1.4 电动机 讲练-2024-2025学年浙教版八年级下册科学

浙教版八下科学第一章 电与磁 1.4电动机 01 思维导图 02 基础知识 ☀知识点一 磁场对通电导体的作用 1、通电导体在磁场中会受到 的作用，其受力方向与 、导体中的 有关。当两者中任意一个的方向 ，导体的受力方向就会 。 2、当通电线圈所在平面与磁场平行时，由于通电线圈的两条对边中电流方向相反，它们在磁场中受到磁力的方向 且不在一条直线上，在这两个力的作用下，线圈会发生 。当线圈从其所在平面与磁场平行的位置转过90°时，这两个力恰好在同一直线上，而且 相等、方向 ，是一对平衡力。静止的线圈在这对平衡力的作用下可以在该位置保持静止。这一位置叫做 ，此时线圈所在平面恰好与磁感线 。 3、通电线圈转到平衡位置时，不会立即停下来，而是在此位置附近摆动几下才停下来。这是因为通电线圈转到 时具有一定的速度，由于 它会继续运动，但线圈这时受到 的作用，它又会返回平衡位置，所以它会摆动几下后再停下来。 4、 详细解释 甲图：此时通电线圈abcd处于磁场中，根据左手定则（伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向），线圈的ab边和cd边受到方向相反的力，这两个力使线圈顺时针转动。 乙图：当线圈转动到平衡位置（即线圈平面与磁感线垂直的位置）时，此时ab边和cd边所受的力大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上，是一对平衡力。但由于线圈具有惯性，会越过平衡位置继续转动。 丙图：越过平衡位置后，电流方向不变，但ab边和cd边所处的磁场方向相对改变了，根据左手定则，此时线圈受到的力使它逆时针转动。为了使线圈持续顺时针转动，在实际的电动机中，会通过换向器在恰当的时候改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续转动下去 。这就是电动机将电能转化为机械能的基本工作原理。 注意：左手定则属于超纲内容，可以了解即可。 ☀知识点二 直流电动机 1、直流电动机靠 电源供电，利用 的原理制成，是把 能转化为 能的装置 2、如图所示，直流电动机主要由 、 、EF 和AB 等构成。 3、换向器由两个 构成，与 配合使用。当线圈刚转过平衡位置时，能交换电刷与换向器铜质半环的接触，从而改变线圈中的 方向和 的受力方向。 4、电动机构造 、控制 、 、 ，广泛地应用在日常生活和各种生产中。 5、日常生活中由于电网供电是 ，所以家庭使用的电风扇、洗衣机等电器中的电动机都是 电动机。 交流电动机也是依靠 来运转的。 03 经典例题 ღ题型一 磁场对通电导体的作用 例1．如图为实验室常用电流表的内部结构图，多匝金属线圈放置在磁体的两极间，线圈与根指针相连，当线圈中有电流通过时，它受力转动，带动指针偏转，便可显示出电流的大小。改变线圈中的电流方向，则指针的偏转方向　 　(选填“改变”或“不改变”)。该设备的工作原理是　 　，利用该原理还可以制作 　 　(选填“发电机”、“电动机”或“电磁继电器”)。 例2．如图所示是检验磁场对通电导体作用力的实验装置。当导线ab中有某方向电流通过时，它受到磁场的作用力向上。 （1） 如果仅将两磁极对调位置，导线ab受到磁场的作用力方向是　 　。 （2） 如果仅改变导线ab中的电流方向，导线ab受到磁场的作用力方向是　 　。 （3） 如果同时对调磁极位置和改变电流方向，导线ab受到磁场的作用力方向是　 　。 例3．一个能自由转动的矩形线圈悬挂在磁场中，通电后矩形线圈不发生偏转。下列对这一现象进行的原因分析和得出结果的描述，正确的是(　　)。 A．这说明通电线圈在磁场中一定没有受到力的作用 B．线圈在磁场中受到力的作用，但可能是通电线圈的平面与磁场方向平行 C．线圈在磁场中受到力的作用，但可能是通电线圈的平面与磁场方向垂直 D．以上三种情况都有可能 例4．如图所示，给甲、乙两图中的矩形线圈通电，则下列说法中正确的是(　　) A．甲中线圈转动，乙中线圈不转动 B．乙中线圈转动，甲中线圈不转动 C．甲、乙中的线圈都会转动 D．甲、乙中的线圈都不会转动 例5．探究磁场对通电导体的作用：实验装置如图所示。 （1）实验过程和现象 ①把导体AB放在磁场中光滑的金属导轨上，当闭合开关使导体AB通电时，看到的现象是：导体AB在磁场中　 　起来。 ②保持磁场方向不变，改变通过导体AB的电流方向，观察到导体运动的方向　 　； 保持导体中的电流方向不变，改变磁场方向，观察到导体运动的方向　 　；同时改变电流方向和磁场方向，则通电导体AB的运动方向　 　 。 （2）实验结论：①磁场对通电导体有　 　的作用。 ②当　 　方向或　 　方向发生改变时，导体的受力方向发生改变。 ③改变电流方向　 　磁场方向，通电导体在磁场中的受力方向不变。 例6．如图所示，在一绝缘棒下部用导线悬挂金属棒AB，AB棒置于蹄形磁铁两磁极中间，当通以图示方向的电流时，磁场对AB棒　 　 (填“有”或“无")力的作用。若此时看到AB棒向右侧摆动，仅改变电流方向时可看到AB棒向　 　 (填“左”或“右”)侧摆动；若仅将磁铁上下翻转，可看到AB棒向 　 　 (填“左”或“右")侧摆动。这一现象说明通电导体在磁场中受力的方向与　 　方向和　 　方向有关。 ღ题型二 直流电动机 例1．如图所示为直流电动机工作原理图，下列分析正确的是（　　） A．电动机通电后不转，一定是电路断路 B．电动机没有换向器也可实现持续转动 C．对调磁体的磁极，可以增大电动机的转速 D．改变磁场方向，可以改变线圈转动的方向 例2．某同学按照说明书组装了一个电动机模型，装好后发现电动机不转动。产生该现象的原因不可能是（　　） A．电池正负极接反 B．接线柱接触不良 C．磁体磁性太弱 D．线圈处于平衡位置 例3．直流电动机中，换向器的作用是（　　） A．转过平衡位置前，改变线圈中电流的方向 B．转过平衡位置后，改变线圈转动方向 C．转过平衡位置后，使线圈受力方向改变 D．转过平衡位直前，改变磁感应线的方向 例4．利用图甲所示的装置在研究“磁场对通电导体的作用”实验中： （1）应 在 从 M 、N 之间接入　 　(填“小量程电流表”“电源”或“灯泡”)，装置中的导体棒应选用轻质的　 　(填“铁棒”或“铝棒”)。 （2）如图乙中，磁体间磁场的磁感线方向都是从磁体N 极 水 平 指 向S 极，且线圈所处的 空间磁场强弱是恒定不变的，通电后ab 段 和cd 段受到的两个力，这两个力　 　 ( 填 “是”或“不是”) 一对平衡力。 （3）要使图乙中的线圈持续转动，应在其外部加装　 　，自动改变线圈中的电流方向。 例5．