第20章 第4节 电动机-2025-2026学年九年级下册物理同步辅导（人教版）

第4 节 电动机 知识梳理 1.通电导线在磁场中受到力的作用，力的方 力转动；为使直流电动机持续转动，必须安 向跟电流的方向、磁场的方向有关。 装换向器；电动机中能量转化是由电能 2.电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受 转化为机械能。 基础过关 1.如图20一4一1中四种用电器的主要部件，利 4.(多选)关于换向器的作用，下列说法正确的 用电动机原理工作的是( 是( A.直流电动机的换向器既可以改变线圈中 的电流方向，又可以改变外部电流方向 A.电铃B.电饭煲C.电风扇 D.台灯 B.直流电动机的换向器是将外部电路的直流 图20-4-1 电变成线圈中的交流电 2.下列关于直流电动机的线圈中电流的方向和 C.直流电动机的换向器是用来改变电流的大 外部电流的方向的说法正确的是( 小和方向 A.线圈中的电流和外部电路中的电流方向 D.当直流电动机的线圈刚转过平衡位置时， 都是不变的 B.线圈中的电流和外部电路中的电流方向都 换向器能立即改变线圈中的电流方向 是变化的 5.如图20一4一3所示，扬声器是把电信号转化 C.线圈中的电流方向是不变的，外部电路中 为声信号的装置，工作时线圈中通入携带声 的电流方向是改变的 音信息、时刻变化的电流。下列说法中错误 D.线圈中的电流方向是变化的，外部电路中 的是() 的电流方向是不变的 3.如图20一4一2甲、乙所示的矩形线圈，现在 线圈 锥形纸盆 给它们通电，则下列说法正确的是( 某一瞬间 电流方向 图20-4-3 甲 A.扬声器工作过程利用的是电流的热效应 图20-4-2 B.锥形纸盆振动越快，产生的声音音调越高 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.锥形纸盆振幅越大，产生的声音响度越大 C.甲、乙中的线圈都会转动 D.线圈中通入的是方向变化的电流，所以锥 D.甲、乙中的线圈都不会转动 形纸盆来回振动，产生声音 6.小吉利用如图20一4一4甲所示的装置进行 (选填“顺时针”或“逆时针”)转动。 电磁学实验。 轴线圈 金属 支架 电源 电源 电源 磁体 图20-4-5 图20-4-4 (2)通电后线圈处于如图20一4一5乙所示位 ①在如图20一4一4甲所示的实验中，闭合开 置，线圈不动，这个位置是 关前，可观察到磁场中的金属棒ab静止在 A.不受磁场力的位置 水平导轨上。 B.受平衡力的位置 ②闭合开关后，可观察到磁场中的金属棒aαb C电路中无电流的位置 在水平导轨上向左运动。 D.线圈所在平面与磁感线平行的位置 ③若只对调电源正、负极接线，再闭合开关， (3)当线圈转过如图20-4-5乙所示位置 可以观察到磁场中金属棒ab会在水平导 时，由于 线圈越过平衡位置，转 轨上向右运动。 动到如图20一4一5丙所示位置不能继续 ④若只把蹄形磁体上下磁极调换一下，再闭 转动了，请在图丙中作出ab段导线所受 合开关，可以观察到磁场中金属棒αb会在 到的磁力F的示意图。 水平导轨上向右运动。 (4)为了使线圈能持续不停地转动，需要在原 (1)通过比较①②可得：磁场对通电导体有 来的结构上加装 (填直流电动机 的作用。 的结构名称)，如图20一4一5丁所示。根 (2)通过比较②③可得：通电导体在磁场中受 据这个原理可以制成 力的方向与 有关。 8.小林根据所学的电动机知识买了相应的配件 (3)通过比较②④可得：通电导体在磁场中受 制作了一个小电动机，在使用时出现了以下 力的方向与 有关。 几个问题，请你帮助小林分析一下原因： (4)根据图20一4一4甲这个实验原理制成了 (1)通电后电动机不转，用手轻轻拨动一下就 图20一4一4乙机器模型，要想这个机器模 转起来了； 型能持续转动，则应在漆包线两端用小刀 刮去引线的漆皮，刮线的要求是 A.漆包线两端引线的漆皮全部刮掉 B.漆包线两端引线的漆皮一端全部刮掉， 另一端只刮半周 7.利用如图20一4一5所示的实验装置探究电 动机的工作原理，请你回答下列问题。 (1)通电后如图20一4一5甲所示的ab段导 线受磁力的方向竖直向上，线圈 (2)电动机有时转有时不转； (3)电动机转速较慢。 能力提升 1.下列关于电动机的说法中不正确的是( B.电动机主要把动能转化为电能 A.电动机转动需要消耗电能 C.对调电源正、负极可以改变线圈的转动方向 B.电动机的主要构成部分是磁体和线圈 D.电流通过线圈产生的热量与线圈的电阻 C.电源的两极对调后，电动机将不会转动 无关 D.电动机的工作原理是线圈在磁场中受到力 4.某个LED灯发光的颜色与通过其电流方向 的作用 的关系如图20一4一7甲所示；将该LED灯 与线圈abed连接后，在两次实验中线圈abcd 2.在物理实验课上，小吉想观察直流电动机模 的转动情况如图20一4一7乙、丙所示。下列 型的工作情况，将其接入电路，各部分连接完 说法正确的是( 好，结果电动机却不工作，他用手轻轻地碰了 发红光发黄光 一下线圈后，直流电动机模型开始正常转动， 00 其原因可能是() A A.直流电动机的换向器与电刷接触不良 B.电源电压太低 顺时针 甲 顺时针 C.开始时线圈刚好处于平衡位置 D.线圈中的电流太小 3.（多选)如图20-4一6，兴趣小组制作了一个电 动机，给线圈通电，轻轻一推，线圈就会持续转 电源 电源 直流 直流 动。下列关于电动机的说法正确的有() 电源1 电源2 线圈 乙 图20-4-7 二支架 A.图乙中ab与cd所受磁场力的方向相同 B.图丙中的LED灯发红光 电池 C.图乙、丙中ab边所受磁场力方向相同 6的 D.图乙、丙中流经线圈abcd的电流方向相同 图20-4-6 5.用如图20一4一8所示的装置探究磁场对通 A.电动机主要由磁体和线圈组成 电直导线的作用，给铝棒AB通电，观察到 AB向右运动，要使AB通电后向左运动，下 9.将自制的电动机接入 线圈 列做法中可行的是() 电路，如图20-4一11 磁体 A.仅换用磁性更强的磁体 所示，其中支架A是 B.仅增加AB中的电流 (选填“导 C.仅将磁体的N、S极对调 体”或“绝缘体”)。闭 图20-4-11 D.仅将铝棒AB换成铜棒 合开关，线圈开始转动，磁场对线圈 螺线管 O'e 螺线管 (选填“有”或“无”)作用力。仅调换磁体的磁 Eiii恤F 极，线圈转动方向与原转动方向 换向器a之 电刷 10.如图20一4一12是电动机的模型，磁场由两 个电磁铁提供。abcd是线圈，闭合开关。 图20-4-8 图20-4-9 它a/ 6.如图20一4一9所示为某电动机的原理图， abcd为电动机的线圈，OO为转轴。闭合开 关，从O点沿转轴观察，线圈顺时针转动， 图20-4-12 则() (1)图甲中P为磁体N极，Q为磁体 A螺线管F端为N极，P端为N极 (选填“N”或“S”)极。 B.螺线管F端为S极，P端为S极 (2)图甲中线圈αb边受力方向竖直向下，图 C.若将电源的正负极对调，从O点沿转轴观 乙中将电源正负极调转后ab边的受力 察，线圈仍顺时针转动 方向竖直向 (选填“上”或 D.若将电源的正负极对调，从O点沿转轴观 “下”)。 察，线圈将逆时针转动 11.正确连接好直流电动机模型电路后，合上开 7.电动机主要是由定子和 子组成，它 关，电动机不转，试列出可能产生故障的原 是利用通电线圈在 中受力而转动的 因及相应的排除故障的办法。 原理制成的。 (1)原因： 8.如图20-4-10所示，这 是 工作的原理 排除故障的办法： 图。闭合开关，由于磁场 (2)原因： 对 有力的 排除故障的办法： 作用，线圈会转动；要使 12.如图20-4一13所示为 的模型示 线圈持续转动，必须设法 图20-4-10 意图。 使线圈转过平衡位置时，就自动改变线圈里 的 ,能够完成这一任务的装置 叫作 若将图中的磁体的S极和N 极交换位置，其他保持不变，则线圈ab边所 受力的方向 (选填“改变”“不改变” 或“可能变也可能不变”)。 图20-4-13 (1)根据序号填出各部分的名称。 ①接线柱接触不良 ① ;② ;③ ②电池装反了 ④ ③转子和定子之间的摩擦力太大了 (2)小林按照说明书组装好了电动机的模 ④磁铁的极性反了 型，但是怎么弄它就是不转，下面是他想 ⑤电池没有电了 到的可能原因，请你分析， 是可 ⑥磁铁的磁性不够强 能的， 是不可能的。 素养发展 1.【实验操作】阅读短文并回答问题。 电流表也可以工作；请你判断小吉的观点 简易电流表 是否正确并简述你的理由。 学校科技小组运用所学的物理知识，设 计了一个简易电流表，如图20一4一14甲所 示，N、S为永磁体的两个磁极，线圈（质量不 计)和指针（下端配有重球）成一定的角度固 定在一起，a、b是简易电流表的接线柱，当a、 b中通入电流时，指针会绕转轴O向右偏转， 电流越大，指针偏转角度越大，如图20一4 2.【科学论证】如图20一4一15所示，用两根橡 14乙所示。 皮筋悬挂的均匀金属棒水平处于磁场中，磁 场的方向垂直于纸面向外。当金属棒中通以 0四因0四条 (s 0N0s 由A向B的电流时，金属棒静止，金属棒受 8 ▣▣ 到向下的磁场力，橡皮筋处于拉伸状态（导线 a b 分 乙 丙 对金属棒的作用力忽略不计)。若此时使磁 图20-4-14 场的方向反向，并同时剪断两根橡皮筋，金属 (1)该简易电流表工作原理中没有涉及的电 棒中的电流方向不变，试判断剪断橡皮筋后， 磁学知识是 金属棒AB是否可能静止，并说明理由。（设 A.电流的磁效应 磁场面积足够大，且金属棒所在电路只有部 B.磁极间的相互作用规律 分处于磁场中) C.磁场对电流的作用 wuzuueauuzuezuezaueuuu ●●●●●●●●● D.机械能转化为电能 ●● (2)图20一4一14乙中，当指针向右侧偏转 B ●●●●●●●。●o 时，表明接线柱中的电流是从 ●●●●●●●●●● (选填“a”或“b”)接线柱流入电流表的。 图20-4-15 (3)小组成员小吉认为简易电流表可以设计 成如图20一4一14丙所示，通电时，简易在规范区，绿灯亮，这说明开关S2是闭合 的，电磁铁有磁性，衔铁被吸下，根据安培 定则可以判断电磁铁上端是S极，故C错 误，D正确。故选D。 3.小弱S点拨：电源电压恒定，若炉火 意外想灭，感温变阻器电阻变大，由1=是 可知，电路中电流变小，电磁铁磁性变弱， 释放衔铁，活塞在弹簧作用下向右推动，关 闭进气口，防止燃气外泄；若电流方向如图 乙的箭头方向，由安培定则可知，电磁铁A 端为S极。 4.S减小右点拨：根据电路图可知，光 敏电阻和滑动变阻器串联接入电路中，电 流表测量电路中的电流；利用安培定则可 知电磁铁的下端为N极，上端为S极；电磁 继电器是利用电流的磁效应来工作的；当 户外紫外线增强到设定值时，S2仍未闭合， 说明电磁铁磁性过弱了，即控制电路的电 流过小了，这是由于控制电路的电阻过大 导致的，所以应该减小电路中的电阻，即应 该将滑动变阻器R,的滑片P向右移动。 5.如答图所示。 ☒ 绿 温控开关 第5题答图 【素养发展】 1.AC点拨：由题图可知，螺线管中电流的 方向是从右侧流入，左侧流出，根据安培定 则可知，线圈A的右端为N极，其左端为S 极，故A正确；把电源两极调换位置后，螺 线管的极性发生了变化，但磁性不变，铁芯 2仍然可以被吸入线圈A内，故B错误；根 据题意可知，有人使用挡住光时，光照强度 变暗，铁芯2被吸入线圈内，这说明螺线管 的磁性增强了，螺线管磁性的大小与线圈 的匝数、电流的大小有关，线圈的匝数不 变，则电流变大了，即电路的总电阻变小 了，即光敏电阻的电阻减小了，说明电阻器 R的电阻随光照强度减小而减小，反之电 阻器R的电阻随光照强度增大而增大，故 C正确；把铁芯1换成铜芯，通电螺线管不 能吸引铜芯，故D错误。故选AC。 2.1电流的磁效应动触点A小于 第4节电动机 【基础过关】 1.C点拔：电铃中使用了电磁铁，利用的是 电流周围存在磁场，不是利用电动机原理 工作的，故A不符合题意；电饭煲是利用电 流的热效应来工作的，不是利用电动机原 理工作的，故B不符合题意；电风扇的主要 部件是电动机，工作时将电能转化为机械 能，是利用电动机原理工作的，故C符合题 意；台灯工作时消耗电能转化为光能，不是 利用电动机原理工作的，故D不符合题意。 故选C。 