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第4讲 电动机
一、知识速览：
1.通过实验理解磁场对通电导体有力的作用，知道通电导体在磁场中的受力方向与电流方向及磁场方向的关系。
2.知道矩形通电线圏在磁场中的转动情况，知道线圏的平衡位置及静止原因。
3.了解直流电动机的结构，理解其工作原理，知道换向器的结构和作用，理解电动机工作时的能量转化过程。
知识点1、磁场对通电导线的作用
实验探究：磁场对通电导线的作用
实验一 实验二 实验三 实验四
实验图
实验操作 用两根平行的金属轨道，把一根直导线ab支起来，并且让直导线位于蹄形磁体两磁极之间的磁场中，接通电源，观察现象 保持N极、S极位置不变，改变通过混的电流方向，观察实验现象 保持ab中的电流方向不变，把磁体的两个磁极对调，让磁场方向与原来磁场方向相反，观察实验现象 同时改变通过ab的电流方向和磁场方向，观察实验现象
实验现象 直导线湖向左运动 直导线ab向右运动 直导线浏向右运动 直导线湖向左运动
实验分析 ab向左运动，说明ab通电后在磁场中受到力的作用 比较实验一、二知，部中电流方向改变，部的运动方向也改变，说明ab的受力方向与湖中电流的方向有关 比较实验一、三知，改变磁场方向,ab的运动方向也改变，说明湖的受力方向与磁场方向有关 比较实验一、四知,同时改变电流方向和磁场方向，ab向左运动，说明当电流方向与磁场方向同时改变时，泌的受力方向不变
实验结论 通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁场的方向有关，当电流的方向或磁场的方向变得与原来方向相反时,通电导线受力的方向也变得与原来方向相反；当电流的方向和磁场的方向都变得与原来方向相反时，通电导线受力的方向不变
(1)实验时，改变电路中电流的大小，通电导线所受力的大小也随之改变。通过导线的电流越大，导线在磁场中受的力越大。另外，通电导线所处的磁场越强,通电导线在磁场中受的力也越大。21世纪教育网版权所有
(2)通电导线在磁场中受力运动，消耗了电能，得到了机械能。
2.磁场对通电线圈的作用
实验现象 现象分析
使线圏静止在如图所示的位置上，闭合开关，发现线圏没有运动。这个位置是线圈的平衡位置 线圈上、下两条边受到的力大小相等、方向相反，线圏受力平衡,处于静止状态
使线圈静止在如图所示的位置上，闭合开关，线圈受力沿顺时针方向转动 线圈上、下两条边受到的力大小相等、方向相反，线圏会在力的作用下沿顺时针转动
线圈由于惯性转到如图所示的位置上，线圈会沿逆时针方向转回,在平衡位置摆动几下停下来 线圈由于惯性转过平衡位置后,线圏上、下两条边受到的力大小、方向不变，线圏在这个位进所受的力阻碍它沿顺吋针方向转动，会使线圈转回,在平衡位处摆动几下最终静止
通电线圈在磁场中受到力的作用而发生转动时，电能转化为机械能，如果在线圈刚转过平衡位置时，立即改变统圏中的电流方向，那么受力方向改变，线圈就能按原方向继续转动下去。(2)通电线圈转到平衡位置时,不立即停下来，这是因为通电线圈转到平衡位置时具有一定:的速度，由于惯性它会继续转动，但此时受到磁力及摩擦力的作用使线圈反向转动,它又会返回平衡位置，摆动几下后会停下来。21·cn·jy·com
利用左手定则判断通电导线在磁场中的受力方向
内容:
伸开左手，使大拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，使四指指向电流方向。如图所示，这时大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受磁场力的方向。这种方法称为左手定则。21*cnjy*com
作用：
(1)左手定则用来判定通电导体在磁场中受力的方向。当通电导体与磁感线垂直时，通电导体受力的方向和磁感线方向、电流方向之间的关系，可用左手定则来判定。
(2)通电导体受力的方向、电流方向、磁感线方向三者两两互相垂直，知道其中任意两个量的方向，就可以利用左手定则判断出另外一个虽的方向。
（2022秋 高新区期末）如图所示，明明同学在探究通电导体在磁场中受力情况的实验中，在闭合开关的瞬间，导体棒ab水平向右运动，则下列说法正确的是（ ）
A．该实验现象对应的原理与发电机的工作原理相同
B．该实验现象对应的能量转化是机械能转化为电能
C．仅将电源正负极反接，导体棒ab将水平向左运动
D．仅将磁体南北极颠倒，导体棒ab将水平向右运动
知识点2、直流电动机
1.直流电动机的工作原理
直流电动机是利用通电线圈在磁场中（受到力的作用）转动的原理制成的。直流电动机依靠直流电源供电。
2.直流电动机的构造
