第十七章 电动机与发电机 综合素质评价卷（含答案）沪粤版物理九年级下册

第十七章综合素质评价
一、选择题(每小题3分，共21分)
1．下列应用中，将机械能转化为电能的是(　　)
A．动圈式话筒 B．抽水机 C．电风扇 D．电炉
2．如图是我国自主研发的电磁发射器，它是利用磁场对电流的作用把弹丸发射出去，下列设备中与电磁发射器的工作原理相同的是(　　)
3．安装一台直流电动机模型，接入实验电路后能正常转动，如果分别做下述调整，其中能改变直流电动机转动方向的是(　　)
(1)对调直流电动机的磁铁两极 (2)改变线圈中的电流方向
(3)调节滑动变阻器，改变电流的大小
(4)同时对调磁铁的两极和电源的正、负极
A．(1)(2) B．(1)(3) C．(2)(3) D．(1)(4)
4．要使直流电动机的转速加快，下列采取的措施不可靠是(　　)
A．增大线圈中的电流 B．更换电压较高的直流电源
C．将磁铁的两极对调
D．再增加一个磁铁，使该磁铁的磁场与原有的磁场方向一致
5．现代电动汽车为了节能，都安装了能量回收装置，在汽车刹车时，将机械能转化为电能，为汽车提供后续的能量，下列四个装置中与此原理相同的是(　　)
6．如图甲所示是某科研单位设计的振动发电装置，它由一个辐向形永久磁铁和一个套在辐向形永久磁铁槽中的线圈组成，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(如图乙所示)。外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过小灯珠。关于此发电装置，以下说法不正确的是(　　)
A．该装置是利用电磁感应制成的
B．该装置是将机械能转化为电能
C．小灯珠中流过的电流是直流电
D．小灯珠中流过的电流是交流电
7．关于电磁现象，下列说法不正确的是(　　)
A．图甲说明通电导线周围存在磁场
B．图乙为手摇发电机，它的原理是电磁感应
C．图丙可以说明电流表的工作原理
D．图丁中导体ab在磁场中做切割磁感线运动时，灵敏电流计指针会发生 偏转
二、填空题(每空1分，共21分)
8．电动机的主要部件是________和________，它利用________________________的原理使线圈转动。
9．在电磁感应现象中，闭合电路中的部分导体在________中做______________运动，导体就产生了电流，这种电流叫____________。
10．在电磁感应现象中，导体中的电流方向跟________方向和________方向有关，若将这两个方向同时反向，则导体中的电流方向与原来的方向________(填“相同”或“相反”)。
11．电和磁的关系可以理解为“电生磁”或“磁生电”，下列几个装置都与这一关系有关，它们依次是__________、__________、__________。
12．做如图所示的小实验，用手拨动小风扇叶片，带动转子转动，转动越快，发现小灯泡发光的亮度越________，小风扇居然变成了“发电机”，该实验中________能转化为________能。
13．如图是动圈式麦克风的结构示意图。当你对着它说话或唱歌时，人声带由于________而产生的声音，通过空气传播到膜片，使膜片以及与膜片相连的线圈在磁场中运动，线圈的这种运动能产生随着声音变化而变化的________，线圈在运动中能量的转化情况是________________________。
14．如图是小明同学探究“让线圈转起来”的实验装置图，线圈能转动的原因是________________________，实验中为了使线圈能持续转动，采取的措施是__________________________；此装置就是一台小________机的模型。
三、作图题(共9分)
15．(1)(3分)请将如图所示的器材连接成一个可用来探究电动机的转速与电流大小有关的电路。
(2)(3分)如图所示，“”表示电流垂直纸面向外的通电导线，“”表示电流垂直纸面向里的通电导线。根据图甲中通电导体的受力情况，画出图乙、丙、丁中通电导体受力的方向。
(3)(3分)当开关闭合后，ab段所受到的磁场力的方向如图甲所示。现要让图乙中ab段所受到的磁场力的方向与图甲相反，请在图乙中正确标出磁极的极性以及电源的正、负极。
四、实验题(共18分)
16．(6分)用如图所示的装置进行通电导体在磁场中受力运动的实验，回答下列问题。
(1)把导体ab放在磁场中，接通电源，闭合开关，让电流通过导体ab，会发现导体ab________(填“运动”或“静止”)。
