初中教科版3 焦耳定律同步测试题
展开三、磁场对电流的作用 电动机
- 知道磁场对通电导体有力的作用。
- 知道磁场能使通电线圈转动。
- 了解直流电动机转向器的原理。
知识点01 磁现象磁场对通电导线的作用
（1）通电导体在磁场里受到力的作用。力的方向跟磁感线方向垂直，跟电流方向垂直；
（2）通电导体在磁场里受力的方向，跟电流方向和磁感线方向有关。
【即学即练1】
在探究通电导线在磁场中的受力方向与什么有关系时，一位同学做了如图a、b、c的三个实验．图中AB表示闭合电路的一部分导线，导线上的箭头表示电流的方向，F表示导线受力的方向，S、N表示蹄形磁铁的南北极．
（1）通过实验a和b说明，通电导线在磁场中的受力方向与 的方向有关．
（2）通过实验相a和c说明，通电导线在磁场中的受力方向与 的方向有关．
【典例1】
江涛用如图所示的实验装置，探究“磁场对通电直导线的作用”．闭合开关S，原本静止的轻质硬直导线AB水平向右运动．要使AB水平向左运动，下列措施中可行的是（ ）
A．将A 、B 两端对调
B．将蹄形磁体的N 、S 极对调
C．换用磁性更强的蹄形磁体
D．将滑动变阻器的滑片P向右移动
【典例2】
电动机是一种高效率、低污染的动力设备,广泛地应用在各种家用电器中。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
题组A 基础过关练
1．（2020•常州中考）某校刚刷完地坪漆的地下室内。弥漫着刺鼻的油漆味。为加快排出易燃、有毒气体，兴趣小组设计了如图所示的可调直流排气扇。直流电动机的工作原理是 。在讨论时，物理老师指出该方案的不足：每当线圈平面转过与磁感线相 （平行/垂直）的位置时，换向器自动改变线圈中电流的方向，电路处于“通路→断路→通路”快速切换状态，极易激发电火花，成为火灾隐患。
2．（2021•烟台模拟）为了探究电动机为什么会转动，小明根据电动机构造制作了一台简易电动机。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，另一端只刮去半周漆皮，将线圈放在支架上，磁体放在线圈下方，闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来。
（1）要想改变线圈的转动方向，小明可采用措施是 （多选，填序号）。
A．改变电流的方向 B．提高电源的电压 C．增加线圈的匝数 D．改变磁场的方向
（2）开关闭合后，如果电动机不转，原因可能是 （多选，填序号）。
A．磁铁磁性太弱 B．线圈处于平衡位置 C．通过线圈的电流太大 D．电池电压太低
（3）为了提高电动机转速，可采取的方法是 ；
（4）小明想设计一个能调节电动机转速的实验装置，还需要的主要器材是 。
题组B 能力提升练
1．（2021•宜宾模拟）扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置，如图所示是扬声器构造示意图。当线圈中通过变化电流时，线圈受到 力作用，从而带动与线圈相连的纸盆 ，于是扬声器就发出了声音。
2．（2021•昆明模拟）在探究“电动机为什么会转动”的实验中：
（1）我们首先想到的是磁体间发生相互作用是因为一个磁体放在了另一个磁体的磁场中，那么通电导体周围也存在 ，磁体会对通电导体产生力的作用吗？
（2）如图所示，将一根导体ab置于蹄形磁铁的两极之间，未闭合开关前，导体 ，闭合开关后，导体 ，说明磁场对 导体有力的作用。
（3）断开开关，将图中磁铁的N、S极对调，再闭合开关，会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方向 ，说明通电导体在磁场中的受力方向与 有关。
（4）断开开关，将图中电源的正、负极对调，再闭合开关，会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方向 ，说明通电导体在磁场中的受力方向与 有关。
（5）如果同时改变磁场方向和电流方向， 确定受力方向与磁场方向或电流方向是否有关（填“能”或“不能”）。
题组C 培优拔尖练
1．（2021•苏州模拟）在研究“磁场对通电导体（电流）有力的作用”实验中。
（1）利用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 （选填“灵敏电流计”“电源”或“灯泡”）；若在a、b之间接入 （选填“灵敏电流计”“电源”或“灯泡”）可研究“电磁感应现象”。
（2）如图乙、丙中，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（也称匀强磁场）。
①图乙中，通电后cd段导线受磁场力的方向为竖直向下，此时，ab段导线所受磁场力的方向是竖直向上，这两个力 （选填“是”或“不是”）一对平衡力。
