沪科版九年级全册第三节 科学探究：电动机为什么会转动课时作业

17.3 科学探究：电动机为什么会转动

基础训练

考点一、探究磁场对通电导体的作用

1．如图是通电金属棒在磁场中运动的实验场景，据此原理设计的家电是（　　）

A．电热水壶              B．电饭锅             C．电风扇              D．电熨斗 

【答案】C

【解析】图中，当闭合开关后，可以观察到磁场中的金属棒在导轨上运动，这说明通电导体在磁场中受到力的作用，电热水壶、电饭锅、电熨斗都是利用了电流的热效应设计的，电风扇是利用了通电导体在磁场中受到力的作用的原理制成的，故C正确。故选C。

2．（多选）如图所示，是小明同学探究“磁场对通电导体的作用”的实验装置，ab是一根金属棒，通过金属导轨连接到电路中，闭合开关后，金属棒没有运动（仪器，电路都完好），要想使金属棒运动起来，下列措施可行的是（　　）

A．将蹄形磁体的N、S极对调                   B．换用磁性强一些的蹄形磁体

C．换用能提供较大电流的直流电源              D．把电源两极对调

【答案】B

【解析】A、电熨斗是将电能转为内能．日光灯是将电能转化为内能和光能，故A不符合题意。

B、电风扇和洗衣机是将电能转化机械能，应用了电动机，故B符合题意。

C、电饭锅是将电能转化为内能，微波炉的能量转化是：电能到磁能再到电能最后到内能，故C不符合题意。

D、电热毯和电热水壶是将电能转为内能，故D不符合题意。故选B。

3．通电导体在磁场中受力而运动时（　　）

A．消耗了电能，产生了机械能   B．消耗了机械能，产生了电能

C．消耗了机械能，产生了内能   D．消耗了化学能，产生了电能

【答案】A

【解析】通电导体在磁场中会受到磁场力的作用从而产生运动，获得机械能。所以，通电导体在磁场力作用下运动时消耗电能，将电能转化为机械能。故选A。

4.通电导体在磁场中受到力的作用，保持磁场方向不变，使导体中的电流方向与原来相反，则通电导体所受磁场力方向_______；保持电流方向不变，使磁感线方向相反，则通电导体所受磁场力方向______。这表明通电导体在磁场中受力的方向，跟______方向和______方向有关。

【答案】也相反；也相反；电流；磁感线

【解析】通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向和电流的方向以及磁场的方向有关。在磁场方向不变的情况下，电流方向改变，导体的受力方向会变化。在电流方向不变的情况下，导体受力的方向和磁场的方向有关。

5.如图所示，闭合开关，导体棒ab水平向右运动，下列描述正确的是（　　）

A．该实验是发电机的原理图      B．该实验实现了机械能转化为电能

C．该实验说明了通电导体在磁场中要受到力的作用 D．该实验说明了通电导线周围存在着磁场

【答案】C

【解析】图示有电源，说明通电导体在磁场中受力运动，将电能转化为机械能，是电动机的原理图。本题是一道关于电动机原理的习题，能够通过实验现象找出电动机的制作原理是本题的解题关键所在。

考点二、电动机的原理和构造

6．（多选）关于直流电动机，下列说法正确的是（   ）

A.电动机是利用磁场对电流作用的现象制成的 B.电动机工作时把电能转化为机械能

C.电动机是利用电磁感应现象制成的   D.电动机工作时把机械能转化为电能

【答案】AB

【解析】通电线圈在磁场里受到力的作用，在磁场里会发生转动，利用这一现象发明了电动机，实现了电能转化为机械能。

7．下列设备中利用了通电导体在磁场中受到力的作用的是（　　）

A．发电机              B．电动机              C．动圈式话筒            D．电磁铁

【答案】B

【解析】A、发电机的原理是电磁感应现象，故A不符合题意；

B、电动机的原理是通电导体在磁场中受力运动，故B符合题意；

C、动圈式话筒是利用电磁感应原理制成的，故C不符合题意；

D、电磁铁的原理是电流的磁效应，故D不符合题意。

8．如图所示是直流电动机的模型，闭合开关后线圈顺时针转动。现要线圈逆时针转动，下列方法中可行的是（　　）

A．只改变电流大小      B．只改变电流方向

C．对换磁极同时改变电流方向   D．换用磁性更强的磁铁

【答案】B

【解析】直流电动机的转动方向与线圈中的电流方向和磁场方向有关，若使通入直流电动机的电流方向改变或磁场的方向改变，它的转动方向将改变。但是如果同时改变电流的方向和磁场的方向，线圈的转动方向将不变。

9.如图所示的是直流发电机的工作原理图，关于直流发电机下列说法中正确的是（   ）

A．直流发电机线圈内产生的是交流电，供给外部电路的是直流电

B．直流发电机线圈内产生的是直流电，供给外部电路的也是直流电

C．它是利用通电线圈在磁场中受到力的作用而转动的原理工作的

D．图中的E、F称为换向器，它的作用是改变线圈中的电流方向

【答案】A

【解析】直流发电机的原理是电磁感应，是通过闭合电路的两条边来切割磁感线产生的感应电流，由于矩形线圈在磁场中不停地转动，每转一周，切割磁感线的方向改变两次，所产生的电流方向也改变两次，使线圈内部产生方向做周期性变化的电流即交流电，换向器的作用是将线圈产生的交流电变为对外输出的直流电，因此答案为A。

