第三节 磁场对通电导线的作用（重难点训练）物理新教材沪科版九年级全一册

第三节 磁场对通电导线的作用 一．影响磁场对通电导线作用力大小和方向的因素(共 5小题) 二．通电线圈在磁场中受力情况分析(共6 小题) 三．电动机的工作原理(共 5小题) 四．扬声器和耳机的构造及原理(共 6小题) 五．直流电动机的基本构造及转向与转速调节(共 6小题) 六．生活中的电动机(共 5小题) 一．影响磁场对通电导线作用力大小和方向的因素(共 小题) 1．小周用如图所示的实验装置探究磁场对电流的作用。闭合开关S，原本静止的轻质硬直导体AB水平向右运动。要使导体AB水平向左运动，下列措施可行的是（　　） A．将导体AB的两端对调 B．将磁体的N、S极对调 C．将变阻器的接线位置对调 D．将开关S的接线位置对调 2．如图所示电路中，导体棒ab放在蹄形磁体的磁场里，小磁针放在螺线管正下方。闭合开关，发现导体棒ab向右运动，小磁针的N极向下偏转，则下列说法正确的是（　　） A．c、d分别是电源的负极、正极 B．仅对调电源正负极，闭合开关，则导体棒ab向左运动，小磁针N极向上偏转 C．对调电源正负极和蹄形磁体N、S极，闭合开关，则导体棒ab向左运动 D．对调电源正负极和蹄形磁体N、S极，闭合开关，则小磁针N极仍然向下偏转 3．如图所示为某兴趣小组制作的简易电动机，要想改变多匝线圈转动的方向，下列方法可行的是（　　） A．只增强磁体的磁性 B．只减少线圈的匝数 C．只升高电源的电压 D．只对调磁体的两极 4．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 5．小聪利用如图所示的装置做“探究磁场对通电导体的作用”实验。 (1)导体ab应选用轻质的 （选填“铁棒”或“铝棒”）； (2)接通电源，导体ab向右运动，说明磁场对通电导体有 的作用，该过程中 能转化为 能； (3)将图中磁体的N、S极对调或改变通过导体ab的电流方向，观察到导体ab向 运动，说明通电导体在磁场中受到力的方向与 、 方向有关； (4)如果将滑动变阻器的滑片向左移动，闭合开关，发现导体ab不动或运动得很慢，这说明通电导体所受磁场力的大小与 有关。 二．通电线圈在磁场中受力情况分析(共 6小题) 6．如图所示实验装置，当合上开关后，可以看到导线ab沿轨道向右运动。以下分析错误的是（　　） A．电能转化为ab的机械能 B．说明电流通过ab时在其周围产生了磁场 C．利用该实验原理发明了发电机 D．如果将ab固定住，给磁铁装上滚轮，或许会看到磁铁移动 7．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 8．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 9．小明拆开了实验室某电流表，看到内部结构大致如图所示。通电后发现，内部线圈转动会带动螺旋弹簧以及指针偏转。下列说法错误的是（    ） A．它利用了通电导体在磁场中受到力的作用的原理 B．通过电流表的电流越大，螺旋弹簧的形变越大 C．螺旋弹簧的形变越大，指针偏转越明显 D．若电流从负接线柱流入，内部线圈不会受到力的作用 10．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 11．如图甲所示，闭合开关，导体ab向左运动，若只改变电流方向，ab向 （选填“左”或“右”）运动，以此为原理可制成 （选填“电动机”或“发电机”）。如图乙，当开关S闭合时，通电螺线管左侧的小磁针静止时S极的指向如图所示，则电源的右端是 （选填“+”或“﹣”）极。若滑动变阻器的滑片P向右移动，则通电螺线管周围的磁场会 （选填“增强”、“不变”或“减弱”）。 三．电动机的工作原理(共 5小题) 12．《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． 13．（多选）如图所示，兴趣小组制作了一个电动机，给线圈通电后，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．电动机是利用电磁感应原理工作的 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 14．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。 15．如图所示，这是一辆“盐水动力”玩具车，车身上方固定了一个小塑料杯，塑料杯壁内侧有一镁片和一碳片。当往杯中倒入盐水，使镁片和碳片都浸入盐水中时，小车就能缓缓向前运动。插入镁片和碳片的盐水杯相当于电路中的 （选填“用电器”或“电源”），它工作时将 能转化为电能。