第三节 磁场对通电导线的作用(高效培优讲义)物理沪科版2024九年级全一册

第三节 磁场对通电导线的作用 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 通电导线在磁场中的受力情况 1 题型2 直流电动机是如何工作的 4 【能力培优练】 8 【链接中考】 14 【重难题型讲解】 题型1 通电导线在磁场中的受力情况 1．实验器材： 电源、导线、开关、滑动变阻器、蹄形磁铁、细铝棒 特别提醒： 不能用铜棒、铁棒。 （1）不用铁棒是因为磁铁本来就能吸引铁钴镍等物质； （2）不用铜棒是因为铜棒质量大惯性大，运动状态很难改变。 2.实验现象： （1）合上开关，导体棒运动起来； （2）只改变电流方向，导体棒向相反方向运动； （3）只改变磁场方向，导体棒向相反方向运动。 3.实验结论： （1）通电导体在磁场内受到磁力的作用。 （2）通电导体在磁场内所受磁力的方向与电流方向和磁场方向有关。 （3）当电流方向或磁场方向中的一个发生改变时，力的方向一定改变；当二者同时改变，力的方向反而不变。 4.能量转化： 电能转化为机械能。（因为有电，所以运动） 5.扬声器： （1）作用：把电流信号转化为声音信号。 （2）结构：如图 （3）工作原理：磁场对通电导体有力的作用。 6.电流表和电压表： （1）工作原理： 通电线圈在磁场内受力转动。 （2）电流（压）表接线时为什么必须让电流“+进-出”，若接反了指针为什么会反转？ 因为通电导体在磁场内所受磁力的方向与电流方向和磁场方向有关。当电流方向或磁场方向中的一个发生改变时，力的方向一定改变。 7.电磁弹射器： （1）电磁弹射器是航空母舰上的一种舰载机起飞装置，我国的福建号号航母也已经装备。 （2）工作原理：磁场对通电导体有力的作用。 【典例1-1】（2025·江苏盐城·一模）如图所示的实验中，闭合开关，观察到铝棒向左运动，这说明磁场对 有力的作用，利用这一原理可以制成 机；断开开关，对调电源正、负两极，重新接入电路，再次闭合开关，观察到铝棒向右运动，该步骤是验证 的猜想。 【典例1-2】（2025·广东广州·一模）如图所示，在磁场中的矩形铜线框处于静止状态。闭合开关后，AB段导体受到向上的磁场力，则（　　） A．电路中M处的电流大于Q处的电流 B．CD段导体受到磁场力的方向向下 C．矩形铜线框一定发生转动 D．若只将电源正负极对调，CD段受到磁场力的方向一定向下 【典例1-3】（2025·黑龙江哈尔滨·一模）我国家庭电路使用的是 （交流电/直流电），白炽灯是一种电流通过灯丝，灯丝发热发光的家庭照明电器，将强磁体靠近通电白炽灯的灯丝，如图所示，可以观察到灯丝抖动，说明 。 跟踪训练1 （2025·山东济南·二模）如图，一个不能打开的盒子外露出一段导线，小明为判断其中是否有电流，将导线悬挂起来，并将一个蹄形磁体缓慢靠近，发现导线向靠近磁体的方向运动，说明导线中 （选填“有”或“无”）电流，利用此原理可制成 （选填“电动机”或“发电机”）。 跟踪训练2 （2025·黑龙江哈尔滨·三模）如图所示，将扬声器的线圈一端连接电源负极，另一端与电源正极不断碰触，会听到扬声器发出“咔咔”的响声，这是因为变化的电流通过绕圈，使其在 中受到变化的力，从而带动锥形纸盆 而发声。 跟踪训练3 （2025·安徽安庆·模拟预测）如图所示是电流表内部结构图，当线圈中有电流通过时，线圈受力转动带动指针偏转，从而显示出线圈中电流的大小，其工作原理与 （选填“电动机”或“发电机”）相同。 题型2 直流电动机是如何工作的 1．磁场对通电线圈的作用： （1）一般通电矩形线圈在磁场中不能连续转动，只能转动半圈。因为线圈转动平衡位置时收到竖直方向上一对平衡力的作用，所以不能继续转动下去。 （2）如何实现线圈连续转动： 如果在线圈越过平衡位置后停止对线圈供电，由于惯性，线圈继续转动。转动半周后再继续供电，并且改变线圈内的电流方向，线圈就可以持续转下去了。换向器就可以完成这个任务。 （3）换向器： ①结构：两个彼此绝缘的铜半环。 ②作用：每当线圈刚转过平衡位置时，就自动改变线圈内的电流方向，使线圈连续转动。 2.电动机的定义： 能够把电能转化为机械能的装置。 3.工作原理： 通电线圈在磁场内受力转动。 4.构造： 磁极、线圈、换向器、电刷。（或转子和定子） 5.改变电动机转动方向的方法： （1）只改变电流方向。（交换电源正负极） （2）只改变磁场方向。（对调磁极） 6.提高电动机转速的方法： （1）增大电流。 （2）换用磁性更强的磁体。 （3）增大线圈匝数。 【典例2-1】（2025·陕西咸阳·二模）小明周末在家发现了如图1所示的材料，当小明将强磁铁靠近铜丝时，观察到的现象是铜丝 （选填“被吸引”或“不被吸引”）。小明将几种材料组合成了如图2所示的装置，发现铜线圈快速地转动起来，19世纪的科学家根据这个原理制成了 （选填“电动机”或“发电机”）；若调换强磁铁的磁极，铜线圈转动的方向与原来 。 【典例2-2】（2025·江西抚州·二模）如图所示是直流电动机的模型，闭合开关后线圈顺时针转动，下列分析正确的是（　　） A．该装置工作原理是电磁感应原理 B．图中线圈正好处于平衡位置 C．该装置工作时，将电能全部转化为机械能 D．若改变电源方向，线圈将逆时针转动 【典例2-3】（2025·河北石家庄·一模）《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》指出：发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。下列原理图与新能源电动汽车动力装置的工作原理相同的（　　） A． B． C． D． 