②图丙中的线圈可以持续转动，是在外部加装了 ，该装置能使线圈平面刚处于 （选填“平行磁感线”“垂直磁感线”或“任一”）位置时，自动改变线圈中的电流方向。
三、磁场对电流的作用 电动机
- 知道磁场对通电导体有力的作用。
- 知道磁场能使通电线圈转动。
- 了解直流电动机转向器的原理。
知识点01 磁现象磁场对通电导线的作用
（1）通电导体在磁场里受到力的作用。力的方向跟磁感线方向垂直，跟电流方向垂直；
（2）通电导体在磁场里受力的方向，跟电流方向和磁感线方向有关。
【即学即练1】
在探究通电导线在磁场中的受力方向与什么有关系时，一位同学做了如图a、b、c的三个实验．图中AB表示闭合电路的一部分导线，导线上的箭头表示电流的方向，F表示导线受力的方向，S、N表示蹄形磁铁的南北极．
（1）通过实验a和b说明，通电导线在磁场中的受力方向与 _________ 的方向有关．
（2）通过实验相a和c说明，通电导线在磁场中的受力方向与 _________ 的方向有关．
【典例1】
江涛用如图所示的实验装置，探究“磁场对通电直导线的作用”．闭合开关S，原本静止的轻质硬直导线AB水平向右运动．要使AB水平向左运动，下列措施中可行的是（ ）
A．将A 、B 两端对调
B．将蹄形磁体的N 、S 极对调
C．换用磁性更强的蹄形磁体
D．将滑动变阻器的滑片P向右移动
【答案】．Ｂ
【典例2】
电动机是一种高效率、低污染的动力设备,广泛地应用在各种家用电器中。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】:洗衣机中应用了电动机,选项A正确;电饭锅、电热水壶及电热毯都是利用电流的热效应来工作的。
题组A 基础过关练
1．（2020•常州中考）某校刚刷完地坪漆的地下室内。弥漫着刺鼻的油漆味。为加快排出易燃、有毒气体，兴趣小组设计了如图所示的可调直流排气扇。直流电动机的工作原理是 通电线圈在磁场中受力转动 。在讨论时，物理老师指出该方案的不足：每当线圈平面转过与磁感线相 垂直 （平行/垂直）的位置时，换向器自动改变线圈中电流的方向，电路处于“通路→断路→通路”快速切换状态，极易激发电火花，成为火灾隐患。
【解析】：直流电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动；换向器是在线圈转过平衡位置的一瞬间改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使得线圈能够持续转动，平衡位置即为线圈平面与磁感线垂直的位置。
【答案】：通电线圈在磁场中受力转动；垂直。
2．（2021•烟台模拟）为了探究电动机为什么会转动，小明根据电动机构造制作了一台简易电动机。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，另一端只刮去半周漆皮，将线圈放在支架上，磁体放在线圈下方，闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来。
（1）要想改变线圈的转动方向，小明可采用措施是 AD （多选，填序号）。
A．改变电流的方向 B．提高电源的电压 C．增加线圈的匝数 D．改变磁场的方向
（2）开关闭合后，如果电动机不转，原因可能是 ABD （多选，填序号）。
A．磁铁磁性太弱 B．线圈处于平衡位置 C．通过线圈的电流太大 D．电池电压太低
（3）为了提高电动机转速，可采取的方法是 提高电源电压 ；
（4）小明想设计一个能调节电动机转速的实验装置，还需要的主要器材是 滑动变阻器 。
【解析】：（1）知道通电导线在磁场中所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，所以要想改变线圈的转动方向，可以改变线圈中电流的方向，也可以改变磁场的方向，故选AD；
（2）线圈不转可能是由于线圈处于平衡位置；线圈不转也说明线圈可能不受磁场力，即电路中没有电流，一般来说可能是接线柱接触不良造成的；
同时因线圈和转轴之间有阻力存在，故还有可能就是，线圈受力，但是磁场力较小，无法带动线圈。故导致这种现象的原因有：磁铁的磁性不强、线圈的匝数太少，电池电压不够导致电流较小。
故选ABD；
（3）通电导线在磁场中受力的作用，所受力的大小与电流的强弱、磁场的强弱有关，故为了提高电动机转速，可采取的方法增大电流或增强磁场，即可以提高线圈两端的电压或改用强磁场做该实验；
（4）要想控制线圈的转速，可以控制电流的大小，故可以接入滑动变阻器，将滑动变阻器与电机串联即可起到控制电流的作用；
【答案】：（1）AD；（2）ABD；（3）提高电源电压；（4）滑动变阻器。
题组B 能力提升练