如图所示为某同学制作的直流电动机模型，他用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连；用漆包线绕制一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮，将线圈放在支架上，磁体放在线圈下，闭合开关且用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来。 （1） 直流电动机的工作原理是　 　。 （2） 将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮掉半周，其作用与直流电动机中　 　的作用相同。 （3）通过改变　 　的方向，可以改变线圈的转动方向。 04 强化提升 一、单选题 1．电磁炮是利用电磁技术制成的一种新型武器，具有速度快、命中率高等特点。其原理是利用磁场对通电导体的作用，下列叙述中与此原理相同的是（　　） A．水轮机带动线圈转动发电 B．奥斯特发现通电导线能使小磁针偏转方向 C．电动机接通电源正常工作 D．工厂使用大型电磁铁完成物品运输任务 2．如图所示，将一柔软的导线弯成星形，并将其置于光滑水平桌面上，然后将开关S闭合，则该星形回路将（　　） A．不会变形 B．会变形，所围面积减小 C．会变形，所围面积增大 D．会变形，所围总面积不变 3．如图为实验室常用电流表的内部结构图。多匝金属线圈悬置在磁体的两极间，线圈与一根指针相连。当线圈中有电流通过时，它受力转动带动指针偏转，便可显示出电流的大小。下列与此工作原理相同的电器设备是（　　） A．电灯 B．电铃 C．发电机 D．电动机 4． 如图所示为某电动机的原理图，EF、PQ 为螺线管，abcd 为电动机的线圈，00'为转轴。闭合开关，线圈能朝一个方向持续转动，则(　　) A．螺线管F 端为N 极 ，P 端 为N 极 B．图中线圈平面恰好处在平衡位置 C．若将电源的正负极对调，转动方向不变 D．图示装置工作时把机械能转化为电能 5．线圈abcd`转动过程中经过图甲、乙位置时，导线ab所受磁场力的方向() A．相反，是由于磁场方向相反了 B．相反，是由于流过 ab的电流方向相反了 C．相同，是由于磁场方向、流过 ab的电流方向都改变了 D．相同，是由于磁场方向、流过 ab 的电流方向都没改变 6．电动机是一种高效率、低污染的动力设备，广泛地应用在日常生活和生产实践中。下列家用电器应用了电动机的是(　　) A．洗衣机 B．电饭锅 C．电热水壶 D．电热毯 7．一根长直铜导线在靠近（未碰到）一个原来静止的小磁针的过程中（　　） A．小磁针不动，导线中一定没有电流通过 B．小磁针不动，导线中一定有电流通过 C．小磁针转动，导线中一定有电流通过 D．小磁针转动，导线中一定没有电流通过 8． 关于换向器的说法正确的是 （　　） A．换向器是由相互绝缘的两个铜圆环制成的 B．换向器是由相互绝缘的两个铜半环制成的 C．有了换向器就能改变电源的正负极 D．线圈每转一周，换向器转两周 9．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同（　　） A． ab段与bc段 B．ab段与ed段 C．ab段与fe段 D．fe段与ed段 二、填空题 10．利用如图所示装置研究“磁场对通电导体的作用”。 （1）应在图甲装置中的MN之间接入　 　(填“灵敏电流计”“电源”或“灯泡”)。 （2）图乙装置中，当通入恒定不变的电流后，线圈的 ab段和　 　(填字母)段会受到力的作用。 （3）要使图乙中的线圈持续转动，应在其外部加装换向器，其目的是　 　。 11．如图所示为某同学制作的直流电动机模型，他用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连；用漆包线绕制一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮，将线圈放在支架上，磁体放在线圈下，闭合开关且用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来。 （1）直流电动机的工作原理是　 　。 （2）将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端刮掉半周，其作用与直流电动机中　 　的作用相同。 （3）通过改变　 　的方向，可以改变线圈的转动方向。 12．某科学兴趣小组将几颗铆磁铁叠在一起，与干电池负极相连，把铜线弯折成心形线框，套在电池外面，心形线框就能绕电池转动（如图）。 （1）心形线框能绕电池转动的原理是　 　。 （2）要增大心形线框的转速，可采取的措施有　 　。（写出一条即可） 13．如图所示，一束电子自右向左从狭缝里射出，穿过磁场时受到磁场力的作用，而向纸面内偏转 （1）如将两个磁极对调后，电子束将　 　（选填“向纸面内”或“向纸面外”）偏转。 （2）如磁极不变，而把电子束换成带正电的粒子束，则此粒子束将　 　（选填“向纸面内”或“向纸面外”）偏转。 （3）若换成不带电的粒子束，则此粒子束将　 　偏转（选填“发生”或“不发生”）。 14．如图所示是“通电导线在磁场中受力”的实验示意图。小明在实际探究时，在电路中连接了一个滑动变阻器。 （1）为了使实验顺利进行，装置中的导体棒应选用轻质的　 　 (填“ 铁棒”或“铝棒”)。 （2）小明通过观察　 　来判断导体在磁场中的受力方向。 （3）他左右移动滑动变阻器的滑片，发现导轨上的导体ab始终处于静止状态。经检查，全部实验器材均无故障且连接无误，请你猜想通电导体ab在磁场中处于静止的原因：　 　。 15．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　 　(填“a→b"或“b→a")，ab段导线受磁场力F1的方向竖直向上，请在图中画出此时ed段 导线受到的磁场力F2　 　；当K改为与2接通时，ab段导线受磁场力方向　 　。 三、实验探究 16．项目学习小组实验发现，装在筒内的电动机带动风叶转动时，电动机转动方向改变，气流方向也改变，如图甲所示。于是想利用带风叶的电动机制作一款“书桌神器”：既能收集书桌上的小纸屑，又能吹风纳凉。他们制定的产品评价表如下。 评价指标 评价等级 优秀 合格 待改进 指标一 能吸纸屑、吹风且风速可调 能吸纸屑、吹风，风速不可调 只能吸纸屑或只能吹风 指标二 吸纸屑后，吹风时无纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时有部分纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时全部纸屑吹出 小组同学设计如图乙电路，利用带风叶的电动机、电池、旋钮式电阻等材料制作模型，其工作原理示意图如图丙。 （1）图乙中，通过切换开关S，可以改变电动机转向的原因是　 　； （2）将开关S与“1”连接，旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时，电动机转速如何变化?　 　。 （3）对模型测试时，其“指标一”为优秀。请结合评价量表，分析该模型的“指标二”所处的评价等级　 　（“优秀”、“合格”、“待改进”）。 17．丹麦物理学家奥斯特发现电流的周围存在磁场(如图1)，法国物理学家安培发现两根平行导线通电后有如图2所示的现象(图中实线、虚线分别表示通电前与通电后的情况)。 （1）如图1，通电前静止的小磁针是南北指向。现要在小磁针上方拉一根直导线，使通电时小磁针会发生明显的偏转，直导线所指的方向应为　 　(选填“东西方向”、“南北方向”或“任意方向”)。 （2）图2的实验表明平行通电导线之间有力的作用、若此时改变其中一根导线的电流方向，你预测会产生的实验现象是　 　。 （3）安培发现平行通电导线之间相互作用力F的大小可能跟两粮导线中的电流N和P2、导线的长度L、导线之间的距离γ有关，有关实验数据如表： 实验次数 L/m I1/A I2/A r/m F/N 1 1 0.2 0.2 0.1 1.0×10-4 2 1 0.1 0.2 0.1 0.5×10=7 3 1.5 0.2 0.2 0.1 1.5×10=7 4 1 0.2 0.2 0.05 2.0×10-7 5 1.5 0.2 0.4 0.1 3.0×10-7 分析表中数据，可获得的结论是　 　。 18．如图是课堂上老师做的演示实验。在原来静止的小磁针上方平行地放一根直导线。 闭合开关，小磁针发生了转动。某同学看了实验后想到：小磁针转动肯定是因为受到力的 作用。这个力是谁施加给它的呢?他做了如下几种猜想： ①可能是风吹； ②可能是小磁针旁磁铁的吸引； ③还可能是直导线中有电流通过时产生了磁场。 （1）该同学得出“小磁针转动是因为受到力的作用”的结论，其依据是　 　。 （2）为了使实验有明显现象，直导线应 　 　放置 (填“南北”或“东西”)。 （3）用烧杯将小磁针罩住是为了验证猜想　 　 ( 填 序 号 ) 。 （4）为了验证是“直导线中通过的电流产生的磁场使小磁针转动”这一事实，最简单的实验操作是　 　。 19．如图所示的实验装 置，在两根水平且平行的金属轨道上放一根导体棒ab。 （1）接通电源，这时会看到导体ab向左运动，这表明　 　 ； （2）若只对调磁体的磁极或只改变导体ab中的电流方向，观察到导体ab均向右运动，这表明　 　； （3）如果把磁体的两极对调，同时改变通过导体ab中的电流方向，会看到导体ab的运动方向跟原来　 　 (填“相同”或“相反”)。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 浙教版八下科学第一章 电与磁 1.4电动机 01 思维导图 02 基础知识 ☀知识点一 磁场对通电导体的作用 1、通电导体在磁场中会受到 力 的作用，其受力方向与 磁场方向 、导体中的 电流方向 有关。当两者中任意一个的方向 改变 ，导体的受力方向就会 改变 。 2、当通电线圈所在平面与磁场平行时，由于通电线圈的两条对边中电流方向相反，它们在磁场中受到磁力的方向 相反 且不在一条直线上，在这两个力的作用下，线圈会发生 转动 。当线圈从其所在平面与磁场平行的位置转过90°时，这两个力恰好在同一直线上，而且 大小 相等、方向 相反 ，是一对平衡力。静止的线圈在这对平衡力的作用下可以在该位置保持静止。这一位置叫做 平衡位置 ，此时线圈所在平面恰好与磁感线 垂直 。 3、通电线圈转到平衡位置时，不会立即停下来，而是在此位置附近摆动几下才停下来。这是因为通电线圈转到 平衡位置 时具有一定的速度，由于 惯性 它会继续运动，但线圈这时受到 磁力 的作用，它又会返回平衡位置，所以它会摆动几下后再停下来。 4、 详细解释 甲图：此时通电线圈abcd处于磁场中，根据左手定则（伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向），线圈的ab边和cd边受到方向相反的力，这两个力使线圈顺时针转动。 乙图：当线圈转动到平衡位置（即线圈平面与磁感线垂直的位置）时，此时ab边和cd边所受的力大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上，是一对平衡力。但由于线圈具有惯性，会越过平衡位置继续转动。 丙图：越过平衡位置后，电流方向不变，但ab边和cd边所处的磁场方向相对改变了，根据左手定则，此时线圈受到的力使它逆时针转动。为了使线圈持续顺时针转动，在实际的电动机中，会通过换向器在恰当的时候改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续转动下去 。这就是电动机将电能转化为机械能的基本工作原理。 注意：左手定则属于超纲内容，可以了解即可。 ☀知识点二 直流电动机 1、直流电动机靠 直流 电源供电，利用通电线圈在磁场里受到力的作用而转动的原理制成，是把 电 能转化为 机械 能的装置 2、如图所示，直流电动机主要由 定子(磁体) 、 转子(线圈) 、EF 换向器 和AB 电刷 等构成。 3、换向器由两个 铜质半环 构成，与 电刷 配合使用。当线圈刚转过平衡位置时，能交换电刷与换向器铜质半环的接触，从而改变线圈中的 电流 方向和 线圈 的受力方向。 4、电动机构造 简单 、控制 方便 、 效率高 、 无污染 ，广泛地应用在日常生活和各种生产中。 5、日常生活中由于电网供电是交流电，所以家庭使用的电风扇、洗衣机等电器中的电动机都是交流电动机。 交流电动机也是依靠通电导体在磁场中所受的力来运转的。 03 经典例题 ღ题型一 磁场对通电导体的作用 例1．如图为实验室常用电流表的内部结构图，多匝金属线圈放置在磁体的两极间，线圈与根指针相连，当线圈中有电流通过时，它受力转动，带动指针偏转，便可显示出电流的大小。改变线圈中的电流方向，则指针的偏转方向　 　(选填“改变”或“不改变”)。该设备的工作原理是　 　，利用该原理还可以制作 　 　(选填“发电机”、“电动机”或“电磁继电器”)。 【答案】改变；通电线圈在磁场中受到力的作用；电动机 【解析】【分析】利用图示的装置分析出其制成原理，据此解答。 【解答】通过电流表的内部构造显示电流表的制成原理：通电线圈在磁场中受力而转动，并且电流越大，线圈受到的力越大，其转动的幅度越大。若改变线圈中电流方向，磁场对线圈作用力的方向会发生变化，则指针的偏转化方向会发生变化，利用该原理还可以制作电动机。 故答案为：改变；通电线圈在磁场中受力；电动机。 例2．如图所示是检验磁场对通电导体作用力的实验装置。当导线ab中有某方向电流通过时，它受到磁场的作用力向上。 （1） 如果仅将两磁极对调位置，导线ab受到磁场的作用力方向是　 　。 （2） 如果仅改变导线ab中的电流方向，导线ab受到磁场的作用力方向是　 　。 （3） 如果同时对调磁极位置和改变电流方向，导线ab受到磁场的作用力方向是　 　。 【答案】（1）向下 （2）向下 （3）向上 【解析】【分析】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，只改变任意一个因素，导体的受力方向改变。如果同时改变两个因素，那么导体的受力方向保持不变。 【解答】（1） 如果仅将两磁极对调位置，那么只有磁场方向发生改变，则导线ab受到磁场的作用力方向改变，即向下。 （2） 如果仅改变导线ab中的电流方向，那么只有电流方向改变，则导线ab受到磁场的作用力方向改变，即向下； （3） 如果同时对调磁极位置和改变电流方向，那么导体的受力方向不变，即导线ab受到磁场的作用力方向是向上。 例3．一个能自由转动的矩形线圈悬挂在磁场中，通电后矩形线圈不发生偏转。下列对这一现象进行的原因分析和得出结果的描述，正确的是(　　)。 A．这说明通电线圈在磁场中一定没有受到力的作用 B．线圈在磁场中受到力的作用，但可能是通电线圈的平面与磁场方向平行 C．线圈在磁场中受到力的作用，但可能是通电线圈的平面与磁场方向垂直 D．以上三种情况都有可能 【答案】C 【解析】【分析】 电动机的原理是通电线圈在磁场中受到力的作用，通电线圈要想运动，必须受非平衡力的作用。 【解答】矩形线圈悬挂在磁场中，通电后矩形线圈不发生偏转，不一定是不受力，很可能是受力平衡造成的。 如果线圈平面和磁感线垂直，则此时线圈两个边的受力大小相等、方向相反且在同一直线上，这两个力彼此平衡，这个位 置是线圈的平衡位置，所以线圈不能转动。 故选C。 例4．如图所示，给甲、乙两图中的矩形线圈通电，则下列说法中正确的是(　　) A．甲中线圈转动，乙中线圈不转动 B．乙中线圈转动，甲中线圈不转动 C．甲、乙中的线圈都会转动 D．甲、乙中的线圈都不会转动 【答案】A 【解析】【分析】 直流电动机是根据通电导线在磁场中受力转动的原理制成的；电动机线圈的转动方向与磁场方向和电流方向有关， 据此分析判断。 【解答】 根据图示可知，乙中线圈平面与磁场方向垂直，则乙中线圈处于平衡位置，因此现在给它通电时线圈受平衡力作用，即乙线圈不会转动，而甲线圈可以转动。 故选A。 例5．探究磁场对通电导体的作用：实验装置如图所示。 （1）实验过程和现象 ①把导体AB放在磁场中光滑的金属导轨上，当闭合开关使导体AB通电时，看到的现象是：导体AB在磁场中　 　起来。 ②保持磁场方向不变，改变通过导体AB的电流方向，观察到导体运动的方向　 　； 保持导体中的电流方向不变，改变磁场方向，观察到导体运动的方向　 　；同时改变电流方向和磁场方向，则通电导体AB的运动方向　 　 。 （2）实验结论：①磁场对通电导体有　 　的作用。 ②当　 　方向或　 　方向发生改变时，导体的受力方向发生改变。 ③改变电流方向　 　磁场方向，通电导体在磁场中的受力方向不变。 【答案】（1）运动；改变；改变；不变 （2）力；电流；磁场；和 【解析】【分析】（1）①根据通电导体在磁场中受力运动解答； ②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。 （2）根据上面的现象得出实验结论。 【解答】（1）实验过程和现象 ①把导体AB放在磁场中光滑的金属导轨上，当闭合开关使导体AB通电时，看到的现象是：导体AB在磁场中运动起来。 ②保持磁场方向不变，改变通过导体AB的电流方向，观察到导体运动的方向改变； 保持导体中的电流方向不变，改变磁场方向，观察到导体运动的方向改变；同时改变电流方向和磁场方向，则通电导体AB的运动方向不变。 （2）实验结论：①磁场对通电导体有力的作用。 ②当电流方向或磁场方向发生改变时，导体的受力方向发生改变。 ③改变电流方向和磁场方向，通电导体在磁场中的受力方向不变。 例6．如图所示，在一绝缘棒下部用导线悬挂金属棒AB，AB棒置于蹄形磁铁两磁极中间，当通以图示方向的电流时，磁场对AB棒　 　 (填“有”或“无")力的作用。若此时看到AB棒向右侧摆动，仅改变电流方向时可看到AB棒向　 　 (填“左”或“右”)侧摆动；若仅将磁铁上下翻转，可看到AB棒向 　 　 (填“左”或“右")侧摆动。这一现象说明通电导体在磁场中受力的方向与　 　方向和　 　方向有关。 【答案】有；左；左；电流；磁场 【解析】【分析】（1）通电导体在磁场中会受到磁力的作用； （2）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，据此分析解答。 【解答】（1）如图所示，在一绝缘棒下部用导线悬挂金属棒AB，AB棒置于蹄形磁铁两磁极中间，当通以图示方向的电流时，磁场对AB棒有力的作用。 （2）若此时看到AB棒向右侧摆动，仅改变电流方向时则受力方向改变，那么可看到AB棒向左侧摆动；若仅将磁铁上下翻转，则AB受力方向改变，那么可看到AB棒向左侧摆动。这一现象说明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。 ღ题型二 直流电动机 例1．如图所示为直流电动机工作原理图，下列分析正确的是（　　） A．电动机通电后不转，一定是电路断路 B．电动机没有换向器也可实现持续转动 C．对调磁体的磁极，可以增大电动机的转速 D．改变磁场方向，可以改变线圈转动的方向 【答案】D 【解析】【分析】电动机的原理是通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向与电流方向及磁场方向有关，所以改变磁场方向或电流方向，线圈转动的方向发生改变。【解答】A、电动机通电后不转的可能原因：电流太小、磁场磁性太弱、电路断路、线圈处于平衡位置，故A错误； B、换向器在线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线圈中的电流方向，能使线圈连续转动下去，没有换向器无法实现持续转动，故B错误； C、对调磁极只会使线圈受力方向发生改变，不会改变线圈受力的大小，线圈转动的速度将不变，故C错误； D、线圈转动方向跟电流方向和磁场方向有关，改变其中一者，线圈转动方向改变；同时改变两者，线圈转动方向不变，因此改变磁场方向可以改变线圈转动的方向，故D正确。 故答案为：D。 例2．某同学按照说明书组装了一个电动机模型，装好后发现电动机不转动。产生该现象的原因不可能是（　　） A．电池正负极接反 B．接线柱接触不良 C．磁体磁性太弱 D．线圈处于平衡位置 【答案】A 【解析】【分析】 电动机不转动的原因可能是电流太小、磁场不够强、线圈处于平衡位置或者接触不良等。 【解答】 A.电池正负极接反，对电动机是否转动没有影响，只影响电动机的转动方向，故A符合题意； BCD.接线柱接触不良、磁体磁性太弱、线圈处于平衡位置，都可能导致电动机不转动，故B、C、D不符合题意。 故选A。 例3．直流电动机中，换向器的作用是（　　） A．转过平衡位置前，改变线圈中电流的方向 B．转过平衡位置后，改变线圈转动方向 C．转过平衡位置后，使线圈受力方向改变 D．转过平衡位直前，改变磁感应线的方向 【答案】A 【解析】【分析】直流电动机的换向器在线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线圈中的电流方向，使线圈转动获得动力而不断转动。 【解答】直流电动机的换向器在线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线圈中的电流方向，使线圈转动获得动力而不断转动。如果直流电动机没有换向器，线圈转过平衡位置，线圈转动受到阻碍，线圈不能连续转动，电动机不能进行工作。 故选：A。 例4．利用图甲所示的装置在研究“磁场对通电导体的作用”实验中： （1）应 在 从 M 、N 之间接入　 　(填“小量程电流表”“电源”或“灯泡”)，装置中的导体棒应选用轻质的　 　(填“铁棒”或“铝棒”)。 （2）如图乙中，磁体间磁场的磁感线方向都是从磁体N 极 水 平 指 向S 极，且线圈所处的 空间磁场强弱是恒定不变的，通电后ab 段 和cd 段受到的两个力，这两个力　 　 ( 填 “是”或“不是”) 一对平衡力。 （3）要使图乙中的线圈持续转动，应在其外部加装　 　，自动改变线圈中的电流方向。 【答案】（1）电源；铝棒 （2）不是 （3）换向器 【解析】【分析】（1）磁体能够吸引铁、钴、镍等物质，为了避免磁体吸引导体棒，探究磁场对通电导体的作用时，导体棒不能为磁性材料； （2）通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和导体中的电流方向有关； 二力平衡的条件是大小相等、方向相反、同一物体、同一直线上，据此判断二力是否是一对平衡力； （3）平衡位置是线圈平面与磁感线垂直的位置；为了使线圈能持续转动，需利用换向器及时改变线圈中的电流方向。 【解答】（1）利用如图甲所示的装置研究“磁场对通电导体的作用”时，即必须有电源，所以在M、N之间应接入电源； 探究磁场对通电导体的作用时，因为磁铁能够吸引铁棒，所以导体棒不能选择铁棒，而应选用轻质的铝棒进行实验； （2）在乙图中，磁体间磁场的磁感线方向都是从磁体N极水平指向S极，且线圈所处的空间磁场强弱是恒定不变的，通电后ab段和cd段的电流方向相反，则ab段和cd段所受磁场力的方向相反，但这两个力不在同一直线上，也不在同一物体上，所以二力不是一对平衡力； （3）为了使线圈能持续转动，应在其外部加装换向器，自动改变线圈中的电流方向。 故答案为：（1）电源；铝棒；（2）不是；（3）换向器。 例5．如图所示为某同学制作的直流电动机模型，他用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连；用漆包线绕制一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮，将线圈放在支架上，磁体放在线圈下，闭合开关且用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来。 （1） 直流电动机的工作原理是　 　。 （2） 将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮掉半周，其作用与直流电动机中　 　的作用相同。 （3）通过改变　 　的方向，可以改变线圈的转动方向。 【答案】（1）通电线圈能在磁场中受力转动 （2）换向器 （3）磁场或电流 【解析】【分析】（1）根据电动机的工作原理解答； （2）换向器用来改变线圈中的电流方向，从而使线圈连续转动下去； （3）根据线圈的受力方向的因素的知识解答。 【解答】（1） 直流电动机的工作原理是通电线圈能在磁场中受力转动。 （2） 将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮掉半周，其作用与直流电动机中换向器的作用相同。 （3）通过改变磁场或电流的方向，可以改变线圈的转动方向。 04 强化提升 一、单选题 1．电磁炮是利用电磁技术制成的一种新型武器，具有速度快、命中率高等特点。其原理是利用磁场对通电导体的作用，下列叙述中与此原理相同的是（　　） A．水轮机带动线圈转动发电 B．奥斯特发现通电导线能使小磁针偏转方向 C．电动机接通电源正常工作 D．工厂使用大型电磁铁完成物品运输任务 【答案】C 【解析】【分析】根据描述分析各个选项中包含的物理原理，再与电磁炮的工作原理对照即可。 【解答】由题知，电磁炮的原理是利用磁场对通电导体的作用； A.水轮机带动线圈转动发电，利用的是电磁感应现象，故A不符合题意； B.奥斯特发现通电导线周围存在磁场，能使小磁针偏转方向，这是电流的磁效应，故B不符合题意； C.电动机接通电源正常工作时，通电线圈在磁场中受到力的作用而转动（即磁场对通电导体有力的作用），故C符合题意； D.工厂使用大型电磁铁利用的是电流的磁效应，故D不符合题意。 故选C。 2．如图所示，将一柔软的导线弯成星形，并将其置于光滑水平桌面上，然后将开关S闭合，则该星形回路将（　　） A．不会变形 B．会变形，所围面积减小 C．会变形，所围面积增大 D．会变形，所围总面积不变 【答案】C 【解析】【分析】分析电流方向，可进一步推导出导体在电磁场中受力的方向。 【解答】由题意知，当电流通过导线时，会产生电磁场，而导体在磁场中受力的方向与电流的方向有关，当开关闭合后，此时角上相邻靠近的两条导线电流方向相反，所以受力方向也相反，它们相互排斥，故所围面积会增大，故ABD错误，C正确。 故答案为：C。 3．如图为实验室常用电流表的内部结构图。多匝金属线圈悬置在磁体的两极间，线圈与一根指针相连。当线圈中有电流通过时，它受力转动带动指针偏转，便可显示出电流的大小。下列与此工作原理相同的电器设备是（　　） A．电灯 B．电铃 C．发电机 D．电动机 【答案】D 【解析】【分析】分析各个选项中包含的物理原理即可。 【解答】根据“当线圈中有电流通过时，它受力带动指针偏转”可知，电流表的工作原理为通电导体在磁场中受力运动。 A.电灯的工作原理为电流的热效应，故A不合题意； B.电铃的主要结构为电磁铁，工作原理为电流的磁效应，故B不合题意； C.发电机的工作原理为电磁感应现象，故C不合题意； D.电动机的工作原理为通电导体在磁场中受力运动，故D符合题意。 故选D。 4． 如图所示为某电动机的原理图，EF、PQ 为螺线管，abcd 为电动机的线圈，00'为转轴。闭合开关，线圈能朝一个方向持续转动，则(　　) A．螺线管F 端为N 极 ，P 端 为N 极 B．