沪科版九年级全册物理 17.3科学探究：电动机为什么会转动 同步练习（含解析）

17.4科学探究:电动机为什么会转动
同步练习
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．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．
3．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
4．如图所示的实验装置可以用来研究（　　）
A．影响通电导线受到的磁场力大小的因素
B．影响通电导线受到的磁场力方向的因素
C．导线在磁场中怎样运动才能产生感应电流
D．影响通电导线周围产生的磁场强弱的因素
5．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．
6．如图示为汽车启动原理图。汽车启动时，需将钥匙插入钥匙孔并旋转（相当与接通电路）。下列有关说法错误的是（　　）
A．启动后通电螺线管产生磁性
B．启动后通电螺线管F端的磁极为N级
C．电动机是利用电磁感应原理制成的
D．工作时通电螺线管两端电压与电动机两端电压不同
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．将如图甲所示的铜线框上方的尖端挂在电池的正极，并保持良好接触，下端的两个弧形导线头分别压在磁钢柱的前后两侧，且始终与磁钢柱接触良好，磁钢柱吸附在电池底部的负极上，制成如图乙所示的小玩具，铜线框由静止释放后会转动起来，关于该现象，下列说法正确的是（　　）
A．它的原理与发电机原理相同
B．若将磁体的磁极对调，铜线框中电流的方向会改变
C．若将磁体的磁极对调，铜线框的转动方向将会改变
D．若下端有一个导线头与磁钢柱接触不良导线框不可能转动
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．如图是灵敏电流计的内部结构图，下列选项中与其工作原理相同的是（　　）
A．
B．
C．
D．
二．填空题
11．如图电路，闭合开关，能看到蹄形磁铁中的金属棒AB运动起来，说明有电能转化为　
　能。若只改变电路中电流的方向，AB的运动方向将　
　（选填“改变”或“不改变”）。
12．如图所示，用两根橡皮筋悬挂的均匀金属棒水平处于磁场中，当棒中通以由A→B向的电流时，金属棒静止，橡皮筋都刚好处于松弛状态（导线对金属棒的作用力忽略不计），此时金属棒受到的磁场力方向为　
　。若要使橡皮筋处于拉伸状态，在不人为对棒施力，并且不改变磁场的条件下，小明提出可以断开电流或者　
　电流大小（选填“增大”或“减小”），除此以外，还可以用什么方法：　
　。
13．通电直导线在磁场中受到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，让磁感线垂直穿过掌心，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直导线所受磁场力的方向，如图甲所示。请你判断：图乙中的线圈是　
　（选填“顺时针”或“逆时针”）转动的。
14．某同学利用如图所示的装置进行探究。他进行了如下操作：①断开开关，将金属导体棒ab静止放置在磁场中两根平行的金属导轨上：②闭合开关，电流通过导体棒ab，ab向右运动：③只将磁体的磁极对调，闭合开关，导体棒ab向左运动。该同学探究的问题　
　。
15．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　
　对通电导体有力的作用，若只将电源的正、负极对调，则导体棒ab将向　
　运动（选填“左”或“右”）；若只将蹄形磁铁的N、S极对调，则导体棒ab将向　
　运动（选填“左”或“右”）。
三．实验探究题
16．小虎用如图所示装置“探究通电导体在磁场中的受力情况”。
（1）要探究导体受力方向是否与电流方向有关，则实验时应保持　
　方向不变，改变　
　并观察导体棒ab的运动情况。
（2）如果将实验装置中的电源换成　
　，可以探究发电机的工作原理。
17．如图甲所示是探究通电导体在磁场中受力情况的实验装置。
（1）实验中ab用铜棒而不用橡胶棒的原因是　
　。
（2）闭合开关，观察到ab向右运动，这说明通电导体在磁场中会受到　
　的作用。
（3）将直导线缠绕在纸筒上制成螺线管连入电路，闭合开关，自由转动的小磁针静止时处于图乙所示的位置，请在图乙中标出通电螺线管中的电流方向和磁感线的方向。
18．如图所示，图甲是课本上“通电导线在磁场中受力”的实验示意图，小科同学实际探究时，在电路上连接了一个滑动变阻器，实验记录如下表：
序号
磁场方向
ab电流方向
ab运动方向
1
向下
无电流
静止不动
2
向下
由a向b
向左运动
3
向上
由a向b
向右运动
4
向下
由b向a
向右运动
（1）乙图中小科在电路中接入滑动变阻器的作用是　
　。
（2）比较实验2和3，说明通电导线在磁场中受力方向与　
　有关，比较　
　实验说明通电导线在磁场中受力方向与电流方向有关。
（3）小科想在甲图的基础上对实验进行改造，来探究影响感应电流方向的因素，为了观察到明显的实验现象，他要把图甲中的电源换成图丙中的　
　。
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：
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。
3．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。
4．解：
由图可知，电路中有电源、磁体、开关、导体棒ab，闭合开关后，通电导体棒ab在磁场中会受到磁场力的作用而运动；实验中可以改变电流方向、磁场方向（调换电源正负极或磁极），可以探究影响通电导线受到的磁场力方向的因素，故B正确；
根据实验器材可知，无法改变磁场强弱、电流大小，所以无法探究影响通电导线受到的磁场力大小的因素，故A错误；