跟踪训练1 （2025·黑龙江哈尔滨·二模）小文制作的电动机模型如图，线圈由漆包线绕成，将线圈一端的漆全部刮掉，另一端只刮掉半周，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．只交换电池正负极，线圈转动方向不变 C．将机械能转化为电能 D．同时交换磁体磁极，电池正负极，线圈转动方向不变 跟踪训练2 （2024·广西）（多选）如图，兴趣小组制作了一个电动机，给线圈通电，轻轻一推，线圈就会持续转动。下列关于电动机的说法正确的有（　　） A 电动机主要由磁体和线圈组成 B. 电动机主要把动能转化为电能 C. 对调电源正、负极可以改变线圈的转动方向 D. 电流通过线圈产生的热量与线圈的电阻无关 【能力培优练】 1．（2025·广东·中考真题）如图所示实验中，闭合开关，导体ab向右运动，下列操作能让导体ab向左运动的是（　　） A．改变电压大小 B．改变电流方向 C．改变电流大小 D．改变导体ab长度 2．（2025·辽宁大连·模拟预测）外骨骼机器人利用传感器感知人体意图，通过电动机驱动，向穿戴者提供助力，减少人体发力。如图所示的装置中，与其原理相同的是（　　） A． B． C． D． 3．（2025·甘肃兰州·中考真题）图甲是某蔬菜大棚里使用的一种温度自动报警器，在温度计里封入一段金属丝，当温度达到金属丝下端所指温度时，扬声器响起，发出报警信号。下列说法错误的是（    ） A．动圈式扬声器的工作原理与图乙所示原理相同 B．温度低于金属丝下端所指温度时，电磁铁断电失去磁性，衔铁被释放，扬声器停止报警 C．温度计与金属丝相当于控制电磁铁的开关，实现了高温自动化报警 D．煤油可用作自动报警器温度计中的工作液体 4．（2025·山东日照·二模）某同学在整理《电与磁》的笔记时，图片与知识点的对应出现错误的是（　　） A．图甲：最早发现地磁场的两极与地理的两极不重合的科学家是中国宋代的沈括 B．图乙：通过调整通电螺线管中的电流强度，可以实现对螺线管磁性强度的调节 C．图丙：扬声器的工作原理与发电机的原理是相同的 D．图丁：当只改变电流方向时，通电导体所受力的方向也会随之改变 5．（2025·广东汕头·一模）如图是小明自制的电动机：金属支架m、n固定在木板上；粗漆包线绕成矩形线圈abcd，两端伸出作为引线并放在支架上；用另一段漆包线绕在铁芯上制作电磁铁，置于线圈之下。按图示接入电路。关于自制电动机下列说法正确的是（　　） A．矩形线圈与下方电磁铁串联 B．引线上的漆皮是绝缘体，必须全部刮掉 C．闭合开关，通电线圈上端磁极是N极 D．线圈通电会转动，与扬声器的工作原理相同 6．（2025·江苏扬州·三模）将一段裸铜导线弯成如图乙所示形状的线框，将它置于一节5号干电池上（线框上端的弯折处A与正极接触良好），一块圆柱形强磁铁吸附在电池的负极，使铜导线框下面的两端P、Q与磁铁表面保持良好接触，放手后线框就会开始转动，成为一个“简易电动机”，如图丙所示。（电流受力与磁场和电流方向的关系如图甲）关于该“简易电动机”，下列说法中正确的是（　　） A．线框会转动是由于受到电场力的作用 B．电路中的热功率等于线框旋转的机械功率 C．如果磁铁吸附在电池负极的是S极，那么从上向下看，线框做逆时针转动 D．如果线框下面只有一端导线与磁铁良好接触，则线框将上下振动 7．（2025·广东广州·二模）图中，⊗表示导线中的电流方向垂直于纸面向里，⊙表示导线中的电流方向垂直于纸面向外，F是磁场对通电导线的作用力。下列选项中，磁场对通电导线的力的方向正确的是（    ） A． B． C． D． 8．（2025·辽宁朝阳·三模）极光是带电粒子从外层空间猛烈冲击地球南北极高空的稀薄大气层时，发出的一种耀眼的 （选填“红外线”“紫外线”或“可见光”），是人类用肉眼可见的空间物理现象。带电粒子流中主要是电子和质子，它们在地磁场中受力方向 （选填“相同”或“相反”）。 9．（2025·贵州毕节·三模）晓丽在打扫实验室卫生时偶然发现：将磁体靠近通电白炽灯的灯丝，灯丝在晃动。产生这一 现象的原因与 （选填“电动机”或“发电机”）的原理相同。 10．（2025·广东广州·三模）小明打开一只电流表的外壳，观察电流表的内部结构，示意图如图甲所示。给电表线圈通入电流I后，线圈顺时针转动； (1)撤去磁体，再次给电表线圈通入大小和方向均相同的电流I，指针将 （选填“不动”，“顺时针转动”或“逆时针转动”）。 (2)小明把线圈拆出来,其侧面示意图如图乙，则通入图乙中标示方的电流I时，它的P端是 极（选填“N”或“S”极）。 (3)把磁体、线圈装回原来位置，若让电流从B接线柱流入，A接线柱流出，线圈受到磁体的力如图甲所示；若仅改变电流方向，让电流从A接线柱流入，B接线柱流出，请在图丙中画出线圈Q点受力的示意图 ； 11．（2025·山东济宁·三模）如图甲、乙所示，在线圈转动过程中，经过图甲位置时，线圈左右两边所受的两个力不平衡的原因是这两个力 ；经过图乙位置的线圈恰好处于平衡位置，此时线圈由于 不会静止。 12．（2025·陕西渭南·二模）076两栖攻击舰首舰“四川舰”，是我国自主研制的新型两栖攻击舰，创新运用电磁弹射技术。如图是它的弹射装置，弹射车处于导轨的磁场中，给弹射车内的导体通入强电流就会获得强大推力，并推动舰载机快速起飞。舰载机获得升力是因为机翼上方的空气流速大、压强 （选填“大”或“小”）；弹射车获得推力的原理是 ；在此过程中，将电能转化为 。 13．（2025·江苏扬州·二模）学习了电磁转换知识后，小明利用一节干电池、一个硬铜导线框和纽扣强磁铁，可组装成一个简易电动机，如图所示，同时放手后可观察到导线框abcd以干电池为轴转动起来，导线框转动起来的原理是 ，若要改变导线框转动的方向，可以 ，若要改变导线框转动的速度，可以 ，导线框转动的能量由 能转化而来。 