第7.4节 电动机发电机（原卷版）

第七章·电磁感应定律的应用第4节发电机和电动机◎目标导航学问要点难易度1.发电机：机械能→电能，电磁感应2.电动机：电能→机械能，安培力3.直流电动机转向器：中性面时转变电流方向，持续转动★★★★★★◎学问精讲一、发电机(1)能量转化：发电机将机械能转化为电能的装置。由水轮机、风能、化石燃料（汽轮、柴油）、核能或其他形式能，先转化为机械能，再转化为电能。能量损耗：发电机各种能量损耗如下图，但都比较小，一般发电机的效率可以达到95%以上。注：太阳能发电一般不属于上述范畴。(2)工作原理：法拉第电磁感应定律。(3)分类：直流发电机和沟通发电机。(4)构成发电机里产生感应电动势的线圈通常叫电枢。转动的部分都叫转子，静止的部分都叫定子。电枢转动、磁极不动的发电机叫做旋转电枢式发电机，电枢是转子，如图(a)。磁极转动、电枢不动的发电机叫做旋转磁极式发电机，电枢是定子，如图(b)。(a)(b)二、电动机(1)能量转化：电动机将电能转化为机械能的装置。能量转换和损耗，如下图。(2)工作原理：通电导线在磁场中受到安培力的作用。(2)分类：直流发电机和沟通发电机。(3)直流发电机换向器（转变电流方向，使转子能朝一个方向转动）；换向器作用：当通电线圈刚转过平衡位置时，能自动转变线圈中的电流方向，使线圈持续转动下去。◎例题精讲例1.关于沟通发电机和直流电动机，下列说法正确的是（）（A）电动机是利用电磁感应现象制成的，工作时把机械能转化为电能（B）电动机是利用磁场对电流的作用制成的，工作时把电能转化为机械能（C）发电机是利用电磁感应现象制成的，工作时把电能转化为机械能（D）发电机是利用磁场对电流的作用制成的，工作时把机械能转化为电能例2.如图所示，甲→乙→丙→丁→甲过程是沟通发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。已知线圈转动的角速度为，转动过程中电路中的最大电流为。下列选项正确的是（）（A）在图甲位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流最大（B）从图乙位置开头计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为（C）在图丙位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率也最大（D）在图丁位置时，感应电动势最大，cd边电流方向为d→c例3.如图甲为市面上常见的一种电动车，图乙为这种电动车的电动机的工作示意图。电动机电路两端电压为10V，额定功率为200W，A、B为线圈上的两点。下列选项中不正确的是（）（A）在额定功率下运行时，电动机电路中的电流大小为20A（B）电刷a接入电路正极，电刷b接入电路负极（C）A点与B点间电流方向在不断变化（D）直流电源可以驱动该电动机正常工作◎巩固练习1.直流电动机通电后，使线圈发生转动的力是（）（A）重力 （B）电场力 （C）磁场力 （D）摩擦力2.有关直流电动机的换向器的作用，以下说法正确的是 （ ）A．当线圈平面与磁感线平行时，自动转变电流方向B．当线圈平面与磁感线垂直时，自动转变电流方向C．当线圈平面与磁感线平行时，自动转变磁感线的方向D．当线圈平面与磁感线平行时，自动转变线圈转动方向3.如图所示，一矩形通电线框abcd可绕其中心轴OO′自由转动，它处在与OO′垂直的匀强磁场中，在图示位置由静止释放时 （ ）A．线框静止，四边受到指向线框外部的磁场力B．线框静止，四边受到指向线框内部的磁场力C．线框转动，ab转向纸外，cd转向纸内D．线框转动，ab转向纸内，cd转向纸外4.如图所示为沟通发电机的示意图，两磁极之间可视为磁感应强度为B的匀强磁场。矩形线圈ABCD面积为S、匝数为N、整个线圈的电阻为r，线圈绕轴以角速度逆时针匀速转动，外电阻为R，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路相连。下列说法正确的是（）（A）线圈转到图甲位置时，穿过线圈的磁通量为NBS（B）线圈转到图乙位置时，穿过线圈的磁通量的变化率为（C）线圈转到图丙位置时，外电路中沟通电流表的示数为（D）线圈转到图丁位置时，电流的方向从D流向C5. 如图1所示，沟通发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间t变化的规律如图2所示。已知线圈匝数为20匝，则下列说法正确的是（）（A）线圈转动的角速度为 （B）1.5s时线圈所在平面与中性面垂直（C）100s内线圈中电流方向转变100次 （D）感应电动势的最大值为6.（多选）假如直流电动机转子线圈按如图所示方式连接，则闭合电键后（）（A）转子线圈能持续转动（B）应当使用换向器，转子线圈才会持续转动（C）电动机的线圈在左图位置时不会转动 （D）电动机的线圈在右图位置时最终会停止转动7.（多选）如图所示，一个小型沟通发电机输出端连接在抱负变压器的原线圈n1上，原线圈两端连接有抱负电压表，副线圈n2连接有可变电阻R和抱负电流表A，抱负变压器原、副线圈匝数比，已知沟通发电机内匀强磁场的磁感应强度，发电机线圈匝数，面积是，内阻不计。发电机转动的角速度是，下列说法正确的是（）（A）当线圈转到图示位置时磁通量的变化率为0（B）当线圈从图示位置转过时感应电流是0，电流表示数也是0（C）电压表的示数始终是50V（D）当时，电流表的示数是2A8.一台组装齐全的直流电动机模型，接通电源后电动机不转，用手拨动一下转子后，线圈转子就正常转动起来，则该直流电动机模型开头时不转的缘由是 （ ）A．线圈正好处于平衡位置 B．线圈中的电流太小C．换向器与电刷接触不良 D．线圈内部断路9.如图所示，一个通电线圈可绕OO′轴自由转动，现将它如图放入匀强磁场中，线圈在磁场力的作用下转动，最终在某一位置平衡，则平衡后 （ ）A．四边都不受磁场力B．四边都受指向线框外的磁场力，但线圈受磁场力的合力为零C．四边都受指向线框内的磁场力，但线圈受磁场力的合力为零D．一对边受指向线框外的磁场力，另一对边受指向线框内地磁场力10.（多选）线圈ab、bc的边长分别为L1、L2，通以电流I，开头时线圈平面与匀强磁场B的磁感线平行，当线圈绕OO′轴转过90º角时 （ ）A．ab边和cd边受到的安培力不变B．ab边和cd边受到的安培力渐渐变小C．ad边和cb边始终不受安培力D．ad边和cd边受到的安培力渐渐变大11.如图所示，在一蹄形磁铁两极之间放一个矩形线框abcd，磁铁和线框都可以绕竖直轴OO′自由转动，若使蹄形磁铁以某角速度转动时，线框的状况将是（ ）A．静止B．随磁铁同方向转动C．沿与磁铁相反方向转动D．由磁铁具体转动方始终打算

12. 电动机和发电机：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)（1）如图1是直流电动机工作原理示意图。马蹄形永久磁铁产生了如图2所示的辐向磁场（类似自行车的辐条），电动机的转子可简化为矩形导线框，换向器的两个电刷分别连接直流电源的正负极。接通电源，线框的，边受磁场力作用，整个线框就会围着中心轴不停地转动，并将动力通过转轴向外输出。如图3所示，经过P、Q两点的这根磁感线_______是闭合线条（选填“可能”、“肯定”或“肯定不”）；（2）接上问，、两点磁感应强度、的大小：_______（选填“相等”、“大于”、“小于”或“无法确定”），缘由是_____________________________________；（3）电流表、电压表这类磁电式仪表的工作原理和上述电动机很相像，只是不需要不停转动，可以用它来测量电流、电压的大小。图4中P是带指针绕在铁芯上可转动的线框，、是两个接线柱，假如指针向右偏转，电流从_______接线柱流入电表。（选填“”或“”）；（4）如图5是发电机的工作原理图，矩形线圈的左右两边做切割磁感线运动，从而产生感应电动势，给外电路的负载电阻供电。产生感应电流方向需用_______定律判定（选填“韦伯”、“楞次”或“麦克斯韦”）；（5）直流发电机和直流电动机的工作原理更可以简化为图6、7所示的情景。两图装置均在竖直向下的磁感应强度为的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为