人教版初中物理九年级全一册 20.4 电动机 同步练习（含答案解析）

20.4
电动机
同步练习
一．选择题
1．如图所示是一款常见的电动咖啡搅拌杯，它的核心部件就是电动机，图中能够说明其工作原理的是（　　）
A．
B．
C．
D．
2．如图所示是研究通电导体在磁场中受力情况的实验装置。下列说法中错误的是（　　）
A．闭合开关后，看到ab棒左右运动，说明磁场对通电导体有力的作用
B．该装置将机械能转化为电能
C．如要进一步研究感应电流的产生条件，只需将电源换成灵敏电流表
D．根据该装置，人们发明了电动机
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．如图所示，是电流表的原理图。在电流表中有许多匝金属线圈被悬置在磁体的两极之间，金属线圈连接到一根指针和一只弹簧上。当电流通过导线时，电流就产生了磁场，这个磁场和磁体的磁场发生相互作用，引起金属线圈和指针偏转，如下图所示的现象中与电流表原理相同的是（　　）
A．
B．
C．
D．
5．四驱玩具车，装上电池后只要接通电源，小车即可受到强大的推力，下列实验中，与四驱玩具小车工作原理一致的是（　　）
A．
B．
C．
D．
6．2019年4月23日是我国海军建军70周年，电磁炮测试船再次出发，对外展示出中国不凡的军事实力，电磁炮是一种先进的装备，它是利用磁场对通电导体作用的原理，对金属炮弹进行加速，具有速度快、命中率高等特点，以下选项中与电磁炮的工作原理相同的是（　　）
A．
B．
C．
D．
7．如图所示，下列有关电磁学的知识，说法错误的是（　　）
A．甲图中，电动机运用了此原理，电动机将电能转化为机械能
B．乙图使用测电笔时一定不能触碰金属笔尖
C．丙图中，此实验证明了电流周围存在磁场
D．丁图中，此实验证明了电磁铁磁性的强弱与线圈匝数有关
8．如图所示的四个电磁实验中，能够说明“电动机工作原理”的实验是（　　）
A．
B．
C．
D．
9．如图所示为直流电动机的工作原理，以下相关的分析中正确的是（　　）
A．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能
B．直流电动机中的换向器是由彼此绝缘的两个金属半环制成的，其作用是使线圈转过如图位置时，自动改变线圈中的电流方向
C．直流电动机通直流电，线圈中是交流电；交流电动机通交流电，线圈中是直流电。
D．若将外部线圈的电源换成电流计，则该装置可作为直流发电机
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．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，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放在金属支架里侧，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“里”或“外”），你判断的依据是　
　。
13．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　
　（平行/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。
14．如图甲所示，“×”代表磁场方向垂直纸面向里，通电导体的受力方向与电流方向和磁场方向有关，如果导体ab的电流方向向上，导体ab受到向左的力的作用，若一电子沿图乙所示的方向运动，该电子受到向　
　（选填“左”或“右”）的力，理由是　
　
15．某同学利用如图所示的实验装置研究铜棒受到的磁力与电流的关系，其中P为光滑铜棒放置于金属导轨a、b上。当开关处于断开状态时，铜棒处于静止状态，如图（a）所示。闭合开关，观察到原本静止的铜棒开始向右运动，如图（b）所示。接着，按图（c）所示重新连接电路，再次实验，发现闭合开关时，铜棒运动方向与图（b）相反。
（1）置于磁场中的铜棒，当铜棒中没有电流通过时，铜棒　
　（选填“受到”或“不受到”）磁力作用。你的判断理由是：　
　。
（2）分析比较图（a）、（b）、（c）可得出初步结论：　
　。
三．实验探究题
16．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
17．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　
　。
18．冰冰同学用图示装置进行了磁现象知识研究。在铁架台上面虚线框中是由可调电压的学生电源、导体ab（在下虚线框内）、保护电阻、开关组成一回路。下面虚线框中由蹄型电磁铁、滑动变阻器和开关、电源（在上虚线框内）构成回路。
（1）冰冰连接好电路后，闭合开关，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，导体ab仍静止不动，检查发现电路连接正确、各实验器材都完好，请你帮忙分析出现上述情况的原因是　
　（写出一点即可）；
（2）找出问题并正确处理后，将变阻器的滑片P移到图示位置，闭合开关S，发现导体ab向右摆动，此实验现象可以说明　
　的工作原理；
（3）利用本实验装置及实验现象可以探究或说明的磁现象知识有　
　。
A．电流的磁效应
B．感应电流产生的条件
C．磁场对电流的作用
D．电磁铁的磁场强弱与电流大小的关系
参考答案
一．选择题
1．解：A、如图，通电导体在磁场中受力而运动，是电动机的工作原理图，故A正确。
B、如图是奥斯特实验，说明电流周围产生磁场，故B错误。
C、如图是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，是发电机的工作原理，故C错误。
D、如图是通电线圈，是利用电流的磁效应，故D错误。
故选：A。
2．解：
ABD、闭合开关后，ab棒中有电流通过，看到ab棒左右运动，说明磁场对通电导体有力的作用，此过程中消耗了电能，电能转化为机械能，利用该装置制成了电动机，故AD正确，B错误；
C、如要进一步研究感应电流的产生条件，只需将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，观察灵敏电流表的指针是否偏转，故C正确。
本题选错误的；故选：B。
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、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A符合题意；
BC、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CB不符合题意；
