沪科版第三节 科学探究：电动机为什么会转动精品课时练习

17.3科学探究：电动机为什么会转动同步练习沪科版初中物理九年级全一册

一、单选题（本大题共10小题，共20.0分）

1. 小明将安装好的直流电动机模型接入电路，各部分连接完好，结果电动机却不工作，他用手轻轻地碰了一下线圈后，直流电动机模型开始正常转动，其原因可能是

A. 直流电动机的铜半环与电刷接触不良
B. 电源电压太低
C. 线圈刚好处于平衡位置
D. 线圈中的电流太小

2. 如图所示，把线圈放在磁场里，接通电源，发现线圈发生扭转。对此，下列说法不正确的是

A. 通电线圈在磁场中受到力的作用
B. 通电线圈在磁场中的受力方向与电流方向无关
C. 电能能够转化为机械能
D. 磁场与通电线圈中电流产生的磁场发生相互作用
 

3. 关于电动机，下列说法中错误的是

A. 电动机工作时，将电能转化为机械能
B. 电动机工作时，将机械能转化为电能
C. 电动机是利用通电导体在磁场中受力发生转动的原理制成的
D. 电动机的线圈转到平衡位置时，是利用惯性继续转动的

4. 如图所示是小华同学“探究磁场对电流的作用”的实验装置，AB是一根金属棒，通过导线接在电路中，闭合开关后，金属棒没有运动仪器、电路都完好，要使金属棒运动起来，下列措施可行的是   

A. 将蹄形磁体的N、S极对调 B. 换用磁性弱一些的蹄形磁体
C. 换用电压大一些的直流电源 D. 将滑动变阻器的滑片向右移动

5. 下列说法你觉得不合理的是

A. 通电线圈转动的方向可能与电流的方向有关
B. 通电线圈转动的方向可能与磁场的方向有关
C. 通电线圈转动，可能是线圈在磁场中受到力的作用
D. 通电线圈转动的方向可能与电流的大小有关

6. 一个安装符合要求的直流电动机模型，闭合开关后，电动机不转，若轻轻推一下转子，电动机马上就转动起来，那么原来不转动的原因是

A. 线圈平面与磁感线垂直 B. 线圈平面与磁感线平行
C. 换向器与线圈之间开路 D. 磁体失去磁性

7. 在物理学中，用表示电流的方向垂直于纸面向里，表示电流的方向垂直于纸面向外。如图所示，图表示直导体a在磁场中受到一个既跟电流方向垂直，又跟磁感线方向垂直的水平向左的磁场力F，在下图所示的四种情况中，通电导体b受到的磁场力方向水平向左的是   

A.  B.  C.  D.

8. 有关磁场对通电导线的作用，下列说法正确的是

A. 磁场方向不变时，改变电流方向，通电导线受力方向不变
B. 磁场方向改变，电流方向也改变时，通电导线受力方向改变
C. 通电导线受力的方向可以用安培定则判断
D. 因为通电导线周围存在磁场，所以通电导线在磁场中会受到力的作用

9. 小明用一节五号电池给扬声器通电，她将

A. 听不到声音 B. 听到一声响声
C. 听到扬声器不断发出声音 D. 看到纸盆不断往复运动

10. 如图为直流电动机的基本构造示意图，以下相关的分析中正确的是

A. 仅改变磁感线的方向可以改变线圈转动的方向
B. 电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能
C. 使线圈连续不停地转动下去是靠电磁继电器来实现的
D. 同时改变磁感线方向和电流方向，可以改变线圈转动的方向
 

二、填空题（本大题共6小题，共12.0分）

11. 如图所示，在直流电动机的工作过程中，“换向器”起了关键的作用，它能使线圈平面刚刚转到与磁感线          选填“平行”或“垂直”时就自动改变线圈中的电流方向，从而实现通电线圈在磁场中的连续转动。电动机工作时是把电能转化为          能。

12. 如图所示，使线圈位于两磁极间。

通电后，图甲中ab段导线的电流方向是          选填“由a到b”或“由b到a”。

线圈转过如图乙所示位置，用          的办法可使线圈靠磁场力继续顺时针转动至少半圈。

13. 如图的装置，是用来研究          选填“电流磁效应”或“磁场对通电导线的作用”的。实验中把导线ab放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab，会观察到导线向右运动；如果把电源正、负极对调后接入电路，闭合开关后会观察到导线ab向          选填“左”或“右”运动；如果不对调电源正、负极，但把蹄形磁体上下磁极调换一下，会观察到导线ab向          选填“左”或“右”运动；如果把电源正、负极对调，同时把蹄形磁体上下磁极也调换，那么会观察到导线ab向          选填“左”或“右”运动。
14. 小明通过学习得到下面几个结论，请帮他补充完整：

