专题16.3 磁场对电流的作用 电动机-2024-2025学年九年级物理下册举一反三系列（苏科版）

专题16.3 磁场对电流的作用 电动机 【苏科版2025】 知识汇编 1 专题01 探究磁场对通电导体力的作用 2 专题02 通电线圈在磁场中受到力的作用判断 3 专题03 磁场对道题的作用（画图题） 6 专题04 通电在磁场中受到力的作用的应用 7 专题05 在探究通电导体在磁场中受到的力的作用 9 巩固练习 12 提优练习 20 ( 知识汇编 ) 一、磁场对通电导线的作用 1.作用：通电导线在磁场中要受到力的作用. 2.力的方向：跟电流的方向、磁感线的方向都有关系，当电流的方向或者磁感线的方向变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反. 二、电动机的基本构造 1.构造：能够转动的线圈和固定不动的磁体两部分组成.在电动机里，能够转动的部分叫做转子，固定不动的部分叫做定子.电动机工作时，转子在定子中飞快地转动. 2.工作原理：利用通电线圈在磁场里受力而发生转动的原理工作. 3.能量转化：电动机把电能转化为机械能.它利用了磁场对通电螺线圈的作用而使线圈转动起来，为使电动机持续转动必须安装换向器. 4.应用：电动机、电风扇、洗衣机. ( 探究磁场对通电导体力的作用 0 1 ) 【典例】（24-25九年级上·全国·课前预习）如图所示，在“探究磁场对通电直导线的作用”实验中，小明把一根轻质的铝棒EF置于蹄形磁体的磁场中。 (1)接通电源，通过观察 来判断磁场对通电直导线有力的作用； (2)若只将磁体的两极对调，接通电源，观察到铝棒EF会向相反方向运动，说明力的方向与 有关； (3)小明想探究“通电直导线在磁场中受力大小是否与电流大小有关”，请你帮助他写出具体的操作： ； 【变式1】（23-24九年级下·海南省直辖县级单位·期中）如图所示，导线ab放在磁场中，接通电源后，ab向右运动。则：（　　） A．调换磁极位置与电流方向，可以使ab向左运动 B．调换磁极位置与电流方向，可以使ab静止不动 C．实验说明了通电导体ab在磁场中受到力的作用 D．人们利用本实验揭示的道理制作了发电机 【变式2】（24-25九年级上·江苏南通·期中）如图所示，闭合回路的ab部分在一磁场B1中，cd部分在另一磁场B2中，当使ab水平向 方向运动时，ab受的安培力方向水平向左；cd由于安培力作用可能水平向 运动；螺线管上方的检测小磁针的N极应指向 侧。 【变式3】（2024·山东烟台·一模）如图所示装置，闭合开关的瞬间，静止的导体棒ab向右运动，这表明 对电流有力的作用；若要使导体棒ab向左运动，可以 ，根据这个原理可以制成 。 【变式4】（2024·安徽·三模）小华组装了如图所示的实验装置。 (1)这套装置可以用来探究______；（填字母） A．电磁感应现象 B．磁场对通电导体的作用 C．通电螺线管外部磁场的方向 (2)实验中把导体棒ab放在磁场里，接通电源，让电流通过导体棒ab，会观察到导体棒ab向左运动；如果把电源正、负极和蹄形磁体上下磁极同时对调后接入电路，会观察到导体棒ab向 （选填“左”或“右”）运动； (3)请你举出一个利用此原理工作的电器名称： 。 ( 通电线圈在磁场中受到力的作用判断 0 2 ) 【典例】（2024·广东广州·三模）图甲中的线圈abcd位于磁场中，cd段导线受磁场力的方向如图所示；图乙是通电螺线管的磁感线情况。图丙中“☉”表示导线中的电流方向垂直于纸面向外，下列说法正确的是（　　） A．丙图中P端为N极 B．丙图中导体受到竖直向下的磁场力作用 C．丙图中导体受到竖直向上的磁场力作用 D．丙图中导体不受磁场力作用 【变式1】（23-24九年级下·广东广州·阶段练习）图1中ab边所受磁场的作用力为F，把电源的正负极对调再接入电路，闭合开关，线圈abcd转至图2所示位置，则（　　） A．图1中流过ab边的电流方向是从b到a B．图1中cd边受到磁场作用力的方向与F的相同 C．图2中ab边受到磁场作用力的方向与F的相反 D．图2中cd边受到磁场作用力的方向与F的相反 【变式2】（2023·广东广州·一模）矩形铜线框在某磁场中的位置如图所示，ab、bc、ed和fe段都受到该磁场的作用力，下列哪两段受到该磁场的作用力方向相反（　　） A．ab段与fe段 B．ab段与ed段 C．bc段与fe段 D．af段与cd段 【变式3】（2022·广东广州·二模）如图甲，磁场对导体的力F竖直向下，用Fab、Fcd、Fa′b′和Fc′d′分别表示乙、丙中闭合开关时磁场对导体ab、cd、a′b′、c′d′的力，则（　　） A．Fab竖直向下，Fcd竖直向下 B．Fab竖直向上，Fcd竖直向下 C．Fa′b′竖直向上，Fc′d′竖直向下 D．Fa′b′竖直向下，Fc′d′竖直向上 【变式4】（2022·广东揭阳·模拟预测）如图的线圈abcd位于磁场中，ab和cd的受力方向 ，（相同/不同）理由是： ，此时线圈 （在/不在）平衡位置。    【变式5】（22-23九年级下·广东广州·阶段练习）如图所示，线圈abcd位于磁场中，当K与1接通时，ab段导线中电流方向为 （选填“a→b“或“b→a”），ab段导线受磁场力F1的方向竖直向上； ①请在图中画出此时cd段导线受到的磁场力F2的方向 ； ②保持线框在如图中的水平位置当K改为与2接通时，ab段导线受磁场力方向 （选填“竖直向上”、“竖直向下”、“水平向左”或“水平向右”）。 ( 磁场对道题的作用（画图题） 0 3 ) 【典例】（23-24九年级上·广东江门·期末）如图所示，表示电流垂直纸面向外的通电导线，表示电流垂直纸面向里的通电导线。根据图甲中通电导体的受力情况，画出乙、丙中通电导体受力的方向。 【变式1】（2024·贵州黔东南·二模）如图甲所示，通电导体中电流的方向向里，磁场对通电导体力F的方向水平向右。改变实验条件，如图乙所示，请画出磁场对通电导体的作用力及通电导体所受重力的示意图。 【变式2】（2024·广东广州·一模）如图1所示，线圈位于磁场中，通电后a段导线受磁场力F的方向向上。请在图2中画出a段导线受到的磁场力的示意图；现增加一个换向器，如图3所示，请在图3中画出通电后a段导线受到的磁场力的示意图。 【变式3】（22-23九年级下·广东广州·阶段练习）“通电导体在磁场中受到力的作用”，而这个力其实是导体内电荷运动时受到的力的宏观表现。如甲图所示，是一段通电导体在磁场中受到的力的示意图，则以下关于对带电粒子（乙为带正电的粒子，丙为带负电的粒子）在均匀磁场中运动，请在乙图和丙图中画出粒子所受的磁场力F乙与F丙（“”表示磁感线垂直纸面向里，“”表示磁感线垂直纸面向外）。 【变式4】（2023·广东广州·一模）当开关闭合后，ab段所受到的磁场力的方向如图所示。现要让图中ab段所受到的磁场力的方向与图相反，请在图中正确标出磁极的极性以及电源的正负极；    【变式5】（2023·江苏常州·一模）轻质通电导线中的电流方向向右时，它在磁场中的受力情况如图甲所示。若只将导线中电流方向变成向左，请在图乙中画出通电导线在磁场中的受力F。 ( 通电在磁场中受到力的作用的应用 0 4 ) 【典例】（22-23九年级上·全国·课后作业）如图所示是扬声器（喇叭）的结构图。当扬声器的线圈中通入携带声音信息的时刻变化的电流时，线圈会在永久磁体的作用下带动锥形纸盆振动发声。下列说法中正确的是（　　） A．扬声器工作时是将机械能转化为电能 B．扬声器工作时线圈中不会有电流 C．扬声器中的永久磁体不会对线圈有作用力 D．扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动 【变式1】（2021·辽宁丹东·中考真题）英国物理学家法拉第揭示了磁生电现象，下列四幅图中与磁生电原理相同的是（　　） A．奥斯特实验 B．电铃 C．扬声器D话筒 【变式2】（22-23九年级上·全国·课后作业）如图所示是动圈式话筒（麦克风）和扬声器（喇叭）的构造示意图，当人对着话筒说话时，产生的声音使膜片及与之相连的线圈一起振动，线圈在磁场中的这种运动，能产生随着声音变化而变化的电流，变化的电流经放大器放大后通过扬声器的线圈，通电线圈就在磁场中来回振动，带动纸盆发出声音，扬声器就发出声音。根据以上原理，请你思考并回答： （1）图示装置的主要目的是为了改变声音的 （选填“音调”、“响度”或“音色”）； （2）话筒是一种把 信号转化为 信号的装置，它利用了 原理； （3）当扬声器中的线圈通过的电流方向如图所示时，线圈向左运动，那么当电流方向改变时，线圈将向 运动，与扬声器原理相似的是 （填“电动机”或“发电机”）。 【变式3】（2022·甘肃平凉·一模）如图甲所示，这是一款动圈式无线耳机及其充电仓，图乙是其内部结构的示意图。当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时，音圈带动音膜左右往复运动，音圈之所以会运动，是由于磁场对 有力的作用；利用充电仓给无线耳机充电时，充电仓相当于 。 【变式4】（21-22九年级上·广东茂名·期末）同学们在制作“让线圈转动起来”的活动中，他们将表面有金属镀层的磁铁吸在干电池的负极，将一根硬铜线折成线框abcd搭在干电池的正极和磁铁上，如图所示。导线框abcd就会以干电池为轴转动起来。 （1）如果将磁铁的N、S极对调，导线框的转动方向将 （选填“改变”或“不改变”）； （2）实验中，干电池供电是 能转化为电能。若通电时间稍长，干电池会明显发热，原因是干电池被 ； （3）本装置与下列设备原理相同的是 ； A．电磁继电器 B．动圈式话筒 C．动圈式扬声器 D．电磁铁 （4）导线框能够转动的原因是左右两段导线受到的力的方向是 （选填“相同”或“相反”）的，这两个力 （选填“是”或“不是”）一对平衡力。 ( 探究通电导体在磁场中受到的力的作用 0 5 ) 【典例】（2024·云南大理·三模）在探究“磁场对通电导体的作用”的实验中，小明设计了如图所示的电路，导体棒ab用绝缘细线悬挂在蹄形磁铁的两极之间。 （1）磁体周围和通电导线周围都存在一种特殊物质是 （选填“磁场或“磁感线”）； （2）闭合开关前，导体棒ab静止，闭合开关后，导体棒ab向右运动，说明磁场对导体棒有 ； （3）①断开开关，将图中磁铁的N、S极对调，再闭合开关，会发现导体a、b的运动方向与对调前的运动方向相反，说明通电导体在磁场中的受力方向与 有关； ②断开开关，将图中电源的正、负极对调，再闭合开关，会发现导体a、b的运动方向与对调前的运动方向相反，说明通电导体在磁场中的受力方向与 有关； 【变式1】（2024·云南昆明·二模）同学们在实验室进行电磁相互作用的实验探究。 （1）小红设计了如图甲所示实验，当开关S闭合时，可以观察到小磁针因 发生偏转，此现象反映了通电直导线周围存在 ； （2）小红将小磁针更换为蹄形磁体，按图乙所示放置，闭合开关 S，发现导体棒 ab向右摆动，为使导体棒ab向左摆动，可通过 蹄形磁体的磁极来实现；生活中 （选填“发电机”或“电动机”）是利用此原理工作的。 【变式2】（2024·广东广州·三模）（1）如图所示，导线a、b通电前固定不动，已知通电后左磁体对a的作用力的方向为水平向右（在图中已正确标出F1）。判断在图中标注力F2、F3、F4的方向。哪个标注是正确的( ) A．只有F2正确B．只有F3正确 C．F2、F3都不正确D．F2、F4正确 （2）湿敏电阻的阻值随所在土壤湿度变化的图像如图（f）所示。已知：低压控制电路电压恒为6V，R0为保护电路的定值电阻，电动机工作电压为220V。当电磁继电器线圈电流大于一定值时衔铁被吸下，小于该电流值时衔铁被弹回，线圈电阻不计。请以笔画线代替导线完成图（g）中的电路连接，要求：闭合开关S，当土壤湿度较低时，电动机转动送水；当土壤湿度较高时，电动机停止送水。( ) 【变式3】（20-21九年级下·山东青岛·自主招生）科技小组进一步探究磁场对通电导线的作用力的大小。设计如图所示的趣味实验，用特制的弹簧秤将通电导体棒AB悬挂在磁场中，进行相关实验操作。 （1）按照图示接好电路，在接通电路前先观察并记录弹簧测力计的读数F0=0.20N； （2）记录导体棒接入电路的长度，接通电路，调节滑动变阻器1，观察并记录弹簧测力计此时的读数F1； （3）保持磁场及导体棒长度不变，接通电路，调节滑动变阻器2，观察并记录弹簧测力计此时的读数F2； （4）接通电路，保持磁场及滑动变阻器位置不变，改变导体棒长度3； 实验得到的数据表格如下： 实验次数 导线长度l（cm） 电流大小I（A） 弹簧测力计读数F（N） 1 10 1.00 0.30 2 10 2.00 0.40 3 20 2.00 0.60 4 20 1.00 F4 根据以上步骤回答问题： ①通过实验可发现，磁场对通电导线作用力的大小随电流的增大而 ，随导线长度的增加而 ； ②根据你的判断，完善表格中的数据，F4= N； ③实验中所采用的实验方法在物理学中叫作 （选填“控制变量法”、“等效替代法”或“理想模型法”）。 ( 巩固练习 ) 一、单选题 1．（24-25九年级上·广东·阶段练习）已知某电动机的工作效率为60%，圆的面积表示输入电动机的总能量，电动机输出有用的能量用灰色底表示，工作过程中损失的能量是内能。图中能量的形式以及大小最符合该电动机要求的是（   ） A． B． C． D． 2．（2025九年级·全国·专题练习）图中是小明制作的简单电动机模型，其线圈由漆包线绕成，将线圈一端的漆全部刮掉，一端只刮掉半周，在线圈的下面放置了一块磁体。将其接入电路中，闭合开关后，线圈转动起来了。关于此电动机模型下列说法正确的是（   ） A．利用电磁感应原理工作 B．将机械能转化为电能 C．线圈在转动时，始终受到磁场作用力 D．改变线圈中电流方向可改变转动方向 3．（2024·宁夏吴忠·一模）如图，电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通以强电流时，即可受到强大的推力。以下实验与电磁弹射器工作原理一致的是（　　） A． B． C． D． 4．（24-25九年级上·全国·课前预习）如图所示是扬声器的结构图。当扬声器的线圈中通入因携带声音信息而时刻变化的电流时，线圈会在永久磁体的作用下受到力的作用并带动纸盆振动发声。下列说法中错误的是（    ） A．扬声器工作时是将电能转化为机械能 B．扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动 C．扬声器中的永久磁体周围存在磁场 D．扬声器工作时线圈中的电流不变 5．（2024·陕西榆林·二模）如图甲所示，学习过电与磁的相关知识后，小华自己动手制作了一个电磁小秋千，其结构图和电磁铁的磁感线方向如图乙所示。闭合开关后，推动一下永磁体，它在电磁铁的排斥作用下来回摆动。下列关于电磁小秋千的说法正确的是（    ） A．利用电磁小秋千的原理可以制成发电机 B．电磁小秋千是将电能转化为化学能的装置 C．增大电源电压，电磁铁的磁性强弱不变 D．永磁体的上端为S极，电源的上端为负极 6．（2024·内蒙古呼和浩特·模拟预测）如图所示，闭合开关，导体棒ab水平向右运动，下列描述正确的是：（　　） A．该实验是发电机的原理图 B．该实验实现了机械能转化为电能 C．该实验说明了通电导体在磁场中要受到力的作用 D．该实验说明了通电导线周围存在着磁场 7．（2024·黑龙江哈尔滨·三模）将强磁体靠近正在发光的白炽灯，观察到白炽灯的灯丝晃动，这是通电导体在磁场中受力的现象，由此原理可以制成下列哪个装置（　　） A． B． C． D． 8．（2024·黑龙江大庆·三模）下列对四幅图中电与磁说法正确的是（　　） A．图甲：置于a点的小磁针静止时N极指向右侧 B．图乙：实验说明利用磁场能够产生电流 C．图丙：水位上升到A处，绿灯熄灭，红灯亮，电铃响 D．图丁：是发电机工作原理图，其工作时将机械能转化为电能 9．（2024·广东广州·二模）当开关闭合后，ab段所受到的磁场力的方向如图所示。下列选项中关于ab段所受到的磁场力的方向正确的是（    ） A． B． C． D． 10．（2024·广东·二模）闭合开关后，下列关于导线所受磁场力的说法，正确的是（　　） A．ab和cd所受力的方向相同 B．cd和所受力的方向相反 C．ab和所受力的方向相反 D．cd和所受力的方向相同 二、填空题 11．（23-24九年级上·甘肃陇南·期末）电视机、电风扇、电热驱蚊器工作时，主要利用了电流的热效应的是 ；为了安全用电，人们必须在 （选填“火”或“零”）线上安装保险装置。 12．（23-24九年级上·海南省直辖县级单位·期末）如图为电动机和发电机模型，其中图 （填“甲”或“乙”）为电动机模型，其工作原理是：通电导体在磁场中受 的作用。 13．（2024·四川眉山·一模）如图电路，闭合开关，能看到蹄形磁铁中的金属棒ab运动起来，说明有电能转化为机械能，若只改变电路中电流的方向，ab的运动方向将 （选填“改变”或“不改变”）。该装置揭示的原理可应用于 （选填“电动机”或“发电机”）。 14．（2024·广西崇左·二模）如图所示是小明制作的简易电动机，其工作原理是通电线圈在磁场中受力转动。要使图中线圈转动起来，除了让线圈平衡在电池正极这个支点之外，还必须保证线圈中有 通过。单独改变磁场的方向，线圈转动的方向 （选填“会”或“不会”）改变。 15．（23-24九年级下·云南昭通·阶段练习）如图所示，晓佳将一简易电动机接入电路中，闭合开关，小灯泡发光但电动机线圈不转动，通过检查，排除线圈被卡不转动的可能，于是晓佳判断可能是电动机线圈短路而不转动，晓佳的同学小华却认为：不一定是线圈短路才不转动，也可能是线圈所受磁场力太小。为帮晓佳找出电动机不转动的原因，他们可利用如图所示的电路图和多节新电池，磁性强弱不同的多块磁铁进行实验。他们进行的操作是 ，同时 ，闭合开关观察 ，若 ，说明线圈不转动的原因是所受磁场力太小。 16．（2024·河南商丘·二模）将两块磁铁分别吸在干电池的正负极上，使两个磁铁的N极都向外，构成了一个可以在平面上滚动的滚轮。如图所示，将锡箔纸平铺在水平桌面上，再将滚轮轻轻放在锡箔纸上，这时锡箔纸、磁铁、干电池就构成了闭合电路形成电流，电流在锡箔纸上电流的方向是从 （填“A到B”或“B到A”），此时滚轮立刻开始向前滚动；滚轮能够滚动，其原理与 （填“发电机”或“电动机”）相同；若让滚轮向相反的方向滚动，请说出一种可行的做法： 。 17．（2024·广西梧州·二模）在探究“磁场对通电导体的作用”的实验中，小佳设计了如图所示的电路，当闭合开关，磁场中金属棒ab在导轨上运动，若只将磁场的两极对调，接通电源，金属棒ab向相反的方向运动，说明力的方向与 方向有关；若同时对调磁场和电源的两极，接通电源，金属棒ab运动的方向 （选填“改变”或“不变”）。 三、作图题 18．（2022·广东广州·模拟预测）当开关闭合后，cd段所受到的磁场力的方向如图1所示。请画出图2和图3两种情况中ab段所受到的磁场力的方向。 19．（22-23九年级上·广东江门·期末）如图所示， 表示电流垂直纸面向外的通电导线， 表示电流垂直纸面向里的通电导线。根据图甲中通电导体的受力情况，画出乙、丙、丁中通电导体受力的方向。 20．（22-23九年级上·四川遂宁·期末）如图，通电直导线在磁场中受力方向如图A所示，请根据A图在B图中作出通电直导线在水平方向上的受力方向（“⊗”表示电流垂直纸面向里， “⊙”表示电流垂直纸面向外）。 四、实验题 21．（24-25九年级上·云南文山·期中）如图所示，使线圈位于磁体两磁极间的磁场中。 (1)使线圈静止在图乙位置上，闭合开关，发现线圈并没有转动，这是因为这个位置是线圈的平衡位置，此时线圈上下两个边所受的力大小 （选填“相等”或“不相等”）； (2)使线圈静止在图甲位置上，闭合开关，线圈受力沿顺时针方向转动，并由于 而越过平衡位置，但不能继续转下去，最后要返回平衡位置。使线圈静止在图丙的位置上，这是刚才线圈冲过平衡位置以后所到达的地方，闭合开关，线圈逆时针转动。由此我们可以分析出线圈不能连续转动的原因是 ； (3)生活中的电动机都能连续转动且具有平稳的动力，实际的电动机是通过 来实现这一目的的。 22．（2024·河南南阳·二模）在探究“磁场对通电导体的作用”的实验中，小亮设计了如图所示的电路，导体棒ab用绝缘细线悬挂在蹄形磁铁的两极之间。 （1）闭合开关前，导体棒ab静止，闭合开关后，导体棒ab向右运动，说明磁场对 有力的作用； （2）断开开关，将图中磁铁的N、S 极对调，再闭合开关，会发现导体a、b的运动方向与对调前的运动方向 ，说明通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关； （3）小亮通过科学猜想并进行实验验证，证明了通电导体在磁场中的受力方向还与 有关； （4）试验时小亮应该选 （选填“铁棒”或“铜棒”）做材料制成导体棒ab。 23．（22-23九年级下·云南昭通·阶段练习）在探究“电动机为什么会转动”的实验中： （1）我们首先想到的是磁体间发生相互作用是因为一个磁体放在了另一个磁体的磁场中，那么通电导体周围也存在 ，磁体会对通电导体产生力的作用吗？ （2）如图所示，将一根导体ab置于蹄形磁铁的两极之间，未闭合开关前，导体静止不动。闭合开关后，导体 ，说明磁场对 导体有力的作用； （3）断开开关，将图中磁铁的N、S极对调，再闭合开关，导体ab运动方向 ，说明通电导体在磁场中的受力方向与 有关； （4）断开开关，将图中电源的正、负极对调，再闭合开关，导体ab运动方向 ，说明通电导体在磁场中的受力方向与 有关； （5）如果同时改变磁场方向和电流方向， （选填“能”或“不能”）确定受力方向与磁场方向或电流方向是否有关。 ( 提优练习 ) 一、单选题 1．（24-25九年级上·河北石家庄·期中）小华在综合实践中自制的简易电动机示意图如图所示。矩形线圈由漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴。将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈正下方。为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，则小华应将（    ） A．只要是闭合回路，线圈就会连续转动 B．电池的正、负极对调一下 C．左侧转轴绝缘漆全部刮掉，右侧转轴绝缘漆只刮去上半部分 D．左、右转轴绝缘漆全部刮掉 2．（2024·福建泉州·三模）如图所示，放在U形磁铁两极之间的铝盘的下边缘浸在液态水银中，闭合开关S，铝盘会绕水平轴O转动。下列说法正确的是（　　） A．铝盘转动的原理与电动机的工作原理相同 B．将磁铁的磁极对调后，铝盘的转动方向不变 C．将电源的正负极对调后接入电路，铝盘的转动方向不变 D．左右移动滑动变阻器的滑片P，铝盘的转动方向改变 3．（2024·海南三亚·二模）科技小组制作了一个“听话”的小瓶子，通过调节滑片，就可以让小瓶子上浮、下沉或悬停在水中。它的原理如图所示（磁铁固定在活塞上）闭合开关S后，电磁铁右边为 极。移动滑片P，使小瓶子悬停在图示位置。若让小瓶子上浮，滑片向 移动（选填“左”、“右”） 4．（24-25九年级上·全国·单元测试）图示为某电动机的原理图，EF、PQ为螺线管，abcd为电动机的线圈，OO＇为转轴。闭合开关，从O点沿转轴观察，线圈顺时针转动，则螺线管F端为 极，若将电源的正负极对调，从O点沿转轴观察，线圈将 转动（选填“顺时针”或“逆时针”）。 5．（23-24九年级下·河南南阳·阶段练习）某商厦每层楼高3m，小明看到工作人员将360kg的货物从一楼放入载货电梯内，闭合开关，仅用25s的时间，便将货物运到六楼。小明对载货电梯产生了浓厚的兴趣，他通过查阅资料了解到该载货电梯的结构及工作电路如图所示，电梯是通过电动机带动钢丝绳提升货物的，电动机线圈电阻为2.4Ω，电梯厢（含动滑轮）的质量为140kg，提升上述货物时电流表的示数为20A，不计钢丝绳的重力和一切摩擦，请解答下列问题（g取10N/kg） (1)电动机的工作原理是 ； (2)匀速提升过程中钢丝绳上的拉力多大 ？ (3)电梯工作时消耗的总电能是多少？ (4)电动机工作时的效率多大？（结果保留到0.1%） 6．（2024·新疆乌鲁木齐·一模）2024年1月我国自主研发制造的亚洲首套船用风力旋筒助推系统正式投入应用。 (1)风力旋筒助推系统通过电动机驱动旋筒旋转，在风力的作用下产生推力，从而给船提供动力。电动机的工作原理是利用通电线圈在 中受力转动。如图所示，若竖直立在船上的旋筒西侧的空气流速快，东侧流速慢，则旋筒获得的推力的方向向 （选填“西”或“东”）。若某海上油船一年的柴油消耗量为1000t，加装旋筒风帆后，每年节油率为10％，则每年节约的柴油完全燃烧释放的热量为 J。（柴油的热值取） (2)除风力旋筒助推外，油船还要利用柴油机提供动力，柴油机中的 冲程将内能转化为机械能。油船在动力作用下加速前进，说明力能改变物体的 。已知某油船在风速相同的条件下航行时，所受的阻力与航速成正比，柴油机提供动力的功率恒为810kW，若只通过柴油机提供动力时的航速为18km/h，柴油机和风力助推系统同时提供动力时的航速为20km/h，则风力助推系统提供动力的功率为 kW。 7．（23-24九年级下·山东青岛·自主招生）人工心脏泵可短时间代替心脏工作，如图是该装置的示意图磁体固定在左侧，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），活塞筒通过阀门与血管相通，阀门只能向外开启，只能向内开启，线圈中的电流从A流向B时，请你在图中标明电磁铁中电流方向、电磁铁的N、S极 。此时活塞会向 （选填“左”或“右”）运动，血液会 （选填“流入”或“流出”）活塞筒，该装置工作时，线圈AB中的电流方向 （选填“需要”或“不需要”）改变。 