14．（2025·安徽合肥·模拟预测）小齐想知道电风扇转动的原理，于是设计了如图所示的实验进行探究。 （1）闭合开关，给铜棒ab通电，发现铜棒ab向右运动，这表明铜棒ab在磁场中受到力的作用； （2）保持磁场方向不变，将电源正负极对调后接入电路，闭合开关，发现铜棒ab向左运动，这表明 ； （3）继续探究通电导体所受力的方向与磁场方向的关系时，接下来的操作是： 。 15．（2025·山西晋中·三模）【项目提出】小梦学习小组参加了制作电动机模型活动。 【项目实施】将一段漆包线绕成约为 3cm×2cm的矩形线圈，漆包线在线圈的两端各伸出约3cm，然后用小刀刮两端引线的漆皮，并将该线圈放在支架上。线圈两端的引线通过两个支架分别与电池的两极相连，如图所示。给线圈通电并用手轻推一下，线圈就会不停地转下去。 (1)在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮，刮线的要求是 （选填“A”或“B”）。 A．左端全部刮掉，右端全部刮掉 B．左端全部刮掉，右端只刮掉上半周 (2)如果整个制作过程及元件都正常，闭合开关后线圈不动，小梦应该做的尝试是 或 。 【项目拓展】 (3)在制作过程中，若要改变电动机的转动方向，可采取的做法是 。（答出一点即可） 【链接中考】 1.（2025·山西）小亮把旧电风扇中的电动机拆下来，将它与小灯泡连接成如图所示的闭合电路，在电机转轴一端插入细铁棒，快速转动铁棒，灯泡开始发光。下列说法正确的是（） A. 灯泡发光，说明该装置中一定有干电池 B. 转动铁棒，电机线圈做切割磁感线运动 C. 转动铁棒，电机就将电能转化为机械能 D. 若铁棒反向转动，电路中不能产生电流 2.（2025·深圳）全磁悬浮“人工心脏”已研发成功，其核心部件是个带有叶轮的泵，通电后叶轮可高速旋转，带动血液流动。图乙是叶轮悬浮原理简化图，元元同学思考后发现：螺线管通电后，周围存在_______，叶轮受斥力悬浮，叶轮下端的磁极是_____极。 3.（2025·四川广安）如图是2024年杭州马拉松推出的机器狗配速员，机器狗内部电动机的工作原理是（　　） A．电磁感应现象 B．通电导体在磁场中受到力的作用 C．电流的磁效应 D．电流的热效应 4．（2025·河北）如图所示，下列操作或物理知识与结果对应正确的是（　　） A．甲：电磁感应扬声器发声 B．乙：闭合开关电铃发声 C．丙：同名磁极相斥小车相互靠近 D．丁：导线触接电池负极小磁针静止不动 5.（2025·黑龙江绥化卷）电动自行车的主要动力装置是电动机。下列选项中与电动机工作原理相同的是（ ） A. B. C. D. / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三节 磁场对通电导线的作用 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 通电导线在磁场中的受力情况 1 题型2 直流电动机是如何工作的 5 【能力培优练】 10 【链接中考】 21 【重难题型讲解】 题型1 通电导线在磁场中的受力情况 1．实验器材： 电源、导线、开关、滑动变阻器、蹄形磁铁、细铝棒 特别提醒： 一定不能用铜棒、铁棒。 （1）不用铁棒是因为磁铁本来就能吸引铁钴镍等物质； （2）不用铜棒是因为铜棒质量大惯性大，运动状态很难改变。 2.实验现象： （1）合上开关，导体棒运动起来； （2）只改变电流方向，导体棒向相反方向运动； （3）只改变磁场方向，导体棒向相反方向运动。 3.实验结论： （1）通电导体在磁场内受到磁力的作用。 （2）通电导体在磁场内所受磁力的方向与电流方向和磁场方向有关。 （3）当电流方向或磁场方向中的一个发生改变时，力的方向一定改变；当二者同时改变，力的方向反而不变。 4.能量转化： 电能转化为机械能。（因为有电，所以运动） 5.扬声器： （1）作用：把电流信号转化为声音信号。 （2）结构：如图 （3）工作原理：磁场对通电导体有力的作用。 6.电流表和电压表： （1）工作原理： 通电线圈在磁场内受力转动。 （2）电流（压）表接线时为什么必须让电流“+进-出”，若接反了指针为什么会反转？ 因为通电导体在磁场内所受磁力的方向与电流方向和磁场方向有关。当电流方向或磁场方向中的一个发生改变时，力的方向一定改变。 7.电磁弹射器： （1）电磁弹射器是航空母舰上的一种舰载机起飞装置，我国的福建号号航母也已经装备。 （2）工作原理：磁场对通电导体有力的作用。 【典例1-1】（2025·江苏盐城·一模）如图所示的实验中，闭合开关，观察到铝棒向左运动，这说明磁场对 有力的作用，利用这一原理可以制成 机；断开开关，对调电源正、负两极，重新接入电路，再次闭合开关，观察到铝棒向右运动，该步骤是验证 的猜想。 【答案】 通电直导线 电动机 通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关 【详解】[1][2]通电导体在磁场中受到力的作用，铝棒在磁场中，闭合开关，铝棒中有电流，铝棒由静止向左运动，说明磁场对通电导体有力的作用。电动机是利用通电导体在磁场中受到力的作用这一原理制成的。 [3]对调电源正、负两极，改变了导体中电流的方向，再次闭合开关，铝棒将向右运动；该步骤是验证通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关的猜想。 【典例1-2】（2025·广东广州·一模）如图所示，在磁场中的矩形铜线框处于静止状态。闭合开关后，AB段导体受到向上的磁场力，则（　　） A．电路中M处的电流大于Q处的电流 B．CD段导体受到磁场力的方向向下 C．矩形铜线框一定发生转动 D．若只将电源正负极对调，CD段受到磁场力的方向一定向下 【答案】D 【详解】A．电路中M与Q都并联在干路中，所以电路中M处的电流等于Q处的电流，故A错误； B．闭合开关后，AB段导体受到向上的磁场力，电流方向是A到B。因为是并联，那么CD段导体中电流方向是C到D，可判断出CD段导体受到磁场力的方向也向上，故B错误； C．因为AB段和CD段受到的磁场力方向相同，所以一定不发生转动，故C错误； D．若只将电源正负极对调，电流方向会反向，那么CD段导体中电流方向变为D到C，根据受力方向与电流方向的关系，可知CD段受到磁场力的方向一定向下，故D正确。 故选D。 【典例1-3】（2025·黑龙江哈尔滨·一模）我国家庭电路使用的是 （交流电/直流电），白炽灯是一种电流通过灯丝，灯丝发热发光的家庭照明电器，将强磁体靠近通电白炽灯的灯丝，如图所示，可以观察到灯丝抖动，说明 。 【答案】 交流电 通电导体在磁场中受力的作用（磁场对电流有力的作用） 【详解】[1]由用电常识可知，我国家庭电路使用的是交流电，电压是220V，频率是50Hz。 [2]因通电导体在磁场中受力的作用，则将强磁体靠近通电白炽灯的灯丝时，灯泡中有电流通过（且是交流电），所以灯丝会受到磁场力的作用，并且方向在时刻改变，故灯丝会抖动。 跟踪训练1 （2025·山东济南·二模）如图，一个不能打开的盒子外露出一段导线，小明为判断其中是否有电流，将导线悬挂起来，并将一个蹄形磁体缓慢靠近，发现导线向靠近磁体的方向运动，说明导线中 （选填“有”或“无”）电流，利用此原理可制成 （选填“电动机”或“发电机”）。 【答案】 有 电动机 【详解】[1][2]当导线中有电流经过时，处于磁场中的导线会受到力的作用而发生运动；将一个蹄形磁体缓慢靠近，导线向靠近磁体的方向运动，这说明导线中有电流；利用通电导体在磁场中受力而运动的原理，可以制成电动机，给电动机的线圈通电，线圈能在电动机的磁场中转到。 跟踪训练2 （2025·黑龙江哈尔滨·三模）如图所示，将扬声器的线圈一端连接电源负极，另一端与电源正极不断碰触，会听到扬声器发出“咔咔”的响声，这是因为变化的电流通过绕圈，使其在 中受到变化的力，从而带动锥形纸盆 而发声。 【答案】 磁场 振动 【详解】[1][2]通电导体在磁场中受到力的作用。如图，扬声器中有磁体和线圈，线圈处在磁体周围的磁场之中；将扬声器的线圈一端连接电源负极，另一端与电源正极不断碰触，线圈中会产生断断续续的变化的电流，变化的电流通过绕圈，使其在磁场中受到变化的力，从而带动锥形纸盆振动而发声。 跟踪训练3 （2025·安徽安庆·模拟预测）如图所示是电流表内部结构图，当线圈中有电流通过时，线圈受力转动带动指针偏转，从而显示出线圈中电流的大小，其工作原理与 （选填“电动机”或“发电机”）相同。 【答案】电动机 【详解】通过电流表的内部构造显示电流表的工作原理：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。因此可以利用电流表指针的转动幅度来体现电路中电流的大小，而线圈中有电流通过时，电能转化为机械能，因此与电动机原理相同。 题型2 直流电动机是如何工作的 1．磁场对通电线圈的作用： （1）一般通电矩形线圈在磁场中不能连续转动，只能转动半圈。因为线圈转动平衡位置时收到竖直方向上一对平衡力的作用，所以不能继续转动下去。 （2）如何实现线圈连续转动： 如果在线圈越过平衡位置后停止对线圈供电，由于惯性，线圈继续转动。转动半周后再继续供电，并且改变线圈内的电流方向，线圈就可以持续转下去了。换向器就可以完成这个任务。 （3）换向器： ①结构：两个彼此绝缘的铜半环。 ②作用：每当线圈刚转过平衡位置时，就自动改变线圈内的电流方向，使线圈连续转动。 2.电动机的定义： 能够把电能转化为机械能的装置。 3.工作原理： 通电线圈在磁场内受力转动。 4.构造： 磁极、线圈、换向器、电刷。（或转子和定子） 5.改变电动机转动方向的方法： （1）只改变电流方向。（交换电源正负极） （2）只改变磁场方向。（对调磁极） 6.提高电动机转速的方法： （1）增大电流。 （2）换用磁性更强的磁体。 （3）增大线圈匝数。 【典例2-1】（2025·陕西咸阳·二模）小明周末在家发现了如图1所示的材料，当小明将强磁铁靠近铜丝时，观察到的现象是铜丝 （选填“被吸引”或“不被吸引”）。小明将几种材料组合成了如图2所示的装置，发现铜线圈快速地转动起来，19世纪的科学家根据这个原理制成了 （选填“电动机”或“发电机”）；若调换强磁铁的磁极，铜线圈转动的方向与原来 。 【答案】 不被吸引 电动机 相反 【详解】[1]磁铁可以吸引含有铁、钴、镍的物体，当小明将强磁铁靠近铜丝时，观察到的现象是铜丝不被吸引。 [2]小明将几种材料组合成了如图2所示的装置，发现铜线圈快速地转动起来，此时通电的铜线在磁场中受力的作用工作，19世纪的科学家根据这个原理制成了电动机，而发电机的工作原理是闭合电路中的部分导体切割磁感线产生感应电流。 [3]若调换强磁铁的磁极，铜线圈受到的磁力方向改变，铜线圈转动的方向与原来相反。 【典例2-2】（2025·江西抚州·二模）如图所示是直流电动机的模型，闭合开关后线圈顺时针转动，下列分析正确的是（　　） A．该装置工作原理是电磁感应原理 B．图中线圈正好处于平衡位置 C．该装置工作时，将电能全部转化为机械能 D．若改变电源方向，线圈将逆时针转动 【答案】D 【详解】A．