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初中物理苏科版九年级全册磁场对电流的作用 电动机练习题
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这是一份初中物理苏科版九年级全册磁场对电流的作用 电动机练习题，共38页。
16.3 磁场对电流的作用 电动机（原卷版）
考点直击
典例分析＋变式训练
考点1 磁场对通电直导线的作用
19世纪初，法国物理学家安培发现：磁场对通电导体有力的作用，力的方向与电流方向和磁场方向有关。
按图组装实验器材，给直导线通电，观察到通电直导线发生偏转；改变直导线中的电流方向，偏转方向和原来相反；将磁极对调，改变磁场的方向，通电直导线偏转方向也相反。当电流方向和磁场方向同时改变时，力的方向不变。
【典例1-1】（2022•丹徒区二模）如图所示，当闭合开关的瞬间，导体棒AB水平向右运动，则下列说法正确的是（ ）
A．此现象与发电机原理相同
B．此过程消耗了机械能
C．仅将电源正负极接反，导体棒AB将水平向左运动
D．仅将磁体N、S极颠倒，导体棒AB将水平向右运动
【典例1-2】（2022•环江县二模）如图所示的装置可以用来研究 （选填“电动机”或“发电机”）的工作原理。如果仅仅对调蹄形磁铁的南北极，则导体ab受到磁力的方向 （选填“会”或“不会”）改变；如果将图中的电源换成灵敏电流表，闭合开关，让导体ab左右摆动，发现电流表指针偏转，表明导体ab中 （选填“有”或“没有”）感应电流通过，导体ab机械能转化为 能。
【变式1-1】（2022•襄阳）设计如图所示的实验，主要是为了探究下列哪个物理原理（ ）
A．发电机 B．电动机 C．通电螺线管 D．电磁继电器
【变式1-2】（2022•东莞市校级四模）如图甲所示，静止在通电螺线管周围的小磁针，其中指向错误的是 。如图乙所示，接通电源，发现导体ab向左运动，把磁体两极对调放置，发现导体ab向右运动，这个事实说明通电导线在磁场中受力方向与 方向有关；改变导体运动方向的另一个方法是： 。
考点2 磁场对通电线圈的作用
1、现象：用漆包线绕成线圈，将线圈两端的漆包线刮去放入磁场，闭合开关，线圈转动。
2、平衡位置：当通电线圈的平面与磁感线垂直时，线圈受到的磁场的作用力相互平衡，我们把这个位置称为平衡位置。
【典例2-1】（2022•鄂尔多斯）我国可以生产一种无针注射器，该注射器通电时，永久磁体与通电线圈相互作用产生强大的推力，使药液以高速注入皮肤，如图能反映其工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
【典例2-2】（2022•广东模拟）如图所示，通电线圈的ab边所受磁场力方向竖直向上，请在图中画出磁场对cd边作用力的示意图，并标出小磁针静止时右端的极性。
【变式2-1】（2022•花都区二模）如图所示，当开关闭合后，发现线圈顺时针转动。下列四种情况中（均闭合开关），ab段在磁场中受到的磁场力方向正确的是（ ）
A． B． C． D．
【变式2-2】（2022春•丽水月考）在研究“磁场对通电导体的作用”实验中。
（1）利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在a、b之间接入 ，根据该原理可制成 。
（2）在乙图中，通电后cd段导线受d场力F1的方向为竖直向下，由此可以判断ab段导线所受磁场力F2的方向是竖直向上，F1与F2不是一对平衡力，这是因为
。
（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。
考点3 直流电动机的构造和工作过程
1、直流电机的结构应由定子、转子和换向器组成；
2、直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成；
3、运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成；
4、转子中有两组以上的线圈，由漆包线绕制而成，称之为绕组．当绕组中有电流通过时产生磁场，该磁场与定子的磁场产生力的作用．由于定子是固定不动的，因此转子在力的作用下转动；
5、换向器是直流电动机的一种特殊装置，由许多换向片组成，每两个相邻的换向片中间是绝缘片；在换向器的表面用弹簧压着固定的电刷，使转动的电枢绕组得以同外电路连接；当转子转过一定角度后，换向器将供电电压接入另一对绕组，并在该绕组中继续产生磁场。
【典例3-1】（2022•开福区校级模拟）新能源电动汽车被越来越多的家庭所接受，其核心部件是电动机。下列能说明电动机工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
【典例3-2】（2022•安庆二模）如图所示，两根绝缘细线悬挂着的导体ab，放在U形磁铁中央，ab两端连接着导线，若要探究的电动机的工作原理，虚线方框中接入的实验器材是 。
【变式3-1】（2022•海陵区校级三模）下列各图中，与电动机工作原理相同的是（ ）
A． B．
C． D．
【变式3-2】（2022•宜兴市模拟）抽油烟机的核心部件是电动机，图中与电动机的工作原理相同的是 图（选填“甲”或“乙”）；抽油烟机工作时是利用气体流速大，压强 的原理把油烟抽到室外。
课堂巩固训练
一、选择题。
1．（2022•莱芜区二模）用如图所示的装置探究通电导线在磁场中的受力情况。接通电源，发现导体向右运动；把电源正负极对调后接入电路，发现导体向左运动。这个实验事实说明通电导线在磁场中受力（ ）
A．方向与电流方向有关 B．方向与磁场方向有关
C．大小与电流大小有关 D．大小与磁场强弱有关
2．（2022•庐阳区二模）如图所示是某灵敏电流计的内部结构示意图，线圈在磁场中，指针与线圈相连。当线圈中有电流通过时，指针会偏转，和其原理相同的是（ ）
A．通电导体在磁场中受力 B．通电螺线管周围有磁场
C．电磁感应现象 D．奥斯特实验
3．（2022•红河州二模）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变化的电流通过时，音圈带动音膜振动发出声音。下列选项中与此工作原理相同的是（ ）
A． B．
C． D．
4．（2021•越秀区一模）甲、乙两图中的矩形线圈摆放情况如图所示，甲图中线圈与磁场平行，乙图中线圈与磁场垂直，现在给它们通以相同的电流，甲图中导线ab的受力情况如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．甲图中导线ab和cd受力方向相反，线圈能转动
B．乙图中导线ab和cd受力方向相反，线圈能转动
C．甲图中导线ab和cd受力方向相同，线圈能转动
D．甲乙图中导线ab受到的力的方向不同
5．（2022•增城区二模）如图1，⊗表示导线中的电流方向垂直于纸面向里，F是磁场对通电导线的作用力。用Fab、Fcd、Fa'b'、Fc'd'分别表示图2、3中闭合开关时磁场对导体ab、cd、a'b'、c'd'的作用力，则（ ）
A．Fab竖直向上，Fcd竖直向下 B．Fab竖直向下，Fcd竖直向上
C．Fa'b'竖直向上，Fc'd'竖直向下 D．Fa'b'竖直向下，Fc'd'竖直向下
6．（2022•大东区一模）如图所示的四个装置，与甲图工作原理相同的是（ ）
A．自发电手电筒 B．动圈式话筒
C．手摇发电机 D．扬声器
7．（2022•桐梓县模拟）随着教育改革和信息化逐渐普及，校园发展也逐渐向智能化发展。“智慧校园”主要是通过信息化手段，实现数字化教育和管理的功能。下列说法正确的是（ ）
A．进校门扫脸时，利用紫外线测量体温
B．体温测量完成，蜂鸣器发出悦耳声响，将电信号转化为声信号
C．闸门开启时，电机转动，是利用电磁感应原理工作
D．在校园内，可以使用一卡通打电话，工作原理与电动机工作原理相同
8．（2022•亭湖区校级二模）如图是电动平衡车，人站在上面启动后，内部电动机运转带动平衡车向前进。下列四幅图中与这一过程的工作原理相同的是（ ）
A． B． C． D．
9．（2022•淮安）如图所示，有轨电车是城市交通现代化的标志，直流电动机是有轨电车的动力心脏，其工作原理是（ ）
A． B．
C． D．
二、填空题。
10．（2022•延平区模拟）如图，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，这说明通电导体在 中受力，由此原理可以制成 。（选填“电动机”、“发电机”）
11．（2021秋•藤县期末）如图所示，把通电导线放在两个磁极中间，磁极对导线有垂直指向纸里的力的作用，这是因为通电导线周围存在 ，如果导线中电流方向相反，则磁极对导线的力垂直指向 （选填“纸里”或“纸外”）。
12．（2022•淮北一模）如图甲所示，磁场对通电导体有竖直向上的力F的作用。用Fab、Fad分别表示图乙中闭合开关时磁场对导线ab、cd的力，则图乙中线圈在力Fab、Fad的作用下 （选填“沿顺时针转动”、“沿逆时针转动”或“保持静止”）。
13．（2022•广东模拟）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，由于锡箔具有 （选填“导电”或“导热”）性，滚轮立刻开始向前滚动。滚轮能够滚动的原理与 （选填“电动机”或“发电机”）相同。若让滚轮向相反的方向滚动，下列操作可行的是 （选填序号，①仅将电池正负极对调一下；②将两端磁铁的N、S极和电池的正负极均对调）。
三、作图题。
14．（2022•番禺区一模）如图甲所示，线圈abcd位于磁场中，通电后ab段导线受磁场力F的方向向上。请在图乙中画出通电后cd段导线受到的磁场力F1的示意图。
四、解答题。
15．（2022•西安模拟）无人机航拍影像具有高清晰、高现实性的优点。某小型无人机（如图甲所示）依靠锂电
池为直流电动机提供电能，下表是它的部分参数：（电池容量＝放电电流×放电时间，例
如，1mAh是指以1mA的电流能连续工作1h。帧•秒﹣1是指每秒拍摄的画面数。）
参数名称
空载时质量/kg
最大巡航速度/km•h﹣1
电池电压/V
电池容量/mAh
电动机额定功率/W
拍摄速度/帧•秒﹣1
数据
2
50
36
25000
300
11000
（1）图乙所示的实验中，能反映电动机工作原理的是 。
（2）无人机未起飞停留在水平地面上时，四个轮子与地面的总接触面积为20cm2，则它空载时对地面的压强是多少？
（3）小轿车在某高速公路上限速120km/h。交警部门利用无人机进行高速公路通行情况的实时监测。一辆小轿车在通行0.5m的过程中，高速摄像机拍摄帧数为110帧，试通过计算判断小轿车是否超速？
（4）已知电动机消耗的电功率是电池提供电功率的50%，则无人机一次充满电后，在空中以额定功率飞行的时间不能超过多长？
16．（2022•汕头模拟）在观察“磁场对通电直导线的作用”活动中，小敏按照图示组装实验器材。
（1）为完成该观察活动且实验效果明显，放在蹄形磁体磁场中的直导线EF应选择下列哪种金属棒（金属棒为实心且形状体积相同，ρ铜＞ρ铁＝ρ钢＞ρ铝）
A．铁棒 B．钢棒 C．铜棒 D．铝棒
（2）选择恰当直导线后，将滑动变阻器的滑片移动到适当位置。闭合开关，看到直导线EF向右运动。说明磁场对通电导体有力的作用， （填“发电机”“电动机”或“电磁铁”）就是根据该原理制成的。