驱动玩具车前进的电动机是根据 的原理工作的。 16．学习了电磁学的知识后，善思好学的小明利用一节电池、一个硬铜导线框和纽扣强磁铁，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，可以改变线圈中电流方向或 。 四．扬声器和耳机的构造及原理(共 6小题) 17．我国的第三艘航母“福建舰”采用自行研制的电磁弹射器。电磁弹射器的弹射滑块处于强磁场中，当弹射滑块内的导体通以强电流时，弹射滑块受到强大的推力带动舰载机快速起飞。下列图中设备的工作原理与电磁弹射器工作原理相同的是（　　） A．扬声器 B．通电螺线管 C．电子秤 D．电磁起重机 18．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 19．下列关于电和磁相关实验的说法不正确的是（　　） A．图甲，扬声器是利用电磁感应原理工作的 B．图乙，说明通电导体周围存在磁场 C．图丙，闭合开关后，向左移动滑动变阻器的滑片，导体ab受力方向不改变 D．图丁：地球是一个巨大的磁体，地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近 20．如图所示，扬声器的工作原理：当线圈中通有电流时，线圈受到永久磁体的作用而 ，当线圈中的电流反向时，线圈向相反方向 。由于通过线圈的电流是交变电流，它的方向不断变化，线圈就不断地来回振动，带动纸盆也来回 ，于是扬声器就发出了 。 21．如图是悬浮式无线蓝牙音箱，音箱内的扬声器工作原理与 相同（选填“电动机”或“发电机”）。该产品底座里有一个电磁铁，可使箱体悬在空中，这是根据同名磁极相互 的原理实现的。 22．如图所示是一种动圈式耳机的内部结构示意图。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 （选填“向左”、“向右”或“左右往复”）运动。音圈之所以运动，是由于磁场对 有力的作用。 五．直流电动机的基本构造及转向与转速调节(共 6小题) 23．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，下列说法正确的是（　　） A．电动机在工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能 B．线圈由图示位置转动时，ab边受力方向不改变 C．换用磁性更强的磁铁，可加快线圈转动速度 D．对调磁极同时改变电流方向，可加快线圈转动速度 24．如图为直流电动机的两个不同时刻的工作原理图，下列分析正确的是（　　） A．导线ab中的电流在这两个时刻方向不同，受到的磁场力方向也不同 B．甲乙两图中的线圈再转动90度角，都能到达平衡位置 C．由上往下看，线圈中电流均为顺时针方向 D．若电动机持续转动，则电动机内外流的都是直流电 25．如图1为一玩具直流电动机，它在工作时把电能转化为 能；同时改变直流电动机的磁场和电流方向，它的转动方向 （选填“改变”或“不改变”）；小明回家做了一个电动机模型如图2，他将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，要使线圈能连续转动，则另一端的漆皮应刮 （“半周”或“全部”）。 26．小亮同学在学习了“电和磁”的知识后，用甲、乙两个直流电动机设计了如图所示的装置，闭合开关S后甲开始转动，同时用皮带带动乙转动，小灯泡发光。在此过程中，将电能转化为机械能的装置是 （选填“甲”或“乙”），如果要使甲的转动方向与原来相反，可采取的措施是 。 27．如图所示，小西用漆包线自制了一个简易电动机，漆包线在线圈的两端各伸出约3cm，然后用小刀刮去两端的漆皮，方法是 （选A“左端全部刮掉右端刮半周”或B“两端均全部刮掉”），要改变电动机的转动方向可以 。 28．小明学习电动机原理后，制作小小电动机。把一段粗漆包线绕成约的矩形线圈，如图甲所示。漆包线在线圈的两端各伸出约。然后，用小刀刮两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮半周。用硬金属丝做两个支架，固定在硬纸板上。两个支架分别与电池的两极相连。把线圈放在支架上，线圈下放一块磁铁，如图乙所示。给线圈通电并用手轻推一下，线圈就会不停地转下去，小小电动机就制作好了。 (1)电动机工作原理是：通电线圈在 中受力转动； (2)只将磁铁的N、S极对调，线圈转动方向与原来 （选填“相同”或“相反”）； (3)线圈在转动过程中 能转化为 能。 六．生活中的电动机(共5小题) 29．如图所示用电设备中，内部结构不含电动机的是（     ） A． 