人教版物理九年级全一册同步提优训练：20.4　电动机（含答案）

第4节　电动机
题组1　磁场对通电导线的作用　　　　　　　
1.(多选)如图所示,闭合开关,导体ab就会运动起来,下列说法正确的是 (　　)
A.电动机是利用这一原理工作的
B.在此过程中,机械能转化为电能
C.此实验说明磁场对通电导体有力的作用
D.同时改变电流方向和磁场方向,可以改变导体ab的运动方向
2.[2021·无锡] 用如图所示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
3.[2020·广州] 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
4.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,将一根导体棒ab置于蹄形磁体的两极之间。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,将图中磁体的N、S极对调,再闭合开关,会发现导体棒ab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,会发现导体棒ab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)如图果同时改变磁场方向和电流方向,　　　　(选填“能”或“不能”)确定受力方向与磁场方向或电流方向是否有关。
题组2　电动机的基本构造和工作原理　　　　　　　
5.要使直流电动机的转速变大,下列采取的措施不能实现的是 (　　)
A.增大线圈中的电流
B.更换电压较高的直流电源
C.将磁体的两极对调
D.再增加一个磁体,使该磁体的磁场与原有的磁场方向一致
6.关于直流电动机线圈中的电流方向和外部电路中的电流方向,下列说法正确的是 (　　)
A.线圈中的电流方向是变化的,外部电路中的电流方向是不变的
B.线圈中的电流方向是不变的,外部电路中的电流方向是变化的
C.线圈中的电流方向和外部电路中的电流方向都是不变的
D.线圈中的电流方向和外部电路中的电流方向都是变化的
7.在物理实验课上,小明想观察直流电动机模型的工作情况,将其接入电路,各部分连接完好,结果电动机却不工作,他用手轻轻地碰了一下线圈后,直流电动机模型开始正常转动,其不工作的原因可能是 (　　)
A.直流电动机的铜半环与电刷接触不良 B.电源电压太低
C.线圈刚好处于平衡位置 D.线圈中的电流太小
8.[2021·安徽] 如图所示为直流电动机的工作原理图。线圈abcd处于向右的磁场中,两个铜半环E和F跟线圈两端相连,可随线圈一起转动,两半环中间断开,彼此绝缘;A和B是电刷,它们分别跟两个半环接触,使电源和线圈组成闭合电路,在图示位置,电流沿dcba流过线圈,dc边受到磁场的作用力向下,则 (　　)
A.线圈在图示位置时,ab边受到磁场的作用力向下
B.线圈由图示位置转过180°时,电流沿dcba流过线圈
C.线圈由图示位置转过180°时,dc边受到磁场的作用力向下
D.线圈由图示位置转过180°时,ab边受到磁场的作用力向下
9.[2021·广州] 如图甲所示,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
10.如图所示,“E、F”部件我们称之为　　　　,它的作用是当线圈刚越过平衡位置时,能自动改变　　　　　　　　　　　　,从而实现通电线圈在磁场中的连续转动。
11.[2020·烟台] 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,这就是简易的　　　　(选填“发电机”或“电动机”),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　　　　(选填“相同”或“相反”)。
12.甲为一台简易电动机,它由一节旧电池、小块钕磁体和线框组成,磁体吸在电池下端,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,磁体上端为　　　　(选填“N”或“S”)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　　　　(选填“向外”或“向里”),线框在转动过程中将　　　　能转化为　　　　能。
　安装电动机模型时,电动机不转的原因可能有:(1)线圈处于平衡位置;(2)电刷与换向器接触不良;(3)电路中电流太小;(4)磁体的磁性不够强;(5)转子受到的摩擦力太大。
题组3　通电导体在磁场中受力的应用　　　　　　　
13.如图所示是实验室电流表的内部结构图,处在磁场中的线圈有电流通过时,线圈会带动指针一起偏转。线圈中电流越大,指针偏转角度就越大。关于该现象,下列说法正确的是 (　　)
A.该电流表是利用电流的磁效应工作的
B.线圈中有电流通过时,把机械能转化为电能
C.改变线圈中的电流方向,指针的偏转方向不会改变
D.线圈中电流越大,指针所受磁场力就越大
14.如图所示,电动平衡车是一种新型交通工具,被广大青少年所喜爱。中与电动平衡车驱动前行的原理相同的是 (　　)
15.动圈式扬声器,俗称喇叭,它主要由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆等构成,如图所示。当线圈中通有大小和方向反复变化的电流时,线圈会发生振动,线圈的振动会带动纸盆振动,于是扬声器就发出声音。动圈式扬声器工作时将　　　　能转化为　　　　能,它与电动机的工作原理　　　　(选填“相同”或“不相同”);如图果线圈中通入大小和方向都不变的电流,动圈式扬声器　　　　(选填“能”或“不能”)正常工作。
16.[2020·常州] 某校刚刷完地坪漆的地下室内,弥漫着刺鼻的油漆味。为加快排出易燃、有毒气体,兴趣小组设计了如图所示的可调直流排气扇。直流电动机的工作原理
是　　　　。在讨论时,物理老师指出该方案的不足:每当线圈平面转过与磁感线相　　　　(选填“平行”或“垂直”)的位置时,换向器自动改变线圈中电流的方向,电路处于“通路→断路→通路”快速切换状态,极易激发电火花,成为火灾隐患。
17.实验发现,两条平行放置的直导线,当通以相同的电流时相互吸引(如图所示),这是因为电流能够产生磁场,而磁场对电流又有力的作用。我们可以这样分析它的受力,对a导线:通电导线b产生的磁场对它有向右的作用力;对b导线: 　　　　　　　　　　　　　　　。
18.1879年10月,经过对1600多种材料进行几千次试验后,爱迪生制成了第一个可供实用的碳丝灯泡(灯丝由竹丝碳化后制成)。
(1)如图甲所示,当磁体的磁极靠近正在工作的碳丝灯泡时,灯丝上端被磁体吸引,这是因为通电后的灯丝在磁场中受到了　　　的作用。
(2)要从如图甲所示的现象变为图乙中灯丝上端被排斥的现象,可以改变　的方向。
19.如图所示,一束电子自右向左从狭缝里射出,穿过磁场时受到磁场力的作用,而向纸内偏转。
(1)将两个磁极对调后,电子束将　　　　偏转。
(2)磁极位置不变,把电子束换成带正电的粒子束,则此粒子束将　　　　偏转。
(3)将电子束换成不带电的粒子束,则此粒子束将　　　　(选填“发生”或“不发生”)偏转。
答案
第4节　电动机
1. AC　解： 图中为电动机的工作原理,在此工作过程中,电能转化为机械能,A正确,B错误;此实验说明磁场对通电导体有力的作用,C正确;同时改变电流方向和磁场方向,导体ab的运动方向不变,D错误。
2.C　解： 换用磁性更强的蹄形磁体,不会改变铝棒AB的运动方向,故A错误;仅增加AB中的电流强度,不会改变铝棒AB的运动方向,故B错误;将蹄形磁体的N、S极对调,只改变一个影响因素(磁场方向),铝棒AB的受力运动方向改变,故C正确;将铝棒AB换成铜棒,电流方向不改变,导体棒受力运动方向不改变,故D错误。
3.B　解： 由图可知,ab段电流向下,ef段电流向上,cb段电流向上,ed段电流向下,ab段和ed段电流方向相同,受到磁场作用力方向相同,ef段和cb段电流方向相同,受到磁场作用力方向相同。
4.(1)磁场　(2)静止不动　运动　通电　(3)相反　磁场方向
(4)相反　电流方向　(5)不能
解： (1)根据奥斯特实验知:通电导体周围存在磁场。
(2)将一根导体棒ab置于蹄形磁体的两极之间,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)断开开关,将图中磁体的N、S极对调,磁场方向改变,再闭合开关,电流方向不变,会发现导体棒ab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)断开开关,将图中电源的正、负极对调,再闭合开关,导体中电流方向改变,磁场方向不变,会发现导体棒ab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的方向有关。
(5)如图果同时改变磁场方向和电流方向,通电导体在磁场中受力方向不变,不能确定受力方向与磁场方向或电流方向是否有关。
5.C
6.A　解： 直流电动机在工作时,电源提供的是直流电,所以外部电路中的电流方向不变;为使线圈连续转动,必须适时改变线圈中的电流方向,这个任务由换向器来完成,即线圈中的电流方向是变化的。
7.C　解： 在组装直流电动机模型时,我们可以发现,如图果直流电动机的铜半环与电刷接触不良,则线圈中没有电流,因而即使用手轻轻地碰一下线圈,直流电动机模型也不可能正常转动,则A选项是错误的。电源电压太低、线圈中的电流太小,则磁场对通电线圈的作用力太小,用手轻轻地碰一下线圈后电动机模型也不可能正常转动,则B、D选项都是错误的。若线圈刚好处于平衡位置,此时它受平衡力的作用不能转动,用手轻轻地碰一下线圈,使其越过平衡位置,直流电动机模型就能正常转动了,故C选项正确。
8.D　解： 图示位置,电流沿dcba流过线圈,dc边受到磁场的作用力向下,ab边与dc边中电流方向相反,磁场方向不变,所以ab边受到磁场的作用力向上,故A错误;线圈由图示位置转过180°时,ab转到右侧,dc转到左侧,线圈中电流沿abcd流过线圈,故B错误;磁场方向不变,线圈由图示位置转过180°,此时dc边电流方向与图示中dc边电流方向相反,所以dc边受到磁场力的作用方向向上,故C错误;线圈由图示位置转过180°,此时ab边电流方向与图示中ab边电流方向相反,所以ab边受到磁场的作用力向下,故D正确。
9.D
10.换向器　线圈中电流的方向
11.N　电动机　相同
解： 由图可知,电流是从电磁铁的上端流入,下端流出,根据安培定则可知,电磁铁的上端是N极;闭合开关,用手轻推一下线圈,通电的线圈在磁场中由于受到磁力的作用会持续转动,这就是简易的电动机;若只将电源的正负极互换,则电流的方向发生改变,磁场的方向也发生了改变,则受到的磁场力的方向不改变,线圈转动方向会与原来的转动方向相同。
12.N　向外　电　机械　解： 根据图乙可知,在磁体外部,磁感线总是从N极发出,回到S极,则磁体上端为N极;已知磁场对线框左边的作用力垂直于纸面向里,相对于线框左边,线框右边所处磁场方向相反,电流方向相同,则线框右边受到的磁场力垂直于纸面向外,线框在转动过程中将电能转化为机械能。
13.D　解： 通过电流表的内部构造可知电流表的工作原理是通电导体在磁场中受力运动,故A错误;线圈中有电流通过时,电能转化为机械能,故B错误;改变线圈中的电流方向,指针的偏转方向会发生改变,故C错误;电流越大,线圈受到的力越大,指针的偏转幅度越大,这样就可以利用电流表指针的偏转幅度来体现电路中电流的大小,故D正确。
14.C　解： 电动平衡车的电动机工作时,消耗电能,获得机械能,因此将电能转化为机械能,从而获得动力。图A是电磁继电器的应用,故错误;图B说明通电导体周围存在磁场,即电流的磁效应,故错误;图C表明通电导体在磁场中受力而运动,将电能转化为机械能,与电动平衡车驱动前行原理相同,故正确;图D是研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系,故错误。
15.电　机械　相同　不能　解： 当动圈式扬声器的线圈中有方向和大小不断改变的电流通过时,处在磁场中的线圈会受到永久磁体的磁场力的作用而带动纸盆振动产生声音,扬声器工作时,将电能转化为机械能;它与电动机的工作原理相同,当线圈中通以恒定电流时,线圈受到的磁场力恒定,故线圈不会振动,动圈式扬声器不能正常工作。
16.通电线圈在磁场中受力转动　垂直
解： 直流电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动;换向器是在线圈转过平衡位置的一瞬间改变线圈中的电流方向,从而改变线圈的受力方向,使得线圈能够持续转动,平衡位置即为线圈平面与磁感线垂直的位置。
17.通电导线a产生的磁场对它有向左的作用力
解： 由题知,两直导线通以相同方向的电流时相互吸引。
对a导线:通电导线b产生的磁场对它有向右的作用力;
对b导线:通电导线a产生的磁场对它有向左的作用力。
18.(1)磁力　(2)电流或磁场
解： (1)图甲中,当磁体的磁极靠近正在工作的碳丝灯泡时,灯丝上端被磁体吸引,这是因为灯丝中有电流,根据通电导线在磁场中受力的作用可知,灯丝会受到磁场力的作用而偏移。
(2)通电导线在磁场中受力的作用,所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关,所以要想从图甲中灯丝上端被吸引的现象变为图乙中灯丝上端被排斥的现象,可改变电流的方向或磁场的方向。
19.(1)向纸外　(2)向纸外　(3)不发生
解： (1)将两个磁极对调后,可视为电流的方向不变,磁场的方向改变,故电子束偏转方向与原来应相反。(2)磁极位置不变,把电子束换成带正电的粒子束,可理解为磁场的方向不变,电流的方向改变,故粒子束偏转方向与原来应相反。(3)将电子束换成不带电的粒子束,可理解为无电流通过,故粒子束不发生偏转。
电子束在磁场中受到力的作用而发生偏转,其本质是电子束的定向移动可以形成电流,磁场对电流有力的作用。