北京课改版九全物理 第12章 6 直流电动机 能力（含解析）

北京课改版九全物理 第12章 6 直流电动机 能力
一、单项选择题（共4小题；共16分）
1. 新能源汽车被越来越多的家庭所接受，其核心部件之一是电动机，图中能说明电动机工作原理的是
A. B.
C. D.
2. 如图所示，动圈式扬声器主要由线圈、永磁体、锥形纸盆组成。当线圈中有电流通过时，处在磁场中的线圈会受到力的作用而带动纸盆振动产生声音，如图所示的实验中，与动圈式扬声器工作原理相同的是
A. B.
C. D.
3. 如图所示的四个实验，反映电动机基本原理的是
A. B.
C. D.
4. 如图为直流电动机的工作原理图，分析正确的是
A. 改变磁场方向可以改变线圈转动的方向
B. 电动机通电后不转，一定是电路断路
C. 电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能
D. 线圈连续转动是靠电磁继电器来实现的
二、双项选择题（共2小题；共8分）
5. 动圈式扬声器，俗称喇叭，它主要由固定的永磁体、音圈和锥形纸盆等构成。当音圈中通过大小和方向反复变化的电流时，音圈会发生振动，音圈的振动会带动纸盆振动，于是扬声器就发出声音。下列跟动圈式扬声器有关的说法中正确的是
A. 动圈式扬声器工作时将机械能转化为电能
B. 电动机的工作原理与动圈式扬声器的工作原理相同
C. 发电机的工作原理与动圈式扬声器的工作原理相同
D. 如果音圈中通入大小和方向都不变的电流，动圈式扬声器不能正常工作
6. 关于如图所示的电和磁的实验，下列描述中正确的是
A. 甲图实验演示的是电流的磁效应
B. 乙图实验演示的是电动机的工作原理
C. 丙图实验演示的是磁场对通电导体的作用，直流电动机是依据此原理制成的
D. 丁图实验演示的是当铁棒靠近条形磁铁时被吸引，说明铁棒原来就有磁性
三、填空题（共1小题；共8分）
7. 如图甲为一台简易电动机，它由一节电池、小块铷磁铁和线框组成，磁铁吸在电池下端，线框由裸铜导线绕制；图乙为电动机工作原理图，箭头表示磁感线方向，根据图乙可知，磁铁上端为 （填“”或“”）极；已知磁场对线框左边的作用力垂直于纸面向里，则线框右边受到的磁场力垂直于纸面 （填“向外”或“向里”），线框在转动过程中将 能转化为 能。
四、实验题（共1小题；共18分）
8. 在探究“电动机为什么会转动”的实验中：
（1）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 ，磁体会对通电导体产生力的作用吗
（2）如图所示，将一根导体 置于蹄形磁铁的两极之间，闭合开关前，导体 ，闭合开关后，导体 ，说明磁场对 导体有力的作用。
（3）断开开关，将图中磁铁的 、 极对调，再闭合开关，会发现导体 的运动方向与对调前的运动方向 ，说明通电导体在磁场中的受力方向与 有关。
（4）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 的运动方向与对调前的运动方向 ，说明通电导体在磁场中的受力方向与 有关。
（5）如果同时改变磁场方向和电流方向， （填“能”或“不能”）确定受力方向与磁场方向或电流方向是否有关。
五、科普阅读题（共1小题；共8分）
9. 手机里的“指南针”
智能手机里的“指南针”可以像普通小磁针一样指示方向（如图 所示），但手机中并不存在这样的普通小磁针，发挥普通小磁针作用的是一个能对磁场作出反应的电子罗盘。有一种电子罗盘是利用“霍尔效应”制成的“磁传感器”。
如图 所示，通电长方体金属导体在磁场 中时，会受到磁场力的作用，而金属导体中的电流是由自由电子定向移动形成的，因此其微观上是电子受到了磁场力的作用，于是这些电子就在磁场力的作用下运动到导体的后表面 ，从而使后表面 带上负电荷；而前表面 因缺少了电子，带上了正电荷。由于 、 表面带有不同种电荷，因此在 、 表面之间就形成一定电压，这就是霍尔效应。
通过实验可知，电流越大、磁场越强， 、 两表面间的电压就越大，霍尔效应越显著。在电流和磁场一定时，“霍尔效应”的显著程度还与导体在磁场中的方位有关，导体中电流 的走向与磁场方向的夹角越接近垂直，霍尔效应越显著。手机中的电子罗盘（磁传感器）正是利用这一原理制成的。
手机都有 定位功能，还有必要装电子罗盘吗 很有必要！
因为在森林里或者大厦林立的地方，手机很有可能接收不到 信号，而有了电子罗盘就可以保证你不会迷失方向，毕竟磁场是无处不在的。
手机外部强磁体会不会影响手机内部电子罗盘的功能呢 答案是肯定的。靠近手机外部的强磁体会影响手机中的电子罗盘的正常工作。更糟糕的是，如果把强磁体紧靠手机放置，手机内部的铁质元器件会被磁化，成为磁体，给校正电子罗盘带来困难。有些用户可能会认为这无所谓，因为自己不常使用电子罗盘，但这并不意味着手机中其他功能的应用不依赖电子罗盘。例如有些地图软件就是利用电子罗盘来判断手机朝向的。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）智能手机里的“指南针”能够指示南北，主要是靠 。（填选项前的字母）
A.手机里的普通小磁针受地磁场的作用
B. 系统给手机发送指示方向的信号
C.手机中的电子罗盘
（2）如图 所示，通电长方体金属导体在磁场中发生霍尔效应时，导体 、 两表面间的电压一定 （选填“为零”或“不为零”）。如果保持通过导体的电流大小与方向及磁场的方向均不变，那么 、 两表面间的电压越大，则表明此时磁场越 （选填“强”或“弱”）。
（3）通过本篇材料提供的信息，请你对使用智能手机的用户提出一条有益的建议。
六、简答题（共1小题；共13分）
10. 某物理兴趣小组在装配完直流电动机模型后参加了班级的实践成果展示交流会，在会上演示了通过改变电动机的转动方向及转速使重物上升或下降的过程，如图甲所示。控制电动机电路的设计方案见图乙，有两个单刀双掷开关和一个电源，现请你进一步完成电路图的连接。并请回答：
（）如何改变电动机的转动方向
（）如何改变电动机的转速
（）电动机的工作原理
答案
第一部分
1. D
【解析】电动机是利用通电线圈在磁场中受力而转动的原理工作的。A图是磁生电的实验装置，说明的是发电机的工作原理；B图是探究影响电磁铁磁性强弱的因素的实验装置；C图是电生磁的实验装置；D图是探究通电导体在磁场中受力情况的实验装置，它能说明电动机的工作原理，故选D。
2. D
【解析】动圈式扬声器线圈中有电流通过时，通电线圈在磁场中会受到力的作用而带动纸盆振动产生声音。A项是电生磁的实验装置；B项是电磁铁的原理图；C项是磁生电的实验装置（下节学习）；D项是通电导体在磁场中受力而运动的实验装置，故应选D。
3. D
【解析】A项为奥斯特实验，表明通电导体周围存在磁场；
B项为两根带电的橡胶棒，表明同种电荷相互排斥；
C项电路中没有电源，是发电机原理图；
D项电路中有电源，是电动机原理图。
4. A
【解析】改变磁场方向，可以改变线圈受力方向，所以可以改变线圈转动方向，A正确；
通电后电动机不转的原因有很多，可能是线圈处于平衡位置、磁场较弱或电流较小等，不一定是电路断路，故B错误；
由于线圈有一定电阻，所以通电时会产生电流的热效应，有部分电能转化为内能，故C错误；
线圈持续转动是靠换向器来实现的，故D错误。
第二部分
5. B， D
【解析】动圈式扬声器是利用通电线圈在磁场中受力而运动的原理工作的，它消耗电能得到机械能（声能），它和电动机的工作原理是相同的，故A、C不正确，B正确；动圈式话筒是线圈中变化的电流在磁场中受到的力忽大忽小，带动纸盆发生快慢变化的振动，产生声音，若通入大小和方向都不变的电流，则线圈受到的力大小和方向都不变，则纸盆不会发生振动，所以扬声器不能正常工作，故D正确。
6. A， C
【解析】甲图是电生磁的实验，即通电导体周围存在着磁场，故A正确；
乙图是发电机的工作原理示意图，故B不正确；
丙图是演示磁场对通电导体作用的实验，是直流电动机的工作原理，故C正确；
丁图中铁棒靠近条形磁铁时被吸引，不能确定铁棒原来就有磁性，因为磁体都有吸引铁、钴、镍等物质的性质，故D不正确。
第三部分
7. ；向外；电；机械
【解析】在磁体外部，磁感线总是从磁体的 极出发回到 极，根据题图乙中的箭头指向可知铷磁铁的上端为 极；磁场对通电导体有力的作用，力的方向跟电流的方向和磁场的方向有关，右边线框与左边线框中的电流方向相反，但磁场方向相同，因此受力方向相反；线框在转动时消耗电能，将电能转化为机械能。
第四部分
8. （1） 磁场
【解析】由奥斯特实验可知，通电导体周围存在磁场。
（2） 静止；运动；通电
【解析】将一根导体 置于蹄形磁铁的两极之间，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。
（3） 相反；磁场方向
【解析】断开开关，将图中磁铁的 、 极对调，磁场方向改变，再闭合开关，电流方向不变，会发现导体 的运动方向与对调前的运动方向相反，说明通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关。
（4） 相反；电流方向
【解析】断开开关，将图中电源的正、负极对调，再闭合开关，通过导体的电流方向改变，磁场方向不变，会发现导体 的运动方向与对调前的运动方向相反，说明通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关。
（5） 不能
【解析】如果同时改变磁场方向和电流方向，通电导体在磁场中的受力方向不变，没有控制变量，不能确定受力方向与磁场方向或电流方向是否有关。
第五部分
9. （1） C
【解析】因为手机中发挥普通小磁针作用的是一个能对磁场做出反应的电子罗盘，故选C。
（2） 不为零；强
【解析】由短文中的“ 、 表面带有不同种电荷，因此在 、 表面之间就形成一定电压”和“电流越大、磁场越强， 、 两表面间的电压就越大”可知，如果保持电流大小与方向及磁场方向均不变，要使 、 两表面间的电压越大，磁场就需要越强。
（3） 手机要远离强磁体
【解析】由于靠近手机的强磁体会影响手机中的电子罗盘的正常工作，若把强磁体紧靠手机放置，手机内部的铁质元器件会被磁化，成为磁体，给校正电子罗盘带来困难，因此建议使用手机的用户将手机远离强磁体。
第六部分
10. 如图所示
（）开关 闭合后，将 、 同时分别从 、 拨到 、 （或同时分别从 、 拨到 、 ）。（）移动滑片 。（）通电线圈在磁场中受力转动。
【解析】（）由答案图知，闭合 ，再将 、 同时拨动时，电动机中的电流方向可发生了改变，故电动机转向可改变；（）移动滑片 时，滑动变阻器连入电路的电阻发生改变，电流大小也改变，则电动机的转速发生改变；（）电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动。
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