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专题16.3 磁场对电流的作用 电动机
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知识汇编
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一、磁场对通电导体的作用
1．如图所示的实验装置中，闭合开关，导体棒ab运动，说明通电导体在磁场里，会受到力的作用。
2．通电导体在磁场里，受力方向与电流方向和磁感线方向有关。
（1）磁场方向不变时，电流方向改变，受力方向改变，如图甲乙所示；
（2）电流方向不变时，磁场方向改变，受力方向改变，如图甲丙所示；
（3）电流方向和磁场方向同时改变时，受力方向不变，如图乙丙所示。
二、电动机
将电能转化为机械能的机器.
1．基本结构：转子(线圈）、定子（磁体）、电刷、换向器
电刷的作用：与半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。
换向器的作用：使线圈一转过平衡位置就改变线圈中的电流方向。
注：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。
2．原理：通电线圈在磁场中受力而转动
（1）通电线圈在磁场中的受力大小跟电流（电流越大，受力越大）有关。
（2）通电线圈在磁场中的受力大小跟磁场的强弱（磁性越强，受力越大）有关。
（3）通电线圈在磁场中的受力大小跟线圈的匝数（匝数越大，受力越大）有关。
3．工作过程：
甲：电流方向如图所示，线圈顺时针转动。
乙：线圈转到平衡位置时，两电刷恰好接触两半环间的绝缘部分；线圈由于惯性继续转动，转过平衡位置后，电流改变方向。
丙：电流方向与图甲相反，受力方向也相反，线圈仍顺时针转动。
丁：线圈又转到平衡位置，换向器又自动改变电流方向。
4．应用：直流电动机：（电动玩具、录音机、小型电器等）
交流电动机：（电风扇、洗衣机、家用电器等）
5．特点：结构简单、控制方便、体积小、效率高
6．提高电动机转速的方法：增大电流、增加线圈匝数、换用磁性更强的磁体
三、扬声器
1．结构：线圈、永久磁体、锥形纸盆。
2．工作原理：扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。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，线圈会在永久磁体磁场的作用下不断地来回振动，带动锥形纸盆也来回振动而发声。
【易错点】
直流电动机需要换向器，交流电动机本身电流方向会不断变化，不需要换向器。
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通电
直导线
在磁场中受到力的作用
的
判断
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1
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【典例】（2025 徐州一模）为了探究磁场对通电导线的作用，在如图所示的实验装置中，还需在导线夹a、b间接入的电路元件是 　 　 ；探究中发现，磁场对通电导体作用力的方向与 　 　 和 　 　 有关。
【变式1】（2024 滨海县二模）在“通电导线在磁场中受到力”的实验中，如图所示，当闭合开关，有电流通过导体AB时，导体AB将会 　 　 ；如果改变电流方向，同时对调两个磁极，则通电导线受力方向 　 　 （填“会”或“不会”）改变，假如把导体AB换成线框，通电时线框将会转动起来，这是 　 　 的工作原理。
【变式2】（2025 徐州三模）如图所示，该装置是 　 　 （选填“电动机”或“发电机”）工作原理图，闭合开关后，导体ab向左运动；调换电源正负极，再次闭合开关，导体ab向 　 　 运动，说明通电导体在磁场中的受力方向与 　 　 方向有关。
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通电线圈在磁场中受到力的作用判断
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2
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【典例】（2024·广东广州·三模）图甲中的线圈abcd位于磁场中，cd段导线受磁场力的方向如图所示；图乙是通电螺线管的磁感线情况。图丙中“☉”表示导线中的电流方向垂直于纸面向外，下列说法正确的是（　　）
A．丙图中P端为N极
B．丙图中导体受到竖直向下的磁场力作用
C．丙图中导体受到竖直向上的磁场力作用
D．丙图中导体不受磁场力作用
【变式1】（23-24九年级下·广东广州·阶段练习）图1中ab边所受磁场的作用力为F，把电源的正负极对调再接入电路，闭合开关，线圈abcd转至图2所示位置，则（　　）
A．图1中流过ab边的电流方向是从b到a
B．图1中cd边受到磁场作用力的方向与F的相同
C．图2中ab边受到磁场作用力的方向与F的相反
D．图2中cd边受到磁场作用力的方向与F的相反
【变式2】（2023·广东广州·一模）矩形铜线框在某磁场中的位置如图所示，ab、bc、ed和fe段都受到该磁场的作用力，下列哪两段受到该磁场的作用力方向相反（　　）
A．ab段与fe段 B．ab段与ed段
C．bc段与fe段 D．af段与cd段
【变式3】（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
【变式4】（2022·广东揭阳·模拟预测）如图的线圈abcd位于磁场中，ab和cd的受力方向 ，（相同/不同）理由是： ，此时线圈 （在/不在）平衡位置。

【变式5】（22-23九年级下·广东广州·阶段练习）如图所示，线圈abcd位于磁场中，当K与1接通时，ab段导线中电流方向为 （选填“a→b“或“b→a”），ab段导线受磁场力F1的方向竖直向上；
①请在图中画出此时cd段导线受到的磁场力F2的方向 ；
②保持线框在如图中的水平位置当K改为与2接通时，ab段导线受磁场力方向 （选填“竖直向上”、“竖直向下”、“水平向左”或“水平向右”）。
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通电
导体
在磁场中受到力的作用的应用
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3
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【典例】（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
【变式1】（2021·辽宁丹东·中考真题）英国物理学家法拉第揭示了磁生电现象，下列四幅图中与磁生电原理相同的是（　　）
A．奥斯特实验 B．电铃
C．扬声器D话筒
【变式2】（22-23九年级上·全国·课后作业）如图所示是动圈式话筒（麦克风）和扬声器（喇叭）的构造示意图，当人对着话筒说话时，产生的声音使膜片及与之相连的线圈一起振动，线圈在磁场中的这种运动，能产生随着声音变化而变化的电流，变化的电流经放大器放大后通过扬声器的线圈，通电线圈就在磁场中来回振动，带动纸盆发出声音，扬声器就发出声音。根据以上原理，请你思考并回答：
（1）图示装置的主要目的是为了改变声音的 （选填“音调”、“响度”或“音色”）；
（2）话筒是一种把 信号转化为 信号的装置，它利用了 原理；
（3）当扬声器中的线圈通过的电流方向如图所示时，线圈向左运动，那么当电流方向改变时，线圈将向 运动，与扬声器原理相似的是 （填“电动机”或“发电机”）。
【变式3】（2022·甘肃平凉·一模）如图甲所示，这是一款动圈式无线耳机及其充电仓，图乙是其内部结构的示意图。当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时，音圈带动音膜左右往复运动，音圈之所以会运动，是由于磁场对 有力的作用；利用充电仓给无线耳机充电时，充电仓相当于 。
【变式4】（21-22九年级上·广东茂名·期末）同学们在制作“让线圈转动起来”的活动中，他们将表面有金属镀层的磁铁吸在干电池的负极，将一根硬铜线折成线框abcd搭在干电池的正极和磁铁上，如图所示。导线框abcd就会以干电池为轴转动起来。
（1）如果将磁铁的N、S极对调，导线框的转动方向将 （选填“改变”或“不改变”）；
（2）实验中，干电池供电是 能转化为电能。若通电时间稍长，干电池会明显发热，原因是干电池被 ；
（3）本装置与下列设备原理相同的是 ；
A．电磁继电器
B．动圈式话筒
C．动圈式扬声器
D．电磁铁
（4）导线框能够转动的原因是左右两段导线受到的力的方向是 （选填“相同”或“相反”）的，这两个力 （选填“是”或“不是”）一对平衡力。
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探究通电导体在磁场中受到的力的作用
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【典例】（2025 响水县一模）小明借助如图所示的实验装置探究“磁场对通电导体的作用”。闭合开关，原本静止的轻质铜棒ab水平向左运动，说明磁场对　 　 有力的作用，利用该原理可制成　 　 。若将一束电子沿着ab方向飞入磁场，电子的运动方向将发生改变，你认为电子会偏向　 　 （选填“左”或“右”）侧运动。
【变式1】（2025 广陵区校级模拟）利用图甲所示的装置“观察磁场对通电直导线的作用”。
（1）应在M、N之间接入 　 　 （选填“小量程电流表”“电源”或“灯泡”），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，通电后若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 　 　 ；
（3）小明自制了一个电动机，将线圈漆包线两端的漆全部刮去后，用导电支架托住，放入磁场中（如图丙所示）。闭合开关，发现线圈不能持续转动，只能在平衡位置附近摆动。线圈处于平衡位置时，线圈平面与磁感线 　 　 （选填“平行”或“垂直”）；为了使线圈能持续转动，正确的刮漆方法应该是 　 　 。
A.两端均刮下半周
B.一端刮上半周，一端刮下半周
C.一端全刮，另一端刮半周
【变式2】（2025 苏州校级模拟）同学们做了一组实验探究“电与磁”之间的联系。
（1）用图1甲装置模拟奥斯特实验，闭合开关，观察到小磁针发生偏转，这个现象说明 　 　 ；
（2）用图1乙装置研究“电磁铁磁性强弱的影响因素”，根据实验现象可知，电磁铁线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越 　 　 ；
（3）在图1丙所示的装置中，闭合开关，钢棒AB水平向右运动时，灵敏电流计指针向左偏转，以下改变可使指针向右偏转的是 　 　 （填中号）；
A.只调转磁体的磁极
B.只让铜棒AB水平向左运动
C.以上操作均可以
（4）某个LED发光的颜色与通过其电流方向的关系如图2。
该LED在两次实验中发光情况如图3所示，两次实验线圈均在转动，线圈l顺时针转动，由此可知线圈2 　 　 转动（选填“顺时针”“逆时针”）；
（5）如图4，导体棒a与该LED相连；在某磁场中，使a垂直于纸面左右往复运动（曲线为运动轨迹），LED交替发出红、黄光，则该过程a中电流方向 　 　 （选填“不变”、“变化”），该磁场可能的分布包括图5中哪些选项？　 　 。
【变式3】（2024 海州区校级一模）在观察“磁场对通电直导线的作用”活动中，小晴按照图甲所示组装实验器材。
（1）为完成该实验探究，放在蹄形磁体磁场中的直导线EF不能选择下列哪种金属棒 　 　 ；
A.铁棒
B.铜棒
C.铝棒
（2）将滑动变阻器的滑片向右端移动，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；
（3）在乙图中，通电后cd段导线受磁场力F1的方向为竖直向下，此时，ab段导线所受磁场力F2的方向是竖直向 　 　 （选填“上”或“下”）；
（4）要使图乙中线圈持续转动，应在其外部加装 　 　 ，自动改变线圈中的电流方向。
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直流电动机的基本构造及工作示意图探究
磁
场对通电导体力的作用
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【典例】（23-24九年级下·内蒙古赤峰·阶段练习）如图所示是小明自制的简易电动机示意图矩形线圈由一根漆包线绕制而成，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，他应将( )
A．左侧的绝缘漆都刮掉，右侧的绝缘漆刮掉一半
B．左、右转轴上的绝缘漆都刮掉
C．左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉
D．仅将一个转轴上的绝缘漆全部刮掉
