人教版九年级全一册20.4电动机 同步练习（有解析）

人教版九年级全一册 20.4 电动机
一、单选题
1．如图所示，下列关于电与磁的说法正确的是（　　）
A．使用试电笔判断火线和零线时，手指要按住金属笔卡
B．用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器，两金属箔片均带正电而张开
C．开关闭合后，根据安培定则，可以判断出通电螺线管的左端为N极
D．法拉第制成的发电机，其原理是通电导线在磁场中受到力的作用
2．如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．图甲：说明电流周围存在磁场，是法拉第最早发现的
B．图乙：闭合开关，电磁铁的右端是N 极
C．图丙：此装置是电动机，原理是磁场对电流的作用
D．图丁：图中扬声器的原理与发电机的原理都是电磁感应
3．物理学原理在生产、生活中有着广泛的应用，很多机器、设备都是根据物理学原理制成的。利用右图所示实验的原理可以制成（ ）
A．发电机 B．电动机
C．内燃机 D．电磁铁
4．下列机器中，不属于热机的是（ ）
A．洗衣机 B．柴油机 C．火箭 D．蒸汽轮机
5．下列哪个实验装置与电动机的原理相同（　　）
A． B．
C． D．
6．2020年10月14日，《自然》杂志报道了一种可以在15℃下实现超导的新材料，人类向创造出具有最优效率电力系统的目标又迈近了一步。超导材料可以应用在（　　）
A．电饭锅 B．电动机
C．电热水壶 D．电烤箱
7．如图所示，用“ ”表示导线中的电流方向垂直于纸面向里，“”表示导线中的电流方向垂直于纸面向外。若此时通电导线受到的力向上，则以下四个选项中，力的方向判断正确的是（　　）
A． B． C． D．
8．利用图实验所揭示的原理可制成（　　）
A．电动机 B．电磁铁
C．通电螺线管 D．电磁继电器
9．以下机械中，利用内能对外做功的是（　　）
A．共享单车 B．电暖器 C．电动机 D．火箭发动机
10．图中与磁现象有关的四个实验，其对应的判断正确的是（ ）
A．甲图说明磁体周围不同点的磁场方向都不同
B．乙图的原理可以制成电动机
C．丙图可以说明电流具有磁效应
D．丁图可以说明磁场对电流有力的作用
11．甲、乙两图中的矩形线圈摆放情况如图所示，甲图中线圈与磁场平行，乙图中线圈与磁场垂直，现在给它们通以相同的电流，甲图中导线ab的受力情况如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．甲图中导线ab和cd受力方向相反，线圈能转动
B．乙图中导线ab和cd受力方向相反，线圈能转动
C．甲图中导线ab和cd受力方向相同，线圈能转动
D．甲乙图中导线ab受到的力的方向不同
12．如图甲，磁场对导体的力F竖直向上，用Fab，Fcd，Fa'b'，Fc′d′分别表示图乙丙中闭合开关时磁场对导体ab、cd、a′b′、c′d′的力，则（　　）
A．Fab竖直向下，Fcd竖直向下 B．Fab竖直向上，Fcd竖直向下
C．Fa′b′竖直向上，Fc′d′竖直向下 D．Fa′b′竖直向下，Fc′d′竖直向上
二、填空题
13．如图所示，把通电导线放在两个磁极中间，磁极对导线有垂直指向纸里的力的作用，这是因为通电导线周围存在______，如果导线中电流方向相反，则磁极对导线的力垂直指向______（选填“纸里”或“纸外”）。
14．在如图甲所示，用两根缝衣针、一个按扣、一只大头针和一块橡皮制作一个指南针，如果图中指南针静止下来后，针头指南方，那么针头是 ______ （选填“N”“ S”）极；在图乙所示的电路中，闭合开关，能看到蹄形磁铁中的金属棒AB运动起来，若只改变电路中电流的方向，AB的运动方向将 ______ （选填“改变”或“不改变”）。
15．为了保护环境，国家鼓励发展新能源汽车，新能源汽车的核心部件是电动机，它的原理是____在磁场中受力转动，工作时将____能转化为机械能。
16．使用太阳能汽车是开发新能源的途径之一，有一款太阳能汽车，太阳光照射到该车电池板上的总功率为8×103W时，电池产生的电压是120V，该电压对车上电动机提供的电流是8A，该电动机的机械效率为80%，电动机的工作原理是______，此时电动机1min消耗的电能是______J，该电动机线圈电阻______Ω（不计机械摩擦损耗的能量）。
三、综合题
17．节能减排，绿色环保，新能源汽车成为未来汽车发展的方向．某种型号纯电动汽车的部分参数如表：
空车质量 1380kg 最大功率 100kW
轮胎与地面总接触面积 0.032m2 最高时速 120km/h
电池容量 42kw.h 最大续行里程 260km
假如汽车上只有司机一人，质量为60kg，汽车以60km/h的速度匀速行驶36km，耗电9kW h，汽车所受的阻力为汽车总重的0.05倍．g＝10N/kg，试问：
（1）电动机的工作原理是_____（选填“电流的磁效应”、“磁场对电流的作用”）电动汽车前进和倒退是通过改变_____来改变电动机的转动方向的．
（2）电动汽车对水平地面的压强是多少_____？
（3）电动汽车牵引力所做的功是多大_____？
（4）电动汽车电能转化为机械能的效率是多大______？
18．用12V的电源为微型电动机供电的电路如图（甲）所示。当单刀双掷开关S1、S2均向上合上时，电动机开始转动，电流I随时间t变化的图象如图（乙）所示。当电流稳定时，电动机正常工作。已知电动机转动时欧姆定律不适用，并忽略温度对电阻的影响，试解答下列问题。
（1）当单刀双掷开关S1、S2______合上时可实现电动机的反转；
（2）当电动机正常工作时，电动机消耗的电功率为______W；
（3）求电动机的电阻及正常工作时的输出功率______。
19．阅读短文，回答问题。
电磁秋千
科技小制作小发明是根据青少年已有的科学技术知识和实际能力，在日常学习、生活、工作和劳动中，对那些感到不方便、不称心的东西，加以改进、改革和创新，积极思考、独立发明可以开发智力、提高想象力、开拓思路和视野。如图是一幅某次科技发明展览会上的作品，它叫电磁秋千或电磁摆。电磁秋千（电磁摆）是利用了同名磁极互相排斥的原理，将线圈放在磁场中，通电后线圈会受到力（这个力也叫安培力，为纪念法国物理学家安培研究磁场对电流的作用力的杰出贡献而命名的。简单米说，安培力大小与磁性强弱、电流大小等因素有密切关系）的作用而发生偏转，又由于重力和惯性的作用，秋千就会往返摆动。
请结合材料回答下列问题：
(1)在磁场中，通电后线圈会受到力的作用而发生偏转，利用这一原理可制作 ______ 机；
(2)电磁秋千从最低处摆动至最高处过程中存在动能与 ______ 能的转化且惯性 ______ （选填“大”“变小”或“不变”）；
(3)若想让电磁秋千摆得更高些，你的建议有 ______ 。
20．阅读短文，回答问题：
右图，高压水枪除污作为目前治“城市牛皮癣”最有力的方法，为很多城市广泛使用．下表是广州某公司生产的ZF28/15型清洗机的铭牌．清洗机工作时，利用外加电力所产生的压强将水从水管中压出．
（1）你认为清洗机的动力设备是____________（选填“电动机”或“热机”），其主要原理是通电导体在_________中要受到力的作用．
（2）从物理学的角度看，铭牌中有一个物理量名称与单位不一致，请你指出这个物理量名称并说明如何更正．错误的物理量名称是_____________，应当改为________________；
（3）清洗机正常工作时，通过清洗机的电流是多少？若清洗5m2的墙壁上的“牛皮癣”平均耗时10min，则需用水多少？需要消耗多少度电能？
21．某纯电动SUV品牌汽车应用了“高效变频电驱动技术”，在售车部广告上有“百公里耗电量仅9度”的报道，该车部分性能参数如下表．
下表是该车《驾驶守则》中的部分安全距离表格．
其中反应距离指驾驶员从发现情况到开始刹车过程中汽车匀速行驶的距离，刹车距离指从刹车到停下过程中汽车减速行驶的距离．停车距离x为反应距离与刹车距离之和．刹车距离是衡量汽车安全性能的重要参数之一．
（1）电动机工作时，其工作原理是________，该汽车的动力蓄电池在充满电后电池存储的电能为____．
（2）该车三相交流变频电机采用交流调速方式，在效率一定时，其耗电功率与转速的立方成正比，而行驶速度与电机转速成正比，则汽车所受阻力f与车速v的关系为(用文字表述)____________．
（3）①当汽车以最高时速70km/h匀速行驶时，其反应距离为____m．②汽车保持恒定功率5.0kW在平直路面行驶时，其所受阻力大小为360N，则汽车匀速行驶的速度为v=____km/h，这一速度所对应的停车距离为____m．
