专题16.3磁场对电流的作用电动机

第16章电磁转换16.3磁场对电流的作用目录TOC\o"13"\h\z\u 1 1 2 4 11一、磁场对电流的作用（1）19世纪初，安培发现：磁场对通电导体有力的作用，力的方向与电流的方向和磁场方向有关。（2）导体的受力方向：=1\*GB3①当电流方向或磁场方向中有一个发生改变时，导体的受力方向就会改变；=2\*GB3②当电流方向和磁场方向同时发生改变时，导体的受力方向不会改变。导体受力的大小：导体中电流越大，所在磁场越强，导体在磁场中受到的力越大。二、直流电动机的原理（1）原理：通电线圈在磁场中受力转动。（2）组成：定子（固定不动的部分）和转子（转动的部分）。（3）平衡位置：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.（4）换向器：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，保持线圈持续转动。（5）能量转化：电动机工作时，将电能转化为机械能。三、磁场对电流的作用探究（1）直流电动机的转动方向与磁场方向、导线电流方向有关。（2）电动机的转动速度与磁场强弱、电流的大小有关。科学家法国物理学家：安培内容磁场对电流有力的作用，力的方向与电流的方向和磁场方向有关；产生条件=1\*GB3①有磁场=2\*GB3②导线有电流通过=3\*GB3③通电导线与磁场方向不平行探究磁场对电流的作用实验特点：有电源结果：导线运动本质：通过磁场发生作用提示=1\*GB3①电流方向或磁场方向中有一个改变，受力方向改变；=2\*GB3②电流方向和磁场方向同时改变时，受力方向不改变。=3\*GB3③通电导线与磁场方向平行不受力，垂直受力最大。应用电动机、磁电式电流表电压表等。磁场对电流的作用探究磁场对电流的作用实验（1）特点：有电源（2）实质：通过磁场发生作用。（3）结果：导线运动。（4）结论：磁场对通电导体有力的作用，力的方向与电流的方向和磁场方向有关。【例1】如图所示，闭合开关，导体M就会运动起来，下列说法正确的是（）A.发电机是利用这一原理工作的B.在此过程中，机械能转化为电能C.此实验说明磁场对通电导体有力的作用D.同时改变电流方向和磁场方向，可以改变导体M的运动方向【答案】C；【解析】A选项，利用这一原理工作的是电动机而不是发电机，故A错误B选项，此过程中应该是电能转化为机械能，故B错误。C选项，此实验说明磁场对通电导体有力的作用，故C正确D选项，同时改变电流方向和磁场方向，不能改变导体m的运动方向，故D错误。【常考1】磁场对电流的作用与实验【例1】图中所示是检验磁场对通电导体作用力的实验装置。当导线ab中有某方向电流通过时，它受到磁场的作用力向上。(1)如果仅将两磁极对调位置，导线ab受力向______；(2)如果磁极位置不变仅改变ab中的电流方向，导线ab受力向______；(3)如果同时对调磁极位置和改变电流方向，导线ab受力向______.(4)从能量转化来看，将能转化为能；装置是利用其原理制成的。【答案】(1)下；(2)下；(3)上；(4)电能；机械能，电动机。【解析】由左手定则可得，通电导线的电流由a向b，则(1)磁极对调后，由左手定则可判出导线受力向下；(2)电流方向改变，由左手定则可判出导线受力向下；(3)将磁极和电流同时改变后，由左手定则得受力方向不变，仍向上。(4)通电导体在磁场中受到力的作用，是由电能转化为机械能，电动机就是利用这个原理制作的。【例2】（2019·绵竹）用如图所示的装置探究通电导线在磁场中的受力情况。接通电源，发现道题ab向左运动；把电源正负极对调后接入电路，发现导体ab向右运动。这个实验事实说明通电导线在磁场中受力（

