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
2．如图所示，这是生活中的一些工具或装置，对其在工作或使用过程中所涉及的物理知识表述正确的是（　　）
A．图甲：体温计用水银做测温液体，主要是因为水银的比热容小
B．图乙：扬声器是利用电磁感应的原理工作的
C．图丙：钳子在使用时属于费力杠杆
D．图丁：使用测电笔时，手不能接触测电笔上的任何金属
3．有关如图所示模型的说法正确的是（　　）
A．这是直流发电机模型
B．模型中线圈转动方向只跟线圈中电流方向有关
C．动圈式扬声器和此模型的工作原理相同
D．此模型的工作原理是通电导体周围存在磁场
4．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
5．“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．
6．关于如图所示的四个电磁实验，下列描述中正确的是
A．甲图实验演示的是发电机原理
B．乙图实验演示的是电流的磁效应
C．丙图实验可探究螺线管的磁场周围的磁感线分布情况
D．丁图实验演示的是电磁感应现象，发电机是依据此原理制成的
7．物理学原理在生产、生活中有着广泛的应用，很多机器、设备都是根据物理学原理制成的。利用如图所示实验的原理可以制成（　　）
A．电磁继电器 B．电动机 C．内燃机 D．电磁铁
8．两根通电导体A和B，A通了电会产生磁场，那A产生的磁场对旁边的B是不是会有力的作用呢？通过如图的实验，发现导体A和B如虚线所示发生形变，导体B对A的作用力为，A对B的作用力为。下列说法正确的是（　　）
A．向右，向左
B．和是一对平衡力
C．只把导体A所接的电源正负极对调，则向左
D．只把导体B所接的电源正负极对调，则向右
9．闭合图中的开关，通电导体PQ从静止向右运动。小明断开开关进行操作，最后再闭合开关，发现PQ向左运动。小明的操作可能是（　　）
A．仅把PQ前后互换
B．仅把磁体左右互换
C．仅把开关的接线反接
D．仅把电源两极的接线反接
10．图示为直流电动机的工作原理图。线圈 abcd处于向右的磁场中， 两个铜半环 E 和 F 跟线圈两端相连， 可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘； A 和 B 是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路，在图示位置，电流沿dcba 流过线圈， dc 边受到磁场的作用力向下，则（　　）
A．线圈在图示位置时， ab边受到磁场的作用力向下
B．线圈由图示位置转过 180°时，电流沿dcba 流过线圈
C．线圈由图示位置转过 180°时， dc边受到磁场的作用力向下
D．线圈由图示位置转过 180°时， ab边受到磁场的作用力向下
11．在如图所示的实验装置中，接通电源后，导体AB受力的作用发生运动，然后改变电流方向或磁感线方向，则下列叙述中错误的是（ ）
A．在上述实验现象中，是机械能转化为电能
B．通电导体在磁场中受力方向跟电流方向有关
C．通电导体在磁场中受力的方向跟磁感线方向有关
D．同时改变电流方向和磁感线方向,通电导体的受力方向不变
12．如图所示，用“ 表示导线中的电流方向垂直于纸面向里，“ ”表示导线中的电流方向垂直于纸面向外，若此时通电导线受到的力向上，则以下四个选项中，力的方向判断正确的是（　　）
A． B． C． D．
二、填空题
13．如图是小洋探究“电磁铁磁性强弱跟电流关系”的实验电路。图中电磁铁的上端应是______极；将滑片适当向右调节，观察到电磁铁吸引铁钉的数量会______。（选填“变多”或“变少”）
14．我们日常生活中使用的电视机、收音机、录音机都有________，俗称喇叭．
15．如图所示，AB和CD是两根固定且平行的水平金属导轨，符号×表示垂直于纸面指向纸面里的磁场的磁感线。现将电阻不计的铜棒EF和GH垂直放在滑轨上，当拉动GH使其向左移动时，发现EF也向左移动；若拉动GH使其向右移动，则EF向______移动，原因是：______。
16．通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向跟______的方向和______的方向都有关系。
三、综合题
17．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．
18．1911年，荷兰科学家卡末林﹣昂内斯（Heike Kam erlingh﹣Onnes）用液氦冷却汞，当温度下降到4.2K（零下268.95℃）时，水银的电阻完全消失。当温度降低到足够低时，有些材料的电阻变为零，这即为超导现象。1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质﹣完全抗磁性，也称迈斯纳效应。完全抗磁性是指磁场中的金属处于超导状态时，体内的磁感应强度为零的现象。迈斯纳效应使人们可以用此原理制造超导列车和超导船，由于这些交通工具将在悬浮无摩擦状态下运行，这将大大提高它们的速度和安静性，并有效减少机械磨损。另外利用超导悬浮还可制造无磨损轴承，将轴承转速提高到每分钟10万转以上。发生超导现象时的温度称为临界温度。2014年12月，我国科学家发现了一种新的铁基超导材料锂铁氢氧铁硒化合物，其超导转变温度高达40K（零下233.15摄氏度）以上，这是世界上首次利用水热法发现铁硒类新型高温超导材料，堪称铁基超导研究的重大进展，为相关体系新超导体的探索提供了新的研究思路。同时，为探索铁基高温超导的内在物理机制提供了理想的材料体系。
根据材料请回答下列问题
（1）当温度降低到足够低时，有些材料的________ 变为零，这即为超导现象 ；
（2）荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质________ 也称迈斯纳效应，把一块磁铁放在超导盘上方，超导盘磁化的方向与磁铁磁场的方向________ （填相同/相反），磁铁受到向上排斥力，就可悬浮在空中；
（3）若常温下超导体研制成功，则超导体适合做 ________ 。
A．电炉丝 B．输电线 C．滑动变阻器的线圈 D．电动机线圈
19．现在电动自行车、电动汽车逐渐普及，它们都采用电动机来获得动力．某直流电动机的铭牌上标有“220V5.5kW”，电动机线圈的电阻为0.4Ω．
（1）电动机的工作原理是什么？____
（2）该电动机正常工作1h，消耗多少电能？电流通过电动机线圈时产生多少热量？____
（3）在工作过程中，能量是由________能转化为________能．
20．如图甲是小名同学安装好的直流电动机模型：
（1）请写出图中A部件的名称：________．
（2）在安装该模型时要按照由下而上，________（“由外而内”或“由内而外”）的顺序安装．
（3）为了使组装的电动机模型能够正常运转，小名在安装时还应注意以下几点，其中错误的是___________
A． 要尽量减小轴与轴架之间的摩擦 B． 电刷与换向器的接触松紧要适当
C． 不要使各元件因安装不当而产生形变 D． 每一只固定螺钉均不能拧紧
（4）小名把安装好的电动机．变阻器．电源和开关串联起来进行实验，如图乙所示
①请用笔画线代替导线完成图中实验器材的连接_____．（要求滑片向右移，电动机转速变慢）
②合上开关接通电路，观察线圈转动，把电源两极对调一下，观察到线圈的什么发生了改变_____？
③若开关闭合，线圈不转，用手轻轻一拔，线圈就转动起来，则原来线圈不转的原因是什么______？
（5）电动机在许多家用电器中应用十分广泛，请你举出一种装有电动机的家用电器的名称________ ．
21．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 。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．A
【详解】
A．体温计用水银做测温液体，主要是因为水银的比热容小，吸收相同热升温快，热胀冷缩的效果明显，故A正确；
B．扬声器是将电信号转化成声信号，它是利用磁场对通电导体有力的作用原理工作的，故B错误；
C．钳子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C错误；
D．用测电笔辨别火线与零线时，手必须接触笔尾的金属体，故D错误。
故选A。
3．C
【详解】
A．如图，线圈通以直流电，在磁场中转动，所以这是直流电动机模型，故A错误；
B．模型中线圈转动方向跟线圈中电流方向以及磁场方向有关，故B错误；
