第十七章电动机与发电机 课时详解详析

1、.第十七章电动机与发电机17.1关于电动机转动的猜测新知要点测评对点练习1.电风扇空调洗衣机解析:电动机主要是将电能转化为机 械能.2.1电动机启动和停顿方便2电动机构造简单、造价较低解析:对照电动机与热机进展分析,从控制、制造、环保等方面总结电动机的优越性.3.1通电导体在磁场中会受一个磁场力的作用2将磁体取走,再给铜导体通电,看通电导体是否仍发生运动.解析:从实验现象可知,在有电流通过ab且铜导体在磁场中时,导体才会发生运动,由于力是改变物体运动状态的原因,故可猜测,通电导体在磁场中会受到一个磁场力的作用;假设进一步探究猜测的正确性,可将磁体取走,再给导体ab通电,看是否仍发生运动,假设不

2、发生运动,那么可说明,只有通电导体在磁场中才会受到力的作用.4.1改变电流方向改变磁场方向2接线柱接触不良磁铁的磁性不够强线圈匝数太少电池电压不够任选两条3滑动变阻器电路图如下图解析:通电线圈在磁场中的受力方向与磁场的方向和线圈中电流的方向有关,因此改变磁场的方向或改变线圈中电流的方向均能改变线圈的转动方向;线圈不转动的原因很多,如:接线柱接触不良;磁铁的磁性不够强;线圈匝数太少;电池电压不够等;电动机的原理是磁场对电流的作用,因此磁场越强,电流越大,力越大,在磁场和线圈不变的情况下,通过改变线圈的电流大小,可调节电动机的转动速度.课时层级训练【测控导航】知识点题号生活中的电动机1,2,3关于

3、电动机转动的猜测4,5,6,7,8,9,10根底稳固1.ACD汽油机做功冲程是将燃料的内能转化为机械能,应选项B错误,A,C,D正确.2.B电风扇是利用通电导线在磁场中运动而使扇叶转动的;电炉、电饭煲均为利用电流的热效应;电铃是利用电流的磁效应.应选B.3.B录音机倒带时,电动机并没有倒转,它是靠改变齿轮的转动方式实现“倒带的;汽车使用的是内燃机,不是电动机,汽车的倒行,不是靠改变曲轴的转向实现的汽车曲轴的转向不可改变;风扇的快慢挡是靠改变电流大小实现的.4.B电动机是根据通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成的,通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关,二者只改变一个时,导体受力方向

4、改变,二者同时改变时,导体受力方向不变.所以要改变电动机的转动方向,可采取的措施是只改变电流方向或只改变磁场方向.故正确选项为B.5.D电动机的原理是磁场对电流的作用,而作用力的方向与导体中电流的方向和磁场方向两个因素有关,两个因素中只改变任一个因素,作用力的方向就会相反,同时改变两个因素,那么作用力方向不变,因此答案为D.6.D电动机的线圈在平衡位置时,受力平衡,所以不会转动,这时需要施加一个外力,使线圈转过平衡位置,线圈才能转动.7.电流8.转子上的一组线圈一组线圈中的一个线圈杠杆解析:在科学研究中,对复杂事物进展简化,是一种常用的思路和方法,线圈组可以简化为一组线圈,一组线圈又可简化为一

5、个线圈,一个线圈又可简化为一段直导线.初中物理中这样的例子很多,如杠杆,不管杠杆的形状如何,都可以简化成一根可以绕固定点转动的硬棒.9.1使线圈越过平衡位置2通电线圈在磁场中受力的作用3只改变磁场方向只改变电流方向解析:从题图装置可以看出,此时线圈平面与磁感线垂直,线圈处于平衡位置,此时线圈受力平衡,用手推动一下后,线圈受力不平衡而发生转动,所以推动一下的目的是使线圈越过平衡位置,使线圈可以转动;线圈转动后依靠磁场对通电线圈的作用力和惯性使线圈在支架上不停地转动,由于线圈在磁场中受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关,所以要改变线圈的转动方向只需改变线圈中电流方向或磁场方向即可.才能提升10.

6、1电源不能供电或电路断路;2电源电压太低;3电动机转动部分所受的摩擦力太大;4电动机上磁体的磁性太弱等.解析:根据电动机转动的猜测和构造可知:线圈固定在支架上时假设线圈与固定部分摩擦力太大,电动机可能不会转动;电动机两端的电压太低,也可能导致电动机不转动;电动机的供电线圈出现开路导致电动机没有电流通过也可能使电动机不能转动.17.2探究电动机转动的原理新知要点测评对点练习1.B通电导线在磁场中受到力的作用,受力方向与磁场方向和电流方向有关.假如只改变一个因素,那么导线受力方向改变,假如同时改变两个因素,那么导线受力方向不变.此实验是电能转化为机械能.2.1下2下3上解析:通电导体在磁场中受力运

7、动时,其运动方向随电流方向和磁场方向的改变而改变.电流方向或磁场方向中任何一个方向改变,通电导体的运动方向就改变,而电流方向和磁场方向这两个方向同时改变时,通电导体的运动方向不变.3.如下图解析:由图甲可知,此时磁场对通电导线作用力的方向向右,改变实验条件,磁场的方向改变,电流的方向也改变了,所以所受力的方向不改变,还是向右.4.B电动机是根据通电导体在磁场中受力的规律而制成的,导体所受力的大小与电流大小和磁场强弱有关,导体所受力的方向和电流方向及磁场方向有关,电动机内的磁场固定不变,假如导体中的电流方向也不变,那么每一个导体所受力的方向不变,电动机就不会转动,为了能连续地转动下去,要改变电流

8、方向,换向器就是完成这一任务的 装置.5.电流方向机械能解析:通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向有关.直流电动机中“换向器的作用就是当线圈刚转过平衡位置时,能自动改变线圈中的电流方向,从而改变线圈的受力方向,使通电线圈可以连续转动;电动机消耗电能,得到了机械能,故工作时的能量转化是电能转化为机械能.6.B由题图可知,当磁场中的导体ab有电流通过时,就沿导轨运动,这时电能在磁场中转化为机械能,是电动机的原理,应选B.7.电动机交变解析:电动机是利用通电导体在磁场中受力的作用的原理制成的;当扬声器线圈中有电流通过时,线圈受到磁场力的作用而运动,这与电动机的工作原理一样;扬声器主要由线圈

9、、永久磁体、锥形纸盆组成,当线圈中通过交变电流时,线圈受到磁场力的作用而来回振动,带动纸盆也来回振动,使扬声器发声.8.1电流磁场2通电线圈在磁场中受力而转动3平衡位置方向换向器4线圈磁体转子定子5电机械解析:电动机是主要将电能转化为机械能的装置,要使直流电动机中的线圈连续转动,必须使线圈在转过平衡位置时,利用换向器改变线圈中的电流方向,在电动机模型中,磁体是固定不动的,线圈是可以转动的.课时层级训练【测控导航】知识点题号磁场对通电导线的作用1,2,6,9,10换向器的作用3,7电动机的原理4,5,8根底稳固1.C当通电导线方向与磁感线方向垂直时,通电导线一定受磁场力的作用;当通电导线跟磁感线

10、方向平行时,通电导线一定不受磁场力的作用.应选C.2.B根据题图信息,电流从电源的正极出发回到负极,判断线圈中cd段导线的电流方向由c到d;在磁场方向不变的情况下,ab段的电流方向和cd段的电流方向相反,那么可以判断ab段导线受磁场力的方向与cd段相反,ab段受磁场力的方向向上,所以cd段受磁场力的方向 向下.3.D将线圈两端的漆全部刮去后,没有了换向器,不能改变线圈中的电流方向,就不能改变线圈的受力方向,所以闭合开关S后,线圈只能偏转至程度位置,不能持续转动,要想让线圈持续转动,需增加换向器,可在线圈的一端重抹油漆,干后在适当位置刮去半圈,相当于添加一个换向器,使线圈可以持续转动,应选项D符

11、合要求;换用电压更大的电源、换用磁性更强的磁体、重新制作匝数更多的线圈不能改变线圈的受力方向,线圈仍然不能持续转动,应选项A,B,C不符合要求.4.B电车电动机工作时利用了磁场对电流的作用,故A正确;电车电动机可以将电能大部分转化为机械能,但也会产生一少部分内能,故B错误;一般情况下,电车电动机的能量损失小,所以电动机的效率比柴油机的效率高,故C正确;电车不存在尾气的排放、噪音小,所以对环境的污染比柴油车对环境的污染小,故D正确.5.D要分析通电线圈在磁场中的受力,首先要明确线圈在磁场中的平衡位置.通电线圈的平面与磁感线平面垂直时,线圈受到磁场的作用力是一对平衡力,我们把这个位置称为平衡位置.

12、题图甲中线圈处于非平衡位置,线圈会受力转动,题图乙中线圈处于平衡位置,受到一对平衡力的作用处于静止状态.6.B直流电动机线圈的转动方向与线圈中的电流方向和磁场方向有关,假设使通入直流电动机的电流方向改变或磁场的方向改变,它的转动方向将改变.但是假如同时改变电流的方向和磁场的方向,线圈的转动方向将不变.7.电流换向器半圆环解析:在直流电动机中有一个重要的装置叫换向器,它是由两个铜制的半圆环组成.它的作用是当线圈转到平衡位置时就能自动改变线圈中的电流方向,从而改变线圈的受力方向,使线圈连续转动下去.8.1由a到b2改变电流方向或调换磁极3电内解析:1由于电流从电源的正极出发,故此时题图甲中ab的电

13、流方向是由a到b;2据题图乙能看出,再向下转动,磁场力会阻碍线圈运动,故此时必须改变线圈的受力方向,所以可以通过改变线圈中的电流方向使得线圈持续顺时针转动;3假设把题图丙中的电源换为电阻,快速转动线圈,此时相当于一个发电机,即能产生电能,故是将机械能转化为电能的过程;同时电阻发热,这是电流的热效应,该过程是将电能转化为内能的过程.才能提升9.1运动2反向运动3电流磁场4加快电流的大小磁场的强弱解析:1由于通电导线在磁场中受磁场力会运动起来,因此把导线放在磁场里,接通电源,让电流通过导线ab,会发现导线ab运动;2通电导线在磁场中受力的作用,所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关,所以把电源的

14、正负极对调后接入电路,使通过导线的电流方向与原来相反,这时导线ab将反向运动;3只保持电源的正负极不变,对调磁体的磁极,使磁场的方向与原来相反,这时导线ab将反向运动,由此可以得出通电导线在磁场中要受到力的作用,而且受力的方向与磁场方向和电流方向有关;4通过导体的电流越大、磁场的磁性越强,导体运动的速度越快;这说明导体在磁场中受到力的作用,力的大小跟电流的大小和磁场的强弱有关.10.1B2电机械3线圈处于平衡位置填“电源电压太低或“轴所受阻力太大均可解析:1将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉,另一端只刮半周,这样在一个半周内受到磁场力的作用,另一个半周没有电流通过,不受磁场力的作用,利用惯性转动

15、,故应选B;2电动机转动消耗了电能,得到了机械能;3电动机模型不转动的原因可能有:线圈处于平衡位置、电源电压太低、轴所受阻力太大等.强化训练二1.D电动机与热机相比,电动机具有的优点有构造简单、体积小;操作方便,闭合开关就开动,断开开关就停顿;效率高、无污染等,因此在日常的生活和消费中应用非常广泛.电动机工作时需消耗电能,将电能转化为机械能,这不是优点.2.B直流电动机内的线圈转到线圈平面与磁感线垂直时,由于受到平衡力的作用,线圈会静止,这时换向器改变线圈里的电流方向,从而改变线圈的受力方向,于是线圈受到非平衡力的作用,继续转动下去.3.C通电导体在磁场中的受力方向不但和电流方向有关,还和磁场

