第24讲：电动机试卷（原卷版+解析版）-2024-2025学年九年级全一册物理《考点•题型 •技巧》精讲与精练高分突破专题系列（人教版）

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考点01：通电导体在磁场中的受力分析
考点02：探究磁场对通电导体作用力影响因素
考点03：（直流）电动机的工作原理
考点04：换向器
考点05：扬声器构造及其原理
考点06：电动机的综合问题
【知识梳理】
知识点01：磁场对通电导线的作用
1.磁场对通电导线的作用
(1)磁场对通电导线的作用：通电导线在磁场中受到力的作用。
(2)通电导线在磁场中受力的方向的影响因素：通电导线在磁场中受力的方向跟电流的方向、磁感线的方向有关。当电流方向与磁感线方向中的一个变得相反时，通电导线受力的方向也相反；当电流方向与磁感线方向同时相反时，受力方向不变。
(3)能量转化：通电导线在磁场中受力运动的过程，消耗了电能，获得了机械能。
(4)不是在任何情况下通电导体在磁场中都会受到力的作用。当通电导体中的电流方向与磁场方向相同或相反(即导体中的电流方向与磁场方向平行)时，导体不受磁场力的作用。
③当通电导体中电流的方向与磁场方向垂直时，导体所受磁场的作用力最大。
知识点02：电动机的基本构造
1.电动机的基本构造：电动机由两部分组成——能够转动的线圈(转子)和固定不动的磁体(定子)。电动机工作时，转子在定子中飞快地转动。
2.电动机的工作原理：电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的（或者通电导线在磁场中到力的作用）。
3.线图的平衡位置
如图所示，当线圈转到线圈平面与磁场方向垂直的位置时，流过线圈上下两个边的电流方向相反，磁场方向相同，此时上下两个边受力大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上。这个位置叫线圈的平衡位置。
4.线圈在磁场中不能连续转动
5.使线圈连续转动的两种方法
(1)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，线圈又受到同方向转动的力，会继续转动下去。
将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮掉半周，这样即可实现对线圈只供电半周。给线圈通电并用手轻推一下，线圈就会不停地转下去。
(2)利用换向器：在线圈转动的后半周，设法改变电流的方向，使线圈在后半周也获得同方向转动的动力，这样，线圈会平稳、有力地转动下去。实际的电动机是通过换向器来实现这一目的的。
知识点03.换向器
(1)构造：如图所示，两个铜半环E、F分别与线圈两端相连，中间断开，彼此绝缘，两个电刷A、B一端分别连接电源的两极，另一端分别与两个铜半环接触。工作时，两个铜半环随线圈一起转动，线圈、铜半环、电刷和电源组成闭合回路。
(2)作用：每当线圈刚转过平衡位置时，换向器都能自动改变线圈中的电流方向，从而获得同方向转动的力，使线圈连续转动。
知识点04.电动机工作过程
知识点05：扬声器
1.作用：扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。
2.构造：由永久磁体、线圈和锥形纸盆构成，如图所示。
3.工作原理：扬声器的线圈中通入携带声音信息、时刻变化的电流，使得线圈在一个瞬间和下一个瞬间受到不同的磁场力的作用而运动，同时带动纸盆振动，便发出了声音。（通电导线在磁场中受到力的作用或者电流的磁效应这两个原理均可以说明。）
【题型归纳】
题型一：通电导体在磁场中的受力分析
1．（2024·广东广州·一模）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。
2．（2022·广东广州·二模）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。
3．（2021·广东广州·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
【详解】AC．根据图示结合可知，甲中线圈ab边和cd边电流方向相反，所处磁场方向相同，则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，故A正确，C错误；
B．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，故B错误；
D．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D错误。
故选A。
题型二：探究磁场对通电导体作用力影响因素
4．（2024·河南南阳·二模）在探究“磁场对通电导体的作用”的实验中，小亮设计了如图所示的电路，导体棒ab用绝缘细线悬挂在蹄形磁铁的两极之间。
（1）闭合开关前，导体棒ab静止，闭合开关后，导体棒ab向右运动，说明磁场对 有力的作用；
（2）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a、b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磁场方向有关；
（3）小亮通过科学猜想并进行实验验证，证明了通电导体在磁场中的受力方向还与 有关；
（4）试验时小亮应该选 （选填“铁棒”或“铜棒”）做材料制成导体棒ab。
【答案】 通电导体 相反 电流的方向 铜棒
【详解】（1）[1]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。
（2）[2]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，向左运动，这说明通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关。
