第三单元第2讲电动机与磁生电-2025-2026学年浙教版八年级下册科学

第十讲 电动机和磁生电 知识点一 磁场对通电导体的作用 1.磁场对通电直导线的作用 实验探究:如图所示，把导线AB放在磁场中光滑的金属导轨上，接通电源，让电流通过导线AB,则导线AB在磁场中运动起来，说明磁场对通电导线有力的作用。 结论:①通电导线在磁场中受到力的作用。②受力方向与电流方向和磁场方向有关。 只改变电流方向或磁场方向，导线的受力方向改变；同时改变电流方向和磁场方向，导线的受力方向不变。③受力大小与电流大小和磁场强弱有关:电流越大，磁场越强，受力越大。 2. 磁场对通电线圈的作用 （1）通电线圈在磁场中的运动情况 通电线圈所在平面与磁场平行时，线圈发生转动。通电线圈所在平面与磁场垂直时，线圈不发生转动。 （2）通电线圈在磁场中的转动分析 ①使线圈静止在图乙位置上，闭合开关，发现线圈并没有转动，线圈受力平衡。 ②使线圈静止在图甲位置上，闭合开关，线圈受力沿顺时针方向转动，能靠惯性转过平衡位置，但不能继续转动下去，最后要返回平衡位置。 ③使线圈静止在图丙位置上，闭合开关，线圈沿逆时针方向转动。 (3)通电线圈在磁场里受到力的作用而发生转动时，电能转化为机械能。电动机就是根据_________________________________________原理制成的。 典型例题 例1.如图甲所示，在烧杯中加入盐水，然后将连在电压表上的铜片和锌片插入盐水中，发现电压表的指针发生偏转。下列说法正确的是（    ） A．电压表的示数是7.5伏 B．导线a中自由电子从锌片移动到“-”接线柱 C．烧杯部分的装置属于用电器 D．电压表采用了电磁感应原理制成（结构图如乙所示） 例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．发电机 例3.如图所示是某同学自制的玩具电动机，一块圆形磁铁吸在干电池底部，将一段裸露的铜线折成矩形线框，上边与电池正极接触，下边搭接在磁铁上，观察到线框顺时针转动。下列说法错误的是（　　） A．该过程中电能转化为机械能 B．线框左右两边所受磁场力方向相同 C．若仅调换电池两极，线框将逆时针转动 D．若同时调换磁铁两极和电源两极，线框仍顺时针转动 知识点二 电动机的构造 1. 直流电动机的工作原理 直流电动机靠直流电源供电，是利用________________________原理制成的，是把电能转化为机械能的装置。 2. 直流电动机的构造 如图所示，直流电动机主要由磁体(定子)、线圈(转子)、换向器和电刷等构成。 （1）换向器的结构与作用 ①结构:由两个相互绝缘的铜质半环构成，两个铜质半环与线圈相连，并随线圈一起转动，跟电刷接触与电源组成闭合电路。 ②作用:当线圈刚转过平衡位置时，能________________________，使线圈持续转动。 （2）影响直流电动机转动方向和速度的因素重点 转动方向与电流方向和磁场方向有关；转速大小与电流大小和磁场强弱有关。 3. 直流电动机模型装好通电后电动机不转动的主要原因 （1）电流不通:①电刷与铜制半环接触不良；②开关处接触不良或开关没闭合；③电源处接触不良。 （2）摩擦太大:①轴与轴之间摩擦太大；②电刷和换向器接触太紧。 （3）电流太小:①电源电压太低；②使用的滑动变阻器的阻值太大。 （4）仪器装配位置不正确:线圈处于平衡位置，只要将线圈轻轻转动一下就可以。 典型例题 例1. 如图所示，放在U形磁铁两极之间的铝盘下边缘浸在液体中，闭合开关S，铝盘会绕水平轴O转动。下列说法正确的是（　　）A．为防止漏电，应选择绝缘的液体 B．铝盘转动的原理与发电机的工作原理相同 C．将电源的正负极对调后，铝盘的转动方向不变 D．向右移动滑动变阻器的滑片P，铝盘转速变慢 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 例3.如图为某汽车一键启动电路。当按下开关时，有细小的电流通过X元件，接着就有强大的电流通过电动机M，将电动机启动。根据所学知识，X最有可能是（　　） A．电动机 B．发电机 C．电磁继电器 D．滑动变阻器 例4.如图所示为小科同学制作的直流电动机模型，他用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连；用漆包线绕制一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮，将线圈放在支架上，磁体放在线圈下，闭合开关且用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来。 (1)直流电动机的工作原理是：________。 (2)将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮掉半周，其作用与直流电动机________的作用相同。 (3)在不改变电路连接的情况下，能使线圈转动速度加快的方法有________（任写一种）。 例5.在安装直流电动机模型的实验中，小科将组装好的电动机模型、滑动变阻器、电源、开关串联起来如图甲所示。 (1)闭合开关，发现线圈不转，他用手轻轻转了一下线圈，电动机模型开始正常转动。线圈原来不转的原因可能是____（填字母） A．磁铁没有磁性 B．电源正负极接反了 C．线圈处于平衡位置 D．电源没电了 (2)若要电动机转速加快，应将滑动变阻器的滑片向_______移动（选填“左”或“右”）。 (3)合上开关，假定电动机会按顺时针方向转动，若要使电动机逆时针转动，请写出种方法______。 (4)完成以上实验后，小科取下图甲中的电源换上小灯泡，在模型的转轴上绕上细线，如图乙所示，然后快速拉动细线，使线圈转动起来，结果小灯泡发光，此时这模型就相当于_______（选填“电动”或“发电”）机。 知识点三 电磁感应 1. 