16、方向有关.电动机消耗了电能得到了机械能,故电动机是把电能转化为机械能的机器.电磁铁磁极的方向与电流的方向和线圈的绕法有关,故在绕法一定时,电磁铁的电流方向改变,电磁铁的南、北极改变.在插入的铁芯一定的情况下,电磁铁的磁性强弱不但与电流大小有关,还与线圈的匝数有关.4.B通电导体在磁场中受到磁场力作用;导体受力方向与电流方向和磁场方向有关,其中一个因素改变,那么受力方向改变,那么两个因素都改变,受力方向不变.5.A甲中线圈能发生转动,乙中线圈处在平衡位置,ab,cd边受力都沿竖直方向,线圈不能转动,应选A.6.C电动机工作过程中,消耗的电能大部分转化为机械能,但有一少部分转化为内能;电动机工作过

17、程中,安装了换向器,当线圈转过平衡位置时及时改变线圈中电流的方向,从而改变线圈的受力方向,使线圈可以保证持续转动.7.D对于直流电动机,只能用直流电源来供电,所以电动机的外部电流的方向是不变的;而电动机能持续地转动下去,即线圈中的电流必须在线圈转过平衡位置后就需要通过换向器改变一次方向,所以线圈中的电流方向是变化的.8.C通电导体在磁场中所受磁场力的方向与导体中电流的方向和磁场的方向均有关,A顺时针旋转90°即与甲一样,由此判断A中导体b的受力方向竖直向下;B相对于甲来说,只改变了磁场方向,而电流方向没有改变,因此导体b的受力方向与甲相反,即程度向右;同理D中装置情况与甲相比只改变了

18、电流方向,导体b的受力方向与甲相反;C中装置相对于甲来说,磁场和电流的方向均发生了改变,那么导体b的受力方向也应程度向左.9.磁场解析:电动机工作特点是当给电动机通电后,电动机就会转动,是根据磁场对放入其中的通电导线产生力的作用制成的.10.磁场力电动解析:给直导线通电,直导线周围产生磁场,蹄形磁体对通电直导线产生力的作用,人们根据这个原理制成了电 动机.11.通电导体或通电金属杆电动右或相反方向解析:通电导体在磁场中会受力而运动,这个受力运动的方向跟磁场方向和电流方向有关,要改变通电导体在磁场中受力运动的方向,要么只改变磁场的方向,要么只改变导体中电流的方向;当对调电源正、负两极,即改变了电

19、流方向,金属杆向相反方向运动起来.12.通电导体在磁场中受力而运动换向器解析:电动机是将电能转化为机械能的装置,其原理是利用了通电导体在磁场中受力而运动,为了使线圈能沿同一个方向转动,在线圈转到平衡位置时,利用换向器来改变线圈中的电流方向,使线圈能持续转动下去.13.从b到a左解析:由题图可知导线ab中电流方向是从a到b,所以带负电的自由电子定向挪动的方向是从b到a;通电导线在磁场中受力的方向与磁场方向、电流方向有关.导线ab受到磁场力的作用而向左运动,假如只将磁场方向变为与原来方向相反,那么导线ab将向右运动;假如同时将电流方向和磁场方向变为与原来方向相反,那么导线ab仍将向左运动.14.运

20、动停顿运动改变改变电流方向磁场方向解析:当闭合开关,导体棒AB中会有电流通过,此时发现导体棒AB由静止变为运动,说明通电导体棒在磁场中受力的作用;假设将磁铁移开,即只有通电导体棒,没有磁场,通电导体棒AB将不受力的作用,停顿运动;由于通电导体棒在磁场中所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关,所以在如题图实验中改变导体棒AB中的电流方向,那么通电导体棒AB的运动方向将改变,保持导体棒AB中的电流方向不变,把磁铁的磁极对调,会观察到导体棒AB的运动方向与原来相反,说明通电导体棒在磁场中的受力方向与电流的方向和磁场的方向有关.15.1电流或通电线圈电流方向不同902换向器刚转过16.1由c到d2如

21、下图解析:1根据图示信息,电流从电源的正极出发回到负极,判断线圈中cd段导线的电流方向由c到d;2根据cd段导线受磁场力的方向如下图,ab段的电流方向和cd段电流方向相反,磁感线方向不变,那么可以判断ab段导线受磁场力的方向与cd段相反.17.3发电机为什么能发电新知要点测评对点练习1.C使铜棒竖直向上或向下运动,铜棒没有切割磁感线运动,不会产生感应电流,故A,B错误;将磁体的N,S极对调,仍使铜棒程度向右运动,磁场方向发生改变,那么感应电流方向发生改变,电流表指针向左偏转,故C正确;保持铜棒静止不动,使磁体程度向左运动,铜棒相对向右切割磁感线运动,感应电流方向不变,故D错误.2.A由题图知甲

22、是“先运动后生电,运用的原理是电磁感应现象,它是将机械能转化为电能,该装置产生的现象在生活中的应用是发电机;乙是“先通电后运动,运用的原理是通电导体在磁场中受力的作用,它是将电能转化为机械能,该装置产生的现象在生活中的应用是电动机;改变导体的运动方向,感应电流方向会发生改变.故A选项 正确.3.A手电筒中没有电池,在转动手电筒的摇柄时,手电筒中的永磁体在线圈中运动,运动是相对而言的,相对于永磁体而言,线圈在做切割磁感线运动,线圈中就会产生感应电流,电流通过灯泡时,小灯泡就会发光.因此这种手电筒的工作原理是电磁感应现象,发电机就是利用该原理制成的,应选A.4.B我们知道闭合电路的一部分导体在磁场

23、中切割磁感线时,电路中会产生感应电流,但是假如将题图开场时线圈所在的位置画成如下图,就可看出线圈在转动的一瞬间,并没有切割磁感线,也就是说当线圈平面与磁感线方向垂直时,线圈中没有感应电流产生,其他各时刻ab,cd边都切割磁感线,所以A,C两项错误;ad,bc两边尽管不停旋转,但与磁感线并不相切割,D项错误;在线圈转动的前半周中,ab,cd边切割磁感线方向不变,线圈中产生的电流方向不变,故B选项正确.课时层级训练【测控导航】知识点题号探究电磁感应现象1,2,3,4,6,7,8,9,10发电机的原理5根底稳固1.A由题图可知是研究电磁感应现象的装置,发电机是根据此原理制造的,应选A.2.A手摇式手

24、电筒,只要转动手电筒的摇柄,灯泡就能发光,这是电磁感应现象;A图是探究电磁感应现象的,故A符合题意;B图中没有开关,无法控制电路,故B不符合题意;C图是探究电流磁效应的,故C不符合题意;D图是探究通电线圈在磁场中受力转动的,故D不符合 题意.3.D甲图说明了产生感应电流的条件,“闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时才会产生感应电流;乙图说明电流周围存在磁场,即电流的磁效应;丙图说明同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引;丁图中滑动变阻器接入电路的电阻越小,吸引的大头针的个数越多,说明电磁铁的磁性强弱与电流的大小有关,因此选D.4.D闭合电路的一部分导体只有在磁场中做切割磁感线运动时,才会

25、产生感应电流.A中,磁场的方向由上向下,而导线a沿斜向上的方向运动,切割磁感线,故A中可以产生感应电流;B中,磁场由下向上,导线a程度向右运动,切割磁感线,故B中可以产生感应电流;C中,磁场由上向下,导线a程度向左运动,切割磁感线,故C中可以产生感应电流;D中,磁场方向由下向上,导线a竖直向上运动,运动方向与磁场方向平行,故不能产生感应电流,应选D.5.D发电机是利用电磁感应的原理工作的,它是把动能转化为电能,所以A错;无论怎样摇动转轮,线圈转到平衡位置时,都不会产生感应电流,由于手摇发电机转速不快,灯泡就会短时闪光,所以B错;转轮转速越快,产生的感应电流越大,灯泡的实际功率越大,灯泡会越亮,

26、所以C错;转轮在一个周期切割磁感线方向改变两次,所以产生感应电流的方向改变两次,所以D对.6.惯性感应电流机械能解析:停顿供电后,列车仍能前进是因为高速行驶的列车具有惯性,会保持原来的运动速度继续前进;电机线圈转动中由于切割磁感线而在线圈中产生感应电流,将列车的机械能转化为电能.7.1无2程度方向左右解析:1闭合开关,让导体棒AB保持静止,没有做切割磁感线的运动,电路中无感应电流产生;2闭合开关,当导体棒AB沿程度方向左右运动时,做切割磁感线的运动,电路中有感应电流产生.8.电流表无法检测该实验产生的微小电流将电流表更换为灵敏电流计,闭合开关后,左右快速挪动金属棒,观察灵敏电流计指针是否发生偏

27、转解析:因为电磁感应实验中产生的感应电流一般很小,所以实验中选用的是灵敏电流计表盘上标有字母G,而小东选用的是一般的电流表,所以测不出电流.当然,本实验中还要选择磁场较强的磁体,挪动金属棒时速度不能太慢,也可以使用线圈来代替单根的金属棒,这些措施都可使实验效果更明显.9.拉动甲时,铜棍乙也会随之运动.铜棍和导轨形成了闭合电路,拉动铜棍甲时,因切割磁感线在闭合电路中产生电流,由于铜棍乙处于磁场中,当有电流通过它时就受到磁场力作用,因此铜棍乙也随之运动起来.解析:我们可以把此题分解成两部分,第一部分由MN,QP和甲、乙共同组成一个闭合电路,当用力沿导轨拉动铜棍甲时,相当于闭合电路的部分导体在磁场中

28、做切割磁感线运动,这时电路中会产生感应电流;第二部分,感应电流通过铜棍乙时,相当于通电导体在磁场中受到磁场力的作用而运动.才能提升10.不偏转不偏转偏转闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动解析:导体程度左右运动,如题图甲所示,电流计指针不偏转,因为开关没有闭合;导体竖直上下运动,如题图乙所示,电流计指针不发生偏转,因为导体没有做切割磁感线运动;导体程度左右运动,如题图丙所示,电流计指针偏转,电路中有电流产生;由此可得出,感应电流产生的条件是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动.章末知识复习题组训练1.B在磁体外部,磁感线总是从N极发出,最后回到S极,故A错;奥斯特实验说明通电导

29、体周围存在磁场,故B正确;通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向都有关系,故C错;闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,才会产生感应电流,故D错.2.D图a验证闭合电路的一部分导体切割磁感线运动时产生感应电流,是电磁感应现象;图b验证了通电导体周围存在磁场;图c中,根据右手螺旋定那么可判断螺线管的右端是N极;图d验证通电导体在磁场中受力,利用此装置原理制造了电动机而不是发电机.3.DA图说明的是电流的磁效应;B图是电磁继电器的原理;C图是电动机的原理图;D图是发电机的原理图;应选D.4.C地磁场的南北极与地理南北极相反,地磁场的南极在地理的北极附近,故A正确;电磁起重机的主要元

30、件是电磁铁,它的工作原理是电流的磁效应,故B正确;动圈式话筒的原理是电磁感应原理,电动机原理是通电线圈在磁场中受力转动原理,故C错误;发电机的工作原理是电磁感应现象,将机械能转化为电能,故D正确.5.B甲图闭合开关后,电流从电源的正极流出,螺线管中的电流方向向上,根据右手螺旋定那么可以判断出左端为N极,小磁针静止时N极应指向左侧,A错误;乙图闭合开关后,电流从电源的正极流出,螺线管中的电流方向向右,根据右手螺旋定那么可以判断出上端为N极,同名磁极互相排斥.滑片向右滑动时,接入电路中的电阻变小,电路中的电流变大,通电螺线管的磁性增强,排斥作用增强,所以弹簧测力计的示数变小,B正确;图丙是演示磁场对电流作用的实验装置,是电动机的原理图,C错误;图丁是研究电磁感应现象的实验装置,是发电机的原理图,运动时,切割磁感线,电路中有感应电流,D错误.6.C转动球的时候就可以给电池充电,可知在转动球的时候是可以发电的,故球的内部装置相当于一个发电机,将机械能转化成电能.充电过程中,将电能转化成化学能储存在电池内,故它是利用电磁感应现象的原理工作的.7.D闭合开关,乙电机转动,乙带动甲电机转动