专题17.3 科学探究：电动机为什么会转动【三大题型】（举一反三）-2024-2025学年九年级物理举一反三系列（沪科版）

专题17.3 科学探究：电动机为什么会转动【三大题型】 【沪科版】 【题型1 探究：磁场对电流的作用】 1 【题型2 电动机及其原理】 4 【题型3 扬声器的工作原理】 8 知识点1：电动机的构造 直流电动机主要由：磁铁、线圈、换向器和电刷等构成。 知识点2：磁场对电流的作用 1、通电导体在磁场里受到力的作用，其作用的方向跟磁感线方向和电流方向有关。当磁场方向、电流方向这两个因素中一个发生改变时，通电导线受力的方向发生改变；当两个因素同时改变时，通电导线受力的方向不变。 2、磁场对电流产生作用的两个不可缺少的条件是磁场和电流。 知识点3：电动机是怎样转动的 1、原理：直流电动机是根据通电线圈在磁场中受到力的作用而发生转动的原理制成的。它工作时将电能转化机械能。 2、换向器的作用：每当线圈刚转过平衡位置时，就自动改变通入线圈中电流的方向，使线圈连续转动。 【题型1 探究：磁场对电流的作用】 【例1】如图，闭合开关，铜棒向右运动，为使开关闭合后铜棒向左运动，下列操作可行的是（　　） A．换用更细的铜棒 B．将磁体的N、S极对调 C．移动滑动变阻器的滑片 D．将电源正、负极和磁体N、S同时对调 【变式1-1】如图甲是小雪自制的小风扇，使用时发现小风扇转动，但风却向后吹。小雪设计了如图乙所示的实验，探究其原因。 （1）闭合开关，给铜棒ab通电，发现铜棒ab向右运动，这表明铜棒ab在磁场中受到___________的作用； （2）保持磁场方向不变，将电源正负极对调后接入电路，闭合开关，发现铜棒ab向左运动，这表明___________； （3）保持电流方向不变，将磁体的两极对调，闭合开关，发现铜棒ab向右运动，这表明___________； （4）根据实验，要改变小风扇转动方向，小雪应该___________； （5）请列举一个和小风扇工作原理相同的用电器___________。 【变式1-2】如图所示，闭合开关，导体棒ab水平向右运动，下列描述正确的是：（　　） A．该实验是发电机的原理图 B．该实验实现了机械能转化为电能 C．该实验说明了通电导体在磁场中要受到力的作用 D．该实验说明了通电导线周围存在着磁场 【变式1-3】如图所示，闭合开关，静止的导体棒ab在轨道上向右运动，说明了通电导体在 _____中受到力的作用，若只将电源的正、负极对调，则导体棒ab将向 _____运动（选填“左”或“右”）。 【题型2 电动机及其原理】 【例2】小明把安装完成的直流电动机模型接入如图所示的电路中，闭合开关并调节滑动变阻器，电动机正常转动，若要改变电动机转动方向，下列做法中无效的是（　　） A．只对调电源的正、负极 B．只对调磁体的N、S极 C．同时对调电源的正、负极和磁体的N、S极 D．导线①改接G、F点，导线②改接C、E点 【变式2-1】如图所示，小翔同学做了一个小直流电动机模型。同学们围着观看线圈的持续转动，一起分享着他的成果。下列关于此直流电动机模型的说法，你认为正确的是（　　） A．此电动机模型是根据电磁感应的原理制成的 B．转动过程中，CD边始终受到磁场力 C．绕制线圈时，如果没有漆包线，可以用普通的铜导线代替 D．线圈两端（作为转轴）的漆皮一端全部刮去，另一端刮去半周，这样可持续转动 【变式2-2】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，下列说法正确的是（　　） A．电动机在工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能 B．线圈由图示位置转动时，ab边受力方向不改变 C．换用磁性更强的磁铁，可加快线圈转动速度 D．对调磁极同时改变电流方向，可加快线圈转动速度 【变式2-3】如图所示，图甲和图乙分别为直流电动机线圈在两个不同的时刻所处的位置，下列分析中正确的是（　　） A．导线ab中的电流方向在这两个时刻相同 B．导线ab在这两个时刻受到的磁场作用力方向不同 C．