探究电动机转动的原理 能力提升 初中物理沪粤版九年级下册（2022~2023学年）

第十七章第十七章电动机与发电机第2节探究电动机转动的原理能力提升能力提升1．图示为直流电动机的工作原理图。线圈abcd处于向右的磁场中，两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘；A和B是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。在图示位置，电流沿dcba流过线圈，dc边受到磁场的作用力向下，则（）A．线圈在图示位置时，ab边受到磁场的作用力向下B．线圈由图示位置转过180o时，电流沿dcba流过线圈C．线圈由图示位置转过180°时，dc边受到磁场的作用力向下D．线圈由图示位置转过180°时，ab边受到磁场的作用力向下【答案】D【解析】通电导体在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向有关，其中之一发生改变，则受力方向发生改变。A．根据题意知道，此时dc边受到磁场的作用力向下，由于ab边中电流方向与dc中电流方向相反，而磁场方向相同，所以ab边受到磁场的作用力与dc边受到磁场的作用力相反，即ab边受到磁场的作用力向上，故A错误；B．由图知道，线圈由图示位置转过180o时，电流沿abcd流过线圈，故B错误；C．线圈由图示位置转过180°时，dc边中电流的方向反向，则受力方向改变，即dc边受到磁场的作用力向上，故C错误；D．线圈由图示位置转过180°时，ab边中电流的方向反向，则受力方向改变，即ab边受到磁场的作用力向下，故D正确。故选D。2．如图所示，当闭合开关的瞬间，导体棒AB水平向右运动；若同时对调电源与磁体的两极，再次闭合开关时，导体棒AB的运动方向是（）A．水平向右 B．水平向左 C．竖直向上 D．竖直向下【答案】A【解析】通电导体在磁场中的受力方向与电流的方向和磁场的方向有关，同时对调电源与磁体的两极，即同时改变电流的方向和磁场的方向，则导体受力方向不变，还是水平向右运动。故选A。3．旱冰鞋的四个轮子会发光，原理是滑动的时候正在做切割磁感线运动。下列选项中和子发光的原理相同的是（）A．①通电导线在磁场受到了力的作用 B．②动圈式话筒C．③电磁继电器 D．④奥斯特实验【答案】B【解析】旱冰鞋的四个轮子会发光，原理是滑动的时候正在做切割磁感线运动，产生感应电流，属于电磁感应现象。A．①中线圈在磁场中转动，应用通电导线在磁场受到了力的作用，故A不符合题意；B．②中动圈式话筒的工作原理是电磁感应原理，故B符合题意；C．③中电磁继电器利用电流的磁效应工作的，故C不符合题意；D．④中奥斯特实验说明通电导体周围存在磁场，故D不符合题意。故选B。4．线圈abcd转动过程中经过下图中的甲、乙位置时，导线ab所受磁场力的方向()A．相反，是由于磁场方向相反了B．相反，是由于流过ab的电流方向相反了C．相同，是由于磁场方向、流过ab的电流方向都改变了D．相同，是由于磁场方向、流过ab的电流方向都没改变【答案】B【解析】由题图可知，本题研究的是电动机的工作原理，在磁场方向一定时，通电线圈的受力方向与电流方向有关，由于ab边在甲图中受到向上的力，由于换向器的作用，改变了ab边中的电流方向，因此乙图中受到向下的力，磁场力方向改变．5．手机无线充电方便了人们的生活，其中电磁感应无线充电是应用最多的无线充电方案．如图所示，它的原理是送电线圈通过一定频率的交流电，线圈的周围形成交变的磁场，通过电磁感应在受电线圈中产生一定的感应电流，从而将能量从发射端转移到接收端．下列选项中和受电线圈工作原理相同的是（）A．扬声器 B．.电磁继电器 C．.动圈式话筒 D．.电动机【答案】C【解析】A、扬声器是利用通电导体在磁场中受力运动的原理工作的，故A错误；B、电磁继电器利用的是电流的磁效应，故B错误；C、动圈式话筒是利用电磁感应原理将声音信号转化为电信号的装置，故C正确；D、电动机利用通电导体在磁场中受力运动的原理工作的，故D错误．故选C．点睛：无线充电器是指利用电磁感应原理进行充电的设备，原理类似于变压器．在发送和接收端各有一个线圈，发送端线圈连接有线电源产生电磁信号，接收端线圈感应发送端的电磁信号从而产生电流给电池充电；分析各图中实验原理分析解答．6．某校刚刷完地坪漆的地下室内。弥漫着刺鼻的油漆味。为加快排出易燃、有毒气体，兴趣小组设计了如图所示的可调直流排气扇。直流电动机的工作原理是______。在讨论时，物理老师指出该方案的不足：每当线圈平面转过与磁感线相______（平行/垂直）的位置时，换向器自动改变线圈中电流的方向，电路处于“通路→断路→通路”快速切换状态，极易激发电火花，成为火灾隐患。【答案】通电线圈在磁场中受力转动

垂直【分析】通电导体在磁场中受到力的作用；换向器的作用是：线圈刚转过平衡位置时，便会自动改变线圈中电流的方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈继续转动。【解析】直流电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动；换向器是在线圈转过平衡位置的一瞬间改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使得线圈能够持续转动，平衡位置即为线圈平面与磁感线垂直的位置。7．在研究“磁场对通电导体的作用”实验中。(1)利用如图所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在a、b之间接入______（选填“灵敏电流计”或“电源”），根据该原理可制成______；(2)在乙图中，通电后cd段导线受磁场力F1的方向为竖直向下，此时，ab段导线所受磁场力F2的方向是竖直向上，F1与F2不是一对平衡力，这是因为两个力______；(3)要使图乙中的线圈持续转动，应在其外部加装换向器，自动改变线圈中的______。图乙中的设备将电能转化为______。【答案】电源

电动机

不在一条直线上

电流方向

机械能【解析】(1)利用如图所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在a、b之间接入电源，研究通电导线在磁场中的受力，根据该原理可制成电动机。(2)在乙图中，通电后cd段导线受磁场力F1的方向为竖直向下，此时，ab段导线所受磁场力F2的方向是竖直向上，F1与F2不是一对平衡力，这是因为两个力不在一条直线上，不满足平衡力的条件。(3)要使图乙中的线圈持续转动，应在其外部加装换向器，自动改变线圈中的电流方向，使力的方向与运动方向相一致。图乙中的设备消耗将能，并将其转化为机械能。8．如图所示，导体AB棒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_______（不变/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。【答案】磁场对通电导体

改变

电

机械【解析】(1)由图知道，导体放置在磁场中，根据题意知道当接通电源时，会看到导体AB运动起来，则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作用；且所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，即只要有一个因素改变，导体的受力方向就会改变；所以，若保持磁场方向不变，改变导体AB中的电流方向，则导体AB的运动方向会改变。(3)通电后导体AB运动的过程，是消耗了电能，得到了导体运动的机械能，所以此过程是把电能转化为机械能。9．电磁旋转实验早在1812年，丹麦物理学家奥斯特就有了电磁之间是统一的想法。1820年春，奥斯特在他的讲座上当众展示了一个精彩的实验：在直导线附近（导线需要南北放置），放置一枚小磁针，当导线中有电流通过时，磁针发生了偏转。后通过深入的实验研究，当年的7月份奥斯特发表论文，揭示了电流的磁效应。1821年，英国物理学家法拉第重复完成奥斯特实验，并亲手做了其它许多实验，如图甲所示，就是著名的电磁旋转实验装置，图乙为这一装置的结构简图，其中A是可动磁铁，B是固定导线，C是可动导线，D是固定磁铁，黑色部分表示水银。实验现象是：如果通电导线B附近只有磁铁A的一个极N，磁铁A就会围绕导线B旋转；反之，通电导线C也会围绕固定磁铁D的磁极N旋转，这一装置实际上就是最早的电动机。请根据上述阅读材料，回答下列各题：(1)下图所示装置中，与法拉第电磁旋转实验工作原理一致的是_____A．线圈转动时，小灯泡发光B．电路接通时，小磁铁和螺钉一起转动C．电路接通时，线圈转动D．电路接通时，电铃不停地响(2)实验研究表明：通电导线与磁铁间相互作用力的方向与通电导线中的电流方向和磁铁产生的磁场方向有关。由此可知图所示的装置接通电源后，从上向下看，当磁铁A绕通电导线B逆时针旋转时，通电导线C将绕磁铁D_____