【变式1】（2024·安徽亳州·二模）如图所示的电动机在生活中的应用越来越广泛，图乙为电动机的工作原理图。线圈处于水平向右的磁场中，两个铜半环E和F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；A和B是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。下列分析正确的是（　　）
A．线圈连续转动是靠电流做功实现的
B．电动机通电后不转，一定是电路断路了
C．图中受磁场力向上，转动时受磁场力向下
D．电动机在工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能
【变式2】（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”）。
【变式3】（2024·福建厦门·一模）如图所示，这是自制简易电动机模型。
（1）绕制线圈的铜丝外表有漆皮，必须对线圈引出线的两端（搁置于铜质弯钩的部位）进行刮漆处理，其中一端的漆皮全部刮去，另一端的漆皮刮半周留半周。按这种方法刮漆的目的是使线圈能够 ；
（2）如果整个制作没有问题，但接上电源后线圈不动，这时应做哪些尝试？（说出两点即可）① ；② ；
（3）通电后线圈能转动，如要改变转动方向，可采取的做法是：① ，② ；
（4）如果还想改变线圈转动的快慢，应该怎么办？ 。
【变式4】（23-24九年级下·江苏苏州·阶段练习）小明在制作电动机模型时把一段粗漆包线绕成3cm×2cm矩形线圈，漆包线在线圈的两端各伸出约3cm，用硬金属丝做两个支架，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强磁铁，如图甲所示。给线圈通电并用手轻推一下，线圈就会持续转动。
（1）在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮，为使线圈能够持续转动，刮线的要求是 ；
A．两端全刮掉 B．一端全部刮掉，另一端只刮半周
（2）如图甲、乙所示，图 的线圈恰好处于平衡位置，另一个图中线圈左右两边所受的两个力不满足二力平衡条件的原因是这两个力 。如图丙所示的线圈可以持续转动，是因为它加装了 ，该装置能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中电流方向。
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换向器的构造及作用
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【典例】（23-24九年级下·广东惠州·开学考试）研究电动机的工作过程，电动机的工作原理是磁场对 有力的作用。左下图中，线圈左右两边框ab、cd的受力方向相反，其原因是 ，线圈从图示位置再转动90度后线圈将恰好达到平衡位置，并最终停在该位置。右下图中的线圈可以持续转动，是因为它加装了 。
【变式1】（23-24九年级上·吉林辽源·期末）在直流电动机的工作过程中，“换向器”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 。
8．（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。
【变式2】（23-24九年级上·江西南昌·期末）在直流电动机的工作过程中，“换向器”起了关键的作用，它能使线圈刚刚转过平衡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受力方向 （选填“改变”或“不变”）从而连续转动。
10．（2024·湖北武汉·二模）利用图甲所示的装置“观察磁场对通电直导线的作用”。
（1）应在、之间接入 （选填“小量程电流表”、“电源”或“灯泡”），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，磁体间磁场的磁感线方向都是从磁体极水平指向极，且线圈所处的空间磁场强弱是恒定不变的。通电后若段导线受磁场力的方向为竖直向下，则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；
（3）小明自制了一个电动机，将线圈漆包线两端的漆全部刮去后，用导电支架托住，放入磁场中。闭合开关，发现线圈不能持续转动，只能在平衡位置附近摆动。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
【变式3】（2024·江苏泰州·一模）小明在制作电动机模型时把一段粗漆包线绕成3cm×2cm矩形线圈，漆包线在线圈的两端各伸出约3cm，用硬金属丝做两个支架，两个支架分别与电池的两极相连接。把线圈放在支架上线圈下放一块强磁铁，如图所示。给线圈通电并用手轻推一下，线圈就会持续转动。
（1）在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮，为使线圈能够持续转动，刮线的要求是 ；
A．两端全刮掉 B．一端全部刮掉，另一端只刮半周
（2）在线圈转动过程中经过如图甲、乙所示两个位置，图 的线圈恰好处于平衡位置，此时线圈由于 不会静止；另一个图中线圈左右两边所受的两个力不平衡的原因是这两个力 。如图丙所示的线圈可以持续转动，是因为它加装了换向器，能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变 中的电流方向。
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生活中的电动机
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【典例】（23-24九年级上·湖南长沙·阶段练习）为保护环境，越来越多的人倾向于购买国产电动车，下列关于电动车说法正确的是（ ）
A．电动车利用热机提供动力 B．电动车在工作时，电能转化为机械能
C．电动车在充电时，化学能转化为电能 D．汽车使用水作冷却剂是由于其比热容小
【变式4】（22-23九年级上·江苏南京·期末）如图所示，下列电器中不是应用电流热效应工作的是（　　）
A．电风扇 B．电熨斗
C．电水壶 D．电饭锅
【变式5】（23-24九年级下·河南周口·阶段练习）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？
【变式6】（2023·贵州黔东南·一模）如图是建筑工人用钻孔机在墙面上钻孔的情景，通电后钻头就会转动从而在墙上转孔，钻孔时钻头会发热。请用学过的物理知识解释以下问题。
（1）通电后钻头为什么会转动？
（2）钻孔时钻头为什么会发热？
【变式7】（2024·山西吕梁·三模）阅读短文，回答问题
氢燃料电池
2022年北京冬奥会使用了氢燃料电池汽车，氢燃料电池的工作原理是将氢气送到燃料电池的阳极板，经过催化剂的作用，氢原子中的一个电子被分离出来，失去电子的氢离子穿过质子交换膜，到达燃料电池阴极板，电子通过外电路到达阴极板，与氧原子和氢离子重新结合为水，如图所示。由于供应给阴极板的氧是从空气中获得的，因此只要不断地给阳极板供应氢，给阴极板供应空气，并及时把水蒸气带走，就可以不断地提供电能。
（1）氢燃料电池是将 能转化为电能，它的阴极板为电池的 （选填“正”或“负”）极；
（2）氢燃料电池汽车的发动机是 （选填“内燃机”或“电动机”）；
（3）说出氢燃料电池汽车的一个优点 。
【变式8】（23-24九年级下·广东佛山·阶段练习）某款混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，对其性能进行测试，其部分参数如下表：
纯电能耗 电池容量
燃油能耗 单位质量电池所包含的能量
(1)该混合动力汽车的内燃机是四冲程汽油机，如图所示是汽油机的 冲程，该冲程将机械能转化为 能；
(2)该混合动力汽车的电动机工作原理与下图原理相同的是______；
A． B．
C． D．
(3)从表提供信息中计算出该电动汽车配备的电池质量是 kg；
(4)某次从佛山到韶关游玩路程为220km，中途在服务区充电所需费用为26元，则充一度电所需电费 元（保留一位小数）。
(5)该混合动力汽车以纯油驱动行驶100km，若该汽车工作时内燃机的热效率为40%，汽车所受阻力为700N，剩余能量则用于为电池充电，则能为电池充电的电量为 J。（汽油密度取，汽油热值取）
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巩固练习
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一．选择题（共9小题）
1．（2025 常州模拟）有一种无针注射器，该注射器通电时，通电线圈的磁场与永久磁体的磁场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．
2．（2025 扬州一模）如图是一种3D打印机上的直流直线电机，其工作时通电线圈在磁场中受到力的作用发生运动。下图能反映其工作原理的是（　　）
A．
B．
C．
D．
3．（2025春 亭湖区校级期中）2025年春晚，国产宇树机器人在舞台上翩翩起舞，还能将手帕在手上快速转动，更是让人眼前一亮，手帕能在机器人手上转动，得益于其手上安装的高速电机，如图2所示四个现象的实验结论能解释手帕转动原因的是（　　）
A．图①中，闭合开关，大头针被吸引
B．图②中，闭合开关，小磁针偏转
C．图③中，闭合开关，线圈转动
D．图④中，转动扇叶，二极管发光
4．（2025 南京）以下实验反映的规律能解释电动机工作原理的是（　　）
A．图①中，闭合开关，铁钉被吸引
B．图②中，闭合开关，水平移动金属棒，灵敏电流计指针偏转
C．图③中，闭合开关，线圈转动
D．图④中，闭合开关，小磁针偏转
5．（2024秋 南京期末）电动扫地车正沿斜坡向上匀速前进，并将地面上的垃圾吸入车内。此过程中，扫地车整体的（　　）
A．动能变小，重力势能变大
B．动能不变，重力势能变大
C．机械能增大，电能转化为机械能
D．机械能不变，动能转化为重力势能
6．（2025 淮安模拟）下列与磁现象有关的实验中，说法正确的是（　　）
A．若要使甲图中自制电动机持续转动就要将两侧的绝缘漆全刮掉
B．图乙是奥斯特实验，实验时最好将导线东西方向放置
C．图丙中电流表通电后指针最大偏转往往会超过测量值，这是由于惯性造成的
D．图丁说明了电流具有磁效应
7．（2025 南京一模）春晚节目《秧BOT》中机器人能转动手绢，这其实是机器人手部某装置通电后转动完成。下列图中与其工作原理相同的是（　　）
A．
B．
C．
D．
8．（2025 扬州三模）将一段裸铜导线弯成如图甲所示形状的线框，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”，如图乙所示。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
9．（2025 无锡一模）如图所示是小明制作的简单电动机模型，其线圈由漆包线绕成，将线圈左端的漆只刮掉半周，右端全部刮掉；在线圈的下方放置一块磁体。将线圈接入电路闭合开关后转动。下列说法中正确的是（　　）
A．该装置是利用电磁感应原理工作的
B．线圈在转动时，始终受到磁场作用力
C．仅调换电源的正负极，不能改变线圈的转动方向
D．若将线圈左端的漆也全部刮掉，闭合开关后线圈不能持续转动
二．填空题（共9小题）
10．（2025 昆山市模拟）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，是由于磁场对　 　 有力的作用，此现象中能量转化情况是　 　 。
11．（2025 东台市一模）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。
12．（2025 泗阳县三模）小刚将“220V 40W”的灯泡接在家庭电路上，闭合开关，用一蹄形磁铁去靠近灯泡的玻璃泡，如题图所示，他发现发光的灯丝来回振动，这一现象的产生原因跟 　 　 （选填“电动机”或“发电机”）的工作原理一致；灯丝来回振动而不是偏向一侧的原因和 　 　 一直在改变有关；当用久了之后，灯丝会变细，其电阻阻值 　 　 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
13．（2025 镇江一模）如图，闭合S后，导轨上的金属棒向右运动起来，此过程中 　 　 能转化成机械能，据此可制成 　 　 （选填“电动机”或“发电机”）。若仅将磁体的两极上下调换，闭合S后，导轨上的金属棒向 　 　 运动。
14．（2025 兴化市一模）小华用漆包线等器材自制一电动机模型，线圈两端的导体，一端的油漆全部刮掉，另一端刮半圈（如图所示），这样的制作相当于给电动机安装了　 　 ，然后将电动机接在电压为3V的电源两端，通电时线圈中的电流为2A，闭合开关10s，根据以上数据，小华利用公式计算出这段时间电动机消耗的电能为60J，这个计算结果存在错误，原因是　 　 （填物理量）的数值与实际情况不符。
15．（2025春 启东市月考）用如图所示的装置“探究磁场对电流的作用”，需要在M、N两接线柱间接入 　 　 ；导体棒AB适合用 　 　 （选填“铁棒”或“铝棒”）。实验中若想增大导体棒AB摆动的幅度，可采取 　 　 。
