20.4电动机 课时作业（含解析） 2024-2025学年物理人教版九年级全一册

20.4电动机
一、单选题：本大题共7小题，共14分。
1.某同学研究磁场对通电导体的作用时，实验情景如图所示。由电源、开关、导体ab、磁铁、滑轨、滑动变阻器、导线组成闭合电路，导体ab置于蹄形磁体磁场中的滑轨上导体ab的运动方向用箭头表示，观察导体ab的运动情况。下列说法中正确的是 ( )
A. 由甲、乙两图可得通电导体在磁场中受力方向与电流方向有关
B. 由甲、乙两图可得通电导体在磁场中受力方向与磁场方向有关
C. 由甲、丙两图可得通电导体在磁场中受力方向与电流方向有关
D. 由乙、丙两图可得通电导体在磁场中受力方向与磁场方向有关
2.如图甲，磁场对导体的力F竖直向上，用、、、分别表示图乙、丙中闭合开关时磁场对导体ab、cd、、的力，则( )
A. 竖直向下，竖直向下 B. 竖直向上，竖直向下
C. 竖直向上，竖直向下 D. 竖直向下，竖直向上
3.如图所示，磁铁上下摆放形成稳定磁场，取闭合回路的一部分直导体ab沿东西方向放置于两磁铁中间，当闭合开关，该磁场对导体ab产生向北的作用力，则下列哪种方式可以使得该磁场对导体ab的作用力方向向东( )
导体ab沿东西方向放置
A. 导体ab沿南北方向
B. 导体ab沿南北方向
C. 导体ab沿东西方向
D. 导体ab沿东西方向
4.如图所示是实验室中电流表的内部结构图，处在磁场中的线圈中有电流通过，线圈会带动指针一起偏转①，线圈中的电流越大，指针偏转角度越大②。则下列说法正确的是( )
A. 该装置中没有磁体，通电后指针依然能偏转
B. 线圈中有电流通过时，把电能全部转化为内能
C. 改变线圈中的电流方向，其转动方向不会改变
D. 线圈中的电流越大，其所受的磁场力越大
5.如图所示是扬声器喇叭的结构图，当扬声器的线圈中通入携带声音的信息、时刻变化的电流时，线圈会在永久磁体的作用下受到力的作用并带动纸盆振动发声，下列说法中正确的是( )
A. 扬声器工作时是将机械能转化为电能
B. 扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动
C. 锥形纸盆振动得越快，响度越大
D. 扬声器的工作原理与发电机的工作原理相同
6.矩形铜线框在某磁场中的位置如图所示，ab、bc、ed和fe段都受到该磁场的作用力，下列哪两段受到该磁场的作用力方向相同( )
A. ab段与bc段 B. ab段与ed段 C. ab段与fe段 D. fe段与ed段
7.如图所示是某同学自制的玩具电动机，一块釹铁椭圆形磁铁吸在干电池底部，将一段裸露的铜线折成矩形线框，上边与电池正极接触，下边搭接在磁铁上，观察到线框顺时针转动，则( )
A. 该过程中机械能转化为电能 B. 线框左右两边所受磁场力方向相同
C. 若仅调换电池两极，线框将逆时针转动 D. 若仅调换磁铁两极，线框仍顺时针转动
二、填空题：本大题共4小题，共8分。
8.如图所示的装置，线圈abcd转动过程中经过甲、乙位置。
图甲中ab段导线的电流方向是______选填“由a到b”或“由b到a”，图乙中ab段导线的电流方向是______选填“由a到b”或“由b到a”；
图甲中ab段导线所受磁场力F的方向竖直向上，请标出图乙中ab段导线所受磁场力的方向；
本装置是采用______的办法使线圈连续转动下去。
9.如图所示，一个综合实践小组用一段漆包线绕成线圈abcd，用小刀刮两端引线的漆皮，一端全部刮去，另一端只刮上半圈或下半圈。将线圈abcd放在用硬金属丝做成的支架m、n上，并按图示连接电路，则电磁铁的上端是______极。闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈会持续转动，这就是简易的______填“发电机”或“电动机”。
10.如图所示是一种动圈式耳机的内部结构示意图。当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时，音圈带动音膜______选填“向左”、“向右”或“左右往复”运动。音圈之所以运动，是由于磁场对______有力的作用。