C．动圈式扬声器的线圈中通以音频电流使线圈在磁场中振动，和此模型的工作原理相同，故C正确；
D．此模型的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，故D错误。
故选C。
4．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。
5．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。
6．B
【详解】
A．甲图的实验研究的是通电导体在磁场中受力而运动，电动机是依据此原理制成的，故A错误；
B．乙实验演示的是电流的磁效应，即奥斯特实验，说明通电导线周围存在着磁场，故B正确；
C．丙图实验可探究螺线管的磁场方向与电流方向的关系等，但不能直接探究其周围的磁感线分布情况，故C错误；
D．丁图中有电源，是电动机的原理，即通电导体在磁场中受到力的作用，故D错误；
故选B。
7．B
【详解】
该实验装置中有电源、导轨、磁体和金属棒，研究通电导体在磁场中受力而运动，利用此原理制造了电动机，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
8．C
【详解】
A．由图可知，A、B之间相互排斥，则导体B对A的作用力的方向是向左的，A对B的作用力的方向是向右的，故A错误；
B．和是两个物体之间的相互作用，是一对相互作用力，故B错误；
C．只把导体A所接的电源正负极对调，磁场的方向会发生变化，由图可知，A和B相互吸引，则是向左的，故C正确；
D．只把导体B所接的电源正负极对调，磁场的方向会发生变化，则A和B之间是相互吸引的，则是向左的，故D错误。
故选C。
9．D
【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，仅把电源两极的接线反接，改变了电流的方向，其他操作不能改变电流或磁场的方向，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
10．D
【详解】
通电导体在磁场受力方向与磁场方向和导体中电流方向有关，磁场方向或导体中电流方向改变时，导体受力方向改变，磁场方向和导体中电流方向都改变，导体受力方向不变。
A．图示位置，电流沿dcba流过线圈，dc边受到磁场的作用力向下，ab边与dc边中电流方向相反，磁场方向不变，所以ab边受到磁场的作用力向上，故A不符合题意；
B．线圈由图示位置转过180°时，ab转到右侧，dc转到左侧，线圈中电流沿abcd流过线圈，故B不符合题意；
CD．线圈由图示位置转过 180°时，磁场方向不变，此时dc边电流方向与图示中dc边电流方向相反，所以dc边受到磁场力方向向上， ab边电流方向与图示中ab边电流方向相反，所以ab边受到磁场的作用力向下，故C不符合题意，D符合题意。
故选D。
11．A
【详解】
A．在上述实验现象中，通电导体在磁场中运动，是电能转化为机械能，故A错误，符合题意；
BC．只改变电流方向或者只改变磁感线方向，通电导体在磁场中运动的方向都会发生改变，说明通电导体在磁场中受力方向跟电流方向和磁感线方向有关，故BC正确，不符合题意；
D．电流方向和磁感线方向两个影响因素同时改变时，受力运动方向不变，故D正确，不符合题意
故选A
12．B
【详解】
A．利用左手定则，磁感线方向向右，电流方向向里，安培力向下，故A错误；
B．磁感线方向向右，电流方向向外，安培力向上，，故B正确；
C．磁感线方向向右，电流方向向里，安培力向下，，故C错误；
D．磁感线方向向右，电流方向向外，安培力向上，，故D错误。
故选B。
13． S 变少
【详解】
[1]根据安培定则可知，电磁铁的上端为S极，下端为N极。
[2]将滑片适当向右调节，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，电磁铁磁性变弱，故观察到电磁铁吸引铁钉的数量会变少。
14．扬声器．
【详解】
我们日常生活中使用的电视机、收音机、录音机都有扬声器，俗称喇叭，将电信号转化为声音信号．
15． 右 GH运动方向的改变，使感应电流方向变化，导致EF受力方向改变
【详解】
