《电动机》拓展训练
一、选择题（本大题共1小题，共10.0分）
1．（10分）如图是简易“电动火车”的示意图，把一个干电池两端吸有短小圆柱形强磁铁的“结合体”，放入很长的固定在水平桌面的螺旋线圈内，干电池和强磁铁的“结合体”
就会在螺旋线圈内运动。关于简易“电动火车”的说法有：①线圈可以用漆包线绕成，确保各处绝缘；②强磁铁与线圈在任何位置都应保持良好接触；③“结合体”受到磁场力的作用；④“结合体”受到电源产生的电力。其中正确的是（）
A．①②B．②③C．①③D．①④
二、填空题（本大题共1小题，共10.0分）
2．（10分）两根足够长的粗糙金属直角导轨如图所示并列放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面；金属细杆ab放在水平导轨之上，用手使金属细杆cd靠在竖直导轨的左侧，ab、cd与导轨垂直，接触形成闭合回路；整个装置处于方向竖直向上的磁场中，若放手后发现cd保持不动，则ab应是（选填“运动”或“静止”）的；此时cd受到的磁场的作用力向（选填“左”或“右”）
三、作图题（本大题共1小题，共10.0分）
3．（10分）图1是探究通电导线在磁场中受力作用的实验装置剖面图。圆圈代表垂直磁感线放置的导体，“”表示电流垂直纸面向外流出，“”表示电流垂直纸面向里流进。
图1标出导体此时的受力方向，请根据通电导线在磁场中受力作用的特点，
①在图2中作出通电导线的受力方向；
②在图3中标出上下两磁体的磁极。
四、实验探究题（本大题共4小题，共40.0分）
4．（10分）在验证磁场对通电导体可以产生力的作用的实验中，小东连接了如图1所示的实验电路。闭合开关后，发现导线AB并没有运动。经检查，各元件完好，电路连接无故障。
（1）请你猜想导线AB没有运动的原因是：。
（2）写出检验你的猜想是否正确的方法：。
（3）学了这节课后，小东自己动手制作了一个简易的电动机，如图2所示，他发现：当按照图中所示的方式进行组装时，观察到导线沿顺时针旋转；小东想探究导线的旋转方向是否与电流方向有关，接下来的操作步骤是：。
5．（10分）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：。
6．（10分）如图所示的实验装置，在两根水平且平行的金属轨道上放一根轻质导体ab。
（1）接通电源，这时会看到导体ab向左运动，这表明；
（2）若只对调磁体的磁极或只改变导体ab中的电流方向，观察到导体ab均向右运动，这表明；
（3）如果把磁体的两极对调，同时改变通过导体ab中的电流方向，会看到导体ab的运动方向跟原来（选填“相同”或“相反”）。
7．（10分）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：（1）把导线放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab，会发现导线ab；（填“运动”或“静止”）
（2）把电源的正负极对调后接入电路，使通过导线的电流方向与原来相反，这时导线ab；
（3）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要受到力的作用，而且受力的方向跟的方向和的方向都有关系。
（4）若增加电源电压或增强磁体的磁性，导体的运动速度会（填“加快”或“减慢”），这说明导体在磁场中受到力的作用，力的大小跟和有关。
五、解答题（本大题共3小题，共30.0分）
8．（10分）如图是小明将安装好的直流电动机模型接入电路的情况。
（1）请说出图中两个主要结构的名称，A是，B是。
（2）合上开关，假定电动机会按顺时针方向转动，若要使电动机逆时针转动，请写出一种方法。
（3）合上开关，若将滑动变阻器的滑片P向左移动，则电动机的转速将。
9．（10分）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 下悬挂一根轻质的铝棒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）小明闭合开关，看到铝棒稳定时如图乙所示。（选填“发电机”或“电动机”）就是利用这一原理制成的。
（2）在探究导线在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向的关系时，小明先对调磁极位置，闭合开关，观察到铝棒ab稳定时如图丙所示，由此可知通电导线在磁场中受力的方向与方向有关。然后小明保持图甲中的磁极位置不动，将铝棒ab两端对调后接入电路，发现铝棒ab的摆动方向依然如图乙所示，由此小明认为通电导线在磁场中的受力方向与电流方向无关。你认为小明的做法错在哪里？。