D、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D不符合题意。
故选：A。
4．解：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，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体现电路中电流的大小。
A．图中为探究磁极间相互作用规律的实验，与电流表的制成原理无关，故A错误；
B．图中为探究电荷间相互作用规律的实验，与电流表的制成原理无关，故B错误；
C．图中为电动机的原理图，是利用通电线圈在磁场中受力而转动的理论制成的，与电流表的工作原理相同，故C正确；
D．图中为发电机的原理图，是利用电磁感应现象制成的，与电流表的工作原理无关，故D错误。
故选：C。
5．解：四驱玩具车中有电动机，电动机是根据通电导体在磁场中受力而运动的原理工作的。
A、该实验演示了磁体的指向性，故A错误；
B、图中有电源，通电导体棒在磁场中受力而运动，即与电动机工作原理相同，故B正确；
C、图中没有电源，风车带动线圈在磁场中转动，产生感应电流，是发电机的工作原理，故C错误；
D、图中没有电源，是闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，是电磁感应现象，故D错误。
故选：B。
6．解：由题知，电磁炮是一种先进的装备，它是利用磁场对通电导体作用的原理；
A、图中是奥斯特实验，说明通电导线周围存在着磁场，是电生磁现象，故A不符合题意；
B、图中闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中产生感应电流，电流表指针发生偏转，是电磁感应现象，故B不符合题意；
C、此图是探究影响电磁铁磁性强弱的因素的实验，利用的是电流的磁效应，故C不符合题意；
D、图中有电源，通电导体在磁场中受到力的作用而运动，是电动机的原理，与电磁炮的工作原理相同，故D符合题意。
故选：D。
7．解：A、图中没有电源，闭合开关后，当金属棒ab做切割磁感线运动时，电路中就会产生感应电流，这是电磁感应现象，是法拉第发现的，发电机应用此原理，故A错误。
B、用测电笔辨别火线、零线时，手指一定要接触测电笔上端的金属帽，不能触碰金属笔尖，故B正确；
C、丙图是奥斯特实验，此实验证明了电流周围存在磁场，故C正确；
D、电磁铁磁性的强弱与电流大小、线圈的匝数有关，电流一定时，匝数越多、电磁铁的磁性越强，故D正确。
故选：A。
8．解：A、是电磁感应的实验图，属于发电机的原理，不符合题意；
B、是电磁继电器的实验图，不符合题意；
C、是奥斯特实验图，小磁针发生偏转说明通电导体周围有磁场，不符合题意；
D、电路中有电流，通电线圈或导体受到磁场力的作用发生运动，是电动机的工作原理，符合题意。
故选：D。
9．解：
A、电动机是利用通电导线在磁场中受力运动的原理工作的，工作过程中，消耗的电能大部分转化为机械能，有一部分电能转化成了内能，故A错误；
B、平衡位置是指线圈平面和磁感线垂直的平面，据电动机的构造知，电动机的换向器是由两个彼此绝缘的半圆金属环制成的，为了使线圈持续的转动下去，故当直流电动机的线圈刚过平衡位置时换向器能立即改变线圈中的电流方向，从而实现上述目的电动机，故B错误；
C、直流电动机通直流电，线圈中是交流电；交流电动机通交流电，线圈中是交流电，故C错误；
D、把电池换成灵敏电流计，快速转动线圈，则闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中会产生感应电流，电流计的指针会偏转，这就是直流发电机，故D正确。
故选：D。
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：（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：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对支架有向外的压力；即AB受到的磁场力的方向是向外的。
故答案为：外；AB向下匀速运动，则受到向上的摩擦力，AB对支架有向外的压力。
13．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。
故答案为：通电线圈在磁场中受力转动；垂直。
14．解：
电子带负电，电子定向移动的方向与电流的方向相反，由图可知，电子向上运动，则电流的方向是向下的；与甲图对比可知，磁场方向不变，而电流方向相反，所以电子受到力的方向为向右。
故答案为：右；电子定向移动形成电流，电子定向移动的方向与电流的方向相反，与甲图对比可知，电流方向相反，磁场方向不变，则受力方向改变。
15．解：
（1）光滑铜棒放置于金属导轨a、b上时不受摩擦力的作用，当开关处于断开状态时，铜棒处于静止状态，说明此时铜棒不会受到磁力作用，若受磁力的作用铜棒不可能静止；
（2）由图中实验a可知，当铜棒中没有电流通过时，铜棒不运动；由实验b或c可知，当铜棒中有电流通过时，铜棒运动；
比较ab或ac可知，置于磁场中的铜棒，当铜棒有电流通过时，铜棒受到磁力作用；
比较bc可知，磁场方向相同，铜棒中电流方向不同，受到磁力方向不同；
综上所述，可得出结论：置于磁场中的铜棒通电后，受到的磁力作用，磁力方向与电流方向有关。
故答案为：（1）不受到；此时铜棒静止，且光滑铜棒不受摩擦力的作用；
（2）置于磁场中的铜棒通电后，受到的磁力作用，磁力方向与电流方向有关。
三．实验探究题
16．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。
17．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。
18．解：（1）电路连接正确、各实验器材都完好，无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，导体ab仍静止不动，可能是电源电压低，造成电路中的电流过小，导体周围产生的磁场弱，产生的作用力太小；
（2）闭合开关S，导体ab向右摆动，说明导体通电后受到电磁铁周围的磁场的作用而运动，是电动机的工作原理；
（3）该装置通电后导体ab受力摆动，是因为通电后电磁铁和导体ab周围产生了磁场，通电导体在磁场中受到磁力的作用，故可探究AC；
利用滑动变阻器改变电路中电流大小时，导体ab的摆动幅度可反映出电磁铁磁性的强弱，故可探究D；
导体切割磁感线运动时，电路中有无感应电流无法判断，故不能探究C。
故选ACD
故答案为：（1）电源电压太低；（2）电动机；（3）ACD。