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初中物理苏科版九年级全册磁场对电流的作用 电动机课前预习课件ppt
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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 电动机课前预习课件ppt，共36页。
知识点1 磁场对电流的作用
1.如图所示为小明探究“磁场对通电导体的作用”的实验 装置,AB是一根铜棒,通过金属导轨连接到电路中,闭合开关 后,铜棒没有运动(仪器完好、电路连接正确),要想使AB运动
起来,下列措施中不可行的是 ( ) A.用细砂纸将铜棒外表面打磨一遍B.换用磁性强一些的蹄形磁体 C.将直流电源的正、负极对调D.将滑动变阻器滑片向左滑动
解析 铜棒长时间放置在空气中会被氧化,导致外表面有一 层氧化铜,氧化铜的导电性能很差,因此可能会造成电路断路 而使铜棒不能运动,用细砂纸将铜棒外表面打磨后会使铜棒 与金属导轨接触良好并能减小摩擦,A可行;换用强磁体后,磁 场力变大,当磁场力大于摩擦力时,铜棒可运动,B可行;将直 流电源的正、负极对调,只能改变电路中电流方向,而铜棒是 否运动与受到的磁场力大小等因素有关,与电流方向无关,C
不可行;滑动变阻器滑片向左滑动,连入电路的阻值变小,通 过铜棒的电流增大,磁场力变大,当磁场力大于摩擦力时,铜棒可运动,D可行。
2.(教材变式·P48T3)如图所示,一个不能打开的盒子外面露出一段细长的导线,在不损坏导线的情况下,选取如下器材判断导线中是否有电流,可行的是( )①小磁针 ②U形磁铁 ③铁棒、大头针④铁棒、铁块、弹簧测力计
A.①②③④ B.①②③ C.①③④ D.①②
解析 方法一:所用器材为小磁针。实验过程及现象:在桌面 上放一个小磁针,小磁针静止时,把导线平行放置于小磁针正 上方,若小磁针发生了偏转,则说明导线中有电流通过。方法 二:所用器材为铁棒、大头针。实验过程及现象:把该导线绕 在铁棒上,制成一个简易的电磁铁,看能否吸引大头针,若能, 说明导线中有电流通过。方法三:所用器材为铁棒、铁块、 弹簧测力计。实验过程及现象:把该导线绕在铁棒上,制成一
个简易的电磁铁;将铁块挂在弹簧测力计下方,靠近电磁铁, 看弹簧测力计示数是否发生变化,发生变化,说明导线中有电流通过。方法四:所用器材为U形磁铁。实验过程及现象:把 该导线放在U形磁铁两磁极间,看导线是否运动,发生运动,说 明导线中有电流通过。故选A。
3.(2023江苏无锡东林中学月考)如图所示,用一节干电池、一根导线和一块强磁铁,就可自制一个最简易的电动机。导线会转动是由于磁场对通电导线有 的作用。若要改变导线的转动方向,可进行的操作是 。
将电池正、负极对调(或将磁铁的N、S极对调)
解析 强磁铁周围存在磁场,磁场对通电导线有磁场力(或 力)的作用;若要改变导线的转动方向,根据影响通电导体受 力方向的因素知,可改变电流的方向(或磁场的方向),故可进 行的操作是将电池正、负极对调(或将磁铁的N、S极对调)。
4.(新课标·科学论证)(2024江苏南京南师附中树人学校模拟)如图所示为直流电动机工作原理示意图。当线圈处于磁场中如图所示位置通电时,ab边和cd边受到磁场力的方向 (选填“相同”或“相反”), (选填“是”或“不是”)一对平衡力,线圈 (选填“会”或“不会”)转动。当线圈刚转过平衡位置时,换向器能自动改变 (选填“电路中”或“线圈中”)的电流方向,使线圈持续转动下去。
解析 当线圈处于磁场中如图所示位置通电时,ab边和cd边 受到磁场力的方向相反,因为这两个力不在一条直线上,不是 一对平衡力,线圈会转动。当线圈刚转过平衡位置时,换向器 能自动改变线圈中的电流方向,使线圈持续转动下去。
5.(跨学科·物理学与工程实践)(新独家原创)小明对电流表指针偏转的原因产生了兴趣,他在实验室找到一只可拆卸的电流表,打开外壳,观察电流表的内部结构,示意图如图所示。将电流表按规范串联接入电路,通电后线圈转动,带动指针偏转;撤去磁体再次通电,指针不动。这说明电流表指针偏转的原因是通电线圈在 中受力转动,若让电流从电流表的“-”接线柱流入,
“+”接线柱流出,指针偏转方向 ,这是因为通电线圈的受力方向与 有关,因此使用电流表时不能把接线柱接反。线圈中电流越大,指针偏转角度越大。这是因为通电线圈的受力大小与 有关。
解析 电流表通电后线圈转动,带动指针偏转;撤去磁体再次 通电,指针不动,这说明电流表指针偏转的原因是通电线圈在 磁场中受力转动;若让电流从电流表的“-”接线柱流入, “+”接线柱流出,磁场方向不变,电流方向改变,指针偏转方 向相反,因此使用电流表时不能把接线柱接反;线圈中电流越 大,指针偏转角度越大,这是因为通电线圈的受力大小与电流 大小有关。
6.(跨学科·物理学与日常生活)(2024江苏苏州立达中学模拟)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,是因为 对通电线圈有力的作用,此过程中, 转化为机械能。
解析 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。音圈之所以运动是因为磁场对通电导体有力的作用,此 过程中,电能转化为机械能。
7.(2023江苏常州二十四中模拟)一台直流电动机模型通电后不转动,用手轻轻拨动一下线圈就转动起来了,其原因是 ( )A.换向器与电刷刚刚接触B.启动时线圈在平衡位置C.电刷与换向器摩擦太大D.电源正负极接反了
解析 换向器与电刷刚刚接触时,不用拨动,线圈也能转动起 来,如果不转动,拨动也不会转动,故A错误;启动时,线圈刚好 处于平衡位置,线圈中无电流,线圈不受力的作用,但只要轻 轻拨动一下,电路中就会有电流,即线圈就会转动,故B正确; 电刷与换向器摩擦太大,线圈可能被卡住,即使拨动线圈,也 不会转动,故C错误;若电源正负极接反了,电动机会反转,故 通电后不会不转动,故D错误。
8.(新考向·开放性设问)(2024江苏南京钟英中学模拟)如图是安装好的直流电动机模型接入电路的情况。 (1)如图,电动机的工作原理是 。
通电线圈在磁场中受力转动
(2)合上开关,假定电动机会按顺时针方向转动,若要使电动机逆时针转动,请写出一种方法 。(3)合上开关,若将滑动变阻器的滑片P向左移动,则电动机的 转速将 (选填“变小”“变大”或“不变”)。
对调电源的正负极(或对调磁极)
解析 (1)电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动; (2)线圈受力方向与电流方向和磁场方向有关,假定电动机会 按顺时针方向转动,若要使电动机逆时针转动可以改变电流 的方向(即对调电源的正负极)或改变磁场方向(即对调磁极); (3)电动机转动的快慢与电流大小和磁场强弱有关;合上开 关,若将滑动变阻器的滑片P向左移动,变阻器接入电路中电 阻增大,电流减小,电动机转动速度变小。
9.(新考向·创新实验)(2023江苏宿迁中考,9, )图中是小明制作的简单电动机模型,其线圈由漆包线绕成,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.线圈在转动时,始终受到磁场作用力C.将电能转化为机械能D.增大线圈中的电流可改变转动方向
解析 电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动,故 A错误;由于线圈中有一端的漆只刮掉半周,会出现电路中无 电流状态,当线圈转到该位置处,由于线圈中无电流,所以不 会受到磁场力的作用,此时线圈依靠惯性继续转动,电动机消 耗电能而转动起来,能量转化关系是电能转化为机械能,故B 错误,C正确;线圈转动的方向与电流的方向有关,增大线圈中 的电流,只会改变线圈受到磁场力的大小,而不会改变其受力 的方向,故D错误。
10.(2022江苏无锡中考,19, )如图所示的实验中,闭合开关,观察到铝棒向左运动,实验现象说明磁场对 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 运动。
解析 如题图所示的实验中,闭合开关,有电流通过铝棒,观 察到铝棒向左运动,这说明磁场对通电导体有力的作用,电动 机就是利用这一原理制成的;对调电源正、负两极,磁场方向 不变,再次闭合开关时,铝棒中的电流方向与原来相反,则铝 棒受力的方向也与原来相反,所以此时铝棒会向右运动。
11.(新考法·分析论证)(2024江苏苏州景范中学调研,20, )利用图甲装置研究“磁场对通电直导线的作用”。 (1)应在M、N之间接入 ,装置中的导体棒应选用轻质 的 (选填“铁棒”或“铝棒”)。
(2)如图乙中,通电后cd段导线受磁场力的方向为竖直向下,则ab段导线所受磁场力的方向是 ,这两个力 (选 填“是”或“不是”)一对平衡力。
解析 (1)利用如题图所示的装置研究磁场对电流的作用时 必须有电源,所以在M、N间应接电源;探究磁场对电流的作 用时,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)在乙图中,磁体间 磁场的磁感线方向从磁体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cd段导线受磁场力的方向 为竖直向下,ab段导线中电流方向与cd段导线中电流方向相 反,因此ab段导线所受磁场力的方向是竖直向上的,这两个力 不是一对平衡力,因为这两个力不作用在一条直线上。
12.(新课标·科学推理)(2024江苏苏州星湾学校调研,21, )如图所示,放在磁场中的导体棒ab与螺线管、开关和电源构成闭合回路,可自由转动的小磁针静止在图示位置。
(1)在图中标出闭合开关瞬间螺线管中电流方向、螺线管左 端的极性和小磁针N极的偏转方向;(2)闭合开关后导体棒将沿 (选填“水平”或“竖 直”)方向运动。
解析 (1)由图可知,电流从螺线管的右侧流入,左侧流出,根 据安培定则可知,螺线管的左端为S极,右端为N极;根据异名 磁极相互吸引,同名磁极相互排斥知,小磁针顺时针偏转,如 图所示;(2)闭合开关后,导体棒中有电流通过,在磁场中将沿 水平方向运动。
13.如图,创新小组自制小小电动机:用硬金属丝制作两支 架m、n,固定在木板上;把一段粗漆包线绕成矩形线圈abcd, 漆包线的两端伸出作为引线,用小刀刮两端引线的漆皮,左端 全部刮掉,右端只刮上半周或下半周,将引线放在支架上;用另一段漆包线绕在铁芯上制作电磁铁,置于线圈之下。
把线圈和电磁铁按图示接入电路,闭合开关,用手轻推一下, 线圈就会不停地转下去。(1)引线上的漆皮要刮掉,原因是漆皮属于 。(2)线圈abcd与电磁铁的连接方式是 联;电磁铁外部的磁场与 磁体的磁场相似,电磁铁上端的磁极是 极。(3)线圈转动一周时,只有半周获得了动力,要靠 转过 另半周。
(4)若把电池正负极对调,闭合开关,线圈的转动方向将 (选填“改变”或“不变”)。
知识点1 磁场对电流的作用
1.如图所示为小明探究“磁场对通电导体的作用”的实验 装置,AB是一根铜棒,通过金属导轨连接到电路中,闭合开关 后,铜棒没有运动(仪器完好、电路连接正确),要想使AB运动
起来,下列措施中不可行的是 ( ) A.用细砂纸将铜棒外表面打磨一遍B.换用磁性强一些的蹄形磁体 C.将直流电源的正、负极对调D.将滑动变阻器滑片向左滑动
解析 铜棒长时间放置在空气中会被氧化,导致外表面有一 层氧化铜,氧化铜的导电性能很差,因此可能会造成电路断路 而使铜棒不能运动,用细砂纸将铜棒外表面打磨后会使铜棒 与金属导轨接触良好并能减小摩擦,A可行;换用强磁体后,磁 场力变大,当磁场力大于摩擦力时,铜棒可运动,B可行;将直 流电源的正、负极对调,只能改变电路中电流方向,而铜棒是 否运动与受到的磁场力大小等因素有关,与电流方向无关,C
不可行;滑动变阻器滑片向左滑动,连入电路的阻值变小,通 过铜棒的电流增大,磁场力变大,当磁场力大于摩擦力时,铜棒可运动,D可行。
2.(教材变式·P48T3)如图所示,一个不能打开的盒子外面露出一段细长的导线,在不损坏导线的情况下,选取如下器材判断导线中是否有电流,可行的是( )①小磁针 ②U形磁铁 ③铁棒、大头针④铁棒、铁块、弹簧测力计
A.①②③④ B.①②③ C.①③④ D.①②
解析 方法一:所用器材为小磁针。实验过程及现象:在桌面 上放一个小磁针,小磁针静止时,把导线平行放置于小磁针正 上方,若小磁针发生了偏转,则说明导线中有电流通过。方法 二:所用器材为铁棒、大头针。实验过程及现象:把该导线绕 在铁棒上,制成一个简易的电磁铁,看能否吸引大头针,若能, 说明导线中有电流通过。方法三:所用器材为铁棒、铁块、 弹簧测力计。实验过程及现象:把该导线绕在铁棒上,制成一
个简易的电磁铁;将铁块挂在弹簧测力计下方,靠近电磁铁, 看弹簧测力计示数是否发生变化,发生变化,说明导线中有电流通过。方法四:所用器材为U形磁铁。实验过程及现象:把 该导线放在U形磁铁两磁极间,看导线是否运动,发生运动,说 明导线中有电流通过。故选A。
3.(2023江苏无锡东林中学月考)如图所示,用一节干电池、一根导线和一块强磁铁,就可自制一个最简易的电动机。导线会转动是由于磁场对通电导线有 的作用。若要改变导线的转动方向,可进行的操作是 。
将电池正、负极对调(或将磁铁的N、S极对调)
解析 强磁铁周围存在磁场,磁场对通电导线有磁场力(或 力)的作用;若要改变导线的转动方向,根据影响通电导体受 力方向的因素知,可改变电流的方向(或磁场的方向),故可进 行的操作是将电池正、负极对调(或将磁铁的N、S极对调)。
4.(新课标·科学论证)(2024江苏南京南师附中树人学校模拟)如图所示为直流电动机工作原理示意图。当线圈处于磁场中如图所示位置通电时,ab边和cd边受到磁场力的方向 (选填“相同”或“相反”), (选填“是”或“不是”)一对平衡力,线圈 (选填“会”或“不会”)转动。当线圈刚转过平衡位置时,换向器能自动改变 (选填“电路中”或“线圈中”)的电流方向,使线圈持续转动下去。
解析 当线圈处于磁场中如图所示位置通电时,ab边和cd边 受到磁场力的方向相反,因为这两个力不在一条直线上,不是 一对平衡力,线圈会转动。当线圈刚转过平衡位置时,换向器 能自动改变线圈中的电流方向,使线圈持续转动下去。
5.(跨学科·物理学与工程实践)(新独家原创)小明对电流表指针偏转的原因产生了兴趣,他在实验室找到一只可拆卸的电流表,打开外壳,观察电流表的内部结构,示意图如图所示。将电流表按规范串联接入电路,通电后线圈转动,带动指针偏转;撤去磁体再次通电,指针不动。这说明电流表指针偏转的原因是通电线圈在 中受力转动,若让电流从电流表的“-”接线柱流入,
“+”接线柱流出,指针偏转方向 ,这是因为通电线圈的受力方向与 有关,因此使用电流表时不能把接线柱接反。线圈中电流越大,指针偏转角度越大。这是因为通电线圈的受力大小与 有关。
解析 电流表通电后线圈转动,带动指针偏转;撤去磁体再次 通电,指针不动,这说明电流表指针偏转的原因是通电线圈在 磁场中受力转动;若让电流从电流表的“-”接线柱流入, “+”接线柱流出,磁场方向不变,电流方向改变,指针偏转方 向相反,因此使用电流表时不能把接线柱接反;线圈中电流越 大,指针偏转角度越大,这是因为通电线圈的受力大小与电流 大小有关。
6.(跨学科·物理学与日常生活)(2024江苏苏州立达中学模拟)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,是因为 对通电线圈有力的作用,此过程中, 转化为机械能。
解析 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。音圈之所以运动是因为磁场对通电导体有力的作用,此 过程中,电能转化为机械能。
7.(2023江苏常州二十四中模拟)一台直流电动机模型通电后不转动,用手轻轻拨动一下线圈就转动起来了,其原因是 ( )A.换向器与电刷刚刚接触B.启动时线圈在平衡位置C.电刷与换向器摩擦太大D.电源正负极接反了
解析 换向器与电刷刚刚接触时,不用拨动,线圈也能转动起 来,如果不转动,拨动也不会转动,故A错误;启动时,线圈刚好 处于平衡位置,线圈中无电流,线圈不受力的作用,但只要轻 轻拨动一下,电路中就会有电流,即线圈就会转动,故B正确; 电刷与换向器摩擦太大,线圈可能被卡住,即使拨动线圈,也 不会转动,故C错误;若电源正负极接反了,电动机会反转,故 通电后不会不转动,故D错误。
8.(新考向·开放性设问)(2024江苏南京钟英中学模拟)如图是安装好的直流电动机模型接入电路的情况。 (1)如图,电动机的工作原理是 。
通电线圈在磁场中受力转动
(2)合上开关,假定电动机会按顺时针方向转动,若要使电动机逆时针转动,请写出一种方法 。(3)合上开关,若将滑动变阻器的滑片P向左移动,则电动机的 转速将 (选填“变小”“变大”或“不变”)。
对调电源的正负极(或对调磁极)
解析 (1)电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动; (2)线圈受力方向与电流方向和磁场方向有关,假定电动机会 按顺时针方向转动,若要使电动机逆时针转动可以改变电流 的方向(即对调电源的正负极)或改变磁场方向(即对调磁极); (3)电动机转动的快慢与电流大小和磁场强弱有关;合上开 关,若将滑动变阻器的滑片P向左移动,变阻器接入电路中电 阻增大,电流减小,电动机转动速度变小。
9.(新考向·创新实验)(2023江苏宿迁中考,9, )图中是小明制作的简单电动机模型,其线圈由漆包线绕成,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.线圈在转动时,始终受到磁场作用力C.将电能转化为机械能D.增大线圈中的电流可改变转动方向
解析 电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动,故 A错误;由于线圈中有一端的漆只刮掉半周,会出现电路中无 电流状态,当线圈转到该位置处,由于线圈中无电流,所以不 会受到磁场力的作用,此时线圈依靠惯性继续转动,电动机消 耗电能而转动起来,能量转化关系是电能转化为机械能,故B 错误,C正确;线圈转动的方向与电流的方向有关,增大线圈中 的电流,只会改变线圈受到磁场力的大小,而不会改变其受力 的方向,故D错误。
10.(2022江苏无锡中考,19, )如图所示的实验中,闭合开关,观察到铝棒向左运动,实验现象说明磁场对 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 运动。
解析 如题图所示的实验中,闭合开关,有电流通过铝棒,观 察到铝棒向左运动,这说明磁场对通电导体有力的作用,电动 机就是利用这一原理制成的;对调电源正、负两极,磁场方向 不变,再次闭合开关时,铝棒中的电流方向与原来相反,则铝 棒受力的方向也与原来相反,所以此时铝棒会向右运动。
11.(新考法·分析论证)(2024江苏苏州景范中学调研,20, )利用图甲装置研究“磁场对通电直导线的作用”。 (1)应在M、N之间接入 ,装置中的导体棒应选用轻质 的 (选填“铁棒”或“铝棒”)。
(2)如图乙中,通电后cd段导线受磁场力的方向为竖直向下,则ab段导线所受磁场力的方向是 ,这两个力 (选 填“是”或“不是”)一对平衡力。
解析 (1)利用如题图所示的装置研究磁场对电流的作用时 必须有电源,所以在M、N间应接电源;探究磁场对电流的作 用时,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)在乙图中,磁体间 磁场的磁感线方向从磁体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cd段导线受磁场力的方向 为竖直向下,ab段导线中电流方向与cd段导线中电流方向相 反,因此ab段导线所受磁场力的方向是竖直向上的,这两个力 不是一对平衡力,因为这两个力不作用在一条直线上。
12.(新课标·科学推理)(2024江苏苏州星湾学校调研,21, )如图所示,放在磁场中的导体棒ab与螺线管、开关和电源构成闭合回路,可自由转动的小磁针静止在图示位置。
(1)在图中标出闭合开关瞬间螺线管中电流方向、螺线管左 端的极性和小磁针N极的偏转方向;(2)闭合开关后导体棒将沿 (选填“水平”或“竖 直”)方向运动。
解析 (1)由图可知,电流从螺线管的右侧流入,左侧流出,根 据安培定则可知,螺线管的左端为S极,右端为N极;根据异名 磁极相互吸引,同名磁极相互排斥知,小磁针顺时针偏转,如 图所示;(2)闭合开关后,导体棒中有电流通过,在磁场中将沿 水平方向运动。
13.如图,创新小组自制小小电动机:用硬金属丝制作两支 架m、n,固定在木板上;把一段粗漆包线绕成矩形线圈abcd, 漆包线的两端伸出作为引线,用小刀刮两端引线的漆皮,左端 全部刮掉,右端只刮上半周或下半周,将引线放在支架上;用另一段漆包线绕在铁芯上制作电磁铁,置于线圈之下。
把线圈和电磁铁按图示接入电路,闭合开关,用手轻推一下, 线圈就会不停地转下去。(1)引线上的漆皮要刮掉,原因是漆皮属于 。(2)线圈abcd与电磁铁的连接方式是 联;电磁铁外部的磁场与 磁体的磁场相似,电磁铁上端的磁极是 极。(3)线圈转动一周时,只有半周获得了动力,要靠 转过 另半周。
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