电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，不是电磁感应，故A错误； B．图中线圈与磁感线的方向平行，没有处于平衡位置，故B错误； C．电动机工作过程中，消耗的电能大部分转化为机械能，但也有少部分转化为内能，故C错误； D．若改变电源方向，也就是改变了线圈中的电流方向，线圈受力方向改变将逆时针转动，故D正确。 故选D。 【典例2-3】（2025·河北石家庄·一模）《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》指出：发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。下列原理图与新能源电动汽车动力装置的工作原理相同的（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．新能源电动汽车动力装置的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，而图示为奥斯特实验装置，反映了通电导体周围存在磁场，故A不符合题意； B．图示为动圈式话筒，是利用电磁感应现象工作的，故B不符合题意； C．图示为研究发电机工作原理的实验装置，发电机的工作原理也是电磁感应，故C不符合题意； D．图示为研究通电导体在磁场中受力运动的实验装置，说明了电动机的工作原理，与新能源电动汽车动力装置的工作原理相同，故D符合题意。 故选D。 跟踪训练1 （2025·黑龙江哈尔滨·二模）小文制作的电动机模型如图，线圈由漆包线绕成，将线圈一端的漆全部刮掉，另一端只刮掉半周，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．只交换电池正负极，线圈转动方向不变 C．将机械能转化为电能 D．同时交换磁体磁极，电池正负极，线圈转动方向不变 【答案】D 【详解】A．电动机的工作原理是通电导体在磁场中会受到力的作用，不是利用电磁感应原理工作的，故A错误； B．根据通电导体在磁场中受力的作用规律可知，只改换电池正负极，线圈的受力方向即转动方向会发生改变，故B错误； C．电动机是把电能转化为机械能的装置，故C错误； D．根据通电导体在磁场中受力的作用规律可知，同时交换磁体磁极及电池的正负极，线圈的受力方向即转动方向不发生改变，故D正确。 故选D。 跟踪训练2 （2024·广西）（多选）如图，兴趣小组制作了一个电动机，给线圈通电，轻轻一推，线圈就会持续转动。下列关于电动机的说法正确的有（　　） A 电动机主要由磁体和线圈组成 B. 电动机主要把动能转化为电能 C. 对调电源正、负极可以改变线圈的转动方向 D. 电流通过线圈产生的热量与线圈的电阻无关 【答案】AC 【解析】 AB．电动机的工作原理是，通电导体在磁场中受力的作用，所以电动机主要由磁体和线圈组成，工作时主要把电能转化为机械能，故A正确，B错误； C．通电线圈在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向有关，磁场方向不变，对调电源正、负极，可改变线圈中的电流方向，所以能改变电动机的转动方向，故C正确； D．根据焦耳定律可知，电流通过线圈产生的热量与线圈的电阻有关，故D错误。 故选AC。 【能力培优练】 1．（2025·广东·中考真题）如图所示实验中，闭合开关，导体ab向右运动，下列操作能让导体ab向左运动的是（　　） A．改变电压大小 B．改变电流方向 C．改变电流大小 D．改变导体ab长度 【答案】B 【详解】A．通电导体在磁场中受力的方向与磁场的方向和导线棒中电流的方向有关，且两个因素只改变其中一个，导体棒受力方向才会发生改变，改变电压大小，只改变电流的大小，不能改变导体的受力方向，故A不符合题意； B．改变电流方向，磁场的方向不变，可以改变导体受力的方向，可以使导体ab向左运动，故B符合题意； C．改变电流大小，不能改变电流的方向和磁场的方向，因此不能改变导体棒受力的方向，故C不符合题意； D．改变导体ab长度，不能改变电流的方向和磁场的方向，因此不能改变导体棒受力的方向，故D不符合题意。 故选B。 2．（2025·辽宁大连·模拟预测）外骨骼机器人利用传感器感知人体意图，通过电动机驱动，向穿戴者提供助力，减少人体发力。如图所示的装置中，与其原理相同的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．图为地磁场装置图，说明地球周围存在磁场，故A不符合题意； B．闭合开关，通电导体在磁场中受力而运动，是电动机的原理图，故B符合题意； C．图为探究电磁感应实验装置图，说明闭合电路部分导体切割磁感线时会产生感应电流，故C不符合题意； D．图为验电器的工作原理图，同种电荷相互排斥，故D不符合题意。 故选B。 3．（2025·甘肃兰州·中考真题）图甲是某蔬菜大棚里使用的一种温度自动报警器，在温度计里封入一段金属丝，当温度达到金属丝下端所指温度时，扬声器响起，发出报警信号。下列说法错误的是（    ） A．动圈式扬声器的工作原理与图乙所示原理相同 B．温度低于金属丝下端所指温度时，电磁铁断电失去磁性，衔铁被释放，扬声器停止报警 C．温度计与金属丝相当于控制电磁铁的开关，实现了高温自动化报警 D．煤油可用作自动报警器温度计中的工作液体 【答案】D 【详解】A．图乙所示原理和扬声器都是利用通电导体在磁场中受到力的作用来工作的，故A正确，不符合题意； B．温度低于金属丝下端所指温度时，电路断路，线圈中没有电流通过，衔铁被释放，扬声器停止报警，故B正确，不符合题意； C．