第十七章 电动机与发电机（知识清单）物理新教材沪粤版九年级下册

第十七章 电动机与发电机（知识清单） 思维导图 17.1 关于电动机转动的猜想 一、核心概念 1．电动机：将电能转化为机械能的装置，广泛应用于电扇、洗衣机、高铁、数控机床等设备。 　　2．电动机主要部件：由定子（磁体组成，提供磁场）和转子（线圈组成，是转动部分）构成。 　　3．科学思维方法——简化：研究电动机转动原因时，将定子（复杂电磁铁）简化为蹄形磁铁，将转子（复杂线圈组）简化为线圈或单根直导线。 二、关键实验与探究 1. “让电动机转起来”实验：连接电源、开关、电动机模型组成电路，闭合开关观察转动；若不转动，可能原因有电路接触不良、电源电压过低、线圈处于平衡位置等。 2.简易电动机制作：所需器材包括磁体、漆包线绕制的线圈（两端线头需裸露）、电池、支架等；改变线圈中电流方向，线圈转动方向会改变。 三、猜想与假设 电动机转动的猜想：与磁场和通电线圈有关，磁体的磁场对通电线圈产生力作用，使线圈转动。 17.2 电动机转动的原理 一、核心概念 1. 磁场对通电导体的作用力：通电导体在磁场中会受到力的作用，这是电动机转动的动力来源。 2. 平衡位置：线圈转动到平面与磁感线垂直时，线圈两侧受力大小相等、方向相反，线圈摆动后静止。 3. 换向器：由两个彼此绝缘的金属半圆环组成，分别与线圈两端连接，通过电刷与电源两极相连；核心作用是当线圈刚越过平衡位置时，改变线圈中的电流方向。 4. 直流电动机：用直流电源供电，根据通电线圈在磁场中受力转动原理制成的电动机。 5. 特殊电动机：步进电动机（应用于摄像机、打印机、机器人）、直线电动机（应用于磁浮列车、激光切割），基本工作原理均为磁场对电流的力的作用。 二、重要规律 1.通电导体在磁场中受力方向的影响因素：与磁场的方向和电流的方向有关；改变其中一个方向，受力方向改变；同时改变两个方向，受力方向不变。 2.直流电动机持续转动逻辑：通电线圈受力转动→越过平衡位置→换向器及时改变电流方向→线圈持续转动。 三、关键实验 1. 探究磁场中通电导体的作用力：选用蹄形磁铁、金属棒AB、电源、开关等器材，实验现象表明：①通电导体在磁场中会运动；②移开磁体，通电导体不会运动；③改变电流或磁场方向，导体运动方向改变。 2.通电线圈在磁场中的运动：线圈平面与磁感线平行时，受力转动；转到平衡位置时，因受力平衡而静止；加装换向器后，线圈可实现持续转动。 四、应用 动圈式扬声器：随声音变化的电流通过线圈→线圈在磁场中受力振动→带动振膜振动→发出声音。 生活与科技应用：电动玩具、机器人、高速动车组（多车厢配备电动机驱动）。 17.3 发电机发电的原理 一、核心概念 1. 发电机：将机械能转化为电能的装置，是火力发电、水力发电、风力发电、核能发电的核心设备。 2. 电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中产生电流的现象。 3. 感应电流：电磁感应现象中产生的电流，方向与磁场方向和导体运动方向有关。 4. 交流电（AC）：周期性改变方向和大小的电流（如家庭电路电流）；直流电（DC）：方向不变的电流（如干电池、蓄电池供电）。 5. 发电机主要部件：与电动机相似，由线圈和磁体组成；实际发电机的磁体多为转动的电磁铁。 二、重要规律 1. 感应电流产生的条件（缺一不可）：①电路必须闭合；②导体是闭合电路的一部分；③导体做切割磁感线运动（平行于磁感线运动不产生电流）。 2. 发电机工作原理：基于电磁感应现象，通过水轮机、汽轮机等动力机械带动线圈（或磁体）转动，切割磁感线产生感应电流。 3. 科学史贡献：英国科学家法拉第于1831年发现电磁感应现象，研制出世界上第一台发电机，推动人类从“蒸汽时代”跨入“电气时代”。 三、关键实验 探究感应电流产生的条件：选用蹄形磁铁、单根导线（或线圈）、灵敏电流计等器材，实验现象表明：①导体静止时，电流计指针不会偏转；②导体切割磁感线时，指针偏转；③改变磁场方向或导体运动方向，指针偏转方向改变。 交流发电机工作特点：线圈转动一周，感应电流的方向和大小完成一次周期性变化。 四、应用 1. 动圈式话筒：声音→膜片振动→带动线圈在磁场中切割磁感线运动→产生感应电流（声信号转化为电信号）。 2. 无线充电技术：应用电磁感应原理，实现电能的无线传输（如部分手机无线充电功能）。 单元核心考点总结 能量转化：电动机电能→机械能；发电机机械能→电能。 核心原理：电动机基于磁场对通电导体的作用力；发电机基于电磁感应现象。 方向影响因素：电动机受力方向与磁场方向、电流方向有关；发电机感应电流方向与磁场方向、导体运动方向有关。 