图中线圈平面恰好处在平衡位置 C．若将电源的正负极对调，转动方向不变 D．图示装置工作时把机械能转化为电能 【答案】C 【解析】【分析】 A.开关闭合后，根据电流方向利用安培定则可判断两个螺线管的磁极； B.当通电线圈所在平面与磁感线垂直时，线圈处于平衡状态，此时线圈受力平衡； C.通电导体在磁场中受到力的作用；通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场的方向有关； D.根据电动机的能量转化过程判断。 【解答】 A.由图知电流从螺线管的左端流入、右端流出，据安培定则可知，通电螺线管EF的E端为N极、F端为S极，通电螺 线管PQ的P端为N极、Q端为S极，故A错误； B.当通电线圈所在平面与磁感线垂直时，线圈处于平衡状态，此时线圈受力平衡，故B错误； C.若只将电源的正负极对调，则电流的方向发生改变，两个螺线管的磁极的方向也发生了改变，即线圈所处磁场方向改 变，则受到的磁场力的方向不改变，线圈转动方向会与原来的转动方向相同，即顺时针转动，故C正确； D.电动机工作时将电能转化为机械能，故D错误。 故选C。 5．线圈abcd`转动过程中经过图甲、乙位置时，导线ab所受磁场力的方向() A．相反，是由于磁场方向相反了 B．相反，是由于流过 ab的电流方向相反了 C．相同，是由于磁场方向、流过 ab的电流方向都改变了 D．相同，是由于磁场方向、流过 ab 的电流方向都没改变 【答案】B 【解析】【分析】电动机的原理是：通电导线在磁场中受力的作用，其受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，即只要改变一个量，其受力的方向就会改变一次。 【解答】由于电流从电源的正极出发，故此时图甲中ab的电流方向是由b到a；在图乙中，由于磁场的方向没有改变，电流的方向是由a到b，故此时线圈受力的方向改变。 故答案为：B。 6．电动机是一种高效率、低污染的动力设备，广泛地应用在日常生活和生产实践中。下列家用电器应用了电动机的是(　　) A．洗衣机 B．电饭锅 C．电热水壶 D．电热毯 【答案】A 【解析】【分析】 生活中的家用电器很多都应用了电动机，利用冰箱、空调、电吹风、电风扇、水泵等。 【解答】A、电风扇的主要元件是电动机。符合题意。 BCD、电饭锅、电热水壶、电热毯都是根据电流的热效应工作的。不符合题意。 故答案为：A。 7．一根长直铜导线在靠近（未碰到）一个原来静止的小磁针的过程中（　　） A．小磁针不动，导线中一定没有电流通过 B．小磁针不动，导线中一定有电流通过 C．小磁针转动，导线中一定有电流通过 D．小磁针转动，导线中一定没有电流通过 【答案】C 【解析】【分析】根据通电导体在磁场中受力运动分析判断。 【解答】AB.若通电导体没有电流，或周围磁场磁性太弱，或者导体的方向应与小磁针静止时方向垂直，则小磁针不会偏转，故A、B错误； CD.只要小磁针发生转动，则说明一定有磁场存在，故导线中一定通有电流，故C正确、D错误。 故选C。 8． 关于换向器的说法正确的是 （　　） A．换向器是由相互绝缘的两个铜圆环制成的 B．换向器是由相互绝缘的两个铜半环制成的 C．有了换向器就能改变电源的正负极 D．线圈每转一周，换向器转两周 【答案】B 【解析】【分析】根据换向器的结构和用途分析判断。 【解答】AB.换向器是由相互绝缘的两个铜半环制成的，故A错误，B正确； C.有了换向器就能线圈中的电流方向，而不能改变电源的正负极，故C错误； D.线圈每转一周，换向器转一圈，故D错误。 故选B。 9．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同（　　） A．ab段与bc段 B．ab段与ed段 C．ab段与fe段 D．fe段与ed段 【答案】B 【解析】【分析】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，据此分析判断。 【解答】根据图片可知，电流从正极出发，经过线圈流回负极。 A.ab段电流向下，bc段电流向上，二者受力方向不同，故A错误； B.ab段电流向下，ed段电流也向下，二者受力方向相同，故B正确； C.ab段电流向下，fe段电流向上，二者受力方向不同，故C错误； D.fe段电流向上，ed段电流也向下，二者受力方向不同，故D错误。 故选B。 二、填空题 10．利用如图所示装置研究“磁场对通电导体的作用”。 （1）应在图甲装置中的MN之间接入　 　(填“灵敏电流计”“电源”或“灯泡”)。 （2）图乙装置中，当通入恒定不变的电流后，线圈的 ab段和　 　(填字母)段会受到力的作用。 （3）要使图乙中的线圈持续转动，应在其外部加装换向器，其目的是　 　。 【答案】（1）电源 （2）cd （3）当通电线圈转过平衡位置时，它能自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续转动 【解析】【分析】（1）磁场对通电导体的作用，是电动机的原理，所以接入的是电源。 （2）力是物体运动的原因，ab和cd发生转动，说明ab和cd受到力的作用。 （3）当线圈平面与磁感线相垂直时，线圈处于平衡位置，不会发生转动。 【解答】（1）实验探究的是磁场对通电导体的作用，所以电路中要有电流，可知MN间接入的是电源。 （2）ab和cd在磁力的作用下发生转动，可知受到力的作用的是ab和cd。 （3）若没有加装换向器，当线圈平面转动与竖直位置即平衡位置时，线圈将在平衡力的作用下最终静止在平衡位置，所以加装换向器的目的是当通电线圈转过平衡位置时，它能自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续转动。 11．如图所示为某同学制作的直流电动机模型，他用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连；用漆包线绕制一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮，将线圈放在支架上，磁体放在线圈下，闭合开关且用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来。 （1）直流电动机的工作原理是　 　。 （2）将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端刮掉半周，其作用与直流电动机中　 　的作用相同。 （3）通过改变　 　的方向，可以改变线圈的转动方向。 【答案】通电线圈能在磁场中受力转动；换向器；磁场或电流 【解析】【分析】 该线圈之所以能转动，是据通电导线在磁场中受力的作用的原理来工作 。 【解答】（1）直流电动机的工作原理是：通电线圈在磁场中受力转动（或者磁场对电流有力的作用）； （2）该线圈之所以能转动，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，若不改变电流的方向，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；而真正的直流电动机工作时，为了让线圈持续的转动下去，即是通过换向器在平衡位置及时的改变线圈中的电流的方向，即改变线圈所受力的反向，使线圈持续的转动下去，这项任务由换向器完成。 （3） 要改变线圈的转动方向，就要改变线圈的受力方向，而线圈的受力方向由磁场方向和电流方向来决定，因此要从这两方面入手考虑 。 12．某科学兴趣小组将几颗铆磁铁叠在一起，与干电池负极相连，把铜线弯折成心形线框，套在电池外面，心形线框就能绕电池转动（如图）。 （1）心形线框能绕电池转动的原理是　 　。 （2）要增大心形线框的转速，可采取的措施有　 　。（写出一条即可） 【答案】（1）通电导体在磁场中受到力的作用 （2）增大磁铁磁性 【解析】【分析】本实验利用了通电导体在磁场中受力的原理，因此，要有磁场的存在，同时还要有电流的存在。这一过程中，将电能转化为机械能。 【解答】（1） 图中由电源，是电动机的原理图，是根据通电导体在磁场中受到力的作用做成的 ； （2） 要增大心形线框的转速，可采取的措施有比如增大磁铁磁性，增加电池节数等。 13．如图所示，一束电子自右向左从狭缝里射出，穿过磁场时受到磁场力的作用，而向纸面内偏转 （1）如将两个磁极对调后，电子束将　 　（选填“向纸面内”或“向纸面外”）偏转。 （2）如磁极不变，而把电子束换成带正电的粒子束，则此粒子束将　 　（选填“向纸面内”或“向纸面外”）偏转。 （3）若换成不带电的粒子束，则此粒子束将　 　偏转（选填“发生”或“不发生”）。 【答案】（1）向纸面外 （2）向纸面外 （3）不发生 【解析】【分析】通电导体受磁场力的方向与电流方向、磁场方向有关。 【解答】（1）已知一束电子自右向左从狭缝里射出，穿过磁场时受到磁场力的作用，向纸面内偏转；当磁极对调后，电流方向没有改变，而磁场方向与原来相反，所以此电子束偏转方向与原来相反，即向纸面外偏转。 （2）若磁极不变，磁场方向不变，而把电子束（带负电）换成带正电的粒子束，电流的方向改变了，所以此粒子束偏转方向与原来相反，粒子束将向纸面外偏转。 （3）若换成不带电的粒子束，可理解为无电流通过磁场，故此粒子束不发生偏转。 14．如图所示是“通电导线在磁场中受力”的实验示意图。小明在实际探究时，在电路中连接了一个滑动变阻器。 （1）为了使实验顺利进行，装置中的导体棒应选用轻质的　 　 (填“ 铁棒”或“铝棒”)。 （2）小明通过观察　 　来判断导体在磁场中的受力方向。 （3）他左右移动滑动变阻器的滑片，发现导轨上的导体ab始终处于静止状态。经检查，全部实验器材均无故障且连接无误，请你猜想通电导体ab在磁场中处于静止的原因：　 　。 【答案】（1）铝棒 （2）导体的运动方向 （3）产生的磁力太小，不足以使导体运动起来(或蹄形磁体磁性太弱或电源电压较低，导致通过导体ab的电流太小或导体ab的质量太大) 【解析】【分析】（1）根据磁体能够吸引磁性材料，说明验证通电导体在磁场中受力运动时，导体棒不能为磁性材料。 （2）力是改变物体运动状态的原因；通电导体在磁场中受到某一方向的力时，通电导体就会沿这一方向运动。 （3）影响磁场力大小的因素是：电流的大小，磁体磁性的强弱；在探究磁场对通电导体的作用时，导轨上的导体ab始终处于静止状态，可能是由于蹄形磁体磁性太弱或电源电压较低导致通过导体ab的电流太小或导体ab质量太大导致磁场力小于最大摩擦力。 【解答】（1）探究磁场对电流作用时，因为磁体能够吸引磁性材料，因此通电导体不能为磁性材料，故不能选择铁棒进行实验，而是铝棒。 （2）通电导体在磁场中受到某一方向的力时，通电导体就会沿这一方向运动，因此通过观察导体的运动方向就可以判断导体在磁场中的受力方向。 （3）影响磁场力大小的因素是：电流的大小，磁体磁性的强弱。 在探究磁场对通电导体的作用时，闭合开关后，发现导轨上的导体ab始终处于静止状态，可能是蹄形磁体磁性太弱，也可能是电源电压较低、电流太小，导致磁场力过小；还可能是导体ab质量太大，压力大，导致磁场力小于最大静摩擦力。 故答案为：（1）铝棒；（2）运动方向；（3）产生的磁力太小，不足以使导体运动起来 。 15．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　 　(填“a→b"或“b→a")，ab段导线受磁场力F1的方向竖直向上，请在图中画出此时ed段 导线受到的磁场力F2　 　；当K改为与2接通时，ab段导线受磁场力方向　 　。 【答案】a→b；；竖直向下 【解析】【分析】在电源外部，电流从电源正极流出，最后回到电源的负极；根据通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向的关系，可画出此时cd段导线受到磁场力的方向，还可判断K改为与2接通时，ab段导线受磁场力的方向。 【解答】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。 故答案为：a→b；；竖直向下。 三、实验探究 16．项目学习小组实验发现，装在筒内的电动机带动风叶转动时，电动机转动方向改变，气流方向也改变，如图甲所示。于是想利用带风叶的电动机制作一款“书桌神器”：既能收集书桌上的小纸屑，又能吹风纳凉。他们制定的产品评价表如下。 评价指标 评价等级 优秀 合格 待改进 指标一 能吸纸屑、吹风且风速可调 能吸纸屑、吹风，风速不可调 只能吸纸屑或只能吹风 指标二 吸纸屑后，吹风时无纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时有部分纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时全部纸屑吹出 小组同学设计如图乙电路，利用带风叶的电动机、电池、旋钮式电阻等材料制作模型，其工作原理示意图如图丙。 （1）图乙中，通过切换开关S，可以改变电动机转向的原因是　 　； （2）将开关S与“1”连接，旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时，电动机转速如何变化?　 　。 （3）对模型测试时，其“指标一”为优秀。请结合评价量表，分析该模型的“指标二”所处的评价等级　 　（“优秀”、“合格”、“待改进”）。 【答案】（1）改变通过电动机电流的方向 （2）变慢 （3）合格 【解析】【分析】 （1）根据图乙分析切换开关S时通过电动机电流方向的变化，进而分析电动机转向改变的原因； （2）根据图乙分析旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时变阻器接入电路的电阻变化，根据欧姆定律分析电路中电流的变化，进而分析电动机转速的变化； （3）根据图丙分析吹风时有无纸屑吹出，进而判断该模型的“指标二”评价等级。 