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  4. 直流电动机左手定则二力平衡的定义及条件

一个矩形线圈悬挂在磁场中,通电后不发生偏转,其原因可能是[]A.线圈中电流方向不对B.线圈中电流太弱C.线圈平面刚好和磁感线垂直D.线圈平面刚好和磁感线平行

一、题文

一个矩形线圈悬挂在磁场中,通电后不发生偏转,其原因可能是
[     ]
A.线圈中电流方向不对
B.线圈中电流太弱
C.线圈平面刚好和磁感线垂直
D.线圈平面刚好和磁感线平行

考点提示:直流电动机,左手定则,二力平衡的定义及条件

二、答案

BC

三、考点梳理

知名教师分析,《一个矩形线圈悬挂在磁场中,通电后不发生偏转,其原因可能是[]A.线圈中电流方向不对B.线圈中电流太弱C.线圈平面刚好和磁感线垂直D.线圈平面刚好和磁感线平行》这道题主要考你对 直流电动机左手定则二力平衡的定义及条件 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:直流电动机,左手定则,二力平衡的定义及条件

考点名称:直流电动机
  • 电动机的原理:
    工作原理直流电动机是根据通电线圈在磁场中受到力的作用而发生转动的原理制成的,它在工作时将电能转化为机械能
    基本构造直流电动机主要由两部分组成,即能够转动的线圈和固定不动的磁体。在电动机里,能够转动的部分叫转子,固定不动的部分叫定子,电动机工作时,转子在定子中飞快地转动。如图所示
    能量转化电能转化为机械能
    换向器 (1)构造:由两个铜制半球环构成
    (2)作用:能自动地改变线圈中的电流方向,使线圈能连续转动
    优点构造简单、控制方便、体积小、效率高、功率可大可小,价格便宜、无污染
  • 直流电动机和交流电动机的比较:
    直流电动机交流电动机
    构造相同均由磁体,线圈组成
    不同
    需要换向器(两个半铜环),外电路上有电源

    用两个铜环和电刷连接电路,外电路上无电源
    原理相同均受磁场方向影响
    不同磁场对通电线圈的作用电磁感应现象
    用途相同两者一起帮助人类利用水能、内能、核能等
    不同电能转化为机械能机械能转化为电能
    补充:区别电动机与发电机,要分清是运动产生电,还是通电后运动,从而确定电能与机械能的转化;装置方面一个有电源,一个没有电源,电动机是通电产生运动,所以有电源的是电动机,没电源的是发电机。
  • 直流电动机不转或转速过小的原因:
         安装直流电动机模型时,线圈不转的原因主要有电路开路、磁铁无磁性和线圈处于平衡位置等几种情况。转速过小是因为电流小或磁性弱。

    例1正确连接好直流电动机模型的电路后,合上开关,电动机不转,试列出可能产生故障的原因及相应排除故障的方法。
    (1)____,排除故障的办法____;
    (2)____,排除故障的办法____;
    (3)____,排除故障的办法____。

    解析:通电线圈在磁场作用下才能运动,如果磁铁失去磁性,电动机就不会转动。电动机靠换向器改变线圈中电流方向,使线圈连续转动,但若换向器接触不良,则不能使线圈连续转动。线圈通过平衡位置时靠的是惯性,但线圈如果原来是静止在平衡位置的,那么线圈将保持静止的状态。

    答案:(1)磁铁无磁性   更换磁铁(2)线圈处于平衡位置  让线圈转过平衡位置(3)电刷与换向器接触不良 可压紧电刷与换向器

    用控制变量法判断通电导体在磁场中受力情况:
          通电导体在磁场中受力情况的判定常与电动机原理对应结合,通电导体在磁场中受力方向与磁场方向和电流方向有关:

    例如图所示,导体放入(a)图磁场中的受力方向已经标出,请在(b)图、(c)图上标出它的受力方向。

    解析:通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁感线方向都有关系。
    比较图(a)、(b):磁感线方向相同,都是垂直纸面向里,电流方向相反,受磁场力方向也应相反,(a)图向左,则(b)图向右。
    比较图(b)、(c):电流方向相同而磁场方向相反,受到磁场力的方向也应该相反,因(b)图水平向右,所以(c)图应水平向左。

    答案:如图甲、乙

考点名称:左手定则
  • 定义:
        左手平展,让磁感线穿过手心,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。
        把左手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,手心面向N极(叉进点出),四指指向电流所指方向,则大拇指的方向就是导体受力的方向。
        但是当导体在马蹄形磁铁内水平转动90度后,切割磁力线并不产生电流,左手法则不适用。
  • 楞次定律:
        定义:感应电动势趋于产生一个电流,该电流的方向趋于阻碍产生此感应电动势的磁通的变化。(如果回路是闭合的,则会产生感应电流,若不闭合则是感应电动势。因此更准确的表述是:感应电动势的方向总是与原磁通变化的方向相反)

        楞次定律是一条电磁学的定律,从电磁感应得出感应电动势的方向。其可确定由电磁感应而产生之电动势的方向。它是由俄国物理学家海因里希·楞次在1834年发现的。楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现。楞次定律还可表述为:感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。 楞次定律判断方法:增反减同,来拒去留
考点名称:二力平衡的定义及条件
  • 定义:
    物体在两个力作用下保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这两个力平衡.
  • 二力平衡的条件:
    同物:两个力作用在同一物体上
    等值:两个力大小相等
    反向:两个力方向相反
    共线:两个力在同一直线上

    说明:
    ①二力平衡时要求四个条件同时具备,缺一不可。
    ②判断二力是否平衡既可用二力平衡条件来判断,也可根据物体是否处于平衡状态来确定受到的力是否平衡
  • 隐含“二力平衡”的变形题:
        考查二力平衡与平衡状态的试题很多,形式变化多样,有一些条件很直接,而有时具有隐蔽性,但始终遵循平衡力和平衡状态的对应关系,准确把握这一关系,适应多变题型。题型多以填空题、选择题的形式出现。
    例:如图所示,各用4N的水平力沿相反的方向拉弹簧测力计的两端(弹簧测力计自重不计),则下列说法中正确的是(   )

    A.弹簧测力计的示数为4N,弹簧测力计受的合力为4N
    B.弹簧测力计的示数为0N,弹簧测力计受的合力为0N
    C.弹簧测力计的示数为8N,弹簧测力计受的合力为0N
    D.弹簧测力计的示数为4N,弹簧测力计受的合力为0N
    解析:本题考查弹簧测力计的原理,弹簧测力计是利用力产生的效果大小来测量力的大小的。弹簧测力计的构造是弹簧一端固定(与挂环相连的一端),叫做固定端;另一端与挂钩相连,叫做自由端。测量时,使固定端不动,拉力拉挂钩使弹簧伸长,拉力越大,弹簧伸长就越长,弹簧测力计的示数就越大,也就是说,弹簧测力计指针的示数等于作用在挂钩上的拉力的大小,是一端的力的大小,而不是两端的受力之和所以在本题中弹簧测力计的示数是4N。而把弹簧测力计作为研究对象,在一对平衡力作用下,合力是零。
    答案:D

    二力平衡的判断方法:
        判断一对力是否是平衡力,有两种方法。一种是根据二力平衡条件判断,只要两个力“同体、等大、反向、共线”,那么,这两个力就是一对平衡力。另一种是根据物体的运动状态是否改变判断,如果物体在某一方向上受到一对力而运动状态保持不变,那么这一对力就是平衡力,反之,就不是平衡力。
    例1一本物理书静止在水平桌面七,下列各对力中属于平衡力的是()
    A.书对地球的引力和地球对书的引力
    B.书受到的重力和桌面对书的支持力
    C.书对桌面的压力和书受到的重力
    D.书对桌面的压力和桌面对书的支持力
    解析:互为平衡力的两个力应满足:受力物体相同,大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。A 项中的两个力的受力物体不同,是一对相互作用力;B 项重力和支持力四个条件都符合,是平衡力;C项中的两个力不满足受力物体相同和方向相反的条件,不是平衡力;D项中的两个力的受力物体不同,施力物体和受力物体刚好相反,是一对相互作用力。
    答案:B
  • 二力平衡的意义:
        二力平衡是力的分析的最简单、最基本的情况,若一物体处于二力平衡状态,我们了解了其中一个力,对另一个力也就了如指掌。如图所示,一物体放在水平桌面上,它将受到重力和桌面对它的支持力,物体处于平衡状态。我们知道了物体的重力,根据等大、反向、共线的关系,也就知道了支持力,的大小、方向及作用点。

    二力平衡的作用效果:
        二力平衡的效果不仅使物体保持平衡状态,还使物体发生了形变(只不过有时效果不明显,但形变还是有的,如静止在地面上的物体受重力和地面支持力的作用,发生了微小形变)。因此,两个力并不是完全抵消而没有产生任何力的作用效果。

    补充:
    (1)物体在两平衡力作用下处于平衡状态,若再加一对或多对平衡力,物体将仍然处于平衡状态。
    (2)平衡力可以通过受力图形象地描绘出来。

    二力平衡的应用:
    (1)用弹簧测力计测量物体所受重力时,就是利用二力平衡条件。
    (2)放在桌面上的花瓶受到竖直向下的重力和桌面对他竖直向上的支持力,二力平衡。
    (3)悬挂着的吊灯,受到竖直向下的重力和吊线对它竖直向上的拉力,二力平衡。
    (4)在水平道路上匀速直线运动的汽车,水平方向受到向前的牵引力和向后的阻力,二力平衡。
    (5)在竖直方向,汽车受到向下的重力和路面对它向上的支持力,二力平衡。

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