第4節(jié)電動機（雙基過關考點突破）-九年級物理全一冊通關講義（人教版）

第4節(jié)電動機雙基過關知識點一、磁場對通電導線的作用1.實驗探究——磁場對通電導線有力的作用（1）實驗器材：電源、開關、直導線、蹄形磁鐵等。（2）實驗原理圖（3）實驗步驟①如原理圖所示,把導線ab放在磁場里,接通電源,觀察ab是否運動；②把電源的正負極對調(diào),觀察ab的運動方向；③保持電流方向不變,把蹄形磁鐵的磁極調(diào)換一下,觀察ab的運動方向。（4）實驗現(xiàn)象導線ab放在磁場里,接通電源,ab向右運動；把電源的正負極對調(diào),ab向左運動；保持電流方向與第二次一樣,把蹄形磁鐵的磁極調(diào)換一下,ab向右運動。（5）實驗結論通電導線在磁場中要受到力的作用、力的方向跟電流的方向和磁感線的方向都有關系,當電流的方向或者磁感線的方向變得相反時，通電導線受力的方向也變得相反2.左手定則——判斷通電導線在磁場中受力的方向（1）內(nèi)容伸開左手，使拇指與其他四指垂直且在一個平面內(nèi)，讓磁感線從手心流入，四指指向電流方向，大拇指指向的就是通電導線受力的方向。（2）圖示（3）應用左手定則是判斷通電導線處于磁場中時，所受力F(或運動)的方向、磁場的方向，以及通電導體棒的電流I三者方向之間的關系的定律。若已知三個物理量中其中兩個物理，可判斷第三個物理量的方向。3.使通電盡線受到磁場力的方內(nèi)相反的措施(1)只讓電流方向與原來相反；(2)只讓磁場(或磁感線)方向與原來相反。注:當電流方向和磁場方向都與使來相反時，則通電導線受力方向不變。4.磁場過通電導線作用力的大小的影響因素(1)電流的大?。浩渌麠l件不變時，電流越大，通電導線受到的作用力越大；(2)磁場的強弱：其他條件不變時，磁場越強，通電導線受到的作用力越大；基礎自測：1．如圖，閉合開關，銅棒向右運動，為使開關閉合后銅棒向左運動，下列操作可行的是（）A．換用更細的銅棒B．將磁體的N、S極對調(diào)C．移動滑動變阻器的滑片D．將電源正、負極和磁體N、S同時對調(diào)【答案】B【解析】A．換用更細的銅棒，使電阻變大電流變小，但不能改變受力的方向，故A不符合題意；B．將磁體的N、S極對調(diào)，磁場方向改變，則通電導體的受力方向改變，銅棒向左運動，故B符合題意；C．向左移動滑動變阻器的滑片，只能改變電流的大小，不能改變電流的方向，故C不符合題意；D．將電源正負極對調(diào)，同時將磁體磁極對調(diào)，影響磁場力方向的兩個因素同時改變，則通電導體的受力方向不變，銅棒仍然向右運動，故D不符合題意。故選B。2．觀察實驗，選擇正確的答案．在如圖所示的實驗裝置中，接通電源后，導體AB受力的作用發(fā)生運動，然后改變電流方向或磁場方向，則下列敘述中錯誤的是（）A．在上述實驗現(xiàn)象中，是機械能轉化為電能B．通電導體在磁場中受力方向跟電流方向有關C．通電導體在磁場中受力的方向跟磁場方向有關D．同時改變電流方向和磁場方向，通電導體的受力方向不變【答案】A【解析】A．在上述實驗現(xiàn)象中，導體棒有電流流過時在磁場中會受到力的作用而發(fā)生偏轉，導體棒消耗電能，而其機械能增加，故是電能轉化為機械能，故A錯誤，符合題意；B．當改變電流方向后，導體棒的運動方向也發(fā)生偏轉，故可知通電導體在磁場中受力方向跟電流方向有關，故B正確，不符合題意；C．當改變磁場方向后，導體棒的運動方向也發(fā)生偏轉，故可知通電導體在磁場中受力方向跟磁場方向有關，故C正確，不符合題意；D．同時改變電流方向和磁場方向，通電導體的受力方向與原來相同，不發(fā)生變化，故D正確，不符合題意。故選A。3．如圖所示的裝置，閉合開關時，靜止的輕質銅棒ab水平向右運動（銅棒ab上的箭頭代表電流的方向）。要使銅棒ab水平向左運動，下列方法中可行的是（）A． B． C． D．【答案】A【解析】A．通電導體在磁場中的受力方向與電流方向和磁場方向有關。由圖知，導體中電流方向由b向a，上方為磁體N極，下方為S極，磁感線方向由上向下，導體ab受到磁場力向右。A圖導體中電流方向與題干圖中相同，磁場方向相反，所以導體ab受到磁場力的方向向左，故A符合題意；B．圖中導體電流方向與題干圖中相反，磁場方向相反，所以導體ab受到磁場力的方向向右，故B不符合題意；C．圖中導體中電流方向與題干圖中相反，磁場方向相反，所以導體ab受到磁場力的方向向右，故C不符合題意；D、圖中導體中電流方向與題干圖中相同，磁場方向相同，所以導體ab受到磁場力的方向向右，故D不符合題意。故選A。4．如圖所示的是通電導體在磁場中受力情況，圖中圓圈表示的是通電導體的橫截面。圓圈中的“×”和“?”分別表示導體中電流垂直于紙面向里和向外的方向。請根據(jù)圖所表示的磁場方向、電流方向和導體受力方向三者的關系，判斷出圖中有關三者方向表示正確的是（）A． B． C． D．【答案】B【分析】由圖可知，磁場方向是向下的，電流垂直于紙面向里，受到的磁力的方向向左?！窘馕觥緼．圖中磁場的方向發(fā)生了變化，其他條件不變，則磁力的方向改變，向右，故A錯誤；B．圖中磁場方向方向發(fā)生了改變，但電流方向不變，則受力方向改變，向右，故B正確；C．磁場方向和電流方向都發(fā)生了變化，則受力方向不變，向左，故C錯誤；D．電流方向發(fā)生了改變，磁場方向不變，則受力方向改變，向右，故D錯誤。故選B。5．在如圖所示的實驗裝置中，當給金屬棒通電時，觀察到金屬棒在軌道上運動起來。此實驗現(xiàn)象說明___________，___________機就是利用這個原理制成的。實驗中將磁極對調(diào)，觀察金屬棒的運動情況，這樣操作是為了探究___________，當滑動變阻器的滑片向左移動后，金屬棒的移動速度將___________（選填“變大”、“變小”或“不變”）?！敬鸢浮?/p>

通電導體在磁場中受力運動

電動

通電導線在磁場中受力方向與磁場方向的關系

變大【解析】[1][2]給金屬棒通電時，金屬棒在軌道上運動起來，說明通電導體在磁場中受力運動，電動機就是利用這個原理制成的。[3]將磁極上下對調(diào)，改變了磁場方向，這樣操作是為了研究：通電導線在磁場中受力方向與磁場方向的關系。[4]由電路圖可知，滑動變阻器與金屬棒串聯(lián)，當滑動變阻器的滑片向左移動后，滑動變阻器接入電路的阻值變小，由歐姆定律可知，電路電流變大，因此通電導體受到磁場力的作用越大，所以金屬棒移動的速度將變大。6．在探究“磁場對通電導體的作用”的實驗中，小明設計了如圖所示的電路，導體棒ab用絕緣細線懸掛在蹄形磁鐵的兩極之間。（1）磁體周圍和通電導線周圍都存在一種特殊物質是_____（選填“磁場”或“磁感線”）；（2）閉合開關前，導體棒ab靜止，閉合開關后，導體棒ab向右運動，說明磁場對_____有力的作用；（3）斷開開關，將圖中磁鐵的N、S極對調(diào)，再閉合開關，會發(fā)現(xiàn)導體a、b的運動方向與對調(diào)前的運動方向_____，說明通電導體在磁場中的受力方向與_____有關；（4）斷開開關，將圖中電源的正、負極對調(diào)，再閉合開關，會發(fā)現(xiàn)導體a、b的運動方向與對調(diào)前的運動方向_____，說明通電導體在磁場中的受力方向與_____有關；（5）如果同時改變磁場方向和電流方向，_____（填“能”或“不能”）確定受力方向與磁場方向或電流方向是否有關?！敬鸢浮?/p>

磁場

通電導體

相反

磁場方向

相反

電流方向

不能【解析】（1）[1]磁體周圍和通電導線周圍都存在一種特殊物質是磁場，而磁感線是不存在的。（2）[2]將一根導體ab置于蹄形磁鐵的兩極之間，未閉合開關前，電路中沒有電流，導體靜止不動，閉合開關后，電路中有電流，導體運動，說明磁場對通電導體有力的作用。（3）[3][4]斷開開關，將圖中磁鐵的N、S極對調(diào)，磁場方向改變，再閉合開關，電流方向不變，會發(fā)現(xiàn)導體ab的運動方向與對調(diào)前的運動方向相反，向左運動，這說明通電導體在磁場中的受力方向與磁場方向有關。（4）[5][6]斷開開關，將圖中電源的正、負極對調(diào)，電流的方向發(fā)生了變化，再閉合開關，會發(fā)現(xiàn)導體a、b的運動方向與對調(diào)前的運動方向相反，這說明通電導體在磁場中的受力方向與電流的方向有關。（5）[7]同時改變磁場方向和電流方向，導體運動的方向不變，不能確定受力方向與磁場方向或電流方向是否有關。知識點二、電動機、揚聲器1.通電線圈在磁場中受力如圖甲所示，把一個線圈放入磁場中，接通電源后，發(fā)現(xiàn)該通電線圈轉動起來，但轉到圖乙所示的位置時，線圈轉動幾下后保持靜止。要使線圈能持續(xù)轉動，需要解決的問題是如何讓線圈中的電流變?yōu)楦瓉矸聪颉?.電動機(1)制作原理:確場對通電導線的作用。(2)問題的解決:通過換向器，讓線圈剛轉過平衡位置時，兩邊中電流方向變?yōu)楦瓉硐喾?，則受力方向均與原來相反，這樣線圈就繼續(xù)沿原來方間轉動，就可以實現(xiàn)連續(xù)轉動。(3)結構:轉子、定子和換向器。(4)能的轉化:電能轉化為機械能。(5)改變電動機轉動方向的辦法：只讓線圈中電流方向與原來相反；只讓磁場方向與原來相反。(6)改變電動機轉速的方法：改變線圈中電流的大小,或改變磁場的磁性強弱。3.揚聲器的原理(如圖所示):當線圈中通有電流時，線圈受到磁鐵的作用而運動；當線圈中的電流反向時，線圈向相反方向運動。揚聲器的線圈中通入攜帶聲音信息、時刻變化的電流，使得它在上一個瞬間和下一個瞬間受到不同的力，力的方向不斷變化，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(fā)出了聲音?；A自測7．曲靖開通高鐵已經(jīng)有近5年時間，高鐵利用牽引電機將電能轉換成列車的機械能。下圖中與牽引電機工作原理相同的是（）A． B．C． D．【答案】A【解析】A．此圖有電源，其原理是通電導線在磁場中受到了力的作用，是將電能轉化為機械能，與牽引電機工作原理相同，故A符合題意；B．此圖是奧斯特實驗，是通電線圈周圍存在磁場，與牽引電機工作原理不同，故B不符合題意；C．探究電磁鐵磁性的強弱與線圈的匝數(shù)有關，與牽引電機工作原理不同，故C不符合題意；D．是發(fā)電機，其原理是閉合電路的部分導體切割磁感線產(chǎn)生感應電流，是將機械能轉化為電能，與與牽引電機工作原理不同，故D不符合題意。故選A。8．小明同學用如圖所示的裝置研究通電線圈在磁場中將如何運動的實驗，閉合開關，下列關于此實驗說法正確的是（）A．根據(jù)此裝置的原理制成了發(fā)電機B．當線圈由圖示位置順時針轉動90°時，線圈受平衡力作用C．當線圈由圖示位置順時針轉動90°時，線圈中無電流，ab邊和cd邊將不受力的作用D．當線圈由圖示位置順時針轉動90°時，線圈由于慣性會越過平衡位置持續(xù)轉動【答案】B【解析】A．電動機的工作原理是通電線圈在磁場中受到力的作用，根據(jù)此裝置的原理制成了電動機，故A錯誤；B．當線圈由圖示位置順時針轉動90°時，線圈受到大小相等、方向相反、作用在同一個線圈上，作用在同一條直線的兩個平衡力，故B正確；C．當線圈由圖示位置順時針轉動90°時，線圈中有電流，ab邊受到力的方向向上，cd邊受到力的方向向下，故C錯誤；D．當線圈由圖示位置順時針轉動90°時，線圈由于慣性會越過平衡位置，此刻ab、cd段導線受到的磁場力使線圈反方向轉動，回到平衡位置，故D錯誤。故選B。9．關于直流電動機，下列敘述正確的是（）A．直流電動機正常工作時，是將電能轉化為內(nèi)能B．直流電動機的工作原理是電磁感應C．電源的正、負極和磁場的方向同時改變，直流電動機的轉動方向也改變D．直流電動機的換向器是由兩個彼此絕緣的銅制半環(huán)組成的【答案】D【解析】A．直流電動機正常工作時，消耗電能，得到機械能，是將電能轉化為機械能，故A錯誤；B．直流電動機的原理是通電線圈在磁場中受力而轉動，故B錯誤；C．通電導線在磁場中受力的方向跟磁場的方向以及電流的方向有關，當電源的正負極和磁場的方向同時改變，直流電動機的轉動方向不變，故C錯誤；D．直流電動機中起電驅電流的換向作用的結構叫做換向器，直流電動機的換向器是由兩個彼此絕緣的銅制半環(huán)組成的，故D正確。故選D。10．安裝直流電動機模型時，要改變直流電動機的轉動方向，可以（）A．改變電流大小B．將磁體的N、S極對調(diào)C．改變磁性強弱D．將電源的正、負極和磁體的N、S極同時對調(diào)【答案】B【解析】AC．電動機的轉動方向跟電流方向和磁場方向有關，和電流大小、磁性強弱無關，故AC不符合題意；BD．要想改變電動機的轉動方向，可對調(diào)磁鐵兩極或改變線圈中電流的方向，二者同時改變時，電動機轉動方向不變；故B符合題意，D不符合題意。故選B。11．如圖所示是揚聲器（喇叭）的結構圖，當揚聲器的線圈中通入攜帶聲音的信息、時刻變化的電流時，線圈會在永久磁體的作用下受到力的作用并帶動紙盆振動發(fā)聲，下列說法中正確的是（）A．揚聲器工作時是將機械能轉化為電能B．揚聲器的工作原理是通電線圈在磁場中受力運動C．錐形紙盆振動得越快，響度越大D．揚聲器的工作原理與發(fā)電機的工作原理相同【答案】B【解析】A．揚聲器工作時消耗電能，轉化成紙盤運動，將電能轉化為機械能，故A錯誤；BD．揚聲器的工作過程是接入變化的電流，磁場對線圈受力的方向也隨之改變，即工作原理是通電線圈在磁場中受力運動，與電動機的工作原理相同。故B正確，D錯誤；C．音調(diào)的高低與頻率有關，響度大小與振幅有關，所以錐形紙盆振動得越快，頻率越高，音調(diào)越高，故C錯誤。故B。12．（2022·全國·九年級專題練習）電動機：（1）改變電動機轉動方向的方法：改變______（交換電源接線）或改變______（對調(diào)磁極）；（2）提高電動機轉速的方法：增加線圈______、增加磁體______、增大______?！敬鸢浮?/p>

電流方向

磁場方向

匝數(shù)

磁性

電流【解析】（1）[1][2]通電導體在磁場中受力方向與電流方向和磁場方向有關，要改變電動機的轉動方向可以改變線圈中的電流方向或者磁場方向。（2）[3][4][5]線圈匝數(shù)越多、磁體的磁性越強、通過線圈的電流越大，電動機轉到的速度就越快。考點突破考點1.通電導體受磁場力方向的判斷方法：（1）若作圖中出現(xiàn)，通常用“左手定則”直接判斷；（2）磁場對通電導體產(chǎn)生力的方向的變化情況可歸納為三類:①只有電流方向與原來相反，受力方向與原來相反；②只有磁場方向與原來相反，受力方向與原來相反；③電流方向和磁場方向都與原來相反，受力方向與原來相同。即“兩反則不變”。例1.（2022·四川省遂寧市第二中學校九年級期末）如圖，通電直導線在磁場中受力方向如圖A所示，請根據(jù)A圖在B圖中作出通電直導線在水平方向上的受力方向（“?”表示電流垂直紙面向里，“⊙”表示電流垂直紙面向外）?！敬鸢浮俊窘馕觥扛鶕?jù)左手定則，伸開左手，大拇指與其余四指垂直并在同一平面內(nèi)，手心對N極，四指指向紙面外，則大拇指指左，故受力方向為水平向左。如圖所示例2.（2022·黑龍江牡丹江·中考真題）【分析歸納，拓展提升】如圖甲是小雪自制的小風扇，使用時發(fā)現(xiàn)小風扇轉動，但風卻向后吹。小雪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(fā)現(xiàn)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(diào)后接入電路，閉合開關，發(fā)現(xiàn)銅棒ab向左運動，這表明___________；（3）保持電流方向不變，將磁體的兩極對調(diào)，閉合開關，發(fā)現(xiàn)銅棒ab向右運動，這表明___________；（4）根據(jù)實驗，要改變小風扇轉動方向，小雪應該___________；（5）請列舉一個和小風扇工作原理相同的用電器___________?！敬鸢浮?/p>

磁力

通電導體在磁場中受力的方向與電流方向有關

通電導體在磁場中受力的方向與磁場方向有關

改變電流方向（或對調(diào)電源正負極或將小風扇拆開后將磁極對調(diào)）

電吹風（或揚聲器或洗衣機或電動車等）【解析】（1）[1]銅棒ab本來靜止，當通電后發(fā)生了運動狀態(tài)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(diào)后接入電路，閉合開關，此時電流的方向發(fā)生了改變，這時發(fā)現(xiàn)銅棒ab由原來的向右運動變成向左運動，說明電流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(diào)，閉合開關，發(fā)現(xiàn)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）[4]要改變風扇的方向可以通過改變電流方向來調(diào)節(jié)，具體的方法可以對調(diào)電源正負極或將小風扇拆開后將里面電動機的磁極對調(diào)。（5）[5]和小風扇工作原理相同的用電器有電吹風、洗衣機或電動車等，因為它們都是利用通電線圈在磁場中受力而轉動的?？键c2.通電導體受磁場力的大小方法：通過對比，區(qū)別影響磁場對通電導體力的方向因素和影響磁場對通電導體力的大小的因素:（1）磁場對通電導體力的方向：磁場方向和電流的方向；（2）磁場對通電導體力的大?。捍艌鰪娙鹾碗娏鞯拇笮?。例3.（2022·全國·九年級專題練習）小明利用如圖所示裝置做“探究通電導體在磁場中受力的方向和大小與什么因素有關”實驗。（1）閉合開關，懸掛的導體棒向右運動，對調(diào)電源正負極后，發(fā)現(xiàn)導體棒向左運動，說明通電導體在磁場中受力方向與___________方向有關；（2）若要探究通電導體在磁場中受力的方向和磁場方向是否有關，接下來的操作是___________；（3）通電導體在磁場中受力的大小與什么有關？小明有兩個猜想：①與電流大小有關；②與磁場強弱有關；實驗采取的研究方法是___________，針對猜想①，可添加的器材是___________；針對猜想②，可添加的器材是___________；（4）小明由實驗得到啟發(fā)，想要導體棒持續(xù)左右搖擺，可采取的方法是___________?！敬鸢浮?/p>

電流

控制電流的方向不變，把N、S對調(diào)

控制變量法

滑動變阻器

磁性更強的磁鐵

把電源換成交流電源【解析】（1）[1]當閉合開關，觀察到導體ab在導