电动机 磁生电浙教版 八年级科学下册【思维导图+知识提要+典例提升】 含答案解析

1.4-1.5电动机磁生电【思维导图】【知识点全掌握】磁场对通电导体的作用通电导体在磁场里，会受到力的作用。（2）通电导体在磁场里，受力方向与电流方向和磁场方向有关。电动机（1）基本结构：转子（线圈）、定子（磁体）、电刷、换向器电刷的作用：与半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。换向器的作用：使线圈一转过平衡位置就改变线圈中的电流方向。（2）原理：通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成的。通电线圈在磁场中的受力大小跟电流（电流越大，受力越大）有关。通电线圈在磁场中的受力大小跟磁场的强弱（磁性越强，受力越大）有关。通电线圈在磁场中的受力大小跟线圈的匝数（匝数越大，受力越大）有关。直流电动机的工作原理：甲：电流方向和力的方向如图所示，线圈顺时针转动。乙：线圈转到平衡位置时，两电刷恰好接触两半环间的绝缘部分；线圈由于惯性继续转动，转过平衡位置后，电流改变方向。丙：ab和cd的电流方向与图甲相反，受力方向也相反，线圈仍顺时针转动。丁：线圈又转到平衡位置，换向器又自动改变电流方向。（3）应用：直接电动机：电动玩具、录音机、小型电器等交流电动机：电风扇、洗衣机、家用电器等。（4）特点：结构简单、控制方便、体积小、效率高。3.电磁感应现象（1）电磁感应现象是英国的物理学家法拉第第一个发现的。（2）电磁感应：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流。感应电流：由于电磁感应产生的电流叫感应电流。电流中感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向和磁场方向有关。电磁感应现象的能量转化：把机械能转化为电能。4.发电机（1）构造：由磁体、线圈、滑环、电刷组成，与电动机相似，但没有电动机的换向器。（2）工作原理：发电机是根据电磁感应原理工作的，是机械能转化为电能的机器。【例题精析】（2021•湖州）如图是动圈式话筒的部分结构。声波使振膜左右振动，连接在振膜上的线圈也随之一起振动，切割永磁体的磁感线产生电流，此过程中（）A．利用了电磁感应原理 B．利用了通电导体在磁场中受力的原理 C．利用了电流的磁效应 D．产生了直流电【解答】解：声波使振膜左右振动，连接在振膜上的线圈也随之一起振动，线圈做切割永磁体的磁感线运动，会产生电流，这是电磁感应现象；线圈来回振动时，切割磁感线的方向会发生变化，产生的感应电流的方向也会发生改变，产生的是交流电；故BCD错误，A正确。故选：A。（2021•丽水）丽水处州府城一角的磨盘特别受小孩青睐。当人推着磨盘转动时，磨盘上竖着的“丽水”两字和其周围墙壁上的灯同时亮起（如图）。下列四幅图中能反映其工作原理的是（）A． B． C． D．【解答】解：当人推着磨盘转动时，磨盘上竖着的“丽水”两字和其周围墙壁上的灯同时亮起，能产生电，所以其工作原理是电磁感应现象；A、该装置是奥斯特实验，说明通电导线周围存在着磁场，不能反映题中“磨盘”的工作原理，故A不符合题意；B、该装置没有电源，金属棒在磁场中做切割磁感线运动，电路中就会产生电流，这是电磁感应现象，能反映题中“磨盘”的工作原理，故B符合题意；C、该装置是电磁铁，即说明了电流具有磁效应，不能反映题中“磨盘”的工作原理，故C不符合题意；D、该装置是电动机原理实验，即说明通电导线在磁场中受力的作用，不能反映题中“磨盘”的工作原理，故D不符合题意。故选：B。（2019•宁波）磁共振成像是一种较新的医学成像技术，它采用强静磁场和变化磁场使人体组织成像。若携带金属物做磁共振成像，强静磁场会吸引铁质物品，变化磁场会使携带的金属中产生感应电流，从而使金属发热而灼伤病人，重则危及生命。上述说明中，没有涉及的知识是（）A．铁在磁场里会被磁化 B．磁能生电 C．电流的热效应 D．同名磁极相互排斥【解答】解：从文本提取信息，然后跟选项进行对照即可：A、文本：强静磁场会吸引铁质物品﹣﹣说明铁在磁场会被磁化；故A正确。B、文本：变化磁场会使携带的金属中产生感应电流﹣﹣电磁感应（磁生电）；故B正确。C、文本：使金属发热而灼伤病人（电流流过金属导体，金属导体发热）﹣﹣电流的热效应；故C正确。