该实验与电磁感应现象无关；由于无法改变电流大小，也不能检测磁场的强弱，所以也不能探究影响通电导线周围产生的磁场强弱的因素，故CD错误；
故选：B。
5．解：A、图中是奥斯特实验的装置图，说明了通电导体周围存在磁场，故A不符合题意；
B、当闭合开关后，通电导体在磁场中受力运动，是电动机的原理，故B符合题意；
C、图中没有电源，当导体在磁场中做切割磁感线运动时，电流表的指针会发生偏转，说明会产生感应电流，这是电磁感应现象，是发电机的原理，故C不符合题意；
D、图为探究电磁铁的磁性与线圈匝数关系的实验图，故D不符合题意。
故选：B。
6．解：A、当接通电路时，线圈中有电流，通电螺线管产生磁场，具有磁性，故A正确；
B、当接通电路时，通电螺线管电流从上端流入，下端流出，利用安培定则可以判断E端为S极，F端为N极，故B正确；
C、电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，故C错误；
D、由图可知通电线圈电压由一个电源提供，而电动机的电压由两个电源串联提供，因此两者电压不同，故D正确。
故选：C。
7．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．解：
A、铜线框由静止释放后，由于铜线中有电流通过，铜线在磁场中受到力的作用，会转动起来，和电动机的原理是相同的，故A错误；
B、电流是从电源的正极出来，经过导线后回到电源的负极，电流方向与磁场的方向无关，故B错误；
C、若将磁体的磁极对调，则导线在磁场中受到力的方向会发生改变，即铜线框的转动方向将会改变，故C正确；
D、若下端有一个导线头与磁钢柱接触不良，但另一条导线仍然受到磁力的作用，仍然会转动，故D错误。
故选：C。
9．解：如图磁场方向相同，电流方向相同，通电导体的受力方向相同，
abfe段和bcde段并联的电源上，所以ab电流向下、ef电流向上、cb电流向上、de电流向下，
ab和ed电流方向相同，受到磁场作用力方向相同，
ef和cb电流方向相同，受到磁场作用力方向相同。
故选：B。
10．解：灵敏电流计的工作原理：通电线圈在磁场中受力而转动，并且电流越大，线圈受到的力越大，其转动的幅度越大；因此可以利用电流表指针的转动幅度来反映电路中电流的大小。
A、电磁铁是利用电流的磁效应制成的，与电流表的工作原理无关，故A错误。
B、图中是发电机的模型，发电机是利用电磁感应现象制成的，与电流表的工作原理无关，故B错误。
C、图中是奥斯特实验，说明通电导体的周围存在磁场，与电流表的工作原理无关，故C错误。
D、图中通电导体在磁场中受力而运动，与电流表的工作原理相同，故D正确。
故选：D。
二．填空题
11．解：（1）通电导体在磁场中受力运动时，将电能转化为机械能；
（2）通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关，保持磁场方向不变，只改变导体中电流方向，则导体的受力方向即运动方向也会改变。
故答案为：机械；改变。
12．解：当棒中通以由A流向B的电流时橡皮筋处于松弛状态就说明了导线AB受到了一个向上的磁场力的作用；
若要使橡皮筋处于拉伸状态，应减小磁场力，可以断开电流，此时没有磁场力，或者减小电流的大小，从而减小磁场力；
若电流的方向发生改变时，导线AB的受力方向就会变为向下，橡皮筋将会处于拉伸状态；或者改变磁场的方向、减弱磁场都可以使橡皮筋处于拉伸状态。
故答案为：竖直向上；减小；改变电流方向或使磁场反向。
13．解：由图乙知，磁感线是水平向左的；线圈里左边导线电流方向是垂直向里；右边导线电流方向是垂直向外；
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（即线圈里左边导线的电流方向垂直向里），大拇指所指的方向为磁场力的方向，所以此时线圈里左边导线所受磁场力方向为竖直向上；
同理可知：线圈里右边导线所受磁场力方向为竖直向下；则线圈是顺时针转动的。
故答案为：顺时针。
14．解：①断开开关，将金属导体棒ab静止放置在磁场中两根平行的金属导轨上，ab中无电流，不会运动；②闭合开关，电流通过导体棒ab，ab向右运动，说明ab受到了磁力的作用；③只将磁体的磁极对调，闭合开关，导体棒ab向左运动，运动方向发生了变化，说明受力方向与磁极的方向有关，所以探究的是通电导体在磁场中受力方向与磁场方向的关系。
故答案为：通电导体在磁场中受力方向与磁场方向是否有关。
15．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。
故答案为：磁场；左；左。
三．实验探究题
16．解：（1）探究导体受力方向是否与电流方向有关时，采用的是控制变量法，需要可知磁场方向不变，改变电流的方向并观察导体棒ab的运动情况。
（2）如果将实验装置中的电源换成灵敏电流表，让导体ab在磁场中做切割磁感线运动，可以探究发电机的工作原理。
故答案为：（1）磁场；电流的方向；（2）电流表。
17．解：（1）要想产生感应电流，则ab必须是导体，铜是导体，而橡胶棒是绝缘体；
（2）闭合开关，导体ab成为通电导体，处于磁场中，向右运动，说明通电导体在磁场中受到磁场力的作用；
（3）由图可知，小磁针的右端为N极，左端为S极，根据磁极间的相互作用规律可知，螺线管右端为N极，左端为S极，磁感线是从N极出来回到S极的；根据安培定则可知，螺线管中电流的方向是向下的，如图：
。
故答案为：（1）橡胶棒是绝缘体；（2）力；（3）如图。
18．解：（1）滑动变阻器通过改变电阻的大小，能起到保护电路的作用，防止电源被短路。
（2）比较实验2和3，电流方相相同，磁场方向不同，导体运动的方向不同，说明通电导线在磁场中受力方向与磁场方向有关；
比较实验2、4，磁场方向相同，电流方向不同，导体运动方向不同，说明通电导线在磁场中受力方向与电流方向有关。
（3）探究影响感应电流方向的因素，为了观察到明显的实验现象，需要用灵敏电流计代替电源来显示产生感应电流的方向。
故答案为：（1）保护电路；（2）磁场方向；2、4；（3）灵敏电流计。