主要结构：两者均包含线圈和磁体；电动机特有换向器，交流发电机特有滑环。 易错点：感应电流产生需同时满足“闭合电路、一部分导体、切割磁感线”三个条件；换向器的作用是改变电流方向，滑环不改变电流方向。 典型题型导向 题型一：概念辨析题 考查重点：电动机与发电机的能量转化、核心原理、结构差异；感应电流产生条件的判断；交流电与直流电的区分。 解题关键：紧扣定义本质，对比核心特征（如“有电源→电动机，无电源→发电机”“受力转动→电动机，切割生电→发电机”），排除易混淆点。 题型二：实验探究题 考查重点：电动机转动原理探究（磁场对电流的作用）、电磁感应现象探究的变量控制、现象分析与结论推导；转换法、控制变量法的应用。 解题关键：明确实验目的→梳理控制变量（如探究感应电流方向影响因素时，控制磁场、导体运动方向其一不变）→对应现象与结论（如“指针偏转→有感应电流，偏转方向改变→电流方向改变”）。 题型三：应用分析题 考查重点：生活中相关设备（动圈式扬声器、话筒、无线充电器、高铁电动机）的工作原理；电动机不转动的原因分析与解决方案。 解题关键：将设备工作过程与知识点对应（如“扬声器→电流→受力振动”“话筒→振动切割磁感线→感应电流”），按“现象→原理→能量转化”逻辑推导。 题型四：综合对比题 考查重点：电动机与发电机的异同点（能量转化、原理、结构、电源需求等）；结合能量转化分析电力生产（发电机）与应用（电动机）的完整流程。 解题关键：构建“知识点对比框架”，明确相同点（均有线圈、磁体）与不同点（核心原理、能量方向、电源有无等），按流程逻辑串联知识点。。 一、单选题 1．如图所示是2025年儋州马拉松情景。比赛中，运动员佩戴的感应芯片经过磁场区域时，线圈产生电流并发送信息，实现自动计时。其工作原理与下列相同的是（　　） A．手摇发电机 B．电铃 C．电磁起重机 D．扬声器 【答案】A 【解析】感应芯片的工作原理是电磁感应，即导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，将机械能转化为电能。 A．手摇发电机的工作原理是电磁感应，通过摇动手柄使线圈切割磁感线，产生电流，与感应芯片原理相同，故A 符合题意； B．电铃的工作原理是电流的磁效应，与感应芯片原理不同，故 B不符合题意； C．电磁起重机的工作原理是电流的磁效应，与感应芯片原理不同，故 C不符合题意； D．扬声器的工作原理是通电导体在磁场中受力运动，与感应芯片原理不同，故 D不符合题意。 故选A。   2．如图所示是一款破壁机，通电后可以带动刀片转动粉碎食物，破壁机的工作原理与下列实验装置原理相同的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】破壁机内部有一个电动机，其工作原理是利用通电线圈在磁场中受力而转动。 A．图中有电源，是电动机的原理图，是根据通电导体在磁场中受到力的作用，故A符合题意； B．图为奥斯特实验，说明通电导体周围存在磁场，故B不符合题意； C．图中实验说明电磁铁磁性的大小与线圈匝数有关，故C不符合题意； D．地球周围存在磁场，使得磁体静止时指向南北，故D不符合题意。 故选A。 3．关于换向器，以下说法中错误的是（　　） A．直流电动机中的换向器是由两个彼此绝缘的半圆金属环制成的 B．当直流电动机的线圈刚过平衡位置时，换向器能立即改变线圈中的电流方向 C．线圈在磁场内每转动一周，换向器就将线圈中的电流方向改变2次 D．直流电动机的换向器是将线圈中的直流电变成外电路的交流电 【答案】D 【解析】A．直流电动机中的换向器是由两个彼此绝缘的半圆金属环组成，用来改变线圈中的电流方向，故A正确，不符合题意； B．当直流电动机的线圈刚过平衡位置时，换向器能及时改变线圈中的电流方向，使线圈受到持续的动力作用而持续转动，故B正确，不符合题意； C．线圈在磁场内每转动一周，会两次经过平衡位置，每经过一次平衡位置，换向器就改变一次线圈中的电流方向，所以转动一周，换向器将线圈中的电流方向改变2次，‌故C正确，不符合题意； D．直流电动机的换向器的作用是改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续转动，外电路始终为直流电，并非将线圈中的直流电变成外电路的交流电，‌故D错误，符合题意。 故选D。 4．某个LED灯发光的颜色与通过其电流方向的关系如图甲所示；将该LED灯与线圈abcd连接后，在两次实验中线圈abcd的转动情况分别如图乙、丙所示。下列说法正确的是（　　） A．图乙中ab与cd所受磁场力的方向相同 B．乙、丙两图中ab边所受磁场力方向相同 C．图丙中的LED灯发黄光 D．乙、丙两图中流经线圈abcd的电流方向相同 【答案】C 【解析】A．由图乙可知，ab与cd的电流方向不同，而磁场方向相同，故所受磁场力的方向不同，故A错误； B．由图乙、丙可知，在两次实验中电源方向相反，电路其他元件相同，则ab边的电流方向不同，而磁场方向相同，故所受磁场力的方向不同，故B错误； CD．由图乙、丙可知，在两次实验中电源方向相反，电路其他元件相同，则两图中流经线圈abcd的电流方向不同，图乙中LED灯电流方向为B进A出，图丙中LED灯电流方向为A进B出，由图甲知图丙中的LED灯发黄光，故D错误，C正确。 故选C。 二、填空题 5．如图所示，图甲是发电机原理的示意图，图乙中的“○”表示图甲中的导线（观察的视线沿导线由b往a看），在磁场中分别转动到1、2、3、4位置，则从1位置转到4位置的过程中，发电机产生的电流方向 （选填“会变化”或“不变”）。在1位置时，电路中 （选填“会”或“不会”）产生感应电流。 【答案】 会变化 不会 【解析】[1][2]乙图中磁感线方向水平向右，在位置1时导体的运动方向与磁感线方向平行，不切割磁感线，不会产生感应电流；在位置2、3、4时导体会切割磁感线，能产生感应电流；由于切割磁感线的方向不同，故发电机产生的电流方向会变化。 6．学完“电动机”这一节后，小军对电流表的内部结构进行猜想，他从“当有电流通过电流表时，指针会发生偏转”这一现象想到：电流表里面除了有线圈外，应该还有一个 ，他猜想的依据是 。 【答案】 磁体 通电线圈在磁场中会受到力的作用 【解析】[1][2]电动机的原理为通电线圈在磁场中受力的作用而转动；有电流通过电流表时，指针会发生偏转，从这一现象可知，电流表里面的线圈受到力的作用而发生转动，因此电流表里面除了有线圈外，应该还有一个磁体，用来产生磁场，他猜想的依据是通电线圈在磁场中会受到力的作用。 7．如图所示，一个综合实践小组用一段漆包线绕成线圈，用小刀刮两端引线的漆皮，一端全部刮去，另一端只刮上半周或下半周。将线圈放在用硬金属丝做成的支架上，并按图示连接电路，闭合开关，则电磁铁的上端是 极。用手轻推一下线圈，线圈会持续转动。若只将电源的正、负极互换，则线圈转动方向会与原来的转动方向 （选填“相同”或“相反”）。若在开关和电源之间串联一个电阻，线圈的转速将 （选填“变快”“变慢”或“不变”）。 【答案】 N（北） 相同 变慢 【解析】[1]由图可知，电流从电磁铁的上端流入，下端流出，根据安培定则可知，电磁铁的上端是N极； [2]闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈在磁场中由于受到磁场力的作用而持续转动；若只将电源的正、负极互换，则线圈中电流的方向发生改变，电磁铁磁场的方向也发生改变，线圈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； [3]若在开关和电源之间串联一个电阻，闭合开关后，根据欧姆定律可知，线圈所在电路的电流变小了，则线圈受到的磁场力将变小，转速将变慢。 三、实验题 8．小明利用如图甲所示的装置探究感应电流产生的条件。灵敏电流计电流从哪端流入，指针便向哪边偏转。 (1)为了使实验现象更明显，实验中的AB棒应选用的是________（选填字母）。 A．塑料棒 B．铜棒 C．玻璃棒 (2)实验中通过观察 判断是否有感应电流产生，还可以通过指针偏转的方向判断 。 (3)连接好电路，小明无意间碰到AB棒，发现灵敏电流计的指针发生了偏转，他想知道是否只要AB棒运动就有感应电流产生，为此他进行了一系列探究，并把观察到的现象记录在表中。 实验次数 磁体摆放方向 导体棒运动方向 灵敏电流计指针偏转情况 1 N极在上 竖直向上 不偏转 2 N极在下 竖直向下 不偏转 3 N极在上 水平向左 向右偏转 4 N极在上 水平向右 向左偏转 5 N极在下 水平向左 向左偏转 6 N极在下 水平向右 向右偏转 ①产生感应电流的条件是闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动。 ②比较第3、4次实验现象发现，产生的电流的方向跟 有关。 ③比较第3、5次实验现象发现，产生的电流的方向跟 有关。 ④小明将灵敏电流计换成完好的小灯泡，再做第3、4次实验时小灯泡不亮，最可能的原因是 。 (4)实验中小明还发现，当快速晃动导体棒时，感应电流更大。于是小明猜想，感应电流的大小可能与 有关。 (5)发电机的原理与本实验的原理一样，图乙为发电机的示意图，此时线框水平，箭头为线框旋转的方向，此时ab边中的电流方向为 （选填“由a到b”或“由b到a”）。 