登录
3. 下图是热爱课外实践的小双同学设计的汽车$\ce{CO_{2}}$排放量检测电路。开关闭合后，电磁铁的上端是
N
（选填“N”或“S”）极。图中气敏电阻的阻值$R_{1}$随$\ce{CO_{2}}$浓度的增大而减小，当$\ce{CO_{2}}$浓度高于某一设定值时，电磁铁的磁性增强
（选填“增强”或“减弱”），电铃就会报警。答案
3.N 增强
解析
【分析】
要解决本题，需分两步思考：第一步利用安培定则判断电磁铁的磁极，需先确定控制电路的电流方向，再结合线圈绕向推导磁极；第二步分析电磁铁磁性强弱的变化，需结合欧姆定律，根据气敏电阻的阻值变化判断控制电路电流的变化，进而确定磁性的变化。
【解析】
1. 判断电磁铁极性：控制电路中，电流从电源$ U_1 $的正极流出，依次经过开关$ S $、气敏电阻$ R_1 $、滑动变阻器$ R_2 $后，从电磁铁线圈的下端流入、上端流出。根据安培定则：右手握住螺线管，四指指向电流的环绕方向，大拇指所指的一端为N极，由此可判断电磁铁的上端是N极。
2. 判断电磁铁磁性强弱：当$ CO_2 $浓度增大时，气敏电阻$ R_1 $的阻值减小，控制电路的总电阻减小，电源电压$ U_1 $不变，根据欧姆定律$ I=\frac{U}{R} $，控制电路中的电流增大；电磁铁的磁性强弱与电流大小有关，电流越大，磁性越强，因此电磁铁的磁性增强，当磁性足够强时，衔铁被吸下，电铃接入电路报警。
【答案】
N；增强
【知识点】
安培定则；电磁铁磁性强弱
【点评】
本题结合汽车$ CO_2 $排放量检测电路，考查安培定则的应用和电磁铁磁性强弱的影响因素，属于电磁学基础题，解题关键是理清控制电路的电流变化与电磁铁磁性的关联，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决本题，需分两步思考：第一步利用安培定则判断电磁铁的磁极，需先确定控制电路的电流方向，再结合线圈绕向推导磁极；第二步分析电磁铁磁性强弱的变化，需结合欧姆定律，根据气敏电阻的阻值变化判断控制电路电流的变化，进而确定磁性的变化。
【解析】
1. 判断电磁铁极性：控制电路中，电流从电源$ U_1 $的正极流出，依次经过开关$ S $、气敏电阻$ R_1 $、滑动变阻器$ R_2 $后，从电磁铁线圈的下端流入、上端流出。根据安培定则：右手握住螺线管，四指指向电流的环绕方向，大拇指所指的一端为N极，由此可判断电磁铁的上端是N极。
2. 判断电磁铁磁性强弱：当$ CO_2 $浓度增大时，气敏电阻$ R_1 $的阻值减小，控制电路的总电阻减小，电源电压$ U_1 $不变，根据欧姆定律$ I=\frac{U}{R} $，控制电路中的电流增大；电磁铁的磁性强弱与电流大小有关，电流越大，磁性越强，因此电磁铁的磁性增强，当磁性足够强时，衔铁被吸下，电铃接入电路报警。
【答案】
N；增强
【知识点】
安培定则；电磁铁磁性强弱
【点评】
本题结合汽车$ CO_2 $排放量检测电路，考查安培定则的应用和电磁铁磁性强弱的影响因素，属于电磁学基础题，解题关键是理清控制电路的电流变化与电磁铁磁性的关联，难度适中。
【难度系数】
0.6
4. 如图所示，条形磁体置于水平桌面上，电磁铁与条形磁体处于同一水平线放置，且左端固定。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，条形磁体始终保持静止，则在此过程中，条形磁体受到的摩擦力(
A.方向向右，逐渐减小
B.方向向右，逐渐增大
C.方向向左，逐渐减小
D.方向向左，逐渐增大
A
)A.方向向右，逐渐减小
B.方向向右，逐渐增大
C.方向向左，逐渐减小
D.方向向左，逐渐增大
答案
4.A
解析
【分析】
要解决此题，需分三步推导：1. 利用安培定则判断电磁铁的磁极；2. 结合磁极间的相互作用确定条形磁体的受力方向；3. 根据滑动变阻器的变化分析电流、电磁铁磁性的变化，再结合二力平衡判断摩擦力的方向和大小变化。
第一步：确定电流方向，电源正极流出的电流从螺线管左端流入、右端流出；用安培定则（右手螺旋定则），右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向螺线管右端，故电磁铁右端为N极。
第二步：条形磁体左端为S极，与电磁铁右端N极是异名磁极，相互吸引，因此条形磁体受到向左的吸引力。
第三步：滑动变阻器滑片P向下移动时，接入电路的电阻变大，电路电流变小，电磁铁磁性减弱，对条形磁体的吸引力减小；条形磁体静止，水平方向受力平衡，摩擦力与吸引力是平衡力，方向相反（吸引力向左，故摩擦力向右），大小相等，因此摩擦力随吸引力减小而逐渐减小。
【解析】
1. 判断电磁铁磁极：电源正极流出的电流从螺线管左端流入、右端流出；根据安培定则，右手握住螺线管，四指沿电流方向，大拇指指向右端，可知电磁铁右端为N极。
2. 磁极间相互作用：异名磁极相互吸引，因此电磁铁（右端N）对条形磁体（左端S）施加向左的吸引力。
