第1章 第4节 电动机-【拓展与培优】2024-2025学年八年级下册科学（浙教版）

@ 拓展与培优 第4节 电动机 思维点击 一、探究磁场对通电导体的作用 提出问题 通电导体在磁场中是否受力的作用 取两根光滑的金属杆，组成一个金属轨道，将它放在磁场当中，再取一轻质金属杆，放在金属轨道上，将金属杆 设计实验 连入电路中，开关断开时，观察金属杆是否运动：闭合开关，观察金属杆是否运动：改变电流的方向，观察金属杆 的运动情况：再改变磁场的方向，观察金属杆的运动情况 实验器材 电源，开关、导线，金属轨道，金属杆，蹄形磁铁，滑动变阻器 (1)将所需器材按如下图所示的电路连接好：(2)将金属杆横放在金属轨道上，观察金属杆是否运动：(3)闭合开 关，观察金属杆是否运动，运动方向如何：(4)改变电流的方向，观察金属杆是否运动，运动方向如句：(5)保持电 实验步骤 流方向不变，改变磁场的方向，观察金属杆的运动情况：(6)同时改变电流方向和篮场方向，观察金属杆的运动 情况 实验电路 电流方向 无 A--B B+A A·B B-A 实验记录 磁场方向 上下 上·下 上→下 下·上 下·上 金属杆运动情况 不动 向左移动 向右移动 向右移动 向左移动 通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向跟导体中的电流方向和磁场方向有关，当电流方向或磁场方向与期 实验结论 来相反时，力的方向也与原来相反：当电流方向和磁场方向同时改变时，力的方向不变 例1 如图所示，使线圈位于两磁极间，线圈通电后： 副 甲 乙 丙 (1)图甲中电流方向是4→b→c→d,已知d段导线受到的磁场力方向竖直向下，请在图甲中用箭头标 出ab段导线受到的磁场力方向。ab,cd段导线受到的磁场力将使线圈绕虚线所示的轴沿 (填“顺 时针”或“逆时针”)方向转动。 (2)当线圈转到图乙的位置时，线圈平面与磁感线方向垂直，电流方向不变，此时ab和d段导线受到的 磁场力 (填“促进线圈按原方向转动”“阻碍线图转动”“大小相等、方向相同”或“大小相等、方向相 反”)。 (3)线圈从图甲转到图乙时，由于惯性，会继续转动到如图丙所示位置，此刻ab,cd段导线受到的磁场 力 (填“使线圈按原方向转动，实现持续转动”“使线圈反方向转动，最终静止在图乙位置”或“使线圈 反方向转动，最终静止在图甲位置”)。 【分析】(1)、(2)ab段导钱中的电流方向与cd段相反，电流大小相同，磁场方向和大小相同，所以ab 段导线与cd段导线所受磁力大小相等，方向相反。(3)对比图甲可知，图丙中ab段导线所受磁力方向向上， 科学八年级下册 d段导线所受磁力方向向下，所以线图会递时针转动，由于摩擦力等因素的作用，线图最终会静止在平衡位 置即图乙的位置。 例2如图所示的甲、乙两图中的矩形线圈，现在给它们通电，则下列说法正确的是 驶印B A.甲中线圈转动，乙中线圈不转动 B.乙中线圈转动，甲中线圈不转动 C.甲、乙中的线圈都会转动 D.甲、乙中的线圈都不会转动 【分析】根据图示可知，甲中线园电流方向相反，所以ab边和d边受力方向相反，并且不在同一条直 线上，又因为电流大小相同，所以受力大小也是相等的，故这两个力不是一对平衡力，所以线图转动：乙中线 图处于平衡位置，受到平衡力的作用，故不会转动 【拓展】左手定则 定义：左手平展，让磁感线穿过手心，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把左手 放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，手心面向N极（叉进点出），四指指向电流所指方向，则大拇指的方向 就是导体受力的方向。 