資源簡介

2024-2025學年人教版物理九年級全一冊考點分類專題易錯題匯編培優練
專題20.4 電動機（六大考點）
考點1 探究磁場對電流的力的作用 1
考點2 影響磁場對通電導線作用力大小和方向的因素 4
考點3 通電線圈在磁場中受力情況分析 6
考點4 直流電動機的基本構造及工作示意圖 9
考點5 電動機工作時的能量轉化 11
考點6 電動機的工作原理 14
考點1 探究磁場對電流的力的作用
【典例分析】（2023九年級·上海·競賽）如圖所示，環形導線和直導線相互絕緣，且直導線又緊靠環的直徑。如果直導線被固定不動，則兩者通以圖示方向的電流后，環形導線的運動情況是（　　）
A．從左側觀測，繞直導線順時針轉動
B．從左側觀測，繞直導線逆時針轉動
C．沿紙面豎直向上運動
D．沿紙面豎直向下運動
答案：D
規范解答：根據右手螺旋定則知，直導線上方的磁場垂直紙面向外，下方磁場垂直紙面向里。在環形導線的上方和下方各取小微元電流，根據左手定則，上方的微元電流所受安培力向下，下方的微元電流所受安培力向下，則環形導線的運動情況是向下運動。故D符合題意，ABC不符合題意。
故選D。
【變式1-1】（2024·江蘇南京·模擬預測）利用圖甲所示的裝置“觀察磁場對通電直導線的作用”；
（1）應在M、N之間接入 （選填“小量程電流表”、“電源”或“燈泡”），裝置中的導體棒應選用輕質的 （選填“鐵棒”或“鋁棒”）；
（2）如圖乙中，磁體間磁場的磁感線方向都是從磁體N極水平指向S極，且線圈所處的空間磁場強弱是恒定不變的。通電后若cd段導線受磁場力的方向為豎直向下，這兩個力 （選填“是”或“不是”）一對平衡力；
（3）小明自制了一個電動機，將線圈漆包線兩端的漆全部刮去后，用導電支架托住，發現線圈不能持續轉動，只能在平衡位置附近擺動。為了使線圈能持續轉動( )
A．兩側全刮
B．一側全刮，另一側刮半周
C． 兩側均刮上半周
D．一側刮上半周，一側刮下半周
答案： 電源 鋁棒 不是 BC
規范解答：（1）[1]探究磁場對通電直導線的作用，要給導體AB通電，所以M、N之間接入電源。
[2]磁場會對通電直導線產生力的作用，所以導體不能選擇磁性材料，故應選擇輕質的鋁棒。
（2）[3]由圖乙可知，ab段和cd段中的電流方向不同，由于通電導體在磁場中受到力的方向與電流的方向有關，cd段導線受磁場力的方向為豎直向下，所以ab段和cd段受磁場力的方向不同，且兩個力不在同一條直線上，所以這兩個力不是一對平衡力。
（3）[4]為了使線圈能持續轉動，需要在線圈轉過平衡位置時，改變線圈中的電流方向，另一端刮半周，這樣線圈轉到平衡位置時，由于線圈具有慣性會繼續轉動，故BC符合題意，AD不符合題意。
故選BC。
【變式1-2】（2024·廣東廣州·二模）如圖，水平放置的兩光滑金屬導軌與電路連接并置于垂直導軌向里的勻強磁場（磁場強弱和方向處處相同）中，兩根相同的金屬棒AB、CD與導軌緊密接觸且可自由滑動，導軌足夠長，AB、CD及定值電阻的阻值均為R，其余部分電阻不計，固定金屬棒AB，把雙向開關接到接線柱3，金屬棒CD受到水平向左的磁場力作用，則（　　）
A．金屬棒AB沒有受到磁場力的作用 B．金屬棒AB受到水平向左的磁場力作用
C．電流流過金屬棒AB將電能轉化為機械能 D．電流流過金屬棒CD將電能全部轉化為內能
答案：B
規范解答：A．開關接到接線柱3，電路通路，有電流通過AB，則通電導體在磁場中受到力的作用，故A不符合題意；
B．圖示中，AB、CD并聯在電路中，通過的電流方向相同，CD受到水平向左的磁場力作用，則AB也受到向左磁場力作用，故B符合題意；
C．有電流通過的AB在磁場中受到力的作用而運動時，將電能轉化為機械能，但AB被固定，此時電能轉化為內能，故C不符合題意；
D．電流流過金屬棒CD，CD受到到力的作用而運動，電能部分轉化為機械能，另外電流通過CD做功，將部分電能轉化為內能，故D不符合題意。
故選B。
【變式1-3】（2023·廣東清遠·二模）如圖甲是小明自制的小風扇，使用時發現小風扇轉動，但風卻向后吹．小明設計了如圖乙所示的實驗，探究其原因．
（1）閉合開關，給銅棒ab通電，發現銅棒ab向右運動，這表明銅棒ab在磁場中受到 的作用；
（2）保持磁場方向不變，將電源正負極對調后接入電路，閉合開關，發現銅棒ab向左運動，這表明 影響了銅棒ab運動的方向；
（3）保持電流方向不變，將磁體的兩極對調，閉合開關，發現銅棒ab向右運動，這表明 影響了銅棒ab運動的方向。小明進一步得到結論，當電流方向與磁場方向均對調后，銅棒ab的運動方向將 （填“改變”或“不變”）；
（4）根據實驗，要改變小風扇轉動方向，小明應該 ；
（5）請列舉一個和小風扇工作原理相同的用電器 。
答案： 力（磁力） 電流的方向 磁場的方向 不變 把電源正負極對調接入電路中 揚聲器（洗衣機的電動機等）
規范解答：（1）[1]銅棒ab本來靜止，當通電后發生了運動狀態的改變向右運動，說明此時受到了磁力的作用。
（2）[2]保持磁場方向不變，將電源正負極對調后接入電路，閉合開關，此時電流的方向發生了改變，這時發現銅棒ab由原來的向右運動變成向左運動，說明電流方向會影響通電導線在磁場中的受力方向。
（3）[3]保持電流方向不變，將磁體的兩極對調，閉合開關，發現銅棒ab由原來的向左運動變成了向右運動，說明電流不變時，磁場的方向也會影響通電導線在磁場中的受力方向。
[4]由[3]上述現象來說，當電流方向與磁場方向均對調后，銅棒ab的運動方向將不變。
（4）[5]要改變風扇的方向可以通過改變電流方向來調節，具體的方法可以對調電源正負極或將小風扇拆開后將里面電動機的磁極對調。
（5）[6]和小風扇工作原理相同的用電器有電吹風、揚聲器或電動車等，因為它們都是利用通電線圈在磁場中受力而轉動的。
考點2 影響磁場對通電導線作用力大小和方向的因素
【典例分析】（2024·福建泉州·三模）如圖所示，放在U形磁鐵兩極之間的鋁盤的下邊緣浸在液態水銀中，閉合開關S，鋁盤會繞水平軸O轉動。下列說法正確的是（　　）
A．鋁盤轉動的原理與電動機的工作原理相同
B．將磁鐵的磁極對調后，鋁盤的轉動方向不變
C．將電源的正負極對調后接入電路，鋁盤的轉動方向不變
D．左右移動滑動變阻器的滑片P，鋁盤的轉動方向改變
答案：A
規范解答：A．通電之后，有從鋁盤圓心流向圓周的電流（相當于每根半徑都是一個通電導線），通電鋁盤在磁場中受到力的作用而運動，與電動機的工作原理相同，故A正確；
B．將磁鐵的磁極對調后，鋁盤的受力方向與原來相反，轉動方向與原來相反，故B錯誤；
C．電源兩極對調或磁極兩極對調，鋁盤受力方向與原來反向，轉動方向會改變，故C錯誤；
D．左右移動滑動變阻器的滑片P，鋁盤中的電流大小發生變化，鋁盤受到的磁場力的大小發生變化，轉動速度變化，鋁盤的轉動方向不會改變，故D錯誤。
故選A。
【變式2-1】（2024·江蘇徐州·三模）如圖所示的實驗中，閉合開關后，支架上靜止的輕質鋁管會朝某個方向滾動，這表明磁場對通電導體產生 的作用：改變磁場或 的方向，可以使鋁管的運動方向發生改變；根據這個原理可以制成 （選填“電動機”或“發電機”）。
答案： 力 電流 電動機
規范解答：[1]當閉合開關后，支架上靜止的輕質鋁管會朝某個方向滾動。這是因為鋁管中通有電流，而它又處于磁場中，所以磁場對通電的鋁管產生了力的作用，使得鋁管開始運動。這表明磁場對通電導體具有力的作用。
[2]磁場對通電導體的作用力方向是可以通過改變磁場方向或電流方向來改變的。因此，如果我們改變磁場的方向或者改變鋁管中電流的方向，那么鋁管的運動方向也會隨之發生改變。
[3]電動機的工作原理就是利用磁場對通電導體的作用力來驅動設備運轉的。在電動機中，電流通過導線產生的磁場與電動機內部的固定磁場相互作用，從而產生驅動力，使電動機轉動。
【變式2-2】（23-24九年級下·安徽六安·期中）如圖所示為電磁炮的原理簡化圖。炮彈上固定的金屬桿和金屬軌道接觸，并與電源構成閉合電路，通電后金屬桿就會受到磁場向右的力，于是將炮彈發射出去。如果同時改變磁場方向和金屬桿中的電流方向，金屬桿將會受到向 （選填“左”或“右”）的力。
答案：右
規范解答：通電導體在磁場中受力方向與電流方向和磁場方向有關，若同時改變磁場方向和金屬桿中的電流方向，金屬桿受力方向不變，將會受到向右的力。
【變式2-3】（2024·安徽合肥·三模）某個LED燈發光的顏色與通過其電流方向的關系如圖中所示；將該LED燈與線圈abcd連接后，在兩次實驗中線圈abcd的轉動情況如圖乙、丙所示。下列說法正確的是（ ）
A．乙圖中ab與cd所受磁場力的方向相同
B．乙、丙兩圖中ab邊所受磁場力方向不同
C．丙圖中的LED燈發黃光
D．乙、丙兩圖中流經線圈abcd的電流方向相同
答案：C
規范解答：A．由圖可知，乙圖中ab與cd的電流方向不同，磁場方向相同，ab與cd所受磁場力的方向不同，故A錯誤；
BCD．由圖乙、丙得，線圈的轉動方向相同，說明線圈受到的磁力方向相同，而乙、丙中磁場方向相反，根據通電導體在磁場中受到力的方向與磁場方向、導體中的電流方向的關系可知，電路中電流不同，乙中電路電流方向從B到A，丙圖中電路電流方向從A到B，則丙圖中的LED燈發黃光，故BD錯誤，C正確。
故選C。
考點3 通電線圈在磁場中受力情況分析
【典例分析】（2022·廣東揭陽·模擬預測）如圖的線圈abcd位于磁場中，ab和cd的受力方向 ，（相同/不同）理由是： ，此時線圈 （在/不在）平衡位置。

答案： 不同 ab和cd中電流的方向不同 不在
規范解答：[1][2]通電導體在磁場中受力方向與磁感線方向和電流方向有關，根據圖示信息，電流從電源的正極出發回到負極，則線圈中ab段的電流方向與cd段的電流方向恰好相反，所以它們的受力方向也不同。
[3]此時線圈的兩個邊受力方向相反，所以線圈會發生轉動，即線圈不在平衡位置。
【變式3-1】（2024·廣東廣州·一模）如圖所示，導線a、b通電前固定不動，已知通電后左磁體對a的作用力的方向為水平向右（在圖中已正確標出F1）。判斷在圖中標注力F2、F3、F4的方向。哪個標注是正確的（　　）
A．只有F2正確 B．只有F3正確
C．F2、F3都不正確 D．F2、F4正確
答案：B
規范解答：由圖可知，當導線a、b通電后，左磁體對a的作用力的方向為水平向右，而右磁體中b的電流方向與a的相反，其中磁場的方向相同，所以磁場對b的作用力F2的方向應為水平向左；當電流方向改變，同時磁場方向改變時，磁場對通電導體的作用力的方向將保持不變，故F3的方向與F1的方向相同，為水平向右，而F2的方向與F4的方向相同，為水平向左，故B正確，ACD錯誤。
故選B。
【變式3-2】（23-24九年級上·廣東江門·期末）如圖所示，表示電流垂直紙面向外的通電導線，表示電流垂直紙面向里的通電導線。根據圖甲中通電導體的受力情況，畫出乙、丙中通電導體受力的方向。
答案：
規范解答：通電導體在磁場中受到力的作用，力的方向與電流方向、磁場方向都有關，當電流方向或者磁場方向改變時，受力方向改變。由甲圖知，磁場方向向下，電流方向垂直紙面向外，導體受力方向向右。乙相對甲而言，磁場方向發生了改變，電流方向不變，導體受力方向改變，向左；丙相對甲而言，電流方向、磁場方向都發生了改變，則導體受力方向不變，向右；故作圖如下圖所示：
【變式3-3】（2024·廣東廣州·三模）如圖甲所示，螺線管兩邊各有一根垂直于紙面的通電導線a、b，電流方向都垂直紙面向里（用“×”表示）。閉合開關S后，小磁針轉過180°后靜止不動（如圖乙所示），此時通電導線b受到向上的磁場力F。
①用箭頭畫出圖乙中A處的磁場方向 ；
②通電導線a和b受到磁場力的方向 （選填“相同”或“相反”）。依據是： 。
答案： 相同 見解析
規范解答：①[1]小磁針靜止時N極指向右，根據異名磁極相互吸引可知，通電螺線管的左端為N極，右端為S極，通電螺線管周圍的磁場方向總是從N極出發，指向S極，所以圖丙中A處的磁場方向向右，如圖所示：
②[2][3]磁場對通電導線作用力的方向與電流方向、磁場方向有關，兩導體的電流方向相同，所在的磁場方向相同，所以兩通電導體所受磁場力方向相同，由圖知，b導線電流方向為垂直紙面向里，該處的磁感線方向向左，受到磁場力的方向向上；a導線電流方向也垂直紙面向里，該處的磁感線向左，受到磁場力的方向也向上，所以通電導線a和b受到磁場力的方向相同。
考點4 直流電動機的基本構造及工作示意圖
【典例分析】（23-24九年級下·安徽淮北·階段練習）如圖所示，圖甲和圖乙分別為直流電動機線圈在兩個不同的時刻所處的位置，下列分析中正確的是（　　）
A．導線ab中的電流方向在這兩個時刻相同
B．導線ab在這兩個時刻受到的磁場作用力方向不同
C．圖乙中的線圈處在平衡位置上
D．由于具有慣性，線圈能持續轉動
答案：B
規范解答：AB．由圖可知，導線ab在這兩個時刻分別于電源正極和負極相連，電流方向不同，由于導體受力方向與磁場方向和電流方向有關，所以兩次導線ab的受力方向不同，故A錯誤，B正確；
C．平衡位置是指線圈平面與磁感線垂直的位置，圖中磁感線從左向右，故甲、乙兩圖中的線圈再轉動90度角，都能到達平衡位置，圖中不是平衡位置，故C錯誤；
D．電動機之所以能轉動，是因為換向器在線圈由于慣性剛轉過平衡位置就會改變線圈中電流的方向，不是全部依靠慣性持續轉動的，故D錯誤。
故選B。
【變式4-1】（2024·河南周口·三模）小亮同學在學習了“電和磁”的知識后，用甲、乙兩個直流電動機設計了如圖所示的裝置，閉合開關S后甲開始轉動，同時用皮帶帶動乙轉動，小燈泡發光。在此過程中，將電能轉化為機械能的裝置是 （選填“甲”或“乙”），如果要使甲的轉動方向與原來相反，可采取的措施是 。
答案： 甲 將電源正負極對調
規范解答：[1]在此過程中，將電能轉化為機械能的裝置是甲，其工作原理是通電導體在磁場中受力的作用。
[2]通電導體受到的磁力方向與磁場方向、電流方向有關。如果要使甲的轉動方向與原來相反，可采取的措施是將電源正負極對調，改變電流中的電流方向。
【變式4-2】（2024·安徽合肥·二模）如圖所示是直流電動機的模型，閉合開關后線圈順時針轉動，下列說法正確的是（　　）
A．電動機在工作過程中，消耗的電能全部轉化為機械能
B．線圈由圖示位置轉動時，ab邊受力方向不改變
C．換用磁性更強的磁鐵，可加快線圈轉動速度
D．對調磁極同時改變電流方向，可加快線圈轉動速度
答案：C
規范解答：A．電動機工作過程中，消耗的電能大部分轉化為機械能，少部分轉化為內能，是電流做功的過程，故A錯誤。
B．線圈由圖示位置轉動180°時，ab邊的電流方向改變，故受力方向改變，故B錯誤；
CD．通電線圈受力與電流大小和磁場強度有關，用磁性更強的磁鐵，作用力更大，可加快線圈轉動速度，對調磁極同時改變電流方向，受力大小不變，方向不變，轉速不變，故C正確，D錯誤。
故選C。
【變式4-3】（2024·江蘇泰州·一模）小明和小華分別用如圖所示的裝置研究簡易電動機的工作情況，小明將線圈兩端的漆全部刮掉，小華只將一端的漆全刮掉，另一端刮掉一半，閉合開關后（有電流通過燈絲，燈泡就發光），能夠使線圈連續轉動的是 （小明/小華）的做法，燈泡會時亮時滅的是 （小明/小華）的做法。
答案： 小華 小華
規范解答：[1][2]小明將線圈的引線兩端的漆全部刮完，則線圈快越過平衡位置后，受到相反的力，故不能持續轉動，只能看到線圈左右擺動，由于電流是持續的，故燈泡連續發光；小華將線圈引線一端的漆皮完全刮掉，另外一端只刮一部分，這樣就保證了線圈越過平衡位置后斷電，線圈由于慣性會接著運動，故小華可以看到線圈持續轉動，但是電流時有時無的，故是燈時亮時滅。
考點5 電動機工作時的能量轉化
【典例分析】（2024·廣東廣州·三模）（1）如圖是電動機的模型，磁場由兩個電磁鐵提供。abcd是線圈。閉合開關，
①圖1中P為磁體N極，Q為磁體 極（選填“N”“S”）；
②圖1中線圈ab邊受力方向豎直向下，圖2中將電源正負極調轉后ab邊的受力方向豎直向 （選填“上”“下”）。
（2）如圖所示，已經將電磁鐵接外電源。線圈abcd接入LED和小燈泡。閉合開關后，搖動手柄(未畫出)使線圈abcd轉動，LED和燈泡可發光。此過程，線圈abcd將 能轉化為 能。在方框內畫出圖中LED和燈泡所在電路的電路圖，已經畫出LED和等效電源 。
答案： N 下 機械 電
規范解答：（1）[1]①由圖得，電流從右邊的螺線管的左端流入，由安培定則可知Q為磁體N極。
[2]②磁場中通電導體受力方向與磁場方向和電流方向有關，將電源正負極對調后，電流方向發生了改變，同時磁場方向也發生了改變，所以通電導體在磁場中受力方向不變，即豎直向下。
（2）[3][4]線圈abcd轉動做切割磁感線運動，產生感應電流，使得LED和燈泡可發光，此過程中，線圈abcd由于運動將機械能轉化為電能。
[5]線圈abcd運動產生感應電流，相當于電源，開關在干路上，燈泡和LED并聯，具體電路如圖所示：
【變式5-1】（22-23九年級上·山東臨沂·期末）如圖為直流電動機的基本構造示意圖。以下相關的分析中正確的是（ ）
A．電動機工作過程中，消耗的電能全部轉化為機械能
B．電動機是利用電流磁效應的原理工作的
C．僅改變磁感線的方向可以改變線圈轉動的方向
D．使線圈連續不停地轉動下去是靠電磁繼電器來實現的
答案：C
規范解答：A．電動機工作過程中，消耗的電能主要轉化為機械能，還有部分要克服摩擦力做功轉化為內能，故A錯誤；
B．電動機是利用通電線圈在磁場中受到力的作用而轉動的原理工作的，故B錯誤；
C．改變磁感線方向或者電流方向會改變線圈在磁場中受力方向，故僅改變磁感線方向可以改變線圈轉動方向，故C正確；
D．使線圈連續不停轉動下去是靠換向器來實現的，故D錯誤。
故選C。
【變式5-2】（2024·陜西西安·模擬預測）用一個鐵釘、一節電池、一根電線和一個紐扣形強磁鐵（磁性隨溫度升高而減弱），可組裝成一個演示用的簡易電動機，組裝過程如圖甲、乙、丙所示。
（1）乙圖中，鐵釘和磁鐵連起來后就能豎直地吸在電池正極。鐵釘與磁鐵間的吸引力 （選填“大于”或“小于”）磁鐵的重力；
（2）丙圖中，用電線把電池的負極和磁鐵連接起來，就有電流通過磁鐵和鐵釘，通電的鐵釘由于受到了 的作用而開始旋轉；
（3）這個簡易電動機工作時，將電能轉化為 能；
（4）演示時，若要改變鐵釘的轉動方向，可以改變 的方向；電動機轉動起來后，導線下端應間歇性地接觸磁鐵，這樣做的好處是 （填選項）。
A．可以加快轉動速度
B．防止鐵釘被磁化
C．電流通過時產生過多熱量
答案： 大于 磁場 機械 電流 C
規范解答：（1）[1]乙圖中，鐵釘和磁鐵連起來后，鐵釘被磁化，就能豎直地吸在電池正極，鐵釘不掉落，說明鐵釘與磁鐵間的吸引力大于磁鐵的重力。
（2）[2]當有電流通過磁鐵和鐵釘，通電的鐵釘會受到磁場力的作用而開始旋轉，這就是一個簡易的電動機。
（3）[3]電動機工作時，消耗電能，鐵釘轉動，獲得了機械能，是將電能轉化為機械能。
（4）[4][5]通電導體在磁場中的受力方向與電流方向及磁場方向有關，演示時，若要改變鐵釘的轉動方向，可以改變電流的方向或者磁場的方向；電動機轉動起來后，電流通過磁鐵的時間越長，產生的熱量越多，其溫度越高，磁鐵磁性減弱，導線下端歇性地接觸磁鐵，這樣做可以防止電流通過時產生過多熱量，故C符合題意，AB不符合題意。
故選C。
【變式5-3】（2024·山西晉城·三模）如圖所示是某學校科技小組制作的自制小電風扇：將圓柱形強磁鐵吸在干電池負極，一個螺絲吊在正極下方，金屬導線連接螺絲和磁鐵，都接觸良好但不固定，這樣螺絲就可以繞電池軸心逆時針旋轉，帶動風扇轉動起來。關于此電風扇，下列說法正確的是（ ）
A．改變電池的正負極，風扇可以轉得更快 B．線圈在轉動時，始終受到磁感線的作用力
C．轉動過程中，機械能轉化為電能 D．調換強磁鐵的磁極可以改變轉動方向
答案：D
規范解答：AD．風扇轉動的方向與電流和磁場的方向有關，單獨改變電池的正負極方向，或者單獨改變磁場的方向，風扇會改變轉動方向，轉速與電流的方向無關，故A錯誤，D正確；
B．通電導線在磁場中受到力的作用，線圈在轉動時，始終受到磁場的作用力，故B錯誤；
C．該風扇為電動機，轉動過程中，電能轉化為機械能，故C錯誤。
故選D。
考點6 電動機的工作原理
【典例分析】（22-23九年級下·四川內江·開學考試）揚聲器與 的工作原理相同（選填“發電機”或“電動機”）。由于通過線圈的電流是 的電流，線圈就不斷地來回振動，帶動紙盆也來回振動，于是揚聲器就發出了聲音。
答案： 電動機 變化
規范解答：[1]通過揚聲器電流大小不同時，通電導線在磁場中受到的力大小不同，從而使得線圈振動，線圈振動，帶動紙盆振動，從而發出聲音，電動機也是因為通電導體在磁場中受到力的作用，從而使得通電線圈在磁場中轉動，所以揚聲器與電動機的工作原理相同。
[2]使用揚聲器時，通過揚聲器線圈的電流是大小不斷發生變化的電流，從而使得在磁場中受到不同的力，從而使得線圈振動，帶動紙盆振動，發出聲音。
【變式6-1】（2024·安徽·一模）電動機在生活中的應用越來越廣泛，某個LED發光的顏色與通過其電流方向的關系如圖甲所示，圖乙是兩種不同安裝方式的電動機，每個電動機的兩個銅半環E和F跟線圈兩端相連，可隨線圈一起轉動，兩半環中間斷開，彼此絕緣；C和D是電刷，它們分別跟兩個半環接觸，使電源和線圈組成閉合電路。下列分析正確的是（　　）
A．線圈連續轉動是靠電流做功實現的
B．電動機通電后不轉，一定是電路斷路
C．線圈1、2中均產生感應電流，線圈1、2的轉動方向相反
D．線圈1、2由圖示位置轉動180°后，垂直于磁鐵外部磁感線的線圈的邊的受力方向均發生改變
答案：D
規范解答：A．線圈在非平衡位置連續轉動是靠電流做功實現的，在平衡位置連續轉動是靠慣性實現的，故A錯誤；
B．電動機通電后不轉，不一定是電路斷路，可能是線圈恰好處在平衡位置，線圈受到的作用力不能使線圈產生轉動效果，故B錯誤；