D、文本未提及磁极间的相互作用，故D错误。故选：D。（2019•衢州）为研究“通电螺线管磁性强弱与有无铁芯的关系”，小科设计了如图1电路。（1）强弱判断：通电螺线管吸引大头针数量越多，表示其磁性越强。（2）具体操作：①将无铁芯的螺线管接入电路，把变阻器滑片P移至最下端，闭合开关S，发现螺线管吸引大头针数量较少。②断开开关S，在螺线管中插入铁芯，将变阻器滑片P稍向上移，闭合开关S，发现螺线管吸引大头针数量较多。（3）评价交流①上述实验，没有进行多次实验，且存在的错误是没有控制电流大小相同。②通电螺线管磁性强弱无法用肉眼直接观察，本实验用吸引大头针数量反映磁性强弱。图2所示实验采用的方法与之相同的有AB。【解答】解：（1）实验中通过通电螺线管吸引大头针数目的多少来反映通电螺线管磁性的强弱，通电螺线管能吸引大头针的数量越多，通电螺线管的磁性越强；（3）①本实验为研究“通电螺线管磁性强弱与有无铁芯的关系”，上述实验，没有进行多次实验，实验中，没有插入铁芯时把变阻器滑片P移至最下端，插入铁芯后将变阻器滑片P稍向上移，导致两次的电流不同，即没有控制电流大小相同，这是错误的。②为判断通电螺线管的磁性强弱，实验时采用通电螺线管吸引大头针多少来确定，这种科学研究方法是转换法，A、用木块移动距离反映钢球的动能大小，也采用了转换法；B、海绵的形变程度越大，表示压力作用效果越明显，也采用了转换法；C、用黄豆和芝麻混合后量筒读数变小反映分子间存在间隙，不是转换法，而是类比法。故选AB。故答案为：（1）强；（3）①没有控制电流大小相同；②AB。【习题巩固】一．选择题（共8小题）1．新型智能手机无线充电技术原理如下：当交变电流通过充电底座中的线圈时，线圈产生磁场，如图所示，带有金属线圈的智能手机靠近该磁场就能产生电流，通过“磁生电”来实现充电。下列设备也是利用“磁生电”原理工作的是（）A．电铃 B．发电机 C．电动机 D．电磁起重作用【解答】解：带有金属线圈的智能手机靠近该磁场就能产生电流，这是电磁感应现象；AD、电铃、电磁起重机的主要部件是电磁铁，是利用电流的磁效应工作的，故AD错误；B、发电机的工作原理是电磁感应，是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中有感应电流产生，发电机工作原理是磁生电，故B正确。C、电动机工作原理是通电导体在磁场中受力而运动，故C错误。故选：B。2．小明将微风电风扇与小灯泡按如图所示的电路连接并进行实验，用手快速拨动风扇叶片，这时发现小灯泡发光，微风电风扇居然变成了“发电机”。关于该实验，下列说法正确的是（）A．电风扇发电过程是把电能转化为机械能 B．小灯泡发光是把光能转化为电能 C．电风扇发电的原理是电磁感应 D．电风扇发电的原理是通电导线在磁场中受到力的作用【解答】解：电风扇的转速越快，电流越大，灯泡就越亮，在发电的过程中，消耗了机械能，转化为了电能，是利用了电磁感应原理；故AD错误；C正确；小灯泡发光是将电能转化为光能和热能，故B错误。故选：C。3．如图所示，新型智能手机无线充电技术应用了电磁感应原理，当交变电流通过充电底座中的线圈时，线圈产生磁场，带有金属线圈的智能手机靠近该磁场就能产生电流，通过“磁生电”来实现充电。下列设备也是利用“磁生电”原理工作的是（）A．发电机 B．电动机 C．电烙铁 D．电磁起重机【解答】解：A、发电机的工作原理是电磁感应，是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中有感应电流产生，发电机工作原理是磁生电，故A正确。B、电动机工作原理是通电导体在磁场中受力而运动，故B错误。C、电流通过电烙铁时产生热量，所以电烙铁是根据电流的热效应来工作，故C错误。D、电磁起重机在有电流通过时产生磁场，工作原理是电流的磁效应，故D错误。故选：A。4．将小电动机与小灯泡按如图所示的电路连接，在小电动机转轴上绕线，然后用力拉线，使电动机转动，在电动机转动过程中，小灯泡发光。有关该现象有下列几种说法，其中正确的是（）①此时电动机是电源②这是一种电磁感应现象③这是电流的磁效应④此电动机转速越快，灯泡越亮A．①②③ B．①③④ C．①②④ D．②③④【解答】解：在小电动机转轴上绕线，然后用力拉线，使电动机转动，此时电动机相当于发电机，利用了电磁感应原理，不是电流的磁效应，而是磁产生了电，电动机对外供电，相当于电源，使小灯泡发光；电动机转速越快，产生的感应电流越大，则灯泡越亮，故①②④正确。故选：C。5．跳绳也可以“发电”。用一根带有绝缘皮的长铜导线做跳绳，将它的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连，摇动跳绳时，发现灵敏电流计的指针左右摆动。则（）A．向任意方向摇绳均可产生电流 B．电流方向与绳子运动方向无关 C．此过程中机械能转化为电能 D．跳绳发电属于电流的磁效应【解答】解：A、用一根导带有绝缘皮的长铜导线做跳绳，将跳绳的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连，摇动“跳绳”时，导体在地磁场做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流，由于地磁场是南北方向的，因此摇绳时要尽量东西方向站立，这样才会直接切割磁感线，故A错误；B、感应电流方向与绳子运动方向、磁场的方向有关，故B错误；CD、跳绳发电属于电磁感应现象，根据此原理可制成发电机，在工作过程中将机械能转化为电能，故C正确，D错误。故选：C。6．下列关于直流电动机的线圈中的电流方向和外部电流的方向的说法中，正确的是（）A．线圈中的电流和外部电路中的电流方向都是不变的 B．线圈中的电流和外部电路中的电流方向都是变化的 C．线圈中的电流方向是不变的，外部电路中的电流方向是改变的 D．线圈中的电流方向是变化的，外部电路中的电流方向是不变的【解答】解：对于直流电动机，即只能用直流电源来供电，所以电动机的外部电流的方向是不变；而电动机能持续的转动下去，即线圈中的电流必须在线圈转过平衡位置后就需要通过换向器改变一次方向，所以线圈中的电流方向是变化的。故选：D。7．电动汽车逐渐被更多的家庭认可，它是以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的车辆，其对环境影响相对传统汽车较小，图中能说明电动汽车电机工作原理的是（）A． B． C． D．【解答】解：电动汽车电机是电动机，电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的；A、图中是奥斯特实验的装置图，说明了通电导体周围存在磁场，故A不符合题意；B、图中是磁极间的相互作用，故B不符合题意；C、当闭合开关后，通电线圈在磁场中受力转动，是电动机的原理，故C符合题意；D、图中没有电源，当导体在磁场中做切割磁感线运动时，小灯泡会发光，说明会产生感应电流，这是电磁感应现象，是发电机的原理，故D不符合题意。故选：C。8．小应自制了一个直流电动机模型，如图所示。回形针做成两个支架，分别与电池两极相连。用漆包铜线绕成一个线圈，以线圈引线为轴，用小刀刮去轴的一端全部绝缘漆，另一端只刮去上半周绝缘漆。将线圈放在支架上，磁体放在线圈边，闭合开关，轻轻拨动线圈，此时线圈顺时针转动，则下列说法错误的是（）A．若仅改变磁极方向，线圈会逆时针转动 B．若再增加一节干电池，线圈转动速度加快 C．刮去上半周绝缘漆，作用相当于换向器 D．工作时将机械能转化为电能【解答】解：A、电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的，且所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，故仅改变磁感线的方向可以改变线圈转动的方向，若仅改变磁极方向，线圈会逆时针转动，故A正确；B、电动机中通电线圈受力大小与电流大小和磁场强度有关，若再增加一节干电池，线圈中的电流增大，线圈转动速度加快，故B正确；C、使线圈连续不停地转动下去是靠换向器来实现的，刮去上半周绝缘漆，作用相当于换向器，故C正确；D、电动机工作过程中，消耗的电能大部分转化为机械能，有一部分电能转化成了内能，故D错误。故选：D。二．填空题（共3小题）9．将两块磁铁分别吸在干电池的正负极上，使两个磁铁的N极都向外，构成了一个可以在平面上滚动的滚轮。如图所示，将锡箔纸平铺在水平桌面上，再将滚轮轻轻放在锡箔纸上，由于锡箔具有导电（选填“导电”或“导热”）性，滚轮立刻开始向前滚动。滚轮能够滚动的原理与电动机（选填“电动机”或“发电机”）相同。若让滚轮向相反的方向滚动，下列操作可行的是①（选填序号，①仅将电池正负极对调一下；②将两端磁铁的N、S极和电池的正负极均对调）。