[1][2]移动GH，GH切割磁感线产生感应电流，感应电流流过EF，EF在磁场中受力的作用也发生移动，由右手定则和左手定则得，GH向左移动，EF向左移动，GH向右移动，EF向右移动。
16． 电流 磁感线
【详解】
[1][2]通电导线在磁场中的受力方向与电流方向和磁感线方向（磁场方向）都有关系。
17． 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．
18． 电阻 完全抗磁性 相反 BD
【详解】
（1）[1]由材料可知，当温度降低到足够低时，有些材料的电阻变为零，这即为超导现象。
（2）[2]由材料可知，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质，即完全抗磁性，也称迈斯纳效应。
[3]因同名磁极相互排斥，把一块磁铁放在超导盘上方，超导盘磁化的方向与磁铁磁场的方向相反时，磁铁受到向上排斥力，就可悬浮在空中。
（3）[4]AC．电炉丝、滑动变阻器的线圈都是利用电流的热效应工作的，如果导体没有电阻，通电时，电炉丝不会产生电热，滑动变阻器不能分压，故超导体不适合做电炉丝和滑动变阻器的线圈，故AC不符合题意；
B．导体有电阻时，输电线会产生热量，把部分电能转化为内能浪费掉，如果没有电阻，则输电线上不会产生热量，不会浪费电能，故超导体适合做输电线，故B符合题意；
D．电动机线圈有电阻时，电动机工作过程中把电能转化为机械能和内能，假设线圈没有电阻，当电动机通电时，电动机不会产生电热，电能全部转化为机械能，效率更高更好，所以超导体适合做电动机线圈，故D符合题意。
故选BD。
19． 通电导体在磁场中受到力的作用 5.5kW h 9×105J 电
【详解】
(1)电动机的工作原理是：通电导体在磁场中受到力的作用；(2)电动机消耗的电能W＝Pt＝5.5kW×1h＝5.5kW h，∵P＝UI,∴电动机正常工作时的电流为I＝＝25A，线圈产生的热量Q＝I2Rt＝(25A)2×0.4Ω×3600s＝9×105J，(3)在工作过程中，能量是由电能转化为机械能．
【点睛】
（1）通电导线在磁场中受到磁场力的作用而转动．（2）由W＝Pt求出电动机消耗的电能，由电功率的变形公式求出电动机正常工作时的电流，然后由电功公式求出线圈产生的热量．（3）电动机在工作过程中，主要将电能转化为机械能，但少部分转化为内能．
20． 换向器 由内而外 D 线圈的转动方向发生了改变 原因是线圈处在平衡位置 电风扇
【详解】
(1)图中A部件是：换向器．(2)在安装该模型时要按照由下而上，由内而外顺序安装．(3)为了使组装的电动机模型能够正常运转，安装时要注意：①要尽量减小轴与轴架之间的摩擦；②电刷与换向器的接触松紧要适当；③不要使各元件因安装不当而产生形变；④每一只固定螺钉均应拧紧；故ABC正确，符合题意，D错误；(4)①滑片向右移，电动机转速变慢，说明滑片向右移时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，滑动变阻器用左半部分电阻丝，把电动机、滑动变阻器串联接入电路，电路图如图所示:
②流过直流电动机的电流方向不同，电机的转动方向不同，合上开关接通电路，观察线圈转动，把电源两极对调一下，观察到线圈转动方向改变了．③如果线圈位置与磁场平行，线圈处于平衡位置，闭合开关，线圈不受磁场力，线圈不动；闭合开关，线圈不转，用手轻轻一拔，线圈转到非平衡位置，线圈就转动起来，则原来线圈不转的原因是线圈处于平衡位置．(5)电动机在许多家用电器中应用十分广泛，如豆浆机、电风扇等．
【点睛】
直流电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，它的转动方向与磁场方向和电流方向有关；它的转动速度与磁场的强弱和电流的大小有关；有时通电后电动机不转动，其原因主要有以下几个方面：电动机轴因为生锈而被卡住；线路接触不良，电路中无电流；电压电压过低，电路中电流太小；磁铁磁性太弱，磁场对通电线圈的力太小；线圈处于平衡位置，线圈中无电流，线圈不受力的作用．
21． AB 热 0.36 5×10﹣4 ＞
【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。
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