16．（2025 阜宁县一模）如图甲、乙所示，在线圈转动过程中，经过图甲位置时，线圈左右两边所受的两个力不平衡的原因是这两个力 　 　 ；经过图乙位置的线圈恰好处于平衡位置，此时线圈由于 　 　 不会静止；如图丙所示的线圈可以持续转动，是因为它加装了换向器，能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变 　 　 中的电流方向。
17．（2025 仪征市一模）如图，移动变阻器R1的滑片向 　 　 移，导线AB受力摆动就增大，说明磁场对通电导体的作用力大小与 　 　 有关；移动变阻器R2的滑片向 　 　 移，导线AB受力摆动也增大。
18．（2025 金坛区一模）如图甲所示，闭合开关，会发现导体ab棒运动，导体ab棒应选择 　 　 （铁/铝）棒，据此现象可制成 　 　 （电动机/发电机）。如图乙为小区门口控制车辆出入的自动闸结构原理模型，B端悬挂的铁柱重20N。当车牌被系统识别后，栏杆就会自动抬起让车辆通行。车牌识别成功相当于开关S闭合，此时通电线圈上端为 　 　 极；若AO：OB＝3：1，且当通电线圈对铁柱的磁力为10N时，栏杆刚好离开托架，则质量分布、粗细都均匀的栏杆自重为 　 　 N。
三．实验探究题（共2小题）
19．（2025 常州模拟）小科在实验室找到一只可拆卸的电流表，进行了如广探索实践：
（1）打开外壳，内部结构如图所示，将电流表 　 　 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。其工作原理与 　 　 （填“电动机”或“发电机”）相同。
（2）若让电流从电流表的“﹣”接线柱流入，“+”接线柱流出，指针偏转方向会与（1）中的偏转方向相反，说明通电导体在磁场中受力方向跟 　 　 有关。
20．（2025春 姜堰区校级月考）在安装直流电动机模型的实验中，小明将组装好的电动机模型、滑动变阻器、电源、开关串联起来如图甲所示。
（1）小明闭合开关，发现线圈不转，他用手轻轻转了一下线圈，电动机模型开始正常转动。线圈原来不转的原因是 　 　 ；
（2）接下来，小明把永磁铁换成图乙所示的电磁铁，并将电磁铁线圈的两个接线柱M、N分别与电刷A、B相连，使电磁铁线圈与电动机模型线圈并联后，合用一个电源。当对调接在电源正、负极上的导线时，电动机线圈转动的方向 　 　 （选填“会”或“不会”）改变。理由是：　 　 。
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提优练习
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一、单选题
1．（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
2．（2024·福建泉州·三模）如图所示，放在U形磁铁两极之间的铝盘的下边缘浸在液态水银中，闭合开关S，铝盘会绕水平轴O转动。下列说法正确的是（　　）
A．铝盘转动的原理与电动机的工作原理相同
B．将磁铁的磁极对调后，铝盘的转动方向不变
C．将电源的正负极对调后接入电路，铝盘的转动方向不变
D．左右移动滑动变阻器的滑片P，铝盘的转动方向改变
3．（2024·海南三亚·二模）科技小组制作了一个“听话”的小瓶子，通过调节滑片，就可以让小瓶子上浮、下沉或悬停在水中。它的原理如图所示（磁铁固定在活塞上）闭合开关S后，电磁铁右边为 极。移动滑片P，使小瓶子悬停在图示位置。若让小瓶子上浮，滑片向 移动（选填“左”、“右”）
4．（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”）。
5．（23-24九年级下·河南南阳·阶段练习）某商厦每层楼高3m，小明看到工作人员将360kg的货物从一楼放入载货电梯内，闭合开关，仅用25s的时间，便将货物运到六楼。小明对载货电梯产生了浓厚的兴趣，他通过查阅资料了解到该载货电梯的结构及工作电路如图所示，电梯是通过电动机带动钢丝绳提升货物的，电动机线圈电阻为2.4Ω，电梯厢（含动滑轮）的质量为140kg，提升上述货物时电流表的示数为20A，不计钢丝绳的重力和一切摩擦，请解答下列问题（g取10N/kg）
(1)电动机的工作原理是 ；
(2)匀速提升过程中钢丝绳上的拉力多大 ？
(3)电梯工作时消耗的总电能是多少？
(4)电动机工作时的效率多大？（结果保留到0.1%）
6．（2024·新疆乌鲁木齐·一模）2024年1月我国自主研发制造的亚洲首套船用风力旋筒助推系统正式投入应用。
(1)风力旋筒助推系统通过电动机驱动旋筒旋转，在风力的作用下产生推力，从而给船提供动力。电动机的工作原理是利用通电线圈在 中受力转动。如图所示，若竖直立在船上的旋筒西侧的空气流速快，东侧流速慢，则旋筒获得的推力的方向向 （选填“西”或“东”）。若某海上油船一年的柴油消耗量为1000t，加装旋筒风帆后，每年节油率为10％，则每年节约的柴油完全燃烧释放的热量为 J。（柴油的热值取）
(2)除风力旋筒助推外，油船还要利用柴油机提供动力，柴油机中的 冲程将内能转化为机械能。油船在动力作用下加速前进，说明力能改变物体的 。已知某油船在风速相同的条件下航行时，所受的阻力与航速成正比，柴油机提供动力的功率恒为810kW，若只通过柴油机提供动力时的航速为18km/h，柴油机和风力助推系统同时提供动力时的航速为20km/h，则风力助推系统提供动力的功率为 kW。
7．（23-24九年级下·山东青岛·自主招生）人工心脏泵可短时间代替心脏工作，如图是该装置的示意图磁体固定在左侧，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），活塞筒通过阀门与血管相通，阀门只能向外开启，只能向内开启，线圈中的电流从A流向B时，请你在图中标明电磁铁中电流方向、电磁铁的N、S极 。此时活塞会向 （选填“左”或“右”）运动，血液会 （选填“流入”或“流出”）活塞筒，该装置工作时，线圈AB中的电流方向 （选填“需要”或“不需要”）改变。
8．（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。
9．（23-24九年级上·北京·阶段练习）阅读下文，回答问题。
18 世纪后期在德国兴起了自然哲学思潮，弘扬自然界中联系、发展的观点。丹麦物理学家奥斯特（1777-1851）青年时代深受康德哲学的影响成为了德国自然哲学学派的追随者，一直坚信电磁之间存在联系，但做了大量实验都没有成功。1819 年冬天，他受命主持一个电磁研究，在研究中他产生了一个新的想法，即电流的磁效应可能不在电流延长线的方向上。1820 年在一次讲座快结束时，他灵机一动进行了这个实验，果然发现电流接通后，通电导线附近的小磁针动了一下。奥斯特惊喜万分，又反复实验，在 1820 年7 月 21 日发表论文《关于磁针上电流碰撞的实验》。论文指出，电流产生的磁力既不与电流方向相同也不与电流方向相反，而是与电流方向垂直，还指出电流对周围磁针的影响可以透过各种非磁性物质。奥斯特的发现马上轰动了整个欧洲科学界。当年 8 月，法国物理学家阿拉果（1786-1853）在瑞士听到这一消息，迅即返回法国，与 9 月 11 日向科学院报告了奥斯特的新发现。法国物理学家安培（1775-1836）敏锐地感到这一发现的重要性，第二天即重复了奥斯特的实验。一周后，他向科学院提交了一篇论文，提出了磁针转动方向与电流方向判定的右手定则，即以用右手握住通电导线，大拇指方向为电流方向，则四指弯曲方向与磁场方向一致。再一周后，安培提交了第二篇论文，讨论了平行导线之间的相互作用问题。只是受到奥斯特电流与磁针之间的相互作用的启发，安培就能认识到电流与磁体的等效， 并在极短时间内将这一发现推广到电流与电流之间的相互作用。1820 年底安培将他研究的电流元与电流元之间的相互作用规律发表，提出了安培定律，构成了电动力学的基础。安培之前，“电流”的概念尚未成为一个科学概念，正是安培首先规定了电流的方向，他大概受富兰克林的影响，认为电流是电液体由正极向负极流动，因此将电流的方向规定为正电荷流动的方向。今天我们知道，金属导线中是带负电荷的电子在定向运动，与安培的规定正好相反，但是按这个规定也不会带来什么麻烦，因此物理学界依然沿袭了安培的规定。另外，奥斯特电流的磁效应的发现也使得测量电流的大小成为可能，安培根据电流与磁体之间的相互作用发明了电流计，从而使电动力学真正走上了定量实验的道路。1821 年初，安培提出了安培分子假说，认为磁体产生磁场与电流产生磁场本质应该是一样的，磁体内部每一个“分子”中都带有回旋电流，产生的磁场可以根据右手定则来判定，如果“分子电流”排列方向趋于一致，那么物体就会产生宏观的磁性，这种假说当时并不受重视，因为当时的人们对分子、原子的认识还比较粗浅，70 多年后才由汤姆生发现电子揭示原子内部结构，安培的分子电流模型是非常超前的。虽然安培认为磁性来源于分子电流与我们今天认为磁性产生的原因并不完全相同，但安培从错综复杂的现象中，提炼出磁现象的电流本质，是极有洞见的。
（1）安培评价奥斯特实验说：“奥斯特先生，已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起。”奥斯特的重要贡献在于他发现了 。
（2）电流计的原理是 。
（3）安培认为分子内有回旋电流，若某分子回旋电流如图所示， 它中心产生的磁场方向沿虚线向 （选填“上”或“下”）。
（4）关于安培“分子电流假说”正确的是 。
A．可以解释条形磁铁与通电螺线管磁场之间的等效性
B．可以解释为什么没有只有一个磁极的磁体
C．可以计算电流与磁铁之间力的大小
D．可以计算电流与电流之间力的大小
10．（2024·江苏盐城·二模）阅读短文，回答问题。
智能设温电热水壶泡茶或冲奶粉等常需要不同温度的热水，小明自制一款智能设温电热水壶，它的额定电压为220V，工作电压可在额定电压的基础上浮动+10%，这款电热水壶可以将纯净水加热到所需的不同温度（60℃、80℃、100℃）时就自动断开电路。工作原理如图所示，铁质搭钩CA可绕转轴A转动，挺杆BD可以上下运动并与搭钩连动，锁扣右侧与搭钩扣在一起，左侧通过拉紧的弹簧固定。当预设温度为60℃时，若搭钩在C点受到大于0.2N竖直向上的力就会与锁扣脱离，弹簧收缩带动锁扣和S1向左运动，触点分离，电路断开，烧水时，闭合S1和S2，发热电阻R工作，双金属片受热中间向上凸起，当温度达到设定值时，推起挺杆使搭钩与锁扣脱开。若加热过程中电流超过电热水壶的安全值，电磁铁对搭钩的C点吸引力变大，可使搭钩与锁扣自动脱开，保护电路。已知BC=4cm，AB=2cm，发热电阻R阻值为100Ω，电磁铁的线圈电阻忽略不计。
(1)小明自制的电热水壶通过 方式使双金属片的内能增加，当双金属片推起挺杆使搭钩与锁扣脱开时，搭钩CBA是 （省力/费力/等臂）杠杆。
(2)关于该电热水壶，下列说法正确的是（　　）
A．当开关S1闭合时，弹簧没有弹性势能
B．当U=200V时，电热水壶可以工作
C．当达到设定值时，挺杆受到金属片向下的拉力
D．搭钩CBA可以用铝质材料制成
(3)当搭钩与锁扣恰好脱开时，挺杆对搭钩的作用力为 N。
(4)当达到预设温度时，使搭钩与锁扣脱开的是 （电磁铁/双金属片）。
11．（2024·江苏盐城·二模）阅读材料，回答问题；
福建号首次海试2024年5月8日下午，中国第三艘航母“福建”号完成为期8天的首次试航，顺利返回码头，福建舰是由我国完全自主设计，建造的首艘电磁弹射型航母，其满载时的排水量为8×105t。
福建舰采用平直通长飞行甲板，配置了全球领先的电磁弹射装置，此装置主要由弹射器和磁场较强的电磁轨道组成，弹射器在电磁轨道上，并与舰载机的前轮连接。当弹射器内的导体通以强大电流时，就会受到强大的推力而带动所搭载的舰载机向前运动，使舰载机被弹射飞出。福建舰的电磁弹射装置简易结构如图甲所示，空载的舰载机质量为10t，舰载机起飞时需要达到一定的速度（相对于空气），因此需要建造较长的起飞跑道。电磁弹射轨道上舰载机的速度v与路程s的关系如图乙所示，为了使福建舰海试成功，技术人员还在风洞中模拟了舰载机的升力F与速度v的关系，如图丙所示；
（1）舰载机满载时起飞的最低速度 （选填“大于”“小于”或“等于”）舰载机空载时起飞的最低速度；
（2）福建舰满载时受到的浮力是 N，舰载机离开航母后，航母所受到的浮力将 （选填“增大”“减小”或“不变”）；（g取10N/kg）
（3）若航母静止在水面上，则空载的舰载机起飞需要至少 m的电磁弹射轨道；
（4）若航母以54km/h的速度航行，为使空载的舰载机能够起飞，需要至少 m的电磁弹射轨道。若所施加的牵引力始终为1×105N，电磁弹射装置的机械效率为50%，则该过程舰载机从相对静止到起飞消耗了至少 J的电能；
（5）电磁弹射技术的优势之一是电磁弹射的弹射力度可以根据舰载机的类型不同进行调节，无论是轻型还是重型飞机，都能找到合适的弹射力度。如果你是电磁弹射器的设计师，请写出一种可以方便改变弹射器的弹射力度的方法： 。专题16.3 磁场对电流的作用 电动机
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知识汇编
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一、磁场对通电导体的作用
1．如图所示的实验装置中，闭合开关，导体棒ab运动，说明通电导体在磁场里，会受到力的作用。
2．通电导体在磁场里，受力方向与电流方向和磁感线方向有关。
（1）磁场方向不变时，电流方向改变，受力方向改变，如图甲乙所示；
（2）电流方向不变时，磁场方向改变，受力方向改变，如图甲丙所示；
（3）电流方向和磁场方向同时改变时，受力方向不变，如图乙丙所示。
二、电动机
将电能转化为机械能的机器.