3. 分析摩擦力变化：滑动变阻器滑片P向下移动，接入电路电阻增大，电路电流减小，电磁铁磁性减弱，对条形磁体的吸引力减小；条形磁体静止，水平方向受力平衡，摩擦力与吸引力大小相等、方向相反，故摩擦力方向向右，大小随吸引力减小而逐渐减小。
【答案】
A
【知识点】
安培定则、磁极间的相互作用、摩擦力
【点评】
本题综合考查电磁铁、磁极间相互作用和二力平衡的应用，需准确判断电流方向和磁极，结合滑动变阻器的变化分析磁性强弱，进而推导摩擦力的变化，对学生的逻辑分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
要解决此题，需分三步推导：1. 利用安培定则判断电磁铁的磁极；2. 结合磁极间的相互作用确定条形磁体的受力方向；3. 根据滑动变阻器的变化分析电流、电磁铁磁性的变化，再结合二力平衡判断摩擦力的方向和大小变化。
第一步：确定电流方向，电源正极流出的电流从螺线管左端流入、右端流出；用安培定则（右手螺旋定则），右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向螺线管右端，故电磁铁右端为N极。
第二步：条形磁体左端为S极，与电磁铁右端N极是异名磁极，相互吸引，因此条形磁体受到向左的吸引力。
第三步：滑动变阻器滑片P向下移动时，接入电路的电阻变大，电路电流变小，电磁铁磁性减弱，对条形磁体的吸引力减小；条形磁体静止，水平方向受力平衡，摩擦力与吸引力是平衡力，方向相反（吸引力向左，故摩擦力向右），大小相等，因此摩擦力随吸引力减小而逐渐减小。
【解析】
1. 判断电磁铁磁极：电源正极流出的电流从螺线管左端流入、右端流出；根据安培定则，右手握住螺线管，四指沿电流方向，大拇指指向右端，可知电磁铁右端为N极。
2. 磁极间相互作用：异名磁极相互吸引，因此电磁铁（右端N）对条形磁体（左端S）施加向左的吸引力。
3. 分析摩擦力变化：滑动变阻器滑片P向下移动，接入电路电阻增大，电路电流减小，电磁铁磁性减弱，对条形磁体的吸引力减小；条形磁体静止，水平方向受力平衡，摩擦力与吸引力大小相等、方向相反，故摩擦力方向向右，大小随吸引力减小而逐渐减小。
【答案】
A
【知识点】
安培定则、磁极间的相互作用、摩擦力
【点评】
本题综合考查电磁铁、磁极间相互作用和二力平衡的应用，需准确判断电流方向和磁极，结合滑动变阻器的变化分析磁性强弱，进而推导摩擦力的变化，对学生的逻辑分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
5. 下图是一种水位自动报警器的原理图。当水位到达金属块A时，
红
灯亮；控制电路的电源右端为正极时，电磁铁的上端为S
极（一般的水都能导电）。答案
5.红 S
解析
【分析】
要解决该问题，需分两步分析：①判断水位到达金属块A时控制电路的通断，进而确定工作电路的亮灯情况；②根据控制电路的电流方向，利用安培定则判断电磁铁的磁极。当水位到达A时，因水导电使控制电路接通，电磁铁产生磁性吸引衔铁，改变工作电路连接；判断磁极时需结合电流方向和线圈绕向，用安培定则推导。
【解析】
1. 当水位到达金属块A时，由于一般的水能够导电，控制电路接通，电磁铁获得磁性，吸引衔铁向下运动，使工作电路中红灯所在的电路接通，绿灯所在的电路断开，因此红灯亮。
2. 控制电路的电源右端为正极时，电流从电磁铁的下端流入、上端流出。根据安培定则：右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指所指的一端为N极，可判断电磁铁的下端为N极，上端为S极。
【答案】
红；S
【知识点】
电磁继电器、安培定则
【点评】
本题结合水位自动报警器考查电磁继电器的工作原理和安培定则的应用，属于基础知识点的综合应用，需明确控制电路与工作电路的关系，熟练掌握安培定则的使用方法。
【难度系数】
0.7
要解决该问题，需分两步分析：①判断水位到达金属块A时控制电路的通断，进而确定工作电路的亮灯情况；②根据控制电路的电流方向，利用安培定则判断电磁铁的磁极。当水位到达A时，因水导电使控制电路接通，电磁铁产生磁性吸引衔铁，改变工作电路连接；判断磁极时需结合电流方向和线圈绕向，用安培定则推导。
【解析】
1. 当水位到达金属块A时，由于一般的水能够导电，控制电路接通，电磁铁获得磁性，吸引衔铁向下运动，使工作电路中红灯所在的电路接通，绿灯所在的电路断开，因此红灯亮。
2. 控制电路的电源右端为正极时，电流从电磁铁的下端流入、上端流出。根据安培定则：右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指所指的一端为N极，可判断电磁铁的下端为N极，上端为S极。
【答案】
红；S
【知识点】
电磁继电器、安培定则
【点评】
本题结合水位自动报警器考查电磁继电器的工作原理和安培定则的应用，属于基础知识点的综合应用，需明确控制电路与工作电路的关系，熟练掌握安培定则的使用方法。
【难度系数】
0.7
