人教版九年级全一册物理 20.4 电动机 同步习题（含解析）

20.4
电动机
同步习题
一．选择题
1．如图所示，闭合开关，铜棒向右运动，为使开关闭合后铜棒向左运动，下列操作可行的是（　　）
A．换用更细的铜棒
B．将磁体的N、S极对调
C．向右移动滑动变阻器的滑片
D．将电源正、负极和磁体N、S同时对调
2．如图所示为多功能水杯，该自动搅拌杯采用了可拆卸的电机设计，并且水瓶本身采用环保材质，轻便易清洗，独特的锁定机制不会脱落。还内置了充电电池，并且通过USB接口充电。同时它内置的1500mA?h容量电池还可以作为移动电源使用，在紧急情况下能够为你的智能手机充电，延长续航时间。以下分析正确的是（　　）
A．水杯中的电动机利用了电磁感应原理来工作的
B．对内置的1500mA?h
容量电池充电时将化学能转换成了电能
C．杯底的橡胶吸盘是为了增大接触面积从而增大压强
D．磨砂材质的杯盖设计，手感好又防滑，说明表面的粗糙程度越大，摩擦力越大
3．不久的将来，我国航母舰载机起飞将采用自行研制的电磁弹射器，电磁弹射器的弹射车与舰载机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车的导体有强电流通过时，就可以受到磁场强大的作用力，以推动弹射车和舰载机向前运动，获得较大的起飞速度，下图中与电磁弹射器原理相似的是（　　）
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。利用如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．如图为直流电动机的基本构造示意图，闭合开关线圈沿顺时针转动，现要线圈沿逆时针转动，下列方法中可行的是（　　）
A．将电源正负极对调下
B．增加电源电压
C．换用磁性更强的磁铁
D．对换磁极同时改变电流方向
6．如今，电动车已经成为人们常用的代步工具之一，电动车的“心脏”是电动机，它比传统的内燃机效率更高，也更加环保，在如图所示的四个装置中，与电动机工作原理相同的是（　　）
A．
B．
C．
D．
7．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。线圈中的电流越大，指针偏转角度越大，关于该现象，下列说法中正确的是（　　）
A．发电机的原理与该表的工作原理相同
B．电流表中的线圈可以用超导体材料制作
C．该装置中没有磁体，通电后指针依然能偏转
D．线圈中有电流通过时，把机械能转化为电能
8．如图所示，下列描绘物理现象或规律正确的是（　　）
A．甲图中闭合开关后看到的现象称为电磁感应现象
B．乙图展示了电动机的原理
C．丙图也可把拉线开关与灯的位置互换
D．丁图用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒带负电是由于毛皮束缚电子的能力比较强
9．小阳为了探究导体在磁场中产生感应电流的条件，如图所示，在蹄形磁体的磁场中放置一根导线ab，导线ab与开关和电流表组成了闭合回路。下列操作中可以使电流表指针发生明显偏转的是（　　）
A．闭合开关即可
B．闭合开关后，使导线ab在磁场中向右运动
C．闭合开关后，使导线ab在磁场中竖直向上运动
D．闭合开关后，使磁体沿导线ab向前运动
10．小明和小华分别用如图所示的装置研究简易电动机的工作情况，小明将线圈两端的漆全部刮掉，小华只将一端的漆全刮掉，另一端刮掉一半，闭合开关后（有电流通过灯丝，灯就发光），他们看到的现象分别是（　　）
A．小明看到线圈连续转动，灯时亮时灭
B．小华看到线圈连续转动，灯连续发光
C．小华看到线圈左右摆动，灯时亮时灭
D．小明看到线圈左右摆动，灯连续发光
二．填空题
11．通电线圈在磁场中受力的大小与　
　和　
　有关。
12．如图所示，闭合开关，静止的导体棒ab在轨道上向右运动，说明了通电导体在磁场中受到　
　的作用。若将电源的正、负极和磁体的N、S极都对调，则导体棒ab将向　
　运动（选填“左”或“右”）。
13．图甲所示为小东同学探究“通电导体在磁场中受力”的实验电路。他接通电源，观察并记录了图乙所示的（a）（b）（c）三组实验现象：
（a）马蹄形磁体N极在上方，导体棒通入由B至A方向的电流时，受力方向水平向右；
（b）蹄形磁体N极在上方，导体棒通入由A至B方向的电流时，受力方向水平向左；
（c）蹄形磁体S极在上方，通入由B至A方向的电流时，导体棒受力方向水平向左。根据小东所记录的三组实验现象，请你提出一个可探究的科学问题：　
　。
14．如图是小明自制的简易电动机，干电池底部吸有可导电的强磁铁，在干电池的正极D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能一起绕干电池持续转动。
（1）要使线圈能转动起来，除导线框与正极D接触良好外，还必须保证圆环C在转动过程中与强磁铁接触良好。这样做的目的是　
　。
（2）该简易电动机正常转动过程中，主要将电能转化为　
　能。
15．如图1所示，我国未来的航母将采用自行研制的电磁弹射器，电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接，夹板轨道下铺设了一层太阳能电池板且预留有金属线圈，太阳能电池板可以把光能转化成电能，线圈周围就会产生　
　，当弹射车内的导体通以强电流时，舰载机受到强大的推力而快速起飞，此时电能转化为机械能，电磁弹射器工作原理与图2中哪种设备或用电器的工作原理一致　
　。
三．实验探究题
16．如图所示是课本上“通电导线在磁场中受力”的实验示意图。小明同学实际探究时，在电路中连接了一个滑动变阻器。
（1）为了使实验顺利进行，装置中的导体棒应选用轻质的　
　（选填“铁棒”“铝棒）；
（2）小明通过观察导体　
　来判断导体在磁场中的受力方向；
（3）他左右移动滑动变阻器的滑片，发现导轨上的导体ab始终处于静止状态。经检查，全部实验器材均无故障且连接无误，请你猜想通电导体ab在磁场中处于静止的原因是　
　。
17．在研究“磁场对通电导体（电流）有力的作用”实验中。
（1）利用图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在a、b之间接入　
　（选填“灵敏电流计”“电源”或“灯泡”）；若在a、b之间接入　
　（选填“灵敏电流计”“电源”或“灯泡”）可研究“电磁感应现象”。
（2）如图乙、丙中，磁体间磁场的磁感线方向都是从磁体N极水平指向S极，且线圈所处的空间磁场强弱是恒定不变的（也称匀强磁场）。
①图乙中，通电后cd段导线受磁场力的方向为竖直向下，此时，ab段导线所受磁场力的方向是竖直向上，这两个力　
　（选填“是”或“不是”）一对平衡力。
②图丙中的线圈可以持续转动，是在外部加装了　
　，该装置能使线圈平面刚处于　
　（选填“平行磁感线”“垂直磁感线”或“任一”）位置时，自动改变线圈中的电流方向。
18．探究“通电导体在磁场中受力与什么因素有关”的实验，如图所示。
（1）如图甲所示，将导体ab置于蹄形磁铁的两极之间，闭合开关，导体a向左运动，说明磁场对　
　导体有力的作用。
（2）仅将图甲中磁铁的N、S极对调，闭合开关，导体ab向右运动，说明导体在磁场中的受力方向与　
　有关；仅将图甲中电源的正、负极对调，导体ab向右运动，说明导体ab在磁场中的受力方向与　
　有关。
（3）将导体换成线圈放入磁场中，如图乙所示，闭合开关，线圈不能持续转动，是因为线圈越过了平衡位置以后，受到磁场的力要　
　它的转动。为了使线圈持续转动下去，可以通过每半周改变电流的方向或改变　
　的方向，生活中的电动机一般是通过换向器改变　
　的方向让线圈持续转动起来的。
参考答案
一．选择题
1．解：
A、换用更细的铜棒，使电阻变大电流变小，但不能改变受力的方向，故A错误；
B、将磁体的N、S极对调，磁场方向改变，则通电导体的受力方向改变，铜棒向左运动，故B正确；
C、向右移动滑动变阻器的滑片，只能改变电流的大小，不能改变电流的方向，故C错误；
D、将电源正负极对调，同时将磁体磁极对调，影响磁场力方向的两个因素同时改变，则通电导体的受力方向不变，铜棒仍然向右运动，故D错误；
故选：B。
2．解：A、电动机是利用通电导体在磁场中受到力的作用原理工作的，故A错误；
B、对内置的1500mA?h
容量电池充电时将电能转化为化学能，故B错误；
C、杯底的橡胶吸盘是利用大气压的作用，故C错误；
D、杯盖设计成磨砂材质，是通过让接触面变粗糙来增大摩擦力，即表面的粗糙程度越大，摩擦力越大，故D正确。
故选：D。
3．解：
由题意可知，电磁弹射器的弹射车与舰载机的前轮连接，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，由此可知其原理是通电导体在磁场中受力而运动。
A、电磁铁通电后具有磁性，使小磁针发生偏转，这是电流的磁效应，故A错误；
B、图中有电源，属于电动机原理，是利用通电导体在磁场中受力而运动的原理工作的，故B正确；
C、该装置中无电源，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动就会产生感应电流，是探究电磁感应现象的装置，故C错误；
D、该装置为奥斯特实验，说明电流的周围存在磁场，故D错误。
故选：B。
4．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。
故选：B。
5．解：
A、闭合开关线圈沿顺时针转动，现要线圈沿逆时针转动，就要改变线圈的受力方向，即改变电流方向或改变磁场方向。将电源正负极对调，就可以改变电流方向，故A符合题意；
B、增加电源电压，只能增大电流改变线圈的转速，而不能改变转动方向，故B不合题意；
C、换用磁性更强的磁铁，只能改变线圈的转速，而不能改变线圈的转动方向，故C不合题意；
D、对调磁极同时改变电流方向，那么线圈的受力方向与原来相同，故D不合题意。
故选：A。
6．解：电动机是利用通电导体在磁场里受力运动的原理制成的。
A、图中装置中含有电磁铁，是电流的磁效应，与电动动机的原理不同，故A不符合题意；
B、图中是电磁铁，是利用电流的磁效应工作的，与电动机的原理不同，故B不符合题意；
C、图中闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中产生感应电流，是电磁感应现象，是发电机的原理图，与电动机的原理不同，故C不符合题意；
D、图中有电源，通电导体在磁场中受力运动，是电动机的原理，故D符合题意。
故选：D。
7．解：A、通过电流表的内部构造显示电流表的制成原理：通电线圈在磁场中受力而转动，发电机是利用电磁感应原理制成的，工作原理不同；故A错误；
B、电流表中的线圈可以用超导体材料制成；故B正确；
C、该装置中如果没有磁体，通电线圈不会受到磁力作用，指针不会偏转；故C错误；
D、线圈中有电流通过时，消耗电能，得到机械能和内能，是电能转化为机械能和内能；故D错误。
故选：B。
8．解：
A、甲图是奥斯特实验，说明通电导体周围有磁场，故A错误；
B、图中由电源，是电动机的原理图，是根据通电导体在磁场中受力运动的原理制成的，故B正确；
C、从安全用电的角度分析，把拉线开关接在灯和火线之间更能保证用电安全，故C错误；
D、用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒的原子核束缚核外电子本领强、夺得电子，因有了多余电子带负电，毛皮的原子核束缚核外电子的本领弱，就会失去电子，因缺少电子带正电。故D错误；
故选：B。
9．解：A、电路闭合，导体不切割磁感线，不能产生电流，故A错误；
B、闭合开关后，使导线ab在磁场中向右运动，导体切割磁感应线运动，灵敏电流表的指针发生偏转，能产生感应电流。故B正确；
CD、闭合开关后，使导线ab在磁场中竖直向上运动，使磁体沿导线ab向前运动，都没有做切割磁感线运动，不能产生感应电流；故CD错误；
故选：B。
10．解：
小华将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮半周，这样在一个半周内受到磁场的力的作用为转动，另一个半周没有电流通过，不受磁场力的作用，利用惯性转动，这样才能使线圈在磁场中持续转动下去，灯时亮时灭，故BC错误；
小明把两端的漆皮都刮掉，线圈每转过半圈，受力方向发生变化，会来回摆动，但电路中有持续的电流，灯泡会持续发光，故A错误，D正确。
故选：D。
二．填空题
11．解：通电线圈在磁场中受力的大小与电流的大小和磁场的强弱有关。
故答案为：电流的大小；磁场的强弱。
12．解：
闭合开关，静止的导体棒ab在轨道上向右运动，说明通电导体在磁场中受到力的作用。
若只将电源的正、负极对调，改变了电流方向，则导体棒ab的运动方向改变，所以导体棒ab将向左运动；若只将蹄形磁铁的N、S极对调，改变了磁场方向，则导体棒ab的运动方向改变，所以导体ab棒将向左运动，但将电源的正、负极和磁体的N、S极都对调，导体棒ab运动方向不变，仍向右运动。
故答案为：力；右。
13．解：
由（a）（b）两图可知，磁场方向不变，电流方向改变，通电导体在磁场中受到力的方向改变，故可以提出问题：通电导体在磁场中受力的方向与导体中的电流方向是否有关？
由（a）（c）两图可知，电流方向不变，磁场方向改变，通电导体在磁场中受到力的方向改变，故可以提出问题：通电导体在磁场中受力的方向与磁场的方向是否有关？
故答案为：通电导体在磁场中受力的方向与导体中的电流方向是否有关？（通电导体在磁场中受力的方向与磁场的方向是否有关？）。
14．解：（1）干电池底部吸有强磁铁，周围存在磁场，导线框B上端与正极D相连，下端与套在强磁铁上导电圆环C连接，使得右端成为闭合电路，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；
（2）自制的简易电动机是根据通电导体在磁场中受力而转动的原理制成的，工作时将电能转化为机械能。
故答案为：（1）使干电池的正极D、导线框B侧以及套在强磁铁上导电圆环C成为闭合电路；
（2）机械。
15．解：太阳能电池板可以把光能转化成电能，线圈通电后，线圈周围就会产生磁场；
由题意可知，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，由此可知其原理是通电导体在磁场中受力而运动。
A、电铃是利用电流的磁效应来工作的，故A不符合题意；
B、手摇发电机的工作原理是电磁感应现象，故B不符合题意；
C、电风扇的主要部件是电动机，是利用通电导体在磁场中受力而运动的原理工作的，故C符合题意；
D、电磁起重机是利用电流的磁效应来工作的，故D不符合题意。
故选：C。
故答案为：磁场；C。
三．实验探究题
16．解：（1）探究磁场对电流作用时，因为磁体能够吸引磁性材料，因此通电导体不能为磁性材料，故不能选择铁棒进行实验，而是铝棒；
（2）因为导体在磁场中的受力方向与电流方向和运动方向有关，而电流方向是一定的，因此通过观察导体的运动方向来判断导体在磁场中的受力方向；
（3）影响磁场力大小的因素是：电流的大小，磁体磁性的强弱；
在探究磁场对通电导体的作用时，闭合开关后，发现导轨上的导体ab始终处于静止状态，可能是蹄形磁体磁性太弱，也可能是电源电压较低、电流太小，导致磁场力过小；还可能是导体ab质量太大，压力大，导致磁场力小于最大静摩擦力。
故答案为：（1）铝棒；（2）运动方向；（3）通电导体的质量太大，磁场力小于最大静摩擦力。
17．解：
（1）因为通电导体在磁场中受力会运动，观察图甲可知缺少一个电源，因此利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在“a”、“b”之间接入电源；
电磁感应现象是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生感应电流的现象，将机械能转化为电能，不需要电源；为了实验现象明显，利用灵敏电流计显示是否有电流产生，而不选用灯泡，故选用灵敏电流表；
（2）①在乙图中，通电后cd段导线受磁场力的方向为竖直向下，此时，ab段导线所受磁场力的方向是竖直向上，这两个力不是一对平衡力，这是因为这两个力不作用在一条直线上；
②图丙中的线圈可以持续转动，是在外部加装了换向器。当通电线圈所在平面与磁感线垂直时（平衡位置），它能自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续转动。
故答案为：（1）电源；灵敏电流计；
（2）①不是；②换向器；垂直磁感线。
18．解：（1）将一根导体ab置于蹄形磁铁的两极之间，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；
（2）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；
仅将图甲中磁铁的N、S极对调，闭合开关，导体ab向右运动，说明导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关；
仅将图甲中电源的正、负极对调，导体ab向右运动，说明导体ab在磁场中的受力方向与电流的方向有关；
（3）由图乙知，ab边受到向上的力，线圈越过了平衡位置以后，受到磁场的力的方向与运动方向相反，要阻碍线圈的转动，为了使线圈持续转动下去，可以通过每半周改变电流的方向或改变磁场的方向，生活中的电动机一般是通过换向器改变电流的方向让线圈持续转动起来的。
故答案为：（1）通电；（2）磁场方向；
电流方向；（3）阻碍；磁场；电流。