电路中的电流为0.02A，根据串联电路电压规律得
=⨯Ω+
U R'
0.02A(500)
联立两式解得
U=
12V
R'=
100Ω
故C正确，D错误。

故选C。

6．B
【详解】
A．温度达到90℃，控制电路接通，线圈有磁性，吸下衔铁，此时红灯亮，电铃响，故A错误；
B．自动报警器的触点类似一种开关，可以控制电路的通断，故B正确；
C．自动报警器中的电磁铁运用了电流的磁效应，故C错误；
D．煤油属于绝缘体，所以把水银温度计换成煤油温度计不能工作，故D错误。

故选B。

7．B
【详解】
A．滑片P逐渐向a端滑动，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电路中电流变大，电磁铁的磁性逐渐增强，故A错误；
B．电流从电磁铁的下侧接线柱流进，用右手定则判断出电磁铁的下端为N极，上端为S极，故B正确；
C．电磁铁的磁性增强，对铁块产生向上的吸引力，所以铁块对地面的压力变小，但受力面积不变，压强
F
p
S ，
所以铁块对地面的压强逐渐变小，故C错误；
D．铁块对地面的压力变小，接触面的粗糙程度不变，所以地面对铁块的摩擦力变小，铁块做匀速直线运动，弹簧测力计对它的拉力和它受到的摩擦力是一对平衡力，所以拉力变小，故D错误。

故选B。

8．C
【详解】
根据题意知道，只有出现火灾周围环境温度升高时，由于双金属片受热膨胀的程度不同，导致了双金属片向一侧弯曲，使动静触点接通，控制电路接通，电路中有电流，电磁铁有磁性，吸引衔铁，衔铁被吸下的同时，使工作电路接通，工作电路中的电铃响，电灯亮，报警器报警，故正确顺序是：℃℃℃℃℃，故选C。

故选C。

9．C
【详解】
A．光控开关接收到红光后，压力开关断开，电路中无电流，摄像系统不会自动拍摄，故A错误；
B．若将光控开关和压力开关并联，光控开关接收到红光或压力开关闭合，摄像系统就会自动拍摄，不能起到相同的作用，故B错误；
C．只有光控开关和压力开关都闭合时电路中才有电流通过，摄像系统才会自动拍摄，故C正确；
D．行人经过埋有压力开关的路口时，如果光控开关没有接收到红光，摄像系统就不会自动拍摄，故D错误。

故选C。

10．B
【详解】
AD．电流从电磁铁的右端流入，左端流出，利用安培定则判断电磁铁的左端为N极、右端为S极，由磁极间的相互作用可知，小磁针将逆时针旋转，故A、D错误；
BC．当滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，则电路中的电流变大，通电螺线管的磁性增强，右边电路中的指示灯明显变亮，则说明右边电路的电流变大了，巨磁电阻的电阻变小了，即巨磁电阻的阻值随磁场的增强而减小，故B正确，C错误；
故选B。

11．D见解析
【详解】
[1]A．当S1断开时，电磁铁没有磁性，不会对指示灯亮度有影响，故A不符合题意；
BCD．当开关S1闭合，滑片P在最左端时，流经电磁铁的电流最大，电磁铁的磁性最强，巨磁电阻的电阻最小，此时指示灯最亮，故BC不符合题意，D符合题意。

[2]选择理由当开关S1闭合，滑片P在最左端时，流经电磁铁的电流最大，电磁铁的磁性最强，巨磁电阻的电阻最小，此时指示灯最亮。

12．奧斯特南N伸长缩短无关
【详解】
[1]丹麦物理学家奥斯特证实电流周围存在磁场，是世界上第一个发现了电与磁之间联系的科学家。

[2]地磁场与地理的南北极相反，但也并不重合，磁针所指的南北方向与地理的南北方向有差异，所以地磁场的N极在地理S极附近。

[3][4]根据安培定则可知，A螺线管的上端相当于磁体的N极，不管螺线管的上端极性如何，铁块都会被吸引，所以左端的铁棒会伸长。

[5]根据安培定则可知，B螺线管的上端相当于磁体的N极，根据同名磁极相互排斥可知，右端的弹簧会缩短。

[6]电磁铁的磁性与电流方向无关，但是与螺线管上线圈匝数和电流大小有关。

13．磁场强弱增强磁场越强巨磁电阻阻值越小
【详解】
（1）[1]闭合开关S2，指示灯不亮，说明巨磁电阻阻值很大，再闭合开关S1，指示灯发光，说明巨磁电阻变小，由此可知，巨磁电阻的大小与磁场强弱有关。

（2）[2]若滑片P向左移动，电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，观察到指示灯变得更亮，说明电路中的电流明显增强。