8．（24-25九年级上·广东中山·开学考试）1820年，奥斯特在课堂上进行如图甲所示实验时有新发现。这个发现令奥斯特极为兴奋，他怀着极大的兴趣又继续做了许多实验，终于证实了电流周围存在着磁场。请根据情境，回答下列小题。 (1)奥斯特在实验中发现：在小磁针上方的导线 瞬间，磁针会发生偏转。改变导线中电流的 ，小磁针的转动方向会发生改变； (2)将奥斯特实验中的小磁针更换成蹄形磁铁，将导体放在磁场里，如图乙所示。闭合开关，导体ab向左运动；改变导体ab中的电流方向，同时将磁铁的N、S极上下对调，闭合开关后，导体ab向 运动。日常生活中的 就是据此原理制成； (3)实验学校生物实验小组想要研究鸡蛋的孵化，他们制作了恒温孵化箱，原理如图丙所示。热敏电阻安装在恒温箱内，阻值随温度升高而显著减小； ①闭合开关，电磁铁的上端是 极，箱内温度升高时，电磁铁磁性 （选填“增强”或“减弱”）； ②和是加热电阻，。调整好滑动变阻器阻值，闭合开关、，箱内温度升高到设定值后，动触点与某静触点相连，加热电阻 （选填“”或“”）工作，这样就可以保证孵化箱降温阶段降温比较平缓，箱内温度在小范围内波动。 9．（23-24九年级上·北京·阶段练习）阅读下文，回答问题。 18 世纪后期在德国兴起了自然哲学思潮，弘扬自然界中联系、发展的观点。丹麦物理学家奥斯特（1777-1851）青年时代深受康德哲学的影响成为了德国自然哲学学派的追随者，一直坚信电磁之间存在联系，但做了大量实验都没有成功。1819 年冬天，他受命主持一个电磁研究，在研究中他产生了一个新的想法，即电流的磁效应可能不在电流延长线的方向上。1820 年在一次讲座快结束时，他灵机一动进行了这个实验，果然发现电流接通后，通电导线附近的小磁针动了一下。奥斯特惊喜万分，又反复实验，在 1820 年7 月 21 日发表论文《关于磁针上电流碰撞的实验》。论文指出，电流产生的磁力既不与电流方向相同也不与电流方向相反，而是与电流方向垂直，还指出电流对周围磁针的影响可以透过各种非磁性物质。奥斯特的发现马上轰动了整个欧洲科学界。当年 8 月，法国物理学家阿拉果（1786-1853）在瑞士听到这一消息，迅即返回法国，与 9 月 11 日向科学院报告了奥斯特的新发现。法国物理学家安培（1775-1836）敏锐地感到这一发现的重要性，第二天即重复了奥斯特的实验。一周后，他向科学院提交了一篇论文，提出了磁针转动方向与电流方向判定的右手定则，即以用右手握住通电导线，大拇指方向为电流方向，则四指弯曲方向与磁场方向一致。再一周后，安培提交了第二篇论文，讨论了平行导线之间的相互作用问题。只是受到奥斯特电流与磁针之间的相互作用的启发，安培就能认识到电流与磁体的等效， 并在极短时间内将这一发现推广到电流与电流之间的相互作用。1820 年底安培将他研究的电流元与电流元之间的相互作用规律发表，提出了安培定律，构成了电动力学的基础。安培之前，“电流”的概念尚未成为一个科学概念，正是安培首先规定了电流的方向，他大概受富兰克林的影响，认为电流是电液体由正极向负极流动，因此将电流的方向规定为正电荷流动的方向。今天我们知道，金属导线中是带负电荷的电子在定向运动，与安培的规定正好相反，但是按这个规定也不会带来什么麻烦，因此物理学界依然沿袭了安培的规定。另外，奥斯特电流的磁效应的发现也使得测量电流的大小成为可能，安培根据电流与磁体之间的相互作用发明了电流计，从而使电动力学真正走上了定量实验的道路。1821 年初，安培提出了安培分子假说，认为磁体产生磁场与电流产生磁场本质应该是一样的，磁体内部每一个“分子”中都带有回旋电流，产生的磁场可以根据右手定则来判定，如果“分子电流”排列方向趋于一致，那么物体就会产生宏观的磁性，这种假说当时并不受重视，因为当时的人们对分子、原子的认识还比较粗浅，70 多年后才由汤姆生发现电子揭示原子内部结构，安培的分子电流模型是非常超前的。虽然安培认为磁性来源于分子电流与我们今天认为磁性产生的原因并不完全相同，但安培从错综复杂的现象中，提炼出磁现象的电流本质，是极有洞见的。 （1）安培评价奥斯特实验说：“奥斯特先生，已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起。”奥斯特的重要贡献在于他发现了 。 （2）电流计的原理是 。 （3）安培认为分子内有回旋电流，若某分子回旋电流如图所示， 它中心产生的磁场方向沿虚线向 （选填“上”或“下”）。 （4）关于安培“分子电流假说”正确的是 。 A．可以解释条形磁铁与通电螺线管磁场之间的等效性 B．可以解释为什么没有只有一个磁极的磁体 C．可以计算电流与磁铁之间力的大小 D．可以计算电流与电流之间力的大小 10．（2024·江苏盐城·二模）阅读短文，回答问题。 智能设温电热水壶泡茶或冲奶粉等常需要不同温度的热水，小明自制一款智能设温电热水壶，它的额定电压为220V，工作电压可在额定电压的基础上浮动+10%，这款电热水壶可以将纯净水加热到所需的不同温度（60℃、80℃、100℃）时就自动断开电路。工作原理如图所示，铁质搭钩CA可绕转轴A转动，挺杆BD可以上下运动并与搭钩连动，锁扣右侧与搭钩扣在一起，左侧通过拉紧的弹簧固定。当预设温度为60℃时，若搭钩在C点受到大于0.2N竖直向上的力就会与锁扣脱离，弹簧收缩带动锁扣和S1向左运动，触点分离，电路断开，烧水时，闭合S1和S2，发热电阻R工作，双金属片受热中间向上凸起，当温度达到设定值时，推起挺杆使搭钩与锁扣脱开。若加热过程中电流超过电热水壶的安全值，电磁铁对搭钩的C点吸引力变大，可使搭钩与锁扣自动脱开，保护电路。已知BC=4cm，AB=2cm，发热电阻R阻值为100Ω，电磁铁的线圈电阻忽略不计。 (1)小明自制的电热水壶通过 方式使双金属片的内能增加，当双金属片推起挺杆使搭钩与锁扣脱开时，搭钩CBA是 （省力/费力/等臂）杠杆。 (2)关于该电热水壶，下列说法正确的是（　　） A．当开关S1闭合时，弹簧没有弹性势能 B．当U=200V时，电热水壶可以工作 C．当达到设定值时，挺杆受到金属片向下的拉力 D．搭钩CBA可以用铝质材料制成 (3)当搭钩与锁扣恰好脱开时，挺杆对搭钩的作用力为 N。 (4)当达到预设温度时，使搭钩与锁扣脱开的是 （电磁铁/双金属片）。 11．（2024·江苏盐城·二模）阅读材料，回答问题； 福建号首次海试2024年5月8日下午，中国第三艘航母“福建”号完成为期8天的首次试航，顺利返回码头，福建舰是由我国完全自主设计，建造的首艘电磁弹射型航母，其满载时的排水量为8×105t。 福建舰采用平直通长飞行甲板，配置了全球领先的电磁弹射装置，此装置主要由弹射器和磁场较强的电磁轨道组成，弹射器在电磁轨道上，并与舰载机的前轮连接。当弹射器内的导体通以强大电流时，就会受到强大的推力而带动所搭载的舰载机向前运动，使舰载机被弹射飞出。福建舰的电磁弹射装置简易结构如图甲所示，空载的舰载机质量为10t，舰载机起飞时需要达到一定的速度（相对于空气），因此需要建造较长的起飞跑道。电磁弹射轨道上舰载机的速度v与路程s的关系如图乙所示，为了使福建舰海试成功，技术人员还在风洞中模拟了舰载机的升力F与速度v的关系，如图丙所示； （1）舰载机满载时起飞的最低速度 （选填“大于”“小于”或“等于”）舰载机空载时起飞的最低速度； （2）福建舰满载时受到的浮力是 N，舰载机离开航母后，航母所受到的浮力将 （选填“增大”“减小”或“不变”）；（g取10N/kg） （3）若航母静止在水面上，则空载的舰载机起飞需要至少 m的电磁弹射轨道； （4）若航母以54km/h的速度航行，为使空载的舰载机能够起飞，需要至少 m的电磁弹射轨道。若所施加的牵引力始终为1×105N，电磁弹射装置的机械效率为50%，则该过程舰载机从相对静止到起飞消耗了至少 J的电能； （5）电磁弹射技术的优势之一是电磁弹射的弹射力度可以根据舰载机的类型不同进行调节，无论是轻型还是重型飞机，都能找到合适的弹射力度。如果你是电磁弹射器的设计师，请写出一种可以方便改变弹射器的弹射力度的方法： 。 ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题16.3 磁场对电流的作用 电动机 【苏科版2025】 知识汇编 1 专题01 探究磁场对通电导体力的作用 2 专题02 通电线圈在磁场中受到力的作用判断 5 专题03 磁场对道题的作用（画图题） 9 专题04 通电在磁场中受到力的作用的应用 13 专题05 在探究通电导体在磁场中受到的力的作用 16 巩固练习 21 提优练习 35 ( 知识汇编 ) 一、磁场对通电导线的作用 1.作用：通电导线在磁场中要受到力的作用. 2.力的方向：跟电流的方向、磁感线的方向都有关系，当电流的方向或者磁感线的方向变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反. 二、电动机的基本构造 1.构造：能够转动的线圈和固定不动的磁体两部分组成.在电动机里，能够转动的部分叫做转子，固定不动的部分叫做定子.电动机工作时，转子在定子中飞快地转动. 2.工作原理：利用通电线圈在磁场里受力而发生转动的原理工作. 3.能量转化：电动机把电能转化为机械能.它利用了磁场对通电螺线圈的作用而使线圈转动起来，为使电动机持续转动必须安装换向器. 4.应用：电动机、电风扇、洗衣机. ( 探究磁场对通电导体力的作用 0 1 ) 【典例】（24-25九年级上·全国·课前预习）如图所示，在“探究磁场对通电直导线的作用”实验中，小明把一根轻质的铝棒EF置于蹄形磁体的磁场中。 (1)接通电源，通过观察 来判断磁场对通电直导线有力的作用； (2)若只将磁体的两极对调，接通电源，观察到铝棒EF会向相反方向运动，说明力的方向与 有关； (3)小明想探究“通电直导线在磁场中受力大小是否与电流大小有关”，请你帮助他写出具体的操作： ； 【答案】(1)导体EF摆动 (2)磁场方向 (3)调节滑动变阻器的位置，改变电路中电流大小，观察导体EF摆动幅度大小 【解析】【小题1】如图，当闭合开关接通电源后，我们能够观察到轻质的铝棒EF从原来的静止变为摆动，根据这个现象就可以判断磁场对通电直导线有力的作用。 【小题2】实验中只将磁体的两极对调，即是磁场的方向变了，接通电源后，能够观察到铝棒EF会向相反方向摆动，这说明导体受力的方向与磁场方向有关。 【小题3】小明想探究“通电直导线在磁场中受力大小是否与电流大小有关”，只需要调节滑动变阻器的位置，改变电路中电流大小，观察导体EF摆钟幅度大小即可。 【变式1】（23-24九年级下·海南省直辖县级单位·期中）如图所示，导线ab放在磁场中，接通电源后，ab向右运动。则：（　　） A．调换磁极位置与电流方向，可以使ab向左运动 B．调换磁极位置与电流方向，可以使ab静止不动 C．实验说明了通电导体ab在磁场中受到力的作用 D．人们利用本实验揭示的道理制作了发电机 【答案】C 【详解】AB．导线ab在磁场中的运动方向与磁场方向与电流方向有关，同时调换磁极位置与电流方向后，ab仍向右运动，故AB不符合题意； CD．当开关闭合时导体运动，这表明通电导体在磁场中要受到力的作用，电动机就是根据这一原理制造出来的，故C符合题意、D不符合题意。 故选C。 【变式2】（24-25九年级上·江苏南通·期中）如图所示，闭合回路的ab部分在一磁场B1中，cd部分在另一磁场B2中，当使ab水平向 方向运动时，ab受的安培力方向水平向左；cd由于安培力作用可能水平向 运动；螺线管上方的检测小磁针的N极应指向 侧。 【答案】 右 左 左 【详解】[1][2][2]由于导体ab在磁场中受力的方向向左，结合磁场的方向根据左手定则可以确定导体中电流的方向是从a到b；由于这个电流是导体ab在外力的作用下做切割磁感线运动而产生的感应电流，根据导体中电流的方向和磁 场方向利用右手定则可以确定导体的运动方向：向右运动；导体cd中的电流方向是从c到d，结合所在的磁场方 向，利用左手定则可以确定其受力方向向左，进而可 以确定其运动方向向左；电流从螺线管的左端流入，右端流出，结合螺线管的绕向，利用安培定则可以确定螺线管的右端为N极，左端为S极；在磁力的作用下，当小磁针静止时，小磁针的N极一定靠近螺线管的S极，即小磁针的N极指向左。 【变式3】（2024·山东烟台·一模）如图所示装置，闭合开关的瞬间，静止的导体棒ab向右运动，这表明 对电流有力的作用；若要使导体棒ab向左运动，可以 ，根据这个原理可以制成 。 【答案】 磁场 改变流过导体棒的电流方向或改变磁场的方向 电动机 【详解】[1][3]通电瞬间静止的导体棒ab向右运动，这是因为通电导线在磁场中受力的作用，即磁场对电流有力的作用，根据这个原理可以制成电动机。 [2]若要使导体棒ab向左摆动，可以改变流过导体棒的电流方向，或者改变磁场的方向。 【变式4】（2024·安徽·三模）小华组装了如图所示的实验装置。 (1)这套装置可以用来探究______；（填字母） A．电磁感应现象 B．