2.D点拨：对于直流电动机，只能用直流电 源来供电，所以电动机的外部电流的方向 是不变的；而电动机能持续的转动下去，即 线圈中的电流必须在线圈转过平衡位置后 就需要通过换向器改变一次方向，所以线 圈中的电流方向是变化的。故选D。 3.A点拨：根据题图可知，乙中线圈处于平 衡位置，因此现在给它们通电，甲线圈转 动，由于乙图中线圈受平衡力作用，乙线圈 不会转动。故选A。 4.BD点拨：换向器在线圈刚越过平衡位置 时改变线圈中的电流方向，即将外部电路 的直流电变成线圈中的交流电，但不能改 变外部的电流方向，故A错误，B正确；直 流电动机的换向器是用来改变电流的方向 的，不能改变电流的大小，故C错误；为了 使线圈持续的转动下去，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，故D正确。故选BD。 5.A点拨：扬声器是利用通电导体在磁场中 受力运动的原理工作的，故A错误；音调是 指声音的高低，它和物体振动频率有关，物 体振动频率越高，音调越高；振动频率越 低，音调越低，所以锥形纸盆振动越快，产 生的声音音调越高，故B正确；在物理学 中，把声音的强弱叫作响度，把物体振动的 幅度叫作振幅，物体的振幅越大，产生声音 的响度越大，所以锥形纸盆振幅越大，产生 的声音响度越大，故C正确；扬声器中的线 圈中通过变化的电流时，线圈会受到永磁 体的磁场力的作用，而带动与线圈相连的 纸盆振动，发出声音，此过程中将电信号转 化成声信号，故D正确。故选A。 6.(1)力(2)电流方向(3)磁场方向 (4)B 7.(1)顺时针(2)B(3)惯性如答图所示。 电源 第7题答图 (4)换向器电动机 8.(1)电动机线圈刚好处于平衡位置。 (2)电动机电刷与换向器接触不良。 (3)电源提供的电压不足，或磁场较弱。 【能力提升】 1.C点拨：电动机将电能转化为机械能，转 动需要消耗电能，故A正确；电动机的主要 构成部分是磁体和线圈，故B正确；电源的 两极对调后，电流方向改变，电动机转向改 变，仍继续转动，故C错误；电动机的工作 原理是线圈在磁场中受到力的作用，故D 正确。故选C。 2.C点拨：电动机不工作的原因很多：接触 不良，形成开路，电路中没有电流，不能形 成通电回路，电动机始终不会工作，A不符 合题意；电压太低，所以电流很小，磁场对 其无法产生较大的动力，电动机始终无法 工作，B不符合题意；平衡位置时，线圈受 到的合力为零，可通过人手的拨动，使电动 机越过平衡位置，就可以转动起来，C正 确；电流太小与B选项类似，电动机始终无 法工作，D不符合题意。故选C。 3.AC点拨：电动机主要由磁体和线圈组 成，故A正确；电动机主要把电能转化为动 能，故B错误；对调电源正、负极可以改变 线圈的转动方向，故C正确；Q=IRt,电流 通过线圈产生的热量与线圈的电阻有关， 故D错误。故选AC。 4.C点拨：由题图可知，乙图中ab与cd的 电流方向不同，磁场方向相同，ab与cd所 受力的方向不同，故A错误；由图乙、丙得， 线圈的转动方向相同，说明线圈受到的力 的方向相同，而乙、丙中磁场方向相反，根 据通电导体在磁场中受到力的方向与磁场 方向、导体中的电流方向的关系可知，电路 中电流方向不同，乙图中电路电流方向从 B到A,丙图中电路电流方向从A到B,则 丙图中的LED灯发黄光，故BD错误，C正 确。故选C。 5.C点拨：换用磁性更强的蹄形磁体，不会 改变铝棒的运动方向，故A错误；仅增加 AB中的电流，不会改变运动方向，故B错 误；将蹄形磁体的N、S极对调，只改变一个 影响因素（磁场方向），铝棒的运动方向改 变，故C正确；将铝棒AB换成铜棒，电流 方向不改变，受力运动方向不改变，故D 错误。 6.C点拨：由题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N极、F端为S极，通电螺 线管PQ的P端为N极、Q端为S极，故 A、B错误；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C正确，D错误。故选C。 7.转磁场 8.电动机通电导线电流方向换向器 改变 9.