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第13讲 电动机与发电机
Ⅰ考生必背:基础知识
必记1:磁场对电流的作用
1.通电导体在磁场中所受力的方向与电流的方向和磁感线方向有关系。
2.电动机是根据通电导体在磁场中受力转动的原理制成的。直流电动机中换向器的作用是:当线圈刚转过平衡位置时,改变线圈中的电流方向,从而使线圈继续转下去。
必记2:电磁感应
3.导体在磁场中运动而产生电流的现象叫电磁感应现象。在电磁感应现象中所产生的电流叫感应电流,这种电流也叫交流电。
4.发电机是根据电磁感应原理制成的,发电机工作时将机械能转化为电能。
Ⅱ考生必会:考点
一、基本考点
考点1:磁场对电流的作用(重点) 21世纪教育网
1.通电导体在磁场中会受到力的作用,力的方向跟电流的方向和磁感线方向有关,力的大小与电流的大小、磁场的强弱、线圈匝数有关。当通电导体中电流的方向与磁感线平行时,磁场对该通电导体无力的作用。
2.通电线圈在磁场中受力转动,当线圈转至平衡位置时,通电线圈所受磁场力是平衡力。
3.电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动(磁场对通电导体有力的作用)的原理制成的。电动机由转子和定子两大部分组成。电动机工作时,将电能转化为机械能。
【例1】 图1—13—1为研究磁场对通电导线作用的实验装置。当接通电源,有电流由a至b通过导线如时,它将受到磁场力作用而向左运动,则( )
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A.当磁场方向相反时,ab将向右运动,电能转化为机械能21世纪教育网
B.当电流方向相反时,ab将向右运动,机械能转化为电能21世纪教育网
C。当电流和磁场方向同时改变时,ab将向右运动,电能转化为机械能21世纪教育网
D.当电流和磁场方向同时改变时,ab将向左运动,机械能转化为电能
解A 点拨:通电导线在磁场中受力的作用而运动,是电能转化为机械能。导线的运动方向与磁场方向和电流方向均有关,当只改变其中一个因素时,导线的运动方向改变;当二者均改变时,导线的运动方向不变。故只有A正确。
考点2:电磁感应现象(重点、热点)
考点归纳与拔高:
1.产生感应电流的条件:(1)闭合电路的一部分导体。(2)此部分导体在磁场中做切割磁感线运动。这里的“闭合”是指组成电路的各个器件要连成一个电流的通路;“一部分”是指不是整个电路去切割磁感线;“切割”是指导体运动的方向必须与磁感线有一定的角度。当导体不动、磁场运动时,磁感线与导体有一定角度,此种情况也叫“切割”。
2.在电磁感应现象中,所产生的电流方向与导体切割磁感线的方向和磁感线方向有关,当导体切割磁感线的方向和磁感线方向改变其中一个时,感应电流的方向就会改变;当这两个方向同时改变时,感应电流的方向不改变。
3.发电机是根据电磁感应原理制成的。发电机主要由定子和转子两大部分组成。发电机所发出的电流是交变电流,即平常人们常说的交流电(交流电用“AC”表示,直流电用“DC”表示),其特征是大小和方向都发生周期性的变化。描述交流电特征的物理量是周期和频率,我国交流电的频率和周期分别是50 Hz和0.02 S。发电机工作时将机械能转化为电能。21世纪教育网
【例2】如图l—13-2所示的四幅实验装置图中,能反映发电机工作原理的是( )
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解:D 点拨:A是研究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关的实验;B是研究通电导体在磁场中受力作用的实验,能反映电动机的工作原理;C是研究电流周围存在磁场的实验;D是研究电磁感应现象的实验,反映了发电机的工作原理。
二、综合运用考点21世纪教育网
考点3:电动机与发电机(学科内综合考点)
考点归纳与拔高:
1.电动机和发电机是电和磁知识在生产中的两个重要应用,在中考中对这两个知识点的考查,主要涉及工作原理、工作过程特点、能量转化等方面。题型以填空题、选择题为主。
2.电动机与发电机的异同:(1)相同点:①构造相同:它们都是由磁体、线圈等部件组成;②各部件的连接方式相同:它们的各元件均以串联方式组成电路。一台电动机原则上既可以作为电动机运行,也可以作为发电机运行,只是工作条件不同而已;③都受磁场方向影响:发电机产生的电流方向与磁场方向有关;电动机中线圈受力方向与磁场方向有关。(2)不同点:①原理不同:电动机是根据通电导体在磁场中受力转动的原理制成的;发电机是根据电磁感应现象制成的;②工作时能量的转化不同:电动机工作时电能转化为机械能,发电机工作时机械能转化为电能。
【例3】下列设备中,利用电磁感应原理工作的是( )
A.电动机 B.汽油机
C.电磁起重机 D.发电机
解:D 点拨:电动机是利用通电导体在磁场中受力转动的原理工作的;汽油机是将内能转化为机械能的机器;电磁起重机是利用电流的磁效应工作的;发电机是利用电磁感应原理工作的,故正确答案为D。本题易错选A,原因是分不清电动机与发电机的工作原理。
三、实际应用考点
考点4:电磁知识在实际中的应用
考点归纳与拔高:
电磁知识在生活、生产中的应用非常广泛,因此在中考中有关电磁知识应用的题目经常见到。在中考中,涉及本考点的主要内容有电流磁效应的应用问题;电磁感应知识的应用问题;磁场对电流作用的应用问题。常见的题目有:判定有关电器(电磁铁、电铃、电动机、发电机、扬声器、麦克风等)的工作原理;应用电流磁效应设计电路;电磁知识在现代科技中(例如:磁卡、磁带、磁悬浮列车、巨磁电阻效应)的应用。常见的题型有填空题、选择题、作图题、阅读理解题等。21世纪教育网
【例4】2007年,法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔因发现某些材料的巨磁电阻效应(微弱的磁场变化可以导致电阻大小的急剧变化)而共同获得诺贝尔物理学奖。根据这一发现,可以制成的产品是21世纪教育网( )
A.能够“读”出微弱的磁场变化并转换成清晰的电流变化的灵敏磁头
B.通过微弱电流就能产生强大磁场的电磁铁
C.当家庭电路过载或短路时能自动熔断的熔丝
D.能储存、释放大量电能的大容量蓄电池
解:A, 点拨:根据巨磁电阻效应,微弱的磁场变化能导致电阻的急剧变化,从而引起电流的巨大变化,据此判断选项A正确,选择B、C、D与巨磁电阻效应无关,故均错。
Ⅲ 考生必知:课标新题型
课标新型题一:评估题
【例1】(实验评估题)小芳在做“探究感应电流方向与哪些因素有关”的实验时,猜想金属棒在磁场中运动产生的感应电流的方向可能与磁场的方向有关,也可能与金属棒的运动方向有关。她设计了实验,装置如图1—l3—3所示。
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(1)闭合开关后,使金属棒向右运动,看到电流表指针向左偏。
(2)把磁铁N、S极对调,金属棒变为向左运动,闭合开关后,看到电流表指针仍向左偏。根据以上现象,小芳得出感应电流的方向与磁场的方向、棒的运动方向无关的结论。
你认为小芳的结论正确吗 若认为正确,请说明理由。若认为不正确,请分析小芳得出错误结论的原因。
解:小芳的结论不正确。
采用控制变量法研究问题时,每次只能改变一个量,不能同时改变两个或两个以上的量。小芳在改变磁场方向的同时,把金属棒的运动方向也改变了,同时改变了两个物理量,所以得不出正确的结论。
点拨:解答本题要从影响感应电流方向的因素及控制变量法人手进行分析。影响感应电流方向的因素有导体切割磁感线的方向和磁感线的方向,所以要探究感应电流的方向与哪些因素有关时,应该用控制变量法。21世纪教育网
课标新型题二:阅读理解题
【例2】阅读短文,回答下列问题。
会发光的电磁跷跷板
小明制作了一个电磁跷跷板参加学校的科技节活动。该电磁跷跷板是在两端封闭的透明塑料管中放有一块磁性很强的磁铁,塑料管外绕有金属丝作为线圈,在线圈两端并联两只发光二极管(符号*),其电路如图l—13—4所示。二极管具有单向导电性,电流只能从二极管的正极流入,负极流出。演示时,将塑料管上下翘动,磁铁便在线圈中左右移动,相当于线圈导体在磁场中做切割磁感线运动,这时会看见两只发光二极管轮流发光。
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(1)电磁跷跷板中发光二极管轮流发光是根据_____原理工作的,_____也是根据这一原理工作的(填“电动机”或“发电机”)。
(2)电磁跷跷板上下翘动时,为什么发光二极管会轮流发光
解:(1)电磁感应;发电机
(2)因为当磁铁向低处滑动时,磁铁穿过闭合线圈,相当于线圈做切割磁感线运动,产生感应电流,此时,电流通过两个二极管中的一个,故该二极管发光;当另一端低时,磁铁又向相反方向穿过线圈,产生相反方向的电流,故另一个二极管会发光。所以,二极管会轮流发光。
点拨:磁铁在线圈中左右移动,相当于线圈在磁场中做切割磁感线运动,这时有感应电流产生,这种现象称为电磁感应现象。生活中的发电机就是根据这一原理工作的。
Ⅳ 考生必试:中考题
1.下列电器设备在工作过程中,把电能转化为机械能的是( )
A.电动机 B.发电机
C.电热器 D.电磁炉
2.课外活动时,有几位同学讨论关于电动机和发电机的问题,他们有以下几种说法,你认为其中正确的是( )
A.电动机工作时把电能转化为机械能
B.发电机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的
C.电动机是利用电磁感应现象制成的
D.发电机工作时把电能转化成其他形式的能
3.在如图l—13—5所示的实验装置中,用棉线将铜棒ab悬挂于磁铁N、S极之间,铜棒的两端通过导线连接到电流表上。当口6做切割磁感线运动时,能观察到电流表的指针发生偏转。利用这一现象所揭示的原理,可制成的设备是( )
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A.电熨斗 B.电动机21世纪教育网
C.电磁继电器 D.发电机21世纪教育网
4. 探究产生感应电流条件的实验步骤如图1—13—6所示。
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(1)本实验中,我们通过观察什么现象来判断电路是否有感应电流 ____________________。
(2)通过比较图______与图______可知,产生感应电流的一个条件是电路要闭合;通过比较图 与图______可知,产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动。
(3)若图a中AB棒不动,磁铁左右水平运动,电路______感应电流(填“有”或“无”)。
Ⅴ 考生必闯:过关测验题
一、选择题
1.下列说法正确的是21世纪教育网( )
A.导体在磁场中做切割磁感线运动时,一定会产生感应电流
B.电磁铁磁性强弱只与电流大小有关
C.小磁针静止时北极所指的方向与该点的磁场方向相同
D.通电导体在磁场中受力方向只与电流方向有关
2.下列家用电器中,应用了电动机的是21世纪教育网( )
A.电熨斗 8.电风扇
C.电饭锅 D.电热毯
3.图l—13—7所示的实验装置中,用来探究电磁感应现象的是21世纪教育网( )
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二、填空题
4.图l—13—8是小华同学探究“让线圈转起来”的实验装置图。线圈能够转动的原因是________________________ ,在实验中为了使线圈能持续转动,采取的方法是__________________;要想使线圈的转动方向与原方向相反, 可采用____________或____________的方法。
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5.电动机通电后线圈会在磁场中转动(如图l—13—9),在线圈转动的过程中______ (填“会”或“不会”)产生感应电流。
6.电动机的工作原理是____________,它是把______能转化为______能的机器。
7.发电机是根据______原理制成的,它是将______能转化为电能的装置。
8.如图1—13—10所示,是小明同学探究“怎样产生感应电流”的实验装置,ab是一根铜棒,通过导线连接在灵敏电流计的两接线柱上,实验时发现,无论怎样水平移动金属棒,指针都没有明显偏转(仪器、接触都完好)。请从两个方面写出改进措施:
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(1)____________________________________________
(2)____________________________________________
参考答案:
Ⅳ.1.A点拨:电动机将电能转化为机械能;发电机将机械能转化为电能;电热器将电能转化为内能;电磁炉将电能转化为磁场能,再转化为内能。
2.A点拨:发电机工作时把机械能转化为电能,D错误;B、C项的说法反了。
3.D点拨:此实验为电磁感应现象,利用此原理可制成发电机。
4.(1)电流表指针的偏转 (2)a;c;a;b (3)有
点拨:产生感应电流的条件是:(1)闭合电路的一部分导体;(2)在磁场中做切割磁感线运动。二者缺一不可。21世纪教育网
V.一、1.C点拨:产生感应电流的条件是“闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动”,因此A错;影响电磁铁磁性强弱的因素有线圈的匝数、电流的大小和铁芯的大小,因此B错;通电导体在磁场中的受力方向与电流的方向和磁场的方向有关,因此D错;根据磁场方向的规定可知,C正确。21世纪教育网
2.B点拨:电熨斗、电饭锅、电热毯都是利用了电流的热效应,电风扇中应用了电动机。
3.A点拨:选项B说明电流周围存在磁场;C说明同种电荷相排斥;D是探究磁极间的相互作用,故本题正确选项为A。
二、4.通电导体在磁场中受到力的作用;将线圈引线一端接触支架的绝缘层全部刮掉,另一端刮掉半周;改变电流方向;改变磁场方向
5.会 点拨:感应电流产生的条件是:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。本题满足这一条件,会产生感应电流。
6.通电导体在磁场中受力而运动;电;机械
7.电磁感应;机械21世纪教育网
三、8.(1)用充磁器给磁体充磁 (2)取多根铜棒并联在ab两端
点拨:由题目所述可以看出,由于产生的感应电流太弱,导致指针偏转不明显。为增大感应电流,一方面可以增强磁体的磁性,另一方面也可以增加切割磁感线铜棒的数目。
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