图上虚线箭头表示磁力线方向，灰色箭头表示电流方向，黑色箭头表示导体的运动方向 二、电动机的原理 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，它在工作时将电能转化为机 工作原理 械能 直流电动机主要由两部分组成，即能够转动的线圈和周定不动的磁体。在电动机里，能够转动的部分叫转子， 固定不动的部分叫定子，电动机工作时，转子在定子中飞快地转动。如图所示 基本构造 能量转化 电能转化为机械能 (1)构造：由两个铜制半球环构成 换向器 (2)作用：能自动地改变线圈中的电流方向，使线图能连续转动 优点 构造简单、控制方便、体积小、效率高、功率可大可小，价格便宜，无污染 三、直流电动机不转或转速过小的原因 安装直流电动机模型时，线圈不转的原因主要有电路开路、磁铁无磁性和线圈处于平衡位置等几种情 况。转速过小是因为电流小或磁铁磁性弱。 5 拓展与培优 例3正确连接好直流电动机模型的电路后，合上开关，电动机不转，试列出可能产生故障的原因及相 应排除故障的方法。 (1) ,排除故障的办法 :(2) ,排除故障的办法： (3) ,排除故障的办法： 【分析】通电线圈在磁场作用下才能运动，如果磁铁失去磁性，电动机就不会转动。电动机靠换向器 改变钱图中电流方向，使线图连续转动，但若换向器接触不良，则不能使线图连续转动。线图通过平衡位置 时靠的是惯性，但线圈如果原来是静止在平衡位置的，那么线圈将保持静止的状态。 A,汽油发动机 B.电池 巩固练习 C.发电机 D.电动机 4.对一台电动机分别做下列调整，其中哪种方 A组 法能改变这台电动机的转速大小 1,如图所示的实验装置，可以验证 A.对调电动机电源的正，负极 电派 B.对调电动机中磁铁的两极 C.改变线圈中的电流方向 D.调节滑动变阻器，改变电流的大小 A.通电导体周围是否存在磁场 5.小明用漆包线绕成线圈，将线圈两端的漆全 B.磁极间相互作用规律 部刮去后放入磁场，如图所示，闭合开关S后，发现 C.通电导体在磁场中所受的力与什么因素 线圈只能转动至水平位置，不能持续转动。为使线 有关 圈持续转动，下列措施中可行的是 () D.电磁铁的磁性与什么因素有关 2.现代武器中有一种新型电磁炮，它是利用电 磁技术制成的一种先进武器，具有速度快、命中率 高等特点，其原理是利用磁场对通电导体的作用。 A.换用电压更大的电源 如图中与此工作原理相同的是 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 6.线圈abd转动过程中经过图甲、乙所示位 置时，导线ab所受磁场力的方向 衔铁 电磁铁 换向器 换向器 电制 电源。 A.相反，是由于磁场方向相反了 B.相反，是由于流过ab的电流方向相反了 3.如图是“混合动力汽车”原理结构的示意图，该 C.相同，是由于磁场方向和流过ab的电流方 车行驶过程中把电能转化为机械能的部件是() 向都改变了 汽汕发 动机 D.相同，是由于磁场方向和流过ab的电流方 向都没改变 7.如图所示是灵敏电流表内部结构示意图，它 的工作原理是利用通电导体在 中会受到 电动机 力的作用，使指针发生偏转。此时如果改变线圈中 的电流方向，指针的偏转方向 (填“会”或 “不会”)发生改变。 科学八年级下册 软族芯 8.1879年10月，经过对1600多种材料进行几 千次试验后，爱迪生制成了第一个可供实用的碳丝 灯泡（灯丝由竹丝炭化后制成）。 (1)如图甲所示，当磁体的磁极靠近正常工作 的碳丝灯泡时，灯丝上端被磁体吸引，这是因为通 电后的灯丝在磁场里受到了 的作用。 (2)要从图甲现象变为图乙中灯丝上端被排斥 的现象，可以改变 11.一次科学探究活动中，小明把一个正在发 光的灯泡放到U形磁体中间，惊讶地发现灯丝在晃 动。