《12.5 磁场对通电导体的作用》同步练习
一、单选题
1．要改变直流电动机的转向，可以( )
A．适当改变通过线圈的电流大小 B．升高或降低电源电压
C．对调电源两极或对调磁铁的两极 D．对调电源两极同时对调磁铁的两极
2．如图是动圈式话筒内部的结构示意图，它的工作原理是当人对着话筒说话时，膜片随声音振动，从而带动线圈在磁场中做切割磁感线运动，线圈两端就会产生感应电流，从而完成声电转化，下列选项中与其原理相同的是（ ）
A．电动机 B．发电机 C．电磁起重机 D．磁悬浮列车
3．如图为一阴极射线管接通电源后，K极射出电子流，水平流向A，若在其上方附近有一水平放置的直导线，导线中的电流从左向右，则电子流将（ ）
A．向上偏转 B．向下偏转 C．向纸外偏转 D．向纸内偏转
4．如图所示的装置中，当闭合开关、导体ab中有电流通过时，导体ab就会运动起来．关于这一现象的说法，不正确的是
A．导体ab运动方向与电流方向和磁场方向有关
B．电动机是利用这一现象来工作的
C．发电机是利用这一现象来工作的
D．在该现象中，电能转化为机械能
5．如图甲，磁场对导体的力F竖直向下，用Fab、Fcd、Fa′b′和Fc′d′分别表示乙、丙中闭合开关时磁场对导体ab、cd、a′b′、c′d′的力，则（ ）
A．Fab竖直向下，Fcd竖直向下 B．Fab竖直向上，Fcd竖直向下
C．Fa′b′竖直向上，Fc′d′竖直向下 D．Fa′b′竖直向下，Fc′d′竖直向上
6．下列四幅图中的设备，与发电机原理相同的是（ ）
A．电铃 B．扬声器
C．动圈式话筒 D．电磁继电器
7．如图是电流表的内部结构示意图．当电流通过线圈时，线圈在磁场中转动从而带动指针偏转．下列选项与电流表工作原理相同的是（ ）
A．动圈式话筒 B．电铃
C．电钻 D．电磁起重机
8．新能源电动汽车的动力装置是电动机，图中符合其工作原理的是（ ）
A． B． C． D．
9．以下原理与应用上下对应正确的是（ ）
A． B．
C． D．
10．初中物理中有一些测量工具，在测量时都用到一定的原理，下列测量工具和其原理不对应的是（ ）
A．天平——杠杆的平衡条件
B．弹簧测力计——弹性限度内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比
C．密度计——物体的漂浮条件
D．电压表——电磁感应
二、多选题
11．如图所示，闭合开关，铜棒会向右运动。为使开关闭合后铜棒向左运动，下列操作可行的是（ ）
A．换用更细的铜棒
B．将磁体的N、S极对调
C．向右移动滑动变阻器的滑片
D．将电源正、负极对调
12．如图所示是直流电动机的模型，闭合开关后线圈顺时针转动，现要线圈逆时针转动，下列方法中可行的是（ ）
A．只改变电流大小 B．只改变电流方向
C．只对换磁极 D．换用磁性更强的磁铁
三、填空题
13．一台电动机正常工作时，两端的电压为220V，通过线圈的电流为10A，若此线圈的电阻为2Ω，那么它的电功率是 W，这台电动机的效率是 ．
14．如图所示是扬声器的构造示意图，它主要由固定的永磁体、线圈和锥形纸盆构成，当线圈中通过如图所示的电流时，线圈受到磁铁的吸引向左运动；当线圈通过相反方向的电流时，线圈受到磁铁的排斥向 运动，由于通过线圈的电流的方向 不断变化，线圈就不断地来回振动，带动锥形纸盆 ，扬声器便发出了 ．扬声器的工作原理是 ．
