1、 20.4 电动机电动机 一、一、通电导体在磁场中的受力通电导体在磁场中的受力 通电导体在磁场中要受到_的作用，其受力方向与_方向和_方向有关。 二二、电动机电动机 原理：通电导线（线圈）在磁场中_。 能量转化：_能转化为_能。 构成：直流电动机由磁极、_、_、电刷等构成。 转向：电动机转动的方向与_方向和_方向有关。 转速：改变_或_就可以电动机的转动速度。 换向器作用：当线圈转到平衡位置时自动改变线圈中的_。 力 电流 磁场 受力运动 电 机械 线圈 换向器 电流 磁场 电流大小 磁场强弱 线圈中的电流方向 一一、通电导体在磁场中的受力通电导体在磁场中的受力 通电导体在磁场里受力的方向，跟
2、电流方向和磁感线方向有关。（当电流方向或磁感线方向两者中的 一个发生改变时， 力的方向也随之改变； 当电流方向和磁感线方向两者同时都发生改变时， 力的方向不变。 ） 当通电导线与磁感线垂直时，磁场对通电导线的力最大；当通电导线与磁感线平行时，磁场对通电导 线没有力的作用。 【例题【例题 1】小如图所示，导体棒 AB 向左运动，下列操作能使导体棒向右运动的是 A调换磁极 B换用干电池 C将导体棒 A、B 端对调 D向左移动滑动变阻器滑片 参考答案：参考答案：A 试题解析：试题解析：通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向与磁场方向和电流方向两个因素有关：一个是 二、电动机的转动二、电动机的转动 1
3、理解换向器的作用 当线圈转到线圈平面与磁感线方向垂直时（这个位置是线圈的平衡位置），两个电刷刚好接触两半环 间的绝缘部分，线圈由于惯性，还能稍微再转过一些。而线圈稍微转过一定角度后，两半环接触的电刷就 调换了，线圈中的电流方向也随之改变，从而保证了线圈能不停地转动下去。 2电动机不转的原因分析 电动机不能转动的原因很多，归纳起来主要有以下几种：轴与支架、换向器与电刷之间摩擦太大；线 圈平面刚好处在平衡位置；磁铁磁性太弱；电路中电流过小；电刷与换向器之间接触不良等。 【例题【例题 2】如图所示，在制作简易电动机的过程中，若要改变线圈的转动方向，可以 将电源的正负极对调；改变通电电流的大小； 换用
4、磁性更强的磁体；增加线圈的匝数； 把磁体的磁极对调。 A B C D 参考答案：参考答案：A 试题解析：试题解析：影响转动方向的因素是：磁场方向和电流方向，如果只改变磁场方向或只改变电流方向， 1有一台直流电动机模型，接入电路后能正常转动。现做如下调整，哪一种做法不改变原来电动机的转动 方向 A调换电动机中磁铁的磁极 B改变线圈中电流的方向 C改变线圈中电流的大小 D调换电源的正负极 2通电线圈在磁场里处于平衡位置时，下列说法中正确的是 A磁感线与线圈平面平行，线圈不受力 B磁感线与线圈平面垂直，线圈不受力 C磁感线与线圈平面平行，线圈受到平衡力 D磁感线与线圈平面垂直，线圈受到平衡力 3（2
5、018 广西校级一模）我们家中所使用的电冰箱、洗衣机、电风扇等用电器都装配有电动机。电动机是 根据下列哪种现象制成的 A通电导体在磁场中受到力的作用 B电流周围存在磁场 C磁场对放入其中的磁体产生磁力的作用 D电磁感应现象 4 （2018 红安模拟）如图是一种电磁铁式电动摇篮，当检测电路检测到摇篮某位置的永久磁铁快接近电磁 铁时，电磁铁工作，使摇篮受力加速，接近电磁铁后，电磁铁断电，以免对摇篮产生阻力，循环往复， 每次经过时拉一把，就像有人站地上晃秋千。简单说就是先拉后推的，是在快接近时电磁铁与永久磁铁 反相磁性拉过来，离开后转成同极性推出去。下列说法正确的是 A电动摇篮电路中电流的方向是一直
6、是不变的 B电动摇篮是将机械能转换成电能 C电动摇篮应用了磁极间的相互作用原理 D电动摇篮可以将电能全部转换成机械能 5小华在综合实践中自制的简易电动机示意图如图所示。矩形线圈由漆包线绕制而成，漆包线的两端分别 从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴。将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于 竖直面内，永磁铁置于线圈正下方。为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，则小华应将 A电池的正、负极对调一下 B在线圈正上方增加磁体 S 极 C左、右转轴下侧绝缘漆刮掉一半 D左、右转轴绝缘漆全部刮掉 6如图所示的实验中，闭合开关后，导体棒 ab 向右运动，这说明_对通电导体有力的作用；
7、 若要使 ab 向左运动，你的方法是_。 7（2018 陕西模拟）如图所示，是探究“磁场对通电导线的作用”的实验装置，当闭合开关 S 时，导线 a b 中电流的方向是从_（选填“a 到 b”或“b到 a” ） ，导线 ab 受到磁场力的作用而向左运动；如 果只改变电流方向，那么导线 ab将向_运动。科学家在该实验基础上发明了电动机，实现了把_ _能转化为机械能。 8通电导体在磁场中要受到力的作用，如果只改变电流方向，导体的_方向随之改变；如果只改变磁 感线方向，导体的_方向也随之改变，这说明通电导体在磁场中的受力方向跟_和_都有 关系。 9如图所示家用电器中，应用直流电动机工作的是 A 家用电
8、风扇 B 电动剃须刀 C 抽油烟机 D 电吹风机 10（2018 济宁模拟）小华把一个正在发光的灯泡放到 U 形磁体中间，惊讶的发现了灯丝突然晃动起来。 下列说法正确的是 A灯丝晃动是一种电磁感应现象 B灯丝晃动是磁场对电流的作用 C磁体对钨这种材料有吸引作用 D灯丝晃动是内能转化成了机械能 11（2018 陕西模拟）如图所示的装置中，当闭合开关，导体 ab 就会运动起来，下列说法正确的是 A此现象说明磁可以生电 B电动机是利用图示装置原理来工作的 C导体 ab运动方向与电流方向无关 D同时调换蹄形磁铁两极和电源的正负极可以改变导体 ab 的运动方向 12（2018 乐山模拟）如图所示的家用电
9、器中，利用电动机原理工作的是 A 电饭锅 B 电风扇 C 笔记本电脑 D 动圈式话筒 13（2018 保定一模）电动自行车以其快速、安全、环保等特点迅速风靡大街小巷。电动自行车运动过程 中所发生的能量变化是 A电能转化为机械能 B化学能转化为机械能 C化学能转化为电能，再转化为机械能 D电能转化为化学能 14随着生活水平的提高，扫地机器人逐步进入普通家庭。如图所示。扫地机器人具有主动躲避障碍物、 自动吸尘、自动返回充电等诸多智能功能，以下关于扫地机器人说法正确的是 A机器人在自动吸尘过程中利用了气体流速与压强的知识 B机器人内电动机制作原理是磁场对通电导体有力的作用 C机器人在自动充电过程中主
10、要把化学能转化为电能 D机器人内部的集成电路部分主要使用了半导体材料 15小明通过学习得到下面几个结论，请帮他补充完整： （1）实验表明，通电导体在磁场中会受到力的作用，受力的方向跟_方向和_方向有关。 （2）要使直流电动机中的线圈连续平稳地转动，必须使线圈一到_时就能自动改变线圈里的_ _，使它受力的方向总是相同的。在直流电动机里，完成这一任务的装置叫_。 （3）电动机可以把_能转化成_能。 16研究电动机的工作过程。 （1）电动机的工作原理是磁场对_ 有力的作用。图甲中，线圈左右两边框 ab、cd 的受力方向相 反， 其原因是_。 线圈从图示位置再转动_度后线圈将恰好达到平衡位置， 并最终
11、停在该位置。 （2）图乙中的线圈可以持续转动，是因为它加装了_，该装置能在线圈_（选填“刚转到”“即 将转到”或“刚转过”）平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。 （3）图丙所示的电动机模型中，调换模型中器件_ （填图中的序号）的放置可以方便改变电动 机的转动方向。通电后电动机模型的线圈不转动，用手拔一下，线圈就连续转动起来，则刚才线 圈不转动的原因是_。 17（2018 黄梅期中）如图所示为人们所喜爱的电动自行车，它具有轻便、节能、环保等特点。只要将图 中车钥匙插入锁孔并顺时针旋转一下，车子就通电了，但不会行驶。这车钥匙实质相当于一个 _，跨上自行车将右手把向后旋转，车子就能前进，并且向后旋
12、转的角度越大，车速就越快。 给电动车充电时，电瓶相当于_，将_能转化为_能。 18（2018 扬州）安装直流电动机模型时，要改变直流电动机的转动方向，可以 A将磁体的 N、S 极对调 B将电源的正、负极和磁体的 N、S 极同时对调 C改变磁性强弱 D改变磁性强弱和电流大小 19（2018 宿迁）如图所示，干电池底部吸有强磁铁（可导电），在干电池的正极上支有一“门”字形导线 框，导线框 B 侧和套在强磁铁上导电圆环 C 连接，导线框和圆环 C 能够一起绕干电池持续转动，圆环 C 在转动过程中与强磁铁接触良好。导线框转动的动力来源 A只有线框 A 侧受到磁场对电流的作用 B只有线框 B 侧受到磁场
13、对电流的作用 C线框 A 侧、B 侧都受到磁场对电流的作用 D线框 A 侧、B 侧都不受到磁场对电流的作用，是受到的其它外力 20（2017 乐山卷）下列电器中，利用电动机原理工作的是 A电磁铁 B电风扇 C日光灯 D电热水器 21（2017 柳州卷）如图所示的用电器中，利用电动机工作的是 A B C D 22（2017 黄冈卷）下列关于电和磁的说法正确的是 A金属导体中的电流方向与导体中自由电子定向移动方向相同 B家庭电路中同时工作的用电器总功率越大，通过电能表的电流越大 C磁场中某点的磁场方向与该点小磁针静止时南极的指向相同 D电动机是根据通电导体在磁场中受力的原理工作的 23（2018
14、桂林）电动机是将_能转化为_能的装置。 24（2018 安徽）实验发现，两条平行放置的直导线，当通以相同的电流时相互吸引（如图），这是因为 电流能够产生磁场，而磁场对电流又有力的作用。我们可以这样分析它的受力，对 a 导线：通电导线 b 产生的磁场对它具有向右的作用力；对 b 导线：_。 25（2018 恩施州）如图，闭合开关后，轨道上的金属杆 ab 将向_（选填“左”或“右”）移动，通电 后金属杆运动起来，此过程中能量的转化是_。 26（2018 怀化）扬声器是把电信号转化成_信号的一种装置，它的原理跟_（填“电动机” 或“发电机”）原理相似。 27（2018 泰州）如图所示，导体 AB 棒
15、放在处于蹄形磁体磁场中的水平金属轨道上。 （1）接通电源，这时会看到导体 AB 运动起来，这表明_有力的作用。 （2）保持磁场方向不变，改变导体 AB 中的电流方向，导体 AB 的运动方向_（填“不变”或“改 变”）。 （3）通电后导体 AB 运动的过程中，是把_能转化为_能的过程。 28（2017 岳阳卷）如图，闭合开关，导体 ab 向左运动，若只改变电流方向，ab 会向_（选填“左” 或“右”）运动；以此为原理可制成_（选填“电动机”或“发电机”）。 29（2018 昆明）在探究“电动机为什么会转动”的实验中： （1）我们首先想到的是磁体间发生相互作用是因为一个磁体放在了另一个磁体的磁场中
16、，那么通电导 体周围也存在_，磁体会对通电导体产生力的作用吗？ （2）如图所示，将一根导体 ab 置于蹄形磁铁的两极之间，未闭合开关前，导体_，闭合开关 后，导体_，说明磁场对_导体有力的作用。 （3）断开开关，将图中磁铁的 N、S 极对调，再闭合开关，会发现导体 ab 的运动方向与对调前的运动 方向_，说明通电导体在磁场中的受力方向与_有关。 （4）断开开关，将图中电源的正、负极对调，再闭合开关，会发现导体 ab 的运动方向与对调前的运 动方向_，说明通电导体在磁场中的受力方向与_有关。 （5）如果同时改变磁场方向和电流方向，_（填“能”或“不能”）确定受力方向与磁场方向或电 流方向是否有关
17、。 30（2017 潍坊卷）同学们在制作电动机模型时，把一段粗漆包线烧成约 3cm 2cm 的矩形线圈，漆包线在 线圈的两端各伸出约 3cm。然后，用小刀刮两端引线的漆皮。用硬金属丝做两个支架，固定在硬纸板 上。两个支架分别与电池的两极相连。把线圈放在支架上，线圈下放一块强磁铁，如图所示。给线圈 通电并用手轻推一下，线圈就会不停的转下去。 （1）在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮，刮线的要求是_（填选项“A”或“B”）。 A两端全刮掉 B一端全部刮掉，另一端只刮半周 （2）线圈在转动过程中_能转化为_能。 （3）小华组装好实验装置，接通电源后，发现线圈不能转动，写出一条可能造成该现象的原因_ _
18、。 31（2017 酒泉卷）盛夏的晚上，房间很热，小强打开电风扇，感到风吹到身上凉快。根据以上情景结合 所学物理知识分析并简要回答下列问题： （1）风吹到身上感到凉快的原因； （2）电风扇内的电动机工作的原理。 3A【解析】电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的，故 A 符合题意；电流周围存在磁 场，是电流的磁效应，这一现象是电磁铁的原理，故 B 不符合题意；磁场的基本性质是对放人其中的磁 体产生磁力的作用，故 C 不符合题意；电磁感应现象是发电机的原理，故 D 不符合题意，故选 A。 4C【解析】A、由题意可知电动摇篮电路中电流的方向是不断变化的；B、电动摇篮是将电能转换成机械
19、能的；C、电动摇篮应用了磁极间的相互作用原理；D、电动摇篮不可能将电能全部转换成机械能。故选 C。 5C【解析】电池的正、负极对调一下，改变了磁场方向，在线圈正上方增加磁体 S 极，增强了磁场强弱， 而磁场方向和磁场强弱都不能使线圈能连续转动，故 AB 错误；将左、右转轴的漆皮下侧绝缘漆刮掉， 或一端全部刮掉，另一端只刮半周，这样在一个半周内受到磁场的力的作用为转动，另一个半周没有电 流通过，不受磁场力的作用，利用惯性转动，这样才能使线圈在磁场中持续转动下去，如果两端的漆皮 都刮掉，线圈每转过半圈，受力方向发生变化，会来回摆动，故 C 正确，D 错误。故选 C。 6磁场 对调电源两极（或对调磁
20、体的两极） 【解析】导体棒发生运动是因为放在了磁场中，故是磁场对导体产生了力的作用。要使力的方向发生变 化，可以改变磁场方向或电流方向，即对调电源两极或对调磁体的两极。 7a 到 b 右 电 8受力 受力 电流方向 磁感线方向 【解析】通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关，若只改变电流方向，则导体受力方向 会随之改变；若只改变磁感线方向，则导体的受力方向也随之改变； 9B【解析】电风扇、抽油烟机、电吹风都是直接应用于家庭电路中的用电器，其中的电动机是交流电动 机；电动剃须刀是用电池提供直流电的，所以里面的电动机是直流电动机。故选 B。 10B【解析】有电流通过的灯丝置于磁场中，灯丝
21、发生晃动，说明了通电导体在磁场中受到力的作用（或 磁场对电流有力的作用），在这个过程中，是电能转化为机械能，故 ACD 错误，B 正确；故选 B。 11B【解析】A、当闭合开关、导体 ab 中有电流通过时，导体 ab 就会运动起来，此现象说明通电导线在 磁场中受力的作用，故 A 错误；B、电动机是利用图示装置原理来工作的说法正确，故 B 正确；C、导 体 ab 运动方向与电流方向和磁场方向都有关，故 C 错误；D、当电流方向和磁场方向有一个方向发生 改变时，导体 ab 的运动方向就发生改变，如果两个同时改变则导体 ab 运动方向不变，故 D 错误；故 选 B。 12B【解析】电动机的原理是通电
22、导体在磁场中受到力的作用转动，工作过程中将电能转化为机械能，A、 电饭锅工作时将电能转化为内能，不符合题意；B、电风扇工作时将电能转化为机械能，符合题意；C、 笔记本电脑工作时将电能转化为光能和机械能 （声音） ， 不符合题意； D、 动圈式话筒工作时将声音 （机 械能）转化为电能，不符合题意；答案选 B。 13C【解析】电动自行车在行驶过程中由蓄电池供电，蓄电池供电时将化学能转化为电能，电动机将电能 转化为自行车的动能（机械能）。故选 C。 14ABD【解析】吸尘器工作时，由于其内部空气流速增大，压强减小，所以尘土在周围大气压的作用下 被压入吸尘器中，故 A 正确；机器人内电动机制作原理是磁
23、场对通电导体有力的作用，故 B 正确；机 器人在自动充电过程中主要把电能转化为化学能的过程，故 C 错误；机器人内部的集成电路部分主要 使用了半导体材料，故 D 正确，故选 ABD。 15（1）电流 磁场 （2）平衡位置 电流方向 换向器 （3）电 机械 16（1）电流（或通电线圈） 电流方向不同 90 （2）换向器 刚转过 （3） 摩擦力较大 【解析】（1）电动机的工作原理是磁场对电流（或通电线圈）有力的作用。线圈受力方向与电流 方向和磁场方向有关；甲图中，线圈左右两边框 ab、cd 的受力方向相反，是因为两侧的电流方向 不同。当线圈从图示位置再转动 90 度后，线圈将恰好达到平衡位置，此时
24、受力平衡，最终会停在 该位置。 （2）乙图中的线圈可以持续转动，是因为它加装了换向器，它能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变 线圈中的电流方向。 （3）因为线圈受力方向与电流方向和磁场方向有关，所以丙图所示的电动机模型中，调换器件的 放置，即改变磁场的方向，可方便改变电动机的转动方向。卡住和转动后摩擦力是不同的，卡住是 静摩擦力，转动后是滑动摩擦力，静摩擦力力可以比滑动摩擦力大；故若线圈的轴与轴架间的摩擦力 太大，电动机可能被卡住，即使拨动，由于动摩擦力小于静摩擦力的缘故，也会转动。 17开关 用电器 电 化学 【解析】如图为人们所喜爱的电动自行车，它具有轻便、节能、环保等特点，只要将图中车钥匙
25、插入 锁孔并顺时针旋转一下，车子就通电了，但不会行驶，这车钥匙其实就是一个开关，跨上自行车将右 手把向后旋转，车子就能前进，并且向后旋转的角度越大，车速越快，给电动车充电时，电瓶相当于 用电器，将电能转化为化学能能。 18A【解析】AB、要想改变电动机的转动方向，可对调磁铁两极或改变线圈中电流的方向，二者同时改 变时， 电动机转动方向不变； 故 A 正确、 B 错误； CD、 电动机的转动方向跟电流方向和磁场方向有关， 和电流大小、磁性强弱无关，故 C、D 错误。故选 A。 19B【解析】干电池底部吸有强磁铁，周围存在磁场，导线框 B 侧和套在强磁铁上导电圆环 C 连接，则 线框 B 侧有电流
26、通过（即线框 B 侧是通电导体），所以线框 B 侧受到磁场对电流的作用力而运动；而 线框 A 侧没有通电，所以 A 侧没有受到磁场的作用力；故 B 正确，ACD 错误。故选 B。 23电 机械 【解析】所谓电动机，即通电能动，故是消耗电能产生机械能，即它就是将电能转化为机械能的装置， 电动机就是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的。 24通电导线 a 产生的磁场对它具有向左的作用力 【解析】由题知，两直导线通以相同的电流时相互吸引；对 a 导线：通电导线 b 产生的磁场对它具有 向右的作用力；由于物体间力的作用是相互的，对 b 导线：通电导线 a 产生的磁场对它具有向左的作 用力。 25
27、右 电能转化为机械能 【解析】如图，闭合开关后，磁场的方向是向下的，电流的方向是从 b 到 a，根据左手定则可知，轨道 上的金属杆 ab 将向右移动；此过程中能量的转化电能转化为机械能。 26声 电动机 【解析】扬声器是把电流信号转化为声音信号的装置；当扬声器中的线圈中通过变化电流时，线圈会 受到永久磁铁的磁场力的作用，而带动与线圈相连的纸盆振动，将电信号转化成声信号，因此与电动 机的原理一致。 27（1）磁场对通电导体 （2）改变 （3）电 机械 【解析】（1）接通电源，这时会看到导体 AB 运动起来，说明磁场对通电导体有力的作用； （2）通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关，
28、只要有一个因素改变，导体的受力方 向就会改变；所以保持磁场方向不变，改变导体 AB 中的电流方向，导体 AB 的运动方向改变； （3） 通电后导体 AB 运动的过程中，消耗了电能，得到了导体运动的机械能， 即把电能转化为机械能。 28右 电动机 【解析】通电导体在磁场中受力的作用，作用力的方向与磁场方向和电流方向有关。应用此原理可制 成电动机。 29（1）磁场 （2）静止不动 运动 通电 （3）相反 磁场方向 （4）相反 电流方向 （5）不能 30（1）B （2）电 机械 （3）电源电压较低 【解析】（1）在实验中影响线圈的转向的因素有电流的方向和磁场的方向，为了使线圈能持续转动， 采取将线圈一头的绝缘漆刮去， 另一头刮去一半的办法， 相当于一个简易的“换向器”来改变通入线圈的 电流方向，故选 B； （2）根据电动机的原理可知，电动机能转动的原因是通电线圈在磁场中受磁力的作用而转动，线圈在 转动过程中消耗电能转化为机械能； （3）小华组装好实验装置，接通电源后，发现线圈不能转动，可能是电源电压较低、磁场太弱或开始 线圈处在平衡位置。 31（1）电风扇转动时，加快了室内空气的流动，使人体表面汗液的蒸发加快，从而加快吸收人体更多的 热量；（2）通电线圈在磁场中受力转动。