1．（2021•宜宾模拟）扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置，如图所示是扬声器构造示意图。当线圈中通过变化电流时，线圈受到 磁场 力作用，从而带动与线圈相连的纸盆 来回振动 ，于是扬声器就发出了声音。
【解析】如图，扬声器中的线圈中通过变化电流时，线圈会受到永久磁铁的磁场力的作用，而带动与线圈相连的纸盆来回振动，将电信号转化成声信号。
【答案】：磁场；来回振动。
2．（2021•昆明模拟）在探究“电动机为什么会转动”的实验中：
（1）我们首先想到的是磁体间发生相互作用是因为一个磁体放在了另一个磁体的磁场中，那么通电导体周围也存在 磁场 ，磁体会对通电导体产生力的作用吗？
（2）如图所示，将一根导体ab置于蹄形磁铁的两极之间，未闭合开关前，导体 静止不动 ，闭合开关后，导体 运动 ，说明磁场对 通电 导体有力的作用。
（3）断开开关，将图中磁铁的N、S极对调，再闭合开关，会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方向 相反 ，说明通电导体在磁场中的受力方向与 磁场方向 有关。
（4）断开开关，将图中电源的正、负极对调，再闭合开关，会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方向 相反 ，说明通电导体在磁场中的受力方向与 电流方向 有关。
（5）如果同时改变磁场方向和电流方向， 不能 确定受力方向与磁场方向或电流方向是否有关（填“能”或“不能”）。
【解析】（1）根据课本奥斯特实验知：通电导体周围存在磁场；
（2）将一根导体ab置于蹄形磁铁的两极之间，未闭合开关前，电路中没有电流，导体静止不动，闭合开关后，电路中有电流，导体运动，说明磁场对通电导体有力的作用。
（3）断开开关，将图中磁铁的N、S极对调，磁场方向改变，再闭合开关，电流方向不变，会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方向相反，说明通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关。
（4）断开开关，将图中电源的正、负极对调，再闭合开关，导体中电流方向改变，磁场方向不变，会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方向相反，说明通电导体在磁场中的受力方向与电流的方向有关。
（5）如果同时改变磁场方向和电流方向，通电导体在磁场中受力方向不变，不能确定受力方向与磁场方向或电流方向是否有关。
【答案】：（1）磁场；（2）静止不动； 运动；通电；（3）相反；磁场方向； （4）相反；电流方向； （5）不能。
题组C 培优拔尖练
1．（2021•苏州模拟）在研究“磁场对通电导体（电流）有力的作用”实验中。
（1）利用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 （选填“灵敏电流计”“电源”或“灯泡”）；若在a、b之间接入 灵敏电流计 （选填“灵敏电流计”“电源”或“灯泡”）可研究“电磁感应现象”。
（2）如图乙、丙中，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（也称匀强磁场）。
①图乙中，通电后cd段导线受磁场力的方向为竖直向下，此时，ab段导线所受磁场力的方向是竖直向上，这两个力 不是 （选填“是”或“不是”）一对平衡力。
②图丙中的线圈可以持续转动，是在外部加装了 换向器 ，该装置能使线圈平面刚处于 垂直磁感线 （选填“平行磁感线”“垂直磁感线”或“任一”）位置时，自动改变线圈中的电流方向。
【解析】：
（1）因为通电导体在磁场中受力会运动，观察图甲可知缺少一个电源，因此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；
电磁感应现象是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生感应电流的现象，将机械能转化为电能，不需要电源；为了实验现象明显，利用灵敏电流计显示是否有电流产生，而不选用灯泡，故选用灵敏电流表；
（2）①在乙图中，通电后cd段导线受磁场力的方向为竖直向下，此时，ab段导线所受磁场力的方向是竖直向上，这两个力不是一对平衡力，这是因为这两个力不作用在一条直线上；
②图丙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（平衡位置），它能自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续转动。
【答案】：（1）电源；灵敏电流计；（2）①不是；②换向器；
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