【答案】(1)B；(2)灵敏电流计的指针是否偏转 电流方向；(3)切割磁感线 导体棒运动的方向 磁场方向 电流太小；(4)导体棒运动的速度；(5)由a到b 【解析】（1）为了使实验现象更明显，应使AB棒中的电流较大，塑料棒和玻璃棒是绝缘体，不容易导电，铜棒是导体，且电阻很小，因此实验中的AB棒应选用的是铜棒，故选B。 （2）[1][2]实验中通过观察灵敏电流计的指针是否偏转判断是否有感应电流产生，若指针发生偏转，说明电路中的有电流产生；灵敏电流计向左或向右偏转时，电流的方向相反，通过灵敏电流计的偏转方向，还可以通过指针偏转的方向判断感应电流的方向。 （3）①[1]对比表中的数据可知，1、2两组实验不切割磁感线，电路中没有感应电流；3、4、5、6组实验导体切割磁感线产生感应电流；由此可得：产生感应电流的条件是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。 ②[2]比较第3、4次实验可知，磁场的方向不变，导体的运动方向不同，产生感应电流的方向不同，可得结论：电路中产生感应电流的方向跟导体棒运动的方向有关。 ③[3]比较第3、5次实验可知，导体运动的方向相同，磁场的方向不同，感应电流的方向不同，可得结论：电路中产生的电流的方向跟磁场方向有关。 ④[4]将灵敏电流计换成完好的小灯泡，再做第3、4次实验时，电路中仍有感应电流，小灯泡不亮，最可能的原因是感应电流太小，使小灯泡的实际功率太小，不能发光。 （4）当快速晃动导体棒时，导体棒运动的速度更大，感应电流更大，可得结论：感应电流的大小可能与导体棒的运动速度有关。 （5）由表可知，图甲中导体棒向左运动时，电流方向由B到A；如图乙，发电机线框逆时针旋转，此时ab边向下运动，切割磁感线，相当于图甲中导体棒AB向左运动，由此可知，ab边中的电流方向为由a到b。 9．小芳设想完成两个探究实验，首先她探究了某个LED发光的颜色与通过其电流方向的关系，如图1所示。 (1)该LED在两次实验中发光情况如图2所示，两次实验线圈均在转动，线圈1顺时针转动，由此可知线圈2 （选填“顺时针”或“逆时针”）转动； (2)如图，导体棒a与该LED相连；在某磁场中，使a垂直于纸面左右往复运动（虚线为运动轨迹），LED交替发出红、黄光，则该过程a中电流方向 （选填“不变”或“变化”），该磁场可能的分布包括右下图中哪些选项？ （填序号）；以上这种现象就是我们教材中所描述的 现象；利用这种原理人们制成 ； 【答案】(1)顺时针；(2)变化 ①③④ 电磁感应 发电机 【解析】（1）从图1可以看到，电流从B端流入，A端流出时，LED发红光，电流从A端流入，B端流出时，LED发黄光；再观察图2中的两个电路图，左边的电路图LED发红光，说明了电流从B端流入，A端流出，电源右端是正极，左端是负极，磁铁左端是N极，右端是S极，线圈1顺时针转动；右边的电路图LED发黄光，说明了电流从A端流入，B端流出，电源右端是负极，左端是正极，磁铁左端是S极，右端是N极，由此可知，相对于左边的电路图，电流方向和磁场方向都与它相反，因为通电导线在磁场中的受力方向跟电流方向和磁场方向有关，只改变其中一个方向时，受力方向改变，线圈转动方向改变，两个方向都改变时，受力方向不变，线圈转动方向不变，所以线圈2的转动方向和线圈1的是顺时针转动。 （2）[1]从图中可以看到，导体棒a与该LED相连，串联在一起，在某磁场中，使a垂直于纸面左右往复运动，LED交替发出红、黄光，说明电流在LED内的方向在交替变动着，则该过程导体棒a中电流方向在变化。 [2]由[1]解析可知道，导体棒a与LED相连的电路产生了电流，这要求的是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，才产生感应电流，图①中导体棒a左右运动时，有切割磁感线，这是磁场可能的分布情况，图②中导体棒a左右运动时，没有切割磁感线，左右运动的方向和磁感线的方向是平行的，这不是磁场可能的分布情况，图③、④中导体棒a左右运动时，有切割磁感线，这是磁场可能的分布情况；综上所述，该磁场可能的分布包括图中①③④选项。 [3][4]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，这是电磁感应现象，利用这一原理制成了发电机。 四、综合题 10．跨学科实践—制作亮度可自动变化的“呼吸灯” 【任务要求】设计制作“呼吸灯”，实现接通电路后，灯可以自动反复亮暗变化。 【设计制作】 任务一：设计制作活动流程图如图甲所示。 “作品展示”和“反思改进”是其工作流程图中的两个环节，其中环节A应为 。 任务二：设计电路使灯亮度变化。如图乙的电路，其中电源电压恒为6V，灯泡标有“4V0.4A”，灯泡两端电压在降低到0.5V时，由于灯丝温度低而不发光，此时灯丝电阻为5Ω。灯泡由正常发光到两端电压降低为0.5V的过程，滑动变阻器阻值的变化范围是 Ω到 Ω。 任务三：设计电路使灯泡亮度自动变化。如图丙的电路，此时左侧磁铁与铁块分开，右侧磁铁与铁块接触，闭合开关，电动机工作，带动滑片移动，实现改变灯泡亮度。为实现自动改变灯泡亮度，乙电动机工作时应使滑片向 （填“左”或“右”）移动，当滑片移动到端点时，由于右侧磁铁与铁块分离从而使 电动机断路而停止工作，另一侧的磁铁与铁块接触，使该侧电动机工作。 【实验改进】 同学们对实验设计进行改进，用一个电动机实现自动控制，通过查找资料了解到，通过电动机的电流方向改变时，电动机转动的方向也会发生改变，于是设计了图丁电路。闭合开关和后，电动机转动，通过绝缘棒带动滑片向右运动，灯泡变亮。滑片滑动到某一位置时磁铁A、B与铁块1、3分离并于铁块2、4连接，通过电动机的电流方向改变，电动机转动方向改变，带动滑片向左运动，灯泡变暗。滑片滑动到某一位置时磁铁A、B与铁块2、4分离并于铁块1、3连接实现灯泡亮暗自动变化，图中铁块2没有连入电路，请用笔画线代替导线（只补充一根导线）将电路连接完整，开关始终可以控制电动机的通断 。 【答案】 反思改进 5 55 左 乙 【解析】[1]制作流程通常为“设计方案→连接电路→实验测试→反思改进→作品展示”，故环节A是“反思改进”。 [2]灯泡与滑动变阻器串联，电源电压U=6V。 灯泡正常发光时：， 滑动变阻器电压 阻值 [3]灯泡电压为0.5V时：， 电路电流 滑动变阻器电压 阻值 [4]结合图丙的工作逻辑：右侧磁铁与铁块接触时，乙电动机工作，需带动滑片移动使灯泡亮度变化。要让灯泡从“不发光”到“变亮”，滑动变阻器阻值应减小，因此乙电动机工作时应使滑片向左移动。 [5]结合图丙的结构，当滑片移动到端点时，右侧磁铁与铁块分离，从而使乙电动机断路而停止工作，另一侧磁铁与铁块接触，使甲电动机工作。 [6]原图中铁块2未连入电路，补充铁块2与接线柱3的导线（图中红线）后，既能让电流方向切换时电动机电路通路，又能通过电流反向改变电动机转向，同时开关可控制通断，实现灯泡明暗自动变化，如图所示： 11．音乐喷泉是集声光电技术于一体的装置，它通过电脑采集音乐的声音频率特征，并将其转化为控制信号，控制水泵喷出水柱，形成喷泉。如图甲为控制喷泉工作的模拟电路，控制电路电源电压呈周期性变化（如图乙所示），定值电阻，，为具有特殊功能的电子元件，当时，电路中没有电流通过；当时，两端电压恒为6V。当线圈中通过的电流时，电磁继电器衔铁被吸下，水泵启动喷水。 (1)当时，电磁铁的上端为 （选填“N”或“S”）极。 (2)图甲中水泵主要部件是电动机，下列四幅图中与电动机工作原理相同的是______； A．电磁起重机 B．通电后，磁针转 C．扬声器 D．动圈式话筒 (3)喷泉喷出水柱在空中形成水雾，这水雾在空中飞舞 （选填“属于”或“不属于”）分子热运动； (4)时，线圈中通过的电流是 A； (5)当控制电路电源电压 V时，电磁继电器衔铁刚好被吸下水泵启动喷水。 (6)若要延长水泵喷水的时间，则应 （选填“增大”或“减小”）的阻值。 【答案】(1)S；(2)C；(3)不属于；(4)4.5；(5)10；(6)增大 【解析】（1）由图甲可知，当时，电流从螺线管的上端流入，下端流出，由安培定则可知，通电螺线管的上端为S极。 （2）电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用。 A．电磁起重机利用电流的磁效应原理工作的，故A不符合题意； B．通电后，小磁针转动，说明电流周围存在磁场，故B不符合题意； C．扬声器工作时通电线圈在磁场中受到力的作用而运动，带动纸盆振动发声，其原理是通电导体在磁场中受到力的作用，故C符合题意； D．动圈式话筒是利用电磁感应现象的原理工作的，故D不符合题意。 故选C。 （3）喷泉喷出水柱在空中形成水雾，水雾是小的水滴，不是分子，故水雾在空中飞舞属于微小物体在做机械运动，不属于分子的热运动。 （4）由图可知，闭合开关，控制电路的两个电阻串联，当时，E两端电压恒为6V，时，由图乙可知，电源电压为15V，串联电路电压特点可知，电阻R1两端的电压为 串联电路各处电流相等，由欧姆定律可知，此时线圈中通过的电流为 （5）由图甲可知，R1与E串联，当线圈中电流时，电磁继电器衔铁被吸下，由串联电路电流的特点可知，衔铁刚好被吸下时电路的电流为2A，则R1两端的电压为 当时，UE保持为6V不变，所以 （6）由于当线圈中通过的电流时水泵启动喷水，若要延长喷水时间，在电源电压不变时，根据欧姆定律可知，应增大R1的阻值，会使控制电路中电流达到2A的时间变长。