4. 图20-3-15是某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置电路图，下列关于该报警装置的叙述正确的是()。


A.装置中的温度计主要起测量温度的作用
B.电磁铁的上端为S极
C.自动报警器中的电磁铁利用了电流的热效应来工作
D.绿灯亮说明温度低于95 ℃

4.D 【解析】由题图可知,当温度升高至设定温度时,水银柱上升与金属丝接通,控制电路通电,因此装置中的温度计主要起开关的作用,选项A错误;由题图可知,电流从电磁铁的下端流入,由安培定则可知,电磁铁的下端是S极,上端是N极,选项B错误;自动报警器中的电磁铁运用了电流的磁效应,选项C错误;当控制电路中的温度没有达到95 ℃时,控制电路断开,电磁铁中没有电流,电磁铁失去磁性,弹簧将衔铁拉起来,动触点上移,接通电灯电路,绿灯亮,符合题意,选项D正确。

【分析】要解决此题，需先明确温度自动控制报警装置的工作原理：控制电路由温度计（水银、金属丝）和电磁铁组成，工作电路由绿灯、电铃和衔铁组成。当温度升高到设定值（95℃）时，水银柱上升接触金属丝，控制电路接通，电磁铁获磁吸下衔铁，接通电铃电路报警；温度低于95℃时，控制电路断开，电磁铁失磁，衔铁被弹簧拉起，接通绿灯电路。再逐一分析选项，判断正确结论。
【解析】1. 分析选项A：该装置中温度计的水银和金属丝配合，当温度达到95℃时接通控制电路，并非仅起测量温度的作用，主要是作为控制电路的开关，故A错误。2. 分析选项B：电流从电磁铁下端流入，根据安培定则（右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向N极），可判断电磁铁下端为S极，上端为N极，故B错误。3. 分析选项C：电磁铁是利用电流的磁效应工作的，而非电流的热效应，故C错误。4. 分析选项D：当温度低于95℃时，控制电路断开，电磁铁无磁性，衔铁在弹簧作用下上移，接通绿灯所在电路，绿灯亮，故D正确。
【答案】D
【知识点】电磁继电器、安培定则、电流的磁效应
【点评】本题围绕电磁继电器的应用展开，考查对其工作原理、安培定则的掌握，需理清控制电路与工作电路的联动关系，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】0.5

5. 实践活动小组的同学在商场看到了一种智能电梯,其电路图如图20-3-16所示(虚线左侧为控制电路,虚线右侧为工作电路),当无乘客乘坐电梯时,电梯以较小的速度上升;当有乘客乘坐电梯时,电梯以较大的速度上升。其中M为带动电梯运转的电动机,定值电阻的阻值为$R_1$,压敏电阻的阻值R随乘客对其压力的增加而变小,线圈可看作定值电阻,两个电源两端的电压均保持不变。关于这个电路,下列说法正确的是()。


A.控制电路中,电磁铁的上端为N极
B.有人站在电梯上时,电磁铁的磁性变弱
C.电磁继电器中的电磁铁是利用电流的热效应工作的
D.衔铁上的动触点与静触点2接触时,电梯的速度减慢

5.A 【解析】由题图的控制电路知,电路接通时,电流由电磁铁的下端流入,上端流出,据安培定则知,电磁铁的N极在上端,选项A正确;有人站在电梯上时,电阻R的阻值会变小,而在控制电路中R与电磁铁串联,则电路的电流变大,电磁铁的磁性变强,选项B错误;电磁继电器中的电磁铁有电流通过时有磁性,无电流通过时无磁性,是利用了电流的磁效应工作的,选项C错误;衔铁上的动触点与静触点2接触时,工作电路中只有电动机工作,电路中的电阻较小,电流较大,电梯的速度增大,与静触点1接触时,工作电路中电动机与电阻R₁串联,电路中的电阻变大,电流变小,电梯的速度减小,选项D错误。

【分析】
要解决本题，需明确控制电路与工作电路的区别，结合安培定则、电磁铁磁性强弱的影响因素、电流的磁效应及电路动态分析的知识，逐一判断选项：先确定控制电路的电流方向，用安培定则判断电磁铁极性；再根据压敏电阻的特性分析控制电路电流变化，判断磁性强弱；明确电磁继电器的工作原理；最后分析工作电路中不同触点接触时的电阻、电流变化，判断电梯速度。
【解析】
1. 选项A：控制电路中，电流从电源正极流出，经压敏电阻R后从电磁铁下端流入、上端流出。根据安培定则（右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向N极），可判断电磁铁上端为N极，故A正确。
2. 选项B：有人站在电梯上时，压敏电阻R随压力增大而变小，控制电路中R与电磁铁线圈串联，总电阻减小，电源电压不变，由欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$可知，控制电路电流变大，电磁铁磁性变强，故B错误。
3. 选项C：电磁继电器的电磁铁是利用电流的磁效应（电流周围存在磁场）工作的，而非电流的热效应，故C错误。
4. 选项D：衔铁与静触点2接触时，工作电路中只有电动机M接入，电路电阻小，电流大，电动机功率大，电梯速度增大；衔铁与静触点1接触时，$R_1$与M串联，电阻大，电流小，电梯速度减慢，故D错误。
【答案】
A
【知识点】
安培定则、电磁铁磁性、电磁继电器、电路动态分析
【点评】
本题以智能电梯为载体，综合考查电磁学基础知识点，需准确区分控制电路与工作电路，掌握安培定则、电磁铁特性及电路分析方法，难度适中。
【难度系数】
0.6

6. 小红和小刚在做探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关的实验时,作出如下猜想:
猜想 A:电磁铁通电时有磁性,断电时没有磁性;
猜想 B:通电的电磁铁的磁性与线圈的匝数有关;
猜想 C:通电的电磁铁的磁性与电流大小有关。
为了验证上述猜想是否正确,小红和小刚共同设计了以下实验方案:用漆包线在大铁钉上绕制若干圈,制成简单的电磁铁。实验中观察到的现象如图 20 - 3 - 17 所示。

图20 - 3 - 17
(1)通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同,来判断它的;请写出一个运用此实验研究方法的实验名称:(合理即可)。
(2)通过比较两种情况,可以验证猜想 A 是正确的。
(3)图20 - 3 - 17 丙中 a、b 串联的目的是;通过比较图20 - 3 - 17 丙中 a、b 两电磁铁,可得出实验结论:。
(4)实验中,大头针的下端都是分开的,原因是。
(5)小红在做如图20 - 3 - 17 乙所示实验时,拿一根铜钉代替大铁钉,会发现铜钉不能吸引大头针,这是因为。
(6)用实验器材组成了如图20 - 3 - 18 所示的实验电路,分别连接电磁铁线圈的接线柱 a、c,并调节滑动变阻器控制电流不变,可以发现接(选填“a”或“c”)接线柱时,大铁钉下方吸引大头针较多。

图20 - 3 - 18

6.(1)磁性强弱 探究电流产生热量的多少与哪些因素有关
(2)甲、乙
(3)控制电流相同 在电流一定时,电磁铁线圈匝数越多,磁性越强
(4)同名磁极相互排斥
(5)铁钉能被磁化,而铜钉不能被磁化
(6)c

【分析】
本题围绕探究电磁铁磁性的影响因素展开，需结合转换法、控制变量法及磁化的相关知识分析：
1. 对于（1），电磁铁磁性强弱无法直接观察，通过吸引大头针数目反映，这是转换法，需回忆该方法的其他实验；
2. 验证猜想A（通电有磁性、断电无磁性），需对比通电和断电的电磁铁，找到对应图；
3. （3）中串联的目的是控制电流相同，对比匝数不同的电磁铁，得出磁性与匝数的关系；
4. （4）大头针被磁化，同名磁极相互排斥导致下端分开；
5. （5）电磁铁铁芯需能被磁化，铜不能被磁化，故无法吸引；
6. （6）电流相同，匝数越多磁性越强，判断接线柱对应的匝数多少。
【解析】
（1）电磁铁磁性强弱是看不见的，通过吸引大头针的数目多少来判断磁性强弱，这种方法是转换法；类似的实验如探究电流产生热量的多少与哪些因素有关（通过温度计示数变化反映热量多少）。
（2）猜想A是验证通电和断电时磁性的有无，甲图中电磁铁未通电，乙图中电磁铁通电，吸引大头针，故比较甲、乙两种情况。
（3）串联电路中电流处处相等，丙中a、b串联的目的是控制电流相同；a、b线圈匝数不同，b的匝数多，吸引大头针更多，故结论为：在电流一定时，电磁铁线圈匝数越多，磁性越强。
（4）大头针在电磁铁磁场中被磁化，下端是同名磁极，同名磁极相互排斥，所以大头针下端分开。
（5）电磁铁的铁芯需要能被磁化，铁钉能被磁化，而铜钉不能被磁化，所以铜钉不能吸引大头针。
（6）电流不变时，电磁铁线圈匝数越多，磁性越强；接线柱c对应的线圈匝数比a多，所以接c时吸引大头针较多。
【答案】
(1)磁性强弱；探究电流产生热量的多少与哪些因素有关
(2)甲、乙
(3)控制电流相同；在电流一定时，电磁铁线圈匝数越多，磁性越强
(4)同名磁极相互排斥
(5)铁钉能被磁化，而铜钉不能被磁化
(6)c
【知识点】
电磁铁的磁性、转换法
【点评】
本题是探究电磁铁磁性影响因素的经典实验题，考查了转换法、控制变量法的应用，以及磁化、磁极间的相互作用等知识点，侧重实验方法的理解与应用，是电磁学部分的重点内容。
【难度系数】
0.6