（3）[3]小亮通过科学猜想并进行实验验证，如将图中电源的正、负极对调，电流的方向发生了变化，再闭合开关，会发现导体a、b的运动方向与对调前的运动方向相反，这说明通电导体在磁场中的受力方向与电流的方向有关。
（4）[4]实验中，磁场对通电导体的作用是用导体棒是否运动来体现的，为使实验顺利进行导体ab应该用不被磁铁吸引的铜棒。
5．（24-25九年级上·云南文山·期中）如图所示，使线圈位于磁体两磁极间的磁场中。
(1)使线圈静止在图乙位置上，闭合开关，发现线圈并没有转动，这是因为这个位置是线圈的平衡位置，此时线圈上下两个边所受的力大小 （选填“相等”或“不相等”）；
(2)使线圈静止在图甲位置上，闭合开关，线圈受力沿顺时针方向转动，并由于 而越过平衡位置，但不能继续转下去，最后要返回平衡位置。使线圈静止在图丙的位置上，这是刚才线圈冲过平衡位置以后所到达的地方，闭合开关，线圈逆时针转动。由此我们可以分析出线圈不能连续转动的原因是 ；
(3)生活中的电动机都能连续转动且具有平稳的动力，实际的电动机是通过 来实现这一目的的。
【答案】(1)相等
(2) 惯性 见解析
(3)换向器
【详解】（1）线圈处于平衡位置，受力平衡，由二力平衡可知，此时线圈上下两个边所受的力大小相等。
（2）[1]线圈受力沿顺时针方向转动，转到平衡位置时，由于惯性，线圈不会立即停下来，会转过平衡位置，在力的作用下左右摇摆，最终静止在平衡位置。
[2]线圈越过了平衡位置以后，受到的力会阻碍它转动，所以线圈不能连续转动。
（3）换向器可以在线圈刚转过平衡位置时改变线圈中电流的方向，改变线圈受力情况，使线圈持续转动，所以实际的电动机是通过安装换向器来实现持续转动的。
6．（23-24九年级上·江苏南通·期末）在观察“磁场对通电直导线的作用”活动中，小明用导线在固定的接线柱MN下悬挂一根较轻的金属棒ab，然后将其作为通电导线接入电路放在蹄形磁体的磁场里，如图甲所示。
（1）在做实验前，为了排除其他因素的干扰，应选择 （选填“铁”或“铝”）棒为好；
（2）在（1）中提供的金属棒中，选择合适金属棒ab进行实验，看到金属棒ab稳定时如图乙所示，这说明通电导体在磁场中受到 的作用；在探究导线在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向的关系时，小明先仅对调磁极位置，观察到金属棒ab稳定时如图丙所示，由此可知通电导线在磁场中受力的方向与 方向有关。然后小明保持图甲中的磁极位置不动，将金属棒ab两端对调后接入电路，发现金属棒ab的摆动方向依然如图乙所示，由此小明认为通电导线在磁场中的受力方向与电流方向无关。你认为小明的做法错在哪里？ ；
（3）小明进一步猜想：在同一磁场中，磁场对导线的作用力是否与通过导线的电流大小有关呢？为此小明决定在图丙所示的实验基础上，在电路中串入电流表（已知铜的密度均大于铁和铝的密度）来改变电路中的电流，进行对比实验。
①实验过程中，小明应根据 （选填“电流表的示数”或“导线摆动角度”）来推断通电导线在磁场中的受力大小；
②闭合开关，小明发现铜棒稳定时的位置都如图丁所示，与丙图实验现象相比，小明得出结论：“在同一磁场中，通过导线的电流越大，磁场对导线的作用力就越小”。小明的这种说法是 （选填“正确”或“错误”）的，理由是 。
【答案】 铝 力 磁场 没有改变铝棒中电流方向 导线摆动的角度 错误 铜棒的质量和原先的金属棒不同
【详解】（1）[1]因为磁铁可以吸引铁钴镍，因此在做实验前，为了防止铁棒被磁体吸引着而影响实验，因此应选择铝棒。
（2）[2]在（1）中提供的金属棒中，选择合适金属棒ab进行实验，看到金属棒ab稳定时如图乙所示，运动状态改变了，说明通电导体在磁场中受到力的作用。
[3]在探究导线在磁场中受力方向与电流方向，小明先仅对调磁极位置，再闭合开关，受力方向改变，由此可知通电导线在磁场中受力的方向与磁场方向有关。
[4]小明保持图甲中的磁极位置不动，将金属棒ab两端对调后接入电路，发现金属棒ab的摆动方向依然如图乙所示，此时没有改变铝棒中电流方向，所以小明的做法错误。
（3）[5]实验过程中，小明应根据导线摆动角度来推断通电导线在磁场中的受力大小。
[6][7]闭合开关，小明发现铜棒稳定时的位置都如图丁所示，与丙图实验现象相比，由于导体棒变为了铜棒，质量变大，重力变大，摆动角度相同，但受到的力不同，因此小明的这种说法是错误。
题型三：（直流）电动机的工作原理
7．（24-25九年级上·河北石家庄·期中）小华在综合实践中自制的简易电动机示意图如图所示。矩形线圈由漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴。将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈正下方。为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，则小华应将（ ）
A．只要是闭合回路，线圈就会连续转动
B．电池的正、负极对调一下
C．左侧转轴绝缘漆全部刮掉，右侧转轴绝缘漆只刮去上半部分
D．左、右转轴绝缘漆全部刮掉
【答案】C
【详解】ABC．线圈之所以能转动，是据通电导线在磁场中受力的作用的原理来工作的，但是该线圈在转过平衡位置时，若不改变电流的反向，此时所受到的磁场力会阻碍线圈的转动，故为了使线圈持续转动，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，另一个半周利用惯性转动，这样就能使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，故AB不符合题意，C符合题意；
D．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，不能使得线圈连续转动起来，故D不符合题意。
故选C。
8．（23-24九年级上·广西百色·期末）如图所示为直流电动机在两个不同时刻的工作原理图，下列分析正确的是（ ）
A．这两个时刻线圈中的电流方向相同
B．这两个时刻ab边中的电流方向相同
C．这两个时刻ab边受到的磁力方向相同
D．在同一个时刻ab边受到的磁力方向与cd边受到的磁力方向相同
【答案】A
【详解】AD．导体受力的方向与磁场的方向和电流的方向有关，由图示可知，导线ab在左图中电流方向是由b到a的，受力方向是竖直向下的，在右图中电流方向是由a到b的，受力方向是竖直向上的；导线cd在左图中电流方向是由d到c的，受力方向是竖直向上的，在右图中电流方向是由c到d的，受力方向是竖直向下的，所以这两个时刻线圈中的电流方向相同，在同一个时刻ab边受到的磁力方向与cd边受到的磁力方向不同，故A正确，故D错误；
BC．左图和右图中的磁场方向相同；左图中导线ab的电流方向是由b到a，右图中导线ab的电流方向是由a到b，电流方向不同，受力方向也不同，故BC错误。
故选A。
9．（2023·湖北省直辖县级单位·二模）如图所示为直流电动机的两个不同时刻的工作原理图，下列分析不正确的是（ ）

A．导线ab中的电流在这两个时刻方向不同
B．导线ab在这两个时刻受到的磁力方向不同
C．导线ab和cd在乙图位置受到的两个力相互平衡
D．由上往下看，线圈中电流均为顺时针方向
【答案】C
【详解】AB．甲图中导线ab的电流方向是由b到a，乙图中导线ab的电流方向是由a到b，电流方向不同，受力方向也不同，故AB正确，不符合题意；
C．导线ab和cd在乙图位置受到的两个力不在同一直线上，相互不平衡，故C错误，符合题意；
D．由于电路中接入了换向器，由上往下看，线圈中电流均为顺时针方向，故D正确，不符合题意。
故选C。
【点评】
题型四：换向器
10．（23-24九年级上·安徽合肥·期末）如图所示为直流电动机的工作原理图，线圈abcd处于向右的磁场中，此时线圈平面与磁感线平行，ab边受到的作用力向上。两个铜半环跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘：两个电刷分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路，下列说法正确的是（ ）
A．线圈在图示位置时，cd边受到磁场的作用力向上
B．线图由图示位置沿箭头方向顺时针转过90°时，电流沿abcd流过线圈
C．线图由图示位置沿箭头方向顺时针转过180°时，dc边受到磁场的作用力向下
D．线图由图示位置沿箭头方向顺时针转过180°时，ab边受到磁场的作用力向下
【答案】D
【详解】A．线圈在图示位置时，cd边和ab边中电流方向相反，磁场方向相同，则受力方向相反，cd边受到磁场的作用力向下，故A错误；
B．线圈由图示位置沿箭头方向顺时针转过90°时，电刷对准两个半环中间断开的部分，此刻没有电流流经线圈，故B错误；
C．线图由图示位置沿箭头方向顺时针转过180°时，dc边电流方向改变，受到磁场的作用力向上，故C错误；
D．线图由图示位置沿箭头方向顺时针转过180°时，ab边电流方向改变，受到磁场的作用力向下，故D正确。
故选D。
11．（2023九年级上·全国·专题练习）如图装置是电动机的工作模型，在工作过程中， 起了关键的作用，它能使线圈刚刚转过 位置时，就自动改变线圈中的 ，从而实现通电线圈在磁场中的连续转动。
【答案】 换向器 平衡 电流方向
【详解】[1][2][3]为了让电动机能够持续转动，在制作电动机时增加了换向器，当线圈刚好转过平衡位置时就自动改变线圈中的电流的方向，及时改变通电线圈的受力方向，保证电动机能够连续转动。
12．（2023·广东广州·二模）如图所示的装置，线圈abcd转动过程中经过甲、乙位置。

（1）图甲中ab段导线的电流方向是 （选填“由a到b”或“由b到a”），图乙中ab段导线的电流方向是 （选填“由a到b”或“由b到a”）；
（2）图甲中ab段导线所受磁场力F的方向竖直向上，请标出图乙中ab段导线所受磁场力的方向 ；
（3）本装置是采用 的办法使线圈连续转动下去。
【答案】 由b到a 由a到b 改变电流方向
【详解】（1）[1]由于电流从电源的正极出发，故图甲中ab的电流方向是由b到a。
[2] 在图乙中，导线ab中的电流方向是由a到b，与图甲的电流方向相反。
（2）[3]磁场方向不变，导线ab中的电流方向改变，所以导线ab的受力方向改变，图甲中导线ab的受力方向向上，所以图乙中导线ab的受力方向向下，如下图所示

（3）[4]由图可知，本装置是采用改变电流方向的办法使线圈连续转动下去，图中换向器起到改变电流方向的作用。
题型五：扬声器构造及其原理
13．（24-25九年级上·全国）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。
14．（22-23九年级上·全国·课后作业）如图所示是扬声器（喇叭）的结构图。当扬声器的线圈中通入携带声音信息的时刻变化的电流时，线圈会在永久磁体的作用下带动锥形纸盆振动发声。下列说法中正确的是（ ）
A．扬声器工作时是将机械能转化为电能B．扬声器工作时线圈中不会有电流
C．扬声器中的永久磁体不会对线圈有作用力D．扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动
【答案】D
【详解】A．动圈式扬声器在工作过程中消耗了电能，把电能转化为机械能，故A错误；
B．动圈式扬声器工作时线圈会有地电流，故B错误；
C．当线圈中有电流通过时，扬声器中的永久磁体会对线圈有作用力，故C错误；
D．扬声器的工作原理是磁场对电流有力的作用，故D正确。
故选D。
15．（21-22九年级下·湖北武汉·阶段练习）如图所示是扬声器（喇叭）的结构图，当扬声器的线圈中通入携带声音的信息、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，下列说法中正确的是（ ）
A．扬声器工作时是将机械能转化为电能
B．扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动
C．锥形纸盆振动得越快，响度越大
D．扬声器的工作原理与发电机的工作原理相同
【答案】B