15．在“探究通电螺线管外部磁场的特点”实验中：
（1）小磁针的作用： 。
（2）在螺线管外部两处放置小磁针A、B，闭合开关，小磁针静止后，位置如图所示，小磁针B的右端为N极，则小磁针A的左端为 极。
16．将表面有金属镀层的磁铁吸在干电池的负极，将一根硬铜线折成导线框abcd搭在干电池
的正极和磁铁上（如图），导线框abcd就会以干电池为轴转动起来．
（1）图中4条弧线为磁感线，请在答题纸上标出它们的方向 ；
（2）如果将磁铁的N、S极对调，导线框将 ；
（3）通电时间稍长，干电池会明显发热，原因是 。
四、实验题
17．在“测量小灯泡电功率”的实验中，已知电源电压恒定，小灯泡的额定电压为2.5V。
（1）检查器材时，发现电流表指针如图1甲所示，接下来应进行的操作是 ；
（2）如图1乙所示，电路中有一根导线连接错了，请在该导线上打“×”，然后画出正确的连线 ；
（3）连接好电路，闭合开关，发现电压表示数接近电源电压，电流表有示数，移动滑片，两表示数不变，则故障可能是滑动变阻器 ；
（4）改正电路后，闭合开关，电压表示数如图1丙，此时小灯两端的电压是 V；多次调节滑动变阻器，测得小灯在不同电压下对应的电流值，并作出U﹣I图像，如图丁所示，则小灯正常工作时的电功率是 W；
（5）实验结束后，小明利用图2所示的器材，制作了简易电流表：导体可以在水平光滑轨道上左右滑动（轨道电阻忽略不计），导体与水平放置的弹簧相连，弹簧由绝缘材料制成，整套装置处于竖直方向的均匀磁场中。电流表接入电路前，弹簧不受力，在导体与轨道的接触点处画一个刻度线，标记为“0A”。当电流表正确接入电路，导体受到磁场力的方向是水平向右，电流每增加0.1A，磁场力就增大1N，弹簧就伸长2cm，在导体与轨道的接触点处就增加一个刻度线，相邻两个刻度线之间的长度表示“0.1A”的电流。当弹簧被拉伸至最大弹性限度时，弹簧的弹力为30N。则该电流表的量程为 A，若用此电流表测量电流时，发现弹簧被向左压缩原因可能是 。
18．如图所示，将两根水平平行的铜丝制成的光滑轨道放置于蹄形磁体的磁场中，用导线将两根轨道的右端分别与电源的两极连接，在轨道上垂直于轨道放置一根细铜棒，使铜棒与轨道接触良好，然后进行如下实验：闭合开关接通电源，观察细铜棒的运动方向，断开开关后将铜棒放回原来的位置；把电源的正负极对调后接入电路，闭合开关接通电源，观察细铜棒的运动方向。请概括实验中探究的科学问题是 。
五、综合题
19．叶子姐姐在研究磁场对电流作用的实验中，将直导线换作一块厚度为d、宽度为d的导体板．如图所示，将电压表连在导体板的两侧，发现电压表指针发生偏转，说明导体板两端存在电压，这个电压叫做霍尔电压，叶子姐姐进一步做了如下实验：
板的材料 板的厚度d/m 通入板的电流I/A 磁场强度B/T 霍尔电压U/V
甲 2×10-2 2×10-6 1×10-4 1.0
乙 2×10-2 2×10-6 1×10-4 0.7
甲 4×10-2 2×10-6 1×10-4 0.5
乙 2×10-2 4×10-6 1×10-4 1.4
甲 2×10-2 2×10-6 2×10-4 2.0
乙 4×10-2 6×10-6 2×10-4 _______
（1）请你将表中的空格填上。
