九年级物理下册- 磁场对电流的作用 电动机 安装直流电动机模型（专题训练）【五大题型】（解析版）

第第页16.3磁场对电流的作用电动机16.4安装直流电动机模型（专题训练）【五大题型】TOC\o"1-3"\h\u【题型1磁悬浮列车的工作原理】 1【题型2磁场对通电导线的作用】 4【题型3扬声器和耳机的构造原理】 14【题型4直流电动机的原理】 17【题型5直流电动机的应用】 24【题型1磁悬浮列车的工作原理】1．（2023•河北模拟）磁悬浮列车通过使车体和轨道分离极大地减小了列车与轨道摩擦带来的阻力。磁悬浮列车的制动方式有两种：电制动和机械制动，电制动利用的是直线电机，通过改变电机中的电流相序改变电机转向，使输出的力由原来的牵引力变为制动力；机械制动是利用制动闸瓦押在轨道上产生摩擦阻力进行制动。下列关于磁悬浮列车的说法，正确的是（）A．磁悬浮列车运行过程中，因为没有阻力，所以可以保持匀速直线运动 B．磁悬浮列车运行过程中，可以快速制动或启动，是因为其惯性在迅速变小或变大 C．磁悬浮列车无论采用哪种制动方式，都会增大列车与轨道之间的摩擦力 D．磁悬浮列车运行过程中，始终保持电磁提供的支持力等于列车的总重力【答案】D【分析】（1）物体不受力或受平衡力时，保持静止或匀速直线运动状态。（2）惯性的大小与质量有关。（3）摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关，与物体的速度无关。（4）磁悬浮列车运行过程中，始终保持电磁提供的支持力等于列车的总重力。【解答】解：A、磁悬浮列车运行过程中的摩擦阻力很小，存在阻力，故A错误；B、惯性大小只跟物体的质量大小有关，质量越大，惯性越大。磁悬浮列车快速制动或启动，其惯性大小不变，故B错误；C、磁悬浮列车机械制动利用增大压力增大摩擦力，而电制动利用的磁力来制动的，不是增大摩擦力，故C错误；D、磁悬浮列车运行过程中，相对于轨道竖直方向是相对静止的，受力平衡，始终保持电磁提供的支持力等于列车的总重力，这样能减小摩擦力，故D正确。故选：D。2．（2022秋•栖霞市期末）如图所示与磁悬浮列车的磁悬浮原理相同的是（）A． B． C． D．【答案】D【分析】磁极间的相互作用规律：同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引。【解答】解：磁悬浮列车是利用同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引的原理工作的；A是电磁感应现象，B是通电导体在磁场中受力运动，C是地磁场，D是探究磁极间相互作用规律的实验，故D正确。故选：D。3．（2022秋•太康县期末）现代磁悬浮列车是利用同名磁极相互排斥，将车身托离轨道，大大减小了摩擦，使列车能高速运行。【答案】见试题解答内容【分析】（1）磁极间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；（2）减小摩擦力的方式有三种：即减小压力、减小接触面的粗糙程度；变滑动为滚动；使得接触面彼此分离。【解答】解：磁悬浮列车的车体和轨道是同名磁极，同名磁极互相排斥，使列车实现悬浮；据减小摩擦的方式可知，该情况车与轨道分离，从而减小列车所受的摩擦力，提高速度。故答案为：同名磁极相互排斥。4．（2023•东方校级三模）如图左边所示是磁悬浮列车的结构示意图，右边所示是电磁铁A、B的简易原理图。根据学过的知识判断电磁铁A下端为N极；当磁悬浮列车加速驶出车站时，列车的动能将变大。【答案】N；大。【分析】根据安培定则判定电磁铁的极性；动能大小与物体的质量及运动速度有关。【解答】解：根据安培定则可判断图中A的下端为N极；当磁悬浮列车加速驶出车站时，质量不变，速度增加，则列车的动能增大。故答案为：N；大。5．（2022•南京模拟）如图所示，磁悬浮列车是一种新型交通工具，根据同名磁极相互排斥的原理，利用强磁场可把磁悬浮列车从轨道上微微托起，使列车和轨道间的摩擦力大大减小，从而提高了车速，上海“世界第一”的磁浮列车磁浮采用了当今先进的路上交通技术。它西起地铁二号线龙阳路站，东至浦东国际机场，全程30公里却只需7分钟，它的平均时速为257.1公里/小时，最高时速可达700公里/小时。【答案】同名磁极相互排斥；摩擦力；257.1。【分析】（1）磁悬浮列车是根据同名磁极相互排斥，使接触面脱离，减小摩擦力。（2）知道路程和时间，根据速度公式求出速度大小。【解答】解：强磁场可把磁悬浮列车托起，是因为列车与轨道间的磁极相同，而同名磁极相互排斥，于是列车悬浮。磁悬浮列车被托起后，与轨道表面隔开，不直接接触，可减小相互间的摩擦力，从而提高车速。磁浮列车的平均时速：v＝＝≈257.1km/h；故答案为：同名磁极相互排斥；摩擦力；257.1。【题型2磁场对通电导线的作用】6．（2023•武威模拟）关于通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁感线方向之间的关系，下列说法中正确的是（）A．通电导体在磁场中受力方向与电流方向无关 B．通电导体在磁场中受力方向与磁场方向无关 C．电流方向和磁场方向中有一个改变，通电导体的受力方向就改变 D．电流方向和磁场方向同时改变时，通电导体的受力方向肯定改变【答案】C【分析】解答本题应掌握：通电导体在磁场中的受力方向与电流方向及磁感线方向都有关；其关系可由左手定则进行判断。【解答】解：通电导体在磁场中受力与磁场方向和电流方向均有关系，故A、B错误；当电流方向和磁场方向有一个改变时，通电导体的方向将会发生改变，故C正确；但若两者同时改变时，通电导体的受力方向将不发生变化；故D错误；故选：C。