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第3节 电动机及其应用
考点一、磁场对通电导体的作用
（一）磁场对通电直导线的作用
实验探究:如图所示，把导线AB放在磁场中光滑的金属导轨上，接通电源，让电流通过导线AB,则导线AB在磁场中运动起来，说明磁场对通电导线有力的作用。
(1)只把电源正、负极对调后接人电路，从而改变导线AB中的电流方向，则导线AB运动方向发生改变，即导线AB受力的方向发生改变。
(2)只把磁极对调一下，改变磁场方向，导线AB运动方向发生改变，即导线AB受力方向也发生改变。
(3)如果把电源正、负极对调后接入电路，同时对调一下磁极，即同时改变导线AB中的电流方向和磁场方向，导线AB的运动方向不变，即导线AB受力的方向不变。
结论:①通电导线在磁场中受到力的作用。②受力方向与电流方向和磁场方向有关。
只改变电流方向或磁场方向，导线的受力方向改变；同时改变电流方向和磁场方向，导线的受力方向不变。③受力大小与电流大小和磁场强弱有关:电流越大，磁场越强，受力越大。
（二）磁场对通电线圈的作用
(1)通电线圈在磁场中的运动情况
通电线圈所在平面与磁场平行时，线圈发生转动。通电线圈所在平面与磁场垂直时，线圈不发生转动。
(2)通电线圈在磁场中的转动分析
如图所示，使线圈位于磁体两磁极之间的磁场中。
①使线圈静止在图乙位置上，闭合开关，发现线圈并没有转动，这是由于线圈上、下两边受力大小相等、方向相反，即线圈受力平衡。这个位置是线圈的平衡位置。
②使线圈静止在图甲位置上，闭合开关，线圈受力沿顺时针方向转动，能靠惯性转过平衡位置，但不能继续转动下去，最后要返回平衡位置。
③使线圈静止在图丙位置上，闭合开关，线圈沿逆时针方向转动，说明线圈在这个位置所受的作用力是阻碍它沿顺时针方向转动的。
(3)通电线圈在磁场里受到力的作用而发生转动时，电能转化为机械能。电动机就是根据通电线圈在磁场中受力而发生转动的原理制成的。
典例1：如图所示的实验装置是用来研究 (填“电流的磁效应”或“磁场对通电导体的作用”)的。实验中把导体放在磁场里，接通电源，让电流通过导体，会观察到导体向右运动，如果把电源正、负极对调后接入电路，会观察到导体向 (填“左”或“右”)运动；如果再把蹄形磁体的磁极对调一下，会观察到导体向 (填“左”或“右”)运动。
变式1：图是“线圈不能连续转动”的示意图，下列说法中不正确的是( )
A．三图中，导线 ab 与 cd 所受磁场力的方向始终没有发生改变
B．乙图中，线圈能够越过平衡位置继续往下转动是由于惯性
C．通电一段时间后，线圈 abcd 最终会停止在乙图所示的位置
D．只要开关始终闭合，线圈 abcd一定会在乙图的平衡位置左右摆动，永不停止
变式2：如图所示，线圈abcd位于磁场中，当K与1接通时，ab段导线中电流方向为 (填“a→b"或“b→a")，ab段导线受磁场力F1的方向竖直向上，请在图中画出此时ed段导线受到的磁场力F2 ；当K改为与2接通时，ab段导线受磁场力方向 。
变式2：（2025八下·定海期末）科学小组同学通过实验研究磁场对通电导体的作用。
（1）小科同学连接图甲电路，当开关闭合后发现导体向右运动。若将电源正负极上的导线互换位置，改变电流方向。则闭合开关后，导体会向 运动。
（2）小舟同学改进了实验设计，连接图乙电路，将一段金属直导体放在压力传感器上，置于一定强度的磁场中，闭合开关，记录下不同电流强度时压力传感器的示数，数据如下表所示。本实验想验证的假设是： 。
电流大小/A 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
压力传感器示数/N 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60
（3）由表格数据可知，小舟选用的金属直导体重为 N。若只将该实验中的N、S极互换位置，其余不变，则当电流为0.4A时，压力传感器的示数是 N。
考点二、电动机
（一）直流电动机的工作原理
直流电动机靠直流电源供电，是利用通电线圈在磁场中受到力的作用而转动的原理制成的，是把电能转化为机械能的装置。
（二）直流电动机的构造
如图所示，直流电动机主要由磁体(定子)、线圈(转子)、换向器和电刷等构成。
（三）换向器的结构与作用
(1)结构:由两个相互绝缘的铜质半环构成，两个铜质半环与线圈相连，并随线圈一起转动，跟电刷接触与电源组成闭合电路。
(2)作用:当线圈刚转过平衡位置时，能改变线圈中的电流方向，使线圈持续转动。
（四）影响直流电动机转动方向和速度的因素重点
(1)转动方向与电流方向和磁场方向有关:只改变电流方向或磁场方向，转动方向改变；电流方向和磁场方向同时改变，则转动方向不变。
(2)转速大小与电流大小和磁场强弱有关:电流越大，磁场越强，转速越快。
（五）直流电动机模型装好通电后电动机不转动的主要原因
(1)电流不通:①电刷与铜制半环接触不良；②开关处接触不良或开关没闭合；③电源处接触不良。
(2)摩擦太大:①轴与轴之间摩擦太大；②电刷和换向器接触太紧。
(3)电流太小:①电源电压太低；②使用的滑动变阻器的阻值太大。
(4)仪器装配位置不正确:线圈处于平衡位置，只要将线圈轻轻转动一下就可以。
典例1：如图是电动机的结构示意图，两个铜半环E 和 F 跟线圈两端相连，随线圈一起顺时针转动。M和N是电刷，它们跟铜半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。以下说法正确的是( )
A．不能用石墨材料来制作电刷M、N
B．电流的方向始终由电刷N到电源“+”极
C．只对调电源正、负极，线圈将逆时针转动
D．电动机是把机械能转化为电能的装置
变式1：吴老师在上电动机这节课的时候给同学们介绍了一种简易电动机制作方法：用回形针做成两个支架，分别与电池两极相连；用漆包线绕一个矩形线圈，以线圈两端的漆包线拉直作为线圈转动轴，用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮；将线圈放在支架上，磁体放在线圈下方。
（1）上述中一端只刮去上半周漆皮，这是为了使这一端相当于直流电动机的哪个结构？ 。 （2）如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，发现线圈只抖动了一下，并不转动，原因可能是 ，这时可进行的有效尝试是 。
变式2：小明在制作电动机模型时，把一段粗漆包线绕成约3cm×2cm的矩形线圈，漆包线在线圈的两端各伸出约3cm。然后，用小刀刮两端引线的漆皮。用硬金属丝做两个支架，固定在硬纸板上。两个支架分别与电池的两极相连。把线圈放在支架上，线圈下放一块强磁铁，如图甲所示。给线圈通电并用手轻推一下，线圈就会持续转动。
①在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮，若左转轴下侧的绝缘漆都刮掉，可将右转轴 （选填“上侧”或“下侧”）绝缘漆都刮掉。
②图乙中的直流电动机的线圈可以持续转动，是因为它加装了 ，该装置能在线圈 （选填“刚转到”、“即将转到”或“刚转过”）平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。
变式2：（2025八下·柯桥期末）蛇年春晚《秧BOT》节目中的机器人配备了直流无刷电动机进行驱动，其内部结构如图所示， 中间的永磁体可绕中心自由转动，三个螺线圈互成120度夹角固定在电动机外壳内部，它们通电可以产生磁场。
（1）该直流无刷电动机的工作原理是 。
（2）直流无刷电动机内部还配备了一个霍尔传感器，能对转子磁极位置进行实时监测，并将位置信息传递给相关控制器，让其中的两个螺线圈通电，并控制电流方向，以达到持续转动。若现在该电动机正在顺时针转动，则通电方案正确的是____。
A． B． C． D．
1．（2025八下·玉环月考）小科以塑料管为连接轴将两个玩具电机的转轴连接起来，并连接如图所示的电路，开关S闭合后，灯泡发光。下列那个实验装置图与电机甲所反映的原理一致（ ）
A． B． C． D．
2．如图所示，给甲、乙两图中的矩形线圈通电，则下列说法中正确的是( )
A．甲中线圈转动，乙中线圈不转动
B．乙中线圈转动，甲中线圈不转动
C．甲、乙中的线圈都会转动
D．甲、乙中的线圈都不会转动
3．（2025八下·湖州期末）如图所示，在装配直流电动机模型的实验中，下列操作不能改变电动机转动方向的是
A．对调电源正负两极
B．对调NS两磁极位置
C．对调CD两接线柱
D．对调电源正负两极和CD两接线柱
4．（2025八下·钱塘期末）如图是由一节干电池、铜导线和强磁铁组成的简易电动机(线框上端的弯折位置与正极接触，磁铁吸附在电池负极的是S极)，放手后从上往下看线圈顺时针转动，以下操作可以增大转速的是 （ ）
A．对调电池正负极位置 B．对调强磁铁南北极位置
C．增加一节干电池 D．减弱磁铁的磁性
5．（2025八下·金东期末）如图所示，放在 U 形磁铁两极之间的铝盘下边缘浸在液体中，闭合开关S，铝盘会绕水平轴O转动。下列说法正确的是
A．为防止漏电，应选择绝缘的液体
B．铝盘转动的原理与发电机的工作原理相同
C．将电源的正负极对调后，铝盘的转动方向不变
D．向右移动滑动变阻器的滑片P，铝盘转速变慢
6．（2025八下·杭州月考）如图为直流电动机工作原理图，下列分析正确的是
A．线圈由图示位置转动 180°时，ab边受力方向改变
B．电动机转动时将机械能转化为电能
C．对调磁体的磁极，可以改变线圈转动的速度
D．电动机工作过程中，线圈中电流方向保持不变
7．如图是检验磁场对通电导体作用力的实验装置。当导线ab中有某方向电流通过时，它受到磁场的作用力方向向右。
（1）如果仅将磁极对调位置，导线AB受力方向 。
（2）如果磁极位置不变，仅改变AB中的电流方向，导线AB受力方向 。
（3）若同时对调磁极位置和改变电流方向，导线AB的受力方向 。
8.如图所示，在一绝缘棒下部用导线悬挂金属棒AB，AB棒置于蹄形磁铁两磁极中间，当通以图示方向的电流时，磁场对AB棒 (填“有”或“无")力的作用。若此时看到AB棒向右侧摆动，仅改变电流方向时可看到AB棒向 (填“左”或“右”)侧摆动；若仅将磁铁上下翻转，可看到AB棒向 (填“左”或“右")侧摆动。这一现象说明通电导体在磁场中受力的方向与 方向和 方向有关。
9．如图，一个综合实践小组用一段漆包线绕成线圈 abcd，用小刀刮去两端引线的漆皮，一端全部刮去，另一端只刮上半周或下半周。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。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 ，是根据 的原理制成的。若只将电源的正负极互换，则线圈的转动方向会与原来的转动方向 (填“相同”或“相反”)。
10．（2025八下·丽水期末）为了研究“磁场对通电导体的作用”，小科连接了甲、乙两套装置，请回答：
（1）图甲装置中的 mn之间接入 (填“灵敏电流表”、 “电源”或“灯泡”)；
（2）图乙装置中，当通入电流后，线圈的 ab 和 cd段会受到力的作用。在此实验中，不能作为线圈材料的有____；
A．铜 B．铝 C．铁 D．塑料
（3）要使图乙中的线圈持续转动，应在其外部加装换向器，其目的是：当通电线圈所在平面转到与磁感线 (填“垂直”或“平行”)时，它能自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续转动。
11．（2025八下·杭州八县期末）用一个铁钉、一节电池、一根电线和一个纽扣形强磁铁(磁性随温度升高而减弱)，可组装成一个演示用的简易电动机，组装过程如图所示。电流通过磁铁和铁钉，铁钉旋转。
（1）该简易电动机的工作原理是 。
（2）演示时，若要改变铁钉的转动方向，可以改变 的方向。
（3）电动机的导线下端应间歇性地接触磁铁，这样做的主要原因是____(填字母)。
A．防止铁钉被磁化 B．防止电流通过时产生过多热量
12．在观察“磁场对通电直导线的作用”活动中，小明用导线在固定的接线柱MN下悬挂一根较轻的金属棒ab，然后将其作为通电导线接入电路放在蹄形磁体的磁场里，如图甲所示。
（1）在做实验前，为了排除其他因素的干扰，应选择 (填“铁”或“铝”)棒。
（2）闭合开关，小明看到金属棒ab稳定时如图乙所示，要观察到金属棒ab稳定时如图丙所示，小明的操作可能是 。
（3）小明进一步提出问题：在同一磁场中，磁场对导线的作用力大小与通过导线的电流大小是否有关 为研究该问题，请在图甲所示的实验基础上，添加合适电学元件并简要写出实验步骤。
13．（2025八下·金华期末）“创新实验”大赛中，小义利用已有的电学实验器材进行了“磁场对通电导体的作用”的实验探究。
【实验器材】
甲、乙两个滑动变阻器(图中a、b、c、d为变阻器甲的四个接线柱)，蹄形磁铁，金属棒，干电池若干，开关，导线
【实验设计】
如图所示，在平行放置的两个滑动变阻器甲、乙之间放一块蹄形磁铁，金属棒置于蹄形磁铁的正上方。用导线将电源、开关、两个变阻器、金属棒连接成串联电路(部分未画出)。变阻器滑片均移至最左端后，闭合开关，观察金属棒向左移动。
【实验操作】
步骤一：仅对调电池的正负极，观察到金属棒运动方向发生了改变，向右运动；
步骤二：继续实验，仅改变蹄形磁铁的磁极方向，观察金属棒运动方向；
得出结论一：导体的运动方向与电流方向和磁场方向均有关。
步骤三：仅更换磁性更强的蹄形磁铁，观察到金属棒运动方向不变，但速度加快；
步骤四：换回原磁铁，改变导线与变阻器甲的连接，然后多次改变变阻器甲的滑片位置，可观察到金属棒运动方向不变，但速度改变。
得出结论二：导体的运动快慢与磁场强弱和电流大小均有关。
【分析交流】
（1）为了更好的完成实验，金属棒应选择 (选填“铁棒”或“铜棒”)；
（2）在步骤二中可观察金属棒运动方向是 ；
（3）步骤四中“改变导线与变阻器甲的连接”的具体操作是 。
14．（2025八下·新昌期末）图1是欧姆设计的一款能测量电流大小的电流扭秤，其内部结构如图2。容器A、B中装有不同温度的水银，以导线相连构成温差电源，AB 两端存在电压，其电压大小由温差决定。利用悬丝在直线导体上方悬挂磁针，导体中有电流通过时，磁针偏转，欧姆对电流扭秤进行了多次测试，数据如下表：
组别 水银温度 磁针偏转情况
A B 方向 0.5
1 40 10 顺时针 30
2 40 20 顺时针 20
3 40 30 顺时针 θ
4 40 50 逆时针 θ
（1）实验中欧姆是通过 来反应电流大小的。
（2）对比第3、4组数据可推测：当B端温度超过一定值，磁针偏转方向会 ，说明电流的磁场方向与 有关。
（3）相同温差下，为了使小磁针偏转更明显，可以采用的方法是 。
15．（2025八下·东阳期末）我国“福建舰”采用电磁弹射技术(如图甲)，其核心原理是通电导体在磁场中受到力的作用。小东设计如图乙装置探究通电导体在磁场中受力情况，实验数据如下表所示。
序号 电流表示数/A 压力传感器示数/N 直铜棒受到的磁场力/N
1 0 4.0 0
2 0.1 4.4 0.4
3 0.2 4.8 0.8
4 0.3 5.2 1.2
结合图表回答：
（1）本实验探究的问题是通电导体在磁场中受到磁场力的大小与 的关系。
（2）实验中直铜棒受磁场力的方向为 (填“竖直向上”或“竖直向下”)。
（3）电磁弹射相比蒸汽弹射(如图丙)，具有哪些优势 ____(可多选)。
A．电流调节响应快，加速更均匀
B．可控性高，便于实现不同重量的弹射需求
C．能量转换效率高，无蒸汽泄露等损耗问题
（4）为验证结论的普遍性，需补充实验，可更换 (写出一点即可)，进行多次实验并测量。
16．（2025八下·湖州期末）在科学创新实验课上，老师带领同学们进行一系列有趣的电磁学实验。
（1）某同学在研究通电螺线管的磁场时，做了如图甲和图乙所示的两次实验。该同学进行这样的实验操作基于的假设是 。
（2）为了探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件，采用如图丙所示的实验装置
①为实验现象明显，在导线夹a、b间应接入的电路元件是 .
（3）为了使实验现象更明显，下列操作可行的是____
A．加快导体水平向右的运动速度
B．垂直向上移动导体棒
C．换用磁性更强的磁体
（4）创新小组的同学们又突发奇想，将甲、乙两线圈分别悬挂在两个蹄形磁体的磁场中，两线圈通过导线连接在一起，构成一个闭合回路，如图丁。用手摆动磁场中的甲线圈时，乙线圈也会随之摆动起来。请你用所学的知识解释该现象 。
17．（2025八下·临海期末）新能源汽车因高效环保而成为热点。某科学兴趣小组为探究其原理与性能，开展了“自制电动小汽车”的项目化学习。
他们制定的产品评价表如下：
评价指标 评价等级
优秀 合格 待改进
指标一 能实现前进与倒退，且车速可调 能实现前进与倒退，但车速不可调节 只能前进或只能倒退，且车速不可调节
指标二 汽车刹车时能量可回收，且能手动关闭此功能 汽车刹车时能量可回收，但不能手动关闭此功能 汽车刹车时能量不可回收
小组同学利用3D打印机制作了一个汽车模型(如图1)，其内部简化电路如图2所示，其中电源C为可充电电池，在车辆制动时，开关S会自动切换至触点3 进行能量回收。请回答：
（1）当开关S接通触点2.调节滑动变阻器滑片向上移动时，车速将 。
（2）通过切换开关S能实现前进与倒退功能的原因是 。
（3）车辆制动期间，能量转化的形式为____(填序号)。
A．机械能转化为电能 B．电能转化为机械能
（4）对车辆进行测试时，指标一被评为“优秀”，指标二被评为“合格”，为使指标二能达到“优秀”等级，应如何改进电路 。
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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第3节 电动机及其应用
考点一、磁场对通电导体的作用
（一）磁场对通电直导线的作用
实验探究:如图所示，把导线AB放在磁场中光滑的金属导轨上，接通电源，让电流通过导线AB,则导线AB在磁场中运动起来，说明磁场对通电导线有力的作用。
(1)只把电源正、负极对调后接人电路，从而改变导线AB中的电流方向，则导线AB运动方向发生改变，即导线AB受力的方向发生改变。
(2)只把磁极对调一下，改变磁场方向，导线AB运动方向发生改变，即导线AB受力方向也发生改变。
(3)如果把电源正、负极对调后接入电路，同时对调一下磁极，即同时改变导线AB中的电流方向和磁场方向，导线AB的运动方向不变，即导线AB受力的方向不变。
结论:①通电导线在磁场中受到力的作用。②受力方向与电流方向和磁场方向有关。
只改变电流方向或磁场方向，导线的受力方向改变；同时改变电流方向和磁场方向，导线的受力方向不变。③受力大小与电流大小和磁场强弱有关:电流越大，磁场越强，受力越大。
（二）磁场对通电线圈的作用
(1)通电线圈在磁场中的运动情况
通电线圈所在平面与磁场平行时，线圈发生转动。通电线圈所在平面与磁场垂直时，线圈不发生转动。
(2)通电线圈在磁场中的转动分析
如图所示，使线圈位于磁体两磁极之间的磁场中。
①使线圈静止在图乙位置上，闭合开关，发现线圈并没有转动，这是由于线圈上、下两边受力大小相等、方向相反，即线圈受力平衡。这个位置是线圈的平衡位置。
②使线圈静止在图甲位置上，闭合开关，线圈受力沿顺时针方向转动，能靠惯性转过平衡位置，但不能继续转动下去，最后要返回平衡位置。
③使线圈静止在图丙位置上，闭合开关，线圈沿逆时针方向转动，说明线圈在这个位置所受的作用力是阻碍它沿顺时针方向转动的。
(3)通电线圈在磁场里受到力的作用而发生转动时，电能转化为机械能。电动机就是根据通电线圈在磁场中受力而发生转动的原理制成的。
典例1：如图所示的实验装置是用来研究 (填“电流的磁效应”或“磁场对通电导体的作用”)的。实验中把导体放在磁场里，接通电源，让电流通过导体，会观察到导体向右运动，如果把电源正、负极对调后接入电路，会观察到导体向 (填“左”或“右”)运动；如果再把蹄形磁体的磁极对调一下，会观察到导体向 (填“左”或“右”)运动。
【答案】磁场对通电导体的作用；左；右
【解析】（1）磁场对通电导体的作用：通电导体在磁场中会受到力的作用，力的方向与电流方向和磁场方向都有关。这是电动机的工作原理。
（2）影响通电导体受力方向的因素：当电流方向改变时，导体受力方向会反向；当磁场方向（磁极方向）改变时，导体受力方向也会反向；若电流方向和磁场方向同时改变，导体受力方向不变。
【解答】根据题图可知，该实验装置是用来研究磁场对通电导体的作用的；磁场对通电导体的力的方向与磁场方向和电流方向有关，二者其中一个改变，通电导体受力方向改变，二者同时改变，通电导体受力方向不变。
把导体放在磁场里，接通电源，让电流通过导体，会观察到导体向右运动，说明磁场对通电导体的力的方向向右，如果把电源正、负极对调后接入电路，导体中电流的方向改变，磁场方向不变，则磁场对通电导体的力的方向改变，即通电导体受力方向向左，所以会观察到导体向左运动；
再将蹄形磁体的磁极对调，与最开始相比，磁场方向和电流方向均改变，则导体受力方向不变，则导体仍向右运动。
变式1：图是“线圈不能连续转动”的示意图，下列说法中不正确的是( )
A．三图中，导线 ab 与 cd 所受磁场力的方向始终没有发生改变
B．乙图中，线圈能够越过平衡位置继续往下转动是由于惯性
C．通电一段时间后，线圈 abcd 最终会停止在乙图所示的位置
D．只要开关始终闭合，线圈 abcd一定会在乙图的平衡位置左右摆动，永不停止
【答案】D
【解析】电动机利用了通电导体在磁场中受力的原理；导体受力的方向与电流的方向、磁场的方向有关，对线圈在磁场中的受力情况进行分析可对选项中的描述做出判断。
【解答】A、导体受力的方向与电流的方向、磁场的方向有关，三图中，线圈在转动，但电流方向、磁场方向均未改变，所以导线受力方向没有发生改变，故A正确；
B、乙图中，线圈中的ab与cd所受磁力在一条直线上，且方向相反，无法使线圈再转动，因此线圈能够连续往下转动变成丙图所示，是由于惯性，故B正确；
C、通电一段时间后，线圈abcd由于在竖直方向受力平衡，所以最终会停止在乙图所示的位置，故C正确；
D、闭合开关，线圈abcd会在乙图的平衡位置左右摆动，但最终会因为受力平衡而停止，故D错误。
故答案为：D。
变式2：如图所示，线圈abcd位于磁场中，当K与1接通时，ab段导线中电流方向为 (填“a→b"或“b→a")，ab段导线受磁场力F1的方向竖直向上，请在图中画出此时ed段导线受到的磁场力F2 ；当K改为与2接通时，ab段导线受磁场力方向 。
【答案】a→b；；竖直向下
【解析】在电源外部，电流从电源正极流出，最后回到电源的负极；根据通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向的关系，可画出此时cd段导线受到磁场力的方向，还可判断K改为与2接通时，ab段导线受磁场力的方向。
【解答】当K与1接通时，电源的左端为正极，根据在电源外部电流方向由正极流向负极可知，ab段导线中电流方向为a→b。
①图中cd的电流的方向是从c到d，与ab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：