温度升高时，水银柱上升，与上方金属丝连通，使左侧形成通路，电磁铁中有电流通过，电磁铁吸引衔铁，使触点接触，右侧电路接通，电铃发出报警信号，故C正确，不符合题意； D．煤油是绝缘体，不能用煤油温度计来做开关，故D错误，符合题意。 故选D。 4．（2025·山东日照·二模）某同学在整理《电与磁》的笔记时，图片与知识点的对应出现错误的是（　　） A．图甲：最早发现地磁场的两极与地理的两极不重合的科学家是中国宋代的沈括 B．图乙：通过调整通电螺线管中的电流强度，可以实现对螺线管磁性强度的调节 C．图丙：扬声器的工作原理与发电机的原理是相同的 D．图丁：当只改变电流方向时，通电导体所受力的方向也会随之改变 【答案】C 【详解】A．在北宋学者沈括的《梦溪笔谈》中，记载了磁针所指方向不完全指南北这一事实，故他是世界上最早发现这一事实的人，故A正确，不符合题意； B．通电螺线管的磁性与电流的大小和线圈的匝数有关，因此通过调整通电螺线管中的电流强度，可以实现对螺线管磁性强度的调节，故B正确，不符合题意； C．扬声器的工作原理是通电导线在磁场中受到力的作用，与电动机的原理相同，故C错误，符合题意； D．通电导体所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，只改变电流方向或磁场方向时，通电导体所受力的方向也会随之改变，故D正确，不符合题意。 故选C。 5．（2025·广东汕头·一模）如图是小明自制的电动机：金属支架m、n固定在木板上；粗漆包线绕成矩形线圈abcd，两端伸出作为引线并放在支架上；用另一段漆包线绕在铁芯上制作电磁铁，置于线圈之下。按图示接入电路。关于自制电动机下列说法正确的是（　　） A．矩形线圈与下方电磁铁串联 B．引线上的漆皮是绝缘体，必须全部刮掉 C．闭合开关，通电线圈上端磁极是N极 D．线圈通电会转动，与扬声器的工作原理相同 【答案】D 【详解】A．线圈abcd与电磁铁分别接在电源两极，有独立的电流路径，连接方式是并联，故A错误； B．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为转动，另一个半周没有电流通过，不受磁场力的作用，利用惯性转动，这样才能使线圈在磁场中持续转动下去，如果两端的漆皮都刮掉，线圈每转过半圈，受力方向发生变化，会来回摆动，故B错误； C．电流从电磁铁的下端流入，上端流出，由安培定则通电线圈下端磁极是N极，上端是S极，故C错误； D．线圈通电会转动，说明通电导体在磁场中受到力的作用，扬声器是根据通电导体在磁场中受力的作用制成的，与扬声器的工作原理相同，故D正确。 故选D。 6．（2025·江苏扬州·三模）将一段裸铜导线弯成如图乙所示形状的线框，将它置于一节5号干电池上（线框上端的弯折处A与正极接触良好），一块圆柱形强磁铁吸附在电池的负极，使铜导线框下面的两端P、Q与磁铁表面保持良好接触，放手后线框就会开始转动，成为一个“简易电动机”，如图丙所示。（电流受力与磁场和电流方向的关系如图甲）关于该“简易电动机”，下列说法中正确的是（　　） A．线框会转动是由于受到电场力的作用 B．电路中的热功率等于线框旋转的机械功率 C．如果磁铁吸附在电池负极的是S极，那么从上向下看，线框做逆时针转动 D．如果线框下面只有一端导线与磁铁良好接触，则线框将上下振动 【答案】C 【详解】A．通电导体在磁场中会受到力的作用，所以线框会转动是由于受到磁场力的作用，故A错误； B．本题模型为简易电动机，电动机将电能主要转化为机械能，极少部分转化为内能，所以电路中的热功率小于线框旋转的机械功率，故B错误； C．如果磁铁吸附在电池负极的是S极，磁场方向是向上的，根据左手定则，左侧线框因电流流向负极而受力方向向外，右侧线框因电流流向负极而受力方向向内，从上向下看，线框将做逆时针转动，故C正确； D．如果线框下面只有一端导线与磁铁良好接触，则只有半个线圈受力转动且受力方向不变，线圈转动方向也不变，所以线框不会上下振动，故D错误。 故选C。 7．（2025·广东广州·二模）图中，⊗表示导线中的电流方向垂直于纸面向里，⊙表示导线中的电流方向垂直于纸面向外，F是磁场对通电导线的作用力。下列选项中，磁场对通电导线的力的方向正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．由安培定则可知，左边螺线管的右端为N极，右边螺线管的左端为S极，导线位置磁场指向右方，电流方向垂直纸面向外，根据左手定则，拇指应指向上方，而图中力F方向向下，故A错误； B．由安培定则可知，左边螺线管的左端为S极，左侧导线位置磁场指向右方，电流方向垂直纸面向外，根据左手定则，拇指应指向上方，图中力F方向向上，正确； 由安培定则可知，右边螺线管的右端为S极，右侧导线位置磁场指向左方，电流方向垂直于纸面向里，根据左手定则，拇指应指向上方，图中力F方向向上，正确；故B正确； C．如图导线cd的电流方向垂直纸面向外，磁场指向左方，根据左手定则，拇指应指向下方，而图中力F方向向上，故C错误； D．蹄形磁铁上端为N极，下端为S极，导线所在处磁场方向向下，电流方向垂直纸面向里，根据左手定则，拇指应指向左侧，而图中力F方向向右，故D错误。 故选B。 8．（2025·辽宁朝阳·三模）极光是带电粒子从外层空间猛烈冲击地球南北极高空的稀薄大气层时，发出的一种耀眼的 （选填“红外线”“紫外线”或“可见光”），是人类用肉眼可见的空间物理现象。带电粒子流中主要是电子和质子，它们在地磁场中受力方向 （选填“相同”或“相反”）。 【答案】 可见光 相反 【详解】[1]极光能被人看到，是可见光。 [2]由于电子带负电，质子带正电，所以它们同向运动时形成的电流方向相反，则在磁场中受到的力的方向相反。 9．（2025·贵州毕节·三模）晓丽在打扫实验室卫生时偶然发现：将磁体靠近通电白炽灯的灯丝，灯丝在晃动。产生这一 现象的原因与 （选填“电动机”或“发电机”）的原理相同。 【答案】电动机 【详解】电动机的原理是通电导体在磁场中会受力的作用。且导体的受力方向与磁场方向和电流的方向有关，所以将磁体靠近通电白炽灯的灯丝，因灯泡中有电流通过，并且是交流电，所以灯丝会受到磁场力的作用，并且受力的方向在时刻改变，所以灯丝会发生晃动。 10．（2025·广东广州·三模）小明打开一只电流表的外壳，观察电流表的内部结构，示意图如图甲所示。给电表线圈通入电流I后，线圈顺时针转动； (1)撤去磁体，再次给电表线圈通入大小和方向均相同的电流I，指针将 （选填“不动”，“顺时针转动”或“逆时针转动”）。 (2)小明把线圈拆出来,其侧面示意图如图乙，则通入图乙中标示方的电流I时，它的P端是 极（选填“N”或“S”极）。 (3)把磁体、线圈装回原来位置，若让电流从B接线柱流入，A接线柱流出，线圈受到磁体的力如图甲所示；若仅改变电流方向，让电流从A接线柱流入，B接线柱流出，请在图丙中画出线圈Q点受力的示意图 ； 【答案】(1)不动 (2)S (3) 【详解】（1）电流表指针转动是因为通电线圈在磁场中受力，撤去磁体后，线圈不受磁场力，所以指针不动。 （2）由图乙可知，电流从线圈上方流入，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，大拇指指向下端，下端为N极，则可判断P端是S极。 （3）通电线圈在磁场中的受力方向与电流方向、磁场方向有关，只改变电流方向，通电线圈受力方向改变，故图丙中Q点受力方向与甲图中相反，即向上。如图所示： 11．（2025·山东济宁·三模）如图甲、乙所示，在线圈转动过程中，经过图甲位置时，线圈左右两边所受的两个力不平衡的原因是这两个力 ；经过图乙位置的线圈恰好处于平衡位置，此时线圈由于 不会静止。 【答案】 不在同一直线上 惯性 【详解】[1]在线圈转动过程中，经过图甲位置时，由于线圈左右两边所处的磁场方向相同，通过的电流大小相同，但方向相反，则所受的两个力大小相同，方向相反，但不在同一直线上，不是一对平衡力，所以线圈左右两边所受的两个力不平衡的原因是这两个力不在同一直线上。 [2]经过图乙位置的线圈恰好处于平衡位置，此时线圈不会静止是因为线圈由于惯性要保持原来的运动状态。 12．（2025·陕西渭南·二模）076两栖攻击舰首舰“四川舰”，是我国自主研制的新型两栖攻击舰，创新运用电磁弹射技术。如图是它的弹射装置，弹射车处于导轨的磁场中，给弹射车内的导体通入强电流就会获得强大推力，并推动舰载机快速起飞。舰载机获得升力是因为机翼上方的空气流速大、压强 （选填“大”或“小”）；弹射车获得推力的原理是 ；在此过程中，将电能转化为 。 【答案】 小 通电导体在磁场中受力的作用 机械能 【详解】[1]当舰载机在空中飞行时，由于机翼是上表面凸起下表面平直的特殊形状，流过机翼上方的空气流速大于机翼下方的空气流速，因此机翼上方空气对机翼上表面的压强小于机翼下表面的压强，机翼上下表面所受压力差，形成向上的升力，故舰载机获得升力是因为机翼上方的空气流速大，压强小。 [2][3]弹射车处于导轨的磁场中，给弹射车内的导体通入强电流才获得强大的推力，这与电动机的工作原理相似，故弹射车获得推力的原理是通电导体在磁场中受力的作用；在此过程中，将电能转化为机械能。 13．（2025·江苏扬州·二模）学习了电磁转换知识后，小明利用一节干电池、一个硬铜导线框和纽扣强磁铁，可组装成一个简易电动机，如图所示，同时放手后可观察到导线框abcd以干电池为轴转动起来，导线框转动起来的原理是 ，若要改变导线框转动的方向，可以 ，若要改变导线框转动的速度，可以 ，导线框转动的能量由 能转化而来。 【答案】 见解析 对调磁体的N、S极/改变线圈中电流方向 换电压更大的电池 电 【详解】[1]放手后导线框中有电流通过，由于通电线圈在磁场中会受到力的作用，可观察到导线框abcd以干电池为轴转动起来。 [2]通电导体在磁场中受力的方向与磁感线方向和电流方向有关，两者中任一影响因素方向发生改变导体在磁场中受力方向会发生改变，若两者同时改变则受力方向不变，若要改变导线框转动的方向，即改变线圈受力方向，可以通过对调磁体的N、S极来改变磁感线方向或改变线圈中电流方向。 [3]导线框abcd两端电压不同，导线框转动的速度不同，要改变导线框转动的速度，可以换电压更大的电池。 [4]放手后导线框中有电流通过，电能转化为导线框的机械能，所以导线框转动。 14．（2025·安徽合肥·模拟预测）小齐想知道电风扇转动的原理，于是设计了如图所示的实验进行探究。 （1）闭合开关，给铜棒ab通电，发现铜棒ab向右运动，这表明铜棒ab在磁场中受到力的作用； （2）保持磁场方向不变，将电源正负极对调后接入电路，闭合开关，发现铜棒ab向左运动，这表明 ； （3）继续探究通电导体所受力的方向与磁场方向的关系时，接下来的操作是： 。 【答案】 通电导体在磁场中受力的方向与电流方向有关 见解析 【详解】（2）[1]保持磁场方向不变，将电源正负极对调后接入电路，改变了导体中的电流方向，闭合开关，发现铜棒ab向左运动，铜棒ab受力方向发生改变，这表明通电导体在磁场中受力的方向与电流的方向有关。 （3）[2]继续探究通电导体所受力的方向与磁场方向的关系时，要控制电流的方向不变，只改变磁场的方向，故接下来的操作是：保持导体中电流方向不变，调换磁体的 N、S极，闭合开关，观察导体的运动方向。 15．（2025·山西晋中·三模）【项目提出】小梦学习小组参加了制作电动机模型活动。 【项目实施】将一段漆包线绕成约为 3cm×2cm的矩形线圈，漆包线在线圈的两端各伸出约3cm，然后用小刀刮两端引线的漆皮，并将该线圈放在支架上。线圈两端的引线通过两个支架分别与电池的两极相连，如图所示。给线圈通电并用手轻推一下，线圈就会不停地转下去。 (1)在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮，刮线的要求是 （选填“A”或“B”）。 A．左端全部刮掉，右端全部刮掉 B．左端全部刮掉，右端只刮掉上半周 (2)如果整个制作过程及元件都正常，闭合开关后线圈不动，小梦应该做的尝试是 或 。 【项目拓展】 (3)在制作过程中，若要改变电动机的转动方向，可采取的做法是 。（答出一点即可） 【答案】(1)B (2) 增大电源电压 换一块磁性更强的磁体 (3)将电源的正、负极对调/将磁体的N、S极对调 【详解】（1）在制作简易电动机模型时，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而转动，另一个半周利用惯性转动，若两端的漆皮都全部刮掉，线圈就不能持续转动。 故选B。 （2）[1][2]如果整个制作过程及元件都正常，闭合开关后线圈不动，可能是线圈受力太小，原因是电流太小或磁场太弱，所以可以增大电源电压来增大电流，或者换用磁性更强的磁体 。 （3）电动机的转动方向与电流方向和磁场方向有关，所以若要改变电动机的转动方向，可采取的做法是改变电流方向，比如对调电源正负极；或者改变磁场方向，比如对调磁体的磁极。 【链接中考】 1.（2025·山西）小亮把旧电风扇中的电动机拆下来，将它与小灯泡连接成如图所示的闭合电路，在电机转轴一端插入细铁棒，快速转动铁棒，灯泡开始发光。下列说法正确的是（） A. 灯泡发光，说明该装置中一定有干电池 B. 转动铁棒，电机线圈做切割磁感线运动 C. 转动铁棒，电机就将电能转化为机械能 D. 若铁棒反向转动，电路中不能产生电流 【答案】B 【解析】 【详解】AB．灯泡发光，说明电路中有电流；产生电流的现象为电磁感应现象，所以转动铁棒，电机线圈做切割磁感线运动，该装置中没有干电池，故A错误，B正确； C．转动铁棒，电机就将机械能转化为电能，产生电能供灯泡使用，故C错误； D．若铁棒反向转动，电机线圈也做切割磁感线运动，电路中能产生电流，故D错误。 故选B。 2.（2025·深圳）全磁悬浮“人工心脏”已研发成功，其核心部件是个带有叶轮的泵，通电后叶轮可高速旋转，带动血液流动。图乙是叶轮悬浮原理简化图，元元同学思考后发现：螺线管通电后，周围存在_______，叶轮受斥力悬浮，叶轮下端的磁极是_____极。 【答案】 ①. 磁场 ②. N 【解析】 【详解】[1]由奥斯特实验的结论可知，通电导体周围存在磁场，所以螺线管通电后，周围存在磁场。 [2]由图乙可知，电流从右侧螺线管的下端流入、上端流出，根据安培定则可知，螺线管的上端为N极，叶轮受斥力悬浮，由同名磁极相互排斥可知，叶轮下端的磁极是N极。 3.（2025·四川广安）如图是2024年杭州马拉松推出的机器狗配速员，机器狗内部电动机的工作原理是（　　） A．电磁感应现象 B．通电导体在磁场中受到力的作用 C．电流的磁效应 D．电流的热效应 【答案】B 【解析】电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动。 A．电磁感应现象是发电机的原理，故A不符合题意； B．通电导体的磁场中受到力的作用，电动机中的线圈中通以电流时，在磁场中受力转动，利用换向器改变线圈中电流方向从而使它持续转动，故B符合题意； C．电流的磁效应是指通电导体周围存在磁场，是电磁铁的原理，故C不符合题意； D．电流的热效应是电热器的原理，故D不符合题意。 故选B。 4．（2025·河北）如图所示，下列操作或物理知识与结果对应正确的是（　　） A．甲：电磁感应扬声器发声 B．乙：闭合开关电铃发声 C．丙：同名磁极相斥小车相互靠近 D．丁：导线触接电池负极小磁针静止不动 【答案】B 【解析】A．扬声器中的线圈通过电流时，线圈会受到永久磁铁的磁场力的作用，当线圈中电流的方向改变时，线圈受到力的方向改变，带动与线圈相连的纸盆振动，纸盆振动发声，扬声器工作的主要原理是通电导体在磁场中受到力的作用，故A错误； B．闭合开关，电磁铁中有电流通过，电磁铁有磁性吸引衔铁，敲击铃碗发声，故B正确； C．车上相邻的两个磁极都是N极，同名磁极相斥，两个小车相互远离，故C错误； D．导线触接电池负极，导线中有电流通过，通电导体周围存在磁场，小磁针受到磁力作用会转动，故D错误。 故选B。 5.（2025·黑龙江绥化卷）电动自行车的主要动力装置是电动机。下列选项中与电动机工作原理相同的是（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】A．该图是电铃工作原理图，利用电流的磁效应工作，故A不符合题意； B．该图是发电机工作原理图的一部分，基于电磁感应原理（闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动产生感应电流），故B不符合题意； C．该图是奥斯特实验原理图，表明电流周围存在磁场，体现电流的磁效应，故C不符合题意； D．该图有电源，闭合开关后，导体在磁场中会受力运动，与电动机工作原理（通电导体在磁场中受力运动 ）相同，故D符合题意。 故选D。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$