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2022华师大版九上科学6.1电能的转化(2)学案
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[学习目标]:
1、了解直流电动机的工作原理;
2、了解知道矩形通电线圈在磁场中的转动情况;
3、知道换向器的作用及工作原理。
一、知识点梳理:
知识点1、矩形通电线圈在磁场中的转动情况:
1、通电导体在磁场中会受到 的作用,其受力方向与 、导体中的 有关。当两者中任意一个的方向 ,导体的受力方向就会 。
2、按教材内容填空:当通电线圈所在平面与磁场平行时,由于通电线圈的两条对边中电流方向相反,它们在磁场中受到磁力的方向 且不在一条直线上,在这两个力的作用下,线圈会发生 (如图甲所示)。当线圈从其所在平面与磁场平行的位置转过90°时,这两个力恰好在同一直线上,而且 相等、方向 ,是一对平衡力(如图乙所示)。静止的线圈在这对平衡力的作用下可以在该位置保持静止。这一位置叫做 ,此时线圈所在平面恰好与磁感线 。
3、通电线圈转到平衡位置时,不会立即停下来,而是在此位置附近摆动几下才停下来。这是因为通电线圈转到 时具有一定的速度,由于 它会继续运动,但线圈这时受到 的作用,它又会返回平衡位置,所以它会摆动几下后再停下来。
知识点2、换向器的作用
1、换向器是由是由固定在电枢线圈转轴上的两个彼此 的半圆金属环所组成,这两个半圆金属环分别与电枢线圈的两端相连接,电流通过与换向器接触的两个 流入电枢线圈。
2、换向器的作用:当矩形线圈恰好转过 位置时,及时改变中 的 ;
3、换向器的优点:利用 换向器与电刷的接触方式,既解决了线圈的连续转动问题,同时也解决了输电 导线缠绕的问题。
知识点3、电动机的工作原理
1、电动机通电后即产生机械转动,实现从电能到机械能的转化,所以从能的转化观点来看,电动机是把 转化为 的装置。
2、直流电动机的优点:直流电动机具有结构 , 启动 ,倒转、变速 的特点,与内燃机比较,还具有 效率、 噪声、 尾气排放等明显优点。因此广泛应用于交通运输工具等。
二、例题讲解:
例题1、如图所示是直流电动机的模型,闭合开关后线圈顺时针转动。现要线圈逆时针转动,下列方法中可行的是( )
A.只改变电流大小 B.只改变电流方向
C.对换磁极同时改变电流方向 D.换用磁性更强的磁铁
(例题1图) (例题2图) (例题3图)
例题2、在安装直流电动机模型的实验中,小杰同学按照教材的要求安装了一台如图所示的直流电动机模型,安装完毕,闭合开关后,线圈顺时针方向转动,则能使线圈逆时针方向转动的做法是( )
A. 减少一节电池 B. 把电源和磁体的两极同时对调
C. 增加一节电池 D. 把电源两极对调
例题3、小明用漆包线绕成线圈,将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场,如图所示,闭合开关S后,发现线圈只能偏转至水平位置、不能持续转动.为使线圈持续转动,下列措施中可行的是( )
A. 换用电压更大的电源
B. 换用磁性更强的磁体
C. 在线圈的一端重抹油漆,干后在适当位置刮去半圈
D. 重新制作匝数更多的线圈,将线圈两端的漆全部刮去
例题4、如图为实验室常用电流表内部构造图.多匝金属线圈悬置在磁体的两极间,线圈与一根指针相连。当线圈中有电流通过时,它受力转动带动指针偏转,便可显出电流的大小.图中与这一过程工作原理相同的是( )
例题5、小明用漆包线绕成线圈,将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场,如图所示,闭合开关S后,发现线圈只能偏转至水平位置、不能持续转动。为使线圈持续转动,下列措施中可行的是( )
A.换用电压更大的电源
B.换用磁性更强的磁体
C.重新制作匝数更多的线圈,将线圈两端的漆全部刮去
D.在线圈的一端重抹油漆,干后在适当位置刮去半圈
例题6、如图所示是“线圈不能持续转动”的三幅实验图,下列说法中不正确的是( )
A.三幅图中,导线ab、cd所受的磁力方向始终没有发生改变
B.乙图中,线圈能够持续往下转动变成丙图所示,是由于惯性
C.通电一段时间后,线圈abcd最终会停止在乙图所示的位置
D.只要开关始终闭合,线圈abcd一定会在乙图的平衡位置左右摆动,永不停止
三、随堂练习:
1、关于安培力方向与电流方向和磁场方向之间的关系,下列说法不正确的是( )
A.电流方向改变时,导体受力方向改变
B.磁场方向改变时,导体受力方向改变
C.电流方向和磁场方向同时改变时,导体受力方向不改变
D.电流方向和磁场方向同时改变时,导体受力方向改变
2、下列说法中正确的是( )
A.发电机将电能转化为机械能
B.电动机工作时线圈中不会产生感应电流
C.发电机的工作原理是电磁感应
D.导体在磁场中做切割磁感线运动时一定产生感应电流
3、如图为直流电动机的工作原理图,分析正确的是( )
A.改变磁场方向可以改变线圈转动的方向
B.电动机通电后不转,一定是电路断路
C.电动机工作过程中,消耗的电能全部转化为机械能
D.线圈连续转动是靠电磁继电器来实现的
(第3题图) (第4题图)
4、把通电线圈放在磁场里,发现线圈发生扭转。则下列说法不正确的是( )
A. 通电导体在磁场中受到力的作用
B. 通电导体在磁场中的受力方向与电流方向无关
C. 电能能够转化为机械能
D. 磁场与通电导体中电流产生的磁场发生相互作用
5、直流电动机的线圈转到下列位置时,换向器改变线圈中的电流方向( )
A. 线圈转到任意位置 B. 线圈平面与磁感线垂直
C. 线圈平面与磁感线平行 D. 线圈平面与磁感线成45°角
6、小明将直流电动机模型接人电路,闭合开关后,发现电动机不工作。他用手轻轻地碰了一下线圈后,直流电动机模型开始正常转动,其原因可能是( )
A. 直流电动机的铜半环与电刷接触不良 B. 电源电压太低
C. 线圈刚好处于平衡位置 D. 线圈中的电流太小
7、电磁炮是利用电磁技术制成的一种新型武器,具有速度快、命中率高等特点。其原理是利用磁场对通电导体的作用,下列叙述中与此原理相同的是( )
A.水轮机带动发电机工作为我们提供源源不断的电能
B.奥斯特发现通电导体能使小磁针偏转方向
C.电动机接通电源正常工作
D.工厂使用大型电磁铁完成物品运输任务
8、小欢把一个正在发光的灯泡放到U形磁体中间,发现灯丝在晃动。下列对该现象的分析中,正确的是( )
A.灯丝晃动是磁场对电流的作用
B.灯丝晃动的原理与奥斯特实验的原理相似
C.电源换成直流 220V,灯丝晃动会更明显
D.灯丝晃动是一种电磁感应现象
四、课后巩固:
1、如图所示的家用电器中,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
2、 关于电动机的说法中不正确的是( )
A. 电动机分直流电动机和交流电动机两种 B. 电动机结构简单、控制方便
C. 电动机对环境的污染很大 D. 电动机的效率高、功率可大可小
3、根据图示装置探究的原理,可以制成下列用电器中的( )
A.电水壶 B.电风扇 C.麦克风 D.电磁起重机
(第3题图) (第4题图)
4、如图为直流电动机的基本构造示意图.以下相关的分析中正确的是( )
A.电动机是利用电磁感应的原理工作的
B.电动机工作过程中,消耗的电能全部转化为机械能
C.使线圈连续不停地转动下去是靠电磁继电器来实现的
D.仅改变磁感线的方向可以改变线圈转动的方向
5、如图所示各种电磁设备中,与电动机工作原理相同的是( )
A.动圈式话筒 B.扬声器 C.电磁起重机 D.在POS机上刷卡
6、如图所示,能说明发电机工作原理的是( )
A. B. C.D.
7、如图的实验装置中,当开关闭合时,能观察到导体棒ab沿金属导轨运动。利用这一现象所揭示的原理,可制成的设备是( )
A. 电热器 B. 发电机 C. 电动机 D. 电磁继电器
(第7题图) (第8题图)
8、如图所示是直流电动机示意图,下列说法正确的是( )
A. 只改变电流方向,不能改变其转动方向
B. 只改变磁场方向,不能改变其转动方向
C. 同时改变磁场和电流方向,不能改变其转动方向
D. 同时改变磁场和电流方向,可以改变其转动方向
9、当图中的线圈转过平衡位置时,如果不改变电流方向,那么线圈将 ( )
A.转过一个角度后再反转,回到平衡位置
B.立即停止转动
C.按原方向一直转下去
D.立即反转
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(第9题图) (第10题图)
10、常用的磁电式电流表的结构如图所示,线圈与接线柱相连。当通以图示方向的电流时,线圈带动指针向右偏转。下列有关说法正确的是( )
A.当通以相反方向电流时,电流表指针仍向右偏转
B.此电流表工作时机械能转化为电能
C.此电流表是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的
D.此电流表是利用电磁感应原理制成的
11、如图所示为小玲和小辉同学制作的一种直流电动机模型,他们用回形针做成两个支架,通过开关与电池的两极相连;用漆包线绕一个矩形线圈,以线圈引线为轴,并用小刀刮去轴的一端全部漆皮,另一端只刮去上半周漆皮,将线圈放在支架上, 蹄形磁体放在线圈周围。
(1)直流电动机的工作原理是利用________________有力的作用。
(2)按他们这种方法刮漆,线圈在刚转过平衡位置时________________________(填“自动改变线圈中的电流方向”或“切断线圈中的电流”),目的是使线圈能够________________。
(3)可以通过改变_____________方向,改变线圈的转动方向(填一种方法)。
(4)如果电池、开关、导线的连接和性能良好,闭合开关后,发现线圈只抖动了一下,并不转动,原因可能是________________,这时可进行的有效尝试是____________________。
(第11题图) (第12题图)
12、小明同学做了一个如图所示的装置,闭合开关,用外力使导体棒ab水平向右移动,发现导体棒cd也随之运动起来,在此实验中。
(1)实验装置中的甲部分,应用的物理原理是_______________。
(2)实验装置中的乙部分,在cd棒运动过程中,主要是将电能转化成________能。
(3)此装置中________(填“甲”或“乙”)部分产生的现象,与生活中电动机的工作原理是相似的。
参考答案:
一、知识点梳理:
知识点1、
1、力 磁场方向 电流方向 改变 改变
2、相反 转动 大小 相反 平衡位置 垂直
3、 平衡位置 惯性 磁力
知识点2、
1、绝缘 电刷 2、平衡 线圈 电流方向
知识点3、
1、电能 机械能 2、简单 快 方便 高 低 无
二、例题讲解:
例题1、B
解析:直流电动机的转动方向与线圈中的电流方向和磁场方向有关,若使通入直流电动机的电流方向改变或磁场的方向改变,它的转动方向将改变,但是如果同时改变电流的方向和磁场的方向,线圈的转动方向将不变。
例题2、D
解析:通电线圈在磁场中受 ( http: / / www.21cnjy.com )力转动的方向与磁场方向和电流的方向有关,要改变线圈的转动方向,应改变电流的方向或磁场的方向,若两者同时改变,转动方向不改变。
例题3、C
解析:通电线圈在磁场中 ( http: / / www.21cnjy.com )转动时,每当线圈转到平衡位置(线圈平面与磁感线垂直)时,必须改变线圈中电流的方向,才能实现线圈的连续转动.A、B两项中的措施只能增大线圈的转速,不能实现线圈的持续转动; C中方法使线圈转动的前半圈受力,后半圈不受力,而靠线圈的惯性滑过后半圈,也能维持线圈持续转动;D中措施不能改变线圈中电流方向。
例题4、C
解析:通过电流表的内部构造显示电流表的制成原理:通电线圈在磁场中受力而转动,并且电流越大,线圈受到的力越大,其转动的幅度越大.因此可以利用电流表指针的转动幅度来体现电路中电流的大小。A、图中为奥斯特实验装置,是利用电流的磁效应制成的,与电流表的制成原理无关,故A错误;B、图中为发电机的原理图,是利用电磁感应现象制成的,与电流表的制成原理无关,故B错误;C、图中为电动机的原理图,是利用通电线圈在磁场中受力而转动的理论制成的,故C正确;D、图中电磁铁是利用电流的磁效应制成的,与电流表的制成原理无关,故D错误。
例题5、D
解析:部分同学认为不能持续转动的原因是受力太小,所以会从使力增大的方向考虑,从而会误选A、B、C中的一个。如果将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场,闭合开关后,线圈中就只有一个电流方向,故线圈在每转过平衡位置(线圈平面与磁场方向垂直的位置)时,受到的磁场力又会使线圈转回平衡位置,故线圈不能继续转动。要想让其能够继续转动,则需要在线圈每转过平衡位置后,其中的电流方向发生改变,从而使其受到的力的方向也改变,而起这个作用的装置叫换向器。一个最简单的换向器就是不把线圈两端的漆全部刮去,而是在一端适当的位置只刮一半,故D是正确的。换用电压更大的电源、换用磁性更强的磁体、重新制作匝数更多的线圈不能改变线圈的受力方向,仍然不能持续转动,故A、B、C不符合要求。
例题6、D
解析:A、导体受力的方向与电流的方向、磁场的方向有关,三图中,线圈在转动,但电流方向、磁场方向均未改变,所以导线受力方向没有发生改变,故A正确;B、乙图中,线圈中的ab与cd所受磁力在一条直线上,且方向相反,无法使线圈再转动,因此线圈能够连续往下转动变成丙图所示,是由于惯性,故B正确;C、通电一段时间后,线圈abcd由于在竖直方向受力平衡,所以最终会停止在乙图所示的位置,故C正确;D、闭合开关,线圈abcd会在乙图的平衡位置左右摆动,但最终会因为受力平衡而停止,故D错误。
三、随堂练习:
1、D 2、C 3、A 4、B 5、B 6、C 7、C 8、A
四、课后巩固
1、B 2、C 3、B 4、D 5、B 6、C 7、C 8、C 9、A 10、C
11、(1)磁场对通电导体 (2)切割线圈中电流 持续转动
(3)电流或磁场 (4)磁场太弱 换用磁性较强的磁体
12、(1)电磁感应现象 (2)机械 (3)乙
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