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1. 主题 20 电动机和发电机的工作原理 学习内容 专题 1. 电动机 1. 电动机原理： 电动机是根据通电线圈在磁场中受力而旋转的原理制成的。 它是一种将电能转化为机械能的装置。 2、结构：电动机由转子和定子两部分组成。 换向器的作用是每当线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中电流的方向，使线圈继续旋转。 3、改变电机旋转方向的方法：改变电流方向（交换电压接线）或改变磁力线方向（交换磁极）。 4、提高电机转速的方法：增加线圈匝数、增加磁铁的磁性、加大电流等。 二、发电机 1、发电机原理：发电机是根据电磁感应现象制成的，是将机械能转变为电能的装置。 2、结构：发电机由定子和转子两部分组成。 3、从电池获得的电流方向保持不变。
2.常称为直流电。 (DC) 4、方向周期性变化的电流称为交流电，简称AC。 (AC) 5. 在交流电中，电流每秒周期性变化的次数称为频率。 频率的单位是赫兹，简称Hertz，符号是Hz。 题目测试方法六、我国生产、生活所用的交流电源，电压为220V，频率为50Hz，周期为0.02s，即1s中有50个周期。 每个周期交流电的方向改变两次，因此50Hz的交流电流的方向在1s内改变了100次。 【例1】（贵州省黔东南州）关于图A和图B所示的实验，下列说法不正确的是：（）实验A可以研究载流导体B周围是否存在磁场实验A可以研究电磁感应现象 C 实验 B 可研究磁场中通电导体受力的情况 DB 实验过程中，电能转化为机械能 【答案】A 【分析】AB
3、实验电路A中没有电源，不能用来研究通电导体周围是否存在磁场。 本实验中，当开关闭合时，当导体棒ab移动切割磁场中的磁力线时，电路中就会产生感应电流。 因此，可以研究电磁感应现象，故说法A错误，说法B正确。 CD和B的实验电路中有电源和磁铁，可以研究磁场中通电导体所受的力。 图2是电动机的示意图。 运行时电能转化为机械能，因此CD的说法是正确的。 【实施例2】（2019年大庆）如图所示的实验装置中，磁铁和导体棒水平放置。 断开S2电动机工作原理初中物理，闭合S1，使导体棒向右水平移动，电流表G的指针向右偏转。 这是一个现象。 将G指针向左偏转即可使导体棒朝该方向移动。 打开S1，闭合S2，导杆即可移动。 据此即可制作（可选“电动机”或“发电机”）。 【答案】电磁感应
4.; 左边; 电动马达。 【分析】打开S2，关闭S1，导致导体条向右水平移动。 此时，导体在磁场中切割磁力线，电路中就会产生感应电流。 电流表G的指针将向右偏转。 这就是电流。 磁感应现象； 感应电流的方向与导体的运动方向有关。 为了使G的指针向左偏转，可将导体杆向左移动； 当S1打开、S2闭合时，导体棒上有电流，并受到磁场力的作用。 ，可以移动，这就是电动机的原理。 【例3】（经典题）在探究“电机为什么旋转”的实验中：（1）我们首先想到的是磁铁之间的相互作用是因为一个磁铁放在另一个磁铁的磁场中，那么载流导体 磁铁周围是否有任何力会对通电导体施加力？ (2)如图所示，在蹄形磁铁的两极之间放置导体ab。 在开关闭合之前，导体闭合。
5、闭合开关后，导体显示出磁场对导体的强大作用。 (3)关闭开关，将图中磁铁的N极和S极对调，然后合上开关。 你会发现导体ab的运动方向与交换前的运动方向相同，说明与通电导体在磁场中受力的方向有关。 (4)关闭开关，将图中电源正负极对调，然后合上开关。 你会发现导体ab的运动方向与交换前的运动方向相同，说明与通电导体在磁场中受力的方向有关。 （5）如果磁场方向和电流方向同时改变，判断力的方向与磁场方向或电流方向是否有关（填“可以”） ”或“不能”）。 【答案】（1）磁场（2）静止旋转和电流流动（3）磁场方向相反（4）电流方向相反（5）不能【分析】（1）通电导体周围存在磁场，如磁铁; (2)图中，未闭开
