20.4 电动机（解析版）

第二十章 电与磁 第4 节 电动机 1 通过实验，了解通过导线在磁场中会受到力的作用，知道力的方向与电流方向和磁场方向有关。 2 了解直流电动机的构造和工作原理及其能量转化。 一、磁场对通电导线的作用 1、实验装置 2、实验现象 把导线b 放在磁场里，接通电源，让电流通过导线b，原来静止的导线会在轨道上运动。 3、实验结论 （1）通电导体在磁场里受到力的作用。 （2）力的作用方向与电流方向、磁场方向有关。 （3）当电流方向或磁场方向两者中的一个发生改变时，力的方向随之改变；当电流方向和磁感线方向同时发生改 变时，力的方向不变。 二、电动机 1、工作原理：根据通电线圈在磁场中受到力的作用而发生转动制成。 学习目标 1 预习导学 02 2、能量转化：电能转化为机械能。 3、构成：由转子和定子两部分组成。 4、换向器作用：线圈转过平衡位置时，自动改变线圈中电流的方向，使线圈连续转动。 5、改变电动机转动方向的方法 （1）改变电流方向。 （2）改变磁感线方向。 6、提高电动机转速的方法 （1）增加线圈匝数。 （2）增加磁体磁性。 （3）增大电流。 三、扬声器和耳机的构造和原理 1、构造如图所示：永久磁体、线圈、锥形纸盆。 2、工作原理：通电导体在磁场中受到力的作用。 3、工作过程：扬声器的线圈中通入携带声音信息、时刻变化的电流，产生不同方向的磁场，通电线圈在力的作用 下来回振动，纸盆随之振动起来，发出声音。 知识点一：电动机 【探究重点】 1 在探究通电导线在磁场中受力的方向与电流的方向、磁感线的方向之间的关系时，要注意控制变量法的使用。 2 直流电动机的转向与转速的调节：电动机线圈的转向与转速是两个完全不同的概念，影响转向的因素是电流的方 向和磁感线的方向，影响转速的因素是线圈中电流的大小、磁场的强弱和线圈的匝数。若要改变直流电动机的转 向，只要改变电流的方向或磁感线的方向即可；若要改变直流电动机的转速，只要改变电流的大小磁场的强弱或 线圈的匝数即可。 3 通电导体在磁场中要受到力的作用，力的方向与电流的方向、磁感线的方向有关。当导线中的电流方向或磁感线 探究提升 03 方向中有一个改变时，通电导线的受力方向改变；当电流方向或磁感线方向同时改变时，通电导线的受力方向不 改变。 【例题精讲】（2023•安徽）图示为某电动机的原理图，EF、PQ 为螺线管，bd 为电动机的线圈，′为转轴。闭合开 关，从点沿转轴观察，线圈顺时针转动，则（ ） ．螺线管F 端为极，P 端为极 B．螺线管F 端为S 极，P 端为S 极 ．若将电源的正负极对调，从点沿转轴观察，线圈仍顺时针转动 D．若将电源的正负极对调，从点沿转轴观察，线圈将逆时针转动 【答】 【思路点拨】（1）开关闭合后，根据电流方向利用安培定则可判断两个螺线管的磁极； （2）通电导体在磁场中受到力的作用；通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场的方向有关。 【解析】B、由图知电流从螺线管的左端流入、右端流出，据安培定则可知，通电螺线管EF 的E 端为极、F 端 为S 极，通电螺线管PQ 的P 端为极、Q 端为S 极，故B 错误； D、若只将电源的正负极对调，则电流的方向发生改变，两个螺线管的磁极的方向也发生了改变，即线圈所处 磁场方向改变，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，即顺时针转动，故正 确，D 错误。 故选：。 【点评】本题考查了安培定则的应用和影响电动机转动方向的因素，难度一般。 【巩固训练】（2023•怀化）法拉第发现“闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生感 应电流”的现象。能产生这一现象的实验装置是图 （选填“甲”或“乙”）。丙图是电动机的工作原理， 该电动机工作时能量转化是 （选填“机械能转化为电能”或“电能转化为机械能”）。 【答】乙；电能转化为机械能 【解析】图甲是奥斯特实验，揭示了通电导线周围存在磁场； 图乙是法拉第电磁感应实验，探究的是闭合电路产生感应电流的条件； 图丙是电动机的工作原理，该电动机工作时能量转化是电能转化为机械能。 故答为：乙；电能转化为机械能。 1．（2023•丹阳市二模）中国人民解放军海军的新航母将安装电磁弹射器。飞机弹射时，磁场推动通电的牵引器， 牵引器带动飞机加速运动。图中与电磁弹射器工作原理相同的是（ ） ． B． ． D． 【答】D 【解析】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，弹射车受 到强大的推力带动舰载机快速起飞；由此可知其原理是通电导体在磁场中受力而运动，其原理与电动机相同。 、图中是探究电流磁效应的实验，故错误； B、图中没有电源，是探究电磁感应现象的实验，是发电机的原理图，故B 错误； 、图中是探究影响电磁铁磁性强弱的因素的实验，是电流的磁效应，故错误； D、图中有电源，通电导体在磁场中会受力而运动，是电动机的原理图，故D 正确。 故选：D。 2．（2023•蒙阴县三模）如图所示为“机器人餐厅”的机器人为顾客送餐时的情景。机器人接到指令后，内部的 电动机会驱动其底部的轮子将美食送到指定客人的桌边。制作电动机依据的是下列四幅图中的（ ） 强化训练 040 ． B． ． D． 【答】 【解析】制作电动机依据是通电导体在磁场中受力运动； 、该实验为奥斯特实验，说明通电导线周围存在着磁场，故错误； B、通电线圈具有磁性，利用的是电流的磁效应，故B 错误； 、该装置研究的是通电导体在磁场中受力而运动，电动机是依据此原理制成的，故正确； D．实验中，导体b 沿水平方向运动时，做切割磁感线运动，导体中会产生感应电流，这是电磁感应现象，是 发电机的工作原理，故D 错误。 故选：。 3．（2023•孝义市三模）同学们在制作“让线圈转动起来”的活动中，将表面有金属镀层的磁铁吸在干电池的负 极，将一根硬铜线折成线框搭在干电池的正极和磁铁上，如图所示。线框就会以干电池为轴转动起来（ ） ．线框转动是因为电磁感应现象 B．改变电流方向，线框的转动方向不会改变 ．改变磁场方向，线框的转动方向不会改变 D．通电后的线框周围存在磁场 【答】D 【解析】．线框转动是因为通电导体在磁场中受力而转动的，故错误； B．通电导体在磁场中的受力方向与电流方向、磁场的方向有关，改变电流方向，线框的转动方不会改变；改 变磁场方向，线框的转动方向也会改变，故B 错误； D．通电导体周围存在磁场，通电后的线框周围也存在磁场，故D 正确。 故选：D。 4．（2023•蒙城县三模）如图为直流电动机的工作原理图。线圈bd 处于磁场中，和B 是电刷，它们分别跟换向器 E 和F 接触，闭合电路，线圈bd 顺时针转动。下列说法正确的是（ ） ．线圈bd 转动的工作原理是电磁感应 B．线圈由图示位置转过180°时，b 边受力方向不变 ．线圈转动过程中也会产生感应电流 D．线圈转动过程中将电能全部转化为机械能 【答】 【解析】、线圈bd 转动的工作原理是通电导体在磁场中受磁力的作用，故错误； B、线圈由图示位置转过180°时，b 转到右侧，d 转到左侧，线圈中电流通过换向器发生方向改变，b 边受力方 向改变，故B 错误； 、线圈转动过程中做切割磁感线运动，也会产生感应电流，故正确； D、线圈转动过程中将大部分电能转化为机械能，一少部分转化为内能，故D 错误。 故选：。 5．（2023•罗庄区二模）电动自行因其方便、快捷深受人们的喜爱，其心部件是电动机。如图中与电动机的工作 原理相同的是（ ） ． B． ． D． 【答】D 【解析】电动机是利用通电导体在磁场中受到力的作用的原理来工作的。 、奥斯特实验说明通电导体的周围存在磁场，故不符合题意； B、该装置是探究电磁感应的，是发电机的原理，故B 不符合题意； 、该装置可以探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系，故不符合题意； D、该装置可以探究通电导体在磁场中受到力的作用，与电动机原理相同，故D 符合题意。 故选：D。 6．（2023•滨州三模）如图甲所示，电动平衡车是一种新型交通工具，被广大青少年所喜爱。图乙中与电动平衡 车驱动前行过程原理相同的选项是（ ） ． B．B ． D．D 【答】 【解析】电动平衡车中的电动机是利用通电导体在磁场中受到力的作用的原理来工作的。 、该图是探究电磁感应的实验装置，说明闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感 应电流，故不符合题意； B、奥斯特实验说明通电导体的周围存在磁场，电磁铁就是利用该原理制成的，故B 不符合题意； 、该图说明通电导体在磁场中要受到力的作用，电动机是利用该原理制成的，故符合题意； D、该图说明电磁铁磁性的强弱与电流的大小和线圈的匝数有关，故D 不符合题意。 故选：。 7．（2023•大石桥市三模）我国的航母将安装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，弹射车受到强大的推力带动舰载机快速起飞。下列四幅实验 装置图中反映电磁弹射器工作原理的是（ ） ． B． ． D． 【答】 【解析】由题意可知，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，弹射车受到强大的推力带动舰载机快速起飞。由此可知其原理是通电导体在磁场中受力而运动，其原理与 电动机相同。 、图中有电源，通电导体或线圈在磁场中会受力而运动，是电动机的原理图，故正确； B、图中没有电源，是探究电磁感应现象的实验，是发电机的原理图，故B 错误； 、图中的实验是探究影响电磁铁磁性大小的因素的实验，是电流的磁效应，故错误； D、图中是探究电流的磁效应的实验，故D 错误； 故选：。 8．（2023•台前县三模）如图所示是师在课堂上经常使用的扩音器，从外部看它由话筒和音箱两大部件构成。选 项中和音箱工作原理相同的是（ ） ． B． ． D． 【答】B 【解析】音箱（扬声器）是利用通电导体在磁场中受到力的作用。 、奥斯特实验说明通电导体的周围存在磁场，故不符合题意； B、该装置说明通电导体在磁场中会受到力的作用，与音箱的原理相同，故B 符合题意； 、该装置可以探究电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系，故不符合题意； D、该装置是探究电磁感应现象的，发电机是利用该原理制成的，故D 不符合题意。 故选：B。 9．（2023•嘉峪关校级二模）如图所示，能说明电动机工作原理的是（ ） ． B． ． D． 【答】 【解析】、图中线圈在磁场中切割磁感线产生感应电流，是电磁感应的工作原理，故不符合题意； B、图中导体水平运动切割磁感线，导体中产生感应电流，这是电磁感应现象；它是发电机的原理，不是电动 机的原理，故B 不合题意； 、图中电通电线圈在磁场中受力而转动，是电动机的原理，故合题意； D、图中通电直导线周围存在磁场，会使小磁针偏转，是电流的磁效应，不是电动机的原理，故D 不合题意。 故选：。 10．（2023•花山区校级一模）如图所示是公交车自动爆玻器，它利用电磁线圈在通电时产生一个冲击力，带动钨 钢头击打车窗玻璃边角部位，达到击碎玻璃的目的。下列选项中与自动爆玻器的原理相同的是（ ） ． B． ． D． 【答】 【解析】、说明闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流，是电磁感应现象， 机械能转化为电能，故错误； B、说明通电导体周围存在磁场，是电流的磁效应，故B 错误； 、当处于磁场中的部分导体中有电流通过时，通电导线B 在磁场中受力的作用而运动，是电能转化为机械能， 与自动爆玻器工作原理相同，故正确； D、电磁铁是利用电流的磁效应，故D 错误。 故选：。 11．（2023•德惠市一模）新能源汽车已成为汽车工业发展趋势，图中可说明其核心部件电动机工作原理的是（ ） ． B． ． D． 【答】D 【解析】、图为奥斯特实验装置图，说明通电导线周围存在磁场，故错误； B、图为探究磁场对电流的作用实验装置图，说明闭合电路部分导体切割磁感线时会产生感应电流，故B 错误； 、图为探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系图，说明线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁磁性越强，故错误； D、闭合开关，导体在磁场中受力运动，是电动机的原理图，故D 正确。 故选：D。 12．（2023•西城区一模）如图所示，把两个金属支架固定在木板上，并分别与电池的两极相连；再把线圈放在支 架上，线圈下放一块强磁铁，给线圈通电并轻推一下，线圈就会不停转动。关于这一现象，下列说法正确的是 （ ） ．这是一 台小发电机 B．这是电磁感应现象 ．这是机械能转化为电能的过程 D．这是通电线圈在磁场中受到力的作用 【答】D 【解析】BD、如图装置中有电源，通电时通电线圈在磁场中受力转动，因此这是一台电动机，原理是通电线圈 在磁场中受到力的作用，故B 错误，D 正确； 、电动机工作时，消耗电能，得到机械能，是电能转化为机械能的过程，故错误。 故选：D。 13．（2023•单县三模）如图，2023 年3 月20 日，全球首款双座水上电动飞机正式交付使用，其核心装置是电动 机。下列装置中与电动机原理相同的是（ ） ． B． ． D． 【答】D 【解析】．图中是奥斯特实验图，小磁针发生偏转说明通电导体周围有磁场，故不符合题意； B．图中有电源，通电后有磁性，是电流的磁效应，故B 不符合题意； ．图是电磁感应的实验图，属于发电机的原理，故不符合题意； D．电路中有电源，通电导体受到磁场力的作用发生运动，是电动机的工作原理，故D 符合题意。 故选：D。 14．（2023•汕头二模）新冠肺炎疫情期间，我省广大师生响应育部“停课不停学”的号召，开展了络学活动。学 中老师使用的小音箱在通电后，音箱的鼓膜就会来回振动发出声音。下列与老师使用的小音箱工作原理相同的 是（ ） ． B． ． D． 【答】D 【解析】学中老师使用的小音箱在通电后，音箱的纸盆就会来回振动发出声音，小音箱的工作原理是利用通电 导体在磁场中受到力的作用。 、该图说明通电导体的周围存在磁场，故不符合题意； B、该图中的电磁铁利用电流的磁效应工作的，故B 不符合题意； 、该图是发电机的工作原理，是利用电磁感应来工作的，故不符合题意； D、该图说明通电导体在磁场中受到力的作用，和小音箱的原理相同，故D 符合题意。 故选：D。 1．（2023•四川）为实现“碳达峰、碳中和”目标，我国大力支持新能源汽车产业发展，新能源汽车主要由电动 机提供动力。下列实验中，与电动机原理相同的是（ ） ． B． ． D． 【答】 【解析】电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成的。 、图中闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中产生感应电流，是电磁感应现象，是发电机 的原理图，与电动机的原理不同，故不合题意； B、图中是奥斯特实验，证明了电流周围可以产生磁场，是电流的磁效应，与电动机的原理不同，故B 不合题 意； 、图中有电源，通电导体在磁场中受力会发生运动，是电动机的原理，故符合题意； D、图中是探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数关系的实验，是利用电流的磁效应工作的，与电动机的原理不同， 故D 不合题意。 故选：。 2．（2023•菏泽）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（ ） ．麦克风 B．电饭煲 ．电风扇 D．电熨斗 【答】 【解析】、麦克风是利用电磁感应原理制成的，故错误； B、电饭煲是利用电流的热效应的原理制成的，故B 错误； 、电风扇的核心部件是电动机，它是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的，故正确； D、电熨斗是利用电流的热效应的原理制成的，故D 错误。 故选：。 3．（2023•宿迁）图中是小明制作的简单电动机模型，其线圈由漆包线绕成，将线圈一端的漆全部刮掉，另一端 只刮掉半周，在线圈的下面放置了一块磁体。将其接入电路中，闭合开关后，线圈转动起来了。关于此电动机 模型下列说法正确的是（ ） ．利用电磁感应原理工作 B．线圈在转动时，始终受到磁场作用力 ．将电能转化为机械能 D．增大线圈中的电流可改变转动方向 【答】 【解析】．电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，故错误； B．由于线圈中有一端的漆只刮掉半周，会出现电路中无电流状态，当线圈转到该位置处，由于线圈中无电流， 所以不会受到磁场力的作用，故B 错误； ．电动机消耗电能而转动起来，能量转化为电能转化为机械能，故正确； D．线圈转动的方向与电流的方向有关，增大线圈中的电流，只会改变线圈受到磁场力的大小，而不会改变受 力的方向，故D 错误。 故选：。 4．（2023•娄底）我国航母飞速发展，电磁弹射势在必行，电磁弹射器的弹射车与舰载机前轮连接，并处于强磁 场中，当弹射车的导体有强电流通过时，就可以受到磁场强大的作用力，使舰载机迅速获得起飞速度。图中与 电磁弹射器原理相同的是（ ） ． B． ． D． 【答】 【解析】由题意可知，电磁弹射器的弹射车与舰载机的前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通以强 电流时，即可受到强大的推力，由此可知其原理是通电导体在磁场中受力而运动。 、图中有电源，属于电动机原理，是利用通电导体在磁场中受力而运动的原理工作的，故正确； B、该装置为奥斯特实验，说明电流的周围存在磁场，故B 错误； 、电磁铁通电后具有磁性，使小磁针发生偏转，这是电流的磁效应，故错误； D、该装置中无电源，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动就会产生感应电流，是探究电磁感应 现象的装置，故D 错误。 故选：。 5．（2023•泸州）高速列车在泸州运行以来，以其高速、便捷、舒适的优点，成为越来越多泸州市民出行选择的 交通工具。下列图示中的实验，与高速列车动力系统工作原理相同的是（ ） ． B． ． D． 【答】D 【解析】高速列车动力系统主要由电动机组成，电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力运动； 、该装置是奥斯特实验，说明了通电导体周围存在磁场，这是电流的磁效应，故不符合题意； B、该装置探究通电的导线能够产生磁场，磁场使小磁针发生偏转，这是电流的磁效应，故B 不符合题意； 、该装置探究电磁感应现象的实验，即闭合回路中的一部分导体做切割磁感线运动，会产生感应电流的现象， 是发电机的工作原理，故不符合题意； D、该装置探究通电导体在磁场中受力运动，利用此原理人们发明了电动机，故D 符合题意。 故选：D。 6．（2023•临沂）2023 年5 月18 日，第七届世界智能大会在天津拉开帷幕，我国自主研发的电力组塔机器人展示 了自主攀爬越障等一系列施工作业。机器人灵活的动作均是由电动机带动的，下列实验，能说明电动机工作原 理的是（ ） ． B． ． D． 【答】 【解析】电动机的工作原理：通电导体在磁场中受力而运动。 此实验是奥斯特实验说明通电导体周围有磁场，不符合题意； B 此实验是探究电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系，不符合题意； 此实验是探究通电导体在磁场中受力而运动，是电动机的工作原理，符合题意； D 此实验是探究闭合电