【解答】解：将锡箔纸平铺在水平桌面上，再将滚轮轻轻放在锡箔纸上，由于锡箔纸是导体，容易导电，所以通过锡箔纸有电流，干电池在磁体的磁场中受力运动，所以滚轮立刻开始向前滚动，其原理同电动机的原理；通电导体在磁场中的受力方向与电流的方向、磁场的方向有关，若让滚轮向相反的方向滚动，可以改变磁场的方向或电流的方向，即将滚轮左右换个方向或将电池正负极对调一下；若同时将两端磁铁的N、S极和电池的正负极均对调，则受力的方向不变，故可行的是①。故答案为：导电；电动机；①。10．在复习“电流的磁场”和“磁场对电流的作用”时，小明想：通电导体周围存在磁场，磁场又会对通电导体产生力的作用，那么相互靠近的两根通电导体间是否会产生力的作用呢？（1）小明找来了两根柔软的导线，相距较近地并排固定在接线板上，实验电路如图甲所示，接通电路，观察到的现象如图乙所示。该实验表明两个通电导线之间产生力的作用。（2）小明认为：改变其中一根通电导体的电流方向，它们之间作用力的方向也会发生改变。他这样想的理由是：电流产生的磁场方向与电流的方向有关。【解答】解：（1）图乙中两根导线中的电流方向相同，而两根导线向中间靠拢，说明两根导线相互吸引，产生力的作用；（2）改变其中一根通电导体的电流方向，它们之间作用力的方向也会发生改变，磁场的方向发生了改变，这说明磁场的方向与电流的方向有关。故答案是：（1）两个通电导线之间产生力的作用；（2）电流。11．如图是手机无线充电的原理简化图。当充电器接通电源后，交流电通过充电器线圈时就会产生一个磁场，当手机放在充电器上时，手机中的线圈就会产生感应电流，从而实现无线充电。请分析：（1）“充电器线圈”的实验原理与丙（选填“甲”“乙”或“丙”）图相同，它将产生方向变化选填“变化”或“不变”）的磁场（2）与“手机线圈”工作原理相同的是发电机（选填“电动机”或“发电机”）。【解答】解：（1）由题可知，交流电通过充电器线圈时就会产生一个磁场，说明“充电器线圈”是利用电流的磁效应工作的，与丙图相同，它将产生方向变化的磁场；（2）“手机线圈”的工作原理是电磁感应现象，发电机也是利用电磁感应原理工作的，所以二者的工作原理相同。故答案为：（1）丙；变化；（2）发电机。三．实验探究题（共3小题）12．如图，是电学实验箱中的电动机。该电动机中有两个半环形磁体，为了研究磁极分布情况，提出了三种猜想并进行了相关实验，如表。（1）请将猜想2内容补充完整：磁极呈左右分布。（2）根据实验，可判断猜想3（选填“1”、“2”或“3”）是正确的。．（3）结合电动机结构和实验现象，推断两磁铁的南北极分布是否完全一样？并说明判断理由。猜想描述猜想1：磁极呈上下分布猜想2：磁极呈？分布猜想3：磁极呈内外分布图示实验操作和现象固定上面磁铁，将下面磁铁的两端分别接触上面磁铁的下端，均被吸引固定左边磁铁，将右边磁铁两侧分别靠近，均被吸引固定左侧磁铁，将右侧磁铁靠近，两磁铁互相排斥实验图示【解答】解：（1）根据猜想2中的图示可知，磁极呈左右方向分布；（2）当两个物体的磁极靠近磁极时，应该表现为相互吸引和相互排斥。如果只表现为相互吸引，那么不能说明接触的就是磁极。根据表格数据可知，可判断猜想3正确。（3）结合电动机结构和实验现象可知，两磁铁的南北极分布不相同，理由是：根据验证猜想3实验中的现象，其中一个磁体的内侧和另一个磁体的外侧是同名磁极（或“根据电动机结构，一对磁体的内侧为异名磁极”）。故答案为：（1）左右；（2）3；（3）不一样，根据验证猜想3实验中的现象，其中一个磁体的内侧和另一个磁体的外侧是同名磁极（或“根据电动机结构，一对磁体的内侧为异名磁极”）。13．小应对手机无线充电的原理感到好奇。查阅资料后得知：充电时充电器内的发射线圈产生磁场，手机内的接收线圈会产生感应电流给电池充电，结构如图1。学过电磁感应原理的小应提出质疑：手机和充电器在充电过程中都不动，并没有做切割磁感线运动，为何会产生感应电流？对此，他设计了图2实验进行验证。（1）闭合开关后灵敏电流计指针并没有发生偏转。小应认为，可能是P线圈中的感应电流过小，于是将变阻器滑片向左移。他这样做是基于假设：感应电流大小与磁场强弱有关。（2）滑片移到预期位置后，仍未观察到指针偏转，但在断开开关、闭合开关、移动滑片时灵敏电流计指针有明显偏转。请教老师后得知当闭合电路围成的平面内，磁感线数量发生改变时，电路中能产生感应电流。请根据上述事实，解释在图3实验中若导体ab上下运动时，闭合电路中不产生感应电流的原因。操作序号开关及滑动变阻器状态灵敏电流计指针偏转方向1开关由断开变为闭合向左2开关由闭合变为断开向右3开关闭合时，滑片向左移动向左4开关闭合时，滑片向右移动向右5改变电源正负极，闭合开关，滑片向左移动向左6改变电源正负极，闭合开关，滑片向右移动向右（3）小应发现不同情况下灵敏电流计指针偏转方向不同。他猜测与Q线圈中的电流方向改变有关。于是进行实验并记录现象。小皓认为小应的说法并不正确，表格中的3、5或4、6（填操作序号）这两次实验可成为小皓作出这个判断的理由。【解答】解：（1）闭合开关后灵敏电流计指针并没有发生偏转。小应认为，可能是P线圈中的感应电流过小，于是将变阻器滑片向左移，滑动变阻器的有效电阻变小，根据欧姆定律，电路中的电流变大，P线圈中的磁场应该增强。（2）图3中的导体ab上下运动时，不切割磁感线，磁感线数量不发生变化，所以不会产生感应电流。（3）表格中的3和5或者4和6，滑片移动的方向相同，改变了电源正负极，改变了电流方向，但是灵敏电流计指针偏转的方向不变，所以这两次实验可成为小皓作出这个判断的理由。答案：（1）左；（2）导体ab上下运动时，磁感线数量不发生变化，所以不会产生感应电流；（3）3、5或4、6。14．某学习兴趣小组同学在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中，连接了如图所示的实验装置。闭合开关后，导体AB、灵敏电流表、开关、导线组成闭合回路。（1）实验中，通过观察灵敏电流表指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流。（2）实验中，该组同学发现每次电流表指针摆动的角度不同，提出了“感应电流的大小与哪些因素有关”的问题。有同学猜想可能与导体切割磁感线运动速度有关。为了验证猜想，同学们利用如图装置进行实验，使导体ab沿直线水平（填“水平”或“竖直”）运动（导体运动区域的磁场强弱相同）。下表是实验测得的数据，分析数据可得出结论：感应电流大小与导体切割磁感线运动速度有关，当其他条件相同时，导体切割磁感线运动速度越大，感应电流越大。实验次数123456速度/（cm：s﹣1）123456电流/mA2.03.86.08.310.512.1（3）如果将灵敏电流表换成直流电源，当闭合开关时，可以看到磁场中原来静止的导体ab将运动。【解答】解：（1）实验中，通过观察灵敏电流表指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流；（2）①根据图片可知，磁感线沿竖直方向分布，只有导体ab沿水平方向运动时才切割磁感线，才会产生感应电流；②根据表格数据得到：感应电流大小与导体切割磁感线运动速度有关，当其他条件相同时，导体切割磁感线运动速度越大，感应电流越大；（3）如果将灵敏电流表换成直流电源，当闭合开关时，通过电流的导体ab会在磁场中受力，则可以看到磁场中原来静止的导体ab将运动起来。故答案为：（1）灵敏电流表指针是否偏转；（2）水平；感应电流大小与导体切割磁感线运动速度有关，当其他条件相同时，导体切割磁感线运动速度越大，感应电流越大；（3）运动。四．解答题（共2小题）15．小明和小华装配完成如图甲所示的直流电动机模型。（1）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，小明认为摩擦力过大，小华认为线圈重力过大，你认为小明的观点合理。（2）如图甲所示的电动机模型中，只调换模型中器件①（填图中的序号）的放置可以方便改变电动机的转动方向。（3）如图乙所示的电路中，为了增大电动机的转速应将滑动变阻器的滑片向左（选填“左”或“右”）移动。【解答】解：（1）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，最大静摩擦力比滑动摩擦力大；若线圈的轴与轴架间的摩擦力太大，电动机可能被卡住，若拨动，线圈会转动，故小明的观点合理；（2）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①的放置，即改变磁场的方向，可方便改变电动机的转动方向；（3）为了增大电动机的转速，需要增大电路中的电流，根据欧姆定律可知，需要减小电路的总电阻，减小滑动变阻器接入电路的电阻，应将滑动变阻器的滑片向左移动。故答案为：（1）小明；