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）

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
一、单选题
1．用如图的装置探究磁场对通电直导线的作用，给铝棒AB通电，观察到AB向右运动，要使AB通电后向左运动，下列做法中可行的是（　　）
A．仅换用磁性更强的磁体 B．仅增加AB中的电流强度
C．仅将磁体的N、S极对调 D．仅将铝棒AB换成铜棒
2．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，发现导体ab向右运动；把电源正负极对调后接入电路，发现导体ab向左运动。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
3．如图所示的实验装置可以用来研究（　　）
A．影响通电导线受到的磁场力大小的因素
B．影响通电导线受到的磁场力方向的因素
C．导线在磁场中怎样运动才能产生感应电流
D．影响通电导线周围产生的磁场强弱的因素
4．下列说法中正确的是（　　）
A．磁感线是磁场中真实存在的曲线，其上某一点的切线方向与该点的磁场方向相同
B．通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向都有关系
C．地球是一个巨大的天然磁体，地磁北极在地理北极附近
D．发现电流周围存在磁场的物理学家是安培
5．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
6．下列机械属于热机的是（　　）
A．电动机 B．洗衣机 C．柴油机 D．滑轮组
7．“通电导体在磁场中受到力的作用”也称为“磁场对电流的作用”，而这个力其实是导体内电荷运动时受到的力的合力。如图所示，是一段通电导体在磁场中受到的力的示意图，则以下关于对带电粒子在均匀磁场中运动时的受力方向描述正确的是（“×”表示磁感线垂直纸面向里，“”表示磁感线垂直纸面向外）（　　）
A． B． C． D．
8．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
9．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
10．下列4个实验所揭示的原理能直接推动发电机发明的是（　　）
A． B． C． D．
11．据媒体报道，我国的第二艘航母“山东号”使用了电磁弹射技术，它的弹射车与舰载机的前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通入强电流时，立即产生强大的推力，使舰载机快速起飞。在下图所示的四个实验中，与电磁弹射器的工作原理相同的是（　　）
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．如图电路，闭合开关，能看到蹄形磁铁中的金属棒AB运动起来，说明有电能转化为______能，若只改变电路中电流的方向，AB的运动方向将______（选填“改变”或“不改变”）。
14．扬声器是把______信号转换成______信号的一种装置．它主要由固定的永久磁体、______和______构成．通过实验可以发现，当扬声器通电时，线圈受磁体的______带动锥形纸盆向里(或向外)运动并发出声响；改变电流方向，线圈的运动方向______；当通过扬声器的电流方向和大小______，线圈就带动纸盆来回振动，扬声器就能发出______．
15．通电导体在磁场中受到力的作用。如图甲，导体中通以图示方向的电流时，其受力的方向为垂直纸面向里；运动的电荷在磁场中也受到力的作用，如图乙，一个电子快速穿过磁场，则它在磁场中受力的方向为垂直纸面向_____（选填“里”或“外”）。
16．如图所示，线圈位于磁场中，当K与1接通时，段导线中电流方向为__（选填“ “或“”），段导线受磁场力的方向竖直向上，请在图中画出此时段导线受到的磁场力__；当K改为与2接通时，段导线受磁场力方向__。
三、综合题
17．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=______。
18．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________。
19．【来源】北京市燕山区2018年初三第一学期期末考试物理试题
在验证磁场会给通电导线作用力的实验中，小东连接了如图所示的实验电路，闭合开关后，发现导体棒ab没有动．经检查，各元件完好，电路连接无故障．
（1）请你猜想导体棒不动的原因是__________________________，
（2）写出检验你的猜想是否正确的方法：______________________________________________．
20．如图为直流电动机模型．
（1）直流电动机的工作原理是________ ．电动机工作时，能够使线圈平稳、连续不停地转动下去是靠________ 来实现的．
（2）若要改变电动机的转动方向下列方法中可行的是________
A． 同时改变电流方向和磁场方向
B． 只改变电流方向或只改变磁场方向
C． 使电动机线圈中的电流增大
D． 使磁场增强
（3）下列家用电器中应用了电动机的是 ________
A．洗衣机 B．电饭锅 C．电热水壶 D．电热毯．
21．扬声器
电视机、音响、耳机中都有扬声器，每天我们都能听到扬声器发出的悠扬声音。扬声器俗称喇叭，是把电信号转换成声信号的一种装置。因采用不同的材质、技术和工作原理，扬声器可分为许多种类，常见的有动圈式扬声器、静电式扬声器、压电式扬声器等。那么，扬声器是怎样发出声音的呢？
图是动圈式扬声器的构造示意图，它主要由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成。当线圈中通过电流时，线圈受到磁铁的作用而运动，由于通过线圈的电流是交变电流，它的大小和方向不断变化，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。
武侠小说中有一种神功，叫“传音入密”，就是说话人可以将声音直接送到受话人的耳中，而在场的其他人无法听到。现在，具有这一神功的装置叫“超声波定向扬声器”。首先，把声音信号调制到超声波上，再通过超声波定向扬声器发出调制后的超声波。由于超声波在传播中，具有很强的方向性，它能使声音局限于某个区域，而其他地方则无法接收。载有声音信号的超声波到达人耳处，通过解调，使受话人听到声音。在博物馆，我们可以把超声波定向扬声器安装在展品上方，只向感兴趣的参观者介绍相关信息，同时保持空间的整体安静，使其他参观者不受干扰。
纵观扬声器近150年的发展史，形态种类可谓百花齐放，成为音响世界里最灿烂的一片天地。
请根据上述材料，回答下面的问题：
(1)由图中的“某一瞬间电流方向”可知，此时线圈的右端为 _____ （选填“N”或“S”）极；
(2)下列实例中，其工作原理与动圈式扬声器工作原理相同的是 _____ （选填字母）；
A．电磁铁 B．电动机 C．发电机
(3)超声波在传播中，具有很强的 ____________ ，因此可以实现声音的定向传递。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向和电流方向有关；
A．换用磁性更强的磁体，不会改变运动方向，故A不符合题意；
B．增加AB中的电流强度，不会改变运动方向，故B不符合题意；
C．磁体的N、S极对调，只改变一个影响因素（磁场方向），受力运动方向改变，运动方向改变，故C符合题意；
D．将铝棒AB换成铜棒，不会改变运动方向，故D不符合题意。
故选C。
2．A
【详解】
由题意可知：接通电源，发现导体ab向右运动，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向左运动。说明通电导线在磁场中受力方向跟电流方向有关。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
3．B
【详解】
该实验装置是研究通电导体在磁场中受力而运动，而电流的方向可以改变，所以能探究影响通电导线受到的磁场力方向的因素，故选ACD不符合题意，B符合题意。
故选B 。
4．B
【详解】
A．磁体周围存在着磁场，磁感线是为了形象的来描述磁感线而引入的一种物理模型，不是真实存在的，故A错误；
B．通电导体在磁场中要受到力的作用，其受力方向与电流方向和磁场方向有关，当改变其中一个方向时，导体受力作用方向将改变，若两个方向都改变时，导体的受力方向将不改变，故B正确；
C．在磁体外部，磁感线是从N极发出，回到S极；小磁针静止时，N极指示地理的北极，故据此即可判定地理位置的南北极与地磁的南北极是相反的，故C错误；
D．世界上第一个发现电流周围存在磁场，即电流的磁效应的物理学家是奥斯特，故D错误。
故选B。
5．C
【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。
6．C
【详解】
AB．电动机、洗衣机是电能转化为机械能的装置，不属于热机，故AB不符合题意；
C．柴油机是把内能转化成机械能的装置，属于热机，故C符合题意；
D．滑轮组是简单的机械，不属于热机，故D不符合题意。
故选C。
7．B
【详解】
根据题意可知，磁场方向垂直于纸面向里，电流的方向向右，则导体会向上运动；
A．正电荷向右定向运动，电流方向向右，磁场方向垂直于纸面向外，则导体运动的方向是向下的，故A错误；
B．负电荷向右定向运动，电流方向向左，磁场方向垂直于纸面向外，则导体运动的方向是向上的，故B正确；
C．正电荷向右定向运动，电流方向向右，磁场方向垂直于纸面向里，则导体运动的方向是向上的，故C错误；
D．负电荷向右定向运动，电流方向向左，磁场方向垂直于纸面向里，则导体运动的方向是向下的，故D错误；
故选B。
8．B
【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。
9．A
【详解】
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。
10．B
【详解】
闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流，是电磁感应现象，根据电磁感应制成了发电机．
A、图A，通电后通电导体在磁场中受到力的作用而运动，是磁场对电流的作用实验，是电动机的原理，故A不符合题意；
B、图B闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流，这是电磁感应现象，据此可以制成发电机，故B符合题意；
C、图C是奥斯特实验，通电后小磁针偏转，说明了通电导线周围存在磁场，故C不符合题意；
D、图D是研究电磁铁的磁性强弱与电流大小关系的实验，故D不符合题意．
故选B．
【点睛】
注意分清楚研究电磁感应和磁场对通电导线作用力的两个实验，两个实验从图看很相似，容易混淆，区分的方法是，有电源的是研究磁场对通电导线作用力的实验，有灵敏电流计的是研究电磁感应的实验．
11．D
【详解】
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，即可受到强大的推力，由此可知其原理是通电导体在磁场中受力而运动。
A．图中没有电源，闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流，是电磁感应现象，故A不符合题意；
B．该实验为奥斯特实验，说明了电流周围存在磁场，故B不符合题意；
C．由图可知，实验是探究电荷间的相互作用的，故C不符合题意；
D．图中有电源，通电导体棒在磁场中受力而运动，即与电磁弹射器的工作原理相同，故D符合题意。
故选D。
12．B
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． 机械能 改变
【详解】
[1]闭合开关，蹄形磁铁中的金属棒AB受到磁力的作用而运动，电能转化为机械能。
[2]导体AB受到磁力的方向与电流方向和磁场方向有关，若只改变其中之一，导体受到的磁力方向会发生改变。
14． 电 声 线圈 锥形纸盆 吸引力(或排斥力) 改变 连续变化时 连续的声音
【详解】
扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置，它主要由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成．当线圈中通过随声音变化的电流时，据通电导线在磁场中受力的作用的原理知，通电线圈会在永久磁铁的磁场中受到变化的力的作用，即线圈时而受磁体的排斥力，时而受磁体的吸引力．改变电流方向，线圈的运动方向会改变；当通过扬声器的电流方向和大小连续变化时，线圈就带动纸盆来回振动，扬声器就能发出连续的声音．
15．外
【详解】
通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向跟导体中的电流方向和磁场方向有关，当电流方向或磁场方向与原来相反时，力的方向也与原来相反；当电流方向和磁场方向同时改变时，力的方向不变。图乙可知，电子向右运动，所以电流的方向就是向左的，乙图中电流方向与甲图中电流方向相反，磁场方向不变，所以电子的受力情况与甲图中导体受力方向相反，垂直纸面向外。
16． 竖直向下
【详解】
[1]当K与1接通时，段导线中电流方向为。
[2]图中的电流的方向是从到，与的电流方向相反，所以受到的力的方向是竖直向下的，作图如下：
[3]当K改为与2接通时，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。
17． 大 nVtSq nVSq BnVSqL
【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
18． 通电导体在磁场中受力运动 改变电流方向
【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。
19． 导体棒质量太大 换用一根质量小的导体棒，闭合开关，调节滑动变阻器滑片，若导体棒运动，说明猜想正确
【详解】
（1）此为电动机模型，通电导线在磁场中将受力运动，闭合开关后，发现导体棒ab没有动，可能的原因可能是阻力太大，也就是摩擦力太大，即物体的质量太大了.
（2）检验方法：换用一根质量小的导体棒，闭合开关，调节滑动变阻器滑片，若导体棒运动，说明猜想正确.
20． 通电线圈在磁场中受力转动； 换向器； B A
（1）电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力能够转动；换向器的作用是：当线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，使线圈能够持续转动下去．
（2）影响电动机转动方向的因素：电流方向和磁场方向．
（3）电动机是将电能转化为机械能的装置．
【详解】
（1）直流电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动原理制成的，为了使线圈能持续的转动下去，利用换向器来改变线圈中的电流方向，从而改变它两边的受力方向，使线圈连续转动．
（2）A、同时改变电流方向和磁场方向，电动机的转动方向不变，所以该选项不正确．
B、只改变电流方向或只改变磁场方向，电动机的转动方向改变，所以该选项正确．
C、电动机线圈中的电流的大小与电动机的转动方向无关，所以该选项不正确．
D、磁场的强弱与电动机的转动方向无关，所以该选项不正确．
故选B．
（3）A、洗衣机是将电能转化为机械能．故A符合题意．
B、电饭锅是将电能转化为内能．故B不符合题意．
C、电热水壶是将电能转化为内能．故C不符合题意．
D、电热毯是将电能转为内能．故D不符合题意．
故选A．
故答案为（1）通电线圈在磁场中受力转动；换向器；（2）B；（3）A．
【点睛】
此题主要考查的知识点有两个：一是电动机的工作原理；二是换向器的作用--当线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向．
21． S B 方向性
【详解】
(1)[1]由图可以看出，螺线管中的电流方向是向上的，故由右手定则可知，线圈的右端为S极。
(2)[2]动圈式扬声器工作原理是磁场对通电导体有力的作用，电能转化成为机械能。
A．电磁铁工作原理是通电导线周围存在磁场，故A选项不符合题意。
B．电动机工作原理是磁场对通电导体有力的作用，故B选项符合题意。
C．发电机工作原理是电磁感应现象，故C选项不符合题意。
故选B。
(3)[3]由第三自然段内容可知，超声波在传播中，具有很强的方向性。
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