11.将两块磁铁分别吸在干电池的正负极上，使两个磁铁的N极都向外，构成了一个可以在平面上滚动的滚轮。如图所示，将锡箔纸平铺在水平桌面上，再将滚轮轻轻放在锡箔纸上，由于锡箔纸具有________________性，滚轮立刻开始向前滚动。滚轮能够滚动的原理是________________。若让滚轮向相反的方向滚动，下列操作可行的是________________。①仅将滚轮左右换个方向；②仅将电池正负极对调一下；③将两端磁铁的N、S极和电池的正负极均对调
三、实验探究题：本大题共7小题，共42分。
12.在“通电导线在磁场中受到力”的实验中，如图，当闭合开关，有电流通过导体AB时，导体AB将会__________；如果改变电流方向，同时对调两个磁极，则通电导线受力方向__________填“会”或“不会”改变，假如把导体AB换成线框，通电时线框将会转动起来，这是__________的工作原理。
13.某实验小组用外形相同的实心铝棒和铁棒及其他器材组成如图所示装置，探究磁场对通电导体的作用。
为了让静止的金属棒在受力后更容易发生运动，金属导轨上应该放置_______选填“铝”或“铁”棒；
闭合开关S后，发现金属棒向左运动；断开开关，将连接电源正负极的导线对调，闭合开关后，发现金属棒向右运动。由此可知：金属棒受力运动的方向与________有关；
生活中的__________选填“手摇式自发电手电筒”“电风扇”或“电灯泡”就是利用了该实验所揭示的原理工作的。
14.如图所示，在探究“产生感应电流的条件”实验中。
闭合开关，若导体AB不动，左右移动磁体，电路中______感应电流。
该实验的结论是：闭合电路的一部分导体，在磁场中做________运动时，导体中就会产生感应电流。
如果将小量程电流表换成_______，可以探究磁场对通电导体的作用。
15.如图所示是课本上“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，在下表记录了实验情况。
实验序号 磁场方向 ab中电流方向 ab运动方向
1 向下 无电流 静止不动
2 向下 由a向b 向左运动
3 向上 由a向b 向右运动
4 向下 由b向a 向右运动
比较实验2和3，说明通电导线在磁场中受力方向与______有关；比较实验______和______，说明通电导线在磁场中受力方向与电流方向有关。
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，用到的物理学方法是______选填下列选项对应的符号。
A.类比法
B.控制变量法
C.转换法
小谦想在这个实验的基础上进行改造，来探究“哪些因素影响感应电流的方向”。为了观察到明显的实验现象，他应把图中的电源换成很灵敏的______选填“电流表”或者“电压表”。
16.如图所示进行通电导线在磁场中受力运动实验，回答下列问题：
把导线放在磁场里，接通电源，闭合开关，让电流通过导线ab会发现导线ab__________选填“运动”或“静止”。
把电源的正负极对调后，使通过导线的电流方向与原来相反，这时导线ab__________。
保持电源的正负极不变，对调磁体的磁极，使磁场的方向与原来相反，这时导线ab将反向运动。由此可以得出通电导线在磁场中受力的作用，力的方向跟__________的方向和__________的方向都有关系。根据这个原理制成了__________选填“发电机”或“电动机”。
通过观察导线运动方向，来判断导线在磁场中受力方向，用到的物理学方法是__________选填下列选项对应的符号。
A.类比法
B.控制变量法
C.转换法
小李想在这个实验的基础上进行改造，来探究“哪些因素影响感应电流的方向”为了观察到明显的实验现象，他应把图中的电源换成很灵敏的__________选填“电流表”或者“电压表”。
17.小郑使用电流表测量小灯泡的电流，连接的实验电路如图甲所示。
如果不能估计电流大小，他应把导线a接到电流表标有______选填“-”、“”或“3”的接线柱上，通过开关来试触并观察。
闭合开关后，他观察到小灯泡正常发光，而电流表指针偏转角度很小。对于该现象，下列分析合理的是______。
A.可能某处导线断了
B.可能电流表烧坏
C.电流表的量程过大
D.电源的电压过低
某次测量中，小郑不小心将电流表的正、负接线柱接反了，造成表的指针反向偏转。为弄清原因，他查看了说明书，表头结构示意图如图乙。他作出如下分析：当反接时，电流方向改变，磁场对通电线圈的作用力方向改变，带动指针反偏。你认为小郑的上述分析______选填“有”或“没有”道理。