1．基本结构：转子(线圈）、定子（磁体）、电刷、换向器
电刷的作用：与半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。
换向器的作用：使线圈一转过平衡位置就改变线圈中的电流方向。
注：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。
2．原理：通电线圈在磁场中受力而转动
（1）通电线圈在磁场中的受力大小跟电流（电流越大，受力越大）有关。
（2）通电线圈在磁场中的受力大小跟磁场的强弱（磁性越强，受力越大）有关。
（3）通电线圈在磁场中的受力大小跟线圈的匝数（匝数越大，受力越大）有关。
3．工作过程：
甲：电流方向如图所示，线圈顺时针转动。
乙：线圈转到平衡位置时，两电刷恰好接触两半环间的绝缘部分；线圈由于惯性继续转动，转过平衡位置后，电流改变方向。
丙：电流方向与图甲相反，受力方向也相反，线圈仍顺时针转动。
丁：线圈又转到平衡位置，换向器又自动改变电流方向。
4．应用：直流电动机：（电动玩具、录音机、小型电器等）
交流电动机：（电风扇、洗衣机、家用电器等）
5．特点：结构简单、控制方便、体积小、效率高
6．提高电动机转速的方法：增大电流、增加线圈匝数、换用磁性更强的磁体
三、扬声器
1．结构：线圈、永久磁体、锥形纸盆。
2．工作原理：扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。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，线圈会在永久磁体磁场的作用下不断地来回振动，带动锥形纸盆也来回振动而发声。
【易错点】
直流电动机需要换向器，交流电动机本身电流方向会不断变化，不需要换向器。
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通电直导线在磁场中受到力的作用的判断
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【典例】（2025 徐州一模）为了探究磁场对通电导线的作用，在如图所示的实验装置中，还需在导线夹a、b间接入的电路元件是 　电源　 ；探究中发现，磁场对通电导体作用力的方向与 　电流方向　 和 　磁场方向　 有关。
【解答】解：为了探究磁场对通电导线的作用，电路中应该有电源，故在导线夹a、b间接入的电路元件是电源；
磁场对通电导体作用力的方向与电流方向和磁场方向有关。
故答案为：电源；电流方向；磁场方向。
【变式1】（2024 滨海县二模）在“通电导线在磁场中受到力”的实验中，如图所示，当闭合开关，有电流通过导体AB时，导体AB将会 　受力而运动　 ；如果改变电流方向，同时对调两个磁极，则通电导线受力方向 　不会　 （填“会”或“不会”）改变，假如把导体AB换成线框，通电时线框将会转动起来，这是 　电动机　 的工作原理。
【解答】解：当闭合开关，有电流通过导体AB时，导体AB将会受力而运动；如果改变电流方向，同时对调两个磁极，两个方向同上改变，则通电导线受力方向不会改变，假如把导体AB换成线框，通电时线框将会转动起来，这是电动机的工作原理。
故答案为：受力而运动；不会；电动机。
【变式2】（2025 徐州三模）如图所示，该装置是 　电动机　 （选填“电动机”或“发电机”）工作原理图，闭合开关后，导体ab向左运动；调换电源正负极，再次闭合开关，导体ab向 　右　 运动，说明通电导体在磁场中的受力方向与 　电流　 方向有关。
【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；
若只对调电源正负极接线，闭合开关，导体ab中电流方向改变，则导体ab会向相反方向运动，即向右运动；说明通电导体在磁场中受力的方向与电流方向有关；
故答案为：电动机；右；电流。
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通电线圈在磁场中受到力的作用判断
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【典例】（2024·广东广州·三模）图甲中的线圈abcd位于磁场中，cd段导线受磁场力的方向如图所示；图乙是通电螺线管的磁感线情况。图丙中“☉”表示导线中的电流方向垂直于纸面向外，下列说法正确的是（　　）
A．丙图中P端为N极
B．丙图中导体受到竖直向下的磁场力作用
C．丙图中导体受到竖直向上的磁场力作用
D．丙图中导体不受磁场力作用
【答案】B
【详解】根据图甲所示信息，电流从电源的正极出发经过线圈回到负极，线圈中cd段导线的电流方向由c到d，cd边受到的磁场力方向竖直向下。根据图乙的螺线管与磁感线的关系，可以推出图丙中导线所处的磁场的磁感线方向是从右指向左的；丙图中P端为S极；图丙中的通电导线的电流方向跟cd边一样，磁场方向也跟图甲中的磁场方向一致，因此通电导线受到的磁场力也是竖直向下的，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
【变式1】（23-24九年级下·广东广州·阶段练习）图1中ab边所受磁场的作用力为F，把电源的正负极对调再接入电路，闭合开关，线圈abcd转至图2所示位置，则（　　）
A．图1中流过ab边的电流方向是从b到a
B．图1中cd边受到磁场作用力的方向与F的相同
C．图2中ab边受到磁场作用力的方向与F的相反
D．图2中cd边受到磁场作用力的方向与F的相反
【答案】D
【详解】A．根据电源的正负极方向可知图1中流过ab边的电流方向是从a到b，故A不符合题意；
B．图1中cd边与ab边的电流方向不同，所以受到磁场作用力的方向与F的相反，故B不符合题意；
C．电源的正负极对调后，图2中ab边与图1中ab边的电流方向相同，所以受到磁场作用力的方向与F的相相同，故C不符合题意；
D．电源的正负极对调后，图2中cd边与图1中ab边的电流方向相反，所以受到磁场作用力的方向与F的相反，故D符合题意。
故选D。
【变式2】（2023·广东广州·一模）矩形铜线框在某磁场中的位置如图所示，ab、bc、ed和fe段都受到该磁场的作用力，下列哪两段受到该磁场的作用力方向相反（　　）
A．ab段与fe段 B．ab段与ed段
C．bc段与fe段 D．af段与cd段
【答案】A
【详解】A．由电路分析可知，ab段与fe段的电流方向相反，所以ab段与fe段受到该磁场的作用力方向相反，故A符合题意；
B．由电路分析可知，ab段与ed段的电流方向相同，所以ab段与ed段段受到该磁场的作用力方向相同，故B不符合题意；
C．磁场的作用力方向与磁场方向和电流方向有关，由图可知磁场方向不变，由电路分析可知，bc段与fe段的电流方向相同，所以bc段与fe段受到该磁场的作用力方向相同，故C不符合题意；
D．由电路分析可知，af段与cd段的电流方向相同，所以af段与cd段受到该磁场的作用力方向相同，故D不符合题意。
故选A。
【变式3】（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。
【变式4】（2022·广东揭阳·模拟预测）如图的线圈abcd位于磁场中，ab和cd的受力方向 ，（相同/不同）理由是： ，此时线圈 （在/不在）平衡位置。

【答案】 不同 ab和cd中电流的方向不同 不在
【详解】[1][2]通电导体在磁场中受力方向与磁感线方向和电流方向有关，根据图示信息，电流从电源的正极出发回到负极，则线圈中ab段的电流方向与cd段的电流方向恰好相反，所以它们的受力方向也不同。
[3]此时线圈的两个边受力方向相反，所以线圈会发生转动，即线圈不在平衡位置。
【变式5】（22-23九年级下·广东广州·阶段练习）如图所示，线圈abcd位于磁场中，当K与1接通时，ab段导线中电流方向为 （选填“a→b“或“b→a”），ab段导线受磁场力F1的方向竖直向上；
①请在图中画出此时cd段导线受到的磁场力F2的方向 ；
②保持线框在如图中的水平位置当K改为与2接通时，ab段导线受磁场力方向 （选填“竖直向上”、“竖直向下”、“水平向左”或“水平向右”）。
【答案】 a→b 竖直向下
【详解】[1]当K与1接通时，电源的左端为正极，根据在电源外部电流方向由正极流向负极可知，ab段导线中电流方向为a→b。
①[2]图中cd的电流的方向是从c到d，与ab的电流方向相反，所以受到的力的方向是竖直向下的，作图如下：
②[3]当K改为与2接通时，ab段导线中的电流方向改变，则受到的力的方向也会发生变化，即竖直向下。
(
通电
导体
在磁场中受到力的作用的应用
0
3
)
【典例】（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。
【变式1】（2021·辽宁丹东·中考真题）英国物理学家法拉第揭示了磁生电现象，下列四幅图中与磁生电原理相同的是（　　）
A．奥斯特实验 B．电铃
C．扬声器D话筒
【答案】D
【详解】磁生电现象是闭合电路的部分导体做切割磁感线运动，从而产生感应电流的现象。
A.奥斯特实验揭示了通电导体周围存在磁场，故A不符合题意；
B．电铃响动是因为通电螺线管周围有磁场，将衔铁吸引，从而使电铃发声，故B不符合题意；
C．扬声器是线圈通电后，在磁场中受力振动，带动纸盆振动，从而发出声音。是通电导体在磁场中受到力的作用。故C不符合题意；
D．话筒是人说话带动线圈振动，做切割磁感线运动，从而产生感应电流，电信号转换为声信号，与磁生电现象原理相同，故D符合题意。
故选D。
【变式2】（22-23九年级上·全国·课后作业）如图所示是动圈式话筒（麦克风）和扬声器（喇叭）的构造示意图，当人对着话筒说话时，产生的声音使膜片及与之相连的线圈一起振动，线圈在磁场中的这种运动，能产生随着声音变化而变化的电流，变化的电流经放大器放大后通过扬声器的线圈，通电线圈就在磁场中来回振动，带动纸盆发出声音，扬声器就发出声音。根据以上原理，请你思考并回答：
（1）图示装置的主要目的是为了改变声音的 （选填“音调”、“响度”或“音色”）；
（2）话筒是一种把 信号转化为 信号的装置，它利用了 原理；
（3）当扬声器中的线圈通过的电流方向如图所示时，线圈向左运动，那么当电流方向改变时，线圈将向 运动，与扬声器原理相似的是 （填“电动机”或“发电机”）。
【答案】 响度 声 电 电磁感应 右 电动机
【详解】（1）[1]动圈式话筒主要作用是扩大声音的振动幅度，扩大声音的响度。
（2）[2][3][4]当人对着话筒说话时，产生的声音使膜片及与之相连的线圈一起振动，线圈在磁场中的这种运动，能产生随着声音变化而变化的电流，将声信号转化成电信号。其工作原理利用了电磁感应现象。
（3）[5][6]给动圈式话筒通电，线圈就会在磁场中受力的作用，其工作原理是通电导体在磁场中受力的作用，与电动机的工作原理相同。线圈的运动方向与磁场方向和电流方向有关，磁场方向不变，电流方向改变时，线圈的运动方向改变，因此当扬声器中的线圈通过的电流方向如图所示时，线圈向左运动，那么当电流方向改变时，受力方向改变，线圈将向右运动。
【变式3】（2022·甘肃平凉·一模）如图甲所示，这是一款动圈式无线耳机及其充电仓，图乙是其内部结构的示意图。当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时，音圈带动音膜左右往复运动，音圈之所以会运动，是由于磁场对 有力的作用；利用充电仓给无线耳机充电时，充电仓相当于 。
【答案】 通电导线 电源
【详解】[1]当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时，通电线圈在磁场中会受到力的作用，线圈中电流大小和方向发生变化，线圈在磁场中受力的大小和方向也发生改变，音圈就带动音膜左右往复运动。
[2]利用充电仓给无线耳机充电时，充电仓提供电能，故相当于电源。
【变式4】（21-22九年级上·广东茂名·期末）同学们在制作“让线圈转动起来”的活动中，他们将表面有金属镀层的磁铁吸在干电池的负极，将一根硬铜线折成线框abcd搭在干电池的正极和磁铁上，如图所示。导线框abcd就会以干电池为轴转动起来。
（1）如果将磁铁的N、S极对调，导线框的转动方向将 （选填“改变”或“不改变”）；
（2）实验中，干电池供电是 能转化为电能。若通电时间稍长，干电池会明显发热，原因是干电池被 ；
（3）本装置与下列设备原理相同的是 ；
A．电磁继电器
B．动圈式话筒
C．动圈式扬声器
D．电磁铁
（4）导线框能够转动的原因是左右两段导线受到的力的方向是 （选填“相同”或“相反”）的，这两个力 （选填“是”或“不是”）一对平衡力。
【答案】 改变 化学 短路 C 相反 不是
【详解】（1）[1]通电导体运动的方向与导体电流的方向和磁场的方向有关，当将磁铁的N、S极对调，磁场方向发生改变，则导线框的转动方向将改变。
（2）[2]实验中，干电池供电是化学能能转化为电能。
[3]由图可知，用导线直接将电池的正负极相连，干电池被短路，若通电时间稍长，干电池会明显发热。
（3）[4]本装置的原理是通电导体在磁场中受到力的作用，与动圈式扬声器一个原理。电磁继电器和电磁铁都是电流的磁效应；动圈式话筒是电磁感应原理；故ABD不符合题意，C符合题意，故选C。
（4）[5][6]导线框能够转动的原因是左右两段导线受到的力的方向是相反的，但这两个力没有在同一直线上，所以不是平衡力。
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探究通电导体在磁场中受到的力的作用
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4
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【典例】（2025 响水县一模）小明借助如图所示的实验装置探究“磁场对通电导体的作用”。闭合开关，原本静止的轻质铜棒ab水平向左运动，说明磁场对　通电导体　 有力的作用，利用该原理可制成　电动机　 。若将一束电子沿着ab方向飞入磁场，电子的运动方向将发生改变，你认为电子会偏向　右　 （选填“左”或“右”）侧运动。
【解答】解：轻质铜棒ab中有电流通过时，在磁场中受到力的作用而运动，说明磁场对通电导体有力的作用；利用该原理可以制成电动机；
电子沿着ab方向飞入磁场，电子的定向移动会形成电流，其运动方向与电流方向是相反的，则电流的方向是b向a，与导体中ab的电流方向是相反的，电子受力方向与导体ab受力方向相反，所以电子会向右侧运动。
故答案为：通电导体；电动机；右。
【变式1】（2025 广陵区校级模拟）利用图甲所示的装置“观察磁场对通电直导线的作用”。
（1）应在M、N之间接入 　电源　 （选填“小量程电流表”“电源”或“灯泡”），装置中的导体棒应选用轻质的 　铝棒　 （选填“铁棒”或“铝棒”）。
（2）如图乙中，通电后若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 　竖直向上　 ；