（2）由上述实验的数据可得：霍尔电压UH=K （K为系数，不需求出）。
（3）在UH﹣d关系图象中， 能正确的反映UH随材料的厚度d变化的规律。
20．实验是学生学好物理的重要手段，也是中学生必备的基本技能之一。请结合使用过的物理仪器解答以下问题：
(1)如图甲所示，是灵敏电流计内部结构示意图，它的工作原理是利用通电导体在 中会受到力的作用，使指针发生偏转。此时如果改变线圈中的电流方向，指针的偏转方向 （选填“会”或“不会”）发生改变；
(2)将天平放在水平台上，并将归零后，小聪发现指针如图乙所示，此时他应该 ，使天平横梁水平平衡；在用调节好的托盘天平称量空烧杯的质量时，往右盘中加入最小的砝码后，发现指针在分度盘上的位置如图乙所示，接下来的操作应该是 ；
(3)小聪家一周前、后电能表的示数如图丙所示，他家这周消耗了 kW h的电能；
(4)如图丁所示，该电阻箱的示数为 Ω。
六、计算题
21．(1)通电导体在磁场中受到的力叫安培力，通电导体与磁场方向垂直时，它受安培力F大小与导体长度L和通过的电流I的乘积成正比，比例系数为磁感应强度B，则F= ,在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，符号是T，1T=1；
(2)如图，长为50cm、质量为100g的均匀金属棒ab的两端用两个完全相同的弹簧悬挂成水平状态，位于垂直纸面向里的匀强磁场（强弱和方向处处相同）中，弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘，金属棒通过开关与电源相连，电路总电阻为5Ω，当电源电压为2V，弹簧恰好不伸长，求：匀强磁场的磁感应强度B的大小是多少？( )
参考答案：
1．C
【详解】因为直流电动机中线圈转动的方向与电流的方向和磁场的方向有关；且两者有任何一个因素发生改变，线圈运动方向就会发生改变，但若两个因素都发生改变，线圈运动方向就不改变．所以对调电源两极或对调磁铁两极能改变直流电动机的转向．
故选C．
【点睛】本题考查了影响直流电动机的转向的因素，注意当电流方向和磁场方向同时改变时，电动机的转向不变．
2．B
【详解】A．电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力运动，故A不符合题意；
B．发电机的工作原理是电磁感应，和动圈式话筒原理相同，故B符合题意；
C．电磁起重机的工作原理是电流的磁效应，故C不符合题意；
D．磁悬浮列车的工作原理是同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故D不符合题意。
故选B。
3．B
【详解】由导线中的电流从左向右，根据右手定则即可判断出导线下方阴极管所在的磁场是垂直于纸面向里的，K极射出水平流向A的电子流，可知该过程中电流的方向是由A向K，再据左手定则，能判断出电子会受到向下的磁场力的作用。
故选B。
4．C
【详解】当闭合开关、导体ab中有电流通过时，导体ab就会运动起来，即说明磁场对电流有力的作用．A. 据课本可知，导体ab在磁场中受力运动方向与电流方向和磁场方向有关，故A正确； BC、电动机是利用该原理制成的，故B正确、C错误；D. 通电过程中，通过导线ab的电能转化成了机械能，故D正确；故选C.
【点睛】力可以改变物体的运动状态，当ab由静止开始运动时，表明导线ab受到了力的作用．这也是电动机的原理图．同时导体所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关．
5．C
【详解】AB．导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向均有关，图乙中导体ab中的电流方向与图甲中导体中电流方向相反，且图乙中磁场方向与图甲中磁场方向相反，故可知图乙中导体ab在磁场中的受力方向与图甲中导体的受力方向相同，即Fab竖直向下，图乙中导体cd中的电流方向与图甲中导体中电流方向相同，而图乙中磁场方向与图甲中磁场方向相反，故可知图乙中导体cd在磁场中的受力方向与图甲中导体的受力方向相反，即Fcd竖直向上，故AB不符合题意；
CD．图丙中导体a′b′中的电流方向与图甲中导体中电流方向相反，而图丙中磁场方向与图甲中磁场方向相同，故可知图丙中导体a′b′在磁场中的受力方向与图甲中导体的受力方向相反，即Fa′b′竖直向上，图丙中导体c′d′中的电流方向与图甲中导体中电流方向相同，且图丙中磁场方向与图甲中磁场方向相同，故可知图丙中导体c′d′在磁场中的受力方向与图甲中导体的受力方向相同，即Fc′d′竖直向下，故C符合题意，D不符合题意。
故选C。
6．C
【详解】发电机是利用电磁感应现象制成的，工作时将机械能转化为电能。
A．电铃的主要构造是电磁铁，是利用电流的磁效应来工作的，故A不符合题意；
B．扬声器的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，故B不符合题意；
C．动圈式话筒工作过程是：声波振动引起膜片振动，然后带动线圈振动，线圈切割永久磁体的磁场产生感应电流，经放大后传给扬声器。由此可知其工作原理是电磁感应现象；故C符合题意；
D．电磁继电器是利用电流的磁效应来工作的，故D不符合题意。
故选C。
7．C
【详解】解：
由题意可知电流表的工作原理：通电线圈在磁场中受力而转动，并且电流越大，线圈受到的力越大，其转动的幅度越大；因此可以利用电流表指针的转动幅度来体现电路中电流的大小．
A、动圈式话筒是利用电磁感应现象制成的，与电流表的工作原理不同，故A错误．
B、电铃是利用电流的磁效应制成的，与电流表的工作原理不同，故B错误．
C、电钻是利用通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成的，与电流表的工作原理相同，故C正确．
D、电磁起重机是利用电流的磁效应制成的，与电流表的工作原理不同，故D错误．
故选C．
点睛：每个工具或设备都有自己的制成原理，如天平、温度计、电话、电磁继电器、测力计以及本题所提到的这些设备等，针对它们的制成原理进行考查，突出了物理规律在生活、生产中的应用，体现了“从物理走向社会”的新课程理念，是热点题型．
8．C
【详解】电动机是利用通电导体在磁场中受力的原理制成的。
A．该实验探索的是磁极之间的相互作用，故A不符合题意；
B．该实验是奥斯特实验，探索的是通电导线周围存在磁场，故B不符合题意；
C．该实验探索的是通电导体在磁场中受力现象，是电动机的工作原理，故C符合题意；
D．探索的是通电螺线管的磁场特点，故D不符合题意。
故选C。
9．C
【详解】A．原理为电磁感应原理；扬声器是利用通电导体在磁场中受力的作用，故A错误；
B．原理为通电导体在磁场中受力的作用；麦克风是利用电磁感应原理，故B错误；
C．原理为电流的磁效应即电流周围存在磁场；电铃是利用电流的磁效应，使电磁铁吸引衔铁击打铃盖发出声音，故C正确；
D．原理为电流的热效应，电流做功将电能转化为内能；电风扇是利用电流做功将电能转化为机械能，故D错误。
故选C。
10．D
【详解】A．天平是等臂杆杆，是利用杠杆的平衡条件，测量工具和其原理对应，故A不符合题意；
B．弹簧测力计的原理：在弹性限度内，弹簧的伸长量与所受拉力成正比的原理制成的，测量工具和其原理对应，故B不符合题意；