探究产生电磁感应现象的条件和规律 实验结论：不论是导线运动还是磁体运动，只要闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中就会产生电流。 2. 电磁感应现象 闭合电路的________________在磁场中做__________________的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫感应电流。 3. 产生感应电流的条件 （1）导体为闭合电路的一部分。（2）导体做切割磁感线运动。 4. 影响感应电流方向的因素 感应电流的方向与导体_________________________________________有关。 5. 增大感应电流的方法 (1)增强磁场；(2)增大切割磁感线的导体的有效长度；(3)增加线圈的匝数；(4)增大导体切割磁感线的速度；(5)让导体切割磁感线运动的方向与磁感线方向垂直等。 6. 能量转化：机械能转化成电能。 7. 交流发电机 （1）原理：_____________原理。 （2）基本结构：磁体、矩形线圈、铜环、电刷等。 （3）工作过程 （4）线圈在磁场中转动一周，感应电流方向改变________次。 （5）定子和转子：实际使用的大型发电机中的转子不是线圈(线圈是由多匝铜线绕制而成的，因此很重),而是电磁铁。大型发电机一般采用线圈不动、磁极旋转的方式来发电。 （6） 交流电与直流电 a .交流电：大小和方向都发生周期性变化的电流叫交流电。 b.直流电：方向不变的电流叫直流电。 c.我国生产和生活中使用的交流电的周期是________秒，频率是________赫兹。在1秒内电流方向改变________次。 d.发电机线圈中产生的电流始终是交流电，如果外电路中使用的是两个铜质圆环，则外电路中的电流是交流电，如果是两个铜质的半环，则外电路中的电流是直流电(半环的作用相当于换向器)。 典型例题 例1.小科同学喜欢电吉他，学习电与磁的知识后，知道了拾音器的基本结构如图所示。他又查询资料得知：磁体附近的金属弦容易被磁化，当弦振动时，在线圈中产生感应电流，感应电流经放大器放大后，驱动扬声器振动产生声波。下列关于拾音器说法正确的是（    ） A．将磁体换成铁棒，电吉他仍能正常工作 B．电吉他要正常工作，金属弦可以选用铜丝 C．线圈中产生感应电流的原理与电磁继电器的工作原理相同 D．弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化 例2.新能源汽车作为我国新质生产力的杰出代表。其用到的一种能量回收技术，可以将制动过程中的机械能转化为电能，其原理与下列哪个装置相同（    ） A． B． C． D． 例3.如图为探究感应电流产生条件的实验装置，为了使现象更加明显，关于所选的导体AB材质及对导体AB的操作合适的是（　　） A．铁棒，缓慢切割磁感线 B．铜棒，缓慢切割磁感线 C．铁棒，快速切割磁感线 D．铜棒，快速切割磁感线 例4.图甲是可发光的磁悬浮地球仪，上面的球体中有一个磁铁，下面的环形底座内有一金属线圈，其电路原理图如图乙，下列对比地球仪说法正确的是（    ） A．地球仪工作时，球体悬浮于空中，球体受到重力和浮力，且两个力大小相等，方向相反 B．停止工作时，应先取下球体再切断电源 C．地球仪利用了电磁感应的原理 D．地球仪上面的球体中的发光灯和线圈应该串联连接 例5.18世纪，人们开始尝试使用磁铁和导线产生电流，以下是发电机的发展历程： (1)发电机的工作原理是基于________现象，这一发现为人类利用电能开辟了新路径； (2)小阳用如图乙装置进行实验，开关闭合后，导线AB向________（填“①”“②”“③”）方向移动，将观察到灵敏电流计指针发生偏转； (3)发电机在工作时，将________能转化为电能。 综合应用 1．一次家庭探究活动中，小明把一个正在发光的灯泡放到U形磁体中间，惊讶的发现了灯丝在晃动。关于这种现象，下列说法正确的是（　　） A．灯丝晃动是一种电磁感应现象 B．灯丝晃动是内能转化成了机械能 C．灯丝晃动是受到磁体的吸引作用 D．灯丝晃动是磁场对电流的作用 2．车牌中的字母D代表纯电动，即这类汽车的动力装置是电动机，下列各图符合其工作原理的是（　　） A． B． C． D． 3．某幼儿园游乐室里有一块能发电的地板，当小朋友们在上面跳跃时，小灯泡便会一闪一闪，地板下方铺设的结构如图所示。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做______运动，闭合电路中产生______，小灯泡发光。若其他条件不变，再增加几个小朋友一起跳跃，则小灯泡的亮度______（填“不变”“变暗”或“变亮”）。 4．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）。 5．项目学习小组实验发现，装在筒内的电动机带动风叶转动时，电动机转动方向改变，气流方向也改变，如图甲所示。于是想利用带风叶的电动机制作一款“书桌神器”：既能收集书桌上的小纸屑，又能吹风纳凉。 他们制定的产品评价表如下： 评价 指标 评价等级 优秀 合格 待改进 指标一 能吸纸屑、吹风且风速可调 能吸纸屑、吹风，风速不可调 只能吸纸屑或只能吹风 指标二 吸纸屑后，吹风时无纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时有部分纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时全部纸屑吹出 小组同学设计如图乙电路，利用带风叶的电动机、电池、旋钮式电阻等材料制作模型，其工作原理示意图如图丙； （1）图乙中，通过切换开关S，可以改变电动机转向的原因是__________； （2）将开关S与“1”连接，旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时，电动机转速如何变化？