6、开关断开前，导体中没有电流流过，导体静止； 开关闭合后，导体发生旋转，表明磁场对通电导体产生强大的作用； (3)关闭开关，将图中磁铁的N极和S极对调。 即改变磁场方向，然后合上开关，你会发现导体ab的运动方向与交换前的运动方向相反，说明通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关； (4)关掉开关，接通图中电源交换正负极，即改变电流方向，然后合上开关。 你会发现导体ab的运动方向与交换前的运动方向相反，说明磁场中通电导体受力的方向与电流的方向有关； (5)如果同时改变磁场方向和电流方向，不能确定力的方向是否与磁场方向或电流方向有关。 专题练习1、选择题1（2019福建）图中四个实验中，反映电动机工作原理的是（）A BC
7.D 【答案】C【分析】利用通电导体在磁场中的力运动制成电动机； A、该图是电流磁效应的实验，表明通电导体周围存在磁场，所以A不符合题意。 。 B.是研究电磁铁的实验装置，表明载流导体周围存在磁场，所以B不满足题意。 C、电路中有电源，通电导体被迫在磁场中运动。 这就是电机的工作原理，所以C与题意一致。 D、电路中无电源。 它是探索电磁感应现象的实验装置。 是发电机的工作原理，所以D不符合题意。 2.（2019河北）图中所示的四种设备中，工作原理与发电机相同的是（）A电磁吊车B司南C麦克风D扬声器【答案】C【分析】发电机的工作原理是电磁感应现象。 分析 清楚地说明实验原理，然后回答问题。 【答案】解答：发电机的工作原理是电磁感应
8. 对现象做出反应。 A. 电磁起重机利用电磁铁工作。 原理是电流的磁效应，所以A不符合题意； B. 思南是一块天然磁铁。 由于受到地球磁场的影响，磁铁具有引导南北的属性，所以B。不符合题意； C、麦克风是利用切割闭合电路的一部分磁场中的磁力线产生交流电（即电磁感应现象）的原理制成的，所以C与问题； D.扬声器 将电信号转换为声信号，利用的是磁场中力作用于通电导体的原理，所以D不满足题意。 3.（经典题）如图所示，应用四个电磁实验，下列说法错误的是（ ）【答案】C【分析】根据电磁铁、发电机的工作原理以及电磁铁的磁场强度电磁铁影响因素及电话工作原理分析解答； A、图A演示了电流的磁效应，即电流周围有磁场，电磁铁就是
9、利用这个原理来工作，故A正确； B.图B演示了电磁感应现象，发电机就是根据这个原理制作的，所以B是正确的； C、由图C可知，两个通电的电磁铁串联，通过的电流相同，但匝数不同，因此电磁铁的磁力强弱与通电匝数的关系线圈被探查，故C错误； D、从图D可以看出，当接通电源时，永磁体会振动将电能转化为机械能，所以D是正确的。 4.（经典题）下列实验中，能说明电动机工作原理的一个是（ ）ABCD 【答案】B 【分析】电动机的工作原理是：载流导体做功受到磁场中的力的作用。 A 本装置是研究电磁铁磁性能的实验装置。 这是电流的磁效应，故A错误。 B 该装置是电动机的示意图，它显示了力对磁场中通电导体的影响，因此 B 是正确的； C 该装置是奥斯特实验，表明通电导体被
10、有磁场，故C错误； D、该装置是发电机的示意图，代表电磁感应现象，故D错误。 5.（经典题）下列电器中，利用电磁感应原理制成的是（ ） A 电视机 B 继电器 C 发电机 D 电动机 【答案】C 【分析】如果闭合电路的导体的一部分是切入磁场 磁力线的运动会在电路中产生电流。 这种现象就是电磁感应。 此时产生的电流是感应电流，即运动产生电流。 电视在运行过程中会消耗电能，而电能会转化为能量形式。 因此A是错误的。 B电磁继电器的工作原理是电流的磁效应，故B错误。 C发电机的原理是导体的一部分移动来切割磁力线，是根据电磁感应原理制成的。 因此C是正确的。 D 型电机是利用通电导体被迫在磁场中移动的现象制成的。 故D错误。 6.（经典问题）下列哪些设备与
11、发电机的工作原理都是一样的（ ） A.电磁铁 B.电动机 C.电铃 D.动圈麦克风 【答案】D【分析】首先明确发电机的工作原理——电磁感应现象，然后选择项中的器件，得到它所体现的物理理论，然后将两者对应即可得到答案。 发电机是根据电磁感应现象制成的； A、电磁铁利用电流的磁效应工作； 因此，A不符合题意； B. 电动机利用的是通电导体在磁场中被迫旋转的原理，所以B. 不符合题意； C、电铃内部有电磁铁，即利用电流的磁效应制成，故C不符合题意； D、当人对着麦克风说话时，振膜带动线圈在磁场中移动，切割磁力线的运动产生感应电流，这是一种电磁感应现象。 因此，D符合题意。 7.（创新题）共享电动汽车不仅环保节能，还为人们提供
12、出行带来极大便利。据了解，某品牌共享电动车的电机线圈内阻是恒定的。 当转轴被卡住不能转动时，线圈两端电压为48V，电流为12A。 当电动汽车在平地上以18km/h的匀速直线行驶时，线圈两端电压仍为48V，电流为2A，则下列说法正确的是： () A电机线圈电阻为24 B 电机的机械功率为96 WC电机的效率为66.7% D 电动车前进时所经历的阻力为16N 【答案】D 【分析】（1）因为电机轴被卡住不能转动，是纯电阻器具。 因此，由I可知，电机线圈的电阻为：R4，故A错误； (2)当平地上v18km/h5m/s等速直线行驶时，电动汽车为非纯电阻。 此时，电动机消耗的电功率为：，电
13、电机线圈电阻消耗的热功率：PR（I）2R（2A）2416W，电机的机械功率：P机械，故B错误； 电机效率：1000% 83.3%，故C错误； 因为电动车水平在地面上匀速直线行驶时，处于平衡状态。 它受到的阻力和牵引力是一对平衡力。 因此，由PFv可知，电动汽车前进时受到的牵引力为阻力：fF16N，故D正确。 故选：D。 8．（创新题）图中所示的四个实验中，反映电动机基本原理的是（ ） 【答案】D 【分析】图A对应发电生磁； 图B对应相似电荷的相互排斥； 图C对应于电磁感应。 图D对应于磁场（电机）中通电导体所施加的力。 9.（创新问题）在家庭实验室中，一名学生将图A和B中的设备连接到图中所示的路径。
14. 两个相同的铜线圈处于磁场中。 利用外力使图中A中的线圈在磁场中摆动。 下列说法正确的是： ( ) A 图 B 中的线圈有电流流过，线圈就会随之运动。 BB类似于发电机。 其原理是电磁感应。 CA与电动机类似，其原理是磁场对电流产生强大的作用。 图A中的线圈在运动过程中将机械能转化为电能。 【答案】AD【分析】用外力使图A中的线圈在磁场中摆动，切割磁场。 感应线产生感应电流。 图A中的装置相当于发电机，将机械能转化为电能。 选项D正确； 设备B相当于一个电机，有电流就会转动。 选项A正确； 选项B、C错误。 所以选择AD.2。 填空题 10.（经典题）英国物理学家_经过10年难以理解的探索，终于在1831年发现了电磁感应现象，并由此发明了_（可选“电动机”或“发电机”
15.”），开创了电气时代的新纪元。【答】法拉第；发电机。【解析】1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，从而发明了发电机，开创了新纪元电气时代11（2019四川内江）利用我国发电厂发出的交流电的频率为50Hz，其周期为s的现象来制作发电机。 ] 发电机是利用电的感应现象制成的，频率为50Hz，时间为1s，所以周期为：从f，T0.02s 12。（创新题）小辉把电机从玩具上拆下来。将小齿轮安装在电机的旋转轴上，电机后部的端子处连接有半导体LED灯珠，将小齿轮放在旋转的自行车车轮上，如图所示。 ，齿轮的旋转方向为（可选“顺时针”
16，或“逆时针”），他发现LED灯珠并不是连续发光，而是连续闪烁。 通过这个实验，证明了实验产生的电流是电（可选“交流”和“直流”），利用了产生电流的原理。 【答案】顺时针； 交流电； 电磁感应。 【分析】（1）根据图确定齿轮的旋转方向； (2)发光二极管具有单向导电性； (3)周期性改变电流方向的电流称为交流电； (4)发动机是基于电磁感应现象的。 完成。 从图中可以看出，轮子是逆时针旋转的。 如果想让轮子带动齿轮发电，齿轮需要逆时针旋转； 由于发光二极管具有单向导电性，电流只能从正极流过，因此灯泡才能发光，所以LED灯珠并不是连续发光，而是连续闪烁表明电流产生是交流电； 产生电流的现象称为电磁感应。 13.（创新题）与老师的物理兴趣小组
在17.的指导下，进行了一次有趣的“摇绳发电”实验。 如图所示，他们用一根电线制作了一根跳绳，并将跳绳的两端连接到固定在地面上的敏感检流计上。 当摇动“跳绳”时，他们发现敏感检流计的指针左右摆动，这表明钢丝中有事情发生。 绳索摆动通过将能量转化为电能来发电。 【答案】感应电流； 机械。 【分析】用一根铁丝制作一根跳绳，将跳绳的两端连接到固定在地面上的灵敏检流计上。 当你摇动“跳绳”时，导体就会切割磁场中的磁力线，电路中就会产生感应电流。 ，电流方向随时间变化，属于交流电。 根据这个原理，可以制成发电机，在工作过程中将机械能转化为电能。 3.简答题14.（2019贵州铜仁）中国高铁已成为世界的一张名片。 2018年底，铜仁站正式开通高铁，为铜仁发展带来新机遇
18、高铁包含了很多物理知识，比如：高铁的运动是由电动机驱动的。 请根据所学知识回答下列问题。 （1）电动机的工作原理是： （2）电动机正常工作时，主要的能量转换是： 【答】（1）磁场中通电导线所受的力的作用； (2)电能转化为机械能。 【分析】（1）电机是利用通电导线在磁场中产生的力制成的； (2)电动机工作时，消耗电能产生机械能，即是将电能转变为机械能的装置； (3)如果人站在安全线内，当火车经过时，人与车之间的气流速度会加快。 此时，人体外的气流速度较慢。 根据流体压力与流速的关系可知，人体外的气流速度慢，压力强。 内部流速快、压力小，会向内产生压差，将人推向列车，容易发生危险。4． 实验探索
19.研究问题15.（2019湖北宜昌）如图所示是一个小玩具风扇中的小型直流电机。 （1）小明将电池连接到直流电机两端，看到电机转动。 电机的工作原理是： ； 小明将电池反向连接到电机两端，看到电机（可选：原方向旋转、不旋转、反向旋转）。 （2）学习了电磁感应知识后，小明想：“直流电机线圈转动时，也切割了磁感应线，线圈中会不会也会产生感应电流呢？” 于是小明在直流电机的两侧各接了一个小灯泡。 然后，我用手搓了搓轴，发现小灯没有亮。 小红同学认为，这意味着直流电机不会产生感应电流。 您是否同意肖红的观点：； 如果小明想继续研究，应该用什么仪器比较合适： 。 【答案】（1）通电线圈受到磁场力的作用； 它以相反的方向旋转；
20. (2) 不同意； 灵敏的电流表。 【分析】电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受到力的作用； 线圈所受的力的方向与电流方向和磁场方向有关； 当闭合电路的一部分导体运动切割磁场中的磁力线时，导体中就会产生感应电流。 这就是电磁感应现象。 (1)电机的工作原理是通电线圈在磁场中受力。 线圈上的力的方向与电流方向和磁场方向有关。 因此，将电池反向连接到电机两端，看到电机反向旋转； (2))用手摩擦电机的转轴，线圈切割磁场中的磁力线，因此线圈中也会产生感应电流。 但小灯泡需要较大的电流才能工作，因此应使用灵敏的电流表代替小灯泡。 16.（2019 武汉）一名学生利用如图所示的实验装置，探索磁铁在什么情况下可以发电。 (1)实验时应将电流表与导线ab连接起来
21、串联形成回路。 (2) 学生尝试了以下方法。 能使电流表指针偏转的是_（填入字母标记）。 导线 ab 在磁场中静止。 使用更强的蹄形磁铁。 B 线在磁场中静止。 然而，不是使用单根导线ab，而是使用具有大量匝数的线圈。 C、蹄形磁铁静止。 从图中来看，线 ab 是静止的。 图中所示位置水平向左移动或水平移动。 D 蹄形磁铁静止，导线ab从图中位置垂直向上或垂直向下运动。 E 蹄形磁铁静止，导线ab从图中位置向上或垂直运动。 倾斜向下运动 (3) 在如图所示的实验装置中，将电流表替换为_进行接触，也可以探究电机的工作原理。 【答】（1）关闭； （2）CE； (3)电源。 【分析】（1）磁电是一种电磁感应现象。 需要使闭合电路的部分导体在磁场中移动来切割磁力线。 因此，电流表和导线a应连接
22、b串联形成闭环； (2)电流表偏转，表明电路中产生感应电流，因此导体必须移动以切割磁场中的磁力线； AB 和导线 ab 在磁场中是静止的，因此请使用磁性变换器。 对于强蹄形磁铁或多匝线圈电动机工作原理初中物理，导体在磁场中不发生相对运动，不会产生感应电流，因此AB不满足题意。 CE，从图中可以看出，导体ab处的磁力线是从上到下的。 导体ab向左或向右水平移动，或者对角或斜向上移动。 它们都在切割磁力线，并会产生感应电流。 ，于是就会产生感应电流，电流表指针就会偏转，所以CE符合题意。 D、导体ab垂直向上或垂直向下运动时，运动方向与磁场方向平行。 导体不会移动来切割磁力线，也不会产生感应电流。 电流表指针不偏转，故D不符合题意； 所以选择CE。 (3)当电流表换成电源时，导体ab就成为载流导体，并受到磁场力的作用。 可以探究电机的工作原理。 11