②当K改为与2接通时，ab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。
故答案为：a→b；；竖直向下。
变式2：（2025八下·定海期末）科学小组同学通过实验研究磁场对通电导体的作用。
（1）小科同学连接图甲电路，当开关闭合后发现导体向右运动。若将电源正负极上的导线互换位置，改变电流方向。则闭合开关后，导体会向 运动。
（2）小舟同学改进了实验设计，连接图乙电路，将一段金属直导体放在压力传感器上，置于一定强度的磁场中，闭合开关，记录下不同电流强度时压力传感器的示数，数据如下表所示。本实验想验证的假设是： 。
电流大小/A 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
压力传感器示数/N 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60
（3）由表格数据可知，小舟选用的金属直导体重为 N。若只将该实验中的N、S极互换位置，其余不变，则当电流为0.4A时，压力传感器的示数是 N。
【答案】（1）左
（2）导体在磁场中受力大小与电流大小有关
（3）0.3；0.1
【解析】（1）只改变电流方向或磁场方向，导体运动方向发生改变，同时改变电流和磁场方向，导体运动方向不变。
（2）根据表示变量可知，探究的是磁力大小与电流大小的关系。
（3）根据表中数据和磁力方向的影响因素进行探究。
【解答】（1）导体运动方向与电流方向及磁场方向有关，只改变电流方向，导体运动方向相反，可知导体将向左运动。
（2）由实验操作可知，变量为电流大小，可知假设为：导体在磁场中受到磁力大小与电流大小有关。
（3）由表中数据可知，当没有电流经过时，导体没有受到磁力的作用，压力等于重力，可知导体的重力为0.3N。
由表中数据可知，未改变磁场方向时，压力传感器的示数为0.5N，重力为0.3N，可知磁力为0.2N。改变磁场方向，磁力方向发生改变，但磁力大小不变，可知当电流为0.4A时，传感器的示数为0.3N-0.2N=0.1N。
考点二、电动机
（一）直流电动机的工作原理
直流电动机靠直流电源供电，是利用通电线圈在磁场中受到力的作用而转动的原理制成的，是把电能转化为机械能的装置。
（二）直流电动机的构造
如图所示，直流电动机主要由磁体(定子)、线圈(转子)、换向器和电刷等构成。
（三）换向器的结构与作用
(1)结构:由两个相互绝缘的铜质半环构成，两个铜质半环与线圈相连，并随线圈一起转动，跟电刷接触与电源组成闭合电路。
(2)作用:当线圈刚转过平衡位置时，能改变线圈中的电流方向，使线圈持续转动。
（四）影响直流电动机转动方向和速度的因素重点
(1)转动方向与电流方向和磁场方向有关:只改变电流方向或磁场方向，转动方向改变；电流方向和磁场方向同时改变，则转动方向不变。
(2)转速大小与电流大小和磁场强弱有关:电流越大，磁场越强，转速越快。
（五）直流电动机模型装好通电后电动机不转动的主要原因
(1)电流不通:①电刷与铜制半环接触不良；②开关处接触不良或开关没闭合；③电源处接触不良。
(2)摩擦太大:①轴与轴之间摩擦太大；②电刷和换向器接触太紧。
(3)电流太小:①电源电压太低；②使用的滑动变阻器的阻值太大。
(4)仪器装配位置不正确:线圈处于平衡位置，只要将线圈轻轻转动一下就可以。
典例1：如图是电动机的结构示意图，两个铜半环E 和 F 跟线圈两端相连，随线圈一起顺时针转动。M和N是电刷，它们跟铜半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。以下说法正确的是( )
A．不能用石墨材料来制作电刷M、N
B．电流的方向始终由电刷N到电源“+”极
C．只对调电源正、负极，线圈将逆时针转动
D．电动机是把机械能转化为电能的装置
【答案】C
【解析】A、电刷应用导体来制作，石墨是导体。
B、电源外部电流的方向是从电源正极经过用电器回到电源的负极。
C、通电导体在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向有关。
D、电动机将电能转化为机械能。
【解答】A、电刷跟铜半环接触，使电源和线圈组成闭合电路，所以电刷应用导体来制作，石墨是导体，故可用石墨材料来制作电刷，故A 错误。
B、电源外部电流的方向是从电源正极流向电源负极，所以电流由电源“+”极流向电刷N，故B错误。
C、通电导体在磁场中的受力方向与电流方向、磁场方向有关，只改变电流方向或磁场方向，导体受力方向改变，所以只对调电源正、负极，线圈转动方向将改为逆时针，故C正确。
D、电动机将电能转化为机械能，故D错误。
故答案为：C。
变式1：吴老师在上电动机这节课的时候给同学们介绍了一种简易电动机制作方法：用回形针做成两个支架，分别与电池两极相连；用漆包线绕一个矩形线圈，以线圈两端的漆包线拉直作为线圈转动轴，用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮；将线圈放在支架上，磁体放在线圈下方。
（1）上述中一端只刮去上半周漆皮，这是为了使这一端相当于直流电动机的哪个结构？ 。 （2）如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，发现线圈只抖动了一下，并不转动，原因可能是 ，这时可进行的有效尝试是 。
【答案】（1）换向器
（2）磁场太弱(或电流太小或处在平衡位置)；换用较强的磁场(或增加电池节数或用手拨动一下位置)
【解析】（1）在直流电动机中，需要换向器改变通过线圈电流方向，从而保证线圈能够持续的旋转；
（2）力是改变物体运动状态的原因，线圈抖了一下而没有转动起来，应该是线圈受到的电磁力偏小所致，根据影响通电导体受到力的大小的影响因素分析解决方案。
【解答】（1）上述中一端只刮去上半周漆皮，这是为了使这一端相当于直流电动机的换向器。
（2）如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，发现线圈只抖动了一下，并不转动，原因可能是磁场太弱(或电流太小或处在平衡位置)，这时可进行的有效尝试是：换用较强的磁场(或增加电池节数或用手拨动一下位置)。
变式2：小明在制作电动机模型时，把一段粗漆包线绕成约3cm×2cm的矩形线圈，漆包线在线圈的两端各伸出约3cm。然后，用小刀刮两端引线的漆皮。用硬金属丝做两个支架，固定在硬纸板上。两个支架分别与电池的两极相连。把线圈放在支架上，线圈下放一块强磁铁，如图甲所示。给线圈通电并用手轻推一下，线圈就会持续转动。
①在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮，若左转轴下侧的绝缘漆都刮掉，可将右转轴 （选填“上侧”或“下侧”）绝缘漆都刮掉。
②图乙中的直流电动机的线圈可以持续转动，是因为它加装了 ，该装置能在线圈 （选填“刚转到”、“即将转到”或“刚转过”）平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。
【答案】下侧；换向器；刚转过
【解析】（1）当线圈里有电流经过时，线圈会受力转动；当线圈转过180°后，如果电流方向不变，那么线圈的受力方向会与运动方向相反，从而不能持续转动。如果将转轴相同一侧的半圈绝缘皮去掉，那么当线圈转过180°后没有电流，自然就不受力，依靠惯性回到原来位置，这时就有电流，再次受到磁力，从而完成持续转动。
（2）如果在电路中加入换向器，那么每隔半圈就改变一次电流方向，从而使线圈受到的力始终朝向一个方向，那么线圈就能连续转动起来。
【解答】①在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮，若左转轴下侧的绝缘漆都刮掉，可将右转轴下侧绝缘漆都刮掉。
②图乙中的直流电动机的线圈可以持续转动，是因为它加装了换向器，该装置能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。
变式2：（2025八下·柯桥期末）蛇年春晚《秧BOT》节目中的机器人配备了直流无刷电动机进行驱动，其内部结构如图所示， 中间的永磁体可绕中心自由转动，三个螺线圈互成120度夹角固定在电动机外壳内部，它们通电可以产生磁场。
（1）该直流无刷电动机的工作原理是 。
（2）直流无刷电动机内部还配备了一个霍尔传感器，能对转子磁极位置进行实时监测，并将位置信息传递给相关控制器，让其中的两个螺线圈通电，并控制电流方向，以达到持续转动。若现在该电动机正在顺时针转动，则通电方案正确的是____。
A． B． C． D．
【答案】（1）通电线圈在磁场中受力运动
（2）C
【解析】（1）根据电动机的工作原理解答；
（2）要使中间的转子顺利转动，那么一个线圈对其施加排斥力，另一个施加吸引力即可，据此分析判断。
【解答】（1）该直流无刷电动机的工作原理是：通电线圈在磁场中受力运动；
（2）A.只有一个线圈通电，不符合要求，故A错误；
B.根据安培定则可知，左下角的电磁铁上端磁极为S极，对转子施加排斥力；右下角的电磁铁上端为N极，对转子施加吸引力，现在线圈逆时针转动，故B错误；
C.根据安培定则可知，左下角的电磁铁上端磁极为N极，对转子施加吸引力；右下角的电磁铁上端为S极，对转子施加排斥力，现在线圈顺时针转动，故C正确；
D.三个线圈通电，不符合要求，故D错误。故选C。
1．（2025八下·玉环月考）小科以塑料管为连接轴将两个玩具电机的转轴连接起来，并连接如图所示的电路，开关S闭合后，灯泡发光。下列那个实验装置图与电机甲所反映的原理一致（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】电动机是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理制成的。发电机是利用电磁感应的原理制成。
【解答】乙电动机通电后，线圈转动，带动甲电动机的线圈一起转动，甲的线圈转动时切割磁感线，产生感应电流，使灯泡发光，所以甲相当于发电机，乙是电动机，两电机能一起转动。B选项是电磁感应原理图，故B符合题意。
故答案为：B。
2．如图所示，给甲、乙两图中的矩形线圈通电，则下列说法中正确的是( )
A．甲中线圈转动，乙中线圈不转动
B．乙中线圈转动，甲中线圈不转动
C．甲、乙中的线圈都会转动
D．甲、乙中的线圈都不会转动
【答案】A
【解析】 直流电动机是根据通电导线在磁场中受力转动的原理制成的；电动机线圈的转动方向与磁场方向和电流方向有关， 据此分析判断。
【解答】 根据图示可知，乙中线圈平面与磁场方向垂直，则乙中线圈处于平衡位置，因此现在给它通电时线圈受平衡力作用，即乙线圈不会转动，而甲线圈可以转动。
故选A。
3．（2025八下·湖州期末）如图所示，在装配直流电动机模型的实验中，下列操作不能改变电动机转动方向的是
A．对调电源正负两极
B．对调NS两磁极位置
C．对调CD两接线柱
D．对调电源正负两极和CD两接线柱
【答案】C
【解析】电动机的原理是：通电线圈在磁场中受力转动，受力方向和电流方向和磁极方向有关，只改变其中一个影响因素，受力方向发生改变；
【解答】电动机的受力方向和电流方向和磁极方向有关，只改变其中一个影响因素，受力方向发生改变；所以ABD正确，C不正确；
故答案为：C
4．（2025八下·钱塘期末）如图是由一节干电池、铜导线和强磁铁组成的简易电动机(线框上端的弯折位置与正极接触，磁铁吸附在电池负极的是S极)，放手后从上往下看线圈顺时针转动，以下操作可以增大转速的是 （ ）
A．对调电池正负极位置 B．对调强磁铁南北极位置
C．增加一节干电池 D．减弱磁铁的磁性
【答案】C
【解析】要增大转速就要增大线圈受到的电磁力，可从影响电磁铁磁场强弱的因素的角度分析判断。
【解答】AB.对调电池正负极位置、对调强磁铁南北极位置，改变电流方向和磁场方向，但不能增大转速，故AB不符合题意；
C.增加一节干电池后，电池的总电压会增大（如果两节电池串联）。根据欧姆定律，电压增大时，通过线圈的电流也会增大。电流增大，线圈受到的安培力也会增大，从而导致转速增大，故C正确；
D.减弱磁铁的磁性会导致磁场强度减弱，磁场强度减弱会导致安培力减小，从而使转速减小，故D错误。故选C。
5．（2025八下·金东期末）如图所示，放在 U 形磁铁两极之间的铝盘下边缘浸在液体中，闭合开关S，铝盘会绕水平轴O转动。下列说法正确的是
A．为防止漏电，应选择绝缘的液体
B．铝盘转动的原理与发电机的工作原理相同
C．将电源的正负极对调后，铝盘的转动方向不变
D．向右移动滑动变阻器的滑片P，铝盘转速变慢
【答案】D
【解析】A.容易导电的物体叫导体，不容易导电的物体叫绝缘体；
B.发电机的工作原理为电流的磁效应；
C.通电导体的受力方向与电流方向和磁场方向有关；
D.通电导体受力的大小与磁场强弱和电流大小有关。
【解答】AB．闭合开关S，液体将电源负极与铝盘接通，则液体为导体。从铝盘圆心流向圆周的电流（相当于每根半径都是一个通电导线），通电铝盘在磁场中受到力的作用而运动，与电动机的工作原理相同，故AB错误；
C．将电源的正负极对调后接入电路，电流的方向与原来相反，则铝盘受力方向与原来反向，转动方向会改变，故C错误；
D．向右移动滑动变阻器的滑片P，变阻器接入的阻值增大，通过铝盘中的电流变小，铝盘受到的磁场力变小，转动速度变慢，故D正确。
故选D。
6．（2025八下·杭州月考）如图为直流电动机工作原理图，下列分析正确的是
A．线圈由图示位置转动 180°时，ab边受力方向改变
B．电动机转动时将机械能转化为电能
C．对调磁体的磁极，可以改变线圈转动的速度
D．电动机工作过程中，线圈中电流方向保持不变
【答案】A
【解析】只改变电流方向或磁场方向，线圈受力方向发生改变，同时改变电流方向和磁场方向，线圈受力方向不变。
【解答】A、线圈由图示位置转动 180°时，磁场方向不变，电流方向发生改变，ab边受力方向改变，
故A正确；
B、电动机转动时获得机械能，可知是将电能转化为机械能，故B错误；
C、对调磁体的磁极，可以改变线圈转动的方向，故C错误；
D、电动机工作过程中，线圈中电流方向发生改变，换向器在线圈由于惯性刚转过平衡位置时，改变
电流方向，使线圈能够继续转动，故D错误。
故答案为：A。
7．如图是检验磁场对通电导体作用力的实验装置。当导线ab中有某方向电流通过时，它受到磁场的作用力方向向右。
（1）如果仅将磁极对调位置，导线AB受力方向 。
（2）如果磁极位置不变，仅改变AB中的电流方向，导线AB受力方向 。
（3）若同时对调磁极位置和改变电流方向，导线AB的受力方向 。
【答案】（1）左（2）左（3）右
【解析】（1）通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关；
（2）通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关；
（3）根据影响通电导体在磁场中的受力方向的影响因素分析解答。
【解答】（1）如果仅将磁极对调位置，那么磁场方向发生改变，则导线AB的受力方向与原来相反，即导线AB受力方向左。
（2）如果磁极位置不变，仅改变AB中的电流方向，那么导线AB受力方向与原来相反，即AB受力方向为向左。
（3）若同时对调磁极位置和改变电流方向，那么导线AB的受力方向先调转再调转，最终与原来方向相同，即受力方向为向右。
8.如图所示，在一绝缘棒下部用导线悬挂金属棒AB，AB棒置于蹄形磁铁两磁极中间，当通以图示方向的电流时，磁场对AB棒 (填“有”或“无")力的作用。若此时看到AB棒向右侧摆动，仅改变电流方向时可看到AB棒向 (填“左”或“右”)侧摆动；若仅将磁铁上下翻转，可看到AB棒向 (填“左”或“右")侧摆动。这一现象说明通电导体在磁场中受力的方向与 方向和 方向有关。
【答案】有；左；左；电流；磁场
【解析】（1）通电导体在磁场中会受到磁力的作用；
（2）通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关，据此分析解答。
【解答】（1）如图所示，在一绝缘棒下部用导线悬挂金属棒AB，AB棒置于蹄形磁铁两磁极中间，当通以图示方向的电流时，磁场对AB棒有力的作用。
（2）若此时看到AB棒向右侧摆动，仅改变电流方向时则受力方向改变，那么可看到AB棒向左侧摆动；若仅将磁铁上下翻转，则AB受力方向改变，那么可看到AB棒向左侧摆动。这一现象说明通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关。
9．如图，一个综合实践小组用一段漆包线绕成线圈 abcd，用小刀刮去两端引线的漆皮，一端全部刮去，另一端只刮上半周或下半周。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。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 ，是根据 的原理制成的。若只将电源的正负极互换，则线圈的转动方向会与原来的转动方向 (填“相同”或“相反”)。
【答案】电动机；通电线圈在磁场中受力转动；相同
【解析】（1）电动机的工作原理：通电线圈在磁场中受力转动。当线圈中有电流通过时，线圈的两边会受到磁场力的作用，这两个力方向相反，从而使线圈绕轴转动。为了让线圈持续转动，需要通过换向器（或本题中的半刮漆引线）改变线圈中的电流方向，使受力方向始终保持一致。
（2）影响线圈转动方向的因素：线圈的转动方向由电流方向和磁场方向共同决定。只改变电流方向，转动方向会反向；只改变磁场方向，转动方向也会反向；若同时改变电流方向和磁场方向，转动方向则保持不变。
【解答】该装置中有电源提供电流，线圈在磁场中受力转动，并且通过半刮漆的引线实现了电流的半周通断，模拟了换向器的作用，因此这是一个简易的电动机。
电动机的核心原理是通电线圈在磁场中受力转动。当电流通过线圈时，线圈的 ab 边和 cd 边在磁场中受到方向相反的力，使线圈绕轴转动；半刮漆的引线在线圈转动半周后自动切断半周电流，依靠惯性继续转动，从而实现连续转动。
磁场由下方的电磁铁提供，而电磁铁的磁极方向与电流方向有关。当电源正负极互换时，不仅线圈中的电流方向改变，电磁铁的电流方向也会改变，导致其磁场方向同时改变。
由于线圈的转动方向由电流方向和磁场方向共同决定，当两者同时反向时，受力方向不变，因此线圈的转动方向与原来相同。
10．（2025八下·丽水期末）为了研究“磁场对通电导体的作用”，小科连接了甲、乙两套装置，请回答：
（1）图甲装置中的 mn之间接入 (填“灵敏电流表”、 “电源”或“灯泡”)；
（2）图乙装置中，当通入电流后，线圈的 ab 和 cd段会受到力的作用。在此实验中，不能作为线圈材料的有____；
A．铜 B．铝 C．铁 D．塑料
（3）要使图乙中的线圈持续转动，应在其外部加装换向器，其目的是：当通电线圈所在平面转到与磁感线 (填“垂直”或“平行”)时，它能自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续转动。
【答案】（1）电源
（2）C；D
（3）垂直
【解析】通电导体在磁场中会受到力的作用，受力方向与运动方向和磁场方向有关。
【解答】（1）“磁场对通电导体的作用”实验需要给导体通电，所以图甲装置中的mn之间应接入电源 ，使导体中有电流通过，从而研究磁场对通电导体的作用 ；
（2）线圈材料需要是导体，这样才能导电，使线圈在磁场中受力。铜、铝、铁都是导体，可以导电，但铁本身在磁场就会受到力的作用，对实验结果会造成干扰，塑料是绝缘体，不能导电，所以不能作为线圈材料的是CD。
（3）换向器的作用是当通电线圈所在平面转到与磁感线垂直（即线圈处于平衡位置 ）时，自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈持续转动 。
11．（2025八下·杭州八县期末）用一个铁钉、一节电池、一根电线和一个纽扣形强磁铁(磁性随温度升高而减弱)，可组装成一个演示用的简易电动机，组装过程如图所示。电流通过磁铁和铁钉，铁钉旋转。
（1）该简易电动机的工作原理是 。
（2）演示时，若要改变铁钉的转动方向，可以改变 的方向。
（3）电动机的导线下端应间歇性地接触磁铁，这样做的主要原因是____(填字母)。
A．防止铁钉被磁化 B．防止电流通过时产生过多热量
【答案】（1）通电导体在磁场中受到力的作用
（2）磁场
（3）B
【解析】（1）根据电动机的工作原理解答；
（2）电动机的转动方向与电流方向和磁场方向有关；
（3）电流通过导体时会产生热量。
【解答】（1）该简易电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用。
（2）演示时，若要改变铁钉的转动方向，可以改变磁场的方向。
（3）电动机的导线下端应间歇性地接触磁铁，这样做的好处是防止电流通过时产生过多的热量，故B正确，A错误。
故选：B。
12．在观察“磁场对通电直导线的作用”活动中，小明用导线在固定的接线柱MN下悬挂一根较轻的金属棒ab，然后将其作为通电导线接入电路放在蹄形磁体的磁场里，如图甲所示。
（1）在做实验前，为了排除其他因素的干扰，应选择 (填“铁”或“铝”)棒。
（2）闭合开关，小明看到金属棒ab稳定时如图乙所示，要观察到金属棒ab稳定时如图丙所示，小明的操作可能是 。
（3）小明进一步提出问题：在同一磁场中，磁场对导线的作用力大小与通过导线的电流大小是否有关 为研究该问题，请在图甲所示的实验基础上，添加合适电学元件并简要写出实验步骤。
【答案】（1）铝
（2）调换磁极或调换电池正负极的方向
（3）将开关，电流表金属棒ab和滑动变阻器串联接入电路。调节变阻器滑片的位置，观察电流表的石灰水变化以及金属棒ab与竖直方向的夹角大小，从而判断金属棒受力大小即可。
【解析】（1）铁容易被磁化，铝不能磁化。
（2）通电导体受力的方向与磁场方向和电流方向有关。
（3）滑动变阻器可以调节电路中的电流大小，通过观察金属棒的倾斜角度判断受到磁力大小，据此设计实验步骤即可。
【解答】 （1）铁棒被磁铁吸引，而铝棒不能被磁铁吸引，则在做实验前，为了排除其他因素的干扰，应选择铝棒为好。
（2）根据图片可知，丙图中金属棒ab受力的方向与乙图中受力方向相反，那么应该是磁场方向改变或电流方向改变所致，则小明的操作可能是：调换磁极或调换电池正负极的方向；
（3）在同一磁场中，磁场对导线的作用力大小与通过导线的电流大小是否有关时，实验方案如下：
将开关，电流表金属棒ab和滑动变阻器串联接入电路。调节变阻器滑片的位置，观察电流表的石灰水变化以及金属棒ab与竖直方向的夹角大小，从而判断金属棒受力大小即可。
13．（2025八下·金华期末）“创新实验”大赛中，小义利用已有的电学实验器材进行了“磁场对通电导体的作用”的实验探究。
【实验器材】
甲、乙两个滑动变阻器(图中a、b、c、d为变阻器甲的四个接线柱)，蹄形磁铁，金属棒，干电池若干，开关，导线
【实验设计】
如图所示，在平行放置的两个滑动变阻器甲、乙之间放一块蹄形磁铁，金属棒置于蹄形磁铁的正上方。用导线将电源、开关、两个变阻器、金属棒连接成串联电路(部分未画出)。变阻器滑片均移至最左端后，闭合开关，观察金属棒向左移动。
【实验操作】
步骤一：仅对调电池的正负极，观察到金属棒运动方向发生了改变，向右运动；
步骤二：继续实验，仅改变蹄形磁铁的磁极方向，观察金属棒运动方向；
得出结论一：导体的运动方向与电流方向和磁场方向均有关。
步骤三：仅更换磁性更强的蹄形磁铁，观察到金属棒运动方向不变，但速度加快；
步骤四：换回原磁铁，改变导线与变阻器甲的连接，然后多次改变变阻器甲的滑片位置，可观察到金属棒运动方向不变，但速度改变。
得出结论二：导体的运动快慢与磁场强弱和电流大小均有关。
【分析交流】
（1）为了更好的完成实验，金属棒应选择 (选填“铁棒”或“铜棒”)；
（2）在步骤二中可观察金属棒运动方向是 ；
（3）步骤四中“改变导线与变阻器甲的连接”的具体操作是 。
【答案】（1）铜棒
（2）向左
（3）将导线由 a 接线柱移到 c（d）
【解析】（1）磁场对通电导体作用实验中材料的选择，要避免金属棒被磁体吸引影响实验，铁易被磁体吸引，铜不易被磁体吸引 。
（2）磁场对通电导体作用力方向的影响因素，作用力方向与电流方向和磁场方向有关，改变其中一个因素，作用力方向改变 。
（3）滑动变阻器的接线原理，滑动变阻器通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻，接线柱选择不同，接入电路的电阻丝不同 。
【解答】（1）实验中金属棒不能被磁体吸引，否则会干扰磁场对通电导体的作用实验。铁棒易被磁体吸引，铜棒不易被磁体吸引，所以为更好完成实验，金属棒应选择铜棒 。
（2）步骤一中仅对调电池正负极，金属棒运动方向改变；步骤二仅改变蹄形磁铁的磁极方向（改变磁场方向），根据磁场对通电导体作用力方向与磁场方向有关，此时金属棒运动方向会改变，原来向右，现在会向左运动 。
（3）滑动变阻器有四个接线柱，“一上一下”接线。步骤四中“改变导线与变阻器甲的连接，是改变接入电路的下接线柱，原来若接的是a接线柱，具体操作是将导线由a接线柱移到c（或d）接线柱，这样能改变接入电路的电阻丝长度，进而改变电流大小 。
14．（2025八下·新昌期末）图1是欧姆设计的一款能测量电流大小的电流扭秤，其内部结构如图2。容器A、B中装有不同温度的水银，以导线相连构成温差电源，AB 两端存在电压，其电压大小由温差决定。利用悬丝在直线导体上方悬挂磁针，导体中有电流通过时，磁针偏转，欧姆对电流扭秤进行了多次测试，数据如下表：
组别 水银温度 磁针偏转情况
A B 方向 0.5
1 40 10 顺时针 30
2 40 20 顺时针 20
3 40 30 顺时针 θ
4 40 50 逆时针 θ
（1）实验中欧姆是通过 来反应电流大小的。
（2）对比第3、4组数据可推测：当B端温度超过一定值，磁针偏转方向会 ，说明电流的磁场方向与 有关。
（3）相同温差下，为了使小磁针偏转更明显，可以采用的方法是 。
【答案】（1）磁针偏转角度
（2）改变；电流方向
（3）更换磁性更强的小磁针或减小小磁针和导体间的距离
【解析】（1）根据题意可知，当导体中通过的电流越大时，磁针受到的磁力越大，则磁针的偏转角度越大；
（2）根据表格数据分析解答；
（3）要使小磁针偏转更明显，那么就要使它受到的磁力更大，据此分析解答。
【解答】（1）实验中欧姆是通过磁针偏转角度来反应电流大小的。
（2）对比第3、4组数据可知，实验3中B端温度低于A端，则此时磁针顺时针转动；实验4中B端温度高于A端，则磁针逆时针方向转动，二者产生电流的方向改变，那么可推测：当B端温度超过一定值，磁针偏转方向会改变，说明电流的磁场方向与电流方向有关。
（3）相同温差下，为了使小磁针偏转更明显，可以采用的方法是： 更换磁性更强的小磁针或减小小磁针和导体间的距离 。
15．（2025八下·东阳期末）我国“福建舰”采用电磁弹射技术(如图甲)，其核心原理是通电导体在磁场中受到力的作用。小东设计如图乙装置探究通电导体在磁场中受力情况，实验数据如下表所示。
序号 电流表示数/A 压力传感器示数/N 直铜棒受到的磁场力/N
1 0 4.0 0
2 0.1 4.4 0.4
3 0.2 4.8 0.8
4 0.3 5.2 1.2
结合图表回答：
（1）本实验探究的问题是通电导体在磁场中受到磁场力的大小与 的关系。
（2）实验中直铜棒受磁场力的方向为 (填“竖直向上”或“竖直向下”)。
（3）电磁弹射相比蒸汽弹射(如图丙)，具有哪些优势 ____(可多选)。
A．电流调节响应快，加速更均匀
B．可控性高，便于实现不同重量的弹射需求
C．能量转换效率高，无蒸汽泄露等损耗问题
（4）为验证结论的普遍性，需补充实验，可更换 (写出一点即可)，进行多次实验并测量。
【答案】（1）电流大小
（2）竖直向下
（3）A；B；C
（4）不同的金属导体(不同长度、不同材料、不同形状的导体)或磁性强弱不同的磁体
【解析】（1）控制变量法在实验探究中的应用：在探究一个物理量与多个因素的关系时，控制其他因素不变，只改变其中一个因素，研究该因素对物理量的影响。本实验通过改变电流大小，观察磁场力变化，探究磁场力与电流的关系 。
（2）通电导体在磁场中受力的方向判断：通电导体在磁场中受力方向与磁场方向、电流方向有关，可结合实验装置中力的作用效果（压力传感器示数变化 ）判断受力方向 。
（3）电磁弹射与蒸汽弹射的性能对比：从电磁弹射的工作原理（电流、磁场作用 ）出发，分析其在响应速度、可控性、能量转换等方面相较于蒸汽弹射的优势 。
（4）实验结论普遍性的验证方法：为使实验结论具有普遍性，需改变实验中的变量（如导体、磁体等 ），进行多次实验，避免偶然性，确保结论适用于不同情况 。
【解答】（1）本实验中，保持磁场等其他条件不变，改变电流表示数（电流大小），观察压力传感器示数变化（反映磁场力大小），所以探究是通电导体在磁场中受到磁场力的大小与电流大小的关系 。
（2）实验中，压力传感器示数随电流增大而增大，说明直铜棒对传感器的压力增大，根据力的作用是相互的，直铜棒受到的磁场力方向是竖直向下（使直铜棒向下压传感器 ）。
（3）A、电磁弹射依靠电流调节，电流调节响应快，能使导体受力更均匀，从而让加速更均匀，蒸汽弹射受蒸汽产生和控制限制，难以做到，属于优势 。
B、电磁弹射通过调节电流等参数，可方便控制弹射力，便于根据舰载机重量等实现不同重量的弹射需求；蒸汽弹射调节相对复杂，可控性弱于电磁弹射，属于优势 。
C、电磁弹射能量转换主要是电能与机械能，转换效率高，且无蒸汽泄漏等损耗；蒸汽弹射存在蒸汽产生、传输中的损耗，能量转换效率低，属于优势 。所以选 ABC 。
（4）为验证结论的普遍性，需改变实验中的变量，如更换不同的金属导体（改变导体材料、长度、形状等 ），或更换磁性强弱不同的磁体，进行多次实验，避免因单一导体、磁体导致结论片面 。
16．（2025八下·湖州期末）在科学创新实验课上，老师带领同学们进行一系列有趣的电磁学实验。
（1）某同学在研究通电螺线管的磁场时，做了如图甲和图乙所示的两次实验。该同学进行这样的实验操作基于的假设是 。
（2）为了探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件，采用如图丙所示的实验装置
①为实验现象明显，在导线夹a、b间应接入的电路元件是 .
（3）为了使实验现象更明显，下列操作可行的是____
A．加快导体水平向右的运动速度
B．垂直向上移动导体棒
C．换用磁性更强的磁体
（4）创新小组的同学们又突发奇想，将甲、乙两线圈分别悬挂在两个蹄形磁体的磁场中，两线圈通过导线连接在一起，构成一个闭合回路，如图丁。用手摆动磁场中的甲线圈时，乙线圈也会随之摆动起来。请你用所学的知识解释该现象 。
【答案】（1）通电螺线管磁场的方向与电流方向有关
（2）A
（3）A；C
（4）在磁场中的甲线圈摆动时，可产生方向变化的感应电流。甲乙线圈构成闭合回路，故 乙线圈中也有方向变化的电流，在磁场中乙会受到方向变化的力，从而乙线圈发生摆动
【解析】通电导体或者线圈在磁场中受力转动，应用是电动机；发电机的原理是电磁感应现象，是将机械能转化为电能，运用是发电机；
【解答】（1）某同学在研究通电螺线管的磁场时，做了如图甲和图乙所示的两次实验。该同学进行这样的实验操作基于的假设是通电螺线管磁场方向与电流方向有关，只有电源的正负极发生了改变；
（2）为了探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件，采用如图丙所示的实验装置
①为实验现象明显，在导线夹a、b间应接入的电路元件是A，灵敏电流表，只有微小的电流也能发生偏转；
（3）为了使实验现象更明显，下列操作可行的是_AC，B无现象，因为没有切割磁感线，AC都可以使磁感线的切割次数变多，从而增大感应电流；_
（4）创新小组的同学们又突发奇想，将甲、乙两线圈分别悬挂在两个蹄形磁体的磁场中，两线圈通过导线连接在一起，构成一个闭合回路，如图丁。用手摆动磁场中的甲线圈时，乙线圈也会随之摆动起来。请你用所学的知识解释该现象 ： 在磁场中的甲线圈摆动时，可产生方向变化的感应电流。甲乙线圈构成闭合回路，故 乙线圈中也有方向变化的电流，在磁场中乙会受到方向变化的力，从而乙线圈发生摆动
故答案为：（1）通电螺线管磁场的方向与电流方向有关 （2）A （3）AC（4）在磁场中的甲线圈摆动时，可产生方向变化的感应电流。甲乙线圈构成闭合回路，故 乙线圈中也有方向变化的电流，在磁场中乙会受到方向变化的力，从而乙线圈发生摆动
17．（2025八下·临海期末）新能源汽车因高效环保而成为热点。某科学兴趣小组为探究其原理与性能，开展了“自制电动小汽车”的项目化学习。
他们制定的产品评价表如下：
评价指标 评价等级
优秀 合格 待改进
指标一 能实现前进与倒退，且车速可调 能实现前进与倒退，但车速不可调节 只能前进或只能倒退，且车速不可调节
指标二 汽车刹车时能量可回收，且能手动关闭此功能 汽车刹车时能量可回收，但不能手动关闭此功能 汽车刹车时能量不可回收
小组同学利用3D打印机制作了一个汽车模型(如图1)，其内部简化电路如图2所示，其中电源C为可充电电池，在车辆制动时，开关S会自动切换至触点3 进行能量回收。请回答：
（1）当开关S接通触点2.调节滑动变阻器滑片向上移动时，车速将 。
（2）通过切换开关S能实现前进与倒退功能的原因是 。
（3）车辆制动期间，能量转化的形式为____(填序号)。
A．机械能转化为电能 B．电能转化为机械能
（4）对车辆进行测试时，指标一被评为“优秀”，指标二被评为“合格”，为使指标二能达到“优秀”等级，应如何改进电路 。
【答案】（1）变大
（2）开关S从1切换至2(或2切换至1)，流过电动机的电流方向发生改变，线圈受力方向发生变化，转动方向发生变化
（3）A
（4）在电源C的旁边串联一个开关
【解析】（1）滑动变阻器对电路中电流的影响，滑动变阻器的阻值变化会影响电路中的电流大小，从而影响电动机的转速。
（2）电动机的工作原理，电动机的转动方向与电流方向和磁场方向有关，改变电流方向可以改变电动机的转动方向。
（3）能量转化的形式，车辆制动时，机械能转化为电能进行回收。
（4）电路的改进方法，根据指标要求，需要实现刹车时能量可回收且能手动关闭此功能，需要在电路中增加相应的开关。
【解答】（1）当开关 S 接通触点 2，调节滑动变阻器滑片向上移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路中的电流增大，电动机的转速加快，所以车速将变大。
（2）通过切换开关 S 能实现前进与倒退功能的原因是开关 S 从 1 切换至 2（或 2 切换至 1），流过电动机的电流方向发生改变，根据电动机的工作原理，线圈受力方向发生变化，转动方向发生变化，从而实现前进与倒退。
（3）车辆制动期间，能量转化的形式为机械能转化为电能，因为车辆制动时，电动机相当于发电机，将机械能转化为电能，所以答案选 A。
（4）对车辆进行测试时，指标一被评为 “优秀”，指标二被评为 “合格”，为使指标二能达到 “优秀” 等级，应在电源 C 的旁边串联一个开关，这样可以手动控制能量回收功能的开启和关闭。
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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