人教版九年级全一册20.4电动机（含答案）

人教版九年级全一册 20.4 电动机
一、单选题
1．如图，以塑料管为连接轴将两个玩具的电动机甲和乙连接起来，使其可同时转动， 电动机甲连接一个小灯泡，电动机乙连接电源，闭合开关后，下列说法中正确的是（　　）
A．小灯泡不发光，因为小灯泡末与电源连接
B．甲的工作原理是电磁感应
C．乙的工作原理是电磁感应
D．甲工作时，电能转化为机械能
2．通电直导线在磁场中受到力的作用，力的方向与磁场方向、电流方向都垂直，磁场力的方向可以用左手定则来判断：伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；将左手放入磁场让磁感线从手心垂直穿过，并使四指指向电流的方向，这时大拇指所指的方向就是通电导线所受磁场力的方向，如图甲所示。如图乙某区域内存在竖直向下的磁场，一个带负电的粒子某时刻的运动方向水平向右，则此时该粒子所受磁场力方向为（　　）
A．水平向右 B．水平向左 C．垂直于纸面向里 D．垂直于纸面向外
3．新能源电动汽车被越来越多的家庭所接受，其核心部件是电动机。下列能说明电动机工作原理的是（　　）
A． B． C． D．
4．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
5．如图所示为家用吸尘器，其核心部件是一个能高速转动的电动机。下列关于吸尘器涉及的物理知识不正确的是（　　）
A．电动机的原理是磁场对电流有力的作用
B．电动机放在双层罩内，且罩体之间装有海绵，目的是减弱噪声
C．吸尘器工作时，将电能全部转化为机械能
D．“吸尘”的原理是流体压强与流速的关系
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，当闭合开关的瞬间，导体棒AB水平向右运动；若同时对调电源与磁体的两极，再次闭合开关时，导体棒AB的运动方向是（　　）
A．水平向右 B．水平向左 C．竖直向上 D．竖直向下
8．我国的新型航母将采用自行研制的电磁弹射器．小明猜想它的工作原理如图所示，电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通过强电流时，即可受到强大的推力．小明的猜想与下列实验原理相同的是
A． B．
C． D．
9．目前， 市区里的老旧小区正在进行水路改造， 改造中用到了冲击钻， 冲击钻工作时， 钻头在电动机的带动下， 不断地冲击墙壁打出圆孔， 如图所示，冲击钻在工作过程中， 关于其能量转化正确的是（　　）
A．内能转化为机械能 B．内能转化为电能
C．只有机械能和电能的转化 D．有电能、机械能和内能的转化
10．我们已学习了多种物理方法，下列探究实验涉及的方法中，其中一个与其余不同的是（　　）
A．探究磁场中通电导体受力方向与电流方向的关系
B．探究通过导体中电流大小与其电阻大小的关系
C．探究导体电阻的大小与导体长度的关系
D．探究串联电路的等效电阻与各串联电阻间的关系
11．如图所示，下列实验原理与电动机原理相同的是（　　）
A． B． C． D．
12．如图所示是扬声器（喇叭）的结构图，当扬声器的线圈中通入携带声音的信息、时刻变化的电流时，线圈会在永久磁体的作用下受到力的作用并带动纸盆振动发声，下列说法中正确的是（　　）
A．扬声器工作时是将机械能转化为电能
B．扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动
C．锥形纸盆振动得越快，响度越大
D．扬声器的工作原理与发电机的工作原理相同
二、填空题
13．如图所示，是探究“让通电导线在磁场中动起来”的实验装置。当闭合开关后，导体棒ab在轨道上向右运动，交换磁极方向后，闭合开关，导体棒ab向左运动，这说明磁场中通电导线受力方向和 _______ 有关；从能量角度来看，磁场对电流有力的作用，表明电能可以转化为 _______ 。
14．金属锡的原子核带有50个正电荷，它的核外电子总共带有______库仑的电荷。广珠轻轨是联通广州、佛山、珠海、中山和江门等珠三角地区的主轴线之一，轻轨列车的动力是由________（选“汽油机”或“柴油机”或“电动机”或“空气喷气发动机”或“火箭喷气发动机”）提供的。在生活中要注意用电安全，牢记安全用电原则：不接触________，不靠近高压带电体。
15．运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力，我们可以依照左手定则判定；让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷的运动方向，这时大拇指所指的方向就是运动电荷在磁场中受洛伦兹力的方向。如图所示，abc三种粒子垂直射入匀强磁场（×表示磁场方向垂直纸面向里）。根据粒子在磁场中的运动情况可判断出c粒子___________（选填“带正电”、“带负电”或“不带电”）。
16．如图所示为一款磁悬浮蓝牙音箱，音箱通电时振动发出声音，将电能转化为______能。音箱悬浮在空中，是利用了同名磁极相互______选填“吸引”或“排斥”）的原理。
三、综合题
17．小馨同学要研究通电导体在磁场中受力(安培力)的问题：
(1)磁体周围存在磁场，磁场的强弱叫磁感应强度，用B来表示。通电导体在磁场中要受到力的作用，将一段长为L、通电电流为I的通电导线垂直放入磁感应强度为B的磁场中时，受力F=BIL。这说明导体中电流越______，导体在磁场中受力越大。
(2)有一段通电直导线，横截面积为S ，单位体积含有n个自由电荷，自由电荷定向移动的平均速度为V，则t时间内通过导体横截面积A的总电荷数N=nVtS，每个自由电荷的电量为q，则t时间内通过导体横截面积A的总电荷量Q=______；导体内电流的大小称为电流强度，是指单位时间内通过导体某一横截面积的电荷量，即I=，则通过上述导体的电流为I==______；若这段通电导线长为L，将其垂直放入磁感应强度为B的磁场中，受到的力F=______。
18．郑州某公司为节能减排、绿色环保，开发并设计了多种型号的新能源汽车。其中，某种型号的纯电动汽车的样车如图所示，其部分参数如表所示。
(1)电动机的工作原理是______（选填“电流的磁效应”或“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)假如汽车上只有司机一人，质量为60 kg，电动汽车静止时对水平地面的压强是多少？______
(3)该司机试驾时,汽车以60 km/h的速度匀速行驶36 km，耗电9，汽车所受的阻 力为汽车总重的0.05倍，则电动汽车牵引力所做的功是多少？______（g取10 N/kg）
(4)电动汽车的电能转化为机械能的效率是多少？______
电池容量 42 最高时速 120km
空车质量 1380kg 最大功率 100kw
轮胎与地面的总接触面积 0.032m2 最大续航里程 260km
19．阅读短文，回答问题．
海水的利用
地球表面的70%以上是海洋，开发利用海洋有广阔的前景．
潮汐是一种海平面周期性变化现象，海平面每昼夜有两次涨落．人们在靠近海的河口或海湾深处建大坝，在大坝中间装上水轮发电机组．涨潮时，海水通过大坝流进河，带动水轮发电机发电；退潮时，海水又流回海洋，从相反方向带动水轮发电机发电．法国的郎斯潮汐电站年发电量达5×108kW h．
海水淡化和海水直接用于工业冷却用水的相关设备、管道防腐等技术已比较成熟．部分沿海国家许多工业冷却水来自于海水．
（1）潮汐发电是将　________ 　能转化为电能；发电机是应用　________ 　现象制成的；
（2）1吨煤燃烧后可发电2.5×103kW h，郎斯电站每年的发电量可节约________ 吨煤；
（3）海水用来作工业冷却用水主要是利用了水的 ________ 大的特性；
（4）海水淡化是利用海水 ________ 来获得淡水的．（填物态变化的名称）
20．组装好直流电动机后，接通电源，若出现下列现象，请分析原因，然后将故障现象和可能原因用线连起来：
①电动机不转，但用手轻轻拔动一下线圈，电动机就能顺利转动起来____A．摩擦阻力太大
②转动较慢，显得很吃力 _________ B．换向器与电刷接触不良
③电动机不转，将电刷与换向器之间的压力调大些，电动机才能转动起来_____C．启动前线圈刚好处于平衡位置
21．阅读短文，回答问题。
超市电动搬运车
如图甲所示是超市常用的一种电动搬运车，用于超市卖场与库房间的货物运输及提升。
下表是其相关参数，其电路工作原理示意图如图乙。当闭合开关S1时，提升电动机M1工作，将货物提升到指定高度。当闭合开关S2时，进退电动机M2工作，驱动搬运车前进或后退。电源是电压为36V的蓄电池组，当电池容量低于满容量的10%时，会报警提醒，返回充电座充电。电机效率是指电动机获得的有用机械能与消耗电能的比值。（g取10N/kg）
型号 自重 最大载货量 蓄电池电压 蓄电池容量 提升电机 额定电压 /额定功率 进退电机 额定电压 /额定功率 电机 效率
PTE20X 0.4t 2t 36V 100Ah 36V/800W 36V/900W 80%
（1）搬运车既能前进又能后退，是通过改变电动机中的_____（选填“电流方向”或“磁场方向”）来改变电动机转动方向的，搬运车在提升重物过程中主要将电能转化为_____。
（2）下列关于对搬运车的蓄电池的说法正确的是_____。
A．蓄电池充足电一次，消耗的电能约3.6×105J
B．蓄电池组充电时，电能转化为化学能
C．蓄电池放电的过程中，蓄电池相当于用电器
D．蓄电池组是由若干节蓄电池并联组成的
（3）利用搬运车将1×103kg的货物放至货架，闭合开关_____（选填“S1”、“S2”），货物向上匀速竖直提升15s，则消耗的电能为_____J，货物被提升了_____m。
（4）搬运车上有显示所载货物质量的仪表，其电路如图丙所示，电源电压24V，电流表（0~0.6A），滑动变阻器R2（60Ω 1A），压敏电阻R1的阻值与所受压力F的关系如图丁所示，由电流表改装的“质量表”显示盘上的刻度在最_____边是最大值（选填“左”或“右”），为了确保此电路能安全工作，R2的阻值应至少调至_____Ω，若在使用过程中不小心将R2接入电路的电阻调大，那么“质量表”显示的所载货物质量比实际值偏_____（选填“大”或“小”）。
（5）搬运车检测到电池容量低至10%时会报警提示返回充电。若返回过程中受到的阻力为车自重的0.3倍，剩余电池容量20%的能量可供搬运车克服阻力做功，为确保搬运车能顺利返回充电，需要充电时搬运车离充电座最远_____m。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
由图可知，闭合开关，乙电动机中有电流通过，乙电动机工作，乙的工作原理是通电线圈在磁场中受力而转动，是电能转化为机械能。因为乙的转动带动甲的转动，甲电动机内部的线圈在内部磁场中做切割磁感线，会产生感应电流，有电流流过小灯泡，小灯泡会发光，此时甲相当于一个发电机，则甲的工作原理是电磁感应，是机械能转化为电能。故ACD错误，B正确。
故选B。
2．D
【详解】
由图知，电子水平向右运动，因电子定向移动的方向与电流的方向相反，所以电流的方向是水平向左的；根据左手定则，伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感线垂直穿过掌心，四指指向电流的方向（即水平向左），大拇指所指的方向为磁场力的方向，所以此时该粒子所受磁场力方向为垂直于纸面向外。
故选D。
3．B
【详解】
A．图中是奥斯特的实验装置图，说明通电导体周围存在磁场，故A不符合题意；
B．图中当闭合开关后，通电导体在磁场中受力运动，是电动机的工作原理图，故B符合题意；
C．图中没有电源，是发电机的工作原理图，故C不符合题意；
D．图中是电磁铁的装置，不是电动机的工作原理图，故D不符合题意。
故选B。
4．B
【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。
5．C
【详解】
A．电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的，故A正确，不符合题意；
B．电动机放在双层罩内，且罩体之间装有海绵，目的是用海绵吸音在传播过程中减弱噪声，故B正确，不符合题意；
C．吸尘器工作时，主要将电能转化为机械能，由于电流具有热效应，还会将部分电能转化为内能，故C错误，符合题意；
D．“吸尘”的原理是通过改变吸尘器里面气体的流速，减小吸尘器内部的气体压强，通过大气压强把灰尘压入吸尘器，故D正确，不符合题意。
故选C。
6．B
【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．A
【详解】
通电导体在磁场中的受力方向与电流的方向和磁场的方向有关，同时对调电源与磁体的两极，即同时改变电流的方向和磁场的方向，则导体受力方向不变，还是水平向右运动。
故选A。
8．C
【详解】
由题意知道，电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通以强电流时，即可受到强大的推力，所以，小明的猜想，电磁弹射器的工作原理是磁场对通电导线的力的作用．
A．图中的实验说明条形磁铁对小磁针有力的作用，故A不符合题意；
B．由图知道，这是研究电磁铁磁性强弱的影响因素，利用的是电流的磁效应，故B不符合题意；
C．图中有电源，通电导体棒在磁场中受力而运动，即与电磁弹射器的工作原理相同，故C符合题意；
D．图中没有电源，闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，产生感应电流，这是电磁感应现象，故D不符合题意．
9．D
【详解】
当电流通过电动机时，电流做功，消耗电能转化为机械能和内能；钻头冲击墙壁，克服摩擦做功，将机械能转化为内能；由此分析可知，在该过程中存在电能、机械能和内能的转化，故ABC错误；D正确。
故选D。
10．D
【详解】
当所探究的量跟多个因素都有关的时候，需要使用控制变量法，改变其中一个因素，同时使其它因素不变，用于探究变量之间的关系，本题中，磁场中通电导体受力方向与磁场方向和电流方向两个因素有关，通过导体中电流大小与导体两端电压和导体电阻有关，导体电阻大小与导体长度、横截面积及材料有关，所以均需要使用控制变量法，而探究串联电路等效电阻与各串联电阻关系没有其它影响因素，不需要使用控制变量法。
故选D。
11．B
【详解】
A．如图，是奥斯特实验，能证明通电导线周围存在磁场，故A不符合题意；
B．如图，闭合开关，通电带线在磁场中受力而产生运动，与电动机原理相同，故B符合题意；
C．如图，导线在磁场中切割磁感线，产生感应电流，与发电机原理相同，故C不符合题意；
D．如图，通电螺线管相当于条形磁铁，能吸引铁钉，故D不符合题意。
故选B。
12．B
【详解】
A．扬声器工作时消耗电能，转化成纸盘运动，将电能转化为机械能，故A错误；
BD．扬声器的工作过程是接入变化的电流，磁场对线圈受力的方向也随之改变，即工作原理是通电线圈在磁场中受力运动，与电动机的工作原理相同。故B正确，D错误；
C．音调的高低与频率有关，响度大小与振幅有关，所以锥形纸盆振动得越快，频率越高，音调越高，故C错误。
故B。
13． 磁场（方向） 机械能
【详解】
[1]通电后磁场中的导体棒会运动，说明通电导体在磁场中受力的作用。只对调磁极导体棒受力方向改变，说明通电导线受力方向与磁场方向有关。
[2]磁场对通电导线有力的作用，使导体棒运动，说明电能可以转化为机械能。
14． 8×10-18 电动机 低压带电体
【详解】
[1]金属锡的原子核带有50个正电荷，它的核外电子总共带有
Q=ne=50×1.6×10-19C=8×10-18C
[2]轻轨列车工作时，消耗电能，产生机械能，它的动力是由电动机提供的。
[3]只要靠近高压带电体可能会发生高压电弧触电，接触低压带电体可能触电，安全用电原则：不接触高压带电体，不靠近高压带电体。
15．带负电
【详解】
根据左手定则可判断出正电荷受洛伦兹力向左偏，但是c粒子向右偏了，那么c粒子带负电。
16． 机械 排斥
【详解】
[1]音箱通电时振动发出声音，获得了机械能，所以该过程是将电能转化为机械能。
[2]音箱悬浮在空中，是根据同名磁极相互排斥的原理制作的。
17． 大 nVtSq nVSq BnVSqL
【详解】
(1)[1]根据受力公式F=BIL可知，受力大小与磁感应强度、通电电流、通电导线长度成正比，这说明导体中电流越大，导体在磁场中受力越大。
(2)[2][3][4]根据定义，t时间内通过导体横截面积A的总电荷量即
Q=Nq=nVtSq
根据I=，则通过上述导体的电流为
I=
若这段通电导线长为L，将其垂直放入磁感应强度为B的磁场中，将I=nVSq代入F=BIL得
F=BIL=BnVSqL
18． 磁场对电流的作用 电流的方向 4.5×105 Pa 2.592×107J 80%
【详解】
(1)[1][2]电动机是将电能转化为机械能来工作，其原理是磁场对电流产生力的作用，改变电流的方向可以改变力的方向，从而控制电动机的转动方向。
(2)[3]电动汽车静止时对水平地面的压力为
电动汽车静止时对水平地面的压强为
(3)[4]电动汽车匀速行驶时牵引力与阻力平衡则电动汽车受到的牵引力为
电动汽车行驶36km时，牵引力做的功为
(4)[5]这个过程中耗电
电动汽车的电能转化为机械能的效率
19．机械 电磁感应 200000 比热容 先汽化后液化
【详解】
（1）根据对潮汐发电的特点可知，水的涨落蕴含巨大的机械能，用它来发电是转化成了电能；发电机是应用电磁感应现象制成的．
（2）法国的郎斯潮汐电站年发电量达5×108kW h，1吨煤燃烧后可发电2.5×103kW h，所以郎斯电站每年的发电量可节约的煤为：
；
（3）水的比热容大，相同质量的水与其它物质相比，在升高一定的温度时，吸收的热量较多，所以比其他液体作冷却效果好．
（4）海水淡化时，先使海水汽化，形成水蒸气，再让水蒸气液化，从而形成淡水，所以整个过程是利用海水先汽化后液化来获得淡水的．
20． C A B
【详解】
启动前如果线圈刚好处于平衡位置，此时线圈两边的受力大小相等、方向相反且在同一直线上，这两个力彼此平衡，线圈不会转动．当用手轻轻拨动一下线圈，线圈所受的两个力不再平衡，线圈就会在这两个力的作用下发生转动，所以故障现象①对应故障原因C；
当摩擦阻力太大时，会阻碍线圈的转动，使转动较慢，显得很吃力，摩擦阻力太大是造成转动较慢的原因，所以故障现象②对应故障原因A；
如果换向器与电刷接触不良电动机不转，将电刷与换向器之间的压力调大些，电动机就能转动起来，所以故障现象③对应故障原因B．
21． 电流方向 机械能 B S1 1.2×104 0.96 右 32 小 216
(1)电动机的转动方向与电流方向和磁场方向有关；电动机工作时消耗了电能，获得了机械能。
(2)①已知电池规格，根据W＝UIt求出消耗的电能。
②充电过程中是将电能转化为化学能储存起来。
③电池供电时是电源，充电时则为用电器。
④电池串联使用，串联后的电池组电压是每节电池电压之和。
(3)根据题意当闭合开关S1时，提升电动机M1工作，将货物提升到指定高度；已知提升电机的功率和工作时间，利用公式W＝Pt可得消耗的电能；由效率公式算出消耗的机械能，在根据W＝Gh＝mgh算出货物被提升的高度。
(4)根据图像判断出压力与电阻的关系，根据欧姆定律可知电路中电流的变化，进一步可知质量显示表表盘上的刻度值越往右时的变化；根据器材允许通过电流的限制情况，可知电路中的最大电流，根据欧姆定律求出电路的总电阻，利用电阻的串联求出R2的阻值；若在使用过程中不小心将R2接入电路的电阻调大，根据欧姆定律分析电路中电流的变化情况即可知道结果。
(5)先计算电源用来克服阻力提供的能量，再根据W＝fs求出需要充电时“地牛”离充电座的距离。
【详解】
(1)[1][2]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方向和磁场方向有关，而改变电流方向更为方便；搬运车的电动机工作时，消耗了电能，获得了机械能，将电能转化为机械能。
(2)[3]A．充足电一次，消耗的电能约
W＝UIt＝36V×100A×3600s＝1.296×107J
故A错误；
B．蓄电池组充电时，消耗电能转化为化学能，此时蓄电池相当于用电器，故B正确；
C．蓄电池放电的过程中，化学能转化为电能，此时蓄电池相当于电源，故C错误；
D．由表格数据知蓄电池电压为36V，是由多节电池串联而成的，故D错误。
故选B。
(3)[4][5][6]根据题意知，当闭合开关S1时，提升电动机M1工作，将货物提升到指定高度；由表格数据可知，提升电机功率
P1＝0.8kW＝800W
15s内电动机消耗的电能
W电＝P1t＝800W×15s＝1.2×104J
此时电机的效率为80%，则电能转化为的机械能
W机械＝W电×80%＝1.2×104J×80%＝9.6×103J
由
W＝Gh＝mgh
可得，货物被提升的高度
(4)[7][8][9]由图丁可知，载重量越大时，托盘受到的压力越大，R1的阻值越小；由丙中电路图可知，R1与R2串联，电流表测电路中的电流，当托盘受到的压力越大，R1的阻值越小，根据知，电路的电流越大，电流表的示数越大，所以由电流表改装的“质量表”显示盘上的刻度在最右边是最大值。由表格数据可知，最大载货量
m2＝2t＝2000kg
则托盘受到的最大压力
F＝G2＝m2g＝2000kg×10N/kg＝20×103N
由图丁可知，此时压敏电阻R1＝8Ω，因电流表量程为0~0.6A，变阻器允许通过的最大电流为1A，且串联电路中电流处处相等，所以当电流表的示数最大为I＝0.6A时，载重量最大，R2接入电路中的阻值最小，电路的总电阻
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R2的阻值为
R2＝R﹣R1＝40Ω﹣8Ω＝32Ω
即为了确保此装置能安全运行，R2的阻值应至少调至32Ω；由前面可知，货物的质量越大，电流表的示数越大；若在使用过程中不小心将R2接入电路的电阻调大，导致电路中的总电阻增大，根据欧姆定律可知，此时电路中的电流减小，此时电流表（质量表）指针对应的质量比实际值偏小。
(5)[10]车的质量为
m1＝0.4t＝4×102kg
车的重力为
G1＝m1g＝4×102kg×10N/kg＝4×103N
车受到的阻力为
f＝0.3G1＝0.3×4×103N＝1200N
由题意知，克服摩擦力做的功为
Wf＝UIt×10%×20%＝36V×100A×3600s×10%×20%＝2.592×105J
由W＝fs得，需要充电时搬运车离充电座的路程
【点睛】
本题考查了电功公式和做功公式、重力公式、电阻串联、欧姆定律的综合应用等，根据题意判断出搬运车工作状态时开关的位置是关键，同时注意从表格和图像中获取有用的信息。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页