磁场对通电导体的作用 C．通电螺线管外部磁场的方向 (2)实验中把导体棒ab放在磁场里，接通电源，让电流通过导体棒ab，会观察到导体棒ab向左运动；如果把电源正、负极和蹄形磁体上下磁极同时对调后接入电路，会观察到导体棒ab向 （选填“左”或“右”）运动； (3)请你举出一个利用此原理工作的电器名称： 。 【答案】(1)B (2)左 (3)电动机或动圈式扬声器 【详解】（1）如图所示装置，有电源，有磁场，有闭合电路，可以用来探究通电导体在磁场中受力的作用，故AC不符合题意，B符合题意。 故选B。 （2）实验中把导体棒ab放在磁场里，接通电源，让电流通过导体棒ab，会观察到导体棒ab向左运动；如果把电源正、负极和蹄形磁体上下磁极同时对调后接入电路，导体棒ab受力方向不变，会观察到导体棒ab向左运动。 （3）根据磁场对通电导体的作用制作的电器有电动机或动圈式扬声器。 ( 通电线圈在磁场中受到力的作用判断 0 2 ) 【典例】（2024·广东广州·三模）图甲中的线圈abcd位于磁场中，cd段导线受磁场力的方向如图所示；图乙是通电螺线管的磁感线情况。图丙中“☉”表示导线中的电流方向垂直于纸面向外，下列说法正确的是（　　） A．丙图中P端为N极 B．丙图中导体受到竖直向下的磁场力作用 C．丙图中导体受到竖直向上的磁场力作用 D．丙图中导体不受磁场力作用 【答案】B 【详解】根据图甲所示信息，电流从电源的正极出发经过线圈回到负极，线圈中cd段导线的电流方向由c到d，cd边受到的磁场力方向竖直向下。根据图乙的螺线管与磁感线的关系，可以推出图丙中导线所处的磁场的磁感线方向是从右指向左的；丙图中P端为S极；图丙中的通电导线的电流方向跟cd边一样，磁场方向也跟图甲中的磁场方向一致，因此通电导线受到的磁场力也是竖直向下的，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 【变式1】（23-24九年级下·广东广州·阶段练习）图1中ab边所受磁场的作用力为F，把电源的正负极对调再接入电路，闭合开关，线圈abcd转至图2所示位置，则（　　） A．图1中流过ab边的电流方向是从b到a B．图1中cd边受到磁场作用力的方向与F的相同 C．图2中ab边受到磁场作用力的方向与F的相反 D．图2中cd边受到磁场作用力的方向与F的相反 【答案】D 【详解】A．根据电源的正负极方向可知图1中流过ab边的电流方向是从a到b，故A不符合题意； B．图1中cd边与ab边的电流方向不同，所以受到磁场作用力的方向与F的相反，故B不符合题意； C．电源的正负极对调后，图2中ab边与图1中ab边的电流方向相同，所以受到磁场作用力的方向与F的相相同，故C不符合题意； D．电源的正负极对调后，图2中cd边与图1中ab边的电流方向相反，所以受到磁场作用力的方向与F的相反，故D符合题意。 故选D。 【变式2】（2023·广东广州·一模）矩形铜线框在某磁场中的位置如图所示，ab、bc、ed和fe段都受到该磁场的作用力，下列哪两段受到该磁场的作用力方向相反（　　） A．ab段与fe段 B．ab段与ed段 C．bc段与fe段 D．af段与cd段 【答案】A 【详解】A．由电路分析可知，ab段与fe段的电流方向相反，所以ab段与fe段受到该磁场的作用力方向相反，故A符合题意； B．由电路分析可知，ab段与ed段的电流方向相同，所以ab段与ed段段受到该磁场的作用力方向相同，故B不符合题意； C．磁场的作用力方向与磁场方向和电流方向有关，由图可知磁场方向不变，由电路分析可知，bc段与fe段的电流方向相同，所以bc段与fe段受到该磁场的作用力方向相同，故C不符合题意； D．由电路分析可知，af段与cd段的电流方向相同，所以af段与cd段受到该磁场的作用力方向相同，故D不符合题意。 故选A。 【变式3】（2022·广东广州·二模）如图甲，磁场对导体的力F竖直向下，用Fab、Fcd、Fa′b′和Fc′d′分别表示乙、丙中闭合开关时磁场对导体ab、cd、a′b′、c′d′的力，则（　　） A．Fab竖直向下，Fcd竖直向下 B．Fab竖直向上，Fcd竖直向下 C．Fa′b′竖直向上，Fc′d′竖直向下 D．Fa′b′竖直向下，Fc′d′竖直向上 【答案】C 【详解】AB．导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向均有关，图乙中导体ab中的电流方向与图甲中导体中电流方向相反，且图乙中磁场方向与图甲中磁场方向相反，故可知图乙中导体ab在磁场中的受力方向与图甲中导体的受力方向相同，即Fab竖直向下，图乙中导体cd中的电流方向与图甲中导体中电流方向相同，而图乙中磁场方向与图甲中磁场方向相反，故可知图乙中导体cd在磁场中的受力方向与图甲中导体的受力方向相反，即Fcd竖直向上，故AB不符合题意； CD．图丙中导体a′b′中的电流方向与图甲中导体中电流方向相反，而图丙中磁场方向与图甲中磁场方向相同，故可知图丙中导体a′b′在磁场中的受力方向与图甲中导体的受力方向相反，即Fa′b′竖直向上，图丙中导体c′d′中的电流方向与图甲中导体中电流方向相同，且图丙中磁场方向与图甲中磁场方向相同，故可知图丙中导体c′d′在磁场中的受力方向与图甲中导体的受力方向相同，即Fc′d′竖直向下，故C符合题意，D不符合题意。 故选C。 【变式4】（2022·广东揭阳·模拟预测）如图的线圈abcd位于磁场中，ab和cd的受力方向 ，（相同/不同）理由是： ，此时线圈 （在/不在）平衡位置。    【答案】 不同 ab和cd中电流的方向不同 不在 【详解】[1][2]通电导体在磁场中受力方向与磁感线方向和电流方向有关，根据图示信息，电流从电源的正极出发回到负极，则线圈中ab段的电流方向与cd段的电流方向恰好相反，所以它们的受力方向也不同。 [3]此时线圈的两个边受力方向相反，所以线圈会发生转动，即线圈不在平衡位置。 【变式5】（22-23九年级下·广东广州·阶段练习）如图所示，线圈abcd位于磁场中，当K与1接通时，ab段导线中电流方向为 （选填“a→b“或“b→a”），ab段导线受磁场力F1的方向竖直向上； ①请在图中画出此时cd段导线受到的磁场力F2的方向 ； ②保持线框在如图中的水平位置当K改为与2接通时，ab段导线受磁场力方向 （选填“竖直向上”、“竖直向下”、“水平向左”或“水平向右”）。 【答案】 a→b 竖直向下 【详解】[1]当K与1接通时，电源的左端为正极，根据在电源外部电流方向由正极流向负极可知，ab段导线中电流方向为a→b。 ①[2]图中cd的电流的方向是从c到d，与ab的电流方向相反，所以受到的力的方向是竖直向下的，作图如下： ②[3]当K改为与2接通时，ab段导线中的电流方向改变，则受到的力的方向也会发生变化，即竖直向下。 ( 磁场对道题的作用（画图题） 0 3 ) 【典例】（23-24九年级上·广东江门·期末）如图所示，表示电流垂直纸面向外的通电导线，表示电流垂直纸面向里的通电导线。根据图甲中通电导体的受力情况，画出乙、丙中通电导体受力的方向。 【答案】 【详解】通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向与电流方向、磁场方向都有关，当电流方向或者磁场方向改变时，受力方向改变。由甲图知，磁场方向向下，电流方向垂直纸面向外，导体受力方向向右。乙相对甲而言，磁场方向发生了改变，电流方向不变，导体受力方向改变，向左；丙相对甲而言，电流方向、磁场方向都发生了改变，则导体受力方向不变，向右；故作图如下图所示： 【变式1】（2024·贵州黔东南·二模）如图甲所示，通电导体中电流的方向向里，磁场对通电导体力F的方向水平向右。改变实验条件，如图乙所示，请画出磁场对通电导体的作用力及通电导体所受重力的示意图。 【答案】 【详解】由于改变电流的方向或磁场的方向都可以改变通电导体的受力方向，若电流的方向和磁场的方向都同时改变，不可以改变通电导体的受力方向，由图乙知道，通电导体的受力方向不变，故通电导体受力如下图 【变式2】（2024·广东广州·一模）如图1所示，线圈位于磁场中，通电后a段导线受磁场力F的方向向上。请在图2中画出a段导线受到的磁场力的示意图；现增加一个换向器，如图3所示，请在图3中画出通电后a段导线受到的磁场力的示意图。 【答案】 【详解】如图1所示，a导线位于磁场中，a段导线受磁场力F的方向向上，图2中，磁场方向没有改变，导体中电流方向不变，所以导体受力的方向不变，a导线受到的磁场力F1的方向是向上的。 图3中，磁场方向没有改变，导体中电流方向改变，所以导体受力的方向改变，a导线受到的磁场力F2的方向是向下的，如下图 【变式3】（22-23九年级下·广东广州·阶段练习）“通电导体在磁场中受到力的作用”，而这个力其实是导体内电荷运动时受到的力的宏观表现。如甲图所示，是一段通电导体在磁场中受到的力的示意图，则以下关于对带电粒子（乙为带正电的粒子，丙为带负电的粒子）在均匀磁场中运动，请在乙图和丙图中画出粒子所受的磁场力F乙与F丙（“”表示磁感线垂直纸面向里，“”表示磁感线垂直纸面向外）。 【答案】 【详解】 根据题意可知，磁场方向垂直于纸面向里，电流的方向向右，则导体会向上运动；乙图中正电荷向右定向运动，电流方向向右，磁场方向垂直于纸面向外，则导体运动的方向是向下的；丙图中负电荷向右定向运动，电流方向向左，磁场方向垂直于纸面向里，则导体运动的方向是向下的，如图所示 【变式4】（2023·广东广州·一模）当开关闭合后，ab段所受到的磁场力的方向如图所示。现要让图中ab段所受到的磁场力的方向与图相反，请在图中正确标出磁极的极性以及电源的正负极；    【答案】或     【详解】通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关，当磁场方向不变时，电流方向发生改变，通电导体受力的方向会发生变化；当电流方向不变，磁场方向发生变化时，通电导体受力的方向也会发生变化，如下图：   或   【变式5】（2023·江苏常州·一模）轻质通电导线中的电流方向向右时，它在磁场中的受力情况如图甲所示。若只将导线中电流方向变成向左，请在图乙中画出通电导线在磁场中的受力F。 【答案】 【详解】通电导体在磁场中受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关。只将导线中电流方向改变，磁场方向不变，则导体受力方向改变，原来通电导体受力水平向右，现在通电导体受力水平向左；如图所示： 。 ( 通电在磁场中受到力的作用的应用 0 4 ) 【典例】（22-23九年级上·全国·课后作业）如图所示是扬声器（喇叭）的结构图。当扬声器的线圈中通入携带声音信息的时刻变化的电流时，线圈会在永久磁体的作用下带动锥形纸盆振动发声。下列说法中正确的是（　　） A．扬声器工作时是将机械能转化为电能 B．扬声器工作时线圈中不会有电流 C．扬声器中的永久磁体不会对线圈有作用力 D．扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动 【答案】D 【详解】A．动圈式扬声器在工作过程中消耗了电能，把电能转化为机械能，故A错误； B．动圈式扬声器工作时线圈会有地电流，故B错误； C．当线圈中有电流通过时，扬声器中的永久磁体会对线圈有作用力，故C错误； D．扬声器的工作原理是磁场对电流有力的作用，故D正确。 故选D。 【变式1】（2021·辽宁丹东·中考真题）英国物理学家法拉第揭示了磁生电现象，下列四幅图中与磁生电原理相同的是（　　） A．奥斯特实验 B．电铃 C．扬声器D话筒 【答案】D 【详解】磁生电现象是闭合电路的部分导体做切割磁感线运动，从而产生感应电流的现象。 A.奥斯特实验揭示了通电导体周围存在磁场，故A不符合题意； B．电铃响动是因为通电螺线管周围有磁场，将衔铁吸引，从而使电铃发声，故B不符合题意； C．扬声器是线圈通电后，在磁场中受力振动，带动纸盆振动，从而发出声音。是通电导体在磁场中受到力的作用。故C不符合题意； D．话筒是人说话带动线圈振动，做切割磁感线运动，从而产生感应电流，电信号转换为声信号，与磁生电现象原理相同，故D符合题意。 故选D。 【变式2】（22-23九年级上·全国·课后作业）如图所示是动圈式话筒（麦克风）和扬声器（喇叭）的构造示意图，当人对着话筒说话时，产生的声音使膜片及与之相连的线圈一起振动，线圈在磁场中的这种运动，能产生随着声音变化而变化的电流，变化的电流经放大器放大后通过扬声器的线圈，通电线圈就在磁场中来回振动，带动纸盆发出声音，扬声器就发出声音。根据以上原理，请你思考并回答： （1）图示装置的主要目的是为了改变声音的 （选填“音调”、“响度”或“音色”）； （2）话筒是一种把 信号转化为 信号的装置，它利用了 原理； （3）当扬声器中的线圈通过的电流方向如图所示时，线圈向左运动，那么当电流方向改变时，线圈将向 运动，与扬声器原理相似的是 （填“电动机”或“发电机”）。 