專項(xiàng)02 探究電動(dòng)機(jī)及發(fā)電機(jī)的工作原理

專項(xiàng)（二）探究電動(dòng)機(jī)及發(fā)電機(jī)的工作原理1.（2023山東青島實(shí)驗(yàn)學(xué)校月考）老師帶領(lǐng)同學(xué)們探究“磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用”，按照?qǐng)D示組裝好了實(shí)驗(yàn)器材。（1）連接好電路，開(kāi)關(guān)未閉合時(shí)無(wú)論如何調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，導(dǎo)體棒ab都不動(dòng);閉合開(kāi)關(guān)并將滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)到適當(dāng)位置，看到導(dǎo)體棒ab向左運(yùn)動(dòng)。為使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，有同學(xué)把導(dǎo)體棒換成輕質(zhì)塑料棒，實(shí)驗(yàn)（選填“能”或“不能”）成功，塑料棒是（選填“導(dǎo)體”或“絕緣體”），上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明磁場(chǎng)對(duì)有力的作用，（選填“發(fā)電機(jī)”“電動(dòng)機(jī)”或“電磁鐵”）就是根據(jù)該原理制成的。

（2）將滑動(dòng)變阻器的滑片向右端移動(dòng)一定距離，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體棒ab向左運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象緩慢而不明顯，這說(shuō)明此現(xiàn)象中產(chǎn)生力的大小與有關(guān)。

（3）若要使導(dǎo)體棒ab向右運(yùn)動(dòng)，可采取的方法（寫出1種）：。2.（2023河南鄲城期末）如圖所示是課本上“通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力”的實(shí)驗(yàn)示意圖。小謙同學(xué)實(shí)際探究時(shí)，在表中記錄了實(shí)驗(yàn)情況。實(shí)驗(yàn)序號(hào)磁場(chǎng)方向ab中電流方向ab運(yùn)動(dòng)方向1向下無(wú)電流靜止不動(dòng)2向下由a向b向左運(yùn)動(dòng)3向上由a向b向右運(yùn)動(dòng)4向下由b向a向右運(yùn)動(dòng)（1）比較實(shí)驗(yàn)2和3，說(shuō)明通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力方向與有關(guān)；比較實(shí)驗(yàn)和，說(shuō)明通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力方向與電流方向有關(guān)。

（2）根據(jù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)原理發(fā)明了電動(dòng)機(jī)，這個(gè)機(jī)器將能轉(zhuǎn)化為能。

3.（2023山東濟(jì)南歷下二模）學(xué)校的魔方興趣小組有一款奇異的魔方，如圖甲所示。在魔方的內(nèi)部，嵌入了金屬絲，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)帶有磁性的小方塊時(shí)可以產(chǎn)生電能，可通過(guò)USB端口給移動(dòng)設(shè)備充電。為了弄清這款魔方的工作原理，同學(xué)們找來(lái)了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行探究: （1）將導(dǎo)體ab靜止懸掛起來(lái)后，閉合開(kāi)關(guān)，靈敏電流表指針沒(méi)有偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明電路中（選填“有”或“沒(méi)有”）電流產(chǎn)生。

（2）小芳無(wú)意間碰到導(dǎo)體ab，導(dǎo)體ab晃動(dòng)起來(lái)，此時(shí)靈敏電流表指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，小明由此認(rèn)為讓導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)就可以產(chǎn)生電流，但小芳認(rèn)為不一定產(chǎn)生電流，還要看導(dǎo)體怎樣運(yùn)動(dòng)。為了驗(yàn)證自己的猜想，他們繼續(xù)探究，并把觀察到的現(xiàn)象記錄在了表中:序號(hào)磁體擺放方向ab運(yùn)動(dòng)方向電流表指針偏轉(zhuǎn)情況1N極在上S極在下水平向左運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)2水平向右運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)3豎直向上運(yùn)動(dòng)不偏轉(zhuǎn)4豎直向下運(yùn)動(dòng)不偏轉(zhuǎn)隨后，興趣小組的同學(xué)們還探究了N極在下、S極在上的情況，并發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象。通過(guò)進(jìn)一步探究得出:當(dāng)閉合電路中的部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中能產(chǎn)生電流，此過(guò)程中的導(dǎo)體ab相當(dāng)于電路中的。與這個(gè)過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化相同的裝置是（選填“電動(dòng)機(jī)”或“發(fā)電機(jī)”）。

丙（3）他們聯(lián)想到魔方中是磁性小方塊圍繞金屬絲轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生電流，即磁體圍繞著導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，而不是導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，于是他們閉合電路后將磁體進(jìn)行了如圖丙所示的四個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，其中能夠產(chǎn)生電流的是圖。

4.（2022山東招遠(yuǎn)期末）如圖所示是“探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件”實(shí)驗(yàn)裝置。（1）實(shí)驗(yàn)中，AB棒的材料可能是塑料還是鋁?。

（2）我們可以通過(guò)靈敏電流表指針是否偏轉(zhuǎn)來(lái)判斷電路中是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生;還可以通過(guò)指針偏轉(zhuǎn)的方向判斷。

（3）閉合開(kāi)關(guān)，實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程記錄如表所示:實(shí)驗(yàn)次數(shù)AB棒在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況是否有感應(yīng)電流1靜止無(wú)2沿磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)（不做切割磁感線運(yùn)動(dòng)）無(wú)3做切割磁感線運(yùn)動(dòng)有根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，初步得出電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是。在該運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，主要將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為能。

（4）保持AB棒運(yùn)動(dòng)方向不變，僅將磁體N、S極對(duì)調(diào)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，是為了探究感應(yīng)電流方向與的關(guān)系。

（5）若將此裝置中靈敏電流表?yè)Q成，可進(jìn)一步探究電動(dòng)機(jī)的工作原理。

專項(xiàng)（二）探究電動(dòng)機(jī)及發(fā)電機(jī)的工作原理答案全解全析1.（1）不能絕緣體通電導(dǎo)體電動(dòng)機(jī)（2）電流大?。?）對(duì)調(diào)磁體N、S極（或改變導(dǎo)體棒中電流方向）解析（1）把導(dǎo)體棒換成輕質(zhì)塑料棒，塑料棒是絕緣體，不容易導(dǎo)電，所以實(shí)驗(yàn)不能成功;該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體有力的作用，據(jù)此制成了電動(dòng)機(jī);（2）將滑動(dòng)變阻器的滑片向右端移動(dòng)一定距離，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻變大，根據(jù)歐姆定律可知，電路中的電流減小，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體棒ab向左運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象緩慢而不明顯，這說(shuō)明此現(xiàn)象中產(chǎn)生力的大小與電流大小有關(guān);（3）要使導(dǎo)體棒ab向右運(yùn)動(dòng)，可以對(duì)調(diào)磁體N、S極，也可以改變導(dǎo)體棒中電流方向。2.（1）磁場(chǎng)方向24（2）電機(jī)械解析（1）比較實(shí)驗(yàn)2和3，電流方向相同，磁場(chǎng)方向不同，導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)的方向不同，說(shuō)明通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力方向與磁場(chǎng)方向有關(guān);比較實(shí)驗(yàn)2、4，磁場(chǎng)方向相同，電流方向不同，導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向不同，說(shuō)明通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力方向與電流方向有關(guān);（2）電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。3.（1）沒(méi)有（2）電源發(fā)電機(jī)（3）A、C解析（1）將導(dǎo)體ab靜止懸掛起來(lái)后，閉合開(kāi)關(guān)，此時(shí)導(dǎo)體沒(méi)有做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，靈敏電流表指針不偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明電路中沒(méi)有電流產(chǎn)生;（2）閉合電路的部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中有感應(yīng)電流，這種現(xiàn)象是電磁感應(yīng)，其中導(dǎo)體相當(dāng)于電源，該過(guò)程中將導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，與該過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化相同的裝置是發(fā)電機(jī);（3）由圖丙可知，A、C圖中，相對(duì)于磁體，導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，B、D圖中，相對(duì)于磁體，導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方向與磁感線平行，沒(méi)有切割磁感線，所以其中能夠產(chǎn)生電流的是A、C圖。4.（1）鋁（2）電流的方向（3）閉合電路的一部分導(dǎo)線在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)電（4）磁場(chǎng)方向（5）電源解析（1）在探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中，我們必須保證處于磁場(chǎng)中的這部分是導(dǎo)體。兩種物質(zhì)中，塑料是絕緣體，鋁是導(dǎo)體，所以AB棒的材料可能是鋁。（2）圖中的靈敏電流表的指針，在電路中沒(méi)有電流時(shí)，指在表盤中央;當(dāng)有電流時(shí)，指針的偏轉(zhuǎn)方向可以反映電流方向，由此可知，我們可以根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向判斷出電流的方向。（3）三次實(shí)驗(yàn)中，只有AB棒在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，則我們可以得出結(jié)論:閉合電路的一部分導(dǎo)線在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)線中才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，在此過(guò)程中，主