北京课改版九全物理 第12章 5 磁场对通电导体的作用 能力（含解析）

北京课改版九全物理 第12章 5 磁场对通电导体的作用 能力
一、单项选择题（共2小题；共8分）
1. 如图所示，闭合开关，导体 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 的运动方向
2. 如图中， 表示导线中的电流方向垂直于纸面向里， 表示导线中电流方向垂直于纸面向外。 是磁场对通电导线的作用力。下列哪个选项中，磁场对通电导线的作用力与图中 的方向相同
A. B.
C. D.
二、双项选择题（共1小题；共4分）
3. 同学们利用如图所示的装置进行实验。实验中将金属导体棒 放在磁场中两根平行的金属导轨上，闭合开关，导体棒 向右运动；将磁体的磁极对调，闭合开关，导体棒 向左运动。由上述实验现象可以得出的结论是
A. 磁场对通电导体可以产生力的作用
B. 导体棒 在磁场中的受力方向与磁场方向有关
C. 导体棒 在磁场中的受力方向与电流大小有关
D. 导体棒 在磁场中的受力大小与磁场强弱有关
三、填空题（共3小题；共12分）
4. 如图所示，要改变通电导体 在磁场中的受力方向，可以通过改变电流方向或改变 方向来实现。通电导体在磁场中运动，消耗了电能，得到了 能。
5. 如图所示，某同学在探究通电导体在磁场中受到力的作用的实验中，用两根平行且水平的金属轨道把一根直导体 支起来，并让这根导体处于蹄形磁体的磁场中。该同学调节滑动变阻器滑片 的位置，闭合开关后，发现直导体保持静止，此时电流表的示数为 ；然后该同学改变滑动变阻器滑片 的位置，闭合开关后，发现直导体在磁场中由静止开始沿轨道运动起来，此时电流表示数为 且 。该同学探究的问题是：通电导体在磁场中所受力的大小与 是否有关。
6. 如图所示，闭合开关，静止的导体棒 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 将向 运动（选填“左”或“右”）；若只将蹄形磁铁的 ， 极对调，则导体棒 将向 （选填“左”或“右”）运动。
四、实验题（共3小题；共14分）
7. 如图甲所示为小东同学探究“通电导体在磁场中受力”的实验电路。他接通电源，观察并记录了图乙所示的（）（）（）三组实验现象：（）蹄形磁体 极在上方，导体棒通入由 至 方向的电流时，受力方向水平向右；（）蹄形磁体 极在上方，导体棒通入由 至 方向的电流时，受力方向水平向左；（）蹄形磁体 极在上方，通入由 至 方向的电流时，导体棒受力方向水平向左。根据小东所记录的三组实验现象，请你提出一个可探究的科学问题： 。
8. 在科技节比赛中，小明参加了自制电磁秋千比赛，按照如下操作，组装了如图所示的装置。
步骤一：用模板做成一个支架，分别将两个螺丝钉穿过支架顶端的木板固定好，将电源的正、负极分别连接到两个螺丝钉上。
步骤二：将漆包线绕成一个长方形的线圈，两端预留出 左右，在漆包线两端的适当位置刮掉绝缘漆并做成弯钩挂在螺丝钉上，以使连接线圈的导线只在竖直位置附近时电路处于导通状态。
步骤三：在线圈正下方放置一块磁铁。
（1）秋千组装后用手助推一下线圈，然后接通电源，线圈会前后不停地摆动，则线圈在不停摆动过程中 。
A．线圈向高处运动的过程中受到磁场的作用力
B．线圈向低处运动的过程中受到磁场的作用力
C．线圈运动的整个过程中都受到磁场的作用力
D．线圈运动到最低点附近时受到磁场的作用力
（2）如图所示的四个实验中，跟电磁秋千的工作原理相似的是 。
9. 如图甲所示是课本上“通电导线在磁场中受力”的实验示意图。小谦同学实际探究时，在电路上连接了一个滑动变阻器，实验记录如表：
（1）用笔画线代替导线，在乙图中将变阻器正确连入电路，小谦在电路中接入滑动变阻器的作用是 。
（2）比较实验 和 ，说明通电导线在磁场中受力方向与 有关。比较实验 ，说明通电导线在磁场中受力方向与电流方向有关。
（3）小谦通过观察导线运动方向，来判断导线在磁场中受力方向，用到的科学方法是 。
五、科普阅读题（共2小题；共20分）