【详解】A．扬声器工作时消耗电能，转化成纸盘运动，将电能转化为机械能，故A错误；
BD．扬声器的工作过程是接入变化的电流，磁场对线圈受力的方向也随之改变，即工作原理是通电线圈在磁场中受力运动，与电动机的工作原理相同。故B正确，D错误；
C．音调的高低与频率有关，响度大小与振幅有关，所以锥形纸盆振动得越快，频率越高，音调越高，故C错误。
故B。
题型六：电动机的综合问题
16．（24-25九年级上·云南昆明·期中）如图所示，关于电与磁下列说法正确的是（ ）
A．图甲，闭合电路的部分导体在磁场中运动时，导体中就能产生感应电流
B．图乙，闭合开关，滑动变阻器滑片 P 向右滑动时，弹簧测力计的示数变大
C．图丙，该现象是由著名的物理学家法拉第发现的
D．图丁，闭合开关，导体棒能左右来回运动
【答案】B
【详解】A．图甲装置中闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中产生感应电流，若运动时不切割磁感线，不会产生感应电流，故A错误；
B．图乙实验中，闭合开关，滑动变阻器滑片P向右滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变小，由可知，电路中电流变大，通电螺线管磁性增强，对铁块的吸引力变大，弹簧测力计的示数变大，故B正确；
C．图丙是奥斯特发现的电流周围存在磁场，故C错误；
D．图丁中电流方向固定不变，因此闭合开关，导体棒在磁场中受力方向不变，不能左右来回运动，故D错误。
故选B。
17．（22-23九年级上·山东临沂·期末）如图为直流电动机的基本构造示意图。以下相关的分析中正确的是（ ）
A．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能
B．电动机是利用电流磁效应的原理工作的
C．仅改变磁感线的方向可以改变线圈转动的方向
D．使线圈连续不停地转动下去是靠电磁继电器来实现的
【答案】C
【详解】A．电动机工作过程中，消耗的电能主要转化为机械能，还有部分要克服摩擦力做功转化为内能，故A错误；
B．电动机是利用通电线圈在磁场中受到力的作用而转动的原理工作的，故B错误；
C．改变磁感线方向或者电流方向会改变线圈在磁场中受力方向，故仅改变磁感线方向可以改变线圈转动方向，故C正确；
D．使线圈连续不停转动下去是靠换向器来实现的，故D错误。
故选C。
18．（23-24九年级上·安徽合肥·期末）如图所示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．电动机工作时把机械能转化为电能
B．两个时刻图中磁场方向都是由左向右
C．在甲时刻，导线ab受到的力与cd导线受到的力方向相同
D．两个时刻导线ab中的电流方向不同，磁场方向相同，因此受到的磁场力方向不同
【答案】D
【详解】A．电动机在工作的过程中，电能转化为机械能，故A错误；
B．磁体外部磁场方向是从N极指向S极，所以两个时刻图中磁场方向都是由右向左，故B错误；
CD．由于导体受力方向与磁场方向和电流方向有关，磁场方向不变时，只改变电流方向，磁场对通电导体的作用力方向发生改变。在甲乙时刻，ab和cd导线所处的磁场方向相同，电流方向不同，所以受力方向均不同，故C错误，D正确。
故选D。
【高分演练】
一、单选题
19．（24-25九年级上·内蒙古呼和浩特·期中）电动汽车是利用电动机来工作的，电动机工作过程中能量转化情况主要是（ ）
A．电能转化成内能B．电能转化成化学能
C．机械能转化成电能D．电能转化成机械能
【答案】D
【详解】电动机工作时，消耗电能，主要得到机械能，因此电动机工作过程中能量转化情况主要是电能转化成机械能，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
20．（23-24九年级下·安徽淮北·阶段练习）如图所示，图甲和图乙分别为直流电动机线圈在两个不同的时刻所处的位置，下列分析中正确的是（ ）
A．导线ab中的电流方向在这两个时刻相同
B．导线ab在这两个时刻受到的磁场作用力方向不同
C．图乙中的线圈处在平衡位置上
D．由于具有惯性，线圈能持续转动
【答案】B
【详解】AB．由图可知，导线ab在这两个时刻分别于电源正极和负极相连，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错误，B正确；
C．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，图中不是平衡位置，故C错误；
D．电动机之所以能转动，是因为换向器在线圈由于惯性刚转过平衡位置就会改变线圈中电流的方向，不是全部依靠惯性持续转动的，故D错误。
故选B。
21．（2024·广东广州·二模）当开关闭合后，ab段所受到的磁场力的方向如图所示。下列选项中关于ab段所受到的磁场力的方向正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】C
【详解】由图得，当线圈电流从a流向b，磁场方向从右往左时，ab段受到的磁场力的方向从下到上。
A．线圈电流从b流向a，磁场方向从右往左时，ab段受到的磁场力的方向从上到下，故A错误；
B．线圈电流从a流向b，磁场方向从左往右时，ab段受到的磁场力的方向从上到下，故B错误；
C．线圈电流从a流向b，磁场方向从左往右时，ab段受到的磁场力的方向从上到下，故C正确；
D．线圈电流从b流向a，磁场方向从右往左时，ab段受到的磁场力的方向从上到下，故D错误。
故选C。
22．（2024·江西南昌·一模）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。
23．（23-24九年级上·山东济南·期末）有人做了如图所示的实验：向环形塑料凹槽内注满水银，然后通过接线柱将凹槽内的水银接入电路，再在圆环中央放置一块圆柱形磁铁。闭合开关，凹槽内的水银会逆时针流动起来，则下列说法中不正确的是（ ）
A．水银流动的原理是磁场对通电导体有力的作用