图乙中的线圈处在平衡位置上 D．由于具有惯性，线圈能持续转动 【变式2-4】如图所示为直流电动机的工作原理图，线圈abcd处于向右的磁场中，此时线圈平面与磁感线平行，ab边受到的作用力向上。两个铜半环跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘：两个电刷分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路，下列说法正确的是（　　） A．线圈在图示位置时，cd边受到磁场的作用力向上 B．线图由图示位置沿箭头方向顺时针转过90°时，电流沿abcd流过线圈 C．线图由图示位置沿箭头方向顺时针转过180°时，dc边受到磁场的作用力向下 D．线图由图示位置沿箭头方向顺时针转过180°时，ab边受到磁场的作用力向下 【变式2-5】研究电动机的工作过程，电动机的工作原理是磁场对 有力的作用。左下图中，线圈左右两边框ab、cd的受力方向相反，其原因是 ，线圈从图示位置再转动90度后线圈将恰好达到平衡位置，并最终停在该位置。右下图中的线圈可以持续转动，是因为它加装了 。 【题型3 扬声器的工作原理】 【典例3】如图所示是扬声器的结构图。当扬声器的线圈中通入因携带声音信息而时刻变化的电流时，线圈会在永久磁体的作用下受到力的作用并带动纸盆振动发声。下列说法中错误的是（    ） A．扬声器工作时是将电能转化为机械能 B．扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动 C．扬声器中的永久磁体周围存在磁场 D．扬声器工作时线圈中的电流不变 【变式3-1】以下是对电与磁部分四幅图的分析，其中正确的是（　　） A．图甲中动圈式扬声器工作时，变化的电流通过线圈带动扬声器的锥形纸盆振动，产生声音，属于电磁感应现象 B．图乙现象首先是由是法拉第发现的，该实验证明了电流周围存在磁场 C．图丙装置研究的是电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系 D．图丁动圈式话筒与电动机的工作原理相同 【变式3-2】如图所示是一种扬声器的结构示意图。当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时，线圈带动锥形纸盆 （选填“向左”、“向右”或“左右往复”）运动。锥形纸盆之所以运动，是由于磁场对 有力的作用，扬声器的工作原理与 （选填：“电动机”或“发电机”）的原理相似。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题17.3 科学探究：电动机为什么会转动【三大题型】 【沪科版】 【题型1 探究：磁场对电流的作用】 1 【题型2 电动机及其原理】 4 【题型3 扬声器的工作原理】 8 知识点1：电动机的构造 直流电动机主要由：磁铁、线圈、换向器和电刷等构成。 知识点2：磁场对电流的作用 1、通电导体在磁场里受到力的作用，其作用的方向跟磁感线方向和电流方向有关。当磁场方向、电流方向这两个因素中一个发生改变时，通电导线受力的方向发生改变；当两个因素同时改变时，通电导线受力的方向不变。 2、磁场对电流产生作用的两个不可缺少的条件是磁场和电流。 知识点3：电动机是怎样转动的 1、原理：直流电动机是根据通电线圈在磁场中受到力的作用而发生转动的原理制成的。它工作时将电能转化机械能。 2、换向器的作用：每当线圈刚转过平衡位置时，就自动改变通入线圈中电流的方向，使线圈连续转动。 【题型1 探究：磁场对电流的作用】 【例1】如图，闭合开关，铜棒向右运动，为使开关闭合后铜棒向左运动，下列操作可行的是（　　） A．换用更细的铜棒 B．将磁体的N、S极对调 C．移动滑动变阻器的滑片 D．将电源正、负极和磁体N、S同时对调 【答案】B 【解析】A．换用更细的铜棒，使电阻变大电流变小，但不能改变受力的方向，故A不符合题意； B．将磁体的N、S极对调，磁场方向改变，则通电导体的受力方向改变，铜棒向左运动，故B符合题意； C．向左移动滑动变阻器的滑片，只能改变电流的大小，不能改变电流的方向，故C不符合题意； D．将电源正负极对调，同时将磁体磁极对调，影响磁场力方向的两个因素同时改变，则通电导体的受力方向不变，铜棒仍然向右运动，故D不符合题意。 故选B。 【变式1-1】如图甲是小雪自制的小风扇，使用时发现小风扇转动，但风却向后吹。小雪设计了如图乙所示的实验，探究其原因。 （1）闭合开关，给铜棒ab通电，发现铜棒ab向右运动，这表明铜棒ab在磁场中受到___________的作用； （2）保持磁场方向不变，将电源正负极对调后接入电路，闭合开关，发现铜棒ab向左运动，这表明___________； （3）保持电流方向不变，将磁体的两极对调，闭合开关，发现铜棒ab向右运动，这表明___________； （4）根据实验，要改变小风扇转动方向，小雪应该___________； （5）请列举一个和小风扇工作原理相同的用电器___________。 【答案】     磁力     通电导体在磁场中受力的方向与电流方向有关     通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向有关     改变电流方向（或对调电源正负极或将小风扇拆开后将磁极对调）     电吹风（或扬声器或洗衣机或电动车等） 【解析】（1）[1]铜棒ab本来静止，当通电后发生了运动状态的改变向右运动，说明此时受到了磁力的作用。 （2）[2] 保持磁场方向不变，将电源正负极对调后接入电路，闭合开关，此时电流的方向发生了改变，这时发现铜棒ab由原来的向右运动变成向左运动，说明电流会影响通电导线在磁场中的受力方向。 （3）[3] 保持电流方向不变，将磁体的两极对调，闭合开关，发现铜棒ab由原来的向左运动变成了向右运动，说明电流不变时，磁场的方向也会影响通电导线在磁场中的受力方向。 （4）[4]要改变风扇的方向可以通过改变电流方向来调节，具体的方法可以对调电源正负极或将小风扇拆开后将里面电动机的磁极对调。 （5）[5]和小风扇工作原理相同的用电器有电吹风、洗衣机或电动车等，因为它们都是利用通电线圈在磁场中受力而转动的。 【变式1-2】如图所示，闭合开关，导体棒ab水平向右运动，下列描述正确的是：（　　） A．该实验是发电机的原理图 B．该实验实现了机械能转化为电能 C．该实验说明了通电导体在磁场中要受到力的作用 D．该实验说明了通电导线周围存在着磁场 【答案】C 【解析】图示有电源，说明是通电导体在磁场中受力而运动，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，故ABD错误，C正确。 故选C。 【变式1-3】如图所示，闭合开关，静止的导体棒ab在轨道上向右运动，说明了通电导体在 _____中受到力的作用，若只将电源的正、负极对调，则导体棒ab将向 _____运动（选填“左”或“右”）。 【答案】     磁场     左 【解析】[1]闭合开关，静止的导体棒ab在轨道上向右运动，即受到了力的作用，所以说明通电导体在磁场中受到力的作用。 [2]通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向与电流方向和磁场方向有关。若只将电源的正、负极对调，即只改变电流方向，则导体棒ab的运动方向也改变，所以导体棒ab将向左运动。 【题型2 电动机及其原理】 【例2】小明把安装完成的直流电动机模型接入如图所示的电路中，闭合开关并调节滑动变阻器，电动机正常转动，若要改变电动机转动方向，下列做法中无效的是（　　） A．只对调电源的正、负极 B．只对调磁体的N、S极 C．同时对调电源的正、负极和磁体的N、S极 D．导线①改接G、F点，导线②改接C、E点 【答案】C 【解析】A．电动机转动方向与电流方向和磁场方向有关，调换电流方向或磁场方向，电动机的转动方向会发生变化，所以只对调电源的正、负极，电路中电流方向发生变化，所以电动机的转动方向发生变化，故A不符合题意； B．只对调磁体的N、S极，磁场方向发生变化，所以电动机的转动方向发生变化，故B不符合题意； C．同时对调电源的正、负极和磁体的N、S极，电动机的转动方向不会发生变化，故C符合题意； D．导线①改接G、F点，导线②改接C、E点，电动机中的电流方向发生变化，可以改变电动机的转动方向，故D不符合题意。 故选C。 【变式2-1】如图所示，小翔同学做了一个小直流电动机模型。同学们围着观看线圈的持续转动，一起分享着他的成果。下列关于此直流电动机模型的说法，你认为正确的是（　　） A．此电动机模型是根据电磁感应的原理制成的 B．转动过程中，CD边始终受到磁场力 C．绕制线圈时，如果没有漆包线，可以用普通的铜导线代替 D．线圈两端（作为转轴）的漆皮一端全部刮去，另一端刮去半周，这样可持续转动 【答案】D 【解析】A．电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，故A错误； BD．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去，另一端只刮半周，这样就可以让线圈转动时，有半周通电受力而转动，另外半周不通电依靠惯性继续转动，从而实现连续转动，故B错误，D正确； C．绕制线圈时，如果用普通的铜导线代替，会造成电源短路，不能正常工作，故C错误。 故选D。 【变式2-2】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，下列说法正确的是（　　） A．电动机在工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能 B．线圈由图示位置转动时，ab边受力方向不改变 C．换用磁性更强的磁铁，可加快线圈转动速度 D．对调磁极同时改变电流方向，可加快线圈转动速度 【答案】C 【解析】A．电动机工作过程中，消耗的电能大部分转化为机械能，少部分转化为内能，是电流做功的过程，故A错误。 B．线圈由图示位置转动180°时，ab边的电流方向改变，故受力方向改变，故B错误； CD．通电线圈受力与电流大小和磁场强度有关，用磁性更强的磁铁，作用力更大，可加快线圈转动速度，对调磁极同时改变电流方向，受力大小不变，方向不变，转速不变，故C正确，D错误。 故选C。 【变式2-3】如图所示，图甲和图乙分别为直流电动机线圈在两个不同的时刻所处的位置，下列分析中正确的是（　　） A．导线ab中的电流方向在这两个时刻相同 B．导线ab在这两个时刻受到的磁场作用力方向不同 C．图乙中的线圈处在平衡位置上 D．由于具有惯性，线圈能持续转动 【答案】B 【解析】AB．由图可知，导线ab在这两个时刻分别于电源正极和负极相连，电流方向不同，由于导体受力方向与磁场方向和电流方向有关，所以两次导线ab的受力方向不同，故A错误，B正确； C．平衡位置是指线圈平面与磁感线垂直的位置，图中磁感线从左向右，故甲、乙两图中的线圈再转动90度角，都能到达平衡位置，图中不是平衡位置，故C错误； D．电动机之所以能转动，是因为换向器在线圈由于惯性刚转过平衡位置就会改变线圈中电流的方向，不是全部依靠惯性持续转动的，故D错误。 故选B。 【变式2-4】如图所示为直流电动机的工作原理图，线圈abcd处于向右的磁场中，此时线圈平面与磁感线平行，ab边受到的作用力向上。两个铜半环跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘：两个电刷分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路，下列说法正确的是（　　） A．线圈在图示位置时，cd边受到磁场的作用力向上 B．线图由图示位置沿箭头方向顺时针转过90°时，电流沿abcd流过线圈 C．线图由图示位置沿箭头方向顺时针转过180°时，dc边受到磁场的作用力向下 D．线图由图示位置沿箭头方向顺时针转过180°时，ab边受到磁场的作用力向下 【答案】D 【解析】A．线圈在图示位置时，cd边和ab边中电流方向相反，磁场方向相同，则受力方向相反，cd边受到磁场的作用力向下，故A错误； B．线圈由图示位置沿箭头方向顺时针转过90°时，电刷对准两个半环中间断开的部分，此刻没有电流流经线圈，故B错误； C．线图由图示位置沿箭头方向顺时针转过180°时，dc边电流方向改变，受到磁场的作用力向上，故C错误； D．线图由图示位置沿箭头方向顺时针转过180°时，ab边电流方向改变，受到磁场的作用力向下，故D正确。 故选D。 【变式2-5】研究电动机的工作过程，电动机的工作原理是磁场对 有力的作用。左下图中，线圈左右两边框ab、cd的受力方向相反，其原因是 ，线圈从图示位置再转动90度后线圈将恰好达到平衡位置，并最终停在该位置。右下图中的线圈可以持续转动，是因为它加装了 。 【答案】 通电导体 见解析 换向器 【解析】[1]通电导体在磁场中受到力的作用，电动机是根据磁场对通电导体有力的作用的原理制成的。 [2]线圈受力方向与电流方向和磁场方向有关；图中，线圈左右两边框ab、cd的受力方向相反，是因为两侧的电流方向不同。 [3]图中的线圈可以持续转动，是因为它加装了换向器，它能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。 【题型3 扬声器的工作原理】 【典例3】如图所示是扬声器的结构图。当扬声器的线圈中通入因携带声音信息而时刻变化的电流时，线圈会在永久磁体的作用下受到力的作用并带动纸盆振动发声。下列说法中错误的是（    ） A．扬声器工作时是将电能转化为机械能 B．扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动 C．扬声器中的永久磁体周围存在磁场 D．扬声器工作时线圈中的电流不变 【答案】D 【解析】AB．扬声器工作时，把电信号转化为声信号，通电线圈在磁场中受到力的作用运动，将电能转化为机械能，故AB正确，不符合题意； C．磁体周围存在磁场，所以扬声器中的永久磁体周围也存在磁场，故C正确，不符合题意； D．根据题意可知，扬声器的线圈中通入因携带声音信息而时刻变化的电流，说明扬声器工作时线圈中的电流是变化的，故D错误，符合题意。 故选D。 【变式3-1】以下是对电与磁部分四幅图的分析，其中正确的是（　　） A．图甲中动圈式扬声器工作时，变化的电流通过线圈带动扬声器的锥形纸盆振动，产生声音，属于电磁感应现象 B．图乙现象首先是由是法拉第发现的，该实验证明了电流周围存在磁场 C．图丙装置研究的是电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系 D．图丁动圈式话筒与电动机的工作原理相同 【答案】C 【解析】A．图甲中动圈式扬声器利用的是通电导体在磁场中受力运动的原理工作的，故A错误； B．图乙装置中的现象首先是由是奥斯特发现的，电流周围存在磁场，故B错误； C．图丙装置中两个绕有不同匝数线圈电磁铁串联，研究的是电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，故C正确； D．图丁中动圈式话筒应用了电磁感应，与发电机的工作原理相同，故D错误。 故选C。 【变式3-2】如图所示是一种扬声器的结构示意图。当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时，线圈带动锥形纸盆 （选填“向左”、“向右”或“左右往复”）运动。锥形纸盆之所以运动，是由于磁场对 有力的作用，扬声器的工作原理与 （选填：“电动机”或“发电机”）的原理相似。 【答案】 左右往复 通电导体 电动机 【解析】[1][2]当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时，线圈在磁场中受力而运动，因为电流方向改变，音圈受力方向改变左右往复运动，带动锥形纸盆振动而发声；扬声器的工作原理与电动机的原理相似，都是利用磁场对通电导体有力的作用。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$