电吹风 B． 洗衣机 C． 电动自行车 D． 电热水壶 30．电动机是一种高效率、低污染的动力设备，广泛地应用于日常生活和生产实践中．下列家用电器中应用了电动机的是 A．豆浆机 B．电饭锅 C．电热水壶 D．电烤箱 31．电动自行车因为其方便快捷已经成为很多人近距离出行的交通工具。电动自行车正常行驶时，后轮电机驱动轮胎前进，此时电机属于 （选填“电动机”“发电机”或“热机”）。当其下坡时，后轮电机把 能转化为电能储存起来。 32．智能机器人目前已经能够为人类在很多方面提供优质的服务，例如在酒店，机器人可以辅助或替代酒店员工的工作，提供解释如何办理入住和退房手续、送餐等服务。如图所示，某品牌消毒机器人质量为80kg，运行速度为1m/s，g取10N/kg。试问： (1)驱动智能机器人行走的电机工作原理是 ，充电过程中能的转化情况是 。 (2)该机器人以运行速度匀速行驶5min，行驶的路程有多少米？ (3)若该机器人装载8kg消毒液，并静止在水平地面上，与地面接触的总面积为，此时该机器人对地面的压强有多大？ (4)该机器人在粗糙程度相同的水平地面上，以运行速度做匀速直线运动。克服摩擦力做功的功率为49W，则该机器人受到的牵引力多大？ 33．阅读材料，回答问题 秧BOT 蛇年春晚《秧BOT》节目中，由宇树科技自主研发的一群穿着花棉袄的机器人，扭起了秧歌变换队形、舞动身体，多角度转手绢，引发热议。 该款人形机器人，配备了多达23至43个关节电动机，这类关节电动机有别于传统的有刷电动机，是利用直流无刷电动机进行驱动的，再搭配AI技术实现全身运动控制，能够实现单腿跳跃、原地360度转身等复杂动作。 直流无刷电动机的内部结构如图所示，中间的永磁体可绕中心自由转动，三个螺线圈互成120度夹角固定在电动机外壳内部，它们通电可以产生磁场。 (1)直流无刷电动机能够转动，是 在通电线圈产生的磁场中受到力的作用。 (2)为了使直流无刷电动机转动效果更好，应该对三个螺线圈中的 个螺线圈通电。 (3)为驱动下图中的直流无刷电动机顺时针转动，此时通电方案最合理的是________。 A． B． C． D． 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三节 磁场对通电导线的作用 一．影响磁场对通电导线作用力大小和方向的因素(共 5小题) 二．通电线圈在磁场中受力情况分析(共6 小题) 三．电动机的工作原理(共 5小题) 四．扬声器和耳机的构造及原理(共 6小题) 五．直流电动机的基本构造及转向与转速调节(共 6小题) 六．生活中的电动机(共 5小题) 一．影响磁场对通电导线作用力大小和方向的因素(共 小题) 1．小周用如图所示的实验装置探究磁场对电流的作用。闭合开关S，原本静止的轻质硬直导体AB水平向右运动。要使导体AB水平向左运动，下列措施可行的是（　　） A．将导体AB的两端对调 B．将磁体的N、S极对调 C．将变阻器的接线位置对调 D．将开关S的接线位置对调 【答案】B 【详解】A．将A、B两端对调，只是改变了导体的方向，电流方向不变，不会改变运动方向，故A不符合题意； B．将蹄形磁体的N、S极对调，只改变一个影响因素（磁场方向），受力运动方向改变，故B符合题意； C．将变阻器的接线位置对调，改变了电路中的电流，导线的运动速度变化，不会改变运动方向，故C不符合题意； D，将开关S的接线位置对调，不会有任何改变，故D不符合题意。 故选B。 2．如图所示电路中，导体棒ab放在蹄形磁体的磁场里，小磁针放在螺线管正下方。闭合开关，发现导体棒ab向右运动，小磁针的N极向下偏转，则下列说法正确的是（　　） A．c、d分别是电源的负极、正极 B．仅对调电源正负极，闭合开关，则导体棒ab向左运动，小磁针N极向上偏转 C．对调电源正负极和蹄形磁体N、S极，闭合开关，则导体棒ab向左运动 D．对调电源正负极和蹄形磁体N、S极，闭合开关，则小磁针N极仍然向下偏转 【答案】B 【详解】A．小磁针的N极向下偏转，说明螺线管正下方为N极，根据安培定则可知电流从上方流入，下方流出，故c、d分别是电源的正极、负极，故A错误； B，仅对调电源正负极，闭合开关，则导体棒ab向左运动，根据安培定则可知螺线管下端为S极，小磁针N极向上偏转，故B正确； C．对调电源正负极和蹄形磁体N、S极，即同时改变了电流方向和磁场方向，导体棒运动方向不发生改变，所以闭合开关后，导体棒ab还向右运动，故C错误； D．对调电源正负极和蹄形磁体N、S极，因为螺线管只改变了电流方向，所以闭合开关，小磁针N极向上偏转，故D错误。 故选B。 3．如图所示为某兴趣小组制作的简易电动机，要想改变多匝线圈转动的方向，下列方法可行的是（　　） A．只增强磁体的磁性 B．