18.如图所示，AB和CD是两根固定且平行的光滑金属轨道，符号“”代表垂直金属导轨向下的磁场，当拉动铜棒EF向左运动时，铜棒GH会跟着向左运动。若将磁场方向改为与原来相反，则GH的运动方向______选填“向左”或“向右”，理由是__________。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解：
AB、由甲、乙两图可得，电流的方向发生改变，通电导体在磁场中受力方向发生了改变，这说明通电导体在磁场中受力方向与电流方向有关，故A正确，B错误；
C、甲、丙两图中电流方向相同，磁场方向不同，导体运动方向不同，这说明通电导体在磁场中受力方向与磁场方向有关，故C错误；
D、乙、丙两图中电流方向不同，磁场方向也不同，故若同时改变电流方向和磁场方向，通电导体在磁场中的受力方向不改变，故D错误。
故选A。
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。
本题考查了通电导体在磁场中受力运动方向的影响因素，属于基础题。
2.【答案】C
【解析】图甲中，电源左侧为正极、右侧为负极，则导体棒中的电流方向垂直于纸面向里，磁体间的磁场方向从右向左，导体受到磁场力的方向是竖直向上的；
图乙中，电源正负极与图甲相反，闭合开关后，ab中的电流方向垂直于纸面向外即从b到，磁体间的磁场方向从右向左，与甲图中的电流方向相反，磁场方向相同，所以ab受到磁场力的方向是竖直向下的；由于cd中的电流方向与ab中的电流方向相反，磁场方向相同，则cd的受力方向与ab的受力方向相反，即磁场力的方向是竖直向上的，故AB错误；
图丙中，电源正负极与图甲相反，闭合开关后，中的电流方向垂直于纸面向外即从到，而磁体间的磁场方向是从左向右，与甲图中的电流方向相反，磁场方向相反，所以与图甲中导体受到磁场力的方向相同，即的方向是竖直向上的；由于中的电流方向与中的电流方向相反，磁场方向相同，则的受力方向与的受力方向相反，即磁场力的方向是竖直向下的，故C正确，D错误。
故选：C。
本题考查磁场对通电导体力的作用，力的方向与磁场方向和电流方向有关。同时反向磁场方向和电流方向，力的方向不变，只反向磁场方向或者电流方向，力的方向反向。
3.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查磁场对通电导体的作用，磁场对通电导体具有力的作用，作用力的方向与电流的方向和磁场的方向有关。
【解答】
A.电流方向和磁场方向均没有改变，闭合开关后导体棒受到向西的作用力，故A错误；
B.磁场方向不变，电流方向改变，闭合开关后导体棒的运动方向发生改变，导体棒受到向东的作用力，故B正确；
C.磁场方向不变，电流方向改变，闭合开关后导体棒受到向南的作用力，故C错误；
D.磁场方向和电流方向同时改变，闭合开关后导体棒受到向北的作用力，故D错误。
4.【答案】D
【解析】A.根据题意知道，该装置其制成原理即通电线圈在磁场中受力转动。所以，该装置中如果没有磁体，通电线圈不会受到磁场力作用，指针不会偏转，故A错误；
B.电流具有热效应，所以，线圈中有电流通过时，电能转化为机械能和内能，故B错误；
C.通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场的方向有关，所以，改变线圈中的电流方向，其转动方向会发生改变，故C错误；
D.电流越大，线圈受到的磁场力越大，所以，可以利用电流表指针的偏转角度来体现电路中电流的大小，故D正确。
故选D。
5.【答案】B
【解析】解：AB、扬声器把电信号转化为声信号，利用通电导体在磁场中受力原理来工作的，在工作中是将电能转化为机械能，故A错误、B正确；
C、锥形纸盆振动得越快，音调越大，故C错误；
D、扬声器把电信号转化为声信号，利用通电导体在磁场中受力原理来工作的，电磁感应现象是发电机的工作原理，故D错误。
故选：B。
动圈式话筒的工作原理是：电磁感应现象的应用。工作过程是：声波振动引起膜片振动带动线圈振动线圈切割永久磁体的磁场产生感应电流经放大传给扬声器。
音调与频率有关，频率越大，音调越高。
本题主要考查学生对动圈式话筒的构造和原理的了解和掌握，是一道中等题。
6.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查磁场对通电导线的作用，解题的关键在于线圈的两部分是并联的电路中，分析各段的电流方向，再判断受到磁场力的方向。
通电导体在磁场中受力而运动，导体的受力方向跟电流的方向、磁场方向有关。在磁场方向一定时，电流方向改变，导体受力方向改变；在电流方向一定时，磁场方向改变，导体受力方向改变。
【解答】
如图磁场方向相同，电流方向相同，通电导体的受力方向相同，
abfe段和bcde段并联的电源上，所以ab电流向下、ef电流向上、cb电流向上、de电流向下，
ab和ed电流方向相同，受到磁场作用力方向相同，
ef和cb电流方向相同，受到磁场作用力方向相同。
故选：B。
7.【答案】C
【解析】【分析】
电动机在工作的过程中会消耗电能；
通电导体在磁场中受力的方向与磁场的方向、电流的方向有关。
本题考查了能量的转化、影响通电导体在磁场中所受磁场力方向的因素，难度不大。
【解答】
A、玩具电动机在通电后会消耗电能，电能转化为机械能，故A错误；
B、线框左右两边导线的电流的方向相同，磁场的方向不同，所以受到的磁场力方向不相同，故B错误；
C、若仅调换电池两极，磁场的方向不变，电流的方向改变，则磁场力的方向改变，线框将逆时针转动，故C正确；
D、若仅调换磁铁两极，磁场的方向改变，电流方向不变，线框将逆时针转动，故D错误。
故选：C。
8.【答案】由b到a 由a到b 改变电流方向
【解析】解：由于电流从电源的正极出发，故图甲中ab的电流方向是由b到a。
在图乙中，导线ab中的电流方向是由a到b，与图甲的电流方向相反。
磁场方向不变，导线ab中的电流方向改变，所以导线ab的受力方向改变，图甲中导线ab的受力方向向上，所以图乙中导线ab的受力方向向下，如下图所示
由图可知，本装置是采用改变电流方向的办法使线圈连续转动下去，图中换向器起到改变电流方向的作用。
故答案为：由b到a；由a到b；见解析；改变电流方向。
图中电流从电源正极流出，分析流过导线ab的电流方向；
电动机的原理是：通电导线在磁场中受力的作用，其受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，即只要改变一个量，其受力的方向就会改变。
该题考查了通电导线在磁场中受力方向的影响因素，是一道综合题，故同学们应细心解决。
9.【答案】N 电动机
【解析】解：由图可知，电流是从电磁铁的上端流入，下端流出，根据安培定则可知，电磁铁的上端是N极；
闭合开关，用手轻推一下线圈，通电的线圈在磁场中由于受到磁力的作用会持续转动，这就是简易的电动机。
故答案为：N；电动机。
根据安培定则判定电磁铁的极性；通电导体在磁场中受到力的作用。
本题考查了简易电动机的原理、安培定则的应用，是一道基础实验题。
10.【答案】左右往复 通电导体
【解析】解：当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时，音圈带动音膜左右往复运动，因为电流方向改变，音圈受力方向改变。音圈之所以运动，是由于磁场对通电导体有力的作用。
故答案为：左右往复；通电导体。
通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向与磁场方向和电流方向有关。
知道磁场对通电导体有力的作用是解题的关键。
11.【答案】导电；磁场对电流有力的作用；①②。
【解析】【分析】
本题主要考查磁场对电流有力的作用以及磁力的方向与电流方向和磁场方向有关。
【解答】
将两块磁铁分别吸在干电池的正负极上，使两个磁铁的N极都向外，构成了一个可以在平面上滚动的滚轮．如图所示，将锡箔纸平铺在水平桌面上，再将滚轮轻轻放在锡箔纸上，由于锡箔纸具有导电性，产生电流，在磁场中受力开始向前滚动，受力的方向与电流方向和磁场方向有关，若让滚轮向相反的方向滚动，下列操作可行的是①仅将滚轮左右换个方向，磁场方向改变，则受力方向改变；②仅将电池正负极对调一下，电流方向改变，则受力方向改变。
故答案为：导电；磁场对电流有力的作用；①②。
12.【答案】运动 不会 电动机
【解析】通电导线在磁场中会受到力的作用，力能改变物体的运动状态，所以导体AB将会运动。
通电导线在磁场中会受到力的作用，这个力的大小与电流的大小和磁场的强度有关，而方向则与电流的方向和磁场方向有关，当电流方向和磁场方向同时改变，力的方向不变。
通电时线框在磁场中会转动起来，将电能转化为机械能，是电动机原理。
13.【答案】 铝 电流方向 电风扇