（3）小明自制了一个电动机，将线圈漆包线两端的漆全部刮去后，用导电支架托住，放入磁场中（如图丙所示）。闭合开关，发现线圈不能持续转动，只能在平衡位置附近摆动。线圈处于平衡位置时，线圈平面与磁感线 　垂直　 （选填“平行”或“垂直”）；为了使线圈能持续转动，正确的刮漆方法应该是 　AC　 。
A.两端均刮下半周
B.一端刮上半周，一端刮下半周
C.一端全刮，另一端刮半周
【解答】解：（1）利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，即必须有电源，所以在M、N之间应接电源；探究磁场对电流的作用时，因为磁体能够吸引磁性材料，所以通电导体不能为磁性材料，则不能选择铁棒进行实验，而应选用轻质的铝棒；
（2）在乙图中，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，通电后cd段导线受磁场力的方向为竖直向下，因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；
（3）当通电线圈所在平面与磁感线垂直时，此时线圈处于平衡位置；
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，也可以两端均刮下半周（或两端均刮上半周）；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：AC。
故答案为：（1）电源；铝棒；
（2）竖直向上；不是；两个力不在同一直线上；
（3）垂直；AC。
【变式2】（2025 苏州校级模拟）同学们做了一组实验探究“电与磁”之间的联系。
（1）用图1甲装置模拟奥斯特实验，闭合开关，观察到小磁针发生偏转，这个现象说明 　电流周围存在磁场　 ；
（2）用图1乙装置研究“电磁铁磁性强弱的影响因素”，根据实验现象可知，电磁铁线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越 　强　 ；
（3）在图1丙所示的装置中，闭合开关，钢棒AB水平向右运动时，灵敏电流计指针向左偏转，以下改变可使指针向右偏转的是 　C　 （填中号）；
A.只调转磁体的磁极
B.只让铜棒AB水平向左运动
C.以上操作均可以
（4）某个LED发光的颜色与通过其电流方向的关系如图2。
该LED在两次实验中发光情况如图3所示，两次实验线圈均在转动，线圈l顺时针转动，由此可知线圈2 　顺时针　 转动（选填“顺时针”“逆时针”）；
（5）如图4，导体棒a与该LED相连；在某磁场中，使a垂直于纸面左右往复运动（曲线为运动轨迹），LED交替发出红、黄光，则该过程a中电流方向 　改变　 （选填“不变”、“变化”），该磁场可能的分布包括图5中哪些选项？　①③④　 。
【解答】解：（1）利用如图甲装置模拟奥斯特实验，闭合开关，导线中有电流产生磁场，观察到小磁针偏转的现象，说明电流周围存在磁场；
（2）利用如图乙装置研究“电磁铁磁性强弱的影响因素”，两个电磁铁串联，控制电流相等，线圈匝数不同，匝数多的吸引大头针多，说明磁性强，故实验现象说明电流一定时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强；
（3）影响感应电流方向的因素是磁场方向和导体切割磁感线运动方向，因此要想灵敏电流计指针向左偏转，即改变感应电流方向，应当只改变一个因素，只调转磁体的磁极或只让铜棒AB水平向左运动，故C符合题意。故选：C。
（4）根据不同方向电流发光不同，因而电流方向是相反的，而磁场也对调了，故导体的受力方向不变，则线圈2顺时针转动；
（5）导体棒a与该LED相连；在某磁场中，使a垂直于纸面左右往复运动（曲线为运动轨迹），LED交替发出红、黄光，则该过程a中电流方向改变的，且必须是切割磁感线，该磁场可能的分布包括图5中①③④选项。
故答案为：（1）电流周围存在磁场；（2）强；（3）C；（4）顺时针；（5）改变；①③④。
【变式3】（2024 海州区校级一模）在观察“磁场对通电直导线的作用”活动中，小晴按照图甲所示组装实验器材。
（1）为完成该实验探究，放在蹄形磁体磁场中的直导线EF不能选择下列哪种金属棒 　A　 ；
A.铁棒
B.铜棒
C.铝棒
（2）将滑动变阻器的滑片向右端移动，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 　电流大小　 有关；
（3）在乙图中，通电后cd段导线受磁场力F1的方向为竖直向下，此时，ab段导线所受磁场力F2的方向是竖直向 　上　 （选填“上”或“下”）；
（4）要使图乙中线圈持续转动，应在其外部加装 　换向器　 ，自动改变线圈中的电流方向。
【解答】解：（1）为完成该观察活动且实验效果明显，选择的金属棒应该是非铁类物质，故不能选择铁棒，即选A。
（2）将滑动变阻器的滑片向右端移动，变阻器连入电路的电阻变小，由欧姆定律，电路的电流变大，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大小有关；
（3）通电导体在磁场中受力方向与磁场的方向和电流的方向有关，通电后cd段导线受磁场力F1的方向为竖直向下，此时，ab段导线所受磁场力F2的方向是竖直向上的；
（4）要使图乙中线圈持续转动，应在其外部加装换向器，自动改变线圈中的电流方向。
故答案为：（1）A；（2）电流大小；（3）上；（4）换向器。
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直流电动机的基本构造及工作示意图
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【典例】（23-24九年级下·内蒙古赤峰·阶段练习）如图所示是小明自制的简易电动机示意图矩形线圈由一根漆包线绕制而成，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，他应将( )
A．左侧的绝缘漆都刮掉，右侧的绝缘漆刮掉一半
B．左、右转轴上的绝缘漆都刮掉
C．左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉
D．仅将一个转轴上的绝缘漆全部刮掉
【答案】A
【详解】A．在左、右转轴上刮漆是为了让线圈能够持续转动，起到换向器的作用；左侧的绝缘漆都刮掉，右侧的绝缘漆刮掉一半，刚开始线圈通电，受到磁场力开始转动，转过半圈后有绝缘漆的一面与支架之间不能通电，线圈由于惯性转过半圈，然后继续通电转动，可以实现持续转动，故A符合题意；
B．左、右转轴上的绝缘漆都刮掉，刚开始线圈通电，受到磁场力开始转动，转过半圈后继续通电且电流方向不变，线圈受力方向不变，所以线圈不能持续转动，故B不符合题意；
C．左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，线圈转轴始终有一侧不能通电，所以线圈不会转动，故C不符合题意；
D．仅将一个转轴上的绝缘漆全部刮掉，线圈上不会有电流通过，线圈不会转动，故D不符合题意。
故选A。
【变式1】（2024·安徽亳州·二模）如图所示的电动机在生活中的应用越来越广泛，图乙为电动机的工作原理图。线圈处于水平向右的磁场中，两个铜半环E和F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；A和B是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。下列分析正确的是（　　）
A．线圈连续转动是靠电流做功实现的
B．电动机通电后不转，一定是电路断路了
C．图中受磁场力向上，转动时受磁场力向下
D．电动机在工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能
【答案】C
【详解】A．线圈在非平衡位置连续转动是靠电流做功实现的，在平衡位置连续转动是靠惯性实现的，故A错误；
B．电动机通电后不转，可能是电路断路了，没有电流通过，也可能是线圈恰好处于平衡位置，线圈受到的作用力不能使线圈产生转动效果，故B错误；
C．图示中线圈顺时针转动，电流沿abdd流动，ab在左侧时受到的力向上，cd受到的力向下，ab转动180度，转到右侧，电流方向改变，受力方向也改变，受力向下，线圈能连续转动，故C正确；
D．电动机在转动过程中，需要克服摩擦做功，所以消耗的电能大部分转化为机械能，小部分转化为内能，故D错误。
故选C。
【变式2】（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。
【变式3】（2024·福建厦门·一模）如图所示，这是自制简易电动机模型。
（1）绕制线圈的铜丝外表有漆皮，必须对线圈引出线的两端（搁置于铜质弯钩的部位）进行刮漆处理，其中一端的漆皮全部刮去，另一端的漆皮刮半周留半周。按这种方法刮漆的目的是使线圈能够 ；
（2）如果整个制作没有问题，但接上电源后线圈不动，这时应做哪些尝试？（说出两点即可）① ；② ；
（3）通电后线圈能转动，如要改变转动方向，可采取的做法是：① ，② ；
（4）如果还想改变线圈转动的快慢，应该怎么办？ 。
【答案】 持续转动 将线圈拨转一定角度 增大电源电压/换一块磁性更强的磁体 只改变电流方向 只改变磁场方向 改变电路中的电流的大小
【详解】（1）[1]在线圈引出线的两端进行刮漆处理，是为了转动的前半圈通电，线圈受力转动，后半圈断电，依靠惯性继续转动，再转到前半圈时，线圈又通电电流方向与前面通电时电流方向相同，受力转动方向相同，实现持续转动。
（2）[2][3]电动机不转动的原因可能是在通电前线圈刚好处于平衡位置，所以可以试着用手拨动一下线圈；电动机不转动的原因还有可能是因为线圈受力太小，所以应试着增大电源电压或换一块磁性更强的磁体。
（3）[4][5]通电线圈在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向都有关系，所以要想改变线圈的转动方向，可以只改变电流方向或磁场方向。
（4）[6]如果还想改变线圈转动的快慢，可以改变电路中的电流的大小来改变线圈受力的大小，就可以改变线圈转动的快慢。
【变式4】（23-24九年级下·江苏苏州·阶段练习）小明在制作电动机模型时把一段粗漆包线绕成3cm×2cm矩形线圈，漆包线在线圈的两端各伸出约3cm，用硬金属丝做两个支架，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强磁铁，如图甲所示。给线圈通电并用手轻推一下，线圈就会持续转动。
（1）在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮，为使线圈能够持续转动，刮线的要求是 ；
A．两端全刮掉 B．一端全部刮掉，另一端只刮半周
（2）如图甲、乙所示，图 的线圈恰好处于平衡位置，另一个图中线圈左右两边所受的两个力不满足二力平衡条件的原因是这两个力 。如图丙所示的线圈可以持续转动，是因为它加装了 ，该装置能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中电流方向。
【答案】 B 乙 没有作用在同一直线上 换向器
【详解】（1）[1]在实验中影响线圈的转向的因素有电流的方向和磁场的方向，则为了使线圈能持续转动，采取将线圈一头的绝缘漆刮去，另一头刮去一半的办法，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，故选B。
（2）[2][3][4]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，所以图乙的线圈恰好处于平衡位置；另一个图中线圈左右两边所受的两个力大小相等、方向相反但不满足二力平衡条件中的作用在同一直线上；丁图中的线圈可以持续转动，是因为它加装了换向器，它能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。
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换向器的构造及作用
探究磁场对通电导体力的作用
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【典例】（23-24九年级下·广东惠州·开学考试）研究电动机的工作过程，电动机的工作原理是磁场对 有力的作用。左下图中，线圈左右两边框ab、cd的受力方向相反，其原因是 ，线圈从图示位置再转动90度后线圈将恰好达到平衡位置，并最终停在该位置。右下图中的线圈可以持续转动，是因为它加装了 。
【答案】 通电导体 见解析 换向器
【详解】[1]通电导体在磁场中受到力的作用，电动机是根据磁场对通电导体有力的作用的原理制成的。
[2]线圈受力方向与电流方向和磁场方向有关；图中，线圈左右两边框ab、cd的受力方向相反，是因为两侧的电流方向不同。
[3]图中的线圈可以持续转动，是因为它加装了换向器，它能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。
【变式1】（23-24九年级上·吉林辽源·期末）在直流电动机的工作过程中，“换向器”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 。
【答案】 平衡 电流方向
【详解】[1][2]换向器的作用：使线圈刚刚转过平衡位置时就自动改变线圈中的电流方向，从而实现通电线圈在磁场中的连续转动。
8．（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。
【变式2】（23-24九年级上·江西南昌·期末）在直流电动机的工作过程中，“换向器”起了关键的作用，它能使线圈刚刚转过平衡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受力方向 （选填“改变”或“不变”）从而连续转动。
【答案】 电流方向 改变
【详解】[1][2]为了使直流电动机的线圈刚刚转过平衡位置时就自动改变线圈中的电流方向，实现通电线圈在磁场中的受力方向的改变，“换向器”起了关键的作用。
10．（2024·湖北武汉·二模）利用图甲所示的装置“观察磁场对通电直导线的作用”。
（1）应在、之间接入 （选填“小量程电流表”、“电源”或“灯泡”），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，磁体间磁场的磁感线方向都是从磁体极水平指向极，且线圈所处的空间磁场强弱是恒定不变的。通电后若段导线受磁场力的方向为竖直向下，则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；