只减少线圈的匝数 C．只升高电源的电压 D．只对调磁体的两极 【答案】D 【详解】电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，其转动方向与电流方向和磁场方向有关。 A．只增强磁铁的磁性可以增加电动机的转动速度，但不能改变转动方向，故A不符合题意； B．只减少线圈的匝数可以改变电动机的转动速度，但不能改变转动方向，故B不符合题意； C．只升高电源的电压，可以改变电动机的转动速度，但不能改变转动方向，故C不符合题意； D．只对调磁体的两极，可以改变转动方向，故D符合题意。 故选D。 4．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。 5．小聪利用如图所示的装置做“探究磁场对通电导体的作用”实验。 (1)导体ab应选用轻质的 （选填“铁棒”或“铝棒”）； (2)接通电源，导体ab向右运动，说明磁场对通电导体有 的作用，该过程中 能转化为 能； (3)将图中磁体的N、S极对调或改变通过导体ab的电流方向，观察到导体ab向 运动，说明通电导体在磁场中受到力的方向与 、 方向有关； (4)如果将滑动变阻器的滑片向左移动，闭合开关，发现导体ab不动或运动得很慢，这说明通电导体所受磁场力的大小与 有关。 【答案】(1)铝棒 (2) 力 电 机械 (3) 左 磁场方向 电流 (4)电流大小 【详解】（1）为了确保实验中导体不受磁场的额外影响，应选择非磁性材料。铁棒是磁性材料，而铝棒是非磁性材料，因此应选择铝棒。 （2）[1][2][3]力可以改变物体的运动状态，当导体ab通电后在磁场中运动，说明磁场对通电导体有力的作用。在这个过程中，消耗电能，得到导体ab的机械能，因此是将电能转化为机械能。 （3）[1][2][3]将磁体的N、S极对调（磁场方向改变）或改变通过导体ab的电流方向，观察到导体ab向左运动，说明导体ab受到磁体对其的作用力方向发生变化，从而说明通电导体在磁场中受到力的方向与磁场方向、电流方向有关。 （4）滑动变阻器滑片向左移动，闭合开关，变阻器连入电路的电阻变大，导致电路中电流减小，导体ab不动或运动得很慢，可知导体ab所受磁场力的大小发生变化，这说明通电导体所受磁场力的大小与电流大小有关。 二．通电线圈在磁场中受力情况分析(共 6小题) 6．如图所示实验装置，当合上开关后，可以看到导线ab沿轨道向右运动。以下分析错误的是（　　） A．电能转化为ab的机械能 B．说明电流通过ab时在其周围产生了磁场 C．利用该实验原理发明了发电机 D．如果将ab固定住，给磁铁装上滚轮，或许会看到磁铁移动 【答案】C 【详解】AD．如图所示实验装置，当合上开关后，电路是通路，根据磁场对电流的作用，可以看到原来静止的导线ab沿轨道向右运动，将电能转化为机械能；磁场对电流有力的作用，由于力的作用是相互的，电流对磁场也有力的作用，在力的作用下如果将ab固定住，给磁铁装上滚轮，或许会看到磁铁移动，综上分析知，故AD正确，不符合题意； B．磁场最基本的性质对放入其中的磁体有力的作用。如图所示实验装置，当合上开关后，可以看到导线ab沿轨道向右运动，说明磁场对导线ab沿有力的作用轨道向右运动，电流通过ab时在其周围产生了磁场，故B正确，不符合题意； C．利用该实验原理发明了电动机，故C错误，符合题意。 故选C。 7．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。 8．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 【答案】B 【详解】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B正确，ACD错误。 故选B。 9．小明拆开了实验室某电流表，看到内部结构大致如图所示。通电后发现，内部线圈转动会带动螺旋弹簧以及指针偏转。下列说法错误的是（    ） A．它利用了通电导体在磁场中受到力的作用的原理 B．通过电流表的电流越大，螺旋弹簧的形变越大 C．螺旋弹簧的形变越大，指针偏转越明显 D．若电流从负接线柱流入，内部线圈不会受到力的作用 【答案】D 【详解】A．由题意可知，线圈通电后，受到磁场作用力而转动，故A正确，不符合题意； B．通过电流表的电流越大，线圈受到的作用力越大，螺旋弹簧的形变越大，故B正确，不符合题意； C．螺旋弹簧的形变越大，指针偏转的角度越大，指针偏转越明显，故C正确，不符合题意； D．电流从负接线柱流入，通过线圈电流方向改变，在磁场方向不变时，线圈的受力方向发生变化，故D错误，符合题意。 故选D。 10．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。 