C．由圖知，電流從線圈1的右側流入、左側流出，電流從線圈2左側流入、右側流出，且兩圖中磁場方向相反，根據影響磁場力方向的因素可知，電流方向和磁場方向都改變時，通電線圈在磁場中的受力方向不變，所以線圈1、2的轉動方向相同，故C錯誤；
D．線圈1、2由圖示位置轉動180°后，垂直于磁鐵外部磁感線的線圈的邊邊的電流方向均改變，故受力方向均改變，故D正確。
故選D。
【變式6-2】（2024·陜西咸陽·模擬預測）如圖甲所示，玻璃球內的導線是分開的，小磁針處于靜止狀態。當用酒精燈把玻璃球加熱到紅熾狀態時，發現小磁針發生了偏轉；由此可知，當把玻璃球加熱到紅熾狀態時，玻璃變成了 （選填“導體”或“絕緣體”），此時小磁針的 極將向螺線管偏轉；如圖乙、丙所示，能說明電動機工作原理的是 （選填“乙”或“丙”）圖。
答案： 導體 S 乙
規范解答：[1]小磁針的指向發生偏轉，說明螺線管由原來的沒有磁性變成了具有磁性，由此可知電路中有了電流。玻璃在常溫下是絕緣體，實驗中用酒精燈把玻璃球加熱到紅熾狀態，使電路中有了電流，說明此時的玻璃變成了導體。
[2]利用安培定則，可以確定螺線管的左端為S極、右端為N極，根據磁極間的作用規律知道，小磁針的S極向左偏轉，去靠近螺線管的右端。
[3]電動機是根據通電導體在磁場中受力的原理制成的，電路中有電源，故應為圖乙；發電機是根據電磁感應原理制成的，電路中無電源，為圖丙。
【變式6-3】（22-23九年級上·山東臨沂·期末）如圖甲可以說明 ，利用其原理制成了 ；圖乙的實驗可以證明 。
答案： 通電線圈在磁場中受力轉動 電動機 通電導體周圍存在磁場
規范解答：[1][2]圖甲中，給處于磁場中的線圈通電，線圈就會受力轉動，根據此原理制成了電動機。
[3]圖乙是演示奧斯特實驗的裝置，給直導線通電，下面的小磁針就會受力轉動，這是因為通電導體周圍存在磁場，這是電流的磁效應。2024-2025學年人教版物理九年級全一冊考點分類專題易錯題匯編培優練
專題20.4 電動機（六大考點）
考點1 探究磁場對電流的力的作用 1
考點2 影響磁場對通電導線作用力大小和方向的因素 4
考點3 通電線圈在磁場中受力情況分析 6
考點4 直流電動機的基本構造及工作示意圖 9
考點5 電動機工作時的能量轉化 11
考點6 電動機的工作原理 14
考點1 探究磁場對電流的力的作用
【典例分析】（2023九年級·上海·競賽）如圖所示，環形導線和直導線相互絕緣，且直導線又緊靠環的直徑。如果直導線被固定不動，則兩者通以圖示方向的電流后，環形導線的運動情況是（　　）
A．從左側觀測，繞直導線順時針轉動
B．從左側觀測，繞直導線逆時針轉動
C．沿紙面豎直向上運動
D．沿紙面豎直向下運動
【變式1-1】（2024·江蘇南京·模擬預測）利用圖甲所示的裝置“觀察磁場對通電直導線的作用”；
（1）應在M、N之間接入 （選填“小量程電流表”、“電源”或“燈泡”），裝置中的導體棒應選用輕質的 （選填“鐵棒”或“鋁棒”）；
（2）如圖乙中，磁體間磁場的磁感線方向都是從磁體N極水平指向S極，且線圈所處的空間磁場強弱是恒定不變的。通電后若cd段導線受磁場力的方向為豎直向下，這兩個力 （選填“是”或“不是”）一對平衡力；
（3）小明自制了一個電動機，將線圈漆包線兩端的漆全部刮去后，用導電支架托住，發現線圈不能持續轉動，只能在平衡位置附近擺動。為了使線圈能持續轉動( )
A．兩側全刮
B．一側全刮，另一側刮半周
C． 兩側均刮上半周
D．一側刮上半周，一側刮下半周
【變式1-2】（2024·廣東廣州·二模）如圖，水平放置的兩光滑金屬導軌與電路連接并置于垂直導軌向里的勻強磁場（磁場強弱和方向處處相同）中，兩根相同的金屬棒AB、CD與導軌緊密接觸且可自由滑動，導軌足夠長，AB、CD及定值電阻的阻值均為R，其余部分電阻不計，固定金屬棒AB，把雙向開關接到接線柱3，金屬棒CD受到水平向左的磁場力作用，則（　　）
A．金屬棒AB沒有受到磁場力的作用 B．金屬棒AB受到水平向左的磁場力作用
C．電流流過金屬棒AB將電能轉化為機械能 D．電流流過金屬棒CD將電能全部轉化為內能
【變式1-3】（2023·廣東清遠·二模）如圖甲是小明自制的小風扇，使用時發現小風扇轉動，但風卻向后吹．小明設計了如圖乙所示的實驗，探究其原因．
（1）閉合開關，給銅棒ab通電，發現銅棒ab向右運動，這表明銅棒ab在磁場中受到 的作用；
（2）保持磁場方向不變，將電源正負極對調后接入電路，閉合開關，發現銅棒ab向左運動，這表明 影響了銅棒ab運動的方向；
（3）保持電流方向不變，將磁體的兩極對調，閉合開關，發現銅棒ab向右運動，這表明 影響了銅棒ab運動的方向。小明進一步得到結論，當電流方向與磁場方向均對調后，銅棒ab的運動方向將 （填“改變”或“不變”）；
（4）根據實驗，要改變小風扇轉動方向，小明應該 ；
（5）請列舉一個和小風扇工作原理相同的用電器 。
考點2 影響磁場對通電導線作用力大小和方向的因素
【典例分析】（2024·福建泉州·三模）如圖所示，放在U形磁鐵兩極之間的鋁盤的下邊緣浸在液態水銀中，閉合開關S，鋁盤會繞水平軸O轉動。下列說法正確的是（　　）
A．鋁盤轉動的原理與電動機的工作原理相同
B．將磁鐵的磁極對調后，鋁盤的轉動方向不變
C．將電源的正負極對調后接入電路，鋁盤的轉動方向不變
D．左右移動滑動變阻器的滑片P，鋁盤的轉動方向改變
【變式2-1】（2024·江蘇徐州·三模）如圖所示的實驗中，閉合開關后，支架上靜止的輕質鋁管會朝某個方向滾動，這表明磁場對通電導體產生 的作用：改變磁場或 的方向，可以使鋁管的運動方向發生改變；根據這個原理可以制成 （選填“電動機”或“發電機”）。
【變式2-2】（23-24九年級下·安徽六安·期中）如圖所示為電磁炮的原理簡化圖。炮彈上固定的金屬桿和金屬軌道接觸，并與電源構成閉合電路，通電后金屬桿就會受到磁場向右的力，于是將炮彈發射出去。如果同時改變磁場方向和金屬桿中的電流方向，金屬桿將會受到向 （選填“左”或“右”）的力。
【變式2-3】（2024·安徽合肥·三模）某個LED燈發光的顏色與通過其電流方向的關系如圖中所示；將該LED燈與線圈abcd連接后，在兩次實驗中線圈abcd的轉動情況如圖乙、丙所示。下列說法正確的是（ ）
A．乙圖中ab與cd所受磁場力的方向相同
B．乙、丙兩圖中ab邊所受磁場力方向不同
C．丙圖中的LED燈發黃光
D．乙、丙兩圖中流經線圈abcd的電流方向相同
考點3 通電線圈在磁場中受力情況分析
【典例分析】（2022·廣東揭陽·模擬預測）如圖的線圈abcd位于磁場中，ab和cd的受力方向 ，（相同/不同）理由是： ，此時線圈 （在/不在）平衡位置。

【變式3-1】（2024·廣東廣州·一模）如圖所示，導線a、b通電前固定不動，已知通電后左磁體對a的作用力的方向為水平向右（在圖中已正確標出F1）。判斷在圖中標注力F2、F3、F4的方向。哪個標注是正確的（　　）
A．只有F2正確 B．只有F3正確
C．F2、F3都不正確 D．F2、F4正確
【變式3-2】（23-24九年級上·廣東江門·期末）如圖所示，表示電流垂直紙面向外的通電導線，表示電流垂直紙面向里的通電導線。根據圖甲中通電導體的受力情況，畫出乙、丙中通電導體受力的方向。
【變式3-3】（2024·廣東廣州·三模）如圖甲所示，螺線管兩邊各有一根垂直于紙面的通電導線a、b，電流方向都垂直紙面向里（用“×”表示）。閉合開關S后，小磁針轉過180°后靜止不動（如圖乙所示），此時通電導線b受到向上的磁場力F。
①用箭頭畫出圖乙中A處的磁場方向 ；
②通電導線a和b受到磁場力的方向 （選填“相同”或“相反”）。依據是： 。
考點4 直流電動機的基本構造及工作示意圖
【典例分析】（23-24九年級下·安徽淮北·階段練習）如圖所示，圖甲和圖乙分別為直流電動機線圈在兩個不同的時刻所處的位置，下列分析中正確的是（　　）
A．導線ab中的電流方向在這兩個時刻相同
B．導線ab在這兩個時刻受到的磁場作用力方向不同
C．圖乙中的線圈處在平衡位置上
D．由于具有慣性，線圈能持續轉動
【變式4-1】（2024·河南周口·三模）小亮同學在學習了“電和磁”的知識后，用甲、乙兩個直流電動機設計了如圖所示的裝置，閉合開關S后甲開始轉動，同時用皮帶帶動乙轉動，小燈泡發光。在此過程中，將電能轉化為機械能的裝置是 （選填“甲”或“乙”），如果要使甲的轉動方向與原來相反，可采取的措施是 。
【變式4-2】（2024·安徽合肥·二模）如圖所示是直流電動機的模型，閉合開關后線圈順時針轉動，下列說法正確的是（　　）
A．電動機在工作過程中，消耗的電能全部轉化為機械能
B．線圈由圖示位置轉動時，ab邊受力方向不改變
C．換用磁性更強的磁鐵，可加快線圈轉動速度
D．對調磁極同時改變電流方向，可加快線圈轉動速度
【變式4-3】（2024·江蘇泰州·一模）小明和小華分別用如圖所示的裝置研究簡易電動機的工作情況，小明將線圈兩端的漆全部刮掉，小華只將一端的漆全刮掉，另一端刮掉一半，閉合開關后（有電流通過燈絲，燈泡就發光），能夠使線圈連續轉動的是 （小明/小華）的做法，燈泡會時亮時滅的是 （小明/小華）的做法。
考點5 電動機工作時的能量轉化
【典例分析】（2024·廣東廣州·三模）（1）如圖是電動機的模型，磁場由兩個電磁鐵提供。abcd是線圈。閉合開關，
①圖1中P為磁體N極，Q為磁體 極（選填“N”“S”）；
②圖1中線圈ab邊受力方向豎直向下，圖2中將電源正負極調轉后ab邊的受力方向豎直向 （選填“上”“下”）。
（2）如圖所示，已經將電磁鐵接外電源。線圈abcd接入LED和小燈泡。閉合開關后，搖動手柄(未畫出)使線圈abcd轉動，LED和燈泡可發光。此過程，線圈abcd將 能轉化為 能。在方框內畫出圖中LED和燈泡所在電路的電路圖，已經畫出LED和等效電源 。
【變式5-1】（22-23九年級上·山東臨沂·期末）如圖為直流電動機的基本構造示意圖。以下相關的分析中正確的是（ ）
A．電動機工作過程中，消耗的電能全部轉化為機械能
B．電動機是利用電流磁效應的原理工作的
C．僅改變磁感線的方向可以改變線圈轉動的方向
D．使線圈連續不停地轉動下去是靠電磁繼電器來實現的
【變式5-2】（2024·陜西西安·模擬預測）用一個鐵釘、一節電池、一根電線和一個紐扣形強磁鐵（磁性隨溫度升高而減弱），可組裝成一個演示用的簡易電動機，組裝過程如圖甲、乙、丙所示。
（1）乙圖中，鐵釘和磁鐵連起來后就能豎直地吸在電池正極。鐵釘與磁鐵間的吸引力 （選填“大于”或“小于”）磁鐵的重力；
（2）丙圖中，用電線把電池的負極和磁鐵連接起來，就有電流通過磁鐵和鐵釘，通電的鐵釘由于受到了 的作用而開始旋轉；
（3）這個簡易電動機工作時，將電能轉化為 能；
（4）演示時，若要改變鐵釘的轉動方向，可以改變 的方向；電動機轉動起來后，導線下端應間歇性地接觸磁鐵，這樣做的好處是 （填選項）。
A．可以加快轉動速度
B．防止鐵釘被磁化
C．電流通過時產生過多熱量
【變式5-3】（2024·山西晉城·三模）如圖所示是某學校科技小組制作的自制小電風扇：將圓柱形強磁鐵吸在干電池負極，一個螺絲吊在正極下方，金屬導線連接螺絲和磁鐵，都接觸良好但不固定，這樣螺絲就可以繞電池軸心逆時針旋轉，帶動風扇轉動起來。關于此電風扇，下列說法正確的是（ ）
A．改變電池的正負極，風扇可以轉得更快 B．線圈在轉動時，始終受到磁感線的作用力
C．轉動過程中，機械能轉化為電能 D．調換強磁鐵的磁極可以改變轉動方向
考點6 電動機的工作原理
【典例分析】（22-23九年級下·四川內江·開學考試）揚聲器與 的工作原理相同（選填“發電機”或“電動機”）。由于通過線圈的電流是 的電流，線圈就不斷地來回振動，帶動紙盆也來回振動，于是揚聲器就發出了聲音。
【變式6-1】（2024·安徽·一模）電動機在生活中的應用越來越廣泛，某個LED發光的顏色與通過其電流方向的關系如圖甲所示，圖乙是兩種不同安裝方式的電動機，每個電動機的兩個銅半環E和F跟線圈兩端相連，可隨線圈一起轉動，兩半環中間斷開，彼此絕緣；C和D是電刷，它們分別跟兩個半環接觸，使電源和線圈組成閉合電路。下列分析正確的是（　　）
A．線圈連續轉動是靠電流做功實現的
B．電動機通電后不轉，一定是電路斷路
C．線圈1、2中均產生感應電流，線圈1、2的轉動方向相反
D．線圈1、2由圖示位置轉動180°后，垂直于磁鐵外部磁感線的線圈的邊的受力方向均發生改變
【變式6-2】（2024·陜西咸陽·模擬預測）如圖甲所示，玻璃球內的導線是分開的，小磁針處于靜止狀態。當用酒精燈把玻璃球加熱到紅熾狀態時，發現小磁針發生了偏轉；由此可知，當把玻璃球加熱到紅熾狀態時，玻璃變成了 （選填“導體”或“絕緣體”），此時小磁針的 極將向螺線管偏轉；如圖乙、丙所示，能說明電動機工作原理的是 （選填“乙”或“丙”）圖。
【變式6-3】（22-23九年級上·山東臨沂·期末）如圖甲可以說明 ，利用其原理制成了 ；圖乙的實驗可以證明 。

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