【答案】 响度 声 电 电磁感应 右 电动机 【详解】（1）[1]动圈式话筒主要作用是扩大声音的振动幅度，扩大声音的响度。 （2）[2][3][4]当人对着话筒说话时，产生的声音使膜片及与之相连的线圈一起振动，线圈在磁场中的这种运动，能产生随着声音变化而变化的电流，将声信号转化成电信号。其工作原理利用了电磁感应现象。 （3）[5][6]给动圈式话筒通电，线圈就会在磁场中受力的作用，其工作原理是通电导体在磁场中受力的作用，与电动机的工作原理相同。线圈的运动方向与磁场方向和电流方向有关，磁场方向不变，电流方向改变时，线圈的运动方向改变，因此当扬声器中的线圈通过的电流方向如图所示时，线圈向左运动，那么当电流方向改变时，受力方向改变，线圈将向右运动。 【变式3】（2022·甘肃平凉·一模）如图甲所示，这是一款动圈式无线耳机及其充电仓，图乙是其内部结构的示意图。当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时，音圈带动音膜左右往复运动，音圈之所以会运动，是由于磁场对 有力的作用；利用充电仓给无线耳机充电时，充电仓相当于 。 【答案】 通电导线 电源 【详解】[1]当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时，通电线圈在磁场中会受到力的作用，线圈中电流大小和方向发生变化，线圈在磁场中受力的大小和方向也发生改变，音圈就带动音膜左右往复运动。 [2]利用充电仓给无线耳机充电时，充电仓提供电能，故相当于电源。 【变式4】（21-22九年级上·广东茂名·期末）同学们在制作“让线圈转动起来”的活动中，他们将表面有金属镀层的磁铁吸在干电池的负极，将一根硬铜线折成线框abcd搭在干电池的正极和磁铁上，如图所示。导线框abcd就会以干电池为轴转动起来。 （1）如果将磁铁的N、S极对调，导线框的转动方向将 （选填“改变”或“不改变”）； （2）实验中，干电池供电是 能转化为电能。若通电时间稍长，干电池会明显发热，原因是干电池被 ； （3）本装置与下列设备原理相同的是 ； A．电磁继电器 B．动圈式话筒 C．动圈式扬声器 D．电磁铁 （4）导线框能够转动的原因是左右两段导线受到的力的方向是 （选填“相同”或“相反”）的，这两个力 （选填“是”或“不是”）一对平衡力。 【答案】 改变 化学 短路 C 相反 不是 【详解】（1）[1]通电导体运动的方向与导体电流的方向和磁场的方向有关，当将磁铁的N、S极对调，磁场方向发生改变，则导线框的转动方向将改变。 （2）[2]实验中，干电池供电是化学能能转化为电能。 [3]由图可知，用导线直接将电池的正负极相连，干电池被短路，若通电时间稍长，干电池会明显发热。 （3）[4]本装置的原理是通电导体在磁场中受到力的作用，与动圈式扬声器一个原理。电磁继电器和电磁铁都是电流的磁效应；动圈式话筒是电磁感应原理；故ABD不符合题意，C符合题意，故选C。 （4）[5][6]导线框能够转动的原因是左右两段导线受到的力的方向是相反的，但这两个力没有在同一直线上，所以不是平衡力。 ( 探究通电导体在磁场中受到的力的作用 0 5 ) 【典例】（2024·云南大理·三模）在探究“磁场对通电导体的作用”的实验中，小明设计了如图所示的电路，导体棒ab用绝缘细线悬挂在蹄形磁铁的两极之间。 （1）磁体周围和通电导线周围都存在一种特殊物质是 （选填“磁场或“磁感线”）； （2）闭合开关前，导体棒ab静止，闭合开关后，导体棒ab向右运动，说明磁场对导体棒有 ； （3）①断开开关，将图中磁铁的N、S极对调，再闭合开关，会发现导体a、b的运动方向与对调前的运动方向相反，说明通电导体在磁场中的受力方向与 有关； ②断开开关，将图中电源的正、负极对调，再闭合开关，会发现导体a、b的运动方向与对调前的运动方向相反，说明通电导体在磁场中的受力方向与 有关； 【答案】 磁场 力的作用 磁场方向 电流方向 【详解】（1）[1]磁体周围和通电导线周围都存在一种特殊物质是磁场，磁感线是为了描述磁场而引入的假想线。 （2）[2]闭合开关后，导体棒ab向右运动，说明磁场对导体棒有力的作用。 （3）①[3]断开开关，将图中磁铁的N、S极对调，再闭合开关，会发现导体a、b的运动方向与对调前的运动方向相反，说明通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关。 ②[4]断开开关，将图中电源的正、负极对调，再闭合开关，会发现导体a、b的运动方向与对调前的运动方向相反，说明通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关。 【变式1】（2024·云南昆明·二模）同学们在实验室进行电磁相互作用的实验探究。 （1）小红设计了如图甲所示实验，当开关S闭合时，可以观察到小磁针因 发生偏转，此现象反映了通电直导线周围存在 ； （2）小红将小磁针更换为蹄形磁体，按图乙所示放置，闭合开关 S，发现导体棒 ab向右摆动，为使导体棒ab向左摆动，可通过 蹄形磁体的磁极来实现；生活中 （选填“发电机”或“电动机”）是利用此原理工作的。 【答案】 受到磁场力的作用 磁场 改变 电动机 【详解】（1）[1][2]当开关S闭合时，通电导体周围存在磁场，磁场对放入其中的小磁针有力的作用，所以小磁针会发生偏转。 （2）[3][4]通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向与电流方向和磁场方向有关，所以为使导体棒ab向左摆动，可通过改变蹄形磁体的磁极或改变电流方向来实现；生活中电动机是利用此原理工作的。 【变式2】（2024·广东广州·三模）（1）如图所示，导线a、b通电前固定不动，已知通电后左磁体对a的作用力的方向为水平向右（在图中已正确标出F1）。判断在图中标注力F2、F3、F4的方向。哪个标注是正确的( ) A．只有F2正确B．只有F3正确 C．F2、F3都不正确D．F2、F4正确 （2）湿敏电阻的阻值随所在土壤湿度变化的图像如图（f）所示。已知：低压控制电路电压恒为6V，R0为保护电路的定值电阻，电动机工作电压为220V。当电磁继电器线圈电流大于一定值时衔铁被吸下，小于该电流值时衔铁被弹回，线圈电阻不计。请以笔画线代替导线完成图（g）中的电路连接，要求：闭合开关S，当土壤湿度较低时，电动机转动送水；当土壤湿度较高时，电动机停止送水。( ) 【答案】 B 【详解】（1）由图可知，当导线a、b通电后，左磁体对a的作用力的方向为水平向右，而右磁体中b的电流方向与a的相反，其中磁场的方向相同，所以磁场对b的作用力F2的方向应为水平向左；当电流方向改变，同时磁场方向改变时，磁场对通电导体的作用力的方向将保持不变，故F3的方向与F1的方向相同，为水平向右，而F2的方向与F4的方向相同，为水平向左，故F3正确，其他的错误。故选B。 （2）由图像可知，湿度越大，湿敏电阻的阻值越小，控制电路的电流越大，电磁铁的磁性越强，衔铁被吸合，电动机不转，停止送水，反之电动机转动送水，湿敏电阻与定值电阻串联，电磁继电器相等于开关，应控制火线，电路图连接如图所示： 【变式3】（20-21九年级下·山东青岛·自主招生）科技小组进一步探究磁场对通电导线的作用力的大小。设计如图所示的趣味实验，用特制的弹簧秤将通电导体棒AB悬挂在磁场中，进行相关实验操作。 （1）按照图示接好电路，在接通电路前先观察并记录弹簧测力计的读数F0=0.20N； （2）记录导体棒接入电路的长度，接通电路，调节滑动变阻器1，观察并记录弹簧测力计此时的读数F1； （3）保持磁场及导体棒长度不变，接通电路，调节滑动变阻器2，观察并记录弹簧测力计此时的读数F2； （4）接通电路，保持磁场及滑动变阻器位置不变，改变导体棒长度3； 实验得到的数据表格如下： 实验次数 导线长度l（cm） 电流大小I（A） 弹簧测力计读数F（N） 1 10 1.00 0.30 2 10 2.00 0.40 3 20 2.00 0.60 4 20 1.00 F4 根据以上步骤回答问题： ①通过实验可发现，磁场对通电导线作用力的大小随电流的增大而 ，随导线长度的增加而 ； ②根据你的判断，完善表格中的数据，F4= N； ③实验中所采用的实验方法在物理学中叫作 （选填“控制变量法”、“等效替代法”或“理想模型法”）。 【答案】 增大 增大 0.40 控制变量法 【详解】①[1][2]由实验1、2可知，在导线长度一定时，通过导体的电流越大，弹簧测力计读数越大，磁场对通电导线的作用力越大；由实验2、3可知，在通过导体的电流大小一定时，导线长度越大，弹簧测力计读数越大，磁场对通电导线的作用力越大；故可以得出结论：磁场对通电导线作用力的大小随电流的增大而增大，随导线长度的增加而增大。 ②[3]由实验2、3可知，在通过导体的电流大小一定时，通电导线长度增大到2倍，弹簧测力计的示数增大到2倍，即磁场对通电导线的作用力增大到2倍，可得出结论：磁场对通电导线的作用力与导线长度成正比， 则由实验1、4可得 所以 ③[4]通过实验数据可知，在探究磁场对通电导线作用力的大小与电流大小和导线长度大小的关系时，运用了控制变量法。 ( 巩固练习 ) 一、单选题 1．（24-25九年级上·广东·阶段练习）已知某电动机的工作效率为60%，圆的面积表示输入电动机的总能量，电动机输出有用的能量用灰色底表示，工作过程中损失的能量是内能。图中能量的形式以及大小最符合该电动机要求的是（   ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】AD．电动机工作时将电能转化为机械能和内能，其中机械能属于有用的能量，且占总能量的60%，故AD不符合题意； B．电动机的工作效率 故B符合题意； C．电动机的工作效率 故C不符合题意。 故选B。 2．（2025九年级·全国·专题练习）图中是小明制作的简单电动机模型，其线圈由漆包线绕成，将线圈一端的漆全部刮掉，一端只刮掉半周，在线圈的下面放置了一块磁体。将其接入电路中，闭合开关后，线圈转动起来了。关于此电动机模型下列说法正确的是（   ） A．利用电磁感应原理工作 B．将机械能转化为电能 C．线圈在转动时，始终受到磁场作用力 D．改变线圈中电流方向可改变转动方向 【答案】D 【详解】A．此实验利用通电线圈在磁场中受到力的作用，故A错误； B．电动机消耗电能而转动起来，能量转化为电能转化为机械能，故B错误； C．由于线圈中有一端的漆只刮掉半周，会出现电路中无电流状态，当线圈转到该位置处，由于线圈中无电流，所以不会受到磁场力的作用，故C错误； D．因为电动机线圈转动的方向与磁场方向和电流方向有关，因此要改变电动机的转动方向有两种方法：可保持磁场方向不变，改变电流方向；②可保持电流方向不变，改变磁场方向，故D正确。 故选D 。 3．（2024·宁夏吴忠·一模）如图，电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通以强电流时，即可受到强大的推力。以下实验与电磁弹射器工作原理一致的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由题意可知，电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通以强电流时，即可受到强大的推力，由此可知其原理是通电导体在磁场中受力而运动； A．图中是奥斯特实验，表明通电导线周围和永磁体周围一样都存在磁场，故A不符合题意； B．图中实验是探究通电螺线管磁性强弱与线圈匝数的关系，故B不符合题意； C．图中没有电源，是探究感应电流产生的原因，即电磁感应现象，故C不符合题意； D．图中有电源，通电导体棒在磁场中受力而运动，即与电磁弹射器工作原理相同，故D符合题意。 故选D。 4．（24-25九年级上·全国·课前预习）如图所示是扬声器的结构图。当扬声器的线圈中通入因携带声音信息而时刻变化的电流时，线圈会在永久磁体的作用下受到力的作用并带动纸盆振动发声。下列说法中错误的是（    ） A．扬声器工作时是将电能转化为机械能 B．扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动 C．扬声器中的永久磁体周围存在磁场 D．扬声器工作时线圈中的电流不变 【答案】D 【详解】AB．扬声器工作时，把电信号转化为声信号，通电线圈在磁场中受到力的作用运动，将电能转化为机械能，故AB正确，不符合题意； C．磁体周围存在磁场，所以扬声器中的永久磁体周围也存在磁场，故C正确，不符合题意； D．根据题意可知，扬声器的线圈中通入因携带声音信息而时刻变化的电流，说明扬声器工作时线圈中的电流是变化的，故D错误，符合题意。 故选D。 5．（2024·陕西榆林·二模）如图甲所示，学习过电与磁的相关知识后，小华自己动手制作了一个电磁小秋千，其结构图和电磁铁的磁感线方向如图乙所示。闭合开关后，推动一下永磁体，它在电磁铁的排斥作用下来回摆动。下列关于电磁小秋千的说法正确的是（    ） A．利用电磁小秋千的原理可以制成发电机 B．电磁小秋千是将电能转化为化学能的装置 C．增大电源电压，电磁铁的磁性强弱不变 D．永磁体的上端为S极，电源的上端为负极 【答案】D 【详解】AB．由题图可知，该电磁秋千的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，与电动机的工作原理相同，将电能转化为机械能，故AB错误； C．增大电源电压，根据欧姆定律可知，电路中电流也增加，电磁铁的磁性增强，故C错误； D．由乙图可知，通电螺线管上端为N极，根据安培定则，右手四指并拢，与大拇指成90度，握住螺线管，使四指方向与电流方向一致，大拇指的指向即为N极可知，电流从下端流入，上端流出，所以电源上端为负极，下端为正极；根据同名磁极相排斥，永磁体的下端应与通电螺线管上端磁极相同，故为N极，上端为S极，故D正确。 故选D。 6．（2024·内蒙古呼和浩特·模拟预测）如图所示，闭合开关，导体棒ab水平向右运动，下列描述正确的是：（　　） A．该实验是发电机的原理图 B．该实验实现了机械能转化为电能 C．该实验说明了通电导体在磁场中要受到力的作用 D．该实验说明了通电导线周围存在着磁场 【答案】C 【详解】图示有电源，说明是通电导体在磁场中受力而运动，根据这一原理人们制成了电动机，此过程将电能转化为机械能，故ABD错误，C正确。 故选C。 7．（2024·黑龙江哈尔滨·三模）将强磁体靠近正在发光的白炽灯，观察到白炽灯的灯丝晃动，这是通电导体在磁场中受力的现象，由此原理可以制成下列哪个装置（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．电磁铁是根据电流周围存在着磁场的原理制成的。故A不符合题意； B．此装置为发电机，导体在磁场中运动，导体中产生感应电流，原理为电磁感应。故B不符合题意； C．人对着话筒说话，使线圈在磁场中运动产生电流，这是电磁感应现象。故C不符合题意； D．此装置为电动机，通电导体在磁场中受到力的作用而转动。故D符合题意。 故选D。 8．（2024·黑龙江大庆·三模）下列对四幅图中电与磁说法正确的是（　　） A．图甲：置于a点的小磁针静止时N极指向右侧 B．图乙：实验说明利用磁场能够产生电流 C．图丙：水位上升到A处，绿灯熄灭，红灯亮，电铃响 D．图丁：是发电机工作原理图，其工作时将机械能转化为电能 【答案】C 【详解】A．磁体外部磁场方向从N指向S，所以图甲中磁体左侧为S极，右侧为N极，小磁针静止时N极所指方向与磁场方向相同，因此置于a点的小磁针静止时N极指向左侧，故A错误； B．图乙实验说明通电导线周围存在磁场，能够对小磁针产生力的作用，故B错误； C．图丙中水位上升到A处，控制电路处于通路状态，电磁铁通电产生磁性，衔铁被拉下，工作电路中绿灯处于断路状态，电铃和红灯处于通路状态，绿灯熄灭，红灯亮，电铃响，故C正确； D．图丁的电路中有电源，是电动机工作原理图，其工作时将电能转化为机械能，故D错误。 故选C。 9．（2024·广东广州·二模）当开关闭合后，ab段所受到的磁场力的方向如图所示。下列选项中关于ab段所受到的磁场力的方向正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】由图得，当线圈电流从a流向b，磁场方向从右往左时，ab段受到的磁场力的方向从下到上。 A．线圈电流从b流向a，磁场方向从右往左时，ab段受到的磁场力的方向从上到下，故A错误； B．线圈电流从a流向b，磁场方向从左往右时，ab段受到的磁场力的方向从上到下，故B错误； C．线圈电流从a流向b，磁场方向从左往右时，ab段受到的磁场力的方向从上到下，故C正确； D．线圈电流从b流向a，磁场方向从右往左时，ab段受到的磁场力的方向从上到下，故D错误。 故选C。 10．（2024·广东·二模）闭合开关后，下列关于导线所受磁场力的说法，正确的是（　　） A．ab和cd所受力的方向相同 B．cd和所受力的方向相反 C．ab和所受力的方向相反 D．cd和所受力的方向相同 【答案】D 【详解】A．导线ab和cd电流方向相反，磁场方向相同，则受力方向相反，故A错误； B．导线cd和电流方向相反，磁场方向相反，则受力方向相同，故B错误； C．导线ab和电流方向相反，磁场方向相反，则受力方向相同，故C错误； D．导线cd和电流方向相反，磁场方向相反，则受力方向相同，故D正确。 故选D。 二、填空题 11．（23-24九年级上·甘肃陇南·期末）电视机、电风扇、电热驱蚊器工作时，主要利用了电流的热效应的是 ；为了安全用电，人们必须在 （选填“火”或“零”）线上安装保险装置。 【答案】 电热驱蚊器 火 【详解】[1]电热驱蚊器是利用电流的热效应来工作的，即电流通过电加热器时会产生一定的热量，使置于其上的药片的有效药剂挥发至室内的空间中，达到驱蚊灭蚊之功效；电风扇的工作原理是通电导体在磁场中受力运动；电视机工作时电能转化为光能、声能等能量，不是利用电流的热效应。 [2]如果在火线和零线上各自安装保险装置，当零线上的保险装置断开电路时，虽然也能够切断电路，但由于是切断的零线，但由于火线未被断开而故障线路仍旧带电，这在安全上来讲仍是一个很大的隐患。如果保险装置装在火线上，则发生故障时可以切断电路，使保险装置以下的线路不再带电，这样会更安全一些，所以人们必须在火线上安装保险装置。 12．（23-24九年级上·海南省直辖县级单位·期末）如图为电动机和发电机模型，其中图 （填“甲”或“乙”）为电动机模型，其工作原理是：通电导体在磁场中受 的作用。 【答案】 甲 力 【详解】[1][2]电动机的原理是通电导体在磁场中受到力的作用，装置图中要有电源，故图甲为电动机模型。 13．（2024·四川眉山·一模）如图电路，闭合开关，能看到蹄形磁铁中的金属棒ab运动起来，说明有电能转化为机械能，若只改变电路中电流的方向，ab的运动方向将 （选填“改变”或“不改变”）。该装置揭示的原理可应用于 （选填“电动机”或“发电机”）。 【答案】 改变 电动机 【详解】[1][2]通电导体在磁场中受力运动时，将电能转化为机械能，应用于电动机；通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关，保持磁场方向不变，只改变导体中电流方向，则导体的受力方向即运动方向会改变。 14．（2024·广西崇左·二模）如图所示是小明制作的简易电动机，其工作原理是通电线圈在磁场中受力转动。要使图中线圈转动起来，除了让线圈平衡在电池正极这个支点之外，还必须保证线圈中有 通过。单独改变磁场的方向，线圈转动的方向 （选填“会”或“不会”）改变。 【答案】 电流 会 【详解】[1]电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，所以需要电路中有电流通过线圈才能转动。 [2]线圈转动的方向与电流方向和磁场方向有关，所以单独改变磁场的方向，线圈转动的方向会发生改变。 15．（23-24九年级下·云南昭通·阶段练习）如图所示，晓佳将一简易电动机接入电路中，闭合开关，小灯泡发光但电动机线圈不转动，通过检查，排除线圈被卡不转动的可能，于是晓佳判断可能是电动机线圈短路而不转动，晓佳的同学小华却认为：不一定是线圈短路才不转动，也可能是线圈所受磁场力太小。为帮晓佳找出电动机不转动的原因，他们可利用如图所示的电路图和多节新电池，磁性强弱不同的多块磁铁进行实验。他们进行的操作是 ，同时 ，闭合开关观察 ，若 ，说明线圈不转动的原因是所受磁场力太小。 【答案】 将电源换为多个干电池串联 换用磁性更强的磁体 观察电动机线圈是否转动 观察到电动机线圈转动 【详解】[1][2][3][4]通电线圈所受磁场力大小与磁场强弱和电流大小有关，要说明线圈不转动的原因是所受磁场力太小，必须增大磁场力，即增大电流或增强磁场；进行的操作是将电源换为多个干电池串联、同时换用磁场更强的磁体，闭合开关观察线圈是否转动；若观察到线圈转动了，则说明线圈不转动的原因是所受磁场力太小。 16．（2024·河南商丘·二模）将两块磁铁分别吸在干电池的正负极上，使两个磁铁的N极都向外，构成了一个可以在平面上滚动的滚轮。如图所示，将锡箔纸平铺在水平桌面上，再将滚轮轻轻放在锡箔纸上，这时锡箔纸、磁铁、干电池就构成了闭合电路形成电流，电流在锡箔纸上电流的方向是从 （填“A到B”或“B到A”），此时滚轮立刻开始向前滚动；滚轮能够滚动，其原理与 （填“发电机”或“电动机”）相同；若让滚轮向相反的方向滚动，请说出一种可行的做法： 。 【答案】 A到B 电动机 滚轮左右换个方向/将电池正负极对调一下 【详解】[1]外电路中，电流从电源正极流向电源负极，所以电流在锡箔纸上电流的方向是从A到B。 [2]滚轮滚动，将电能转化为机械能，原理与电动机相同。 [3]通电导体在磁场中受到力的方向与磁场方向及电流方向有关，所以若让滚轮向相反的方向滚动，可以将滚轮左右换个方向或将电池正负极对调一下。 17．（2024·广西梧州·二模）在探究“磁场对通电导体的作用”的实验中，小佳设计了如图所示的电路，当闭合开关，磁场中金属棒ab在导轨上运动，若只将磁场的两极对调，接通电源，金属棒ab向相反的方向运动，说明力的方向与 方向有关；若同时对调磁场和电源的两极，接通电源，金属棒ab运动的方向 （选填“改变”或“不变”）。 【答案】 磁场 不变 【详解】[1][2]通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向与磁场方向和电流方向有关，当只将磁场的两极对调，接通电源，金属棒ab向相反的方向运动，说明力的方向与磁场方向有关；若同时对调磁场和电源的两极，接通电源，金属棒ab运动的方向不变。 三、作图题 18．（2022·广东广州·模拟预测）当开关闭合后，cd段所受到的磁场力的方向如图1所示。请画出图2和图3两种情况中ab段所受到的磁场力的方向。 【答案】 【详解】通电导线在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关，当磁场方向或电流方向改变时，通电导线在磁场中的受力方向也会改变。图2和图1相比，磁场方向与电流方向都改变，ab受力方向不变；图3与图1相比，电流方向与磁场方向都没变，受力方向不变。据此作图如下： 19．（22-23九年级上·广东江门·期末）如图所示， 表示电流垂直纸面向外的通电导线， 表示电流垂直纸面向里的通电导线。根据图甲中通电导体的受力情况，画出乙、丙、丁中通电导体受力的方向。 【答案】 【详解】通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向与电流方向、磁场方向都有关，当电流方向或者磁场方向改变时，受力方向改变。由甲图知，磁场方向向下，电流方向垂直纸面向外，导体受力方向向右。乙相对甲而言， 磁场方向发生了改变，电流方向不变，导体受力方向改变，向左；丙相对甲而言，磁场方向不变，电流方向改变，则导体受力方向改变，向左；丁相对甲而言，电流方向改变，磁场方向都发生了改变，则导体受力方向不变，向右；故作图如下图所示： 20．（22-23九年级上·四川遂宁·期末）如图，通电直导线在磁场中受力方向如图A所示，请根据A图在B图中作出通电直导线在水平方向上的受力方向（“⊗”表示电流垂直纸面向里， “⊙”表示电流垂直纸面向外）。 【答案】 【详解】根据左手定则，伸开左手，大拇指与其余四指垂直并在同一平面内，手心对N极，四指指向纸面外，则大拇指指左，故受力方向为水平向左。如图所示 四、实验题 21．（24-25九年级上·云南文山·期中）如图所示，使线圈位于磁体两磁极间的磁场中。 (1)使线圈静止在图乙位置上，闭合开关，发现线圈并没有转动，这是因为这个位置是线圈的平衡位置，此时线圈上下两个边所受的力大小 （选填“相等”或“不相等”）； (2)使线圈静止在图甲位置上，闭合开关，线圈受力沿顺时针方向转动，并由于 而越过平衡位置，但不能继续转下去，最后要返回平衡位置。使线圈静止在图丙的位置上，这是刚才线圈冲过平衡位置以后所到达的地方，闭合开关，线圈逆时针转动。由此我们可以分析出线圈不能连续转动的原因是 ； (3)生活中的电动机都能连续转动且具有平稳的动力，实际的电动机是通过 来实现这一目的的。 【答案】(1)相等 (2) 惯性 见解析 (3)换向器 【详解】（1）线圈处于平衡位置，受力平衡，由二力平衡可知，此时线圈上下两个边所受的力大小相等。 （2）[1]线圈受力沿顺时针方向转动，转到平衡位置时，由于惯性，线圈不会立即停下来，会转过平衡位置，在力的作用下左右摇摆，最终静止在平衡位置。 [2]线圈越过了平衡位置以后，受到的力会阻碍它转动，所以线圈不能连续转动。 （3）换向器可以在线圈刚转过平衡位置时改变线圈中电流的方向，改变线圈受力情况，使线圈持续转动，所以实际的电动机是通过安装换向器来实现持续转动的。 