11．如图甲所示，闭合开关，导体ab向左运动，若只改变电流方向，ab向 （选填“左”或“右”）运动，以此为原理可制成 （选填“电动机”或“发电机”）。如图乙，当开关S闭合时，通电螺线管左侧的小磁针静止时S极的指向如图所示，则电源的右端是 （选填“+”或“﹣”）极。若滑动变阻器的滑片P向右移动，则通电螺线管周围的磁场会 （选填“增强”、“不变”或“减弱”）。 【答案】 右 电动机 + 减弱 【详解】[1][2]通电导体在磁场中受力的作用，磁场力的方向与磁场方向和电流方向有关；闭合开关，导体ab向左运动，若只改变电流方向，则导体ab受到磁场力的方向与原来相反，故ab向右运动，应用此原理可制成电动机。 [3][4]如图小磁极静止时左侧为N极、右侧为S极；因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以螺线管左端为N极、右端为S极；根据安培定则判断电流从螺线管右端流入，故电源右端是正极（+），当滑片向右移动时，滑动变阻器连入电阻增大，则由欧姆定律可得，电路中电流减小，故通电螺线管的磁性减弱。 三．电动机的工作原理(共 5小题) 12．《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。 13．（多选）如图所示，兴趣小组制作了一个电动机，给线圈通电后，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．电动机是利用电磁感应原理工作的 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 【详解】A．电动机主要由磁体、线圈、换向器、电刷等组成，磁体和线圈是核心部分，故A正确； B．电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作，电磁感应是发电机原理，故B错误； C．对调电源正、负极，线圈中电流方向改变，磁场对电流作用力方向改变，能改变线圈转动方向，故C正确； D．根据焦耳定律，电流通过线圈产生的热量与线圈电阻有关，故D错误。 故选AC。 14．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。 15．如图所示，这是一辆“盐水动力”玩具车，车身上方固定了一个小塑料杯，塑料杯壁内侧有一镁片和一碳片。当往杯中倒入盐水，使镁片和碳片都浸入盐水中时，小车就能缓缓向前运动。插入镁片和碳片的盐水杯相当于电路中的 （选填“用电器”或“电源”），它工作时将 能转化为电能。驱动玩具车前进的电动机是根据 的原理工作的。 【答案】 电源 化学 通电导体在磁场中受力运动 【详解】[1][2]插入镁片和碳片的盐水杯可使小车运动，说明其可以提供电能，所以相当于电路中的电源，工作时盐水杯中发生化学反应，将化学能转化为电能。 [3]驱动玩具车前进的电动机是根据通电导体在磁场中受力运动的原理工作的。 16．学习了电磁学的知识后，善思好学的小明利用一节电池、一个硬铜导线框和纽扣强磁铁，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，可以改变线圈中电流方向或 。 【答案】 通电线圈在磁场中受力转动 对调磁体的N、S极 【详解】[1]力可以改变物体的运动方向，导线框转动起来是因为通电线圈在磁场中受力转动。 [2]通电线圈在磁场中的受力方向与电流方向、磁场方向有关。若要改变导线框转动的方向，可以改变线圈中电流方向或对调磁体的N、S极，改变磁场方向。 四．扬声器和耳机的构造及原理(共 6小题) 17．我国的第三艘航母“福建舰”采用自行研制的电磁弹射器。电磁弹射器的弹射滑块处于强磁场中，当弹射滑块内的导体通以强电流时，弹射滑块受到强大的推力带动舰载机快速起飞。下列图中设备的工作原理与电磁弹射器工作原理相同的是（　　） A．扬声器 B．通电螺线管 C．电子秤 D．电磁起重机 【答案】A 【详解】由题意可知，电磁弹射器的弹射滑块处于强磁场中，当弹射滑块内的导体通以强电流时，弹射滑块受到强大的推力带动舰载机快速起飞。由此可知其原理是通电导体在磁场中受力而运动； A．扬声器是利用通电导体在磁场中受力而运动的原理工作的，故A符合题意； B．通电螺线管利用的是电流的磁效应，故B不符合题意； C．电子秤的工作原理是压力传感器受到压力时，其电阻值会发生变化，进而通过电路测量出压力的大小。这与电磁弹射器的工作原理无关。故C不符合题意； D．电磁起重机是利用电磁铁工作的，是电流的磁效应，故D不符合题意。 故选A。 18．