沪粤版物理九年级下册
第十七章 电动机与发电机
17.2 探究电动机转动的原理
自主预习 教材感知
知识点一 探究磁场对电流的作用
1. 通电导体在磁场中会受到 的作用，其方向跟 方向和 方向有关，当
方向和 方向同时改变时，导体的受力方向 。?
2. 平衡位置：平衡位置是指线圈的平面与磁感线 时线圈平面的位置。
知识点二 换向器的作用
1. 组成：换向器由两个彼此绝缘的 组成。?
2. 作用：当线圈刚越过平衡位置时，能自动改变线圈中的 ，使线圈继续转动下去。
知识点三 电动机的工作原理
电动机是根据 的原理制成的，即通电导体在磁场中受到 使线圈转动，同时通过 及时改变线圈中的电流方向，以保持线圈的持续转动。
知识点四 磁场对通电导体作用原理的应用
磁场对通电导体作用原理的应用有电动机、 、电动玩具和机器人等。
课后提升 精学精练
1. 将一根通电导线放在磁场里，正确的说法是( )
A. 一定不受磁场的作用力
B. 一定受磁场的作用力
C. 不一定受磁场的作用力
D. 当导线跟磁感线平行放置时，它一定受到磁场的作用力
2. 要改变直流电动机线圈转动的方向，可行的办法是( )
A. 改变电流的大小 B. 改变磁场的强弱
C. 只改变电流的方向 D. 同时改变电流的方向和磁场的方向
3. 如图所示，线圈abcd位于磁场中，当开关接通时，ab段导线受磁场力F的方向向上；此时，cd段导线受磁场力( )
A. 方向向上 B. 方向向下
C. 为零，因为线圈处于水平位置 D. 为零，因为ab段导线向上转动
第3题 第4题
4. 小明用如图所示的实验装置，探究“磁场对通电直导线的作用”。闭合开关S，原本静止的轻质硬直导线AB水平向右运动，要使AB水平向左运动，下列措施中可行的是( )
A. 将A、B两端对调 B. 将蹄形磁体的N、S极对调
C. 换用磁性更强的蹄形磁体 D. 将滑动变阻器的滑片P向右移动
5. 直流电动机中换向器的作用是( )
A. 自动改变磁场的N极和S极
B. 自动改变线圈中的电流方向
C. 自动改变线圈中的电流方向，也能改变磁场的N极和S极
D. 以上说法都不对
6. 如图所示，将垂直于金属导轨的导体ab置于蹄形磁铁的磁场中，闭合开关后，导体ab沿导轨运动，根据此实验原理，可以制成( )
A. 电热器 B. 电动机 C. 电磁铁 D. 电磁继电器
第6题 第7题
7. 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
8. 为缓解城市交通压力，近几年成都大力发展有轨交通，几条地铁线路已经开通运行，同时又在积极投建有轨电车，以取代部分用柴油机作动力的公交车。关于电车和柴油车，下列说法不正确的是( )
A. 电车电动机工作时利用了磁场对电流的作用
B. 电车电动机能够将电能全部转化为机械能
C. 一般情况下，电车电动机的效率比柴油机的效率高
D. 电车对环境的污染比柴油车对环境的污染小
9. 如图所示，把线圈放在磁场里，接通电源，让电流通过，发现线圈发生扭转。对此，下列说法不正确的是( )
A. 通电线圈在磁场中受到力的作用
B. 通电线圈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. 磁场与通电线圈中电流产生的磁场发生相互作用
10. 如图甲、乙所示是通电线圈在磁场中的两个位置，关于在这两个位置的说法中正确的是( )
甲 乙
A. 通电线圈在图甲位置时会静止，此时线圈不受磁场对它的作用力
B. 通电线圈在图乙位置时会静止，此时线圈不受磁场对它的作用力
C. 通电线圈在图甲位置时会静止，此时线圈受磁场对它的作用力
D. 通电线圈在图乙位置时会静止，此时线圈受磁场对它的作用力
11. 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
12. 要制造直流电动机，必须设法使线圈转到平衡位置时就能自动改变线圈中 的方向，完成这一任务的装置叫 ，它是由两个铜制的 组成。
13. 电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的武器，具有速度快、命中率高等优点。它的主要原理如图所示，通电导体在磁场力的作用下沿导轨加速运动，系在通电导体上的弹体以10 km/s的速度发射出去，电磁炮的发射过程是 能向 能的转化过程。
14. 如图所示是检验磁场对通电导体作用力的实验装置。当导线ab中有某方向电流通过时，它受到磁场的作用力向上。
(1)如果仅将两磁极对调位置，导线ab受力向 ；?
(2)如果磁极位置不变，仅改变ab中的电流方向，导线ab受力向 ；?
(3)如果同时对调磁极位置和改变电流方向，导线ab受力向 。?
15. 如图所示，在直流电动机的工作过程中，“换向器”起了关键的作用，它能使线圈刚刚转过平衡位置时就自动改变线圈中的 ，从而实现通电线圈在磁场中的连续转动。电动机工作时是把电能转化为 。?
第15题 第16题
16. 如图是扬声器的构造示意图，当线圈中有电流通过时，线圈受到磁场力的作用而运动，这与
的工作原理相同；由于通过线圈的电流是 电流，线圈就不断地来回振动，带动纸盆也来回振动，于是扬声器就发出了声音。
17. 如图所示，通电导线中电流的方向向右，磁场对通电导线作用力的方向如图甲所示。改变实验条件，在图乙中画出磁场对通电导线作用力的示意图。
甲 乙
18. 小明通过学习本节内容，作了如下笔记，请帮他将空白处填写完整。
(1)实验表明：通电导体在磁场中会受到力的作用，受力的方向跟 方向和 方向有关；?
(2)电动机的工作原理就是 ；?
(3)要使直流电动机中的线圈能连续地转动，必须使线圈转到 时就能自动改变线圈里电流的 ，在直流电动机中，完成这一任务的装置叫 ；
(4)电动机主要由两部分构成，即能够转动的 和固定不动的 ，能够转动的部分叫 ，固定不动的叫 ；?
(5)电动机工作时，主要将 能转化为 能。
19. 如图所示，使线圈位于两磁极间：
(1)通电后，图甲中ab段导线的电流方向是 (选填“由a到b”或“由b到a”)。?
(2)线圈转过图乙所示位置，用 的办法可使线圈靠磁场力继续顺时针转动至少半圈。
(3)若把图丙中的电源换为电阻，快速转动线圈，电阻发热，此过程机械能先转化为 能再转化为 能。
甲 乙 丙
20. 如图所示，进行通电导线在磁场中受力运动实验，回答下列问题：
(1)把导线放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab，会发现导线ab (选填“运动”或“静止”)；?
(2)把电源的正负极对调后接入电路，使通过导线的电流方向与原来相反，这时导线ab ；?
(3)保持电源的正负极不变，对调磁体的磁极，使磁场的方向与原来相反，这时导线ab将反向运动。由此可以得出通电导线在磁场中要受到力的作用，而且受力的方向跟 的方向和 的方向都有关系；?
(4)若增加电源电压或增强磁体的磁性，导体的运动速度会 (选填“加快”或“减慢”)，这说明导体在磁场中受到力的作用，力的大小跟 和 有关。?
21. 同学们在制作电动机模型时，把一段粗漆包线绕成约3 cm×2 cm的矩形线圈，漆包线在线圈的两端各伸出约3 cm。然后，用小刀刮两端引线的漆皮，用硬金属丝做两个支架，固定在硬纸板上，两个支架分别与电池的两极相连，把线圈放在支架上，线圈下放一块强磁铁，如图所示。给线圈通电并用手轻推一下，线圈就会不停地转下去。
(1)在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮，刮线的要求是 (选填“A”或“B”)。?
A. 两端全刮掉 B. 一端全部刮掉，另一端只刮半周
(2)线圈在转动过程中 能转化为 能。?
(3)小明组装好实验装置，接通电源后，发现线圈不能转动，写出一条可能造成该现象的原因 。
参考答案
自主预习 感知教材
知识点一 1. 磁场力 电流 磁场 电流 磁场 不变 2. 垂直
知识点二 1. 金属半环 2. 电流方向
知识点三 通电线圈在磁场中受力转动 磁场力 换向器
知识点四 动圈式扬声器
课后提升 精学精练
1. C 【解析】当通电导线方向与磁感线方向垂直时，通电导线一定受磁场力的作用；当通电导线跟磁感线方向平行时，通电导线一定不受磁场力的作用。故选C。
2. C
3. B 【解析】根据题图信息，电流从电源的正极出发回到负极，判断线圈中cd段导线的电流方向由c到d；在磁场方向不变的情况下，ab段的电流方向和cd段的电流方向相反，则可以判断ab段导线受磁场力的方向与cd段相反，ab段受磁场力的方向向上，所以cd段受磁场力的方向向下。
4. B 【解析】通电导线在磁场中受到力的作用，受力方向与磁场方向和电流方向有关。如果只改变一个因素，则导线受力方向改变，如果同时改变两个因素，则导线受力方向不变。此实验是电能转化为机械能。
5. B 【解析】电动机是根据通电导体在磁场中受力的规律而制成的，导体所受力的大小与电流大小和磁场强弱有关，导体所受力的方向和电流方向及磁场方向有关，电动机内的磁场固定不变，如果导体中的电流方向也不变，则每一个导体所受力的方向不变，电动机就不会转动，为了能连续地转动下去，要改变电流方向，换向器就是完成这一任务的装置。
6. B 【解析】由题图可知，当磁场中的导体ab有电流通过时，就沿导轨运动，这时电能在磁场中转化为机械能，是电动机的原理，故选B。
7. D 【解析】将线圈两端的漆全部刮去后，没有了换向器，不能改变线圈中的电流方向，就不能改变线圈的受力方向，所以闭合开关S后，线圈只能偏转至水平位置，不能持续转动，要想让线圈持续转动，需增加换向器，可在线圈的一端重抹油漆，干后在适当位置刮去半圈，相当于添加一个换向器，使线圈能够持续转动，故选项D符合要求；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，线圈仍然不能持续转动，故选项A、B、C不符合要求。
8. B 【解析】电车电动机工作时利用了磁场对电流的作用，故A正确；电车电动机能够将电能大部分转化为机械能，但也会产生一少部分内能，故B错误；一般情况下，电车电动机的能量损失小，所以电动机的效率比柴油机的效率高，故C正确；电车不存在尾气的排放、噪音小，所以对环境的污染比柴油车对环境的污染小，故D正确。
9. B
10. D 【解析】要分析通电线圈在磁场中的受力，首先要明确线圈在磁场中的平衡位置.通电线圈的平面与磁感线平面垂直时，线圈受到磁场的作用力是一对平衡力，我们把这个位置称为平衡位置。题图甲中线圈处于非平衡位置，线圈会受力转动，题图乙中线圈处于平衡位置，受到一对平衡力的作用处于静止状态。
11. B 【解析】直流电动机线圈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。
12. 电流 换向器 半圆环 【解析】在直流电动机中有一个重要的装置叫换向器，它是由两个铜制的半圆环组成。它的作用是当线圈转到平衡位置时就能自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈连续转动下去。
13. 电 机械 【解析】电磁炮工作时，消耗电能，得到机械能，将电能转化为机械能。
14. (1)下 (2)下 (3)上 【解析】通电导体在磁场中受力运动时，其运动方向随电流方向和磁场方向的改变而改变。电流方向或磁场方向中任何一个方向改变，通电导体的运动方向就改变，而电流方向和磁场方向这两个方向同时改变时，通电导体的运动方向不变。
15. 电流方向 机械能 【解析】通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向有关。直流电动机中“换向器”的作用就是当线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使通电线圈能够连续转动；电动机消耗电能，得到了机械能，故工作时的能量转化是电能转化为机械能。
16. 电动机 交变 【解析】电动机是利用通电导体在磁场中受力的作用的原理制成的；当扬声器线圈中有电流通过时，线圈受到磁场力的作用而运动，这与电动机的工作原理相同；扬声器主要由线圈、永久磁体、锥形纸盆组成，当线圈中通过交变电流时，线圈受到磁场力的作用而来回振动，带动纸盆也来回振动，使扬声器发声。
17. 如图所示。
【解析】由图甲可知，此时磁场对通电导线作用力的方向向右，改变实验条件，磁场的方向改变，电流的方向也改变了，所以所受力的方向不改变，还是向右。
18. (1)电流 磁场 (2)通电线圈在磁场中受力而转动 (3)平衡位置 方向 换向器 (4)线圈 磁体 转子 定子 (5)电 机械
【解析】电动机是主要将电能转化为机械能的装置，要使直流电动机中的线圈连续转动，必须使线圈在转过平衡位置时，利用换向器改变线圈中的电流方向，在电动机模型中，磁体是固定不动的，线圈是可以转动的。
19. (1)由a到b (2)改变电流方向(或调换磁极) (3)电 内
解析：(1)由于电流从电源的正极出发，故此时题图甲中ab的电流方向是由a到b；(2)据题图乙能看出，再向下转动，磁场力会阻碍线圈运动，故此时必须改变线圈的受力方向，所以可以通过改变线圈中的电流方向使得线圈持续顺时针转动；(3)若把题图丙中的电源换为电阻，快速转动线圈，此时相当于一个发电机，即能产生电能，故是将机械能转化为电能的过程；同时电阻发热，这是电流的热效应，该过程是将电能转化为内能的过程。
20. (1)运动 (2)反向运动 (3)电流 磁场 (4)加快 电流的大小 磁场的强弱
【解析】(1)由于通电导线在磁场中受磁场力会运动起来，因此把导线放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab，会发现导线ab运动；(2)通电导线在磁场中受力的作用，所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，所以把电源的正负极对调后接入电路，使通过导线的电流方向与原来相反，这时导线ab将反向运动；(3)只保持电源的正负极不变，对调磁体的磁极，使磁场的方向与原来相反，这时导线ab将反向运动，由此可以得出通电导线在磁场中要受到力的作用，而且受力的方向与磁场方向和电流方向有关；(4)通过导体的电流越大、磁场的磁性越强，导体运动的速度越快；这说明导体在磁场中受到力的作用，力的大小跟电流的大小和磁场的强弱有关。
21. (1)B (2)电 机械 (3)线圈处于平衡位置(“电源电压太低”或“轴所受阻力太大”均可)
