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1. 主題 20 電動機和發電機的工作原理 學習內容 專題 1. 電動機 1. 電動機原理： 電動機是根據通電線圈在磁場中受力而旋轉的原理制成的。 它是一種將電能轉化為機械能的裝置。 2、結構：電動機由轉子和定子兩部分組成。 換向器的作用是每當線圈剛轉過平衡位置時，自動改變線圈中電流的方向，使線圈繼續旋轉。 3、改變電機旋轉方向的方法：改變電流方向（交換電壓接線）或改變磁力線方向（交換磁極）。 4、提高電機轉速的方法：增加線圈匝數、增加磁鐵的磁性、加大電流等。 二、發電機 1、發電機原理：發電機是根據電磁感應現象制成的，是將機械能轉變為電能的裝置。 2、結構：發電機由定子和轉子兩部分組成。 3、從電池獲得的電流方向保持不變。
2.常稱為直流電。 (DC) 4、方向周期性變化的電流稱為交流電，簡稱AC。 (AC) 5. 在交流電中，電流每秒周期性變化的次數稱為頻率。 頻率的單位是赫茲，簡稱Hertz，符號是Hz。 題目測試方法六、我國生產、生活所用的交流電源，電壓為220V，頻率為50Hz，周期為0.02s，即1s中有50個周期。 每個周期交流電的方向改變兩次，因此50Hz的交流電流的方向在1s內改變了100次。 【例1】（貴州省黔東南州）關于圖A和圖B所示的實驗，下列說法不正確的是：（）實驗A可以研究載流導體B周圍是否存在磁場實驗A可以研究電磁感應現象 C 實驗 B 可研究磁場中通電導體受力的情況 DB 實驗過程中，電能轉化為機械能 【答案】A 【分析】AB
3、實驗電路A中沒有電源，不能用來研究通電導體周圍是否存在磁場。 本實驗中，當開關閉合時，當導體棒ab移動切割磁場中的磁力線時，電路中就會產生感應電流。 因此，可以研究電磁感應現象，故說法A錯誤，說法B正確。 CD和B的實驗電路中有電源和磁鐵，可以研究磁場中通電導體所受的力。 圖2是電動機的示意圖。 運行時電能轉化為機械能，因此CD的說法是正確的。 【實施例2】（2019年大慶）如圖所示的實驗裝置中，磁鐵和導體棒水平放置。 斷開S2電動機工作原理初中物理，閉合S1，使導體棒向右水平移動，電流表G的指針向右偏轉。 這是一個現象。 將G指針向左偏轉即可使導體棒朝該方向移動。 打開S1，閉合S2，導桿即可移動。 據此即可制作（可選“電動機”或“發電機”）。 【答案】電磁感應
4.; 左邊; 電動馬達。 【分析】打開S2，關閉S1，導致導體條向右水平移動。 此時，導體在磁場中切割磁力線，電路中就會產生感應電流。 電流表G的指針將向右偏轉。 這就是電流。 磁感應現象； 感應電流的方向與導體的運動方向有關。 為了使G的指針向左偏轉，可將導體桿向左移動； 當S1打開、S2閉合時，導體棒上有電流，并受到磁場力的作用。 ，可以移動，這就是電動機的原理。 【例3】（經典題）在探究“電機為什么旋轉”的實驗中：（1）我們首先想到的是磁鐵之間的相互作用是因為一個磁鐵放在另一個磁鐵的磁場中，那么載流導體 磁鐵周圍是否有任何力會對通電導體施加力？ (2)如圖所示，在蹄形磁鐵的兩極之間放置導體ab。 在開關閉合之前，導體閉合。
5、閉合開關后，導體顯示出磁場對導體的強大作用。 (3)關閉開關，將圖中磁鐵的N極和S極對調，然后合上開關。 你會發現導體ab的運動方向與交換前的運動方向相同，說明與通電導體在磁場中受力的方向有關。 (4)關閉開關，將圖中電源正負極對調，然后合上開關。 你會發現導體ab的運動方向與交換前的運動方向相同，說明與通電導體在磁場中受力的方向有關。 （5）如果磁場方向和電流方向同時改變，判斷力的方向與磁場方向或電流方向是否有關（填“可以”） ”或“不能”）。 【答案】（1）磁場（2）靜止旋轉和電流流動（3）磁場方向相反（4）電流方向相反（5）不能【分析】（1）通電導體周圍存在磁場，如磁鐵; (2)圖中，未閉開
6、開關斷開前，導體中沒有電流流過，導體靜止； 開關閉合后，導體發生旋轉，表明磁場對通電導體產生強大的作用； (3)關閉開關，將圖中磁鐵的N極和S極對調。 即改變磁場方向，然后合上開關，你會發現導體ab的運動方向與交換前的運動方向相反，說明通電導體在磁場中的受力方向與磁場方向有關； (4)關掉開關，接通圖中電源交換正負極，即改變電流方向，然后合上開關。 你會發現導體ab的運動方向與交換前的運動方向相反，說明磁場中通電導體受力的方向與電流的方向有關； (5)如果同時改變磁場方向和電流方向，不能確定力的方向是否與磁場方向或電流方向有關。 專題練習1、選擇題1（2019福建）圖中四個實驗中，反映電動機工作原理的是（）A BC
7.D 【答案】C【分析】利用通電導體在磁場中的力運動制成電動機； A、該圖是電流磁效應的實驗，表明通電導體周圍存在磁場，所以A不符合題意。 。 B.是研究電磁鐵的實驗裝置，表明載流導體周圍存在磁場，所以B不滿足題意。 C、電路中有電源，通電導體被迫在磁場中運動。 這就是電機的工作原理，所以C與題意一致。 D、電路中無電源。 它是探索電磁感應現象的實驗裝置。 是發電機的工作原理，所以D不符合題意。 2.（2019河北）圖中所示的四種設備中，工作原理與發電機相同的是（）A電磁吊車B司南C麥克風D揚聲器【答案】C【分析】發電機的工作原理是電磁感應現象。 分析 清楚地說明實驗原理，然后回答問題。 【答案】解答：發電機的工作原理是電磁感應
8. 對現象做出反應。 A. 電磁起重機利用電磁鐵工作。 原理是電流的磁效應，所以A不符合題意； B. 思南是一塊天然磁鐵。 由于受到地球磁場的影響，磁鐵具有引導南北的屬性，所以B。不符合題意； C、麥克風是利用切割閉合電路的一部分磁場中的磁力線產生交流電（即電磁感應現象）的原理制成的，所以C與問題； D.揚聲器 將電信號轉換為聲信號，利用的是磁場中力作用于通電導體的原理，所以D不滿足題意。 3.（經典題）如圖所示，應用四個電磁實驗，下列說法錯誤的是（ ）【答案】C【分析】根據電磁鐵、發電機的工作原理以及電磁鐵的磁場強度電磁鐵影響因素及電話工作原理分析解答； A、圖A演示了電流的磁效應，即電流周圍有磁場，電磁鐵就是
9、利用這個原理來工作，故A正確； B.圖B演示了電磁感應現象，發電機就是根據這個原理制作的，所以B是正確的； C、由圖C可知，兩個通電的電磁鐵串聯，通過的電流相同，但匝數不同，因此電磁鐵的磁力強弱與通電匝數的關系線圈被探查，故C錯誤； D、從圖D可以看出，當接通電源時，永磁體會振動將電能轉化為機械能，所以D是正確的。 4.（經典題）下列實驗中，能說明電動機工作原理的一個是（ ）ABCD 【答案】B 【分析】電動機的工作原理是：載流導體做功受到磁場中的力的作用。 A 本裝置是研究電磁鐵磁性能的實驗裝置。 這是電流的磁效應，故A錯誤。 B 該裝置是電動機的示意圖，它顯示了力對磁場中通電導體的影響，因此 B 是正確的； C 該裝置是奧斯特實驗，表明通電導體被
