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B
C
C
A
D
C
【分析】
要解决这道题，需先明确直流电动机中换向器的作用及工作时机：
1. 换向器的核心作用是使线圈能持续转动，避免线圈因受力平衡而静止；
2. 当线圈转到平衡位置时，线圈两边的受力大小相等、方向相反且在同一直线上，处于平衡状态，若不改变电流方向，线圈会在此位置停止转动，因此换向器会在此时自动改变线圈中的电流方向；
3. 平衡位置的定义是线圈平面与磁感线垂直的位置，由此可判断正确选项。
【解析】
直流电动机工作时，换向器的作用是当线圈转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，使线圈持续转动。
其中，平衡位置指的是线圈平面与磁感线垂直的位置，此时线圈受力平衡，若不改变电流方向，线圈将静止在此位置。因此，当线圈刚刚转过线圈平面与磁感线垂直的位置时，换向器会自动改变电流方向。
对比选项：
A选项“任意位置”错误，换向器仅在特定位置改变电流方向；
C选项“线圈平面与磁感线平行”时，线圈受力转动，并非平衡位置，换向器不会在此改变电流方向；
D选项“夹角为45°”也不是平衡位置，不符合要求；
只有B选项符合条件。
【答案】
B
【知识点】
直流电动机换向器作用、平衡位置定义
【点评】
本题属于直流电动机工作原理的基础考查题，重点考查换向器的工作时机与平衡位置的概念，需要学生理解换向器对线圈持续转动的作用机制，掌握平衡位置的定义即可轻松解答。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先明确题干采用的研究方法：探究通电导体在磁场中受力方向与电流方向的关系时，保持磁场方向不变，只改变电流方向，这是控制变量法（控制一个变量不变，改变另一个变量，研究被研究量与改变量的关系）。接下来需要逐一分析各选项的研究方法，对比后找出与题干一致的选项：
1. 分析选项A的研究方法，判断是否为控制变量法；
2. 分析选项B的研究方法，判断是否为控制变量法；
3. 分析选项C的研究方法，判断是否为控制变量法；
4. 分析选项D的研究方法，判断是否为控制变量法，最终确定匹配选项。
【解析】
题干中探究通电导体在磁场中受力方向与电流方向的关系时，采用控制变量法（控制磁场方向不变，改变电流方向，研究受力方向与电流方向的对应关系）。
选项A：用磁感线描述磁场，采用模型法，将抽象的磁场转化为直观的磁感线模型来研究，与题干方法不同；
选项B：学习电流时把它比作水流，采用类比法，将抽象的电流与熟悉的水流类比，帮助理解电流的特点，与题干方法不同；
选项C：在电流相同的条件下，研究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系，控制电流大小这一变量不变，改变线圈匝数，探究磁性强弱与线圈匝数的关系，采用控制变量法，与题干研究方法相同；
选项D：通过条形磁体吸引大头针的数目确定其磁性强弱，采用转换法，将不易直接观察的磁性强弱转换为可直观计数的大头针数目，与题干方法不同。
综上，答案选C。
【答案】
C
【知识点】
控制变量法；物理研究方法辨析
【点评】
本题重点考查对物理常见研究方法的识别，需要准确掌握控制变量法、模型法、类比法、转换法的定义及典型应用场景，通过对比题干与选项的研究逻辑，完成方法匹配，是对物理研究方法基础认知的考查。
【难度系数】
0.6
【分析】
要判断导线中是否有电流，需借助电流的相关效应来分析：
1. 先分析图(a)的实验原理：通电导体在磁场中会受到力的作用，若将未知导线接入该装置，若导线中有电流，就会在磁场中受力运动；若无电流，则不会运动，因此可以通过此现象判断导线是否有电流。
2. 再分析图(b)的实验原理：电流周围存在磁场（奥斯特实验），若将未知导线放在小磁针上方，导线中有电流时，其周围的磁场会使小磁针发生偏转；若无电流，小磁针则不会偏转，因此也能判断导线是否有电流。
综上，两个实验都可以用来判断导线中是否有电流。
【解析】
1. 图(a)的实验利用通电导体在磁场中受力运动的原理：将待检测的导线替换图(a)中的直导线，若导线中有电流，导线会在磁场中受力发生运动；若导线中无电流，则导线不会运动，因此可以通过此装置判断导线中是否有电流。
2. 图(b)的实验利用电流的磁效应（奥斯特实验）的原理：将待检测的导线平行放在小磁针上方，若导线中有电流，其周围会产生磁场，使小磁针发生偏转；若导线中无电流，小磁针不会偏转，因此也可以通过此装置判断导线中是否有电流。
因此，(a)(b)两个实验都能判断导线中是否有电流，故选C。
【答案】
C
【知识点】
通电导体在磁场中受力、电流的磁效应
【点评】
本题考查电流的两种效应的实际应用，需要准确理解两个实验的原理，并能将原理迁移到判断电流存在的场景中，区分两个实验的本质是解题的关键。
【难度系数】
0.6
【分析】
要解决此题，需结合直流电动机的工作原理，分析电动机不转的常见原因，并紧扣“更换磁体后电动机立即转动”这一关键条件逐一排查选项：
