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1.通过实验探究，知道通电导线在磁场中会受到力的作用。
2.理解通电导线在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向的关系。
3.知道电动机的基本构造、工作原理及其能量转化。
4.认识电动机在生产生活中的广泛应用及其对人类文明发展的意义。
同学们，无人机翱翔蓝天，靠的就是内部的电动机。接通电源，电动机就能带动旋翼飞速转动。生活中风扇、洗衣机也都依靠电动机工作。通电之后，电动机为什么会转动？今天我们就来学习磁场对电流的作用，揭开电动机工作背后的物理原理。
1.实验表明：通电导线在 中受力的作用。力的方向与 的方向， 的方向有关。
2.从能量角度来看，磁场对电流的作用，表明 能可以转化为 能，据此，科学家提出了 的猜想。
3.电动机与 具有类似的结构，把 放在磁场中，使它转动，从而将 能转化为 能。
4.每当线圈刚转过 时，立刻改变线圈中的 方向，线圈就可以不停的转动下去。
5.利用磁场对 的作用使线圈转动，同时利用 及时改变线圈中的 方向，从而保证线圈的持续转动，这就是直流电动机的工作原理。
【例1】利用图甲所示的装置“观察磁场对通电直导线的作用”；
（1）应在M、N之间接入________（选填“小量程电流表”、“电源”或“灯泡”），装置中的导体棒应选用轻质的________（选填“铁棒”或“铝棒”）；
（2）如图乙中，磁体间磁场的磁感线方向都是从磁体N极水平指向S极，且线圈所处的空间磁场强弱是恒定不变的。通电后若cd段导线受磁场力的方向为竖直向下，这两个力________（选填“是”或“不是”）一对平衡力；
（3）小明自制了一个电动机，将线圈漆包线两端的漆全部刮去后，用导电支架托住，发现线圈不能持续转动，只能在平衡位置附近摆动。为了使线圈能持续转动（ ）
A.两侧全刮 B.一侧全刮，另一侧刮半周
C. 两侧均刮上半周 D.一侧刮上半周，一侧刮下半周
【变式1-1】如图，水平放置的两光滑金属导轨与电路连接并置于垂直导轨向里的匀强磁场（磁场强弱和方向处处相同）中，两根相同的金属棒AB、CD与导轨紧密接触且可自由滑动，导轨足够长，AB、CD及定值电阻的阻值均为R，其余部分电阻不计，固定金属棒AB，把双向开关接到接线柱3，金属棒CD受到水平向左的磁场力作用，则（　　）
A.金属棒AB没有受到磁场力的作用
B.金属棒AB受到水平向左的磁场力作用
C.电流流过金属棒AB将电能转化为机械能
D.电流流过金属棒CD将电能全部转化为内能
【变式1-2】如图甲是小明自制的小风扇，使用时发现小风扇转动，但风却向后吹.小明设计了如图乙所示的实验，探究其原因.
（1）闭合开关，给铜棒ab通电，发现铜棒ab向右运动，这表明铜棒ab在磁场中受到__________的作用；
（2）保持磁场方向不变，将电源正负极对调后接入电路，闭合开关，发现铜棒ab向左运动，这表明______________影响了铜棒ab运动的方向；
（3）保持电流方向不变，将磁体的两极对调，闭合开关，发现铜棒ab向右运动，这表明________影响了铜棒ab运动的方向。小明进一步得到结论，当电流方向与磁场方向均对调后，铜棒ab的运动方向将_________（填“改变”或“不变”）；
（4）根据实验，要改变小风扇转动方向，小明应该____________________________；
（5）请列举一个和小风扇工作原理相同的用电器_____________。
【例2】如图所示，放在U形磁铁两极之间的铝盘的下边缘浸在液态水银中，闭合开关S，铝盘会绕水平轴O转动。下列说法正确的是（　　）
A.铝盘转动的原理与电动机的工作原理相同
B.将磁铁的磁极对调后，铝盘的转动方向不变
C.将电源的正负极对调后接入电路，铝盘的转动方向不变
D.左右移动滑动变阻器的滑片P，铝盘的转动方向改变
【变式2-1】如图所示的实验中，闭合开关后，支架上静止的轻质铝管会朝某个方向滚动，这表明磁场对通电导体产生_________的作用：改变磁场或_________的方向，可以使铝管的运动方向发生改变；根据这个原理可以制成____________（选填“电动机”或“发电机”）。
【变式2-2】如图所示为电磁炮的原理简化图。炮弹上固定的金属杆和金属轨道接触，并与电源构成闭合电路，通电后金属杆就会受到磁场向右的力，于是将炮弹发射出去。如果同时改变磁场方向和金属杆中的电流方向，金属杆将会受到向________（选填“左”或“右”）的力。
【例3】如图的线圈abcd位于磁场中，ab和cd的受力方向________，（相同/不同）理由是：_________________________________，此时线圈________（在/不在）平衡位置。
【变式3-1】如图所示，导线a、b通电前固定不动，已知通电后左磁体对a的作用力的方向为水平向右（在图中已正确标出F1）。判断在图中标注力F2、F3、F4的方向。哪个标注是正确的（　　）
A.只有F2正确 B.只有F3正确
C.F2、F3都不正确 D.F2、F4正确
【变式3-2】如图所示，表示电流垂直纸面向外的通电导线，表示电流垂直纸面向里的通电导线。根据图甲中通电导体的受力情况，画出乙、丙中通电导体受力的方向。
【变式3-3】如图甲所示，螺线管两边各有一根垂直于纸面的通电导线a、b，电流方向都垂直纸面向里（用“×”表示）。闭合开关S后，小磁针转过180°后静止不动（如图乙所示），此时通电导线b受到向上的磁场力F。
①用箭头画出图乙中A处的磁场方向；
②通电导线a和b受到磁场力的方向_________（选填“相同”或“相反”）。依据是：_______________。
1.在直流电动机结构中，换向器的作用是（　　）
A.改变磁感线的方向
B.改变线圈的转动方向
C.改变线圈中的电流方向
D.使线圈中的电流方向和转动方向同时改变
2.电子门禁锁开门时只需要拿出门禁卡对着门禁锁轻轻一贴，位于门禁锁内部的线圈中就会产生电流，接通电路打开门。下列选项中与该原理相同的是（ ）
A.B.C.D.
3.一款学生使用的电动橡皮擦，其内部构造是在一个壳体内安装微型电动机和两节干电池。闭合开关后电动机开始工作，使橡皮可以自动擦除字迹。关于电动橡皮擦工作时涉及的物理知识，下列说法正确的是（ ）
A.电动橡皮擦正常工作时的功率约为200W
B.干电池为橡皮擦供电时将化学能转化为电能
C.电动机的工作原理是通电导线周围存在磁场
D.橡皮擦和纸张摩擦微微发热是通过热传递的方式改变橡皮擦的内能
4.如图所示是小明制作的简单电动机模型，其线圈由漆包线绕成，将线圈左端的漆只刮掉半周，右端全部刮掉；在线圈的下方放置一块磁体，将线圈接入电路闭合开关后转动，下列说法中正确的是（ ）
A.该装置是利用电磁感应原理工作的
B.线圈在转动时，始终受到磁场作用力
C.仅调换电源的正负极，不能改变线圈的转动方向
D.若将线圈左端的漆也全部刮掉，闭合开关后线圈不能持续转动
5.稀土永磁体的磁性强，做出来的产品体积更小、能耗更低，广泛应用于新能源汽车和风力发电领域，如图是稀土永磁电动机。下列能说明稀土永磁电动机的工作原理的是（　　）
A.B.C.D.
6.如图所示的实验中，能说明电动机工作原理的是（　　）
A.B.C.D.
7.图是一款拉杆书包，底部滚轮内嵌有磁体、线圈和LED灯，只要拖动书包使轮子转动起来，轮子里的LED灯就会发光起到警示作用。下列实验中能反映其工作原理的是（　　）
A.B.C.D.
8.小珠自制了一个扬声器，如图所示，塑料桶底部紧密粘贴着线圈，线圈上方放置一个强磁体，在线圈中通入方向不断改变的电流后，塑料桶振动发声。下列说法正确的是（　　）
A.强磁体周围的磁感线是真实存在的
B.将一个小磁针靠近强磁体，它静止时南极所指方向为该点磁场方向
C.磁场对线圈的力的方向随电流方向的改变而改变
D.该扬声器与发电机的工作原理相同
9.如图所示的无链条电动自行车，是在普通自行车的基础上，安装后轮驱动电机、控制器、蓄电池、转把和显示系统的机电一体化交通工具。此车既可以通过电源直接给锂电池充电，也可以通过骑行者踩脚踏板转化为电能，存储在锂电池内。有关无链条电动自行车，下列说法正确的是（　　）
A.骑行者踩脚踏板转化为电能的原理是电磁感应
B.通过电源直接给锂电池充电，化学能转化为电能
C.该车启动时地面对后轮施加的摩擦力方向是向后的
D.后轮驱动电机与动圈式话筒的工作原理相同
10.将一段裸铜导线弯成如图乙所示形状的线框，将它置于一节5号干电池上（线框上端的弯折处A与正极接触良好），一块圆柱形强磁铁吸附在电池的负极，使铜导线框下面的两端P、Q与磁铁表面保持良好接触，放手后线框就会开始转动，成为一个“简易电动机”，如图丙所示。（电流受力与磁场和电流方向的关系如图甲）关于该“简易电动机”，下列说法中正确的是（　　）
A.线框会转动是由于受到电场力的作用
B.电路中的热功率等于线框旋转的机械功率
C.如果磁铁吸附在电池负极的是S极，那么从上向下看，线框做逆时针转动
D.如果线框下面只有一端导线与磁铁良好接触，则线框将上下振动
11.在探究“让线圈转起来”的实验中，小明用永磁铁、一节干电池、线圈、金属支架组装了如图所示的装置，用绝缘胶带将支架固定在电池两端，将磁铁放在电池侧壁上，再将线圈一端的绝缘漆全部刮去，另一端的绝缘漆只刮去一半后，放在支架上，线圈即可持续转动，这个装置与 的工作原理相同（选填“电动机”或“发电机”），只改变电流的方向，线圈的转动方向 改变。（选填“会”或“不会”）。
12.扬声器，也叫喇叭，是把电信号转化为声信号的装置。如图所示，是一个动圈式扬声器的结构示意图。线圈中通入方向变化的电流，在磁场的作用下，带动锥形纸盆来回振动，产生声音。锥形纸盆振动幅度不同，产生的声音响度不同。扬声器的工作原理和 （选填“发电机”或“电动机”）的工作原理相同。
13.让线圈在磁场中转起来
(1)电动机的基本构造
电动机由两部分组成：能够转动的线圈，叫作 ；固定不动的磁体，叫作 。如图所示，A、B是电刷，其作用是与半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。E、F是 （两个半圆铜环），其作用是及时改变线圈中的电流方向，使线圈一直转动下去。
(2)电动机的工作原理：通电线圈在 中受力转动。
(3)能量转化： 转化为 。
14.小明按人类对磁的认识历程，对“电与磁”知识进行梳理，请填写图中对应序号位置的内容：
（1） ；（2） ；（3） 。
15.如图甲所示电路，闭合开关，能看到蹄形磁铁中的金属棒ab向左运动，该装置揭示的原理可应用于制造 （选填“电磁铁”“发电机”或“电动机”）。若只改变电流的方向，ab将向 运动（选填“左”或“右”）；如图乙中通电螺线管的左端为 极。
16.图甲是小雪自制的小风扇，使用时发现小风扇转动，但风却向后吹。小雪设计了如图乙所示的实验探究其原因。
(1)闭合开关，给铜棒ab通电，发现铜棒ab向右运动，这表明铜棒ab在磁场中受到 的作用。
(2)保持磁场方向不变，将电源正、负极对调后接入电路，闭合开关，发现铜棒ab向左运动，这表明 。
(3)继续探究通电导体所受力的方向与磁场方向的关系时，接下来的操作： 。
(4)根据实验，要改变小风扇转动方向，小雪应该 。
(5)请列举一个和小风扇工作原理相同的用电器：
通电之后，机器为何会转动
无人机腾空而起，家电正常运转，新能源汽车在路上飞驰，这些设备的运转，都离不开一个核心部件 —— 电动机。电动机早已走进我们生活的方方面面，它背后的物理原理，就是磁场对电流的作用。
实验发现，通电的导体放在磁场当中，就会受到力的作用而运动。受力的方向，和电流方向、磁场方向都有关系。从能量角度看，这个过程把电能转化为机械能，电动机正是依靠这一规律工作。
简单的通电线圈置于磁场中，并不会持续旋转。线圈转到平衡位置时，两侧受到的力大小相等、方向相反，会停下不动。怎样才能让线圈不停转动？人们发明了换向器。每当线圈刚转过平衡位置，换向器就立刻改变线圈里的电流方向，受力方向随之改变，线圈就能够一直旋转下去，这就是直流电动机的工作秘密。
电动机是第二次科技革命的重要发明。小到电动牙刷、电风扇，大到工厂起重机、电梯，再到新能源汽车，一台汽车内部就装有几十台电动机，它们把电能变成动力，极大改变了人类的生产与生活。
电磁感应可以磁生电，造出发电机；磁场对电流的作用，可以用电获得动力，造出电动机。二者互为逆过程。发电机将机械能转化为电能，电动机把电能转化为机械能，一 “发” 一 “动”，构成了电磁世界的一对奇妙组合，支撑起了我们现代的电气时代。生活中不妨留心观察，找一找家里哪些电器里面藏着电动机。
【例1】（1）电源；铝棒；（2）不是；（3）BC
【变式1-1】B
【变式1-2】（1）力（磁力）；（2）电流的方向；（3）磁场的方向；（4）不变；（4）把电源正负极对调接入电路中；（5）扬声器（洗衣机的电动机等）
【例2】A
【变式2-1】力；电流；电动机
【变式2-2】右
【例3】不同；ab和cd中电流的方向不同；不在
【变式3-1】B
【变式3-2】
【变式3-3】（1）；（2）相同；见磁场对通电导线作用力的方向与电流方向、磁场方向有关，两导体的电流方向相同，所在的磁场方向相同，所以两通电导体所受磁场力方向相同，由图知，b导线电流方向为垂直纸面向里，该处的磁感线方向向左，受到磁场力的方向向上；a导线电流方向也垂直纸面向里，该处的磁感线向左，受到磁场力的方向也向上，所以通电导线a和b受到磁场力的方向相同。
1.C 2.B 3.B 4.D 5.D
6.A 7.C 8.C 9.A 10.C
11.电动机 会
12.电动机
13.(1) 转子 定子 换向器
(2)磁场
(3)电能 机械能
14.指南针 电流 发电机
15.电动机 右 N
16.(1)力
(2)通电导体在磁场中受力的方向与电流方向有关
(3)继续探究通电导体所受力的方向与磁场方向的关系时，接下来的操作为：保持电流方向不变，将磁体的两极对调，观察铜棒的运动方向。
(4)改变电流方向
(5)电吹风

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