（3）[3]由欧姆定律知道，电路中GMR的阻值显著减小。

由此实验可得出结论：磁场越强巨磁电阻的阻值越小。

14．减小减弱变小
【详解】
[1][2]当有人走下电梯后，压力减小，压敏电阻阻值增大，故左侧电路中电流减小，电磁铁磁性减弱。

[3]电磁继电器衔铁与触头1接通，电动机与R1串联，R1分压，电动机电压变小，功率变小。

15．正右
【详解】
[1]小磁针N极指向右，根据磁极间的相互作用可知通电螺线管右侧为N极，根据右手定则可知通电螺线管电流方向如下
可知电源左侧为正极。

[2]根据电路图可知滑动变阻器右侧电阻接入电路，若使通电螺线管磁性增强可通过增大电流的方式，根据
欧姆定律
U
I
R
=可知电压不变时减小电阻可增大电流，故滑动变阻器滑片P应向右端移动。

16．N小于或等于1×105cd1000r见解析
【详解】
（1）[1]根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向螺线管的下端，则电磁铁下端为N极，上端为S极。

（2）[2]由题意可知，当控制电路中线圈的电流小于或等于0.3A时，弹簧将衔铁拉起，工作电路接通，电热丝工作，控制电路中的总电阻
R总≥012V 0.3A
U
I
=＝40Ω
控制电路中R0、R1串联，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，光敏电阻的阻值范围
R1＝R总﹣R0≥40Ω﹣10Ω＝30Ω
由图像可知，对应的光照强度小于或等于
10×104cd＝1×105cd
时，工作电路工作。

（3）[3]已知电热丝功率
P＝2000W＝2kW
正常工作时间
t＝10min＝1 6 h
电热丝正常工作10min消耗的电能
W＝Pt＝2kW×1
6
h＝
1
3
kW·h
则电能表表盘转的圈数
n＝W×3000r/(kW·h)＝1
3
kW·h×3000r/(kW·h)＝1000r
（4）[4]因为本装置启动的电流是一定的，因此，可在电路中串联一个滑动变阻器通过改变电阻来改变电流，可以通过将控制电路的电源改为可调压电源来实现对其控制。

17．减弱
【详解】
（1）[1]当滑动变阻器滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，则电路中的电流变小，所以螺线管AB的磁性减弱。

（2）[2]根据小磁针磁极的方向，可以判断出螺线管的左端为S极，右端为N极，根据右手螺旋定则，可以知道电流的方向，可以确定电源的左端为正极，右端为负极，如图所示：。

18． 磁 减小 增大 B S 40
（1）电流流过导体时导体周围产生磁场，这种现象是电流的磁效应，电磁铁是利用该原理工作的；
（2）由图象分析热敏电阻阻值随温度的变化关系，结合欧姆定律分析电路中电流的变化，从而判断出电磁铁磁性的变化；
（3）由题干中“当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响”判断出警铃和指示灯的连接情况；
（4）由线圈中的电流方向，根据安培定则判断出电磁铁的N 、S 极；
（5）根据吸合电流求出电路中的总电阻，据此求出热敏电阻的阻值，根据图像得出温度。

【详解】
（1）[1]电磁继电器的主要部件是电磁铁，电磁铁是利用电流的磁效应工作的。

（2）[2][3]分析图象发现，温度升高时，热敏电阻阻值减小，根据欧姆定律，电路中电流就会增大，电磁铁的磁性就会增大。

（3）[4]由题中“当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响”，所以警铃的接线柱C 应与接线柱B 连，指示灯的接线柱D 应与接线柱A 相连。

（4）[5]根据电流方向，由安培定则可判断出线圈的上端为S 极。

（5）[6]当线圈中的电流等于50mA 时，电阻为
4.5V 90Ω0.05A
U I R ===总 热敏电阻的阻值为： 0902070R R R =Ω=Ω=Ω总
﹣﹣，由图可知，此时的温度为40℃ 由图，温度为40℃。

19． 变小 6W 15s 240J
【详解】
(1)[1]根据图甲可知，控制电路中R 1、R 2串联；据乙图可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，因此保温箱内温度升高时，热敏电阻的阻值减小，当R 2保持一定时，根据串联电路分压特点可知热敏电阻R 1分得的电压会减小。

(2)[2]加热电路闭合时，R 0的功率为
22
200(6V)=6W 6Ω
U P R == (3)[3]根据题意和图丙可知，加热电阻在时间t 内产生的热量在（t +30s ）内会完全散失。

则有
2J/s×（t +30s ）＝6W×t
解得：t ＝15s 。

[4]一个完全周期为
T=30s+15s＝45s
因为
130s＝45s×2+40s
所以经历了两个完全周期，在剩余40s内加热电阻的工作时间为
t1=40s﹣30s＝10s
那么总的加热时间
t总＝2t+10s＝2×15s+10s＝40s
加热电阻R0消耗的电能为
W＝P0t＝6W×40s＝240J
答：(1)若R2保持一定，保温箱内温度升高时，热敏电阻R1的电压会变小；
(2)加热电路闭合时，R0的功率为6W；
(3)丙图表示保温箱内温度达到预设温度后，加热电路断开30秒，保温箱向外散热，温度降低到一定值时，加热电路重新闭合，加热电阻R0产热，t时间内温度重新升高到预设值。

假设保温箱每秒散热2焦，而且持续散热，散热快慢不随温度变化，图丙中时间t为15s；0~130秒内加热电阻R0消耗的电能为240J。