北师大版九年级年级全一册14.5磁场对通电导线的作用力 同步练习（有解析）

14.5 磁场对通电导线的作用力
一、单选题
1．如图中，F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F的方向相同（　　）
A．
B．
C．
D．
2．如图各图中，有关电与磁的表述，正确的是（ ）
A．甲图是水位自动报警器，该装置的原理是通电导体在磁场中受力的作用
B．乙图中实验说明电磁铁的磁性强弱只与电流的大小有关系
C．丙图是扬声器，水电站的发电机与其原理一样
D．丁图中闭合S，滑片P逐渐右移，条形磁铁仍处于静止状态，此时条形磁铁受到水平向左的摩擦力
3．在一次电与磁的探究活动中，小梦同学将一个铜线圈放在U型磁铁中间，如图所示，线圈通电后他惊讶地发现线圈转动了，关于这种现象，下列说法正确的是（ ）
A．线圈转动是因为磁铁的吸引
B．线圈转动是磁场对电流的作用
C．利用该现象原理可制成发电机
D．通电电流越大线圈转动的越慢
4．由如图所示的实验得出的结论错误的是（　　）
A．A图说明同种电荷相互排斥
B．B图说明通电导体在磁场中受到力的作用
C．C图是电动机工作原理示意图
D．D图说明电流和通电时间相同，匝数越多，电磁铁的磁性越强
5．通电直导线在磁场中受到力的作用，力的方向与磁场方向、电流方向都垂直，磁场力的方向可以用左手定则来判断：伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；将左手放入磁场让磁感线从手心垂直穿过，并使四指指向电流的方向，这时大拇指所指的方向就是通电导线所受磁场力的方向，如图甲所示。如图乙某区域内存在竖直向下的磁场，一个带负电的粒子某时刻的运动方向水平向右，则此时该粒子所受磁场力方向为（　　）
A．水平向右 B．水平向左 C．垂直于纸面向里 D．垂直于纸面向外
6．矩形铜线框在某磁场中的位置如左图所示，电流I1从O点流入线圈，从P点流出，流出的电流为I2，AB段受到的磁场力方向向上，则（　　）
A．电流I1大于I2
B．CD段受到的磁场力方向向下
C．让线圈转180 到右图位置，AB段受到的磁场力方向向下
D．让线圈转180 到右图位置，CD段受到的磁场力方向向上
7．如今新能源电动汽车大大地方便了公众的绿色出行。新能源电动汽车的核心部件是电动机，图中能说明电动机工作原理的实验装置是（　　）
A． B． C． D．
8．“ ”表示导线中的电流方向垂直于纸面向里；“O”表示导线中的电流方向垂直于纸面向外，螺线管通电后外部磁场的情况，如图甲所示，此时通电导线受到的力F向上，以下小京对力方向的判断，正确的是（　　）
A． B．
C． D．
9．下列有关电与磁的说法中正确的是（　　）
A．悬吊的小磁针静止时N极指向地理南极附近
B．磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针决定的
C．扬声器和发电机的原理都是电磁感应，工作时机械能转化为电能
D．通电导体产生的磁场方向与通过该导体的电流方向有关
10．关于动圈式扬声器说法中正确的是（ ）
A．动圈式扬声器音圈中有强电流通电时才会发声
B．动圈式扬声器工作时是将机械能转化为电能
C．动圈式扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动
D．动圈式扬声器工作时线圈中通过的电流不一定是交变电流
11．如图所示，下列实验原理与电动机原理相同的是（　　）
A． B． C． D．
12．如图，两根绝缘细线吊着一根铜棒，空间存在垂直纸面的匀强磁场，棒中通有向右的电流时两线上拉力大小均为F1，若棒中电流大小不变方向相反，两线上的拉力大小均为F2，且F2>F1，则铜棒所受磁场力大小为（　　）
A．F1+F2 B．F2-F1 C．2 F1+2F2 D．2 F1-F2
二、填空题
13．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”）．
14．如图所示，一轻杆左端挂矩形塑料框A，右端挂一外形相同的金属框B，处在一方向垂直纸面向里的磁场区域（用“×”表示磁感线）内，以O为支点在水平位置静止。现使此装置竖直匀速上升，当A、B框上端刚离开磁场时，发现杆沿顺时针方向转动，请你分析并推测此现象产生的原因：_____；若将磁场方向改为垂直纸面向外，重复上述操作，杆将沿_____（选填“顺时针”或“逆时针”）方向转动。
15．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：