10. 小芳学习了通电导体在磁场中受力运动后，就想，通电导体在磁场中受力的大小与什么有关呢 她找来几个要好的同学开始讨论和猜想，既然电流有大小之分，磁场有强弱之分，那么通电导体在磁场中受力的大小是否与这两者有关呢 于是他们开始做实验。首先按照课堂上探究通电导体在磁场中受力运动的实验装置重新安装了仪器，并且多串联了一个滑动变阻器和电流表，以便改变通电导体的电流大小。闭合开关后先逐渐增大电流，观察导体的运动情况，发现通电导体在磁场中受力运动的速度增大；然后她又保持电流大小不变，换用磁性强的磁铁来进行实验，发现通电导体在磁场中受力运动的速度也变大。根据你刚才的阅读，请回答下列问题。
（1）小芳从自己的实验中得出的结论是： 。
（2）他们在实验中主要用到了哪两种研究的方法 和 。
（3）若想让通电导体在磁场中运动的速度更快些，可以采用哪些措施 写出两点即可 ； 。
（4）请你解释一下，在做实验时选择了用了时间比较长的电池做电源（如图所示），通电导体为什么在磁场中不运动
11. 如图是无针注射器，它能按照事先制定的程序给不同深度的皮肤注射各种剂量的药物。对患有“针头恐惧症”的病人来说，由于这种创新性注射器不会让患者疼痛，将来可能大受欢迎。研究人员表示，这种技术有很多好处：大幅减少医生和护士使用针头注射器时不小心扎到他们自己的意外事故；另外，有些患者想方设法避开定期注射胰岛素等药物时所带来的不适，而这种无针注射装置有助于改善这种状况，让这类患者欣然接受药物注射。这种设计是建立在一种名为“洛伦兹力致动器”的机械装置基础上的。这种装置很小，但功能强大，外面缠绕着金属线圈，和存放药物的安瓿瓶内的一个活塞相连。通电时，这种无针注射器内的电流与磁体的磁场相互作用，产生强大助推力，推动活塞前进，以高压高速（几乎接近空气中的声速）将药物通过安瓿瓶喷嘴喷射出来，而这个喷嘴就和蚊子的尖喙一样细。并且，不同的皮肤类型需要各种相应的压力才能将足够剂量的药物喷射到所需深度。
（1）无针注射是依靠磁场对 有力的作用，推动活塞工作的。
（2）安瓿瓶喷嘴的设计应满足面积 （选填“大”或“小”），对皮肤压强 （选填“大”或“小”）。
（3）洛伦兹力的本质是 。
A．磁场对运动电荷有力的作用
B．电磁感应
C．电压是形成电流的原因
六、综合应用题（共1小题；共13分）
12. 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 搭在干电池的正极和磁铁上（如图），导线框 就会以干电池为轴转动起来。
（1）图中 条弧线为磁感线，请标出它们的方向。
（2）如果将磁铁的 、 极对调，导线框将 。
（3）通电时间稍长，干电池会明显发热，原因是 。
答案
第一部分
1. C
【解析】此现象的原理是通电导体在磁场中受力而发生运动，电能转化为机械能，电动机是利用这一原理工作的，故A、B错误，C正确；通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向都有关，如果同时改变电流方向和磁场方向，受力方向不发生改变，故D错误。
2. B
【解析】D项中螺线管的导线中无电流通过，无磁场产生，故D错误。其余选项中螺线管的导线绕法是一致的，则产生的磁场方向只与线圈内的电流方向有关。B项中导线处的磁场方向与题图相反，导线里的电流方向也相反，所以B项中的导线受力方向与 的方向相同，故B正确。
第二部分
3. A， B
【解析】闭合开关后，发现通电导体在磁场中受力而运动，当改变磁场的方向时，发现通电导体受力的方向也发生改变，由此可知通电导体在磁场中的受力方向与磁场的方向有关，故A、B 选项正确。
第三部分
4. 磁场；机械
【解析】通电导体在磁场中受力的方向跟磁场方向和通电导体中电流的方向有关，因此要改变通电导体 在磁场中受力的方向，可以改变电流的方向或改变磁场的方向；通电导体在磁场中运动，消耗了电能，得到了机械能。
5. 电流大小
【解析】由题意可知，当通入导体的电流为 时，导体在磁场中处于静止状态；当通过调节滑动变阻器滑片 的位置，使通过导体的电流为 时，发现通电的导体由静止开始沿轨道运动起来，由此说明当通入直导体的电流增大时，直导体由静止状态变为运动状态，因此可以说该同学探究的问题是通电直导体在磁场中受力的大小与电流的大小是否有关。