(2)把电源的正、负极对调后接通电路，使通过导体ab的电流方向与原来相反，这时导体ab反方向运动；保持电源的正、负极不变，对调磁体的磁极，使磁场的方向与原来相反，这时导体ab反向运动。由此可以得出，通电导体在磁场中受到力的作用，而且受力的方向跟____________的方向和____________的方向都有关系。
(3)若增加电源电压或增强磁体的磁性，导体的运动速度会________(填“加快”或“减慢”)，这说明导体在磁场中受到力的作用，力的大小跟______________和______________有关。
17．(6分)小明学习了“电与磁”相关知识后，利用如图所示的装置进行实验。
(1)将磁体向下插入螺线管中时灵敏电流计的指针向左偏转，由此可知：电路中有____________产生，这个现象叫做____________现象。
(2)将磁体的N、S极对调后，再次将磁体向下插入螺线管中，灵敏电流计的指针向________(填“左”或“右”)偏转。
(3)要使灵敏电流计的指针摆动角度变大，可采取的方法是________________________________(写一种即可)。
(4)若磁体在螺线管上方从左向右移动，灵敏电流计的指针________(填“会”或“不会”)偏转。
(5)该装置揭示的原理可应用于学校广播系统中的__________(填“扬声器”或“动圈式话筒”)。
18．(6分)LED灯具有单向导电性，如图甲所示，当电流从“＋”极流入时，LED灯会发光，当电流从“－”极流入时，LED灯不发光。小敏想用LED灯来探究“感应电流的方向与哪些因素有关”，于是将两个相同的LED灯反向并联后接到线路中，与线圈构成闭合电路，并进行了如下实验操作：
①将条形磁体N极朝下，在线圈上方高20 cm处自由释放(如图乙所示)，磁体落入线圈中，记录LED灯发光情况；
②再将条形磁体S极朝下，同样位置自由释放(如图丙所示)，记录LED灯发光情况，结果如表所示。
实验序号 磁体朝向 磁体运动方向 LED灯状态
① S上N下 向下 A灯发光，B灯不发光
② S下N上 向下 A灯不发光，B灯发光
(1)实验中，将两个相同的LED灯反向并联的目的是_______________________。
(2)通过上述实验步骤，小敏认为自己已经完成实验，并能得出实验结论，你认为小敏的实验过程是否合理，并说明理由：____________________________
________________________________________________________________。
(3)小敏通过反思并改进实验过程，后续实验结果与上表相同，则可以得出的结论是_____________________________________________________________
______________。
五、计算题(共14分)
19．(7分)目前有的地方出现了共享电动汽车，这种新型低碳的交通工具，深受市民的喜爱。某品牌电动汽车的部分参数如表所示。
电池容量(kW·h) 22
车载充电器输入电压(V) 220
车载充电器输入电流(A) 16
电能转化为机械能的效率 70%
(1)如图所示，租车时，租赁者只要将租车卡靠近电动汽车上的感应器，感应器即能读取卡中的信息，将车解锁。刷卡所用的原理是____________________。
(2)根据表中的数据，将消耗完电能的电池充满电，理论上需要多长时间？
(3)上述电动汽车充满电后，在水平地面上匀速直线行驶的最大距离为 140 km，则行驶时该车受到的阻力为多少牛？
20．(7分)现在电动自行车、电动汽车逐渐普及，它们都采用电动机来获得动力。某直流电动机的铭牌上标有“220 V　5.5 kW”，电动机线圈的电阻为0.4 Ω。
(1)电动机的工作原理是什么？
(2)该电动机正常工作1 h消耗多少电能？电动机线圈产生多少热量？
(3)在工作过程中，电动机因故障卡住无法转动，很快就闻到焦煳味道，请你从能量转化角度解释这个现象。
六、综合题(共17分)
21．(5分)如图甲所示，通电导体a、b固定不动。
(1)已知左磁体对a的作用力的方向为水平向右，则右磁体对b的作用力的方向应为水平向________(填“左”或“右”)。
(2)把磁场及电流方向改为图乙所示，则左磁体对a的作用力Fa的方向为水平向________(填“左”或“右”)，右磁体对b的作用力Fb的方向为水平向________(填“左”或“右”)；请写出一种可以使Fa与Fb方向相同的方法__________________。
(3)如图丙所示，导体a是闭合电路的一部分(图中的“”为导线a的剖面图)。以下选项中能让a在磁场中竖直方向上下运动时产生感应电流的有________(填字母)。
22．(6分)小郑使用电流表测量通过小灯泡的电流，连接的实验电路如图甲所示。
(1)按照操作规范应将电流表________联接入电路。如果不能估计电流大小，他应把导线a接到电流表标有________(填“－”“0.6”或“3”)的接线柱上，通过开关来试触并观察。
(2)闭合开关后，他观察到小灯泡正常发光，而电流表指针偏转角度很小，对于该现象，下列分析合理的是________(填字母)。
A．可能某处导线断了 B．可能电流表烧坏
C．电流表的量程过大 D．电源短路
(3)某次测量中，小郑不小心将电流表的正、负接线柱接反了，造成电流表的指针反向偏转，为弄清原因，他查看了说明书，表头结构示意图如图乙所示，他作出如下分析：当反接时，电流方向改变，磁场对通电线圈的作用力方向改变，带动指针反偏，你认为小郑的上述分析_______(填“有”或“没有”)道理。
23．(6分)电与磁之间存在着相互联系，彰显物理现象的对称、统一之美。
(1)如图甲所示，将小磁针放在南北方向的直导线正下方，小磁针静止，N极指向北。如图乙所示，让导线触接电源，小磁针的N极向纸外偏转。断开连接后，小磁针恢复到图甲位置。如图丙所示，将电源正、负极对调，让导线再次触接电源，小磁针的N极向纸内偏转，实验表明：
①通电导线周围存在磁场，且磁场的方向与__________有关。
②断开电源后，小磁针恢复到图甲位置，这是因为小磁针受到了__________的作用。
③若把图甲中的小磁针换成直导线并通电。推测：两条通电导线之间________(填“有”或“没有”)相互作用力，根据是________(填字母)。
A．电磁感应现象 B．磁场对电流的作用
(2)如图丁是手机无线充电的原理简化图。当充电器线圈接通电源之后，该线圈就会产生一个磁场，当手机放在充电器上的时候，手机中的线圈就会产生感应电流，实现无线充电。
①要增大手机线圈中产生的感应电流，可以采用的方法是_______________。(说出一条)
②与传统方式相比，这种充电方式的优点是___________________________。(说出一条)
答案
1．A
2．D　【点拨】发电机是根据电磁感应的原理制成的，故A不符合题意；电铃的主要装置是电磁铁，主要利用了电流的磁效应，故B不符合题意；司南静止时指南北是因为受到了地磁场的作用，故C不符合题意；电动机的原理是通电导体在磁场中受力而运动，即磁场对电流的作用，故D符合题意。
3．A　4．C
5．C　【点拨】由题意可知，汽车刹车时的能量回收装置是利用电磁感应原理工作的，其工作时闭合电路中的线圈做切割磁感线运动，电路中产生感应电流，将机械能转化为电能。A中将通电导线靠近小磁针后，小磁针会发生偏转，说明电流周围有磁场，是电流的磁效应，故A不符合题意；电铃的主要部件是电磁铁，是利用电流的磁效应工作的，故B不符合题意；对着动圈式话筒说话，声波引起膜片振动，会带动线圈做切割磁感线运动，电路中产生感应电流，将机械能转化为电能，其原理是电磁感应，故C符合题意；动圈式扬声器工作时，通电线圈在磁场中受到力振动，将电能转化为机械能而发声，故D不符合题意。
6．C　【点拨】由图甲可知，当线圈振动时，线圈做切割磁感线运动，电路中产生电流，故该装置是利用电磁感应的原理制成的，故A正确；该装置是通过线圈运动而产生电能的，即消耗机械能，产生电能，故该装置是将机械能转化为电能的装置，故B正确；由于线圈的运动方向是改变的，故在线圈中的感应电流的方向也是改变的，故小灯珠中流过的电流是交流电，故C错误，D正确。
7．D　【点拨】图丁中开关没有闭合，不是闭合电路，则导体ab在磁场中做切割磁感线运动时，灵敏电流计指针不会发生偏转，故D错误。
8．定子；转子；通电导体在磁场中受到力的作用
9．磁场；切割磁感线；感应电流
10．导体运动；磁场；相同
11．电生磁；磁生电；电生磁
12．亮；机械；电
13．振动；电流；机械能转化为电能
14．通电导体在磁场中受到力的作用；将线圈一端绝缘漆全刮掉，另一端刮掉半圈；电动
15．【解】(1)如图所示。(电路图符合题意即可)
(2)如图所示。
【点拨】通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向与电流方向、磁场方向都有关，当电流方向或者磁场方向改变时，受力方向改变。图甲中导体受力方向向右。乙相对甲而言， 磁场方向发生了改变，电流方向不变，导体受力方向改变，向左；丙相对甲而言，磁场方向不变，电流方向改变，则导体受力方向改变，向左；丁相对甲而言，电流方向、磁场方向都发生了改变，则导体受力方向不变，向右。