7．（2023•宝应县二模）如图所示是一些演示实验或插图，下列说法中不正确的是（）A．图A中的实验现象说明了大气有压强 B．图B所示的实验反映了发电机原理 C．图C所示的实验奥斯特验证了电流的磁效应 D．图D瓶中装有水，水从侧壁不同高度喷出，说明液体压强与深度有关【答案】B【分析】（1）覆杯实验可以证明大气压强的存在；（2）通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向与磁场方向和电流方向两个因素有关：一个是磁场方向，另一个是电流方向。如果只改变一个因素，则导体受力方向改变，如果同时改变两个因素，则导体受力方向不变；（3）通电导线的周围存在磁场；（4）液体产生的压强随深度的增加而增大。【解答】解：A、覆杯实验说明了大气压强的存在，故A正确；B、通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向与磁场方向和电流方向两个因素有关：一个是磁场方向，另一个是电流方向，是电动机原理，故B错误；C、该装置是奥斯特实验，说明电流的周围存在磁场，故C正确；D、水向侧面喷出，说明了液体内部向侧面有压强；从上到下三个位置水流的速度依次增大，说明水的压强也在增加，从而反映出液体压强随着深度的增加而增大，故D正确。故选：B。8．（2023•大石桥市三模）我国的航母将安装自行研制的电磁弹射器。电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通以强电流时，弹射车受到强大的推力带动舰载机快速起飞。下列四幅实验装置图中反映电磁弹射器工作原理的是（）A． B． C． D．【答案】A【分析】（1）通电导体在磁场中受到磁场力的作用；（2）闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流；（3）电流的周围存在磁场。【解答】解：由题意可知，电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通以强电流时，弹射车受到强大的推力带动舰载机快速起飞。由此可知其原理是通电导体在磁场中受力而运动，其原理与电动机相同。A、图中有电源，通电导体或线圈在磁场中会受力而运动，是电动机的原理图，故A正确；B、图中没有电源，是探究电磁感应现象的实验，是发电机的原理图，故B错误；C、图中的实验是探究影响电磁铁磁性大小的因素的实验，是电流的磁效应，故C错误；D、图中是探究电流的磁效应的实验，故D错误；故选：A。9．（2023•陕西模拟）如图是直流电流表的内部结构示意图，当电流通过线圈时，线圈在磁场中转动，带动指针偏转。下列说法中不正确的是（）A．通电线圈由静止开始转动，是力改变了线圈的运动状态 B．通电线圈转动时，主要将电能转化为机械能 C．电流表中线圈转动与电磁铁工作的原理相同 D．电流方向不变时，将电流表内永磁体的N极与S极对调，指针转动方向会改变【答案】C【分析】首先利用图示的装置分析出其制成原理，即通电线圈在磁场中受力转动，线圈的转动可以带动指针的偏转。【解答】解：A、通电线圈由静止开始转动，是因为受到了力的作用，力改变了线圈的运动状态，故A正确；B、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，此过程中电能转化为机械能，故B正确；C、电磁铁的原理是电流的磁效应，与电流表的原理不同，故C错误；D、通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁场的方向有关，在电流方向不变时，将电流表内永磁体的N极与S极对调，线圈转动方向会改变，故D正确。故选：C。10．（2023•南山区校级三模）如图甲所示的福建舰是我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰，配备了全球领先的电磁弹射装置。如图乙所示，电磁弹射装置的弹射车与战斗机前轮连接，并处于强磁场中。当弹射车内的导体通以强大电流时，战斗机就受到强大的推力而向前弹射飞出。下列实验中，与电磁弹射装置工作原理一致的是（）A． B． C． D．【答案】D【分析】先分析电磁弹射器的工作原理，再分析各个选项实验图反映的知识，找出符合题意的选项。【解答】解：由题意可知，电磁弹射装置的弹射车与战斗机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通以强大电流时，即可受到强大的推力，由此可知其工作原理是通电导体在磁场中受力而运动；A．图中是奥斯特实验，证明了电流周围存在磁场，故A不正确；B．图中两个电磁铁串联，电流相同，线圈匝数不同，吸引大头针的数目不同，说明电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数有关，故B不正确；C．图中没有电源，是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，为电磁感应原理，故C不正确；D．图中有电源，通电导体棒在磁场中受力而运动，即与电磁弹射车的工作原理相同，故D正确。故选：D。11．（2023•余江区二模）（多选）如图所示，是研究磁场对通电导线作用的实验装置。当接通电源，电流由a至b通过导体ab时，它受到磁场力作用而向左运动，则（）A．只改变磁场方向时，导线ab将向右运动，电能转化为机械能 B．只改变电流方向时，导线ab将向右运动，电能转化为机械能 C．