17.2 电动机转动的原理（重难点专练）物理新教材沪粤版九年级下册

17.2 电动机转动的原理 题型01 磁场中的通电导体受到的作用力 题型02 电动机的工作原理 ▌题型01 磁场中的通电导体受到的作用力 1. 探究实验：磁场中的通电导体受到的作用力 实验器材：蹄形磁体（或U形磁体）、导体棒（轻质金属杆或铝棒）、两根支架、电源、开关、滑动变阻器、导线若干。 实验步骤 （1）按图连接电路，将导体棒 水平 放置在蹄形磁体的两极之间，闭合开关，观察导体棒的运动情况。 （2）保持磁体位置不变，改变 电流 方向（对调电源正负极），观察导体棒运动方向的变化。 （3）保持电流方向不变，把蹄形磁体的南北极对调（改变 磁场 方向），观察导体棒运动方向的变化。 （4）同时改变 电流 方向和 磁场 方向，观察导体棒运动方向的变化。 实验现象与结论 实验操作 现象 结论 闭合开关，导体棒中有电流 导体棒发生运动 磁场对通电导体有力的作用 只改变电流方向 导体棒运动方向反向 受力方向与电流方向有关 只改变磁场方向 导体棒运动方向反向 受力方向与磁场方向有关 同时改变电流和磁场方向 导体棒运动方向不变 受力方向由电流方向和磁场方向共同决定 归纳：通电导体在磁场中受到力的作用，这个力叫做安培力（初中阶段只要求知道“磁场对通电导体有力的作用”）。力的方向与 电流 方向和 磁感线 方向都有关；当电流方向或磁场方向 单独 改变时，受力方向改变；两者 同时 改变时，受力方向不变。 1．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 2．如图所示是“通电导体在磁场中受力运动”的探究实验，回答下列问题。 (1)把导体放在磁场中，接通电源，闭合开关，让电流通过导体ab，会发现导体ab________（选填“运动”或“静止”）。 (2)把电源的正、负极对调后，使通过导体的电流方向与原来相反，这时导体ab________。 (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，这时导体ab将反向运动。由此可以得出：通电导体在磁场中受力的作用，力的方向与________的方向和________的方向都有关。根据这个原理制成了________（选填“发电机”或“电动机”），该装置工作过程中发生的能量转化是________。 (4)通过观察导体运动方向来判断导体在磁场中的受力方向，用到的物理学方法是________（填字母）。 A．类比法 B．控制变量法 C．转换法 (5)小李想在这个实验装置的基础上进行改装，用来探究影响感应电流方向的因素，为了观察到明显的实验现象，他应把图中的电源换成小量程________（选填“电流表”或“电压表”）。 3．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，发现线圈并没有运动，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)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，并由于______而越过平衡位置，但不能继续转下去，最后要返回平衡位置； (3)使线圈静止在图丙的位置上，这是线圈冲过平衡位置以后所到达的地方，闭合开关，线圈沿逆时针方向转动。由此我们可以分析出线圈不能连续转动的原因是______； (4)生活中的电动机都能连续转动且具有平稳的动力，实际的电动机是通过______来实现这一目的，它的作用是______（填字母）。 A．改变磁感线的方向        B．改变线圈的转动方向 C．改变线圈中的电流方向    D．使线圈中的电流方向和转动方向同时改变 4．小夏同学学习了“磁场对通电直导线的作用”后自制了一个电动机，如图所示，下列说法正确的是（　　） A．电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动 B．