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十七章 电动机与发电机（知识清单） 思维导图 17.1 关于电动机转动的猜想 一、核心概念 1．电动机：将______能转化为______能的装置，广泛应用于电扇、洗衣机、高铁、数控机床等设备。 　　2．电动机主要部件：由______（磁体组成，提供磁场）和______（线圈组成，是转动部分）构成。 　　3．科学思维方法——简化：研究电动机转动原因时，将定子（复杂电磁铁）简化为______磁铁，将转子（复杂线圈组）简化为______或单根直导线。 二、关键实验与探究 1. “让电动机转起来”实验：连接电源、开关、电动机模型组成电路，闭合开关观察转动；若不转动，可能原因有______、______、______等。 2.简易电动机制作：所需器材包括磁体、漆包线绕制的线圈（______需裸露）、电池、支架等；改变线圈中______方向，线圈转动方向会改变。 三、猜想与假设 电动机转动的猜想：与______和______有关，磁体的磁场对通电线圈产生______作用，使线圈转动。 17.2 电动机转动的原理 一、核心概念 1. 磁场对通电导体的作用力：通电导体在磁场中会受到______的作用，这是电动机转动的动力来源。 2. 平衡位置：线圈转动到平面与______垂直时，线圈两侧受力大小______、方向______，线圈摆动后静止。 3. 换向器：由两个彼此______的金属半圆环组成，分别与线圈两端连接，通过______与电源两极相连；核心作用是______。 4. 直流电动机：用______电源供电，根据______原理制成的电动机。 5. 特殊电动机：步进电动机（应用于摄像机、打印机、机器人）、直线电动机（应用于磁浮列车、激光切割），基本工作原理均为______。 二、重要规律 1.通电导体在磁场中受力方向的影响因素：与______的方向和______的方向有关；改变其中一个方向，受力方向______；同时改变两个方向，受力方向______。 2.直流电动机持续转动逻辑：通电线圈受力转动→越过平衡位置→______及时改变电流方向→线圈持续转动。 三、关键实验 1. 探究磁场中通电导体的作用力：选用蹄形磁铁、金属棒AB、电源、开关等器材，实验现象表明：①通电导体在磁场中会______；②移开磁体，通电导体______运动；③改变电流或磁场方向，导体______方向改变。 2.通电线圈在磁场中的运动：线圈平面与磁感线______时，受力转动；转到______位置时，因受力平衡而静止；加装______后，线圈可实现持续转动。 四、应用 动圈式扬声器：随声音变化的______通过线圈→线圈在磁场中受力______→带动振膜振动→发出声音。 生活与科技应用：电动玩具、机器人、高速动车组（多车厢配备电动机驱动）。 17.3 发电机发电的原理 一、核心概念 1. 发电机：将______能转化为______能的装置，是火力发电、水力发电、风力发电、核能发电的核心设备。 2. 电磁感应现象：______电路的______导体在磁场中做______运动时，导体中产生电流的现象。 3. 感应电流：电磁感应现象中产生的电流，方向与______方向和______方向有关。 4. 交流电（AC）：周期性改变______和______的电流（如家庭电路电流）；直流电（DC）：______不变的电流（如干电池、蓄电池供电）。 5. 发电机主要部件：与电动机相似，由______和______组成；实际发电机的磁体多为转动的______。 二、重要规律 1. 感应电流产生的条件（缺一不可）：①电路必须______；②导体是______的一部分；③导体做______运动（平行于磁感线运动不产生电流）。 2. 发电机工作原理：基于______现象，通过水轮机、汽轮机等动力机械带动线圈（或磁体）转动，切割磁感线产生感应电流。 3. 科学史贡献：英国科学家______于1831年发现电磁感应现象，研制出世界上第一台发电机，推动人类从“蒸汽时代”跨入“电气时代”。 三、关键实验 探究感应电流产生的条件：选用蹄形磁铁、单根导线（或线圈）、灵敏电流计等器材，实验现象表明：①导体静止时，电流计指针______偏转；②导体切割磁感线时，指针______；③改变磁场方向或导体运动方向，指针______方向改变。 交流发电机工作特点：线圈转动一周，感应电流的______和______完成一次周期性变化。 