电流方向和磁场方向同时改变时，导线ab将向右运动 D．电流方向和磁场方向同时改变时，导线ab仍将向左运动【答案】ABD【分析】磁场对通电导线有力的作用，力的方向与磁场方向和电流方向有关。【解答】解：图中装置，当接通电源，电流由a至b通过导体ab时，它受到磁场力作用而向左运动，只改变磁场方向或只改变电流方向时，导线ab运动方向改变，将向右运动，电能转化为机械能；电流方向和磁场方向同时改变时，导线ab运动方向不变，仍将向左运动。故ABD正确，C错误。故选：ABD。12．（2023•青山湖区校级二模）如图所示为实验室所用电流表的内部结构示意图。当接入电路，有电流通过线圈时，线圈带动指针偏转。该电流表的工作原理是磁场对电流会产生力的作用。电流表工作时将电能转化为机械能。【答案】磁场；机械。【分析】磁场对通电导线有力的作用；电流表工作时消耗了电能，得到了机械能。【解答】解：当电流表接入电路，有电流通过线圈时，线圈带动指针偏转，因此该电流表的工作原理是磁场对电流会产生力的作用。电流表工作时消耗了电能，得到了机械能，将电能转化为机械能。故答案为：磁场；机械。13．（2023•五华区校级模拟）某同学用如图所示装置来探究电动机的工作原理，闭合开关，发现导体棒AB没有运动，该同学把滑动变阻器的滑片向左调节了一段距离，导体棒AB就运动起来了，说明通电导体在磁场中受到力的大小与通过导体的电流大小有关。实验完成后该同学用手去拿导体棒AB，刚碰到导体棒AB就感觉非常的烫手，这是因为电流在这段时间做的功有一部分转化为了导体棒的内能。【答案】电流；内能。【分析】（1）通电导体在磁场中受到力的大小与通过导体的电流大小、磁场强度有关；（2）电流做功时有一部分电能转化为了内能。【解答】解：用如图所示装置来探究电动机的工作原理，闭合开关，发现导体棒AB没有运动，该同学把滑动变阻器的滑片向左调节了一段距离，滑动变阻器连入电路的电阻变小，电路电流变大，导体棒AB就运动起来了，说明通电导体在磁场中受到力的大小与通过导体的电流大小有关。实验完成后该同学用手去拿导体棒AB，刚碰到导体棒AB就感觉非常的烫手，这是因为电流在这段时间做的功有一部分转化为了导体棒的内能。故答案为：电流；内能。14．（2023•黄州区校级模拟）如图是许昌市某中学科技创新社团设计的电磁炮原理简化图。炮弹上固定的金属杆和金属轨道接触，并与电源构成闭合电路，通电后金属杆就会受到向右的力，于是将炮弹发射出去，请你举出生活中与电磁炮能量转换方式相似的一种用电器：电动机；在电路连接都完好的情况下，实验现象不太明显，请你提出一种改进措施提高电源电压。【答案】电动机；提高电源电压。【分析】通电导体在磁场中受到磁场力的作用而加速运动，电动机、扬声器也是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理而工作的。通电导体在磁场中受力的大小与电流的大小和磁场的强度有关。【解答】解：电磁炮的原理是：位于磁场中的导线在通电时会受到一个力的推动，电磁炮发射过程中将电能转化为机械能，它与生活中电动机、扬声器的原理是相同的；通电导体在磁场中受力的大小与电流的大小和磁场的强度有关，在电路连接都完好的情况下，实验现象不太明显，可以提高电源电压，增大电路中的电流，使炮弹受到的力增大。故答案为：电动机；提高电源电压。15．（2023•乾县一模）2022年6月17日，我国第三艘航空母舰“福建舰”下水。“福建舰”满载排水量为8万吨，在海水中吃水深度为15m，该航母满载时，底部最低处受到海氷的压强为1.5×10⁵Pa，所受浮力为8×10⁸N。若一架舰载机“歼20”飞离航母后，航母排开的海水体积将变小（选填“变大”“不变”或“变小”）。该航母还配置电磁弹射，弹射器中的导体处在磁场中，通入电流时，产生的力使舰载机加速起飞，电磁弹射的原理是通电导体在磁场中受力。（ρ海水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）【答案】（1）1.5×10⁵；（2）8×10⁸；（3）变小；（4）通电导体在磁场中受力。【分析】（1）已知深度，利用液体压强公式p＝ρgh求出海水的压强；（2）知道航母满载排水量（排开水的质量），利用阿基米德原理求该舰满载时所受浮力；（3）航母上的舰载机飞离后，航母自重减小，因航母仍漂浮，根据漂浮条件F浮＝G判断浮力的变化；（4）弹射器原理是通电导体在磁场中受力而运动。【解答】解：（1）满载时该航母最底处受到海水的压强：p＝ρ海gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×15m＝1.5×105Pa；（2）该航母满载时排水量：m排＝80000t＝8×107kg，航母满载时受到的浮力：F浮＝G排＝m排g＝8×107kg×10N/kg＝8×108N；（3）航母始终漂浮于水面上，由漂浮条件可知，浮力等于重力，即F浮＝G，当舰载机飞离航母后航母的重力G变小，因航母仍处于漂浮状态，故所受浮力F浮将变小，航母排开的海水体积将变小；（4）弹射器处于强磁场中，当其内部的导体通入强电流时，立即产生强大的推力，助推舰载机加速起飞，说明其原理是通电导体在磁场中受力而运动；故答案为：（1）1.5×10⁵；（2）8×10⁸；（3）变小；（4）通电导体在磁场中受力。16．（2023•惠州校级一模）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（选填“灵敏电流计”或“电源”）；②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”）；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；（2）上；（3）电流【分析】（1）电动机和发电机的工作原理图非常相似，电动机的原理图中有电源，是利用磁场对电流的作用工作的；（2）二力平衡的条件是同物、等大、反向、共线，据此判断；（3）换向器可以改变线圈中电流的方向，使得线圈连续转动下去。【解答】解：（1）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，根据此原理制成了电动机；（2）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；（3）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。故答案为：（1）电源；（2）上；（3）电流。17．（2023•江夏区模拟）实验小组的同学进行电磁学实验。（1）在如图甲所示的实验中，当闭合开关后，可以观察到磁场中金属棒ab在导轨上运动，这说明通电导体在磁场中受到力的作用。若只将电源的两极对调，接通电源，观察到金属棒ab向相反的方向运动，说明力的方向与电流方向有关；（2）在如图乙所示的实验中，闭合开关，保持蹄形磁体不动，若使导体AB沿水平方向运动，则电流表指针将发生偏转。与此现象原理相同的是动圈式话筒（选填“动圈式话筒”或“动圈式扬声器”）；（3）根据图丙的实验装置可探究“电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系”。【答案】（1）电动机；电流；（2）动圈式话筒；（3）线圈匝数。【分析】（1）磁场对通电导线有力的作用；力的方向与磁场方向有关。（2）闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生电流，这种电流叫感应电流，这一现象叫电磁感应现象。（3）电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关；与铁芯有无有关；与线圈中电流大小有关。【解答】解：（1）通电线圈在磁场中受到力的作用，故当闭合开关后，可以观察到磁场中金属棒ab在导轨上运动，这说明通电导体在磁场中受到力的作用。其他条件不变，若只将电源的两极对调，接通电源，观察到金属棒ab向相反的方向运动，说明力的方向与电流方向有关。（2）闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生电流，这种电流叫感应电流，在如图乙所示的实验中，闭合开关，保持蹄形磁体不动，若使导体AB沿水平方向运动，它会做切割磁感线运动，故有感应电流产生，动圈式话筒也是根据这个原理制成的。（3）根据图丙的情境可知，N吸引的小铁钉更多一些，N的磁性更强，说明电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。故答案为：（1）电动机；电流；（2）动圈式话筒；（3）线圈匝数。18．（2022•市中区模拟）作图：将表面有金属镀层的磁铁吸在干电池的负极，将一根硬铜线折成导线框abcd搭在干电池的正极和磁铁上（如图），导线框abcd就会以干电池为轴转动起来。（1）图中4条弧线为磁感线，请标出它们的方向。（2）如果将磁铁的N、S极对调，导线框将反转。【答案】（1）见解析；（2）反转。【分析】（1）磁场外部磁感线的方向，从北极出发回到南极；（2）通电导体在磁场中会受到力的作用，受力方向与电流方向和磁场方向有关。【解答】解：（1）磁场外部磁感线的方向，都是从北极出发回到南极；如图所示：；（2）通电导体在磁场中会受到力的作用，受力方向与电流方向和磁场方向有关，其中一个因素变化，导体受力方向改变，若两个同时改变，受力方向不变，故如果将磁铁的N、S极对调，线圈的受力方向改变，导线框将反转。故答案为：（1）见解析；（2）反转。19．（2022春•乐清市期中）小明在学习了磁场对通电导体有力的作用后，进一步查阅资料，了解到当电流与磁场方向垂直时，磁场对通电导体的作用力大小与导体中的电流大小、导体在磁场中的长度以及磁场强度有关。他想研究磁场对通电导体的作用力大小与导体中的电流大小的关系，设计了如图所示的装置，实验步骤如下：①将一根导体棒用两根细线悬挂在铁架台上，将一蹄形磁铁竖直固定在铁架台上，并让导体棒与下方的蹄形磁铁磁极间的磁场方向垂直；……（1）请帮小明把实验步骤设计完整：②给导体两端加电压U1，闭合电路，观察悬线偏转的角度α1；③给导体两端加电压U2（U2＞U1），闭合电路，观察悬线偏转的角度α2；④给导体两端加电压U3（U3＞U2），闭合电路，观察悬线偏转的角度α3；⑤比较α1、α2、α3的大小关系。（2）小明想进一步探究磁场对通电导体的作用力大小与导体在磁场中的长度是否有关，于是他更换成另一根同材质同粗细的较长导体棒，保持其他不变，这样更改是否可行，判断并说明理由：不可行；没有控制电流的大小不变。【答案】（1）②给导体两端加电压U1，闭合电路，观察悬线偏转的角度α1；③给导体两端加电压U2（U2＞U1），闭合电路，观察悬线偏转的角度α2；④给导体两端加电压U3（U3＞U2），闭合电路，观察悬线偏转的角度α3；⑤比较α1、α2、α3的大小关系；（2）不可行；没有控制电流的大小不变【分析】（1）研究磁场对通电导体的作用力大小与导体中的电流大小的关系时，需要控制其他量不变，改变通过导体的电流，据此分析；（2）当导体棒的长度改变时，其电阻也会随之改变，这样不符合控制变量法的要求。【解答】解：（1）研究磁场对通电导体的作用力大小与导体中的电流大小的关系时，采用的是控制变量法，实验中需要控制其他量不变，改变通过导体的电流，根据U＝IR可知，需要改变导体两端的电压，设计步骤如下：①将一根导体棒用两根细线悬挂在铁架台上，将一蹄形磁铁竖直固定在铁架台上，并让导体棒与下方的蹄形磁铁磁极间的磁场方向垂直；②给导体两端加电压U1，闭合电路，观察悬线偏转的角度α1；③给导体两端加电压U2（U2＞U1），闭合电路，观察悬线偏转的角度α2；④给导体两端加电压U3（U3＞U2），闭合电路，观察悬线偏转的角度α3；⑤比较α1、α2、α3的大小关系；（2）在实验中，如果导体棒的长度改变了，则其电阻会随之改变，导体棒中的电流也会随之改变，这样不符合控制变量法的要求，因此，他这样做存在的问题是没有控制电流的大小不变。故答案为：（1）②给导体两端加电压U1，闭合电路，观察悬线偏转的角度α1；③给导体两端加电压U2（U2＞U1），闭合电路，观察悬线偏转的角度α2；④给导体两端加电压U3（U3＞U2），闭合电路，观察悬线偏转的角度α3；⑤比较α1、α2、α3的大小关系；（2）不可行；没有控制电流的大小不变。【题型3扬声器和耳机的构造原理】20．（2023•朝阳区校级三模）如图所示是扬声器构造示意图。当线圈中通过交变电流时，线圈就不断地来回振动，带动纸盆也来回振动，于是扬声器就发出了声音。下列四个实验中，与扬声器的工作原理相同的是（）A． B． C． D．【答案】A【分析】（1）通电导体在磁场中要受到力的作用，电动机、扬声器就是利用该原理制成的。（2）奥斯特实验说明通电导体的周围存在磁场，电磁铁就是利用该原理制成的。（3）电磁继电器是利用电流的磁效应来工作的。（4）闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，这种现象叫电磁感应现象，发电机和动圈式话筒就是利用该原理制成的。【解答】解：扬声器是利用通电导体在磁场中受到力的作用的原理制成的。A、通电导体在磁场中要受到力的作用，扬声器就是利用该原理制成的，故A符合题意；B、奥斯特实验说明通电导体的周围存在磁场，故B不符合题意；C、电磁继电器是利用电流的磁效应来工作的，故C不符合题意；D、闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，这种现象叫电磁感应现象，发电机就是利用该原理制成的，故D不符合题意。故选：A。21．（2023•黑龙江）如图所示的四个实验中与扬声器的工作原理相同的是（）A． B． C． D．【答案】C【分析】扬声器是利用通电线圈在磁场中受到力的作用来工作的，结合选项以及相关电磁学知识进行解答。【解答】解：扬声器是利用通电线圈在磁场中受到力的作用来工作的；A．该图是奥斯特实验，说明通电导体周围存在磁场，故A不符合题意；B．该图毛皮摩擦过的橡胶棒都带负电，所以它们相互排斥，故B不符合题意；C．图中是通电导体在磁场中受力而运动，与扬声器的原理相同，故C符合题意；D．该图是探究电磁感应现象的实验，即闭合回路中的一部分导体做切割磁感线运动，会产生感应电流的现象，故D不符合题意故选：C。22．（2023•工业园区校级一模）疫情期间，居家学习的小明用图甲所示的“铜丝琴”演奏出了优美的乐曲，他将一根张紧的铜丝两端与扬声器接通，铜丝旁边放置一块磁铁，用手指拨动铜丝，就能使扬声器发声。如图中的实验能反映其工作原理的是（）A． B． C． D．【答案】B【分析】闭合电路的一部分导体，在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象；据此分析振动的铜丝中产生电流的原理是电磁感应现象，再逐项分析图中原理，得出结论。【解答】解：由题意可知，我们听到的声音是由扬声器发出的；铜丝与扬声器接通，构成了一个闭合电路，将铜丝放在磁场中（即铜丝旁边放置一块磁铁），当用手指拨动铜丝时，实际上就是让铜丝在磁场中做切割磁感线运动，铜丝中就会产生感应电流，感应电流通过扬声器时，扬声器振动发出优美的乐曲。A．图中是电磁铁，电磁铁利用电流的磁效应，故A错误；B．图中没有电源，当导体在磁场中做切割磁感线运动时会产生感应电流，电流计的指针会发生偏转，故B正确；C．图中是奥斯特实验，说明了电流的磁效应，故C错误；D．图中有电源，当给磁场中的导体通电时，导体在磁场中运动，说明通电导体在磁场中受到力的作用，故D错误。故选：B。23．（2023•保定一模）学校进行铸牢中华民族共同体意识的主题宣传活动，同学们用马头琴、冬不拉、葫芦丝合奏了乐曲《我和我的祖国》。演奏葫芦丝（图甲）时，手指按住不同的孔，发声空气柱的长度不同，振动的频率不同，声音的音调就不同。音箱（图乙）中的扬声器与电动机（填“发动机”、“发电机”或“电动机”）原理相同。【答案】音调；扬声器【分析】（1）声音的高低叫音调，音调与发声体振动的频率有关。（2）扬声器和电动机的原理相同，是利用通电导体在磁场中受力的作用制成的。【解答】解：演奏葫芦丝时，手指按住不同的孔，发声空气柱的长度不同，振动的频率不同，声音的音调就不同。音箱中的扬声器与电动机原理相同，都是利用通电导体在磁场中受力的作用制成的。故答案为：音调；电动机。24．（2023•获嘉县三模）扬声器，也叫喇叭，是把电信号转化为声信号的装置。如图所示，是一个动圈式扬声器的结构示意图。线圈中通入方向变化的电流，在磁场的作用下，带动锥形纸盆来回振动，产生声音。锥形纸盆振动幅度不同，产生的声音响度（选填“音调”、“响度”或“音色”）不同。扬声器的工作原理和电动机（选填“发电机”或“电动机”）的工作原理相同。【答案】振动；响度；电动机。