（3）小明进一步猜想：在同一磁场中，磁场对导线的作用力是否与通过导线的电流大小有关呢？为此小明决定在图丙所示的实验基础上，在电路中串入电流表，并通过将铝棒ab换成长短、粗细均相同但电阻更大的铁棒和电阻更小的铜棒来改变电路中的电流，进行对比实验过程中，小明应根据（选填“电流表的示数”或“导线摆动角度”）来推断通电导线在磁场中的受力大小。
10．（10分）如图，是“探究磁场对通电导线的作用”的实验装置，当闭合开关时，导线ab 中自由电子定向移动的方向是（选填“从a到b”、“从b到a”或“垂直ab方向”），导线ab受到磁场力的作用而向左运动，现在，如果只将磁场方向变为与原来方向相反，那么导线ab将向运动；如果同时将电流方向和磁场方向相反，那么导线ab 运动（选填“左”或“右”）
《电动机》拓展训练
参考答案与试题解析
一、选择题（本大题共1小题，共10.0分）
1．（10分）如图是简易“电动火车”的示意图，把一个干电池两端吸有短小圆柱形强磁铁的“结合体”，放入很长的固定在水平桌面的螺旋线圈内，干电池和强磁铁的“结合体”
就会在螺旋线圈内运动。关于简易“电动火车”的说法有：①线圈可以用漆包线绕成，确保各处绝缘；②强磁铁与线圈在任何位置都应保持良好接触；③“结合体”受到磁场力的作用；④“结合体”受到电源产生的电力。其中正确的是（）
A．①②B．②③C．①③D．①④
【考点】磁场对通电导线的作用．
【分析】分析给出的原理图，明确小火车原理：通电导体在磁场中受力而运动。
【解答】解：
由图和题意可知，螺旋线圈和结合体构成一个闭合回路，强磁铁与线圈在任何位置都应保持良好接触；当吸附着磁铁的电池进入线圈后，线圈中有电流通过，通电线圈会产生磁场，“结合体”在线圈所形成的磁场中会受到磁场力的作用，“结合体”与通电线圈之间相吸、相斥，这样“结合体”就会在螺旋线圈内运动，故②③正确。
故选：B。
【点评】本题考查科技小制作中”电磁小火车“的原理，掌握电动机的原理是解题的关键。
二、填空题（本大题共1小题，共10.0分）
2．（10分）两根足够长的粗糙金属直角导轨如图所示并列放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面；金属细杆ab放在水平导轨之上，用手使金属细杆cd靠在竖直导轨的左侧，ab、cd与导轨垂直，接触形成闭合回路；整个装置处于方向竖直向上的磁场中，若放手后发现cd保持不动，则ab应是运动（选填“运动”或“静止”）的；此时cd受到的磁场的作用力向右（选填“左”或“右”）
【考点】磁场对通电导线的作用．
【分析】解答此题需掌握以下知识：
（1）静止状态是平衡状态，物体处于平衡状态时，受力平衡，二力平衡的条件是：作用在同一物体上，大小相等，方向相反，作用在同一直线上；
两物体间有压力才能有摩擦力；
（2）闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就会产生电流，该现象称为电磁感应现象；
（3）两个相互接触的物体，若有一个相对运动的趋势，就会在接触面上产生一个阻碍物体相对运动的力，该力称为摩擦力。
【解答】解：
因为放手后cd杆保持不动，所以cd杆受力平衡，在竖直方向上cd受到的重力和摩擦力是一对平衡力，由摩擦力产生的条件可知，cd杆对金属轨道有向右的压力，由此可知cd 受到磁场的作用力向右；
cd杆受到向右的磁场力，则一定有电流通过cd，而cd是静止的且电路中无电源，所以ab应是运动的，即ab做切割磁感线运动而产生了感应电流。
故答案为：运动；右。
【点评】本题考查的知识点较多，考查了二力平衡的条件、摩擦力产生的条件、磁场对电流的作用，电磁感应现象等；综合性较强，有一定难度。
三、作图题（本大题共1小题，共10.0分）
3．（10分）图1是探究通电导线在磁场中受力作用的实验装置剖面图。圆圈代表垂直磁感线放置的导体，“”表示电流垂直纸面向外流出，“”表示电流垂直纸面向里流进。
图1标出导体此时的受力方向，请根据通电导线在磁场中受力作用的特点，
①在图2中作出通电导线的受力方向；
②在图3中标出上下两磁体的磁极。
【考点】磁场对通电导线的作用．
【分析】通电导体在磁场中受力而转动，导体受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，与电流的方向垂直，与磁场的方向也垂直，据此画图。
【解答】解：通电导体在磁场中受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，电流方向改变时，导体受力方向改变；磁场方向改变时，导体受力方向改变；电流方向和磁场方向同时改变，导体受力方向不变；
①图2与图1相比，磁场方向不变，电流方向相反，则导体在磁场中受力方向改变，与
图1的受力方向相反，如图所示：
；
②图3与图2相比，电流方向不变，导体在磁场中受力方向相反，所以磁场方向改变，
则图3中磁场方向与图2 相反，如图所示：
。
【点评】本题由已知的1图中关系明确磁场的方向，2、3图利用受力方向与磁场方向和电流方向的关系确定。
四、实验探究题（本大题共4小题，共40.0分）
4．（10分）在验证磁场对通电导体可以产生力的作用的实验中，小东连接了如图1所示的实验电路。闭合开关后，发现导线AB并没有运动。经检查，各元件完好，电路连接无故障。
（1）请你猜想导线AB没有运动的原因是：电路中电流太小（磁体磁性太弱）。（2）写出检验你的猜想是否正确的方法：增大电路中的电流（换成磁性更强的磁体），观察导体棒AB是否运动。
（3）学了这节课后，小东自己动手制作了一个简易的电动机，如图2所示，他发现：当按照图中所示的方式进行组装时，观察到导线沿顺时针旋转；小东想探究导线的旋转方向是否与电流方向有关，接下来的操作步骤是：不改变磁场方向，改变导线中的电流方向。
【考点】磁场对通电导线的作用．
【分析】（1）（2）通电导体在磁场中受力而运动，受力的大小与电流大小、磁场的强弱有关，据此得到此题的答案；
（3）通电导线在磁场中受到力的作用，所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关。【解答】解：
（1）闭合开关后，发现导体棒AB没有动，可能是电路中电流太小或磁体磁性太弱；（2）调节滑动变阻器，增大电路中的电流，或换成磁性更强的磁体，闭合开关，若导线AB有明显的摆动，说明猜想正确；若导线AB无明显的摆动，说明猜想错误；
（3）通电导线在磁场中受到力的作用，所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，改变一个量，所受力的方向就改变一次，故为探究“导线的旋转方向是否与电流方向有关”，正确的操作是在磁场方向不变的情况下，改变导体中电流的方向，观察直导线的运动情况。
故答案为：（1）电路中电流太小（磁体磁性太弱）；（2）增大电路中的电流（换成磁性更强的磁体），观察导体棒AB是否运动；
（3）不改变磁场方向，改变导线中的电流方向。
【点评】此题主要考查的是学生对通电导体在磁场中受力、受力方向的理解和掌握，属于综合性题目。
5．（10分）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电源电压太低或磁体磁性太弱，
（2）写出检验你的猜想是否正确的方法：增大电源电压或换成磁性更强的磁场，观察导体棒ab是否运动，若动则有关，若不动则无关。
【考点】磁场对通电导线的作用．
【分析】通电导体在磁场中受力而运动，受力的大小与电流大小、磁场的强弱有关，据此得到此题的答案。
【解答】解：（1）闭合开关后，发现导体棒ab没有动，可能是电源电压太低或磁体磁性太弱；
（2）增大电源电压或换成磁性更强的磁场，观察导体棒ab是否运动，若动则有关，若不动则无关。
故答案为：（1）电源电压太低或磁体磁性太弱；（2）增大电源电压或换成磁性更强的磁场，观察导体棒ab是否运动，若动则有关，若不动则无关。
【点评】本题主要考查磁场对通电导体力大小的实验，要会设计实验。
6．（10分）如图所示的实验装置，在两根水平且平行的金属轨道上放一根轻质导体ab。
（1）接通电源，这时会看到导体ab向左运动，这表明通电导体在磁场中会受力的作用；
（2）若只对调磁体的磁极或只改变导体ab中的电流方向，观察到导体ab均向右运动，这表明通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向和电流方向均有关；
（3）如果把磁体的两极对调，同时改变通过导体ab中的电流方向，会看到导体ab的运动方向跟原来相同（选填“相同”或“相反”）。
【考点】磁场对通电导线的作用．
【分析】据课本可知，通电导线在磁场中受力的作用；且所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关；
【解答】解：（1）接通电源，这时会看到导体ab向左运动，即说明ab受到向左的力的作用，即说明通电导体在磁场中会受力的作用；