10、有磁場，故C錯誤； D、該裝置是發電機的示意圖，代表電磁感應現象，故D錯誤。 5.（經典題）下列電器中，利用電磁感應原理制成的是（ ） A 電視機 B 繼電器 C 發電機 D 電動機 【答案】C 【分析】如果閉合電路的導體的一部分是切入磁場 磁力線的運動會在電路中產生電流。 這種現象就是電磁感應。 此時產生的電流是感應電流，即運動產生電流。 電視在運行過程中會消耗電能，而電能會轉化為能量形式。 因此A是錯誤的。 B電磁繼電器的工作原理是電流的磁效應，故B錯誤。 C發電機的原理是導體的一部分移動來切割磁力線，是根據電磁感應原理制成的。 因此C是正確的。 D 型電機是利用通電導體被迫在磁場中移動的現象制成的。 故D錯誤。 6.（經典問題）下列哪些設備與
11、發電機的工作原理都是一樣的（ ） A.電磁鐵 B.電動機 C.電鈴 D.動圈麥克風 【答案】D【分析】首先明確發電機的工作原理——電磁感應現象，然后選擇項中的器件，得到它所體現的物理理論，然后將兩者對應即可得到答案。 發電機是根據電磁感應現象制成的； A、電磁鐵利用電流的磁效應工作； 因此，A不符合題意； B. 電動機利用的是通電導體在磁場中被迫旋轉的原理，所以B. 不符合題意； C、電鈴內部有電磁鐵，即利用電流的磁效應制成，故C不符合題意； D、當人對著麥克風說話時，振膜帶動線圈在磁場中移動，切割磁力線的運動產生感應電流，這是一種電磁感應現象。 因此，D符合題意。 7.（創新題）共享電動汽車不僅環保節能，還為人們提供
12、出行帶來極大便利。據了解，某品牌共享電動車的電機線圈內阻是恒定的。 當轉軸被卡住不能轉動時，線圈兩端電壓為48V，電流為12A。 當電動汽車在平地上以18km/h的勻速直線行駛時，線圈兩端電壓仍為48V，電流為2A，則下列說法正確的是： () A電機線圈電阻為24 B 電機的機械功率為96 WC電機的效率為66.7% D 電動車前進時所經歷的阻力為16N 【答案】D 【分析】（1）因為電機軸被卡住不能轉動，是純電阻器具。 因此，由I可知，電機線圈的電阻為：R4，故A錯誤； (2)當平地上v18km/h5m/s等速直線行駛時，電動汽車為非純電阻。 此時，電動機消耗的電功率為：，電
13、電機線圈電阻消耗的熱功率：PR（I）2R（2A）2416W，電機的機械功率：P機械，故B錯誤； 電機效率：1000% 83.3%，故C錯誤； 因為電動車水平在地面上勻速直線行駛時，處于平衡狀態。 它受到的阻力和牽引力是一對平衡力。 因此，由PFv可知，電動汽車前進時受到的牽引力為阻力：fF16N，故D正確。 故選：D。 8．（創新題）圖中所示的四個實驗中，反映電動機基本原理的是（ ） 【答案】D 【分析】圖A對應發電生磁； 圖B對應相似電荷的相互排斥； 圖C對應于電磁感應。 圖D對應于磁場（電機）中通電導體所施加的力。 9.（創新問題）在家庭實驗室中，一名學生將圖A和B中的設備連接到圖中所示的路徑。
14. 兩個相同的銅線圈處于磁場中。 利用外力使圖中A中的線圈在磁場中擺動。 下列說法正確的是： ( ) A 圖 B 中的線圈有電流流過，線圈就會隨之運動。 BB類似于發電機。 其原理是電磁感應。 CA與電動機類似，其原理是磁場對電流產生強大的作用。 圖A中的線圈在運動過程中將機械能轉化為電能。 【答案】AD【分析】用外力使圖A中的線圈在磁場中擺動，切割磁場。 感應線產生感應電流。 圖A中的裝置相當于發電機，將機械能轉化為電能。 選項D正確； 設備B相當于一個電機，有電流就會轉動。 選項A正確； 選項B、C錯誤。 所以選擇AD.2。 填空題 10.（經典題）英國物理學家_經過10年難以理解的探索，終于在1831年發現了電磁感應現象，并由此發明了_（可選“電動機”或“發電機”
15.”），開創了電氣時代的新紀元。【答】法拉第；發電機。【解析】1831年，英國物理學家法拉第發現了電磁感應現象，從而發明了發電機，開創了新紀元電氣時代11（2019四川內江）利用我國發電廠發出的交流電的頻率為50Hz，其周期為s的現象來制作發電機。 ] 發電機是利用電的感應現象制成的，頻率為50Hz，時間為1s，所以周期為：從f，T0.02s 12。（創新題）小輝把電機從玩具上拆下來。將小齒輪安裝在電機的旋轉軸上，電機后部的端子處連接有半導體LED燈珠，將小齒輪放在旋轉的自行車車輪上，如圖所示。 ，齒輪的旋轉方向為（可選“順時針”
16，或“逆時針”），他發現LED燈珠并不是連續發光，而是連續閃爍。 通過這個實驗，證明了實驗產生的電流是電（可選“交流”和“直流”），利用了產生電流的原理。 【答案】順時針； 交流電； 電磁感應。 【分析】（1）根據圖確定齒輪的旋轉方向； (2)發光二極管具有單向導電性； (3)周期性改變電流方向的電流稱為交流電； (4)發動機是基于電磁感應現象的。 完成。 從圖中可以看出，輪子是逆時針旋轉的。 如果想讓輪子帶動齒輪發電，齒輪需要逆時針旋轉； 由于發光二極管具有單向導電性，電流只能從正極流過，因此燈泡才能發光，所以LED燈珠并不是連續發光，而是連續閃爍表明電流產生是交流電； 產生電流的現象稱為電磁感應。 13.（創新題）與老師的物理興趣小組
在17.的指導下，進行了一次有趣的“搖繩發電”實驗。 如圖所示，他們用一根電線制作了一根跳繩，并將跳繩的兩端連接到固定在地面上的敏感檢流計上。 當搖動“跳繩”時，他們發現敏感檢流計的指針左右擺動，這表明鋼絲中有事情發生。 繩索擺動通過將能量轉化為電能來發電。 【答案】感應電流； 機械。 【分析】用一根鐵絲制作一根跳繩，將跳繩的兩端連接到固定在地面上的靈敏檢流計上。 當你搖動“跳繩”時，導體就會切割磁場中的磁力線，電路中就會產生感應電流。 ，電流方向隨時間變化，屬于交流電。 根據這個原理，可以制成發電機，在工作過程中將機械能轉化為電能。 3.簡答題14.（2019貴州銅仁）中國高鐵已成為世界的一張名片。 2018年底，銅仁站正式開通高鐵，為銅仁發展帶來新機遇
18、高鐵包含了很多物理知識，比如：高鐵的運動是由電動機驅動的。 請根據所學知識回答下列問題。 （1）電動機的工作原理是： （2）電動機正常工作時，主要的能量轉換是： 【答】（1）磁場中通電導線所受的力的作用； (2)電能轉化為機械能。 【分析】（1）電機是利用通電導線在磁場中產生的力制成的； (2)電動機工作時，消耗電能產生機械能，即是將電能轉變為機械能的裝置； (3)如果人站在安全線內，當火車經過時，人與車之間的氣流速度會加快。 此時，人體外的氣流速度較慢。 根據流體壓力與流速的關系可知，人體外的氣流速度慢，壓力強。 內部流速快、壓力小，會向內產生壓差，將人推向列車，容易發生危險。4． 實驗探索
19.研究問題15.（2019湖北宜昌）如圖所示是一個小玩具風扇中的小型直流電機。 （1）小明將電池連接到直流電機兩端，看到電機轉動。 電機的工作原理是： ； 小明將電池反向連接到電機兩端，看到電機（可選：原方向旋轉、不旋轉、反向旋轉）。 （2）學習了電磁感應知識后，小明想：“直流電機線圈轉動時，也切割了磁感應線，線圈中會不會也會產生感應電流呢？” 于是小明在直流電機的兩側各接了一個小燈泡。 然后，我用手搓了搓軸，發現小燈沒有亮。 小紅同學認為，這意味著直流電機不會產生感應電流。 您是否同意肖紅的觀點：； 如果小明想繼續研究，應該用什么儀器比較合適： 。 【答案】（1）通電線圈受到磁場力的作用； 它以相反的方向旋轉；
20. (2) 不同意； 靈敏的電流表。 【分析】電動機的工作原理是通電線圈在磁場中受到力的作用； 線圈所受的力的方向與電流方向和磁場方向有關； 當閉合電路的一部分導體運動切割磁場中的磁力線時，導體中就會產生感應電流。 這就是電磁感應現象。 (1)電機的工作原理是通電線圈在磁場中受力。 線圈上的力的方向與電流方向和磁場方向有關。 因此，將電池反向連接到電機兩端，看到電機反向旋轉； (2))用手摩擦電機的轉軸，線圈切割磁場中的磁力線，因此線圈中也會產生感應電流。 但小燈泡需要較大的電流才能工作，因此應使用靈敏的電流表代替小燈泡。 16.（2019 武漢）一名學生利用如圖所示的實驗裝置，探索磁鐵在什么情況下可以發電。 (1)實驗時應將電流表與導線ab連接起來
21、串聯形成回路。 (2) 學生嘗試了以下方法。 能使電流表指針偏轉的是_（填入字母標記）。 導線 ab 在磁場中靜止。 使用更強的蹄形磁鐵。 B 線在磁場中靜止。 然而，不是使用單根導線ab，而是使用具有大量匝數的線圈。 C、蹄形磁鐵靜止。 從圖中來看，線 ab 是靜止的。 圖中所示位置水平向左移動或水平移動。 D 蹄形磁鐵靜止，導線ab從圖中位置垂直向上或垂直向下運動。 E 蹄形磁鐵靜止，導線ab從圖中位置向上或垂直運動。 傾斜向下運動 (3) 在如圖所示的實驗裝置中，將電流表替換為_進行接觸，也可以探究電機的工作原理。 【答】（1）關閉； （2）CE； (3)電源。 【分析】（1）磁電是一種電磁感應現象。 需要使閉合電路的部分導體在磁場中移動來切割磁力線。 因此，電流表和導線a應連接
22、b串聯形成閉環； (2)電流表偏轉，表明電路中產生感應電流，因此導體必須移動以切割磁場中的磁力線； AB 和導線 ab 在磁場中是靜止的，因此請使用磁性變換器。 對于強蹄形磁鐵或多匝線圈電動機工作原理初中物理，導體在磁場中不發生相對運動，不會產生感應電流，因此AB不滿足題意。 CE，從圖中可以看出，導體ab處的磁力線是從上到下的。 導體ab向左或向右水平移動，或者對角或斜向上移動。 它們都在切割磁力線，并會產生感應電流。 ，于是就會產生感應電流，電流表指針就會偏轉，所以CE符合題意。 D、導體ab垂直向上或垂直向下運動時，運動方向與磁場方向平行。 導體不會移動來切割磁力線，也不會產生感應電流。 電流表指針不偏轉，故D不符合題意； 所以選擇CE。 (3)當電流表換成電源時，導體ab就成為載流導體，并受到磁場力的作用。 可以探究電機的工作原理。 11