【解答】 （1）由图乙可知，开关S与“1”连接时，电流从电动机的上方流入，开关S与“2”连接时，电流从电动机的下方流入，即切换开关S后，通过电动机电流的方向发生改变，因此电动机转向改变的原因是改变通过电动机电流的方向； （2）他图乙可知，将开关S与“1”连接，旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时，变阻器接入电路的电阻变大，由欧姆定律可知，此时通过电动机的电流变小，电动机的转速变慢； （3）由图丙可知，吸纸屑时收集盒右侧的阀门打开，从而将纸屑吸入收集盒，同时也有一部分纸屑被吸到隔板下面，吹风时，收集盒右侧的阀门关闭，收集盒内的纸屑不会被吹出，但隔板下面的纸屑会被吹出，结合表中的指标二可知，吸纸屑后，吹风时有部分纸屑被吹出，因此该模型的“指标二”评价等级为合格。 17．丹麦物理学家奥斯特发现电流的周围存在磁场(如图1)，法国物理学家安培发现两根平行导线通电后有如图2所示的现象(图中实线、虚线分别表示通电前与通电后的情况)。 （1）如图1，通电前静止的小磁针是南北指向。现要在小磁针上方拉一根直导线，使通电时小磁针会发生明显的偏转，直导线所指的方向应为　 　(选填“东西方向”、“南北方向”或“任意方向”)。 （2）图2的实验表明平行通电导线之间有力的作用、若此时改变其中一根导线的电流方向，你预测会产生的实验现象是　 　。 （3）安培发现平行通电导线之间相互作用力F的大小可能跟两粮导线中的电流N和P2、导线的长度L、导线之间的距离γ有关，有关实验数据如表： 实验次数 L/m I1/A I2/A r/m F/N 1 1 0.2 0.2 0.1 1.0×10-4 2 1 0.1 0.2 0.1 0.5×10=7 3 1.5 0.2 0.2 0.1 1.5×10=7 4 1 0.2 0.2 0.05 2.0×10-7 5 1.5 0.2 0.4 0.1 3.0×10-7 分析表中数据，可获得的结论是　 　。 【答案】（1）南北指向 （2）两根导线相互排斥 （3）F与I1、I2、L成正比，与r成反比 【解析】【分析】地磁场可能会影响实验，导线南北放置可以排除地磁场影响，结合图表回答问题。 【解答】（1）由于小磁针受到地磁场的作用，要指南北方向，为了观察到明显的偏转现象，应使电流产生的磁场方向为东西方向，故应使把直导线南北方向放置。 （2）电流产生的磁场方向是由电流的方向决定的，当一个通电导体中电流的方向改变时，它产生的磁场方向也会发生改变；而磁场对通电导体的作用力的方向与电流的方向 和磁场的方向有关，另一个通电导体中电流的方向不变，但磁场的方向变化了，它受到的磁场力的方向就会改变，所以改变其中一根导线的电流方向，产生的实验现象是两根导 线将会相互排斥。 （3）①分析1、2实验可知：在两个导线中电流大小和导线之间的距离r相同时，导线越长，平行通电导线之间相互作用力F越大，说明其他条件不变时，平行通电导线之间作用力的大小F与电流成正比；②分析1、3实验可知：在两个导线的长度和导线之间的距离相同时，电流越大，平行通电导线之间相互作用力F越大，说明其他条件不变时，平行通电导线之间作用力的大小F与导线的长度成正比；③分析1、4实验可知：在导线长度和两个导线中电流大小相同时，导线之间的距离，越小，平行通电导线之间相互作用力F越大，说明其他条件不变时，平行通电导线之间作用力的大小F与导线之间的距离r成反比。综上： F与I1、I2、L成正比，与r成反比 。 18．如图是课堂上老师做的演示实验。在原来静止的小磁针上方平行地放一根直导线。 闭合开关，小磁针发生了转动。某同学看了实验后想到：小磁针转动肯定是因为受到力的 作用。这个力是谁施加给它的呢?他做了如下几种猜想： ①可能是风吹； ②可能是小磁针旁磁铁的吸引； ③还可能是直导线中有电流通过时产生了磁场。 （1）该同学得出“小磁针转动是因为受到力的作用”的结论，其依据是　 　。 （2）为了使实验有明显现象，直导线应 　 　放置 (填“南北”或“东西”)。 （3）用烧杯将小磁针罩住是为了验证猜想　 　 ( 填 序 号 ) 。 （4）为了验证是“直导线中通过的电流产生的磁场使小磁针转动”这一事实，最简单的实验操作是　 　。 【答案】（1）力能使物体的运动状态发生改变 （2）南北 （3）① （4）断开开关，观察小磁针是否立即回到原来的南北指向 【解析】【分析】（1）根据力与运动的关系分析解答； （2）根据通电导线周围磁场的分布规律分析； （3）烧杯可以阻断空气的流动； （4）断开开关后，如果小磁针的指向不变，那么说明小磁针的转动与电流产生的磁场无关；否则，说明小磁针的转动与电流产生的磁场有关。 【解答】（1）该同学得出“小磁针转动是因为受到力的作用”的结论，其依据是力能使物体的运动状态发生改变。 （2）小磁针静止时指向南北方向，当直导线与小磁针平行时，也就是沿南北方向放置时，它产生的磁场对小磁针的作用力最大，会使小磁针发生明显的偏转； （3） 用烧杯将小磁针罩住可以防止风吹对小磁针的影响，因此是为了验证猜想①； （4）为了验证是“直导线中通过的电流产生的磁场使小磁针转动”这一事实，最简单的实验操作是：断开开关，观察小磁针是否立即回到原来的南北指向。 19．如图所示的实验装 置，在两根水平且平行的金属轨道上放一根导体棒ab。 （1）接通电源，这时会看到导体ab向左运动，这表明　 　 ； （2）若只对调磁体的磁极或只改变导体ab中的电流方向，观察到导体ab均向右运动，这表明　 　； （3）如果把磁体的两极对调，同时改变通过导体ab中的电流方向，会看到导体ab的运动方向跟原来　 　 (填“相同”或“相反”)。 【答案】（1）通电导体在磁场中会受到力的作用 （2）通电导体 在磁场中受力的方向与磁场方向和电流方向有关 （3）相同 【解析】【分析】（1）力是改变物体运动状态的原因； （2）（3）根据通电导体受力方向的影响因素的知识解答。 【解答】（1）接通电源，这时会看到导体ab向左运动，说明导体ab受到了向左的力的作用，表明通电导体在磁场中会受到力的作用。 （2）只对调磁体的磁极或只改变导体ab中的电流方向，观察到导体ab均向右运动，说明导体ab受力的方向发生了改变，表明通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向和电流方向有关。 （3）把磁体的两极对调，同时改变通过导体ab中的电流方向，导体ab的受力方向不变，即导体ab的运动方向跟原来相同。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$