C．密度计的原理是物体的漂浮条件，密度计漂浮在被测液体中，所受的浮力等于其自身重力，测量工具和其原理对应，故C不符合题意；
D．电压表接入电路，其内部线圈通电，在磁场中受力转动，并带动指针转动，所以说电压表的原理是通电导体在磁场中受力运动，测量工具和其原理不对应，故D符合题意。
故选D。
11．BD
【详解】A．换用更细的铜棒，使电阻变大电流变小，但不能改变受力的方向，故A不符合题意；
B．将磁体的N、S极对调，磁场方向改变，则通电导体的受力方向改变，铜棒向左运动，故B符合题意；
C．向右移动滑动变阻器的滑片，只能改变电流的大小，不能改变电流的方向，故C不符合题意；
D．将电源正负极对调，电流的方向发生了改变，则通电导体的受力方向改变，铜棒向左运动，故D符合题意。
故选BD。
12．BC
【详解】试题分析：电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动，其转动速度与电流大小和磁场强弱有关；电动机线圈的转动方向与磁场方向和电流方向有关．
解：直流电动机的转动方向与线圈中的电流方向和磁场方向有关，若使通入直流电动机的电流方向改变或磁场的方向改变，它的转动方向将改变．但是如果同时改变电流的方向和磁场的方向，线圈的转动方向将不变．
故选BC．
【点评】知道电动机转动方向与电流方向、磁场方向的关系以及影响电动机转动速度的因素是本题的解题关键．
13． 2200 90.9%
【详解】电动机的电功率：，线圈的热功率：，电动机输出的机械功率：，这台电动机的效率：
故答案为2200；90.9%．
【点睛】本题考查了电动机公式和线圈热功率以及输出的机械功率、电动机效率的计算，要注意电动机是非纯电阻用电器，消耗的电能大部分转化为机械性能，少部分转化为内能．
14． 右 振动 声音 通电线圈在磁场中受到力的作用
【详解】[1]线圈中的电流方向如图,由安培定则可知，通电线圈右端是N极,它和永久磁铁的右端(S极)相互吸引，因此线圈向左运动；当线圈中通过相反方向的电流时，由安培定则可知，通电线圈右端为S极，与永久磁体的S极相对，受到斥力作用，线圈在排斥力的作用下，向右运动；
[2][3]当线圈中通过交变电流时，通电线圈两端极性不断变化，通电线圈受到的永磁体的作用力不断变化，通电线圈在永磁体力的作用下左右往复运动，带动纸盆也来回振动，使扬声器发声．
[4]扬声器的原理与电动机相同，即是通电线圈在磁场中受到力的作用．
15． 判断通电螺线管的磁极
【详解】（1）[1]实验时，小磁针在通电螺线管周围的磁场中会受到力的作用，可以通过小磁针的极指向，结合同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引来判断通电螺线管的磁极。
（2）[2]小磁针的右端为极，由同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知，通电螺线管的右端为极，则小磁针的左端为极。
16． 反转 干电池被短路
【详解】（1）磁体外部磁感线的方向，都是从N极出发回到S极，磁感线方向如图：
（2）通电导体在磁场中会受到力的作用，受力的方向与电流方向和磁场方向有关．电流方向不变，如果将磁铁的N、S极对调，线圈的受力方向改变，导线框将反转。
（3）磁铁吸在干电池的负极，将一根硬铜线折成导线框abcd搭在干电池的正极和磁铁上，铜线将电池的正负极直接连接起来，干电池被短路，电流很大，根据Q=I2Rt，通电时间稍长，干电池会明显发热。
【点睛】短路会造成电路电流过大，容易引发火灾，因此要避免电路短路，注意安全用电。
17． 将电流表调零 短路 1.4 0.625 0~3 电流方向改变（或磁体的N极、S极对调）
【详解】（1）[1]检查器材时，电流表指针反偏，故需将电流表调零。
（2）[2]乙图中，灯泡与滑动变阻器并联（且电流表只测变阻器的电流），电压表串联在电路中，是错误的；分析可知灯泡与开关相连的这根导线错误，应将电压表并联在灯泡两端，实物图如图所示：
（3）[3]电流表有示数，说明电路没有断路，只能是短路，电压表接近电源电压，则与电压表并联的灯泡没有短路，移动滑片，两表示数不变，则只能是滑动变阻器短路。
（4）[4]由图丙可知，电压表的量程为0~3V，分度值为0.1V，示数为1.4V。
[5]灯泡正常工作时的电压2.5V，读图丁可知此时电流0.25A，则小灯的额定功率
P＝UI＝2.5V×0.25A＝0.625W
（5）[6]弹簧拉伸过程中，拉力与磁场力平衡，则拉力为30N时，磁场力也增加了30N，则电流增加了3A，则电流表量程为0~3A。
[7]弹簧被压缩，则拉力方向相反，即磁场力也反向，则可能是通入的电流方向改变，或磁体的N极、S极对调。
18．在磁场中的通电导体受到的磁场力方向跟导体中的电流方向是否有关
【详解】由题意可知，闭合开关接通电源，观察细铜棒的运动方向，断开开关后将铜棒放回原来的位置，这说明通电导体在磁场中受到力的作用；把电源的正负极对调后接入电路，闭合开关接通电源，电流的方向发生了变化，观察细铜棒的运动方向，所以探究的问题是：在磁场中的通电导体受到的磁场力方向跟导体中的电流方向是否有关。
19． 2.1 b
【详解】（1）[1]比较甲的一、二两组数据，电流和磁场强度相同时，板的厚度增大为原来的2倍，则电压减半，可知在电流和磁场强度相同时，霍尔电压和板的厚度成反比；比较甲的一、三组数据，板的厚度和通入的电流相同时，磁场强度增大为原来的2倍，电压也增大为原来的2倍，可推测在电流和板的厚度相同时，霍尔电压和磁场强度成正比；比较乙的一、二组数据，板的厚度和磁场强度相同时，电流增大为原来的2倍，电压也增大为原来的2倍，可推测在板的厚度和磁场强度相同时，霍尔电压和电流成正比；综合以上得出
根据变形，代入乙的第一组数据，求出K乙为
所以表中的空格数据为
（2）[2]根据以上分析可知
（3）[3]由推导霍尔电压的表达式可知，霍尔电压与板的厚度成反比，由VH﹣d图象可知，a表示成正比，b表示成反比，所以b能正确的反应VH随着材料厚度d变化的规律。
20． 磁场 会 向左调节平衡螺母 取下最小的砝码，再移动游码，使横梁再次平衡 22 2547
【分析】该题是综合题，涉及通电导体在磁场中受到力的作用、天平的使用、电能表的读数、电阻箱的读数等知识，考查范围广，学生应从日常学习中会记忆一些基本知识。
【详解】(1)[1]通电导体在磁场中受到力的作用，灵敏电流计就是利用这一原理工作的；当电流通过线圈时，线圈受到磁场力的作用，带动指针发生偏转。
[2]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，如果保持磁场方向不变，改变电流方向，线圈受力方向发生变化，指针的偏转方向也会改变。
(2)[3]将天平放在水平台上，并将游码归零后，指针右偏，此时他应该向左调节平衡螺母，使天平横梁水平平衡。
[4]节好的托盘天平称量空烧杯的质量时，往右盘中加入最小的砝码后，发现指针在分度盘上的位置如图乙所示，说明右盘中砝码的质量偏大，则此时应该取下最小的砝码，再移动游码，使横梁再次平衡。
(3)[5]上周日12:00电能表的读数是1266.5kW h，本周日12:00电能表的读数是1288.5kW h，
则这周消耗的电能
W=1288.5kW h-1266.5kW h=22kW h
(4)[6]由图知，×1000的位置对应的数是2，×100的位置对应的数是5，×10的位置对应的数是4，×1的位置对应的数是7，所以电阻箱的示数是2547Ω。
21． BIL 5T
【详解】解：(1)因安培力F大小与导体长度L和通过的电流I的乘积成正比，比例系数为磁感应强度B，则安培力
(2)闭合开关，电路中的电流为
图中弹簧恰好不伸长，说明弹力为0，此时金属棒处于静止状态，其受到的安培力和重力是一对平衡力，其大小相等，即F=G，所以
则磁感应强度
答：(1)安培力的大小为BIL；
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小是5T。
