物理九年级全册第4节 电动机课堂检测

第30课  电动机(教师版)

知识点01  通电导线在磁场中受力

1. 磁场对通电导线的作用

(1)力的方向和电流方向有关；(2)力的方向与磁感线方向有关。

2.左手定则

伸开左手，使大拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，使四指指向电流方向，这时，拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受磁场力的方向。

【知识拓展】扬声器

1.扬声器又称“喇叭”。是一种十分常用的电声换能器件，在发声的电子电气设备中都能见到它。

2.构造：由永久磁铁、线圈、锥形纸盆构成。

3.工作原理

扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。当线圈中通过图中所示的电流时，线圈受到磁铁的吸引向左运动；当线圈中通过相反方向的电流时，线圈受到磁铁的排斥向右运动。由于通过线圈的电流是交变电流，它的方向不断变化，线圈就不断地来回振动，带动纸盆也来回振动，于是扬声器就发了声音。

4.应用：收音机、电视机、音箱中都有扬声器。

5.扬声器种类：

(1)纸盆式扬声器：纸盆式扬声器又称为动圈式扬声器。它由三部分组成：①振动系统，包括锥形纸盆、音圈和定心支片等；②磁路系统，包括永义磁铁、导磁板和场心柱等；③辅助系统，包括盆架、接线板、压边和防尘盖等。当处于磁场中的音圈有音频电流通过时，就产生随音频电流变化的磁场，这一磁场和永久磁铁的磁场发生相互作用，使音圈沿着轴向振动，由于扬声器结构简单、低音丰满、音质柔和、频带宽，但效率较低。

(2)号筒式扬声器：号筒式扬声器的结构，它由振动系统(高音头)和号筒两部分构成。振动系统与纸盆扬声器相似，不同的是它的振膜不是纸盆，而是一球顶形膜片。振膜的振动通过号筒(经过两次反射)向空气中辐射声波。它的频率高、音量大，常用于室外及广场扩声。

【例题1】(2020•大连)如图所示，导体棒ab置于蹄形磁铁的磁场中，并垂直于金属导轨。闭合开关，导体棒向右运动。则下列措施中，能使导体棒向左运动的是(　　)。

A．提高电源电压；

B．换更粗的导体棒；

C．将蹄形磁铁的N、S极对调；

D．将蹄形磁铁的N、S极和电源正、负极的接线都对调

【答案】C。

【解析】闭合开关，导体棒向右运动，使导体棒向左运动，可以改变磁场的方向，也可以改变电流的方向，故C正确；电源电压、导体棒的粗细对受力方向无影响，所以AB错误；将蹄形磁铁的N、S极和电源正、负极的接线都对调，此时导体受力方向不变，故D错误。故选：C。

【例题2】(2021·江苏中考真题)图中与磁现象有关的四个实验，其对应的判断正确的是(  )。

A．甲图说明磁体周围不同点的磁场方向都不同；

B．乙图是电磁感应现象；

C．丙图说明电流具有磁效应；

D．丁图说明磁场对电流有力的作用

【答案】D。

【解析】A．条形磁体周围不同点的磁场方向一般不同，有些位置磁场方向是相同的，故A错误；

B．乙图中研究的是电磁铁，原理是电流的磁效应，故B错误；

C．丙图中，转动扇叶二级管发光说明产生了电流，这是电磁感应现象，故C错误；

D．丁图中，通电导线在磁场中受力运动，说明磁场对电流有力的作用，故D正确。故选D。

知识点02  电动机

知识点二、电动机

1.基本结构：转子线圈)、定子(磁体)、电刷、换向器。

电刷的作用：与半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。

换向器的作用：使线圈一转过平衡位置就改变线圈中的电流方向。

2.工作原理：电动机是利用通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成的。

3.通电线圈在磁场中的受力大小跟电流(电流越大，受力越大)，磁场的强弱(磁性越强，受力越大)和线圈的匝数(匝数越大，受力越大)有关。

4.应用：直接电动机：(电动玩具、录音机、小型电器等)；交流电动机：(电风扇、洗衣机、家用电器等)。

5.电动机原理图：如图所示。

电动机工作原理图

【知识详解】电动机

通电直导线(线圈)在磁场中受到力的作用。力的方向与磁场方向、导线电流方向有关。磁场对通电导线和通电线圈作用而运动过程中，把电能转化为机械能，电动机就是从这一理论设计制造出来的。

(1)磁场对电流的作用中磁场方向、电流方向、导体受力方向三者应互相垂直，同时改变其中两个方向另一个方向不变，若首先改变其中一个方向而另一个方向不变，则第三者方向一定改变。

(2)当通电线圈的方向与磁感线的方向垂直时(如图甲所示)，磁场对线圈产生的力平衡(互相抵消)没有力矩的作用。

图甲  线圈平面与磁场垂直

(3)当通电线圈的方向与磁感线的方向不平行(斜交)时，磁场对通电线圈(图乙)有力矩的作用。

图乙  线圈平面与磁场斜交

(4)当通电线圈的方向与磁场的方向平行时，磁场对通电线圈(图丙)的力矩最大

图丙  线圈平面与磁场平行

【例题1】(2021·山东烟台市)选项图中所示的装置中与甲图工作原理相同的是(  )。

A．自发电手电筒 B．话筒

C．手摇式发电机 D．扬声器

【答案】D。

【解析】图甲中，线圈通电后，会发生转动，它的原理是磁场对通电线圈有力的作用。

A．自发电手电筒利用电磁感应现象制成的，故A不符合题意；

B．话筒利用的是电磁感应原理，故B不符合题意；

C．手摇式发电机利用电磁感应现象制成的，故C不符合题意；

D．扬声器的原理是磁场对通电线圈有力的作用，故D符合题意。故选D。

【例题2】(2021·辽宁中考真题)下列四个实验能反映电风扇工作原理的是(  )。

A． B．

C． D．

【答案】C。

【解析】电风扇的主要部件是电动机，电动机是利用通电导体在磁场中受力的原理工作的。

A．导体棒切割磁感应线，电流表指针发生偏转，说明此时电路中有电流，这是电磁感应现象，是发电机的工作原理，故A不符合题意；

B．该图中，闭合开关后，移动滑片，灯泡的亮度会改变，与电风扇工作原理无关，故B不符合题意；

C．电路中有电流，通电导体棒受到磁场力的作用而运动，与电动机的工作原理相同，故C符合题意；

D．该图是奥斯特实验装置，能说明电流周围存在磁场，故D不符合题意。故选C。

题组A  基础过关练

1.下列能说明电动机工作原理的实验是(  )。

【答案】B。

【解析】A.奥斯特实验，说明通电导体存在磁场；

B.电动机原理，通电导体在磁场中收到力的作用；

C.发电机原理，利用电磁感应原理；

D.是发电机的模型，利用电磁感应；电动机、发电机原理图最大的区别，电动机有电源，发电机没有电源。故选B。

2.根据图示装置探究的原理，可以制成下列哪种用电器(　　)。

A．电水壶 B．电风扇 C．麦克风 D．电磁起重机

【答案】B。

【解析】图中有电源，即闭合开关后，磁场中的金属棒ab中会有电流通过，即会在磁场中受力运动，即说明通电导线在磁场中受力的作用，电动机就是利用该原理制成的．

A、电水壶是利用电流的热效应工作的，故A错误；

B、电风扇中有电动机，是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理，故B正确；

C、麦克风是利用电磁感应现象的原理，故C错误；

D、电磁起重机主要部件是一个电磁铁，即是利用电流的磁效应的原理工作的，故D错误；故选B。

3.如图所示，导体棒ab向右运动，下列操作能使导体棒向左运动的是(  )。

A．调换磁极          B．取走一节干电池

C．将导体棒a、b端对调     D．向左移动滑动变阻器滑片

【答案】A。

【解析】导体棒ab在磁场中受力的作用，力的方向与磁场方向和电流方向有关，因此要使导体棒向左运动可使力的方向发生变化，可以改变磁场方向或电流方向。

A.调换磁极，改变了磁场的方向，导体棒受力方向改变，能使导体棒向左运动，故A符合题意为答案。

B.取走一节干电池，改变了电流的大小，不能改变导体棒的受力方向，故B不符合题意。

C.将导体棒a、b端对调，对电路无影响，故C不可行。

D.将滑动变阻器的滑片P向左移动，增大电路中的电流，会改变受力大小，但不会改变运动方向，故D不可行。

4.如图所示，用漆包线绕成一个矩形线图，刮掉两端导线的外漆，放在支架上，下面放一块磁体，用纸做一个小风车固定在转轴上，风吹风车时，小量程电流表指针会发生偏转，这是一个     模型，是利用      原理工作的，工作时将风能转化为     能。

【答案】发电机；电磁感应；电。

【解析】图中线圈、导线和电流表组成闭合电路，线圈处在磁场中，风吹风车带动线圈转动切割磁感线从而产生感应电流，因此电流表指针会发生偏转；与发电机相同，是利用电磁感应现象原理工作的，工作时将风能转化为了电能。

故答案为：发电机；电磁感应；电。

5.下列是有关电与磁现象的四幅图，其中　   　图为电动机工作原理图，　    　图为发电机工作原理图。(选填“甲”、“乙”“丙”或“丁”)

【答案】丁；乙。

【解析】(1)甲图是奥斯特实验，即说明通电导线周围存在着磁场；

(2)乙图中没有电源，是发电机原理；

(3)丙图是电流的磁效应；

(4)丁图是演示磁场对电流作用的实验装置，有电源，是电动机的原理图．

故答案为：丁；乙。

6.由金属杆组成如图所示的导轨，其中水平面上两平行导轨足够长且全部置于竖直向上的磁场中，与倾斜放置的导轨ABCD平滑且固定连接．将一金属棒ab从倾斜导轨上一定高度由静止释放，运动过程中始终与导轨垂直接触且不受摩擦，请你判断ab棒在水平导轨上的运动情况：　    　；并从能量转化的角度简述理由：　                      　。

【答案】减速运动，最后静止；导体棒在下滑过程中，重力势能转化为动能；滑到水平导轨上后，导体棒需要克服安培力做功，消耗机械能，机械能越来越小，速度越来越慢，最后静止。

【解析】导体棒在下滑过程中，重力势能转化为动能，做加速运动；滑到水平导轨上后，导体棒做切割磁感线运动，根据右手定则可以判断出导体棒中的电流方向为b﹣a，再根据左手定则判断出导体棒受到安培力的方向和导体棒运动方向相反，对导体棒的运动起到阻碍作用，导体棒需要克服安培力做功，消耗机械能，机械能越来越小，所以做减速运动，最后静止。

故答案为：减速运动，最后静止；导体棒在下滑过程中，重力势能转化为动能；滑到水平导轨上后，导体棒需要克服安培力做功，消耗机械能，机械能越来越小，速度越来越慢，最后静止。

7.如图，闭合开关，导体ab向左运动，若只改变电流方向，ab向          (选填“左”或“右”) 运动，以此为原理可制成         (选填“电动机”或“发电机”)。

【答案】右、电动机。

【解析】通电导体在磁场中受力的作用，作用力的方向与磁场方向和电流方向有关。应用此原理可制成电动机。

故答案为：右、电动机。

8.如图所示，图甲是课本上“通电导线在磁场中受力”的实验示意图，小谦同学实际探究时，在电路上连接了一个滑动变阻器，实验记录如下表：

(1)用笔画线代替导线，在乙图中将变阻器正确连入电路，小谦在电路中接入滑动变阻器的作用是　     　。

(2)比较实验2和3，说明通电导线在磁场中受力方向与　  　有关，比较实验　  　，说明通电导线在磁场中受力方向与电流方向有关。

(3)小谦通过观察导线运动方向，来判断导线在磁场中受力方向，用到的科学方法是　 　。

(4)小谦想在甲图的基础上对实验进行改造，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，他要把图甲中的电源换成图丙中的　       　。

【答案】(1)如图；保护电路；(2)磁场方向；2、4；(3)转换法；(4)灵敏电流计。

【解析】滑动变阻器按“一上一下”的接；接法如图所示：

滑动变阻器起到保护电路的作用防止电源被短路；

(2)比较实验2和3，电流方相相同，磁场方向不同，导体运动的方向不同，说明通电导线在磁场中受力方向与磁场方向有关；

比较实验2、4，磁场方向相同，电流方向不同，导体运动方向不同，说明通电导线在磁场中受力方向与电流方向有关。

(3)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，用到的科学方法是转换法；

(4)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，需要用灵敏电流计代替电源来显示产生感应电流的方向。

故答案为：(1)见上图；保护电路；(2)磁场方向；2、4；(3)转换法；(4)灵敏电流计。

题组B  能力提升练

1．(2020•莱芜区)如图所示的实验装置可以用来研究(　　)。

A．影响通电导线受到的磁场力大小的因素；

B．影响通电导线受到的磁场力方向的因素；

C．导线在磁场中怎样运动才能产生感应电流；

D．影响通电导线周围产生的磁场强弱的因素

【答案】B。

【解析】由图可知，电路中有电源、磁体、开关、导体棒ab，闭合开关后，通电导体棒ab在磁场中会受到磁场力的作用而运动；实验中可以改变电流方向、磁场方向(调换电源正负极或磁极)，可以探究影响通电导线受到的磁场力方向的因素，故B正确；

根据实验器材可知，无法改变磁场强弱、电流大小，所以无法探究影响通电导线受到的磁场力大小的因素，故A错误；

该实验与电磁感应现象无关；由于无法改变电流大小，也不能检测磁场的强弱，所以也不能探究影响通电导线周围产生的磁场强弱的因素，故CD错误；故选：B。

2．(2020•大连)如图所示，导体棒ab置于蹄形磁铁的磁场中，并垂直于金属导轨。闭合开关，导体棒向右运动。则下列措施中，能使导体棒向左运动的是(　　)。

A．提高电源电压；

B．换更粗的导体棒；

C．将蹄形磁铁的N、S极对调；

D．将蹄形磁铁的N、S极和电源正、负极的接线都对调

【答案】C。

【解析】闭合开关，导体棒向右运动，使导体棒向左运动，可以改变磁场的方向，也可以改变电流的方向，故C正确；电源电压、导体棒的粗细对受力方向无影响，所以AB错误；将蹄形磁铁的N、S极和电源正、负极的接线都对调，此时导体受力方向不变，故D错误。故选：C。

3．(2020•山西)如图所示，小明用漆包线、两节干电池、磁铁等器材，成功制作了一个小小电动机。他想改变电动机线圈转动的方向，下列方法可行的是(　　)。

A．只增强磁铁的磁性 B．只增加线圈的匝数 

C．只增大线圈中的电流 D．只将磁铁的磁极对调

【答案】D。

【解析】A、只增强磁铁的磁性可以增加电动机的转动速度，不能改变转动方向，故A错误。

B、只增加线圈的匝数可以增加电动机的转动速度，不能改变转动方向，故B错误。

C、只增大线圈中的电流可以增加电动机的转动速度，不能改变转动方向，故C错误。

D、只将磁铁的磁极对调，改变了磁场方向，改变了转动方向，故D正确。故选：D。

4．(2021·湖南郴州市)如图所示实验装置的原理与电动机的工作原理相同的是(  )。

A． B．

C． D．

【答案】B。

【解析】AC．图中是将闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流，这个现象叫电磁感应现象，发电机是根据这个原理来制成的，故AC不符合题意；

B．图中将通电的导线放在磁场中会受力运动，电动机就是根据这个原理制成的，故B符合题意；

D．电路中电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性，使得小锤反复敲击铃碗发出声音，故D不符合题意。故选B。

5．(2021·广西南宁市)科技创新小组发明了一款新型的带滚轮书包，其内部无电池，但拖动书包使轮子滚动时，嵌在轮子里的LED灯会发光，行走更安全。图中能反映此原理的是(  )。 

A． B．

C． D．

【答案】D。

【解析】其内部无电池，但拖动书包使轮子滚动时，嵌在轮子里的LED灯会发光，行走更安全，故是将机械能转化为电能，故其原理是发电机。

A．奥斯特实验证明通电导线周围存在磁场，故A不符合题意；

B．有电源，故是将电能转化机械能，是发电机，故B不符合题意；

C．电磁铁的磁性强弱实验，与发电机无关，故C不符合题意；

D．发电机的原理图，闭合电路的部分导体切割磁感线时，产生感应电流，故D符合题意。故选D。

6．(2021·山东潍坊市)如图所示是某同学自制的玩具电动机，一块钕铁椭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，则(  )。

A．该过程中机械能转化为电能；

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．若仅调换磁铁两极，线框仍顺时针转动

【答案】C。

【解析】A．该过程中电能转化为机械能，故A不符合题意；

B．左右两段导线周围的磁场方向不同，电流方向相同，所受磁场力方向不同，故B不符合题意；

CD．若仅调换电池两极，电流方向改变，线框将逆时针转动，若仅调换磁铁两极，磁场方向改变，线框将逆时针转动，故C符合题意，D不符合题意。故选C。

7．(2021·内蒙古通辽市)如图所示，一个综合实践小组用一段漆包线绕成线圈，用小刀刮两端引线的漆皮，一端全部刮去，另一端只刮上半圈或下半圈。将线圈放在用硬金属丝做成的支架m、n上，并按图示连接电路，则电磁铁的上端是______极。闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈会持续转动，这就是简易的______(填“发电机”或“电动机”)。

【答案】N；电动机。

【解析】[1]根据安培定则，C为电流进入螺线管的方向，即四指的方向，而大拇指指上上端，故上端是N极。

[2]有电池，故是通电线圈在磁场中受到力的作用，故是电动机。

8．(2021·内蒙古中考真题)如图是某灵敏电流计的内部结构示意图，线圈在磁场中，指针与线圈相连．当线圈中有电流通过时，线圈会转动，原因是________________________；若改变线圈中的电流方向，指针的偏转方向将________。

【答案】通电线圈在磁场中受力；改变。

【解析】

灵敏电流计是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，因此当线圈中有电流通过时，线圈会转动，原因是通电线圈在磁场中受力；通电线圈在磁场中受力的方向与导体电流方向、磁场方向有关，当改变导体电流方向或磁场方向，指针的偏转方向将改变。

题组C  培优拔尖练

1．(2021·安徽中考真题)图示为直流电动机的工作原理图。线圈abcd处于向右的磁场中，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。在图示位置，电流沿dcba流过线圈，dc边受到磁场的作用力向下，则(  )。

A．线圈在图示位置时，ab边受到磁场的作用力向下；

B．线圈由图示位置转过180o时，电流沿dcda流过线圈；

C．线圈由图示位置转过180°时，dc边受到磁场的作用力向下；

D．线圈由图示位置转过180°时，ab边受到磁场的作用力向下

【答案】D。

【解析】通电导体在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向有关，其中之一发生改变，则受力方向发生改变。

A．根据题意知道，此时dc边受到磁场的作用力向下，由于ab边中电流方向与dc中电流方向相反，而磁场方向相同，所以ab边受到磁场的作用力与dc边受到磁场的作用力相反，即ab边受到磁场的作用力向上，故A错误；

B．由图知道，线圈由图示位置转过180o时，电流沿abcd流过线圈，故B错误；

C．线圈由图示位置转过180°时，dc边中电流的方向反向，则受力方向改变，即dc边受到磁场的作用力向上，故C错误；

D．线圈由图示位置转过180°时，ab边中电流的方向反向，则受力方向改变，即ab边受到磁场的作用力向下，故D正确。故选D。

2．(2021·四川泸州市)如图所示是研究电与磁关系的示意图，ab为一根电阻不可忽略且能自由移动的导体棒，其中单刀双掷开关S的c、d两点为触点，则下列说法正确的是(  )。

A．当单刀双掷开关S的触片P置于c点，该装置相当于电动机的工作原理；

B．当单刀双掷开关S的触片P置于d点，该装置相当于电动机的工作原理；

C．撤走蹄形磁铁，在Q点放置一小磁针，同时将单刀双掷开关S的触片置于c点，该装置可验证奥斯特实验；

D．撤走蹄形磁铁，在Q点放置一小磁针，同时将单刀双掷开关S的触片置于d点，该装置可验证奥斯特实验

【答案】AC。

【解析】A B．当单刀双掷开关S的触片P置于c点，电源、开关、导体、导线组成了闭合回路，由电源，故可以成为电动机的原理图，故A正确；当单刀双掷开关S的触片P置于d点时，没有电源，故是发电机，故B错误；

C D．撤走蹄形磁铁，在Q点放置一小磁针，同时将单刀双掷开关S的触片置于c点，有电源，验证通电导线周围存在磁场，故该装置可验证奥斯特实验是正确的，故C正确；当单刀双掷开关S的触片P置于d点时，没有电源，没有电流，故不是奥斯特实验，故D错误。故选AC。

3．(2021·四川凉山彝族自治州)扬声器与______的工作原理相同(选填“发电机”或“电动机”)，______(选填“是”或“不是”)根据电磁感应现象制成。由于通过线圈的电流是______的电流，线圈就不断地来回振动，带动纸盆也来回振动，于是扬声器就发出了声音。

【答案】电动机；不是；变化。

【解析】[1]扬声器是通过电流大小不同，使得通电导线在磁场中受到的力大小不同，从而使得线圈振动，线圈振动，带动纸盆振动，从而发出声音，电动机也是因为通电导体在磁场中受到力的作用，从而使得通电线圈在磁场中转动，所以扬声器与电动机的工作原理相同。

[2]电动机与扬声器都是使用通电导线在磁场中受到力的作用这一原理制成的，所以不是根据电磁感应现象制成。

[3]使用扬声器时，通过扬声器线圈的电流是大小不断发生变化的电流，从而使得在磁场中受到不同的力，从而使得线圈振动，带动纸盆振动，发出声音。

4．(2021·浙江嘉兴市)电动机在现代生产、生活中有广泛的应用。

(1)如图所示是电动机原理图，将通电线圈abcd置于磁场中，线圈的ab、cd边受到______，使线圈转动起来；

(2)某电动车是利用电动机来驱动车轮转动的，遇到障碍时，只要按下倒车开关就能改变线圈中______来实现倒车。

【答案】力的作用；电流的方向。

【解析】(1)[1]一方面，磁场对通电线圈有力的作用；另一方面，线圈转动了起来，运动状态发生的了改变，说明线圈受到了力的作用。

(2)[2]通电线圈在磁场中受到力的作用，受到的力的方向与电流方向和磁场方向有关，当电流方向或者磁场方向变得相反时，线圈受到的力的方向也变得相反。但如果同时改变电流方向和磁场方向，则线圈受到的力的方向则不变。按下倒车开关，改变了线圈中的电流方向，使线圈受力的方向发生改变，从而实现倒车。