（2）只对调磁体的磁极或只改变导体ab中的电流方向，观察到导体ab均向右运动，即说明ab所受力的方向发生了改变，即说明：通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向和电流方向均有关；
（3）如果把磁体的两极对调，同时改变通过导体ab中的电流方向，即等于改变了两个因素，所以会看到导体ab的运动方向跟原来相同；
故答案为：（1）通电导体在磁场中会受力的作用；
（2）通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向和电流方向均有关；
（3）相同；
【点评】知道通电导线在磁场中受力的作用是解决该题的关键。
7．（10分）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：（1）把导线放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab，会发现导线ab运动；（填“运动”或“静止”）
（2）把电源的正负极对调后接入电路，使通过导线的电流方向与原来相反，这时导线ab 反方向运动；
（3）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要受到力的作用，而且受力的方向跟电流的方向和磁场的方向都有关系。
（4）若增加电源电压或增强磁体的磁性，导体的运动速度会加快（填“加快”或“减慢”），这说明导体在磁场中受到力的作用，力的大小跟电流的大小和磁场的强弱
有关。
【考点】磁场对通电导线的作用．
【分析】（1）电动机的原理：通电导体在磁场中受力的作用；
（2）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；
（3）通电导体受力的大小与通过导体电流的大小和磁场磁性强弱有关，电流越大、磁性越强，导体运动的速度越快。
【解答】解：（1）由于通电导线在磁场中受磁场力会运动起来，因此把导线放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab，会发现导线ab运动；
（2）通电导线在磁场中受力的作用，所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，所以把电源的正负极对调后接入电路，使通过导线的电流方向与原来相反，这时导线ab将反向运动；
（3）只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要受到力的作用，而且受力的方向与磁场方向和电流方向有关。
（4）通过导体的电流越大、磁场的磁性越强，导体运动的速度越快；这说明导体在磁场中受到力的作用，力的大小跟电流的大小和磁场磁性的大小有关。
故答案为：（1）运动；（2）反方向运动；（3）电流；磁场；（4）加快；电流的大小，磁场的强弱；
【点评】本题考查磁场对电流的作用情况，电流在磁场中的受力与磁场和电流的方向有关，并且不在同一平面内，故我们采用左手定则进行判定。
五、解答题（本大题共3小题，共30.0分）
8．（10分）如图是小明将安装好的直流电动机模型接入电路的情况。
（1）请说出图中两个主要结构的名称，A是电刷，B是换向器。
（2）合上开关，假定电动机会按顺时针方向转动，若要使电动机逆时针转动，请写出一种方法对调电源的正负极或对调磁极。
（3）合上开关，若将滑动变阻器的滑片P向左移动，则电动机的转速将减慢。
【考点】直流电动机的构造和工作过程．
【分析】（1）根据电动机的结构回答：直流电动机的线圈两端各连接一个换向器，及两个铜半环，之间相互绝缘，它与电刷相接触，使线圈和电源组成闭合电路。
（2）电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受到力的作用；线圈受力方向与电流方向和磁场方向有关；
（3）电动机转动的快慢与电流大小和磁场强弱有关。
【解答】解：（1）直流电动机线圈两端头各连一个铜半环即换向器，它们之间彼此绝缘，并随线圈一起转动，与电刷相接触，使线圈和电源组成闭合电路，故A是电刷，B是换向器；
（2）线圈受力方向与电流方向和磁场方向有关，假定电动机会按顺时针方向转动，若要使电动机逆时针转动可以改变电流的方向即对调电源的正负极或改变磁场方向，即对调磁极；
（3）电动机转动的快慢与电流大小和磁场强弱有关；
合上开关，若将滑动变阻器的滑片P向左移动是，电阻增大，电流减小，电动机转动得减慢。
故答案为：（1）电刷；换向器；（2）对调电源的正负极或对调磁极；（3）减慢。
【点评】此题主要考查了电动机的结构、电动机的转速与什么因素有关，同时也考查了影响电动机转动方向的因素。
9．（10分）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 下悬挂一根轻质的铝棒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）小明闭合开关，看到铝棒稳定时如图乙所示。电动机（选填“发电机”或“电动机”）就是利用这一原理制成的。
（2）在探究导线在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向的关系时，小明先对调磁极位置，闭合开关，观察到铝棒ab稳定时如图丙所示，由此可知通电导线在磁场中受力的方向与磁场方向有关。然后小明保持图甲中的磁极位置不动，将铝棒ab两端对调后接入电路，发现铝棒ab的摆动方向依然如图乙所示，由此小明认为通电导线在磁场中的受力方向与电流方向无关。你认为小明的做法错在哪里？相对于磁场而言，电流方向没有改变。
（3）小明进一步猜想：在同一磁场中，磁场对导线的作用力是否与通过导线的电流大小有关呢？为此小明决定在图丙所示的实验基础上，在电路中串入电流表，并通过将铝棒ab换成长短、粗细均相同但电阻更大的铁棒和电阻更小的铜棒来改变电路中的电流，进行对比实验过程中，小明应根据导线摆动角度（选填“电流表的示数”或“导线摆动角度”）来推断通电导线在磁场中的受力大小。
【考点】磁场对通电导线的作用．
【分析】通电导线在磁场中受力的作用，所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关；所受力的大小与电流的大小和磁场的强弱有关。
【解答】解：（1）据图可知，当金属棒中通电后，金属棒会受力运动，即说明通电导线在磁场中受力的作用，电动机就是利用该原理制成的；
（2）在探究导线在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向的关系时，小明先对调磁极位置，闭合开关，观察到铝棒ab稳定时如图丙所示，即此时的磁场方向改变，电流方向没有变，所以由此可知通电导线在磁场中受力的方向与磁场方向有关。然后小明保持图甲中的磁极位置不动，将铝棒ab两端对调后接入电路，发现铝棒ab的摆动方向依然如图乙所示，由此小明认为通电导线在磁场中的受力方向与电流方向无关。你认为小明的做法是错误的，因为在该过程中，相对于磁场而言，电流方向没有改变。
（3）为了探究磁场对导线的作用力是否与通过导线的电流大小有关，即改变电流的大小，
观察金属棒受力的大小即可，故通过观察金属棒摆动的幅度即可。
故答案为：（1）电动机；（2）磁场；相对于磁场而言，电流方向没有改变；（3）导线摆动角度。
【点评】此题主要考查的是学生对通电导体在磁场中受力、受力方向的理解和掌握，基础性题目。
10．（10分）如图，是“探究磁场对通电导线的作用”的实验装置，当闭合开关时，导线ab 中自由电子定向移动的方向是从a到b（选填“从a到b”、“从b到a”或“垂直ab 方向”），导线ab受到磁场力的作用而向左运动，现在，如果只将磁场方向变为与原来方向相反，那么导线ab将向右运动；如果同时将电流方向和磁场方向相反，那么导线ab左运动（选填“左”或“右”）
【考点】磁场对通电导线的作用．
【分析】解决此题要知道：
（1）电路中电流方向是：从电源正极经过用电器回到电源负极。物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。电子带负电。
（2）通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向与两个因素有关：一个是磁场方向，另一个是电流方向。如果只改变一个因素，则导体受力方向改变，如果同时改变两个因素，则导体受力方向不变。
【解答】解：由图可知导线ab中电流方向是从b到a，所以带负电的自由电子定向移动的方向是从a到b；
通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向、电流方向有关。导线ab受到磁场力的作用而向左运动，如果只将磁场方向变为与原来方向相反，那么导线ab将向右运动；如果同时将电流方向和磁场方向变为与原来方向相反，那么导线ab将仍向左运动。
故答案为：从a到b；右；左。
【点评】本题考查了电流方向是怎么规定的，以及影响通电导体在磁场中受力方向的因素。要改变通电直导线的运动方向，只能改变电流方向和磁场方向中的一个即可，两个因素不能同时改变。