第20.4节 电动机（高效培优·讲义）物理新教材人教版九年级全一册

第20.4节 电动机 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 磁场对通电导体的作用 考点02 电动机 03 避坑指南·解题通法 角度01 探究磁场对电流的力的作用 角度02 影响磁场对通电导线作用力大小和方向的因素 角度03 电动机的工作原理 角度04 直流电动机的基本构造及工作示意图 角度05 直流电动机的转向与转速调节 角度06 电动机工作时的能量转化 角度07 扬声器和耳机的构造及原理 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.知道电动机原理：通电线圈在磁场中受力转动。 2.理解换向器的作用：线圈刚转过平衡位置时，及时改变线圈中的电流方向，使线圈持续转动。 3.明确电动机能量转化：电能转化为机械能。 1.通电导体在磁场受力方向，与电流方向、磁场方向两者有关；只改变其中一个，受力方向反向；两者同时改变受力方向不变。 2.平衡位置：线圈平面与磁感线垂直的位置；线圈到此位置受力平衡。 3.换向器是电动机关键部件，没有换向器线圈只能摆动，不能连续旋转。 知识导图 考点01 磁场对通电导体的作用 1、磁场对通电导线的作用：通电导线在磁场中会受到力的作用（通电导线在磁场中受到磁力的作用，发生运动）。磁力的方向和电流方向、磁场方向有关。 2、磁场对通电线圈的作用 （1）通电线圈在磁场中受力会发生转动，但不能持续转动。 （2）如果不能使通过线圈的电流发生改变，通电线圈则不能持续的转动下去。 3、探究磁场对通电导线的作用 （1）实验器材：马蹄磁铁，导线，导轨，电源，开关 （2）实验步骤： 步骤1：把导线放在磁场里，接通电源，让电流通过导线，会发现导线会运动，说明通电导线在磁场中受到力的作用。 步骤2：把电源的正负极对调后接入电路，使通过导线的电流方向与原来相反，观察这时导线的运动方向。 步骤3：保持电源的正负极不变，对调磁体的磁极，使磁场的方向与原来相反，观察这时导线的运动方向。 步骤4：同时改变电流的方向与磁场的方向，观察这时导线的运动方向；由此实验可以验证通电导线在磁场中受到力的作用及受力的方向与电流方向、磁场方向的关系。 （3）实验结论：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。 4、磁场对通电线框的作用：把线框放在磁场中，接通电源，让电流通过线框，会观察到通电线框在磁场中发生转动，但通电线框在磁场里只是转过一个角度，不能持续转动。 【深化点拨】 1．磁场对通电导线的作用解题方法点拨 （1）通电导体在磁场中要受力而运动，通电导体在磁场中所受磁场力的大小与通过导体的电流大小和磁场的强弱有关，通过导体的电流越大，磁场越强，导体受到的磁场力就越大。 （2）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。 （3）通电导线在磁场中的受力情况与磁感线的方向、电流方向以及它们之间的相对位置有关。当通电导线与磁感应方向平行时，通电导线不受力，当通电导线与磁场方向垂直时，受力最大。 2．通电导线在磁场中的受力情况判定：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。‌ 1．如图所示实验中，闭合开关后，金属杆向右运动。下列操作能让金属杆向左运动的是（     ） A．改变电流大小 B．改变电流方向 C．改变磁场强弱 D．改变金属杆长度 2．在如图所示实验装置，闭合开关后静止在金属支架上的轻质铝管ab会朝左运动，说明通电导体在磁场中________（选填“有”或“无”）受到力的作用；若只将电源的正负极互换，则ab铝管运动方向与原来的________（选填“相同”或“相反”）。实验中的原理可应用于________（选填“发电机”或“电动机”）。 3．如图所示，是小明同学探究“通电导线在磁场中受力情况”的实验，请回答下列问题： (1)若想要让导体棒 ab的运动方向与原来运动的方向相反，则他接下来可行的实验操作是：_____________（写一种即可）。 (2)若想要让导体棒 ab的运动速度更快，使得实验效果更明显，则他接下来可行的实验改进方案是：______________（写一种即可）。 考点02 电动机 1、电动机 电动机构造 转子—转动的线圈；定子—固定不动的磁体 工作原理 根据通电线圈在磁场中受力的作用而发生转动的原理制成的 线圈在磁场中的转动 通电后的线圈会转动，转过平衡位置后，受到的力要阻碍它的转动，故线圈又会减速至零，向反方向转动，这样线圈在平衡位置左右来回摆动，慢慢停下来，最后停在平衡位置 使线圈连续转动的方法 方法一：当线圈越过平衡位置后停止对线圈供电，让线圈靠惯性转过后半周。但因为后半周线圈不受力的作用，故这种方法线圈的转动不稳定，动力弱。 方法二：在线圈转动的后半周，设法改变电流方向，使线圈在后半周也获得同转动方向相同的动力，这样线圈会平稳、有力地转动下去。实际的电动机就是采用该方法使线圈连续转动的，实现该目的的装置叫 。 换向器 当线圈转过平衡位置时，改变线圈中的电流方向，从而使线圈获得同转动方向相同的力，能持续转动下去 电动机中的能量转化 电动机在使用过程中，主要将电能转化为机械能对外做功 电动机优点 结构简单、体积小、效率高、制造方便、污染较小，种类繁多，能满足各种不同的需求 电动机的应用 家庭生活中的电风扇、冰箱、洗衣机、电动自行车以及一些电动玩具中都应用到了电动机；在工农业生产中，机床、水泵需要电动机带动，电力机车、电梯需要电动机牵引 2、扬声器：扬声器俗称“喇叭”，是十分常见的把电信号转换成声信号的装置，在发声的电子设备中都能见到它。扬声器主要由磁铁、线圈、锥形纸盆等构成。当通入大小和方向不断变化的电流时，线圈会受到大小和方向不断变化的磁场的作用力从而发生振动，并带动相连的纸盆振动发声。 （1）构造如图：永久磁体、线圈、锥形纸盆。 （2）原理： 。 （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。 （4）话筒把 ，扬声器把 ；话筒中机械能转化为电能，扬声器中电能转化为机械能。 3、左手定则：把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，手心面向N极（叉进点出），四指指向电流所指方向，则大拇指的方向就是导体受力的方向。 【深化点拨】 1．电动机工作原理解题思路点拨 （1）电动机是根据通电线圈在磁场中受到力的作用而发生转动的原理制成的；电流产生磁场原理的变形（电流产生磁场），一个通电线圈相当于一个具有NS极的磁体，形成电磁力。 （2）电动机是将电能转化为机械能的装置。 2．换向器的构造及作用 （1）换向器的构造：两个铜半环跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘，两个电刷分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路； （2）换向器的作用是每转到平衡位置时都能自动改变线圈中电流方向，使直流电动机向一个方向持续转动下去。 3．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。 1．如图所示，小明在跨学科实践课上自制了一台电动机。关于该装置的分析，下列说法正确的是（　　） A．支架A、B均为绝缘体 B．线圈转动是磁场对电流的作用 C．电动机工作时将机械能转化为电能 D．同时调换磁极和电源正负极后转动方向相反 2．如图是扬声器的示意图，工作时，变化的音频电流通过线圈，线圈在磁场中受到______的作用，从而带动纸盆振动；当线圈中电流的频率变低，纸盆振动变慢，声音音调______（选填“变高”或“变低”）；若给线圈通入恒定的直流电，纸盆______（选填“能”或“不能”）持续振动。 电动机的综合应用及解题步骤 1.影响通电导线在磁场中受力方向的分析，解题步骤： （1）看清条件：题目中是否只改变了电流方向，或者只改变了磁场（磁极）方向。 （2）判定法则：只改变其中一个因素（电流方向或磁场方向），导体的受力方向就会反向；如果两个因素同时改变，导体的受力方向不变。 （3）特殊状态：如果导线中的电流方向与磁场方向平行，导线不受磁场力。 2.直流电动机“线圈卡死/不转”的故障排查，解题步骤： （1）检查电源和电路：电压是否过低，或者导线是否接触不良，导致电流太小，磁场力不足以克服摩擦力。 （2）检查磁场强弱：磁铁的磁性是否太弱。 （3）寻找平衡位置（核心考点）：线圈是否刚好处于平衡位置（即线圈平面与磁感线垂直的位置）。在这个位置上，线圈两边受到的力刚好相互抵消。 （4）验证方法：用手轻轻拨动一下线圈。如果拨动后线圈能正常转动，就证明线圈刚才刚好卡在了平衡位置。 3.换向器作用的场景应用题，解题步骤： （1）找准时机：线圈刚转过平衡位置时。 （2）描述动作：两个半圆环（换向器）自动改变了线圈中的电流方向。 （3）得出结论：线圈受力方向随之改变，从而使线圈能持续沿同一个方向转动。 (注意：表述时一定要说“刚转过平衡位置时”，不能说是“在平衡位置时”) 角度01 探究磁场对电流的力的作用 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形磁体中间时，惊讶地发现灯丝在晃动。关于这种现象，下列说法正确的是（　　） A．灯丝晃动是一种电流的磁现象 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．如图所示，通电导线在磁场中受力的方向跟磁场方向和_______方向有关；利用这一原理可以制成_______（选填“发电机”或“电动机”）；若改变磁场方向，导线的受力方向将_______。 3．利用图甲所示的装置“探究磁场对通电直导线的作用”。 (1)如图甲中，应在M、N之间接入_________，装置中的导体棒应选用轻质的_________（选填“铁棒”或“铝棒”）。 (2)如图乙中，磁体间磁场的磁感线方向都是从磁体N极水平指向S极，且线圈所处的空间磁场强弱是恒定不变的。