（3）将滑动变阻器的滑片向 （填“左”或“右”）端移动，发现直导线EF向右运动并摆起的幅度更大，这说明磁场对通电导体作用力的大小与 有关。
（4）若要使直导线EF向左运动，可采取的方法（写出1种）： 。
（5）若想用上述器材研究电磁感应现象，闭合开关前，应将电路中的电源换成
（填“小灯泡”“电压表”或“灵敏电流计”），再闭合开关，让导线EF左右切割磁感线运动，观察实验现象。
17．（2021•崇川区模拟）在复习“电流的磁场”和“磁场对电流的作用”时，小刚想：“既然磁场会对通电导体产生力的作用，那么相互靠近的两个通电导体间是否会产生力的作用呢？
于是，他和小强商议通过实验来研究这一问题。他们找到了两根柔软的导线A、B，相距较近地并排固定在接线板上，当两根平行导线通电后，出现如图甲所示的现象。（图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况，箭头表示电流方向）
（1）通过现象可知，平行通电导线之间有力的作用，而且，当通入的电流方向相同时，导线A与导线B相互 。
（2）为什么平行通电导线之间会有力的作用呢？小强通过分析认为：通电导线为周围产生的磁场对通电导线B有力的作用。当导线A中的电流方向改变时，其磁场的方向也发生改变，导线B受力方向随之改变。由此可知：与磁体之间的相互作用一样，电流之间的相互作用也是通过 来实现的。小刚也认同小强的分析过程，他认为通过改变导线中电流的方向可以进一步补充小强的分析。如果只改变导线A中的电流方向，你预测会产生的实验现象是 。
（3）科学家研究发现平行通电导线之间相互作用力F的大小可能跟两根导线中的电流I1、I2，导线的长度L，导线之间的距离r有关，有关实验数据如下：
实验次数
L/m
I1/A
I2/A
r/m
F/N
1
1
0.2
0.2
0.1
1.0×107
2
1
0.1
0.2
0.1
0.5×107
3
1.5
0.2
0.2
0.1
1.5×107
4
1
0.2
0.2
0.05
2.0×107
5
1.5
0.2
0.4
0.1
3.0×107
6
2.0
0.4
0.1
0.2
1.0×10﹣7
①分析表格数据可知：对于位置固定、长度一定的两根平行导线，要增大它们之间的作用力，可以 。
②对于长度一定的两根平行导线，通入不变的电流，两根导线间的作用力F与导线间距离r之间的关系可以用图乙所示图象中的图线 （选填a或b）来表示。
③请将表格填写完整。
（4）如果开始实验时，小刚和小强没有找到柔软的导线，而是用较硬的普通铝芯电线进行实验，你认为可能会出现怎样的情况？ 。
18．（2021•花都区模拟）（1）如图所示，把一条形磁体靠近一小磁针，发现小磁针顺时针旋转90度后静止。请在图中的点A处用箭头画出条形磁体外磁感线的方向。
（2）如图甲所示，线圈abcd位于磁场中，通电后ab段导线受磁场力F的方向向上。请在图乙中画出通电后cd段导线受到的磁场力F1的示意图。
16.3 磁场对电流的作用 电动机（解析版）
考点直击
典例分析＋变式训练
考点1 磁场对通电直导线的作用
19世纪初，法国物理学家安培发现：磁场对通电导体有力的作用，力的方向与电流方向和磁场方向有关。
按图组装实验器材，给直导线通电，观察到通电直导线发生偏转；改变直导线中的电流方向，偏转方向和原来相反；将磁极对调，改变磁场的方向，通电直导线偏转方向也相反。当电流方向和磁场方向同时改变时，力的方向不变。
【典例1-1】（2022•丹徒区二模）如图所示，当闭合开关的瞬间，导体棒AB水平向右运动，则下列说法正确的是（ ）
A．此现象与发电机原理相同
B．此过程消耗了机械能
C．仅将电源正负极接反，导体棒AB将水平向左运动
D．仅将磁体N、S极颠倒，导体棒AB将水平向右运动
【答案】C。
【解答】解：
A、当闭合开关的瞬间，导体棒内有从B到A的电流，通电的导体棒受到磁场水平向右的力而运动，此现象与电动机原理相同，故A错误；
B．通电导体在磁场中手受力运动，此过程电能转化为机械能，故B错误；
CD、通电导体在磁场中的受力方向跟磁场方向和电流方向有关，只改变磁场方向或电流方向，导体的受力方向就会改变，故C正确，D错误。
故选：C。
【典例1-2】（2022•环江县二模）如图所示的装置可以用来研究 电动机 （选填“电动机”或“发电机”）的工作原理。如果仅仅对调蹄形磁铁的南北极，则导体ab受到磁力的方向 会 （选填“会”或“不会”）改变；如果将图中的电源换成灵敏电流表，闭合开关，让导体ab左右摆动，发现电流表指针偏转，表明导体ab中 有 （选填“有”或“没有”）感应电流通过，导体ab机械能转化为 电 能。
【答案】电动机；会；有；电。
【解答】解：由图知，电路中有电源，通电导体在磁场中会受到力的作用，这是电动机的工作原理；
如果仅仅对调蹄形磁铁的南北极，磁场的方向改变，电流方向不变，则导体ab受到磁力的方向会改变；
若将图中的电源换成灵敏电流表，闭合开关，让导体ab左右摆动，导体做切割磁感线运动，发现电流表指针偏转，表明导体ab中有感应电流通过，这是电磁感应现象，此过程中导体ab的机械能转化为电能。
故答案为：电动机；会；有；电。
【变式1-1】（2022•襄阳）设计如图所示的实验，主要是为了探究下列哪个物理原理（ ）
A．发电机 B．电动机 C．通电螺线管 D．电磁继电器
【答案】B。
【解答】解：观察题干中的图可知：该实验中有电源，是通电导体在磁场中受到力的作用，是电动机原理图。故B正确，ACD错误。
故选：B。
【变式1-2】（2022•东莞市校级四模）如图甲所示，静止在通电螺线管周围的小磁针，其中指向错误的是 ① 。如图乙所示，接通电源，发现导体ab向左运动，把磁体两极对调放置，发现导体ab向右运动，这个事实说明通电导线在磁场中受力方向与 磁场 方向有关；改变导体运动方向的另一个方法是： 对调电源的正负极 。
【答案】①；磁场；对调电源的正负极。
【解答】解：根据安培定则可知，螺线管的左端为N极，右端为S极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针①的指向是错误的；
接通电源，发现导体ab向左运动，把磁体两极对调放置，磁场的方向发生了变化，发现导体ab向右运动，这个事实说明通电导线在磁场中受力方向与磁场方向有关；
实验中可以通过对调电源的正负极来改变导体的运动方向。
故答案为：①；磁场；对调电源的正负极。
考点2 磁场对通电线圈的作用
1、现象：用漆包线绕成线圈，将线圈两端的漆包线刮去放入磁场，闭合开关，线圈转动。
2、平衡位置：当通电线圈的平面与磁感线垂直时，线圈受到的磁场的作用力相互平衡，我们把这个位置称为平衡位置。
【典例2-1】（2022•鄂尔多斯）我国可以生产一种无针注射器，该注射器通电时，永久磁体与通电线圈相互作用产生强大的推力，使药液以高速注入皮肤，如图能反映其工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B。
【解答】解：根据题意可知，电动式无针注射器是依靠磁场对通电线圈有力的作用，利用了药液的惯性，将药液快速“注入”皮肤的，这与电动机的原理相同；
A是发电机的工作原理图，B是电动机的工作原理图，C是电磁继电器，其原理是电流的磁效应，D的工作原理是磁极间的相互作用规律，故B正确。
故选：B。
【典例2-2】（2022•广东模拟）如图所示，通电线圈的ab边所受磁场力方向竖直向上，请在图中画出磁场对cd边作用力的示意图，并标出小磁针静止时右端的极性。
【解答】解：（1）通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向有关；
已知通电线圈的ab边在磁场中受力方向竖直向上，由图知cd边电流的方向和ab边电流方向相反，故cd边的受力方向与ab边的受力方向相反，即cd边的受力方向竖直向下；
（2）电源的右端是正极，说明电流从螺线管的右端进入、左端流出，根据安培定则知，螺线管的左端是N极，右端是S极；根据同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引可知，小磁针的左端是N极，右端是S极。如图所示：
【变式2-1】（2022•花都区二模）如图所示，当开关闭合后，发现线圈顺时针转动。下列四种情况中（均闭合开关），ab段在磁场中受到的磁场力方向正确的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】D。
【解答】解：根据题干图片可知，通过ab的电流的方向是从a到b，磁场的方向是水平向左的，线圈顺时针转动；
A、图中电流的方向是从a到b，磁场方向水平向左，线圈会顺时针转动，ab受力的方向是竖直向上，故A错误；
B、图中电流的方向是从b到a，磁场方向水平向左，线圈会顺时针转动，ab受力的方向是竖直向上，故B错误；
C、图中线圈在平衡位置，ab受力方向是向上的，故C错误；
D、图中电流的方向是从a到b，磁场方向水平向左，线圈会顺时针转动，ab受力的方向是竖直向上，故D正确。
故选：D。
【变式2-2】（2022春•丽水月考）在研究“磁场对通电导体的作用”实验中。
（1）利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在a、b之间接入 电源 ，根据该原理可制成 电动机 。
（2）在乙图中，通电后cd段导线受d场力F1的方向为竖直向下，由此可以判断ab段导线所受磁场力F2的方向是竖直向上，F1与F2不是一对平衡力，这是因为 两个力没有作用在同一直线上 。
（3）要使图乙中的线圈持续转动，应在其外部加装 换向器 ，自动改变线圈中的电流方向。
【答案】（1）电源；电动机；（2）两个力没有作用在同一直线上；（3）换向器。
【解答】解：（1）利用如图所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，即必须有电源，所以在ab间应接电源；利用该原理制成了电动机；
（2）由图可知，F1与F2没有在同一直线上，不是一对平衡力；
（3）要使图乙中的线圈可以持续转动，是在外部加装了换向器，当通电线圈所在平面与磁感线垂直时，它能自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续转动。
故答案为：（1）电源；电动机；（2）两个力没有作用在同一直线上；（3）换向器。
考点3 直流电动机的构造和工作过程
1、直流电机的结构应由定子、转子和换向器组成；
2、直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成；
3、运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成；
4、转子中有两组以上的线圈，由漆包线绕制而成，称之为绕组．当绕组中有电流通过时产生磁场，该磁场与定子的磁场产生力的作用．由于定子是固定不动的，因此转子在力的作用下转动；
5、换向器是直流电动机的一种特殊装置，由许多换向片组成，每两个相邻的换向片中间是绝缘片；在换向器的表面用弹簧压着固定的电刷，使转动的电枢绕组得以同外电路连接；当转子转过一定角度后，换向器将供电电压接入另一对绕组，并在该绕组中继续产生磁场。
【典例3-1】（2022•开福区校级模拟）新能源电动汽车被越来越多的家庭所接受，其核心部件是电动机。下列能说明电动机工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A。