【解析】探究磁场对电流作用时，因为磁体能够吸引磁性材料，因此通电导体不能为磁性材料，故不能选择铁棒进行实验，应该选择铝棒。
闭合开关S后，发现金属棒向左运动；断开开关，将连接电源正负极的导线对调，闭合开关后，电流的方向发生改变，发现金属棒向右运动，可以得到金属棒受力运动的方向与电流的方向有关。
手摇式自发电手电筒是利用电磁感应制成的，不符合题意；
电风扇主要装置是电动机，是利用磁场对通电导体有力的作用制成的，符合题意；
电灯泡是利用电流热效应工作的，将电能转化为光能和内能，不符合题意。
14.【答案】有；切割磁感线；电源。
【解析】解：
闭合开关，若导体AB不动，左右移动磁体，导体做切割磁感线运动，电路中有感应电流；
该实验的结论是：闭合电路的一部分导体，在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流；
如果将小量程电流表换成电源，闭合开关后电流流过导体棒，导体棒受安培力作用，可以探究磁场对通电导体的作用。
故答案为：有；切割磁感线；电源。
此题是探究电磁感应现象的实验，考查了学生对产生感应电流条件的掌握及影响感应电流大小和电流方向的因素。
15.【答案】磁场方向 2 4 C 电流表
【解析】解：比较实验2和3，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2、4，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。
实验中通过观察导线运动方向，来判断导线在磁场中受力方向，用到的科学方法是转换法，故选C；
探究影响感应电流方向的因素，为了观察到明显的实验现象，需要用灵敏电流计代替电源来显示产生感应电流的方向，。
故答案为：磁场方向；2；4；；电流表。
通电导体在磁场中受力，受力方向与磁场方向、电流方向两个因素有关，只改变其中一个因素，可以改变运动方向，同时改变两个因素，运动方向不会改变；
导线在磁场中受力方向是通过观察导线运动方向，用到了转换法；
要探究影响感应电流方向的因素需要用灵敏电流计来显示产生的感应电流。
本题考查通电导体在磁场中受力方向、产生感应电流的器材等知识，注意结合控制变量法分析和转换法的应用。
16.【答案】左 反向运动 电流 磁场 电动机 C 电流表
【解析】通电导线在磁场中受磁场力而运动起来；根据左手定则可知， ab 会向左运动。
电流方向反向后，导体的受力方向会发生改变，故运动方向也与刚才的运动方向相反运动。
保持电源的正负极不变，对调磁体的磁极，使磁场的方向与原来相反，这时导线 ab 会反向运动，这说明运动方向与磁场方向有关。
由以上现象可知导体的受力方向与磁场方向和电流的方向有关。
人们根据磁场对电流的作用制成了电动机。
实验中通过观察导线运动方向，来判断导线在磁场中受力方向，用到了转换法。
探究影响感应电流方向的因素，为了观察到明显的实验现象，需要用电流表代替电源来显示产生感应电流的方向。
17.【答案】3 C 有
【解析】解：为了防止损坏电流表应选大量程进行试触，所以应把导线a接到电流表标有3的接线柱上，通过开关来试触并观察；
小灯泡正常发光，电流表指针偏转角度很小，说明电流表选择的量程过大，故C正确；
通电线圈受力的方向与电流的方向和磁感线的方向有关，磁场方向不变，当反接时，电流方向改变，磁场对通电线圈的作用力方向改变，带动指针反偏，故小郑的分析有道理。
故答案为：；；有。
为了防止损坏电流表应选大量程进行试触；
灯泡正常发光时，发现电流表指针偏转角度很小，说明电流表选择的量程过大；
通电线圈受力的方向与电流的方向和磁感线的方向有关，磁场方向不变，电流的方向改变，通电线圈受力的方向改变。
本题考查了电流表的使用、故障分析以及磁场对通电线圈的作用等知识，是一道电学综合题，但难度不大。
18.【答案】 向左 电流方向和磁场方向都发生了变化，导体GH受力的方向不变
【解析】将铜棒EF和GH垂直静止放在导轨上，当拉动铜棒EF向左运动时，铜棒EF切割磁感线，EF中会产生感应电流，通电的铜棒GH在磁场中受到力的作用，铜棒GH会跟着向左运动。若将磁场方向改为与原来相反，仍然向左拉动铜棒EF，则EF中的感应电流的方向与原来相反；GH中的电流方向也与原来相反，磁场的方向也发生了改变，则GH受力的方向不变，所以GH仍然会向左运动。
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