22．（2024·河南南阳·二模）在探究“磁场对通电导体的作用”的实验中，小亮设计了如图所示的电路，导体棒ab用绝缘细线悬挂在蹄形磁铁的两极之间。 （1）闭合开关前，导体棒ab静止，闭合开关后，导体棒ab向右运动，说明磁场对 有力的作用； （2）断开开关，将图中磁铁的N、S 极对调，再闭合开关，会发现导体a、b的运动方向与对调前的运动方向 ，说明通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关； （3）小亮通过科学猜想并进行实验验证，证明了通电导体在磁场中的受力方向还与 有关； （4）试验时小亮应该选 （选填“铁棒”或“铜棒”）做材料制成导体棒ab。 【答案】 通电导体 相反 电流的方向 铜棒 【详解】（1）[1]将一根导体ab置于蹄形磁铁的两极之间，未闭合开关前，电路中没有电流，导体静止不动，闭合开关后，电路中有电流，导体运动，说明磁场对通电导体有力的作用。 （2）[2]断开开关，将图中磁铁的N、S极对调，磁场方向改变，再闭合开关，电流方向不变，会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方向相反，向左运动，这说明通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关。 （3）[3]小亮通过科学猜想并进行实验验证，如将图中电源的正、负极对调，电流的方向发生了变化，再闭合开关，会发现导体a、b的运动方向与对调前的运动方向相反，这说明通电导体在磁场中的受力方向与电流的方向有关。 （4）[4] 实验中，磁场对通电导体的作用是用导体棒是否运动来体现的，为使实验顺利进行导体ab应该用不被磁铁吸引的铜棒。 23．（22-23九年级下·云南昭通·阶段练习）在探究“电动机为什么会转动”的实验中： （1）我们首先想到的是磁体间发生相互作用是因为一个磁体放在了另一个磁体的磁场中，那么通电导体周围也存在 ，磁体会对通电导体产生力的作用吗？ （2）如图所示，将一根导体ab置于蹄形磁铁的两极之间，未闭合开关前，导体静止不动。闭合开关后，导体 ，说明磁场对 导体有力的作用； （3）断开开关，将图中磁铁的N、S极对调，再闭合开关，导体ab运动方向 ，说明通电导体在磁场中的受力方向与 有关； （4）断开开关，将图中电源的正、负极对调，再闭合开关，导体ab运动方向 ，说明通电导体在磁场中的受力方向与 有关； （5）如果同时改变磁场方向和电流方向， （选填“能”或“不能”）确定受力方向与磁场方向或电流方向是否有关。 【答案】 磁场 运动 通电 相反 磁场方向 相反 电流方向 不能 【详解】（1）[1]根据课本奥斯特实验知：通电导体周围存在磁场。 （2）[2][3]将一根导体ab置于蹄形磁铁的两极之间，未闭合开关前，导体静止不动，闭合开关后，电路中有电流，导体ab开始运动，说明磁场对通电导体有力的作用。 （3）[4][5]断开开关，将图中磁铁的N、S极对调，再闭合开关，磁场方向改变，电流方向不变，导体ab运动方向发生变化，说明通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关。 （4）[6][7]断开开关，将图中电源的正、负极对调，再闭合开关，磁场方向不变，电流方向改变，导体ab运动方向改变，说明通电导体在磁场中的受力方向与电流的方向有关。 （5）[8]由（3）（4）分析可知，通电导体在磁场中受力方向与电流方向及磁场方向有关，如果同时改变磁场方向和电流方向，通电导体在磁场中受力方向不变，且没有控制变量，所以不能确定受力方向与磁场方向或电流方向是否有关。 ( 提优练习 ) 一、单选题 1．（24-25九年级上·河北石家庄·期中）小华在综合实践中自制的简易电动机示意图如图所示。矩形线圈由漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴。将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈正下方。为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，则小华应将（    ） A．只要是闭合回路，线圈就会连续转动 B．电池的正、负极对调一下 C．左侧转轴绝缘漆全部刮掉，右侧转轴绝缘漆只刮去上半部分 D．左、右转轴绝缘漆全部刮掉 【答案】C 【详解】ABC．线圈之所以能转动，是据通电导线在磁场中受力的作用的原理来工作的，但是该线圈在转过平衡位置时，若不改变电流的反向，此时所受到的磁场力会阻碍线圈的转动，故为了使线圈持续转动，将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮半周，这样在一个半周内受到磁场的力的作用，另一个半周利用惯性转动，这样就能使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，故AB不符合题意，C符合题意； D．两端的漆皮都刮掉，线圈每转过半圈，受力方向发生变化，会来回摆动，不能使得线圈连续转动起来，故D不符合题意。 故选C。 2．（2024·福建泉州·三模）如图所示，放在U形磁铁两极之间的铝盘的下边缘浸在液态水银中，闭合开关S，铝盘会绕水平轴O转动。下列说法正确的是（　　） A．铝盘转动的原理与电动机的工作原理相同 B．将磁铁的磁极对调后，铝盘的转动方向不变 C．将电源的正负极对调后接入电路，铝盘的转动方向不变 D．左右移动滑动变阻器的滑片P，铝盘的转动方向改变 【答案】A 【详解】A．通电之后，有从铝盘圆心流向圆周的电流（相当于每根半径都是一个通电导线），通电铝盘在磁场中受到力的作用而运动，与电动机的工作原理相同，故A正确； B．将磁铁的磁极对调后，铝盘的受力方向与原来相反，转动方向与原来相反，故B错误； C．电源两极对调或磁极两极对调，铝盘受力方向与原来反向，转动方向会改变，故C错误； D．左右移动滑动变阻器的滑片P，铝盘中的电流大小发生变化，铝盘受到的磁场力的大小发生变化，转动速度变化，铝盘的转动方向不会改变，故D错误。 故选A。 3．（2024·海南三亚·二模）科技小组制作了一个“听话”的小瓶子，通过调节滑片，就可以让小瓶子上浮、下沉或悬停在水中。它的原理如图所示（磁铁固定在活塞上）闭合开关S后，电磁铁右边为 极。移动滑片P，使小瓶子悬停在图示位置。若让小瓶子上浮，滑片向 移动（选填“左”、“右”） 【答案】 N 右 【详解】[1][2]由图可知，电磁铁右边为N极，磁铁左边为N极，当滑片P向右移时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，电路的电流变小，电磁铁的磁性变弱，电磁铁与磁铁排斥作用变小，活塞向左运动，大瓶内空气气压变小，小瓶子的水会挤出来，小瓶子重力变小，重力小于浮力，小瓶子将上浮。 4．（24-25九年级上·全国·单元测试）图示为某电动机的原理图，EF、PQ为螺线管，abcd为电动机的线圈，OO＇为转轴。闭合开关，从O点沿转轴观察，线圈顺时针转动，则螺线管F端为 极，若将电源的正负极对调，从O点沿转轴观察，线圈将 转动（选填“顺时针”或“逆时针”）。 【答案】 S 顺时针 【详解】[1]由图知，电流从螺线管EF的左端流入，由安培定则可知，E端为N极，F端为S极。 [2]由题意知，闭合开关，此时从O点沿转轴观察，线圈顺时针转动；线圈受力转动的方向与磁场方向和电流方向有关，若将电源的正负极对调，则螺线管中电流方向与原来反向，螺线管的磁极改变，且此时电动机线圈中的电流方向与原来也相反，则线圈受到磁场力的方向不会发生改变，即从O点沿转轴观察，线圈仍顺时针转动。 5．（23-24九年级下·河南南阳·阶段练习）某商厦每层楼高3m，小明看到工作人员将360kg的货物从一楼放入载货电梯内，闭合开关，仅用25s的时间，便将货物运到六楼。小明对载货电梯产生了浓厚的兴趣，他通过查阅资料了解到该载货电梯的结构及工作电路如图所示，电梯是通过电动机带动钢丝绳提升货物的，电动机线圈电阻为2.4Ω，电梯厢（含动滑轮）的质量为140kg，提升上述货物时电流表的示数为20A，不计钢丝绳的重力和一切摩擦，请解答下列问题（g取10N/kg） (1)电动机的工作原理是 ； (2)匀速提升过程中钢丝绳上的拉力多大 ？ (3)电梯工作时消耗的总电能是多少？ (4)电动机工作时的效率多大？（结果保留到0.1%） 【答案】(1)通电导体在磁场中受力的作用 (2)1250N (3)1.1×105J (4)78.2% 【详解】（1）根据通电导体在磁场中受力的作用制成了电动机，所以电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力的作用。 （2）由题意知，货物和电梯厢（含动滑轮）总重为 G总=m总g=(360kg+140kg)×10N/kg=5000N 滑轮组由四段绳子吊着物体，所以绳子上的拉力为 （3）电梯工作时消耗的总电能为 W=UIt=220V×20A×25s=1.1×105J （4）电梯工作时，电动机的线圈发热为 Q=I2Rt=(20A)2×2.4Ω×25s=24000J 电动机输出的能量为 W输出=1.1×105J -24000J=86000J 所以电动机工作时的效率为 6．（2024·新疆乌鲁木齐·一模）2024年1月我国自主研发制造的亚洲首套船用风力旋筒助推系统正式投入应用。 (1)风力旋筒助推系统通过电动机驱动旋筒旋转，在风力的作用下产生推力，从而给船提供动力。电动机的工作原理是利用通电线圈在 中受力转动。如图所示，若竖直立在船上的旋筒西侧的空气流速快，东侧流速慢，则旋筒获得的推力的方向向 （选填“西”或“东”）。若某海上油船一年的柴油消耗量为1000t，加装旋筒风帆后，每年节油率为10％，则每年节约的柴油完全燃烧释放的热量为 J。（柴油的热值取） (2)除风力旋筒助推外，油船还要利用柴油机提供动力，柴油机中的 冲程将内能转化为机械能。油船在动力作用下加速前进，说明力能改变物体的 。已知某油船在风速相同的条件下航行时，所受的阻力与航速成正比，柴油机提供动力的功率恒为810kW，若只通过柴油机提供动力时的航速为18km/h，柴油机和风力助推系统同时提供动力时的航速为20km/h，则风力助推系统提供动力的功率为 kW。 【答案】(1) 磁场 西 (2) 做功 运动状态 190 【详解】（1）[1]电动机的工作原理是利用通电线圈在磁场中受力的作用而转动。 [2]由流体压强与流速的关系可知，流速越大的位置，压强越小，西侧的空气流速快，压强小，压力小，东侧的空气流速慢，压强大，压力大，故旋筒获得的推力的方向向西。 [3]每年节约的柴油质量为 则每年节约的柴油完全燃烧释放的热量为 （2）[1]柴油机的做功冲程气体对外做功，将内能转化为机械能。 [2]油船在动力作用下加速前进，运动状态改变，说明力能改变物体的运动状态。 [3]只通过柴油机提供动力时的航速为18km/h，船做匀速直线运动，受到的牵引力等于阻力，由可知，此时牵引力为 此时，所受的阻力为 由于所受的阻力与航速成正比，柴油机和风力助推系统同时提供动力时的航速为20km/h，则 此时所受的阻力为 此时船受到的牵引力为 此时柴油机和风力助推系统总的功率为 则风力助推系统提供动力的功率为 7．（23-24九年级下·山东青岛·自主招生）人工心脏泵可短时间代替心脏工作，如图是该装置的示意图磁体固定在左侧，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），活塞筒通过阀门与血管相通，阀门只能向外开启，只能向内开启，线圈中的电流从A流向B时，请你在图中标明电磁铁中电流方向、电磁铁的N、S极 。此时活塞会向 （选填“左”或“右”）运动，血液会 （选填“流入”或“流出”）活塞筒，该装置工作时，线圈AB中的电流方向 （选填“需要”或“不需要”）改变。 【答案】 左 流入 需要 【详解】[1]线圈中的电流从A流向B时，螺线管上导线电流方向向下，根据安培定则可知，螺线管左端为S极，右端为N极，作图如下所示： [2]异名磁极相互吸引，此时活塞左移，筒内压强减小，血液流入筒。 [3]因为工作时活塞要左右移动，电磁铁磁极要改变，所以电流方向需要改变。 8．（24-25九年级上·广东中山·开学考试）1820年，奥斯特在课堂上进行如图甲所示实验时有新发现。这个发现令奥斯特极为兴奋，他怀着极大的兴趣又继续做了许多实验，终于证实了电流周围存在着磁场。请根据情境，回答下列小题。 (1)奥斯特在实验中发现：在小磁针上方的导线 瞬间，磁针会发生偏转。改变导线中电流的 ，小磁针的转动方向会发生改变； (2)将奥斯特实验中的小磁针更换成蹄形磁铁，将导体放在磁场里，如图乙所示。闭合开关，导体ab向左运动；改变导体ab中的电流方向，同时将磁铁的N、S极上下对调，闭合开关后，导体ab向 运动。