(1)“四旋翼”无人机的质量约为1360g，匀速运动过程中，一个旋翼产生的升力约________N；利用遥控器可以操控无人机，当无人机绕过障碍物的过程中，运动状态________（选填“发生”或“未发生”）改变。
(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”）。
16．如图所示，小军在探究通电导线在磁场中会受到力的作用的实验中，用两根水平且平行的金属轨道把一根直导线ab支起来，并让这根导线处于蹄形磁体的磁场中。闭合开关后，有电流通过这根直导线，会看到直导线在磁场中由静止开始沿轨道运动起来。把蹄形磁体上下磁极调换一下，使磁场方向与原来相反，保持导线ab中的电流方向不变，闭合开关后，会看到直导线ab仍会由静止开始运动，只是运动的方向与原来相反。请你写出小军所探究的问题是_________________________________。
三、综合题
17．小明同学对电学实验时用的电表进行探究，经查资料我们通常使用的电表称为磁电式机械电表，打开电表后盖盒板，可以看到电表的内部结构（如图所示），如电磁铁、导线框、金属圆柱体、指针、螺旋弹簧等：
(1)当电表接入电路中工作时，指针会随着导线框一起偏转，说明通电导线在磁场中会___；
(2)电表工作时，不同大小的电流（或电压）通过电表时，指针会有不同大小的偏转，而且电表表盘的刻度是均匀的，说明了指针偏转的角度的大小与通过电表电流（或电压）大小的关系应该是____________；
(3)通过探究小明发现电流表并不是没有电阻，电压表接入电路中指针会偏转，说明电压表是有电流通过的。因此，小明认为电流表的电阻_______（很小/较小/小/较大/很大），电压表的电阻_________（很小/较小/小/较大/很大）；
(4)实验用的电流表（或电压表），有两个不同的档位（如电流表有0.6A和3A），当电流表（或电压表）指针满格度偏转时，通过电表内部连接指南针的线框时的电流________（相同/不同）的。
18．阅读短文，回答问题。
电磁秋千
科技小制作小发明是根据青少年已有的科学技术知识和实际能力，在日常学习、生活、工作和劳动中，对那些感到不方便、不称心的东西，加以改进、改革和创新，积极思考、独立发明可以开发智力、提高想象力、开拓思路和视野。如图是一幅某次科技发明展览会上的作品，它叫电磁秋千或电磁摆。电磁秋千（电磁摆）是利用了同名磁极互相排斥的原理，将线圈放在磁场中，通电后线圈会受到力（这个力也叫安培力，为纪念法国物理学家安培研究磁场对电流的作用力的杰出贡献而命名的。简单米说，安培力大小与磁性强弱、电流大小等因素有密切关系）的作用而发生偏转，又由于重力和惯性的作用，秋千就会往返摆动。
请结合材料回答下列问题：
(1)在磁场中，通电后线圈会受到力的作用而发生偏转，利用这一原理可制作 ______ 机；
(2)电磁秋千从最低处摆动至最高处过程中存在动能与 ______ 能的转化且惯性 ______ （选填“大”“变小”或“不变”）；
(3)若想让电磁秋千摆得更高些，你的建议有 ______ 。
19．如图（1）为最新型的智能穿戴设备谷歌眼镜（Google Project Glass），它的外观类似一个环绕式眼镜，其中一个镜片具有微型显示屏的功能。眼镜可将信息传送至镜片，并且允许穿戴用户通过声音控制，Google眼镜包含了很多高科技，包括蓝牙，Wi﹣Fi，骨传导耳机，照相机，麦克风，触摸盘以及帮助你探测倾斜度的重力感应和陀螺仪
（1）下列关于谷歌眼镜说法正确的是______
A．谷歌眼镜的耳机系统采用骨传导是因为固体能够传声 B．wifi无线信号是通过电磁波来传递信息的
C．谷歌眼镜是通过音调来辨别声音是否由使用者发出 D．麦克风是将电信号转化成声信号的装置
（2）谷歌眼镜内置一块3.6V 容量为600mAh的电池，高负荷使用仅可以坚持6个小时．并且在使用中因为电流的________效应会有明显的发热，给使用者带来不适．试计算谷歌眼镜在高负荷使用中的平均功率为________W；
（3）重力感应装置可以侦测到眼镜佩戴者头部的倾斜程度，如图（4）为一种重力感应装置的部分结构，其中A为高2mm重0.1g的柱形金属重物，固定在长1cm的轻质金属杆中央，杆的两头杆粘连在BC两个压电感应器上。当装置水平放置，若以B为支点，压点感应器C所受压力为________N。若压电感应器上产生的电压与压力成正比，试计算该装置左端向下倾斜45°度（如图（5））时，bc两个压电感应器产生的电压UB________UC 。
20．小馨同学要研究通电导体在磁场中受力(安培力)的问题：
(1)磁体周围存在磁场，磁场的强弱叫磁感应强度，用B来表示。通电导体在磁场中要受到力的作用，将一段长为L、通电电流为I的通电导线垂直放入磁感应强度为B的磁场中时，受力F=BIL。这说明导体中电流越______，导体在磁场中受力越大。