6. 力；左；左
【解析】闭合开关，导体棒向右运动，说明通电导体在磁场中受到力的作用。磁场方向不变，只将电源正、负极对调，电流的方向与之前相反，所以导体棒的受力方向与之前相反，则运动方向与之前相反，故向左运动。只将蹄形磁铁 、 极对调，只改变了磁场方向，磁场方向与之前相反，电流方向不变，因此导体棒的运动方向与之前相反，故向左运动。
第四部分
7. 通电导体在磁场中受力的方向与导体中通入的电流方向是否有关（通电导体在磁场中受力的方向与磁场的方向是否有关）
【解析】由题意可知，小东同学在探究通电导体在磁场中受力而运动的实验中，可以发现当磁场方向不变时，只改变通电导体中电流的方向，通电导体受力的方向发生改变[（）、（）图]；在电流方向不变，只改变磁场方向时，通电导体受力的方向也发生改变[（）、（）图]，故由这些实验现象，可提出的可探究的科学问题是通电导体在磁场中受力的方向与导体中的电流方向是否有关，或通电导体在磁场中受力的方向是否与磁场的方向有关。
8. （1） D
【解析】由题中信息“使连接线圈的导线只在竖直位置附近时电路处于导通状态”可知，线圈运动到最低点附近时电路才接通，线圈中有电流，受到磁场的作用力，应选D。
（2） A
【解析】电磁秋千的工作原理为通电线圈在磁场中受到磁力的作用而运动，故应选A。
9. （1） ；保护电路
【解析】滑动变阻器按“一上一下”的接法接入电路，滑动变阻器起到保护电路的作用，防止电源被短路。
（2） 磁场方向； 、
【解析】比较实验 和 ，电流方向相同，磁场方向不同，导体运动的方向不同，说明通电导线在磁场中受力方向与磁场方向有关；比较实验 、 ，磁场方向相同，电流方向不同，导体运动方向不同，说明通电导线在磁场中受力方向与电流方向有关。
（3） 转换法
【解析】实验中通过观察导线运动方向，来判断导线在磁场中的受力方向，用到的科学方法是转换法。
第五部分
10. （1） 通电导体在磁场受力运动的速度跟电流的大小和磁场强弱有关，电流越大，磁场越强，通电导体在磁场中受力运动的速度就越大
【解析】在磁场强弱不变时，逐渐增大电流，发现通电导体在磁场中运动的速度加快；在电流大小不变时，换用磁性强的磁体，发现通电导体在磁场中运动的速度增大，由此说明通电导体在磁场中运动的速度跟电流的大小和磁场的强弱有关，磁场越强、通过的电流越大，通电导体在磁场中运动的速度越快。
（2） 控制变量法；转换法
【解析】在研究通电导体在磁场中运动的速度跟磁场强弱和电流大小的关系时用到控制变量法；通过比较通电导体在磁场中运动的速度来反映通电导体在磁场中受力的大小，这里用到转换法。
（3） 用磁性较强的磁体；增大通过导体的电流
【解析】要使通电导体在磁场中的运动速度更快，可增大电流或增强磁体的磁性。
（4） 因为通过导体的电流太小，通电导体在磁场中受到的力太小而不运动。
【解析】当把用久了的电池作为电源时，通过导体的电流太小，通电导体在磁场中受力太小，导致它不能在磁场中运动。
11. （1） 电流
【解析】由题意可知，无针注射是依靠磁场对电流有力的作用，推动活塞工作的。
（2） 小；大
【解析】根据压力作用效果的影响因素可知，安瓿瓶喷嘴的设计应满足面积小，对皮肤压强大的特点。
（3） A
【解析】因通电时，这种无针注射器内的电流与磁体的磁场相互作用，产生强大助推力，推动活塞前进，以高压高速（几乎接近空气中的声速）将药物通过安瓿瓶喷嘴喷射出来，则可知洛伦兹力的本质是磁场对电流（运动电荷）有力的作用。
第六部分
12. （1）
【解析】磁场外部磁感线都是从北极出发回到南极的，如答图所示。
（2） 反转
【解析】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，若其中一个因素变化，导体受力方向会发生改变，若两个因素同时改变，导体受力方向不变，故如果将磁铁的 、 极对调，导线框的受力方向改变，导线框将反转。
（3） 干电池被短路，电流过大
【解析】用导线将电源的正负极相连会使电源被短路，电流很大，根据 ，通电时间稍长，干电池会明显发热。
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