20.4电动机 同步课堂2025-2026学年人教版（2024）物理九年级全一册

本讲义聚焦电动机与扬声器的核心物理原理，系统构建“通电导体在磁场中受力”这一主线知识链，从磁场对导线的作用力出发，逐步延伸至电动机转向与速度调节、换向器功能及扬声器发声机制，形成由基础到应用的完整学习支架。 资料设计突出科学思维与物理观念融合，通过左手定则判断受力方向、对比电动机与发电机原理等环节强化模型建构与科学推理能力，如例题中利用图示分析电流与磁场方向变化对受力的影响，体现学科特色教学方法。课中可辅助教师精准讲解难点，课后学生能借助典型例题和举一反三训练查漏补缺，巩固知识迁移能力，提升综合素养。

20.4电动机 讲解目录 【知识点1】扬声器 1 【知识点2】电动机转向与速度的调节 2 【知识点3】通电导线在磁场中受到力的作用 3 【知识点4】通电导线在磁场中的受力情况 5 【题型1】磁场对通电导线的作用 6 【题型2】电动机的构造和工作过程 8 【题型3】电动机的工作原理 10 【题型4】扬声器发生原理 13 知识讲解 【知识点1】扬声器 （1）扬声器和耳机构造如图：永久磁体、线圈、锥形纸盆． （2）原理：通电导体在磁场中受力． （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，使得在一个瞬间和下一个瞬间产生不同方向的磁场，线圈就不断地来回振动，纸盆也就振动起来，便发出了声音． 扬声器的原理的判断和对比是考查热点．一般以选择题形式出现． 例：扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置，如图所示是扬声器构造示意图。当线圈中通过电流时，线圈受到变化的______力作用；如果电流方向改变，线圈受到力的方向______，从而带动与线圈相连的锥形纸盆______发声。 分析：解答本题要对扬声器的工作过程有清楚的了解。扬声器的线圈中有随声音变化的电流，因为通电线圈在磁场中受到力的作用，当线圈中电流的方向改变时，线圈受到力的方向改变，使得线圈就不断地来回振动，纸盆也就振动起来，便发出了声音。 解析：解：如图，扬声器中的线圈通过电流时，线圈会受到永久磁铁的磁场力的作用，当线圈中电流的方向改变时，线圈受到力的方向改变，带动与线圈相连的纸盆振动，纸盆振动发声。 故答案为：磁场；改变；振动。 点评：对比记忆扬声器和话筒：话筒把声信号转换成电信号，机械能转化成电能，是利用了电磁感应原理；扬声器把电信号转换成声信号，电能转化成机械能，利用了通电导体在磁场中受到力的作用的原理。 （1）话筒把声信号转化为电信号，扬声器把电信号转化为声信号；话筒中机械能转化为电能，扬声器中电能转化为机械能；话筒是电磁感应现象原理，扬声器是通电导体在磁场中受力原理． （2）发电机和动圈式话筒都是电磁感应现象原理；电动机和扬声器都是通电导体在磁场中受力原理． 【知识点2】电动机转向与速度的调节 （1）电动机的转动方向：电动机的转动方向由电流方向和磁场方向决定；改变电动机转动方向的方法：改变电流方向（交换电压接线）或改变磁感线方向（对调极）. （2）电动机转速：电动机转速的大小与线圈的匝数、线圈中电流的大小、磁场的强弱有关，即线圈匝数越多，电流越大，磁场越强，转速越快；提髙电动机转速的方法：增加线圈的匝数、增加磁体的磁性、增大电流。 考查测量平均速度的实验，包括实验原理，实验器材，实验步骤，实验方法，数据分析，注意事项等内容。 例：如图为直流电动机模型。 （1）直流电动机的内外电路是相连的，但外电路是直流电，而线圈内却是交流电，实现电流方向改变的结构是______（填写名称）。 （2）若要改变电动机的转动速度下列方法中可行的是______。 A.改变磁场方向或电流方向 B.在开关和电源之间接滑动变阻器 C.对换磁极位置 D.使磁场增强 （3）电动机和发电机的工作原理______（选填“相同”或“不同”）。 分析：（1）直流电动机中的换向器及时改变线圈中的电流方向； （2）电动机的转速与电流强度和磁场强弱有关，与电流方向和磁场方向无关； （3）电动机的利用磁场对电流的作用工作的，而发电机是利用电磁感应工作的。 解析：解：（1）直流电动机的内外电路是相连的，但外电路是直流电，而线圈内却是交流电，实现电流方向改变的结构是换向器； （2）电动机的转速与电流强度和磁场强弱有关，在开关和电源之间接滑动变阻器或使磁场增强，可以改变转速，故BD正确。 （3）电动机的利用磁场对电流的作用工作的，而发电机是利用电磁感应工作的，两者的原理不同。 故答案为：（1）换向器；（2）BD；（3）不同。 点评：本题考查直流电动机的工作原理，属于中档题。 理解电动机转向与速度的调节的方式。 【知识点3】通电导线在磁场中受到力的作用 通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关系。当电流的方向或者磁感线的方向变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反。如果同时改变电流的方向和磁感线的方向，通电导线受力的方向不变。 考查电动机的原理。 例：我国自主设计建造的首艘弹射型航空母舰——福建舰，配备了全球领先的电磁弹射装置。如图所示，电磁弹射装置的弹射车与舰载机前轮连接，并处于强磁场中。当弹射车内的导体有强大的电流通过时，弹射车就能给舰载机提供强大的推力，使舰载机向前弹射飞出。下列各选项中能正确反映电磁弹射装置工作原理的是（　　） A. B. C. D. 分析：先分析电磁弹射器的工作原理，再分析各个选项实验图反映的知识，找出符合题意的选项。 解析：解：由题意可知，电磁弹射装置的弹射车与战斗机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通以强大电流时，即可受到强大的推力，由此可知其工作原理是通电导体在磁场中受力而运动； A．图中有电源，通电导体棒在磁场中受力而运动，即与电磁弹射车的工作原理相同，故A符合题意； B．图中是奥斯特实验，说明通电导线周围有磁场，故B不符合题意； C．图中没有电源，是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，是发电机的模型，故C不符合题意； D．图中没有电源，是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，是电磁感应现象，故D不符合题意。 故选：A。 点评：对于电磁学中的电流磁效应、磁场对通电导体有力的作用、电磁感应等实验要注意区分，属常见题型。 电磁学中的电流磁效应、磁场对通电导体有力的作用、电磁感应等原理要注意区分 【知识点4】通电导线在磁场中的受力情况 安培力的方向可以通过左手定则来判断。伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。‌ 通过左手定则判断通电导线在磁场中的受力情况。 例：如图1所示，表示导线中的电流方向垂直于纸面向里，F是磁场对通电导线的作用力。则图2的电路通电后，ab段所受到的磁场力的方向______（选填“向上”或“向下”），cd段所受到的磁场力的方向______（选填“向上”或“向下”）。 分析：根据通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向的关系分析解答。 解析：解：根据电源可知，ab段导线中电流方向为b→a，与图1中电流的方向相反；磁感线的方向水平向左，与图2中的磁感线的方向相反，所以ab受到的磁场力的方向上与图1中的导线受到的磁场力的方向相同，是竖直向下的； 图中cd段导线中的电流的方向是从d到c，与ab段导线中的电流方向相反，所以受到的磁场力的方向与ab段导线受到的磁场力的方向相反，是竖直向上的。 故答案为：向下；向上。 点评：本题考查了通电导线在磁场中受力方向的影响因素，属于基础题。 熟记左手定则是关键 题型专练 【题型1】磁场对通电导线的作用 【典型例题】探究“通电导体在磁场中的受力方向与哪些因素有关”时，小明同学做了如图所示的实验，图中AB表示闭合电路中的直导线，导线上的箭头方向表示电流方向，F表示导线的受力方向，N、S表示蹄形磁铁的两极．以下是小明通过实验得出的判断： ①甲、乙实验表明，通电导体在磁场中受力方向与电流方向有关 ②甲、丙实验表明，通电导体在磁场中受力方向与磁场方向有关 ③乙、丙实验表明，通电导体在磁场中受力方向与磁场方向有关 则上述判断中(　　) A.只有①正确 B.只有②正确 C.①②正确 D.①③正确 【举一反三1】如图中的a表示垂直于纸面的一根导体，它是闭合电路的一部分，其中通有电流时，在磁场中受到力的作用，参照图甲的情况，请判断A、B、C、D中导体a受到向左作用力的是(　　) A. B. C. D. 【举一反三2】如图所示是研究通电导体在磁场中的受力情况的实验装置，通电后导体AB向右运动，若要使AB向左运动，下列办法可行的是(　　) A.将滑动变阻器的滑片向左滑动 B.将滑动变阻器的滑片向右滑动 C.改变导体中的电流方向，同时改变磁场方向 D.将磁体的磁极对调 【举一反三3】电磁轨道炮是一种远程、高能、多任务的武器，以舰船上储存的电能为动力来源。小明通过查阅资料设计了一款简易版的电磁炮模型如图所示，请你简述电磁炮发射原理是          ，为提高所发射的炮弹速度，请你猜想提出一条合理的建议：          。 【举一反三4】为了节能，自动扶梯在较长时间无人乘行时会缓慢运行，当有人站上去时会正常运行，如图甲所示。图乙是其简化电路图，R是一个压敏电阻，其阻值随压力的增大而减小。电磁铁通电时，其上端为      极；当有人站上电梯后，电磁铁的磁性        。    【举一反三5】如图1是探究通电导线在磁场中受力作用的实验装置．闭合开关，观察到导线ab向右运动，记录现象如图2甲所示，(图2甲、乙、丙是该实验装置的剖面图)，其中表示电流垂直向外流出，表示电流垂直向里流进，接着把磁体的 N、S极对调，记录的现象如图2乙所示。 (1)比较图2甲、乙可知，通电导线在磁场中的受力方向与________方向有关； (2)在图2丙中画出磁感线方向； (3)在图2丙中画出导线受到的磁场力F的示意图。 【题型2】电动机的构造和工作过程 【典型例题】某个直流电动机的模型通电后不能转动，其发生的故障原因不可能是(　　) A.磁铁磁性太弱 B.电流方向接反了 C.换向器和电刷接触不良 D.轴与轴架的摩擦太大 【举一反三1】如图所示，闭合开关后，导体棒AB向右运动。根据该实验所揭示的原理，可制成(　　) A.指南针 B.电磁铁 C.电动机 D.电磁继电器 【举一反三2】随着新能源汽车成为国家重要发展战略，纯电动汽车越来越受老百姓的欢迎。电动车的“心脏”是电动机，如图所示的四个装置中，与电动机的工作原理相同的是(　　) A. B. C. D. 【举一反三3】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 【举一反三4】福建舰是我国首次采用电磁弹射技术的航母，如图是其工作原理简图。甲板下方的直线弹射电机在通有强大电流时受到强磁场的作用而迅速加速，将飞机加速到能够起飞的速度，其中的物理原理是            ；电磁弹射的功率约为100兆瓦，弹射一架飞机的时间约为45s，则弹射一架飞机消耗的电能约为            kW•h，请你再举出与此原理相同的一种家用电器：           。    【举一反三5】直流电动机中，换向器的作用是当线圈转到______位置时，就能______改变线圈中______的方向，使线圈可以不停地转动下去。 【举一反三6】研究电动机的工作过程。 (1)电动机的工作原理是磁场对____________有力的作用。甲图中，线圈左右两边框ab、cd的受力方向相反，其原因是________________________。 (2)乙图中的线圈所在的位置________(选填“是”或“不是”)平衡位置，图中C、D组成的装置叫________________，它的作用是在线圈____________(选填“刚转到”“即将转到”或“刚转过”)平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续转动。 (3)①小明将丙图中直流电动机模型接入电路，各部分连接完好，结果电动机却不能转动，他用手轻轻地碰了一下线圈后，直流电动机模型开始正常转动。模型刚开始不转的原因可能是________。 A．直流电动机的铜半环与电刷接触不良 B．电源电压太低 C．线圈刚好处于平衡位置 D．线圈中的电流太小 ②调换器件____________(填器件名称)的放置可方便改变电动机的转动方向。 【题型3】电动机的工作原理 【典型例题】牙齿健康问题，越来越得到重视，电动牙刷已经成为了一款比较受欢迎的小家电，如图所示，关于电动牙刷下列说法正确的是（　　） A.使用电动牙刷的过程中电能主要转化为机械能 B.电动牙刷里的电动机工作原理是电流的热效应 C.在给电池充电时牙刷内的电池相当于电源 D.电动牙刷上的指示灯主要是超导材料制成 【举一反三1】要想使一台直流电动机转速增大一些，下列方法不可能达到目的是(　　) A.增大线圈中的电流 B.在线圈中插入铁芯 C.将磁体的磁极对调 D.增强原来的磁场 【举一反三2】如图，某兴趣小组利用干电池、铜线框和磁铁制作一个“爱心”电动机，“爱心”能绕电池转动。下列家用电器与“爱心”电动机工作原理相同的是（　　）    A.  电饭锅 B.  电风扇 C.  手电筒 D.  电视机 【举一反三3】如图甲，磁场对导体的力F竖直向上，用Fab，Fcd，Fa′b′，Fc′d′分别表示图乙丙中闭合开关时磁场对导体ab、cd、a′b′、c′d′的力，则(　　) A.Fab竖直向下，Fcd竖直向下 B.Fab竖直向上，Fcd竖直向下 C.Fa′b′竖直向上，Fc′d′竖直向下 D.Fa′b′竖直向下，Fc′d′竖直向上 【举一反三4】如图所示，当电流通过灯丝，白炽灯的灯丝就会发热发光。小明向同学介绍自己观察白炽灯的新发现：将强磁体靠近通电白炽灯的灯丝，可以观察到灯丝晃动的现象。这是因为通电导体在磁场中             而运动。这一现象和             （选填“电动机”或“发电机”）的原理相同。 【举一反三5】如图所示，当电流通过灯丝，白炽灯的灯丝就会发热发光。小明向同学介绍自己观察白炽灯的新发现：将强磁体靠近通电白炽灯的灯丝，可以观察到灯丝晃动的现象。这是因为通电导体在磁场中             而运动。这一现象和             （选填“电动机”或“发电机”）的原理相同。 【举一反三6】用______供电的电动机叫做直流电动机，它的基本工作原理是：通电导体在磁场中受到力的作用使线圈转动，同时用______及时改变线圈中的______方向，以保持线圈的持续转动。 【题型4】扬声器发生原理 【典型例题】巴克球又名巴基球，是一种直径约5mm的强磁铁小球，可随意组合成各种形状，是锻炼抽象思维与放松解压很好的选择，下列关于巴克球的说法正确的是（　　）    A.巴克球周围存在磁场，不存在磁感线 B.巴克球对放入其磁场的导体一定有力的作用 C.巴克球周围的磁场分布是均匀的 D.抛向高空的巴克球能落回地面是因为受到地磁场的作用 【举一反三1】收音机、电视机、音响里都有扬声器(如图)，扬声器的工作原理是(　　) A.电磁感应现象 B.磁场对通电导线有力的作用 C.电流周围存在磁场 D.电流的热效应 【举一反三2】小明用一节五号电池给扬声器通电，她将(　　) A.听不到声音 B.听到一声响声 C.听到扬声器不断发出声音 D.看到纸盆不断往复运动 【举一反三3】扬声器发出悠扬的声音是将(　　) A.声信号转化为电信号 B.电信号转化为声信号 C.电信号进行放大 D.声信号进行放大 【举一反三4】扬声器是把______信号转换成______信号的一种装置。它主要由固定的永久磁体、______和______构成。通过实验可以发现，当扬声器通电时，线圈受磁体的______带动锥形纸盆向里(或向外)运动并发出声响；改变电流方向，线圈的运动方向______；当通过扬声器的电流方向和大小______，线圈就带动纸盆来回振动，扬声器就能发出______。 【举一反三5】扬声器是把______ 信号转换成______信号一种装置．它是根据________原理制造的。 【举一反三6】扬声器是把______信号转换成______信号的一种装置。它主要由固定的永久磁体、______和______构成。通过实验可以发现，当扬声器通电时，线圈受磁体的______带动锥形纸盆向里(或向外)运动并发出声响；改变电流方向，线圈的运动方向______；当通过扬声器的电流方向和大小______，线圈就带动纸盆来回振动，扬声器就能发出______。 学科网（北京）股份有限公司 $ 20.4电动机 讲解目录 【知识点1】扬声器 1 【知识点2】电动机转向与速度的调节 2 【知识点3】通电导线在磁场中受到力的作用 3 【知识点4】通电导线在磁场中的受力情况 5 【题型1】磁场对通电导线的作用 6 【题型2】电动机的构造和工作过程 9 【题型3】电动机的工作原理 13 【题型4】扬声器发生原理 17 知识讲解 【知识点1】扬声器 （1）扬声器和耳机构造如图：永久磁体、线圈、锥形纸盆． （2）原理：通电导体在磁场中受力． （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，使得在一个瞬间和下一个瞬间产生不同方向的磁场，线圈就不断地来回振动，纸盆也就振动起来，便发出了声音． 扬声器的原理的判断和对比是考查热点．一般以选择题形式出现． 例：扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置，如图所示是扬声器构造示意图。当线圈中通过电流时，线圈受到变化的______力作用；如果电流方向改变，线圈受到力的方向______，从而带动与线圈相连的锥形纸盆______发声。 分析：解答本题要对扬声器的工作过程有清楚的了解。扬声器的线圈中有随声音变化的电流，因为通电线圈在磁场中受到力的作用，当线圈中电流的方向改变时，线圈受到力的方向改变，使得线圈就不断地来回振动，纸盆也就振动起来，便发出了声音。 解析：解：如图，扬声器中的线圈通过电流时，线圈会受到永久磁铁的磁场力的作用，当线圈中电流的方向改变时，线圈受到力的方向改变，带动与线圈相连的纸盆振动，纸盆振动发声。 故答案为：磁场；改变；振动。 点评：对比记忆扬声器和话筒：话筒把声信号转换成电信号，机械能转化成电能，是利用了电磁感应原理；扬声器把电信号转换成声信号，电能转化成机械能，利用了通电导体在磁场中受到力的作用的原理。 （1）话筒把声信号转化为电信号，扬声器把电信号转化为声信号；话筒中机械能转化为电能，扬声器中电能转化为机械能；话筒是电磁感应现象原理，扬声器是通电导体在磁场中受力原理． （2）发电机和动圈式话筒都是电磁感应现象原理；电动机和扬声器都是通电导体在磁场中受力原理． 【知识点2】电动机转向与速度的调节 （1）电动机的转动方向：电动机的转动方向由电流方向和磁场方向决定；改变电动机转动方向的方法：改变电流方向（交换电压接线）或改变磁感线方向（对调极）. （2）电动机转速：电动机转速的大小与线圈的匝数、线圈中电流的大小、磁场的强弱有关，即线圈匝数越多，电流越大，磁场越强，转速越快；提髙电动机转速的方法：增加线圈的匝数、增加磁体的磁性、增大电流。 考查测量平均速度的实验，包括实验原理，实验器材，实验步骤，实验方法，数据分析，注意事项等内容。 例：如图为直流电动机模型。 （1）直流电动机的内外电路是相连的，但外电路是直流电，而线圈内却是交流电，实现电流方向改变的结构是______（填写名称）。 （2）若要改变电动机的转动速度下列方法中可行的是______。 A.改变磁场方向或电流方向 B.在开关和电源之间接滑动变阻器 C.对换磁极位置 D.使磁场增强 （3）电动机和发电机的工作原理______（选填“相同”或“不同”）。 分析：（1）直流电动机中的换向器及时改变线圈中的电流方向； （2）电动机的转速与电流强度和磁场强弱有关，与电流方向和磁场方向无关； （3）电动机的利用磁场对电流的作用工作的，而发电机是利用电磁感应工作的。 解析：解：（1）直流电动机的内外电路是相连的，但外电路是直流电，而线圈内却是交流电，实现电流方向改变的结构是换向器； （2）电动机的转速与电流强度和磁场强弱有关，在开关和电源之间接滑动变阻器或使磁场增强，可以改变转速，故BD正确。 （3）电动机的利用磁场对电流的作用工作的，而发电机是利用电磁感应工作的，两者的原理不同。 故答案为：（1）换向器；（2）BD；（3）不同。 点评：本题考查直流电动机的工作原理，属于中档题。 理解电动机转向与速度的调节的方式。 【知识点3】通电导线在磁场中受到力的作用 通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关系。当电流的方向或者磁感线的方向变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反。如果同时改变电流的方向和磁感线的方向，通电导线受力的方向不变。 考查电动机的原理。 例：我国自主设计建造的首艘弹射型航空母舰——福建舰，配备了全球领先的电磁弹射装置。如图所示，电磁弹射装置的弹射车与舰载机前轮连接，并处于强磁场中。当弹射车内的导体有强大的电流通过时，弹射车就能给舰载机提供强大的推力，使舰载机向前弹射飞出。下列各选项中能正确反映电磁弹射装置工作原理的是（　　） A. B. C. D. 分析：先分析电磁弹射器的工作原理，再分析各个选项实验图反映的知识，找出符合题意的选项。 解析：解：由题意可知，电磁弹射装置的弹射车与战斗机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通以强大电流时，即可受到强大的推力，由此可知其工作原理是通电导体在磁场中受力而运动； A．图中有电源，通电导体棒在磁场中受力而运动，即与电磁弹射车的工作原理相同，故A符合题意； B．图中是奥斯特实验，说明通电导线周围有磁场，故B不符合题意； C．图中没有电源，是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，是发电机的模型，故C不符合题意； D．图中没有电源，是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，是电磁感应现象，故D不符合题意。 故选：A。 点评：对于电磁学中的电流磁效应、磁场对通电导体有力的作用、电磁感应等实验要注意区分，属常见题型。 电磁学中的电流磁效应、磁场对通电导体有力的作用、电磁感应等原理要注意区分 【知识点4】通电导线在磁场中的受力情况 安培力的方向可以通过左手定则来判断。伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。‌ 通过左手定则判断通电导线在磁场中的受力情况。 例：如图1所示，表示导线中的电流方向垂直于纸面向里，F是磁场对通电导线的作用力。则图2的电路通电后，ab段所受到的磁场力的方向______（选填“向上”或“向下”），cd段所受到的磁场力的方向______（选填“向上”或“向下”）。 分析：根据通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向的关系分析解答。 解析：解：根据电源可知，ab段导线中电流方向为b→a，与图1中电流的方向相反；磁感线的方向水平向左，与图2中的磁感线的方向相反，所以ab受到的磁场力的方向上与图1中的导线受到的磁场力的方向相同，是竖直向下的； 图中cd段导线中的电流的方向是从d到c，与ab段导线中的电流方向相反，所以受到的磁场力的方向与ab段导线受到的磁场力的方向相反，是竖直向上的。 故答案为：向下；向上。 点评：本题考查了通电导线在磁场中受力方向的影响因素，属于基础题。 熟记左手定则是关键 题型专练 【题型1】磁场对通电导线的作用 【典型例题】探究“通电导体在磁场中的受力方向与哪些因素有关”时，小明同学做了如图所示的实验，图中AB表示闭合电路中的直导线，导线上的箭头方向表示电流方向，F表示导线的受力方向，N、S表示蹄形磁铁的两极．以下是小明通过实验得出的判断： ①甲、乙实验表明，通电导体在磁场中受力方向与电流方向有关 ②甲、丙实验表明，通电导体在磁场中受力方向与磁场方向有关 ③乙、丙实验表明，通电导体在磁场中受力方向与磁场方向有关 则上述判断中(　　) A.只有①正确 B.只有②正确 C.①②正确 D.①③正确 【答案】C 【解析】甲、乙两次实验中，磁场方向相同，电流方向改变，导体在磁场中受力的方向也改变，说明二者有关，①是正确的；图甲、丙中，电流方向相同，磁场方向改变，导体在磁场中受力的方向也改变，说明二者有关，②是正确的；图乙、丙中，磁场方向与电流方向均不相同，而导体受力方向不变，不能说明导体在磁场中受力方向与电流方向或磁场方向的关系，③是错误的。 【举一反三1】如图中的a表示垂直于纸面的一根导体，它是闭合电路的一部分，其中通有电流时，在磁场中受到力的作用，参照图甲的情况，请判断A、B、C、D中导体a受到向左作用力的是(　　) A. B. C. D. 【答案】C 【解析】由于磁场对通电导体受力方向于磁场方向和电流方向有关：由图可看出，A中磁场方向与原图相同，而电流方向相反，所以导体受力方向向右；B中磁场方向与原图相反，而电流方向相同，所以导体受力方向向右；C中磁场方向与原图相反，而电流方向相反，所以导体受力方向综合向左，符合题意；D中导体中没有电流，所以导体不受力。 【举一反三2】如图所示是研究通电导体在磁场中的受力情况的实验装置，通电后导体AB向右运动，若要使AB向左运动，下列办法可行的是(　　) A.将滑动变阻器的滑片向左滑动 B.将滑动变阻器的滑片向右滑动 C.改变导体中的电流方向，同时改变磁场方向 D.将磁体的磁极对调 【答案】D 【解析】将滑动变阻器的滑片P向左移动，增大电路中的电流，会改变受力大小，但不会改变运动方向，故A不可行；将滑动变阻器的滑片P向右移动，减小电路中的电流，会改变受力大小，但不会改变运动方向，故B不可行；改变导体中的电流方向，同时改变磁场方向，受力方向不变，C不可行；将磁体的磁极对调，受力方向改变，D可行。 【举一反三3】电磁轨道炮是一种远程、高能、多任务的武器，以舰船上储存的电能为动力来源。小明通过查阅资料设计了一款简易版的电磁炮模型如图所示，请你简述电磁炮发射原理是          ，为提高所发射的炮弹速度，请你猜想提出一条合理的建议：          。 【答案】通电导体在磁场中要受到力的作用 增大电流 【解析】电磁炮发射的工作原理与电动机相同，都是通电导体在磁场中要受到力的作用；由于磁场力的大小与电流大小和磁场的强弱有关，要提高所发射的炮弹速度，需要增大磁场力，所以可以增大电流或增大磁场强度。 【举一反三4】为了节能，自动扶梯在较长时间无人乘行时会缓慢运行，当有人站上去时会正常运行，如图甲所示。图乙是其简化电路图，R是一个压敏电阻，其阻值随压力的增大而减小。电磁铁通电时，其上端为      极；当有人站上电梯后，电磁铁的磁性        。    【答案】N 增强 【解析】由图得，电磁铁通电时，电流从下端流入，上端流出，根据安培定则，其上端是N极。 R是一个压敏电阻，其阻值随压力的增大而减小，当有人站上电梯后，压敏电阻的阻值减小，根据欧姆定律，控制电路的电流增大，电磁铁的磁性增强。 【举一反三5】如图1是探究通电导线在磁场中受力作用的实验装置．闭合开关，观察到导线ab向右运动，记录现象如图2甲所示，(图2甲、乙、丙是该实验装置的剖面图)，其中表示电流垂直向外流出，表示电流垂直向里流进，接着把磁体的 N、S极对调，记录的现象如图2乙所示。 (1)比较图2甲、乙可知，通电导线在磁场中的受力方向与________方向有关； (2)在图2丙中画出磁感线方向； (3)在图2丙中画出导线受到的磁场力F的示意图。 【答案】(1)磁场　(2)(3) 【解析】(1)比较图2甲、乙可知，在电流方向不变时，磁场的方向改变后，导线所受力的方向会改变，所以通电导线在磁场中的受力方向与磁场方向有关；(2)磁感线的方向是从N极指向S极；(3)在图2中乙图的基础上分析可知，此时磁场的方向没有改变，但电流的方向改变，所以所受力的方向改变。 【题型2】电动机的构造和工作过程 【典型例题】某个直流电动机的模型通电后不能转动，其发生的故障原因不可能是(　　) A.磁铁磁性太弱 B.电流方向接反了 C.换向器和电刷接触不良 D.轴与轴架的摩擦太大 【答案】B 【解析】磁铁磁性太弱、换向器和电刷接触不良、轴与轴架的摩擦太大都会导致电动机模型通电后不能转动，但是电流接反了，电动机仍然可以转动，只不过转动方向不同。 【举一反三1】如图所示，闭合开关后，导体棒AB向右运动。根据该实验所揭示的原理，可制成(　　) A.指南针 B.电磁铁 C.电动机 D.电磁继电器 【答案】C 【解析】如图所示，闭合开关后，导体棒AB向右运动，这一现象表明，通电导体在磁场中受到力的作用，利用这一原理可制成电动机，故C符合题意，A、B、D不符合题意。 【举一反三2】随着新能源汽车成为国家重要发展战略，纯电动汽车越来越受老百姓的欢迎。电动车的“心脏”是电动机，如图所示的四个装置中，与电动机的工作原理相同的是(　　) A. B. C. D. 【答案】B 【解析】图A装置是演示磁铁的周围存在磁场，故A不符合题意；图B装置中有电源，描述的是通电导体在磁场中会受力而运动，是电动机的工作原理，故B符合题意；图C装置是奥斯特实验，表明电流周围存在磁场，故C不符合题意；图D装置是电磁继电器，是利用电流的磁效应工作的，故D不符合题意。 【举一反三3】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 【答案】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，发现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，即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，仍然不能持续转动，故A、B、C不符合要求。 【举一反三4】福建舰是我国首次采用电磁弹射技术的航母，如图是其工作原理简图。甲板下方的直线弹射电机在通有强大电流时受到强磁场的作用而迅速加速，将飞机加速到能够起飞的速度，其中的物理原理是            ；电磁弹射的功率约为100兆瓦，弹射一架飞机的时间约为45s，则弹射一架飞机消耗的电能约为            kW•h，请你再举出与此原理相同的一种家用电器：           。    【答案】通电导体在磁场中受到力的作用 1.25×103 电风扇 【解析】甲板下方的直线弹射电机在通有强大电流时受到强磁场的作用而迅速加速，将飞机加速到能够起飞的速度，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。 弹射一架飞机消耗的电能约为 家用电风扇的主要工作部件是电动机，应用了通电导体在磁场中受力而运动这一原理。 【举一反三5】直流电动机中，换向器的作用是当线圈转到______位置时，就能______改变线圈中______的方向，使线圈可以不停地转动下去。 【答案】平衡　自动　电流 【解析】电动机里是线圈，工作特点是当给电动机通电时，电动机就会转动，所以电动机是根据磁场对放入其中的通电导线产生力的作用制成的；两个半圆铜环是换向器，它的作用是当线圈刚转过平衡位置时，改变电流的方向，保证了线圈持续的转动下去． 【举一反三6】研究电动机的工作过程。 (1)电动机的工作原理是磁场对____________有力的作用。甲图中，线圈左右两边框ab、cd的受力方向相反，其原因是________________________。 (2)乙图中的线圈所在的位置________(选填“是”或“不是”)平衡位置，图中C、D组成的装置叫________________，它的作用是在线圈____________(选填“刚转到”“即将转到”或“刚转过”)平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续转动。 (3)①小明将丙图中直流电动机模型接入电路，各部分连接完好，结果电动机却不能转动，他用手轻轻地碰了一下线圈后，直流电动机模型开始正常转动。模型刚开始不转的原因可能是________。 A．直流电动机的铜半环与电刷接触不良 B．电源电压太低 C．线圈刚好处于平衡位置 D．线圈中的电流太小 ②调换器件____________(填器件名称)的放置可方便改变电动机的转动方向。 【答案】(1)通电线圈　电流方向不同　(2)是　换向器　刚转过　(3)C　磁体 【解析】(1)电动机的工作原理是磁场对通电线圈有力的作用。线圈受力方向与电流方向和磁场方向有关；甲图中，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。 (2)乙图中的线圈所在的位置是平衡位置，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。 (3)①直流电动机的铜半环与电刷接触不良，形成断路，电路中没有电流，形不成通电导体，故电动机始终不会工作，A不符合题意；若是线圈两端的电压太低，即线圈中的电流很小，线圈所受磁场的作用力小于摩擦力时，即使我们轻推一下，电动机也不会转动，B不符合题意；平衡位置时电动机的转子和定子形成了断路，导体中没有电流通过，磁场对其没有作用力，电动机不会转动，但是用手轻轻地碰了一下线圈后，线圈越过平衡位置，继续转动，C符合题意；若是线圈中的电流太小，同样线圈所受磁场的作用力小于摩擦力时，即使我们轻推一下，电动机也不会转动，D不符合题意。 ②因为线圈受力方向与电流方向和磁场方向有关，所以丙图所示的电动机模型中，调换器件磁体的放置，即改变磁场的方向，可方便改变电动机的转动方向。 【题型3】电动机的工作原理 【典型例题】牙齿健康问题，越来越得到重视，电动牙刷已经成为了一款比较受欢迎的小家电，如图所示，关于电动牙刷下列说法正确的是（　　） A.使用电动牙刷的过程中电能主要转化为机械能 B.电动牙刷里的电动机工作原理是电流的热效应 C.在给电池充电时牙刷内的电池相当于电源 D.电动牙刷上的指示灯主要是超导材料制成 【答案】A 【解析】电动牙刷的主要工作部分是电动机，电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力运动，其工作时消耗电能转化为机械能，故A正确，B错误； 在给电池充电时电池需要消耗电能，故电池相当于用电器，故C错误； 电动牙刷上的指示灯主要是半导体材料制成，故D错误。 故选A。 【举一反三1】要想使一台直流电动机转速增大一些，下列方法不可能达到目的是(　　) A.增大线圈中的电流 B.在线圈中插入铁芯 C.将磁体的磁极对调 D.增强原来的磁场 【答案】C 【解析】要想增大直流电动机的转速，需要增大线圈中的电流，或增强磁铁的磁性(在线圈中插入铁芯、增强原来的磁场)．对调电源两极或磁铁两极只能改变电动机的转动方向。 【举一反三2】如图，某兴趣小组利用干电池、铜线框和磁铁制作一个“爱心”电动机，“爱心”能绕电池转动。下列家用电器与“爱心”电动机工作原理相同的是（　　）    A.  电饭锅 B.  电风扇 C.  手电筒 D.  电视机 【答案】B 【解析】“爱心”电动机的原理是通电导体在磁场中受到力的作用，将电能转化为机械能。电饭锅是利用电流的热效应工作的，将电能转化为内能，故A不符合题意； 电风扇是在电动机的作用下将电能转化为机械能，故B符合题意； 手电筒是将电能转化为光能，故C不符合题意； 电视机是将电能转化为内能和光能，故D不符合题意； 故选B。 【举一反三3】如图甲，磁场对导体的力F竖直向上，用Fab，Fcd，Fa′b′，Fc′d′分别表示图乙丙中闭合开关时磁场对导体ab、cd、a′b′、c′d′的力，则(　　) A.Fab竖直向下，Fcd竖直向下 B.Fab竖直向上，Fcd竖直向下 C.Fa′b′竖直向上，Fc′d′竖直向下 D.Fa′b′竖直向下，Fc′d′竖直向上 【答案】D 【解析】已知甲图中磁场对导体的力F竖直向上，乙图中磁场方向与甲图一致，而导体ab电流方向与甲图相反，所以Fab方向竖直向下，导体cd电流方向与甲图一致，所以Fcd方向竖直向上，故A、B错误；图丙磁场方向与图甲相反，导体a′b′电流方向与图甲相同，所以Fa′b′竖直向下，导体c′d′电流方向与图甲相反，所以Fc′d′竖直向上，故C错误，D正确。 【举一反三4】如图所示，当电流通过灯丝，白炽灯的灯丝就会发热发光。小明向同学介绍自己观察白炽灯的新发现：将强磁体靠近通电白炽灯的灯丝，可以观察到灯丝晃动的现象。这是因为通电导体在磁场中             而运动。这一现象和             （选填“电动机”或“发电机”）的原理相同。 【答案】受到力的作用 电动机 【解析】通电导体在磁场中受力的作用，所以将磁体靠近发光的灯泡时，灯泡中有电流通过，并且是交流电，所以会受到磁场力的作用，并且方向在时刻改变，所以灯丝会晃动。 电动机是根据通电导体在磁场中受力运动的原理制成的，故由此原理可以制成电动机。 【举一反三5】如图所示，当电流通过灯丝，白炽灯的灯丝就会发热发光。小明向同学介绍自己观察白炽灯的新发现：将强磁体靠近通电白炽灯的灯丝，可以观察到灯丝晃动的现象。这是因为通电导体在磁场中             而运动。这一现象和             （选填“电动机”或“发电机”）的原理相同。 【答案】受到力的作用 电动机 【解析】通电导体在磁场中受力的作用，所以将磁体靠近发光的灯泡时，灯泡中有电流通过，并且是交流电，所以会受到磁场力的作用，并且方向在时刻改变，所以灯丝会晃动。 电动机是根据通电导体在磁场中受力运动的原理制成的，故由此原理可以制成电动机。 【举一反三6】用______供电的电动机叫做直流电动机，它的基本工作原理是：通电导体在磁场中受到力的作用使线圈转动，同时用______及时改变线圈中的______方向，以保持线圈的持续转动。 【答案】直流电源　换向器　电流 【解析】用直流电源供电的电动机叫做直流电动机，它的基本工作原理是：通电导体在磁场中受到力的作用使线圈转动，同时为了让线圈持续转动，但线圈转过平衡位置时，通过换向器及时改变线圈中的电流的方向，以保持线圈的持续转动。 【题型4】扬声器发生原理 【典型例题】巴克球又名巴基球，是一种直径约5mm的强磁铁小球，可随意组合成各种形状，是锻炼抽象思维与放松解压很好的选择，下列关于巴克球的说法正确的是（　　）    A.巴克球周围存在磁场，不存在磁感线 B.巴克球对放入其磁场的导体一定有力的作用 C.巴克球周围的磁场分布是均匀的 D.抛向高空的巴克球能落回地面是因为受到地磁场的作用 【答案】A 【解析】巴克球周围存在磁场，不存在磁感线，磁感线是为了描述磁场的性质而引入的假想曲线，故A正确； 磁场对通电导体有力的作用，而巴克球对放入其磁场的导体不一定有力的作用，故B错误； 由生活经验可知，巴克球是一种磁力超强的小球，其实就是一个磁体，与条形磁铁类似，靠近巴克球的地方磁场强，离巴克球远的地方磁场弱，即巴克球周围存在的磁场分布是不均匀的，故C错误； 抛向高空的巴克球能落回地面是因为受到重力的作用，故D错误。 故选A。 【举一反三1】收音机、电视机、音响里都有扬声器(如图)，扬声器的工作原理是(　　) A.电磁感应现象 B.磁场对通电导线有力的作用 C.电流周围存在磁场 D.电流的热效应 【答案】B 【解析】扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置，它主要由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成。当线圈中通过变化的电流时，据磁场对通电导线有力的作用的原理知，通电线圈会在永久磁铁的磁场中受到变化的力的作用，即线圈所受力时而排斥，时而吸引，从而使得线圈振动，将电能转化为机械能，同时线圈的振动也会带动纸盆也来回振动，于是扬声器就发出了声音。 【举一反三2】小明用一节五号电池给扬声器通电，她将(　　) A.听不到声音 B.听到一声响声 C.听到扬声器不断发出声音 D.看到纸盆不断往复运动 【答案】B 【解析】用一节五号电池给扬声器通电时，由于电池所提供的电流是直流电，所以当给线圈通电时，通电线圈就会在磁场中受到力的作用，即此时线圈会振动，从而产生一声响声，但由于该电流的强弱和方向不发生改变，所以通电线圈不会再受到相反的力的作用而振动，故不能再产生声音。 【举一反三3】扬声器发出悠扬的声音是将(　　) A.声信号转化为电信号 B.电信号转化为声信号 C.电信号进行放大 D.声信号进行放大 【答案】B 【解析】扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。它主要由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成。由于通过线圈的电流是交变电流，它的方向不断变化，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。 【举一反三4】扬声器是把______信号转换成______信号的一种装置。它主要由固定的永久磁体、______和______构成。通过实验可以发现，当扬声器通电时，线圈受磁体的______带动锥形纸盆向里(或向外)运动并发出声响；改变电流方向，线圈的运动方向______；当通过扬声器的电流方向和大小______，线圈就带动纸盆来回振动，扬声器就能发出______。 【答案】电　声　线圈　锥形纸盆　吸引力(或排斥力)　改变　连续变化时　连续的声音 【解析】扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置，它主要由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成。当线圈中通过随声音变化的电流时，据通电导线在磁场中受力的作用的原理知，通电线圈会在永久磁铁的磁场中受到变化的力的作用，即线圈所受力时而排斥，时而吸引。当通过扬声器的电流方向和大小连续变化时，线圈就带动纸盆来回振动，扬声器就能发出连续的声音。 【举一反三5】扬声器是把______ 信号转换成______信号一种装置．它是根据________原理制造的。 【答案】电　声　通电导体在磁场中受力运动 【解析】扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置，当线圈通过交变电流时，线圈受到磁铁的吸引或排斥，线圈的运动方向不断变化，产生振动并带动纸盆也来回振动，于是把电信号转换成声音信号，因此是根据通电导体在磁场中受力运动的原理制成的。 【举一反三6】扬声器是把______信号转换成______信号的一种装置。它主要由固定的永久磁体、______和______构成。通过实验可以发现，当扬声器通电时，线圈受磁体的______带动锥形纸盆向里(或向外)运动并发出声响；改变电流方向，线圈的运动方向______；当通过扬声器的电流方向和大小______，线圈就带动纸盆来回振动，扬声器就能发出______。 【答案】电　声　线圈　锥形纸盆　吸引力(或排斥力)　改变　连续变化时　连续的声音 【解析】扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置，它主要由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成。当线圈中通过随声音变化的电流时，据通电导线在磁场中受力的作用的原理知，通电线圈会在永久磁铁的磁场中受到变化的力的作用，即线圈所受力时而排斥，时而吸引。当通过扬声器的电流方向和大小连续变化时，线圈就带动纸盆来回振动，扬声器就能发出连续的声音。 学科网（北京）股份有限公司 $