【解答】解：A、当闭合开关后，通电导体在磁场中受力运动，是电动机的原理，故A符合题意；
B、图为探究电磁铁的磁性影响因素的实验图，其原理是电流的磁效应，故B不符合题意；
C、图中没有电源，当导体在磁场中做切割磁感线运动时，电流表的指针会发生偏转，说明会产生感应电流，这是电磁感应现象，是发电机的原理，故C不符合题意；
D、图中是奥斯特实验的装置图，说明了通电导体周围存在磁场，故D不符合题意。
故选：A。
【典例3-2】（2022•安庆二模）如图所示，两根绝缘细线悬挂着的导体ab，放在U形磁铁中央，ab两端连接着导线，若要探究的电动机的工作原理，虚线方框中接入的实验器材是 电源（或电池） 。
【答案】电源（或电池）。
【解答】解：在虚线框中接入电源时，通电导体在磁场中会受到力的作用，可以探究磁场对电流的作用，与电动机的原理相同。
故答案为：电源（或电池）。
【变式3-1】（2022•海陵区校级三模）下列各图中，与电动机工作原理相同的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B。
【解答】解：电动机是根据通电导体在磁场中受力运动的原理工作的；
A．如图是通电螺线管，是利用了电流的磁效应，与电动机的原理不同，故A不符合题意；
B．如图是扬声器，是根据通电导体在磁场中受力而运动原理工作的，与电动机的原理相同，故B符合题意；
C．如图是动圈式话筒，其工作过程是：声波振动→引起膜片振动→带动线圈振动→线圈切割永久磁体的磁场产生感应电流→经放大传给扬声器；由此可知其工作原理是电磁感应现象，与电动机的原理不同，故C不符合题意；
D．如图电路中只有磁体，没有电源，是电磁感应，与电动机的原理不同，故D不符合题意。
故选：B。
【变式3-2】（2022•宜兴市模拟）抽油烟机的核心部件是电动机，图中与电动机的工作原理相同的是 乙 图（选填“甲”或“乙”）；抽油烟机工作时是利用气体流速大，压强 小 的原理把油烟抽到室外。
【答案】乙；小。
【解答】解：甲图：当导体棒在磁场中左右移动时，电流表指针偏转，属于电磁感应现象；
乙图：闭合开关，在磁场中放置的导体中有电流通过，磁场对其产生力的作用，致使导体棒在磁场中运动，符合电动机原理，故选择“乙”；
流体流速越大，其压强越小。
故答案为：乙；小。
课堂巩固训练
一、选择题。
1．（2022•莱芜区二模）用如图所示的装置探究通电导线在磁场中的受力情况。接通电源，发现导体向右运动；把电源正负极对调后接入电路，发现导体向左运动。这个实验事实说明通电导线在磁场中受力（ ）
A．方向与电流方向有关 B．方向与磁场方向有关
C．大小与电流大小有关 D．大小与磁场强弱有关
【答案】A。
【解答】解：接通电源，发现导体ab向左运动，把电源正负极对调后接入电路，电流的方向改变了，发现导体ab向右运动。说明通电导线在磁场中受力方向跟电流方向有关。
故选：A。
2．（2022•庐阳区二模）如图所示是某灵敏电流计的内部结构示意图，线圈在磁场中，指针与线圈相连。当线圈中有电流通过时，指针会偏转，和其原理相同的是（ ）
A．通电导体在磁场中受力 B．通电螺线管周围有磁场
C．电磁感应现象 D．奥斯特实验
【答案】A。
【解答】解：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；
A、该实验是探究通电导体在磁场中受力运动，故A正确；
B、该实验的原理是电流的磁效应，故B错误；
C、该实验是电磁感应现象，故C错误；
D、该实验是是奥斯特实验，说明电流的周围存在磁场，故D错误。
故选：A。
3．（2022•红河州二模）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变化的电流通过时，音圈带动音膜振动发出声音。下列选项中与此工作原理相同的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D。
【解答】解：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，因为电流方向改变，音圈受力方向改变。音圈之所以运动，是由于磁场对通电导体有力的作用；
A是电磁铁，通电之后能吸引铁钉，其原理是电流的磁效应；B是指南针，是利用地磁场工作的；C是探究电磁感应现象的实验；D是探究通电导体在磁场中受力运动的实验，故D正确。
故选：D。
4．（2021•越秀区一模）甲、乙两图中的矩形线圈摆放情况如图所示，甲图中线圈与磁场平行，乙图中线圈与磁场垂直，现在给它们通以相同的电流，甲图中导线ab的受力情况如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．甲图中导线ab和cd受力方向相反，线圈能转动
B．乙图中导线ab和cd受力方向相反，线圈能转动
C．甲图中导线ab和cd受力方向相同，线圈能转动
D．甲乙图中导线ab受到的力的方向不同
【答案】A。
【解答】解：
根据图示结合左手定则可知，甲中线圈电流方向相反，所以ab边和cd边受力方向相反，并且不在同一条直线上，又因为电流大小相同，所以受力大小也是相等的，故这两个力不是一对平衡力，所以线圈转动；
乙中线圈处于平衡位置，线圈中上、下两条边受到的磁场力的方向相反，大小相等，且作用在一条直线上，是一对平衡力，故不会转动，甲、乙两图中ab边的电流方向相同，并且处于相同方向的磁场中，因此受力方向相同。
故A正确，BCD均错误．
故选：A。
5．（2022•增城区二模）如图1，⊗表示导线中的电流方向垂直于纸面向里，F是磁场对通电导线的作用力。用Fab、Fcd、Fa'b'、Fc'd'分别表示图2、3中闭合开关时磁场对导体ab、cd、a'b'、c'd'的作用力，则（ ）
A．Fab竖直向上，Fcd竖直向下 B．Fab竖直向下，Fcd竖直向上
C．Fa'b'竖直向上，Fc'd'竖直向下 D．Fa'b'竖直向下，Fc'd'竖直向下
【答案】B。
【解答】解：
AB、由图2可知，线圈右侧dc中的电流的方向是向内的，根据磁场方向改变，其受到的磁场力的方向是竖直向上的，ab所受磁场力方向竖直向下，故A错误、B正确；
CD、由图3知，线圈左侧a′b′电流的方向是向里的，根据磁场方向不变，其受到的磁场力的方向是竖直向下的，c′d′所受磁场力方向竖直向下，故CD错误。
故选：B。
6．（2022•大东区一模）如图所示的四个装置，与甲图工作原理相同的是（ ）
A．自发电手电筒 B．动圈式话筒
C．手摇发电机 D．扬声器
【答案】D。
【解答】解：根据题干图片可知，电路中有电源，通电线圈在磁场中受力转动，是电动机的工作原理；
AC、手摇发电机、自发电手电筒是利用电磁感应现象工作的，故AC不符合题意；
B、动圈式话筒工作过程是：声波振动→引起膜片振动→带动线圈振动→线圈切割永久磁体的磁场产生感应电流→经放大传给扬声器。由此可知其工作原理是电磁感应现象，故B不符合题意；
D、对于扬声器来说，其内部有一个永久磁铁，当其线圈中通过电流时，即通电线圈在永久磁铁的磁场中受到力的作用，故D符合题意。
故选：D。
7．（2022•桐梓县模拟）随着教育改革和信息化逐渐普及，校园发展也逐渐向智能化发展。“智慧校园”主要是通过信息化手段，实现数字化教育和管理的功能。下列说法正确的是（ ）
A．进校门扫脸时，利用紫外线测量体温
B．体温测量完成，蜂鸣器发出悦耳声响，将电信号转化为声信号
C．闸门开启时，电机转动，是利用电磁感应原理工作
D．在校园内，可以使用一卡通打电话，工作原理与电动机工作原理相同
【答案】B。
【解答】解：A．测温枪是利用物体向外辐射红外线，在不接触人体的情况下测量人体的温度，故A错误；
B．蜂鸣器是一个小的扬声器，是利用通电线圈在磁场中受力运动的原理制成的，工作时将电信号转化为声信号，故B正确；
C．电动机是利用通电线圈在磁场中受到力运动的原理制成的，故C错误；
D．一卡通的原理是电磁感应，与电动机工作原理不相同，故D错误。
故选：B。
8．（2022•亭湖区校级二模）如图是电动平衡车，人站在上面启动后，内部电动机运转带动平衡车向前进。下列四幅图中与这一过程的工作原理相同的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】D。
【解答】解：电动平衡车内部的主要构件是电动机，它是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的；
A．如图，演示的是通电导体周围存在着磁场，故A不符合题意；
B．如图，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中有感应电流，这种现象是电磁感应现象，故B不符合题意；
C．闭合开关，电磁铁具有磁性，这是电流的磁效应，故C不符合题意；
D．如图，闭合开关，通电导体在磁场中受力而运动，这是磁场对通电导体的作用，故D符合题意。
故选：D。
9．（2022•淮安）如图所示，有轨电车是城市交通现代化的标志，直流电动机是有轨电车的动力心脏，其工作原理是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A。
【解答】解：电动机是根据通电导体在磁场中受力的原理制成的。
A．由图可知电路中有电源，通电导体在磁场中会受力而运动，是电动机的工作原理，故A符合题意；
B．由图可知电路中没有电源，闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，是电磁感应现象，属于发电机的工作原理，故B不符合题意；
B．图示的是电磁继电器的装置图，电磁继电器的核心部件是电磁铁，电磁铁通电后具有磁性，是利用了电流的磁效应，故C不符合题意；
D．图示的是通电导体周围有磁场，是奥斯特实验，故D不符合题意。
故选：A。
二、填空题。
10．（2022•延平区模拟）如图，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，这说明通电导体在 磁场 中受力，由此原理可以制成 电动机 。（选填“电动机”、“发电机”）
【答案】磁场；电动机。
【解答】解：通电导体在磁场中受力运动，所以将磁体靠近发光的灯泡时，灯泡中有电流通过，并且是交流电，所以会受到磁场力的作用，并且方向在时刻改变，所以灯丝会晃动；电动机是根据通电导体在磁场中受力运动的原理制成的。
故答案为：磁场；电动机。
11．（2021秋•藤县期末）如图所示，把通电导线放在两个磁极中间，磁极对导线有垂直指向纸里的力的作用，这是因为通电导线周围存在 磁场 ，如果导线中电流方向相反，则磁极对导线的力垂直指向 纸外 （选填“纸里”或“纸外”）。
【答案】磁场；纸外。
【解答】解：把通电导线放在两个磁极中间，磁极对导线有垂直指向纸里的力的作用，这是因为通电导线周围存在磁场，且与磁极间的磁场发生相互作用，从而使放在磁场中的通电导线受到力的作用；
通电导体在磁场中受力的作用，受力的方向跟电流的方向和磁场的方向有关，如果导线中电流方向相反，而磁场方向不变，则导线受力的方向改变，所以此时磁极对导线的力垂直指向纸外。
故答案为：磁场；纸外。
12．（2022•淮北一模）如图甲所示，磁场对通电导体有竖直向上的力F的作用。用Fab、Fad分别表示图乙中闭合开关时磁场对导线ab、cd的力，则图乙中线圈在力Fab、Fad的作用下 沿逆时针转动 （选填“沿顺时针转动”、“沿逆时针转动”或“保持静止”）。
【答案】沿逆时针转动。
