登录
5. 法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔由于发现了巨磁电阻(GMR)效应而荣获2007年诺贝尔物理学奖。图中GMR代表巨磁电阻，在磁场中，其阻值随磁场的逐渐增强而减小。闭合开关$S_1$、$S_2$，下列说法中(
①电磁铁左端为S极
②电磁铁外部的磁感线从左端出发回到右端
③将滑片P向b端滑动，电磁铁磁性变强
④将滑片P向a端滑动，指示灯变亮
A.只有①③正确
B.只有①②正确
C.只有②④正确
D.只有②③正确
C
)①电磁铁左端为S极
②电磁铁外部的磁感线从左端出发回到右端
③将滑片P向b端滑动，电磁铁磁性变强
④将滑片P向a端滑动，指示灯变亮
A.只有①③正确
B.只有①②正确
C.只有②④正确
D.只有②③正确
答案
5. C
解析
【分析】要解决此题，需依次分析每个说法：1. 用安培定则判断电磁铁的磁极；2. 明确磁体外部磁感线的方向；3. 分析滑动变阻器滑片移动对电路电流的影响，进而判断电磁铁磁性强弱；4. 结合巨磁电阻（GMR）的特性，判断指示灯亮度变化。
【解析】
1. 判断电磁铁磁极：闭合S₁后，左侧电路电流从电源正极流出，经滑动变阻器后从电磁铁左端流入、右端流出。根据安培定则（右手握住螺线管，四指指向电流的环绕方向，大拇指指向螺线管的N极），可判断电磁铁左端为N极，右端为S极，故①错误。
2. 磁体外部的磁感线总是从N极出发，回到S极，因此电磁铁外部的磁感线从左端（N极）出发，回到右端（S极），故②正确。
3. 滑片P向b端滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，左侧电路电流变小，电磁铁的磁性随电流减小而变弱，故③错误。
4. 滑片P向a端滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，左侧电路电流变大，电磁铁磁性增强；已知GMR阻值随磁场增强而减小，因此右侧电路总电阻变小，电流变大，指示灯的实际功率变大，指示灯变亮，故④正确。
综上，②和④正确，对应选项C。
【答案】C
【知识点】安培定则、电磁铁磁性影响因素、巨磁电阻特性
【点评】本题结合巨磁电阻效应，综合考查了安培定则、电磁铁磁性强弱的影响因素、电路动态分析，需理清各部分电路的联系，逐步推导。
【难度系数】0.5
【解析】
1. 判断电磁铁磁极：闭合S₁后，左侧电路电流从电源正极流出，经滑动变阻器后从电磁铁左端流入、右端流出。根据安培定则（右手握住螺线管，四指指向电流的环绕方向，大拇指指向螺线管的N极），可判断电磁铁左端为N极，右端为S极，故①错误。
2. 磁体外部的磁感线总是从N极出发，回到S极，因此电磁铁外部的磁感线从左端（N极）出发，回到右端（S极），故②正确。
3. 滑片P向b端滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，左侧电路电流变小，电磁铁的磁性随电流减小而变弱，故③错误。
4. 滑片P向a端滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，左侧电路电流变大，电磁铁磁性增强；已知GMR阻值随磁场增强而减小，因此右侧电路总电阻变小，电流变大，指示灯的实际功率变大，指示灯变亮，故④正确。
综上，②和④正确，对应选项C。
【答案】C
【知识点】安培定则、电磁铁磁性影响因素、巨磁电阻特性
【点评】本题结合巨磁电阻效应，综合考查了安培定则、电磁铁磁性强弱的影响因素、电路动态分析，需理清各部分电路的联系，逐步推导。
【难度系数】0.5
6.（2024·湖北中考）全自动洗衣机的进水阀门是由电磁铁控制的，其构造示意图如右。线圈通电后产生磁场，线圈上端为
S
极，对衔铁施加向上
（填方向）的力，使衔铁移动，阀孔打开，水流进洗衣机。答案