关于这种现象，下列说法正确的是 220V 9.如图所示，悬挂在细金属丝上的金属棒AB 处在磁场中。 A.灯丝晃动是一种电流的磁现象 B.灯丝晃动时受力平衡 C.灯丝见动是受到磁体的吸引作用 D.灯丝晃动是磁场对通电线圈的作用 (1)当C、D两个线头没有接到电池组的正、负 12.如图所示，线圈abcd位于磁场中，K与1 极上时，AB棒保持静止不动，而一旦使C,D两个 接通时，ab段导线受磁场力F的方向向上；当K改 线头接触到电池组的正，负极，AB棒立即摆动起 为与2接通时，ab段导线受磁场力 来，这一现象说明 (2)当两个线头分别接触C、D两极时，金属棒 相对蹄形磁铁向里摆动。如果将两个线头对调一 下再接触C、D两极，则看到金属棒相对蹄形磁铁 向外摆动，这一现象说明 0 (3)如果将两个线头用如图所示的方式接触C、 D,把蹄形磁铁上下翻转一下(S极在上)，则金属棒 A.方向向下 也相对蹄形磁铁向外摆动。这一现象说明了 B.方向向上 C。为零，因为电源反接 B组 D.为零，因为电路一定是开路 10.如图所示，通电导线放置在磁场中，不能受 13.如图所示为研究磁场对通电导线作用的实 到磁场作用力的是 验装置。当接通电源，有电流由a至b通过导线ab 时，它将受到磁场力的作用而向左运动，则() 拓展与培优 A.当磁场方向改变时，导线ab将向右运动，机 械能将转化为电能 16.如图是同学们安装过的直流电动机模型。 B.当电流方向改变时，导线ab将向左运动，电 能转化为机械能 C.当电流方向和磁场方向同时改变时，导线ab 仍将向左运动 (1)在某次安装直流电动机模型活动中，小孙、 D.当电流方向和磁场方向同时改变时，导线 小金，小星各自把安装好的电动机接入电路，闭合 ab将向右运动 开关，线圈均不转。若小孙用手轻轻一推转子，线 14.如图为小明和小敏所做的“让线圈动起来” 圈就转动起来，则她的线圈不转的原因是 的实验，关于这个实验有以下几种说法，其中正确 :若小金用手轻轻把电刷（铜片）弯曲 的是 一下，线圈就转动起来，则她的线圈不转的原因是 :若小星在原酸体上加一块 磁体，线圈就转动起来，则她的线圈不转的原因是 (2)线圈正常转动后，若把电源的两极对调一 下，观察到线圈转动的 发生变化：若改变 ①该实验的原理是通电导体在磁场中受到力 线圈中的电流大小，观察到线圈转动的 发 的作用： 生变化 ②根据这个实验，人们制作了发电机： (3)许多家用电器用到电动机，请你列举一种 ③用刀片将转动轴的漆包线同侧半边漆皮刮 装有电动机的家用电器的名称： 掉，其作用相当于换向器： C组 ④此实验过程中，机械能转化为电能： 17.如图，闭合开关后自制的线圈缓慢连续转 ⑤如果增大电源电压，线圈的转速将变快。 动，则小灯泡的发光情况是（电流通过灯丝，灯就发 A.①②⑤ B.②③④ 光) C.①②③④ D.①③ 15.爱动手的小燕从易拉罐剪下一铝条，如图 铁 所示，在铝条两端重叠处用图钉从环外扎透，钉尖 放在电池的正极上面，电池负极下面吸附一块圆柱 形的强磁体，铝环的侧边与磁体的柱面相接触时， 发现铝环以图钉尖为轴心不停地转动，请说出铝环 A.一直不发光 转动的原因： ,发电机、电动机、 B.时亮时灭 内燃机中，工作原理与此相同的是 C.一直发光 D.以上情况均有可能出现此时电磁铁会再具有磁性，从而使得动触点再次被吸 故滑动变阻器的最大阻值R。=8」 下，灯泡再变亮，如此更替循环 综合可得：滑动变阻器允许接入的阻值范围 19.(1)随室内温度的升高，热敏电阻的阻值减 为2~80. 小，控制电路中电流增大，当电流达到15mA时，衔 铁被吸合，右侧空调电路接通，空调开始工作。当温 第4节 电动机 度下降时，热敏电阻阻值增大，控制电路中电阻增大， 例1 (1)顺时针(2)大小相等、方向相反(3)使 电流减小，减小到一定值，使空调电路断开，这样就实 线圈反方向转动，最终静止在图乙位置 现了自动控制。 (2)电路启动时的总电阻：R总= 例2A U 6V 了=0.015A=4000.此时热敏电阻的阻值：R 例3(1)磁铁无磁性更换磁铁(2)线圈处于平 衡位置让线阁转过平衡位置(3)电刷与换向器接 R总一R。=4002一102=3902，对照表格数据可 触不良可压紧电刷与换向器 知，此时的空调启动温度是25℃。 巩固练习 C组 A组 20.D 1,C2.B3.D4.D5.D6.B7.磁场 21.(1)S(2)弱接通(3)90高(4)B 会8.(1)磁力(2)电流方向（或磁场方向） (5)小明设计的这个电路，从理论上讲控制的只是一 9.(1)通电导线在磁场中受到力的作用(2)通电导 个固定的温度值，这样使用时，就会出现恒温箱内温 线在磁场中受力方向与电流方向有关(3)通电导线 度在某一固定值附近时，电磁继电器频繁通断的现 在磁场中受力方向与磁场方向有关 象，这对电磁继电器和加热器电路的使用寿命是十分 B组 不利的。 22.(1)90(2)A、B端(3)由图可知，100℃ 10.B1L.D 12.A【解析】当K改为与2接通时，磁场方 时，R=500,控制电路电流1=R。1500+500 U 6V 向不变，导体中电流方向相反，则ab段导线受磁场力 =0.03A=30mA,.恒温箱加热器处于不加热状 方向相反，即向下。 态。 (4)变大 13.C14.D15.通电铝环在磁场中受力而转 动 电动机 36 23.(1)9.0 E (2)4.0cd(3)282(4) 16.(1)线圈位于平衡位置电刷与换向器接触 不良磁体磁性太弱(2)方向速度(3)电风扇 上方 (或洗衣机等) 【解析】分析表中的6组数据，发现每一组的光 强与电阻的乘积都是36，所以电阻阻值R与光强E C组 17.B【解析】读图可知，这是电动机的原理， 的关系式为R=。第4次实脸中光强是4.0cd,那 当线圈中有电流道过时，会受到磁场力的作用而转 么光敏电阻的阻值是9.02. 动。由于线圈能够连续转动，就说明线圈的漆皮一端 (2)光敏电阻两端的电压：UR=U一U。=6V 全部刮掉，一端刮了上半周或下半周，即线图有半周 2.4V=3.6V, 是在通路状态下由于磁场对通电导线的作用而转动， UR 3.6 V 有半周是在断路状态下依靠惯性转动的，这样周而复 光敏电阻的阻值：R=7=0.4A90, 始线圈才能连续转动，故灯泡的发光情况是时亮 查表可知，光强为E=4.0cd。 时灭。 (3)①当E=2.0cd时，查表得R=182。 第5节磁生电 U 当R。=00时，电路中的最大电流：I= 例1(1)灵敏电流计的指针偏转(2)有(3)闭合 6 V 180≈0,3A,电流表不会超过量程， 开关，保持其他条件不变，只改变导体切制磁感线运 动的速度，观察灵敏电流计的指针偏转程度 为保护电压表，R。两端的最大电压为3V,由串 例2(1)闭合(2)导体切割磁感线运动的方向 联电路电压规律得： (3)2和6（或3和7）(4)发电机(5)①不同 Ug=U-U。=6V-3V=3V: ②有关 故滑动变阻器的最大阻值：R。=182, 例3如图甲、乙 则R。≤18n。 ×X×道×X ②当E-4.5cd时，R=8n, XXXXXX 为了保护电流表，电路中的最大电流为06A, ××××x文F U=6V=10Q,则R,的最 最小总电阻：R%=了=0.6A ×X××× X×XXX× 小阻值是R。=102-8n=22: 甲 为了保护电压表，R两端的最大电压为3V,由 例4A例5B 串联电路电压规律得：UR=U一U。=6V-3V 3V,