1. 先明确直流电动机转动的核心条件：线圈在磁场中需受到足够大的安培力，且能通过换向器持续改变电流方向，使线圈持续转动。
2. 对各选项逐一分析：若磁体磁性不强，线圈受安培力过小，无法克服转动阻力（如摩擦力），则电动机不转；更换磁性强的磁体后，安培力增大，可克服阻力转动，符合题意。而其他选项中，线圈在平衡位置时只需拨动即可转动，无需换磁体；线圈与磁感线平行时会正常转动；换向器短路换磁体也无法解决故障，均不符合题目现象。
【解析】
逐一分析各选项：
A选项：磁体磁性不强时，线圈受到的安培力过小，无法克服线圈转动过程中的摩擦力等阻力，因此电动机不转；更换磁性更强的磁体后，线圈受到的安培力增大，足以克服阻力，电动机即可转动，符合题意。
B选项：当线圈平面与磁感线平行时，线圈两侧受到的安培力方向相反且不在同一直线上，线圈会受到最大的转动力矩，电动机应该会转动，不符合题意。
C选项：线圈平面处于平衡位置时，线圈受力平衡，此时只需用手轻轻拨动线圈，线圈就能越过平衡位置持续转动，不需要更换磁体，不符合题意。
D选项：换向器的两个半环间短路时，线圈中电流方向无法通过换向器改变，即使更换磁体，线圈也只能转到平衡位置就停止，无法持续转动，不符合题意。
【答案】
A
【知识点】
直流电动机工作原理、电动机故障分析
【点评】
本题通过直流电动机不转的故障情境，考查对直流电动机工作条件的理解，需要抓住“更换磁体后转动”这一核心线索，区分不同故障的表现，有助于提升对电动机工作原理的应用能力。
【难度系数】
0.6
【分析】
要解决这道题，首先需明确直流电动机的转速由线圈在磁场中受到的作用力大小决定，而通电线圈在磁场中受力的大小与线圈中的电流大小、磁场的强弱有关：电流越大、磁场越强，线圈受力越大，转速就越快；此外，电源电压会影响线圈中的电流大小（电压越高，在电阻不变时电流越大）。接下来逐个分析选项：
对于A选项，增大线圈中的电流，线圈受力增大，转速会增大；
对于B选项，使用电压更高的直流电源，在线圈电阻不变时，线圈中的电流会增大，受力增大，转速增大；
对于C选项，增强磁体的磁性，磁场变强，线圈受力增大，转速增大；
对于D选项，将磁体的磁极对调，只会改变线圈的转动方向，不会改变磁场的强弱和线圈中的电流大小，线圈受力大小不变，因此转速不会增大。
【解析】
直流电动机的转速由线圈在磁场中受到的作用力大小决定，通电线圈在磁场中受力大小与线圈电流、磁场强弱相关，电流越大、磁场越强，线圈受力越大，转速越快。对各选项分析如下：
1. 选项A：增大线圈中的电流，线圈受力增大，转速增大，该做法可达到目的；
2. 选项B：更换电压较高的直流电源，线圈电阻不变时，线圈电流会增大，受力增大，转速增大，该做法可达到目的；
3. 选项C：增强磁体的磁性，磁场变强，线圈受力增大，转速增大，该做法可达到目的；
4. 选项D：将磁体的磁极对调，仅改变磁场方向，从而改变线圈转动方向，但磁场强度和线圈电流均不变，线圈受力大小不变，转速不会增大，该做法不能达到目的。
【答案】
D
【知识点】
直流电动机转速影响因素、通电线圈受力条件
【点评】
本题主要考查直流电动机转速的影响因素，需注意区分影响转速（受力大小）与转动方向的因素，避免混淆磁极对调的作用（仅改变转向，不改变转速）。题目属于基础题型，要求学生掌握直流电动机的工作原理及受力相关知识点。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先回忆通电矩形线圈在磁场中的受力转动原理：通电线圈在磁场中会受到磁场力的作用而转动，当线圈转到某一位置时，线圈两侧的受力大小相等、方向相反，且作用在同一直线上，形成平衡力，线圈就会静止不动，这个位置就是平衡位置。接下来逐一分析选项：
1. 若线圈平面与磁感线平行（选项A），线圈两边受力方向相反，会发生转动，不符合“不动”的情况；
2. 线圈平面与磁感线夹角为45°（选项B）时，受力不平衡，线圈会继续转动，不会静止；
3. 线圈平面处于平衡位置时，受力平衡，线圈保持静止，符合题意；
4. 线圈中电流方向接反（选项D），只会改变线圈的转动方向，线圈仍会转动，不会静止。
综上，只有选项C符合要求。
【解析】
通电线圈在磁场中会因受到磁场力的作用而转动，当线圈平面处于平衡位置（即线圈平面与磁感线垂直）时，线圈的两个对边受到的磁场力大小相等、方向相反，且作用在同一直线上，二力平衡，线圈保持静止不动。
对各选项分析如下：
A选项：线圈平面与磁感线平行时，线圈两侧受力方向相反，会发生转动，不符合题意；
B选项：线圈平面与磁感线夹角为45°时，受力不平衡，线圈会继续转动，不符合题意；
C选项：线圈平面处于平衡位置时，受力平衡，线圈静止不动，符合题意；
D选项：线圈中电流方向接反，仅改变线圈转动方向，线圈仍会转动，不符合题意。
【答案】
C
【知识点】
通电线圈受力转动，二力平衡，磁场平衡位置
【点评】
本题考查通电线圈在磁场中的受力与运动状态的关系，核心是理解平衡位置的受力特点，需要学生区分线圈在不同位置的受力情况，属于对电磁学基础概念的理解应用题目，有助于巩固相关知识点。
【难度系数】
0.7
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