3.3电动机及其应用培优讲义-2025-2026学年浙教版科学八年级下册

2025-2026学年浙教版（新教材）八下培优同步讲义 第三章 电磁及其应用 3.3电动机及其应用 知识要点1 （一）磁场对通电导体的作用 1.通电导体在磁场中会受到力的作用 实验表明： ①当通电导体与磁感线方向不平行时，导体就会受到磁场对它的力的作用。 ②力的方向与电流方向、磁感线方向都有关： ③若只改变电流方向或只改变磁感线方向，通电导体的受力方向会随之改变；若同时改变电流方向和磁感线方向，通电导体的受力方向保持不变。 （二）磁体对通电线圈的作用 1.如左图所示位置，给线圈通电，线圈ab受到竖直向下的力，线圈cd受到相同大小的竖直向上的力，线圈受到不平衡力的作用，故顺时针转动；如右图所示位置，线圈受到大小相等、方向相反的力，即线圈受力平衡，该位置即为线圈的平衡位置。 2.线圈在转动过程中会越过平衡位置；为使其持续单向转动，需在转过平衡位置时及时改变线圈中的电流方向——这一功能由换向器（由两个彼此绝缘的半圆形铜环组成）与电刷配合实现：每当线圈转至平衡位置，换向器自动切换电流路径，确保ab边始终受向下力、cd边始终受向上力，从而维持顺时针连续转动。需配备换向器与电刷以维持单向转动；此外，实际电动机中常采用多组线圈和多个磁极组合，使转矩更平稳、启动更可靠。 3.方向判断方法——左手定则：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，让磁感线垂直穿入手心（即手心正对N极），四指指向电流方向，则拇指所指方向即为通电导体受力方向。 注意：①该定则仅适用于判断“磁场对通电导体的作用力”方向；②若导体与磁感线平行，则不受力；③实际应用中需先明确电流路径（尤其在线圈中要分段判断ab、cd边）、再分别对每段导体使用左手定则，最后综合分析转动趋势。 知识要点2 （3） 电动机 1.电动机原理： 通电线圈在磁场中受力转动，利用这一规律制成电动机，将电能主要转化为机械能。 2. 电动机结构：主要包括定子（产生磁场的永磁体或电磁铁）和转子（可转动的通电线圈），还配有换向器与电刷，确保线圈每转半周电流方向自动改变，从而维持持续单向转动。 3. 直流电：方向不变，电流大小可恒定或脉动；而交流电的方向和大小均随时间周期性变化。我国电网供电是交流电，标准频率为50 Hz。 4. 直流电动机：就是使用直流电源供电的电动机，依靠换向器自动改变线圈中的电流方向，能实现连续的单向转动，它的转速可以通过改变电流大小、磁场强弱进行调节，调速方便，广泛应用于对转速控制要求较高、需要直流供电的各类场景中。 5. 交流电动机：则利用交变电流自身方向周期性变化的特点，无需额外换向装置即可实现连续转动，但其转速受交流电频率制约，因此转速调节灵活性较低，多用于对转速稳定性要求高、供电为标准交流电网的场合，如电风扇、洗衣机、电动自行车等。 知识要点3 （4） 电动机的应用 1. 电动机广泛应用于日常生活与工业生产中，其核心优势在于将电能高效、可控地转化为机械能。 ①交通运输领域：如电动汽车、地铁列车、高铁动车组等，其牵引系统均采用大功率电动机驱动； ②家用电器领域：如电风扇、洗衣机、电动自行车，电动工具（如电钻、角磨机）等； ③工业生产领域：如工厂自动化流水线、机器人关节驱动、矿山提升机等； ④新能源与智能设备领域：如无人机旋翼电机、光伏水泵驱动电机、智能安防系统中的云台摄像机、自动门驱动电机等； ⑤医疗与精密仪器领域：如CT机旋转支架驱动电机、手术机器人关节伺服电机、呼吸机气泵电机等； ⑥国防领域：如军用无人机动力系统、舰艇推进电机、雷达天线伺服机构等。 【典例1】如图所示，我们研究了神奇的小电动机，下列发现不正确的是（    ） A．电动机将电能转化为机械能 B．一块磁铁不能让电动机转动 C．两块磁铁离转子越近，转动越快 D．电流越大，转动越快 【典例2】如图为直流电动机工作原理图，下列分析正确的是（　　） A．线圈由图示位置转动180°时，ab边受力方向改变 B．电动机转动时将机械能转化为电能 C．对调磁体的磁极，可以改变线圈转动的速度 D．电动机工作过程中，线圈中电流方向保持不变 【典例3】如图所示为某电动机的原理图，EF、PQ为螺线管，abcd为电动机的线圈，OO'为转轴。闭合开关，线圈能朝一个方向持续转动，则（　　） A．若将电源的正负极对调，转动方向改变 B．图中线圈平面恰好处在平衡位置 C．螺线管F端为S极，P端为N极 D．该电动机工作时把机械能转化为电能 【典例4】如图所示为直流电动机在两个不同时刻的工作原理图，下列分析正确的是（　　） A．这两个时刻线圈中的电流方向相同 B．这两个时刻ab边中的电流方向相同 C．这两个时刻ab边受到的磁力方向不同 D．在同一个时刻ab边受到的磁力方向与cd边受到的磁力方向相同 【典例5】如图是小宁制作的一台简易电动机。电动机的线圈绕制好后，小宁将线圈左端引出线的绝缘漆全部刮掉，右端引出的绝缘漆 （选填“不做处理”、“全部刮掉”或“刮掉一半”），这样做的目的是使线圈通电时能够持续转动。直流电动机中的 结构也起到类似的作用，直流电动机的工作原理是 ，若想改变线圈的转动方向，可采的措施 。（写出一点）。 【典例6】我国首艘国产航母“福建舰”上使用了电磁弹射装置，原理如图所示，给线圈提供电流时产生磁场，炮弹（铁质）被磁化，受到强大的作用力而加速运动，达到线圈中间时，迅速断电，炮弹飞出炮口。当线圈通电时，炮弹头是 （选填“S”或“N”）极；电磁弹射装置将电能转化为 ，工作原理与 （选填“电动机”或“发电机”）相同。 【典例7】项目学习小组拟设计一个电动遮光帘； 通过电动机带动遮光帘自动上升与下降，使得室内亮度适宜，如图甲所示。 (1)通过切换单刀双掷开关S，可以改变电动机转向的原因是 。 (2)将单刀双掷开关S与“1”连接，将滑动变阻器向右移动时，电动机转速 （填“增大”、“减小”或“不变”）。 (3)小组同学设计的电路如图乙所示，与“2”相连时遮光帘下降。他们制作的产品评价表如下。 评价指标 评价等级 优秀 合格 待改进 指标一 遮光帘上升和下降时速度都可调 遮光帘只有上升时速度可调或只有下降时速度可调 遮光帘上升和下降时速度都不可调 指标二 拨动一次开关，就能控制遮光帘自动上升或下降，且能自动停止 拨动开关能控制遮光帘自动上升或下降，但需要再次拨动开关才能停止 拨动开关，遮光帘无法上升或下降 对模型测试时，其“指标一”为优秀。结合评价表，判断该模型的“指标二”评价等级为 。 题组A 夯实基础过关练 1．将矩形线圈放入磁场中处于右图所示的位置，给矩形线圈通电，发现矩形线圈会沿顺时针转动，下列说法正确的是（　　） A．该装置产生的现象在生活中的应用是发电机 B．将N磁体去除，通电后矩形线圈仍沿顺时针转动 C．此时矩形线圈处于平衡位置 D．电流方向和磁场方向同时改变，线圈的受力方向也发生改变 2．通电导体在磁场中受到的力叫安培力，安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直。安培力的方向可用以下方法判定：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个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，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（如图）。这就是判定通电导线在磁场中受力方向的左手定则。请你根据以上信息，下列说法错误的是（　　） A．安培力的受力物体是通电导体，施力物体是磁场 B．若图中磁极对调，其他条件不变，则判断时手心要朝下 C．若图中电流反向，其他条件不变，则通电导体受力方向也相反 D．若图中磁极对调，电流反向，其他条件不变，则通电导体受力方向也相反 3．如图所示，某综合实践小组用一段漆包线绕成线圈abcd，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abcd放在用硬金属丝做成的支架m、n上，并按图示连接电路。闭合开关，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，则电磁铁的上端的磁极和相线圈对原来的转动方向分别是（　　） A．N极改变 B．N极不变 C．S极改变 D．S极不变 4．关于电动机下面说法中正确的是（　　） A．电动机是利用电磁感应现象制成的 B．电动机的线圈只要有电流通过，线圈就会在磁场力作用下不断地运动 C．电动机只能使用直流电供电，电动机中的换向器能自动改变线圈中的电流方向 D．电动机的构造简单，效率比热机高，广泛地应用在电车、起重机、电风扇、电冰箱等电器中 5．将一节干电池正放在磁体上，再将铜质导线绕成线圈后放在电池上，如图所示。你会发现线圈竟然连续转动起来了，这是根据 来实现的。下列对实验现象的判断，正确的有 。（填序号） ①换用磁性更强的磁体，线圈转得更快 ②干电池用久了后，线圈转速将变慢 ③用同样长度和粗细的镍铬合金线做线圈，转速更快 ④线圈与正极间摩擦大小不影响转速的快慢 6．利用如图所示装置研究“磁场对通电导体的作用”。 (1)应在图甲装置中的MN之间接入 （填“灵敏电流计”“电源”或“灯泡”）。 (2)如图乙所示，放在U形磁铁两极之间的铝盘的下边缘浸在液态水银中，闭合开关S，铝盘会绕水平轴O转动，其工作原理和电动机相似。电动机的工作原理是 ，工作时的能量转化是 。 7．学校科技节某创客社团尝试制作磁悬浮旋转徽章。其核心部件是一个用漆包线手工绕制的矩形线圈。然后将两端的漆包线作一定的处理后，把线圈放在用硬金属丝做成的支架m、n上，并悬置于电磁铁形成的磁场中（如图所示）。 (1)为了线圈能够持续不断地转动，需要将两端的线圈作一定的处理，下列方法可行的是（　　）（填字母）。 A．两端的漆均全部刮去 B．一端全部刮去，另一端刮去一半 C．一端全部刮去，另一端保留 (2)闭合开关，线圈可以转动，其原理是 。 (3)若闭合开关，线圈不能转动，原因可能是（　　）（填字母，可多选）。 A．电磁铁磁性太弱 B．线圈处于平衡位置 C．通过线圈的电流太大 D．线圈与支架间的摩擦力太大 (4)若在开关右侧串联一个小灯泡，开关闭合后线圈正常转动，则小灯泡的发光情况是 （选填“闪烁发光”或“持续发光”）。 8．如图实践小组的同学用一段漆包线绕成线圈abcd，用小刀刮两端引线的漆皮，一端全部刮去，另一端只刮去上半周或下半周。将线圈abcd放在用金属丝做成的支架mn上，并按图示连接电路，回答下列问题： (1)电磁铁的上端是 极；电磁铁和线圈abcd在电路中的连接方式是 （选填“串联”或“并联”）； (2)闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈转动，若只将电源的正负极互换，则线圈转动的方向会与原来的转动方向 ；（选填“相同”或“相反”） (3)请写出一个减小线圈转速的措施： 。 题组B 拓展培优提分练 9．我国第三艘航空母舰福建舰自2024年5月1日首次海试起，到2025年5月已进行了第八次海试。如图所示，福建舰满载排水量为8万余吨，搭载了自主研发的电磁弹射系统，利用强磁场对通电轨道产生的力使舰载机加速起飞。福建舰服役后大大提升了我国海军实力。下列说法正确的是（　　） A．电磁弹射系统与电动机的工作原理相同 B．福建舰在海上航行时受到的浮力大于重力 C．福建舰从长江驶入东海后，舰体相对于液面会下沉一些 D．舰载机从福建舰上起飞后，福建舰所受浮力变小，舰底受到水的压强变大 10．如图是一款家用充电式电动螺丝刀，该电动螺丝刀在工作过程中能够通过正转和反转来实现紧螺丝或松螺丝的双重功能。下列有关说法中不正确的是（　　） A．电动螺丝刀工作时利用了电磁感应的原理 B．电动螺丝刀工作时将电能转化为机械能 C．可以通过改变电流方向实现正、反转的调换 D．可以通过增大电流实现加快转速 11．蛇年春晚《秧BOT》节目中的机器人配备了直流无刷电动机进行驱动，其内部结构如图所示，中间的永磁体可绕中心自由转动，三个螺线圈互成120度夹角固定在电动机外壳内部，它们通电可以产生磁场。 (1)该直流无刷电动机的工作原理是 ； (2)直流无刷电动机内部还配备了一个霍尔传感器，能对转子磁极位置进行实时监测，并将位置信息传递给相关控制器，让其中的两个螺线圈通电，并控制电流方向，以达到持续转动。若现在该电动机正在顺时针转动，则通电方案正确的是（　　）。 A． B． C． D． 12．立体升降车库（如图甲）可将汽车垂直升降，大幅度提高停车空间利用率。项目化小组设计了如图乙所示的电路模型，开关S1、S2通过由绝缘材料制作的操纵杆可实现同时与触点1、3连接或同时与触点2、4连接，电动机为载车板的升降提供动力。 (1)【原理分析】下列实验与电动机工作原理相同的是（　　）； A． B． C． D． (2)【安装测试】项目化小组连接电路后发现电动机不转，猜测其可能的原因是 ；（说出一点即可） (3)【运行调整】当开关S1、S2同时与触点1、3接触，小明发现电动机按图乙所示方向转动，载车板向上升。若将开关S1、S2与触点2、4接触，并向右移动滑片P，则载车板的移动方向和移动速度变化为 。 6 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年浙教版（新教材）八下培优同步讲义 第三章 电磁及其应用 3.3电动机及其应用 知识要点1 （一）磁场对通电导体的作用 1.通电导体在磁场中会受到力的作用 实验表明： ①当通电导体与磁感线方向不平行时，导体就会受到磁场对它的力的作用。 ②力的方向与电流方向、磁感线方向都有关： ③若只改变电流方向或只改变磁感线方向，通电导体的受力方向会随之改变；若同时改变电流方向和磁感线方向，通电导体的受力方向保持不变。 （二）磁体对通电线圈的作用 1.如左图所示位置，给线圈通电，线圈ab受到竖直向下的力，线圈cd受到相同大小的竖直向上的力，线圈受到不平衡力的作用，故顺时针转动；如右图所示位置，线圈受到大小相等、方向相反的力，即线圈受力平衡，该位置即为线圈的平衡位置。 2.线圈在转动过程中会越过平衡位置；为使其持续单向转动，需在转过平衡位置时及时改变线圈中的电流方向——这一功能由换向器（由两个彼此绝缘的半圆形铜环组成）与电刷配合实现：每当线圈转至平衡位置，换向器自动切换电流路径，确保ab边始终受向下力、cd边始终受向上力，从而维持顺时针连续转动。需配备换向器与电刷以维持单向转动；此外，实际电动机中常采用多组线圈和多个磁极组合，使转矩更平稳、启动更可靠。 3.方向判断方法——左手定则：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，让磁感线垂直穿入手心（即手心正对N极），四指指向电流方向，则拇指所指方向即为通电导体受力方向。 注意：①该定则仅适用于判断“磁场对通电导体的作用力”方向；②若导体与磁感线平行，则不受力；③实际应用中需先明确电流路径（尤其在线圈中要分段判断ab、cd边）、再分别对每段导体使用左手定则，最后综合分析转动趋势。 知识要点2 （3） 电动机 1.电动机原理： 通电线圈在磁场中受力转动，利用这一规律制成电动机，将电能主要转化为机械能。 2. 电动机结构：主要包括定子（产生磁场的永磁体或电磁铁）和转子（可转动的通电线圈），还配有换向器与电刷，确保线圈每转半周电流方向自动改变，从而维持持续单向转动。 3. 直流电：方向不变，电流大小可恒定或脉动；而交流电的方向和大小均随时间周期性变化。我国电网供电是交流电，标准频率为50 Hz。 4. 直流电动机：就是使用直流电源供电的电动机，依靠换向器自动改变线圈中的电流方向，能实现连续的单向转动，它的转速可以通过改变电流大小、磁场强弱进行调节，调速方便，广泛应用于对转速控制要求较高、需要直流供电的各类场景中。 5. 交流电动机：则利用交变电流自身方向周期性变化的特点，无需额外换向装置即可实现连续转动，但其转速受交流电频率制约，因此转速调节灵活性较低，多用于对转速稳定性要求高、供电为标准交流电网的场合，如电风扇、洗衣机、电动自行车等。 知识要点3 （4） 电动机的应用 1. 电动机广泛应用于日常生活与工业生产中，其核心优势在于将电能高效、可控地转化为机械能。 ①交通运输领域：如电动汽车、地铁列车、高铁动车组等，其牵引系统均采用大功率电动机驱动； ②家用电器领域：如电风扇、洗衣机、电动自行车，电动工具（如电钻、角磨机）等； ③工业生产领域：如工厂自动化流水线、机器人关节驱动、矿山提升机等； ④新能源与智能设备领域：如无人机旋翼电机、光伏水泵驱动电机、智能安防系统中的云台摄像机、自动门驱动电机等； ⑤医疗与精密仪器领域：如CT机旋转支架驱动电机、手术机器人关节伺服电机、呼吸机气泵电机等； ⑥国防领域：如军用无人机动力系统、舰艇推进电机、雷达天线伺服机构等。 【典例1】如图所示，我们研究了神奇的小电动机，下列发现不正确的是（    ） A．电动机将电能转化为机械能 B．一块磁铁不能让电动机转动 C．两块磁铁离转子越近，转动越快 D．电流越大，转动越快 【答案】B 【详解】A．电动机用电产生磁，利用磁场的相互作用推动转子转动，电动机将电能转化为机械能，故A正确，不符合题意；B．电动机用电产生磁，利用磁的相互作用推动转子转动。用一块磁铁，小电动机也能转动，只是磁力较小，转子转动速度会变慢，故B错误，符合题意；C．两块磁铁离转子越近，磁力作用越强，转子转动会越块，故C正确，不符合题意；D．电流越大，转子受到的作用力越大，转动越快，故D正确，不符合题意。故选B。 【典例2】如图为直流电动机工作原理图，下列分析正确的是（　　） A．线圈由图示位置转动180°时，ab边受力方向改变 B．电动机转动时将机械能转化为电能 C．对调磁体的磁极，可以改变线圈转动的速度 D．电动机工作过程中，线圈中电流方向保持不变 【答案】A 【详解】A．线圈由图示位置转动180°时，ab边中的电流方向改变，磁场方向不变，受力方向改变，故A正确；B．电动机工作过程中，消耗的电能主要转化为机械能，部分转化为内能，故B错误；C．在电流方向不变的条件下，对调磁体的磁极，可以改变线圈的受力方向，从而改变线圈的转动方向，不能改变线圈转动的速度，故C错误；D．电动机工作过程中，通过换向器可以改变线圈中电流方向，使线圈持续转动，故D错误。故选A。 【典例3】如图所示为某电动机的原理图，EF、PQ为螺线管，abcd为电动机的线圈，OO'为转轴。闭合开关，线圈能朝一个方向持续转动，则（　　） A．若将电源的正负极对调，转动方向改变 B．图中线圈平面恰好处在平衡位置 C．螺线管F端为S极，P端为N极 D．该电动机工作时把机械能转化为电能 【答案】C 【详解】A．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，故A不符合题意；B．当通电线圈所在平面与磁感线垂直时，线圈处于平衡状态，此时线圈受力平衡，图中线圈平面处于水平位置，故B不符合题意；C．由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C符合题意；D．电动机工作时将电能转化为机械能，故D不符合题意。故选C。 【典例4】如图所示为直流电动机在两个不同时刻的工作原理图，下列分析正确的是（　　） A．这两个时刻线圈中的电流方向相同 B．这两个时刻ab边中的电流方向相同 C．这两个时刻ab边受到的磁力方向不同 D．在同一个时刻ab边受到的磁力方向与cd边受到的磁力方向相同 【答案】C 【详解】A．第一个图中线圈中的电流方向为d→c→b→a，第二个图中线圈中的电流方向为a→b→c→d，这两个时刻线圈中的电流方向相反，故A错误；B．这两个时刻ab边中的电流方向相反，故B错误；C．这两个时刻ab边中的电流方向不同，这两个时刻ab边受到的磁力方向不同，故C正确；D．通过ab边和cd边的电流方向相反，而磁场方向相同，那么ab边和cd边受到磁力的方向相反，故D错误。故选C。 【典例5】如图是小宁制作的一台简易电动机。电动机的线圈绕制好后，小宁将线圈左端引出线的绝缘漆全部刮掉，右端引出的绝缘漆 （选填“不做处理”、“全部刮掉”或“刮掉一半”），这样做的目的是使线圈通电时能够持续转动。直流电动机中的 结构也起到类似的作用，直流电动机的工作原理是 ，若想改变线圈的转动方向，可采的措施 。（写出一点）。 【答案】 刮掉一半 换向器 通电导体在磁场中受到力的作用 改变电流方向 【详解】[1][2]电动机的线圈绕制好后，将线圈左端引出线的绝缘漆全部刮掉，右端引出的绝缘漆刮掉一半。这样线圈在通电的半周内受到磁场力作用而转动，另外半周没有电流通过，靠惯性转动，从而使线圈通电时能够持续转动。直流电动机中的换向器结构也起到类似的作用，它能在线圈转过平衡位置时自动改变线圈中的电流方向，让线圈持续转动。 [3]直流电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用。 [4]若想改变线圈的转动方向，可采取的措施是改变电流方向（如对调电源正负极）或改变磁场方向（如对调磁体的磁极）。 【典例6】我国首艘国产航母“福建舰”上使用了电磁弹射装置，原理如图所示，给线圈提供电流时产生磁场，炮弹（铁质）被磁化，受到强大的作用力而加速运动，达到线圈中间时，迅速断电，炮弹飞出炮口。当线圈通电时，炮弹头是 （选填“S”或“N”）极；电磁弹射装置将电能转化为 ，工作原理与 （选填“电动机”或“发电机”）相同。 【答案】 S 机械能 电动机 【详解】[1]由图可知，螺线管上导线中电流的方向向上。由安培定则可知，线圈的左端是N极，右端是S极。根据题意炮弹（铁质）被磁化，受到强大的作用力而加速运动，则炮弹头是S极。 [2][3]给线圈提供电流时产生磁场，炮弹（铁质）被磁化，受到强大的作用力而加速运动，由此可知其原理是通电导体在磁场中受力而运动，与电动机的原理相同，电磁弹射装置将电能转化为机械能。 【典例7】项目学习小组拟设计一个电动遮光帘； 通过电动机带动遮光帘自动上升与下降，使得室内亮度适宜，如图甲所示。 (1)通过切换单刀双掷开关S，可以改变电动机转向的原因是 。 (2)将单刀双掷开关S与“1”连接，将滑动变阻器向右移动时，电动机转速 （填“增大”、“减小”或“不变”）。 (3)小组同学设计的电路如图乙所示，与“2”相连时遮光帘下降。他们制作的产品评价表如下。 评价指标 评价等级 优秀 合格 待改进 指标一 遮光帘上升和下降时速度都可调 遮光帘只有上升时速度可调或只有下降时速度可调 遮光帘上升和下降时速度都不可调 指标二 拨动一次开关，就能控制遮光帘自动上升或下降，且能自动停止 拨动开关能控制遮光帘自动上升或下降，但需要再次拨动开关才能停止 拨动开关，遮光帘无法上升或下降 对模型测试时，其“指标一”为优秀。结合评价表，判断该模型的“指标二”评价等级为 。 【答案】(1)改变通过电动机中的电流方向 (2)减小 (3)合格 【详解】（1）由于上下的电源正负极相反，通过切换单刀双掷开关S，可以改变电流方向，因而电动机转向的原因是改变通过电动机中的电流方向。 （2）将单刀双掷开关S与“1”连接，将滑动变阻器向右移动时，滑动变阻器的电阻变大，电路中的电流变小，电动机转速减小。 （3）对模型测试时，拨动开关能控制遮光帘自动上升或下降，不能自动停止，需要再次拨动开关才能停止，因此指标二为合格。 题组A 夯实基础过关练 1．将矩形线圈放入磁场中处于右图所示的位置，给矩形线圈通电，发现矩形线圈会沿顺时针转动，下列说法正确的是（　　） A．该装置产生的现象在生活中的应用是发电机 B．将N磁体去除，通电后矩形线圈仍沿顺时针转动 C．此时矩形线圈处于平衡位置 D．电流方向和磁场方向同时改变，线圈的受力方向也发生改变 【答案】B 【详解】A．由图可知，此装置研究的是通电导体在磁场中受力的作用，应用是电动机，故A错误；B．将N磁体去除后，通电线圈所处的磁场方向不变，所以通电后矩形线圈仍沿顺时针转动，故B正确；C．如图可知，此时矩形线圈的ab部分和cd部分受力方向相反，因此处于非平衡状态，故C错误；D．通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向有关，当电流方向和磁场方向同时改变，线圈的受力方向不改变，故D错误。故选B。 2．通电导体在磁场中受到的力叫安培力，安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直。安培力的方向可用以下方法判定：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个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，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（如图）。这就是判定通电导线在磁场中受力方向的左手定则。请你根据以上信息，下列说法错误的是（　　） A．安培力的受力物体是通电导体，施力物体是磁场 B．若图中磁极对调，其他条件不变，则判断时手心要朝下 C．若图中电流反向，其他条件不变，则通电导体受力方向也相反 D．若图中磁极对调，电流反向，其他条件不变，则通电导体受力方向也相反 【答案】D 【详解】A．安培力是磁场对通电导体的作用力，则受力物体是导体，施力物体是磁场，故A正确；B．若磁极对调，磁场方向向上，让磁场穿过掌心，则手心向下，故B正确；C．若只改变电流方向，四指方向改变，掌心方向不变，根据左手定则，受力方向相反，故C正确；D．若磁场和电流方向同时反向，根据左手定则，受力方向不变，故D错误。故选D。 3．如图所示，某综合实践小组用一段漆包线绕成线圈abcd，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abcd放在用硬金属丝做成的支架m、n上，并按图示连接电路。闭合开关，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，则电磁铁的上端的磁极和相线圈对原来的转动方向分别是（　　） A．N极改变 B．N极不变 C．S极改变 D．S极不变 【答案】D 【详解】若只将电源的正负极互换，电流从电磁铁的下端流入，根据安培定则，电磁铁的上端的磁极为S极，下端为N极。此时通过线圈abcd的电流方向改变，电磁铁的磁场方向也改变，所以线圈受力的方向不变，则转动方向不变。故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。 4．关于电动机下面说法中正确的是（　　） A．电动机是利用电磁感应现象制成的 B．电动机的线圈只要有电流通过，线圈就会在磁场力作用下不断地运动 C．电动机只能使用直流电供电，电动机中的换向器能自动改变线圈中的电流方向 D．电动机的构造简单，效率比热机高，广泛地应用在电车、起重机、电风扇、电冰箱等电器中 【答案】D 【详解】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；B．电动机的线圈要持续转动，就要使用换向器，通过改变线圈中的电流方向从而改变线圈的受力方向，故B错误；C．实际生活中的电动机多数都是使用交流电的，故C错误；D．电动机在生活中的应用非常广泛，电车、起重机、电风扇、电冰箱、空调都用到了，电动机的构造比较简单，相对于热机来说，它的效率更高，故D正确。故选D。 5．将一节干电池正放在磁体上，再将铜质导线绕成线圈后放在电池上，如图所示。你会发现线圈竟然连续转动起来了，这是根据 来实现的。下列对实验现象的判断，正确的有 。（填序号） ①换用磁性更强的磁体，线圈转得更快 ②干电池用久了后，线圈转速将变慢 ③用同样长度和粗细的镍铬合金线做线圈，转速更快 ④线圈与正极间摩擦大小不影响转速的快慢 【答案】 通电导体在磁场中受力运动 ①② 【详解】[1]电路中有电源，下方是强磁铁，具有磁场，将铜质导线绕成线圈后放在电池上时，线圈成为通电导体，线圈在磁场中受力而转动，所以发现线圈竟然连续转动起来了。 [2]线圈转动速度跟电流大小、线圈匝数、磁场强度有关。①换用磁性更强的磁体，磁场增强，线圈转得更快，故①正确；②干电池用久了后，干电池的内阻增大，电流减小，线圈转速将变慢，故②正确；③用同样长度和粗细的镍铬合金线比铜线的电阻大，在电压一定时，电流减小，则线圈转速将变慢，故③错误；④线圈与正极间摩擦大，则转动速度快，线圈与正极间摩擦小，则转动速度慢，故线圈与正极间摩擦大小影响转速的快慢，故④错误。故①②正确。 6．利用如图所示装置研究“磁场对通电导体的作用”。 (1)应在图甲装置中的MN之间接入 （填“灵敏电流计”“电源”或“灯泡”）。 (2)如图乙所示，放在U形磁铁两极之间的铝盘的下边缘浸在液态水银中，闭合开关S，铝盘会绕水平轴O转动，其工作原理和电动机相似。电动机的工作原理是 ，工作时的能量转化是 。 【答案】(1)电源(2) 通电导体在磁场中受力转动 电能转化为机械能 【详解】（1）因为通电导体在磁场中受力会运动，观察图甲可知缺少一个电源，因此利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在MN之间接入电源。 （2）[1][2]铝盘和水银都为导体，闭合开关S，有从铝盘圆心流向圆周的电流（相当于每根半径都是一个通电导线），通电铝盘在磁场中受到力的作用而运动，与电动机的工作原理相同，电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力转动，工作时的能量转化是电能转化为机械能。 7．学校科技节某创客社团尝试制作磁悬浮旋转徽章。其核心部件是一个用漆包线手工绕制的矩形线圈。然后将两端的漆包线作一定的处理后，把线圈放在用硬金属丝做成的支架m、n上，并悬置于电磁铁形成的磁场中（如图所示）。 (1)为了线圈能够持续不断地转动，需要将两端的线圈作一定的处理，下列方法可行的是（　　）（填字母）。 A．两端的漆均全部刮去 B．一端全部刮去，另一端刮去一半 C．一端全部刮去，另一端保留 (2)闭合开关，线圈可以转动，其原理是 。 (3)若闭合开关，线圈不能转动，原因可能是（　　）（填字母，可多选）。 A．电磁铁磁性太弱 B．线圈处于平衡位置 C．通过线圈的电流太大 D．线圈与支架间的摩擦力太大 (4)若在开关右侧串联一个小灯泡，开关闭合后线圈正常转动，则小灯泡的发光情况是 （选填“闪烁发光”或“持续发光”）。 【答案】(1)B (2)通电线圈在磁场中受力转动 (3)ABD (4)闪烁发光 【详解】（1）若把两端的漆全部刮去，当线圈转过平衡位置时，电流方向不能改变，受到的磁场力会阻碍线圈继续转动，无法持续转动；而一端全部刮去，另一端刮去一半，在一个半周内受到磁场力作用而转动，另一个半周没有电流通过，利用惯性转动，这样就能持续转动，这种设计相当于电动机中换向器；若一端全部刮去，另一端保留，电路无法形成通路，线圈不能转动，故B符合题意，AC不符合题意。故选B。 （2）闭合开关后，线圈中有电流通过，处于磁场中，根据电动机的原理，通电导体在磁场中会受到力的作用，从而使线圈转动。 （3）A．电磁铁磁性太弱，对通电线圈产生的作用力就小，可能无法使线圈转动，故A符合题意；B．当线圈处于平衡位置时，线圈受力平衡，不会转动，此时需要人工轻推一下，使其越过平衡位置就能转动起来，故B符合题意；C．通过线圈的电流太大，会使线圈受到的磁场力更大，更有利于线圈转动，而不是不能转动，故C不符合题意；D．线圈与支架间的摩擦力太大，会阻碍线圈的转动，导致线圈不能转动，故D符合题意。故选ABD。 （4）当采用一端全部刮去，另一端刮去一半的处理方式时，线圈在一个半周内有电流通过，小灯泡发光；另一个半周没有电流通过，小灯泡不发光，所以小灯泡是闪烁发光的。 8．如图实践小组的同学用一段漆包线绕成线圈abcd，用小刀刮两端引线的漆皮，一端全部刮去，另一端只刮去上半周或下半周。将线圈abcd放在用金属丝做成的支架mn上，并按图示连接电路，回答下列问题： (1)电磁铁的上端是 极；电磁铁和线圈abcd在电路中的连接方式是 （选填“串联”或“并联”）； (2)闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈转动，若只将电源的正负极互换，则线圈转动的方向会与原来的转动方向 ；（选填“相同”或“相反”） (3)请写出一个减小线圈转速的措施： 。 【答案】(1)N 并联 (2)相同 (3)减小电源电压 【详解】（1）[1]由图可知，电流从电磁铁的上端流入，下端流出，由安培定则可知，用右手握住电磁铁，四指顺着电流方向，大拇指向上，所以电磁铁的上端是 N 极。 [2]串联电路是指电路中各元件依次连接，电流只有一条路径；并联电路是指电路中各元件并列连接，电流有多条路径；由图可知，电流分别经过电磁铁和线圈abcd，电路中有两条电流路径，所以电磁铁和线圈abcd在电路中的连接方式是并联。 （2）通电线圈在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关；当只将电源的正负极互换时，电流方向改变，同时磁场方向也因电磁铁中电流方向改变而改变，根据通电线圈在磁场中受力方向的影响因素可知，这两个因素同时改变时，线圈受力方向不变，所以线圈转动的方向会与原来的转动方向相同。 （3）影响线圈转速的因素主要有电流大小和磁场强弱；电流越小，磁场越弱，线圈转速越慢；所以减小线圈转速的措施可以是减小电源电压，在电阻一定时，电压减小，电流减小，从而减小线圈转速。 题组B 拓展培优提分练 9．我国第三艘航空母舰福建舰自2024年5月1日首次海试起，到2025年5月已进行了第八次海试。如图所示，福建舰满载排水量为8万余吨，搭载了自主研发的电磁弹射系统，利用强磁场对通电轨道产生的力使舰载机加速起飞。福建舰服役后大大提升了我国海军实力。下列说法正确的是（　　） A．电磁弹射系统与电动机的工作原理相同 B．福建舰在海上航行时受到的浮力大于重力 C．福建舰从长江驶入东海后，舰体相对于液面会下沉一些 D．舰载机从福建舰上起飞后，福建舰所受浮力变小，舰底受到水的压强变大 【答案】A 【详解】A．由“搭载了自主研发的电磁弹射系统，利用强磁场对通电轨道产生的力使舰载机加速起飞”可知，电磁弹射系统的原理是通电导体在磁场中受到力的作用，与电动机的原理相同，故A正确；B．福建舰在海上航行时，处于漂浮状态，受到的浮力等于重力，故B错误；C．福建舰从长江驶入东海后，仍漂浮，浮力不变，液体密度增大，由可知，排开液体的体积将变小，可知舰体相对于液面会上浮一些，故C错误；D．舰载机从福建舰上起飞后，福建舰所受浮力变小，由可知，排开液体的体积将变小，可知舰体相对于液面会上浮一些，由可知，舰底受到水的压强变小，故D错误。故选A。 10．如图是一款家用充电式电动螺丝刀，该电动螺丝刀在工作过程中能够通过正转和反转来实现紧螺丝或松螺丝的双重功能。下列有关说法中不正确的是（　　） A．电动螺丝刀工作时利用了电磁感应的原理 B．电动螺丝刀工作时将电能转化为机械能 C．可以通过改变电流方向实现正、反转的调换 D．可以通过增大电流实现加快转速 【答案】A 【详解】A．电动螺丝刀的主要部件是电动机，电动机是根据通电导体在磁场中受力转动的原理制成的，其工作原理不是电磁感应，故A错误；B．电动螺丝刀工作时消耗电能，转化为机械能，故B正确；C．电动螺丝刀的正、反转的调换，是通过改变电流方向来实现的，故C正确；D．磁场强度一定时，可以通过增大电流来加快电动机的转速，故D正确。故选A。 11．蛇年春晚《秧BOT》节目中的机器人配备了直流无刷电动机进行驱动，其内部结构如图所示，中间的永磁体可绕中心自由转动，三个螺线圈互成120度夹角固定在电动机外壳内部，它们通电可以产生磁场。 (1)该直流无刷电动机的工作原理是 ； (2)直流无刷电动机内部还配备了一个霍尔传感器，能对转子磁极位置进行实时监测，并将位置信息传递给相关控制器，让其中的两个螺线圈通电，并控制电流方向，以达到持续转动。若现在该电动机正在顺时针转动，则通电方案正确的是（　　）。 A． B． C． D． 【答案】(1)通电线圈在磁场中受力运动 (2)C 【详解】（1）根据题意，机器人配备了直流无刷电动机进行驱动，即因通电受力而运动，则该直流无刷电动机的工作原理是：通电线圈在磁场中受力运动。 （2）A．图中只有一个线圈通电，不符合要求，故A错误；B．根据安培定则可知，左下角的电磁铁上端磁极为S极，对转子施加排斥力；右下角的电磁铁上端为N极，对转子施加吸引力，现在线圈逆时针转动，故B错误；C．根据安培定则可知，左下角的电磁铁上端磁极为N极，对转子施加吸引力；右下角的电磁铁上端为S极，对转子施加排斥力，现在线圈顺时针转动，故C正确；D．据图可知，三个线圈通电，不符合要求，故D错误。故选C。 12．立体升降车库（如图甲）可将汽车垂直升降，大幅度提高停车空间利用率。项目化小组设计了如图乙所示的电路模型，开关S1、S2通过由绝缘材料制作的操纵杆可实现同时与触点1、3连接或同时与触点2、4连接，电动机为载车板的升降提供动力。 (1)【原理分析】下列实验与电动机工作原理相同的是（　　）； A． B． C． D． (2)【安装测试】项目化小组连接电路后发现电动机不转，猜测其可能的原因是 ；（说出一点即可） (3)【运行调整】当开关S1、S2同时与触点1、3接触，小明发现电动机按图乙所示方向转动，载车板向上升。若将开关S1、S2与触点2、4接触，并向右移动滑片P，则载车板的移动方向和移动速度变化为 。 【答案】(1)C (2)电路中电流过小 (3)移动方向相反，移动速度变快 【详解】（1）电动机工作原理是通电导线在磁场中受到力的作用；A．图中无电源是电磁感应现象，发电机原理，故A不符合题意；B．图中为奥斯特实验，说明通电导线周围存在磁场，故B不符合题意；C．图中满足通电导线在磁场中受力是电动机原理，故C符合题意；D．图中是用来探究电磁铁的磁性与电流大小的关系，利用的是电流的磁效应原理，故D不符合题意。故选C。 （2） 小组连接电路后发现电动机不转，可能是电路中的电流过小。 （3）若将开关S1、S2与触点2、4接触，并向右移动滑片P，变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的电流变大，载车板的移动速度变快。且由于电流流入电动机的方向相反，因此载车板的移动方向改变。 6 学科网（北京）股份有限公司 $