【解答】解：根据甲图和乙图对比可知，ab导线中的电流的方向与甲中电流的方向相反，磁场方向相同，所以ab受到竖直向下的力的作用，同理可知，cd受到竖直向上的力的作用，所以线圈会逆时针转动。
故答案为：沿逆时针转动。
13．（2022•广东模拟）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，由于锡箔具有 导电 （选填“导电”或“导热”）性，滚轮立刻开始向前滚动。滚轮能够滚动的原理与 电动机 （选填“电动机”或“发电机”）相同。若让滚轮向相反的方向滚动，下列操作可行的是 ① （选填序号，①仅将电池正负极对调一下；②将两端磁铁的N、S极和电池的正负极均对调）。
【答案】导电；电动机；①。
【解答】解：将锡箔纸平铺在水平桌面上，再将滚轮轻轻放在锡箔纸上，由于锡箔纸是导体，容易导电，所以通过锡箔纸有电流，干电池在磁体的磁场中受力运动，所以滚轮立刻开始向前滚动，其原理同电动机的原理；
通电导体在磁场中的受力方向与电流的方向、磁场的方向有关，若让滚轮向相反的方向滚动，可以改变磁场的方向或电流的方向，即将滚轮左右换个方向或将电池正负极对调一下；若同时将两端磁铁的N、S极和电池的正负极均对调，则受力的方向不变，故可行的是①。
故答案为：导电；电动机；①。
三、作图题。
14．（2022•番禺区一模）如图甲所示，线圈abcd位于磁场中，通电后ab段导线受磁场力F的方向向上。请在图乙中画出通电后cd段导线受到的磁场力F1的示意图。
【解答】解：如图甲所示，线圈abcd位于磁场中，ab段导线受磁场力F的方向向上，与它电流相反的cd受力方向向下；图乙中，磁场方向没有改变，导体中电流方向也没有改变，都是垂直直面向里，所以导体受力的方向也没有改变，cd受到的磁场力的方向仍是向下的，如图所示：
。
四、解答题。
15．（2022•西安模拟）无人机航拍影像具有高清晰、高现实性的优点。某小型无人机（如图甲所示）依靠锂电
池为直流电动机提供电能，下表是它的部分参数：（电池容量＝放电电流×放电时间，例
如，1mAh是指以1mA的电流能连续工作1h。帧•秒﹣1是指每秒拍摄的画面数。）
参数名称
空载时质量/kg
最大巡航速度/km•h﹣1
电池电压/V
电池容量/mAh
电动机额定功率/W
拍摄速度/帧•秒﹣1
数据
2
50
36
25000
300
11000
（1）图乙所示的实验中，能反映电动机工作原理的是 B 。
（2）无人机未起飞停留在水平地面上时，四个轮子与地面的总接触面积为20cm2，则它空载时对地面的压强是多少？
（3）小轿车在某高速公路上限速120km/h。交警部门利用无人机进行高速公路通行情况的实时监测。一辆小轿车在通行0.5m的过程中，高速摄像机拍摄帧数为110帧，试通过计算判断小轿车是否超速？
（4）已知电动机消耗的电功率是电池提供电功率的50%，则无人机一次充满电后，在空中以额定功率飞行的时间不能超过多长？
【答案】（1）B；（2）它空载时对地面的压强是1×104Pa；（3）通过计算判断小轿车超速；（4）无人机一次充满电后，在空中以额定功率飞行的时间不能超过1.5h。
【解答】解：（1）电动机工作原理是通电导体在磁场中受力运动；
由图丁中A是电磁感应现象的原理图；B是通电导体在磁场中受到力的作用原理图，故选B；
（2）飞机对地面的压力：
F＝G＝mg＝2kg×10N/kg＝20N；
（2）车对地面的压强：
p＝＝＝1×104Pa；
（3）高速摄像机拍摄1帧画面需要的时间t0＝s；
高速摄像机拍摄帧数为110帧所需的时间：t＝110×s＝0.01s，
小轿车的速度：v＝＝＝50m/s＝50×3.6km/h＝180km/h＞120km/h，小轿车已经超速；
（4）电池容量为25000mAh，电池电压为36V，
则无人机电源储存的总能量：W＝UIt＝36V×25Ah＝0.9kW•h；
由题知，电动机消耗的功率是电源总功率的50%，
t＝＝＝1.5h。
答：（1）B；（2）它空载时对地面的压强是1×104Pa；（3）通过计算判断小轿车超速；（4）无人机一次充满电后，在空中以额定功率飞行的时间不能超过1.5h。
16．（2022•汕头模拟）在观察“磁场对通电直导线的作用”活动中，小敏按照图示组装实验器材。
（1）为完成该观察活动且实验效果明显，放在蹄形磁体磁场中的直导线EF应选择下列哪种金属棒（金属棒为实心且形状体积相同，ρ铜＞ρ铁＝ρ钢＞ρ铝） D
A．铁棒 B．钢棒 C．铜棒 D．铝棒
（2）选择恰当直导线后，将滑动变阻器的滑片移动到适当位置。闭合开关，看到直导线EF向右运动。说明磁场对通电导体有力的作用， 电动机 （填“发电机”“电动机”或“电磁铁”）就是根据该原理制成的。
（3）将滑动变阻器的滑片向 右 （填“左”或“右”）端移动，发现直导线EF向右运动并摆起的幅度更大，这说明磁场对通电导体作用力的大小与 电流的大小 有关。
（4）若要使直导线EF向左运动，可采取的方法（写出1种）： 改变电流方向/把蹄形磁体的磁极对调 。
（5）若想用上述器材研究电磁感应现象，闭合开关前，应将电路中的电源换成 灵敏电流计 （填“小灯泡”“电压表”或“灵敏电流计”），再闭合开关，让导线EF左右切割磁感线运动，观察实验现象。
【答案】（1）D；（2）电动机；（3）右；电流的大小；（4）改变电流方向（把蹄形磁体的磁极对调）；（5）灵敏电流计。
【解答】解：
（1）为了使实验效果明显，选择的金属棒应该是非铁类物质，并且密度较小，应选择铝棒，故选D；
（2）闭合开关，看到直导线EF向右运动。说明磁场对通电导体有力的作用，电动机就是根据该原理制成的。
（3）将滑动变阻器的滑片向右端移动，连入电阻变小，通过导体的电流变大，直导线EF向右运动摆起的幅度更大，这说明磁场对通电导体作用力的大小与电流大小有关；
（4）要使直导线EF向左运动，可以改变磁场方向，也可以改变导体中电流方向；
（5）研究电磁感应现象时，利用灵敏电流计显示是否有电流产生，因此应将电路中的电源换成灵敏电流计。
故答案为：（1）D；（2）电动机；（3）右；电流的大小；（4）改变电流方向（把蹄形磁体的磁极对调）；（5）灵敏电流计。
17．（2021•崇川区模拟）在复习“电流的磁场”和“磁场对电流的作用”时，小刚想：“既然磁场会对通电导体产生力的作用，那么相互靠近的两个通电导体间是否会产生力的作用呢？
于是，他和小强商议通过实验来研究这一问题。他们找到了两根柔软的导线A、B，相距较近地并排固定在接线板上，当两根平行导线通电后，出现如图甲所示的现象。（图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况，箭头表示电流方向）
（1）通过现象可知，平行通电导线之间有力的作用，而且，当通入的电流方向相同时，导线A与导线B相互 吸引 。
（2）为什么平行通电导线之间会有力的作用呢？小强通过分析认为：通电导线为周围产生的磁场对通电导线B有力的作用。当导线A中的电流方向改变时，其磁场的方向也发生改变，导线B受力方向随之改变。由此可知：与磁体之间的相互作用一样，电流之间的相互作用也是通过 磁场 来实现的。小刚也认同小强的分析过程，他认为通过改变导线中电流的方向可以进一步补充小强的分析。如果只改变导线A中的电流方向，你预测会产生的实验现象是 导线A、B相互排斥 。
（3）科学家研究发现平行通电导线之间相互作用力F的大小可能跟两根导线中的电流I1、I2，导线的长度L，导线之间的距离r有关，有关实验数据如下：
实验次数
L/m
I1/A
I2/A
r/m
F/N
1
1
0.2
0.2
0.1
1.0×107
2
1
0.1
0.2
0.1
0.5×107
3
1.5
0.2
0.2
0.1
1.5×107
4
1
0.2
0.2
0.05
2.0×107
5
1.5
0.2
0.4
0.1
3.0×107
6
2.0
0.4
0.1
0.2
1.0×10﹣7
①分析表格数据可知：对于位置固定、长度一定的两根平行导线，要增大它们之间的作用力，可以 增大导线中的电流 。
②对于长度一定的两根平行导线，通入不变的电流，两根导线间的作用力F与导线间距离r之间的关系可以用图乙所示图象中的图线 b （选填a或b）来表示。
③请将表格填写完整。 1.0×10﹣7
（4）如果开始实验时，小刚和小强没有找到柔软的导线，而是用较硬的普通铝芯电线进行实验，你认为可能会出现怎样的情况？ 铝芯导线的形变程度很小，不易观察 。
【答案】（1）吸引；（2）磁场；导线A、B相互排斥；（3）①增大导线中的电流；②b；③1.0×10﹣7；（4）铝芯导线的形变程度很小，不易观察。
【解答】解：
（1）在没有通电的情况下，受重力作用，两根导线都应是竖直垂下。分析图甲可以发现，两根导线都在向中间靠拢，这就说明通电以后，它们都受到了指向中间的力，即这两根导线相互吸引。
（2）通电导线周围存在磁场，所以通电导线相当于磁体。磁体间的相互作用是通过磁场来实现的，且同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。由以上分析可知，这两根通电导线的相互作用也是通过磁场来实现的，且相邻的磁极为异名磁极；
通电导线周围的磁场方向与导线中的电流方向有关，电流方向改变后，磁场方向也改变。如果只改变A导线中电流的方向，则只有导线A周围的磁场方向发生改变，这将导致A、B导线周围磁场相邻的磁极为同名磁极，同名磁极相互排斥，则A、B导线将相互排斥。
（3）①对比表格中1、2或3、5可知，其他条件不变时，导线之间的相互作用力与导线中的电流成正比关系；对比表格中1、3可知，其他条件不变时，导线之间的相互作用力与导线的长度成正比关系；对比表格中1、4可知，其他条件不变时，导线之间的相互作用力与导线之间的距离成反比关系。所以对于位置固定（导线之间距离一定）、长度一定的两根导线，可以通过增大导线中的电流来增大导线之间的相互作用力。②由①中分析可知，其他条件不变时，导线之间的相互作用力与导线之间的距离成反比关系，故图乙中，符合要求的是图线b。③相对于实验1，实验6中导线长度增大到了2倍，电流I1增大到了2倍，电流I2减小为，导线之间的距离增大到了2倍。由①中分析可知，实验6中导线之间的相互作用力F6＝2×2××F1＝F1＝1.0×10﹣7N。
（4）由表格可知，导线之间的相互作用力都比较小，所以在选择较软的导线的情况下，才可以明显地看到导线的形变。若选择较硬的普通铝芯电线做与表格中数据相同的实验，导线之间的相互作用力不足以使铝芯导线发生明显的形变。
故答案为：（1）吸引；（2）磁场；导线A、B相互排斥；（3）①增大导线中的电流；②b；③1.0×10﹣7；（4）铝芯导线的形变程度很小，不易观察。
18．（2021•花都区模拟）（1）如图所示，把一条形磁体靠近一小磁针，发现小磁针顺时针旋转90度后静止。请在图中的点A处用箭头画出条形磁体外磁感线的方向。
（2）如图甲所示，线圈abcd位于磁场中，通电后ab段导线受磁场力F的方向向上。请在图乙中画出通电后cd段导线受到的磁场力F1的示意图。
【解答】解：（1）如图所示，把一条形磁体靠近一小磁针，发现小磁针顺时针旋转90度后静止，即小磁针的S极向左，根据磁极间的相互作用规律可知，条形磁体的右端为N极、左端为S极；因磁体周围的磁感线由N极出发、回到S极，所以点A处的磁感线方向向左，如图所示：
；
（2）如图甲所示，线圈abcd位于磁场中，ab段导线受磁场力F的方向向上；