(2)有一段通电直导线，横截面积为S ，单位体积含有n个自由电荷，自由电荷定向移动的平均速度为V，则t时间内通过导体横截面积A的总电荷数N=nVtS，每个自由电荷的电量为q，则t时间内通过导体横截面积A的总电荷量Q=______；导体内电流的大小称为电流强度，是指单位时间内通过导体某一横截面积的电荷量，即I=，则通过上述导体的电流为I==______；若这段通电导线长为L，将其垂直放入磁感应强度为B的磁场中，受到的力F=______。
21．如图所示，在物理实践活动课上，老师用一节干电池的负极吸引着一块钕铁硼磁铁（磁铁表面防锈层可导电），竖直放置在水平桌面上，然后将一段铜丝做成“M”型，将铜丝小心地放置在电池上，使铜丝的中间部分跟电池的正极接触，调整铜丝的形状使铜丝的两端跟磁铁能够保持轻触，铜丝便开始旋转起来。
（1）该简易装置的工作原理是________。
（2）请写出一种改变线圈转动方向的方法________。
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A．如图，根据安培定则可以判断左侧通电螺线管的左端是N极，右端是S极，右侧通电螺线管的左端是N极，右端是S极，和题干中的磁极比对可知，导体中的电流方向不变，导体所在位置的磁场方向改变，所以磁场对通电导线的作用力方向改变，故A不符合题意。
B．如图，根据安培定则可以判断左侧通电螺线管的左端是N极，右端是S极，右侧通电螺线管的左端是N极，右端是S极，和题干中的磁极比对可知，导体中的电流方向改变，导体所在位置的磁场方向改变，所以磁场对通电导线的作用力方向不变，故B符合题意。
C．如图，根据安培定则可以判断左侧通电螺线管的左端是S极，右端是N极，右侧通电螺线管的左端是S极，右端是N极，和题干中的磁极比对可知，导体中的电流方向改变，导体所在位置的磁场方向不变，所以磁场对通电导线的作用力方向改变，故C不符合题意。
D．电路中没有电源，螺线管不会有磁性，螺线管对通电导体不会产生磁力作用，故D不符合题意。
2．D
【解析】
【详解】
A．甲图是水位自动报警器，该装置使用了电磁继电器，原理是通有电流的导线在其周围产生磁场的现象，故A错误；
B．乙图中，两电磁铁的电流相同，匝数不同，说明电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关，故B错误；
C．扬声器的工作原理是通电导体在磁场中受到里的作用，而水电站的发电机的工作原理是电磁感应现象，二者原理不同，故C错误；
D．根据安培定则，可以得到通电线圈左端为N极，所以条形磁铁受到通电螺线管对它向右的吸引力，所受摩擦力向左，滑片P向右移动时，接入电路中电阻变小，电流变大，磁性增强，由于条形磁铁仍处于静止状态，受力平衡，所以条形磁铁受到的向左的摩擦力增大，故D正确。
故选D。
3．B
【解析】
【详解】
A．铜线圈不导磁，不会被磁铁吸引，故A错误；
B．有电流通过的铜线圈置于磁场中晃动，体现了通电导体在磁场中受到力的作用，故B正确；
C．利用该现象原理可制成电动机，故C错误；
D．通电电流越大，受到的安培力越大，则线圈转动的越快，故D错误。
故选B。
4．C
【解析】
【详解】
A．图中橡胶棒都带同种电荷，靠近时另一橡胶棒被推开，说明同种电荷相互排斥，故A正确，不符合题意；
B．图中闭合开关后，磁铁中的导线开始移动，说明磁场对通电导线有力的作用，故B正确，不符合题意；
C．图中线圈在磁场中旋转，灯泡发光说明有感应电流产生，这是发电机的工作原理示意图，是根据电磁感应原理工作的。故C错误，符合题意；
D．此图是研究影响电磁铁磁性强弱的因素实验，说明电流和铁芯相同时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强，故D正确，不符合题意。
故选C。
5．D
【解析】
【分析】
【详解】
由图知，电子水平向右运动，因电子定向移动的方向与电流的方向相反，所以电流的方向是水平向左的；根据左手定则，伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感线垂直穿过掌心，四指指向电流的方向（即水平向左），大拇指所指的方向为磁场力的方向，所以此时该粒子所受磁场力方向为垂直于纸面向外。
故选D。
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．O点和P点串联，流过的电流相同，故A不符合题意；
B．AB段与CD段电流方向相同，磁场方向也相同，所以CD段受到的磁场力方向向上，故B不符合题意；
CD．让线圈转180 到右图位置，电流、磁场方向均不变，则受到的磁场力方向向上，故C不符合题意、D符合题意。