）A．方向与电流方向有关B．方向与磁感线方向有关C．大小与电流大小有关D．大小与磁场强弱有关【答案】A【解析】通电导线在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向有关。接通电源，发现导体ab向左运动，把电源正负极对调后接入电路，电流的方向改变了，发现导体ab向右运动。说明通电导线在磁场中受力方向跟电流方向有关，故A正确。【常考2】导体受力方向判断【例3】（2020·宿迁）如图所示，当闭合开关的瞬间，导体棒AB水平向右运动；若同时对调电源与磁体的两极，再次闭合开关时，导体棒AB的运动方向是（）A.水平向右 B.水平向左 C.竖直向上 D.竖直向下【答案】A【解析】通电导体在磁场中的受力方向与电流的方向和磁场的方向有关，同时对调电源与磁体的两极，即同时改变电流的方向和磁场的方向，则导体受力方向不变，还是水平向右运动。故选A。【例4】（2019·广东）如图所示，闭合开关，静止的导体棒ab在轨道上向右运动，说明了通电导体在磁场中受到______的作用。若只将电源的正、负极对调，则导体棒ab将向_______运动（选填“左”或“右”）；若只将蹄形磁铁的N、S极对调，则导体棒ab将向_______运动（选填“左”或“右”）。【答案】力；左；左。【解析】闭合开关，导体棒在轨道上由静止变成运动，说明导体棒的运动状态发生了变化，也就说明导体棒受到了力的作用，而这个力的施力物体显然是磁场，所以这个现象说明通电导体在磁场中受到力的作用。由于磁场对通电导体力的作用方向跟电流方向、磁场方向均有关，即若只改变导体中的电流方向，导体受到磁场的力的方向会改变；若只改变磁场的方向，导体受到磁场的力的方向也会改变；若同时改变导体中的电流方向和磁场方向，则导体受到磁场的力的方向不改变。因此，若只将电源的正、负极对调，即使导体中的电流方向与原来相反，则磁场对导体棒的作用力的方向也会与原来相反，所以导体棒将向左运动；若只将蹄形磁铁的N、S极对调，即使磁场方向与原来相反，则磁场对导体棒的作用力的方向也会与原来相反，所以导体棒将向左运动。【常考3】电动机的原理与能量转换【例5】如图所示为直流电动机的工作原理。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.电动机工作过程中，线圈中也会产生感应电流C.电动机的线圈转动1周的过程中电流方向改变4次D.电动机中的线圈转动是利用了惯性，所以线圈质量越大越好【答案】B【解析】A.电动机工作过程中，消耗的电能大部分转化为机械能，但也有少部分转化为内能，故A错误；B.电动机工作过程中，线圈在磁场中切割磁感线，因此在线圈中也产生感应电流，故B正确；C.电动机工作过程中，线圈中的电流方向周期性变化，转一周电流方向改变2次，故C错误；D.电动机中的线圈转动是利用了惯性，但线圈的质量不能太大，太大启动时也困难，故D错误。故选B。【例6】（2019·东营）如图所示,研究磁场对通电导线作用的实验装置,当闭合开关,电流由a至b通过导线ab时,导线ab向左运动,下列说法正确的是()A.只改变电流方向时，导线ab向右运动，机械能转化为电能B.只改变磁场方向时，导线ab向左运动，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向左运动，电能转化为机械能D.电流方向和磁场方向同时改变时，导线ab向右运动，机械能转化为电能【答案】C【解析】A.磁场方向不变，只改变电流方向时，导线ab的运动方向改变，则导线ab向右运动，电能转化为机械能，说法错误。B.电流方向不变，只改变磁场方向时，导线ab的运动方向改变，则导线ab向右运动，电能转化为机械能，说法错误。CD、电流方向和磁场方向同时改变时，导线ab的运动方向不变，即导线ab向左运动，电能转化为机械能，C项说法正确，D项错误。故选：C。1.（2020·娄底）下列对物理现象的描述正确的是（）A．图甲：晴朗天气我们看到湖中的倒影是光的折射现象 B．图乙：闭合开关，小磁针静止时N极指向左侧 C．图丙：软木塞飞出，管内水蒸气的内能减小，内能转化为机械能 D．图丁：通电线圈abcd在磁场中受力而转动，发电机是根据这一原理制成的【答案】C【解析】A、水中倒影是因为景物的光线经水面反射形成的，属于光的反射现象，故A错误；B、根据安培定则可知，螺线管左端为S极，异名磁极相互吸引，所以小磁针的右端应该为N极，故B错误；C、软木塞飞出时，管内水蒸气的内能减小，软木塞的动能增加，是内能转化为动能（机械能），故C正确；D、电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，与丁图原理相同，故D错误。故选：C。2.如图所示，在闭合开关S的瞬间，ab棒水平向左运动；若将电池反接并接通开关S，ab棒的运动方向是（）A.