日常生活中的 就是据此原理制成； (3)实验学校生物实验小组想要研究鸡蛋的孵化，他们制作了恒温孵化箱，原理如图丙所示。热敏电阻安装在恒温箱内，阻值随温度升高而显著减小； ①闭合开关，电磁铁的上端是 极，箱内温度升高时，电磁铁磁性 （选填“增强”或“减弱”）； ②和是加热电阻，。调整好滑动变阻器阻值，闭合开关、，箱内温度升高到设定值后，动触点与某静触点相连，加热电阻 （选填“”或“”）工作，这样就可以保证孵化箱降温阶段降温比较平缓，箱内温度在小范围内波动。 【答案】(1) 通电 方向 (2) 左 电动机 (3) N 增强 R4 【详解】（1）[1][2]1820年的一次偶然实验中，丹麦物理学家奥斯特将导线中通入电流，发现导线下方平行放置的小磁针就会发生偏转，改变导线中电流的方向，小磁针的转动方向会发生改变，这个实验就是奥斯特实验，该实验说明在电流周围存在磁场，磁场的方向与电流的方向有关。 （2）[1][2]图乙中，导体放在磁场里，闭合开关，导体ab向左运动，是由于导体在磁场中受到了力的作用。所受力的方向与电流方向和磁场方向有关，实验中，如果只改变导体ab中的电流方向，导体运动方向将发生改变；如果只改变磁场方向，导体运动方向也将发生改变；若同时改变电流方向和磁场方向，导体运动方向将不发生改变。所以改变导体ab中的电流方向，同时将磁铁的N、S极上下对调即改变磁场方向，闭合开关后，导体ab的运动方向不变，仍向左运动。在实验中消耗电能，获得了机械能，将电能转化为机械能，日常生活中的电动机就是据此原理制成。 （3）[1][2]闭合开关S1，电流从上端流入，由安培定则可知，电磁铁的上端是N极；由于热敏电阻R2阻值随温度升高而显著减小，所以箱内温度升高时，R2阻值减小，根据欧姆定律可知，电流变大，电磁铁磁性增强。 [3]根据可知，电压一定时，电阻越大，功率越小。由于R3<R4，所以R3接入时箱内高温加热，所以箱内温度升高到设定值后，箱内停止高温加热，所以动触点与下方静触点相连，加热电阻R4工作，可以低温加热，这样就可以保证孵化箱降温阶段降温比较平缓，箱内温度在小范围内波动。 9．（23-24九年级上·北京·阶段练习）阅读下文，回答问题。 18 世纪后期在德国兴起了自然哲学思潮，弘扬自然界中联系、发展的观点。丹麦物理学家奥斯特（1777-1851）青年时代深受康德哲学的影响成为了德国自然哲学学派的追随者，一直坚信电磁之间存在联系，但做了大量实验都没有成功。1819 年冬天，他受命主持一个电磁研究，在研究中他产生了一个新的想法，即电流的磁效应可能不在电流延长线的方向上。1820 年在一次讲座快结束时，他灵机一动进行了这个实验，果然发现电流接通后，通电导线附近的小磁针动了一下。奥斯特惊喜万分，又反复实验，在 1820 年7 月 21 日发表论文《关于磁针上电流碰撞的实验》。论文指出，电流产生的磁力既不与电流方向相同也不与电流方向相反，而是与电流方向垂直，还指出电流对周围磁针的影响可以透过各种非磁性物质。奥斯特的发现马上轰动了整个欧洲科学界。当年 8 月，法国物理学家阿拉果（1786-1853）在瑞士听到这一消息，迅即返回法国，与 9 月 11 日向科学院报告了奥斯特的新发现。法国物理学家安培（1775-1836）敏锐地感到这一发现的重要性，第二天即重复了奥斯特的实验。一周后，他向科学院提交了一篇论文，提出了磁针转动方向与电流方向判定的右手定则，即以用右手握住通电导线，大拇指方向为电流方向，则四指弯曲方向与磁场方向一致。再一周后，安培提交了第二篇论文，讨论了平行导线之间的相互作用问题。只是受到奥斯特电流与磁针之间的相互作用的启发，安培就能认识到电流与磁体的等效， 并在极短时间内将这一发现推广到电流与电流之间的相互作用。1820 年底安培将他研究的电流元与电流元之间的相互作用规律发表，提出了安培定律，构成了电动力学的基础。安培之前，“电流”的概念尚未成为一个科学概念，正是安培首先规定了电流的方向，他大概受富兰克林的影响，认为电流是电液体由正极向负极流动，因此将电流的方向规定为正电荷流动的方向。今天我们知道，金属导线中是带负电荷的电子在定向运动，与安培的规定正好相反，但是按这个规定也不会带来什么麻烦，因此物理学界依然沿袭了安培的规定。另外，奥斯特电流的磁效应的发现也使得测量电流的大小成为可能，安培根据电流与磁体之间的相互作用发明了电流计，从而使电动力学真正走上了定量实验的道路。1821 年初，安培提出了安培分子假说，认为磁体产生磁场与电流产生磁场本质应该是一样的，磁体内部每一个“分子”中都带有回旋电流，产生的磁场可以根据右手定则来判定，如果“分子电流”排列方向趋于一致，那么物体就会产生宏观的磁性，这种假说当时并不受重视，因为当时的人们对分子、原子的认识还比较粗浅，70 多年后才由汤姆生发现电子揭示原子内部结构，安培的分子电流模型是非常超前的。虽然安培认为磁性来源于分子电流与我们今天认为磁性产生的原因并不完全相同，但安培从错综复杂的现象中，提炼出磁现象的电流本质，是极有洞见的。 （1）安培评价奥斯特实验说：“奥斯特先生，已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起。”奥斯特的重要贡献在于他发现了 。 （2）电流计的原理是 。 （3）安培认为分子内有回旋电流，若某分子回旋电流如图所示， 它中心产生的磁场方向沿虚线向 （选填“上”或“下”）。 （4）关于安培“分子电流假说”正确的是 。 A．可以解释条形磁铁与通电螺线管磁场之间的等效性 B．可以解释为什么没有只有一个磁极的磁体 C．可以计算电流与磁铁之间力的大小 D．可以计算电流与电流之间力的大小 【答案】 通电导线周围存在着磁场 通电导线在磁场中受力的作用而运动 上 AB 【详解】（1）[1]把小磁针平行于导线，放在导线的正下方，给导线通电，小磁针发生偏转，说明通电导线周围存在着磁场；奥斯特的重要贡献在于他发现了通电导线周围存在着磁场。 （2）[2]通电导线周围存在磁场，通电导线的磁场与磁场相互作用，使得通电导线在磁场中受到力的作用，电流计的原理是通电导线在磁场中受力的作用而运动。 （3）安培认为分子内有回旋电流，若某分子回旋电流如图所示，由安培定则可知， 它中心产生的磁场与通电螺线管的磁场类似，方向沿虚线向上。 A．安培分子假说，认为磁体产生磁场与电流产生磁场本质应该是一样的，可以解释条形磁铁与通电螺线管磁场之间的等效性，故A正确； B．磁体内部每一个“分子”中都带有回旋电流，产生的磁场可以根据右手定则来判定，如果“分子电流”排列方向趋于一致，那么物体就会产生宏观的磁性，可以解释为什么没有只有一个磁极的磁体，故B正确； CD．受到奥斯特电流与磁针之间的相互作用的启发，安培就能认识到电流与磁体的等效， 并在极短时间内将这一发现推广到电流与电流之间的相互作用；奥斯特电流的磁效应的发现也使得测量电流的大小成为可能，安培根据电流与磁体之间的相互作用发明了电流计，故CD错误。 故选AB。 10．（2024·江苏盐城·二模）阅读短文，回答问题。 智能设温电热水壶泡茶或冲奶粉等常需要不同温度的热水，小明自制一款智能设温电热水壶，它的额定电压为220V，工作电压可在额定电压的基础上浮动+10%，这款电热水壶可以将纯净水加热到所需的不同温度（60℃、80℃、100℃）时就自动断开电路。工作原理如图所示，铁质搭钩CA可绕转轴A转动，挺杆BD可以上下运动并与搭钩连动，锁扣右侧与搭钩扣在一起，左侧通过拉紧的弹簧固定。当预设温度为60℃时，若搭钩在C点受到大于0.2N竖直向上的力就会与锁扣脱离，弹簧收缩带动锁扣和S1向左运动，触点分离，电路断开，烧水时，闭合S1和S2，发热电阻R工作，双金属片受热中间向上凸起，当温度达到设定值时，推起挺杆使搭钩与锁扣脱开。若加热过程中电流超过电热水壶的安全值，电磁铁对搭钩的C点吸引力变大，可使搭钩与锁扣自动脱开，保护电路。已知BC=4cm，AB=2cm，发热电阻R阻值为100Ω，电磁铁的线圈电阻忽略不计。 (1)小明自制的电热水壶通过 方式使双金属片的内能增加，当双金属片推起挺杆使搭钩与锁扣脱开时，搭钩CBA是 （省力/费力/等臂）杠杆。 (2)关于该电热水壶，下列说法正确的是（　　） A．当开关S1闭合时，弹簧没有弹性势能 B．当U=200V时，电热水壶可以工作 C．当达到设定值时，挺杆受到金属片向下的拉力 D．搭钩CBA可以用铝质材料制成 (3)当搭钩与锁扣恰好脱开时，挺杆对搭钩的作用力为 N。 (4)当达到预设温度时，使搭钩与锁扣脱开的是 （电磁铁/双金属片）。 【答案】(1) 热传递 费力 (2)B (3)0.6 (4)双金属片 【详解】（1）[1][2]改变物体内能的方式有两种做功和热传递，小明自制的电热水壶通过热传递方式使双金属片的内能增加；搭钩CBA的支点是A，动力作用点是B，阻力作用点是C，由图可知动力臂小于阻力臂，所以该杠杆是费力杠杆。 （2）A．当开关S1闭合时，搭钩被锁，弹簧被拉长，所以弹簧有弹性势能，故A错误； B．它的额定电压为220V，工作电压可在额定电压的基础上浮动，所以工作时的最低电压为 所以电热水壶可以工作，故B正确； C．双金属片受热中间向上凸起，当温度达到设定值时，推起挺杆使搭钩与锁扣脱开，所以挺杆应受到双金属片向上的力，故C错误； D．铝具有延展性，所以搭钩CBA不可以用铝质材料制成，故D错误。 故选B。 （3）由题意知：当搭钩在C点受到竖直向上的0.2N力就会与锁扣脱离，自动切断电路时双金属推动挺杆所需的力F，根据杠杆的平衡条件得 则在B点施加的力为 （4）双金属片受热中间向上凸起，当温度达到设定值时，推起挺杆使搭钩与锁扣脱开，所以当达到预设温度时，使搭钩与锁扣脱扣的是双金属片。 11．（2024·江苏盐城·二模）阅读材料，回答问题； 福建号首次海试2024年5月8日下午，中国第三艘航母“福建”号完成为期8天的首次试航，顺利返回码头，福建舰是由我国完全自主设计，建造的首艘电磁弹射型航母，其满载时的排水量为8×105t。 福建舰采用平直通长飞行甲板，配置了全球领先的电磁弹射装置，此装置主要由弹射器和磁场较强的电磁轨道组成，弹射器在电磁轨道上，并与舰载机的前轮连接。当弹射器内的导体通以强大电流时，就会受到强大的推力而带动所搭载的舰载机向前运动，使舰载机被弹射飞出。福建舰的电磁弹射装置简易结构如图甲所示，空载的舰载机质量为10t，舰载机起飞时需要达到一定的速度（相对于空气），因此需要建造较长的起飞跑道。电磁弹射轨道上舰载机的速度v与路程s的关系如图乙所示，为了使福建舰海试成功，技术人员还在风洞中模拟了舰载机的升力F与速度v的关系，如图丙所示； （1）舰载机满载时起飞的最低速度 （选填“大于”“小于”或“等于”）舰载机空载时起飞的最低速度； （2）福建舰满载时受到的浮力是 N，舰载机离开航母后，航母所受到的浮力将 （选填“增大”“减小”或“不变”）；（g取10N/kg） （3）若航母静止在水面上，则空载的舰载机起飞需要至少 m的电磁弹射轨道； （4）若航母以54km/h的速度航行，为使空载的舰载机能够起飞，需要至少 m的电磁弹射轨道。若所施加的牵引力始终为1×105N，电磁弹射装置的机械效率为50%，则该过程舰载机从相对静止到起飞消耗了至少 J的电能； （5）电磁弹射技术的优势之一是电磁弹射的弹射力度可以根据舰载机的类型不同进行调节，无论是轻型还是重型飞机，都能找到合适的弹射力度。如果你是电磁弹射器的设计师，请写出一种可以方便改变弹射器的弹射力度的方法： 。 【答案】 大于 8×109 减小 125 61.25 1.125×107 改变弹射器中的电流大小（合理即可） 【详解】（1）[1]由利于运动关系知舰载机满载时起飞的所需升力F大于舰载机空载时起飞的所需升力。如图丙所示舰载机起飞的所需升力越大，起飞的最低速度越大。所以舰载机满载时起飞的最低速度大于舰载机空载时起飞的最低速度。 （2）[2]根据阿基米德原理可知，福建舰满载时受到的浮力是 [3]舰载机离开航母后，航母总重减少，根据物体的浮沉条件知，物体漂浮时浮力等于自身重力，所以舰载机离开航母后，受到的浮力将减小。 （3）[4]空载的舰载机质量为10t，由二力平衡特点知起飞需要升力至少为 由丙图知，升力达到105N的起飞最低速度为50m/s。再结合图乙知速度要达到50m/s，空载的舰载机起飞需要至少125m的电磁弹射轨道。 （4）[5]若航空母舰静止在水面上，空载舰载机起飞最低速度为50m/s。若航母以54km/h即15m/s的速度航行，舰载机与航母同向运动，为使空载的舰载机能够起飞需要至少35m/s的速度航行。由题意及图乙可知空载舰载机能够起飞需要至少61.25m的电磁弹射轨道。 [6]若所施加的牵引力始终为1×105N，电磁弹射装置的机械效率为50%，则由可得该过程舰载机从相对静止到起飞消耗了至少电能为 （5）[7]电磁弹射的原理是通电导体在磁场中受力的作用，力的大小与磁场的强弱、电流大小有关，可以方便改变弹射器中的电流大小改变弹射器的弹射力度。 ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$