故选D。
7．D
【解析】
【详解】
A．图示是奥斯特实验装置，表明电流周围存在磁场，故A不符合题意；
B．图示是探究电磁铁磁性强弱的影响因素实验装置，故B不符合题意；
C．图示中没有电源，导体ab在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，这是发电机工作原理实验装置，故C不符合题意；
D．图示是通电导体在磁场中受力运动的实验装置，在此装置中电路中消耗的电能转化为导体的机械能，是电动机工作原理的实验装置，故D符合题意。
故选D。
8．D
【解析】
【分析】
【详解】
AB．与图甲相比，AB选项中，磁场方向没变，电流方向没变，所以导体的运动方向没变，故AB错误；
C．与图甲相比，C选项中，磁场方向改变，电流方向没变，所以导体的运动方向改变，故C错误；
D．与图甲相比，D选项中，磁场方向改变，电流方向改变，所以导体的运动方向不变，故D正确。
故选D。
9．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据磁极间的相互作用规律可知，小磁针在地面上受到地磁场的作用静止时，小磁针的N极指向地磁的南极，即指向地理北极附近，故A错误；
B．磁场中某点的磁场方向是一定的，可以由放在该点的小磁针来判断，但不是由小磁针决定的，故B错误；
C．扬声器利用磁场对电流的作用，与电动机的原理相同，将电能转化为机械能，发电机的原理是电磁感应，故C错误；
D．奥斯特实验说明了通电导体周围存在磁场，该实验还表明电流方向改变时，其磁场方向也随之改变，所以，通电导体产生磁场的方向与通过该导体的电流方向有关，故D正确。
故选D。
10．C
【解析】
【详解】
A．只要有强弱变化的电流，动圈式扬声器就会发声．故A错误；
B．动圈式扬声器把电能转化为机械能．故B错误；
C．动圈式扬声器是把强弱变化的电流变成声音信号的装备，它利用了磁场对电流有力的作用的原理．故C正确；
D．动圈式扬声器工作时线圈中通过的电流一定是交变电流．故D错误．
11．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．如图，是奥斯特实验，能证明通电导线周围存在磁场，故A不符合题意；
B．如图，闭合开关，通电带线在磁场中受力而产生运动，与电动机原理相同，故B符合题意；
C．如图，导线在磁场中切割磁感线，产生感应电流，与发电机原理相同，故C不符合题意；
D．如图，通电螺线管相当于条形磁铁，能吸引铁钉，故D不符合题意。
故选B。
12．B
【解析】
【分析】
对铜棒的受力变化情况可以得到磁场力的方向，然后使用左手定则反推磁场方向，再根据平衡列出平衡方程解出重力和安培力的大小。
【详解】
由题意知，导体棒受到的磁场力方向在竖直方向，因为电流反向时，磁场力同样反向，又因为反向时，细线的拉力增大，由此可知电流自左向右时，导体棒受磁场力方向向上，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里。设铜棒的重力为G，所受磁场力的大小为F，则由平衡条件得，铜棒中的电流向右时有
2F1=G-F
此为①式；
当电流反向时，磁场力变为竖直向下，此时同样根据导体棒平衡有
2F2=G+F
此为②式；
由①和②可得
G=F1+F2，F=F2-F1
故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
13． 力 左 左
【解析】
【详解】
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，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，根据左手定则，若只将电源的正、负极对调，即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．
14． 金属框B上端刚离开磁场时，它的下端做切割磁感线运动会产生感应电流，通电金属框B在磁场中受到向下的磁场力 顺时针
【解析】
【详解】
[1]金属框B上端刚离开磁场时，它的下端做切割磁感线运动会产生感应电流，通电金属框B在磁场中受到向下的磁场力，右边向下的力大于左边的力，则杆沿顺时针方向转动。
[2]若将磁场方向改为垂直纸面向外，重复上述操作，产生感应电流的方向改变，磁场方向和电流方向都改变时，金属框B受到的磁场力方向不变，还是向下，所以杆还是沿顺时针方向转动。
15． 3.4 发生 磁场 变快
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]无人机匀速运动过程中受力是平衡的，受到竖直向上的升力和竖直向下的重力，升力等于重力，即