（3）小明自制了一个电动机，将线圈漆包线两端的漆全部刮去后，用导电支架托住，放入磁场中。闭合开关，发现线圈不能持续转动，只能在平衡位置附近摆动。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】 电源 铝棒 不是 BC
【详解】（1）[1][2]探究磁场对通电直导线的作用，要给导体AB通电，所以应在、之间接入电源；因为磁铁能够吸引铁棒，磁场会对通电直导线的作用产生影响，所以不能用铁棒进行实验，而应选择轻质的铝棒。
（2）[3]由图乙可知，段导线受磁场力的方向为竖直向下，段导线所受磁场力的方向是竖直向上，这两个力不在同一条直线上，所以不是一对平衡力。
（3）[4]为了使线圈能持续转动，需要在线圈转过平衡位置时改变线圈中的电流方向，可以将一端的漆全部刮掉，另一端刮半周；或者两侧都只刮上半周，这样线圈转到平衡位置时，线圈中没有电流，由于惯性会继续转动，相当于电动机中的换向器，故BC符合题意，AD不符合题意。
故选BC。
【变式3】（2024·江苏泰州·一模）小明在制作电动机模型时把一段粗漆包线绕成3cm×2cm矩形线圈，漆包线在线圈的两端各伸出约3cm，用硬金属丝做两个支架，两个支架分别与电池的两极相连接。把线圈放在支架上线圈下放一块强磁铁，如图所示。给线圈通电并用手轻推一下，线圈就会持续转动。
（1）在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮，为使线圈能够持续转动，刮线的要求是 ；
A．两端全刮掉 B．一端全部刮掉，另一端只刮半周
（2）在线圈转动过程中经过如图甲、乙所示两个位置，图 的线圈恰好处于平衡位置，此时线圈由于 不会静止；另一个图中线圈左右两边所受的两个力不平衡的原因是这两个力 。如图丙所示的线圈可以持续转动，是因为它加装了换向器，能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变 中的电流方向。
【答案】 B 乙 惯性 不在同一直线上 线圈
【详解】（1）[1]在实验中影响线圈的转向的因素有电流的方向和磁场的方向，则为了使线圈能持续转动，采取将线圈一头的绝缘漆刮去，另一头刮去一半的办法，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。
故选B。
（2）[2][3][4]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，所以图乙的线圈恰好处于平衡位置，但由于惯性，会继续转动，不会静止。另一个图中线圈左右两边所受的两个力大小相等、方向相反但不满足二力平衡条件中的不在同一直线上。
[5]图丙所示的线圈可以持续转动，是因为它加装了换向器，它能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。
(
生活中的电动机
0
7
)
【典例】（23-24九年级上·湖南长沙·阶段练习）为保护环境，越来越多的人倾向于购买国产电动车，下列关于电动车说法正确的是（ ）
A．电动车利用热机提供动力 B．电动车在工作时，电能转化为机械能
C．电动车在充电时，化学能转化为电能 D．汽车使用水作冷却剂是由于其比热容小
【答案】B
【详解】A．电动车利用电动机提供动力，A错误；
B．电动车在工作时，电瓶带动电动机工作，将电能转化为机械能，B正确；
C．电动车在充电时，消耗电能，将电能转化为化学能，C错误；
D．汽车使用水作冷却剂是由于其比热容大，和其他液体相比较，吸收同样多的热量水升高的温度低，故D错误。
故选B。
【变式4】（22-23九年级上·江苏南京·期末）如图所示，下列电器中不是应用电流热效应工作的是（　　）
A．电风扇 B．电熨斗
C．电水壶 D．电饭锅
【答案】A
【详解】A．电风扇中的电动机通电后电风扇转动，电能转化成了机械能，这利用的是磁场对通电导体有力的作用，不是应用电流的热效应，故A符合题意；
BCD．电熨斗、电水壶、电饭锅在使用时，电能转化成内能，所以它们利用的都是电流的热效应，故BCD不符合题意。
故选A。
【变式5】（23-24九年级下·河南周口·阶段练习）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
【变式6】（2023·贵州黔东南·一模）如图是建筑工人用钻孔机在墙面上钻孔的情景，通电后钻头就会转动从而在墙上转孔，钻孔时钻头会发热。请用学过的物理知识解释以下问题。
（1）通电后钻头为什么会转动？
（2）钻孔时钻头为什么会发热？
【答案】（1）见解析；（2）见解析
【详解】（1）钻孔机内部的主要元件是电动机，通电后，消耗电能，将电能转化成了机械能，所以，通电后钻头会转动。
（2）钻孔时，钻头克服摩擦做功，机械能转化为内能，内能增大。
【变式7】（2024·山西吕梁·三模）阅读短文，回答问题
氢燃料电池
2022年北京冬奥会使用了氢燃料电池汽车，氢燃料电池的工作原理是将氢气送到燃料电池的阳极板，经过催化剂的作用，氢原子中的一个电子被分离出来，失去电子的氢离子穿过质子交换膜，到达燃料电池阴极板，电子通过外电路到达阴极板，与氧原子和氢离子重新结合为水，如图所示。由于供应给阴极板的氧是从空气中获得的，因此只要不断地给阳极板供应氢，给阴极板供应空气，并及时把水蒸气带走，就可以不断地提供电能。
（1）氢燃料电池是将 能转化为电能，它的阴极板为电池的 （选填“正”或“负”）极；
（2）氢燃料电池汽车的发动机是 （选填“内燃机”或“电动机”）；
（3）说出氢燃料电池汽车的一个优点 。
【答案】 化学 正 电动机 零污染
【详解】（1）[1][2]氢燃料电池提供电能，将化学能转化为电能；根据文中信息可知，电子通过外电路到达阴极板，从而在外电路中产生电流，由于电流方向与电子定向移动方向相反，所以阴极板为电源正极。
（2）[3]氢燃料电池汽车通过电动机将电池提供的电能转化为机械能。
（3）[4]氢燃料电池汽车的优点：生成物是水，零污染。
【变式8】（23-24九年级下·广东佛山·阶段练习）某款混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，对其性能进行测试，其部分参数如下表：
纯电能耗 电池容量
燃油能耗 单位质量电池所包含的能量
(1)该混合动力汽车的内燃机是四冲程汽油机，如图所示是汽油机的 冲程，该冲程将机械能转化为 能；
(2)该混合动力汽车的电动机工作原理与下图原理相同的是______；
A． B．
C． D．
(3)从表提供信息中计算出该电动汽车配备的电池质量是 kg；
(4)某次从佛山到韶关游玩路程为220km，中途在服务区充电所需费用为26元，则充一度电所需电费 元（保留一位小数）。
(5)该混合动力汽车以纯油驱动行驶100km，若该汽车工作时内燃机的热效率为40%，汽车所受阻力为700N，剩余能量则用于为电池充电，则能为电池充电的电量为 J。（汽油密度取，汽油热值取）
【答案】(1) 压缩 内
(2)B
(3)250
(4)1.5
(5)2.66×107
【详解】（1）[1][2]由图可知，两个气门都关闭，活塞向上，压缩汽缸内气体，对其做功，使其内能增加、温度升高，将机械能转化为内能。因此是压缩冲程。
（2）混合动力汽车的电动机工作原理是通电导体在磁场中受力而运动。
A．图为奥斯特实验，说明通电导体周围存在磁场，即电流具有磁效应。故A不符合题意；
B．图中开关闭合后，通电后的导体棒在磁场中受力运动，是电动机的原理。故B符合题意；
C．图中导体棒在蹄形磁体中做切割磁感线运动时会产生感应电流，该现象为电磁感应现象，是发电机的原理。故C不符合题意；
D．话筒利用膜片的振动使线圈做切割磁感线运动产生感应电流，利用了电磁感应原理。故D不符合题意。
故选B。
（3）该电动汽车配备的电池质量是
（4）中途在服务区充电所需费用为26元，则充一度电所需电费
（5）由题意知，燃油能耗7.5L/100km，所以汽车以纯油驱动匀速直线行驶100km，消耗汽油7.5L即7.5×10-3m3，消耗汽油的质量为
m汽油=ρ汽油V=0.7×103kg/m3×7.5×10-3m3=5.25kg
汽油完全燃烧放出的热量为
Q放=m汽油q汽油=5.25kg×4.6×107J/kg=2.415×108J
内燃机的热效率为40%，则转化的能量为
W=ηQ放=40%×2.415×108J=9.66×107J
汽车所受阻力为700N，匀速行驶处于平衡状态，牵引力等于阻力，因此汽车所做机械功为
W机械=Fs=700N×100×103m=7×107J
为电池充电的电量为
W电=W-W机械=9.66×107J-7×107J=2.66×107J
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巩固练习
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一．选择题（共9小题）
1．（2025 常州模拟）有一种无针注射器，该注射器通电时，通电线圈的磁场与永久磁体的磁场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．
【解答】解：根据题意可知，无针注射器是依靠磁场对通电线圈有力的作用，将药液快速“注入”皮肤的，这与电动机的原理相同；
A、题图是奥斯特实验，说明电流的周围存在磁场，故A不符合题意；
B、题图是电磁铁，其原理是电流的磁效应，故B不符合题意；
C、题图无电源，是发电机的工作原理图，故C不符合题意；
D、题图是电动机的工作原理图，故D符合题意。
故选：D。
2．（2025 扬州一模）如图是一种3D打印机上的直流直线电机，其工作时通电线圈在磁场中受到力的作用发生运动。下图能反映其工作原理的是（　　）
A．
B．
C．
D．
【解答】解：3D打印机上直流直线电机是通电导体在磁场中受力运动的原理工作的：
A．这是奥斯特实验，展示的是通电导体周围存在磁场，即电流的磁效应，并非通电线圈在磁场中受力运动，故A不符合题意；
B．这是探究通电螺线管磁场的实验，研究的是通电螺线管的磁场分布等相关内容，和通电线圈在磁场中受力运动原理不同，故B不符合题意；
C．这是电磁感应实验，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，是发电机的原理，和通电线圈在磁场中受力运动原理不同，故C不符合题意；
D．电路中有电源，通电导体在磁场中会受到力的作用而运动，这与3D打印机上直流直线电机工作时通电导体在磁场中受力运动的原理相符，故D符合题意。
故选：D。
3．（2025春 亭湖区校级期中）2025年春晚，国产宇树机器人在舞台上翩翩起舞，还能将手帕在手上快速转动，更是让人眼前一亮，手帕能在机器人手上转动，得益于其手上安装的高速电机，如图2所示四个现象的实验结论能解释手帕转动原因的是（　　）
A．图①中，闭合开关，大头针被吸引
B．图②中，闭合开关，小磁针偏转
C．图③中，闭合开关，线圈转动
D．图④中，转动扇叶，二极管发光
【解答】解：手帕能在机器人手上转动，是利用了电动机，而电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动。
A．图①中，闭合开关，大头针被吸引，利用的是电流的磁效应，故A不符合题意；
B．图②中，闭合开关，小磁针偏转，演示的是奥斯特实验，利用的是电流的磁效应，故B不符合题意；
C．图③中，闭合开关，线圈转动，说明通电线圈在磁场中受力转动，与电动机原理相同，能解释手帕转动原因，故C符合题意；
D．图④中，转动扇叶，利用电磁感应产生感应电流，二极管发光，故D不符合题意。
故选：C。
4．（2025 南京）以下实验反映的规律能解释电动机工作原理的是（　　）
A．图①中，闭合开关，铁钉被吸引
B．图②中，闭合开关，水平移动金属棒，灵敏电流计指针偏转
C．图③中，闭合开关，线圈转动
D．图④中，闭合开关，小磁针偏转
【解答】解：A、闭合开关，铁钉被吸引，这是电磁铁的原理，即电流的磁效应，通电导线周围存在磁场，能吸引铁磁性物质，不能解释电动机工作原理。故A不符合题意。
B、闭合开关，水平移动金属棒，灵敏电流计指针偏转，这是电磁感应现象，是发电机的工作原理，即闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中就会产生感应电流，与电动机原理不同。故B不符合题意。
C、闭合开关，线圈转动，说明通电线圈在磁场中受到力的作用，电动机就是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，将电能转化为机械能。故C符合题意。
D、闭合开关，小磁针偏转，这是奥斯特实验，表明电流周围存在磁场，说明电流具有磁效应，不能解释电动机的工作原理。故D不符合题意。
故选：C。
5．（2024秋 南京期末）电动扫地车正沿斜坡向上匀速前进，并将地面上的垃圾吸入车内。此过程中，扫地车整体的（　　）
A．动能变小，重力势能变大
B．动能不变，重力势能变大
C．机械能增大，电能转化为机械能
D．机械能不变，动能转化为重力势能
【解答】解：AB．电动扫地车正沿斜坡向上匀速前进，并将地面上的垃圾吸入车内，其质量变大，速度不变，所以动能变大；高度变高，所以重力势能变大，故AB错误，不符合题意；
CD．扫地车的动能和势能均变大，所以机械能变大，扫地车消耗电能，将电能转化为机械能，故C正确，符合题意，D错误，不符合题意。
故选：C。
6．（2025 淮安模拟）下列与磁现象有关的实验中，说法正确的是（　　）
A．若要使甲图中自制电动机持续转动就要将两侧的绝缘漆全刮掉
B．图乙是奥斯特实验，实验时最好将导线东西方向放置
C．图丙中电流表通电后指针最大偏转往往会超过测量值，这是由于惯性造成的
D．图丁说明了电流具有磁效应
【解答】解：A、若要使甲图中自制电动机持续转动就要将两侧的绝缘漆刮掉一半，做成一个简易换向器，故A错误；
B、图乙是奥斯特实验，实验时最好将导线南北方向放置，故B错误；
C、图丙中电流表通电后指针最大偏转往往会超过测量值，这是由于惯性造成的，故C正确；
D、图丁说明了发电机的原理，是利用电磁感应现象来工作的，故D错误。
故选：C。
7．（2025 南京一模）春晚节目《秧BOT》中机器人能转动手绢，这其实是机器人手部某装置通电后转动完成。下列图中与其工作原理相同的是（　　）
A．
B．
C．
D．
【解答】解：春晚节目《秧 BOT》中机器人转动手绢是通过腕部电机搭载的抛放线机构实现的，其原理是利用电机将电能转化为机械能从而带动手绢转动。这与电动机的工作原理相同，即通电导体在磁场中受力运动：
A、图为验证电荷间的作用，故A错误；
B、闭合开关，通电导体在磁场中受力运动，是电动机的原理图，故B正确；
C、图为电磁铁的应用，是电流的磁效应，故C错误；
D、图为探究磁场对电流的作用实验装置图，说明闭合电路部分导体切割磁感线时会产生感应电流，故D错误。
故选：B。
8．（2025 扬州三模）将一段裸铜导线弯成如图甲所示形状的线框，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”，如图乙所示。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