6. S 向上
解析
【分析】
要解决该问题，需分两步推导：第一步利用安培定则判断通电线圈的磁极，第二步结合电磁铁的磁性特点和装置结构，判断对衔铁的力的方向。首先确定线圈的电流方向，再用右手螺旋定则确定磁极，最后结合装置功能分析力的方向。
【解析】
1. 判断线圈磁极：线圈接线柱上端为“+”、下端为“-”，电流从线圈上端流入、下端流出。根据安培定则（右手螺旋定则）：右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向螺线管的N极。由此可知，线圈下端为N极，上端为S极。
2. 判断力的方向：电磁铁具有磁性，会吸引铁制衔铁。结合装置结构，要打开阀孔需衔铁向上移动，因此线圈上端的S极对衔铁施加向上的吸引力，使衔铁向上移动，阀孔打开。
【答案】
S；向上
【知识点】
安培定则；电磁铁的磁性
【点评】
本题考查安培定则的应用和电磁铁的性质，属于基础题型，需熟练掌握安培定则的操作方法，结合装置结构分析即可解答。
【难度系数】
0.6
要解决该问题，需分两步推导：第一步利用安培定则判断通电线圈的磁极，第二步结合电磁铁的磁性特点和装置结构，判断对衔铁的力的方向。首先确定线圈的电流方向，再用右手螺旋定则确定磁极，最后结合装置功能分析力的方向。
【解析】
1. 判断线圈磁极：线圈接线柱上端为“+”、下端为“-”，电流从线圈上端流入、下端流出。根据安培定则（右手螺旋定则）：右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向螺线管的N极。由此可知，线圈下端为N极，上端为S极。
2. 判断力的方向：电磁铁具有磁性，会吸引铁制衔铁。结合装置结构，要打开阀孔需衔铁向上移动，因此线圈上端的S极对衔铁施加向上的吸引力，使衔铁向上移动，阀孔打开。
【答案】
S；向上
【知识点】
安培定则；电磁铁的磁性
【点评】
本题考查安培定则的应用和电磁铁的性质，属于基础题型，需熟练掌握安培定则的操作方法，结合装置结构分析即可解答。
【难度系数】
0.6
7. 下图是洪水水位自动报警器的原理图，水没有到达报警水位时，绿灯亮；水到达报警水位时，红灯亮。
(1)请在图中画出红灯刚亮时的水位(用横线表示水位)。
(2)报警时，请写出电磁铁下端的磁极。
(3)在工作电路中的括号内填写“绿”或“红”。
进水→
阀孔
(1)请在图中画出红灯刚亮时的水位(用横线表示水位)。
(2)报警时，请写出电磁铁下端的磁极。
(3)在工作电路中的括号内填写“绿”或“红”。
进水→
阀孔答案
7. 如图所示
解析
【分析】
要解决该水位自动报警器问题，需明确电磁继电器的工作逻辑：控制电路由水位和两个金属电极组成，水为导体，当水位上升至接触两个电极时，控制电路接通，电磁铁获得磁性；工作电路由两个灯泡和触点组成，衔铁的动作会改变工作电路的连接，从而控制灯泡发光。解题时需分三步：①确定红灯刚亮时的水位（需接通控制电路）；②用安培定则判断电磁铁磁极；③结合“未报警绿灯亮、报警红灯亮”确定工作电路的灯泡对应关系。
【解析】
(1) 红灯刚亮时，控制电路需接通，因此水位需上升至刚好接触控制电路的两个金属电极，在图中画出横线连接两个电极的下端，即为报警水位。
(2) 控制电路接通后，电流从电源正极流入电磁铁，根据安培定则：右手握住螺线管，四指指向电流的环绕方向，大拇指所指的一端为N极，可判断电磁铁下端为N极。
(3) 当水位未达报警水位时，控制电路断开，电磁铁无磁性，衔铁在弹簧拉力作用下与上方触点接触，上方灯泡发光，对应绿灯；当水位到达报警水位时，控制电路接通，电磁铁吸下衔铁，与下方触点接触，下方灯泡发光，对应红灯，因此工作电路上方括号填“绿”，下方括号填“红”。
【答案】
(1) 水位横线连接控制电路两个金属电极；(2) N极；(3) 上方括号填“绿”，下方括号填“红”。
【知识点】