F=G=mg=1.36kg×10N/kg=13.6N
由于无人机有四个旋翼，则一个旋翼产生的升力为
[2]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)[3]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。
[4]增大线圈中的电流，则磁力变大，旋翼的转速会变快。
16．通电导线在磁场中受力方向与磁场方向是否有关
【解析】
【分析】
力是改变物体运动状态的原因；当力的方向发生改变的时候，受力物体的运动状态也会发生改变；通电导线在磁场中所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关。
【详解】
小军的探究过程是：让导线处于蹄形磁体的磁场中，闭合开关后，看到直导线在磁场中运动起来；然后把蹄形磁体上下磁极调换一下，使磁场方向与原来相反，保持导线ab中的电流方向不变，闭合开关后，会看到直导线运动的方向与原来相反。所以研究的是通电导线在磁场中的受力方向与磁场方向的关系。
17． 受力 正比 很小 很大 相同
【解析】
【详解】
(1)[1]指针发生运动，是因为受到力的作用。
(2)[2]因为电表表盘的刻度是均匀的，所以指针偏转的角度大小与电流大小成正比。
(3)[3][4]如果电流表内部电阻大，会导致电流过小，电流表指针难以偏转，所以内部电阻很小，电压表并联后，为使电流基本通过电流表，所以通过电压表的电流很小，所以电压表内部电阻很大。
(4)[5]因为偏转角度一样，即指针受到磁力一样，说明通过线框时的电流相同。
18． 电动 重力势 不变 增加电池节数
【解析】
【详解】
(1)[1]由文中信息可知，电磁秋千是根据在磁场中，通电后线圈会受到力的作用而发生偏转制成的，及利用的是电动机工作原理。
(2)[2][3]电磁秋千从最低处摆动至最高处过程中，高度增大，重力增大，动能转化为重力势能；惯性大小由物体的质量决定，电磁秋千的质量不变，故惯性不变。
(3)[4]若想让电磁秋千摆得更高些，由题意可增大电流的大小，根据导体在磁场中所受的力的大小与磁性强弱、电流大小等因素有密切关系，故可采用增加电池节数的方法。
19． AB 热 0.36 5×10﹣4 ＞
【解析】
【详解】
（1）[1]A．固体可以传声，因此谷歌眼镜的耳机系统采用骨传导是因为固体能够传声，故A正确；
B．wifi无线信号是通过电磁波来传递信息的，故B正确；
C．因为不同声音的音色不同，因此谷歌眼镜是通过音色来辨别声音是否由使用者发出，故C错误；
D．麦克风是将声信号转化成电信号的装置，扬声器是将电信号转化成声信号的装置，故D错误。
故选AB。
（2）[2]谷歌眼镜在使用中，由于电流的热效应会有明显的发热现象。
[3]已知Q=600mAh=0.6Ah，则谷歌眼镜在高负荷使用中平均功率：
P=
（3）[4][5]由F1L1=F2L2可得，
FC×BC=GA×BC
即压点感应器C所受压力：
F压力=FC=mAg=
×0.1×10-3kg×10N/kg=5×10-4N；
分别以B、C为支点，求出对应压力FC、FB；以B为支点，如图所示：
其中AO=1mm，BO=10mm，由几何知识可得OE=1mm，BE=5mm-1mm=4mm
所以重力的力臂为
BD=BE cos45°=4mm×mm,
根据杠杆平衡条件G×BD=FC×BC可得，
FC′=G ①
以C为支点，杠杆受重力G、B点垂直杠杆向上的支持力，如图所示：
由几何知识可得
CE=10mm-4mm=6mm
所以重力的力臂为
CF=CE cos45°=6mm×3mm；
根据杠杆平衡条件G×CF=FB×BC可得，
FB=G ②
由题意可得
故UB>UC。
20． 大 nVtSq nVSq BnVSqL
【解析】
【详解】
(1)[1]根据受力公式F=BIL可知，受力大小与磁感应强度、通电电流、通电导线长度成正比，这说明导体中电流越大，导体在磁场中受力越大。
(2)[2][3][4]根据定义，t时间内通过导体横截面积A的总电荷量即
Q=Nq=nVtSq
根据I=，则通过上述导体的电流为
I=
若这段通电导线长为L，将其垂直放入磁感应强度为B的磁场中，将I=nVSq代入F=BIL得
F=BIL=BnVSqL
21． 通电导体在磁场中受力运动 改变电流方向
【解析】
【详解】
(1)[1]该简易装置的工作原理是：通电导体在磁场中受力运动。
(2)[2]线圈转动方向与磁场方向和电流方向有关，改变电流方向可以改变线圈转动的方向。
答案第1页，共2页
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