(3)如图所示。
或
16．(1)运动　(2)电流；磁场　(3)加快；电流的大小；磁场的强弱
17．(1)感应电流；电磁感应　(2)右　(3)增大导体切割磁感线的速度(或换用磁性更强的磁体)　(4)会　(5)动圈式话筒
【点拨】(2)产生的感应电流的方向与导体切割磁感线的方向和磁场方向有关，当其中一个方向改变时，感应电流方向发生改变。将磁体的N、S极对调后，即磁场的方向改变了，再次将磁体向下插入螺线管，产生的感应电流方向发生改变，故灵敏电流计的指针向右偏转。(3)要使灵敏电流计的指针摆动角度变大，即要使产生的感应电流变大，可增大导体切割磁感线的速度(或换用磁性更强的磁体)。(4)若磁体在螺线管上方从左向右移动，根据相对运动的知识可知，相当于磁体不动，螺线管从右向左移动，因此闭合电路一部分导体切割了磁感线，会产生感应电流，故灵敏电流计的指针会偏转。(5)扬声器的工作原理是通电导体在磁场中受力运动；动圈式话筒是利用电磁感应的原理制成的，故该实验装置揭示的原理可应用于学校广播系统中的动圈式话筒。
18．(1)便于判断感应电流的方向　(2)不合理，一组实验具有很大的偶然性，实验中应改变磁极方向进行多次实验，避免偶然性，寻找普遍规律　(3)感应电流的方向与磁场方向有关　【点拨】(1)LED灯具有单向导电性，电路中的电流方向不同时，A、BLED灯的发光情况不同，所以实验中选用LED灯是为了便于判断感应电流的方向。(2)不合理，因为一组实验具有很大的偶然性，实验中应改变磁极方向进行多次实验，避免偶然性，寻找普遍规律。(3)结合表格数据和图示可知，磁体S极在上，N极在下，向下切割磁感线时，A灯亮；磁体S极在下，N极在上，向下切割磁感线时 ，B灯亮，说明磁场方向发生改变，电流方向改变，故可以得出的结论是感应电流的方向与磁场方向有关。
19．【解】(1)电磁感应
(2)P输入＝UI＝220 V×16 A＝3 520 W＝3.52 kW，
t＝＝＝6.25 h。
(3)W电＝22 kW·h＝22×3.6×106 J＝7.92×107 J
W机＝W电×70%＝7.92×107 J×70%＝5.544×107 J，电动汽车在水平地面上匀速直线行驶，阻力与牵引力是一对平衡力，则阻力大小
f＝F＝＝＝396 N。
20．【解】(1)通电导体在磁场中受到力的作用。
(2)电动机消耗的电能
W＝Pt＝5.5 kW×1 h＝5.5 kW·h＝5.5×3.6×106 J＝1.98×107 J，
由P＝UI可得，通过电动机的电流
I＝＝＝25 A，
由焦耳定律可得，电动机线圈产生的热量
Q＝I2Rt＝(25 A)2×0.4 Ω×1×3 600 s＝9×105 J。
(3)电动机因故障卡住无法转动，电能无法转化为机械能。消耗的电能全部转化为内能，因此产生大量的热，使线圈的温度迅速升高。
21．(1)左　(2)右；左；改变a或b的磁场方向　(3)ABC
【点拨】(1)已知左磁体对a的作用力的方向为水平向右，右磁体中b的电流方向与a的电流方向相反，磁场的方向相同，所以右磁体对b的作用力的方向应为水平向左。(2)把磁场及电流方向改为图乙所示，与图甲相比，通过a的电流的方向相反了，磁场的方向也相反了，则左磁体对a的作用力的方向不变，Fa为水平向右；与图甲相比，通过b的电流的方向相反了，磁场的方向也相反了，则右磁体对b的作用力的方向不变，Fb为水平向左；若要使Fa与Fb方向相同，可以改变a或b的磁场方向。(3)由各选项的图可知，a在A、B、C中上下运动时，都会切割磁感线，能产生感应电流；a在D中上下运动时，磁感线的方向与a运动的方向相同，没有切割磁感线，不能产生感应电流。
22．(1)3　(2)C　(3)有
23．(1)①电流方向　②地磁场　③有；B　(2)①增大充电器线圈中的电流(合理即可)　②无线充电方便(合理即可)
【点拨】(1)①根据甲、乙、丙三图可知，触接电源后，小磁针发生偏转说明通电导线周围存在磁场，当电流方向改变时，小磁针偏转方向也改变，说明磁场的方向与电流方向有关。②断开电源后，小磁针静止时，N极指向北，是因为受地磁场作用。③若把图甲中的小磁针换成直导线并通电，通电导线周围存在磁场。根据磁场对电流的作用可知，两条通电导线之间有相互作用力。(2)①增大充电器线圈中的电流，或让两个线圈靠近，或增加手机线圈匝数，都可以增大手机线圈中产生的感应电流。②和传统充电相比，无线充电不需要数据线，避免了多种充电接口，所以充电方便、兼容性强、可以一对多进行充电。