【分析】（1）动圈式扬声器和电动机的原理相同，都是利用通电导体在磁场中受到力的作用的原理来工作的。（2）声音的大小叫响度，响度与振幅和距离声源的远近有关。【解答】解：如图所示，是一个动圈式扬声器的结构示意图。线圈中通入方向变化的电流，在磁场的作用下，带动锥形纸盆来回振动，产生声音。锥形纸盆振动幅度不同，产生的声音响度不同。扬声器的工作原理和电动机的工作原理相同。故答案为：振动；响度；电动机。【题型4直流电动机的原理】25．（2023•德惠市一模）新能源汽车已成为汽车工业发展趋势，图中可说明其核心部件电动机工作原理的是（）A． B． C． D．【答案】D【分析】电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受到力的作用而转动。【解答】解：A、图为奥斯特实验装置图，说明通电导线周围存在磁场，故A错误；B、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B错误；C、图为探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系图，说明线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁磁性越强，故C错误；D、闭合开关，导体在磁场中受力运动，是电动机的原理图，故D正确。故选：D。26．（2023•东阿县一模）在物流分拣中心，智能分拣机器人的投入使用，极大地提高了分拣效率，充电5分钟工作4小时，实现24小时不间断分拣，如图所示。机器人的动力装置为电动机，其工作原理是（）A．磁场对电流的作用，将机械能转化为电能 B．磁场对电流的作用，将电能转化为机械能 C．电磁感应原理，将机械能转化为电能 D．电磁感应原理，将电能转化为机械能【答案】B【分析】电动机的工作原理是：通电导体在磁场中受力运动。【解答】解：电动机在工作的过程中会消耗电能，电能主要转化为机械能，其工作原理是：通电导体在磁场中受力运动，即磁场对电流的作用。故选：B。27．（2023•瑶海区三模）下列关于物理知识的判断中，正确的是（）A．照镜子时，人距离平面镜越近，人在平面镜中所成的像越大 B．飞机正常飞行时，机翼上方空气流速大，压强小 C．电动机的工作原理是电磁感应现象 D．干电池给灯泡供电时，是将干电池的电能转化为化学能【答案】B【分析】（1）平面镜成像的特点是：物体在平面镜中所成的像是虚像，像和物体的大小相等，它们到镜面的距离相等；（2）流体在流速大的地方压强较小，在流速小的地方压强较大；（3）电动机的工作原理是通电导体在磁场受力运动；（4）干电池给灯泡供电时，将化学能转化为电能，再提供给灯泡。【解答】解：A、照镜子时，像和物体的大小相等，故A错误；B、飞机正常飞行时，机翼上方空气流速大，压强小，故B正确；C、电动机的工作原理是通电导体在磁场受力运动，故C错误；D、干电池给灯泡供电时，是将干电池的化学能转化为电能，故D错误。故选：B。28．（2023春•合川区校级月考）如图所示的现象中，下列对应表述正确的是（）A．如图甲所示反映的是电动机原理 B．如图乙所示是电磁感应现象 C．如图丙所示，司南静止时南极指向地理的北极 D．如图丁所示，电冰箱不接地仍能正常安全使用【答案】A【分析】（1）电动机是利用通电导体在磁场中受力而转动的原理工作的；（2）奥斯特实验说明了通电导体周围有磁场；（3）地球是一个巨大的磁体，地磁场的南极在地理北极附近，地磁场的北极在地理南极附近；（4）在家庭电路中，对于大功率的用电器或有金属外壳的用电器，工作时，必须用三脚插头，让其外壳接地。【解答】解：A、据图可知，图中有电源，通电后，磁场中的导体会受力运动，电动机是利用这一原理来工作的，电动机工作时主要将电能转化为机械能，故A正确；B、据图可知，此装置是奥斯特实验原理图，奥斯特实验说明了通电导体周围有磁场，电流方向改变时，磁场方向随之改变，故B错误；C、地球是一个巨大的磁体，地磁场的南极在地理北极附近，地磁场的北极在地理南极附近，故地磁场的磁感线是从地球南极附近发出回到北极附近，根据对“司南”的认识可知，“司南”静止时南极大致指向地理的南极附近，故C错误；D、有金属外壳的家用电器使用三孔插痤，让金属外壳接地可以防止漏电后，导致金属外壳带电而发生触电事故，故D错误。故选：A。29．（2023•锦州一模）（多选）关于下列四个装置的说法中正确的是（）A．图甲所示，滚动代替滑动可以有效的减小摩擦力 B．图乙所示，使用动力臂小于阻力臂的杠杆可以省力 C．图丙所示的是四冲程汽油机的做功冲程 D．图丁所示的是直流电动机的原理【答案】AD【分析】（1）减小滑动摩擦力的方法有将滑动变为滚动；（2）动力臂大于阻力臂时，是省力杠杆；（3）火花塞未点火，进气口和出气口都关闭，活塞向上运动，气缸容积减小，属于压缩冲程；（4）通电的线圈在磁场中受到力的作用而转动。【解答】解：A、图甲所示，滚动代替滑动可以有效的减小摩擦力，故A正确；B、图乙所示，使用动力臂小于阻力臂的杠杆是费力杠杆，故B错误；C、图丙所示的是四冲程汽油机的压缩冲程，故C错误；D、图丁所示的是直流电动机的原理，故D正确。故选：AD。30．（2023•海陵区三模）请回答下列与电和磁相关的物理问题。（1）为了研究通电螺线管周围的磁场分布情况，小明玻璃板上均匀地撒上铁屑，闭合开关，轻敲玻璃板，其分布情况如图甲。说明通电螺线管周围的磁场分布与条形磁体的磁场分布非常相似。若想知道电螺线管周围的磁场方向还要借助小磁针。（填一种器材）（2）如图乙，探究“让线圈转起来”的实验装置图，若将线圈两端的绝缘漆全部刮去，则线圈将来回转动（选填“来回转动”或“持续转动”）。若线圈一端的绝缘漆全部刮去，另一端刮去半周，在电源和开关之间接一灯泡，则在线圈转动的过程中，灯泡发光情况是闪烁发光。（3）如图丙，是一种称为“人工心脏泵”的体外装置，用来代替心脏，以推动血液循环。线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用，从而带动活塞运动。活塞筒通过阀门与血管相通，阀门S1只能向外开启，S2只能向内开启。线圈中的电流从B流向A时，活塞柄向右运动（选填“左”或“右”），血液从②流入①。（后2空选填①、②、③）【答案】见试题解答内容【分析】（1）通电螺线管周围的磁场和条形磁铁的磁场相似；小磁针可以显示磁场的方向。（2）直流电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。（3）根据安培定则判断通电螺线管的磁极，根据磁极间的相互作用规律和开关的状态判断血流方向。【解答】解：（1）为了研究通电螺线管周围的磁场分布情况，小明玻璃板上均匀地撒上铁屑，闭合开关，轻敲玻璃板，其分布情况如图甲。说明通电螺线管周围的磁场分布与条形磁体的磁场分布非常相似。若想知道电螺线管周围的磁场方向还要借助小磁针。（2）若将线圈两端的绝缘漆全部刮去，则线圈将来回转动，因为不能自动改变电流方向，线圈不能持续转动下去。若线圈一端的绝缘漆全部刮去，另一端刮去半周，在电源和开关之间接一灯泡，则在线圈转动的过程中，灯泡发光情况是闪烁发光，因为电流时断时续。（3）线圈中的电流从B流向A时，通电螺线管的左端是N极，和左边的磁体之间是同名磁极互相排斥，活塞柄向右运动，开关S2关闭，血液从②流入①。故答案为：（1）条形磁体；小磁针；（2）来回转动；闪烁发光；（3）右；②；①。31．（2023•虎丘区校级二模）随着生活水平的提高，汽车已经进入百姓家庭，它应用了许多物理知识，请你解答：（1）汽油机是汽车的“心脏”。一台四冲程汽油机工作时曲轴转速是1800r/min，此汽油机每秒钟完成15个做功冲程，其中压缩冲程将机械能转化为内能；（2）汽车散热器等制冷设备常用水作为冷却剂，这是利用了水的比热容较大的性质；如果汽车散热器中装有5kg的水，在温度升高10℃的过程中，水吸收的热量是2.1×105J。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]；（3）有一款太阳能汽车，太阳光照射到该车电池板上的总功率为8×103W时，电池产生的电压是120V，该电压对车上电动机提供的电流是8A，该电动机的机械效率为80%。电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，此时电动机每分钟消耗的电能是5.76×104J；该电动机线圈电阻为3Ω。（机械摩擦忽略不计）【答案】（1）15；压缩；（2）比热容；2.1×105；（3）5.76×104；3。【分析】（1）在四冲程内燃机的一个工作循环中，曲轴转两圈，完成4个冲程，对外做功1次；压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能；（2）水的比热容大，常用水作为冷却剂；利用公式Q＝cmΔt求出水吸收的热量；（3）电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动；知道电池电压、对车上电动机提供的电流和工作时间，利用W＝UIt计算电动机每分钟消耗的电能；根据Q＝（1﹣η）W求出电动机线圈产生的热量，再利用Q＝I2Rt求出电动机线圈的阻值。【解答】解：（1）一台四冲程汽油机工作时曲轴转速是1800r/min＝30r/s；曲轴每转两圈对外做一次功，则该汽油机每秒对外做功次数为15次；其中压缩冲程将机械能转化为内能；（2）因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以汽车散热器常用水作为冷却剂。水吸收的热量为：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×5kg×10℃＝2.1×105J；（3）电动机的工作原理：通电线圈在磁场中受力转动；电动机每分钟消耗的电能：W＝UIt＝120V×8A×60s＝5.76×104J；电动机线圈每分钟产生的热量：Q＝（1﹣η）W＝（1﹣80%）×5.76×104J＝1.152×104J，由Q＝I2Rt可得，电动机线圈的阻值为：R＝＝＝3Ω。故答案为：（1）15；压缩；（2）比热容；2.1×105；（3）5.76×104；3。32．（2023•新城区校级一模）高铁的广泛应用使人们的出行更加便捷。放假期间，小明与家人乘坐高铁从西安到成都游玩。如图是他们乘坐的“和谐号”高铁列车，表是它的部分参数（g＝10N/kg）满载时总质量1000t车轮与铁轨接触总面积0.08m2运营速度250km/h（1）高速铁路采用电力牵引作为动力，电力机车（电动机）的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动。（2）满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压强是多少？（3）西安至汉中的路程为240km，从西安到汉中需要多长时间？（4）某趟列车从西安到汉中实际运行速度是216km/h，设列车在水平轨道上做匀速直线运动，所受阻力是其满载时重力的0.01倍，此过程中牵引力的功率是多少？【答案】（1）通电线圈在磁场中受力转动；（2）满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压强是1.25×108Pa；（3）西安至汉中的路程为240km，从西安到汉中需要0.96h；（4）此过程中牵引力的功率是6×106W。【分析】（1）电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理来工作的。（2）根据压强公式进行计算。（3）根据进行计算。（4）根据P＝Fv进行计算。【解答】解：（1）电力机车（电动机）的工作原理是：通电线圈在磁场中受力转动。（2）列车满载时对轨道的压力为：F＝G＝mg＝1000×103kg×10N/kg＝1×107N；列车满载时对轨道的压强为：。（3）从西安到汉中需要的时间为：；（4）此时列车受到的阻力和牵引力是一对平衡力，所以有牵引力为：F＝f＝0.01G＝0.01mg＝0.01×107N＝1×105N；此时的实际运行速度为：v'＝216km/h＝60m/s；牵引力的功率为：。答：（1）通电线圈在磁场中受力转动；（2）满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压强是1.25×108Pa；（3）西安至汉中的路程为240km，从西安到汉中需要0.96h；（4）此过程中牵引力的功率是6×106W。【题型5直流电动机的应用】33．（2020•山西）如图所示，小明用漆包线、两节干电池、磁铁等器材，成功制作了一个小小电动机。他想改变电动机线圈转动的方向，下列方法可行的是（）A．只增强磁铁的磁性 B．只增加线圈的匝数 C．只增大线圈中的电流 D．只将磁铁的磁极对调【答案】D【分析】电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的，所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关；电动机的转动速度与电流的大小、磁场的强弱和线圈匝数有关。【解答】解：A、只增强磁铁的磁性可以增加电动机的转动速度，不能改变转动方向，故A错误。B、只增加线圈的匝数可以改变电动机的转动速度，不能改变转动方向，故B错误。C、只增大线圈中的电流可以增加电动机的转动速度，不能改变转动方向，故C错误。D、只将磁铁的磁极对调，改变了磁场方向，改变了转动方向，故D正确。故选：D。34．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．仅改变磁感线的方向可以改变线圈转动的方向 B．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能 C．使线圈连续不停地转动下去是靠电磁继电器来实现的 D．电动机是利用电磁感应的原理工作的【答案】A【分析】电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的，且所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关；工作时，消耗电能产生机械能，所以是将电能转化为机械能的过程；且使得线圈持续转动的原因是换向器。【解答】解：A、电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的，且所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，故仅改变磁感线的方向可以改变线圈转动的方向，故A正确；B、电动机工作过程中，消耗的电能大部分转化为机械能，有一部分电能转化成了热能，故B错误；C、使线圈连续不停地转动下去是靠换向器来实现的，故C错误；D、电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的，故D错误；故选：A。35．（2021秋•威县校级月考）（多选）安装直流电动机模型，在接通电路时，线圈中有电流，电动机不转，造成这一现象的原因不可能是（）A．线圈刚好处于平衡位置 B．轴受到的摩擦力太大 C．电源的正负极接反 D．电源的电压太低【答案】AC【分析】电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动。对环境要求较为严格，既要求通电，又要有磁场，而且需要接触良好，所以很容易产生问题。电动机不工作的原因很多，需要具体情况具体分析。【解答】解：A、线圈刚好在平衡位置，电动机的电刷和换向器的绝缘部分接触，线圈中无电流，电动机不会转动。而题目中是有电流不转动，不可能造成这一现象（有电流时，电动机不转动），故A符合题意。B、轴受到的摩擦力太大了，电动机中有电流不转动，电动机不会转动，故B不合题意。C、电源的正负极接反了，电动机中有电流，会向相反方向转动，不可能造成这一现象（有电流时，电动机不转动），故C符合题意。D、电源电压太小，电动机线圈受到的磁场力较小，电动机不能转，可能造成这一现象（有电流时，电动机不转动），故D不符合题意。故选：AC。36．（2021春•靖安县校级月考）直流电动机中，换向器的作用是当线圈转到平衡位置时，就能自动改变线圈中电流的方向，使线圈可以不停地转动下去。【答案】见试题解答内容【分析】本题考查电动机的相关基础知识。电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动或通电导体在磁场中受力，影响受力转动方向的因素有磁场方向和电流方向两个，换向器的作用是当线圈刚转过平衡位置时，改变电流方向，它是两个金属半环。【解答