为了使线圈能持续转动，线圈两侧的漆皮需要全刮 C．线圈在如图所示位置受力平衡 D．线圈在磁场中转动的方向只与电流方向有关 5．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 ▌题型02 电动机的工作原理 1. 线圈在磁场中的受力分析 既然通电导体在磁场中会受到力的作用，那么用导线绕成的线圈，通电后在磁场中将怎样运动呢? 如图(a)所示，实验开始时，线圈平面与磁感线 平行 。接通电路后，绿色边和红色边的 电流 方向不同，其受力的方向 相反 ，线圈便转动起来；当线圈转到如图(b)所示的位置时，绿色边和红色边受到的力恰好在 同一条 直线上，且大小 相等 、方向 相反 ，线圈来回摆动几次就停在该位置上了。线圈的这一位置叫做 平衡 位置，此时线圈的平面恰好与磁感线 垂直 。 2. 换向器的构造 换向器由 两个半圆铜环 组成，两个半圆环之间用绝缘材料隔开，分别与线圈的两端相连，随线圈一起绕轴转动。两个 电刷 分别压在两个半圆环上，与外电路相连。 3. 换向器的工作过程 （1）当线圈转到平衡位置之前，两个 半圆环 分别与两个 电刷 接触，线圈中电流方向为某一方向，线圈受力转动。 （2）当线圈刚越过 平衡 位置时，两个半圆环恰好与两个电刷交换接触，线圈中的 电流 方向随之改变。 （3）电流方向改变后，线圈两边 受力 方向也随之改变，使线圈继续沿原方向转动。 归纳：换向器的作用是在线圈刚越过 平衡 位置时，自动改变线圈中的 电流 方向，从而保证线圈持续转动。 4. 电动机的工作原理 直流电动机的工作原理：通电线圈在磁场中受力转动；换向器在线圈越过 平衡 位置时自动改变线圈中的 电流 方向，使线圈持续转动。 能量转化：电动机工作时，把 电 能主要转化为 机械 能（同时有少量电能转化为内能，使电动机发热）。 5. 电动机的转向与转速 （1）转向：由 电流 方向和 磁场 方向共同决定。改变 电流 方向或改变 磁场 方向，电动机转向改变；两者同时改变，转向不变。 （2）转速：电流越 大 、磁场越 强 ，电动机转速越快（初中阶段定性了解即可）。 6. 电动机的优点与应用 电动机具有结构简单、体积小、效率高、无污染、便于控制和调节等优点，广泛应用于电风扇、洗衣机、电动车、起重机等设备中。 1．如图所示，是一款家用磁力搅拌杯。杯座内装有电动机，电动机转轴上固定有磁体。使用时，先将磁性搅拌棒放入杯中，然后倒入饮品，按下开关，搅拌棒便自动跟随杯座内磁体同步旋转完成搅拌。下列说法正确的是（　　） A．磁性搅拌棒在磁极间的相互作用下与杯座内磁体同步旋转 B．将磁性搅拌棒放入杯中待其静止时，它的A端为N极 C．电动机工作时将机械能转化为电能，从而带动磁体旋转 D．若将搅拌棒换成相同形状的铝棒，也能实现自动搅拌 2．如图甲所示是相同的两个电机A、B的示意图。 (1)如图乙所示，用连接轴把A、B的转轴连接起来。闭合开关S，电机B转动起来，带动电机A中线圈转动，小灯泡发光。相对于小灯泡，电机A相当于________（选填“用电器”“开关”或“电源”），这是利用了________； (2)若想改变电机B中线圈的转动方向，可以通过改变________来实现； (3)当电机B中线圈转动方向改变时，电机A中线圈的转动方向也随之改变，通过小灯泡的电流方向________（选填“会”或“不会”）改变。要想判断电路中电流方向是否改变，可以在电机A所在电路中添加一个________（请填写器材或半导体元件名称）。 3．学校开展了跨学科实践活动，实践小组的同学利用所学的电磁知识，分别自制了如下模型。 (1)小明利用常见材料制作了如图甲所示的泡沫指南针模型，闭合开关后，放在水中，箭头上标有A字样的一端会指向地理南极附近，请你在虚线框内画出电源的符号及通电螺线管外部的磁感线方向。 (2)另一小组的小亮利用常见的材料制作了如图乙所示的简易电动机模型。 ①他将一段粗漆包线绕成约3cm×2cm的矩形线圈（约8匝），线圈两端各留出约5cm的引线。用细砂纸将引线一端上半周的绝缘漆刮去（只刮半周），另一端全部刮去。将引线上半周的绝缘漆刮去的目的是______。 ②之后再将两根回形针拉直并弯折成支架，固定在电池正负极两侧，使支架与电池接通。将线圈两端的引线分别放在两个支架的凹槽内，在线圈下方放置强磁体。轻轻拨动线圈，线圈便开始转动。线圈转动起来的原理是______；若想要改变线圈的转动方向，保持磁体不动，可以采取的措施是______。 ③在展示交流环节，有同学提出：增大线圈转速可以提高电动机的输出功率。请你依据"结构决定功能"的观念，从结构的角度提出一项可行性改进措施：______。 4．如图是一种动圈式扬声器的内部结构示意图。当线圈中有电流通过时，通电线圈在________中受到力的作用而运动；由于通过线圈的交变电流方向不断变化，线圈就不断来回运动，带动纸盆振动发声，请说明此过程中能量转化________。若将线圈两端连接干电池，则该扬声器________（选填“会”或“不会”）持续发声。 5．阅读材料，回答问题。 秧BOT 蛇年春晚《秧BOT》节目中，由宇树科技自主研发的一群穿着花棉袄的机器人，扭起了秧歌，变换队形、舞动身体，多角度转手绢，引发热议。 该款人形机器人，配备了多达23至43个关节电动机，这类关节电动机有别于传统的有刷电动机，是利用直流无刷电动机进行驱动的，再搭配AI技术实现全身运动控制，能够实现单腿跳跃、原地360度转身等复杂动作。直流无刷电动机的内部结构如图1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)人形机器人利用了关节电动机，该电机内部___________（有/没有）换向器。 (2)直流无刷电动机能够转动，是___________（永磁体/通电线圈）在磁场中受力转动。 (3)若只对固定的一个螺线圈通电，电动机___________（能/不能）连续转动，为了使直流无刷电动机转动效果更好，应该对三个螺线圈中的___________个螺线圈通电。 (4)为驱动图中的直流无刷电动机顺时针转动，此时通电方案最合理的是___________。 A． B． C． D． 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 17.2 电动机转动的原理 题型01 磁场中的通电导体受到的作用力 题型02 电动机的工作原理 ▌题型01 磁场中的通电导体受到的作用力 1. 探究实验：磁场中的通电导体受到的作用力 实验器材：蹄形磁体（或U形磁体）、导体棒（轻质金属杆或铝棒）、两根支架、电源、开关、滑动变阻器、导线若干。 实验步骤 （1）按图连接电路，将导体棒 水平 放置在蹄形磁体的两极之间，闭合开关，观察导体棒的运动情况。 （2）保持磁体位置不变，改变 电流 方向（对调电源正负极），观察导体棒运动方向的变化。 （3）保持电流方向不变，把蹄形磁体的南北极对调（改变 磁场 方向），观察导体棒运动方向的变化。 （4）同时改变 电流 方向和 磁场 方向，观察导体棒运动方向的变化。 实验现象与结论 实验操作 现象 结论 闭合开关，导体棒中有电流 导体棒发生运动 磁场对通电导体有力的作用 只改变电流方向 导体棒运动方向反向 受力方向与电流方向有关 只改变磁场方向 导体棒运动方向反向 受力方向与磁场方向有关 同时改变电流和磁场方向 导体棒运动方向不变 受力方向由电流方向和磁场方向共同决定 归纳：通电导体在磁场中受到力的作用，这个力叫做安培力（初中阶段只要求知道“磁场对通电导体有力的作用”）。力的方向与 电流 方向和 磁感线 方向都有关；当电流方向或磁场方向 单独 改变时，受力方向改变；两者 同时 改变时，受力方向不变。 1．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。 2．如图所示是“通电导体在磁场中受力运动”的探究实验，回答下列问题。 (1)把导体放在磁场中，接通电源，闭合开关，让电流通过导体ab，会发现导体ab________（选填“运动”或“静止”）。 (2)把电源的正、负极对调后，使通过导体的电流方向与原来相反，这时导体ab________。 (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，这时导体ab将反向运动。由此可以得出：通电导体在磁场中受力的作用，力的方向与________的方向和________的方向都有关。根据这个原理制成了________（选填“发电机”或“电动机”），该装置工作过程中发生的能量转化是________。 (4)通过观察导体运动方向来判断导体在磁场中的受力方向，用到的物理学方法是________（填字母）。 A．类比法 B．控制变量法 C．转换法 (5)小李想在这个实验装置的基础上进行改装，用来探究影响感应电流方向的因素，为了观察到明显的实验现象，他应把图中的电源换成小量程________（选填“电流表”或“电压表”）。 【答案】(1)运动 (2)向相反方向运动 (3) 电流 磁场 电动机 电能转化为机械能 (4)C (5)电流表 【详解】（1）通电导体在磁场中会受到力的作用，所以导体ab运动。 （2）只改变电流方向，导体受力方向会反向，因此导体ab反向运动。 （3）[1][2]通电导体在磁场中受力的方向与电流的方向和磁场的方向都有关； [3]利用导体在磁场中受力的原理制成了电动机； [4]电动机工作的能量转化是电能转化为机械能。 （4）实验中通过观察导线运动方向，来判断导线在磁场中受力方向，用到了转换法。 故选C。 （5）探究影响感应电流方向的因素，为了观察到明显的实验现象，需要用电流表代替电源来显示产生感应电流的方向。 3．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，发现线圈并没有运动，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)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，并由于______而越过平衡位置，但不能继续转下去，最后要返回平衡位置； (3)使线圈静止在图丙的位置上，这是线圈冲过平衡位置以后所到达的地方，闭合开关，线圈沿逆时针方向转动。由此我们可以分析出线圈不能连续转动的原因是______； (4)生活中的电动机都能连续转动且具有平稳的动力，实际的电动机是通过______来实现这一目的，它的作用是______（填字母）。 A．改变磁感线的方向        B．改变线圈的转动方向 C．改变线圈中的电流方向    D．使线圈中的电流方向和转动方向同时改变 【答案】(1)相等 (2)惯性 (3)越过平衡位置后，受到的力会阻碍线圈的转动 (4) 换向器 C 【详解】（1）由图乙知，线圈处于平衡位置，受力平衡，由二力平衡可知，此时线圈上下两个边所受的力大小相等。 （2）由图甲知，线圈受力沿顺时针方向转动，转到平衡位置时，线圈不会立即停下来，会转过平衡位置，这是由于线圈自身具有惯性。 （3）由图丙知，线圈各边受力的方向不变，冲过平衡位置以后线圈受到的力会使其逆时针转动返回平衡位置，与原顺时针方向相反，故可分析出越过了平衡位置以后线圈不能连续转动，是因为受到的力阻碍线圈继续转动。 （4）[1]实际的电动机中，是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，换向器可以起到这个作用，所以实际的电动机是通过安装换向器来实现持续转动的。 [2]根据通电导线在磁场中的受力作用，换向器通过改变线圈中电流的方向，改变线圈受力的方向，使线圈继续保持原转动方向不变。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 4．小夏同学学习了“磁场对通电直导线的作用”后自制了一个电动机，如图所示，下列说法正确的是（　　） A．电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动 B．为了使线圈能持续转动，线圈两侧的漆皮需要全刮 C．线圈在如图所示位置受力平衡 D．线圈在磁场中转动的方向只与电流方向有关 【答案】A 【详解】A．电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，将电能转化为机械能，故A正确； B．为了使线圈能持续转动，需要将线圈两侧的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮半圈，如果两侧的漆皮全部刮掉，线圈中通过的电流将始终是同一方向，线圈会在平衡位置摆动几下后停止，不能持续转动，故B错误； C．线圈在如图所示位置时线圈两边的电流方向与磁场方向的关系使得线圈受到的两个力不在同一直线上，所以受力不平衡，此时不是平衡状态，故C错误； D．线圈在磁场中转动的方向不仅与电流方向有关，还与磁场方向有关，当电流方向或磁场方向改变时，线圈的转动方向都会改变，故D错误。 故选A。 5．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 【详解】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。 ▌题型02 电动机的工作原理 1. 线圈在磁场中的受力分析 既然通电导体在磁场中会受到力的作用，那么用导线绕成的线圈，通电后在磁场中将怎样运动呢? 如图(a)所示，实验开始时，线圈平面与磁感线 平行 。接通电路后，绿色边和红色边的 电流 方向不同，其受力的方向 相反 ，线圈便转动起来；当线圈转到如图(b)所示的位置时，绿色边和红色边受到的力恰好在 同一条 直线上，且大小 相等 、方向 相反 ，线圈来回摆动几次就停在该位置上了。线圈的这一位置叫做 平衡 位置，此时线圈的平面恰好与磁感线 垂直 。 2. 换向器的构造 换向器由 两个半圆铜环 组成，两个半圆环之间用绝缘材料隔开，分别与线圈的两端相连，随线圈一起绕轴转动。两个 电刷 分别压在两个半圆环上，与外电路相连。 3. 换向器的工作过程 （1）当线圈转到平衡位置之前，两个 半圆环 分别与两个 电刷 接触，线圈中电流方向为某一方向，线圈受力转动。 （2）当线圈刚越过 平衡 位置时，两个半圆环恰好与两个电刷交换接触，线圈中的 电流 方向随之改变。 （3）电流方向改变后，线圈两边 受力 方向也随之改变，使线圈继续沿原方向转动。 归纳：换向器的作用是在线圈刚越过 平衡 位置时，自动改变线圈中的 电流 方向，从而保证线圈持续转动。 4. 电动机的工作原理 直流电动机的工作原理：通电线圈在磁场中受力转动；换向器在线圈越过 平衡 位置时自动改变线圈中的 电流 方向，使线圈持续转动。 能量转化：电动机工作时，把 电 能主要转化为 机械 能（同时有少量电能转化为内能，使电动机发热）。 5. 电动机的转向与转速 （1）转向：由 电流 方向和 磁场 方向共同决定。改变 电流 方向或改变 磁场 方向，电动机转向改变；两者同时改变，转向不变。 （2）转速：电流越 大 、磁场越 强 ，电动机转速越快（初中阶段定性了解即可）。 6. 电动机的优点与应用 电动机具有结构简单、体积小、效率高、无污染、便于控制和调节等优点，广泛应用于电风扇、洗衣机、电动车、起重机等设备中。 1．如图所示，是一款家用磁力搅拌杯。杯座内装有电动机，电动机转轴上固定有磁体。使用时，先将磁性搅拌棒放入杯中，然后倒入饮品，按下开关，搅拌棒便自动跟随杯座内磁体同步旋转完成搅拌。下列说法正确的是（　　） A．磁性搅拌棒在磁极间的相互作用下与杯座内磁体同步旋转 B．将磁性搅拌棒放入杯中待其静止时，它的A端为N极 C．电动机工作时将机械能转化为电能，从而带动磁体旋转 D．若将搅拌棒换成相同形状的铝棒，也能实现自动搅拌 【答案】A 【详解】A．杯座内的磁体被电动机带动旋转时，磁性搅拌棒会在磁力作用下跟随磁体同步旋转，所以搅拌杯的工作原理是磁极间的相互作用，故A正确； B．根据异名磁极相互吸引可知，杯座内磁体左端为极，靠近它的搅拌棒端应为极，故B错误； C．电动机工作时是将电能转化为机械能，故C错误； D．铝不是磁性材料，不会受到磁体的磁力作用，换成铝棒无法跟随磁体旋转，不能实现自动搅拌，故D错误。 故选A。 2．如图甲所示是相同的两个电机A、B的示意图。 (1)如图乙所示，用连接轴把A、B的转轴连接起来。闭合开关S，电机B转动起来，带动电机A中线圈转动，小灯泡发光。相对于小灯泡，电机A相当于________（选填“用电器”“开关”或“电源”），这是利用了________； (2)若想改变电机B中线圈的转动方向，可以通过改变________来实现； (3)当电机B中线圈转动方向改变时，电机A中线圈的转动方向也随之改变，通过小灯泡的电流方向________（选填“会”或“不会”）改变。要想判断电路中电流方向是否改变，可以在电机A所在电路中添加一个________（请填写器材或半导体元件名称）。 【答案】(1) 电源 电磁感应 (2)电流方向 (3) 会 发光二极管 【详解】（1）[1][2]由图乙可知，闭合开关S，电流通过电机B，B中线圈在磁场中会受到力的作用转动起来；B电机转动的同时会带动A电机转动，由于电动机内部由磁铁和线圈组成，所以A电机在B电机的带动下，线圈会做切割磁感线运动，故A电机相当于一个发电机，是电源，发电机是根据电磁感应原理制成的。 （2）通电导体在磁场中受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，若想改变电机B中线圈的转动方向，可以通过改变电流方向实现。 （3）[1]当电机B中线圈转动方向改变时，电机A中线圈的转动方向也随之改变，切割磁感线的方向发生改变，通过小灯泡的电流方向会改变。 [2]要判断电路中电流方向是否改变，可以在电机 A 所在电路中串联一个二极管，它具有单向导电性，电流由正极流入时电路是通路，小灯泡发光，由负极流入时电路是断路，小灯泡不发光。 3．学校开展了跨学科实践活动，实践小组的同学利用所学的电磁知识，分别自制了如下模型。 (1)小明利用常见材料制作了如图甲所示的泡沫指南针模型，闭合开关后，放在水中，箭头上标有A字样的一端会指向地理南极附近，请你在虚线框内画出电源的符号及通电螺线管外部的磁感线方向。 (2)另一小组的小亮利用常见的材料制作了如图乙所示的简易电动机模型。 ①他将一段粗漆包线绕成约3cm×2cm的矩形线圈（约8匝），线圈两端各留出约5cm的引线。用细砂纸将引线一端上半周的绝缘漆刮去（只刮半周），另一端全部刮去。将引线上半周的绝缘漆刮去的目的是______。 ②之后再将两根回形针拉直并弯折成支架，固定在电池正负极两侧，使支架与电池接通。将线圈两端的引线分别放在两个支架的凹槽内，在线圈下方放置强磁体。轻轻拨动线圈，线圈便开始转动。线圈转动起来的原理是______；若想要改变线圈的转动方向，保持磁体不动，可以采取的措施是______。 ③在展示交流环节，有同学提出：增大线圈转速可以提高电动机的输出功率。请你依据"结构决定功能"的观念，从结构的角度提出一项可行性改进措施：______。 【答案】(1) (2) 使线圈持续转动 磁场对通电导线有力的作用 调换电源正负极 增大电源电压（或换用磁性更强的磁铁、减小线圈与支架的摩擦等） 【详解】（1）闭合开关，箭头会指向地理南极，即地磁北极（N极），所以箭头端为通电螺线管的S极，另一端为N极，根据通电螺线管的绕线方向和安培定则可得出电源箭头一端为负，另一端为正；磁感线在磁体外部是由N极出发回到S极的。 （2）将线圈转轴一端漆皮刮去，另一端刮去上半周或下半周，目的是使线圈能够导电，且在刚转过平衡位置时，切断线圈中的电流，使线圈由于惯性转过另外半圈，保证线圈持续地转动下去； 线圈转动起来的原理是通电导线在磁场中受到力的作用；线圈在磁场中的转动方向取决于两个因素：磁场方向和电流方向，保持磁体不动，故改变线圈的转动方向可以采取的措施是调换电源的正负极； 通电导体在磁场中会受力运动，所受力的大小与电流的大小、磁场的强弱有关，所以从结构的角度可以增大电流或增强磁场，即可以增大电源电压或换用磁性更强的磁铁。 4．如图是一种动圈式扬声器的内部结构示意图。当线圈中有电流通过时，通电线圈在________中受到力的作用而运动；由于通过线圈的交变电流方向不断变化，线圈就不断来回运动，带动纸盆振动发声，请说明此过程中能量转化________。若将线圈两端连接干电池，则该扬声器________（选填“会”或“不会”）持续发声。 【答案】 磁场 电能转化为机械能 不会 【详解】[1]由图知线圈安装在永磁体的磁场中，当线圈中有电流通过时，通电线圈在磁场中受到力的作用，因而运动。 [2]由于通过线圈的交变电流方向不断变化，线圈就不断来回运动，带动纸盆振动发声，此过程消耗了电能，产生了机械能，因此是电能转化为机械能。 [3]要使扬声器持续发声，应该使通过线圈的交变电流方向不断变化，线圈才能不断来回运动，带动纸盆振动。若将线圈两端连接干电池，线圈只能单方向运动，故该扬声器不会持续发声。 5．阅读材料，回答问题。 秧BOT 蛇年春晚《秧BOT》节目中，由宇树科技自主研发的一群穿着花棉袄的机器人，扭起了秧歌，变换队形、舞动身体，多角度转手绢，引发热议。 该款人形机器人，配备了多达23至43个关节电动机，这类关节电动机有别于传统的有刷电动机，是利用直流无刷电动机进行驱动的，再搭配AI技术实现全身运动控制，能够实现单腿跳跃、原地360度转身等复杂动作。直流无刷电动机的内部结构如图1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)人形机器人利用了关节电动机，该电机内部___________（有/没有）换向器。 (2)直流无刷电动机能够转动，是___________（永磁体/通电线圈）在磁场中受力转动。 (3)若只对固定的一个螺线圈通电，电动机___________（能/不能）连续转动，为了使直流无刷电动机转动效果更好，应该对三个螺线圈中的___________个螺线圈通电。 (4)为驱动图中的直流无刷电动机顺时针转动，此时通电方案最合理的是___________。 A． B． C． D． 【答案】(1)没有 (2)永磁体 (3) 不能 2 (4)D 【详解】（1）该电机是直流无刷电动机，传统有刷电动机配备机械换向器，无刷电动机没有传统结构的换向器。 （2）根据材料描述，该电动机中三个螺线圈固定在外壳上，通电产生磁场，中间的永磁体可自由转动，因此是永磁体在磁场中受力转动。 （3）只对固定的一个螺线圈通电时，磁场方向固定不变，永磁体转动到平衡位置后就会停止，不能连续转动；根据直流无刷电动机工作原理，同时对三个螺线圈中的2个通电，可产生持续驱动永磁体转动的磁场，转动效果更好。 （4）由图可知，永磁体N极在上、S极在下，要使永磁体获得顺时针转动的力，需要永磁体的下端S极与左线圈相吸，与右端线圈相斥。根据安培定则判断，只有D图选项符合要求。 故选D。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $可学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 17.2电动机转动的原理 题型01磁场中的通电导体受到的作用力 1.【答案】(1) 电源 铝棒 (2)不是 (3)BD 2.【答案】(1)运动 (2)向相反方向运动 (3) 电流 磁场 电动机 电能转化为机械能 (4)C (5)电流表 3.【答案】(1)相等 (2)惯性 (3)越过平衡位置后，受到的力会阻碍线圈的转动 (4) 换向器 C 4.【答案】A 5.【答案】C 题型02电动机的工作原理 1.【答案】A 2.【答案】(1) 电源 电磁感应 (2)电流方向 (3) 会 发光二极管 3.【答案】(1) (2) 使线圈持续转动 磁场对通电导线有力的作用 调换电源正负极 增大电源电压（或换 1/2 可学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 用磁性更强的磁铁、减小线圈与支架的摩擦等) 4.【答案】磁场 电能转化为机械能 不会 5.【答案】(1)没有 (2)永磁体 (3) 不能 2 (4)D 2/2