电磁继电器、安培定则
【点评】
本题结合实际应用考查电磁继电器的工作原理，需理清控制电路与工作电路的联动关系，同时掌握安培定则的应用，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】
0.5
要解决该水位自动报警器问题，需明确电磁继电器的工作逻辑：控制电路由水位和两个金属电极组成，水为导体，当水位上升至接触两个电极时，控制电路接通，电磁铁获得磁性；工作电路由两个灯泡和触点组成，衔铁的动作会改变工作电路的连接，从而控制灯泡发光。解题时需分三步：①确定红灯刚亮时的水位（需接通控制电路）；②用安培定则判断电磁铁磁极；③结合“未报警绿灯亮、报警红灯亮”确定工作电路的灯泡对应关系。
【解析】
(1) 红灯刚亮时，控制电路需接通，因此水位需上升至刚好接触控制电路的两个金属电极，在图中画出横线连接两个电极的下端，即为报警水位。
(2) 控制电路接通后，电流从电源正极流入电磁铁，根据安培定则：右手握住螺线管，四指指向电流的环绕方向，大拇指所指的一端为N极，可判断电磁铁下端为N极。
(3) 当水位未达报警水位时，控制电路断开，电磁铁无磁性，衔铁在弹簧拉力作用下与上方触点接触，上方灯泡发光，对应绿灯；当水位到达报警水位时，控制电路接通，电磁铁吸下衔铁，与下方触点接触，下方灯泡发光，对应红灯，因此工作电路上方括号填“绿”，下方括号填“红”。
【答案】
(1) 水位横线连接控制电路两个金属电极；(2) N极；(3) 上方括号填“绿”，下方括号填“红”。
【知识点】
电磁继电器、安培定则
【点评】
本题结合实际应用考查电磁继电器的工作原理，需理清控制电路与工作电路的联动关系，同时掌握安培定则的应用，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】
0.5
8.(多选)(2025·云南模拟)图甲为热敏电阻的$R_t - t$图像,图乙为用此热敏电阻和电磁继电器(线圈电阻不计)组成的一个温控装置,两电源电压保持不变。当线圈中的电流大于或等于$I_1$时衔铁被吸合,电流小于或等于$I_2$时衔铁被释放。将电阻箱调至某一阻值,闭合开关$S_1$、$S_2$,温度$t≤50°C$时加热器开始工作,$t≥150°C$时停止加热,温度变化过程中控制电路的电流表与电压表示数变化的部分图像如图丙所示。下列说法正确的是(
A.工作电路中的加热器应接在$A$、$B$间
B.设置温控为$50～150°C$时,电阻箱接入的阻值为$20\ \Omega$
C.控制电路的电流小于或等于$0.1\ \mathrm{A}$时衔铁被释放
D.将$R_0$调为$5\ \Omega$,可实现$40～80°C$温控
ABC
)A.工作电路中的加热器应接在$A$、$B$间
B.设置温控为$50～150°C$时,电阻箱接入的阻值为$20\ \Omega$
C.控制电路的电流小于或等于$0.1\ \mathrm{A}$时衔铁被释放
D.将$R_0$调为$5\ \Omega$,可实现$40～80°C$温控
答案
8. ABC
解析
【分析】
要解决本题，需明确温控装置的工作逻辑：温度较低（≤50℃）时加热器工作，此时衔铁释放，工作电路A、B接通；温度较高（≥150℃）时加热器停止，衔铁吸合，A、B断开。结合热敏电阻的R-t图像、控制电路的I-U图像，利用欧姆定律分析各选项：
1. 判断加热器的连接位置：根据衔铁动作与工作电路通断的关系，确定加热器应接在A、B间；
2. 计算电阻箱阻值：利用控制电路电源电压不变，结合不同温度下的热敏电阻阻值、电流关系，联立欧姆定律方程求解；
3. 判断衔铁释放的电流条件：结合温控的下限温度对应的电流，确定衔铁释放的电流阈值；
4. 分析调整电阻箱后的温控范围：保持电源电压不变，更换电阻箱后，根据衔铁动作的电流阈值，计算对应的热敏电阻阻值，再结合R-t图像确定温度范围，判断选项。
