物理沪科版九年级 第17章第三节 科学探究：电动机为什么会转动 同步习题（含答案）

第三节 科学探究：电动机为什么会转动
一、单选题
1.???“通电导体在磁场中受到力的作用”也称为“磁场对电流的作用”，而这个力其实是导体内电荷运动时受到的力的合力。如图所示，是一段通电导体在磁场中受到的力的示意图，则以下关于对带电粒子在均匀磁场中运动时的受力方向描述正确的是（“×”表示磁感线垂直纸面向里，“?”表示磁感线垂直纸面向外）（　　）
A.??????????????????????????
B.??????????????????????????
C.??????????????????????????
D.?
2.???如图所示，对于图中的装置所进行的实验，下列说法正确的是电源（　　）
A.?该实验是用来探究通电螺线管外部磁场方向的????????????????????????????????????????
B.?该实验是用来研究电磁感应现象的????????????????????????????????????????
C.?读实验是探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关的????????????????????????????????????????
D.?闭合开关，金属棒ab运动，此过程是把电能转化为机械能
3.???新能源电动汽车的核心部件是电动机。如图中能说明电动机工作原理的是（　　）
A.??????????????????????????
B.??????????????????????????
C.??????????????????????????
D.?
4.???关于如图所示的电和磁知识，下列描述错误的是（　　）
A.?甲图中自制电动机是利用通电导体在磁场中受到力的作用来工作的????????????????????????????????????????
B.?乙图说明电流周围存在磁场????????????????????????????????????????
C.?丙图中电风扇可以将电能转化为机械能????????????????????????????????????????
D.?丁图中地磁场周围的磁感应线是真实存在的
二、多选题
5.???电冰箱是现代家庭的常用电器，它内部的电路元件主要包括压缩机（其主要部件是电动机）和冷藏室内的照明灯。如图是一台能正常工作的电冰箱的简化电路图，下列判断正确的是（　　）
A.?电路图中的照明灯与电动机是串联的????????????????????????????????????????
B.?冰箱门关闭时，灯开关断开，照明灯熄灭????????????????????????????????????????
C.?冰箱内温度降低到设定温度时，电动机停止工作????????????????????????????????????????
D.?电动机利用了电磁感应的原理使线圈转动起来
6.???关于电磁现象，下列说法正确的是（　　）
A.?磁场对放入其中的小磁针一定有力的作用
B.?可以用磁感线来描述磁体周围磁场的强弱和方向
C.?只要导体做切割磁感线运动，导体中就会产生感应电流
D.?动圈式扬声器将电信号转化为声信号的过程，电能转化为机械能
7.???下列说法中正确的是（　　）
A.?正电荷定向移动的方向为电流的方向????????????????????????????????????????
B.?太阳能电池可以将太阳能转化为电能????????????????????????????????????????
C.?磁体周围的磁感线方向，都是从S极出发，回到N极????????????????????????????????????????
D.?电动机在工作过程中把电能转化成机械能
8.???下列有关电磁现象的说法中正确的是（　　）
A.?用撒铁屑的方法可以判断条形磁铁的N极????????????????????????????????????????
B.?指南针能够指南北是因为受到地磁场的作用????????????????????????????????????????
C.?电动机能够把电能转化为机械能????????????????????????????????????????
D.?只要导体在磁场中做切割磁感线运动，就会产生感应电流
三、填空题
9.???如图所示的图______能说明直流电动机的工作原理（选填“甲”或“乙”）。一台直流电动机正常工作时，通过线圈的电流为5A，若此线圈的电阻为2Ω，那么这台电动机线圈1min内产生的热量是______J。
10.???使电动机线圈能够持续转动下去的装置叫做______；闭合电路的一部分导体在磁场里做______磁感线的运动时，导体中就会产生电流。
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”）。
???如图所示，粗糙的金属支架竖直固定在木板上，并跟电源、开关连接。用手拿着铝棒AB放在金属支架右侧，跟支架紧密接触，整个装置处于竖直向下的磁场中。闭合开关，放手后铝棒AB正好向下匀速运动，此时AB受到的磁场力向______（选填“左”或“右”），你判断的依据是______。
13.???电动机工作时将电能转化为______，要使电动机反转，可以单独改变磁场方向，也可以单独改变线圈中的______方向。
四、实验探究题
14.???在研究“磁场对通电导体的作用”的实验中：
（1）如图甲所示，把金属杆ab放在磁场里，闭合开关，观察到金属杆ab向右运动，利用此现象原理人们制成了______（选填“电动机”或“发电机”）。
（2）改变磁场方向或电流方向，观察到的实验现象记录在表格中。分析第______（填实验序号）次数据可知，通电金属杆在磁场中受力方向与磁场方向有关；分析第1与3或2与4次数据可知______。
（3）如图乙所示，闭合开关，让金属杆cd做切割磁感线运动，此时金属杆ab______（选填“会”或“不会”）受到力的作用。
实验序号
1
2
3
4
磁场方向
向下
向上
向下
向上
电流方向
b→a
b→a
a→b
a→b
Ab运动方向
右
左
左
右
???在安装直流电动机模型的实验中，小明将组装好的电动机模型、滑动变阻器、电源、开关串联起来如图甲所示。
（1）小明闭合开关，发现线圈不转，他用手轻轻转了一下线圈，电动机模型开始正常转动。线圈原来不转的原因是______；
（2）若要电动机转速加快，小明应将滑动变阻器的滑片向______移动；
（3）接下来，小明把永磁铁换成图乙所示的电磁铁，并将电磁铁线圈的两个接线柱M、N分别与电刷A、B相连，使电磁铁线圈与电动机模型线圈并联后，合用一个电源。当对调接在电源正、负极上的导线时，电动机线圈转动的方向会不会改变？答：______，理由是______；
（4）完成以上实验后，小明取下图甲中的电源换上小灯泡，在模型的转轴上绕上细线，如图丙所示，然后快速拉动细线，使线圈转动起来，结果小灯泡发光，此时这模型就相当于______机。
第三节 科学探究：电动机为什么会转动
【答案】
1.??B???????2.??D???????3.??D???????4.??D???????5.??BC???????
6.??ABD???????7.??ABD???????8.??BC???????
9.??甲? 3000???????
10.??换向器? 切割???????
11.??机械? 改变???????
12.??左? AB向下匀速运动，则受到向上的摩擦力，AB对支架有向左的压力???????
13.??机械能和内能? 电流???????
14.??电动机? 1与2（或3与4）? 通电导线在磁场中受力方向与电流方向有关? 会???????
15.??线圈刚好处在平衡位置? 左? 不会? 电流方向和磁场方向同时改变? 发电???????
【解析】
1.??
解：根据题意可知，磁场方向垂直于纸面向里，电流的方向向右，则导体会向上运动；
A、正电荷向右定向运动，电流方向向右，磁场方向垂直于纸面向外，则导体运动的方向是向下的，故A错误；
B、负电荷向右定向运动，电流方向向左，磁场方向垂直于纸面向外，则导体运动的方向是向上的，故B正确；
C、正电荷向右定向运动，电流方向向右，磁场方向垂直于纸面向里，则导体运动的方向是向上的，故C错误；
D、负电荷向右定向运动，电流方向向左，磁场方向垂直于纸面向里，则导体运动的方向是向下的，故D错误；
故选：B。
通电导体在磁场中的受力运动的方向与电流的方向和磁场的方向有关，只改变其中的一个量，受力运动的方向会改变，若同时改变这两个量，则受力运动的方向不变；正电荷定向移动的方向为电流的方向，负电荷定向移动的方向与电流的方向相反；
本题考查了通电导体在磁场受力方向的判定，难度不大，要掌握。
2.??
解：实验电路中有电源，研究的是通电导体在磁场中受力运动的现象，说明磁场对电流有力的作用，利用该现象制造了电动机，该过程将电能转化为机械能；发电机是利用电磁感应制成的，故该原理不能制成发电机；同时该实验不能探究通电螺线管外部磁场方向，也不能探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关；故ABC错误；D正确。
故选：D。
首先要弄清该实验所研究的是什么现象或原理，然后再根据现象或原理查对其在生活中的应用。
本题是一道关于电动机原理的习题，能够通过实验现象找出电动机的制作原理是本题的解题关键所在。
3.??
解：电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的；
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、图中是电磁铁的原理图，是根据电流的磁效应制成的，故B不符合题意；
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、当闭合开关后，通电线圈在磁场中受力转动，是电动机的原理，故D符合题意。
故选：D。
电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。
电动机是将电能转化为机械能的机械，它在工作时要消耗电能，因此解题时观察图形中有无电源是此题的解题关键。
4.??
解：A、电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的，故A正确；
B、小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场，故B正确；
C、电风扇的主要部分是电动机，是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，工作时将电能转化为机械能，故C正确；
D、磁感线是人们为了研究磁体的方便而假想出的一个物理模型，地磁场周围的磁感线实际是不存在的，故D错误。
故选：D。
（1）电动机的工作原理：通电线圈在磁场中受力转动；
（2）电流周围能够产生磁场；
（3）电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，工作时将电能转化为机械能；
（4）根据对磁感线的认识来判断。
本题考查了电动机的原理、电流的磁效应、能量的转化以及对磁感线的认识等知识，是一道综合题，难度不大。
5.??
解：
A、由图知，温控开关闭合，电动机工作；灯开关闭合，照明灯工作；电动机和照明灯工作过程互不影响，所以是并联，故A不正确；
B、关上冰箱门时，灯开关自动断开，照明灯熄灭，故B正确；
C、冰箱内温度降低到设定温度时，温控开关自动断开，电动机停止工作，这是压缩机工作的一般原理，故C正确；
D、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D不正确。
故选：BC。
（1）串联电路电流只有一条路径，各处电流相等，用电器不能独立工作；并联电路：电流有两条或两条以上路径，各用电器可以独立工作，各支路电压相等；
（2）冰箱门在电路中相当于一个开关，和照明灯串联，控制照明灯的工作；
（3）温控开关可以根据设定温度实现自动断开与闭合；
（4）电动机是根据通电导体在磁场中受到力的作用原理工作的。
此题考查了电冰箱电路结构和基本制冷原理，还涉及到电动机的工作原理，是一道联系实际的应用题，熟悉基础知识是正确解答的关键。
6.??
解：A、磁场的作用是对放入其中的小磁针一定有力的作用，故A正确。
B、磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向，故B正确。
C、产生感应电流的条件：闭合电路、一部分导体、切割磁感线运动，此选项中没有说明闭合电路，所以导体中不一定产生感应电流，故C错误。
D、对于扬声器，变化的电流经放大器放大后，通过扬声器的线圈，由于通电导线在磁场中受力的作用，故能使线圈在磁场中受力来回振动，带动纸盆也来回振动，扬声器就能够发声了，即将电信号转化为声信号，利用了磁场对电流有力的作用，电能转化为机械能，故D正确。
故选：ABD。
（1）磁场对放入其中的小磁针产生磁力作用。
（2）磁体周围存在着磁场，为了形象地描述磁场，我们引入了磁感线。
（3）闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。
（4）扬声器是利用通电线圈在磁场中受到力的作用的原理制成的。
本题考查了磁场的基本性质、电磁感应条件、扬声器的工作原理，是比较基础的知识点。
7.??
解：
A、物理学中，把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向，故A正确；
B、太阳能电池可以将太阳能转化为电能，故B正确；
C、磁体周围的磁感线总是从磁体的N极到S极，故C错误；
D、电动机工作过程中，消耗的电能几乎全部转化为机械能，故D正确。
故选：ABD。
（1）物理学把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向；
（2）太阳能电池可以将太阳能转化为电能；
（3）磁体外部磁感线是从磁体的N极到S极；磁体内部磁感线是从磁体的S极道N极；
（4）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；通电线圈在磁场中受力转动，将电能转化为机械能。
该题考查电流的方向、太阳能的转化、磁感线的方向、电动机的原理等知识，属于识记的内容，比较简单。
8.??
解：
A、用撒铁屑的方法可以模拟磁感线，但它无法显示磁场的方向，无法判断条形磁铁的N极，故A错误；
B、由于地球的周围存在地磁场，所以地球周围任何范围内的小磁针（指南针）都要受到地磁场的作用而指向南北方向，故B正确；
C、电动机，即通电能动，消耗了电能，获得机械能，将电能转化为机械能的装置，故C正确；
D、闭合电路的一部分导体，在磁场中做切割磁感线运动时，导体中才会有感应电流，故D错误。
故选：BC。
（1）磁体周围存在着磁场；磁感线是为了描述磁场的性质而引入的，是不存在的；
（2）地球是一个大磁体，其周围的空间存在着磁场，即地磁场，所以会对其周围的磁体产生磁力的作用，指南针指南北的原因是由于受到了地磁场的作用；
（3）电动机即通电能动，是将电能转化为机械能的装置；
（4）产生感应电流的条件：闭合电路的一部分导体，在磁场中做切割磁感线运动时，导体中才会有感应电流。
此题考查磁极、地磁场、电动机原理、以及电磁感应现象等，都是基础内容，是必须掌握的。
9.??
解：
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，如图甲所示，图乙是发电机原理；
电动机正常工作1min，线圈电阻所产生的热量是：
Q=I2Rt=（5A）2×2Ω×60s=3000J。
故答案为：甲；3000。
（1）线圈通电后在磁场中受力转动，这就是电动机的制成原理；
（2）电动机正常工作时消耗的电能和线圈电阻产生的热量是不相等的，对于其消耗的电能用公式W=UIt计算，而工作时线圈电阻产生热量，据公式Q=I2Rt计算。
本题考查直流电动机的工作原理，电动机工作时消耗的电能以及线圈电阻产生热量的计算，关键是电动机所在电路不是纯电阻电路，除电动机工作外线圈还产生热量。
10.??
解：
当电动机的线圈刚刚转过平衡位置时，线圈中的电流方向就发生改变，以保证线圈能够继续转动下去，而实现电流方向改变的仪器叫换向器；
闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流，这就是电磁感应现象。
故答案为：换向器；切割。
电动机的换向器的作用是在线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线圈中的电流方向；
感应电流是由于闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动而产生的。
本题考查换向器的作用、产生感应电流的条件，属于基础知识，要熟记。
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。
（1）通电导体在磁场中受力运动时，将电能转化为机械能；
（2）通电导体在磁场中受力的方向与电流方向、磁场方向有关，改变其中任意一个，导体的受力方向会发生改变。
此题主要考查了通电导体在磁场中受力时能量的转化和影响磁场力方向的因素等，是一道基础题。
12.??
解：闭合开关，放手后铝棒AB正好向下匀速运动，在AB受力平衡，受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力的作用，由于摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，所以AB对支架有向左的压力；即AB受到的磁场力的方向是向左的。
故答案为：左；AB向下匀速运动，则受到向上的摩擦力，AB对支架有向左的压力。
物体做匀速直线运动时，受到平衡力的作用；通电导体在磁场中受到磁力的作用。
本题考查了二力平衡条件的应用、通电导体在磁场中的受力情况的分析，难度不大，要掌握。
13.??
解：电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的；通电线圈在磁场中受力转动，将电能转化为机械能，但不是全部的电能都转化成机械能，有一部分电能转化成了内能；
要使电动机反转，可以改变磁场方向，也可以改变线圈中的电流方向。
故答案为：机械能和内能；电流。
电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的；通电线圈在磁场中受力的方向与电流方向和磁场的方向有关。
此题主要考查的是学生对电动机原理、能量转化的了解和掌握，基础性题目。
14.??
解：（1）如图甲所示，把金属杆ab放在磁场里，闭合开关，通过ab有电流，观察到金属杆ab向右运动，这表明通电导体在磁场中受到力的作用，人们根据这个原理制成了电动机；
（2）探究通电金属杆在磁场中受力方向与磁场方向有关时，需要控制电流方向相同，磁场方向不同，故需要对比第1与2或3与4次数据；
分析第1与3或2与4次数据可知，磁场方向相同，电流方向不同，导体运动方向不变，则表明通电金属杆在磁场中受力方向与电流方向有关；
（3）如图乙所示，闭合开关，让金属杆cd做切割磁感线运动，则cd中有电流通过，ab中也有电流，ab相当于通电导体，在磁场中会受到力的作用。
故答案为：（1）电动机；（2）1?与?2（或?3?与?4）；通电导线在磁场中受力方向与电流方向有关；（3）会。
（1）通电导体在磁场中受到力的作用；
（2）通电导体在磁场中受力方向与磁场方向、电流的方向有关；根据控制变量法得出答案；
（3）闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流。
本题考查了电磁感应现象、通电导线在磁场中的受力情况，是一道基础题。
15.??
解：（1）当电动机的线圈处于平衡位置时，受平衡力的作用，故可能电动机不转，拨动一下后，打破平衡，电动机便转动起来，并且靠惯性能转过平衡位置，连续转动；
（2）若要电动机转速加快，可以增大电路中的电流，所以应将滑动变阻器的滑片向左移动，减小滑动变阻器的电阻，从而增大电路中的电流；
（3）小明把永磁铁换成图乙所示的电磁铁，并将电磁铁线圈的两个接线柱M、N分别与电刷A、B相连，此时磁场的方向发生了改变，当对调接在电源正、负极上的导线时，通过的电流也会发生变化，则电动机线圈的受力方向不变，其转动方向不变；
（4）取下电源换接上小灯泡，快速拉动细线，使线圈转动起来，线圈在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流，小灯泡会发光，这是电磁感应现象，此时模型就相当于发电机。
故答案为：（1）线圈刚好处在平衡位置；（2）左；（3）不会；电流方向和磁场方向同时改变；（4）发电。
（1）当线圈处在平衡位置时，线圈受平衡力作用；
（2）电动机转速的大小与磁场的大小和电流的大小有关；电流越大，转速越大；
（3）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；
（4）根据电磁感应现象分析。
本题的解题关键是知道电动机与发电机构造的异同，相对较简单，属于基础题。