实验表明，通电导体在磁场中会受到力的作用，受力的方向跟          方向和          方向有关。

要使直流电动机中的线圈连续平稳地转动，必须使线圈一到          时就能自动改变线圈里的          ，使它受力的方向总是相同的。在直流电动机里，完成这一任务的装置叫          。

15. 通电导线在磁场中受到          的作用。从能的转化观点看，这是将          能转化为          能。
16. 实验发现，两条平行放置的直导线，当通以相同的电流时相互吸引如图甲，这是因为电流能够产生          ，而它对电流又有          的作用。我们可以这样分析它的受力，对a导线：通电导线b产生的磁场对它具有向右的作用力；对b导线：通电导线a产生的磁场对它具有          。如果两根平行导线中通过方向相反的电流如图乙，那么它们会相互          。

三、作图题（本大题共2小题，共4.0分）

17. 通电导线ab受到的力如图甲所示，请在乙图中画出通电导线ab受到的力的方向。

18. 图甲是利用左手定则判断通电导线在磁场中所受磁场力方向的情景图。请用同样的方法判断图乙和图丙中各导线的受力方向，并在图中画出来。图乙和图丙中，箭头表示磁感线方向，“”表示通电导线中电流方向垂直纸面向里，“”表示通电导线中电流方向垂直于纸面向外。

四、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）

19. 如图是演示“通电导线在磁场中受到力”的实验装置。

根据闭合开关后，放在磁场里的导线ab的_____________确定磁场对通电导线产生了力的作用；根据导线ab的_____________确定磁场对通电导线的力的方向。

这一实验的结论是：通电导线在磁场中受力方向与_________方向和_________方向有关。

力是有大小的，如果还想进一步探究“磁场对通电导线作用力的大小与什么因素有关？”请提出一条你的猜想，并写出你猜想的依据。

猜想：磁场对通电导线作用力的大小与_________有关。

依据：_________________________________________________________________________。

20. 如图所示是小明制作的一台简易电动机。当闭合开关，用力轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来。

要想改变线圈的转动方向，小明可采用的措施是___________________、___________________；写出两点

开关闭合后，如果电动机不转，可能的原因是_________________、_________________；写出两点

小明还想设计一个能调节电动机转速的实验装置，他还需要的主要器材是___________，并在虚线框内画出实验电路图电动机用符号表示。

五、计算题（本大题共3小题，共24.0分）

21. 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？

22. 电动汽车具有低噪音、环保、节能等优点，现如今正逐步取代传统燃油汽车，结合我们所学的物理知识，请回答下列问题：
    燃油汽车内燃机的哪个冲程为汽车提供动力？
    电动机的原理是什么？
    电动汽车行驶时将电能转化为哪种形式的能量？
    
    
    
    
    
    
     
23. 如图所示是电动机结构的示意图，小明用图乙所示的电子式电能表测额定电压为220V洗衣机的功率，当电路中只有洗衣机正常工作时，电能表的指示灯在内闪烁30次，在220V电压下，由于使用不当，造成电动机卡死，电动机由于温度升高而被烧坏，若测定烧坏时的瞬间电流为5A。
    

图甲中F的名称是换向器．它的作用是_______________________________．

洗衣机中电动机的线圈电阻是多少？

洗衣机的额定功率是多少？

正常工作时它的效率是多少？

答案和解析

1.【答案】C
 

【解析】解：
接通电源后电动机不转动的原因有下列几种可能性：电源电压太低；磁铁磁性太弱；电动机换向器与电刷接触不良；线圈开始时处于平衡位置；轴间和电刷与换向器之间的摩擦力太大。
 

2.【答案】B
 

【解析】解：
将通电线圈置于磁场中，由于通电线圈周围也存在磁场，磁场与通电线圈中电流产生的磁场发生相互作用，使通电线圈受到磁场力的作用而扭转，将电能转化为机械能。可见，选项ACD是正确的。
 

3.【答案】B
 

【解析】解：
电动机工作时将电能转化为机械能，A正确，B错误；
电动机是利用通电导体在磁场中受力发生转动的原理制成的，C正确；
电动机的线圈转到平衡位置时，是利用惯性继续转动的，D正确，因此选B。
 

4.【答案】C
 

【解析】略
 

5.【答案】D
 

【解析】通电线圈转动的方向与电流大小无关。
 

6.【答案】A
 

【解析】解：
线圈平面与磁感线垂直时，线圈两边受到的力刚好是一对平衡力，此时线圈处于静止状态，用手轻推一下转子，使线圈偏离平衡位置，线圈因两边的受力不平衡而转动，故A正确；线圈平面与磁感线平行时，线圈两边受力相反，线圈转动，故B不正确；若换向器与线圈之间开路，则用手轻推转子时，线圈中不会有电流，也就不会转动，故C不正确；若磁体失去磁性，则通电线圈不会受到磁场力的作用，不会转动，故D不正确。故选A。
 

7.【答案】C
 

【解析】解：
本题应该运用比较法和控制变量法。通过对比，利用控制变量法进行分析判断。当电流方向、磁场方向两个因素中其一发生改变时，则通电导体受力方向改变，如果两个因素同时改变，则通电导体受力方向不变。
 

8.【答案】D
 

【解析】通电导线在磁场中会受到力的作用，受力的方向跟电流方向和磁场方向有关，二者有一个方向改变时，通电导线受力方向改变，二者方向都改变，通电导线受力方向不变；安培定则能判断通电导线和通电螺线管周围的磁场方向，不能判断通电导线受力的方向；因为通电导线周围存在磁场，所以通电导线在磁场中会受到力的作用，故选D。
 

9.【答案】B
 

【解析】用一节五号电池给扬声器通电时，由于电池所提供的电流是直流电，所以当给线圈通电时，通电线圈就会在磁场中受到力的作用，即此时线圈会运动，从而产生一声响声，但由于该电流的方向不发生改变，所以通电线圈不会再受到相反的力的作用而运动，故不能再产生声音。故选B。
 

10.【答案】A
 

【解析】略
 

11.【答案】垂直

机械 

【解析】略
 

12.【答案】由a到b

改变电流方向 

【解析】略
 

13.【答案】磁场对通电导线的作用

左

左

右

【解析】略
 

14.【答案】电流

 磁场 

平衡位置 

电流方向

换向器

【解析】略
 

15.【答案】力；

电；

机械

【解析】略
 

16.【答案】磁场；

力；

向左的作用力；

排斥  

【解析】解答本题可利用推理法。由题知，两导线中电流同向时，它们相互吸引，b的磁场对a有向右的作用力，则a的磁场对b有向左的作用力。若两导线中电流反向时，受力情况应与同向时相反，即相互排斥。
 

17.【答案】
 

【解析】由图甲可知，此时磁场对通电导线作用力的方向向右，改变实验条件，磁场的方向改变，电流的方向也改变了，所以所受力的方向不改变，还是向右。
 

18.【答案】解：由甲图可知，伸出左手，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，大拇指的方向为导体的受力分析；据此可知，乙中的受力方向上竖直向上的，丙中的受力方向是水平向左的，如图所示：

 

【解析】根据甲图中左手定则的内容判定受力的方向。
本题考查了左手定则内容，掌握基础知识即可正确解题，学习时要注意基础知识的学习与掌握。
 

19.【答案】运动状态；运动方向；磁场；电流；电流大小；电路电流越大，导线的运动速度就越大或磁场强度；磁场越强，导线的运动速度就越大。
 

【解析】略
 

20.【答案】改变电流方向；改变磁场方向；

接线柱接触不良；磁铁的磁性不够强；

滑动变阻器；电路图如图所示。

【解析】解：

通电线圈在磁场中的受力方向与磁场的方向和线圈中电流的方向有关，因此改变磁场的方向或改变线圈中电流的方向均能改变线圈的转动方向。
线圈不转动的原因很多，如：接线柱接触不良，磁铁的磁性不够强，线圈匝数太少，电池电压不够高。
电动机的原理是磁场对电流的作用，因此磁场越强，电流越大，力越大，在磁场和线圈不变的情况下，通过改变线圈中电流大小可调节电动机的转速。

21.【答案】压强变小  磁场对通电导体有力的作用
 

【解析】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。
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。
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。
 

22.【答案】答：燃油汽车内燃机的做功冲程为汽车提供动力；
电动机的工作原理是：通电导体在磁场中受到力的作用；
电动汽车在行驶时将电能转化为机械能。
 

【解析】内燃机的四个冲程：吸气、压缩、做功、排气冲程，做功冲程为汽车提供动力；
电动机的工作原理是：通电导体在磁场中受到力的作用；
电动汽车在行驶时，消耗了电能，获得了机械能。
本题考查了对内燃机四个冲程的了解、电动汽车的工作原理以及能量转化，难度不大。
 

23.【答案】解：电动机能连续转动是利用了换向器使线圈在平衡位置自动改变线圈中的电流方向；
由于使用不当，造成电动机卡死瞬间电流为5A，所以电动机的线圈电阻；
洗衣机在额定电压下消耗的电能为，
由于洗衣机正常工作，则P额；
发热的功率是，
这台电动机的效率。
答：改变线圈中电流方向；
洗衣机中电动机的线圈电阻是；
洗衣机的额定功率是200W；
正常工作时它的效率是。
 

【解析】本题考查了电动机中换向器的作用、电能和电功率的计算，注意：洗衣机的额定功率等于洗衣机正常工作时的功率，明确电能表相关参数的物理意义是关键。
电动机中换向器的作用：使线圈在平衡位置自动改变线圈中的电流方向；
卡住时相当于纯电阻电路，利用求电动机的线圈电阻；
利用电能表参数和闪烁次数求出消耗的电能，再根据功率公式求出功率；
利用效率公式求电动机正常工作的效率。