通电后若cd段导线受磁场力的方向为竖直向下，则ab段导线所受磁场力的方向是竖直向上，这两个力_________（选填“是”或“不是”）一对平衡力。 (3)小明自制了一个简易直流电动机，如图丙所示，将线圈漆包线两端的漆全部刮去后，用导电支架托住，放入磁场中。闭合开关，发现线圈不能持续转动，只能在平衡位置附近摆动。为了使线圈能持续转动，下列哪些刮漆方法是正确的_________。 A．两侧全刮 B．一侧全刮，另一侧刮半周 C．两侧均刮上半周 D．一侧刮上半周，一侧刮下半周 角度02 影响磁场对通电导线作用力大小和方向的因素 4．如图所示，当闭合开关时，导体棒运动。下列说法正确的是（     ） A．只改变电流方向，导体棒的运动方向会改变，说明通电导体在磁场中受力方向与电流方向有关 B．只改变磁场方向，导体棒的运动方向不变 C．增大电源电压，导体棒会运动得更慢 D．该实验装置的原理与电动机不同 5．如图所示是小明用磁体、线圈等器材自制的简易直流电动机。他将磁体的N极朝上，闭合开关、发现线圈开始转动，其原理是___________；随后他断开开关，将磁体的S极朝上放在原处，再闭合开关，发现线圈的转动方向与原来相反。请你根据以上实验步骤及现象，写出小明所探究的问题：___________。 6．某实验小组利用如图装置探究磁场对通电导体的作用。将一根导体棒ab放在蹄形磁体的磁场中，并与开关、滑动变阻器、电源串联成闭合电路。 实验操作步骤记录如下表： 实验次数 磁场方向 电流方向 导体棒运动方向 1 竖直向上 由a到b 向左运动 2 竖直向下 由a到b 向右运动 3 竖直向上 由b到a 向右运动 (1)分析实验1和2，可得出通电导体在磁场中受力方向与________有关；分析实验________两次实验，可得出受力方向与电流方向有关； (2)生活中的________（选填“电动机”或“发电机”）就是利用该实验原理工作的，工作时将电能转化为________能。 角度03 电动机的工作原理 7．手持小风扇的简化电路如图所示，下列说法正确的是（     ） A．电池的作用是为电动机提供电能 B．导线通常用半导体材料制成 C．电动机是将机械能转化为电能的装置 D．通电后电流从电池负极经电动机流向正极 8．如图为汽车启动的工作原理图。旋转汽车钥匙（闭合汽车内开关），电磁铁即具有磁性而把衔铁A吸下来，使动触点B与静触点C接触，电动机所在电路接通。AOB相当于一个绕O点转动的________。电动机启动时电流很大，其所在电路连接选用粗且短的导线可以减小导线的________。电动机是利用________（选填“电磁感应”或者“磁场对电流的作用”）的原理工作的。 9．如图所示，使线圈位于磁体两磁极间的磁场中。 (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，这是因为这个位置是线圈的平衡位置，此时线圈上下两个边所受的力大小______（选填“相等”或“不相等”）； (2)生活中的电动机能连续转动，是通过加入了______装置来实现这一目的的。 (3)我国新一代航空母舰“福建舰”（如图所示）装备了自主研发的电磁弹射系统。工作时，给弹射器滑块通电，它就可以在磁场的作用下急剧加速，牵引舰载机高速起飞。电磁弹射系统的工作原理是________________________________________________。 角度04 直流电动机的基本构造及工作示意图 10．如图，兴趣小组制作了一个电动机，给线圈通电，轻轻一推，线圈就会持续转动。下列关于电动机的说法不正确的有（　　） A．电动机主要由磁体和线圈组成 B．电动机主要把动能转化为电能 C．对调电源正、负极可以改变线圈的转动方向 D．电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的 11．如图所示，将自制的电动机接入电路，其中支架是__________（填“导体”或“绝缘体”）。给线圈通电后，线圈开始转动，要使线圈转动方向与原来转动的方向相反，可以采取的一条措施是_____________________。 12．【项目提出】小梦学习小组参加了制作电动机模型活动。 【项目实施】将一段漆包线绕成约为 3cm×2cm的矩形线圈，漆包线在线圈的两端各伸出约3cm，然后用小刀刮两端引线的漆皮，并将该线圈放在支架上、线圈两端的引线通过两个支架分别与电池的两极相连，如图所示、给线圈通电并用手轻推一下，线圈就会不停地转下去。 (1)为了使线圈能够持续转动，在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮，刮线的要求是 ，（选填“A”或“B”）； A．左端全部刮掉，右端全部刮掉 B．左端全部刮掉，右端只刮掉上半周 (2)若要改变线圈转动的方向，可以改变________的方向或改变_______的方向来实现； (3)若要改变线圈转动的速度，既可以改变磁场的强弱，还可以改变________大小。 角度05 直流电动机的转向与转速调节 13．2025年5月1日起，全国多地将正式实施电动车管理新规，其中只允许新国标电动自行车上路，要求车速不超过25km/h。如图所示是某品牌电动自行车的电路，当电动机转速超过一定值，电铃会自动报警，下列说法正确的是（　　） A．旋钮OP绕O点逆时针转动时，电动机转速变快 B．电磁铁E的右端为S极 C．触头F的材质为铜 D．左边电路电流较大时，电磁铁E的磁性较大，将F吸引过来，右边电路接通，电铃报警 14．新趋势跨学科实践如图示为某兴趣小组制作的简易电动机，其工作原理是______，要想改变线圈转动的方向，可采取的方法有：______（写一条即可）。请举出一个电动机在生活中的应用实例：______。 15．如图，是某小组同学制作的简易直流电动机模型，他们用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连；用漆包线绕一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴一端的全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮，将线圈放在支架上，位于蹄形磁体内部。 (1)直流电动机的工作原理是磁场对________有力的作用； (2)按他们这种方法刮漆，线圈在平衡位置时________（选填“自动改变线圈中的电流方向”或“切断线圈中的电流”），目的是使线圈能够持续转动； (3)如果将图中磁体的上下磁极调换一下，线圈转动的方向与原来转动的方向________（选填“相同”或“相反”）； (4)小组同学换用三节电池供电，发现线圈转速变快了。不改变电源电压，为方便调节线圈转动的速度，可以在电路中串联一个________（填元件名称）。 角度06 电动机工作时的能量转化 16．塔式起重机利用电动机通过滑轮组吊起重物。下列说法正确的是（     ） A．电动机可以将电能全部转化为机械能 B．滑轮组的机械效率可以达到100% C．吊起不同重物时滑轮组的机械效率相同 D．提高起重机的效率可以节能 17．如图所示，电动汽车充电时，将电能转化为______能储存起来，电动汽车的核心部件是电动机，电动机运行时将电能转化为______能，汽车刹车时，由于摩擦一部分机械能转化成了轮胎与地面间空气的______能。 18．实践小组制作了一个简易直流电动机模型，如图所示。以漆包线绕成的矩形线圈作为转子，线圈两端各拉出一段漆包线作为转轴，一端漆皮全部刮去，另一端只刮去上半周，将线圈放置在带有磁体的支架上，支架与电池两极相连。 (1)闭合开关，轻推线圈，线圈便能连续转动起来，这是因为通电线圈在____中受到力的作用。 (2)若要改变线圈转动的方向，除了改变磁场方向外，还可以改变___________。 (3)电动机工作时，主要把电能转化为____能。 角度07 扬声器和耳机的构造及原理 19．如图所示，某同学自制了一个扬声器，将线圈紧密粘贴在纸杯底部，在线圈上方放置一个强磁体，在线圈中通入交变电流后，纸杯振动发声。下列说法正确的是（   ） A．该扬声器的工作原理是电磁感应现象 B．磁场对线圈的力的方向随电流方向的改变而改变 C．扬声器工作时把机械能转化为电能 D．线圈中的电流不会产生磁场 20．如图是一种动圈式耳机的内部结构示意图。当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时，音圈带动音膜___________（选填“向左”“向右”或“左右往复”）运动。音圈之所以运动，是由于______对通电线圈有力的作用。 【例1】（2025·黑龙江哈尔滨·中考真题）下列实验装置能体现电动机工作原理的是（　　） A． B． C． D． 【深化点拨】 （1）考查电动机的工作原理，通电导体在磁场中受力运动，实现电能转化为机械能，实验装置电路内部要有电源。 （2）考查发电机的工作原理，电磁感应现象，实现机械能转化为电能，对应的实验装置配有灵敏电流计，不需要外接电源。 （3）考查电流的磁效应，通电螺线管周围产生磁场，可以制作电磁铁；电磁铁磁性强弱与电路中电流大小有关。 （4）考查电学基础实验的识别，能够区分电磁相关几个典型实验装置，分清各个实验对应的原理与能量转化情况。 【变式1-1】（2026·江苏无锡·中考真题）如下图所示，用漆包线绕成线圈，将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场。闭合开关，通电后的线圈将会（     ） A．静止不动 B．连续转动 C．往复摆动 D．水平运动 【变式1-2】（2025·湖北武汉·中考真题）如图所示是直流电铃的原理图。衔铁与弹性片相连，自然情况下弹性片是和螺钉接触的。 (1)闭合开关，电磁铁A端为________极，电磁铁吸引衔铁，敲击铃碗发声，此时电路中________电流通过，接着弹性片又和螺钉接触，如此往复。 (2)下列装置中和电铃一样也用到了电磁铁的是________（填序号）。 ①电磁起重机②小小电动机③电磁继电器 【变式1-3】（2026·吉林长春·中考真题）跨学科实践：制作简易直流电动机 【项目提出】 生活中有许多地方会用到直流电动机。