水平向左B.水平向右C.竖直向上D.竖直向下【答案】B【解析】安培力方向由电流方向和磁场方向共同决定，当其中一个方向改变时，安培力方向与原来相反；若同时改变电流方向和磁场方向则安培力方向不变；由此可知若将电池反接并接通开关S，ab棒的运动方向与原来方向相反即水平向右。故选B。3.（2020·南京）如图是一台正在工作的电扇。下图四个实验能反映其工作原理的是（）A. B. C. D.【答案】C【解析】电风扇的工作原理是通电导线在磁场中受力运动。A．该实验是奥斯特实验，说明通电导体周围存在磁场，是电流的磁效应，故A不符合题意；B．该实验中，闭合开关，拨动风扇，小灯泡会发光，说明闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流，是机械能转化为电能，故B不符合题意；C．该实验中，当给导体中通电时，通电导体在磁场中受力的作用而运动，与电扇的工作原理相同，故C符合题意；D．该实验是探究影响电磁铁磁性大小因素的实验，利用的电流的磁效应，故D不符合题意。故选C。4.（2020·泰州市兴化市一模）如图为直流电动机的工作原理图，分析正确的是（）。A．改变磁场方向可以改变线圈转动的方向；B．电动机通电后不转，一定是电路断路；C．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能；D．线圈连续转动是靠电磁继电器来实现的【答案】A。【解析】A、改变磁场方向可以改变线圈转动方向。故A正确。B、电动机通电后不转原因：电流太小；磁场磁性太弱；断路；线圈处于平衡位置。故B错误。C、电动机工作时电能大部分转化为机械能，还有一小部分转化为内能。故C错误。D、换向器在线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线圈中的电流方向，能使线圈连续转动下去。故D错误。故选A。5.如图所示，干电池底部吸有强磁铁(可导电)．在干电池的正极上支有一“门”子形导线框，导线框B侧和套在强磁铁上导电圆环C连接，导线框和圆环C能够一起绕干电池持续转动，圆环C在转动过程中与强磁铁接触良好．导线框转动的动力来源（）A．只有线框A侧受到磁场对电流的作用B．只有线框B侧受到磁场对电流的作用C．线框A侧、B侧都受到磁场对电流的作用D．线框A侧、B侧都不受到磁场对电流的作用，是受到的其他外力【答案】B【解析】线框B侧与导电圆环组成闭合电路，通电导体在磁场中受力的作用而运动，线框A侧中没有电流通过，所以不会受到磁场力的作用，故B正确；A、C、D不正确．6.（2020·无锡全真模拟）抽油烟机的核心部件是电动机，图中与电动机的工作原理相同的是图（选填“甲”或“乙”）；抽油烟机工作时是利用气体流速大，压强的原理把油烟抽到室外。【答案】乙；小。【解析】抽油烟机的核心部件是电动机，抽油烟机工作时消耗电能，产生机械能，是利用通电导体在磁场中受力而转动；图甲中没有电源，是原理是电磁感应现象，图乙有电源，是利用通电导体在磁场中受力而转动，是电动机的原理图，所以与电动机的工作原理相同的是乙图；由流体压强与流速的关系：流速越大的位置压强越小，可知抽油烟机在工作时，由于转动的扇叶处气体的流速大，压强小，从而在周围大气压的作用下将油烟压向扇口排出。故答案为：乙；小。7.一个线圈在磁场中转到如果所示的位置，虽然通电，而且ab和cd两边受到力的作用，但线圈却不能继续转动，这是因为整个线圈受到_______力的作用.在实际的电动机中，要实现线圈持续转动，采用的办法是加装一个_____，其作用是每当线圈转过平衡位置时，能自动改变线圈中的_______。【答案】平衡力；换向器；电流方向。【解析】由图示可知，通电导线ab和cd导线与磁感线垂直时，导线ab受到向上的力，cd导线受到向下的力，它们受到平衡力的作用．