如图所示，直流电动机主要由磁体（定子）、线圈（转子）、换向器和电刷等构成。
3.换向器的结构与作用
（1）构造:如图所示,两片相互绝缘的铜质半环，它们就是换向器。两个铜质半环与线圏相连,并随着线圈一起转动，跟电刷接触与电源组成闭合回路。www-2-1-cnjy-com
（2）作用：当线圏转过平衡位置（絞圈所在平面与磁场所在平面垂直）时,改变线圈中的电流方向，使电动机持续转动。21教育名师原创作品
4.影响直流电动机转动方向与转动速度的因素
影响因素
转动方向 电流方向与磁场方向。任意改变电流方向或磁场方向，电动机转动方向改变;同时改变电流方向与磁场方向,电动机转动方向不变
转动速度 电流大小与磁场强弱。通过线圏的电流越大，外部磁场越强,转动越快
直流电动机模型装好通电后电动机不能正常转动的原因及分析
原因 分析
摩擦太大 轴与轴之间的摩擦太大;电刷与换向器接触太紧
电流太小 电源电压太低;使用的滑动变阻器接入电路的阻值太大
电流不通 电刷与换向器接触不良;开关接触不良或开关未闭合；电源处接触不良
仪器装配位置不当 线圈处于平衡位置，未将线圈轻轻拨动
在电动机工作过程中，电刷和换向器的作用是每当线圏刚，好转过平衡位置时，自动改变线圈中电流的方向，使线圈能够持续转动。但如果线圈停止转动后，刚好停在平衡位置测线圈通电后不能自行转动，需借助外力启动。实际生活中的直流电动机是由多个线圏组成的，这样线圈停止转动后，不论停在哪个位置，通电后线圈都可以自行启动。线圈中电流的方向是交替变化的，但外部电路中电流的方向是不变的。【版权所有：21教育】
（2022秋 张店区期末）如图所示，电动平衡车是一种被广大青少年所喜爱的新型交通工具。图中与电动平衡车驱动前行过程原理相同的是（ ）
A．B．C．D．
易错点1、误认为通电导体在磁场中一定会受到力的作用
以下是研究电和磁的四个实验装置图，下列有关从发现到发明的描述错误的是（ ）
A．甲图：发现通电导体周围存在磁场，发明了通电螺线管
B．乙图：发现插入铁芯的通电螺线管磁性更强，动圈式话筒
C．丙图：发现通电导体在磁场中受到力的作用，发明了电动机
D．丁图：发现闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时产生电流，发明了发电机
易错点2、对电动机中换向器的作用不理解
直流电动机中的换向器的作用是（ ）
A．改变直流电源中的电流方向
B．改变电动机中的电流方向
C．改变电动机中的转动方向
D．以上说法都不对
易错点3、误认为直流电动机电路中电流方向始终不变
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
1．关于换向器的作用，下列说法中正确的是（ ）
A．直流电动机的换向器既可以改变线圈中的电流方向，又可以改变外部电流方向
B．直流电动机的换向器是将外部电路的直流电变成线圈中的交流电
C．直流电动机的换向器是用来改变电流的大小和方向
D．当直流电动机的线圈刚转过平衡位置时，换向器能立即改变线圈中的电流方向
2．（2022秋 武侯区期末）如图所示，祝融号火星车成功着陆火星后，利用携带的磁强计探测火星磁场情况。磁强计的原理是利用通电线圈与被测磁场之间的相互作用使线圈偏转。图中所示的四个探究实验，能说明磁强计工作原理的是（ ）
A．B．C．D．
3．如图所示，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反大小相等的电流，a、b两点位于两导线所在的平面内。则（ ）
A．b点的磁感应强度为零
B．ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里
C．cd导线受到的安培力方向向右
D．同时改变两导线的电流方向，cd导线受到的安培力方向不变
4．（2022 莘县三模）如图，现在常用的动圈式耳机，其构造与扬声器和动圈式话筒类似。用一对导线把两只动圈式耳机连起来，就可以做一部最简单的电话：一只耳机当话筒，另一只当听筒。下列说法中正确的是（ ）
A．在把它当耳机使用时，两个耳机的工作原理都是电磁感应
B．在做自制电话使用时，从能量转化的角度看，当“话筒”的耳机是机械能转化为电能
C．在做自制电话使用时，从能量转化的角度看，当“听筒”的耳机是机械能转化为电能
D．这部自制的电话在使用时，必须连接电源
5．（2022秋 天桥区期末）在物流分拣中心，智能分拣机器人的投入使用，极大地提高了分拣效率，充电5分钟工作4小时，实现24小时不间断分拣，如图所示。机器人的动力装置为电动机，其工作原理是（ ）
A．磁场对电流的作用，将机械能转化为电能
B．磁场对电流的作用，将电能转化为机械能
C．电磁感应原理，将机械能转化为电能
D．电磁感应原理，将电能转化为机械能
6．（2022 东明县三模）如图所示是一个小直流电动机模型。关于它的制作和工作原理，下列说法正确的是（ ）
A．绕制线圈时，如果没有漆包线，可以用普通的铜导线代替
B．线圈两端（作为转轴）的漆皮应全部刮去，这样才可持续转动下去
C．此电动机模型是根据电磁感应原理制成的
D．线圈两端（作为转轴）的漆皮应一端全部刮去，另一端刮去半周，这样才可持续转动下去
7．（2022秋 茂南区校级期末）如图所示进行“通电导线在磁场中受力运动”实验，若将电源的正负极和磁体的磁极同时对调，导体ab的运动方向与原来方向 （选填“相反”或“相同”）；通电导线在磁场中受力运动过程中的能量转化情况是电能转化为 能；利用这一原理可制成 机。
8．（2022 息县模拟）如图所示，学校综合实践小组用一段漆包线绕成线圈abdc，用小刀刮去两端的漆皮，一端全部刮去，另一端只刮去半周。把线圈放在用硬金属丝做成的支架mn上，并按图示连接电路。闭合开关后，用手轻推一下线圈，线圈就开始转动。若将电源的正、负极对调，则线圈的转动方向与原来 （选填“相同”或“相反”），原因是 ；若在开关和电源之间串联一个电阻，线圈的转速将 （选填“变快”、“不变”或“变慢”）。
9．（2022秋 南召县期末）如图所示是一个磁悬浮地球仪和一台电动转盘餐桌，请你根据所学物理知识完成下列问题：
（1）磁悬浮地球仪内部安装有一块强磁，环形底座是一个空心的电磁铁，只要底座上通上电源，地球仪就可以悬浮起来。磁悬浮地球仪是利用电流磁效应漂浮在半空中的，通电后地球仪底部磁极和底座上方磁极极性 ；增大电磁铁中的电流，地球仪悬浮时受到的磁力将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（2）电动转盘餐桌安装有一台直流电动机，①电动机的工作原理是： ；②如果放上菜肴前后转盘转速不变，放上转盘的菜肴越多，电动机的输出功率 （选填“越大”、“越小”或“不变”）。电动机工作时将 能转化为 能。
10．（2021 崇川区模拟）在复习“电流的磁场”和“磁场对电流的作用”时，小刚想：“既然磁场会对通电导体产生力的作用，那么相互靠近的两个通电导体间是否会产生力的作用呢？
于是，他和小强商议通过实验来研究这一问题。他们找到了两根柔软的导线A、B，相距较近地并排固定在接线板上，当两根平行导线通电后，出现如图甲所示的现象。（图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况，箭头表示电流方向）
（1）通过现象可知，平行通电导线之间有力的作用，而且，当通入的电流方向相同时，导线A与导线B相互 。
（2）为什么平行通电导线之间会有力的作用呢？小强通过分析认为：通电导线为周围产生的磁场对通电导线B有力的作用。当导线A中的电流方向改变时，其磁场的方向也发生改变，导线B受力方向随之改变。由此可知：与磁体之间的相互作用一样，电流之间的相互作用也是通过 来实现的。小刚也认同小强的分析过程，他认为通过改变导线中电流的方向可以进一步补充小强的分析。如果只改变导线A中的电流方向，你预测会产生的实验现象是 。
（3）科学家研究发现平行通电导线之间相互作用力F的大小可能跟两根导线中的电流I1、I2，导线的长度L，导线之间的距离r有关，有关实验数据如下：
实验次数 L/m I1/A I2/A r/m F/N
1 1 0.2 0.2 0.1 1.0×107
2 1 0.1 0.2 0.1 0.5×107
3 1.5 0.2 0.2 0.1 1.5×107
4 1 0.2 0.2 0.05 2.0×107
5 1.5 0.2 0.4 0.1 3.0×107
6 2.0 0.4 0.1 0.2
①分析表格数据可知：对于位置固定、长度一定的两根平行导线，要增大它们之间的作用力，可以 。【来源：21·世纪·教育·网】
②对于长度一定的两根平行导线，通入不变的电流，两根导线间的作用力F与导线间距离r之间的关系可以用图乙所示图象中的图线 （选填a或b）来表示。
③请将表格填写完整。
（4）如果开始实验时，小刚和小强没有找到柔软的导线，而是用较硬的普通铝芯电线进行实验，你认为可能会出现怎样的情况？ 。21·世纪*教育网
11．（2022 铁岭模拟）小明用漆包线绕制了一个线圈，然后全部刮去线圈两端引线的漆皮，将线圈与电池接通，如图所示。
（1）闭合开关后，小明发现线圈发生了转动，此过程的能量转化过程是 。
（2）要想让线圈的转动方向改变，可采取的措施是 （说出一种方法即可）。
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第4讲 电动机