图乙中，磁场方向不变，根据电流的流向可知ab段导线中的电流方向不变（仍然垂直于纸面向里），则ab段导线所受磁场力的方向不变（仍然向上），因cd中的电流方向与ab中的电流方向相反，所以cd受到的磁场力方向是向下的，如图所示：
16.3 磁场对电流的作用 电动机（原卷版）
考点直击
典例分析＋变式训练
考点1 磁场对通电直导线的作用
19世纪初，法国物理学家安培发现：磁场对通电导体有力的作用，力的方向与电流方向和磁场方向有关。
按图组装实验器材，给直导线通电，观察到通电直导线发生偏转；改变直导线中的电流方向，偏转方向和原来相反；将磁极对调，改变磁场的方向，通电直导线偏转方向也相反。当电流方向和磁场方向同时改变时，力的方向不变。
【典例1-1】（2022•丹徒区二模）如图所示，当闭合开关的瞬间，导体棒AB水平向右运动，则下列说法正确的是（ ）
A．此现象与发电机原理相同
B．此过程消耗了机械能
C．仅将电源正负极接反，导体棒AB将水平向左运动
D．仅将磁体N、S极颠倒，导体棒AB将水平向右运动
【典例1-2】（2022•环江县二模）如图所示的装置可以用来研究 （选填“电动机”或“发电机”）的工作原理。如果仅仅对调蹄形磁铁的南北极，则导体ab受到磁力的方向 （选填“会”或“不会”）改变；如果将图中的电源换成灵敏电流表，闭合开关，让导体ab左右摆动，发现电流表指针偏转，表明导体ab中 （选填“有”或“没有”）感应电流通过，导体ab机械能转化为 能。
【变式1-1】（2022•襄阳）设计如图所示的实验，主要是为了探究下列哪个物理原理（ ）
A．发电机 B．电动机 C．通电螺线管 D．电磁继电器
【变式1-2】（2022•东莞市校级四模）如图甲所示，静止在通电螺线管周围的小磁针，其中指向错误的是 。如图乙所示，接通电源，发现导体ab向左运动，把磁体两极对调放置，发现导体ab向右运动，这个事实说明通电导线在磁场中受力方向与 方向有关；改变导体运动方向的另一个方法是： 。
考点2 磁场对通电线圈的作用
1、现象：用漆包线绕成线圈，将线圈两端的漆包线刮去放入磁场，闭合开关，线圈转动。
2、平衡位置：当通电线圈的平面与磁感线垂直时，线圈受到的磁场的作用力相互平衡，我们把这个位置称为平衡位置。
【典例2-1】（2022•鄂尔多斯）我国可以生产一种无针注射器，该注射器通电时，永久磁体与通电线圈相互作用产生强大的推力，使药液以高速注入皮肤，如图能反映其工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
【典例2-2】（2022•广东模拟）如图所示，通电线圈的ab边所受磁场力方向竖直向上，请在图中画出磁场对cd边作用力的示意图，并标出小磁针静止时右端的极性。
【变式2-1】（2022•花都区二模）如图所示，当开关闭合后，发现线圈顺时针转动。下列四种情况中（均闭合开关），ab段在磁场中受到的磁场力方向正确的是（ ）
A． B． C． D．
【变式2-2】（2022春•丽水月考）在研究“磁场对通电导体的作用”实验中。
（1）利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在a、b之间接入 ，根据该原理可制成 。
（2）在乙图中，通电后cd段导线受d场力F1的方向为竖直向下，由此可以判断ab段导线所受磁场力F2的方向是竖直向上，F1与F2不是一对平衡力，这是因为
。
（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。
考点3 直流电动机的构造和工作过程
1、直流电机的结构应由定子、转子和换向器组成；
2、直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成；
3、运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成；
4、转子中有两组以上的线圈，由漆包线绕制而成，称之为绕组．当绕组中有电流通过时产生磁场，该磁场与定子的磁场产生力的作用．由于定子是固定不动的，因此转子在力的作用下转动；
5、换向器是直流电动机的一种特殊装置，由许多换向片组成，每两个相邻的换向片中间是绝缘片；在换向器的表面用弹簧压着固定的电刷，使转动的电枢绕组得以同外电路连接；当转子转过一定角度后，换向器将供电电压接入另一对绕组，并在该绕组中继续产生磁场。
【典例3-1】（2022•开福区校级模拟）新能源电动汽车被越来越多的家庭所接受，其核心部件是电动机。下列能说明电动机工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
【典例3-2】（2022•安庆二模）如图所示，两根绝缘细线悬挂着的导体ab，放在U形磁铁中央，ab两端连接着导线，若要探究的电动机的工作原理，虚线方框中接入的实验器材是 。
【变式3-1】（2022•海陵区校级三模）下列各图中，与电动机工作原理相同的是（ ）
A． B．
C． D．
【变式3-2】（2022•宜兴市模拟）抽油烟机的核心部件是电动机，图中与电动机的工作原理相同的是 图（选填“甲”或“乙”）；抽油烟机工作时是利用气体流速大，压强 的原理把油烟抽到室外。
课堂巩固训练
一、选择题。
1．（2022•莱芜区二模）用如图所示的装置探究通电导线在磁场中的受力情况。接通电源，发现导体向右运动；把电源正负极对调后接入电路，发现导体向左运动。这个实验事实说明通电导线在磁场中受力（ ）
A．方向与电流方向有关 B．方向与磁场方向有关
C．大小与电流大小有关 D．大小与磁场强弱有关
2．（2022•庐阳区二模）如图所示是某灵敏电流计的内部结构示意图，线圈在磁场中，指针与线圈相连。当线圈中有电流通过时，指针会偏转，和其原理相同的是（ ）
A．通电导体在磁场中受力 B．通电螺线管周围有磁场
C．电磁感应现象 D．奥斯特实验
3．（2022•红河州二模）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变化的电流通过时，音圈带动音膜振动发出声音。下列选项中与此工作原理相同的是（ ）
A． B．
C． D．
4．（2021•越秀区一模）甲、乙两图中的矩形线圈摆放情况如图所示，甲图中线圈与磁场平行，乙图中线圈与磁场垂直，现在给它们通以相同的电流，甲图中导线ab的受力情况如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．甲图中导线ab和cd受力方向相反，线圈能转动
B．乙图中导线ab和cd受力方向相反，线圈能转动
C．甲图中导线ab和cd受力方向相同，线圈能转动
D．甲乙图中导线ab受到的力的方向不同
5．（2022•增城区二模）如图1，⊗表示导线中的电流方向垂直于纸面向里，F是磁场对通电导线的作用力。用Fab、Fcd、Fa'b'、Fc'd'分别表示图2、3中闭合开关时磁场对导体ab、cd、a'b'、c'd'的作用力，则（ ）
A．Fab竖直向上，Fcd竖直向下 B．Fab竖直向下，Fcd竖直向上
C．Fa'b'竖直向上，Fc'd'竖直向下 D．Fa'b'竖直向下，Fc'd'竖直向下
6．（2022•大东区一模）如图所示的四个装置，与甲图工作原理相同的是（ ）
A．自发电手电筒 B．动圈式话筒
C．手摇发电机 D．扬声器
7．（2022•桐梓县模拟）随着教育改革和信息化逐渐普及，校园发展也逐渐向智能化发展。“智慧校园”主要是通过信息化手段，实现数字化教育和管理的功能。下列说法正确的是（ ）
A．进校门扫脸时，利用紫外线测量体温
B．体温测量完成，蜂鸣器发出悦耳声响，将电信号转化为声信号
C．闸门开启时，电机转动，是利用电磁感应原理工作
D．在校园内，可以使用一卡通打电话，工作原理与电动机工作原理相同
8．（2022•亭湖区校级二模）如图是电动平衡车，人站在上面启动后，内部电动机运转带动平衡车向前进。下列四幅图中与这一过程的工作原理相同的是（ ）
A． B． C． D．
9．（2022•淮安）如图所示，有轨电车是城市交通现代化的标志，直流电动机是有轨电车的动力心脏，其工作原理是（ ）
A． B．
C． D．
二、填空题。
10．（2022•延平区模拟）如图，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，这说明通电导体在 中受力，由此原理可以制成 。（选填“电动机”、“发电机”）
11．（2021秋•藤县期末）如图所示，把通电导线放在两个磁极中间，磁极对导线有垂直指向纸里的力的作用，这是因为通电导线周围存在 ，如果导线中电流方向相反，则磁极对导线的力垂直指向 （选填“纸里”或“纸外”）。
12．（2022•淮北一模）如图甲所示，磁场对通电导体有竖直向上的力F的作用。用Fab、Fad分别表示图乙中闭合开关时磁场对导线ab、cd的力，则图乙中线圈在力Fab、Fad的作用下 （选填“沿顺时针转动”、“沿逆时针转动”或“保持静止”）。
13．（2022•广东模拟）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，由于锡箔具有 （选填“导电”或“导热”）性，滚轮立刻开始向前滚动。滚轮能够滚动的原理与 （选填“电动机”或“发电机”）相同。若让滚轮向相反的方向滚动，下列操作可行的是 （选填序号，①仅将电池正负极对调一下；②将两端磁铁的N、S极和电池的正负极均对调）。
三、作图题。
14．（2022•番禺区一模）如图甲所示，线圈abcd位于磁场中，通电后ab段导线受磁场力F的方向向上。请在图乙中画出通电后cd段导线受到的磁场力F1的示意图。
四、解答题。
15．（2022•西安模拟）无人机航拍影像具有高清晰、高现实性的优点。某小型无人机（如图甲所示）依靠锂电
池为直流电动机提供电能，下表是它的部分参数：（电池容量＝放电电流×放电时间，例
如，1mAh是指以1mA的电流能连续工作1h。帧•秒﹣1是指每秒拍摄的画面数。）
参数名称
空载时质量/kg
最大巡航速度/km•h﹣1
电池电压/V
电池容量/mAh
电动机额定功率/W
拍摄速度/帧•秒﹣1
数据
2
50
36
25000
300
11000
（1）图乙所示的实验中，能反映电动机工作原理的是 。
（2）无人机未起飞停留在水平地面上时，四个轮子与地面的总接触面积为20cm2，则它空载时对地面的压强是多少？
（3）小轿车在某高速公路上限速120km/h。交警部门利用无人机进行高速公路通行情况的实时监测。一辆小轿车在通行0.5m的过程中，高速摄像机拍摄帧数为110帧，试通过计算判断小轿车是否超速？
（4）已知电动机消耗的电功率是电池提供电功率的50%，则无人机一次充满电后，在空中以额定功率飞行的时间不能超过多长？
16．（2022•汕头模拟）在观察“磁场对通电直导线的作用”活动中，小敏按照图示组装实验器材。
（1）为完成该观察活动且实验效果明显，放在蹄形磁体磁场中的直导线EF应选择下列哪种金属棒（金属棒为实心且形状体积相同，ρ铜＞ρ铁＝ρ钢＞ρ铝）
A．铁棒 B．钢棒 C．铜棒 D．铝棒
（2）选择恰当直导线后，将滑动变阻器的滑片移动到适当位置。闭合开关，看到直导线EF向右运动。说明磁场对通电导体有力的作用， （填“发电机”“电动机”或“电磁铁”）就是根据该原理制成的。
（3）将滑动变阻器的滑片向 （填“左”或“右”）端移动，发现直导线EF向右运动并摆起的幅度更大，这说明磁场对通电导体作用力的大小与 有关。
（4）若要使直导线EF向左运动，可采取的方法（写出1种）： 。
（5）若想用上述器材研究电磁感应现象，闭合开关前，应将电路中的电源换成
（填“小灯泡”“电压表”或“灵敏电流计”），再闭合开关，让导线EF左右切割磁感线运动，观察实验现象。
17．（2021•崇川区模拟）在复习“电流的磁场”和“磁场对电流的作用”时，小刚想：“既然磁场会对通电导体产生力的作用，那么相互靠近的两个通电导体间是否会产生力的作用呢？
于是，他和小强商议通过实验来研究这一问题。他们找到了两根柔软的导线A、B，相距较近地并排固定在接线板上，当两根平行导线通电后，出现如图甲所示的现象。（图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况，箭头表示电流方向）
（1）通过现象可知，平行通电导线之间有力的作用，而且，当通入的电流方向相同时，导线A与导线B相互 。
（2）为什么平行通电导线之间会有力的作用呢？小强通过分析认为：通电导线为周围产生的磁场对通电导线B有力的作用。当导线A中的电流方向改变时，其磁场的方向也发生改变，导线B受力方向随之改变。由此可知：与磁体之间的相互作用一样，电流之间的相互作用也是通过 来实现的。小刚也认同小强的分析过程，他认为通过改变导线中电流的方向可以进一步补充小强的分析。如果只改变导线A中的电流方向，你预测会产生的实验现象是 。
（3）科学家研究发现平行通电导线之间相互作用力F的大小可能跟两根导线中的电流I1、I2，导线的长度L，导线之间的距离r有关，有关实验数据如下：
实验次数
L/m
I1/A
I2/A
r/m
F/N
1
1
0.2
0.2
0.1
1.0×107
2
1
0.1
0.2
0.1
0.5×107
3
1.5
0.2
0.2
0.1
1.5×107
4
1
0.2
0.2
0.05
2.0×107
5
1.5
0.2
0.4
0.1
3.0×107
6
2.0
0.4
0.1
0.2
1.0×10﹣7
①分析表格数据可知：对于位置固定、长度一定的两根平行导线，要增大它们之间的作用力，可以 。
②对于长度一定的两根平行导线，通入不变的电流，两根导线间的作用力F与导线间距离r之间的关系可以用图乙所示图象中的图线 （选填a或b）来表示。
③请将表格填写完整。
（4）如果开始实验时，小刚和小强没有找到柔软的导线，而是用较硬的普通铝芯电线进行实验，你认为可能会出现怎样的情况？ 。
18．（2021•花都区模拟）（1）如图所示，把一条形磁体靠近一小磁针，发现小磁针顺时针旋转90度后静止。请在图中的点A处用箭头画出条形磁体外磁感线的方向。
（2）如图甲所示，线圈abcd位于磁场中，通电后ab段导线受磁场力F的方向向上。请在图乙中画出通电后cd段导线受到的磁场力F1的示意图。
16.3 磁场对电流的作用 电动机（解析版）
考点直击
典例分析＋变式训练
考点1 磁场对通电直导线的作用
19世纪初，法国物理学家安培发现：磁场对通电导体有力的作用，力的方向与电流方向和磁场方向有关。
按图组装实验器材，给直导线通电，观察到通电直导线发生偏转；改变直导线中的电流方向，偏转方向和原来相反；将磁极对调，改变磁场的方向，通电直导线偏转方向也相反。当电流方向和磁场方向同时改变时，力的方向不变。
【典例1-1】（2022•丹徒区二模）如图所示，当闭合开关的瞬间，导体棒AB水平向右运动，则下列说法正确的是（ ）
A．此现象与发电机原理相同
B．此过程消耗了机械能
C．仅将电源正负极接反，导体棒AB将水平向左运动
D．仅将磁体N、S极颠倒，导体棒AB将水平向右运动
【答案】C。
【解答】解：
A、当闭合开关的瞬间，导体棒内有从B到A的电流，通电的导体棒受到磁场水平向右的力而运动，此现象与电动机原理相同，故A错误；
B．通电导体在磁场中手受力运动，此过程电能转化为机械能，故B错误；
CD、通电导体在磁场中的受力方向跟磁场方向和电流方向有关，只改变磁场方向或电流方向，导体的受力方向就会改变，故C正确，D错误。
故选：C。
【典例1-2】（2022•环江县二模）如图所示的装置可以用来研究 电动机 （选填“电动机”或“发电机”）的工作原理。如果仅仅对调蹄形磁铁的南北极，则导体ab受到磁力的方向 会 （选填“会”或“不会”）改变；如果将图中的电源换成灵敏电流表，闭合开关，让导体ab左右摆动，发现电流表指针偏转，表明导体ab中 有 （选填“有”或“没有”）感应电流通过，导体ab机械能转化为 电 能。
【答案】电动机；会；有；电。
【解答】解：由图知，电路中有电源，通电导体在磁场中会受到力的作用，这是电动机的工作原理；
如果仅仅对调蹄形磁铁的南北极，磁场的方向改变，电流方向不变，则导体ab受到磁力的方向会改变；
若将图中的电源换成灵敏电流表，闭合开关，让导体ab左右摆动，导体做切割磁感线运动，发现电流表指针偏转，表明导体ab中有感应电流通过，这是电磁感应现象，此过程中导体ab的机械能转化为电能。
故答案为：电动机；会；有；电。
【变式1-1】（2022•襄阳）设计如图所示的实验，主要是为了探究下列哪个物理原理（ ）
A．发电机 B．电动机 C．通电螺线管 D．电磁继电器
【答案】B。
【解答】解：观察题干中的图可知：该实验中有电源，是通电导体在磁场中受到力的作用，是电动机原理图。故B正确，ACD错误。
故选：B。
【变式1-2】（2022•东莞市校级四模）如图甲所示，静止在通电螺线管周围的小磁针，其中指向错误的是 ① 。如图乙所示，接通电源，发现导体ab向左运动，把磁体两极对调放置，发现导体ab向右运动，这个事实说明通电导线在磁场中受力方向与 磁场 方向有关；改变导体运动方向的另一个方法是： 对调电源的正负极 。
【答案】①；磁场；对调电源的正负极。
【解答】解：根据安培定则可知，螺线管的左端为N极，右端为S极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针①的指向是错误的；
接通电源，发现导体ab向左运动，把磁体两极对调放置，磁场的方向发生了变化，发现导体ab向右运动，这个事实说明通电导线在磁场中受力方向与磁场方向有关；
实验中可以通过对调电源的正负极来改变导体的运动方向。
故答案为：①；磁场；对调电源的正负极。
考点2 磁场对通电线圈的作用
1、现象：用漆包线绕成线圈，将线圈两端的漆包线刮去放入磁场，闭合开关，线圈转动。
2、平衡位置：当通电线圈的平面与磁感线垂直时，线圈受到的磁场的作用力相互平衡，我们把这个位置称为平衡位置。
【典例2-1】（2022•鄂尔多斯）我国可以生产一种无针注射器，该注射器通电时，永久磁体与通电线圈相互作用产生强大的推力，使药液以高速注入皮肤，如图能反映其工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B。
【解答】解：根据题意可知，电动式无针注射器是依靠磁场对通电线圈有力的作用，利用了药液的惯性，将药液快速“注入”皮肤的，这与电动机的原理相同；
A是发电机的工作原理图，B是电动机的工作原理图，C是电磁继电器，其原理是电流的磁效应，D的工作原理是磁极间的相互作用规律，故B正确。
故选：B。
【典例2-2】（2022•广东模拟）如图所示，通电线圈的ab边所受磁场力方向竖直向上，请在图中画出磁场对cd边作用力的示意图，并标出小磁针静止时右端的极性。
【解答】解：（1）通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向有关；
已知通电线圈的ab边在磁场中受力方向竖直向上，由图知cd边电流的方向和ab边电流方向相反，故cd边的受力方向与ab边的受力方向相反，即cd边的受力方向竖直向下；
（2）电源的右端是正极，说明电流从螺线管的右端进入、左端流出，根据安培定则知，螺线管的左端是N极，右端是S极；根据同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引可知，小磁针的左端是N极，右端是S极。如图所示：
【变式2-1】（2022•花都区二模）如图所示，当开关闭合后，发现线圈顺时针转动。下列四种情况中（均闭合开关），ab段在磁场中受到的磁场力方向正确的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】D。
【解答】解：根据题干图片可知，通过ab的电流的方向是从a到b，磁场的方向是水平向左的，线圈顺时针转动；
A、图中电流的方向是从a到b，磁场方向水平向左，线圈会顺时针转动，ab受力的方向是竖直向上，故A错误；
B、图中电流的方向是从b到a，磁场方向水平向左，线圈会顺时针转动，ab受力的方向是竖直向上，故B错误；
C、图中线圈在平衡位置，ab受力方向是向上的，故C错误；
D、图中电流的方向是从a到b，磁场方向水平向左，线圈会顺时针转动，ab受力的方向是竖直向上，故D正确。
故选：D。
【变式2-2】（2022春•丽水月考）在研究“磁场对通电导体的作用”实验中。
（1）利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在a、b之间接入 电源 ，根据该原理可制成 电动机 。
（2）在乙图中，通电后cd段导线受d场力F1的方向为竖直向下，由此可以判断ab段导线所受磁场力F2的方向是竖直向上，F1与F2不是一对平衡力，这是因为 两个力没有作用在同一直线上 。
（3）要使图乙中的线圈持续转动，应在其外部加装 换向器 ，自动改变线圈中的电流方向。
【答案】（1）电源；电动机；（2）两个力没有作用在同一直线上；（3）换向器。
【解答】解：（1）利用如图所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，即必须有电源，所以在ab间应接电源；利用该原理制成了电动机；
（2）由图可知，F1与F2没有在同一直线上，不是一对平衡力；
（3）要使图乙中的线圈可以持续转动，是在外部加装了换向器，当通电线圈所在平面与磁感线垂直时，它能自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续转动。
故答案为：（1）电源；电动机；（2）两个力没有作用在同一直线上；（3）换向器。
考点3 直流电动机的构造和工作过程
1、直流电机的结构应由定子、转子和换向器组成；
2、直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成；
3、运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成；
4、转子中有两组以上的线圈，由漆包线绕制而成，称之为绕组．当绕组中有电流通过时产生磁场，该磁场与定子的磁场产生力的作用．由于定子是固定不动的，因此转子在力的作用下转动；
5、换向器是直流电动机的一种特殊装置，由许多换向片组成，每两个相邻的换向片中间是绝缘片；在换向器的表面用弹簧压着固定的电刷，使转动的电枢绕组得以同外电路连接；当转子转过一定角度后，换向器将供电电压接入另一对绕组，并在该绕组中继续产生磁场。
【典例3-1】（2022•开福区校级模拟）新能源电动汽车被越来越多的家庭所接受，其核心部件是电动机。下列能说明电动机工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A。
【解答】解：A、当闭合开关后，通电导体在磁场中受力运动，是电动机的原理，故A符合题意；
B、图为探究电磁铁的磁性影响因素的实验图，其原理是电流的磁效应，故B不符合题意；
C、图中没有电源，当导体在磁场中做切割磁感线运动时，电流表的指针会发生偏转，说明会产生感应电流，这是电磁感应现象，是发电机的原理，故C不符合题意；
D、图中是奥斯特实验的装置图，说明了通电导体周围存在磁场，故D不符合题意。
故选：A。
【典例3-2】（2022•安庆二模）如图所示，两根绝缘细线悬挂着的导体ab，放在U形磁铁中央，ab两端连接着导线，若要探究的电动机的工作原理，虚线方框中接入的实验器材是 电源（或电池） 。
【答案】电源（或电池）。
【解答】解：在虚线框中接入电源时，通电导体在磁场中会受到力的作用，可以探究磁场对电流的作用，与电动机的原理相同。
故答案为：电源（或电池）。
【变式3-1】（2022•海陵区校级三模）下列各图中，与电动机工作原理相同的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B。
【解答】解：电动机是根据通电导体在磁场中受力运动的原理工作的；
A．如图是通电螺线管，是利用了电流的磁效应，与电动机的原理不同，故A不符合题意；
B．如图是扬声器，是根据通电导体在磁场中受力而运动原理工作的，与电动机的原理相同，故B符合题意；
C．如图是动圈式话筒，其工作过程是：声波振动→引起膜片振动→带动线圈振动→线圈切割永久磁体的磁场产生感应电流→经放大传给扬声器；由此可知其工作原理是电磁感应现象，与电动机的原理不同，故C不符合题意；
D．如图电路中只有磁体，没有电源，是电磁感应，与电动机的原理不同，故D不符合题意。
故选：B。
【变式3-2】（2022•宜兴市模拟）抽油烟机的核心部件是电动机，图中与电动机的工作原理相同的是 乙 图（选填“甲”或“乙”）；抽油烟机工作时是利用气体流速大，压强 小 的原理把油烟抽到室外。
【答案】乙；小。
【解答】解：甲图：当导体棒在磁场中左右移动时，电流表指针偏转，属于电磁感应现象；
乙图：闭合开关，在磁场中放置的导体中有电流通过，磁场对其产生力的作用，致使导体棒在磁场中运动，符合电动机原理，故选择“乙”；
流体流速越大，其压强越小。
故答案为：乙；小。
课堂巩固训练
一、选择题。
1．（2022•莱芜区二模）用如图所示的装置探究通电导线在磁场中的受力情况。接通电源，发现导体向右运动；把电源正负极对调后接入电路，发现导体向左运动。这个实验事实说明通电导线在磁场中受力（ ）
A．方向与电流方向有关 B．方向与磁场方向有关
C．大小与电流大小有关 D．大小与磁场强弱有关
【答案】A。
【解答】解：接通电源，发现导体ab向左运动，把电源正负极对调后接入电路，电流的方向改变了，发现导体ab向右运动。说明通电导线在磁场中受力方向跟电流方向有关。
故选：A。
2．（2022•庐阳区二模）如图所示是某灵敏电流计的内部结构示意图，线圈在磁场中，指针与线圈相连。当线圈中有电流通过时，指针会偏转，和其原理相同的是（ ）
A．通电导体在磁场中受力 B．通电螺线管周围有磁场
C．电磁感应现象 D．奥斯特实验
【答案】A。
【解答】解：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；
A、该实验是探究通电导体在磁场中受力运动，故A正确；
B、该实验的原理是电流的磁效应，故B错误；
C、该实验是电磁感应现象，故C错误；
D、该实验是是奥斯特实验，说明电流的周围存在磁场，故D错误。
故选：A。
3．（2022•红河州二模）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变化的电流通过时，音圈带动音膜振动发出声音。下列选项中与此工作原理相同的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D。
【解答】解：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，因为电流方向改变，音圈受力方向改变。音圈之所以运动，是由于磁场对通电导体有力的作用；
A是电磁铁，通电之后能吸引铁钉，其原理是电流的磁效应；B是指南针，是利用地磁场工作的；C是探究电磁感应现象的实验；D是探究通电导体在磁场中受力运动的实验，故D正确。
故选：D。
4．（2021•越秀区一模）甲、乙两图中的矩形线圈摆放情况如图所示，甲图中线圈与磁场平行，乙图中线圈与磁场垂直，现在给它们通以相同的电流，甲图中导线ab的受力情况如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．甲图中导线ab和cd受力方向相反，线圈能转动
B．乙图中导线ab和cd受力方向相反，线圈能转动
C．甲图中导线ab和cd受力方向相同，线圈能转动
D．甲乙图中导线ab受到的力的方向不同
【答案】A。
【解答】解：
根据图示结合左手定则可知，甲中线圈电流方向相反，所以ab边和cd边受力方向相反，并且不在同一条直线上，又因为电流大小相同，所以受力大小也是相等的，故这两个力不是一对平衡力，所以线圈转动；
乙中线圈处于平衡位置，线圈中上、下两条边受到的磁场力的方向相反，大小相等，且作用在一条直线上，是一对平衡力，故不会转动，甲、乙两图中ab边的电流方向相同，并且处于相同方向的磁场中，因此受力方向相同。
故A正确，BCD均错误．
故选：A。
5．（2022•增城区二模）如图1，⊗表示导线中的电流方向垂直于纸面向里，F是磁场对通电导线的作用力。用Fab、Fcd、Fa'b'、Fc'd'分别表示图2、3中闭合开关时磁场对导体ab、cd、a'b'、c'd'的作用力，则（ ）
A．Fab竖直向上，Fcd竖直向下 B．Fab竖直向下，Fcd竖直向上
C．Fa'b'竖直向上，Fc'd'竖直向下 D．Fa'b'竖直向下，Fc'd'竖直向下
【答案】B。
【解答】解：
AB、由图2可知，线圈右侧dc中的电流的方向是向内的，根据磁场方向改变，其受到的磁场力的方向是竖直向上的，ab所受磁场力方向竖直向下，故A错误、B正确；
CD、由图3知，线圈左侧a′b′电流的方向是向里的，根据磁场方向不变，其受到的磁场力的方向是竖直向下的，c′d′所受磁场力方向竖直向下，故CD错误。
故选：B。
6．（2022•大东区一模）如图所示的四个装置，与甲图工作原理相同的是（ ）
A．自发电手电筒 B．动圈式话筒
C．手摇发电机 D．扬声器
【答案】D。
【解答】解：根据题干图片可知，电路中有电源，通电线圈在磁场中受力转动，是电动机的工作原理；
AC、手摇发电机、自发电手电筒是利用电磁感应现象工作的，故AC不符合题意；
B、动圈式话筒工作过程是：声波振动→引起膜片振动→带动线圈振动→线圈切割永久磁体的磁场产生感应电流→经放大传给扬声器。由此可知其工作原理是电磁感应现象，故B不符合题意；
D、对于扬声器来说，其内部有一个永久磁铁，当其线圈中通过电流时，即通电线圈在永久磁铁的磁场中受到力的作用，故D符合题意。
故选：D。
7．（2022•桐梓县模拟）随着教育改革和信息化逐渐普及，校园发展也逐渐向智能化发展。“智慧校园”主要是通过信息化手段，实现数字化教育和管理的功能。下列说法正确的是（ ）
A．进校门扫脸时，利用紫外线测量体温
B．体温测量完成，蜂鸣器发出悦耳声响，将电信号转化为声信号
C．闸门开启时，电机转动，是利用电磁感应原理工作
D．在校园内，可以使用一卡通打电话，工作原理与电动机工作原理相同
【答案】B。
【解答】解：A．测温枪是利用物体向外辐射红外线，在不接触人体的情况下测量人体的温度，故A错误；
B．蜂鸣器是一个小的扬声器，是利用通电线圈在磁场中受力运动的原理制成的，工作时将电信号转化为声信号，故B正确；
C．电动机是利用通电线圈在磁场中受到力运动的原理制成的，故C错误；
D．一卡通的原理是电磁感应，与电动机工作原理不相同，故D错误。
故选：B。
8．（2022•亭湖区校级二模）如图是电动平衡车，人站在上面启动后，内部电动机运转带动平衡车向前进。下列四幅图中与这一过程的工作原理相同的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】D。
【解答】解：电动平衡车内部的主要构件是电动机，它是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的；
A．如图，演示的是通电导体周围存在着磁场，故A不符合题意；
B．如图，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中有感应电流，这种现象是电磁感应现象，故B不符合题意；
C．闭合开关，电磁铁具有磁性，这是电流的磁效应，故C不符合题意；
D．如图，闭合开关，通电导体在磁场中受力而运动，这是磁场对通电导体的作用，故D符合题意。
故选：D。
9．（2022•淮安）如图所示，有轨电车是城市交通现代化的标志，直流电动机是有轨电车的动力心脏，其工作原理是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A。
【解答】解：电动机是根据通电导体在磁场中受力的原理制成的。
A．由图可知电路中有电源，通电导体在磁场中会受力而运动，是电动机的工作原理，故A符合题意；
B．由图可知电路中没有电源，闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，是电磁感应现象，属于发电机的工作原理，故B不符合题意；
B．图示的是电磁继电器的装置图，电磁继电器的核心部件是电磁铁，电磁铁通电后具有磁性，是利用了电流的磁效应，故C不符合题意；
D．图示的是通电导体周围有磁场，是奥斯特实验，故D不符合题意。
故选：A。
二、填空题。
10．（2022•延平区模拟）如图，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，这说明通电导体在 磁场 中受力，由此原理可以制成 电动机 。（选填“电动机”、“发电机”）
【答案】磁场；电动机。
【解答】解：通电导体在磁场中受力运动，所以将磁体靠近发光的灯泡时，灯泡中有电流通过，并且是交流电，所以会受到磁场力的作用，并且方向在时刻改变，所以灯丝会晃动；电动机是根据通电导体在磁场中受力运动的原理制成的。
故答案为：磁场；电动机。
11．（2021秋•藤县期末）如图所示，把通电导线放在两个磁极中间，磁极对导线有垂直指向纸里的力的作用，这是因为通电导线周围存在 磁场 ，如果导线中电流方向相反，则磁极对导线的力垂直指向 纸外 （选填“纸里”或“纸外”）。
【答案】磁场；纸外。
【解答】解：把通电导线放在两个磁极中间，磁极对导线有垂直指向纸里的力的作用，这是因为通电导线周围存在磁场，且与磁极间的磁场发生相互作用，从而使放在磁场中的通电导线受到力的作用；
通电导体在磁场中受力的作用，受力的方向跟电流的方向和磁场的方向有关，如果导线中电流方向相反，而磁场方向不变，则导线受力的方向改变，所以此时磁极对导线的力垂直指向纸外。
故答案为：磁场；纸外。
12．（2022•淮北一模）如图甲所示，磁场对通电导体有竖直向上的力F的作用。用Fab、Fad分别表示图乙中闭合开关时磁场对导线ab、cd的力，则图乙中线圈在力Fab、Fad的作用下 沿逆时针转动 （选填“沿顺时针转动”、“沿逆时针转动”或“保持静止”）。
【答案】沿逆时针转动。
【解答】解：根据甲图和乙图对比可知，ab导线中的电流的方向与甲中电流的方向相反，磁场方向相同，所以ab受到竖直向下的力的作用，同理可知，cd受到竖直向上的力的作用，所以线圈会逆时针转动。
故答案为：沿逆时针转动。
13．（2022•广东模拟）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，由于锡箔具有 导电 （选填“导电”或“导热”）性，滚轮立刻开始向前滚动。滚轮能够滚动的原理与 电动机 （选填“电动机”或“发电机”）相同。若让滚轮向相反的方向滚动，下列操作可行的是 ① （选填序号，①仅将电池正负极对调一下；②将两端磁铁的N、S极和电池的正负极均对调）。
【答案】导电；电动机；①。
【解答】解：将锡箔纸平铺在水平桌面上，再将滚轮轻轻放在锡箔纸上，由于锡箔纸是导体，容易导电，所以通过锡箔纸有电流，干电池在磁体的磁场中受力运动，所以滚轮立刻开始向前滚动，其原理同电动机的原理；
通电导体在磁场中的受力方向与电流的方向、磁场的方向有关，若让滚轮向相反的方向滚动，可以改变磁场的方向或电流的方向，即将滚轮左右换个方向或将电池正负极对调一下；若同时将两端磁铁的N、S极和电池的正负极均对调，则受力的方向不变，故可行的是①。
故答案为：导电；电动机；①。
三、作图题。
14．（2022•番禺区一模）如图甲所示，线圈abcd位于磁场中，通电后ab段导线受磁场力F的方向向上。请在图乙中画出通电后cd段导线受到的磁场力F1的示意图。
【解答】解：如图甲所示，线圈abcd位于磁场中，ab段导线受磁场力F的方向向上，与它电流相反的cd受力方向向下；图乙中，磁场方向没有改变，导体中电流方向也没有改变，都是垂直直面向里，所以导体受力的方向也没有改变，cd受到的磁场力的方向仍是向下的，如图所示：
。
四、解答题。
15．（2022•西安模拟）无人机航拍影像具有高清晰、高现实性的优点。某小型无人机（如图甲所示）依靠锂电
池为直流电动机提供电能，下表是它的部分参数：（电池容量＝放电电流×放电时间，例
如，1mAh是指以1mA的电流能连续工作1h。帧•秒﹣1是指每秒拍摄的画面数。）
参数名称
空载时质量/kg
最大巡航速度/km•h﹣1
电池电压/V
电池容量/mAh
电动机额定功率/W
拍摄速度/帧•秒﹣1
数据
2
50
36
25000
300
11000
（1）图乙所示的实验中，能反映电动机工作原理的是 B 。
（2）无人机未起飞停留在水平地面上时，四个轮子与地面的总接触面积为20cm2，则它空载时对地面的压强是多少？
（3）小轿车在某高速公路上限速120km/h。交警部门利用无人机进行高速公路通行情况的实时监测。一辆小轿车在通行0.5m的过程中，高速摄像机拍摄帧数为110帧，试通过计算判断小轿车是否超速？
（4）已知电动机消耗的电功率是电池提供电功率的50%，则无人机一次充满电后，在空中以额定功率飞行的时间不能超过多长？
【答案】（1）B；（2）它空载时对地面的压强是1×104Pa；（3）通过计算判断小轿车超速；（4）无人机一次充满电后，在空中以额定功率飞行的时间不能超过1.5h。
【解答】解：（1）电动机工作原理是通电导体在磁场中受力运动；
由图丁中A是电磁感应现象的原理图；B是通电导体在磁场中受到力的作用原理图，故选B；
（2）飞机对地面的压力：
F＝G＝mg＝2kg×10N/kg＝20N；
（2）车对地面的压强：
p＝＝＝1×104Pa；
（3）高速摄像机拍摄1帧画面需要的时间t0＝s；
高速摄像机拍摄帧数为110帧所需的时间：t＝110×s＝0.01s，
小轿车的速度：v＝＝＝50m/s＝50×3.6km/h＝180km/h＞120km/h，小轿车已经超速；
（4）电池容量为25000mAh，电池电压为36V，
则无人机电源储存的总能量：W＝UIt＝36V×25Ah＝0.9kW•h；
由题知，电动机消耗的功率是电源总功率的50%，
t＝＝＝1.5h。
答：（1）B；（2）它空载时对地面的压强是1×104Pa；（3）通过计算判断小轿车超速；（4）无人机一次充满电后，在空中以额定功率飞行的时间不能超过1.5h。
16．（2022•汕头模拟）在观察“磁场对通电直导线的作用”活动中，小敏按照图示组装实验器材。
（1）为完成该观察活动且实验效果明显，放在蹄形磁体磁场中的直导线EF应选择下列哪种金属棒（金属棒为实心且形状体积相同，ρ铜＞ρ铁＝ρ钢＞ρ铝） D
A．铁棒 B．钢棒 C．铜棒 D．铝棒
（2）选择恰当直导线后，将滑动变阻器的滑片移动到适当位置。闭合开关，看到直导线EF向右运动。说明磁场对通电导体有力的作用， 电动机 （填“发电机”“电动机”或“电磁铁”）就是根据该原理制成的。
（3）将滑动变阻器的滑片向 右 （填“左”或“右”）端移动，发现直导线EF向右运动并摆起的幅度更大，这说明磁场对通电导体作用力的大小与 电流的大小 有关。
（4）若要使直导线EF向左运动，可采取的方法（写出1种）： 改变电流方向/把蹄形磁体的磁极对调 。
（5）若想用上述器材研究电磁感应现象，闭合开关前，应将电路中的电源换成 灵敏电流计 （填“小灯泡”“电压表”或“灵敏电流计”），再闭合开关，让导线EF左右切割磁感线运动，观察实验现象。
【答案】（1）D；（2）电动机；（3）右；电流的大小；（4）改变电流方向（把蹄形磁体的磁极对调）；（5）灵敏电流计。
【解答】解：
（1）为了使实验效果明显，选择的金属棒应该是非铁类物质，并且密度较小，应选择铝棒，故选D；
（2）闭合开关，看到直导线EF向右运动。说明磁场对通电导体有力的作用，电动机就是根据该原理制成的。
（3）将滑动变阻器的滑片向右端移动，连入电阻变小，通过导体的电流变大，直导线EF向右运动摆起的幅度更大，这说明磁场对通电导体作用力的大小与电流大小有关；
（4）要使直导线EF向左运动，可以改变磁场方向，也可以改变导体中电流方向；
（5）研究电磁感应现象时，利用灵敏电流计显示是否有电流产生，因此应将电路中的电源换成灵敏电流计。
故答案为：（1）D；（2）电动机；（3）右；电流的大小；（4）改变电流方向（把蹄形磁体的磁极对调）；（5）灵敏电流计。
17．（2021•崇川区模拟）在复习“电流的磁场”和“磁场对电流的作用”时，小刚想：“既然磁场会对通电导体产生力的作用，那么相互靠近的两个通电导体间是否会产生力的作用呢？
于是，他和小强商议通过实验来研究这一问题。他们找到了两根柔软的导线A、B，相距较近地并排固定在接线板上，当两根平行导线通电后，出现如图甲所示的现象。（图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况，箭头表示电流方向）
（1）通过现象可知，平行通电导线之间有力的作用，而且，当通入的电流方向相同时，导线A与导线B相互 吸引 。
（2）为什么平行通电导线之间会有力的作用呢？小强通过分析认为：通电导线为周围产生的磁场对通电导线B有力的作用。当导线A中的电流方向改变时，其磁场的方向也发生改变，导线B受力方向随之改变。由此可知：与磁体之间的相互作用一样，电流之间的相互作用也是通过 磁场 来实现的。小刚也认同小强的分析过程，他认为通过改变导线中电流的方向可以进一步补充小强的分析。如果只改变导线A中的电流方向，你预测会产生的实验现象是 导线A、B相互排斥 。
（3）科学家研究发现平行通电导线之间相互作用力F的大小可能跟两根导线中的电流I1、I2，导线的长度L，导线之间的距离r有关，有关实验数据如下：
实验次数
L/m
I1/A
I2/A
r/m
F/N
1
1
0.2
0.2
0.1
1.0×107
2
1
0.1
0.2
0.1
0.5×107
3
1.5
0.2
0.2
0.1
1.5×107
4
1
0.2
0.2
0.05
2.0×107
5
1.5
0.2
0.4
0.1
3.0×107
6
2.0
0.4
0.1
0.2
1.0×10﹣7
①分析表格数据可知：对于位置固定、长度一定的两根平行导线，要增大它们之间的作用力，可以 增大导线中的电流 。
②对于长度一定的两根平行导线，通入不变的电流，两根导线间的作用力F与导线间距离r之间的关系可以用图乙所示图象中的图线 b （选填a或b）来表示。
③请将表格填写完整。 1.0×10﹣7
（4）如果开始实验时，小刚和小强没有找到柔软的导线，而是用较硬的普通铝芯电线进行实验，你认为可能会出现怎样的情况？ 铝芯导线的形变程度很小，不易观察 。
【答案】（1）吸引；（2）磁场；导线A、B相互排斥；（3）①增大导线中的电流；②b；③1.0×10﹣7；（4）铝芯导线的形变程度很小，不易观察。
【解答】解：
（1）在没有通电的情况下，受重力作用，两根导线都应是竖直垂下。分析图甲可以发现，两根导线都在向中间靠拢，这就说明通电以后，它们都受到了指向中间的力，即这两根导线相互吸引。
（2）通电导线周围存在磁场，所以通电导线相当于磁体。磁体间的相互作用是通过磁场来实现的，且同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。由以上分析可知，这两根通电导线的相互作用也是通过磁场来实现的，且相邻的磁极为异名磁极；
通电导线周围的磁场方向与导线中的电流方向有关，电流方向改变后，磁场方向也改变。如果只改变A导线中电流的方向，则只有导线A周围的磁场方向发生改变，这将导致A、B导线周围磁场相邻的磁极为同名磁极，同名磁极相互排斥，则A、B导线将相互排斥。
（3）①对比表格中1、2或3、5可知，其他条件不变时，导线之间的相互作用力与导线中的电流成正比关系；对比表格中1、3可知，其他条件不变时，导线之间的相互作用力与导线的长度成正比关系；对比表格中1、4可知，其他条件不变时，导线之间的相互作用力与导线之间的距离成反比关系。所以对于位置固定（导线之间距离一定）、长度一定的两根导线，可以通过增大导线中的电流来增大导线之间的相互作用力。②由①中分析可知，其他条件不变时，导线之间的相互作用力与导线之间的距离成反比关系，故图乙中，符合要求的是图线b。③相对于实验1，实验6中导线长度增大到了2倍，电流I1增大到了2倍，电流I2减小为，导线之间的距离增大到了2倍。由①中分析可知，实验6中导线之间的相互作用力F6＝2×2××F1＝F1＝1.0×10﹣7N。
（4）由表格可知，导线之间的相互作用力都比较小，所以在选择较软的导线的情况下，才可以明显地看到导线的形变。若选择较硬的普通铝芯电线做与表格中数据相同的实验，导线之间的相互作用力不足以使铝芯导线发生明显的形变。
故答案为：（1）吸引；（2）磁场；导线A、B相互排斥；（3）①增大导线中的电流；②b；③1.0×10﹣7；（4）铝芯导线的形变程度很小，不易观察。
18．（2021•花都区模拟）（1）如图所示，把一条形磁体靠近一小磁针，发现小磁针顺时针旋转90度后静止。请在图中的点A处用箭头画出条形磁体外磁感线的方向。
（2）如图甲所示，线圈abcd位于磁场中，通电后ab段导线受磁场力F的方向向上。请在图乙中画出通电后cd段导线受到的磁场力F1的示意图。
【解答】解：（1）如图所示，把一条形磁体靠近一小磁针，发现小磁针顺时针旋转90度后静止，即小磁针的S极向左，根据磁极间的相互作用规律可知，条形磁体的右端为N极、左端为S极；因磁体周围的磁感线由N极出发、回到S极，所以点A处的磁感线方向向左，如图所示：
；
（2）如图甲所示，线圈abcd位于磁场中，ab段导线受磁场力F的方向向上；
图乙中，磁场方向不变，根据电流的流向可知ab段导线中的电流方向不变（仍然垂直于纸面向里），则ab段导线所受磁场力的方向不变（仍然向上），因cd中的电流方向与ab中的电流方向相反，所以cd受到的磁场力方向是向下的，如图所示：
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