第三节 科学探究:电动机为什么会转动
基础主干落实
一、磁场对通电导体的作用
1.磁场对通电导体有力的作用,力的方向与 和 有关。
2.通电导体在磁场中受力的大小与 和磁场强弱有关。
二、直流电动机
1.工作原理:磁场对通电导体有 的作用。
2.换向器的作用: 。
3.能量转化: 转化为 。
重点案例探析
重点 探究磁场对电流的作用
【典题】如图所示,在“探究磁场对通电直导线的作用”实验中,小明把一根轻质的铝棒EF置于蹄形磁体的磁场中。
(1)接通电源,通过观察 来判断磁场对通电直导线是否有力的作用;
(2)若只将磁体的两极对调,接通电源,观察到铝棒EF会向相反方向运动,说明力的方向与 有关;
(3)小明想探究“通电直导线在磁场中受力大小是否与电流大小有关”,请你帮助他写出具体的操作:调节 ,改变电路中电流大小,观察铝棒EF摆动幅度大小;
(4)如果同时改变磁场方向和电流方向, (选填“能”或“不能”)确定受力方向与磁场方向或电流方向是否有关。
(5)应用:据此实验的探究制成了 机。
A层·基础必会
考点一 磁场对电流的作用
1.在探究“电动机为什么会转动”的实验中,小华同学的装置如下:
(1)为了让静止的导体ab在受力后更容易发生运动,金属导轨上应该放置 (选填“铝”或“铁”)棒。
(2)闭合开关,导体ab向右运动,说明通电导体在磁场中受到 的作用;将磁体的N、S极对调后,闭合开关,导体ab向 运动;
(3)断开开关,将图中电源的正负极对调,再闭合开关,会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方向 ,说明通电导体在磁场中的受力方向与 有关;
(4)闭合开关后,小华观察到导体ab在导轨上没有运动,经检查,电源、开关、导轨、导体ab、开关各元件完好且连接没有问题,则可能的原因是 ,此时蹄形磁体对导体ab (选填“有”或“没有”)磁力的作用。
(5)(多选)小明想要让导体ab运动的速度更快,以下实验改进方案可行的有 。
A.换用磁性更强的磁体
B.换用更大电压的电源
C.换用更轻、导电性更好的导体
(6)利用磁场对通电导线有力的作用的性质,制造的家用电器有 ,其作用是将电能转化为 。
2.矩形铜线框在某磁场中的位置如图所示,ab、bc、ed和fe段都受到该磁场的作用力,下列哪两段受到该磁场的作用力方向相同 ( )
A.ab段与bc段 B.ab段与ed段
C.ab段与fe段 D.fe段与ed段
考点二 磁场对电流作用的应用
3.(2023·菏泽中考改编)下列用电器中,利用“通电导体在磁场中受到力的作用”原理工作的是 ( )
A.电磁铁 B.电饭煲
C.电风扇 D.电熨斗
4.(2022·铜仁中考)夏天,教室里的电风扇工作时,主要将电能转化为 能,电风扇的核心部件是电动机,电动机的工作原理是 。
5.如图是一种动圈式耳机的结构示意图。当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时,音圈带动音膜 (选填“向左”“向右”或“左右往复”)运动。音圈之所以运动,是由于 对通电线圈有力的作用,此过程中, 转化为机械能。
6.如图是某灵敏电流计的内部结构示意图,线圈在磁场中,指针与线圈相连。当线圈中有电流通过时,线圈会转动,原因是 ;若改变线圈中的电流方向,指针的偏转方向将 (选填“改变”或“不改变”)。
考点三 电动机
7.(2024·贵州一模)纯电动汽车行驶中实现了尾气零排放,这是由于为它提供动力的装置是 ( )
A.发电机 B.电动机 C.汽油机 D.柴油机
8.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,现要加快线圈顺时针转动的速度,下列方法中可行的是 (D)
A.减小电路中的电流
B.只改变电路中电流的方向
C.对调磁极位置同时改变电流方向
D.换用磁性更强的磁铁
9.电动机在现代生产生活中有广泛的应用。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受到 使线圈转动起来;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的 来实现倒车。
B层·能力提升
10.(多项选择)有人做了如图所示的实验:向环形塑料凹槽内注满水银,然后通过接线柱将凹槽内的水银接入电路,再在圆环中央放置一块圆柱形磁铁。闭合开关,凹槽内的水银会逆时针流动起来,则下列说法中正确的是 ( )
A.水银流动的原理是磁场对通电导体有力的作用
B.若只对调电源正负极,水银将顺时针流动
C.该过程中将机械能转化为电能
D.若将串联的蓄电池再增加一节,水银的流动速度将变快
11.(多项选择)(2024·贵阳月考)在探究“让线圈转起来”的实验中,小明用永久磁铁、一节干电池、线圈、金属支架组装了如图所示的装置,用绝缘胶带将支架固定在电池两端,将磁铁放在电池侧壁上,再将线圈一端的绝缘漆全部刮去,另一端的绝缘漆只刮去一半后,放在支架上,线圈即可持续转动,关于该实验,下列说法正确的是 ( )
A.这个装置与电动机的工作原理相同
B.线圈转动过程中,机械能转化为电能
C.只改变电流的方向,线圈的转动方向不会改变
D.只改变磁场的方向,线圈的转动方向可以改变
12.实验发现,两条平行放置的直导线a、b,当通以相同方向的电流时相互吸引(如图所示),这是因为 ;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 。
13.学习了电动机的知识后,小明发现将强磁体靠近通电白炽灯的灯丝,如图所示,可以观察到灯丝晃动。你认为小明的发现是 (选填“真的”或“假的”),电动机工作的原理是: 。
请你举出一个生活中内部有电动机的电器或交通工具: 。
14.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,这时锡箔纸、磁铁、干电池就构成了闭合电路形成电流,由于电流在磁场中会受到 ,若想让滚轮向相反方向滚动,请说出一种可行的做法 。
15.(2023·遵义模拟)电磁轨道炮是一种远程、高能、多任务的武器,其射速可达当前海军舰炮的3倍。其射程可达100英里(约161 km)以上,以舰船上储存的电能为动力来源,小明通过查阅资料设计了一款简易版的电磁炮模型,如图所示,请你简述电磁炮发射原理,并为如何提高所发射的炮弹速度提出两条建议。第三节 科学探究:电动机为什么会转动
基础主干落实
一、磁场对通电导体的作用
1.磁场对通电导体有力的作用,力的方向与 导体运动方向 和 电流方向 有关。
2.通电导体在磁场中受力的大小与 电流的大小 和磁场强弱有关。
二、直流电动机
1.工作原理:磁场对通电导体有 力 的作用。
2.换向器的作用: 改变线圈中电流的方向 。
3.能量转化: 电能 转化为 机械能 。
重点案例探析
重点 探究磁场对电流的作用
【典题】如图所示,在“探究磁场对通电直导线的作用”实验中,小明把一根轻质的铝棒EF置于蹄形磁体的磁场中。
(1)接通电源,通过观察 导体EF摆动 来判断磁场对通电直导线是否有力的作用;
(2)若只将磁体的两极对调,接通电源,观察到铝棒EF会向相反方向运动,说明力的方向与 磁场方向 有关;
(3)小明想探究“通电直导线在磁场中受力大小是否与电流大小有关”,请你帮助他写出具体的操作:调节 滑动变阻器的滑片的位置 ,改变电路中电流大小,观察铝棒EF摆动幅度大小;
(4)如果同时改变磁场方向和电流方向, 不能 (选填“能”或“不能”)确定受力方向与磁场方向或电流方向是否有关。
(5)应用:据此实验的探究制成了 电动 机。
【点拨】(1)磁场对通电导体产生力的实质:磁体的磁场对电流的磁场的作用。
(2)磁体对通电导体的力的方向:与电流方向和磁场的方向有关。电流方向与磁场方向中有一个变化,力的方向就改变;电流方向和磁场方向都改变,力的方向不变。
A层·基础必会
考点一 磁场对电流的作用
1.在探究“电动机为什么会转动”的实验中,小华同学的装置如下:
(1)为了让静止的导体ab在受力后更容易发生运动,金属导轨上应该放置 铝 (选填“铝”或“铁”)棒。
(2)闭合开关,导体ab向右运动,说明通电导体在磁场中受到 力 的作用;将磁体的N、S极对调后,闭合开关,导体ab向 左 运动;
(3)断开开关,将图中电源的正负极对调,再闭合开关,会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方向 相反 ,说明通电导体在磁场中的受力方向与 电流方向 有关;
(4)闭合开关后,小华观察到导体ab在导轨上没有运动,经检查,电源、开关、导轨、导体ab、开关各元件完好且连接没有问题,则可能的原因是 电流太小 ,此时蹄形磁体对导体ab 有 (选填“有”或“没有”)磁力的作用。
(5)(多选)小明想要让导体ab运动的速度更快,以下实验改进方案可行的有 A、B、C 。
A.换用磁性更强的磁体
B.换用更大电压的电源
C.换用更轻、导电性更好的导体
(6)利用磁场对通电导线有力的作用的性质,制造的家用电器有 电风扇(或电冰箱、吹风机) ,其作用是将电能转化为 机械能 。
2.矩形铜线框在某磁场中的位置如图所示,ab、bc、ed和fe段都受到该磁场的作用力,下列哪两段受到该磁场的作用力方向相同 (B)
A.ab段与bc段 B.ab段与ed段
C.ab段与fe段 D.fe段与ed段
考点二 磁场对电流作用的应用
3.(2023·菏泽中考改编)下列用电器中,利用“通电导体在磁场中受到力的作用”原理工作的是 (C)
A.电磁铁 B.电饭煲
C.电风扇 D.电熨斗
4.(2022·铜仁中考)夏天,教室里的电风扇工作时,主要将电能转化为 机械 能,电风扇的核心部件是电动机,电动机的工作原理是 通电线圈在磁场中受力转动 。
5.如图是一种动圈式耳机的结构示意图。当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时,音圈带动音膜 左右往复 (选填“向左”“向右”或“左右往复”)运动。音圈之所以运动,是由于 磁场 对通电线圈有力的作用,此过程中, 电能 转化为机械能。
6.如图是某灵敏电流计的内部结构示意图,线圈在磁场中,指针与线圈相连。当线圈中有电流通过时,线圈会转动,原因是 通电线圈在磁场中受力转动 ;若改变线圈中的电流方向,指针的偏转方向将 改变 (选填“改变”或“不改变”)。
考点三 电动机
7.(2024·贵州一模)纯电动汽车行驶中实现了尾气零排放,这是由于为它提供动力的装置是 (B)
A.发电机 B.电动机 C.汽油机 D.柴油机
8.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,现要加快线圈顺时针转动的速度,下列方法中可行的是 (D)
A.减小电路中的电流
B.只改变电路中电流的方向
C.对调磁极位置同时改变电流方向
D.换用磁性更强的磁铁
9.电动机在现代生产生活中有广泛的应用。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受到 力的作用 使线圈转动起来;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的 电流的方向 来实现倒车。
B层·能力提升
10.(多项选择)有人做了如图所示的实验:向环形塑料凹槽内注满水银,然后通过接线柱将凹槽内的水银接入电路,再在圆环中央放置一块圆柱形磁铁。闭合开关,凹槽内的水银会逆时针流动起来,则下列说法中正确的是 ( A、B、D )
A.水银流动的原理是磁场对通电导体有力的作用
B.若只对调电源正负极,水银将顺时针流动
C.该过程中将机械能转化为电能
D.若将串联的蓄电池再增加一节,水银的流动速度将变快
11.(多项选择)(2024·贵阳月考)在探究“让线圈转起来”的实验中,小明用永久磁铁、一节干电池、线圈、金属支架组装了如图所示的装置,用绝缘胶带将支架固定在电池两端,将磁铁放在电池侧壁上,再将线圈一端的绝缘漆全部刮去,另一端的绝缘漆只刮去一半后,放在支架上,线圈即可持续转动,关于该实验,下列说法正确的是 ( A、D )
A.这个装置与电动机的工作原理相同
B.线圈转动过程中,机械能转化为电能
C.只改变电流的方向,线圈的转动方向不会改变
D.只改变磁场的方向,线圈的转动方向可以改变
12.实验发现,两条平行放置的直导线a、b,当通以相同方向的电流时相互吸引(如图所示),这是因为 通电导体周围存在磁场,磁场对电流有力的作用 ;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 导线a、b相互排斥 。
13.学习了电动机的知识后,小明发现将强磁体靠近通电白炽灯的灯丝,如图所示,可以观察到灯丝晃动。你认为小明的发现是 真的 (选填“真的”或“假的”),电动机工作的原理是: 通电导体在磁场中受力运动(或磁场对电流有力的作用) 。
请你举出一个生活中内部有电动机的电器或交通工具: 电风扇(或电动自行车,答案合理即可) 。
14.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,这时锡箔纸、磁铁、干电池就构成了闭合电路形成电流,由于电流在磁场中会受到 力的作用 ,若想让滚轮向相反方向滚动,请说出一种可行的做法 电池正负极对调一下 。
15.(2023·遵义模拟)电磁轨道炮是一种远程、高能、多任务的武器,其射速可达当前海军舰炮的3倍。其射程可达100英里(约161 km)以上,以舰船上储存的电能为动力来源,小明通过查阅资料设计了一款简易版的电磁炮模型,如图所示,请你简述电磁炮发射原理,并为如何提高所发射的炮弹速度提出两条建议。
答:电磁炮发射的工作原理是通电导体在磁场中要受到力的作用。由于磁场力的大小与电流的大小、磁场的强弱有关,要继续提高电磁炮的发射速度,需要增大磁场力,所以可以增大电流、增大磁场的强度。