【解答】解：A．线框会转动是由于磁场对电流有力的作用，是受到磁场力的作用，故A错误；
B．电动机将电能主要转化为机械能，少了转化为内能，故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，磁场方向向上，而电流方向流入负极的，根据左手定则，受力右侧向纸内，左侧向外，那么从上向下看，线框做逆时针转。故C正确；
D．如果线框下面只有一端导线与磁铁良好接触，只有半个线圈受力转动，受力方向不变，线框不会上下振动，故D错误。
故选：C。
9．（2025 无锡一模）如图所示是小明制作的简单电动机模型，其线圈由漆包线绕成，将线圈左端的漆只刮掉半周，右端全部刮掉；在线圈的下方放置一块磁体。将线圈接入电路闭合开关后转动。下列说法中正确的是（　　）
A．该装置是利用电磁感应原理工作的
B．线圈在转动时，始终受到磁场作用力
C．仅调换电源的正负极，不能改变线圈的转动方向
D．若将线圈左端的漆也全部刮掉，闭合开关后线圈不能持续转动
【解答】解：A、该装置是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的，而电磁感应原理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，与该装置原理不同，故A错误。
B、由于线圈左端的漆只刮掉半周，当线圈转动到平衡位置时，这半周没有电流通过，不受磁场力作用，依靠惯性转动，所以线圈不是始终受到磁场作用力，故B错误。
C、电动机的转动方向与电流方向和磁场方向有关，仅调换电源的正负极，能改变电流方向，从而改变线圈的转动方向，故C错误。
D、若将线圈左端的漆也全部刮掉，那么线圈在转动过程中，每经过平衡位置时，电流方向不会改变，线圈受到的磁场力方向也不会改变，就会阻碍线圈继续转动，所以闭合开关后线圈不能持续转动，故D正确。
故选：D。
二．填空题（共9小题）
10．（2025 昆山市模拟）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　左右往复　 （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　通电导体　 有力的作用，此现象中能量转化情况是　电能转化为机械能　 。
【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，此现象中能量转化情况是电能转化为机械能。
故答案为：左右往复；通电导体；电能转化为机械能。
11．（2025 东台市一模）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　通电导体　 有力的作用，利用这一原理可以制成　电动机　 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　通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关　 的猜想。
【解答】解：（1）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。
（2）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。
故答案为：通电导体；电动机；通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关。
12．（2025 泗阳县三模）小刚将“220V 40W”的灯泡接在家庭电路上，闭合开关，用一蹄形磁铁去靠近灯泡的玻璃泡，如题图所示，他发现发光的灯丝来回振动，这一现象的产生原因跟 　电动机　 （选填“电动机”或“发电机”）的工作原理一致；灯丝来回振动而不是偏向一侧的原因和 　电流方向　 一直在改变有关；当用久了之后，灯丝会变细，其电阻阻值 　变大　 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
【解答】解：家庭电路中电流是交流电，当蹄形磁铁靠近发光的灯泡时，灯丝中有电流通过，在磁场中受到力的作用而振动。电动机是根据通电导体在磁场中受力运动的原理制成的，所以这一现象的产生原因跟电动机的工作原理一致。
因为家庭电路使用的是交流电，电流方向周期性改变，所以灯丝在磁场中受力方向也不断改变，导致灯丝来回振动而不是偏向一侧。
灯丝用久变细，其材料、长度不变，横截面积变小。根据电阻的影响因素，在材料和长度相同时，横截面积越小，电阻越大，所以灯丝电阻阻值变大。
故答案为：电动机；电流方向；变大。
13．（2025 镇江一模）如图，闭合S后，导轨上的金属棒向右运动起来，此过程中 　电　 能转化成机械能，据此可制成 　电动机　 （选填“电动机”或“发电机”）。若仅将磁体的两极上下调换，闭合S后，导轨上的金属棒向 　左　 运动。
【解答】解：闭合开关S后，导轨上的金属棒向右运动起来，此过程中，电源提供电能，金属棒在磁场力的作用下运动，电能转化成机械能。电动机就是根据通电导体在磁场中受到力的作用这一原理制成的，所以据此可制成电动机。
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，若仅将磁体的两极上下调换，即改变了磁场方向，而电流方向不变，则金属棒的受力方向会改变，所以闭合S后，导轨上的金属棒向左运动。
故答案为：电；电动机；左。
14．（2025 兴化市一模）小华用漆包线等器材自制一电动机模型，线圈两端的导体，一端的油漆全部刮掉，另一端刮半圈（如图所示），这样的制作相当于给电动机安装了　换向器　 ，然后将电动机接在电压为3V的电源两端，通电时线圈中的电流为2A，闭合开关10s，根据以上数据，小华利用公式计算出这段时间电动机消耗的电能为60J，这个计算结果存在错误，原因是　时间　 （填物理量）的数值与实际情况不符。
【解答】解：采用刮漆和使用换向器的目的是相同的，都是为了使线圈能够持续的转动下去，所以这样的制作相当于给电动机安装了换向器。
由于另一个半周利用惯性转动，则电流并不是在整个周期内都存在，即实际通电的时间只有一半，所以这个计算结果存在错误，原因是时间的数值与实际情况不符。
故答案为：换向器；时间。
15．（2025春 启东市月考）用如图所示的装置“探究磁场对电流的作用”，需要在M、N两接线柱间接入 　电源　 ；导体棒AB适合用 　铝棒　 （选填“铁棒”或“铝棒”）。实验中若想增大导体棒AB摆动的幅度，可采取 　增大导体中的电流　 。
【解答】解：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M、N间应接电源；
探究磁场对电流作用时，因为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；
通电导体在磁场中受力的大小与电流大小和磁场强弱有关，实验中若想增大导体棒AB摆动的幅度，可采取增大导体中电流的方法。
故答案为：电源；铝棒；增大导体中的电流。
16．（2025 阜宁县一模）如图甲、乙所示，在线圈转动过程中，经过图甲位置时，线圈左右两边所受的两个力不平衡的原因是这两个力 　不在同一直线上　 ；经过图乙位置的线圈恰好处于平衡位置，此时线圈由于 　惯性　 不会静止；如图丙所示的线圈可以持续转动，是因为它加装了换向器，能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变 　线圈　 中的电流方向。
【解答】解：（1）在图甲中，通电线圈左右两边中的电流大小相等、方向相反，所处磁场的方向和强弱相同，所以线圈左右两边所受的两个力大小相等、方向相反，且不在同一直线上，故线圈左右两边所受的两个力不平衡。
（2）在图乙中，当通电线圈所在平面与磁感线垂直时，线圈上下两边所受的两个力大小相等、方向相反，且在同一直线上，线圈处于平衡状态，但由于线圈具有惯性，线圈会继续转动，不会静止。
（3）图丙所示的线圈可以持续转动，是因为它加装了换向器，换向器的作用是当线圈刚刚转过平衡位置时，能够自动改变线圈中的电流方向，从而让线圈能够持续转动。
故答案为：不在同一直线上；惯性；线圈。
17．（2025 仪征市一模）如图，移动变阻器R1的滑片向 　右　 移，导线AB受力摆动就增大，说明磁场对通电导体的作用力大小与 　磁场的强弱　 有关；移动变阻器R2的滑片向 　左　 移，导线AB受力摆动也增大。
【解答】解：如图可知，左侧构成了电磁铁，滑动变阻器的滑动可改变其磁场的强弱，右侧是通电导线在磁场中受力，其受力的大小与磁场的强弱和电流的大小有关。
故移动变阻器R1的滑片向右，电路中电流增大，电磁铁磁性增强，导线ab受力摆动就增大，说明磁场对通电导体的作用力与磁场的强弱有关；
移动变阻器R2的滑片向左移，导线中电流增大，导线ab受力摆动也增大，说明磁场对通电导线的作用力大小与电流的大小有关。
故答案为：右；磁场的强弱；左。
18．（2025 金坛区一模）如图甲所示，闭合开关，会发现导体ab棒运动，导体ab棒应选择 　铝　 （铁/铝）棒，据此现象可制成 　电动机　 （电动机/发电机）。如图乙为小区门口控制车辆出入的自动闸结构原理模型，B端悬挂的铁柱重20N。当车牌被系统识别后，栏杆就会自动抬起让车辆通行。车牌识别成功相当于开关S闭合，此时通电线圈上端为 　S　 极；若AO：OB＝3：1，且当通电线圈对铁柱的磁力为10N时，栏杆刚好离开托架，则质量分布、粗细都均匀的栏杆自重为 　30　 N。
【解答】解：（1）为使实验顺利进行，导体ab应该用不被磁铁吸引的铝棒；
如图甲所示，有电源和磁体，闭合开关，会发现导体ab棒运动，即通电导体在磁场中受力运动，据此现象可制成电动机；
（2）根据安培定则可知，开关S闭合后，通电线圈上端为S极；
（2）B端悬挂的铁柱重20N，通电线圈对铁柱的磁力为10N，所以B处受到的拉力为FB＝20N+10N＝30N，
质量分布、粗细都均匀的栏杆的重心在其中点，已知AO：OB＝3：1，
根据杠杆平衡条件可得GFB×OB+G，
代入数据得：
即G30N×1+G，
解得：G＝30N。
故答案为：铝；电动机；S；30。
三．实验探究题（共2小题）
19．（2025 常州模拟）小科在实验室找到一只可拆卸的电流表，进行了如广探索实践：
（1）打开外壳，内部结构如图所示，将电流表 　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。其工作原理与 　电动机　 （填“电动机”或“发电机”）相同。
（2）若让电流从电流表的“﹣”接线柱流入，“+”接线柱流出，指针偏转方向会与（1）中的偏转方向相反，说明通电导体在磁场中受力方向跟 　电流方向　 有关。
【解答】解：（1）电流表在测量电流时，应串联接入电路；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，这与电动机的工作原理相同；
（2）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，指针偏转方向改变，说明通电导体在磁场中受力方向跟电流方向有关。
故答案为：（1）串；电动机；（2）电流方向。
20．（2025春 姜堰区校级月考）在安装直流电动机模型的实验中，小明将组装好的电动机模型、滑动变阻器、电源、开关串联起来如图甲所示。
（1）小明闭合开关，发现线圈不转，他用手轻轻转了一下线圈，电动机模型开始正常转动。线圈原来不转的原因是 　处于平衡位置，受平衡力的作用　 ；
（2）接下来，小明把永磁铁换成图乙所示的电磁铁，并将电磁铁线圈的两个接线柱M、N分别与电刷A、B相连，使电磁铁线圈与电动机模型线圈并联后，合用一个电源。当对调接在电源正、负极上的导线时，电动机线圈转动的方向 　不会　 （选填“会”或“不会”）改变。理由是：　此时磁场的方向发生了改变，当对调接在电源正、负极上的导线时，通过的电流也会发生变化，则电动机线圈的受力方向不变，其转动方向不变　 。
【解答】解：（1）当电动机的线圈处于平衡位置时，受平衡力的作用，故可能电动机不转，拨动一下后，打破平衡，电动机便转动起来，并且靠惯性能转过平衡位置，连续转动。
（2）小明把永磁铁换成图乙所示的电磁铁，并将电磁铁线圈的两个接线柱M、N分别与电刷A、B相连，此时磁场的方向发生了改变，当对调接在电源正、负极上的导线时，通过的电流也会发生变化，则电动机线圈的受力方向不变，其转动方向不变。
故答案为：（1）处于平衡位置，受平衡力的作用；（2）不会；此时磁场的方向发生了改变，当对调接在电源正、负极上的导线时，通过的电流也会发生变化，则电动机线圈的受力方向不变，其转动方向不变。
(
提优练习
)
一、单选题
1．（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。
2．（2024·福建泉州·三模）如图所示，放在U形磁铁两极之间的铝盘的下边缘浸在液态水银中，闭合开关S，铝盘会绕水平轴O转动。下列说法正确的是（　　）
A．铝盘转动的原理与电动机的工作原理相同
B．将磁铁的磁极对调后，铝盘的转动方向不变
C．将电源的正负极对调后接入电路，铝盘的转动方向不变
D．左右移动滑动变阻器的滑片P，铝盘的转动方向改变
【答案】A
【详解】A．通电之后，有从铝盘圆心流向圆周的电流（相当于每根半径都是一个通电导线），通电铝盘在磁场中受到力的作用而运动，与电动机的工作原理相同，故A正确；
B．将磁铁的磁极对调后，铝盘的受力方向与原来相反，转动方向与原来相反，故B错误；
C．电源两极对调或磁极两极对调，铝盘受力方向与原来反向，转动方向会改变，故C错误；
D．左右移动滑动变阻器的滑片P，铝盘中的电流大小发生变化，铝盘受到的磁场力的大小发生变化，转动速度变化，铝盘的转动方向不会改变，故D错误。
故选A。
3．（2024·海南三亚·二模）科技小组制作了一个“听话”的小瓶子，通过调节滑片，就可以让小瓶子上浮、下沉或悬停在水中。它的原理如图所示（磁铁固定在活塞上）闭合开关S后，电磁铁右边为 极。移动滑片P，使小瓶子悬停在图示位置。若让小瓶子上浮，滑片向 移动（选填“左”、“右”）
【答案】 N 右
【详解】[1][2]由图可知，电磁铁右边为N极，磁铁左边为N极，当滑片P向右移时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，电路的电流变小，电磁铁的磁性变弱，电磁铁与磁铁排斥作用变小，活塞向左运动，大瓶内空气气压变小，小瓶子的水会挤出来，小瓶子重力变小，重力小于浮力，小瓶子将上浮。
4．（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。
5．（23-24九年级下·河南南阳·阶段练习）某商厦每层楼高3m，小明看到工作人员将360kg的货物从一楼放入载货电梯内，闭合开关，仅用25s的时间，便将货物运到六楼。小明对载货电梯产生了浓厚的兴趣，他通过查阅资料了解到该载货电梯的结构及工作电路如图所示，电梯是通过电动机带动钢丝绳提升货物的，电动机线圈电阻为2.4Ω，电梯厢（含动滑轮）的质量为140kg，提升上述货物时电流表的示数为20A，不计钢丝绳的重力和一切摩擦，请解答下列问题（g取10N/kg）
