1.4-1.5 電動機(jī) 磁生電(原卷版)

1.4-1.5電動機(jī)磁生電

【思維導(dǎo)圖】

【知識點(diǎn)全掌握】

1.磁場對通電導(dǎo)體的作用

（1）通電導(dǎo)體在磁場里，會受到力的作用。

（2）通電導(dǎo)體在磁場里，受力方向與電流方向和磁場方向有關(guān)。

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2.電動機(jī)

（1）基本結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子（線圈）、定子（磁體）、電刷、換向器

電刷的作用：與半環(huán)接觸，使電源和線圈組成閉合電路。

換向器的作用：使線圈一轉(zhuǎn)過平衡位置就改變線圈中的電流方向。

（2）原理：通電線圈在磁場中受力而轉(zhuǎn)動的原理制成的。

通電線圈在磁場中的受力大小跟電流（電流越大，受力越大）有關(guān)。

通電線圈在磁場中的受力大小跟磁場的強(qiáng)弱（磁性越強(qiáng)，受力越大）有關(guān)。

通電線圈在磁場中的受力大小跟線圈的匝數(shù)（匝數(shù)越大，受力越大）有關(guān)。

直流電動機(jī)的工作原理：

甲：電流方向和力的方向如圖所示，線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動。

乙：線圈轉(zhuǎn)到平衡位置時(shí)，兩電刷恰好接觸兩半環(huán)間的絕緣部分；線圈由于慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)過平

衡位置后，電流改變方向。

丙：ab和cd的電流方向與圖甲相反，受力方向也相反，線圈仍順時(shí)針轉(zhuǎn)動。

?。壕€圈又轉(zhuǎn)到平衡位置，換向器又自動改變電流方向。

（3）應(yīng)用：直接電動機(jī)：電動玩具、錄音機(jī)、小型電器等交流電動機(jī)：電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、家用

電器等。

（4）特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、體積小、效率高。

3.電磁感應(yīng)現(xiàn)象

（1）電磁感應(yīng)現(xiàn)象是英國的物理學(xué)家法拉第第一個(gè)發(fā)現(xiàn)的。

（2）電磁感應(yīng)：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動時(shí)，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生電流。

感應(yīng)電流：由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。

（3）電流中感應(yīng)電流的方向與導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動方向和磁場方向有關(guān)。

（4）電磁感應(yīng)現(xiàn)象的能量轉(zhuǎn)化：把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。

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4.發(fā)電機(jī)

（1）構(gòu)造：由磁體、線圈、滑環(huán)、電刷組成，與電動機(jī)相似，但沒有電動機(jī)的換向器。

（2）工作原理：發(fā)電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的機(jī)器。

【例題精析】

[例題1]（2021?湖州）如圖是動圈式話筒的部分結(jié)構(gòu)。聲波使振膜左右振動，連接在振膜上的線圈

也隨之一起振動，切割永磁體的磁感線產(chǎn)生電流，此過程中（）

A．利用了電磁感應(yīng)原理

B．利用了通電導(dǎo)體在磁場中受力的原理

C．利用了電流的磁效應(yīng)

D．產(chǎn)生了直流電

[例題2]（2021?麗水）麗水處州府城一角的磨盤特別受小孩青睞。當(dāng)人推著磨盤轉(zhuǎn)動時(shí)，磨盤上豎

著的“麗水”兩字和其周圍墻壁上的燈同時(shí)亮起（如圖）。下列四幅圖中能反映其工作原理的是

（）

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A．B．

C．D．

[例題3]（2019?寧波）磁共振成像是一種較新的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，它采用強(qiáng)靜磁場和變化磁場使

人體組織成像。若攜帶金屬物做磁共振成像，強(qiáng)靜磁場會吸引鐵質(zhì)物品，變化磁場會使攜帶的金

屬中產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使金屬發(fā)熱而灼傷病人，重則危及生命。上述說明中，沒有涉及的知識

是（）

A．鐵在磁場里會被磁化B．磁能生電

C．電流的熱效應(yīng)D．同名磁極相互排斥

[例題4]（2019?衢州）為研究“通電螺線管磁性強(qiáng)弱與有無鐵芯的關(guān)系”，小科設(shè)計(jì)了如圖1電路。

（1）強(qiáng)弱判斷：通電螺線管吸引大頭針數(shù)量越多，表示其磁性越。

（2）具體操作：

①將無鐵芯的螺線管接入電路，把變阻器滑片P移至最下端，閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)螺線管吸引大頭

針數(shù)量較少。

②斷開開關(guān)S，在螺線管中插入鐵芯，將變阻器滑片P稍向上移，閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)螺線管吸引

大頭針數(shù)量較多。

（3）評價(jià)交流

①上述實(shí)驗(yàn)，沒有進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，且存在的錯(cuò)誤是。

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②通電螺線管磁性強(qiáng)弱無法用肉眼直接觀察，本實(shí)驗(yàn)用吸引大頭針數(shù)量反映磁性強(qiáng)弱。

圖2所示實(shí)驗(yàn)采用的方法與之相同的有。

【習(xí)題鞏固】

一．選擇題（共8小題）

1．新型智能手機(jī)無線充電技術(shù)原理如下：當(dāng)交變電流通過充電底座中的線圈時(shí)，線圈產(chǎn)生磁場，如

圖所示，帶有金屬線圈的智能手機(jī)靠近該磁場就能產(chǎn)生電流，通過“磁生電”來實(shí)現(xiàn)充電。下列

設(shè)備也是利用“磁生電”原理工作的是（）

A．電鈴B．發(fā)電機(jī)

C．電動機(jī)D．電磁起重作用

2．小明將微風(fēng)電風(fēng)扇與小燈泡按如圖所示的電路連接并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用手快速撥動風(fēng)扇葉片，這時(shí)發(fā)

現(xiàn)小燈泡發(fā)光，微風(fēng)電風(fēng)扇居然變成了“發(fā)電機(jī)”。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是（）

A．電風(fēng)扇發(fā)電過程是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

B．小燈泡發(fā)光是把光能轉(zhuǎn)化為電能

C．電風(fēng)扇發(fā)電的原理是電磁感應(yīng)

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D．電風(fēng)扇發(fā)電的原理是通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用

3．如圖所示，新型智能手機(jī)無線充電技術(shù)應(yīng)用了電磁感應(yīng)原理，當(dāng)交變電流通過充電底座中的線圈

時(shí)，線圈產(chǎn)生磁場，帶有金屬線圈的智能手機(jī)靠近該磁場就能產(chǎn)生電流，通過“磁生電”來實(shí)現(xiàn)

充電。下列設(shè)備也是利用“磁生電”原理工作的是（）

A．發(fā)電機(jī)B．電動機(jī)C．電烙鐵D．電磁起重機(jī)

4．將小電動機(jī)與小燈泡按如圖所示的電路連接，在小電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上繞線，然后用力拉線，使電動機(jī)

轉(zhuǎn)動，在電動機(jī)轉(zhuǎn)動過程中，小燈泡發(fā)光。有關(guān)該現(xiàn)象有下列幾種說法，其中正確的是（）

①此時(shí)電動機(jī)是電源

②這是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象

③這是電流的磁效應(yīng)

④此電動機(jī)轉(zhuǎn)速越快，燈泡越亮

A．①②③B．①③④C．①②④D．②③④

5．跳繩也可以“發(fā)電”。用一根帶有絕緣皮的長銅導(dǎo)線做跳繩，將它的兩端與固定在地面上的靈敏

電流計(jì)相連，搖動跳繩時(shí)，發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針左右擺動。則（）

A．向任意方向搖繩均可產(chǎn)生電流

B．電流方向與繩子運(yùn)動方向無關(guān)

C．此過程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能

D．跳繩發(fā)電屬于電流的磁效應(yīng)

6．下列關(guān)于直流電動機(jī)的線圈中的電流方向和外部電流的方向的說法中，正確的是（）

A．線圈中的電流和外部電路中的電流方向都是不變的

B．線圈中的電流和外部電路中的電流方向都是變化的

C．線圈中的電流方向是不變的，外部電路中的電流方向是改變的

D．線圈中的電流方向是變化的，外部電路中的電流方向是不變的

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7．電動汽車逐漸被更多的家庭認(rèn)可，它是以車載電源為動力，用電機(jī)驅(qū)動車輪行駛的車輛，其對環(huán)

境影響相對傳統(tǒng)汽車較小，圖中能說明電動汽車電機(jī)工作原理的是（）

A．B．

C．D．

8．小應(yīng)自制了一個(gè)直流電動機(jī)模型，如圖所示?；匦吾樧龀蓛蓚€(gè)支架，分別與電池兩極相連。用漆

包銅線繞成一個(gè)線圈，以線圈引線為軸，用小刀刮去軸的一端全部絕緣漆，另一端只刮去上半周

絕緣漆。將線圈放在支架上，磁體放在線圈邊，閉合開關(guān)，輕輕撥動線圈，此時(shí)線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動，

則下列說法錯(cuò)誤的是（）

A．若僅改變磁極方向，線圈會逆時(shí)針轉(zhuǎn)動

B．若再增加一節(jié)干電池，線圈轉(zhuǎn)動速度加快

C．刮去上半周絕緣漆，作用相當(dāng)于換向器

D．工作時(shí)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能

二．填空題（共3小題）

9．將兩塊磁鐵分別吸在干電池的正負(fù)極上，使兩個(gè)磁鐵的N極都向外，構(gòu)成了一個(gè)可以在平面上

滾動的滾輪。如圖所示，將錫箔紙平鋪在水平桌面上，再將滾輪輕輕放在錫箔紙上，由于錫箔具

有（選填“導(dǎo)電”或“導(dǎo)熱”）性，滾輪立刻開始向前滾動。滾輪能夠滾動的原理與

（選填“電動機(jī)”或“發(fā)電機(jī)”）相同。若讓滾輪向相反的方向滾動，下列操作可行的是

（選填序號，①僅將電池正負(fù)極對調(diào)一下；②將兩端磁鐵的N、S極和電池的正負(fù)極均對調(diào)）。

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10．在復(fù)習(xí)“電流的磁場”和“磁場對電流的作用”時(shí)，小明想：通電導(dǎo)體周圍存在磁場，磁場又

會對通電導(dǎo)體產(chǎn)生力的作用，那么相互靠近的兩根通電導(dǎo)體間是否會產(chǎn)生力的作用呢？

（1）小明找來了兩根柔軟的導(dǎo)線，相距較近地并排固定在接線板上，實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示，接

通電路，觀察到的現(xiàn)象如圖乙所示。該實(shí)驗(yàn)表明。

（2）小明認(rèn)為：改變其中一根通電導(dǎo)體的電流方向，它們之間作用力的方向也會發(fā)生改變。他

這樣想的理由是：電流產(chǎn)生的磁場方向與的方向有關(guān)。

11．如圖是手機(jī)無線充電的原理簡化圖。當(dāng)充電器接通電源后，交流電通過充電器線圈時(shí)就會產(chǎn)生

一個(gè)磁場，當(dāng)手機(jī)放在充電器上時(shí)，手機(jī)中的線圈就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而實(shí)現(xiàn)無線充電。請分

析：

（1）“充電器線圈”的實(shí)驗(yàn)原理與（選填“甲”“乙”或“丙”）圖相同，它將產(chǎn)生方向

選填“變化”或“不變”）的磁場

（2）與“手機(jī)線圈”工作原理相同的是（選填“電動機(jī)”或“發(fā)電機(jī)”）。

三．實(shí)驗(yàn)探究題（共3小題）

12．如圖，是電學(xué)實(shí)驗(yàn)箱中的電動機(jī)。該電動機(jī)中有兩個(gè)半環(huán)形磁體，為了研究磁極分布情況，提

出了三種猜想并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，如表。

（1）請將猜想2內(nèi)容補(bǔ)充完整：磁極呈分布。

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)，可判斷猜想（選填“1”、“2”或“3”）是正確的。．

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（3）結(jié)合電動機(jī)結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，推斷兩磁鐵的南北極分布是否完全一樣？并說明判斷理由。

猜描述猜想1：磁極呈上下分布猜想2：磁極呈？分布猜想3：磁極呈內(nèi)外分布

想圖示

實(shí)操作固定上面磁鐵，將下面磁鐵的兩固定左邊磁鐵，將右邊磁固定左側(cè)磁鐵，將右側(cè)

驗(yàn)和現(xiàn)端分別接觸上面磁鐵的下端，均鐵兩側(cè)分別靠近，均被吸磁鐵靠近，兩磁鐵互相

象被吸引引排斥

實(shí)驗(yàn)

圖示

13．小應(yīng)對手機(jī)無線充電的原理感到好奇。查閱資料后得知：充電時(shí)充電器內(nèi)的發(fā)射線圈產(chǎn)生磁場，

手機(jī)內(nèi)的接收線圈會產(chǎn)生感應(yīng)電流給電池充電，結(jié)構(gòu)如圖1。學(xué)過電磁感應(yīng)原理的小應(yīng)提出質(zhì)疑：

手機(jī)和充電器在充電過程中都不動，并沒有做切割磁感線運(yùn)動，為何會產(chǎn)生感應(yīng)電流？對此，他

設(shè)計(jì)了圖2實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

（1）閉合開關(guān)后靈敏電流計(jì)指針并沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn)。小應(yīng)認(rèn)為，可能是P線圈中的感應(yīng)電流過小，

于是將變阻器滑片向移。他這樣做是基于假設(shè)：感應(yīng)電流大小與磁場強(qiáng)弱有關(guān)。

（2）滑片移到預(yù)期位置后，仍未觀察到指針偏轉(zhuǎn)，但在斷開開關(guān)、閉合開關(guān)、移動滑片時(shí)靈敏

電流計(jì)指針有明顯偏轉(zhuǎn)。請教老師后得知當(dāng)閉合電路圍成的平面內(nèi)，磁感線數(shù)量發(fā)生改變時(shí)，電

路中能產(chǎn)生感應(yīng)電流。請根據(jù)上述事實(shí)，解釋在圖3實(shí)驗(yàn)中若導(dǎo)體ab上下運(yùn)動時(shí)，閉合電路中

不產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因。

操作序號開關(guān)及滑動變阻器狀態(tài)靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向

1開關(guān)由斷開變?yōu)殚]合向左

2開關(guān)由閉合變?yōu)閿嚅_向右

3開關(guān)閉合時(shí)，滑片向左移動向左

4開關(guān)閉合時(shí)，滑片向右移動向右

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5改變電源正負(fù)極，閉合開關(guān)，滑片向左移動向左

6改變電源正負(fù)極，閉合開關(guān)，滑片向右移動向右

（3）小應(yīng)發(fā)現(xiàn)不同情況下靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向不同。他猜測與Q線圈中的電流方向改變有

關(guān)。于是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并記錄現(xiàn)象。小皓認(rèn)為小應(yīng)的說法并不正確，表格中的（填操作序號）

這兩次實(shí)驗(yàn)可成為小皓作出這個(gè)判斷的理由。

14．某學(xué)習(xí)興趣小組同學(xué)在“探究什么情況下磁可以生電”的實(shí)驗(yàn)中，連接了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置。

閉合開關(guān)后，導(dǎo)體AB、靈敏電流表、開關(guān)、導(dǎo)線組成閉合回路。

（1）實(shí)驗(yàn)中，通過觀察來判斷電路中是否有感應(yīng)電流。

（2）實(shí)驗(yàn)中，該組同學(xué)發(fā)現(xiàn)每次電流表指針擺動的角度不同，提出了“感應(yīng)電流的大小與哪些

因素有關(guān)”的問題。有同學(xué)猜想可能與導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動速度有關(guān)。為了驗(yàn)證猜想，同學(xué)們利

用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使導(dǎo)體ab沿直線（填“水平”或“豎直”）運(yùn)動（導(dǎo)體運(yùn)動區(qū)域

的磁場強(qiáng)弱相同）。下表是實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：。

實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456

速度/（cm：s﹣1）123456

電流/mA2.03.86.08.310.512.1

（3）如果將靈敏電流表換成直流電源，當(dāng)閉合開關(guān)時(shí)，可以看到磁場中原來靜止的導(dǎo)體ab

將。

四．解答題（共2小題）

15．小明和小華裝配完成如圖甲所示的直流電動機(jī)模型。

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（1）通電后電動機(jī)模型的線圈不轉(zhuǎn)動，用手拔一下，線圈就連續(xù)轉(zhuǎn)動起來，則剛才線圈不轉(zhuǎn)動

的原因，小明認(rèn)為摩擦力過大，小華認(rèn)為線圈重力過大，你認(rèn)為的觀點(diǎn)合理。

（2）如圖甲所示的電動機(jī)模型中，只調(diào)換模型中器件（填圖中的序號）的放置可以方

便改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向。

（3）如圖乙所示的電路中，為了增大電動機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)將滑動變阻器的滑片向（選填“左”

或“右”）移動。

16．學(xué)習(xí)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象后，小科同學(xué)想進(jìn)一步探究感應(yīng)電流的大小與哪些因素有關(guān)。他使用的裝

置如圖所示：鐵塊E、F上繞有導(dǎo)線并與開關(guān)、滑動變阻器、電源、燈泡組成電路。線框abcd與

靈敏E電流計(jì)G相連。（線框abed在鐵塊E、F上方，如實(shí)驗(yàn)過程中線框不扭轉(zhuǎn)）