一、知识速览：
1.通过实验理解磁场对通电导体有力的作用，知道通电导体在磁场中的受力方向与电流方向及磁场方向的关系。
2.知道矩形通电线圏在磁场中的转动情况，知道线圏的平衡位置及静止原因。
3.了解直流电动机的结构，理解其工作原理，知道换向器的结构和作用，理解电动机工作时的能量转化过程。
知识点1、磁场对通电导线的作用
实验探究：磁场对通电导线的作用
实验一 实验二 实验三 实验四
实验图
实验操作 用两根平行的金属轨道，把一根直导线ab支起来，并且让直导线位于蹄形磁体两磁极之间的磁场中，接通电源，观察现象 保持N极、S极位置不变，改变通过混的电流方向，观察实验现象 保持ab中的电流方向不变，把磁体的两个磁极对调，让磁场方向与原来磁场方向相反，观察实验现象 同时改变通过ab的电流方向和磁场方向，观察实验现象
实验现象 直导线湖向左运动 直导线ab向右运动 直导线浏向右运动 直导线湖向左运动
实验分析 ab向左运动，说明ab通电后在磁场中受到力的作用 比较实验一、二知，部中电流方向改变，部的运动方向也改变，说明ab的受力方向与湖中电流的方向有关 比较实验一、三知，改变磁场方向,ab的运动方向也改变，说明湖的受力方向与磁场方向有关 比较实验一、四知,同时改变电流方向和磁场方向，ab向左运动，说明当电流方向与磁场方向同时改变时，泌的受力方向不变
实验结论 通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁场的方向有关，当电流的方向或磁场的方向变得与原来方向相反时,通电导线受力的方向也变得与原来方向相反；当电流的方向和磁场的方向都变得与原来方向相反时，通电导线受力的方向不变
(1)实验时，改变电路中电流的大小，通电导线所受力的大小也随之改变。通过导线的电流越大，导线在磁场中受的力越大。另外，通电导线所处的磁场越强,通电导线在磁场中受的力也越大。21世纪教育网版权所有
(2)通电导线在磁场中受力运动，消耗了电能，得到了机械能。
2.磁场对通电线圈的作用
实验现象 现象分析
使线圏静止在如图所示的位置上，闭合开关，发现线圏没有运动。这个位置是线圈的平衡位置 线圈上、下两条边受到的力大小相等、方向相反，线圏受力平衡,处于静止状态
使线圈静止在如图所示的位置上，闭合开关，线圈受力沿顺时针方向转动 线圈上、下两条边受到的力大小相等、方向相反，线圏会在力的作用下沿顺时针转动
线圈由于惯性转到如图所示的位置上，线圈会沿逆时针方向转回,在平衡位置摆动几下停下来 线圈由于惯性转过平衡位置后,线圏上、下两条边受到的力大小、方向不变，线圏在这个位进所受的力阻碍它沿顺吋针方向转动，会使线圈转回,在平衡位处摆动几下最终静止
通电线圈在磁场中受到力的作用而发生转动时，电能转化为机械能，如果在线圈刚转过平衡位置时，立即改变统圏中的电流方向，那么受力方向改变，线圈就能按原方向继续转动下去。(2)通电线圈转到平衡位置时,不立即停下来，这是因为通电线圈转到平衡位置时具有一定:的速度，由于惯性它会继续转动，但此时受到磁力及摩擦力的作用使线圈反向转动,它又会返回平衡位置，摆动几下后会停下来。21·cn·jy·com
利用左手定则判断通电导线在磁场中的受力方向
内容:
伸开左手，使大拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，使四指指向电流方向。如图所示，这时大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受磁场力的方向。这种方法称为左手定则。21*cnjy*com
作用：
(1)左手定则用来判定通电导体在磁场中受力的方向。当通电导体与磁感线垂直时，通电导体受力的方向和磁感线方向、电流方向之间的关系，可用左手定则来判定。
(2)通电导体受力的方向、电流方向、磁感线方向三者两两互相垂直，知道其中任意两个量的方向，就可以利用左手定则判断出另外一个虽的方向。
（2022秋 高新区期末）如图所示，明明同学在探究通电导体在磁场中受力情况的实验中，在闭合开关的瞬间，导体棒ab水平向右运动，则下列说法正确的是（ ）
A．该实验现象对应的原理与发电机的工作原理相同
B．该实验现象对应的能量转化是机械能转化为电能
C．仅将电源正负极反接，导体棒ab将水平向左运动
D．仅将磁体南北极颠倒，导体棒ab将水平向右运动
【思路点拨】（1）通电导体在磁场中受力运动，根据这一原理人们制成了电动机，此过程将电能转化为机械能。
（2）通电导体在磁场中受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关。
【尝试解答】：A、图中有电源，有磁场，是电动机的原理图，是根据通电导体在磁场中受力而运动的原理制成的，而发电机是利用电磁感应现象制成的，故A错误；
B、该实验现象对应的能量转化是电能转化为机械能，故B错误；
C、仅将电源正负极反接，导体棒中的电流方向发生改变，导体棒ab受力方向改变，将水平向左运动，故C正确；
D、仅将磁体南北极颠倒，磁场方向发生改变，导体棒ab受力方向改变，将水平向左运动，故D错误。
故选：C。
【答案】C
知识点2、直流电动机
1.直流电动机的工作原理
直流电动机是利用通电线圈在磁场中（受到力的作用）转动的原理制成的。直流电动机依靠直流电源供电。
2.直流电动机的构造
如图所示，直流电动机主要由磁体（定子）、线圈（转子）、换向器和电刷等构成。
3.换向器的结构与作用
（1）构造:如图所示,两片相互绝缘的铜质半环，它们就是换向器。两个铜质半环与线圏相连,并随着线圈一起转动，跟电刷接触与电源组成闭合回路。www-2-1-cnjy-com
（2）作用：当线圏转过平衡位置（絞圈所在平面与磁场所在平面垂直）时,改变线圈中的电流方向，使电动机持续转动。21教育名师原创作品
4.影响直流电动机转动方向与转动速度的因素
影响因素
转动方向 电流方向与磁场方向。任意改变电流方向或磁场方向，电动机转动方向改变;同时改变电流方向与磁场方向,电动机转动方向不变
转动速度 电流大小与磁场强弱。通过线圏的电流越大，外部磁场越强,转动越快
直流电动机模型装好通电后电动机不能正常转动的原因及分析
原因 分析
摩擦太大 轴与轴之间的摩擦太大;电刷与换向器接触太紧
电流太小 电源电压太低;使用的滑动变阻器接入电路的阻值太大
电流不通 电刷与换向器接触不良;开关接触不良或开关未闭合；电源处接触不良
仪器装配位置不当 线圈处于平衡位置，未将线圈轻轻拨动
在电动机工作过程中，电刷和换向器的作用是每当线圏刚，好转过平衡位置时，自动改变线圈中电流的方向，使线圈能够持续转动。但如果线圈停止转动后，刚好停在平衡位置测线圈通电后不能自行转动，需借助外力启动。实际生活中的直流电动机是由多个线圏组成的，这样线圈停止转动后，不论停在哪个位置，通电后线圈都可以自行启动。线圈中电流的方向是交替变化的，但外部电路中电流的方向是不变的。【版权所有：21教育】
（2022秋 张店区期末）如图所示，电动平衡车是一种被广大青少年所喜爱的新型交通工具。图中与电动平衡车驱动前行过程原理相同的是（ ）
A．B．C．D．
【思路点拨】:根据电动平衡车工作和电机工作时消耗和获得的能量做出判断。
【尝试解答】：电动平衡车的无刷电机工作时，消耗电能，获得机械能，因此是将电能转化为机械能，从而获得动力。
A、研究电磁感应现象，机械能转化为电能，故A错误；
B、研究通电导体的周围有磁场，是电流的磁效应，故B错误；
C、研究电磁铁磁性的大小与线圈匝数的关系，故C错误；
D、研究通电导体在磁场中受力的作用，电能转化为机械能，与电动平衡车驱动前行过程原理相同，故D正确。
故选：D。
【答案】D
易错点1、误认为通电导体在磁场中一定会受到力的作用
以下是研究电和磁的四个实验装置图，下列有关从发现到发明的描述错误的是（ ）
A．甲图：发现通电导体周围存在磁场，发明了通电螺线管
B．乙图：发现插入铁芯的通电螺线管磁性更强，动圈式话筒
C．丙图：发现通电导体在磁场中受到力的作用，发明了电动机
D．丁图：发现闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时产生电流，发明了发电机
【答案】B
【解答】解：
A．甲装置是奥斯特实验，说明了通电导线周围存在着磁场，据此发明了通电螺线管，故A正确；
B．乙装置中，插入铁芯的后，铁芯被磁化，使得通电螺线管磁性更强，而动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象，故B错误；
C．丙装置的原理是通电线圈在磁场中受力的作用，是电动机的模型图，故C正确；
D．丁装置中没有电源，导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就会产生感应电流，即电磁感应现象，据此发明了发电机，故D。
故选：B。
易错点2、对电动机中换向器的作用不理解
直流电动机中的换向器的作用是（ ）
A．改变直流电源中的电流方向
B．改变电动机中的电流方向
C．改变电动机中的转动方向
D．以上说法都不对
【答案】B
【解答】解：直流电动机的换向器的作用是当线圈刚好转过平衡位置时，自动改变线圈中电流的方向，使线圈不停的转动。
故选：B。
易错点3、误认为直流电动机电路中电流方向始终不变
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
【答案】D
【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。
1．关于换向器的作用，下列说法中正确的是（ ）
A．直流电动机的换向器既可以改变线圈中的电流方向，又可以改变外部电流方向
B．直流电动机的换向器是将外部电路的直流电变成线圈中的交流电
C．直流电动机的换向器是用来改变电流的大小和方向
D．当直流电动机的线圈刚转过平衡位置时，换向器能立即改变线圈中的电流方向
【解答】解：AB、换向器只能在线圈刚越过平衡位置时改变通过线圈中的电流的方向，并不能将直流电变为交流电，故AB错误；2·1·c·n·j·y
C、直流电动机的换向器是用来改变电流的方向，但不能改变电流的大小，故C错误；
D、为了使线圈持续的转动下去，故当直流电动机的线圈刚过平衡位置时换向器能立即改变线圈中的电流方向，故D正确。【来源：21cnj*y.co*m】
故选：D。
2．（2022秋 武侯区期末）如图所示，祝融号火星车成功着陆火星后，利用携带的磁强计探测火星磁场情况。磁强计的原理是利用通电线圈与被测磁场之间的相互作用使线圈偏转。图中所示的四个探究实验，能说明磁强计工作原理的是（ ）
A．B．C．D．
【解答】解：磁强计是利用通电线圈与被测磁场之间的相互作用使线圈偏转，其原理是通电线圈在磁场中受力转动；21教育网
A、该装置中通电导体在磁场中受力运动，故A正确；
B、该装置是奥斯特实验，探究的是电流的磁效应，故B错误；
C、该装置是电磁感应现象，故C错误；
D、该装置是探究影响电磁铁磁性大小的因素，故D错误。
故选：A。
3．如图所示，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反大小相等的电流，a、b两点位于两导线所在的平面内。则（ ）
A．b点的磁感应强度为零
B．ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里
C．cd导线受到的安培力方向向右
D．同时改变两导线的电流方向，cd导线受到的安培力方向不变
【解答】解：A、根据安培定则可知，通电导线ef和cd在b点产生的磁场方向相同，均为垂直纸面向外，所以b点的磁场方向向外，则b点的磁感应强度不等于0，故A错误；
B、根据安培定则可知，通电导线ef在a点产生的磁场方向垂直纸面向外，故B错误；
C、根据左手定则可判断，电流方向相反的两根导线所受的安培力互相排斥，所以cd导线受到的安培力方向向左，故C错误；
D、同时改变两导线的电流方向，则cd导线的电流方向和所在位置的磁场方向均与原来相反，所以cd导线受到的安培力方向不变，故D正确。
故选：D。
4．（2022 莘县三模）如图，现在常用的动圈式耳机，其构造与扬声器和动圈式话筒类似。用一对导线把两只动圈式耳机连起来，就可以做一部最简单的电话：一只耳机当话筒，另一只当听筒。下列说法中正确的是（ ）
A．在把它当耳机使用时，两个耳机的工作原理都是电磁感应
B．在做自制电话使用时，从能量转化的角度看，当“话筒”的耳机是机械能转化为电能
C．在做自制电话使用时，从能量转化的角度看，当“听筒”的耳机是机械能转化为电能
D．这部自制的电话在使用时，必须连接电源
【解答】解：ABC．耳机由话筒和听筒组成，当人们对着当话筒的耳机讲话时，使振动膜压迫碳粒，使盒内碳粒的松紧程度发生变化，即其电阻发生变化，流过碳粒的电流就相应的发生变化，使声音信号转化成强弱变化的电流，即磁生电；碳粒是很早的声波振动→引起膜片振动→带动线圈振动→线圈切割永久磁体的磁场产生感应电流→经放大传给扬声器，由此可知话筒的工作原理是电磁感应现象，机械能转化为电能；听筒中有电磁铁，利用的是通电导体在磁场中受力运动，电能转化为机械能，故AC错误，B正确；
D．由于电路中能产生感应电流，所以不需要电源，故D错误。
故选：B。
5．（2022秋 天桥区期末）在物流分拣中心，智能分拣机器人的投入使用，极大地提高了分拣效率，充电5分钟工作4小时，实现24小时不间断分拣，如图所示。机器人的动力装置为电动机，其工作原理是（ ）
A．磁场对电流的作用，将机械能转化为电能
B．磁场对电流的作用，将电能转化为机械能
C．电磁感应原理，将机械能转化为电能
D．电磁感应原理，将电能转化为机械能
【解答】解：电动机在工作的过程中会消耗电能，电能主要转化为机械能，其工作原理是：通电导体在磁场中受力运动，即磁场对电流的作用。21cnjy.com
故选：B。
6．（2022 东明县三模）如图所示是一个小直流电动机模型。关于它的制作和工作原理，下列说法正确的是（ ）
A．绕制线圈时，如果没有漆包线，可以用普通的铜导线代替
B．线圈两端（作为转轴）的漆皮应全部刮去，这样才可持续转动下去
C．此电动机模型是根据电磁感应原理制成的
D．线圈两端（作为转轴）的漆皮应一端全部刮去，另一端刮去半周，这样才可持续转动下去
【解答】解：电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。如图所示，当线圈转至平衡位置时，线圈不再转动。为了使线圈能持续转动，采取的办法是将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮半周，这样可以做成一个换向器，及时改变线圈中电流的方向，使线圈继续转动下去；故D正确，ABC错误。
故选：D。
7．（2022秋 茂南区校级期末）如图所示进行“通电导线在磁场中受力运动”实验，若将电源的正负极和磁体的磁极同时对调，导体ab的运动方向与原来方向 （选填“相反”或“相同”）；通电导线在磁场中受力运动过程中的能量转化情况是电能转化为 能；利用这一原理可制成 机。
【解答】解：（1）若将电源的正负极和磁体的磁极同时对调，电流的方向发生了变化，磁场的方向也发生了变化，导线ab的受力方向不变，与原来相同；
（2）通电导体ab受磁力作用，消耗电能，得到机械能，所以将电能转化为机械能，利用这一原理可制成电动机。
故答案为：相同；机械；电动。
8．（2022 息县模拟）如图所示，学校综合实践小组用一段漆包线绕成线圈abdc，用小刀刮去两端的漆皮，一端全部刮去，另一端只刮去半周。把线圈放在用硬金属丝做成的支架mn上，并按图示连接电路。闭合开关后，用手轻推一下线圈，线圈就开始转动。若将电源的正、负极对调，则线圈的转动方向与原来 （选填“相同”或“相反”），原因是 ；若在开关和电源之间串联一个电阻，线圈的转速将 （选填“变快”、“不变”或“变慢”）。
【解答】解：由图可知，电流是从电磁铁的上端流入，下端流出，根据安培定则可知，电磁铁的上端是N极；
闭合开关，用手轻推一下线圈，通电的线圈在磁场中由于受到磁力的作用会持续转动，这就是简易的电动机的原理；若只将电源的正负极互换，则电流的方向发生改变，磁场的方向也发生了改变，则受到的磁场力的方向不改变，线圈转动方向会与原来的转动方向相同；
若在开关和电源之间串联一个电阻，闭合开关后，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小了，则线圈受到的磁场力将变小，转速将变慢。
故答案为：相同；电流的方向发生改变，磁场的方向也发生了改变；变慢。
9．（2022秋 南召县期末）如图所示是一个磁悬浮地球仪和一台电动转盘餐桌，请你根据所学物理知识完成下列问题：
（1）磁悬浮地球仪内部安装有一块强磁，环形底座是一个空心的电磁铁，只要底座上通上电源，地球仪就可以悬浮起来。磁悬浮地球仪是利用电流磁效应漂浮在半空中的，通电后地球仪底部磁极和底座上方磁极极性 ；增大电磁铁中的电流，地球仪悬浮时受到的磁力将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（2）电动转盘餐桌安装有一台直流电动机，①电动机的工作原理是： ；②如果放上菜肴前后转盘转速不变，放上转盘的菜肴越多，电动机的输出功率 （选填“越大”、“越小”或“不变”）。电动机工作时将 能转化为 能。
【解答】解：（1）因为球体与底座是相互分离的，所以球体与底座之间是相互排斥的，即该悬浮地球仪是利用的同名磁极相互排斥的原理制成的；www.21-cn-jy.com
增大电磁铁线圈中的电流，地球仪受到的磁力增大，地球仪与底座之间距离变大，地球仪最后还是会处于静止状态，地球仪静止时受到重力和磁力的共同作用，这两个力是一对平衡力，大小相等，因地球仪的重力不变，所以地球仪静止时受到的磁力不变。
（2）直流电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动原理制成的；
电动转盘餐桌，放上转盘的菜肴越多，电动机受到的阻力越大，如果放上菜肴前后转盘转速不变，根据功率公式P＝＝Fv可知电动机的输出功率越大；
电动机在工作时，是将电能转化为机械能。
故答案为：（1）相同；不变；（2）通电导线在磁场中受力转动；变大；电；机械。
10．（2021 崇川区模拟）在复习“电流的磁场”和“磁场对电流的作用”时，小刚想：“既然磁场会对通电导体产生力的作用，那么相互靠近的两个通电导体间是否会产生力的作用呢？
于是，他和小强商议通过实验来研究这一问题。他们找到了两根柔软的导线A、B，相距较近地并排固定在接线板上，当两根平行导线通电后，出现如图甲所示的现象。（图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况，箭头表示电流方向）
（1）通过现象可知，平行通电导线之间有力的作用，而且，当通入的电流方向相同时，导线A与导线B相互 。
（2）为什么平行通电导线之间会有力的作用呢？小强通过分析认为：通电导线为周围产生的磁场对通电导线B有力的作用。当导线A中的电流方向改变时，其磁场的方向也发生改变，导线B受力方向随之改变。由此可知：与磁体之间的相互作用一样，电流之间的相互作用也是通过 来实现的。小刚也认同小强的分析过程，他认为通过改变导线中电流的方向可以进一步补充小强的分析。如果只改变导线A中的电流方向，你预测会产生的实验现象是 。
（3）科学家研究发现平行通电导线之间相互作用力F的大小可能跟两根导线中的电流I1、I2，导线的长度L，导线之间的距离r有关，有关实验数据如下：
实验次数 L/m I1/A I2/A r/m F/N
1 1 0.2 0.2 0.1 1.0×107
2 1 0.1 0.2 0.1 0.5×107
3 1.5 0.2 0.2 0.1 1.5×107
4 1 0.2 0.2 0.05 2.0×107
5 1.5 0.2 0.4 0.1 3.0×107
6 2.0 0.4 0.1 0.2
①分析表格数据可知：对于位置固定、长度一定的两根平行导线，要增大它们之间的作用力，可以 。【来源：21·世纪·教育·网】
②对于长度一定的两根平行导线，通入不变的电流，两根导线间的作用力F与导线间距离r之间的关系可以用图乙所示图象中的图线 （选填a或b）来表示。
③请将表格填写完整。
（4）如果开始实验时，小刚和小强没有找到柔软的导线，而是用较硬的普通铝芯电线进行实验，你认为可能会出现怎样的情况？ 。21·世纪*教育网
【解答】解：
（1）在没有通电的情况下，受重力作用，两根导线都应是竖直垂下。分析图甲可以发现，两根导线都在向中间靠拢，这就说明通电以后，它们都受到了指向中间的力，即这两根导线相互吸引。21*cnjy*com
（2）通电导线周围存在磁场，所以通电导线相当于磁体。磁体间的相互作用是通过磁场来实现的，且同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。由以上分析可知，这两根通电导线的相互作用也是通过磁场来实现的，且相邻的磁极为异名磁极；
通电导线周围的磁场方向与导线中的电流方向有关，电流方向改变后，磁场方向也改变。如果只改变A导线中电流的方向，则只有导线A周围的磁场方向发生改变，这将导致A、B导线周围磁场相邻的磁极为同名磁极，同名磁极相互排斥，则A、B导线将相互排斥。
（3）①对比表格中1、2或3、5可知，其他条件不变时，导线之间的相互作用力与导线中的电流成正比关系；对比表格中1、3可知，其他条件不变时，导线之间的相互作用力与导线的长度成正比关系；对比表格中1、4可知，其他条件不变时，导线之间的相互作用力与导线之间的距离成反比关系。所以对于位置固定（导线之间距离一定）、长度一定的两根导线，可以通过增大导线中的电流来增大导线之间的相互作用力。②由①中分析可知，其他条件不变时，导线之间的相互作用力与导线之间的距离成反比关系，故图乙中，符合要求的是图线b。③相对于实验1，实验6中导线长度增大到了2倍，电流I1增大到了2倍，电流I2减小为，导线之间的距离增大到了2倍。由①中分析可知，实验6中导线之间的相互作用力F6＝2×2××F1＝F1＝1.0×10﹣7N。
（4）由表格可知，导线之间的相互作用力都比较小，所以在选择较软的导线的情况下，才可以明显地看到导线的形变。若选择较硬的普通铝芯电线做与表格中数据相同的实验，导线之间的相互作用力不足以使铝芯导线发生明显的形变。【出处：21教育名师】
故答案为：（1）吸引；（2）磁场；导线A、B相互排斥；（3）①增大导线中的电流；②b；③1.0×10﹣7；（4）铝芯导线的形变程度很小，不易观察。
11．（2022 铁岭模拟）小明用漆包线绕制了一个线圈，然后全部刮去线圈两端引线的漆皮，将线圈与电池接通，如图所示。
（1）闭合开关后，小明发现线圈发生了转动，此过程的能量转化过程是 。
（2）要想让线圈的转动方向改变，可采取的措施是 （说出一种方法即可）。
【解答】解：（1）直流电动机工作时消耗电能得到机械能，故电动机是将电能转化为机械能；
（2）要改变线圈的转动方向，就要改变线圈的受力方向，而线圈的受力方向由磁场方向和电流方向来决定，因此可改变磁场方向或电流方向来改变线圈的转动方向即对调磁极或电源的正负极。2-1-c-n-j-y
故答案为：（1）电能转化为机械能；（2）对调磁极或电源的正负极。
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