浙教版2022-2023学年第二学期八年级科学“冲刺重高”培优讲义（四）：电动机【word，含答案及解析】

一、磁场对通电导体的作用
1、磁场对通电导体的作用
通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向跟 电流方向 和 磁场方向 有关。如果改变其中一个量，则受力方向将改变；如果两个量同时改变，则受力方向将不变。力的大小,与磁场强弱,电流大小有关。
2、探究磁场对通电导体的作用实验
实验步骤：
(1)将所需器材按如下图所示的电路连接好；
(2)将金属杆横放在金属轨道上，观察金属杆是否运动；
(3)闭合开关，观察金属杆是否运动，运动方向如何
(4)改变电流的方向，观察金属杆是否运动，运动方向如何
(5)保持电流方向不变，改变磁场的方向，观察金属杆的运动情况；(6)同时改变电流方向和磁场方向，观察金属杆的运动情况。
实验记录：
实验结论：
通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向跟导体中的电流方向和磁场方向有关，当电流方向或磁场方向与原来相反时，力的方向也与原来相反；当电流方向和磁场方向同时改变时，力的方向不变。
注意：当导线与磁场方向平行时，磁场力为0，导线不动。
3、磁场对通电线圈的作用
通电线圈在磁场中受到力的作用会转动，但在电流方向、磁场方向一定时，线圈只能转动半个周期，不能连续转。
平衡位置：线圈处于平衡位置（线圈面与磁感线垂直）时受平衡力作用。（线圈ab,cd两边受力大小相等，方向相反。）
使线圈静止在图1位置，闭合开关，线圈受力沿顺时针方向转动，依靠惯性越过平衡位置，但不能继续转动下去，最后要返回平衡位置。
使线圈静止在图3位置，闭合开关，线圈受力沿逆时针转动，说明线圈在这个位置上受到的力是阻碍它沿顺时针方向转动的。
二、直流电动机
1、直流电动机
工作原理：通电线圈在磁场中受力转动；它在工作时将电能转化为机械能
基本构造：直流电动机主要由两部分组成，即能够转动的线圈和固定不动的磁体。在电动机里，能够转动的部分叫转子，固定不动的部分叫定子，电动机工作时，转子在定子中飞快地转动。
直流电动机不转或转速过小的原因：
安装直流电动机模型时，线圈不转的原因主要有电路开路、磁铁无磁性和线圈处于平衡位置等几种情况。转速过小是因为电流小或磁性弱。
排除故障方法：
磁铁无磁性 —— 更换磁铁
线圈处于平衡位置——让线圈转过平衡位置
电刷与换向器接触不良——可压紧电刷与换向器
为什么简易电动机中一边的漆全刮掉，另一边刮去一面的漆？
刮掉一半漆相当于换向器。当无漆的一侧与支座接触时，电路接通，线圈受力转动。刚转到平衡点时，有漆的一侧接触支座，电路断开，防止反向力阻碍旋转。这时线圈靠惯性旋转半圈，之后无漆一侧再次接触支座，重复上述过程。
2、交流电动机
日常生活中由于电网供电是交流电，所以家用电器中的电动机是交流电动机，原理也是利用通电导体在磁场中受力转动来运转的。
相当于用电器。
例1、如图是电磁学中很重要的三个实验装置图，以下说正确的是（ ）
A. 物理学家法拉第进行甲图实验发现了电流的磁效应
B. 乙图实验装置是电动机的原理图
C. 丙图中，导体ab受到的磁场力方向与通过它的电流方向无关
D. “K歌”用的话筒利用的是乙图的原理将声音信号变成电流信号
例2、小明同学自己动手做了一个直流电动机模型，接通电路后发现电动机不转动，可当他拨了一下线圈后，电动机就快速转了起来，造成这一情况的原因可能是（ ）
A. 电源电压太低 B. 电刷接触不良
C. 电源正、负极接反了 D. 开始时，线圈处于平衡位置了
例3、医学上使用的心肺机是用“电动泵”替代心脏，推动血液循环。工作原理如图：
（1）当线圈中的电流从b流向a时，线圈的左端为________极，此时活塞将向________运动（填“左”或“右”）；
（2）若要维持电动泵的持续工作，ab间应该接入________（填“直流电”或“交流电”）。
例4、如图所示，甲、乙两图中的矩形线圈，给它们通电，则下列说法中正确的是(　　)
A．甲中线圈转动，乙中线圈不转动
B．乙中线圈转动，甲中线圈不转动
C．甲、乙中的线圈都会转动
D．甲、乙中的线圈都不会转动
例5、如图为直流电动机模型
（1）直流电动机的工作原理是________。电动机工作时，能够使线圏平稳，连续不停地转动下去是靠图中的________（填名称）来实现的
（2）若要改变电动机的转动方向下列方法申可行的是
A.同时改变电流方向和磁场方向 B.只改变电流方向或只改变磁场方向
C.使电动机线圈中的电流增大 D.使磁场增强
例6、学习了电磁知识后，小柯了解到相互靠近的通电导线之间会产生相互作用力。那么这个力 的大小和方向与哪些因素有关呢？他将两根导线（可伸长）平行放置后固定（如图 1 甲所示），然后依次通上如图乙、丙、丁所示的电流，通过反复实验证实了他的猜想。请你根据图中的实验现象回答问题。
（1）分析图 1________（选填序号），可知通电导线之间作用力方向与电流方向有关。
（2）实验得到通电导线之间的相互作用力的大小与电流大小有关的结论，你的依据是________ 。
（3）如图 2 所示，将一柔软的导线弯成星形，并将其置于光滑水平桌面上，然后将开关 S 闭合，则该星形回路将 。
A.不会变形 B.会变形，所围面积增大
C.会变形，所围面积减小D.会变形，所围总面积不变
（4）两根平行放置的通电导线之间的相互作用力的大小除了与电流大小有关外，还与哪个因素有关？________（写出一个因素）
例7、为了探究电动机为什么会转动，小明制作了一台简易电动机，如图。他用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连，用漆包线绕一个矩形线网，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去半周漆皮。将线圈放在支架上，磁体放在线圈下方，闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来。
（1）通电线圈在磁场中受到 的作用会转动；
（2）要想改变线圈的转动方向，可采用的措施是： 、 ；（写出两点）；
（3）开关闭合后，如果电动机不转，可能的原因是： ；（写出一点）
（4）要使实验装置能调节电动机转速，还需要增加一个主要器材是： 。
（5）电动机工作时把 转化为机械能。
1.图是电流表的内部结构示意图．当电流通过线圈时，线圈在磁场中转动从而带动指针偏转．下列选项与电流表工作原理相似的是（ ）
A. 指南针 B. 发电机 C. 电动机 D. 电磁铁
2．在一次科学探究活动中，小明把一个正在发光的灯泡放到U形磁体中间，他惊讶地发现灯丝在晃动。关于这种现象，下列说法正确的是(　　)
A．灯丝晃动是一种电流的磁现象 B．灯丝晃动时受力平衡
C．灯丝晃动是受到磁体的吸引作用D．灯丝晃动是磁场对通电线圈的作用
3.电动机中换向器的作用应是（ ）
A. 自动改变线圈的转动方向 B. 自动改变线圈中的电流方向
C. 自动改变电源的电流方向 D. 自动改变线圈的受力方向
4.电动机在现代生产、生活中有广泛的应用，
（1）如图所示是电动机原理图， 将通电线圈abcd置于磁场中，线圈的ab、cd边受到________，使线圈转动起来。
（2）某电动车是利用电动机来驱动车轮转动的，遇到障碍时，只要按下倒车开关就能改变线圈中________来实现倒车。
5.网络上有一个国外“牛人”制作的“电池磁力小火车”的视频。视频中，“牛人”把由铁铷合金制作的超强磁铁分别吸附在电池的正负极两端制成“小火车”，并将其整个放入自制的铜质螺线管中，发现电池与磁铁竟然沿着螺线管向右运动起来，直到从螺线管的另一端穿出（如图1）。小明对“小火车”为什么会运动非常感兴趣，便动手进行了实验。
（1）图1中，两侧磁铁之间的线圈中会有电流通过，他由此推测：只有当线圈中有电流通过时，火车才会受力运动。为验证这一假设，他需要进一步的操作是________；
（2）预测图2中的小火车将向________运动（选填“左”或“右”）；
（3）要让小火车更快地过螺线管，可以采取的措施是________（写出一种方法）；
6.如图甲是小明同学安装好的直流电动机模型：
（1）在安装该模型时要按照 ________(选填“由外向内”或“由内向外”)的顺序安装。
（2）为了使组装的电动机模型能够正常运转，小明在安装时还应注意以下几点，其中正确的是 (选填符号)。
A.要尽量减小轴与轴架之间的摩擦
B.电刷与换向器的接触松紧要适当
C.不要使各元件因安装不当而产生形变
D.每一只固定螺钉均不能拧紧
（3）小明把安装好的电动机、变阻器、电源和开关串联起来进行实验，如图乙所示。
①用笔画线代替导线完成图乙中实验器材的连接________。(要求滑片向左移，电动机转速变慢)
②若开关闭合，线圈不转，用手轻轻一拔，线圈就转动起来，则原来线圈不转的原因可能是________。
（4）图甲中换向器A的作用是________。
1.关闭并拔出电动自行车的钥匙，用力踩踏使其前进，会发现按下喇叭开关时，喇叭也能发出鸣叫，这是因为此时（ ）
A. 电动自行车的内部电路漏电了 B. 钥匙开关没有切断喇叭与电源的连接
C. 发电机变成了电动机 D. 电动机变成了发电机
2.如图所示，在条形磁铁N极附近悬挂一个线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿图示方向流动时，将会出现（　　）
A．线圈仅作平动，不转动
B．线圈仅作转动，不平动
C．从上往下看，线圈做顺时针方向转动，同时靠近磁铁
D．从上往下看，线圈做逆时针方向转动，同时靠近磁铁
3.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
4.我国未来的航母将采用自行研制的电磁弹射器。电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通以强电流时，舰载机受到强大的推力而快速起飞。电磁弹射器工作原理与下列设备或用电器工作原理一致的是（ ）
A. B. C. D.
5.如图甲，将玩具电动机、电池、小电灯、开关用导线连接起来．
（1）闭合开关，电动机转动，这是利用通电线圈在________里受力转动的原理工作的；如果想改变电动机的转动方向，我们可以采取的措施是________．
（2）刚闭合开关时，小电灯发出明亮的光，但随着电动机转得越来越快，小电灯的亮度逐渐减弱；当转速正常时，小电灯的亮度稳定不变，此时用手指轻轻捏住电动机的转轴，使电动机的转速减慢，你猜想这时小电灯的亮度将________（选填“变亮”“变暗”或“不变”），理由是________．
（3）如果将小电灯换成灵敏电流表，电路连接如图乙，当用手快速转动电动机转轴时，发现灵敏电流表指针偏转，这是________现象，它在生活中的应用有 ________（举出一例即可）．
6.小红在学习了磁场对通电导体有力的作用后，进一步查阅资料，了解到当电流与磁场垂直时，磁场对通电导体的作用力大小与磁场强度、导体在磁场中的长度以及导体中的电流强度有关。她设计了如图所示的装置，先初步探究磁场对通电导体的作用力与电流大小的关系。实验步骤如下：
①将一根导体棒用两根细线悬挂在铁架台上，将一蹄形磁铁竖直固定在铁架台上，并让导体棒与下方的蹄形磁铁磁极间的磁场方向垂直；
②给导体两端加电压U1 ， 导体静止时，观察悬线与竖直方向偏转的角度为α1；
③ ， 导体静止时，观察悬线与竖直方向偏转的角度为α2；
④比较α1、α2的大小，发现α2＞α1 ， 即可初步验证其它条件一定，
通电导体的电流越大，受到磁场的作用力越大。
（1）请将第③步的步骤补充完整：________。
（2）小红想继续探究通电导体在磁场受到作用力的大小与导体在磁场中的长度是否有关，于是她将图中的导体棒换成了一根较长的导体棒，其它条件不变，此时她发现悬线与竖直方向偏转的角度变小了，于是她得出结论，“其它条件一定，通电导体在磁场中的长度越长，受到的磁场作用力越小”。但她查阅一些资料后发现，理论上通电导体在磁场中的长度越长，受到的磁场作用力越大，这与她实验所得到的结论相反。请你说明小红得出的结论与资料不符的原因。________。
答案及解析
例1、D
【解析】A．物理学家奥斯特进行甲图实验发现了电流的磁效应，该选项说法不正确；
B乙图描述的是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动产生感应电流，是发电机的原理图，该选项说法不正确；
C丙图描述的是闭合电路的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都有关系，该选项说法不正确；DK歌用的话筒工作原理是电磁感应，把声音的因此线圈的振动转化成强弱变化的电流，该选项说法正确．故选D．
例2、D
【解析】当电动机的线圈处于平衡位置时，受平衡力的作用，故可能电动机不转，拨动一下后，打破平衡，电动机便转动起来，并且靠惯性能转过平衡位置，连续转动．A、B两个选项电动机始终不会转动．C选项中的电动机不会停止．故选D．
例3、（1）S；右（2）交流电
【解析】（1）当线圈中的电流从b流向a时，线圈上电流方向向下。右手握住螺线管，弯曲的四指之间向下，此时大拇指指向线圈的右端，因此线圈的右端为N极，左端为S极。根据“同名磁极相互排斥”可知，此时活塞将向右运动。
（2）若要维持电动泵的持续工作，ab间应该接入交流电。
例4、A
【解析】左手定则：伸开左手，让磁感线垂直穿过手心，四指指尖朝向电流方向，此时大拇指所指的方向就是导体的受力方向，据此分析判断即可。
假设电流方向沿abcd方向流入线圈。ab：伸开左手，手心朝向左侧，四指指尖朝向纸内，此时大拇指指向下面，则ab受到磁力向下。cd：伸开左手，手心朝向左侧，四指指尖朝向纸外，此时大拇指指向上面，则cd受到磁力向上。
甲图中的两个力促使线圈沿逆时针方向转动，而乙图中的两个力相互抵消，不能使线圈转动。
故A正确，而B、C、D错误。
例5、（1）通电线圈在磁场中受力转动（或通电导体在磁场中受到力的作用）；换向器（2）B
【解析】（1）直流电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动（或通电导体在磁场中受到力的作用）。电动机工作时，能够使线圏平稳，连续不停地转动下去是靠图中的换向器来实现的。
（2）若要改变电动机的转动方向下列方法申可行的是：只改变电流方向或只改变磁场方向，故B正确，A、C、D错误。 故选B。
例6、（1）乙丙（2）丙丁（合理的就可以）（3）B（4）距离等合理的即可
【解析】（1）探究通电导线作用力的方向与电流方向的关系时，需要控制电流大小相同而改变电流方向，故选实验乙丙；
（2）要得到通电导线之间的相互作用力的大小与电流大小有关的结论，就要控制电流方向相同而改变电流大小，故选丙丁。
（3）根据图2可知，星形相邻的两根导线之间的电流方向相反，根据丙图可知，此时导线之间存在排斥力，则星形回路会变小，则所为面积增大，故选B。
（4）两根平行放置的通电导线之间的相互作用力的大小除了与电流大小有关外，还与导线之间的距离有关。
例7、（1）磁力（2）对调电池的正负极；对调磁极（3）线圈处于平衡位置（4）滑动变阻器（5）电能
【解析】（1）通电线圈在磁场中受到力的作用会发生转动，转到线圈平面和磁感线垂直的位置时，由于通电线圈两组对应边受到的磁场力分别大小相等，方向相反，并且作用在同一直线上，互相平衡，线圈最后就停在这个位置上，这一位置叫做线圈的平衡位置。
（2）要想改变线圈的转动方向，可采用的措施是：对调电池的正负极、对调磁极。
（3）由于磁场对通电导体具有力的作用，当线圈转至平衡位置时，两个电刷跟两个半环间绝缘部分接触，线圈中无电流通过，所以，线圈不受力的作用，电动机不转动，但线圈由于惯性会继续转动，从而越过平衡位置。
（4）要使实验装置能调节电动机转速，还需要增加一个主要器材是：滑动变阻器。
（5）电动机工作时把电能转化为机械能。
1. 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．指南针是利用磁铁静止时有指示南北的性质制成的，与电流表的制成原理无关．故A错误．
B．发电机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．电动机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．电磁铁是利用电流的磁效应制成的，与电流表的工作原理无关．故D错误．故选C．
2．D
【解析】灯丝本身为金属导体，当其中有电流经过时，处在磁场中的它肯定会受到磁力的作用。因为通过的交流电，即电流方向不断改变，所以灯丝受力的方向不断改变，因此灯丝在晃动，故D正确，而A、B、C错误。
3.B
【解析】直流电动机中，换向器的作用是当线圈转过平衡位置时，自动改变线圈中电流的方向，使线圈受力发生变化，所以B正确，ACD错误．故选B．
4.（1）力的作用（2）电流的方向
【解析】（1）如图所示是电动机原理图， 将通电线圈abcd置于磁场中，线圈的ab、cd边受到力的作用，使线圈转动起来。（2）某电动车是利用电动机来驱动车轮转动的，遇到障碍时，只要按下倒车开关就能改变线圈中电流的方向来实现倒车。
5.（1）将电池的一端与磁铁断开（2）左3）增强磁铁的磁性（或者使螺线管的绕线更密集以增加与磁铁接触的那一段螺线管匝数、或增加电池电压以增大螺线管中电流从而增强其磁场）
【解析】（1）为验证这一假设，他需要进一步的操作是：将电池的一端与磁铁断开；
（2）将图1和图2比较可知，其它条件相同，只是电池的正负极方向相反，那么通过线圈的电流方向也相反，则火车受到磁力的方向也相反，即小火车将向左运动。
（3）要让小火车更快地过螺线管，就要增大磁铁的磁性（或者使螺线管的绕线更密集以增加与磁铁接触的那一段螺线管匝数、或增加电池电压以增大螺线管中电流从而增强其磁场）。
6.（1）由内向外（2）A,B,C
（3）；线圈处在平衡位置（4）改变线圈中的电流方向
【解析】（1）在安装该模型时要按照由内向外的顺序安装。
（2） A.要尽量减小轴与轴架之间的摩擦，可以减小摩擦力，故A正确；
B.电刷与换向器的接触松紧要适当，也可以减小摩擦力，故B正确；
C.不要使各元件因安装不当而产生形变，防止卡住线圈，故C正确；
D.每一只固定螺钉与线圈转动没有关系，因此必须拧紧，故D错误。
故选ABC。
（3）①滑片向左移动时，电动机变慢，说明电流变小，电阻变大，那么变阻器使用的是滑片左边的部分，因此应选择右下角的接线柱与开关相连即可，如下图：
② 若开关闭合，线圈不转，用手轻轻一拔，线圈就转动起来，则原来线圈不转的原因可能是 线圈处于平衡位置。 （4）图甲中换向器A的作用是改变线圈中的电流方向
1. D
【解析】A．如果是自行车内部漏电，喇叭也不会响，故答案A错误；
B关闭并拔出自行车钥匙，说明已经切断了电源，故答案B错误；
C用力踩踏时，电动机就变成了“发电机”，从而实现“自发电”，不是发电机变成电动机，故答案C错误；
D用力踩踏时，电动机就变成了“发电机”，从而实现“自发电”，故答案D符合题意．
故选D．
2.C
【解析】先根据右手定则判断出线圈产生的磁场，然后再根据磁极间的相互作用分析线圈的转动情况。
右手握住线圈，弯曲的四指指尖向下，此时大拇指指向纸面内部，则纸面内部为线圈的N极，纸面外部为线圈的S极。因为异名磁极相互吸引，因此从上往下看，线圈做顺时针方向转动，同时靠近磁铁，故C正确，而A、B、D错误。
3. D
【解析】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．
4. B
【解析】根据“当弹射车内的导体通以强电流时，舰载机受到强大的推力而快速起飞”可知，电磁弹射器的工作原理就是：通电导体在磁场中受力运动。
A.当导线中有电流经过时，小磁针的指向发生偏转，说明通电导线周围存在磁场，故A不合题意；
B.闭合开关后，通过电流的导体AB在磁场中受力运动，故B符合题意；
C.闭合开关后，线圈匝数多的铁钉吸引的大头针数量多，说明它的磁场强度大，因此电磁铁的磁场强弱与线圈匝数有关，故C不合题意；
D.闭合开关后，导体ab在磁场中做切割磁感线运动时，电流表的指针摆动，说明有感应电流产生，这就是电磁感应现象，故D不合题意。 故选B。
5.（1）磁场；改变电流的方向（2）变亮；电流变大（3）电磁感应；发电机
【解析】（1）闭合开关，电动机转动，电动机的原理就是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理工作的；如果想改变电动机的转动方向，我们可以采取的方法是：改变电流的方向或改变磁场的方向；（2）捏住电动机的转轴，会将电动机消耗的电能转化为内能，由非纯电阻电路转化为纯电阻电路，电源输出的所有功率都变为线圈电阻消耗的热功率了，而加在其上的电压不变，所以电流急剧上升，电动机线圈大量发热，此时电流变大，灯泡变亮；（3）电路连接如图乙，当用手快速转动电动机转轴时，发现灵敏电流表指针偏转，这是电磁感应现象，它在生活中的应用有发电机等．
6.（1）给导体两端加电压U2 ， U2＞U1（2）没有控制电流大小相同
【解析】（1）低③步的步骤为：给导体两端加电压U2 ， U2＞U1 ， 导体静止时，观察悬线与竖直方向偏转的角度为α2；
（2）红得出的结论与资料不符的原因：没有控制电流大小相同。
浙教版科学八年级（下册）“冲刺重高”讲义（四）
电动机