第20.3讲 电动机和磁生电【教材为纲·探题源】-2024年中考物理一轮复习讲义

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知识点1：电动机
磁场对通电导线的作用：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。

电动机的基本构造：电动机由两部分组成：能够转动的线圈和固定不动的磁体。在电动机里，能够转动的部分叫做转子，固定不动的部分叫做定子。电动机工作时，转子在定子中飞快地转动。

换向器：电动机是通过换向器来实现电动机的持续转动的。换向器由两个铜半环E和F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。A和B是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。这样，无论线圈的哪个边，只要它处于靠近磁体S极的一侧，其中的电流都是从读者这边朝纸内的方向流去，这时它的受力方向总是相同的，线圈就可以不停地转动下去了。
实际的电动机都有多个线圈，每个线圈都接在一对换向片上，以保证每个线圈在转动的过程中受力的方向都能使它朝同一方向转动。

【典例探究1】小明同学自己动手做了一个直流电动机模型，接通电路后发现电动机不转动，可当他拨了一下线圈后，电动机就快速转了起来，造成这一情况的原因可能是( )
A．电源电压太低 B．电刷接触不良 C．电源正、负极接反了 D．开始时，线圈处于平衡位置了
【答案】D
【解析】当电动机的线圈处于平衡位置时，受平衡力的作用，故可能电动机不转，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．A、B两个选项电动机始终不会转动。C选项中的电动机不会停止。
故选D。
【典例探究2】如图所示，闭合开关，观察到铝杆AB运动起来，说明磁场对电流有 作用，利用该原理可制成 (发电机、电动机)，将磁体两极对调，观察AB的运动方向，这是为了探究力的方向与 关系。
【答案】力；电动机；磁场方向
【解析】(1)把一根轻质的铝杆作为直导线放在蹄形磁体的磁场里，接通电源，看到铝杆运动，说明磁场对通电导线有力的作用，电动机就是利用该原理制成的。
(2)将磁体两极对调，观察AB的运动方向，这是为了探究力的方向与磁场方向的关系。
知识点2：磁生电
奥斯特发现电流的磁效应之后，许多科学家都在思索：既然电流能产生磁，那么磁能否产生电呢？英国物理学家法拉第在10年中做了多次探索，1831年终于取得突破，发现了利用磁场产生电流的条件和规律。法拉第的发现，进一步揭示了电现象和磁现象之间的联系。根据这个发现，后来发明了发电机，使人类大规模用电成为可能，开辟了电气化的时代。
什么情况下磁能生电：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流。这种由于导体在磁场中运动而产生电流的现象叫做电磁感应（electrmagnetic inductin），产生的电流叫做感应电流（inductin current）。

发电机：当导线向左运动时，电流表指针偏转，表明电路中产生了电流；当导线向右运动时，电流表指针向另一方向偏转，表明产生了另一方向的电流。如果导线左右往复运动，电流表指针来回摆动，电路中产生的是交变电流，简称交流。
交变电流的频率在数值上等于电流在每秒内周期性变化的次数。我国电网以交流供电，频率为50 Hz。
在发电机中，用连续转动的线圈代替往复运动的导线。为了把线圈中产生的感应电流输送给用电器，还要用铜环和电刷把线圈和用电器连接起来。

发电机发电的过程是能量转化的过程。以手摇发电机为例：人吃的食物的化学能转化为摇动转子的动能，发电机又把动能转化为电能。实际的发电机靠内燃机、水轮机、汽轮机等机械的带动，把燃料中的化学能或者水库中水流的动能转化为电能。
【典例探究1】下列有关电磁现象的说法中，正确的是( )
A．直流电动机工作时，线圈刚转至平衡位置，换向器就自动改变线圈中的电流方向
B．磁场对放入其中的物体有力的作用
C．奥斯特实验说明导体周围存在磁场
D．发电机是根据电磁感应现象制成的
【答案】D
【解析】A．据直流电动机的工作原理可知，直流电动机工作时，线圈刚转过平衡位置，换向器就自动改变线圈中的电流方向，故错误；
B．磁体的周围存在磁场，磁场的基本性质是对放入其中的磁体有力的作用，故错误；
C．奥斯特实验证明了电流周围存在磁场，磁场的方向与电流的方向有关，故错误；
D．发电机的原理是电磁感应，电动机的原理是通电线圈在磁场里受力转动，故正确且符合题意。
故选D。
【典例探究2】如图闭合开关，电动机转动，这是利用通电导体在 中受力作用而转动的原理，如果想改变电动机的转动方向，我们可以采取的措施 。若将电池换成灵敏电流表，闭合开关，当用手快速转动电动机转轴时，发现灵敏电流表指针偏转，这是著名的 现象。
【答案】磁场；改变电流的方向；电磁感应
【解析】(1)闭合开关，电动机转动，这是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理工作的；如果想改变电动机的转动方向，我们可以采取的措施是：改变电流的方向或改变磁场的方向；
(2)将电池换成灵敏电流表，闭合开关，当用手快速转动电动机转轴时，发现灵敏电流表指针偏转，这是电磁感应现象，它在生活中的应用有发电机等。
【典例探究3】微风吊扇通电后扇叶转动，使微风吊扇转动的工作原理是 。拔下插头，在插头处接发光二极管，用手旋转叶片，发光二极管发光，这是 现象，人们利用这一原理制成了 。
【答案】通电线圈在磁场中受力转动；电磁感应；发电机
【解析】微风吊扇内部电动机利用通电线圈在磁场中受力的作用的原理工作的；拔下插头，在插头处接发光二极管，用手旋转叶片，发光二极管发光，这是由于线圈在磁场中做切割磁感线运动造成的，即电磁感应现象，人们利用这一原理制成了发电机。
一、单选题
1．（2023·江苏宿迁·统考中考真题）图中是小明制作的简单电动机模型，其线圈由漆包线绕成，将线圈一端的漆全部刮掉，另一端只刮掉半周，在线圈的下面放置了一块磁体。将其接入电路中，闭合开关后，线圈转动起来了。关于此电动机模型下列说法正确的是（ ）

A．利用电磁感应原理工作
B．线圈在转动时，始终受到磁场作用力
C．将电能转化为机械能
D．增大线圈中的电流可改变转动方向
2．（2023·黑龙江牡丹江·统考中考真题）以下机械属于内燃机的是（ ）
A．火箭喷气发动机 B．汽油机 C．滑轮组 D．洗衣机
3．（2023上·九年级校联考课前预习）如图是一种环保型手电筒，来回摇晃它，使里面的铜线圈在磁铁上来回运动，就能使灯泡发光。选项中能说明这种手电筒工作原理的是（ ）

A． B．
C． D．
4．（2023上·九年级校联考课前预习）刷卡机（POS机）已经在生活中普遍应用，当银行卡有磁条的一侧经过刷卡机的卡槽时（如图），刷卡机的感应器（相当于线圈）中会产生感应电流，如图与此原理相同的是（ ）

A． B．
C． D．
5．（2023·山东聊城·统考中考真题）关于如图所示实验，下列说法正确的是（ ）

A．装置中的AB是轻质塑料棒
B．用该装置可探究“什么情况下磁可以生电”
C．只要开关闭合，灵敏电流计的指针就会偏转
D．根据该实验揭示的原理发明了电动机
6．（2023·湖南湘潭·统考中考真题）如图为一种佩戴在手腕上的“计步器”，其基本构造是在一段塑料管中密封一小块磁铁，管外绕着线圈。运动时，磁铁在管中往复运动，线圈输出不断变化的电流，从而实现计步。下列设备与“计步器”产生电流的原理相同的是（ ）

A．发电机B．电动机C．电风扇D．电水壶
7．（2023·辽宁本溪·统考中考真题）将扬声器、电池和电流表等元件连成如图电路。断开，反复快速闭合、断开开关，扬声器发出咔咔声；断开，闭合开关，反复轻敲扬声器的纸盆，会看到电流表的指针左右摆动。下列有关说法正确的是（ ）

A．扬声器发声的原理与发电机发电的原理相同
B．扬声器发声时，将机械能转化为电能
C．扬声器发电的原理与动圈式话筒工作的原理相同
D．电流表指针左右摆动，是因为磁场方向发生变化
8．（2023·广东深圳·统考中考真题）下列现象中可以证明地磁场客观存在的是（ ）

A．如图A两个绑着磁铁的小车他们相对的两面分别是N级和S级他们相互吸引
B．如图B“司南之杓，投之于地，其柢指南”
C．如图C通电螺线管吸引铁钉
D．如图D小白同学制作的手摇发电机
二、多选题
9．（2023·安徽·统考中考真题）图示为某电动机的原理图，EF、PQ为螺线管，abcd为电动机的线圈，为转轴。闭合开关，从O点沿转轴观察，线圈顺时针转动，则（ ）

A．螺线管F端为N极，P端为N极
B．螺线管F端为S极、P端为S极
C．若将电源的正负极对调，从O点沿转轴观察、线圈仍顺时针转动
D．若将电源的正负极对调，从O点沿转轴观察，线圈将逆时针转动
三、填空题
10．（2023·湖南长沙·统考中考真题）下图为玩具小汽车内直流电动机的结构简图，该电动机工作时将电能转化为 能和内能。如果想改变该直流电动机的转动方向，你可以采取的方法是 （写一条合理方法即可）。

11．（2023·辽宁阜新·统考中考真题）如图所示是“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。实验时将开关、电流表与导线AB串联起来组成 回路。若磁体保持静止，导线AB做 运动时，电流表指针偏转。若将图中电流表换成 ，还可以探究电动机原理。

四、实验题
12．（2023·黑龙江牡丹江·统考中考真题）
（1）如图甲所示，将小铁钉靠近磁铁N极，小铁钉被吸引获得 性。此时，小铁钉相当于一个 ，钉尖是 极。如图乙所示，给磁铁加热一段时间后，小铁钉会掉落，表明磁铁的磁性可能与 有关；
（2）用一个磁性很强的磁铁球靠近一块铝板，铝板 （选填“能”或“不能”）被吸引。如图丙所示，把磁铁球做成单摆悬挂起来，使其来回摆动，将铝板放到摆的下方，当磁铁球靠近铝板时，摆动速度明显变小，并且很快停止摆动。磁铁球在铝板上方摆动，相当于铝板在磁场中运动，可能会产生 。
一、单选题
1．（2023上·九年级校联考课前预习）同学们在制作“让线圈转动起来”的活动中，将表面有金属镀层的磁铁吸在干电池的负极，将一根硬铜线折成线框搭在干电池的正极和磁铁上，如图所示。线框就会以干电池为轴转动起来（ ）

A．线框转动是因为电磁感应现象
B．改变电流方向，线框的转动方向不会改变
C．改变磁场方向，线框的转动方向不会改变
D．通电后的线框周围存在磁场
2．（2023·湖北省直辖县级单位·校联考二模）如图所示为直流电动机的两个不同时刻的工作原理图，下列分析不正确的是（ ）

A．导线ab中的电流在这两个时刻方向不同
B．导线ab在这两个时刻受到的磁力方向不同
C．导线ab和cd在乙图位置受到的两个力相互平衡
D．由上往下看，线圈中电流均为顺时针方向
3．（2023·陕西西安·校考三模）小明自制了一个“电磁秋千”，如图所示，他用铜线圈做一个秋千，线圈下方放一块永久磁铁，线圈通电后，就能不停地摆动。下列有关叙述正确的是（ ）

A．该电磁秋千的工作原理和电动机原理相同
B．电磁秋千摆动过程中机械能转化为电能
C．电磁秋千摆动到最高点时动能最小但不为零
D．对调磁体的两极可以使电磁秋千摆动得更快
4．（2023上·九年级校联考课前预习）手机无线充电是一种新型的充电方式，其充电原理是当电流流过充电底座发射线圈时会产生磁场，手机电池接收线圈靠近该磁场时就会产生电流，从而给智能手机充电，如图所示。下列与手机接收线圈工作原理一致的是（ ）

A． 门吸
B． 电铃
C． 扬声器
D． 动圈式话筒
5．（2023上·九年级校联考课前预习）进入初中学业水平考试考场时，监考教师会使用金属探测仪对大家进行检测。如果有同学携带金属制品，探测仪就会产生电流并报警。下列四个实验能反映金属探测仪工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
二、多选题
6．（2023·江西鹰潭·统考二模）如图所示，是研究磁场对通电导线作用的实验装置。当接通电源，电流由a至b通过导体ab时，它受到磁场力作用而向左运动，则（ ）

A．只改变磁场方向时，导线ab将向右运动，电能转化为机械能
B．只改变电流方向时，导线ab将向右运动，电能转化为机械能
C．电流方向和磁场方向同时改变时，导线ab将向右运动
D．电流方向和磁场方向同时改变时，导线ab仍将向左运动
7．（2023·河南洛阳·统考一模）如图所示是探究感应电流产生条件的实验装置。闭合开关，将金属杆拉至A点后释放，金属杆向左摆动至最高点B，此过程中灵敏电流计的指针发生了偏转。关于该实验下列说法中正确的是（ ）

A．这个装置是电动机的工作原理
B．金属杆向下摆动过程中，受到的是平衡力
C．金属杆减小的机械能最终都转化成了内能
D．断开开关，从A点释放金属杆，它会越过B点
三、填空题
8．（2023·广东广州·广州大学附属中学校考二模）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。
9．（2023上·九年级校联考课前预习）如图所示，卸下家用微型吊扇的插头后，将两根导线分别与灵敏电流计连接起来，用手转动吊扇叶子，灵敏电流计的指针将 （选填“偏转”或“不偏转”），这是 现象，此时的微型吊扇相当于 。（选填“电动机”或“发电机”）

10．（2023·湖北武汉·统考模拟预测）如图甲所示是交流发电机的原理图。发电机工作时是将 能转化为电能。线圈在图中位置按箭头方向转动时，线圈中 （“有”、“无”）感应电流。图乙中跟发电机工作原理相同的有 （填序号）。
四、实验题
11．（2023·河北石家庄·校考一模）如图所示，在“探究磁场对通电直导线的作用”实验中，小明把一根轻质的铝棒EF置于蹄形磁体的磁场中。

（1）接通电源，通过观察 来判断磁场对通电直导线有力的作用；
（2）若只将磁体的两极对调，接通电源，观察到铝棒EF会向相反方向运动，说明力的方向与 有关；
（3）小明想探究“通电直导线在磁场中受力大小是否与电流大小有关”，请你帮助他写出具体的操作： ；
（4）应用： （选填“电动机”或“发电机”）利用这一原理工作的。
12．（2023·湖南长沙·长沙市南雅中学校考二模）小罗在学习制作发电机时，利用如图所示的装置探究感应电流产生的条件。
（1）如图所示，保持蹄形磁体竖直放置，使导体AB从图示位置向上运动，灵敏电流计的指针 偏转；
（2）若想使AB的感应电流与原来方向相反，下列操作可行的是 （选填字母）；
A．保持AB运动方向不变，对调磁体的磁极
B．改变导体AB运动方向的同时对调磁体的磁极
（3）利用电磁感应原理工作的装置有 （选填字母）；
A．电铃
B．扬声器
C．电磁起重机
D．动圈式话筒