线圈在图示位置，磁场力的作用线过转轴，力臂为零（磁场力的力矩为零），因此线圈在图示位置不能继续转动．若要使线圈继续转动，必须安装换向器，及时改变电流方向，从而改变导线受力方向，从而使线圈持续转动．故答案为：平衡力；换向器；电流方向．8.（2019·徐州）两个磁体之间有力的作用，同名磁极相____；通电导线能使小磁针发生偏转，这是因为通电导线周围存在____；如图所示，把通电导线放在两个磁极中间，磁极对导线的力垂直指向纸里，如果导线中电流方向相反，则磁极对导线的力垂直指向____（填“纸里”或“纸外”）。【答案】斥；磁场；纸外；【解析】两个磁体之间有力的作用，同名磁极相互排斥；通电导线能使小磁针发生偏转，这说明通电导线周围存在磁场，这种现象叫电流的磁效应；通电导体在磁场中受力的作用而运动，运动方向与电流的方向和磁感线的方向有关，只改变电流方向，导体受力方向改变，则此时磁极对导线的力垂直指向纸外。故答案为：斥；磁场；纸外。9.（2020·盐城）如图所示，在“探究磁场对电流的作用”实验中，给直导线通电，观察到它向右运动，只改变直导线中电流的______，导线的运动方向会发生改变。这个过程将______能转化为直导线的机械能。日常生活中的______（电动机/发电机）就是利用这个原理制成的。【答案】方向；电；电动机；【解析】[1][2][3]给直导线通电，发现它向右运动，只改变直导线中电流的方向，发现它向左运动，导线的运动方向发生改变，此过程中，消耗电能，产生机械能，将电能转化为机械能。电动机就是根据此原理制成的。10.如图所示,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连续转动。电动机工作时是把电能转化为。

【答案】电流方向；机械能；【解析】在直流电动机中,换向器的作用是每当线圈转过平衡位置时,自动改变线圈中的电流方向,从而保证线圈向同一方向转动。答案电流方向；机械能。11.如图所示的实验装置,在两根水平且平行的金属轨道上放一根轻质导体ab。(1)接通电源,这时会看到导体ab向左运动,这表明。

(2)若只对调磁体的磁极或只改变导体ab中的电流方向,观察到导体ab均向右运动,这表明。

(3)如果把磁体的两极对调,同时改变通过导体ab中的电流方向,会看到导体ab的运动方向跟原来(选填“相同”或“相反”)。

【答案】(1)通电导体在磁场中会受力的作用；(2)通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向和电流方向均有关；(3)相同；【解析】（1）接通电源会看到导体ab向左运动,说明ab受到向左的力的作用,这表明通电导体在磁场中会受力的作用。（2）只对调磁体的磁极或只改变导体ab中的电流方向,观察到导体ab均向右运动,说明ab所受力的方向发生了改变,这表明通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向和电流方向均有关。(3)如果把磁体的两极对调,同时改变通过导体ab中的电流方向,即等于改变了两个因素,所以会看到导体ab的运动方向跟原来相同。答案(1)通电导体在磁场中会受力的作用(2)通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向和电流方向均有关(3)相同。1.如图所示是研究通电导体在磁场中的受力情况的实验装置，通电后导体AB向右运动，若要使AB向左运动，下列办法可行的是（ ）A.将滑动变阻器的滑片向左滑动B.将滑动变阻器的滑片向右滑动C.改变导体中的电流方向，同时改变磁场方向D.将磁体的磁极对调【答案】D【解析】A.将滑动变阻器的滑片P向左移动，增大电路中的电流，会改变受力大小，但不会改变运动方向，故A不可行；B.将滑动变阻器的滑片P向右移动，减小电路中的电流，会改变受力大小，但不会改变运动方向，故B不可行；C.改变导体中的电流方向，同时改变磁场方向，受力方向不变，不可行；D.将磁体的磁极对调，受力方向改变，可行。故选D。2.如图所示，线圈abcd位于磁场中，S与1接通时，ab段导线受磁场力F的方向向上；当S改为与2接通时，ab段导线受磁场力（）A.方向向下B.方向向上C.为零，因为电源反接D.为零，因为电路一定是断路【答案】A【解析】如图所示，线圈abcd位于磁场中，S与1接通时，ab段导线受磁场力F的方向向上；当S改为与2接通时，磁场方向不变，导体中电流方向相反了，则ab段导线受磁场力相反，方向向下。故选A。（2020·齐齐哈尔）如今，电动车已经成为人们常用的代步工具之一，电动车的“心脏”是电动机，它比传统的内燃机效率更高，也更加环保，在如图所示的四个装置中，与电动机工作原理相同的是（）A． B． C． D．