__________； （3）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__________。 6．小城家的动感单车及扶手示意图如图所示，骑行时显示屏有数据。观察到当只有在双脚踩踏板骑行时，按压电子仪表的“开始按钮”，同时将双手握住“手握感应片”，电子仪表的显示屏就可以显示骑行人的心率，若双手没握或握不紧“感应片”时，显示屏就不显示数据；若不骑行即使按压也不显示。 (1)关于动感单车，这个“手握感应片”在电路中的作用相当于__________。 (2)下列设备的主要原理与自发电动感单车原理相同的是（　　）。 A．动圈式话筒 B．电磁起重机 C．电动机 (3)单车静止在水平地面上，地面对单车的支持力和__________力是一对平衡力。 大显身手 1．下列应用不是利用电流的磁效应工作的是（　　） A．电铃发出铃声 B．电磁继电器 C．电磁起重机 D．电吉他的拾音器 2．如题图所示，小明用线圈、条形磁铁和灵敏电流计来验证电磁感应现象，下列不能使灵敏电流计指针发生偏转的操作是（　　） A．线圈不动，磁铁快速向上 B．线圈不动，磁铁快速向下 C．磁铁不动，线圈快速向上 D．线圈和磁铁同时同速向上 3．如图所示，在两端接入电源或电流表组成不同装置，以下正确的是（　　） A．接电源，和发电机的原理相同 B．接电流表，和电动机的原理相同 C．接电源，可将电能转化为机械能 D．接电流表，移动直导线电流表指针一定偏转 4．课堂上老师用图甲所示电路研究“产生感应电流的条件”，小科同学受此启发，设计了如图乙所示的电路来研究“产生感应电流的方向与哪些因素有关”。实验步骤及现象如表所示： 操作序号 实验步骤 灵敏电流计偏转情况 1 闭合开关，A、B保持相对静止 不偏转 2 闭合开关，A静止，B向下运动 向左 3 闭合开关，A静止，____ 向右 4 闭合开关，A、B保持相对静止，滑片向左移动 向左 5 闭合开关，A、B保持相对静止，滑片向右移动 向右 6 改变电源正负极，闭合开关，A、B保持相对静止，滑片向左移动 向右 7 改变电源正负极，闭合开关，A、B保持相对静止，滑片向右移动 向左 (1)请用笔替代导线，完成图甲中的电路连接。_______。 (2)根据操作2、3可得出：感应电流方向与线圈切割磁场方向有关。补充操作3的实验步骤：____。 (3)进行操作1时，灵敏电流计没有发生偏转，小科认为可能是磁场太弱的缘故，此时他可以进行的尝试有________。 (4)通过对比序号________，小科同学得出产生感应电流的方向还与磁场方向有关。 5．（1）如图甲是“悬空的磁环”示意图、假设甲、乙、丙三个磁环相同，质量均为m，中间塑料管是光滑的。若甲的上端为S极，则乙的上端为______极；当磁环都处于静止状态时，甲对乙的作用力为和丙对乙的作用力为，则______。（选填“”“”“”）； （2）如图乙，ab是一根导体，通过导线、开关连接在灵敏电流计的两接线柱上。闭合开关后，假设导线不动，磁铁左右水平运动，电路______感应电流（选填“有”或“无”）。 6．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． 7．新能源汽车因高效环保而成为热点。某科学兴趣小组为探究其原理与性能，开展了“自制电动小汽车”的项目化学习。 他们制定的产品评价表如下： 评价指标 评价等级 优秀 合格 待改进 指标一 能实现前进与倒退，且车速可调 能实现前进与倒退，但车速不可调节 只能前进或只能倒退，且车速不可调节 指标二 汽车刹车时能量可回收，且能手动关闭此功能 汽车刹车时能量可回收，但不能手动关闭此功能 汽车刹车时能量不可回收 小组同学利用3D打印机制作了一个汽车模型(如图1)，其内部简化电路如图2所示，其中电源C为可充电电池，在车辆制动时，开关S会自动切换至触点3进行能量回收。请回答： (1)当开关S接通触点2，调节滑动变阻器滑片向上移动时，车速将_______。 (2)通过切换开关S能实现前进与倒退功能的原因是________。 (3)车辆制动期间，能量转化的形式为____(填序号)。 A．机械能转化为电能 B．电能转化为机械能 (4)对车辆进行测试时，指标一被评为“优秀”，指标二被评为“合格”，为使指标二能达到“优秀”等级，应如何改进电路?______。 19．学习了电磁知识后，小武了解到相互靠近的通电导线之间会产生相互作用力。那么这个力的大小和方向与哪些因素有关呢?他将两根导线（受电磁力作用会伸长变形）平行放置后固定（如图甲所示），然后依次通上如图乙、丙、丁所示的电流，通过反复实验证实了他的猜想。请你根据图中的实验现象回答问题。 (1)对照图__，可知通电导线之间作用力大小与电流大小有关； (2)对照图乙丙，可知__； (3)如图所示，将一柔软的导线弯成星形，并将其置于光滑水平桌面上，然后将开关S闭合通较强电流，则该星形回路将（　　） A．不会变形 B．所围面积减小 C．所围面积增大 D．所围面积不变 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十讲 电动机和磁生电 知识点一 磁场对通电导体的作用 1.磁场对通电直导线的作用 实验探究:如图所示，把导线AB放在磁场中光滑的金属导轨上，接通电源，让电流通过导线AB,则导线AB在磁场中运动起来，说明磁场对通电导线有力的作用。 结论:①通电导线在磁场中受到力的作用。②受力方向与电流方向和磁场方向有关。 只改变电流方向或磁场方向，导线的受力方向改变；同时改变电流方向和磁场方向，导线的受力方向不变。③受力大小与电流大小和磁场强弱有关:电流越大，磁场越强，受力越大。 2. 磁场对通电线圈的作用 （1）通电线圈在磁场中的运动情况 通电线圈所在平面与磁场平行时，线圈发生转动。通电线圈所在平面与磁场垂直时，线圈不发生转动。 （2）通电线圈在磁场中的转动分析 ①使线圈静止在图乙位置上，闭合开关，发现线圈并没有转动，线圈受力平衡。 ②使线圈静止在图甲位置上，闭合开关，线圈受力沿顺时针方向转动，能靠惯性转过平衡位置，但不能继续转动下去，最后要返回平衡位置。 ③使线圈静止在图丙位置上，闭合开关，线圈沿逆时针方向转动。 (3)通电线圈在磁场里受到力的作用而发生转动时，电能转化为机械能。电动机就是根据通电线圈在磁场中受力而发生转动的原理制成的。 典型例题 例1.如图甲所示，在烧杯中加入盐水，然后将连在电压表上的铜片和锌片插入盐水中，发现电压表的指针发生偏转。下列说法正确的是（    ） A．电压表的示数是7.5伏 B．导线a中自由电子从锌片移动到“-”接线柱 C．烧杯部分的装置属于用电器 D．电压表采用了电磁感应原理制成（结构图如乙所示） 【答案】B 【详解】A．电压表的量程为0~3V，分度值为0.1V，示数为1.5V，故A错误； B．根据图示可知，因为铜片与电压表的正接线柱相连，因此铜片为盐水电池的正极；电流从电源的正极流出，经过电压表回到电源的负极；自由电子定向移动的方向与电流的方向相反，所以导线a中的自由电子从锌片移动到“-”接线柱，故B正确； C．烧杯部分的装置能够为电路提供电压，相当于电路中的电源，故C错误； D．如图乙是磁电式电压表，线圈中有电流通过时，线圈在磁场中受力的作用发生偏转，带动指针偏转，不是电磁感应原理，故D错误。 例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．发电机 【答案】B 【详解】A．“爱心”电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，是将电能转化为机械能，电饭锅是利用电流的热效应工作的，是将电能转化为内能，故A不符合题意； B．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； C．手电筒是将电能转化为光能，故C不符合题意； D．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。 例3.如图所示是某同学自制的玩具电动机，一块圆形磁铁吸在干电池底部，将一段裸露的铜线折成矩形线框，上边与电池正极接触，下边搭接在磁铁上，观察到线框顺时针转动。下列说法错误的是（　　） A．该过程中电能转化为机械能 B．线框左右两边所受磁场力方向相同 C．若仅调换电池两极，线框将逆时针转动 D．若同时调换磁铁两极和电源两极，线框仍顺时针转动 【答案】B 【详解】A．自制的玩具电动机在工作时将电能转化为机械能，故A正确，不符合题意； B．线框左右两边电流方向相同，但磁场方向不同，所以线框左右两边所受力方向不同，故B错误，符合题意； C．通电导体在磁场中受力方向与磁场方向和电流方向有关，只调换电池两极，线框将逆时针转动，故C正确，不符合题意； D．若同时改变电流方向与磁场方向，则线框左右两边受力都不变，即线框将保持顺时针转动，故D正确，不符合题意。 知识点二 电动机的构造 1. 直流电动机的工作原理 直流电动机靠直流电源供电，是利用通电线圈在磁场中受到力的作用而转动的原理制成的，是把电能转化为机械能的装置。 2. 直流电动机的构造 如图所示，直流电动机主要由磁体(定子)、线圈(转子)、换向器和电刷等构成。 （1）换向器的结构与作用 ①结构:由两个相互绝缘的铜质半环构成，两个铜质半环与线圈相连，并随线圈一起转动，跟电刷接触与电源组成闭合电路。 ②作用:当线圈刚转过平衡位置时，能改变线圈中的电流方向，使线圈持续转动。 （2）影响直流电动机转动方向和速度的因素重点 转动方向与电流方向和磁场方向有关；转速大小与电流大小和磁场强弱有关。 3. 直流电动机模型装好通电后电动机不转动的主要原因 （1）电流不通:①电刷与铜制半环接触不良；②开关处接触不良或开关没闭合；③电源处接触不良。 （2）摩擦太大:①轴与轴之间摩擦太大；②电刷和换向器接触太紧。 （3）电流太小:①电源电压太低；②使用的滑动变阻器的阻值太大。 （4）仪器装配位置不正确:线圈处于平衡位置，只要将线圈轻轻转动一下就可以。 典型例题 例1. 如图所示，放在U形磁铁两极之间的铝盘下边缘浸在液体中，闭合开关S，铝盘会绕水平轴O转动。下列说法正确的是（　　） A．为防止漏电，应选择绝缘的液体 B．铝盘转动的原理与发电机的工作原理相同 C．将电源的正负极对调后，铝盘的转动方向不变 D．向右移动滑动变阻器的滑片P，铝盘转速变慢 【答案】D 【详解】A．闭合开关，液体、铝盘、开关、滑动变阻器构成闭合回路，电路中有电流通过，若液体为绝缘的液体，不能构成闭合电路，故A错误； B．通电之后，电流从铝盘圆心流向圆周，相当于每根半径都是一根通电导线，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，故B错误； C．将磁铁的磁极对调后，铝盘的受力方向与原来相反，转动方向与原来相反，故C错误； D．向右移动滑动变阻器的滑片P，电路中电阻变大，铝盘中的电流减小，铝盘受到的磁场力的大小变小，转动速度变慢，铝盘的转动方向不会改变，故D正确。 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。 例3.如图为某汽车一键启动电路。当按下开关时，有细小的电流通过X元件，接着就有强大的电流通过电动机M，将电动机启动。根据所学知识，X最有可能是（　　） A．电动机 B．发电机 C．电磁继电器 D．滑动变阻器 【答案】C 【详解】电磁继电器可以用低电压、弱电流控制高电压、强电流。汽车的一键启动开关就是用电磁继电器来启动电动机的，故X元件是电磁继电器，故C符合题意，ABD不符合题意。 例4.如图所示为小科同学制作的直流电动机模型，他用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连；用漆包线绕制一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮，将线圈放在支架上，磁体放在线圈下，闭合开关且用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来。 (1)直流电动机的工作原理是：________。 (2)将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮掉半周，其作用与直流电动机________的作用相同。 (3)在不改变电路连接的情况下，能使线圈转动速度加快的方法有________（任写一种）。 【答案】(1)通电线圈在磁场中受力转动(2)换向器(3)增大电流/增强磁场 【详解】（1）直流电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。 （2）将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮掉半周，在一个半周内受到磁场的力的作用，另一个半周利用惯性转动，这与直流电动机换向器的作用相同，换向器的作用是当线圈刚转过平衡位置时，改变电流的方向，保证线圈持续转动。 （3）在不改变电路连接的情况下，要使线圈转动速度加快，可以通过增强磁场或者增大电源电压来增大线圈中的电流，因为线圈转动速度与磁场强弱和电流大小有关，磁场越强、电流越大，转动速度越快，所以可采取的方法有增大电流或增强磁场。 例5.在安装直流电动机模型的实验中，小科将组装好的电动机模型、滑动变阻器、电源、开关串联起来如图甲所示。 (1)闭合开关，发现线圈不转，他用手轻轻转了一下线圈，电动机模型开始正常转动。线圈原来不转的原因可能是____（填字母） A．磁铁没有磁性 B．电源正负极接反了 C．线圈处于平衡位置 D．电源没电了 (2)若要电动机转速加快，应将滑动变阻器的滑片向_______移动（选填“左”或“右”）。 (3)合上开关，假定电动机会按顺时针方向转动，若要使电动机逆时针转动，请写出种方法______。 (4)完成以上实验后，小科取下图甲中的电源换上小灯泡，在模型的转轴上绕上细线，如图乙所示，然后快速拉动细线，使线圈转动起来，结果小灯泡发光，此时这模型就相当于_______（选填“电动”或“发电”）机。 【答案】(1)C (2)左 (3)交换AB导线的位置或改变磁场方向 (4)发电机 【详解】（1）当电动机的线圈处于平衡位置时，受平衡力的作用，可能电动机不转，拨动一下后，打破平衡，电动机便转动起来，并且靠惯性能转过平衡位置，连续转动。 故选C。 （2）若要电动机转速加快，可以增大电路中的电流，所以应将滑动变阻器的滑片向左移动，减小滑动变阻器的电阻，从而增大电路中的电流。 （3）线圈受力方向与电流方向和磁场方向有关，假定电动机会按顺时针方向转动，若要使电动机逆时针转动可以改变电流的方向，即对调电源的正负极或交换AB导线的位置，另外只改变磁场方向也能改变电动机的转动方向。 （4）取下电源换接上小灯泡，快速拉动细线，使线圈转动起来，线圈在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流，小灯泡会发光，这是电磁感应现象，此时模型就相当于发电机。 知识点三 电磁感应 1. 探究产生电磁感应现象的条件和规律 实验结论：不论是导线运动还是磁体运动，只要闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中就会产生电流。 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的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫感应电流。 3. 产生感应电流的条件 （1）导体为闭合电路的一部分。（2）导体做切割磁感线运动。 4. 影响感应电流方向的因素 感应电流的方向与导体切割磁感线的方向和磁场方向有关。 5. 增大感应电流的方法 (1)增强磁场；(2)增大切割磁感线的导体的有效长度；(3)增加线圈的匝数；(4)增大导体切割磁感线的速度；(5)让导体切割磁感线运动的方向与磁感线方向垂直等。 6. 能量转化：机械能转化成电能。 7. 交流发电机 （1）原理：电磁感应原理。 （2）基本结构：磁体、矩形线圈、铜环、电刷等。 （3）工作过程 （4）线圈在磁场中转动一周，感应电流方向改变两次。 （5）定子和转子：实际使用的大型发电机中的转子不是线圈(线圈是由多匝铜线绕制而成的，因此很重),而是电磁铁。大型发电机一般采用线圈不动、磁极旋转的方式来发电。 （6） 交流电与直流电 a .交流电：大小和方向都发生周期性变化的电流叫交流电。 b.直流电：方向不变的电流叫直流电。 c.我国生产和生活中使用的交流电的周期是0.02秒，频率是50赫兹。在1秒内电流方向改变100次。 d.发电机线圈中产生的电流始终是交流电，如果外电路中使用的是两个铜质圆环，则外电路中的电流是交流电，如果是两个铜质的半环，则外电路中的电流是直流电(半环的作用相当于换向器)。 典型例题 例1.小科同学喜欢电吉他，学习电与磁的知识后，知道了拾音器的基本结构如图所示。他又查询资料得知：磁体附近的金属弦容易被磁化，当弦振动时，在线圈中产生感应电流，感应电流经放大器放大后，驱动扬声器振动产生声波。下列关于拾音器说法正确的是（    ） A．将磁体换成铁棒，电吉他仍能正常工作 B．电吉他要正常工作，金属弦可以选用铜丝 C．线圈中产生感应电流的原理与电磁继电器的工作原理相同 D．弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化 【答案】D 【详解】A．将磁体换成铁棒，就没有磁场，振弦不能切割磁感线产生电流，电吉他将不能正常工作，故A错误； B．电吉他要正常工作，金属弦需要能被磁化。铜不是磁性材料，不能被磁化，所以金属弦不可以选用铜丝，故B错误； C．