專題1.4 電動機（解析版）

2020年浙教版八年級下科學同步學習精講精練第1章電與磁1.4電動機目錄 1 1 2 3 6一、磁場對通電導體的作用1.磁場對通電導體的作用(1)通電導體在磁場中受力原因如圖所示，閉合開關，磁體周圍存在磁場，通電導體周圍也存在磁場，一個磁體和一個通電導體接近時，磁體會受到力的作用，而力的作用是相互的，所以通電導體也要受到磁體的力的作用。這種相互作用是通過磁場而發(fā)生的。所以，磁場對電流產(chǎn)生力的作用，實際上也是磁體之間通過磁場而發(fā)生的相互作用。(2)通電導體在磁場中受到的力的方向通電導體在磁場中受到的力的方向與電流方向和磁場方向有關。只改變電流方向或只改變磁場方向，導體的受力方向改變；同時改變電流方向和磁場方向，導體的受力方向不變。(3)通電導體在磁場中受到的力的大小通電導體的電流方向與磁感線方向平行時，導體不受磁場力的作用；當兩者方向相互垂直時，導體受到的磁場力最大。受力大小與電流大小和磁場強弱有關。電流越大，磁場越強，受力越大。2磁場對通電線圈的作用原理：(1)由于通電線圈的兩條對邊中電流方向相反，它們在磁場中受到磁場力的方向相反且不在一條直線上，在這兩個力的作用下，線圈會發(fā)生轉(zhuǎn)動(如圖甲所示)。當線圈由其所在平面與磁場平行的位置轉(zhuǎn)過90°時，這兩個力恰好在同一直線上，而且大小相等、方向相反，是一對平衡力。線圈在這對平衡力的作用下可以在該位置保持靜止。這一位置叫作平衡位置，此時線圈所在平面恰好與磁感線垂直。(2)通電線圈轉(zhuǎn)到平衡位置時，不會立即停下來，而是在此位置附近擺動幾下才停下來(如圖乙所示)。這是因為通電線圈轉(zhuǎn)到平衡位置時具有一定速度，由于慣性它會繼續(xù)運動，但由于這時受到磁場力及摩擦力，它又會返回平衡位置，所以它會擺動幾下后再停下來。二、直流電動機1.工作原理直流電動機靠直流電源供電，利用通電線圈在磁場里受到力的作用而轉(zhuǎn)動的原理制成，是把電能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置。2.構(gòu)造如圖所示，直流電動機主要由磁鐵(定子)線圈(轉(zhuǎn)子)、換向器(E、F)和電刷(圖中A、B)等構(gòu)成。3.換向器的結(jié)構(gòu)與作用(1)結(jié)構(gòu)：由兩個銅質(zhì)半環(huán)構(gòu)成，與電刷配合使用。(2)作用：當線圈剛轉(zhuǎn)過平衡位置時，能交換電刷與換向器銅質(zhì)半環(huán)的接觸，從而改變線圈中的電流方向和受力方向，使線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動。4.影響直流電動機轉(zhuǎn)動方向和速度的因素(1)轉(zhuǎn)動方向與電流方向和磁場方向有關：只改變電流方向或只改變磁場方向，轉(zhuǎn)動方向改變；電流方向和磁場方向同時改變，則轉(zhuǎn)動方向不變。(2)轉(zhuǎn)速大小與電流大小和磁場強弱有關：電流越大，磁場越強，轉(zhuǎn)速越快，5.優(yōu)點(1)通、斷電迅速，啟動、停止速度快。(2)容易改變電流的大小和方向，倒轉(zhuǎn)和變速方便。(3)效率高、噪聲和污染小、質(zhì)量小?？挤ㄅ袛嗤妼w的受力方向的方法判斷通電導體的受力方向的方法：左手定則。如圖所示，伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把左手放人磁場中，讓磁感線垂直穿過手心，并使伸開的四指指向電流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通電導體在磁場中的受力方向【名師提醒】通電導體在磁場中受力的方向既與電流的方向垂直，又與磁場方向垂直?！纠咳鐖Dab是一根導線，它是閉合電路的一部分，當電路接通，電流方向從a到b時，它在磁場中按箭頭方向運動；若電流方向從b到a，下列導線的運動方向正確的是（）【答案】B【解析】如圖ab是一根導線，它是閉合電路的一部分，當電路接通，電流方向從a到b時，它在磁場中受力的方向向上；若保持磁場方向不變，只改變電流方向，導體ab受力的方向與原來相反，所以導體ab受力的方向向下?！境？?】磁場對通電導體的作用【例1】我國航母艦載機起飛將采用自行研制的電磁彈射器，電磁彈射系統(tǒng)包括電源、儲能裝置、導軌和脈沖發(fā)生器等等，電磁彈射器的彈射車與艦載機前輪連接，并處于強磁場中，當彈射車的導體有強電流通過時，就可以受到強大的推力，下列各圖中與彈射車工作原理一致的是（）【答案】B【解析】由題意知，電磁彈射器其原理是通電導體在磁場中受力而運動，電磁彈射器的彈射車與艦載機前輪連接，并處于強磁場中，當彈射車內(nèi)的導體通以強電流時，即可受到強大的推力，由此可知其原理是通電導體在磁場中受力而運動。A.奧斯特實驗證明了電流周圍存在磁場，A不符合題意；B.通電導體在磁場中受力而運動，故B符合題意；C.閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時產(chǎn)生感應電流，C不符合題意；D.圖中發(fā)電機是利用電磁感應原理工作的，D不符合題意?！纠?】(江西中考)如圖所示，是靈敏電流計內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，它的工作原理是利用通電導體在中會受到力的作用，使指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。此時如果改變線圈中的電流方向，指針的偏轉(zhuǎn)方向(填“會”或“不會”)發(fā)生改變?！敬鸢浮看艌鰰窘馕觥客妼w在磁場中受到力的作用，靈敏電流計就是利用這一原理工作的，當電流通過線圈時，受到磁場力的作用，電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；通電導體在磁場中的受力方向與電流方向和磁場方向都有關系，如果保持磁場方向不變，改變電流方向，線圈受力方向發(fā)生變化，指針的偏轉(zhuǎn)方向也會改變?！境？?】通電導體在磁場中受力的分析【例3】(廣州中考)如圖所示，線圈abcd位于磁場中，K與1接通時，ab段導線受磁場力F的方向向上；當K改為與2接通時，ab段導線受磁場力（）A.方向向下B.方向向上C.為零，因為電源反接D.為零，因為電路一定是斷路【答案】A【解析】本題主要分析通電導體在磁場中受力情況，力的方向與電流方向及磁場方向有關?！疽族e】判斷通電導體在磁場中的受力常見錯誤，一是誤認為通電導體在磁場中一定受到力的作用；二是誤以為通電導體一旦受到力的作用一定會運動。解通過實驗發(fā)現(xiàn)，通電導體在磁場中會受到力的作用，如圖所示，線圈abcd位于磁場中，K與1接通時，ab段導線受磁場力F的方向向上；當K改為與2接通時，磁場方向不變，線圈中電流方向相反了，則ab段導線受磁場力的方向相反，即方向向下?！痉椒记伞颗袛嗤妼w在磁場中受力的方向：通電導體在磁場中受力的方向既與電流的方向垂直，又與磁場.方向垂直，可用左手定則判斷。【?？?】電動機的原理【例4】(聊城中考)如圖為直流電動機的基本構(gòu)造示意圖。以下相關的分析中正確的是（）A.電動機是利用電磁感應的原理工作的B.電動機工作過程中，消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為機械能C.使線圈連續(xù)不停地轉(zhuǎn)動下去是靠電磁繼電器來實現(xiàn)的D.僅改變磁感線的方向可改變線圈轉(zhuǎn)動的方向【答案】D【解析】電動機是利用通電線圈在磁場中受力的作用的原理工作的，故A分析錯誤；電動機工作過程中，消耗的電能大部分轉(zhuǎn)化為機械能，有一部分電能轉(zhuǎn)化成了熱能，故B分析錯誤；使線圈連續(xù)不停地轉(zhuǎn)動下去是靠換向器來實現(xiàn)的，故C分析錯誤；電動機線圈轉(zhuǎn)動的方向與電流的方向和磁場的方向有關，僅改變磁感線的方向可以改變線圈轉(zhuǎn)動的方向，故D分析正確?！纠?】(茂名中考)如圖所示是的工作原理圖。當其正常工作時，能轉(zhuǎn)化為能?！敬鸢浮恐绷麟妱訖C電機械【解析】本題主要考查電動機的原理。圖中有電源，所以是直流電動機的工作原理圖；直流電動機正常工作時，將電能轉(zhuǎn)化為機械能?！疽族e】電動機的工作原理及能量轉(zhuǎn)化?！痉椒记伞侩妱訖C的原理：電動機是利用通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的原理制成的。1.要改變通電導體在磁場中的運動方向，以下方法中可行的是（）①只改變電流的方向②只改變磁場的方向③只改變電流的大?、芡瑫r改變電流方向和磁場的方向A.①④B.①②④C.①②③D.①②【答案】D【解析】本題就通電導體在磁場中受力運動的原理進行考查.通電導體在磁場中受力的方向與電流方向和磁場方向都有關，且兩個因素只改變其中一個時，導體受力方向改變；兩因素同時改變時，導體受力方向不變.2.某通電直導體在磁場中受力作用的情況如圖所示，則在A、B、C、D四個圖中通電直導體在磁場中受力作用的方向跟它相同的是（）【答案】C【解析】根據(jù)左手定則判斷通電導體的受力方向：伸開左手，大拇指與四指垂直，使磁感線垂直穿過手心，四指指向電流的方向，大拇指所指方向為通電導體的受力方向.3.如圖所示的是（）A.交流發(fā)電機工作原理圖B.直流電動機工作原理圖C.演示磁場對直線電流的作用的裝置圖D.用來研究奧斯特實驗的裝置圖【答案】B【解析】直流電動機主要由轉(zhuǎn)子、定子、換向器和電刷組成.轉(zhuǎn)動部分(線圈)叫轉(zhuǎn)子，固定部分(磁鐵)叫定子；A、B是電刷，與電源相連，當線圈轉(zhuǎn)動時，兩個電刷交換著與E、F(換向片)接觸，使通過線圈的電流方向發(fā)生變化.4.下列電器，對應的工作原理正確的是（）A.電燈電流的磁效應B.電動機—磁場對通電導線的作用C.電磁鐵電流的熱效應D.電烙鐵電流的化學效應【答案】B【解析】電燈和電烙鐵是利用電流熱效應工作的，電磁鐵是利用電流磁效應工作的.5.要想使一臺直流電動機的轉(zhuǎn)速增大一些，下列方法中不能達到目的的是（）A.增大線圈中的電流B.更換電源，用輸出電壓較高的直流電源C.將磁體的磁極對調(diào)D.再增多一磁體，使該磁體產(chǎn)生的磁場與原有磁場方向一致【答案】C【解析】電動機的轉(zhuǎn)動速度與通過電動機線圈的電流大小、磁場強弱、線圈匝數(shù)的多少有關，而與磁極方向、電流方向無關.6.(遼寧大連中考)電動機的工作原理是（）A.電磁感應B.電流周圍存在磁場C.磁場對通電導線的作用D.同名磁極互相排斥【答案】C【解析】根據(jù)電磁感應現(xiàn)象制成了發(fā)電機，故A錯誤；根據(jù)電流周圍存在著磁場制作了電磁鐵，故B錯誤；根據(jù)磁場對通電導體的作用制作了電動機，故C正確；磁體間的相互作用規(guī)律是：同名磁極互相排斥，異名磁極互相吸引，故D錯誤.7.(多選)在安裝直流電動機的模型時，要使線圈的轉(zhuǎn)向改變，可采?。ǎ〢.將電源兩極對調(diào)B.將兩磁極對調(diào)C.增大電流D.以上措施都無效【答案】AB【解析】通電線圈受力轉(zhuǎn)動方向與磁場方向和電流方向有關。8．(2018西湖校級月考)一次科學探究活動中，小明把一個正在發(fā)光的燈泡放到蹄形磁體中間，驚訝地發(fā)現(xiàn)燈絲在晃動。關于這種現(xiàn)象，下列說法正確的是()A.燈絲晃動是一種電流的磁現(xiàn)象B.燈絲晃動時受力平衡C.燈絲晃動是受到磁體的吸引作用D.燈絲晃動是磁場對通電線圈的作用【答案】D【解析】由題知，有電流通過的燈絲置于磁場中，燈絲發(fā)生了晃動，說明了通電導體在磁場中受到力的作用（即磁場對通電線圈有力的作用），不是電流的磁效應，也不是受到磁體的吸引作用，故AC錯誤，D正確；燈絲發(fā)生了晃動，運動方向不斷發(fā)生變化，運動狀態(tài)發(fā)生改變，受非平衡力的作用，故B錯誤。9．（綿陽中考）一矩形線圈放在蹄形磁鐵的兩極之間，剛通電時在磁場作用下扭轉(zhuǎn)方向如圖甲所示?，F(xiàn)將該線圈放在圖乙所示的蹄形螺線管間，a、b為螺線管與電源的接口。某同學進行了如下四次操作：①a接正極、b接負極，線圈中通與圖甲電流方向相同的電流②b接正極、a接負極，線圈中通與圖甲電流方向相同的電流③a接正極、b接負極，線圈中通與圖甲電流方向相反的電流④b接正極、a接負極，線圈中通與圖甲電流方向相反的電流線圈剛通電時扭轉(zhuǎn)方向與圖甲所示的扭轉(zhuǎn)方向相同的是()A.①和③B.②和④C.①和④D.②和③【答案】D【解析】①若乙圖中a接正極b接負極，根據(jù)安培定則知蹄形螺線管左端為S極，與甲圖的磁場方向相反，線圈中通與圖甲電流方向相同的電流，故線圈剛通電時扭轉(zhuǎn)方向與圖甲所示的扭轉(zhuǎn)方向相反；②若乙b接正極a接負極，根據(jù)安培定則知蹄形螺線管左端為N極，與甲圖的磁場方向相同，線圈中通與圖甲電流方向相同的電流，故線圈剛通電時扭轉(zhuǎn)方向與圖甲所示的扭轉(zhuǎn)方向相同；③若乙a接正極b接負極，根據(jù)安培定則知蹄形螺線管左端為S極，與甲圖的磁場方向相反，線圈中通與圖甲電流方向相反的電流，故線圈剛通電時扭轉(zhuǎn)方向與圖甲所示的扭轉(zhuǎn)方向相同；④若乙b接正極a接負極，根據(jù)安培定則知蹄形螺線管左端為N極，與甲圖的磁場方向相同，線圈中通與圖甲電流方向相反的電流，故線圈剛通電時扭轉(zhuǎn)方向與圖甲所示的扭轉(zhuǎn)方向相反；綜合分析②③，故D正確。10．小敏發(fā)現(xiàn)教室的投影幕布有一個開關，通過其轉(zhuǎn)換可以使幕布上升或下降。請教老師后得知，電動機的旋轉(zhuǎn)方向會隨電流方向的改變而改變。于是她用單刀雙擲開關及其他元件設計了如圖所示的電路，其中能通過開關的轉(zhuǎn)換而改變電動機旋轉(zhuǎn)方向的是()【答案】C【解析】AB、兩開關并聯(lián)，接1或2電流方向不變，故電動機旋轉(zhuǎn)方向不變，故AB錯誤；C、開關接1時電動機和左邊的電阻并聯(lián)后再和右邊的電阻串聯(lián)，電流由下面流進電動機，開關接2時電動機和右邊的電阻并聯(lián)后再和左邊的電阻串聯(lián)，電流由上面流進電動機，故接1或2時流進電動機的電流方向改變，電動機轉(zhuǎn)動方向改變，故C正確；D、接1或2時，電動機被短路，都不能工作，故D錯誤。11.如圖所示實驗中，會發(fā)現(xiàn)導體.通過這個實驗可知：通電導體.利用此原理可以制成.通電直導體和通電線圈在磁場里受到力的作用而發(fā)生運動時，消耗了能，獲得了.【答案】在導軌上運動在磁場中會受力而運動電動機電機械能【解析】見本節(jié)知識點掃描。12.如圖是我們實驗室所用電流表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖.當接入電路，有電流通過線圈時，線圈帶動指針偏轉(zhuǎn).該電流表的工作原理是.【答案】通電導體在磁場中會受到力的作用【解析】有電流通過線圈時，線圈帶動指針偏轉(zhuǎn)，電能轉(zhuǎn)化為機械能.13．(濱江二模)1901年，挪威人伯克蘭造出世界上第一臺電磁發(fā)射器，首開電磁炮先河。為了認識電磁炮的一些特性，小柯制作了一個電磁炮模型，其原理如圖所示。螺線管通電后，在磁力作用下，鐵制撞針迅速前移，推動炮彈射出炮管。(1)小柯想要增強電磁炮中螺線管的磁場，下列方法可行的是(填字母)。A.增加螺線管的線圈匝數(shù)B.改變線圈中的電流方向C.增大通過螺線管的電流(2)由圖可知，鐵制撞針在通電螺線管內(nèi)被磁化，接觸炮彈的一端為極(填“N”或“S”)。(3)圖中炮彈外殼最不可能使用的金屬材質(zhì)是。A.鈦B.鋼C.銅D.鋁【答案】（1）AC；（2）S；（3）B?！窘馕觥浚?）由題意可知，要想增強電磁炮彈中螺線管磁場，可以增加螺線管的線圈的匝數(shù)或增強螺線管線圈中電流，故應選AC；（2）螺線管左端應是N極，而電磁炮的原理是這樣描述的“螺線管通電后，在磁力的作用下，鐵質(zhì)撞針迅速前移，推動炮彈射出炮管”。很明顯鐵質(zhì)撞針的左端（不是接觸炮彈的那一端）也應是N極，這樣在磁力的作用下，向前移動。問題是題目中問的是撞針”接觸炮彈的一端“就應是S極。（3）此時鐵質(zhì)撞針對炮彈有推動作用，且鐵質(zhì)撞針有磁性，所以炮彈的外殼一定不能用磁性材料，故不能用鋼，故選B。14．某?？茖W活動課上，小莉和小強各自用一根金屬銅線、一塊強磁鐵、一節(jié)一號干電池分別成功做出了各自簡易的電動機，如圖甲、乙所示。在他倆的展示過程中，細心的小敏同學發(fā)現(xiàn)兩個銅線框的轉(zhuǎn)動方向是相反的，由此小敏提出以下猜想：A.是小莉和小強做的銅線框的形狀不同造成的。B.是貼近電池一側(cè)強磁鐵的極性不同造成的。請你從以上猜想中，選擇一個你認為合理的猜想，并寫出簡要的實驗驗證方法?！敬鸢浮緽。驗證方法：①按圖甲組裝，觀察銅線框的轉(zhuǎn)動方向；②改變圖甲中強磁鐵的極性，保持銅線框的形狀不變，觀察銅線框的轉(zhuǎn)動方向。若銅線框反向轉(zhuǎn)動，說明猜想B正確?！窘馕觥繐?jù)題可知，此時線框的運動方向相反，即所受磁場力的方向相反，由于磁場力的方向與電流的方向和磁場的方向有關，據(jù)圖能看出，此時電流的方向相同，所以造成上述現(xiàn)象的原因可能是由于磁場的方向不同導致的，即貼近電池一側(cè)強磁鐵的極性不同造成的，故猜想B合理；具體驗證方法如答案。1.安裝好直流電動機模型，接通電源后發(fā)現(xiàn)電動機不轉(zhuǎn)，下列各項情況中不可能成為故障原因的是（）A.電刷跟換向器接觸不良B.線圈恰好在平衡位置C.支架裝置卡住線圈D.電源的正負極裝反【答案】D【解析】本題是對電動機原理以及電動機安裝實驗的綜合考查.電源的正負極裝反只會影響電動機的轉(zhuǎn)動方向.2.下列說法正確的是（）A.磁場對放入其中的導體都有力的作用B.磁場對放入其中的磁體不一定有磁力作用C.磁場對放入其中的通電導體有力的作用D.通電線圈在磁場中一定會轉(zhuǎn)動【答案】C【解析】磁場對放入其中的導體要有力的作用必須先通電，磁場對放入其中的磁體有磁力作用，這是磁場的基本性質(zhì)，通電線圈在平衡位置時不會轉(zhuǎn)動.3.要改變直流電動機線圈轉(zhuǎn)動的方向，可行的辦法是（）A.改變電流的大小B.改變磁場的強弱C.只改變電流方向D.同時改變電流方向和磁場方向【答案】C【解析】改變電流的大小、改變磁場的強弱可以改變線圈的轉(zhuǎn)動速度，不能改變轉(zhuǎn)動方向，A、B不符合題意；磁場方向不變時，改變線圈中的電流方向可以改變電動機的轉(zhuǎn)動方向，C符合題意；同時改變電流方向和磁場方向，線圈轉(zhuǎn)動的方向不改變，D不符合題意.4.如圖所示是小明同學探究“磁場對通電導體的作用”的實驗裝置，ab是一根金屬棒，通過金屬導軌連接到電路中，閉合開關后，金屬棒沒有運動(儀器、電路都完好)，要想使金屬棒運動起來，下列措施不可行的是（）A.將蹄形磁體的N、S極對調(diào)B.換用磁性強一些的蹄形磁體C.換用能提供較大電流的直流電源D.使用輕質(zhì)金屬棒，減小金屬棒與導軌之間的摩擦力【答案】A【解析】通電導體在磁場中受力的大小與電流的大小和磁場強弱有關.將磁體的N、S極對調(diào)只改變了通電導體的受力方向.5.(浙江溫州模擬)在圖所示的實驗裝置圖中，能夠說明電動機工作原理的是（）【答案】C【解析】A裝置將通電導線放在小磁針之上，是用來研究通電導體周圍是否存在磁場的實驗，即奧斯特的電流磁效應實驗，故A不符合題意；B裝置中，金屬棒左右切割磁感線運動，此時電路中就會產(chǎn)生電流，故是電磁感應實驗裝置(下節(jié)學到)，故B不符合題意；C裝置將通電導體放在磁場中，它會受到力的作用，這是用來研究磁場對電流的作用(或通電導體在磁場中受力)的實驗，即電動機的原理實驗，故C符合題意；D裝置中，開關閉合后，燈泡不發(fā)光，說明塑料尺是絕緣體不導電，故D不符合題意.故選C.6.(四川成都中考)如圖是探究“讓通電導體在磁場中動起來”的裝置圖，下列說法正確的是(A)A.該裝置探究的是電動機的原理B.該裝置探究的是發(fā)電機的原理C.只改變電流方向時，通電導體的受力方向不變D.只改變磁場方向時，通電導體的受力方向不變【答案】A【解析】該裝置中有電源提供電能，這是研究通電導體在磁場中受力的裝置，是電動機的工作原理，故A正確，B錯誤.磁場對通電導體的作用力的方向與電流方向、磁場方向的有關，只改變電流方向或只改變磁場都可以改變通電導體的受力方向，故CD錯誤.7．如圖所示，線圈abcd位于磁場中，K與1接通時，ab段導線受磁場力F的方向向上；當K改為