(1)电动机的工作原理是 ；
(2)匀速提升过程中钢丝绳上的拉力多大 ？
(3)电梯工作时消耗的总电能是多少？
(4)电动机工作时的效率多大？（结果保留到0.1%）
【答案】(1)通电导体在磁场中受力的作用
(2)1250N
(3)1.1×105J
(4)78.2%
【详解】（1）根据通电导体在磁场中受力的作用制成了电动机，所以电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力的作用。
（2）由题意知，货物和电梯厢（含动滑轮）总重为
G总=m总g=(360kg+140kg)×10N/kg=5000N
滑轮组由四段绳子吊着物体，所以绳子上的拉力为
（3）电梯工作时消耗的总电能为
W=UIt=220V×20A×25s=1.1×105J
（4）电梯工作时，电动机的线圈发热为
Q=I2Rt=(20A)2×2.4Ω×25s=24000J
电动机输出的能量为
W输出=1.1×105J -24000J=86000J
所以电动机工作时的效率为
6．（2024·新疆乌鲁木齐·一模）2024年1月我国自主研发制造的亚洲首套船用风力旋筒助推系统正式投入应用。
(1)风力旋筒助推系统通过电动机驱动旋筒旋转，在风力的作用下产生推力，从而给船提供动力。电动机的工作原理是利用通电线圈在 中受力转动。如图所示，若竖直立在船上的旋筒西侧的空气流速快，东侧流速慢，则旋筒获得的推力的方向向 （选填“西”或“东”）。若某海上油船一年的柴油消耗量为1000t，加装旋筒风帆后，每年节油率为10％，则每年节约的柴油完全燃烧释放的热量为 J。（柴油的热值取）
(2)除风力旋筒助推外，油船还要利用柴油机提供动力，柴油机中的 冲程将内能转化为机械能。油船在动力作用下加速前进，说明力能改变物体的 。已知某油船在风速相同的条件下航行时，所受的阻力与航速成正比，柴油机提供动力的功率恒为810kW，若只通过柴油机提供动力时的航速为18km/h，柴油机和风力助推系统同时提供动力时的航速为20km/h，则风力助推系统提供动力的功率为 kW。
【答案】(1) 磁场 西
(2) 做功 运动状态 190
【详解】（1）[1]电动机的工作原理是利用通电线圈在磁场中受力的作用而转动。
[2]由流体压强与流速的关系可知，流速越大的位置，压强越小，西侧的空气流速快，压强小，压力小，东侧的空气流速慢，压强大，压力大，故旋筒获得的推力的方向向西。
[3]每年节约的柴油质量为
则每年节约的柴油完全燃烧释放的热量为
（2）[1]柴油机的做功冲程气体对外做功，将内能转化为机械能。
[2]油船在动力作用下加速前进，运动状态改变，说明力能改变物体的运动状态。
[3]只通过柴油机提供动力时的航速为18km/h，船做匀速直线运动，受到的牵引力等于阻力，由可知，此时牵引力为
此时，所受的阻力为
由于所受的阻力与航速成正比，柴油机和风力助推系统同时提供动力时的航速为20km/h，则
此时所受的阻力为
此时船受到的牵引力为
此时柴油机和风力助推系统总的功率为
则风力助推系统提供动力的功率为
7．（23-24九年级下·山东青岛·自主招生）人工心脏泵可短时间代替心脏工作，如图是该装置的示意图磁体固定在左侧，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），活塞筒通过阀门与血管相通，阀门只能向外开启，只能向内开启，线圈中的电流从A流向B时，请你在图中标明电磁铁中电流方向、电磁铁的N、S极 。此时活塞会向 （选填“左”或“右”）运动，血液会 （选填“流入”或“流出”）活塞筒，该装置工作时，线圈AB中的电流方向 （选填“需要”或“不需要”）改变。
【答案】 左 流入 需要
【详解】[1]线圈中的电流从A流向B时，螺线管上导线电流方向向下，根据安培定则可知，螺线管左端为S极，右端为N极，作图如下所示：
[2]异名磁极相互吸引，此时活塞左移，筒内压强减小，血液流入筒。
[3]因为工作时活塞要左右移动，电磁铁磁极要改变，所以电流方向需要改变。
8．（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R39．（23-24九年级上·北京·阶段练习）阅读下文，回答问题。
18 世纪后期在德国兴起了自然哲学思潮，弘扬自然界中联系、发展的观点。丹麦物理学家奥斯特（1777-1851）青年时代深受康德哲学的影响成为了德国自然哲学学派的追随者，一直坚信电磁之间存在联系，但做了大量实验都没有成功。1819 年冬天，他受命主持一个电磁研究，在研究中他产生了一个新的想法，即电流的磁效应可能不在电流延长线的方向上。1820 年在一次讲座快结束时，他灵机一动进行了这个实验，果然发现电流接通后，通电导线附近的小磁针动了一下。奥斯特惊喜万分，又反复实验，在 1820 年7 月 21 日发表论文《关于磁针上电流碰撞的实验》。论文指出，电流产生的磁力既不与电流方向相同也不与电流方向相反，而是与电流方向垂直，还指出电流对周围磁针的影响可以透过各种非磁性物质。奥斯特的发现马上轰动了整个欧洲科学界。当年 8 月，法国物理学家阿拉果（1786-1853）在瑞士听到这一消息，迅即返回法国，与 9 月 11 日向科学院报告了奥斯特的新发现。法国物理学家安培（1775-1836）敏锐地感到这一发现的重要性，第二天即重复了奥斯特的实验。一周后，他向科学院提交了一篇论文，提出了磁针转动方向与电流方向判定的右手定则，即以用右手握住通电导线，大拇指方向为电流方向，则四指弯曲方向与磁场方向一致。再一周后，安培提交了第二篇论文，讨论了平行导线之间的相互作用问题。只是受到奥斯特电流与磁针之间的相互作用的启发，安培就能认识到电流与磁体的等效， 并在极短时间内将这一发现推广到电流与电流之间的相互作用。1820 年底安培将他研究的电流元与电流元之间的相互作用规律发表，提出了安培定律，构成了电动力学的基础。安培之前，“电流”的概念尚未成为一个科学概念，正是安培首先规定了电流的方向，他大概受富兰克林的影响，认为电流是电液体由正极向负极流动，因此将电流的方向规定为正电荷流动的方向。今天我们知道，金属导线中是带负电荷的电子在定向运动，与安培的规定正好相反，但是按这个规定也不会带来什么麻烦，因此物理学界依然沿袭了安培的规定。另外，奥斯特电流的磁效应的发现也使得测量电流的大小成为可能，安培根据电流与磁体之间的相互作用发明了电流计，从而使电动力学真正走上了定量实验的道路。1821 年初，安培提出了安培分子假说，认为磁体产生磁场与电流产生磁场本质应该是一样的，磁体内部每一个“分子”中都带有回旋电流，产生的磁场可以根据右手定则来判定，如果“分子电流”排列方向趋于一致，那么物体就会产生宏观的磁性，这种假说当时并不受重视，因为当时的人们对分子、原子的认识还比较粗浅，70 多年后才由汤姆生发现电子揭示原子内部结构，安培的分子电流模型是非常超前的。虽然安培认为磁性来源于分子电流与我们今天认为磁性产生的原因并不完全相同，但安培从错综复杂的现象中，提炼出磁现象的电流本质，是极有洞见的。
（1）安培评价奥斯特实验说：“奥斯特先生，已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起。”奥斯特的重要贡献在于他发现了 。
（2）电流计的原理是 。
（3）安培认为分子内有回旋电流，若某分子回旋电流如图所示， 它中心产生的磁场方向沿虚线向 （选填“上”或“下”）。
（4）关于安培“分子电流假说”正确的是 。
A．可以解释条形磁铁与通电螺线管磁场之间的等效性
B．可以解释为什么没有只有一个磁极的磁体
C．可以计算电流与磁铁之间力的大小
D．可以计算电流与电流之间力的大小
【答案】 通电导线周围存在着磁场 通电导线在磁场中受力的作用而运动 上 AB
【详解】（1）[1]把小磁针平行于导线，放在导线的正下方，给导线通电，小磁针发生偏转，说明通电导线周围存在着磁场；奥斯特的重要贡献在于他发现了通电导线周围存在着磁场。
（2）[2]通电导线周围存在磁场，通电导线的磁场与磁场相互作用，使得通电导线在磁场中受到力的作用，电流计的原理是通电导线在磁场中受力的作用而运动。
（3）安培认为分子内有回旋电流，若某分子回旋电流如图所示，由安培定则可知， 它中心产生的磁场与通电螺线管的磁场类似，方向沿虚线向上。
A．安培分子假说，认为磁体产生磁场与电流产生磁场本质应该是一样的，可以解释条形磁铁与通电螺线管磁场之间的等效性，故A正确；
B．磁体内部每一个“分子”中都带有回旋电流，产生的磁场可以根据右手定则来判定，如果“分子电流”排列方向趋于一致，那么物体就会产生宏观的磁性，可以解释为什么没有只有一个磁极的磁体，故B正确；
CD．受到奥斯特电流与磁针之间的相互作用的启发，安培就能认识到电流与磁体的等效， 并在极短时间内将这一发现推广到电流与电流之间的相互作用；奥斯特电流的磁效应的发现也使得测量电流的大小成为可能，安培根据电流与磁体之间的相互作用发明了电流计，故CD错误。
故选AB。
10．（2024·江苏盐城·二模）阅读短文，回答问题。
智能设温电热水壶泡茶或冲奶粉等常需要不同温度的热水，小明自制一款智能设温电热水壶，它的额定电压为220V，工作电压可在额定电压的基础上浮动+10%，这款电热水壶可以将纯净水加热到所需的不同温度（60℃、80℃、100℃）时就自动断开电路。工作原理如图所示，铁质搭钩CA可绕转轴A转动，挺杆BD可以上下运动并与搭钩连动，锁扣右侧与搭钩扣在一起，左侧通过拉紧的弹簧固定。当预设温度为60℃时，若搭钩在C点受到大于0.2N竖直向上的力就会与锁扣脱离，弹簧收缩带动锁扣和S1向左运动，触点分离，电路断开，烧水时，闭合S1和S2，发热电阻R工作，双金属片受热中间向上凸起，当温度达到设定值时，推起挺杆使搭钩与锁扣脱开。若加热过程中电流超过电热水壶的安全值，电磁铁对搭钩的C点吸引力变大，可使搭钩与锁扣自动脱开，保护电路。已知BC=4cm，AB=2cm，发热电阻R阻值为100Ω，电磁铁的线圈电阻忽略不计。
(1)小明自制的电热水壶通过 方式使双金属片的内能增加，当双金属片推起挺杆使搭钩与锁扣脱开时，搭钩CBA是 （省力/费力/等臂）杠杆。
(2)关于该电热水壶，下列说法正确的是（　　）
A．当开关S1闭合时，弹簧没有弹性势能
B．当U=200V时，电热水壶可以工作
C．当达到设定值时，挺杆受到金属片向下的拉力
D．搭钩CBA可以用铝质材料制成
(3)当搭钩与锁扣恰好脱开时，挺杆对搭钩的作用力为 N。
(4)当达到预设温度时，使搭钩与锁扣脱开的是 （电磁铁/双金属片）。
【答案】(1) 热传递 费力
(2)B
(3)0.6
(4)双金属片
【详解】（1）[1][2]改变物体内能的方式有两种做功和热传递，小明自制的电热水壶通过热传递方式使双金属片的内能增加；搭钩CBA的支点是A，动力作用点是B，阻力作用点是C，由图可知动力臂小于阻力臂，所以该杠杆是费力杠杆。
（2）A．当开关S1闭合时，搭钩被锁，弹簧被拉长，所以弹簧有弹性势能，故A错误；
B．它的额定电压为220V，工作电压可在额定电压的基础上浮动，所以工作时的最低电压为
所以电热水壶可以工作，故B正确；
C．双金属片受热中间向上凸起，当温度达到设定值时，推起挺杆使搭钩与锁扣脱开，所以挺杆应受到双金属片向上的力，故C错误；
D．铝具有延展性，所以搭钩CBA不可以用铝质材料制成，故D错误。
故选B。
（3）由题意知：当搭钩在C点受到竖直向上的0.2N力就会与锁扣脱离，自动切断电路时双金属推动挺杆所需的力F，根据杠杆的平衡条件得
则在B点施加的力为
（4）双金属片受热中间向上凸起，当温度达到设定值时，推起挺杆使搭钩与锁扣脱开，所以当达到预设温度时，使搭钩与锁扣脱扣的是双金属片。
11．（2024·江苏盐城·二模）阅读材料，回答问题；
福建号首次海试2024年5月8日下午，中国第三艘航母“福建”号完成为期8天的首次试航，顺利返回码头，福建舰是由我国完全自主设计，建造的首艘电磁弹射型航母，其满载时的排水量为8×105t。
福建舰采用平直通长飞行甲板，配置了全球领先的电磁弹射装置，此装置主要由弹射器和磁场较强的电磁轨道组成，弹射器在电磁轨道上，并与舰载机的前轮连接。当弹射器内的导体通以强大电流时，就会受到强大的推力而带动所搭载的舰载机向前运动，使舰载机被弹射飞出。福建舰的电磁弹射装置简易结构如图甲所示，空载的舰载机质量为10t，舰载机起飞时需要达到一定的速度（相对于空气），因此需要建造较长的起飞跑道。电磁弹射轨道上舰载机的速度v与路程s的关系如图乙所示，为了使福建舰海试成功，技术人员还在风洞中模拟了舰载机的升力F与速度v的关系，如图丙所示；
（1）舰载机满载时起飞的最低速度 （选填“大于”“小于”或“等于”）舰载机空载时起飞的最低速度；
（2）福建舰满载时受到的浮力是 N，舰载机离开航母后，航母所受到的浮力将 （选填“增大”“减小”或“不变”）；（g取10N/kg）
（3）若航母静止在水面上，则空载的舰载机起飞需要至少 m的电磁弹射轨道；
（4）若航母以54km/h的速度航行，为使空载的舰载机能够起飞，需要至少 m的电磁弹射轨道。若所施加的牵引力始终为1×105N，电磁弹射装置的机械效率为50%，则该过程舰载机从相对静止到起飞消耗了至少 J的电能；
（5）电磁弹射技术的优势之一是电磁弹射的弹射力度可以根据舰载机的类型不同进行调节，无论是轻型还是重型飞机，都能找到合适的弹射力度。如果你是电磁弹射器的设计师，请写出一种可以方便改变弹射器的弹射力度的方法： 。
【答案】 大于 8×109 减小 125 61.25 1.125×107 改变弹射器中的电流大小（合理即可）
【详解】（1）[1]由利于运动关系知舰载机满载时起飞的所需升力F大于舰载机空载时起飞的所需升力。如图丙所示舰载机起飞的所需升力越大，起飞的最低速度越大。所以舰载机满载时起飞的最低速度大于舰载机空载时起飞的最低速度。
（2）[2]根据阿基米德原理可知，福建舰满载时受到的浮力是
[3]舰载机离开航母后，航母总重减少，根据物体的浮沉条件知，物体漂浮时浮力等于自身重力，所以舰载机离开航母后，受到的浮力将减小。
（3）[4]空载的舰载机质量为10t，由二力平衡特点知起飞需要升力至少为
由丙图知，升力达到105N的起飞最低速度为50m/s。再结合图乙知速度要达到50m/s，空载的舰载机起飞需要至少125m的电磁弹射轨道。
（4）[5]若航空母舰静止在水面上，空载舰载机起飞最低速度为50m/s。若航母以54km/h即15m/s的速度航行，舰载机与航母同向运动，为使空载的舰载机能够起飞需要至少35m/s的速度航行。由题意及图乙可知空载舰载机能够起飞需要至少61.25m的电磁弹射轨道。
[6]若所施加的牵引力始终为1×105N，电磁弹射装置的机械效率为50%，则由可得该过程舰载机从相对静止到起飞消耗了至少电能为
（5）[7]电磁弹射的原理是通电导体在

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