【解析】
1. 选项A：当温度t≤50℃时，加热器需工作，此时衔铁释放，工作电路的S1接通A、B；当t≥150℃时，加热器停止，衔铁吸合，S1断开A、B。因此加热器应接在A、B间，A正确。
2. 选项B：控制电路电源电压U总不变，由图甲得t=50℃时Rt=70Ω，t=150℃时Rt=10Ω；由图丙推导控制电路电流与Rt两端电压的关系为I=-0.05U+0.45。当t=50℃时，U=I2×70，代入得I2=0.1A；当t=150℃时，U=I1×10，代入得I1=0.3A。根据U总=I2(Rt2+R0)=I1(Rt1+R0)，代入数值：0.1×(70+R0)=0.3×(10+R0)，解得R0=20Ω，B正确。
3. 选项C：温度t≤50℃时，衔铁释放，此时电流为I2=0.1A，即控制电路电流≤0.1A时衔铁被释放，C正确。
4. 选项D：电源电压U总=0.1×(70+20)=9V，当R0=5Ω时，衔铁吸合时总电阻R总=9/0.3=30Ω，Rt=25Ω对应温度90℃；衔铁释放时总电阻R总=9/0.1=90Ω，Rt=85Ω对应温度40℃，温控范围为40~90℃，不是40~80℃，D错误。
【答案】
ABC
【知识点】
欧姆定律、电磁继电器应用、热敏电阻特性
【点评】
本题结合电磁继电器、欧姆定律和热敏电阻特性，考查温控装置的工作原理，需理清衔铁动作与温度的对应关系，利用图像数据联立方程求解，综合性较强，需注意物理量的对应关系。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需明确温控装置的工作逻辑：温度较低（≤50℃）时加热器工作，此时衔铁释放，工作电路A、B接通；温度较高（≥150℃）时加热器停止，衔铁吸合，A、B断开。结合热敏电阻的R-t图像、控制电路的I-U图像，利用欧姆定律分析各选项：
1. 判断加热器的连接位置：根据衔铁动作与工作电路通断的关系，确定加热器应接在A、B间；
2. 计算电阻箱阻值：利用控制电路电源电压不变，结合不同温度下的热敏电阻阻值、电流关系，联立欧姆定律方程求解；
3. 判断衔铁释放的电流条件：结合温控的下限温度对应的电流，确定衔铁释放的电流阈值；
4. 分析调整电阻箱后的温控范围：保持电源电压不变，更换电阻箱后，根据衔铁动作的电流阈值，计算对应的热敏电阻阻值，再结合R-t图像确定温度范围，判断选项。
【解析】
1. 选项A：当温度t≤50℃时，加热器需工作，此时衔铁释放，工作电路的S1接通A、B；当t≥150℃时，加热器停止，衔铁吸合，S1断开A、B。因此加热器应接在A、B间，A正确。
2. 选项B：控制电路电源电压U总不变，由图甲得t=50℃时Rt=70Ω，t=150℃时Rt=10Ω；由图丙推导控制电路电流与Rt两端电压的关系为I=-0.05U+0.45。当t=50℃时，U=I2×70，代入得I2=0.1A；当t=150℃时，U=I1×10，代入得I1=0.3A。根据U总=I2(Rt2+R0)=I1(Rt1+R0)，代入数值：0.1×(70+R0)=0.3×(10+R0)，解得R0=20Ω，B正确。
3. 选项C：温度t≤50℃时，衔铁释放，此时电流为I2=0.1A，即控制电路电流≤0.1A时衔铁被释放，C正确。
4. 选项D：电源电压U总=0.1×(70+20)=9V，当R0=5Ω时，衔铁吸合时总电阻R总=9/0.3=30Ω，Rt=25Ω对应温度90℃；衔铁释放时总电阻R总=9/0.1=90Ω，Rt=85Ω对应温度40℃，温控范围为40~90℃，不是40~80℃，D错误。
【答案】
ABC
【知识点】
欧姆定律、电磁继电器应用、热敏电阻特性
【点评】
本题结合电磁继电器、欧姆定律和热敏电阻特性，考查温控装置的工作原理，需理清衔铁动作与温度的对应关系，利用图像数据联立方程求解，综合性较强，需注意物理量的对应关系。
【难度系数】
0.5