【答案】D【解析】电动机是利用通电导体在磁场里受力运动的原理制成的。A、图中装置中含有电磁铁，是电流的磁效应，与电动动机的原理不同，故A不符合题意；B、图中是电磁铁，是利用电流的磁效应工作的，与电动机的原理不同，故B不符合题意；C、图中闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中产生感应电流，是电磁感应现象，是发电机的原理图，与电动机的原理不同，故C不符合题意；D、图中有电源，通电导体在磁场中受力运动，是电动机的原理，故D符合题意。故选：D。4.（2020·乐山）下列所示的实验装置中，能说明电动机工作原理的是（）A. B. C.D.【答案】A【解析】A．开关闭合后，通电导体受到磁场的作用，可以在导轨上运动，将电能转化为机械能。这是电动机的工作原理。A选项符合题意；B．因为地磁场的作用，磁体会指示南北方向。B选项不符合题意；C．闭合电路的部分导体在磁场中运动，电路中会产生电流，这是发电机的工作原理。C选项不符合题意；D．线圈在磁场中运动，电路中产生电流，这是交流发电机工作原理。D选项不符合题意。故选A。5.（2020·黔西南州）如图所示是实验室电流表的内部结构图，处在磁场中的线圈有电流通过时，线圈会带动指针一起偏转。下列四幅图中与此电流表工作原理相同的是()A. B. C. D.【答案】A【解析】由题知，电流表工作原理：通电线圈在磁场中受力而转动，因此可以利用电流表指针转动幅度来体现电路中电流的大小。A．A图为研究通电导体在磁场中受力运动的实验，是电动机的原理图，与电流表工作原理相同，故A符合题意；B．B图是奥斯特实验，说明通电导体周围存在磁场，与电流表的工作原理无关，故B不符合题意；C．C图探究的是电磁感应现象的实验，与电流表的工作原理无关，故C不符合题意；D．D图探究的是电磁铁磁性影响因素的实验，与电流表的工作原理无关，故D不符合题意。故选A。6.如图1所示，“○”表示垂直纸面的一根导体，这是闭合电路的一部分，“·”表示导体中电流垂直纸面向外，“×”表示导体中电流垂直纸面向里．箭头表示导体运动方向．请你根据a图中的信息，在b、c、d图中画出导体运动方向．NNSSNNSSN··××abcd图1··【答案】【解析】通电导体在磁场中受力运动，运动方向跟电流方向和磁场方向有关．当只改电流方向或磁场方向时其运动方向就会发生改变．如果同时改变电流方向和磁场方向，其运动方向不会发生改变7.（2020·连云港）白炽灯是一种电流通过灯丝，灯丝发热发光的照明电器，将强磁体靠近通电白炽灯的灯丝，如图所示，可以观察到灯丝______，说明______，由此原理可以制成______。【答案】晃动；通电导体在磁场中受力；电动机。【解析】将强磁体靠近通电白炽灯的灯丝，发现灯丝在晃动，说明通电导体在磁场中受力的作用，电动机是根据此原理制成的。8.如图所示,在一绝缘棒下部用导线悬挂金属棒AB,AB置于马蹄形磁铁内,当通以图示方向的电流时,磁场对通电导线(填“有”或“无”)力的作用。若此时看到AB棒向右侧摆动,仅改变电流方向时可看到AB棒向(填“左”或“右”)侧摆动;若仅将磁铁翻转,可看到AB棒向(填“左”或“右”)侧摆动。这一现象说明，通电导线受到磁场作用的力的方向与方向和方向有关。【答案】有；左；左；电流；磁场【解析】当通以图示方向的电流时，磁场对通电导线有力的作用；如图，看到AB棒向右侧摆动，若仅改变电流方向时，AB棒受力方向将变化，AB棒向左侧摆动；若仅将磁铁翻转，改变磁场方向，AB棒受力方向变化，将向左侧摆动。这一现象说明，通电导线受到磁场作用的力的方向与电流方向和磁场方向有关。故答案为：有；左；左；电流；磁场。9.如图是小华同学探究“让线圈转起来”的实验装置，线圈能够转动的原因是_____________，在实验中为了使线圈能持续转动，采取的办法是；要想使线圈的转动方向与原来的相反，采用______________或者_____________的方法。【答案】通电线圈在磁场中会受到力转动；电；机械；线圈一头的绝缘漆刮去，另一头刮去一半；使用换向器改变电流方向或者改变磁场方向．【解析】通电线圈在磁场中会受到力转动；电；机械；线圈一头的绝缘漆刮去，另一头刮去一半；使用换向器改变电流方向或者改变磁场方向．根据电动机的原