10.如图所示的装置，线圈abcd转动过程中经过甲、乙位置。

（1）图甲中ab段导线的电流方向是     （选填“由a到b”或“由b到a”），图乙中ab段导线的电流方向是      （选填“由a到b”或“由b到a”）。

（2）图甲中ab段导线所受磁场力F的方向竖直向上。请标出图乙中ab段导线所受磁场力的方向。

（3）本装置是采用          的办法使线圈连续转动下去。

（4）装置断电后，线圈并不会立即停止转动，这是由于线圈具有      要保持原来的运动状态。

【答案】（1）由b到a；由a到b；（2）如图所示；（3）改变电流方向；（4）惯性

【解析】（1）由于电流从电源的正极出发，故图甲中ab段导线的电流方向是由b到a；在图乙中，导线ab中的电流方向是由a到b；（2）磁场方向不变，导线ab中的电流方向改变，所以导线ab的受力方向改变，图甲中导线ab的受力方向向上，所以图乙中导线ab的受力方向向下，如上图所示。（3）由图可知本装置是采用改变电流方向的办法使线圈连续转动下去；（4）装置断电后，线圈并不会立即停止转动，这是由于线圈具有惯性要保持原来的运动状态。

素养提升

11．如图所示的用电器中，利用电动机工作的是

A． B． C． D．

【答案】A

【解析】电风扇核心部件是电动机，工作时主要把电能转化为机械能，是利用通电导体在磁场中受力运动制成的，故选项A正确；电灯工作时，主要把电能转化为内能，使灯丝温度升高达到白炽状态而发光，是利用电流的热效应工作的，故选项B错误；电热水壶、电饭锅工作时，都把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故选项C、D错误；故应选A。

12.通电线圈在磁场里处于平衡位置时，下列说法中正确的是（       ）

A．磁感线与线圈平面平行，线圈不受力   B．磁感线与线圈平面垂直，线圈不受力

C．磁感线与线圈平面平行，线圈受到平衡力  D．磁感线与线圈平面垂直，线圈受到平衡力

【答案】D

【解析】通电线圈在磁场中受力而转动，当线圈转到平面与磁感线方向垂直时，线圈受到大小相等、方向相反、作用在同一个线圈上，作用在同一条直线的两个磁场力的作用，故据二力平衡的知识知，这两个力是平衡力。故选D。

13．一台组装齐全的直流电动机模型，接通电源后电动机不转，用手拨动一下转子后，线圈转子就正常转动起来，则它开始时不转的原因可能是（       ）

A．线圈内部短路        B．电刷与换向器接触不良

C．磁铁的磁性不强或线圈中电流不够大   D．线圈正好处于平衡位置

【答案】D

【解析】由题意知电动机是在用手拨动一下转子后，线圈转子就正常转动起来，说明电动机不转时，正好线圈处于了平衡位置。故选D。

14．要改变直流电动机的转动方向，可以（      ）

A．增大电流       B．改变线圈中的电流方向或对调磁铁两极

C．同时改变电流方向和磁场方向  D．增强磁铁的磁性

【答案】B

【解析】要想改变电动机的转动方向，可对调磁铁两极或改变线圈中电流的方向，二者同时改变时，电动机转动方向不变；所以B正确，C错误；电动机的转动方向跟电流方向和磁场方向有关，和电流大小、磁性强弱无关，故A、D错误。故选B。

15．小华在综合实践中自制的简易电动机示意图如图所示。矩形线圈由漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴。将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈正下方。为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，则小华应将（    ）

A．电池的正、负极对调一下   B．在线圈正上方增加磁体S极

C．左、右转轴下侧绝缘漆刮掉一半  D．左、右转轴绝缘漆全部刮掉

【答案】C

【解析】电池的正、负极对调一下，改变了磁场方向，在线圈正上方增加磁体S极，增强了磁场强弱，而磁场方向和磁场强弱都不能使线圈能连续转动，故AB错误；将左、右转轴的漆皮下侧绝缘漆刮掉，或一端全部刮掉，另一端只刮半周，这样在一个半周内受到磁场的力的作用为转动，另一个半周没有电流通过，不受磁场力的作用，利用惯性转动，这样才能使线圈在磁场中持续转动下去，如果两端的漆皮都刮掉，线圈每转过半圈，受力方向发生变化，会来回摆动，故C正确，D错误。故选C。

16．如图所示的实验中，闭合开关后，导体棒ab向右运动，这说明______________对通电导体有力的作用；若要使ab向左运动，你的方法是_______________________。

【答案】磁场  对调电源两极（或对调磁体的两极）

【解析】导体棒发生运动是因为放在了磁场中，故是磁场对导体产生了力的作用。要使力的方向发生变化，可以改变磁场方向或电流方向，即对调电源两极或对调磁体的两极。

17．小明通过学习得到下面几个结论，请帮他补充完整：

（1）实验表明，通电导体在磁场中会受到力的作用，受力的方向跟______方向和______方向有关。

（2）要使直流电动机中的线圈连续平稳地转动，必须使线圈一到______时就能自动改变线圈里的______，使它受力的方向总是相同的。在直流电动机里，完成这一任务的装置叫______。

（3）电动机可以把______能转化成______能。

【答案】（1）电流  磁场  （2）平衡位置  电流方向  换向器  （3）电  机械

【解析】（1）通电导体在磁场中受磁场力的作用，磁场力的方向与电流方向及磁场的方向有关。

（2）通电线圈在磁场中的受力方向与电流方向有关，当线圈刚转过平衡位置时，如果能及时的改变线圈中的电流方向，则线圈的受力方向就会变得相反，线圈就可以不停地转动下去了。实际的电动机是通过换向器来实现这项功能的。

（3）电动机通过通电线圈在磁场中受到力的作用，从而使线圈在磁场中旋转，是将电能转化为机械能的机器。

18．研究电动机的工作过程。

（1）电动机的工作原理是磁场对______ 有力的作用。图甲中，线圈左右两边框ab、cd的受力方向相反，其原因是__________________。线圈从图示位置再转动______度后线圈将恰好达到平衡位置，并最终停在该位置。

（2）图乙中的线圈可以持续转动，是因为它加装了______，该装置能在线圈______（选填“刚转到”“即将转到”或“刚转过”）平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。

（3）图丙所示的电动机模型中，调换模型中器件______ （填图中的序号）的放置可以方便改变电动机的转动方向。通电后电动机模型的线圈不转动，用手拔一下，线圈就连续转动起来，则刚才线圈不转动的原因是______。

【答案】（1）电流（或通电线圈）  电流方向不同  90  （2）换向器  刚转过  （3）①  摩擦力较大

【解析】（1）电动机的工作原理是磁场对电流（或通电线圈）有力的作用。线圈受力方向与电流方向和磁场方向有关；甲图中，线圈左右两边框ab、cd的受力方向相反，是因为两侧的电流方向不同。当线圈从图示位置再转动90度后，线圈将恰好达到平衡位置，此时受力平衡，最终会停在该位置。

（2）乙图中的线圈可以持续转动，是因为它加装了换向器，它能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。

（3）①因为线圈受力方向与电流方向和磁场方向有关，所以丙图所示的电动机模型中，调换器件①的放置，即改变磁场的方向，可方便改变电动机的转动方向。②卡住和转动后摩擦力是不同的，卡住是静摩擦力，转动后是滑动摩擦力，静摩擦力力可以比滑动摩擦力大；故若线圈的轴与轴架间的摩擦力太大，电动机可能被卡住，即使拨动，由于动摩擦力小于静摩擦力的缘故，也会转动。

19．如图所示为小玲和小辉同学制作的一种直流电动机模型，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，碲形磁体放在线圈周围。

（1）直流电动机的工作原理是______________________________________；

（2）按他们这种方法刮漆，线圈在平衡位置附近时会____________________（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______________；

（3）可以通过改变___________方向，来改变线圈的转动方向。

【答案】（1）通电线圈在磁场中受力而转动  （2）切断线圈中的电流  持续转动  （3）电流（或磁场）

【解析】（1）直流电动机的工作原理是：通电线圈在磁场中受力而转动；

（2）将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮半周的作用是当线圈刚转过平衡位置时，切断线圈中的电流，线圈由于惯性转过另半圈，保证了线圈持续的转动下去；

（3）要改变线圈的转动方向，就要改变线圈的受力方向，而线圈的受力方向由磁场方向和电流方向来决定，因此可改变磁场方向或电流方向来改变线圈的转动方向。

20．同学们在制作电动机模型时，把一段粗漆包线烧成约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。用硬金属丝做两个支架，固定在硬纸板上。两个支架分别与电池的两极相连。把线圈放在支架上，线圈下放一块强磁铁，如图所示。给线圈通电并用手轻推一下，线圈就会不停的转下去。

（1）在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮，刮线的要求是________（填选项“A”或“B”）。

A．两端全刮掉

B．一端全部刮掉，另一端只刮半周

（2）线圈在转动过程中________能转化为________能。

（3）小华组装好实验装置，接通电源后，发现线圈不能转动，写出一条可能造成该现象的原因______________________________________。

【答案】（1）B  （2）电  机械  （3）电源电压较低

【解析】（1）在实验中影响线圈的转向的因素有电流的方向和磁场的方向，为了使线圈能持续转动，采取将线圈一头的绝缘漆刮去，另一头刮去一半的办法，相当于一个简易的“换向器”来改变通入线圈的电流方向，故选B；

（2）根据电动机的原理可知，电动机能转动的原因是通电线圈在磁场中受磁力的作用而转动，线圈在转动过程中消耗电能转化为机械能；

（3）小华组装好实验装置，接通电源后，发现线圈不能转动，可能是电源电压较低、磁场太弱或开始线圈处在平衡位置。