B．若只对调电源正负极，水银将顺时针流动
C．该过程中将机械能转化为电能
D．若将串联的蓄电池再增加一节，水银的流动速度将变快
【答案】C
【详解】A．水银是导体，水银的内外侧用导线接入电路通过电流后，因为磁场对通电导体有力的作用，凹槽内的水银会流动起来，故A正确，不符合题意；
B．通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关，对调电源的正负极后，电流方向发生改变，因此水银受力方向改变，水银沿顺时针方向流动，故B正确，不符合题意；
C．该过程中消耗了电能，得到了机械能，将电能转化为机械能，故C错误，符合题意；
D．若将串联的蓄电池再增加一节，电路中的电流增大，磁场对通电导体力的作用增大，水银的流动速度将变快，故D正确，不符合题意。
故选C。
24．（23-24九年级上·广东梅州·期末）如图所示为燃油汽车启动装置的电路简图。汽车启动时，需将钥匙插入仪表板上的钥匙孔并旋转，下列分析正确的是（ ）
①旋转钥匙相当于闭合开关 ②电磁铁是利用电流的热效应来工作的
③电磁铁通电后电磁铁的上端为N极 ④电动机工作时将电能全部转化为机械能
A．①②B．①③C．②④D．③④
【答案】B
【详解】①旋转钥匙，控制电路接通，电路中有电流，电磁铁有磁性，将衔铁吸下，故①正确；
②电磁铁是利用电流的磁效应来工作的，故②错误；
③如图，电流从螺线管上端流入，下端流出，根据安培定则，电磁铁上端为N极，故③正确；
④由于电流具有热效应，电动机工作时将电能转化为机械能和内能，故④错误；
故ACD不正确，B正确。
故选B。
25．（23-24九年级上·江苏盐城·期末）小明和小华分别用如图所示的装置观察磁场对通电线圈的作用。小明将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场；小华只将一端导线上的漆全部刮去，另一端只刮去一半。闭合开关（ ）
A．小明的线圈连续转动，灯时亮时灭B．小华的线圈来回摆动，灯时亮时灭
C．小明的线圈来回摆动，灯连续发光D．小华的线圈连续转动，灯连续发光
【答案】C
【详解】AC．小明把两端的漆皮都刮掉，线圈每转过半圈，受力方向发生变化，会来回摆动，但电路中有持续的电流，灯泡会持续发光，故A错误，C正确；
BD．小华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，灯时亮时灭，故BD错误。
故选C。
26．（23-24九年级上·山东烟台·期末）图中是某兴趣小组的同学按照书上课后小制作的素材，亲手制作的简单电动机模型，其线圈由漆包线绕成，将线圈左端与支架接触的导线外漆全部刮掉，右端只刮掉半周，在线圈的下面放置了一块磁体。将线圈接入电路中，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．线圈右端导线外漆全部刮掉会转得更快B．线圈在转动时，始终受到磁场作用力
C．将机械能转化为电能D．改变线圈中的电流方向可以改变转动方向
【答案】D
【详解】A．将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮半周的作用等同于直流电动机的换向器，它的作用是当线圈刚转过平衡位置时，改变电流的方向，保证了线圈持续的转动下去，如果导线外漆全部挂掉，则不能持续转动，故A错误；
B．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，故B错误；
C．电动机消耗电能而转动起来，能量转化为电能转化为机械能，故C错误；
D．要改变线圈的转动方向，就要改变线圈的受力方向，而线圈的受力方向由磁场方向和电流方向来决定，因此改变电流方向可以改变转动方向，故D正确。
故选D。
27．（22-23八年级上·河北保定·期末）如图所示，小明同学做了一个小小直流电动机模型。同学们围着观看线圈的持续转动，一起分享着他的成果。同时其他没有做成功的同学提出了以下不同想法，你认为正确的是（ ）
A．绕制线圈时，如果没有漆包线，可以用普通的铜导线代替
B．线圈两端（作为转轴）的漆皮应全部刮去，这样才可持续转动
C．线圈两端（作为转轴）的漆皮在同一侧刮去半周，这样才可持续转动
D．此电动机模型是根据电磁感应的原理制成的
【答案】C
【详解】A．绕制线圈时，如果用普通的铜导线代替，会造成电源短路，不能正常工作，故A错误；
BC．线圈两端（作为转轴）的漆皮如果全部刮去，线圈越过平衡位置之后，由于线圈中的电流方向没有改变，此时线圈受到的力会阻碍它的转动，不能实现持续转动，将线圈两端（作为转轴）的漆皮在同一侧刮去半周，这样可以让线圈在磁场力的作用下转到半周，还有半周不通电，线圈依靠惯性转到半周，这样就能使线圈持续转到下去，故B错误，C正确；
D．此电动机模型是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，故D错误。
故选C。
28．（2023·江苏宿迁·中考真题）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
【答案】C
【详解】A．此实验利用通电线圈在磁场中受到力的作用，故A错误；
B．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，故B错误；
C．电动机消耗电能而转动起来，能量转化为电能转化为机械能，故C正确；
D．增大线圈中的电流，会改变线圈受到磁场力的大小，而不会改变受力的方向，故D错误。
故选C。
二、填空题
29．（24-25九年级上·全国·单元测试）图示为某电动机的原理图，EF、PQ为螺线管，abcd为电动机的线圈，OO＇为转轴。闭合开关，从O点沿转轴观察，线圈顺时针转动，则螺线管F端为 极，若将电源的正负极对调，从O点沿转轴观察，线圈将 转动（选填“顺时针”或“逆时针”）。
【答案】 S 顺时针
【详解】[1]由图知，电流从螺线管EF的左端流入，由安培定则可知，E端为N极，F端为S极。
[2]由题意知，闭合开关，此时从O点沿转轴观察，线圈顺时针转动；线圈受力转动的方向与磁场方向和电流方向有关，若将电源的正负极对调，则螺线管中电流方向与原来反向，螺线管的磁极改变，且此时电动机线圈中的电流方向与原来也相反，则线圈受到磁场力的方向不会发生改变，即从O点沿转轴观察，线圈仍顺时针转动。
30．（24-25九年级上·全国·课后作业）科学家发现两根平行导线通电后有如图所示的现象（图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况）。
(1)由图可知，两平行通电导线之间有力的作用．当通入的电流方向相同时，导线相互 ；当通入电流方向相反时，导线相互 ；
(2)判断通电直导线周围磁场方向的方法是：用右手握导线，大拇指指向电流方向，则四指环绕的方向就是通电直导线周围的磁场方向．根据这个方法，请你判定甲图中导线a在靠近导线b一侧产生的磁场方向为垂直于纸面 （选填“向里”或“向外”）；
(3)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。
【答案】(1) 吸引 排斥
(2)向里
(3)磁场
【详解】（1）[1][2]由图可知，当通入的电流方向相同时，导线靠拢，说明两导线相互吸引；当通入电流方向相反时，导线相互排斥。
（2）由题可知，用右手握导线，大拇指指向电流方向（向上），则四指环绕的方向就是通电直导线周围的磁场方向（如解图所示），即：导线a左侧的磁场方向垂直于纸面向外，b处（a的右侧）的磁场方向垂直于纸面向里。
（3）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。
31．（24-25九年级上·全国·课前预习）小明为观察磁场对通电线圈的作用。如图所示，用漆包线做成线圈，线圈两端的漆全部刮去，放在接有电源的金属支架上并放入磁体中。闭合开关后，看到线圈 （“持续转动”/“左右摆动”/“静止不动”）。为了使线圈能持续转动，正确的刮漆方法应该是下列哪两种 。
A．两侧全刮 B．一侧全刮，另一侧刮半周
C．两侧均刮上半周 D．一侧刮上半周，一侧刮下半周
【答案】 左右摆动 BC
【详解】[1]由图可知，闭合开关后，通电线圈在磁场中受力运动；线圈受力的方向与磁场的方向和电流的方向有关；当线圈转过平衡位置时，线圈受到的磁场力发生变化，使得线圈在平衡位置摆动几次后很快就停下来，故闭合开关后，看到线圈左右摆动。
[2]为了使线圈能持续转动，正确的刮漆方法应该是将线圈两端的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮半周，或两侧均刮上半周；按这两种方法刮漆，线圈转到平衡位置时，线圈中没有电流，线圈由于惯性能够按原方向持续转动。
故选BC。
32．（2024·广东·中考真题）将自制的电动机接入电路，如图所示，其中支架A是 （选填“导体”或“绝缘体”）。闭合开关，线圈开始转动，磁场对线圈 （选填“有”或“无”）作用力。仅调换磁体的磁极，线圈转动方向与原转动方向 。
【答案】 导体 有 相反
【详解】[1]支架A是铜或者铁这些金属制成的，容易导电，是导体。
[2]闭合开关，线圈开始转动，说明磁场对线圈有力的作用，使线圈运动状态发生改变。
[3]当仅仅调换磁体的磁极时，磁场方向改变，使线圈受力方向改变，所以线圈转动方向与原转动方向相反。
33．（2024·河南商丘·二模）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，这时锡箔纸、磁铁、干电池就构成了闭合电路形成电流，电流在锡箔纸上电流的方向是从 （填“A到B”或“B到A”），此时滚轮立刻开始向前滚动；滚轮能够滚动，其原理与 （填“发电机”或“电动机”）相同；若让滚轮向相反的方向滚动，请说出一种可行的做法： 。
【答案】 A到B 电动机 滚轮左右换个方向/将电池正负极对调一下
【详解】[1]外电路中，电流从电源正极流向电源负极，所以电流在锡箔纸上电流的方向是从A到B。
[2]滚轮滚动，将电能转化为机械能，原理与电动机相同。
[3]通电导体在磁场中受到力的方向与磁场方向及电流方向有关，所以若让滚轮向相反的方向滚动，可以将滚轮左右换个方向或将电池正负极对调一下。
34．（23-24九年级上·湖南株洲·期末）如图所示，某综合实践小组用一段漆包线绕成线圈abcd，用小刀刮两端引线的漆皮，一端全部刮去，另一端只刮上半周或下半周。将线圈abcd放在用硬金属丝做成的支架m、n上，并按图示连接电路，则电磁铁的上端是 极。闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈会持续转动，若只将电源的正负极互换，则线圈转动方向会与原来的转动方 （填“相同”或“相反”）。
【答案】 N 相同
【详解】[1]由图可知，电磁铁螺线管上导线的电流向右，根据安培定律则电磁铁的上端为N极。
[2]若只将电源的正负极互换，线圈受力的方向发生改变，因为线圈转动方向会与原来的转动方相同。
三、作图题
35．（2022·广东广州·模拟预测）当开关闭合后，cd段所受到的磁场力的方向如图1所示。请画出图2和图3两种情况中ab段所受到的磁场力的方向。
【答案】
【详解】通电导线在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关，当磁场方向或电流方向改变时，通电导线在磁场中的受力方向也会改变。图2和图1相比，磁场方向与电流方向都改变，ab受力方向不变；图3与图1相比，电流方向与磁场方向都没变，受力方向不变。据此作图如下：
36．（2022·广东广州·一模）如图所示是探究通电导线在磁场中受力作用的实验装置。图中圆圈代表垂直纸面放置的导体ab，“⊙”表示电流沿导线垂直纸面向外流出，“”表示电流沿导线垂直纸面向里流进。
①请用箭头在图乙中标出磁感线的方向；
②图甲画出了导体ab受到磁场作用力F的受力情况，请在图乙中画出导体ab受到磁场作用力F的方向。
【答案】
【详解】①磁体外部磁感线是从磁体的N极出发回到磁体的S极，故乙图中磁感线的方向是从下向上。
②通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向与磁场方向和电流方向有关。当磁场方向与电流方向之一发生改变时，受力方向发生改变；当两者都改变时，受力方向不变。甲图中的磁感线方向是从上向下，电流沿导线垂直纸面向外流出，而乙图中磁感线的方向是从下向上，电流沿导线垂直纸面向里流进，即电流方向和磁场方向同时改变，则受力方向不变，与甲图受力方向相同，故乙图受力方向水平向右，作图如下：
37．（22-23九年级上·广东江门·期末）如图所示， 表示电流垂直纸面向外的通电导线， 表示电流垂直纸面向里的通电导线。根据图甲中通电导体的受力情况，画出乙、丙、丁中通电导体受力的方向。
【答案】
【详解】通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向与电流方向、磁场方向都有关，当电流方向或者磁场方向改变时，受力方向改变。由甲图知，磁场方向向下，电流方向垂直纸面向外，导体受力方向向右。乙相对甲而言， 磁场方向发生了改变，电流方向不变，导体受力方向改变，向左；丙相对甲而言，磁场方向不变，电流方向改变，则导体受力方向改变，向左；丁相对甲而言，电流方向改变，磁场方向都发生了改变，则导体受力方向不变，向右；故作图如下图所示：
四、实验题
38．（24-25九年级上·全国·课后作业）如图为“探究通电螺线管外部磁场方向”的实验装置。
(1)闭合开关前，把小磁针放在水平桌面上，发现小磁针静止时总是指向南北方向，这是因为小磁针 ；
(2)闭合开关后，竖直悬挂的小铁球向右运动，这说明通电螺线管周围存在 ；同时发现小磁针的N极与通电螺线管的右端相互 ；
(3)将小铁球换成小铝球，闭合开关后，小铝球将 （选填“向右运动”、“向左运动”或“保持静止”）；
(4)为了探究通电螺线管周围磁场强弱与电流大小是否有关，可在电路中串联一个 （填电学元件）；
(5)为了探究通电螺线管周围磁场方向与电流方向是否有关，写出一种操作方法： ；
拓展设问：
(6)（结论应用）实验结束将一节干电池正放在磁体上，再将铜质导线绕成线圈后放在电池上，如图所示，你会发现线圈竟然连续转动起来了，这个现象的原理是 。
【答案】(1)受到地磁场的作用
(2) 磁场 吸引
(3)保持静止
(4)滑动变阻器
(5)将电源的正负极对调
(6)通电线圈在磁场中受力转动
【详解】（1）由于地球的周围存在地磁场，所以地球周围任何范围内的小磁针都要受到地磁场的作用，指向南北方向。
（2）[1]闭合开关后，竖直悬挂的小铁球向右运动，说明小铁球受到了磁场的作用，故说明通电螺线管周围存在磁场。
[2]由图可知，电流从螺线管的右端流入，左端流出，根据安培定则可知，螺线管的右端为S极；由于异名磁极相互吸引，所以小磁针的N极与通电螺线管的右端相互吸引。
（3）通电螺线管周围存在磁场，对小铁球存在磁力作用，铝球不受磁力作用，故铝球将保持静止。
（4）要想探究通电螺线管周围磁场强弱与电流大小是否有关，需要改变电路中的电流大小，所以可在电路中串联一个滑动变阻器，用来改变电流的大小。
（5）要想探究通电螺线管周围磁场方向与电流方向是否有关，可以改变电路中的电流方向，所以将电池的正负极对调。
（6）由于通电导体在磁场中受到力的作用，所以将铜质导线绕成线圈后放在电池上，铜质导线中有电流通过，所以线圈能在磁场中连续转动起来。
39．（24-25九年级上·全国·课前预习）研究磁场对电流有力的作用。
(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)若要继续研究导体受力的大小与电流大小的关系，可在上述电路中再串联一个 ，改变电流大小后，根据 可初步判断受力的大小是否发生改变；
(3)乙、丙两个图中， 图的线圈恰好处于平衡位置。
【答案】(1) 电源 电动机
(2) 滑动变阻器 导体棒摆动的幅度
(3)丙
【详解】（1）[1][2]利用如图所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，必须有电源，所以在a、b间应接电源，利用该原理制成了电动机。
（2）[1][2]滑动变阻器串联在电路中可以改变电路中电流的大小，若要继续研究导体受力的大小与电流大小的关系，可在上述电路中再串联一个滑动变阻器；改变电流大小后，根据导体棒摆动幅度可初步判断受力的大小是否发生改变。
（3）当通电线圈所在平面与磁感线垂直时，线圈处于平衡状态，此时线圈受力平衡，所以图丙的线圈恰好处于平衡位置。
40．（23-24九年级上·江西赣州·期末）科学探究是初中物理课程内容的重要组成部分，实验考查的角度也是多方位的。
（1）电能可以转化为内能，那么内能能否转化为电能呢？胜利物理兴趣小组利用一根铁丝、两根铜丝、灵敏电流计组成了如图所示的装置进行探究。
①他们把铜丝、铁丝的一个接点D放在盛有冰水混合物的烧杯中，另一个接点G用火焰加热时，发现电流计指针向右发生偏转，此现象表明回路中产生了电流，且铁丝中电流的方向是从 （选填“D→G或“G→D”）。对换烧杯和火焰的位置，重复上述实验，发现电流计指针向左偏转，说明回路中电流的方向与两接点的 有关；
②上网查询相关资料后，他们惊讶地发现，上述现象居然是可逆的。即把原回路中的电流计更换为直流电源后，D、G两个接点的温度 （选填“相同”或“不相同”），两个接点间 （选填“会”或“不会”）发生能量转移。实际生活中人们已经利用该原理为电脑CPU降温；
（2）在研究“磁场对通电导体的作用”实验中：
①鹏飞同学利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，他应在a、b之间接入 （选填“灵敏电流计”或“电源）；
②在图乙中，通电后cd段导线受到竖直向上的力的作用，则ab段导线所受力的方向是 ；若要使线圈持续转动，应在其外部加装换向器，自动改变线圈中 的方向。
【答案】 D→G 温度 不相同 会 电源 竖直向下 电流
【详解】（1）[1]把一个接点放在盛有冰水混合物的烧杯中，另一个接点用酒精灯加热时，发现电流计的指针向右偏转，这说明电流从电流表的正接线柱流入，从负接线柱流出，故铁丝中电流的方向是从D→G。
[2]对换烧杯和火焰的位置，连接点的温度发生了变化，他们发现电流计指针向左发生了偏转，这说明电路中电流的方向与两接点的温度的高低有关。
[3][4]实验接点D放在盛有冰水混合物的烧杯中，接点D温度是不变的，把原回路中的电流计更换为直流电源，当增大电流时，两端接点会发生一端温度升高，另一端温度不变，即两端接点温度不相同；由于两个端点存在温度差，两端接点会发生能量转移，该原理用于为电脑CPU等的降温之中。
（2）[5]因为通电导体在磁场中受力会运动，观察图可知缺少一个电源，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。
[6]在乙图中，通电后cd段导线受磁场力的方向为竖直向上，此时，ab段导线电流方向与cd段导线电流方向相反，所受磁场力的方向是竖直向下。
[7]当通电线圈所在平面与磁感线垂直时（平衡位置），换向器能自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续转动。
五、综合题
41．（2024·新疆昌吉·模拟预测）中国深圳大疆创新科技有限公司作为全球顶尖的无人机制造商，推出的精灵系列“四旋翼”无人机备受用户欢迎。它采用4个电动机带动螺旋桨转动，对下方空气施力的同时获得升力，下表是该无人机的部分参数：
(1)无人机绕过障碍物的过程中，其运动状态 （选填“发生”或“未发生”）改变。如图乙是无人机竖直向上运动的v﹣t图像，由图像可知，在0~5s内，无人机受到的升力 （填“大于”“等于”或“小于”）重力；在5~10s内，无人机受到的升力等于 N。该无人机通过螺旋桨转动获得升力，运用的原理是物体间力的作用是 的。
(2)无人机旋翼是利用通电线圈在 中受力转动的原理工作的，增大线圈中的电流，旋翼的转速会 （选填“变快”或“变慢”）。
(3)电动机在工作时要保持其两端电压为12V不变，通过电子调速器（简称电调）来控制电动机的电流从而改变电动机的功率，每一个电动机连接一个电调，那么电动机和电调的连接方式是 （选填“并联”或“串联”），若电源电压全部加在某一电动机和电调的两端，则电动机和电调的电压之比为 。
【答案】(1) 发生 大于 20 相互
(2) 磁场 变快
(3) 串联 4∶1
【详解】（1）[1]无人机绕过障碍物的过程中，运动的方向发生了改变，其运动状态发生改变。
[2]分析图乙可知，由图像可知，在0~5s内，无人机做加速运动，则无人机处于非平衡状态，升力大于重力。
[3]在5s~10s内，无人机的速度是匀速运动，受到的力是平衡力，大小相等，所以无人机受到的升力等于重力，则
G=mg=2kg×10N/kg=20N
[4]无人机螺旋桨高速旋转向下击打空气，对空气有一个向下的力，同时空气对螺旋桨有一个向上的力使无人机获得向上的升力，这是利用物体间力的作用是相互的。
（2）[1][2]无人机旋翼主要组成部分有电动机，是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的，增大线圈中的电流，则磁力变大，旋翼的转速会变快。
（3）[1]由题意知，每一个电动机连接一个电调，通过电子调速器（简称电调）来控制电动机的电流从而改变电动机的功率，故电动机和电调的连接方式是串联。
[2]根据串联电路电压规律可知，电调两端的电压为
U电调=U-U电动机=15V-12V=3V
则电动机和电调的电压之比为
U电动机:U电调=12V:3V=4:1
42．（24-25九年级上·广东中山·开学考试）1820年，奥斯特在课堂上进行如图甲所示实验时有新发现。这个发现令奥斯特极为兴奋，他怀着极大的兴趣又继续做了许多实验，终于证实了电流周围存在着磁场。请根据情境，回答下列小题。
(1)奥斯特在实验中发现：在小磁针上方的导线 瞬间，磁针会发生偏转。改变导线中电流的 ，小磁针的转动方向会发生改变；
(2)将奥斯特实验中的小磁针更换成蹄形磁铁，将导体放在磁场里，如图乙所示。闭合开关，导体ab向左运动；改变导体ab中的电流方向，同时将磁铁的N、S极上下对调，闭合开关后，导体ab向 运动。日常生活中的 就是据此原理制成；
(3)实验学校生物实验小组想要研究鸡蛋的孵化，他们制作了恒温孵化箱，原理如图丙所示。热敏电阻安装在恒温箱内，阻值随温度升高而显著减小；
①闭合开关，电磁铁的上端是 极，箱内温度升高时，电磁铁磁性 （选填“增强”或“减弱”）；
②和是加热电阻，。调整好滑动变阻器阻值，闭合开关、，箱内温度升高到设定值后，动触点与某静触点相连，加热电阻 （选填“”或“”）工作，这样就可以保证孵化箱降温阶段降温比较平缓，箱内温度在小范围内波动。
【答案】(1) 通电 方向
(2) 左 电动机
(3) N 增强 R4
【详解】（1）[1][2]1820年的一次偶然实验中，丹麦物理学家奥斯特将导线中通入电流，发现导线下方平行放置的小磁针就会发生偏转，改变导线中电流的方向，小磁针的转动方向会发生改变，这个实验就是奥斯特实验，该实验说明在电流周围存在磁场，磁场的方向与电流的方向有关。
（2）[1][2]图乙中，导体放在磁场里，闭合开关，导体ab向左运动，是由于导体在磁场中受到了力的作用。所受力的方向与电流方向和磁场方向有关，实验中，如果只改变导体ab中的电流方向，导体运动方向将发生改变；如果只改变磁场方向，导体运动方向也将发生改变；若同时改变电流方向和磁场方向，导体运动方向将不发生改变。所以改变导体ab中的电流方向，同时将磁铁的N、S极上下对调即改变磁场方向，闭合开关后，导体ab的运动方向不变，仍向左运动。在实验中消耗电能，获得了机械能，将电能转化为机械能，日常生活中的电动机就是据此原理制成。
（3）[1][2]闭合开关S1，电流从上端流入，由安培定则可知，电磁铁的上端是N极；由于热敏电阻R2阻值随温度升高而显著减小，所以箱内温度升高时，R2阻值减小，根据欧姆定律可知，电流变大，电磁铁磁性增强。
[3]根据可知，电压一定时，电阻越大，功率越小。由于R3