初中粤沪版2 电动机转动的原理巩固练习

17.2探究电动机转动的原理同步练习沪科版初中物理九年级下册

一、单选题（本大题共10小题，共20.0分）

1. 如图所示的是通电导体在磁场中的受力情况，图中圆圈表示的是通电导体的横截面。圆圈中的“”和“”分别表示导体中电流垂直于纸面向里和向外的方向。请根据如图所表示的磁场方向、电流方向和导体受力方向三者之间的关系，判断出选项图中有关三者方向表示正确的是

A.  B.  C.  D.

2. 下图各实验现象揭示电动机原理的是

A.  B.
C.  D.

3. 如图所示的电动助力车是在脚踏骑行的基础上安装了电池和电机等设备。有关电动助力车，下列说法中正确的是

A. 宽大的车座，可以减小人对车的压力
B. 电动助力车的车把是一个费力杠杆
C. 给电池充电的过程中，是将电能转化为机械能的过程
D. 助力车电机的工作原理是利用通电线圈在磁场中受力转动
 

4. 一台电动机的额定电压为220V，正常工作时的电流为5A，线圈的电阻为。下列判断中正确的是

A. 电动机是利用电磁感应原理工作的
B. 电动机工作时电能全部转化为机械能
C. 这台电动机的额定功率是
D. 这台电动机正常工作1min线圈产生的热量是100J

5. 如图所示，下列说法正确的是

A. 说明电流周围存在磁场，是法拉第最早发现的
B. 闭合开关，电磁铁的右端是N极
C. 此装置是电动机，原理是磁场对电流的作用
D. 图中扬声器的原理与发电机的原理都是电磁感应

6. 如图所示为家用吸尘器，其核心部件是一个能高速转动的电动机。下列关于吸尘器涉及的物理知识不正确的是

A. 电动机的原理是磁场对电流有力的作用
B. 电动机放在双层罩内，且罩体之间装有海绵，目的是减弱噪声
C. 吸尘器工作时，将电能全部转化为机械能
D. “吸尘”的原理是流体压强与流速的关系
 

7. 如图所示的四种设备中，与电动机工作原理相同的是

A. 电钻
B.     电热水壶
C.          电灯
D.         电磁起重机

8. 如图所示，线圈abcd位于磁场中，当开关接通时，ab段导线受磁场力F的方向向上；此时，cd段导线受磁场力

A. 方向向上
B. 方向向下
C. 为零，因为线圈处于水平位置
D. 为零，因为ab段导线向上转动
 

9. 在新冠肺炎防疫战中，为了减小交叉感染，武汉的医院采用智能机器人运送器物。机器人通过电动机驱动，如图中能够说明电动机工作原理的实验装置是

A.  B.
C.  D.

10. 下列四幅图中，能说明电动机工作原理的是

A.  B.
C.  D.

二、填空题（本大题共4小题，共8.0分）

11. 如图所示，一个不能打开的盒子外面露出一段细长的导线，小明在不损坏导线的情况下，判断导线中是否有电流：他将导线悬挂起来，将一个蹄形磁体缓慢靠近导线，发现导线向远离磁体的方向发生了运动，说明导线中          选填“有”或“无”电流通过，此实验是利用了磁场对          有力的作用。
12. 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P、Q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。如果导线框下面的两个导线头P、Q中有一个与磁钢柱表面不接触，线框          发生转动；如果将磁钢柱吸附在电池负极的磁极调换一下，线框转动的方向          改变。均选填“会”或“不会”

13. 如图所示，线圈abcd位于磁场中，当K与1接通时，ab段导线中电流方向为          选填“”或“”，ab段导线受力的方向竖直向上，请在图中画出此时cd段导线受到的磁场力；当K改为与2接通时，ab段导线受力方向          。
    
    
     

14. 如图所示，简易吸尘器核心部件电动机工作时将______转化为机械能，“吸”灰尘时，靠电动机高速驱动叶片旋转，使瓶内部压强______选填“变大”、“不变”或“变小”，从而使杂物进入吸尘器。

三、作图题（本大题共2小题，共4.0分）

15. 如图所示，通过开关S控制电动机，使电动机既能正转又能反转已知电动机的转动方向会随着通过其电流方向的变化而变化，请在图中虚线框内分别填上电池和电动机的电学符号。
    
    
    
    
    
    
     
16. 如图所示，把一条形磁体靠近一小磁针，发现小磁针顺时针旋转90度后静止。请在图中的点A处用箭头画出条形磁体外磁感线的方向。

如左图所示，线圈abcd位于磁场中，通电后ab段导线受磁场力F的方向向上。请在右图中画出通电后cd段导线受到的磁场力的示意图。

四、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）

17. 如图所示是小明同学探究“通电导线在磁场中受力”的实验示意图。

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”或“铝棒”；

小明通过观察导体的____________来判断导体在磁场中的受力方向；

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可能是______________________________________________________________________________。

18. 王芳同学在探究磁场对通电导线的作用时，设计了如图所示的实验装置，她经历的探究过程如下：
    当闭合开关后，观察到导体ab向左运动，这表明______。
    当只把电源的正、负极对调后，闭合开关，观察到的现象是导体ab向右运动，这表明通电导体ab受到磁场力的方向与______有关。
    当只把磁铁的N、S极对调后，她得到的结论是通电导体ab受到磁场力的方向与磁场的方向有关。则她闭合开关后，观察到的现象是______。
    当把电源的正、负极和磁铁的N、S极同时对调后，闭合开关，观察到的现象是______，这表明______。

五、计算题（本大题共2小题，共16.0分）

19. 为筹备2022年北京冬奥会，2021年2月27日，在北京八达岭滑雪场举行了首届“全国机器人竞技大赛冰雪全明星挑战赛”。某机器人和雪糖的总质量为20kg，一只雪橇与地面的接触面积为，g取。
    为机器人提供动力的电动机工作原理是______；
    机器人静止直立站在水平面上时，其中一只雪橇对地面的压强为多少？
    机器人蓄电池充电功率为500W，充满电需3h，充满电后，其电能的用于机器人克服阻力做功。机器人以的速度在水平面上匀速滑行所受阻力为总重的，求该机器人可匀速滑行多长时间？

20. 人们乘坐高铁出行已经非常便利，高铁耗电量到底有多大呢？小明查阅资料获知：运行速度为的“复兴号”列车每小时的耗电量高达9600千瓦时；运行速度为的“和谐号“列车每小时的耗电量为4800千瓦时；电网给列车的输入电压均为25千伏。已知北京到上海的高铁线路长为1400千米。
    
    为避免候车乘客被“吸”向列车的事故发生，站台上的安全线与列车的距离要大些，这是因为列车驶过时会带动空气流速加快，______ ，高铁电动机的工作原理是______ 。
    电网对“复兴号”列车的输电电流是多大？
    若列车匀速运动，“复兴号“列车从北京到上海的运行时间比“和谐号”列车短多少？
    电费按每度元计算，“和谐号”列车从北京到上海的运行电费比“复兴号”列车节省多少元？
    
    
    
    
    
    
    
    

答案和解析

1.【答案】B
 

【解析】解：由题图可知，磁场方向是向下的，电流垂直于纸面向里，受到的力的方向向左；A、B图中磁场的方向发生了变化，电流方向不变，则受力方向改变，故A错误，B正确；C图中磁场方向和电流方向都发生了变化，则受力方向不变，故C错误；D图中电流方向发生了改变，磁场方向不变，则受力方向改变，故D错误。选B。
 

2.【答案】C
 

【解析】解：A、装置通电前，即电路中无电流时，小磁针指向南北方向不发生偏转，说明小磁针不受力；通电后，小磁针的指向发生偏转，说明小磁针受到力的作用，从而说明了电流的周围存在磁场。故错误。
B、当两磁铁的同名磁极相互靠近时，发现其相互排斥，故说明同名磁极相互排斥，故错误；。
C、闭合开关前，导体中无电流通过，导体在磁场中静止不动；开关闭合后，当导体中有电流通过时，在磁场中静止的导体运动起来，说明通电导体在磁场中受到力的作用。与电动机的制成原理相同。故正确。
D、若导体在磁场中做切割磁感线运动时，电流表的指针发生偏转，说明电路中产生了电流，这种现象叫电磁感应。故错误。
故选：C。
首先明确电动机的工作原理，是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的；然后根据图示的实验装置，结合文字描述的实验现象，得到该装置反应的物理理论，两者对比从而可以得到答案。
加强对课本中实验装置的记忆，将实验装置与反应的物理规律联系在一起，对于解决此种类型的题目非常关键。
 

3.【答案】D
 

【解析】解：A、宽大的车座，可以在压力一定时，增大受力面积来减小人对车的压强，但不能减小压力，故A错误；
B、自行车的车把在使用时，动力臂大于阻力臂，所以车把是一个省力杠杆，故B错误；
C、给电池充电的过程中，是将电能转化为化学能的过程，故C错误；
D、助力车电机的工作原理是利用通电线圈在磁场中受力转动，将电能转化为机械能，故D正确。
故选：D。
在压力一定时，增大受力面积可以减小压强；
根据动力臂和阻力臂的大小关系分析车把是一个什么样的杠杆；
电池在放电过程中，化学能转化成电能，而在充电过程中，将电能转化为化学能；
电动机的工作原理：通电线圈在磁场中受力转动。
本题通过电动助力车考查了减小压强的方法、杠杆类型的判断、电池能量的转化、电动机的原理等的掌握，有一定综合性。
 

4.【答案】C
 

【解析】解：A、电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动原理工作的，故A错误；
B、电动机工作时电能主要转化为机械能，还有部分转化为内能，故B错误；
C、电动机正常工作过程中，，
消耗的电功率，故C正确；
D、通过线圈的电流产生的热量：
。故D错误。
故选：C。
电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动，受力转动的方向跟电流方向和磁场方向有关；
电动机工作时电能主要转化为机械能；
根据求出电动机正常工作过程中消耗的电功率；
知道电动机线圈的电阻和通过的电流以及通电时间，根据求出通过线圈的电流产生的热量。
本题考查了焦耳定律的应用，要注意电动机是非纯电阻用电器，消耗的电能和产生的热量不相等。
 

5.【答案】C
 

【解析】解：A、如图为奥斯特实验，说明电流的周围存在磁场，是奥斯特最早发现的，故A错误；
B、如图，闭合开关后，根据电流的方向和安培定则可知，螺线管的左端为N极，右端为S极，故B错误；
C、实验研究的是通电导体在磁场中受力而运动，电动机是依据此原理制成的，故C正确；
D、动圈式扬声器是将电信号转化成声信号，它是利用磁场对通电导体有力的作用原理工作的，发电机的工作原理是电磁感应现象，与发电机的原理不同，故D错误。
故选：C。
奥斯特实验说明电流的周围存在磁场；
根据电流的方向和安培定则确定螺线管的极性；
通电导体在磁场中受力运动；。
此题考查了电和磁中的各种现象，在学习过程中，一定要掌握各实验的现象及结论，并且要找出其不同进行区分。
 

6.【答案】C
 

【解析】解：A、电动机的原理是磁场对电流有力的作用，故A正确；
B、电动机放在双层罩内，且罩体之间装有海绵，目的是用海绵吸音在传播过程中减弱噪声，故B正确；
C、吸尘器工作时，将电能转化为机械能和内能，故C错误；
D、“吸尘”的原理是通过改变吸尘器里面气体的流速，减小吸尘器内部的气体压强，通过大气压强把灰尘压入吸尘器，故D正确。
故选：C。
通电导体在磁场中会受力运动；
防治噪声的途径有：在声源处减弱噪声；在传播过程减弱噪声；在人耳处减弱噪声；
电流通过导体后会产生热量，这叫电流的热效应；
流体的压强与流速有关，流体流速越大的地方压强越小。
本题考查了电动机的原理、流体压强与流速的关系、防治噪声的途径，属于基础题。
 

7.【答案】A
 

【解析】解：A、电钻的主要部件是电动机，与电动机工作原理相同，故A正确；
B、电热水壶是利用电流的热效应工作的，与电动机的原理不同，故B错误；
C、电灯在工作时，电能转化为光能，与电动机原理不同，故C错误；
D、电磁起重机的主要部件是电磁铁，是利用了电流的磁效应，与电动机的原理不同，故D错误。
故选：A。
电动机的根据通电导体在磁场中受力而运动的原理工作的，据此结合图中的装置做出判断。
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，发电机是利用电磁感应原理工作的，注意二者的区分。
 

8.【答案】B
 

【解析】解：根据图示信息，电流从电源的正极出发回到负极，判断线圈中cd段导线的电流方向由c到d；在磁场方向不变的情况下，ab段的电流方向和cd电流方向相反，则可以判断ab段导线受磁场力的方向与cd段相反，ab段受力向上，所以cd段受力向下。
故选：B。
根据图示信息，电流从电源的正极出发回到负极，判断线圈中的电流方向；
通电导体在磁场中受力方向与磁感线方向和电流方向有关；
此题考查学生关于通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁感线方向有关的理解和掌握。
 

9.【答案】A
 

【解析】解：
A、装置图是演示通电导线在磁场中受力的作用，是电动机的原理，故A正确；
B、装置图是奥斯特实验，用来研究电流产生磁场的实验，说明了电流周围存在磁场，故B错误；
C、是演示电磁感应现象的实验装置图，是发电机的原理，故C错误；
D、装置图中，两电磁铁串联，它们的铁芯和通过的电流相同，但线圈匝数不同，吸引小铁钉的个数不同，是用来研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数关系的实验，故D错误。
故选：A。
电动机的原理是通电导体在磁场中受力，或者说通电线圈在磁场中受力转动。
本题考查了电磁学的4个重要实验，涉及到奥斯特实验、电磁感应实验、电磁铁实验、磁场对电流的作用实验，我们在日常的学习中应学会联系记忆，比较学习。
 

10.【答案】B
 

【解析】解：A、此图是奥斯特实验，电流周围有磁场，不符合题意；
B、此图是验证通电导体在磁场中受力运动的实验，也就是验证电动机工作原理的实验，故B符合题意；
C、发电机原理图，应用电磁感应现象，故C不符合题意；
D、此图是电磁感应的原理图，是磁生电，故D不符合题意；
故选：B。
要解答本题需掌握：电动机的原理是利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成的。
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。
 

11.【答案】  有 

通电导线

【解析】解：将导线悬挂起来，将一个蹄形磁体缓慢靠近导线，发现导线向远离磁体的方向发生了运动，说明导线中有电流通过，通电导线在磁场中受到了力的作用。
 

12.【答案】会 

会

【解析】解：线框转动是因为通电导线在磁场内受到力的作用，如果线框下面的两个导线头P、Q中有一个与磁钢柱表面不接触，另外一个仍有电流通过，同样有力的作用，线框也会发生转动。如果将磁钢柱吸附在电池负极的磁极调换一下，磁场方向相反，线框转动的方向也会相应改变。
 

13.【答案】  

竖直向下

【解析】当K与1接通时，根据电源可知，ab段导线中电流方向为，cd中的电流方向是c到d，与ab的电流方向相反，所以受到的力的方向是竖直向下的；当K改为与2接通时，ab段导线中的电流方向改变，因磁场方向不变，则受到的力的方向也会发生变化，即竖直向下。  

 

14.【答案】电能  变小
 

【解析】解：
简易吸尘器核心部件电动机工作时将电能转化为机械能；
机器人吸尘的工作原理是通过电动机转动使内部气体流速增大，压强变小，从而使杂物进入吸尘器。
故答案为：电能；变小。
电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，将电能转化为机械能；流体压强与流速的关系：流体流速越大的地方压强越小。
本题考查能量转化以及流体的压强与流速的关系，难度不大。
 

15.【答案】解：电路图如图所示，其中S是一个拔动开关，通过开关S控制电动机，因此电动机与开关串联，电源在下面，当S与上面的触点接触时，电动机正转；当S与下面的触点接触时，电动机反转，如下图：

 

【解析】要把它们连成一个可以通过拔动开关来控制电动机正反转的电路，只要能够让电流可以改变方向即可画出电路图。
对于这类实际应用的电路图分析题目，要结合电流的流向进行解答，作图后要进行验证。
 

16.【答案】

 

【解析】

【分析】
此题主要考查了磁感线的特点，会判断磁感线的方向是解决此类问题的关键。
根据小磁针的N、S极指向，利用磁极间的作用规律可以确定磁体的N、S极，进而可以确定磁感线的方向。
【解答】
小磁针顺时针旋转90度后静止，所以静止小磁针的S极指向条形磁体的右端，根据磁极间的作用规律可以确定条形磁体的右端为N极，左端为S极，因为在磁体外部，磁感线总是从N极发出，回到S极，所以A点磁感线的方向是向左的，如图所示：
。

【分析】
此题考查学生关于通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁感线方向有关的理解和掌握。
根据图示信息，电流从电源的正极出发回到负极，判断线圈中的电流方向；
通电导体在磁场中受力方向与磁感线方向和电流方向有关。
【解答】
根据左图示信息，电流从电源的正极出发回到负极，判断线圈中ab段导线的电流方向由a到b；受力方向向上；
根据右图示信息，电流从电源的正极出发回到负极，判断线圈中cd段导线的电流方向由d到c；与左图相比，磁场方向不变，电流方向相反，所以受力方向相反，故cd段导线受力方向向下，如图所示：
  

17.【答案】铝棒  运动方向  见解析
 

【解析】解：探究磁场对电流的作用时，因为磁体能吸引磁性材料，所以通电导体不能为磁性材料，故不能选择铁棒进行实验，应选用铝棒；实验中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；影响通电导体在磁场中受到的力的大小的因素是：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，导致通电导体在磁场中受到的力过小；还可能是导体棒ab质量太大，压力大，导致通电导体在磁场中受到的力小于最大静摩擦力。
 

18.【答案】磁场对通电导体有力的作用  电流方向  导体ab向右运动  导体ab向左运动  如果同时改变磁场方向和电流方向，则导体受力方向不变
 

【解析】解：接通电源，这时会看到导体ab向左运动，即说明ab受到向左的力的作用，即说明磁场对通电导体有力的作用；
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；
仅将图中磁铁的N、S极对调，闭合开关，通过导体ab的电流方向不变，受力方向不变，所以观察到导体ab向右运动；
如果同时改变磁场方向和电流方向，通电导体在磁场中受力方向不变，通电导体ab向左运动。
故答案为：磁场对通电导体有力的作用；电流方向；导体ab向右运动；导体ab向左运动；如果同时改变磁场方向和电流方向，则导体受力方向不变。
通电导线在磁场中受力的作用；
改变电流的方向或磁场的方向都可以改变导体的受力方向，从而使其运动方向不同，若电流的方向和磁场的方向都同时改变，不可以改变导体的受力方向。
此题主要考查了探究通电导体在磁场中的受力情况以及影响受力方向的因素，难度不大。
 

19.【答案】通电导体在磁场中受力运动
 

【解析】解：
为机器人提供动力的电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成的；
机器人对地面的压力：；则机器人一只脚对地面的压力为：；
一只雪橇与地面的接触面积为，
一只雪橇对地面的压强为：；
机器人蓄电池充电功率为500W，充满电需3h，则储存的电能为：；
由题意知，克服阻力做的功：
；
机器人在水平路面行驶受的阻力：，
由得，机器人行驶的路程：，
由得，机器人最多能滑行的时间：。
答：通电导体在磁场中受力运动；
机器人静止直立站在水平面上时，其中一只雪橇对地面的压强为2500Pa；
该机器人可匀速滑行。
通电导线在磁场中受力运动，即电能转化为机械能，电动机就是利用该原理制成的。
机器人静止在水平地面上时对地面的压力和自身的重力相等，根据求出它对地面的压力；又知道机器人与地面的接触面积即受力面积，根据求出它对地面的压强；
根据求出储存的电能；根据求出克服阻力做的功，根据可知机器人在水平路面行驶受的阻力，根据求出机器人行驶的路程，最后利用求出机器人最多能滑行的时间。
本题以机器人为载体考查了重力和压强大小的计算、功、功率和速度的计算，涉及的知识点较多，但总体难度不大。
 

20.【答案】解：列车快速经过时，在车和人体中间的空气流速非常快，中间的压强非常小，车辆和行人的前后面会产生一个非常大的压强差，会将人和车辆压入到动车下面造成事故，所以为避免候车乘客被“吸”向列车的事故发生，站台上的安全线与列车的距离要大些。
“复兴号”列车的功率；
由可得，输电电流，
由可得，“复兴号“列车从北京到上海的运行时间：
，
“和谐号”列车从北京到上海的运行时间：
，
；
“复兴号”电费：元元，
“和谐号”电费元元，
“和谐号”比“复兴号”列车节省的电费：13440元元元。
答：压强变小；磁场对通电导体有力的作用；
电网对“复兴号”列车的输电电流是384A；
若列车匀速运动，“复兴号“列车从北京到上海的运行时间比“和谐号”列车短；
电费按每度元计算，“和谐号”列车从北京到上海的运行电费比“复兴号”列车节省5760元。
 

【解析】此题主要考查的是学生对流体压强和流速的关系、速度公式的应用、电动机的工作原理等知识点的理解和掌握，是一道综合性较强的题目。
流体流速越大的地方，压强越小；电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动；
已知“复兴号”列车每小时的耗电量高达9600千瓦时，由可求得其功率，再由公式变形可求得输电电流；
由速度公式变形分别求得“复兴号“和“和谐号”列车从北京到上海的运行时间，然后可出结论；
电费按每度元计算，由此可分别求得两列车电费，然后可出结论。