导体有相反 10.(1)N(2)下点拨：(1)题图甲中P为 磁体N极，电流从左侧上方流入电磁铁， 根据安培定则知，Q为磁体N极。(2)题 图甲中线圈ab边受力方向竖直向下，题 图乙中将电源正负极调转后，αb边的电流 方向改变，同时电磁铁的磁场方向改变， 两个方向同时改变，则受力方向不变，仍 是竖直向下。 11.(1)磁铁无磁性更换磁铁(2)电刷与 换向器接触不良可压紧电刷与换向器 的接触片(3)线圈正处于平衡位置让 线圈越过平衡位置（任选两种答案即可） 点拨：电动机的工作原理是线圈在磁场中 受到力的作用而转动，并且所受的力必须 是非平衡力，则电动机不转有可能是磁铁 无磁性，线圈不受力而不转动；可能是电 动机的换向器与电刷接触不良，使电路中 无电流；还可能是线圈正处在平衡位置， 由于线圈受平衡力，使线圈保持静止状态 不变等。 12.直流电动机(1)①线圈②磁极③换 向器④电刷(2)①③⑤⑥②④ 点拨：电动机转动的条件：①电路通路，使 线圈中有电流，且电流足够大；②磁极安 装正确，且磁场足够强。 【素养发展】 1.(1)D(2)b(3)小吉的观点不正确，通电 后线圈受力平衡，不会转动。 2.解：由题意知，用两根橡皮筋悬挂的均匀金 属棒水平处于磁场中，磁场的方向垂直于 纸面向外，当金属棒中通以由A向B的电 流时，金属棒静止，金属棒受到的力有两根 橡皮筋施加的拉力F拉、金属棒AB竖直向 下的重力G、金属棒AB受到向下的磁场力 F磁，即F拉=G十F磁；若此时使磁场的方向 反向，并同时剪断两根橡皮筋，金属棒中的 电流方向不变，F拉=0，磁场力的方向由原 来的向下变成向上，大小不变，与重力的方 向相反，当F破=G时，金属棒AB静止，即 金属棒可能静止。 第5节跨学科实践：制作简易直流电动机 【基础过关】 1.B2.D 3.磁场大短路 4.导体相反 【能力提升】 1.(1)通电线圈在磁场中受力转动电机 械(2)B(3)换向器不能(4)磁场方 向电流方向(5)电源电压较低（或轴所 受阻力太大或开始线圈处在平衡位置) 2.(1)强磁体(2)转子转轴(3)全部刮 掉只刮半周(4)硬金属丝电池 (5)定子 3.①②④⑤ 4.磁场太弱换用磁性较强的磁体 5.滑动变阻器 6.电风扇和洗衣机（合理即可） 7.下磁场电流（或磁场）保护电源 8.解：电动机正常工作时， 功率P=UI=10V×1A=10W, 电动机做的总功为 W总=Pt=10W×60s=600J, 电动机产生的热量为 Q=IRt=(1A)2×10Y 2A ×60s=300J, 电动机的效率为 、W有_W色-Q_600J-300J=50%。 刀=w总W总 600J 【素养发展】 1.(1)检查线圈中是否有电；(2)检查磁体是 否有磁性等。（合理即可） 2.(1)对调磁体两极；(2)对调电源两极。 第6节 磁生电 【基础过关】 1.D 2.D点拨：由题图可知，A、B、C中的导线运 动时都会切割磁感线，所以会产生感应电 流；只有D项中导线没有切割磁感线，所以 不会产生感应电流。故选D。 3.B点拨：电磁跷跷板利用了电磁感应的原 理；电风扇利用的是通电导体在磁场中受 力运动，故A不符合题意；发电机工作的原 理是电磁感应，故B符合题意；电磁铁利用 的是电流的磁效应，故C不符合题意；电铃 利用的是电流的磁效应，故D不符合题意。 故选B。 4.C点拨：发电机主要由转子和定子两部分 组成；交流发电机和直流发电机都是利用 电磁感应现象制成的；交流发电机和直流 发电机在工作时，由于线圈切割磁感线的方 向不断地周期性变化，所以在线圈中产生的 是交流电，故C错误，ABD正确。故选C。 5.A点拨：当踩踏地板时，固定在地板下方 的磁铁往复运动，使固定在地面上的弹簧 线圈在磁场中做切割磁感线运动，闭合电 路中产生感应电流，小灯泡发光，这是电磁 感应现象。故选A。 6.B点拨：把发电机跟小灯泡连接起来，使 线圈在磁场中转动，可观察到小灯泡发光， 即发电机是利用电磁感应的原理制成的，故 A错误；由于发光二极管具有单向导电性， 所以把两个发光二极管极性相反地并联起 来，并与发电机串联，两个发光二极管交替 发光，表明发电机发出的电流的方向是变