四、应用 1. 动圈式话筒：声音→膜片振动→带动线圈在磁场中______→产生感应电流（声信号转化为电信号）。 2. 无线充电技术：应用______原理，实现电能的无线传输（如部分手机无线充电功能）。 单元核心考点总结 能量转化：电动机电能→机械能；发电机机械能→电能。 核心原理：电动机基于磁场对通电导体的作用力；发电机基于电磁感应现象。 方向影响因素：电动机受力方向与磁场方向、电流方向有关；发电机感应电流方向与磁场方向、导体运动方向有关。 主要结构：两者均包含线圈和磁体；电动机特有换向器，交流发电机特有滑环。 易错点：感应电流产生需同时满足“闭合电路、一部分导体、切割磁感线”三个条件；换向器的作用是改变电流方向，滑环不改变电流方向。 典型题型导向 题型一：概念辨析题 考查重点：电动机与发电机的能量转化、核心原理、结构差异；感应电流产生条件的判断；交流电与直流电的区分。 解题关键：紧扣定义本质，对比核心特征（如“有电源→电动机，无电源→发电机”“受力转动→电动机，切割生电→发电机”），排除易混淆点。 题型二：实验探究题 考查重点：电动机转动原理探究（磁场对电流的作用）、电磁感应现象探究的变量控制、现象分析与结论推导；转换法、控制变量法的应用。 解题关键：明确实验目的→梳理控制变量（如探究感应电流方向影响因素时，控制磁场、导体运动方向其一不变）→对应现象与结论（如“指针偏转→有感应电流，偏转方向改变→电流方向改变”）。 题型三：应用分析题 考查重点：生活中相关设备（动圈式扬声器、话筒、无线充电器、高铁电动机）的工作原理；电动机不转动的原因分析与解决方案。 解题关键：将设备工作过程与知识点对应（如“扬声器→电流→受力振动”“话筒→振动切割磁感线→感应电流”），按“现象→原理→能量转化”逻辑推导。 题型四：综合对比题 考查重点：电动机与发电机的异同点（能量转化、原理、结构、电源需求等）；结合能量转化分析电力生产（发电机）与应用（电动机）的完整流程。 解题关键：构建“知识点对比框架”，明确相同点（均有线圈、磁体）与不同点（核心原理、能量方向、电源有无等），按流程逻辑串联知识点。。 一、单选题 1．如图所示是2025年儋州马拉松情景。比赛中，运动员佩戴的感应芯片经过磁场区域时，线圈产生电流并发送信息，实现自动计时。其工作原理与下列相同的是（　　） A．手摇发电机 B．电铃 C．电磁起重机 D．扬声器 2．如图所示是一款破壁机，通电后可以带动刀片转动粉碎食物，破壁机的工作原理与下列实验装置原理相同的是（　　） A． B． C． D． 3．关于换向器，以下说法中错误的是（　　） A．直流电动机中的换向器是由两个彼此绝缘的半圆金属环制成的 B．当直流电动机的线圈刚过平衡位置时，换向器能立即改变线圈中的电流方向 C．线圈在磁场内每转动一周，换向器就将线圈中的电流方向改变2次 D．直流电动机的换向器是将线圈中的直流电变成外电路的交流电 4．某个LED灯发光的颜色与通过其电流方向的关系如图甲所示；将该LED灯与线圈abcd连接后，在两次实验中线圈abcd的转动情况分别如图乙、丙所示。下列说法正确的是（　　） A．图乙中ab与cd所受磁场力的方向相同 B．乙、丙两图中ab边所受磁场力方向相同 C．图丙中的LED灯发黄光 D．乙、丙两图中流经线圈abcd的电流方向相同 二、填空题 5．如图所示，图甲是发电机原理的示意图，图乙中的“○”表示图甲中的导线（观察的视线沿导线由b往a看），在磁场中分别转动到1、2、3、4位置，则从1位置转到4位置的过程中，发电机产生的电流方向 （选填“会变化”或“不变”）。在1位置时，电路中 （选填“会”或“不会”）产生感应电流。 6．学完“电动机”这一节后，小军对电流表的内部结构进行猜想，他从“当有电流通过电流表时，指针会发生偏转”这一现象想到：电流表里面除了有线圈外，应该还有一个 ，他猜想的依据是 。 7．如图所示，一个综合实践小组用一段漆包线绕成线圈，用小刀刮两端引线的漆皮，一端全部刮去，另一端只刮上半周或下半周。将线圈放在用硬金属丝做成的支架上，并按图示连接电路，闭合开关，则电磁铁的上端是 极。用手轻推一下线圈，线圈会持续转动。若只将电源的正、负极互换，则线圈转动方向会与原来的转动方向 （选填“相同”或“相反”）。若在开关和电源之间串联一个电阻，线圈的转速将 （选填“变快”“变慢”或“不变”）。 三、实验题 8．小明利用如图甲所示的装置探究感应电流产生的条件。灵敏电流计电流从哪端流入，指针便向哪边偏转。 (1)为了使实验现象更明显，实验中的AB棒应选用的是________（选填字母）。 A．塑料棒 B．铜棒 C．玻璃棒 (2)实验中通过观察 判断是否有感应电流产生，还可以通过指针偏转的方向判断 。 (3)连接好电路，小明无意间碰到AB棒，发现灵敏电流计的指针发生了偏转，他想知道是否只要AB棒运动就有感应电流产生，为此他进行了一系列探究，并把观察到的现象记录在表中。 实验次数 磁体摆放方向 导体棒运动方向 灵敏电流计指针偏转情况 1 N极在上 竖直向上 不偏转 2 N极在下 竖直向下 不偏转 3 N极在上 水平向左 向右偏转 4 N极在上 水平向右 向左偏转 5 N极在下 水平向左 向左偏转 6 N极在下 水平向右 向右偏转 ①产生感应电流的条件是闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动。 ②比较第3、4次实验现象发现，产生的电流的方向跟 有关。 ③比较第3、5次实验现象发现，产生的电流的方向跟 有关。 ④小明将灵敏电流计换成完好的小灯泡，再做第3、4次实验时小灯泡不亮，最可能的原因是 。 (4)实验中小明还发现，当快速晃动导体棒时，感应电流更大。于是小明猜想，感应电流的大小可能与 有关。 (5)发电机的原理与本实验的原理一样，图乙为发电机的示意图，此时线框水平，箭头为线框旋转的方向，此时ab边中的电流方向为 （选填“由a到b”或“由b到a”）。 9．小芳设想完成两个探究实验，首先她探究了某个LED发光的颜色与通过其电流方向的关系，如图1所示。 (1)该LED在两次实验中发光情况如图2所示，两次实验线圈均在转动，线圈1顺时针转动，由此可知线圈2 （选填“顺时针”或“逆时针”）转动； (2)如图，导体棒a与该LED相连；在某磁场中，使a垂直于纸面左右往复运动（虚线为运动轨迹），LED交替发出红、黄光，则该过程a中电流方向 （选填“不变”或“变化”），该磁场可能的分布包括右下图中哪些选项？ （填序号）；以上这种现象就是我们教材中所描述的 现象；利用这种原理人们制成 ； 四、综合题 10．跨学科实践—制作亮度可自动变化的“呼吸灯” 【任务要求】设计制作“呼吸灯”，实现接通电路后，灯可以自动反复亮暗变化。 【设计制作】 任务一：设计制作活动流程图如图甲所示。 “作品展示”和“反思改进”是其工作流程图中的两个环节，其中环节A应为 。 任务二：设计电路使灯亮度变化。如图乙的电路，其中电源电压恒为6V，灯泡标有“4V0.4A”，灯泡两端电压在降低到0.5V时，由于灯丝温度低而不发光，此时灯丝电阻为5Ω。灯泡由正常发光到两端电压降低为0.5V的过程，滑动变阻器阻值的变化范围是 Ω到 Ω。 任务三：设计电路使灯泡亮度自动变化。如图丙的电路，此时左侧磁铁与铁块分开，右侧磁铁与铁块接触，闭合开关，电动机工作，带动滑片移动，实现改变灯泡亮度。为实现自动改变灯泡亮度，乙电动机工作时应使滑片向 （填“左”或“右”）移动，当滑片移动到端点时，由于右侧磁铁与铁块分离从而使 电动机断路而停止工作，另一侧的磁铁与铁块接触，使该侧电动机工作。 【实验改进】 同学们对实验设计进行改进，用一个电动机实现自动控制，通过查找资料了解到，通过电动机的电流方向改变时，电动机转动的方向也会发生改变，于是设计了图丁电路。闭合开关和后，电动机转动，通过绝缘棒带动滑片向右运动，灯泡变亮。滑片滑动到某一位置时磁铁A、B与铁块1、3分离并于铁块2、4连接，通过电动机的电流方向改变，电动机转动方向改变，带动滑片向左运动，灯泡变暗。滑片滑动到某一位置时磁铁A、B与铁块2、4分离并于铁块1、3连接实现灯泡亮暗自动变化，图中铁块2没有连入电路，请用笔画线代替导线（只补充一根导线）将电路连接完整，开关始终可以控制电动机的通断 。 11．音乐喷泉是集声光电技术于一体的装置，它通过电脑采集音乐的声音频率特征，并将其转化为控制信号，控制水泵喷出水柱，形成喷泉。如图甲为控制喷泉工作的模拟电路，控制电路电源电压呈周期性变化（如图乙所示），定值电阻，，为具有特殊功能的电子元件，当时，电路中没有电流通过；当时，两端电压恒为6V。当线圈中通过的电流时，电磁继电器衔铁被吸下，水泵启动喷水。 (1)当时，电磁铁的上端为 （选填“N”或“S”）极。 (2)图甲中水泵主要部件是电动机，下列四幅图中与电动机工作原理相同的是______； A．电磁起重机 B．通电后，磁针转 C．扬声器 D．动圈式话筒 (3)喷泉喷出水柱在空中形成水雾，这水雾在空中飞舞 （选填“属于”或“不属于”）分子热运动； (4)时，线圈中通过的电流是 A； (5)当控制电路电源电压 V时，电磁继电器衔铁刚好被吸下水泵启动喷水。 (6)若要延长水泵喷水的时间，则应 （选填“增大”或“减小”）的阻值。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $