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．用如图的装置探究磁场对通电直导线的作用，给铝棒AB通电，观察到AB向右运动，要使AB通电后向左运动，下列做法中可行的是（　　）
A．仅换用磁性更强的磁体 B．仅增加AB中的电流强度
C．仅将磁体的N、S极对调 D．仅将铝棒AB换成铜棒
2．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
3．如图，关于家庭电路及安全用电，下列说法中正确的是（　　）
A．甲图中手握紧试电笔的金属杆，接触接火线的插孔，氖管才发光
B．乙图中白炽灯泡的螺丝套（外壳）既可接火线，也可接零线
C．丙图中展示的是法拉第的电磁感应的实验装置
D．丁图中的现象表明了电流周围存在磁场
4．下列哪个实验装置与电动机的原理相同（　　）
A． B．
C． D．
5．如图所示，对于图中所描述的物理过程，下列分析正确的是（ ）
A．图甲玻璃筒内空气被压缩时，空气内能增大，与四冲程汽油机的压缩冲程原理相同
B．图乙电风扇吹风是将机械能转化为电能
C．图丙两个底部光滑的铅柱紧压结合在一起说明分子间没有斥力
D．图丁是柴油机的做功冲程，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能增大
6．如图所示是燃油汽车启动装置的电路简图。汽车启动时，需将钥匙插入仪表盘上的钥匙孔并旋转，则下列分析不正确的是（　　）
A．旋转钥匙相当于闭合开关
B．电磁铁是利用电流的磁效应来工作的
C．电磁铁通电后电磁铁的上端为N极
D．电动机工作时将电能全部转化为机械能
7．下面四幅图中能说明电动机原理的是（　　）
A．
B．
C．
D．
8．关于下列四幅图的叙述，其中错误的是（　　）
A．甲、乙两图中的小磁针都受到了磁场的作用
B．乙图的实验现象反映了电磁铁的工作原理
C．丙图的实验现象反映了电动机的工作原理
D．丙、丁两图的实验现象说明机械能和电能之间可以相互转化
9．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
10．下列四幅图对应的说法正确的是（　　）
A．图中是电动机的工作原理
B．图中的螺线管通电后左边为N极
C．图中中甲乙两个小球一定带异种电荷
D．图中实验的原理和电铃的原理不相同
11．在如图所示的实验装置中，接通电源后，导体AB受力的作用发生运动，然后改变电流方向或磁感线方向，则下列叙述中错误的是（ ）
A．在上述实验现象中，是机械能转化为电能
B．通电导体在磁场中受力方向跟电流方向有关
C．通电导体在磁场中受力的方向跟磁感线方向有关
D．同时改变电流方向和磁感线方向,通电导体的受力方向不变
12．如图所示，干电池底部吸有强磁铁（可导电），在干电池的正极上支有一“门”字形导线框，导线框B侧和套在强磁铁上导电圆环C连接，导线框和圆环C能够一起绕干电池持续转动，圆环C在转动过程中与强磁铁接触良好，则（　　）
A．只有导线框A侧受到磁场对电流的作用
B．只有导线框B侧受到磁场对电流的作用
C．导线框A侧、导线框B侧均受到磁场对电流的作用
D．如只将强磁铁翻转放置，导线框转动方向不变
二、填空题
13．图甲为一台简易电动机，它由一节电池，一块吸在电池下方的钕磁铁和铜导线绕成的线框组成；图乙是它的工作原理图。已知磁场对线框左边的作用力垂直纸面向里，则线框右边受到的磁场力垂直纸面______（选填向外或向里），线框在转动过程中，将______能转化为______能。
14．如图，是用来探究“让通电导体ab在磁场中动起来”的实验装置图。闭合开关S时，U型磁体中静止的导体ab将沿金属导轨向左运动，这说明导体ab受到了磁场对它( )(选填“向右”或“向左”)的作用力；若只交换电池的正、负极，导体ab将向右运动，这个现象说明：通电导体ab在磁场中受力的方向与( )的方向有关。
15．如图所示，放在磁场中的导体棒ab通过水平光滑金属导轨与螺线管、开关和电源构成闭合回路，可自由转动的小磁针静止在图示位置。
（1）在图中标出闭合开关瞬间螺线管中电流方向、螺线管左端的极性和小磁针N极的偏转方向______；
（2）闭合开关后导体棒将沿______（选填“水平”或“竖直”）方向运动。
16．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，电动机工作时将_______能转化为机械能，和电动机原理相同的应用还有_________。
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．如图为直流电动机模型．
（1）直流电动机的工作原理是________________________________________．电动机工作时，能够使线圈平稳、连续不停地转动下去是靠________来实现的．
（2）若要改变电动机的转动方向下列方法中可行的是________
A．同时改变电流方向和磁场方向
B．只改变电流方向或只改变磁场方向
C．使电动机线圈中的电流增大
D．使磁场增强
（3）下列家用电器中应用了电动机的是 ________
A．洗衣机 B．电饭锅 C．电热水壶 D．电热毯
19．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______。
20．如图（1）为最新型的智能穿戴设备谷歌眼镜（Google Project Glass），它的外观类似一个环绕式眼镜，其中一个镜片具有微型显示屏的功能。眼镜可将信息传送至镜片，并且允许穿戴用户通过声音控制，Google眼镜包含了很多高科技，包括蓝牙，Wi﹣Fi，骨传导耳机，照相机，麦克风，触摸盘以及帮助你探测倾斜度的重力感应和陀螺仪
（1）下列关于谷歌眼镜说法正确的是______
A．谷歌眼镜的耳机系统采用骨传导是因为固体能够传声 B．wifi无线信号是通过电磁波来传递信息的
C．谷歌眼镜是通过音调来辨别声音是否由使用者发出 D．麦克风是将电信号转化成声信号的装置
（2）谷歌眼镜内置一块3.6V 容量为600mAh的电池，高负荷使用仅可以坚持6个小时．并且在使用中因为电流的________效应会有明显的发热，给使用者带来不适．试计算谷歌眼镜在高负荷使用中的平均功率为________W；
（3）重力感应装置可以侦测到眼镜佩戴者头部的倾斜程度，如图（4）为一种重力感应装置的部分结构，其中A为高2mm重0.1g的柱形金属重物，固定在长1cm的轻质金属杆中央，杆的两头杆粘连在BC两个压电感应器上。当装置水平放置，若以B为支点，压点感应器C所受压力为________N。若压电感应器上产生的电压与压力成正比，试计算该装置左端向下倾斜45°度（如图（5））时，bc两个压电感应器产生的电压UB________UC 。
21．请阅读《手机里的“指南针”》回答问题．
手机里的“指南针”
智能手机里面“指南针”可以像真实小磁针一样指示方向（如图左所示），但手机中并不存在真实的小磁针，发挥小磁针作用的是一个能对磁场做出反应的电子罗盘．有一种电子罗盘是利用 “霍尔效应”制成的“磁传感器”．
如图右所示，通电长方体金属导体在磁场 B 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，因此其微观本质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 D，从而使后表面 D 带上负电荷；而前表面 C 因缺少了电子，带上了正电荷．由于 C、D 表面带有不同种电荷，因此在 C、D 两表面之间就形成一定的电压，这就是霍尔效应．
通过实验可知，电流越大、磁场越强，C、D 两表面间的电压就越大，即霍尔效应越显著．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 I 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）正是利用这一物理原理制成的．
手机都有 GPS 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 GPS 信号，而有了电子罗盘就可以保障你不会迷失方向，毕竟地球磁场是无处不在的．
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）对于将强磁铁紧靠智能手机放置的后果，下列说法中正确的是 ______．（选填选项前的字母）
A．将手机内部的铁质元器件磁化，对电子罗盘的校正带来困难
B．只是暂时性影响手机的电子罗盘工作，移开磁铁后一切恢复正确
C．只会影响手机中的电子罗盘，对于手机的听筒、话筒不会产生任何影响
D．手机中的电子罗盘并不是小磁针，所以不会对手机产生任何影响
（2）微观上运动的电子受到磁场力的作用，与下列_________ 图所示实验的原理最为相似．（选填图下面的字母）
（3）请你猜想霍尔效应还能有哪些应用_______？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向和电流方向有关；
A．换用磁性更强的磁体，不会改变运动方向，故A不符合题意；
B．增加AB中的电流强度，不会改变运动方向，故B不符合题意；
C．磁体的N、S极对调，只改变一个影响因素（磁场方向），受力运动方向改变，运动方向改变，故C符合题意；
D．将铝棒AB换成铜棒，不会改变运动方向，故D不符合题意。
故选C。
2．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。
3．D
【详解】
A．使用试电笔时，手要接触试电笔尾部的金属体，笔尖接触电线，如果氖管发光，表示接触的是火线。故D错误；
B．为了防止触电，家庭电路中白炽灯螺丝套应接在零线上，故B错误；
C．图中有电源，闭合开关，磁场中的导体通电后会受到磁场力的作用而运动起来，是展示通电导体在磁场中受力的实验装置，故C错误；
D．图中是奥斯特实验的装置，直导线通电后，其下方的小磁针会发生偏转，说明电流周围存在磁场。故D正确。
故选D。
4．C
【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。
5．A
【详解】
A．图中厚玻璃内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气的内能增加，温度升高，机械能转化为内能，与压缩冲程的原理是相同的，故A正确；
B．电风扇工作时将电能转化为机械能，故B错误；
C．图丙两个底部光滑的铅柱紧压结合在一起只能说明分子之间存在相互作用的引力，并不能说明分子间没有斥力，故C错误；
D．图中汽缸顶部有个火花塞，是汽油机，气体推动活塞向下运动时（即做功冲程），内能转化为机械能，气体的内能减小，故D错误。
故选A。
6．D
【详解】
A．将钥匙插入仪表板上的钥匙孔并旋转，汽车启动，所以旋转钥匙相当于闭合开关，故A正确，不符合题意；
B．通电导线的周围存在磁场，电磁铁是利用电流的磁效应来工作的，故B正确，不符合题意；
C．由图可知，电流从电磁铁的上端流入，用右手握住电磁铁，使四指指向电流的方向，则大拇指所指的上端为电磁铁的N极，故C正确，不符合题意；
D．电动机能够将电能大部分转化为机械能，但也会产生一少部分内能，故D错误，符合题意。
故选D。
7．D
【详解】
A. 在外力作用下使导体左右移动，切割磁感应线，则电流表指针发生偏转，说明此时有感应电流产生，这是电磁感应现象，是发电机的工作原理，不符合题意．B. 是电磁继电器，它是利用通电导体周围存在磁场的原理制成的，不符合题意；C. 是奥斯特实验，小磁针指针偏转说明通电导体周围有磁场，不符合题意；D. 电路中有电流，通电导体或线圈受到磁场力的作用发生运动，符合题意．故选D．
【点睛】
电动机的工作原理是：通电导体在磁场中受到力的作用．正确分析四个选项各是研究的什么问题，再做回答．
8．C
【详解】
A．磁体和通电导体周围都存在磁场，甲、乙两图中的小磁针都受到了磁场的作用而发生偏转，故正确，不符合题意；
B．乙图的实验现象说明通电导体周围存在磁场，是电磁铁的工作原理，故正确，不符合题意；
C．丙图闭合导体的一部分切割磁感线产生感应电流，是发电机的基本原理，故错误，符合题意；
D．丙图中闭合导体的一部分切割磁感线产生感应电流，将机械能转化为电能，丁图中通电导体在磁场中受到力的作用，将电能转化为机械能，故正确，不符合题意。
故选C。
9．B
【详解】
A．磁场的作用力方向与磁场方向和电流方向有关，由图可知磁场方向不变，由电路分析可知，ab段与bc段的电流方向相反，所以ab段与bc段受到该磁场的作用力方向相反，故A不符合题意；
B．由电路分析可知，ab段与ed段的电流方向相同，所以ab段与ed段段受到该磁场的作用力方向相同，故B符合题意；
C．由电路分析可知，ab段与fe段的电流方向相反，所以ab段与fe段受到该磁场的作用力方向相反，故C不符合题意；
D．由电路分析可知，fe段与ed段的电流方向相反，所以fe段与ed段段受到该磁场的作用力方向相反，故D不符合题意。
故选B。
10．A
【详解】
A．图示是通电导体在磁场中受到力的作用的实验电路图，这是电动机的工作原理，故A正确；
B．由图示知，通电螺线管的电流由左端流入，右端流出，据安培定则知，右边为N极，左边为S极，故B错误；
C．图示中，两个小球相互吸引，则两个小球可能带异种电荷，因为导体电荷相互吸引；也可能是一个小球带电，另一个小球不带电，因为带电体能吸引轻小物体，故C错误；
D．图示是奥斯特实验，说明通电导体周围存在磁场，电铃是一种电磁继电器，是利用电磁铁来控制电铃的通断，电磁铁的工作原理是有电流时有磁性，无电流时时无磁性，所以电铃的原理与图中实验原理是相同的，故D错误。
故选A。
11．A
【详解】
A．在上述实验现象中，通电导体在磁场中运动，是电能转化为机械能，故A错误，符合题意；
BC．只改变电流方向或者只改变磁感线方向，通电导体在磁场中运动的方向都会发生改变，说明通电导体在磁场中受力方向跟电流方向和磁感线方向有关，故BC正确，不符合题意；
D．电流方向和磁感线方向两个影响因素同时改变时，受力运动方向不变，故D正确，不符合题意
故选A
12．B
【详解】
干电池底部吸有强磁铁，周围存在磁场，导线框B侧和套在强磁铁上导电圆环C连接，则线框B侧有电流通过（即线框B侧是通电导体），所以线框B侧受到磁场对电流的作用力而运动；而线框A侧没有通电，所以A侧没有受到磁场的作用力；故B正确，ACD错误。
故选B。
13． 向外 电 机械
【详解】
[1]已知磁场对线框左边的作用力垂直于纸面向里，右边磁场方向与左边相反、电流方向相同，所以线框右边受到的磁场力与左边的磁场力相反，即线框右边受到的磁场力垂直于纸面向外。
[2][3]线框在转动过程中消耗电能，得到机械能，所以将电能转化为机械能。
14． 向左 电流
【详解】
[1] 导体ab原来静止，受到磁场力后向左运动，说明磁场力的方向向左；
[2] 电流方向改变，受到的磁场力方向改变，说明通电导体ab在磁场中受力的方向与电流的方向有关。
15． 水平
【详解】
(1)[1]由图可知，电流从螺线管的右侧流入，左侧流出，根据安培定则可知，螺线管的左端为S极，右端为N极；异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，则小磁针顺时针偏转；如图所示：
(2)[2]闭合开关后，导体棒中有电流通过，在磁场中将沿水平方向运动。
16． 电 扬声器
【详解】
[1][2]电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，工作时将电能转化为机械能；与电动机工作原理相同的有扬声器等。
17． 磁场对电流的作用 电流的方向 4.5×105Pa 2.592×107J 80%
【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． 通电线圈在磁场中受力转动 换向器 B A
【详解】
(1)直流电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，为了使线圈能持续转动下去，利用换向器来改变线圈中的电流方向，从而改变它两边的受力方向，使线圈连续转动；(2)只改变电流方向或只改变磁场方向，电动机的转动方向改变；(3)洗衣机应用了电动机，是将电能转化为机械能，故A符合题意．
19． 向下 4.8 10Ω，3.2W
【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。
20． AB 热 0.36 5×10﹣4 ＞
【详解】
（1）[1]A．固体可以传声，因此谷歌眼镜的耳机系统采用骨传导是因为固体能够传声，故A正确；
B．wifi无线信号是通过电磁波来传递信息的，故B正确；
C．因为不同声音的音色不同，因此谷歌眼镜是通过音色来辨别声音是否由使用者发出，故C错误；
D．麦克风是将声信号转化成电信号的装置，扬声器是将电信号转化成声信号的装置，故D错误。
故选AB。
（2）[2]谷歌眼镜在使用中，由于电流的热效应会有明显的发热现象。
[3]已知Q=600mAh=0.6Ah，则谷歌眼镜在高负荷使用中平均功率：
P=
（3）[4][5]由F1L1=F2L2可得，
FC×BC=GA×BC
即压点感应器C所受压力：
F压力=FC=mAg=
×0.1×10-3kg×10N/kg=5×10-4N；
分别以B、C为支点，求出对应压力FC、FB；以B为支点，如图所示：
其中AO=1mm，BO=10mm，由几何知识可得OE=1mm，BE=5mm-1mm=4mm
所以重力的力臂为
BD=BE cos45°=4mm×mm,
根据杠杆平衡条件G×BD=FC×BC可得，
FC′=G ①
以C为支点，杠杆受重力G、B点垂直杠杆向上的支持力，如图所示：
由几何知识可得
CE=10mm-4mm=6mm
所以重力的力臂为
CF=CE cos45°=6mm×3mm；
根据杠杆平衡条件G×CF=FB×BC可得，
FB=G ②
由题意可得
故UB>UC。
21． A A 高精度的电压和电流型传感器
（1）智能手机里的“指南针”可以像普通小磁针一样指示方向，是一个能对磁场做出反应的电子罗盘；分析将强磁铁紧靠智能手机放置的后果；
（2）通过导体在磁场中受到力的作用；
（3）联系材料可知霍尔效应还能有哪些应用．
【详解】
（1）由材料可知，将强磁铁紧靠智能手机放置，将手机内部的铁质元器件磁化，对电子罗盘的校正带来困难，故A正确；
（2）微观上运动的电子受到磁场力的作用，因为电荷的定向移动可以形成电流，所以通电导体中有电流通过，导体在磁场中会受到力的作用，A图中探究通过导体在磁场中受到力的作用，符合题意；
B图中探究电磁感应现象的状态，不符合题意；
C图中探究电流的磁效应，不符合题意；
D图中探究电磁铁磁性强弱的影响因素，不符合题意；
故选A．
（3）目前工业上应用的高精度的电压和电流型传感器有很多就是根据霍尔效应制成的．
答案第1页，共2页
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