（4）若小明一家三口周日乘坐此车到无锡灵山春游，全家人的总质量为170kg，汽车车轮与地面接触的总面积为0.2m2，求汽车慢速行驶过程中车轮对地面的压强（g=10N/Kg）？
（5）请你推理演算论证该车“百公里耗电量仅9度”的报道是否真实？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．使用试电笔判断火线和零线时，手指要接触测电笔尾部的金属体或者笔卡，笔尖接触火线和零线，故A正确；
B．毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，当它接触验电器时，两金属箔片均带负电，同种电荷互相排斥，则两金属箔片张开，故B错误；
C．从图中可以看到，开关闭合后，电流从通电螺线管的左端流入，右端流出，根据安培定则，右手握住螺线管，让弯曲的四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极，由此可得知通电螺线管的右端为N极，故C错误；
D．从图中可以看到，闭合开关，通电导体在磁场中受力而运动，这是电动机的工作原理，不是发电机，而发电机的原理是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，就会在导体中产生感应电流；故D错误。
故选A。
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．图甲说明电流周围存在磁场，是奥斯特最早发现的，故A错误；
B．电流右进左出，根据安培定则可知，螺线管的左端是N极，右端S极，故B错误；
C．图中有电源，是是电动机，原理是磁场对电流的作用，故C正确；
D．动圈式扬声器是将电信号转化成声信号，它是利用磁场对通电导体有力的作用原理工作的，故D错误。
故选C。
3．B
【解析】
【详解】
该实验装置是研究通电导体在磁场中受力而运动，利用此原理制造了电动机，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
4．A
【解析】
【详解】
A．洗衣机是利用电动机工作的，将电能转化为机械能，不属于热机，故A符合题意；
BCD．柴油机、火箭和蒸汽轮机工作时，将内能转化为机械能，属于热机，故BCD不符合题意。
故选A。
5．C
【解析】
【详解】
A．是电磁感应的实验图，属于发电机的原理，故A不符合题意；
B．是奥斯特实验图，小磁针发生偏转说明通电导体周围有磁场，故B不符合题意；
C．电路中有电源，通电导体受到磁场力的作用发生运动，是电动机的工作原理，故C符合题意；
D．图中有电源，通电后有磁性，是电流的磁效应，故D不符合题意。
故选C。
6．B
【解析】
【详解】
ACD．超导体电阻为零，电流流过超导体时，不会发热，电饭锅、电热水壶和电烤箱都是利用的电流的热效应工作的，故ACD不符合题意；
B．电动机在通电过程中，可以用超导体制作电动机的线圈，电能没有损失，故B符合题意。
故选B。
7．C
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知，当磁感线方向向左时，导线中的电流方向垂直于纸面向里，导体的受力方向是向上的；
A．磁感线方向向右时，导线中的电流方向垂直于纸面向外，导体的受力方向是向上的；故A错误；
B．磁感线方向向左时，导线中的电流方向垂直于纸面向里，导体的受力方向是向上的；故B错误；
C．磁感线方向向右时，导线中的电流方向垂直于纸面向里，导体的受力方向是向下的；故C正确；
D．磁感线方向向左时，导线中的电流方向垂直于纸面向外，导体的受力方向是向下的；故D错误。
故选C。
8．A
【解析】
【详解】
图中装置中有电源，并且把通电导体放入了磁场中，通电导体会受力而运动，因此由图中原理可制成电动机，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
9．D
【解析】
【详解】
利用内能对外做功，就是将内能转化为机械能；
A．共享单车工作时，消耗蓄电池的电能为单车提供动力，因此将电能转化为机械能，故A不符合题意；
B．电暖器工作时将消耗电能转化为内能，故B不符合题意；
C．电动机的工作原理是通电导线在磁场中受到力的作用，将电能转化为机械能，利用电能对外做功，故C不符合题意；
D．火箭发动机工作时，利用高温高压的燃气推动火箭升空，将燃料的内能转化为火箭的机械能，故D符合题意。
故选D。
10．D
【解析】
【详解】
A．甲图中条形磁体周围不同点的磁场方向一般不同，但有些位置磁场方向是相同的，故A错误；
B．乙图中研究的是电磁铁，原理是电流的磁效应，而电动机利用磁场对电流有力的作用工作的，故B错误；
C．丙图中转动扇叶二级管发光说明产生了电流，这是电磁感应现象，故C错误；
D．丁图中通电导线在磁场中受力运动，说明磁场对电流有力的作用，故D正确。
故选D。
11．A
【解析】
【分析】
【详解】
AC．根据图示结合可知，甲中线圈ab边和cd边电流方向相反，所处磁场方向相同，则ab边和cd边受力方向相反，并且不在同一条直线上，又因为电流大小相同，所以受力大小也是相等的，故这两个力不是一对平衡力，所以线圈转动，故A正确，C错误；
B．乙中线圈处于平衡位置，线圈中上、下两条边受到的磁场力的方向相反，大小相等，且作用在一条直线上，是一对平衡力，故不会转动，故B错误；
D．甲乙两图中ab边的电流方向相同，并且处于相同方向的磁场中，因此受力方向相同，故D错误。
故选A。
12．D
【解析】
【分析】
【详解】
AB．磁场力方向影响因素有：磁场方向和电流方向，已知甲图中磁场对导体的力F竖直向上，乙图中磁场方向与甲图一致，而导体ab电流方向与甲图相反，所以Fab方向竖直向下，导体cd电流方向与甲图一致，所以Fcd方向竖直向上，故AB错误；
CD．磁场力方向影响因素有：磁场方向和电流方向，甲图中磁场对导体的力F竖直向上，图丙磁场方向与图甲相反，导体a′b′电流方向与图甲相同，所以Fa′b′竖直向下，导体c′d′电流方向与图甲相反，所以Fc′d′竖直向上，故C错误，D正确。
故选D
13． 磁场 纸外
【解析】
【详解】
[1]把通电导线放在两个磁极中间，磁极对导线有垂直指向纸里的力的作用，这是因为通电导线周围存在磁场，且与磁极间的磁场发生相互作用，从而使放在磁场中的通电导线受到力的作用。
[2]通电导线在磁场中受到力的方向与电流方向和磁场方向有关，这两个方向只要有一个方向发生改变，导线受力的方向就会发生改变；所以导线中电流方向相反时，磁极对导线的力的方向由垂直指向纸里变为垂直指向纸外。
14． S 改变
【解析】
【详解】
[1]指南针静止时，指向南的一端是磁体的南（S）极，指向北的一端是磁体的北（N）极；因图中指南针静止下来后，针头指南，那么针头是S极。
[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，保持磁场方向不变，只改变电路中电流方向，则导体的受力方向即运动方向也会改变。
15． 通电线圈 电
【解析】
【分析】
【详解】
[1]电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受到力的作用。
[2]电动机在工作时将电能转化为机械能。
16． 通电导体在磁场中受到力的作用 57600 3
【解析】
【分析】
【详解】
[1]电动机是利用通电导体在磁场中受力转动的原理工作的。
[2]此时电动机1min消耗的电能是
[3]电动机1min产生的热量是
由焦耳定律可得电动机线圈电阻为
17． 磁场对电流的作用 电流的方向 4.5×105Pa 2.592×107J 80%
【解析】
【详解】
（1）电动机的工作原理是磁场对电流的作用；电动汽车的前进和倒车时，要改变电动机的转动方向，而电动机的转动方向与电流和磁场方向有关，而改变电流方向更为方便；即改变通电导体的电流电动汽车前进和倒退是通过改变电流的方向来改变电动机的转动方向的．
（2）电动汽车对水平地面的压力为：
F＝G＝（m1+m2）g＝（1380kg+60kg）×10N/kg＝1.44×104N；
电动汽车对地面的压强为：p===4.5×105Pa；
（3）电动汽车匀速行驶，所以牵引力与阻力平衡，则电动汽车受到的牵引力为：
F＝f＝0.05G＝0.05×1.44×104N＝720N；
则电动车行驶60km，牵引力做的功为：W＝Fs＝720N×36×103 m＝2.592×107J；
（4）这个过程耗电：W总＝9kW h＝9×3.6×106 J＝3.24×107J；
电动汽车电能转化为机械能的效率：η=100%＝80%．
18． 向下 4.8 10Ω，3.2W
【解析】
【详解】
解：（1）根据开关的控制作用可以看出，单刀双掷开关S1、S2同时向下合上时流入电动机的电流方向改变，则可实现电动机的反转。
（2）由图乙可知，电动机正常工作时的电流I=0.4A，则电动机消耗的电功率为
P=UI=12V×0.4A=4.8W
（3）由图乙可知，电动机刚开始转动时的电流I′=1.2A，刚开始转动，欧姆定律对电动机仍适用，电动机的电阻
电动机正常工作时，电阻丝发热的功率
P热=I2R=(0.4A)2×10Ω=1.6W
电动机的输出功率
P输=P-P热=4.8W-1.6W=3.2W
答：（1）当单刀双掷开关S1、S2向下合上时可实现电动机的反转；
（2）当电动机正常工作时，电动机消耗的电功率为4.8W；
（3）电动机的电阻为10Ω，正常工作时的输出功率为3.2W。
19． 电动 重力势 不变 增加电池节数
【解析】
【详解】
(1)[1]由文中信息可知，电磁秋千是根据在磁场中，通电后线圈会受到力的作用而发生偏转制成的，及利用的是电动机工作原理。
(2)[2][3]电磁秋千从最低处摆动至最高处过程中，高度增大，重力增大，动能转化为重力势能；惯性大小由物体的质量决定，电磁秋千的质量不变，故惯性不变。
(3)[4]若想让电磁秋千摆得更高些，由题意可增大电流的大小，根据导体在磁场中所受的力的大小与磁性强弱、电流大小等因素有密切关系，故可采用增加电池节数的方法。
20． 电动机 磁场 额定压力 额定压强 13.64 200 0.5
【解析】
【详解】
（1）该题中已提示“清洗机工作时，利用外加电力所产生的压强将水从水管中压出”，故需要消耗电能，即是利用电动机来工作的，其是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的；
（2）表中额定压力为5×106Pa，Pa（帕斯卡）是压强的单位，物理量与单位不一致，所以错误的是额定压力，应当改为额定压强；
（3）由得，，
10min需要水的体积：
．
由得，需要水的质量为，
消耗的电能为：
故答案为 (1). 电动机 (2). 磁场 (3). 额定压力 (4). 额定压强 (5). 13.64 (6). 200kg (7). 0.5
点睛：综合考查了电与磁的综合计算，注意最后一问中的需用水多少，不指明单位时，物质多少一般计算为质量，不应计算为体积．
21． 磁场对电流的作用 5.184×107J 阻力应与速度的平方成正比 17.5m 50km/h 27.5 m 7.5×104Pa 报道不真实
【解析】
【详解】
（1）电动机的原理是利用通电导体在磁场中受力转动的原理制成的，该汽车的动力蓄电池在充满电后电池存储的电能为W电 =UIt=QU=200A×3600s×72V=5.184×107J．
（2）设电机的转速为n，汽车的行驶速度为v，
根据题意得：P电 =k1 n3 ①（k为比例系数，下同）
游船匀速行驶时，获得的机械能P机械 =F牵 v=fv ②，
设效率为η，所以P机械 =P电 η，即fv=k1 n3 η ③
而行驶速度与电机转速成正比，所以v=k2 n ④
则转速n=v/k2 ⑤
把⑤代入③整理得f=k1nv2/k23=kv2 （k1η/k23是一个定值，设为新的比例函数）
由此说明阻力f与车速v的平方成正比，其关系为二次函数；
（3）①根据表中数据，当车速为40km/h，反应距离为10m，当车速为50km/h，反应距离为12.5m，当车速为60km/h，反应距离为15m，由此可知，当车速为70km/h，反应距离为17.5m，
②由P=W/t=Fs/t=Fv，可得汽车匀速行驶的速度v=P/F=5×103W/360N=250/18m/s=50km/h，
由表中数据可知，这一速度所对应的停车距离为 27.5m，
（4）汽车对水平地面的压力等于汽车及全家人的总重力，
F=G=mg=（170+1330） kg×10N/kg=1.5×104 N，
已知车轮与地面接触总面积为0.2m2 ，
所以汽车对水平地面的压强：p=F/S=1.5×104N/0.2m2=7.5×104 Pa
（5）根据该车的性能参数，求得汽车以额定功率，最大时速前进100km耗电，
W=Pt=7.5kW×100/70h=10.7kW h＞9kW h，因此“百公里耗电量仅9度”的报道是不真实．
答案第1页，共2页
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