线圈中产生感应电流的原理是电磁感应现象，即闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流。 而电磁继电器的工作原理是电流的磁效应，即通电导体周围存在磁场。所以二者的工作原理不同，故C错误； D．弦振动时，切割磁感线的方向不断变化，根据电磁感应，线圈中电流方向不断变化，故D正确 。 故选D。 例2.新能源汽车作为我国新质生产力的杰出代表。其用到的一种能量回收技术，可以将制动过程中的机械能转化为电能，其原理与下列哪个装置相同（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】新能源汽车可以将制动过程中的机械能转化为电能，利用的原理是电磁感应现象。 A．当导线中有电流经过时，小磁针的指向发生偏转，说明电流周围存在磁场，故A不符合题意； B．闭合开关后，通过电流的线圈在磁场中受力转动，这是电动机的工作原理，故B不符合题意； C．当导体在磁场中做切割磁感线运动时，电流表的指针摆动，说明有感应电流产生，这就是电磁感应现象，将机械能转化为电能，故C符合题意； D．当电磁铁有电流通过时，电磁铁产生磁性，把衔铁吸下，起到控制工作电路的作用，该过程利用了电流的磁效应，故D不符合题意。 例3.如图为探究感应电流产生条件的实验装置，为了使现象更加明显，关于所选的导体AB材质及对导体AB的操作合适的是（　　） A．铁棒，缓慢切割磁感线 B．铜棒，缓慢切割磁感线 C．铁棒，快速切割磁感线 D．铜棒，快速切割磁感线 【答案】D 【详解】磁体具有吸引铁钴镍的性质，为了避免导体因为受磁场的影响而对实验结果产生影响，因此所选的导体AB材质应为铜棒；感应电流的大小与磁场的强弱和导体切割磁感线的速度有关，因此为了使现象更加明显，应让导体AB快速切割磁感线。 例4.图甲是可发光的磁悬浮地球仪，上面的球体中有一个磁铁，下面的环形底座内有一金属线圈，其电路原理图如图乙，下列对比地球仪说法正确的是（    ） A．地球仪工作时，球体悬浮于空中，球体受到重力和浮力，且两个力大小相等，方向相反 B．停止工作时，应先取下球体再切断电源 C．地球仪利用了电磁感应的原理 D．地球仪上面的球体中的发光灯和线圈应该串联连接 【答案】B 【详解】A．地球仪工作时，球体悬浮于空中，此时球体受到的重力和磁力是一对平衡力，故A错误； B．当磁悬浮地球仪停止工作时，应先“取下球体”再“切断电源”，防止地球仪在重力作用下会落下来而摔坏，故B正确； C．地球仪利用了同名磁极相互排斥的原理，故C错误； D．地球仪上面的球体中的发光灯与线圈分别为独立电路，因此没有任何关系，故D错误。 例5.18世纪，人们开始尝试使用磁铁和导线产生电流，以下是发电机的发展历程： (1)发电机的工作原理是基于________现象，这一发现为人类利用电能开辟了新路径； (2)小阳用如图乙装置进行实验，开关闭合后，导线AB向________（填“①”“②”“③”）方向移动，将观察到灵敏电流计指针发生偏转； (3)发电机在工作时，将________能转化为电能。 【答案】(1)电磁感应 (2)② (3)机械 【详解】（1）发电机的工作原理是电磁感应现象。当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流。这一现象是法拉第发现的，为人类大规模利用电能开辟了新路径。 （2）要产生感应电流，导体需做切割磁感线运动。由图乙可知，直导线AB周围的磁感线呈竖直方向，导线AB向②方向移动时，导线AB切割磁感线，会产生感应电流，从而使灵敏电流计指针发生偏转。 （3）发电机工作时，消耗机械能，得到电能，是将机械能转化为电能。 综合应用 1．一次家庭探究活动中，小明把一个正在发光的灯泡放到U形磁体中间，惊讶的发现了灯丝在晃动。关于这种现象，下列说法正确的是（　　） A．灯丝晃动是一种电磁感应现象 B．灯丝晃动是内能转化成了机械能 C．灯丝晃动是受到磁体的吸引作用 D．灯丝晃动是磁场对电流的作用 【答案】D 【详解】有电流通过的灯丝置于磁场中晃动，体现了通电导体在磁场中受到力的作用。在这个过程中，是电能转化为机械能。灯丝晃动，说明其受力的方向不断改变，故D正确，ABC错误。 2．车牌中的字母D代表纯电动，即这类汽车的动力装置是电动机，下列各图符合其工作原理的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】电动机的工作原理是：通电线圈在磁场中受到力的作用而转动。 A．图示为电磁感应现象，是发电机的工作原理，故A不符合题意； B．图示说明通过的导体周围存在磁场，故B不符合题意； C．图示是研究电磁铁的原理图，探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系。故C不符合题意； D．图示说明通电导体受到磁场力的作用而运动，是电动机的工作原理，故D符合题意。 3．某幼儿园游乐室里有一块能发电的地板，当小朋友们在上面跳跃时，小灯泡便会一闪一闪，地板下方铺设的结构如图所示。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做______运动，闭合电路中产生______，小灯泡发光。若其他条件不变，再增加几个小朋友一起跳跃，则小灯泡的亮度______（填“不变”“变暗”或“变亮”）。 【答案】 切割磁感线 感应电流 变亮 【详解】[1][2]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。 [3]若其他条件不变，再增加几个小朋友一起跳跃，弹簧线圈切割磁感线的速度加快，产生的电流变大，灯泡变亮。 4．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）。 5．项目学习小组实验发现，装在筒内的电动机带动风叶转动时，电动机转动方向改变，气流方向也改变，如图甲所示。于是想利用带风叶的电动机制作一款“书桌神器”：既能收集书桌上的小纸屑，又能吹风纳凉。 他们制定的产品评价表如下： 评价 指标 评价等级 优秀 合格 待改进 指标一 能吸纸屑、吹风且风速可调 能吸纸屑、吹风，风速不可调 只能吸纸屑或只能吹风 指标二 吸纸屑后，吹风时无纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时有部分纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时全部纸屑吹出 小组同学设计如图乙电路，利用带风叶的电动机、电池、旋钮式电阻等材料制作模型，其工作原理示意图如图丙； （1）图乙中，通过切换开关S，可以改变电动机转向的原因是__________； （2）将开关S与“1”连接，旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时，电动机转速如何变化？__________； （3）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】改变通过电动机中的电流方向 变小 合格 【详解】（1）[1]由于通电导体在磁场中的运动方向与导体中电流方向有关，所以切换开关S，可以改变通过电动机的电流方向，故可以改变电动机转向。 （2）[2]观察电路图可知，旋钮式电阻与电动机串联，旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时，电阻的长度增长，则电阻阻值增大，所以通过电动机的电流减小，由于导体中电流越小，通电导体在磁场中受到力越小，所以电动机转速会变慢。 （3）[3]观察丙图发现，吸纸屑时，有部分纸屑会到纸屑收集盒下方，则吹风时，纸屑收集盒下方的纸屑会被吹出，故吸纸屑后，吹风时有部分纸屑吹出，由表格中评价标准可知，指标二评价等级为合格。 6．小城家的动感单车及扶手示意图如图所示，骑行时显示屏有数据。观察到当只有在双脚踩踏板骑行时，按压电子仪表的“开始按钮”，同时将双手握住“手握感应片”，电子仪表的显示屏就可以显示骑行人的心率，若双手没握或握不紧“感应片”时，显示屏就不显示数据；若不骑行即使按压也不显示。 (1)关于动感单车，这个“手握感应片”在电路中的作用相当于__________。 (2)下列设备的主要原理与自发电动感单车原理相同的是（　　）。 A．动圈式话筒 B．电磁起重机 C．电动机 (3)单车静止在水平地面上，地面对单车的支持力和__________力是一对平衡力。 【答案】(1)开关 (2)A (3)单车重 【详解】（1）双手握住“手握感应片”，电子仪表的显示屏就工作，说明是通路，否则显示屏无显示，说明是断路，所以“手握感应片”相当于电路中的开关。 （2）骑行时，其内部闭合电路的部分导体做切割磁感线运动，会产生感应电流，利用的是电磁感应的原理发电；动圈式话筒是利用电磁感应原理制成的，电磁起重机是利用电流的磁效应制成的，电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动原理制成的。 故选A。 （3）地面对单车的支持力和车的重力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用同一物体上，是一对平衡力。 大显身手 1．下列应用不是利用电流的磁效应工作的是（　　） A．电铃发出铃声 B．电磁继电器 C．电磁起重机 D．电吉他的拾音器 【答案】D 【详解】A．电铃发出铃声，是利用电流的磁效应，吸引铁钉敲击电铃，故A不符合题意； B．电磁继电器是利用电流的磁效应工作的，故B不符合题意； C．电磁起重机利用的是电流的磁效应，通过控制电流的大小来控制磁性强弱的，故C不符合题意； D．电吉他的拾音器工作原理基于电磁感应。当一个磁场穿过一个导体时，导体中会产生电流。拾音器中的导体是由一根绕在磁芯上的线圈组成，当弦发出声音时，磁弦震动会影响磁场，进而在线圈中感应出电流。当弦震动时，弦和磁场的相对运动会改变磁场的强度和方向，从而在线圈中产生电流。这个电流随着弦的振动而变化，进而被放大器放大并转化为声音，故D符合题意。 2．如题图所示，小明用线圈、条形磁铁和灵敏电流计来验证电磁感应现象，下列不能使灵敏电流计指针发生偏转的操作是（　　） A．线圈不动，磁铁快速向上 B．线圈不动，磁铁快速向下 C．磁铁不动，线圈快速向上 D．线圈和磁铁同时同速向上 【答案】D 【详解】A．线圈不动，磁铁快速向上，闭合电路做切割磁感线运动，会产生感应电流，电流计指针会发生偏转，故A不符合题意； B．线圈不动，磁铁快速向下，闭合回路做切割磁感线运动，会产生感应电流，电流计指针会发生偏转，故B不符合题意； C．磁铁不动，线圈快速向上，闭合回路做切割磁感线运动，会产生感应电流，电流计指针会发生偏转，故C不符合题意； D．线圈和磁铁同时同速向上，线圈和磁铁保持相对静止，没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，电流计指针不会发生偏转，故D符合题意。 3．如图所示，在两端接入电源或电流表组成不同装置，以下正确的是（　　） A．接电源，和发电机的原理相同 B．接电流表，和电动机的原理相同 C．接电源，可将电能转化为机械能 D．接电流表，移动直导线电流表指针一定偏转 【答案】C 【详解】AC．在a、b两端接入电源，则通电直导线在磁场中受到力的作用，将电能转化为机械能，该装置可以用来研究电动机的工作原理，故A错误，C正确； BD．在a、b两端接入电流表，当通电直导线在磁场中做切割磁感线运动时，闭合电路中才会产生感应电流，电流表指针发生偏转，该过程消耗机械能，获得电能，将机械能转化为电能，和发电机的原理相同，故BD错误。 4．课堂上老师用图甲所示电路研究“产生感应电流的条件”，小科同学受此启发，设计了如图乙所示的电路来研究“产生感应电流的方向与哪些因素有关”。实验步骤及现象如表所示： 操作序号 实验步骤 灵敏电流计偏转情况 1 闭合开关，A、B保持相对静止 不偏转 2 闭合开关，A静止，B向下运动 向左 3 闭合开关，A静止，____ 向右 4 闭合开关，A、B保持相对静止，滑片向左移动 向左 5 闭合开关，A、B保持相对静止，滑片向右移动 向右 6 改变电源正负极，闭合开关，A、B保持相对静止，滑片向左移动 向右 7 改变电源正负极，闭合开关，A、B保持相对静止，滑片向右移动 向左 (1)请用笔替代导线，完成图甲中的电路连接。_______。 (2)根据操作2、3可得出：感应电流方向与线圈切割磁场方向有关。补充操作3的实验步骤：____。 (3)进行操作1时，灵敏电流计没有发生偏转，小科认为可能是磁场太弱的缘故，此时他可以进行的尝试有________。 (4)通过对比序号________，小科同学得出产生感应电流的方向还与磁场方向有关。 【答案】(1) (2)B向上运动 (3)滑动变阻器左移 (4)4、6/5、7 【详解】（2）根据操作2、3，操作2中B向下运动，灵敏电流计向左偏转；操作3中要探究感应电流方向与线圈切割磁场方向的关系，应让B向上运动，这样可以改变线圈切割磁场的方向，观察灵敏电流计的偏转情况。 （3）进行操作1时，灵敏电流计没有发生偏转，可能是磁场太弱，此时可以尝试增大磁场强度，如滑动变阻器左移（增大电源电压，使线圈中的电流增大，磁场增强）等。 （4）通过对比序号4、6（或5、7），在这两组实验中，线圈切割磁场的方向相同，通过改变电源正负极改变了磁场方向，观察到灵敏电流计的偏转方向不同，从而得出产生感应电流的方向还与磁场方向有关。 5．（1）如图甲是“悬空的磁环”示意图、假设甲、乙、丙三个磁环相同，质量均为m，中间塑料管是光滑的。若甲的上端为S极，则乙的上端为______极；当磁环都处于静止状态时，甲对乙的作用力为和丙对乙的作用力为，则______。（选填“”“”“”）； （2）如图乙，ab是一根导体，通过导线、开关连接在灵敏电流计的两接线柱上。闭合开关后，假设导线不动，磁铁左右水平运动，电路______感应电流（选填“有”或“无”）。 【答案】 N < 有 【详解】（1）[1]若甲的上端为S极，则下端为N极，甲、乙相互排 斥，所以乙的上端为N极。 [2]对乙磁环进行受力分析：乙磁环受到的向下的力有： 竖直向下的重力G、甲对乙的作用力F1；向上的力只有丙对乙的作用力F2，又因为乙磁环处于静止状态属于平衡状态，它受到合力为零，即所以 F1 小于 F2。 （2）[3]磁铁左右水平运动，此时导体做切割磁感线运动，会产生感应电流，因此电路有感应电流。 6．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。 7．新能源汽车因高效环保而成为热点。某科学兴趣小组为探究其原理与性能，开展了“自制电动小汽车”的项目化学习。 他们制定的产品评价表如下： 评价指标 评价等级 优秀 合格 待改进 指标一 能实现前进与倒退，且车速可调 能实现前进与倒退，但车速不可调节 只能前进或只能倒退，且车速不可调节 指标二 汽车刹车时能量可回收，且能手动关闭此功能 汽车刹车时能量可回收，但不能手动关闭此功能 汽车刹车时能量不可回收 小组同学利用3D打印机制作了一个汽车模型(如图1)，其内部简化电路如图2所示，其中电源C为可充电电池，在车辆制动时，开关S会自动切换至触点3进行能量回收。请回答： (1)当开关S接通触点2，调节滑动变阻器滑片向上移动时，车速将_______。 (2)通过切换开关S能实现前进与倒退功能的原因是________。 (3)车辆制动期间，能量转化的形式为____(填序号)。 A．机械能转化为电能 B．电能转化为机械能 (4)对车辆进行测试时，指标一被评为“优秀”，指标二被评为“合格”，为使指标二能达到“优秀”等级，应如何改进电路?______。 【答案】(1)变大 (2) 开关S从1切换至2（或2切换至1），流过电动机的电流方向发生改变，根据电动机的工作原理，线圈受力方向发生变化，转动方向发生变化，从而实现前进与倒退。 (3)A (4) 为使指标二能达到“优秀”等级，应在电源C的旁边串联一个开关，这样可以手动控制能量回收功能的开启和关闭。 【详解】（1）当开关S接通触点2，调节滑动变阻器滑片向上移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路中的电流增大，电动机的转速加快，所以车速将变大。 （3）在车辆制动时，开关S会自动切换至触点3进行能量回收，所以车辆制动时，电动机相当于发电机，将机械能转化为电能。 19．学习了电磁知识后，小武了解到相互靠近的通电导线之间会产生相互作用力。那么这个力的大小和方向与哪些因素有关呢?他将两根导线（受电磁力作用会伸长变形）平行放置后固定（如图甲所示），然后依次通上如图乙、丙、丁所示的电流，通过反复实验证实了他的猜想。请你根据图中的实验现象回答问题。 (1)对照图__，可知通电导线之间作用力大小与电流大小有关； (2)对照图乙丙，可知__； (3)如图所示，将一柔软的导线弯成星形，并将其置于光滑水平桌面上，然后将开关S闭合通较强电流，则该星形回路将（　　） A．不会变形 B．所围面积减小 C．所围面积增大 D．所围面积不变 【答案】(1)丙丁(2)导线受力方向与电流方向有关(3)C 【详解】（1）探究通电导线之间作用力大小与电流大小有关时，需要改变电流大小，但是控制电流方向相同，故选实验丙和丁。 （2）探究通电导线之间作用力大小与电流大小有关时，需要改变电流大小，但是控制电流方向相同。 对照图乙丙，导线中通过的电流大小相等，乙图中两条导线中电流相同，两条导线相互吸引；丙图中两条导线中电流方向相反，两条导线相互排斥； （3）根据题意可知，星形相邻两根导线中电流方向相反，和丙图相同，那么会受到排斥力而张开，因此所围面积增大。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $