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第4节 电动机
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 磁场对通电导体的作用 1
题型2 电动机 5
【能力培优练】 8
【链接中考】 18
【重难题型讲解】
题型1 磁场对通电导体的作用
1、磁场对通电导线的作用：通电导线在磁场中会受到力的作用（通电导线在磁场中受到磁力的作用，发生运动）。磁力的方向和电流方向、磁场方向有关。
2、磁场对通电线圈的作用
（1）通电线圈在磁场中受力会发生转动，但不能持续转动。
（2）如果不能使通过线圈的电流发生改变，通电线圈则不能持续的转动下去。
3、探究磁场对通电导线的作用
实验器材：马蹄磁铁，导线，导轨，电源，开关
实验步骤：
（1）把导线放在磁场里，接通电源，让电流通过导线，会发现导线会运动，说明通电导线在磁场中受到力的作用。
（2）把电源的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，观察这时导线的运动方向。
（3）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，观察这时导线的运动方向。
（4）同时改变电流的方向与磁场的方向，观察这时导线的运动方向；由此实验可以验证通电导线在磁场中
受到力的作用及受力的方向与电流方向、磁场方向的关系。
实验结论：通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关系。当电流
的方向或者磁感线的方向变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反。如果同时改变电流的方向和磁感
线的方向，通电导线受力的方向不变。
【探究归纳】磁场对通电导体会产生力的作用（即安培力），该力的方向与磁场方向、电流方向均垂直（可用左手定则判断），且力的大小与电流大小、磁场强弱、导体在磁场中的有效长度相关，此现象实现了电能向机械能的转化，是电动机工作的核心原理。
【典例1-1】在“探究让通电导线在磁场中动起来”的实验中（如图），下列说法不正确的是（ ）
A．ab处应该接入电源
B．根据该原理可以制成电动机
C．同时改变磁场方向和电流方向，导体棒的运动方向要改变
D．导体棒在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关
【答案】C
【详解】A．探究让通电导线在磁场中动起来，应给磁场中的导体通电，所以ab处应该接入电源，故A正确，不符合题意；
B．利用通电导体在磁场中受力的原理，制成了电动机，故B正确，不符合题意；
CD．导体棒在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关。只改变磁场方向或电流方向，导体棒的运动方向才会改变，若同时改变磁场方向和电流方向，导体棒的运动方向不变，故C错误，符合题意；D正确，不符合题意。
故选C。
【典例1-2】如图所示是探究通电导体在磁场中受力情况的装置，应用此实验结论可制成 （选填“电磁铁”、“发电机”或“电动机”）。闭合开关，观察到导体ab在导轨上向左运动。若对调电源正负极接线，同时将磁铁磁极上下对调，闭合开关，导体会 （选填“静止不动”、“向右运动”或“向左运动”）。
【答案】 电动机 向左运动
【详解】[1][2]电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成的，如图所示是探究通电导体在磁场中受力情况的装置，根据此原理可制成电动机。闭合开关，观察到导体ab在导轨上向左运动，通电导体在磁场中受力方向与电流的方向和磁场的方向有关，若对调电源正负极接线，同时将磁铁磁极上下对调，闭合开关，导体ab受力方向不变，会向左运动。
【典例1-3】如图所示，在“探究让通电导线在磁场中动起来”实验中，小明把一根连接导线的轻质铝棒ab置于蹄形磁体的磁场中。
(1)闭合开关，通过观察 来判断磁场对通电直导线有力的作用；
(2)若只将磁体的两极对调，闭合开关观察到铝棒ab会向相反方向运动，说明力的方向与 有关；
(3)探究“通电导线在磁场中受力大小是否与电流大小有关”：通过 改变电路中电流大小，观察导体ab摆动幅度大小得到结论。
【答案】(1)轻质铝棒ab是否运动
(2)磁场方向
(3)调节滑动变阻器滑片的位置
【详解】（1）在该实验中，磁场对通电直导线有力的作用时，会使轻质铝棒ab的运动状态发生改变，所以通过观察轻质铝棒ab是否运动来判断磁场对通电直导线有力的作用。
（2）只将磁体的两极对调，即改变了磁场的方向，此时铝棒ab向相反方向运动，说明力的方向发生了变化，由此可知力的方向与磁场方向有关。
（3）探究“通电导线在磁场中受力大小是否与电流大小有关”：只需要调节滑动变阻器滑片的位置，改变电路中电流大小，观察导体ab摆动幅度大小得到结论。
跟踪训练1用如图所示的装置探究通电导线在磁场中的受力情况。接通电源，发现导体ab向右运动；把电源正负极对调后接入电路，发现导体ab向左运动。这个实验事实说明通电导线在磁场中受力（　　）
A．方向与电流方向有关 B．方向与磁感线方向有关
C．大小与电流大小有关 D．大小与磁场强弱有关
【答案】A
【详解】由题意可知：接通电源，发现导体ab向右运动，把电源正负极对调后接入电路，电流的方向改变了，发现导体ab向左运动。说明通电导线在磁场中受力方向跟电流方向有关。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
跟踪训练2学习了电磁学的知识后，善思好学的小明利用一节电池、一个硬铜导线框和纽扣强磁铁，组装成一个简易电动机。如图所示，同时放手后可观察到导线框abcd以干电池为轴转动起来。导线框转动起来的原理是 ，若要改变导线框转动的方向，可以 或 。
【答案】 通电线圈在磁场中受力转动 对调磁体的N、S极 改变线圈中电流方向
【详解】[1]用一节电池、一个硬铜导线框和纽扣强磁铁，组装成一个简易电动机。放手后导线框中有电流通过，由于通电线圈在磁场中会受到力的作用，可观察到导线框abcd以干电池为轴转动起来。
[2][3]通电导体在磁场中受力的方向与磁感线方向和电流方向有关，两者中任一影响因素方向发生改变导体在磁场中受力方向会发生改变，若两者同时改变则受力方向不变，若要改变导线框转动的方向，即改变线圈受力方向，可以通过对调磁体的N、S极来改变磁感线方向或改变线圈中电流方向。
跟踪训练3小明用如图所示的装置探究“磁场对通电导体的作用”。
（1）将一根导体悬挂于蹄形磁铁的两极之间，未闭合开关前，导体静止不动，闭合开关后，可看到导体 ，说明磁场对 有力的作用；
（2）改变电流方向（开关闭合），可看到导体棒的 改变，说明通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关。
（3）小明想探究“通电直导线在磁场中受力大小是否与电流大小有关”，请你帮助他写出具体的操作： 。
【答案】 运动 通电导体 运动方向 见解析
【详解】（1）[1][2]将一根导体ab置于蹄形磁铁的两极之间，未闭合开关前，电路中没有电流，导体静止不动；闭合开关后，电路中有电流，导体运动，说明磁场对通电导体有力的作用。
（2）[3]通电导体在磁场中受力会运动起来，在磁场中的受力方向与电流方向有关，改变电流方向，导体运动方向改变。
（3）[4]想探究“通电直导线在磁场中受力大小是否与电流大小有关”，可调节滑动变阻器，改变电路中电流大小，观察导体ab摆动幅度大小。
题型2 电动机
1、电动机
电动机构造 转子—转动的线圈；定子—固定不动的磁体
工作原理 根据通电线圈在磁场中受力的作用而发生转动的原理制成的
线圈在磁场中的转动 通电后的线圈会转动，转过平衡位置后，受到的力要阻碍它的转动，故线圈又会减速至零，向反方向转动，这样线圈在平衡位置左右来回摆动，慢慢停下来，最后停在平衡位置
使线圈连续转动的方法 方法一：当线圈越过平衡位置后停止对线圈供电，让线圈靠惯性转过后半周。但因为后半周线圈不受力的作用，故这种方法线圈的转动不稳定，动力弱。 方法二：在线圈转动的后半周，设法改变电流方向，使线圈在后半周也获得同转动方向相同的动力，这样线圈会平稳、有力地转动下去。实际的电动机就是采用该方法使线圈连续转动的，实现该目的的装置叫换向器。
换向器 当线圈转过平衡位置时，改变线圈中的电流方向，从而使线圈获得同转动方向相同的力，能持续转动下去
电动机中的能量转化 电动机在使用过程中，主要将电能转化为机械能对外做功
电动机优点 结构简单、体积小、效率高、制造方便、污染较小，种类繁多，能满足各种不同的需求
2、扬声器：扬声器俗称“喇叭”，是十分常见的把电信号转换成声信号的装置，在发声的电子设备中都能见到它。扬声器主要由磁铁、线圈、锥形纸盆等构成。当通入大小和方向不断变化的电流时，线圈会受到大小和方向不断变化的磁场的作用力从而发生振动，并带动相连的纸盆振动发声。
（1）构造如图：永久磁体、线圈、锥形纸盆。
（2）原理：通电导体在磁场中受力。
（3）工作过程：扬声器的线圈中通入携带声音信息、时刻变化的电流，使得在一个瞬间和下一个瞬间产生不同方向的磁场，线圈就不断地来回振动，纸盆也就振动起来，便发出了声音。
（4）话筒把声信号转化为电信号，扬声器把电信号转化为声信号；话筒中机械能转化为电能，扬声器中电能转化为机械能。
【探究归纳】电动机是利用 “磁场对通电线圈有力的作用”的原理工作的装置，主要由定子（提供磁场）、转子（线圈）和换向器组成，工作时将电能转化为机械能，广泛应用于各类用电器中。
【典例2-1】如图为直流电动机的基本构造示意图。以下相关的分析中正确的是（ ）
A．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能
B．电动机是利用电流磁效应的原理工作的
C．仅改变磁感线的方向可以改变线圈转动的方向
D．使线圈连续不停地转动下去是靠电磁继电器来实现的
【答案】C
【详解】A．电动机工作过程中，消耗的电能主要转化为机械能，还有部分要克服摩擦力做功转化为内能，故A错误；
B．电动机是利用通电线圈在磁场中受到力的作用而转动的原理工作的，故B错误；
C．改变磁感线方向或者电流方向会改变线圈在磁场中受力方向，故仅改变磁感线方向可以改变线圈转动方向，故C正确；
D．使线圈连续不停转动下去是靠换向器来实现的，故D错误。
故选C。
【典例2-2】如图是小名同学探究“让线圈转起来”的实验装置图，手机的 （选填“听筒”或“话筒”）就是利用该实验原理制成的，在实验中，为了改变线圈转动方向，可采取的方法是 （写出一种即可）。
【答案】 听筒 改变磁极方向/改变电流方向
【详解】[1]线圈能够转动的原理是磁场对通电导体有力的作用；手机的听筒是把强弱变化的电流通过磁场对电流的作用转化成声音的信号的，这与电动机的工作原理相同。
[2]若要改变线圈的转动方向，即改变通电导线受力的方向，可以将磁铁的N、S极位置对调或将电池的正、负极位置对调。
跟踪训练1如图所示，扬声器是把电信号转化为声信号的装置，工作时线圈中通入携带声音信息、时刻变化的电流。下列说法中正确的是（ ）
A．扬声器工作过程利用的是电磁感应原理
B．扬声器是利用磁场对通电导体有力的作用原理
C．扬声器工作时将机械能转化为内能
D．改变线圈中电流的方向，线圈运动方向不变
【答案】B
【详解】AB．扬声器的线圈中有随声音变化的电流，因为通电线圈在磁场中受到力的作用，使得线圈就不断地来回振动，纸盆也就振动动起来，便发出了声音，是利用通电导体在磁场中受到力的作用原理工作的，故A错误，故B正确；
C．扬声器工作时消耗电能，将电能转化为机械能，故C错误；
D．改变线圈中电流的方向，线圈受力方向改变，线圈运动方向改变，故D错误。
故选B。
跟踪训练2如图为 （选填“发电机”或“电动机”）模型，它在工作时把 能转化为 能。
【答案】 电动机 电 机械
【详解】[1]图示中，电路中有电源，则电路接通时，线圈有电流通过，发生转动，是电动机的工作模型。
[2][3]线圈转动时，消耗电能，将电能转化为机械能。
【能力培优练】
1．下列用电器的主要工作原理与图的实验原理相同的是（　　）
A．电风扇 B．电饭锅 C．日光灯 D．充电宝
【答案】A
【详解】如图所示为通电导线在磁场中受到力的作用，为电动机的原理图，能量转化为电能转化为机械能；
A．电风扇的工作原理通电导线在磁场中受到力的作用，将电能转化为机械能，故A符合题意；
B．电饭锅是利用电流的热效应，消耗电能，将电能转化为内能，故B不符合题意；
C．日光灯消耗电能，将电能转化为内能，故C不符合题意；
D．充电宝消耗电能，将电能转化为化学能，故D不符合题意。
故选A。
2．如图甲所示，小明家有一款磁悬浮音响，音箱底部有一块磁铁，底座内部有一个电磁铁，底座内部电路与图乙所示电路的原理相同。闭合开关S，音箱悬浮于空中，通过改变底座电路中电流大小可以调节音箱悬浮时的高度。下列判断正确的是（　　）
A．底座通电后能产生磁场，这与电动机的工作原理相同
B．底座与音箱之间的相互作用与验电器的工作原理相同
C．改变滑片P的位置，音箱悬浮位置也随之发生变化，说明通电螺线管周围的磁场强度受电流大小的影响
D．若增大电流使音箱悬浮位置升高，再次静止时音箱受到底座的斥力增大
【答案】C
【详解】A．底座通电后能产生磁场，是利用电流的磁效应，与电动机的工作原理不同，电动机是利用通电导体在磁场中受到力的作用，故A错误；
B．底座与音响之间的相互作用是利用同名磁极相互排斥；验电器是利用同种电荷相互排斥，它们的原理不同，故B错误；
C．改变滑片P的位置，滑动变阻器接入电路中的阻值变化，电路中的电流变化，音响悬浮位置变化，说明通电螺线管周围的磁场强度受电流大小的影响，故C正确；
D．若增大电流使音响悬浮位置升高，此时磁力增大；再次悬浮至静止时受到平衡力的作用，因为重力不变，音响受到底座的斥力不变，故D错误。
故选C。
3．同学们利用如图所示的装置进行实验。实验中将金属导体棒ab放在磁场中两根平行的金属导轨上，闭合开关，导体棒ab向右运动；将磁体的磁极对调，闭合开关，导体棒ab向左运动。由上述实验现象可以得出的结论是（ ）
A．导体棒ab在磁场中的受力大小与电流大小有关
B．导体棒ab在磁场中的受力方向与磁场方向有关
C．导体棒ab在磁场中的受力方向与电流大小有关
D．导体棒ab在磁场中的受力大小与磁场强弱有关
【答案】B
【详解】由题可知，闭合开关，导体棒ab向右运动；将磁体的磁极对调，即只改变了磁场方向，闭合开关，导体棒ab向左运动，说明导体棒ab在磁场中的受力方向与磁场方向有关，但不能得出导体棒ab在磁场中的受力方向与电流大小的关系，也不能得出导体棒ab在磁场中的受力大小与电流大小、磁场强弱有关，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
4．如图所示为燃油汽车启动装置的电路简图。汽车启动时，需将钥匙插入仪表板上的钥匙孔并旋转，下列分析正确的是（　　）
①旋转钥匙相当于闭合开关 ②电磁铁是利用电流的热效应来工作的
③电磁铁通电后电磁铁的上端为N极 ④电动机工作时将电能全部转化为机械能
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
【答案】B
【详解】①旋转钥匙，控制电路接通，电路中有电流，电磁铁有磁性，将衔铁吸下，故①正确；
②电磁铁是利用电流的磁效应来工作的，故②错误；
③如图，电流从螺线管上端流入，下端流出，根据安培定则，电磁铁上端为N极，故③正确；
④由于电流具有热效应，电动机工作时将电能转化为机械能和内能，故④错误；
故ACD不正确，B正确。
故选B。
5．某些大型商场的电梯，工作时开关S闭合，载人和不载人时，其运行速度会发生变化。控制电梯运行速度的简易电路如图所示，压力传感器的阻值随压力的变化而变化，当电梯载人时，通过电磁铁线圈的电流变大，电磁铁的磁性变强，动触点与静触点2连接，电动机的转速变快。以下说法正确的是（　　）
A．电磁铁是利用电磁感应原理工作的
B．电梯载人时与不载人时比较，载人时电磁铁的磁性更强
C．若改变控制电路电流的方向，电梯运行的速度会发生变化
D．若将换成阻值更小的电阻，不载人时电动机转速变得更慢
【答案】B
【详解】A．电磁铁是利用电流的周围存在着磁场的原理制成的，故A错误；
B．载人时，通过电磁铁的电流增大，故电磁铁的磁性增强，故B正确；
C．电梯的运行速度是由电流的大小决定的，不是电流的方向决定的，故C错误；
D．其将这个定值电阻的阻值减小，则在电源电压不变时，电路中的电流是变大的，则电机的转速也是变大的，电梯的运行速度也是变大的，故D错误。
故选B。
6．下列关于电和磁的说法错误的是（　　）
A．常见的物质是由分子、原子构成的，原子是由原子核和电子构成的，电子带负电
B．用塑料梳子梳理头时，有时越梳头发越蓬松，因为头发带上同种电荷而相互排斥
C．通电导线在磁场中会受到力的作用，力的方向与电流方向和磁场方向有关
D．电流一定时，减少电磁铁上线圈的匝数，电磁铁的磁性强弱不变
【答案】D
【详解】A．常见的物质都是由分子和原子构成的，原子还能再分为原子核和核外电子，核外电子带负电，故A正确，不符合题意；
B．用塑料梳子梳理头时，梳子和头发摩擦，使梳子和头发都带上电荷，由于头发带上同种电荷而相互排斥，所以越梳头发越蓬松，故B正确，不符合题意；
C．由电动机工作原理可知，通电导线在磁场中会受到力的作用，且力的方向与电流方向和磁场方向有关，故C正确，不符合题意；
D．电磁铁的磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关，所以电流一定时，减少电磁铁上线圈的匝数，电磁铁的磁性变弱，故D错误，符合题意。
故选D。
7．在物理拓展活动课上，小华用一节干电池的负极吸上一块磁铁，竖直放置在水平桌面上，然后将一段铜丝做成“M”型线圈，如图甲所示。小华将铜丝小心地放置在电池上，使铜丝的中间部分跟电池的正极接触，调整铜丝的形状使铜丝的两端跟磁铁能够保持轻触，铜丝便开始旋转起来，如图乙所示。下列四幅图中能反映该实验工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【详解】铜丝旋转起来，是通电导体在磁场中受力的作用。
A．图中是奥斯特实验，发现电流周围存在磁场，故A不符合题意；
B．图中探究的是电磁铁磁性的影响因素，故B不符合题意；
C．图中探究的是磁极间的相互作用规律，说明同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故C不符合题意；
D．通电后，原来在磁场中静止的导体运动起来，说明通电导体在磁场中受到力的作用，这是电动机的原理，故D符合题意。
故选D。
8．网上报道有如图新型电机，最高效率超98%，该新型电机（　　）
A．有效输出功一定更多 B．效率有望达100%
C．工作时有吸气、排气冲程 D．有效输出功相同时耗电会更少
【答案】D
【详解】A．机械效率是指有效输出功占总功的百分比，新型电机的最高效率超98%，是指有效输出功占总功98%，但其有效输出功不一定更多，故A不符合题意；
B．由于额外功不可避免，效率不可能达到100%，故B不符合题意；
C．该新型电机为电动机，不是热机，工作时不可能有吸气、排气冲程，故C不符合题意；
D．由于效率较高，所以在有效输出功相同时消耗的电能会更少，故D符合题意。
故选D。
9．如图所示是电流表的内部结构示意图，线圈在磁场中，指针与线圈相连。当线圈中有电流通过时，指针会偏转，其原理是 在磁场中受到力的作用，和 原理相同（选填：“电动机”、“发电机”或“电磁铁”），如果线圈中的电流方向与原来相反，则指针偏转方向与原来 。
【答案】 通电导体 电动机 相反
【详解】[1][2][3]通过电流表的内部构造显示电流表的制成原理：通电线圈在磁场中受力而转动，与电动机的原理是相同的，通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流的方向有关，若改变线圈中的电流方向，指针的偏转方向将改变。
10．如图所示是一些仪器、电子设备及物理实验的装置，请回答下列问题：

（1）液体温度计是实验室常用的仪器，是根据液体的 性质制成，如图甲所示的温度计示数是 ℃；
（2）如图乙所示是小明家的电表，此时的示数是 kW·h；在3min内小明观察到他家电表指示灯闪烁了32次，他家在这段时间内共消耗了 kW·h的电能；
（3）如图丙所示的实验装置，闭合开关，观察到铜杆ab向右运动，说明 对铜杆ab有力的作用；断开开关，仅对调电源正、负极，再闭合开关，铜杆ab会向 运动。
【答案】 热胀冷缩 31 5713.4 0.02 磁场 左
【详解】（1）[1][2]一般情况下液体具有热胀冷缩的性质，实验室常用的温度计是根据液体热胀冷缩的性质制成的，如图甲所示，温度计的分度值是1℃，它的示数为31℃。
（2）[3][4]电能表的读数：单位是kW·h，最后一位是小数，由图乙可知，电能表的示数是5713.4kW·h，他家在这段时间内共消耗电能
（3）[5][6]将一根铜杆ab置于蹄形磁铁的两极之间，闭合开关后，电路中有电流，导体运动，说明磁场对通电导体有力的作用；断开开关，仅对调电源正、负极，再闭合开关，电路中的电流方向改变，磁场方向不变，铜杆ab的受力方向改变，所以铜杆ab此时会向左运动。
11．白炽灯是一种电流通过灯丝，灯丝发热发光的照明电器，将强磁体靠近通电白炽灯的灯丝，如图所示，可以观察到灯丝 ，由此原理可以制成 。
【答案】 抖动 电动机
【详解】[1]由于通电导体在磁场中受力的作用，通电白炽灯的灯丝中有电流，所以将强磁体靠近通电白炽灯的灯丝，灯丝会发生晃动。
[2]电动机是根据通电导体在磁场中受力的作用制成的。
12．小李用如图所示的装置探究磁场对电流作用的规律。闭合开关，静止的导体棒ab在轨道上向右运动。断开开关，将滑动变阻器的滑片向左移动，再闭合开关，发现导体棒ab更快地向右运动，说明磁场对电流的作用大小与 大小有关；断开开关，只将磁极对调，闭合开关后发现导体棒ab会向 运动。
【答案】 电流 左
【详解】[1]断开开关，将滑动变阻器的滑片向左移动，变阻器阻值变小，再闭合开关，电路中电流变大，发现导体棒ab更快地向右运动，说明磁场对电流的作用大小与电流大小有关。
[2]通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关。断开开关，只将磁极对调，磁场方向改变，所以闭合开关后发现导体棒ab会向左运动。
13．电动机在生活中应用非常广泛，如图所示为电动机的基本构造图，它是将 能转化为 能的机械，要改变电动机的转向，可采用的方法有 。（写出一种即可）
【答案】 电 机械 见解析
【详解】[1][2]电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的，工作是消耗电能，产生机械能，所以是将电能转化为机械能的过程。
[3]通电导体在磁场中受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，要改变电动机的转向，可采用的方法有改变电流的方向，即将电源的正、负极调换或将两个磁极调换。
14．同学们做了一组实验探究“电与磁”之间的联系。
(1)利用如图甲装置模拟奥斯特实验，闭合开关，观察到小磁针偏转的现象，说明电流周围存在 ；
(2)利用如图乙装置研究“磁场对电流的作用”时，应在M、N之间接入 （选填“灵敏电流计”或“电源”），闭合开关后，可观察到导体棒AB在磁场中受到 的作用而运动；
(3)利用如图丙装置研究“电磁铁磁性强弱的影响因素”，实验现象说明：电流一定时，电磁铁的 越多，磁性越强；大头针相互排斥，原因是大头针被电磁铁磁化后，同名磁极 。
【答案】(1)磁场
(2) 电源 力
(3) 线圈匝数 相互排斥
【详解】（1）由于小磁针受到磁场的作用时，会发生偏转现象，闭合开关，当观察到小磁针出现偏转的现象时，说明通电导线周围有磁场，即电流周围存在磁场。
（2）[1]研究“磁场对电流的作用”时，必须有电源给导体棒通电，所以应在M、N之间接入电源。
[2]当电流通过处于磁场中的导体时，导体会受到磁场对其施加的力，所以闭合开关后，可观察到导体棒AB在磁场中受力的作用而运动。
（3）[1]利用如图丙装置研究“电磁铁磁性强弱的影响因素”，两个电磁铁串联，通过两个电磁铁的电流相同，两个电磁铁的线圈匝数不同，电磁铁的线圈匝数越多，吸引的大头针的数量越多，说明磁性越强，故实验现象说明：电流一定时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强。
[2]大头针被电磁铁吸引后，大头针被磁化，与电磁铁相吸的一端的磁极相同，则大头针下端是同名磁极，由于同名磁极相互排斥，所以大头针相互排斥。
15．在“安装直流电动机模型”的实验中：我们首先想到的是磁体间发生相互作用是因为一个磁体放在了另一个磁体的磁场中，那么通电导体周围也存在磁场，磁体会对通电导体产生力的作用吗？
(1)如图所示，将一根导体ab置于蹄形磁铁的两极之间，闭合开关后，导体运动，说明磁场对 导体有力的作用。
(2)断开开关，将图中磁铁的N、S极对调，再闭合开关，会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方向 （相同/相反），说明通电导体在磁场中的受力方向与 有关。
(3)断开开关，将图中电源的正、负极对调，再闭合开关，会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方向 （相同/相反），说明通电导体在磁场中的受力方向与 有关。
【答案】(1)通电
(2) 相反 磁场方向
(3) 相反 电流方向
【详解】（1）在实验中，将导体ab放在蹄形磁铁两极间，未闭合开关时，电路不通，没有电流，导体保持静止。当闭合开关后，电路导通有了电流，此时导体开始运动。这一现象表明，只有当导体中有电流通过，即成为通电导体时，磁场才会对其产生力的作用。
（2）[1][2]当断开开关后，把磁铁的N、S极对调，这样就改变了磁场的方向。再次闭合开关，此时电流方向没有改变。通过观察发现，导体ab的运动方向与对调磁极前的运动方向相反。这就说明，在电流方向不变的情况下，仅改变磁场方向，通电导体在磁场中的受力方向会发生改变，也就意味着通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关。
（3）[1][2]断开开关，将电源的正、负极对调，再闭合开关，这样导体中的电流方向就改变了，而此时磁场方向并未改变。这时会看到导体ab的运动方向与对调电源正负极前的运动方向相反。这表明在磁场方向不变的情况下，仅改变电流方向，通电导体在磁场中的受力方向也会改变，即通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关。
【链接中考】
1．（2025·山东济南·中考真题）现代社会人们的生活越来越离不开电，下列电器工作时主要利用了电流热效应的是（　　）
A．电风扇 B．电铃 C．电烤箱 D．电冰箱
【答案】C
【详解】A．电风扇工作时，主要是将电能转化为机械能，使风扇转动，不是利用电流的热效应，故A不符合题意；
B．电铃工作时，主要是利用电流的磁效应产生磁性，吸引衔铁带动铃锤发声，不是利用电流的热效应，故B不符合题意；
C．电烤箱工作时，主要是将电能转化为内能，通过发热元件发热来烘烤食物，是利用电流的热效应，故C符合题意；
D．电冰箱工作时，主要是通过压缩机将电能转化为机械能，使制冷剂循环实现制冷，不是利用电流的热效应，故D不符合题意。
故选C。
2．（2025·甘肃兰州·中考真题）图甲是某蔬菜大棚里使用的一种温度自动报警器，在温度计里封入一段金属丝，当温度达到金属丝下端所指温度时，扬声器响起，发出报警信号。下列说法错误的是（ ）
A．动圈式扬声器的工作原理与图乙所示原理相同
B．温度低于金属丝下端所指温度时，电磁铁断电失去磁性，衔铁被释放，扬声器停止报警
C．温度计与金属丝相当于控制电磁铁的开关，实现了高温自动化报警
D．煤油可用作自动报警器温度计中的工作液体
【答案】D
【详解】A．图乙所示原理和扬声器都是利用通电导体在磁场中受到力的作用来工作的，故A正确，不符合题意；
B．温度低于金属丝下端所指温度时，电路断路，线圈中没有电流通过，衔铁被释放，扬声器停止报警，故B正确，不符合题意；
C．温度升高时，水银柱上升，与上方金属丝连通，使左侧形成通路，电磁铁中有电流通过，电磁铁吸引衔铁，使触点接触，右侧电路接通，电铃发出报警信号，故C正确，不符合题意；
D．煤油是绝缘体，不能用煤油温度计来做开关，故D错误，符合题意。
故选D。
3．（2025·陕西·中考真题）用电烤箱烤面包时，烤箱上的电热管会发红发烫，下列用电器的工作原理与电烤箱烤面包时的工作原理相同的是（　　）
A．电蒸锅 B．洗衣机 C．电风扇 D．电冰箱
【答案】A
【详解】用电烤箱烤面包时，烤箱上的电热管会发红发烫，属于电流的热效应。
A．电蒸锅主要利用电流的热效应工作的，故A符合题意；
BC．洗衣机、电风扇工作的主要部件是电动机，利用的是通电导线在磁场中受力的原理，BC不符合题意；
D．电冰箱工作的主要部件是压缩机，利用的是通电导线在磁场中受力的原理，D不符合题意。
故选A 。
4．（2025·江苏镇江·中考真题）如图所示为某种扬声器的原理图，AB间连接一导线，导线置于磁极之间，导线中间固定一薄膜片。当AB间通有方向不断变化的电流时，导线所受的磁场作用力的方向 ，薄膜片 发声，声音传入人耳。人耳的鼓膜面积取，大气压强取，则大气对鼓膜的压力为 N。
【答案】 不断变化 振动 8
【详解】[1]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。当AB间通有方向不断变化的电流时，而磁场方向不变，所以导线所受的磁场作用力的方向不断变化。
[2]因为导线所受磁场力方向不断变化，会带动薄膜片振动，声音是由物体振动产生的，所以薄膜片振动发声。
[3]根据压强公式，可得。已知，
则大气对鼓膜的压力为
5．（2024·江西·中考真题）在大力倡导节能环保、践行低碳生活的新时代，新能源汽车越来越普及。其中新能源电动汽车中的电动机利用通电线圈在 中受力转动，把 能转化为机械能，从而驱动汽车行驶。
【答案】 磁场 电
【详解】[1][2]电动机的原理是通电线圈在磁场中受到力的作用，从而使线圈转动驱动汽车行驶，该过程是将电能转化为机械能。第4节 电动机
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 磁场对通电导体的作用 1
题型2 电动机 4
【能力培优练】 6
【链接中考】 11
【重难题型讲解】
题型1 磁场对通电导体的作用
1、磁场对通电导线的作用：通电导线在磁场中会受到力的作用（通电导线在磁场中受到磁力的作用，发生运动）。磁力的方向和电流方向、磁场方向有关。
2、磁场对通电线圈的作用
（1）通电线圈在磁场中受力会发生转动，但不能持续转动。
（2）如果不能使通过线圈的电流发生改变，通电线圈则不能持续的转动下去。
3、探究磁场对通电导线的作用
实验器材：马蹄磁铁，导线，导轨，电源，开关
实验步骤：
（1）把导线放在磁场里，接通电源，让电流通过导线，会发现导线会运动，说明通电导线在磁场中受到力的作用。
（2）把电源的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，观察这时导线的运动方向。
（3）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，观察这时导线的运动方向。
（4）同时改变电流的方向与磁场的方向，观察这时导线的运动方向；由此实验可以验证通电导线在磁场中
受到力的作用及受力的方向与电流方向、磁场方向的关系。
实验结论：通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关系。当电流
的方向或者磁感线的方向变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反。如果同时改变电流的方向和磁感
线的方向，通电导线受力的方向不变。
【探究归纳】磁场对通电导体会产生力的作用（即安培力），该力的方向与磁场方向、电流方向均垂直（可用左手定则判断），且力的大小与电流大小、磁场强弱、导体在磁场中的有效长度相关，此现象实现了电能向机械能的转化，是电动机工作的核心原理。
【典例1-1】在“探究让通电导线在磁场中动起来”的实验中（如图），下列说法不正确的是（ ）
A．ab处应该接入电源
B．根据该原理可以制成电动机
C．同时改变磁场方向和电流方向，导体棒的运动方向要改变
D．导体棒在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关
【典例1-2】如图所示是探究通电导体在磁场中受力情况的装置，应用此实验结论可制成 （选填“电磁铁”、“发电机”或“电动机”）。闭合开关，观察到导体ab在导轨上向左运动。若对调电源正负极接线，同时将磁铁磁极上下对调，闭合开关，导体会 （选填“静止不动”、“向右运动”或“向左运动”）。
【典例1-3】如图所示，在“探究让通电导线在磁场中动起来”实验中，小明把一根连接导线的轻质铝棒ab置于蹄形磁体的磁场中。
(1)闭合开关，通过观察 来判断磁场对通电直导线有力的作用；
(2)若只将磁体的两极对调，闭合开关观察到铝棒ab会向相反方向运动，说明力的方向与 有关；
(3)探究“通电导线在磁场中受力大小是否与电流大小有关”：通过 改变电路中电流大小，观察导体ab摆动幅度大小得到结论。
跟踪训练1用如图所示的装置探究通电导线在磁场中的受力情况。接通电源，发现导体ab向右运动；把电源正负极对调后接入电路，发现导体ab向左运动。这个实验事实说明通电导线在磁场中受力（　　）
A．方向与电流方向有关 B．方向与磁感线方向有关
C．大小与电流大小有关 D．大小与磁场强弱有关
跟踪训练2学习了电磁学的知识后，善思好学的小明利用一节电池、一个硬铜导线框和纽扣强磁铁，组装成一个简易电动机。如图所示，同时放手后可观察到导线框abcd以干电池为轴转动起来。导线框转动起来的原理是 ，若要改变导线框转动的方向，可以 或 。
跟踪训练3小明用如图所示的装置探究“磁场对通电导体的作用”。
（1）将一根导体悬挂于蹄形磁铁的两极之间，未闭合开关前，导体静止不动，闭合开关后，可看到导体 ，说明磁场对 有力的作用；
（2）改变电流方向（开关闭合），可看到导体棒的 改变，说明通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关。
（3）小明想探究“通电直导线在磁场中受力大小是否与电流大小有关”，请你帮助他写出具体的操作： 。
题型2 电动机
1、电动机
电动机构造 转子—转动的线圈；定子—固定不动的磁体
工作原理 根据通电线圈在磁场中受力的作用而发生转动的原理制成的
线圈在磁场中的转动 通电后的线圈会转动，转过平衡位置后，受到的力要阻碍它的转动，故线圈又会减速至零，向反方向转动，这样线圈在平衡位置左右来回摆动，慢慢停下来，最后停在平衡位置
使线圈连续转动的方法 方法一：当线圈越过平衡位置后停止对线圈供电，让线圈靠惯性转过后半周。但因为后半周线圈不受力的作用，故这种方法线圈的转动不稳定，动力弱。 方法二：在线圈转动的后半周，设法改变电流方向，使线圈在后半周也获得同转动方向相同的动力，这样线圈会平稳、有力地转动下去。实际的电动机就是采用该方法使线圈连续转动的，实现该目的的装置叫换向器。
换向器 当线圈转过平衡位置时，改变线圈中的电流方向，从而使线圈获得同转动方向相同的力，能持续转动下去
电动机中的能量转化 电动机在使用过程中，主要将电能转化为机械能对外做功
电动机优点 结构简单、体积小、效率高、制造方便、污染较小，种类繁多，能满足各种不同的需求
2、扬声器：扬声器俗称“喇叭”，是十分常见的把电信号转换成声信号的装置，在发声的电子设备中都能见到它。扬声器主要由磁铁、线圈、锥形纸盆等构成。当通入大小和方向不断变化的电流时，线圈会受到大小和方向不断变化的磁场的作用力从而发生振动，并带动相连的纸盆振动发声。
（1）构造如图：永久磁体、线圈、锥形纸盆。
（2）原理：通电导体在磁场中受力。
（3）工作过程：扬声器的线圈中通入携带声音信息、时刻变化的电流，使得在一个瞬间和下一个瞬间产生不同方向的磁场，线圈就不断地来回振动，纸盆也就振动起来，便发出了声音。
（4）话筒把声信号转化为电信号，扬声器把电信号转化为声信号；话筒中机械能转化为电能，扬声器中电能转化为机械能。
【探究归纳】电动机是利用 “磁场对通电线圈有力的作用”的原理工作的装置，主要由定子（提供磁场）、转子（线圈）和换向器组成，工作时将电能转化为机械能，广泛应用于各类用电器中。
【典例2-1】如图为直流电动机的基本构造示意图。以下相关的分析中正确的是（ ）
A．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能
B．电动机是利用电流磁效应的原理工作的
C．仅改变磁感线的方向可以改变线圈转动的方向
D．使线圈连续不停地转动下去是靠电磁继电器来实现的
【典例2-2】如图是小名同学探究“让线圈转起来”的实验装置图，手机的 （选填“听筒”或“话筒”）就是利用该实验原理制成的，在实验中，为了改变线圈转动方向，可采取的方法是 （写出一种即可）。
跟踪训练1如图所示，扬声器是把电信号转化为声信号的装置，工作时线圈中通入携带声音信息、时刻变化的电流。下列说法中正确的是（ ）
A．扬声器工作过程利用的是电磁感应原理 B．扬声器是利用磁场对通电导体有力的作用原理
C．扬声器工作时将机械能转化为内能 D．改变线圈中电流的方向，线圈运动方向不变
跟踪训练2如图为 （选填“发电机”或“电动机”）模型，它在工作时把 能转化为 能。
【能力培优练】
1．下列用电器的主要工作原理与图的实验原理相同的是（　　）
A．电风扇 B．电饭锅 C．日光灯 D．充电宝
2．如图甲所示，小明家有一款磁悬浮音响，音箱底部有一块磁铁，底座内部有一个电磁铁，底座内部电路与图乙所示电路的原理相同。闭合开关S，音箱悬浮于空中，通过改变底座电路中电流大小可以调节音箱悬浮时的高度。下列判断正确的是（　　）
A．底座通电后能产生磁场，这与电动机的工作原理相同
B．底座与音箱之间的相互作用与验电器的工作原理相同
C．改变滑片P的位置，音箱悬浮位置也随之发生变化，说明通电螺线管周围的磁场强度受电流大小的影响
D．若增大电流使音箱悬浮位置升高，再次静止时音箱受到底座的斥力增大
3．同学们利用如图所示的装置进行实验。实验中将金属导体棒ab放在磁场中两根平行的金属导轨上，闭合开关，导体棒ab向右运动；将磁体的磁极对调，闭合开关，导体棒ab向左运动。由上述实验现象可以得出的结论是（ ）
A．导体棒ab在磁场中的受力大小与电流大小有关 B．导体棒ab在磁场中的受力方向与磁场方向有关
C．导体棒ab在磁场中的受力方向与电流大小有关 D．导体棒ab在磁场中的受力大小与磁场强弱有关
4．如图所示为燃油汽车启动装置的电路简图。汽车启动时，需将钥匙插入仪表板上的钥匙孔并旋转，下列分析正确的是（　　）
①旋转钥匙相当于闭合开关 ②电磁铁是利用电流的热效应来工作的
③电磁铁通电后电磁铁的上端为N极 ④电动机工作时将电能全部转化为机械能
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
5．某些大型商场的电梯，工作时开关S闭合，载人和不载人时，其运行速度会发生变化。控制电梯运行速度的简易电路如图所示，压力传感器的阻值随压力的变化而变化，当电梯载人时，通过电磁铁线圈的电流变大，电磁铁的磁性变强，动触点与静触点2连接，电动机的转速变快。以下说法正确的是（　　）
A．电磁铁是利用电磁感应原理工作的
B．电梯载人时与不载人时比较，载人时电磁铁的磁性更强
C．若改变控制电路电流的方向，电梯运行的速度会发生变化
D．若将换成阻值更小的电阻，不载人时电动机转速变得更慢
6．下列关于电和磁的说法错误的是（　　）
A．常见的物质是由分子、原子构成的，原子是由原子核和电子构成的，电子带负电
B．用塑料梳子梳理头时，有时越梳头发越蓬松，因为头发带上同种电荷而相互排斥
C．通电导线在磁场中会受到力的作用，力的方向与电流方向和磁场方向有关
D．电流一定时，减少电磁铁上线圈的匝数，电磁铁的磁性强弱不变
7．在物理拓展活动课上，小华用一节干电池的负极吸上一块磁铁，竖直放置在水平桌面上，然后将一段铜丝做成“M”型线圈，如图甲所示。小华将铜丝小心地放置在电池上，使铜丝的中间部分跟电池的正极接触，调整铜丝的形状使铜丝的两端跟磁铁能够保持轻触，铜丝便开始旋转起来，如图乙所示。下列四幅图中能反映该实验工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
8．网上报道有如图新型电机，最高效率超98%，该新型电机（　　）
A．有效输出功一定更多 B．效率有望达100%
C．工作时有吸气、排气冲程 D．有效输出功相同时耗电会更少
9．如图所示是电流表的内部结构示意图，线圈在磁场中，指针与线圈相连。当线圈中有电流通过时，指针会偏转，其原理是 在磁场中受到力的作用，和 原理相同（选填：“电动机”、“发电机”或“电磁铁”），如果线圈中的电流方向与原来相反，则指针偏转方向与原来 。
10．如图所示是一些仪器、电子设备及物理实验的装置，请回答下列问题：

（1）液体温度计是实验室常用的仪器，是根据液体的 性质制成，如图甲所示的温度计示数是 ℃；
（2）如图乙所示是小明家的电表，此时的示数是 kW·h；在3min内小明观察到他家电表指示灯闪烁了32次，他家在这段时间内共消耗了 kW·h的电能；
（3）如图丙所示的实验装置，闭合开关，观察到铜杆ab向右运动，说明 对铜杆ab有力的作用；断开开关，仅对调电源正、负极，再闭合开关，铜杆ab会向 运动。
11．白炽灯是一种电流通过灯丝，灯丝发热发光的照明电器，将强磁体靠近通电白炽灯的灯丝，如图所示，可以观察到灯丝 ，由此原理可以制成 。
12．小李用如图所示的装置探究磁场对电流作用的规律。闭合开关，静止的导体棒ab在轨道上向右运动。断开开关，将滑动变阻器的滑片向左移动，再闭合开关，发现导体棒ab更快地向右运动，说明磁场对电流的作用大小与 大小有关；断开开关，只将磁极对调，闭合开关后发现导体棒ab会向 运动。
13．电动机在生活中应用非常广泛，如图所示为电动机的基本构造图，它是将 能转化为 能的机械，要改变电动机的转向，可采用的方法有 。（写出一种即可）
14．同学们做了一组实验探究“电与磁”之间的联系。
(1)利用如图甲装置模拟奥斯特实验，闭合开关，观察到小磁针偏转的现象，说明电流周围存在 ；
(2)利用如图乙装置研究“磁场对电流的作用”时，应在M、N之间接入 （选填“灵敏电流计”或“电源”），闭合开关后，可观察到导体棒AB在磁场中受到 的作用而运动；
(3)利用如图丙装置研究“电磁铁磁性强弱的影响因素”，实验现象说明：电流一定时，电磁铁的 越多，磁性越强；大头针相互排斥，原因是大头针被电磁铁磁化后，同名磁极 。
15．在“安装直流电动机模型”的实验中：我们首先想到的是磁体间发生相互作用是因为一个磁体放在了另一个磁体的磁场中，那么通电导体周围也存在磁场，磁体会对通电导体产生力的作用吗？
(1)如图所示，将一根导体ab置于蹄形磁铁的两极之间，闭合开关后，导体运动，说明磁场对 导体有力的作用。
(2)断开开关，将图中磁铁的N、S极对调，再闭合开关，会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方向 （相同/相反），说明通电导体在磁场中的受力方向与 有关。
(3)断开开关，将图中电源的正、负极对调，再闭合开关，会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方向 （相同/相反），说明通电导体在磁场中的受力方向与 有关。
【链接中考】
1．（2025·山东济南·中考真题）现代社会人们的生活越来越离不开电，下列电器工作时主要利用了电流热效应的是（　　）
A．电风扇 B．电铃 C．电烤箱 D．电冰箱
2．（2025·甘肃兰州·中考真题）图甲是某蔬菜大棚里使用的一种温度自动报警器，在温度计里封入一段金属丝，当温度达到金属丝下端所指温度时，扬声器响起，发出报警信号。下列说法错误的是（ ）
A．动圈式扬声器的工作原理与图乙所示原理相同
B．温度低于金属丝下端所指温度时，电磁铁断电失去磁性，衔铁被释放，扬声器停止报警
C．温度计与金属丝相当于控制电磁铁的开关，实现了高温自动化报警
D．煤油可用作自动报警器温度计中的工作液体
3．（2025·陕西·中考真题）用电烤箱烤面包时，烤箱上的电热管会发红发烫，下列用电器的工作原理与电烤箱烤面包时的工作原理相同的是（　　）
A．电蒸锅 B．洗衣机 C．电风扇 D．电冰箱
4．（2025·江苏镇江·中考真题）如图所示为某种扬声器的原理图，AB间连接一导线，导线置于磁极之间，导线中间固定一薄膜片。当AB间通有方向不断变化的电流时，导线所受的磁场作用力的方向 ，薄膜片 发声，声音传入人耳。人耳的鼓膜面积取，大气压强取，则大气对鼓膜的压力为 N。
5．（2024·江西·中考真题）在大力倡导节能环保、践行低碳生活的新时代，新能源汽车越来越普及。其中新能源电动汽车中的电动机利用通电线圈在 中受力转动，把 能转化为机械能，从而驱动汽车行驶。

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