小组同学利用直流电动机的工作原理，制作一台简易的直流电动机。 【项目分析】 (1)直流电动机主要由磁体和___________组成，工作时将___________能转化为机械能。 【项目实施】 (2)制作直流电动机需要以下材料：漆包线（刷有绝缘漆的铜导线）、提供电能的___________、磁体等。 (3)把漆包线绕成矩形线圈，作为转子。从线圈两端各拉出约2 cm的引线作为转轴，用小刀刮去引线的漆皮，把左端全部刮掉，右端只刮___________。 (4)如图，用导电性好且较硬的___________做两个支架固定在硬纸板上，两支架分别接入电路中，把线圈的引线搭接在支架上，线圈下放置一块磁体作为定子。 ⚡基础速刷 1．小电动机是将电能转化为机械能的装置，可以使转子转动更快的方法是（     ） A．增大电流 B．改变电流方向 C．减少线圈圈数 D．改变线圈缠绕方向 2．2026年1月，山西大学团队在《自然·传感》发表重大成果：在强磁场中首次观测到如图所示的双层石墨烯器件中的量子化“中国结”图案。关于该成果中提到的“强磁场”，下列说法正确的是（     ） A．磁场是由磁感线组成的 B．磁场方向由放在该点的小磁针决定 C．在磁场中撒入铁屑，铁屑周围存在磁场 D．在磁场中的通电线圈运动状态一定不会改变 3．如图所示，关于电与磁的现象，下列说法正确的是（     ） A．图甲：地球周围存在磁场，地磁的N极与地理的南极重合 B．图乙：增大导线中的电流时，通电螺线管两端小磁针的磁极方向会改变 C．图丙：扬声器和电动机的工作原理相同，都是利用磁场对通电导线有力的作用 D．图丁：闭合开关后，悬挂的导体棒将发生运动 4．手持小风扇的简化电路如图所示，按钮开关处的电流方向为_________（选填“从上到下”或“从下到上”）。电动机工作时主要将电能转化为_________能。 5．一个能吹冷热风的电吹风简化电路如图所示，图中A是电动机，B是电热丝，若闭合开关______，吹出的是冷风；闭合开关______，吹出的是热风。电动机工作时主要是将______能转化为______能。 6．在学习“电与磁”后，小段拿来一根已连接导线的导体棒ab做了如下实验研究，按如图所示正确连接电路。 (1)为了使该实验顺利进行，装置中的导体棒ab应选用轻质的________（选填“铁棒”或“铝棒”）； (2)闭合开关前，导体棒ab静止，闭合开关后，导体棒ab向右运动，说明磁场对通电导体有力的作用，________是利用这一原理制作而成的； (3)若仅将磁体的N、S极对调，导体棒ab会向________（选填“左”或“右”）摆动，说明通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关； (4)若保持磁场方向不变，将电源正负极对调后接入电路，闭合开关，发现导体棒ab向左运动，这表明通电导体在磁场中的受力方向与________有关。 🚀能力跃升 7．中国高铁已经成为世界瞩目的一张名片。中非共建铁路始于中国提出的“一带一路”倡议，目前中非共建铁路已经超过1万公里。高铁包含许多物理知识，如：高铁的运动靠电动机驱动。下列判断正确的是（     ） A．电动机的工作原理主要是电流的磁效应 B．与热机相比，电动机效率较低 C．电动机正常工作时，主要是将机械能转化为电能 D．电动机中线圈的受力方向与电流方向有关 8．下列图中对应的物理知识正确的是（     ） A．甲图，奥斯特实验说明电流周围有磁感线 B．乙图，闭合开关，电磁铁右端为N极 C．丙图，要使自制电动机持续转动，就要将两侧的绝缘层全刮掉 D．丁图，说明异名磁极相互排斥 9．小王购买了如图甲所示的可调节风力的电扇，当电流变大时，风力变大。图乙是其用于调节风力的电位器结构图，a、b、c是它的三个接线柱，a、c分别与弧形电阻丝的两端相连，b与金属滑片相连。转动旋钮，滑片在弧形电阻丝上滑动即可调节风力大小。电位器与风扇中的电动机是______（选填“串联”或“并联”）的，电动机的工作原理是：通电导体在______中受力运动．若将______接线柱接入电路，逆时针旋转电位器的滑片，风力变大。 10．我国磁悬浮技术世界领先，图1为常导磁吸悬挂式列车，原理如图2，图2中通电螺线管的下端为______极（选填“N”或“S”）；根据图3，判定图2中a为______极（选填“正”或“负”）。图4为列车推进的原理图，线框abcd通有电流，ad边处于方向垂直纸面向里的磁场中，受到向右的磁场力；bc边处于方向______（选填“A．垂直纸面向里”“B．垂直纸面向外”“C．沿纸面向右”）磁场中，也受到向右的磁场力；列车前进过程中，______（选填“A．机械能转化为电能”或“B．电能转化为机械能”）以上两空均只填相应符号。 11．按要求完成下列问题。 (1)图（1）中，向外拉针管活塞，瓶内刚停止沸腾的水再次沸腾，说明水的沸点_______（选填“降低”或“升高”）。 (2)图（2）中导体棒ab采用空心铜棒，而不用实心的是为了_______铜棒的惯性，闭合开关，此时虚线框中的装置与_______（选填“电动机”或“发电机”）的能量转化相同。 (3)图（3）中B烧瓶内煤油温度更高，是因为在电流和时间相同时，铜丝的电阻比镍铬合金丝的电阻_______。 🌟思维挑战 12．如图，物理的课本插图蕴含着丰富的知识，下列关于这些插图的理解，说法正确的是（　　） A．甲图是通电螺线管周围铁屑的分布，可以说明磁感线是真实存在的 B．乙图所示电路可以探究电磁铁的磁性强弱跟线圈匝数的关系 C．丙图可以表示汽油机的压缩冲程 D．丁图将电源的正负极和磁体磁极同时对调，可使导体棒ab反向运动 13．如图所示，学校的物理兴趣小组用漆包线自制了一个简易电动机，甲图是电路图，乙图是他们绕制的线圈，线圈的下方是一强磁铁，漆包线在线圈的两端各伸出约5cm，将电路的两端分别接在铁圈A、B上，A、B固定在木支架上，下列说法正确的是（　　） A．若要该电动机持续转动起来必须用小刀将一端漆包线全部刮掉，另一端刮掉半周 B．电动机的工作原理是电磁感应 C．如果同时改变电流方向和磁场方向，电动机的转动方向改变 D．移动滑动变阻器滑片不能改变电动机的转速 14．物理老师打开电流表的外壳让同学们观察电流表内部结构，其结构示意图如图甲所示，给线圈通入电流后，线圈会沿顺时针转动。若撤去磁体，再给电表线圈通入大小和方向均相同的电流，指针将________（选填“不动”“顺时针转动”或“逆时针转动”）；若将磁铁两个磁极对调，再给线圈通入大小相同方向相反的电流，电表指针将沿________（选填“顺”或“逆”）时针转动。把线圈拆出来，其侧面示意图如图乙所示，若通入图中标注方向的电流，它的A端是________（选填“N”或“S”）极。 15．林红用一个铁钉、一节电池、一根电线和一个纽扣强磁铁，可组装成一个演示用的简易电动机，组装过程如图甲、乙、丙所示。 (1)如图乙所示，林红把铁钉和纽扣强磁铁连起来后就能竖直地吸在电池的正极上，若磁铁的N极朝上，S极朝下，则磁化后的铁钉的尖端为____（选填“N”或“S”）极； (2)如图丙所示，林红用电线把电池的负极和磁铁连接起来，就有电流通过磁铁和铁钉，通过铁钉的电流方向是____（选填“向上”或“向下”），磁铁上的电流由于受到____作用而带动铁钉开始旋转； (3)这个简易电动机工作时，将电能转化为____能，若它的输入功率为2.0W，效率为60%，则输出功率为____W； (4)林红在演示时，若要改变铁钉的转动方向，可以改变____方向．电动机转动起来后，电线下端应间歇性地接触磁铁，这样做的好处是______（写出一条即可）。（提示：干电池通过的电流不允许长时间超过0.6A；磁铁磁性随温度升高而减弱。） 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第20.4节 电动机 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 磁场对通电导体的作用 考点02 电动机 03 避坑指南·解题通法 角度01 探究磁场对电流的力的作用 角度02 影响磁场对通电导线作用力大小和方向的因素 角度03 电动机的工作原理 角度04 直流电动机的基本构造及工作示意图 角度05 直流电动机的转向与转速调节 角度06 电动机工作时的能量转化 角度07 扬声器和耳机的构造及原理 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.知道电动机原理：通电线圈在磁场中受力转动。 2.理解换向器的作用：线圈刚转过平衡位置时，及时改变线圈中的电流方向，使线圈持续转动。 3.明确电动机能量转化：电能转化为机械能。 1.通电导体在磁场受力方向，与电流方向、磁场方向两者有关；只改变其中一个，受力方向反向；两者同时改变受力方向不变。 2.平衡位置：线圈平面与磁感线垂直的位置；线圈到此位置受力平衡。 3.换向器是电动机关键部件，没有换向器线圈只能摆动，不能连续旋转。 知识导图 考点01 磁场对通电导体的作用 1、磁场对通电导线的作用：通电导线在磁场中会受到力的作用（通电导线在磁场中受到磁力的作用，发生运动）。磁力的方向和电流方向、磁场方向有关。 2、磁场对通电线圈的作用 （1）通电线圈在磁场中受力会发生转动，但不能持续转动。 （2）如果不能使通过线圈的电流发生改变，通电线圈则不能持续的转动下去。 3、探究磁场对通电导线的作用 （1）实验器材：马蹄磁铁，导线，导轨，电源，开关 （2）实验步骤： 步骤1：把导线放在磁场里，接通电源，让电流通过导线，会发现导线会运动，说明通电导线在磁场中受到力的作用。 步骤2：把电源的正负极对调后接入电路，使通过导线的电流方向与原来相反，观察这时导线的运动方向。 步骤3：保持电源的正负极不变，对调磁体的磁极，使磁场的方向与原来相反，观察这时导线的运动方向。 步骤4：同时改变电流的方向与磁场的方向，观察这时导线的运动方向；由此实验可以验证通电导线在磁场中受到力的作用及受力的方向与电流方向、磁场方向的关系。 （3）实验结论：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。 