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。 19．下列关于电和磁相关实验的说法不正确的是（　　） A．图甲，扬声器是利用电磁感应原理工作的 B．图乙，说明通电导体周围存在磁场 C．图丙，闭合开关后，向左移动滑动变阻器的滑片，导体ab受力方向不改变 D．图丁：地球是一个巨大的磁体，地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近 【答案】A 【详解】A．图甲中，交变电流通过线圈时，线圈受到磁铁的作用而运动，于是带动纸盒振动而发声，所以扬声器是利用电流在磁场中受到力的作用，不是利用电磁感应原理工作，故A错误，符合题意； B．图乙中，小磁针能转动是因为受到力作用而转动，这说明通电导体周围存在磁场，故B正确，不符合题意； C．图丙中，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，改变变阻器接入电路的阻值，则电路中的电流随之改变，磁场中的导体ab在力的作用下，运动的快慢不同，方向不改变，故C正确，不符合题意； D．地球周围存在着磁场，地磁场的开关与条形磁体的相似，地磁的北极在地理南极的附近，地磁南极在地理北极的附近，故D正确，不符合题意。 故选A。 20．如图所示，扬声器的工作原理：当线圈中通有电流时，线圈受到永久磁体的作用而 ，当线圈中的电流反向时，线圈向相反方向 。由于通过线圈的电流是交变电流，它的方向不断变化，线圈就不断地来回振动，带动纸盆也来回 ，于是扬声器就发出了 。 【答案】 运动 运动 振动 声音 【解析】【小题1】[1]当线圈中通有电流时，线圈受到永久磁体的作用而受力运动。 [2]通电线圈或导体在磁场中受力方向与磁场方向和电流方向有关，当线圈中的电流反向时，线圈将向相反方向运动（或振动）。 [3][4]由于电流是交变电流，方向不断变化，线圈就不断地来回振动，带动纸盆也来回振动，从而扬声器就发出了声音。 21．如图是悬浮式无线蓝牙音箱，音箱内的扬声器工作原理与 相同（选填“电动机”或“发电机”）。该产品底座里有一个电磁铁，可使箱体悬在空中，这是根据同名磁极相互 的原理实现的。 【答案】 电动机 排斥 【详解】[1]扬声器的原理是通电导体在磁场中受力运动，扬声器和电动机的原理一样。 [2]该产品底座里有一个电磁铁，可使箱体悬在空中，说明电磁铁与箱体相互排斥，根据同名磁极相互排斥的原理制成的。 22．如图所示是一种动圈式耳机的内部结构示意图。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 （选填“向左”、“向右”或“左右往复”）运动。音圈之所以运动，是由于磁场对 有力的作用。 【答案】 左右往复 通电导体 【详解】[1][2]当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时，因为音圈电流方向改变，音圈在磁场中受力的方向改变，音圈带动音膜左右往复运动；音圈之所以运动，是由于磁场对通电导体有力的作用。 五．直流电动机的基本构造及转向与转速调节(共 6小题) 23．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，下列说法正确的是（　　） A．电动机在工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能 B．线圈由图示位置转动时，ab边受力方向不改变 C．换用磁性更强的磁铁，可加快线圈转动速度 D．对调磁极同时改变电流方向，可加快线圈转动速度 【答案】C 【详解】A．电动机工作过程中，消耗的电能大部分转化为机械能，少部分转化为内能，是电流做功的过程，故A错误。 B．线圈由图示位置转动180°时，ab边的电流方向改变，故受力方向改变，故B错误； CD．通电线圈受力与电流大小和磁场强度有关，用磁性更强的磁铁，作用力更大，可加快线圈转动速度，对调磁极同时改变电流方向，受力大小不变，方向不变，转速不变，故C正确，D错误。 故选C。 24．如图为直流电动机的两个不同时刻的工作原理图，下列分析正确的是（　　） A．导线ab中的电流在这两个时刻方向不同，受到的磁场力方向也不同 B．甲乙两图中的线圈再转动90度角，都能到达平衡位置 C．由上往下看，线圈中电流均为顺时针方向 D．若电动机持续转动，则电动机内外流的都是直流电 【答案】ABC 【详解】A．由图可知，导线ab在这两个时刻电流方向不同，由于导体受力方向与磁场方向和电流方向有关，所以两次导线ab的受力方向不同，故A正确； B．平衡位置是指线圈平面与磁感线垂直的位置，图中磁感线从左向右，故甲乙两图中的线圈再转动90度角，都能到达平衡位置，故B正确； C．读图可知：电源的左侧为正极，从上往下看，线圈中电流都是顺时针方向，故C正确； D．电动机之所以能转动，是因为每当转过平衡位置换向器就会改变线圈中电流的方向，即电动机线圈外是直流电，线圈内是交流电，故D错误。 故选ABC。 25．如图1为一玩具直流电动机，它在工作时把电能转化为 能；同时改变直流电动机的磁场和电流方向，它的转动方向 （选填“改变”或“不改变”）；小明回家做了一个电动机模型如图2，他将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，要使线圈能连续转动，则另一端的漆皮应刮 （“半周”或“全部”）。 【答案】 机械 不改变 半周 【详解】[1]直流电动机工作时，消耗电能，获得机械能，所以把电能转化为机械能。 [2]直流电动机的转动方向与磁场方向和电流方向有关，当同时改变直流电动机的磁场和电流方向时，它的转动方向不改变。 [3]将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端刮半周，这样在一个半周内受到磁场的力的作用而转动，另一个半周没有电流通过，利用惯性转动，从而能使线圈连续转动。如果两端都全部刮掉，线圈转过半周后受力方向改变，会阻碍转动，不能连续转动。 26．小亮同学在学习了“电和磁”的知识后，用甲、乙两个直流电动机设计了如图所示的装置，闭合开关S后甲开始转动，同时用皮带带动乙转动，小灯泡发光。在此过程中，将电能转化为机械能的装置是 （选填“甲”或“乙”），如果要使甲的转动方向与原来相反，可采取的措施是 。 【答案】 甲 将电源正负极对调 【详解】[1]在此过程中，将电能转化为机械能的装置是甲，其工作原理是通电导体在磁场中受力的作用。 [2]通电导体受到的磁力方向与磁场方向、电流方向有关。如果要使甲的转动方向与原来相反，可采取的措施是将电源正负极对调，改变电流中的电流方向。 27．如图所示，小西用漆包线自制了一个简易电动机，漆包线在线圈的两端各伸出约3cm，然后用小刀刮去两端的漆皮，方法是 （选A“左端全部刮掉右端刮半周”或B“两端均全部刮掉”），要改变电动机的转动方向可以 。 【答案】 A 见解析 【详解】[1]简易电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。为了使线圈能够持续转动，需要在线圈刚转过平衡位置时，改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈能够继续转动。如果两端均全部刮掉，当线圈转过平衡位置时，由于电流方向不变，线圈的受力方向也不变，线圈会在平衡位置附近来回摆动一下而停止，不能持续转动。当左端全部刮掉时，该端与换向器始终接通，右端刮半周，则线圈有半周处于通电状态而受力转动，另外半周电路中无电流，线圈由于惯性继续转动，从而实现持续转动。故选A。 [2]电动机的转动方向与电流方向和磁场方向有关，当只改变其中一个因素时，电动机的转动方向就会发生改变。所以，要改变电动机的转动方向可以改变电流方向，如对调电源正负极；或改变磁场方向，如对调磁体的磁极。 28．小明学习电动机原理后，制作小小电动机。把一段粗漆包线绕成约的矩形线圈，如图甲所示。漆包线在线圈的两端各伸出约。然后，用小刀刮两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮半周。用硬金属丝做两个支架，固定在硬纸板上。两个支架分别与电池的两极相连。把线圈放在支架上，线圈下放一块磁铁，如图乙所示。给线圈通电并用手轻推一下，线圈就会不停地转下去，小小电动机就制作好了。 (1)电动机工作原理是：通电线圈在 中受力转动； (2)只将磁铁的N、S极对调，线圈转动方向与原来 （选填“相同”或“相反”）； (3)线圈在转动过程中 能转化为 能。 【答案】(1)磁场 (2)相反 (3) 电 机械 【详解】（1）电动机的原理是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，工作过程中将电能转化为机械能。 （2）通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向均有关，电流方向和磁场方向某一个改变，通电导体在磁场中的受力方向就会发生改变。所以只将磁铁的N、S极对调，线圈转动方向与原来相反。 （3）[1][2]电动机工作过程中，消耗电能，产生机械能，所以线圈在转动过程中将电能转化为机械能。 六．生活中的电动机(共5小题) 29．如图所示用电设备中，内部结构不含电动机的是（     ） A． 电吹风 B． 洗衣机 C． 电动自行车 D． 电热水壶 【答案】D 【详解】电吹风、洗衣机和电动自行车是利用电动机工作的，电热水壶是利用电流的热效应工作的，没有电动机，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 30．电动机是一种高效率、低污染的动力设备，广泛地应用于日常生活和生产实践中．下列家用电器中应用了电动机的是 A．豆浆机 B．电饭锅 C．电热水壶 D．电烤箱 【答案】A 【详解】豆浆机通电时，叶轮会发生转动，表明豆浆机内部有电动机，所以洗衣机应用了电动机；电饭锅、电热水壶、电烤箱通电时，电能转化为热，它们是利用了电流的热效应．故选A. 31．电动自行车因为其方便快捷已经成为很多人近距离出行的交通工具。电动自行车正常行驶时，后轮电机驱动轮胎前进，此时电机属于 （选填“电动机”“发电机”或“热机”）。当其下坡时，后轮电机把 能转化为电能储存起来。 【答案】 电动机 机械 【详解】[1]后轮电机驱动轮胎前进时是将电能转化为机械能，所以此时电机属于电动机。 [2]下坡时电动自行车的重力势能转化为动能，不消耗电能，此时后轮电机转动产生机械能转化为电能储存起来，充当发电机。 32．智能机器人目前已经能够为人类在很多方面提供优质的服务，例如在酒店，机器人可以辅助或替代酒店员工的工作，提供解释如何办理入住和退房手续、送餐等服务。如图所示，某品牌消毒机器人质量为80kg，运行速度为1m/s，g取10N/kg。试问： (1)驱动智能机器人行走的电机工作原理是 ，充电过程中能的转化情况是 。 (2)该机器人以运行速度匀速行驶5min，行驶的路程有多少米？ (3)若该机器人装载8kg消毒液，并静止在水平地面上，与地面接触的总面积为，此时该机器人对地面的压强有多大？ (4)该机器人在粗糙程度相同的水平地面上，以运行速度做匀速直线运动。克服摩擦力做功的功率为49W，则该机器人受到的牵引力多大？ 【答案】(1) 通电线圈在磁场中受力转动 电能转化为化学能 (2)300m (3) (4) 【详解】（1）[1]电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。 [2]充电过程，是将电能转化为化学能存储在电池中。 （2）机器人运行速度为1m/s，匀速行驶5min，行驶的路程为 s=vt=1m/s×5×60s=300m （3）由于机器人静止在水平地面上，所以机器人对地面的压力等于机器人与消毒液的重力和，所以机器人对地面的压力为 F=G总=m总g=（80kg+8kg）×10N/kg=880N 与地面接触的总面积为，此时该机器人对地面的压强为 （4）由题意可知，该机器人在粗糙程度相同的水平地面上，以运行速度做匀速直线运动，克服摩擦力做功的功率为49W，根据公式P=Fv可得，该机器人受到的摩擦力为 因为机器人做匀速直线运动，即处于平衡状态，所以机器人所受的牵引力等于摩擦力，牵引力大小为 33．阅读材料，回答问题 秧BOT 蛇年春晚《秧BOT》节目中，由宇树科技自主研发的一群穿着花棉袄的机器人，扭起了秧歌变换队形、舞动身体，多角度转手绢，引发热议。 该款人形机器人，配备了多达23至43个关节电动机，这类关节电动机有别于传统的有刷电动机，是利用直流无刷电动机进行驱动的，再搭配AI技术实现全身运动控制，能够实现单腿跳跃、原地360度转身等复杂动作。 直流无刷电动机的内部结构如图所示，中间的永磁体可绕中心自由转动，三个螺线圈互成120度夹角固定在电动机外壳内部，它们通电可以产生磁场。 (1)直流无刷电动机能够转动，是 在通电线圈产生的磁场中受到力的作用。 (2)为了使直流无刷电动机转动效果更好，应该对三个螺线圈中的 个螺线圈通电。 (3)为驱动下图中的直流无刷电动机顺时针转动，此时通电方案最合理的是________。 A． B． C． D． 【答案】(1)转子 (2)2 (3)D 【详解】（1）电机的定子是线圈。转子是永磁体，就是磁铁。根据转子的位置，控制每个线圈的通电，使线圈产生的磁场变化，从而不断在前面勾引转子让转子转动，这就是无刷直流电机的转动原理。直流无刷电动机能够转动，是转子在通电线圈产生的磁场中受到力的作用。 （2）电机的定子是线圈。转子是永磁体，就是磁铁。根据转子的位置，控制每个线圈的通电，使线圈产生的磁场变化，从而不断在前面勾引转子让转子转动，这就是无刷直流电机的转动原理。为了使直流无刷电动机转动效果更好，应该对三个螺线圈中的2个螺线圈通电。 （3）根据右手螺旋定则和第二问可知，要想驱动下图中的直流无刷电动机顺时针转动，应该使左下角为N极，右下角为S极，上方无磁性，此时通电方案最合理的是D图。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $