1.4电动机 分层能力练习（含答案）

八年级下册 第一章电与磁 1.4电动机 分层能力提升
【能力提升】
1．如图所示的甲、乙两图中的矩形线圈，乙线圈处于平衡位置，现在给它们通电，则下列说法中正确的是（　　）
A．甲中线圈转动，乙中线圈不转动
B．乙中线圈转动，甲中线圈不转动
C．甲、乙中的线圈都会转动
D．甲、乙中的线圈都不会转动
2．如图所示是电动机模型图，下列说法正确的是（ ）
A．电动机工作时，消耗了机械能，产生了电能
B．电动机工作原理是电磁感应
C．换向器的作用是减小转动时的摩擦
D．改变电源的正负极，可以改变线圈的转动方向
3．如图为汽车启动原理图。汽车启动时，需将钥匙插入钥匙孔并旋转（相当于接通电路）。下列有关说法错误的是（ ）
A．此时通电螺线管产生磁性
B．通电螺线管下端的磁极为S极
C．电动机是利用电磁感应原理制成的
D．通电螺线管两端电压与电动机两端电压不同
4．如图所示，在磁场中，一通电导线AB被弹簧悬挂着，在水平位置上处于静止状态，当开关断开后，则（ ）
A．导线AB受力情况不变 B．弹簧转过一个角度
C．弹簀的长度增大 D．弹簧的长度减小
5．矩形铜线框在某磁场中的位置如图所示，ab、bc、ed和fe段都受到该磁场的作用力，下列哪两段受到该磁场的作用力方向相同（　　）
A．ab段与bc段 B．ab段与ed段 C．ab段与fe段 D．fe段与ed段
6．世界上第一台电机的原理如图所示：在一个盘子内注入水银，盘子中央固定一个永磁体，盘子上方悬挂一根导线，导线的一端可在水银中移动，另一端跟电池的一端连接在一起，电池的另一端跟盘子连在一起，接通电路，悬挂的这根导线就能运动起来。下列说法正确的是
A．电机的原理是通电导线在磁场中受力运动
B．电机的原理跟现代发电机的原理相同
C．如果将盘内的水银换成水，那么悬挂的导线将运动得更快
D．把电池的正、负极对调，导线的运动方向不会改变
7．图甲是直流电动机模型，图乙是自制简易电动机模型。下面是图乙中简易电动机的制作与操作问题：
（1）绕制线圈的铜丝外表有漆皮，必须对线圈引出线的两端（搁置于铜质弯钩的部位）进行刮漆处理，刮漆方法见放大图（一端全部刮去，一端刮去半周）。按这种方法刮漆，目的是使线圈能够______。
（2）如图丙，当接a，接c时，电动机顺时针方向转动
①当接b，接c时，电动机______。
②当接b，接d时，电动机______。
（以上两空均选填“不会转动”“顺时针方向转动”“逆时针方向转动”）
8．如图甲是小明同学安装好的直流电动机模型：
(1)在安装该模型时要按照________(选填“由外向内”或“由内向外”)的顺序安装；
(2)为了使组装的电动机模型能够正常运转，小明在安装时还应注意以下几点，其中正确的是________(选填符号)；
A．要尽量减小轴与轴架之间的摩擦
B．电刷与换向器的接触松紧要适当
C．不要使各元件因安装不当而产生形变
D．每一只固定螺钉均不能拧紧
(3)小明把安装好的电动机、变阻器、电源和开关串联起来进行实验，如图乙所示；
①用笔画线代替导线完成图乙中实验器材的连接________(要求滑片向左移，电动机转速变慢)；
②若开关闭合，线圈不转，用手轻轻一拔，线圈就转动起来，则原来线圈不转的原因可能是________；
(4)图甲中换向器A的作用是________。
9．如下图所示，图甲是课本上“通电导线在磁场中受力”的实验示意图，小科同学实际探究时，在电路上连接了一个滑动变阻器，如图乙所示，实验记录如下表：
序号 磁场方向 电流方向 运动方向
1 向下 无电流 静止不动
2 向下 由向 向左运动
3 向上 由向 向右运动
4 向下 由向 向右运动
（1）比较2和3两组实验，说明通电导线在磁场中受力方向与______有关，比较______两组实验说明通电导线在磁场中受力方向与电流方向有关。
（2）小科想在甲图的基础上对实验进行改造，来探究影响感应电流方向的因素，为了观察到明显的实验现象，他要把图甲中的电源换成图丙中的______。
10．学习了电流的磁场和磁场对电流有力的作用的知识之后，某学校兴趣小组的同学猜想：“既然电流周围存在着磁场，那么两根互相靠近的通电导体之间将会发生相互作用”。他们将两根导线（可伸长）平行放置后固定（如图甲所示），然后通上如图（乙、丙）所示的电流，通过反复实验证实了他们的猜想。请你根据下面的实验现象回答问题：
（1）由上述实验可知，平行放置的两根通电导线之间作用力的大小与____________有关。
（2）当两导线长度一定时，平行通电导线之间相互作用力的大小可以用公式F＝来描述。其中，I1、I2分别为两根导线中通入的电流，r为两根导线之间的距离，A为常数。对于位置固定、长度一定的两根平行导线，如果保持F大小不变，两根导线中的电流大小关系可以用丁图像中的图线____________来表示。
11．如图甲是安装好的直流电动机模型接入电路的情况。
（1）闭合开关，电动机按顺时针方向转动，若要使电动机逆时针转动，应先断开开关，再___________（写出一种方法），最后闭合开关。
（2）经过正确操作后，电动机按逆时针转动，此时将滑动变阻器的滑片P向左移动，则电动机的转速将___________（选填“变快”、“变慢”或“不变”）。
（3）图乙是电源右侧接线柱与导线连接时导线的两种绕法，在顺时针旋紧旋钮时容易造成接触不良的导线绕法是___________（选填“a”或“b”）。
12．如图所示，一个综合实践小组用一段漆包线绕成线圈abcd，用小刀刮两端引线的漆皮，一端全部刮去，另一端只刮上半周或下半周。将线圈abcd放在用硬金属丝做成的支架m、n上，并按图示连接电路，则电磁铁的上端是______极。闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈会持续转动。若只将电源的正负极互换，则线圈转动方向会与原来的转动方向______。
13．1901年，挪威人伯克兰造出世界上第一台电磁发射器，首开电磁炮先河，电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进动能杀伤武器。与传统大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同，电磁炮是利用电磁系统中电磁场产生的相互作用力来对金属炮弹进行加速，使其达到打击目标所需的能量，可大大提高弹丸的速度和射程。
（1）如图所示，为了认识电磁地的一些特性，小明制作了一个电磁炮模型。请解释该电磁炮模型螺线管通电后，铁制撞针推动炮弹射出炮管的原理___________。
（2）小明要增强电磁炮中螺线管磁场，下列方法可行的是___________。
A．增加螺线管的线圈匝数 B．改变线圈中的电流方向 C．增大通过螺线管的电流
14．在学习了磁场对通电导体有力的作用后，进一步查阅资料，了解到当电流与磁场垂直时，磁场对通电导体的作用力大小与磁场强弱、导体在磁场中的长度以及导体中的电流大小有关。某同学设计了如图所示的置，验证磁场对通电导体的作用力大小跟电流大小有关。实验步骤如下：
①将一根导体棒用两根细线悬挂在铁架台上，将一蹄形磁铁竖直固定在铁架台上，并让导体棒与蹄形磁铁磁极间的磁感线方向垂直。
②给导体两端加电压，闭合电路，观察悬线偏转的最大角度。
③增导体两端加电压，，闭合电路，观察悬线偏转的最大角度。根据以上信息，回答下列问题：
（1）如果_______（选填“等于”或“不等于”），即可验证磁场对通电导体的作用力大小与电流大小有关。
（2）该同学想进一步探究磁场对通电导体的作用力大小与导体在磁场中的长度是否有关，于是她更换了另一根较长的导体棒，并更换了一个较大的蹄形磁铁，她这样做正确吗？为什么？________
【拓展提升】
15．在物理学中，用表示电流的方向垂直于纸面向里，⊙表示电流的方向垂直于纸面向外。如图所示，甲图表示直导体在磁场中受到一个既跟电流方向垂直，又跟磁感线方向垂直的水平向左的磁场力F，图所示的四种情况中，通电导体b受到的磁场力方向水平向左的是（　　）
A． B． C． D．
16．阅读电动自行车是如何调速的短文，回答下列问题：
常用的电动自行车调速系统主要由磁铁、霍尔传感器、控制器和开关K四部分组成。霍尔传感器是将磁信号转变成电信号的装置，它产生的电压U0随磁场的增强而增大。在转动电动自行车手柄旋转套时，旋转套中磁铁与固定在手柄中的霍尔传感器的距离发生改变，使U0发生变化。
控制器的作用是将自身产生的电压U1与霍尔传感器的电压U0比较后，输出控制电压UK，并以此来控制开关K的通断。如图甲所示，当U1小于U0时，UK=1V，开关K闭合；当U1大于U时，UK=0，开关K断开。
正常行驶时，电动自行车U1的大小随时间发生周期性变化，如图乙所示，控制器输出的UK使开关交替通断，每分钟约10000次。U0不同，每次开关K闭合与断开时间的比值就不同，电动机的转速与每次K闭合或断开时间的比值相对应。
（1）控制电压UK=1V时，电动机中________（填“有”或“无”）电流通过。
（2）如图丙所示，将霍尔传感器从条形磁铁的S极附近水平移动到N极附近。在此过程中，霍尔传感器产生电压的变化情况是________。
（3）U1的变化周期T约为________（填字母）。
A．6×10-6s B．6×10-3s C．6×10-2s D．6×10-1s
（4）图丁中折线A和直线B分别是U1和U0随时间变化的关系图线，在图戊中画出UK随时间变化的关系图线。____________________
参考答案：
1．A
2．D
3．C
4．A
5．B
6．A
7． 使线圈在磁场中受力持续转动 不会转动 逆时针方向转动
8． 由内向外 ABC 线圈处在平衡位置 改变线圈中的电流方向
9． 磁场方向 2和4 灵敏电流计
10． 电流的大小 b
11． 对调电源的正负极 变快 b
12． N 相同
13． 通电导体在磁场中受到磁场力的作用 AC
14． 不等于 在实验中，如果导体棒的长度改变了，则其电阻会随之改变，导体棒中的电流也会随之改变；并更换了一个较大的蹄形磁铁，则改变了磁场强度；这样不符合控制变量法的要求，因此，她这样做存在的问题是没有控制磁场强度和电流大小．
15．C
16． 有 先变小后变大 B
16【拓展题提示】
（1）根据材料知道，当UK =0，开关K断开，而UK =1V时，开关K闭合，即电动机工作，所以，此时电动机中有电流通过；
（2）由于条形磁铁两端磁性最强，中间较弱；所以，当霍尔传感器从条形磁铁的S极附近水平移动到N极附近过程中，磁场的磁性是由强变弱，然后由弱变强，根据材料知道，U0 随磁场增强而增大，所以，霍尔传感器产生电压U0的变化情况是：先减小后变大；
（3）由材料知道，控制器输出的UK使开关交替通断，每分钟约一万次，故电压的变化周期是： ，故B正确；
（4）由材料知道，当U1 小于U0 时，UK =1V，U1 大于U0 时，UK =0；所以，由丁图知道，在0～t1、t2～t3 、t4～t5、t6～3T内，UK =1；在t1 ～t2 、t3 ～t4 、t5 ～t6 内，UK =0；故UK 随时间变化的关系图线如答案所示。
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