4、磁场对通电线框的作用：把线框放在磁场中，接通电源，让电流通过线框，会观察到通电线框在磁场中发生转动，但通电线框在磁场里只是转过一个角度，不能持续转动。 【深化点拨】 1．磁场对通电导线的作用解题方法点拨 （1）通电导体在磁场中要受力而运动，通电导体在磁场中所受磁场力的大小与通过导体的电流大小和磁场的强弱有关，通过导体的电流越大，磁场越强，导体受到的磁场力就越大。 （2）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。 （3）通电导线在磁场中的受力情况与磁感线的方向、电流方向以及它们之间的相对位置有关。当通电导线与磁感应方向平行时，通电导线不受力，当通电导线与磁场方向垂直时，受力最大。 2．通电导线在磁场中的受力情况判定：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。‌ 1．如图所示实验中，闭合开关后，金属杆向右运动。下列操作能让金属杆向左运动的是（     ） A．改变电流大小 B．改变电流方向 C．改变磁场强弱 D．改变金属杆长度 【答案】B 【详解】A．通电导体在磁场中受力的方向与磁场的方向和电流方向有关，且两个因素只改变其中一个，金属杆受力方向才会发生改变，改变电流大小，不能改变导体的受力方向，故A不符合题意； B．改变电流方向，磁场的方向不变，可以改变导体受力的方向，可以使金属杆向左运动，故B符合题意； C．改变磁场强弱，没有改变磁场方向和电流的方向，因此不能改变金属杆受力的方向，故C不符合题意； D．改变金属杆长度，不能改变电流的方向和磁场的方向，因此不能改变金属杆受力的方向，故D不符合题意。 故选B。 2．在如图所示实验装置，闭合开关后静止在金属支架上的轻质铝管ab会朝左运动，说明通电导体在磁场中________（选填“有”或“无”）受到力的作用；若只将电源的正负极互换，则ab铝管运动方向与原来的________（选填“相同”或“相反”）。实验中的原理可应用于________（选填“发电机”或“电动机”）。 【答案】 有 相反 电动机 【详解】开关闭合后，导体中有电流通过，导体运动起来，说明通电导体在磁场中受到力的作用。 若只将电源的正负极互换，通电导体中的电流方向发生改变，可以使ab铝管运动方向发生改变，与原来的运动方向相反；电动机是根据这个原理制成的。 3．如图所示，是小明同学探究“通电导线在磁场中受力情况”的实验，请回答下列问题： (1)若想要让导体棒 ab的运动方向与原来运动的方向相反，则他接下来可行的实验操作是：_____________（写一种即可）。 (2)若想要让导体棒 ab的运动速度更快，使得实验效果更明显，则他接下来可行的实验改进方案是：______________（写一种即可）。 【答案】(1)对调电源正负极/对调磁体N、S极 (2)换用磁性更强的磁体/增大电源电压 【详解】（1）受力方向由电流方向和磁场方向共同决定，只改变其中一个因素，受力方向就会反向，因此可以通过对调电源正负极改变电流方向，或是对调磁极改变磁场方向，实现运动方向反向。 （2）受力大小和电流大小、磁场强弱有关，电流越大、磁场越强，导体受力越大，运动速度越快，因此可以换电压更高的电源增大电流，或是换磁性更强的磁体增强磁场，让实验效果更明显。 考点02 电动机 1、电动机 电动机构造 转子—转动的线圈；定子—固定不动的磁体 工作原理 根据通电线圈在磁场中受力的作用而发生转动的原理制成的 线圈在磁场中的转动 通电后的线圈会转动，转过平衡位置后，受到的力要阻碍它的转动，故线圈又会减速至零，向反方向转动，这样线圈在平衡位置左右来回摆动，慢慢停下来，最后停在平衡位置 使线圈连续转动的方法 方法一：当线圈越过平衡位置后停止对线圈供电，让线圈靠惯性转过后半周。但因为后半周线圈不受力的作用，故这种方法线圈的转动不稳定，动力弱。 方法二：在线圈转动的后半周，设法改变电流方向，使线圈在后半周也获得同转动方向相同的动力，这样线圈会平稳、有力地转动下去。实际的电动机就是采用该方法使线圈连续转动的，实现该目的的装置叫换向器。 换向器 当线圈转过平衡位置时，改变线圈中的电流方向，从而使线圈获得同转动方向相同的力，能持续转动下去 电动机中的能量转化 电动机在使用过程中，主要将电能转化为机械能对外做功 电动机优点 结构简单、体积小、效率高、制造方便、污染较小，种类繁多，能满足各种不同的需求 电动机的应用 家庭生活中的电风扇、冰箱、洗衣机、电动自行车以及一些电动玩具中都应用到了电动机；在工农业生产中，机床、水泵需要电动机带动，电力机车、电梯需要电动机牵引 2、扬声器：扬声器俗称“喇叭”，是十分常见的把电信号转换成声信号的装置，在发声的电子设备中都能见到它。扬声器主要由磁铁、线圈、锥形纸盆等构成。当通入大小和方向不断变化的电流时，线圈会受到大小和方向不断变化的磁场的作用力从而发生振动，并带动相连的纸盆振动发声。 （1）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。 （4）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。 3、左手定则：把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，手心面向N极（叉进点出），四指指向电流所指方向，则大拇指的方向就是导体受力的方向。 【深化点拨】 1．电动机工作原理解题思路点拨 （1）电动机是根据通电线圈在磁场中受到力的作用而发生转动的原理制成的；电流产生磁场原理的变形（电流产生磁场），一个通电线圈相当于一个具有NS极的磁体，形成电磁力。 （2）电动机是将电能转化为机械能的装置。 2．换向器的构造及作用 （1）换向器的构造：两个铜半环跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘，两个电刷分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路； （2）换向器的作用是每转到平衡位置时都能自动改变线圈中电流方向，使直流电动机向一个方向持续转动下去。 3．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。 1．如图所示，小明在跨学科实践课上自制了一台电动机。关于该装置的分析，下列说法正确的是（　　） A．支架A、B均为绝缘体 B．线圈转动是磁场对电流的作用 C．电动机工作时将机械能转化为电能 D．同时调换磁极和电源正负极后转动方向相反 【答案】B 【详解】A．该装置需要给线圈通电才能工作，因此支架A、B需要导电，应为导体，故A错误； B．电动机的工作原理就是磁场对通电电流有力的作用，线圈在此作用下转动，故B正确； C．电动机工作时消耗电能，得到机械能，是将电能转化为机械能，故C错误； D．线圈转动方向与电流方向、磁场方向都有关，若同时调换磁极和电源正负极，磁场方向和电流方向均改变，线圈的受力方向不变，转动方向不变，故D错误。 故选B。 2．如图是扬声器的示意图，工作时，变化的音频电流通过线圈，线圈在磁场中受到______的作用，从而带动纸盆振动；当线圈中电流的频率变低，纸盆振动变慢，声音音调______（选填“变高”或“变低”）；若给线圈通入恒定的直流电，纸盆______（选填“能”或“不能”）持续振动。 【答案】 力 变低 不能 【详解】扬声器工作时，变化的音频电流通过线圈，线圈在磁场中受到力的作用，从而带动纸盆振动发声；音调由振动频率决定，频率越低，音调越低。当线圈中电流的频率变低，纸盆振动变慢，声音音调变低；若给线圈通入恒定的直流电，线圈受到的磁场力方向不变，只能向一个方向运动，无法来回振动，因此纸盆不能持续振动。 电动机的综合应用及解题步骤 1.影响通电导线在磁场中受力方向的分析，解题步骤： （1）看清条件：题目中是否只改变了电流方向，或者只改变了磁场（磁极）方向。 （2）判定法则：只改变其中一个因素（电流方向或磁场方向），导体的受力方向就会反向；如果两个因素同时改变，导体的受力方向不变。 （3）特殊状态：如果导线中的电流方向与磁场方向平行，导线不受磁场力。 2.直流电动机“线圈卡死/不转”的故障排查，解题步骤： （1）检查电源和电路：电压是否过低，或者导线是否接触不良，导致电流太小，磁场力不足以克服摩擦力。 （2）检查磁场强弱：磁铁的磁性是否太弱。 （3）寻找平衡位置（核心考点）：线圈是否刚好处于平衡位置（即线圈平面与磁感线垂直的位置）。在这个位置上，线圈两边受到的力刚好相互抵消。 （4）验证方法：用手轻轻拨动一下线圈。如果拨动后线圈能正常转动，就证明线圈刚才刚好卡在了平衡位置。 3.换向器作用的场景应用题，解题步骤： （1）找准时机：线圈刚转过平衡位置时。 （2）描述动作：两个半圆环（换向器）自动改变了线圈中的电流方向。 （3）得出结论：线圈受力方向随之改变，从而使线圈能持续沿同一个方向转动。 (注意：表述时一定要说“刚转过平衡位置时”，不能说是“在平衡位置时”) 角度01 探究磁场对电流的力的作用 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形磁体中间时，惊讶地发现灯丝在晃动。关于这种现象，下列说法正确的是（　　） A．灯丝晃动是一种电流的磁现象 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】ACD．将有电流通过的灯丝置于磁场中，发现灯丝晃动，说明通电导体在磁场中受到力的作用，同时说明受力方向是变化的，进一步说明灯丝中电流的方向也在不断改变，灯通过的电流为交流电，故AC错误，D正确； B．灯丝晃动是磁场对电流的作用，该过程中电能转化成了机械能，故B错误。 故选D。 2．如图所示，通电导线在磁场中受力的方向跟磁场方向和_______方向有关；利用这一原理可以制成_______（选填“发电机”或“电动机”）；若改变磁场方向，导线的受力方向将_______。 【答案】 电流 电动机 改变 【详解】根据通电导体在磁场中受力的实验结论，通电导线在磁场中受力方向与磁场方向和电流方向两个因素有关； 该原理中，通电导线获得机械能运动，将电能转化为机械能，电动机就是利用这个原理制成的； 电流方向不变时，通电导线的受力方向随磁场方向改变而改变，因此仅改变磁场方向，导线受力方向会发生改变。 3．利用图甲所示的装置“探究磁场对通电直导线的作用”。 (1)如图甲中，应在M、N之间接入_________，装置中的导体棒应选用轻质的_________（选填“铁棒”或“铝棒”）。 (2)如图乙中，磁体间磁场的磁感线方向都是从磁体N极水平指向S极，且线圈所处的空间磁场强弱是恒定不变的。通电后若cd段导线受磁场力的方向为竖直向下，则ab段导线所受磁场力的方向是竖直向上，这两个力_________（选填“是”或“不是”）一对平衡力。 (3)小明自制了一个简易直流电动机，如图丙所示，将线圈漆包线两端的漆全部刮去后，用导电支架托住，放入磁场中。闭合开关，发现线圈不能持续转动，只能在平衡位置附近摆动。为了使线圈能持续转动，下列哪些刮漆方法是正确的_________。 A．两侧全刮 B．一侧全刮，另一侧刮半周 C．两侧均刮上半周 D．一侧刮上半周，一侧刮下半周 【答案】(1) 电源 铝棒 (2)不是 (3)BD 【详解】（1）本实验探究磁场对通电直导线的作用，需要给导体棒通电，因此M、N之间需要接入电源。 铁棒会被磁体吸引，干扰实验效果，铝棒不会被磁体吸引，因此选用铝棒。 （2）一对平衡力需要满足：作用在同一物体、大小相等、方向相反、作用在同一直线上。本题中ab段受力向上、cd段受力向下，两个力方向虽然相反，但不作用在同一直线上，因此不是一对平衡力。 （3）要让线圈持续转动，需要在线圈转过平衡位置后，改变线圈中电流方向，或是切断电流依靠惯性让线圈继续转过平衡位置： A. 两侧全刮：就是题目中不能持续转动的情况，线圈转过平衡位置后受力反向，会停止转动，故A错误； B. 一侧全刮，另一侧刮半周：半周通电受力转动，另半周断电，依靠惯性转过平衡位置，能持续转动，故B正确； C. 两侧均刮上半周：线圈转到下半周时电路完全断开，会停止转动，故C错误； D. 一侧刮上半周，一侧刮下半周：线圈转过半周后，电流方向自动改变，受力方向随之调整，能持续转动，故D正确。 故选BD。 角度02 影响磁场对通电导线作用力大小和方向的因素 4．如图所示，当闭合开关时，导体棒运动。下列说法正确的是（     ） A．只改变电流方向，导体棒的运动方向会改变，说明通电导体在磁场中受力方向与电流方向有关 B．只改变磁场方向，导体棒的运动方向不变 C．增大电源电压，导体棒会运动得更慢 D．该实验装置的原理与电动机不同 【答案】A 【详解】A．通电导体在磁场中的受力方向与电流方向、磁场方向都有关；只改变电流方向，导体棒运动方向改变，能说明受力方向与电流方向有关，故A正确； B．只改变磁场方向，通电导体的受力方向会改变，导体棒运动方向也会改变，故B错误； C．增大电源电压，电路中电流变大，导体受到的磁场力变大，导体棒会运动得更快，故C错误； D．该实验原理就是通电导体在磁场中受力运动，和电动机的工作原理相同，故D错误。 故选A。 5．如图所示是小明用磁体、线圈等器材自制的简易直流电动机。他将磁体的N极朝上，闭合开关、发现线圈开始转动，其原理是___________；随后他断开开关，将磁体的S极朝上放在原处，再闭合开关，发现线圈的转动方向与原来相反。请你根据以上实验步骤及现象，写出小明所探究的问题：___________。 【答案】 通电导体在磁场中受力运动 通电导体在磁场中受力方向与什么因素有关？ 【详解】直流电动机的工作原理是：通电线圈在磁场中会受到力的作用而发生转动。 本实验中，小明只改变了磁体的磁极方向（即磁场方向），观察到线圈转动方向随之改变，因此他探究的问题是：通电导体在磁场中受力方向与什么因素有关？ 6．某实验小组利用如图装置探究磁场对通电导体的作用。将一根导体棒ab放在蹄形磁体的磁场中，并与开关、滑动变阻器、电源串联成闭合电路。 实验操作步骤记录如下表： 实验次数 磁场方向 电流方向 导体棒运动方向 1 竖直向上 由a到b 向左运动 2 竖直向下 由a到b 向右运动 3 竖直向上 由b到a 向右运动 (1)分析实验1和2，可得出通电导体在磁场中受力方向与________有关；分析实验________两次实验，可得出受力方向与电流方向有关； (2)生活中的________（选填“电动机”或“发电机”）就是利用该实验原理工作的，工作时将电能转化为________能。 【答案】(1) 磁场方向 1、3 (2) 电动机 机械 【详解】（1） 实验1和2中，电流方向相同，只有磁场方向不同，导体棒的受力（运动）方向不同，因此可得出通电导体在磁场中受力方向与磁场方向有关。 要探究受力方向与电流方向的关系，需要控制磁场方向不变，改变电流方向，实验1、3满足条件：磁场方向相同，电流方向不同，因此分析1、3两次实验可得到对应结论。 （2）该实验的原理是通电导体在磁场中受到力的作用，生活中的电动机就是利用该原理工作的，电动机工作时将电能转化为机械能；发电机的原理是电磁感应，不符合该实验原理。 角度03 电动机的工作原理 7．手持小风扇的简化电路如图所示，下列说法正确的是（     ） A．电池的作用是为电动机提供电能 B．导线通常用半导体材料制成 C．电动机是将机械能转化为电能的装置 D．通电后电流从电池负极经电动机流向正极 【答案】A 【详解】A．电池是电路中的电源，作用是为用电器提供电能，故A正确； B．导线需要良好导电性，一般用铜、铝等导体材料制成，半导体多用于制造电子元器件，故B错误； C．电动机工作时消耗电能，输出机械能，是将电能转化为机械能的装置，故C错误； D．在电源外部，电流方向为从电池正极流出，经用电器后回到电池负极，故D错误。 故选A。 8．如图为汽车启动的工作原理图。旋转汽车钥匙（闭合汽车内开关），电磁铁即具有磁性而把衔铁A吸下来，使动触点B与静触点C接触，电动机所在电路接通。AOB相当于一个绕O点转动的________。电动机启动时电流很大，其所在电路连接选用粗且短的导线可以减小导线的________。电动机是利用________（选填“电磁感应”或者“磁场对电流的作用”）的原理工作的。 【答案】 杠杆 电阻 磁场对电流的作用 【详解】[1]能绕固定点转动的硬棒叫做杠杆，AOB能够绕O点转动，所以AOB相当于一个绕O点转动的杠杆。 [2]在导线材料一定时，长度越小、横截面积越大，导线的电阻越小。电动机启动时电流很大，选用粗且短的导线可以减小导线的电阻。 [3]电动机是利用通电导体在磁场中受力转动的原理工作的，也就是磁场对电流有力的作用，所以这里应选“磁场对电流的作用”。 9．如图所示，使线圈位于磁体两磁极间的磁场中。 (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，这是因为这个位置是线圈的平衡位置，此时线圈上下两个边所受的力大小______（选填“相等”或“不相等”）； (2)生活中的电动机能连续转动，是通过加入了______装置来实现这一目的的。 (3)我国新一代航空母舰“福建舰”（如图所示）装备了自主研发的电磁弹射系统。工作时，给弹射器滑块通电，它就可以在磁场的作用下急剧加速，牵引舰载机高速起飞。电磁弹射系统的工作原理是________________________________________________。 【答案】(1)相等 (2)换向器 (3)通电导体在磁场中受到力的作用 【详解】（1）图乙位置，线圈处于平衡位置，由于电流大小相等，方向相反，故受力大小相等，方向相反，则受力平衡。 （2）换向器可以在线圈刚转过平衡位置时改变线圈中电流的方向，改变线圈受力情况，使线圈持续转动。 （3）当给弹射器滑块通入强大电流后，其在所处的磁场环境中会受到相应的电磁力，能产生足够大的推力让滑块连同舰载机快速加速，进而达成弹射起飞的目的，电磁弹射系统的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用。 角度04 直流电动机的基本构造及工作示意图 10．如图，兴趣小组制作了一个电动机，给线圈通电，轻轻一推，线圈就会持续转动。下列关于电动机的说法不正确的有（　　） A．电动机主要由磁体和线圈组成 B．电动机主要把动能转化为电能 C．对调电源正、负极可以改变线圈的转动方向 D．电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的 【答案】B 【详解】ABD．电动机的工作原理是，通电导体在磁场中受力的作用，所以电动机主要由磁体和线圈组成，工作时主要把电能转化为机械能，故AD正确，B错误； C．通电线圈在磁场中受到力的方向与电流方向有关，对调电源正、负极，改变了线圈中的电流方向，可以改变线圈的转动方向，故C正确。 本题选择描述错误的，故选B。 11．如图所示，将自制的电动机接入电路，其中支架是__________（填“导体”或“绝缘体”）。给线圈通电后，线圈开始转动，要使线圈转动方向与原来转动的方向相反，可以采取的一条措施是_____________________。 【答案】 导体 磁体的磁极上下调换（或调换导线所接的电源两极） 【详解】电动机的原理是通电导体在磁场中受力运动。由图可知，支架与电池构成闭合回路，故支架应是导体。 线圈转动的方向与闭合回路中的电流方向和磁场方向有关，故可采用调换电源正负极，或调换磁体的N、S极。 12．【项目提出】小梦学习小组参加了制作电动机模型活动。 【项目实施】将一段漆包线绕成约为 3cm×2cm的矩形线圈，漆包线在线圈的两端各伸出约3cm，然后用小刀刮两端引线的漆皮，并将该线圈放在支架上、线圈两端的引线通过两个支架分别与电池的两极相连，如图所示、给线圈通电并用手轻推一下，线圈就会不停地转下去。 (1)为了使线圈能够持续转动，在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮，刮线的要求是 ，（选填“A”或“B”）； A．左端全部刮掉，右端全部刮掉 B．左端全部刮掉，右端只刮掉上半周 (2)若要改变线圈转动的方向，可以改变________的方向或改变_______的方向来实现； (3)若要改变线圈转动的速度，既可以改变磁场的强弱，还可以改变________大小。 【答案】(1)B (2) 电流 磁场 (3)电流 【详解】（1）在制作简易电动机模型时，将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮半周，这样在一个半周内受到磁场的力的作用而转动，另一个半周利用惯性转动，若两端的漆皮都全部刮掉，线圈就不能持续转动，故A不符合题意，B符合题意。 故选B。 （2）[1][2]若要改变线圈转动的方向，需要改变线圈受力方向，可以改变电流的方向或改变磁场的方向来实现。 （3）若要改变线圈转动的速度，需要改变线圈受力的大小，既可以改变磁场的强弱，还可以改变电流的大小。 角度05 直流电动机的转向与转速调节 13．2025年5月1日起，全国多地将正式实施电动车管理新规，其中只允许新国标电动自行车上路，要求车速不超过25km/h。如图所示是某品牌电动自行车的电路，当电动机转速超过一定值，电铃会自动报警，下列说法正确的是（　　） A．旋钮OP绕O点逆时针转动时，电动机转速变快 B．电磁铁E的右端为S极 C．触头F的材质为铜 D．左边电路电流较大时，电磁铁E的磁性较大，将F吸引过来，右边电路接通，电铃报警 【答案】D 【详解】A．旋钮绕点逆时针转动时，滑动变阻器接入电路的电阻长度变长，总电阻变大，左侧电路电流变小，电动机功率减小，转速变慢，故A错误； B．根据安培定则（右手螺旋定则），电流从电磁铁左端流入，结合绕线方向可判断：电磁铁左端为极，右端为极，故B错误； C．电磁铁只能吸引铁磁性材料，铜不能被电磁铁吸引，因此触头F不能用铜制作，故C错误； D．电磁铁磁性强弱与电流大小有关，电流越大磁性越强。当电动车转速过快时，左侧电路电流较大，电磁铁磁性足够强，吸引触头，接通右侧电铃电路，电铃报警，符合装置工作原理，故D正确。 故选D。 14．新趋势跨学科实践如图示为某兴趣小组制作的简易电动机，其工作原理是______，要想改变线圈转动的方向，可采取的方法有：______（写一条即可）。请举出一个电动机在生活中的应用实例：______。 【答案】 通电线圈在磁场中受力转动 对调电源的正、负极 电风扇 【详解】[1]电动机是利用通电导线在磁场中受力转动的原理工作的。当线圈中有电流通过时，在磁力的作用下线圈会发生转动，从而实现电能向机械能的转化。 [2]通电导体在磁场中受力的方向由电流方向和磁场方向两个因素共同决定，若想改变线圈转动方向则可以改变电流方向或改变磁场方向，即可以调换电源的正、负极。 [3]电风扇是电动机在生活中的应用实例之一。 15．如图，是某小组同学制作的简易直流电动机模型，他们用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连；用漆包线绕一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴一端的全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮，将线圈放在支架上，位于蹄形磁体内部。 (1)直流电动机的工作原理是磁场对________有力的作用； (2)按他们这种方法刮漆，线圈在平衡位置时________（选填“自动改变线圈中的电流方向”或“切断线圈中的电流”），目的是使线圈能够持续转动； (3)如果将图中磁体的上下磁极调换一下，线圈转动的方向与原来转动的方向________（选填“相同”或“相反”）； (4)小组同学换用三节电池供电，发现线圈转速变快了。不改变电源电压，为方便调节线圈转动的速度，可以在电路中串联一个________（填元件名称）。 【答案】(1)通电导体 (2)切断线圈中的电流 (3)相反 (4)滑动变阻器 【详解】（1）直流电动机的工作原理是：磁场对通电导体有力的作用，使线圈转动。 （2）该简易设计中，线圈一端只刮半周漆皮，当线圈转到平衡位置时，未刮漆的绝缘部分接触支架，会切断线圈中的电流，线圈依靠惯性转过平衡位置，保证线圈持续转动。 （3）线圈转动方向与磁场方向、电流方向有关，调换磁体磁极改变了磁场方向，因此线圈转动方向会与原来相反。 （4）滑动变阻器可以通过改变接入电阻改变电路电流大小，从而改变线圈受力、调节转动速度，不改变电源电压时，串联滑动变阻器即可实现转速调节。 角度06 电动机工作时的能量转化 16．塔式起重机利用电动机通过滑轮组吊起重物。下列说法正确的是（     ） A．电动机可以将电能全部转化为机械能 B．滑轮组的机械效率可以达到100% C．吊起不同重物时滑轮组的机械效率相同 D．提高起重机的效率可以节能 【答案】D 【详解】A．电动机工作时电流存在热效应，部分电能会转化为内能，无法将电能全部转化为机械能，故A错误； B．滑轮组工作时需克服动滑轮重力、摩擦、绳重做额外功，有用功始终小于总功，由可知机械效率不可能达到100%，故B错误； C．不计绳重和摩擦时滑轮组机械效率，动滑轮重力不变，吊起的物重不同时，机械效率不同，故C错误； D．机械效率越高，完成相同有用功时消耗的总功越少，因此提高起重机效率可以节能，故D正确。 故选D。 17．如图所示，电动汽车充电时，将电能转化为______能储存起来，电动汽车的核心部件是电动机，电动机运行时将电能转化为______能，汽车刹车时，由于摩擦一部分机械能转化成了轮胎与地面间空气的______能。 【答案】 化学 机械 内 【详解】电动汽车充电时，电池内部发生化学反应，电能转化为化学能储存起来；电动机运行时，利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作，电能转化为机械能，驱动汽车车轮转动；汽车刹车时，刹车片与刹车部件、轮胎与地面摩擦，车辆的机械能转化为内能，使车辆停下。 18．实践小组制作了一个简易直流电动机模型，如图所示。以漆包线绕成的矩形线圈作为转子，线圈两端各拉出一段漆包线作为转轴，一端漆皮全部刮去，另一端只刮去上半周，将线圈放置在带有磁体的支架上，支架与电池两极相连。 (1)闭合开关，轻推线圈，线圈便能连续转动起来，这是因为通电线圈在____中受到力的作用。 (2)若要改变线圈转动的方向，除了改变磁场方向外，还可以改变___________。 (3)电动机工作时，主要把电能转化为____能。 【答案】(1)磁场 (2)电流的方向 (3)机械 【详解】（1）电动机的原理是通电导体在磁场中受到力的作用。 （2）电动机的转动方向与磁场方向和电流方向有关，所以可以改变电流的方向来改变线圈转动的方向。 （3）电动机工作时，消耗电能，获得机械能，主要是将电能转化为机械能。 角度07 扬声器和耳机的构造及原理 19．如图所示，某同学自制了一个扬声器，将线圈紧密粘贴在纸杯底部，在线圈上方放置一个强磁体，在线圈中通入交变电流后，纸杯振动发声。下列说法正确的是（   ） A．该扬声器的工作原理是电磁感应现象 B．磁场对线圈的力的方向随电流方向的改变而改变 C．扬声器工作时把机械能转化为电能 D．线圈中的电流不会产生磁场 【答案】B 【详解】A．电磁感应是发电机的工作原理，扬声器的工作原理是通电导体在磁场中受力，故A错误； B．通电导体在磁场中受力的方向与电流方向有关，本装置磁场方向不变，通入交变电流时，电流方向不断改变，线圈受力方向也随电流方向改变而改变，进而带动纸杯振动发声，故B正确； C．扬声器工作时，是将电能转化为纸杯振动的机械能，故C错误； D．根据电流的磁效应，通电线圈周围一定会产生磁场，故D错误。 故选B。 20．如图是一种动圈式耳机的内部结构示意图。当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时，音圈带动音膜___________（选填“向左”“向右”或“左右往复”）运动。音圈之所以运动，是由于______对通电线圈有力的作用。 【答案】 左右往复 磁场 【详解】[1][2]当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时，因为音圈电流方向改变，音圈在磁场中受力的方向改变，音圈带动音膜左右往复运动；音圈之所以运动，是由于磁场对通电导体有力的作用。 【例1】（2025·黑龙江哈尔滨·中考真题）下列实验装置能体现电动机工作原理的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成的。 A．开关闭合后，通电导体受到磁场的作用，可以在导轨上运动，将电能转化为机械能，这符合电动机的工作原理，故A符合题意； B．电源、开关、滑动变阻器、定值电阻和电流表串联，电压表并联在定值电阻两端，此实验为测量定值电阻的阻值或探究电流与电压、电阻关系的实验，故B不符合题意； C．闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中会产生电流，这是电磁感应现象，是发电机的工作原理，故C不符合题意； D．闭合开关，通电螺线管中有电流流过时，会产生磁性，吸引悬挂的铁块，利用的是电流的磁效应，通过滑动变阻器改变电路中的电流，观察悬挂的铁块弹簧的伸长量判断磁性的强弱，可以研究电磁铁磁性的强弱与电流大小的关系，故D不符合题意。 故选A。 【深化点拨】 （1）考查电动机的工作原理，通电导体在磁场中受力运动，实现电能转化为机械能，实验装置电路内部要有电源。 （2）考查发电机的工作原理，电磁感应现象，实现机械能转化为电能，对应的实验装置配有灵敏电流计，不需要外接电源。 （3）考查电流的磁效应，通电螺线管周围产生磁场，可以制作电磁铁；电磁铁磁性强弱与电路中电流大小有关。 （4）考查电学基础实验的识别，能够区分电磁相关几个典型实验装置，分清各个实验对应的原理与能量转化情况。 【变式1-1】（2026·江苏无锡·中考真题）如下图所示，用漆包线绕成线圈，将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场。闭合开关，通电后的线圈将会（     ） A．静止不动 B．连续转动 C．往复摆动 D．水平运动 【答案】C 【详解】A．通电线圈在磁场中受到力的作用，受力不平衡，不会静止不动，故A错误； BC．线圈两端漆全部刮去，线圈中电流方向始终不变，转过平衡位置后受力方向不变，受力方向阻碍其转动，无法连续转动，将会往复摆动，故B错误，C正确； D．线圈两边受力方向相反，产生转动效果而非水平运动，故D错误。 故选C。 【变式1-2】（2025·湖北武汉·中考真题）如图所示是直流电铃的原理图。衔铁与弹性片相连，自然情况下弹性片是和螺钉接触的。 (1)闭合开关，电磁铁A端为________极，电磁铁吸引衔铁，敲击铃碗发声，此时电路中________电流通过，接着弹性片又和螺钉接触，如此往复。 (2)下列装置中和电铃一样也用到了电磁铁的是________（填序号）。 ①电磁起重机②小小电动机③电磁继电器 【答案】(1) N 没有 (2)①③ 【详解】（1）[1]安培定则内容为：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。标出右边电磁铁中电流方向，如下图所示： 用右手握住电磁铁，使四指指向电流的方向，则大拇指指向A端，所以A端为N极。 [2]当电磁铁吸引衔铁时，弹性片与螺钉分离，此时电路处于断路状态，所以电路中没有电流通过。接着弹性片又和螺钉接触，电路又形成通路，如此往复。 （2）①电磁起重机是利用电磁铁来搬运钢铁材料的装置，通电时，电磁铁有磁性，能吸引钢铁材料；断电时，电磁铁失去磁性，钢铁材料就会落下，所以电磁起重机用到了电磁铁，故①符合题意； ②电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成的，没有用到电磁铁，故②不符合题意； ③电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的开关，当控制电路接通时，电磁铁有磁性，吸引衔铁，使工作电路闭合；当控制电路断开时，电磁铁失去磁性，衔铁在弹簧的作用下复位，使工作电路断开，所以电磁继电器用到了电磁铁，故③符合题意。 故选①③。 【变式1-3】（2026·吉林长春·中考真题）跨学科实践：制作简易直流电动机 【项目提出】 生活中有许多地方会用到直流电动机。小组同学利用直流电动机的工作原理，制作一台简易的直流电动机。 【项目分析】 (1)直流电动机主要由磁体和___________组成，工作时将___________能转化为机械能。 【项目实施】 (2)制作直流电动机需要以下材料：漆包线（刷有绝缘漆的铜导线）、提供电能的___________、磁体等。 (3)把漆包线绕成矩形线圈，作为转子。从线圈两端各拉出约2 cm的引线作为转轴，用小刀刮去引线的漆皮，把左端全部刮掉，右端只刮___________。 (4)如图，用导电性好且较硬的___________做两个支架固定在硬纸板上，两支架分别接入电路中，把线圈的引线搭接在支架上，线圈下放置一块磁体作为定子。 【答案】(1) 线圈/转子 电 (2)电源 (3)半周 (4)金属丝 【详解】（1）直流电动机的核心组成是磁体和通电线圈（转子），它的工作原理是通电导体在磁场中受力运动，工作过程消耗电能、输出机械能，实现电能到机械能的转化。 （2）电动机工作需要通电，因此必须有提供电能的装置，即电源。 （3）引线左端全部刮掉漆皮、右端只刮半周漆皮，相当于自制了简易“换向器”——在线圈转动的半周里电路导通，线圈受磁场力获得动力，另外半周电路断开，依靠线圈的惯性继续转动，就能让线圈持续转下去。 （4）制作导电且有一定硬度的支架，通常选用金属丝，既可以导电给线圈供电，又能支撑线圈灵活转动。 ⚡基础速刷 1．小电动机是将电能转化为机械能的装置，可以使转子转动更快的方法是（     ） A．增大电流 B．改变电流方向 C．减少线圈圈数 D．改变线圈缠绕方向 【答案】A 【详解】电动机转子转速由通电线圈在磁场中受到的磁力大小决定，磁力越大转速越快。 A．增大电流可增大线圈所受磁力，转速加快，故A符合题意； B．改变电流方向仅改变转子转动方向，不改变磁力大小，转速不变，故B不符合题意； C．减少线圈圈数会减小线圈所受磁力，转速减慢，故C不符合题意； D．改变线圈缠绕方向仅改变转子转动方向，不改变磁力大小，转速不变，故D不符合题意。 故选A。 2．2026年1月，山西大学团队在《自然·传感》发表重大成果：在强磁场中首次观测到如图所示的双层石墨烯器件中的量子化“中国结”图案。关于该成果中提到的“强磁场”，下列说法正确的是（     ） A．磁场是由磁感线组成的 B．磁场方向由放在该点的小磁针决定 C．在磁场中撒入铁屑，铁屑周围存在磁场 D．在磁场中的通电线圈运动状态一定不会改变 【答案】C 【详解】A．磁感线是为了形象描述磁场假想出来的物理模型，实际并不存在，磁场是真实存在的特殊物质，不是由磁感线组成的，故A错误； B．磁场方向是磁场本身的固有性质，由磁场本身决定，小磁针只是用来指示该点的磁场方向，不能决定磁场方向，故B错误； C．铁屑放入原磁场后会被磁化，磁化后的铁屑成为磁体，磁体周围存在磁场，因此铁屑周围存在磁场，故C正确； D．通电线圈在磁场中会受到力的作用，当受力不平衡时运动状态一定会发生改变，故D错误。 故选C。 3．如图所示，关于电与磁的现象，下列说法正确的是（     ） A．图甲：地球周围存在磁场，地磁的N极与地理的南极重合 B．图乙：增大导线中的电流时，通电螺线管两端小磁针的磁极方向会改变 C．图丙：扬声器和电动机的工作原理相同，都是利用磁场对通电导线有力的作用 D．图丁：闭合开关后，悬挂的导体棒将发生运动 【答案】C 【详解】A．地球周围存在磁场，地磁的N极在地理的南极附近，地磁的南极在地理的北极附近，地理的两极和地磁场的两极并不重合，故A错误； B．通电螺线管的磁极极性与螺线管中电流方向和绕线方式都有关，与电流大小无关，故B错误； C．扬声器的原理与电动机的原理是相同的，其原理是磁场对通电线圈有力的作用，都是把电能转化为机械能，故C正确； D．图丁是发电机的原理，闭合开关后，若悬挂的导体棒在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流，闭合开关后，导体棒不会自发运动，故D错误。 故选C。 4．手持小风扇的简化电路如图所示，按钮开关处的电流方向为_________（选填“从上到下”或“从下到上”）。电动机工作时主要将电能转化为_________能。 【答案】 从上到下 机械 【详解】由电源外部电流从电源正极流向电源负极可知，按钮开关处电流方向为从上到下。 电动机工作时消耗了电能，获得了机械能，故主要将电能转化为机械能。 5．一个能吹冷热风的电吹风简化电路如图所示，图中A是电动机，B是电热丝，若闭合开关______，吹出的是冷风；闭合开关______，吹出的是热风。电动机工作时主要是将______能转化为______能。 【答案】 和 电 机械 【详解】吹冷风时，只有电动机工作，所以只需闭合，此时只有电动机接入电路，吹出冷风。 吹热风时，电动机和电热丝同时工作，所以需要闭合和，此时电动机和电热丝并联，吹出热风。 电动机工作时，消耗的是电能，通过内部的通电线圈在磁场中受力转动，将电能主要转化为机械能，以此带动风扇叶片转动吹出风。 6．在学习“电与磁”后，小段拿来一根已连接导线的导体棒ab做了如下实验研究，按如图所示正确连接电路。 (1)为了使该实验顺利进行，装置中的导体棒ab应选用轻质的________（选填“铁棒”或“铝棒”）； (2)闭合开关前，导体棒ab静止，闭合开关后，导体棒ab向右运动，说明磁场对通电导体有力的作用，________是利用这一原理制作而成的； (3)若仅将磁体的N、S极对调，导体棒ab会向________（选填“左”或“右”）摆动，说明通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关； (4)若保持磁场方向不变，将电源正负极对调后接入电路，闭合开关，发现导体棒ab向左运动，这表明通电导体在磁场中的受力方向与________有关。 【答案】(1)铝棒 (2)电动机 (3)左 (4)电流方向 【详解】（1）探究磁场对电流作用时，因为磁体能够吸引磁性材料，因此通电导体不能为磁性材料，故不能选择铁棒进行实验，而是铝棒。 （2）电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成的，所以这里应填电动机。 （3）通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关，仅将磁体的N、S极对调，即改变了磁场方向，导体棒ab的受力方向改变，会向左摆动。 （4）保持磁场方向不变，将电源正负极对调后接入电路，电流方向改变，导体棒ab向左运动，表明通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关。 🚀能力跃升 7．中国高铁已经成为世界瞩目的一张名片。中非共建铁路始于中国提出的“一带一路”倡议，目前中非共建铁路已经超过1万公里。高铁包含许多物理知识，如：高铁的运动靠电动机驱动。下列判断正确的是（     ） A．电动机的工作原理主要是电流的磁效应 B．与热机相比，电动机效率较低 C．电动机正常工作时，主要是将机械能转化为电能 D．电动机中线圈的受力方向与电流方向有关 【答案】D 【详解】A．电动机工作原理是通电导体在磁场中受力运动，电流的磁效应是电磁铁等设备的工作原理，故A错误； B．电动机无需燃料燃烧放热，能量损耗远低于热机，效率比热机高，故B错误； C．电动机正常工作时将电能转化为机械能，故C错误； D．通电导体在磁场中的受力方向与电流方向、磁场方向均有关，因此电动机线圈的受力方向与电流方向有关，故D正确。 故选D。 8．下列图中对应的物理知识正确的是（     ） A．甲图，奥斯特实验说明电流周围有磁感线 B．乙图，闭合开关，电磁铁右端为N极 C．丙图，要使自制电动机持续转动，就要将两侧的绝缘层全刮掉 D．丁图，说明异名磁极相互排斥 【答案】B 【详解】A．甲图是奥斯特实验，该实验说明电流周围存在磁场；磁感线是人们为了描述磁场假想的物理模型，并不是真实存在的，故A错误； B．乙图中，电流从螺线管右端流入、左端流出；根据安培定则，电磁铁右端为N极，故B正确； C．自制电动机要持续转动，需要将线圈一端绝缘层全刮、另一端只刮半圈；若两侧绝缘层全刮掉，线圈转过平衡位置后，受力方向会阻碍转动，无法持续转动，故C错误； D．丁图中，相互靠近的两个磁极是N极和S极，属于异名磁极，异名磁极相互吸引，不是相互排斥，故D错误。 故选 B。 9．小王购买了如图甲所示的可调节风力的电扇，当电流变大时，风力变大。图乙是其用于调节风力的电位器结构图，a、b、c是它的三个接线柱，a、c分别与弧形电阻丝的两端相连，b与金属滑片相连。转动旋钮，滑片在弧形电阻丝上滑动即可调节风力大小。电位器与风扇中的电动机是______（选填“串联”或“并联”）的，电动机的工作原理是：通电导体在______中受力运动．若将______接线柱接入电路，逆时针旋转电位器的滑片，风力变大。 【答案】 串联 磁场 a、b 【详解】因串联电路中电阻改变可改变电路电流，故电位器与电动机串联。 电动机的核心工作原理是：通电导体在磁场中受到力的作用，将电能转化为机械能。 题目说明逆时针旋转滑片时风力变大，即电路电流变大，根据欧姆定律，此时电位器接入电路的电阻需要变小。若将a、b接线柱接入电路，接入电路的是滑片到a端的弧形电阻丝，逆时针转滑片时，滑片向a端靠近，接入的电阻丝长度变短、电阻变小，电流变大，风力就会变大。 10．我国磁悬浮技术世界领先，图1为常导磁吸悬挂式列车，原理如图2，图2中通电螺线管的下端为______极（选填“N”或“S”）；根据图3，判定图2中a为______极（选填“正”或“负”）。图4为列车推进的原理图，线框abcd通有电流，ad边处于方向垂直纸面向里的磁场中，受到向右的磁场力；bc边处于方向______（选填“A．垂直纸面向里”“B．垂直纸面向外”“C．沿纸面向右”）磁场中，也受到向右的磁场力；列车前进过程中，______（选填“A．机械能转化为电能”或“B．电能转化为机械能”）以上两空均只填相应符号。 【答案】 S 正 B B 【详解】根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引的原理可知，常导磁吸悬挂式列车，需异名磁极相互吸引，图2中磁铁的上端为N极，所以通电螺线管的下端应为S极。 图3中，小磁针的S极指向上方，异名磁极互相吸引，因此通电螺线管的下端为N极，用右手握住螺线管，大拇指指向通电螺线管N极方向，则四指所指方向为通电螺线管线圈中的电流方向，据此可知，图2中通电螺线管线圈中的电流从通电螺线管的下端流入，上端流出，因此可判定图2中a为正极。 通电导体在磁场中受到的力的方向与电流方向和磁场方向有关，由题意可知，ad边处于方向垂直纸面向里的磁场中，受到向右的磁场力，而bc边中的电流方向与ad边中的电流方向相反，也受到向右的磁场力，因此bc边处于方向垂直纸面向外的磁场中，故选B。 列车前进过程中，消耗了电能，得到了机械能，电能转化为机械能。 11．按要求完成下列问题。 (1)图（1）中，向外拉针管活塞，瓶内刚停止沸腾的水再次沸腾，说明水的沸点_______（选填“降低”或“升高”）。 (2)图（2）中导体棒ab采用空心铜棒，而不用实心的是为了_______铜棒的惯性，闭合开关，此时虚线框中的装置与_______（选填“电动机”或“发电机”）的能量转化相同。 (3)图（3）中B烧瓶内煤油温度更高，是因为在电流和时间相同时，铜丝的电阻比镍铬合金丝的电阻_______。 【答案】(1)降低 (2) 减小 电动机 (3)小 【详解】（1）向外拉针管活塞时，瓶内的空气被抽出，瓶内气压减小，原本刚停止沸腾的水重新沸腾，水重新沸腾说明此时水的温度达到了当前气压下的沸点，而水的温度没有发生明显升高，因此说明水的沸点随气压减小而降低。 （2）导体棒采用空心铜棒，相同体积下空心铜棒的质量比实心铜棒更小，质量越小物体的惯性越小，运动状态越容易改变，因此这样做是为了减小铜棒的惯性，闭合开关后，通电导体棒在磁场中受力运动，该过程将电能转化为机械能，和电动机的能量转化形式完全相同。 （3）图3中两个金属丝串联，通过的电流和通电时间完全相同，B烧瓶内煤油温度更高，说明镍铬合金丝产生的热量更多，根据焦耳定律，在电流和通电时间相同时，电阻越小，产生的热量越少，因此铜丝比镍铬合金丝的电阻小。 🌟思维挑战 12．如图，物理的课本插图蕴含着丰富的知识，下列关于这些插图的理解，说法正确的是（　　） A．甲图是通电螺线管周围铁屑的分布，可以说明磁感线是真实存在的 B．乙图所示电路可以探究电磁铁的磁性强弱跟线圈匝数的关系 C．丙图可以表示汽油机的压缩冲程 D．丁图将电源的正负极和磁体磁极同时对调，可使导体棒ab反向运动 【答案】B 【详解】A．甲图是通电螺线管周围铁屑的分布情况，铁屑的排列可以形象地显示出磁场的分布，但磁感线是为了描述磁场而人为画出的曲线，并不是真实存在的，故A错误； B．乙图中，两个电磁铁线圈串联在电路中，通过它们的电流大小相等，但两个线圈的匝数不同，因此，该装置可以用来探究电磁铁的磁性强弱跟线圈匝数的关系，故B正确； C．丙图中，进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，顶部的火花塞点火，这是内燃机的做功冲程，将内能转化为机械能，压缩冲程是活塞向上运动，故C错误； D．丁图是研究通电导体在磁场中受力的实验装置，通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向都有关；如果只改变其中一个因素，导体受力方向会改变；如果将电源的正负极和磁体磁极同时对调，即同时改变电流方向和磁场方向，则导体棒ab的受力方向不变，运动方向也不变，故D错误。 故选B。 13．如图所示，学校的物理兴趣小组用漆包线自制了一个简易电动机，甲图是电路图，乙图是他们绕制的线圈，线圈的下方是一强磁铁，漆包线在线圈的两端各伸出约5cm，将电路的两端分别接在铁圈A、B上，A、B固定在木支架上，下列说法正确的是（　　） A．若要该电动机持续转动起来必须用小刀将一端漆包线全部刮掉，另一端刮掉半周 B．电动机的工作原理是电磁感应 C．如果同时改变电流方向和磁场方向，电动机的转动方向改变 D．移动滑动变阻器滑片不能改变电动机的转速 【答案】A 【详解】A．若要使该电动机的线圈持续转动，需要在线圈刚转过平衡位置时，改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈能够继续转动。如果两端均全部刮掉，当线圈转过平衡位置时，由于电流方向不变，线圈的受力方向也不变，线圈会在平衡位置附近来回摆动一下而停止，不能持续转动。当一端全部刮掉时，该端与换向器始终接通，另一端刮半周，则线圈有半周处于通电状态而受力转动，另外半周电路中无电流，线圈由于惯性继续转动，从而实现持续转动，故A正确； B．电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力而转动，而不是电磁感应，电磁感应是发电机的工作原理，故B错误； C．电动机的转动方向与电流方向和磁场方向有关，当只改变其中一个因素时，电动机的转动方向就会发生改变，如果同时改变电流方向和磁场方向，电动机的转动方向不改变，故C错误； D．滑动变阻器和线圈串联，移动滑动变阻器滑片可以改变电路上的电流大小，电流越大，电动机的转速就越快，说明移动滑动变阻器滑片能改变电动机的转速，故D错误。 故选A。 14．物理老师打开电流表的外壳让同学们观察电流表内部结构，其结构示意图如图甲所示，给线圈通入电流后，线圈会沿顺时针转动。若撤去磁体，再给电表线圈通入大小和方向均相同的电流，指针将________（选填“不动”“顺时针转动”或“逆时针转动”）；若将磁铁两个磁极对调，再给线圈通入大小相同方向相反的电流，电表指针将沿________（选填“顺”或“逆”）时针转动。把线圈拆出来，其侧面示意图如图乙所示，若通入图中标注方向的电流，它的A端是________（选填“N”或“S”）极。 【答案】 不动 顺 S 【详解】[1]电流表指针偏转的原因是通电线圈在磁场中受力转动，电流表通电后线圈转动，带动指针偏转，撤去磁体再次通电，指针不动。 [2]通电线圈在磁场中受力方向与磁场方向和电流方向有关，当两个因素都改变时，受力方向不变。即将磁铁两个磁极对调，再给线圈通入大小相同方向相反的电流，电表指针偏转方向不变，将沿顺时针转动。 [3]由图乙可知，电流从线圈上方流入，由安培定则可知，A端为S极。 15．林红用一个铁钉、一节电池、一根电线和一个纽扣强磁铁，可组装成一个演示用的简易电动机，组装过程如图甲、乙、丙所示。 (1)如图乙所示，林红把铁钉和纽扣强磁铁连起来后就能竖直地吸在电池的正极上，若磁铁的N极朝上，S极朝下，则磁化后的铁钉的尖端为____（选填“N”或“S”）极； (2)如图丙所示，林红用电线把电池的负极和磁铁连接起来，就有电流通过磁铁和铁钉，通过铁钉的电流方向是____（选填“向上”或“向下”），磁铁上的电流由于受到____作用而带动铁钉开始旋转； (3)这个简易电动机工作时，将电能转化为____能，若它的输入功率为2.0W，效率为60%，则输出功率为____W； (4)林红在演示时，若要改变铁钉的转动方向，可以改变____方向．电动机转动起来后，电线下端应间歇性地接触磁铁，这样做的好处是______（写出一条即可）。（提示：干电池通过的电流不允许长时间超过0.6A；磁铁磁性随温度升高而减弱。） 【答案】(1)N (2) 向下 磁场力 (3) 机械 1.2 (4) 电流/磁场 避免电池长时间通过大电流损坏电池 【详解】（1）铁钉被磁铁磁化，异名磁极相互吸引，磁铁N极朝上，接触铁钉的一端是N极，因此铁钉与磁铁接触一端为S极，尖端为N极。 （2）[1]电流从电池正极流出，电池正极在上端，经铁钉流向下方的磁铁，因此电流方向向下。 [2]通电导体在磁场中会受到磁场力的作用，因此受力旋转。 （3）[1]电动机工作时将电能转化为机械能。 [2]输出功率 （4）[1]通电导体受力方向与电流方向和磁场方向有关，因此改变电流方向或磁场方向都可以改变转动方向。 [2]该电路电阻很小，持续接触会导致电池长时间大电流工作，损坏电池，同时持续通电发热会使磁铁温度升高，磁性减弱，间歇性接触可以避免这些问题。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $